JP2018195364A - 磁気ディスク装置および磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の判定精度の低下を抑制しつつ、シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の確認にかかる時間を短縮する。【解決手段】特徴量抽出部９Ｂは、シーク中の磁気ヘッドの復調位置と推定位置との位置誤差から、磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる周波数成分を抽出することで、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる特徴量を求め、評価値予測部９Ｃは、特徴量抽出部９Ｂにて抽出された特徴量に基づいて、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れを評価可能な評価値を予測し、オントラック判定回数設定部９Ｄは、評価値予測部９Ｃにて予測された評価値に基づいて、オントラック判定回数を設定する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置および磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法に関する。

磁気ディスク装置では、磁気ディスクに対するライトまたはリードをシーク後に行う場合、シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の確認が行われている。

特開２００１−２８３５４４号公報

本発明の一つの実施形態は、シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の判定精度の低下を抑制しつつ、シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の確認にかかる時間を短縮することが可能な磁気ディスク装置および磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、磁気ディスクと、磁気ヘッドと、アクチュエータと、処理部とを備える。磁気ヘッドは、前記磁気ディスクにアクセスする。アクチュエータは、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上でシークさせる。処理部は、前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記磁気ヘッドの復調位置と推定位置との位置誤差から特徴量を取得し、前記特徴量に基づいて、シーク後の前記磁気ヘッドのオントラック状態の確認に用いられるオントラック判定回数を設定する。

図１（ａ）は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるアクチュエータの概略構成例を示す平面図、図１（ｂ）は、一実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成例を示すブロック図である。 図２（ａ）は、図１の磁気ディスクにおけるトラック配置を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のサーボエリアの構成例を示す図である。 図３は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるシーク制御系およびオントラック判定処理部の概略構成例を示すブロック図である。 図４は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるアクチュエータの周波数共振特性の一例を示す図である。 図５（ａ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時の評価値の予測方法を示すタイミングチャート、図５（ｂ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時の評価値の予測方法を示すタイミングチャートである。 図６（ａ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時の磁気ヘッドの軌跡を示す図、図６（ｂ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時の磁気ヘッドの軌跡を示す図である。 図７は、一実施形態に係る磁気ディスク装置のオントラック判定処理方法を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係る磁気ディスク装置およびオントラック判定回数設定方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１（ａ）は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるアクチュエータの概略構成例を示す平面図、図１（ｂ）は、一実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成例を示すブロック図である。
図１（ａ）および図１（ｂ）において、磁気ディスク装置には、磁気ディスク２が設けられ、磁気ディスク２はスピンドル１０を介してベース１に支持されている。また、磁気ディスク装置には、アクチュエータＡＫが設けられている。アクチュエータＡＫの先端には、ヘッドスライダＨＭが設けられ、アクチュエータＡＫの後端には、ボイスコイル４Ａが設けられている。ヘッドスライダＨＭには、磁気ヘッドとしてライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲが設けられている。ライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲは、磁気ディスク２に対向するように配置されている。

ヘッドスライダＨＭは、サスペンションＳＵを介してキャリッジアームＫＡに接続され、キャリッジアームＫＡはピボットＰＶを介してベース１上に支持されている。キャリッジアームＫＡは、シーク時などにおいてヘッドスライダＨＭを水平面内でスライドさせることができる。サスペンションＳＵは、磁気ディスク２が回転している時の空気流による磁気ヘッドの浮上力に対抗する押下力を磁気ヘッドに与えることで、磁気ディスク２上の磁気ヘッドの浮上量を一定に保つことができる。サスペンションＳＵは、板ばねにて構成することができる。

図２（ａ）は、図１の磁気ディスクにおけるトラック配置を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のサーボエリアの構成例を示す図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）において、磁気ディスク２には、ダウントラック方向Ｄ１（周方向とも言う）に沿ってＸ（Ｘは２以上の整数）本のトラックＴが設けられている。各トラックＴには、ユーザデータがライトされるデータエリアＤＡおよびサーボデータがライトされたサーボエリアＳＳが設けられている。

サーボエリアＳＳは放射状に配置され、ダウントラック方向Ｄ１のサーボエリアＳＳ間にデータエリアＤＡが配置されている。サーボエリアＳＳは放射状にＭ（Ｍは２以上の整数）等分することができる。このＭ等分されたサーボエリアＳＳおよびデータエリアＤＡにてセクタＳＥが構成されている。

サーボエリアＳＳには、プリアンブル２０、サーボマーク２１、セクタ／シリンダ情報（グレイコード）２２およびバーストパターン２３が記録されている。サーボマーク２１は、トラックＴ上でのサーボエリアＳＳの開始を示すことができる。セクタ／シリンダ情報２２は、磁気ディスク２のダウントラック方向Ｄ１およびクロストラック方向Ｄ２（径方向とも言う）のサーボ番地（アドレス情報とも言う）を与えることができる。ダウントラック方向Ｄ１のサーボ番地として、Ｍ等分されたセクタＳＥごとに０からＭ−１の値を順次与えることができる。クロストラック方向Ｄ２のサーボ番地として、Ｘ本のトラックＴごとに０からＸ−１の値を順次与えることができる。

バーストパターン２３は、Ｎ相とＱ相を有する位相パターンを用いることができる。Ｎ相とＱ相は、クロストラック方向Ｄ２の位相が互いに異なるようにダウントラック方向Ｄ１に磁化パターンを配置することができる。すなわち、Ｎ相とＱ相は、クロストラック方向Ｄ２に１８０度の位相間隔で極性が交互に反転するように磁化パターンを配置することができる。さらに、Ｎ相とＱ相は、クロストラック方向Ｄ２に９０度だけ互いに位相をずらして配置される。

例えば、Ｎ相は、互いに隣接するトラックＴ１〜Ｔ４の境界において極性が反転されるように配置し、Ｑ相は各トラックＴ１〜Ｔ４の中心において極性が反転されるように配置することができる。セクタ／シリンダ情報２２およびバーストパターン２３は、ライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲを目標トラックおよび目標セクタまで移動させるシーク制御に用いることができる。また、セクタ／シリンダ情報２２およびバーストパターン２３は、ライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲを目標トラックのトラック幅内に位置決めするトラッキング制御に用いることができる。

また、図１に示すように、磁気ディスク装置には、キャリッジアームＫＡを駆動するボイスコイルモータ４が設けられるとともに、スピンドル１０を中心として磁気ディスク２を回転させるスピンドルモータ３が設けられている。

ボイスコイルモータ４には、ボイスコイル４Ａに磁界を印加するマグネット４Ｂが設けられている。マグネット４Ｂはボイスコイル４Ａ上に配置することができる。マグネット４Ｂ上にはトップヨーク４Ｃが配置され、ボイスコイル４Ａ下にはボトムヨーク４Ｄが配置されている。

マグネット４Ｂ、トップヨーク４Ｃ、ボトムヨーク４Ｄおよびスピンドルモータ３は、ベース１に固定されている。ベース１はＡｌなどの金属のダイキャストで構成することができる。

制御部５には、ヘッド制御部６、パワー制御部７、リードライトチャネル８およびハードディスク制御部９が設けられている。制御部５は、リードヘッドＨＲにて読み取られたサーボデータに基づいて、磁気ディスク２に対するライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲの位置を制御したり、ホストＨＳとの間でライトデータおよびリードデータの伝送を制御したりすることができる。

ヘッド制御部６には、ライト電流制御部６Ａおよび再生信号検出部６Ｂが設けられている。パワー制御部７には、スピンドルモータ制御部７Ａおよびボイスコイルモータ制御部７Ｂが設けられている。
ヘッド制御部６は、記録再生時における信号を増幅したり検出したりする。ライト電流制御部６Ａは、ライトヘッドＨＷに流れるライト電流を制御する。再生信号検出部６Ｂは、リードヘッドＨＲにて読み出された信号を検出する。

パワー制御部７は、ボイスコイルモータ４およびスピンドルモータ３を駆動する。スピンドルモータ制御部７Ａは、スピンドルモータ３の回転を制御する。ボイスコイルモータ制御部７Ｂは、ボイスコイルモータ４の駆動を制御する。ボイスコイルモータ４は、ボイスコイル４ＡにＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）電流を流すことで、ピボットＰＶの回りにボイスコイル４Ａを回転させ、磁気ディスク２上で磁気ヘッドを移動させることができる。

リードライトチャネル８は、ヘッド制御部６とハードディスク制御部９との間でデータの受け渡しを行う。なお、データは、リードデータ、ライトデータおよびサーボデータを含む。例えば、リードライトチャネル８は、リードヘッドＨＲにて再生される信号をホストＨＳで扱われるデータ形式に変換したり、ホストＨＳから出力されるデータをライトヘッドＨＷにて記録される信号形式に変換したりする。このような形式変換としては、ＤＡ変換、ＡＤ変換、符号化および復号化を含むことができる。また、リードライトチャネル８は、リードヘッドＨＲにて再生された信号のデコード処理を行ったり、ホストＨＳから出力されるデータをコード変調したりする。

ハードディスク制御部９は、磁気ディスク装置の外部（例えば、ホストＨＳ）からの指令に基づいて記録再生制御を行ったり、外部とリードライトチャネル８との間でデータの受け渡しを行ったりする。ハードディスク制御部９には、記録再生制御を行うプロセッサと、ホストＨＳとリードライトチャネル８との間でデータの受け渡しの制御を行うプロセッサとを、別個に設けるようにしてもよい。記録再生制御およびデータの受け渡しの制御に同一のプロセッサを用いるようにしてもよい。プロセッサとしてはＣＰＵを用いることができる。

ハードディスク制御部９には、シーク制御部９Ａおよびオントラック判定処理部９Ｅが設けられている。オントラック判定処理部９Ｅには、特徴量抽出部９Ｂ、評価値予測部９Ｃおよびオントラック判定回数設定部９Ｄが設けられている。

シーク制御部９Ａは、ボイスコイル４Ａに流すＶＣＭ電流を制御することで、磁気ヘッドを目標位置に移動させることができる。オントラック判定処理部９Ｅは、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れを予測し、その予測結果に基づいてオントラック判定回数を設定することができる。オントラック判定回数は、シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の確認に用いることができる。シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れは、シーク中の磁気ヘッドの状態に基づいて予測することができる。

特徴量抽出部９Ｂは、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる特徴量を抽出することができる。この特徴量は、シーク中に抽出することができる。この特徴量は、アクチュエータＡＫの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて抽出することができる。例えば、特徴量として、磁気ヘッドの復調位置と推定位置との位置誤差から、磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる周波数成分を抽出することができる。磁気ヘッドの復調位置は、リードヘッドＨＲによるサーボデータの読み取り結果から求めることができる。磁気ヘッドの推定位置は、アクチュエータＡＫの動作を模擬した状態オブザーバにて求めることができる。

評価値予測部９Ｃは、特徴量抽出部９Ｂにて抽出された特徴量に基づいて、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れを評価可能な評価値を予測することができる。オントラック判定回数設定部９Ｄは、評価値予測部９Ｃにて予測された評価値に基づいて、オントラック判定回数を設定することができる。

制御部５はホストＨＳに接続されている。ホストＨＳとしては、ライトコマンドやリードコマンドなどを磁気ディスク装置に発行するパーソナルコンピュータであってもよいし、サーバなどに接続可能なネットワークであってもよい。すなわち、磁気ディスク装置は、ホストＨＳの外部記憶装置として用いることができる。磁気ディスク装置は、ホストＨＳに外付けされていてもよいし、ホストＨＳに内蔵されていてもよい。

磁気ディスク２へのデータライト時には、スピンドルモータ３により磁気ディスク２が回転される。また、ホストＨＳからのライトコマンドで指定されるライトデータがハードディスク制御部９を介してリードライトチャネル８に送られる。そして、ライトデータがライトヘッドＨＷを介して磁気ディスク２のライトコマンドで指定される領域にライトされる。

ライトヘッドＨＷがライトコマンドで指定される領域にいない場合、シーク制御部９ＡによってＶＣＭ電流が制御されることで、ライトヘッドＨＷがライトコマンドで指定される領域に移動される。この時、特徴量抽出部９Ｂにおいて、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる特徴量がシーク中に抽出される。そして、評価値予測部９Ｃにおいて、特徴量に基づいて磁気ヘッドの位置の暴れを評価可能な評価値が予測される。その後、オントラック判定回数設定部９Ｄにおいて、評価値予測部９Ｃにて予測された評価値に基づいて、オントラック判定回数が設定される。

評価値に基づいて磁気ヘッドの位置の暴れが大きいと評価された場合、オントラック判定回数を増大させ、オントラック状態と判定されるまでの時間を長くすることができる。一方、評価値に基づいて磁気ヘッドの位置の暴れが小さいと評価された場合、オントラック判定回数を減少させ、オントラック状態と判定されるまでの時間を短くすることができる。

オントラック判定回数が設定されると、ライトヘッドＨＷの位置および速度がオントラック状態を満たしたかどうかが判定される。この時、シーク先でライトヘッドＨＷの位置および速度がスライスを超えていないかどうかをオントラック判定回数だけ確認することで、ライトヘッドＨＷの位置および速度がオントラック状態を満たしたかどうかを判定することができる。ライトヘッドＨＷがオントラック状態を満たすと、ライトが許可され、ライトデータがライトヘッドＨＷを介してライトされる。

ここで、磁気ヘッドの位置の暴れを評価可能な評価値に基づいてオントラック判定回数を設定することにより、磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は磁気ヘッドの位置および速度が十分に安定するまでライト開始を遅らせることができ、ライト品質の低下を防止することができる。一方、磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時は磁気ヘッドの位置および速度が安定したら直ちにライトを開始させることができ、ライト動作を高速化することができる。

以下、オントラック判定回数の設定に用いられる構成例および動作例について具体的に説明する。
図３は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるシーク制御系およびオントラック判定処理部の概略構成例を示すブロック図である。
図３において、シーク制御系は、プラント３１のシーク動作を制御することができる。プラント３１は、図１（ｂ）のボイスコイルモータ４、磁気ヘッド、磁気ディスク２、再生信号検出部６Ｂおよびリードライトチャネル８を含むことができる。

シーク制御系には、状態オブザーバ３２、状態フィードバック制御部３３および減算器Ａ１、Ａ５が設けられている。状態オブザーバ３２は、プラント３１のボイスコイルモータ４の数式モデルに基づいて、ボイスコイルモータ４の状態量を推定することができる。例えば、状態オブザーバ３２は、ボイスコイルモータ４の速度や加速度などを状態量として推定することができる。そして、磁気ヘッドの復調位置ｙおよびボイスコイルモータ４のＶＣＭ電流の目標値Ｉtが与えられた時に、ボイスコイルモータ４の状態量の推定値を用いることで、磁気ヘッドの推定位置ｙ´を出力することができる。

状態フィードバック制御部３３は、磁気ヘッドの復調位置ｙと推定位置ｙ´との位置誤差ｅが０に近づくように、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ電流の目標値Ｉtを算出することができる。この時、状態フィードバック制御部３３は、ボイスコイルモータ４の状態量の推定値とフィードバックゲインＫｖとの演算結果に基づいてＶＣＭ電流の目標値Ｉtを算出することができる。

状態オブザーバ３２には、ゲイン演算器３５、４０、行列演算器３６、３７、３９、遅延素子３８、４１および加算器Ａ２〜Ａ４が設けられている。

ゲイン演算器３５は、位置誤差ｅとオブザーバゲインＬ（１、２）とを演算することができる。オブザーバゲインＬ（１、２）は、磁気ヘッドの位置に関するオブザーバゲインＬ１と磁気ヘッドの速度に関するオブザーバゲインＬ２とを含むことができる。ゲイン演算器４０は、位置誤差ｅと外力に関するオブザーバゲインＬ３とを演算することができる。

行列演算器３６は、ボイスコイルモータ４の状態量の推定値とシステム行列Ａｖとを演算することができる。行列演算器３７は、ＶＣＭ電流の目標値Ｉtと入力行列Ｂｖとを演算することができる。行列演算器３９は、ボイスコイルモータ４の状態量の推定値と出力行列Ｃｖとを演算することができる。この時、ボイスコイルモータ４の動作を模擬できるようにシステム行列Ａｖ、入力行列Ｂｖおよび出力行列Ｃｖを設定することができる。

オントラック判定処理部３４は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れを予測し、その予測結果に基づいてオントラック判定回数を設定することができる。オントラック判定処理部３４には、バンドパスフィルタ４２、積算器４３、オントラック判定回数設定部４４およびオントラック判定部４５が設けられている。バンドパスフィルタ４２は、図１（ｂ）の特徴量抽出部９Ｂとして用いることができる。積算器４３は、図１（ｂ）の評価値予測部９Ｃとして用いることができる。

バンドパスフィルタ４２は、位置誤差ｅを入力とし、特徴量ＦＡを出力することができる。この時、アクチュエータＡＫの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、位置誤差ｅの周波数成分の通過帯域を設定することができる。積算器４３は、各サンプル点の特徴量ＦＡの積算結果に基づいて評価値ＥＳを予測することができる。

オントラック判定回数設定部４４は、積算器４３にて予測された評価値ＥＳに基づいて、オントラック判定回数ＮＴを設定することができる。オントラック判定部４５は、オントラック判定回数ＮＴに基づいて、磁気ヘッドの位置および速度がオントラック状態を満たしたかどうかを判定することができる。

以下、図３のシーク制御系およびオントラック判定処理部３４のシーク開始後の動作について説明する。
シーク中に磁気ヘッドでリードされたサーボパターンに基づいて、磁気ヘッドの復調位置ｙがプラント３１から出力され、減算器Ａ１に入力される。状態オブザーバ３２には、状態フィードバック制御部３３から出力されたＶＣＭ電流の目標値Ｉtと、減算器Ａ１から出力された位置誤差ｅが入力される。そして、状態オブザーバ３２から磁気ヘッドの推定位置ｙ´が出力され、減算器Ａ１に入力される。

減算器Ａ１では、磁気ヘッドの復調位置ｙから推定位置ｙ´が減算されることで位置誤差ｅが算出され、ゲイン演算器３５、ゲイン演算器４０およびバンドパスフィルタ４２に入力される。ゲイン演算器３５では、位置誤差ｅとオブザーバゲインＬ（１、２）とが演算され、その演算結果が加算器Ａ２に入力される。

また、加算器Ａ４による加算結果は、遅延素子３８で遅延された後、加算器Ａ２および行列演算器３９に入力される。行列演算器３９では、遅延素子３８の出力と出力行列Ｃｖとが演算されることで、推定位置ｙ´が算出され、減算器Ａ１に入力される。加算器Ａ２では、ゲイン演算器３５の演算結果と遅延素子３８の出力とが加算され、その加算結果が状態フィードバック制御部３３および行列演算器３６に入力される。

行列演算器３６では、加算器Ａ２の加算結果とシステム行列Ａｖとが演算され、その演算結果が加算器Ａ４に入力される。一方、行列演算器３７には、状態フィードバック制御部３３からＶＣＭ電流の目標値Ｉtが入力される。行列演算器３７では、ＶＣＭ電流の目標値Ｉtと入力行列Ｂｖとが演算され、その演算結果が加算器Ａ４に入力される。

加算器Ａ４では、行列演算器３６の演算結果と行列演算器３７の演算結果とが加算され、その加算結果が遅延素子３８を介して加算器Ａ２および行列演算器３９に入力される。

一方、ゲイン演算器４０では、位置誤差ｅとオブザーバゲインＬ（３）とが演算され、その演算結果が加算器Ａ３に入力される。また、加算器Ａ３には、加算器Ａ３の出力が遅延素子４１を介して加算器Ａ３に入力される。加算器Ａ３では、ゲイン演算器４０の演算結果と加算器Ａ３の出力とが加算されることでＶＣＭ電流の外乱成分Ｉdが算出され、その外乱成分Ｉdが減算器Ａ５に入力される。また、減算器Ａ５には、状態フィードバック制御部３３からＶＣＭ電流の目標値Ｉtが入力される。

減算器Ａ５では、ＶＣＭ電流の目標値Ｉtから外乱成分Ｉdが減算され、その減算結果がプラント３１に入力される。プラント３１では、減算器Ａ５の減算結果に基づいてＶＣＭ電流がボイスコイルモータ４に印加される。

一方、バンドパスフィルタ４２では、シーク中に位置誤差ｅから特徴量ＦＡが抽出され、積算器４３に入力される。積算器４３では、各サンプル点の特徴量ＦＡが積算されることで評価値ＥＳが算出され、オントラック判定回数設定部４４に入力される。

この時、評価値ＥＳは、以下の（１）式で与えることができる。
ＥＳ＝∫（Ｆ（ｚ）×ｅ） ・・・（１）
ただし、Ｆ（ｚ）は、Ｚ変換されたバンドパスフィルタ４２の伝達関数である。

なお、特徴量ＦＡの積算は、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置から開始することができる。固定サンプル数は、数サンプルから数十サンプル数に設定することができる。ここで、特徴量ＦＡの積算を目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置から開始することにより、シーク距離の長短に応じて評価値ＥＳが増減するのを防止することができる。シーク距離の長短に応じて評価値ＥＳが増減するのを防止するために、シーク開始からシーク終了まで特徴量ＦＡの積算を行い、その積算値をシーク距離で除算した値を評価値ＥＳとしてもよい。

オントラック判定回数設定部４４では、積算器４３にて算出された評価値ＥＳに基づいて、オントラック判定回数ＮＴが設定され、オントラック判定部４５に入力される。オントラック判定部４５では、オントラック判定回数ＮＴに基づいて磁気ヘッドの位置および速度がオントラック状態を満たしたかどうかが判定される。磁気ヘッドの位置および速度がオントラック状態を満たすと、リードまたはライトの許可信号ＳＡが出力される。

ここで、位置誤差ｅは、状態オブザーバ３２およびオントラック判定処理部３４に並列に入力することができる。そして、状態オブザーバ３２を用いた状態フィードバック制御部３３による処理と、オントラック判定処理部３４による処理とは並列に実行させることができる。これにより、今回のシーク時にリアルタイムで評価値ＥＳを予測することができ、今回のシーク時に予測された評価値ＥＳを今回のシーク後のオントラック判定回数の設定に用いることができる。

図４は、一実施形態に係る磁気ディスク装置に用いられるアクチュエータの周波数共振特性の一例を示す図である。
図４において、アクチュエータＡＫの周波数共振特性のゲインは特定の帯域でピークを持つ。この時、磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる特徴量を抽出するために、位置誤差ｅの周波数成分のゲインが最も高いピーク位置ＰＫを含む帯域ＢＰをバンドパスフィルタ４２の通過帯域として設定することができる。この特徴量に基づいてシーク後の磁気ヘッドの位置の暴れを予測することにより、シーク後の磁気ヘッドの位置が安定してからリードまたはライトが開始できるようにオントラック判定回数を設定することができる。

なお、図４の例では、アクチュエータの周波数共振特性に基づいてバンドパスフィルタ４２の通過帯域を設定する方法について説明したが、外乱に起因する振動の周波数特性に基づいてバンドパスフィルタ４２の通過帯域を設定するようにしてもよい。外乱に起因する振動は、例えば、磁気ディスク装置が内蔵されるサーバのファンの回転による振動を挙げることができる。この時、バンドパスフィルタ４２の通過帯域は、例えば、３ｋＨｚ以下に設定することができる。

図５（ａ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時の評価値の予測方法を示すタイミングチャート、図５（ｂ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時の評価値の予測方法を示すタイミングチャートである。
図５（ａ）および図５（ｂ）において、シーク指示信号ＳＨがハイレベルからロウレベルに遷移すると（ｔ１）、シーク期間Ｈ１に移行し、シークが開始される。シーク指示信号ＳＨがロウレベルからハイレベルに遷移すると（ｔ３）、シーク期間Ｈ１が終了し、シークが終了される。シーク期間Ｈ１では、磁気ヘッドが１トラックだけ跨ぐごとに復調位置ｙが折り返して出力される。図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、シーク期間Ｈ１に１０００トラックだけシークした場合を示した。

シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は、シーク期間Ｈ１が終了すると、図５（ａ）に示すように、セトリング期間Ｈ２に移行する。シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時は、シーク期間Ｈ１が終了すると、図５（ｂ）に示すように、セトリング期間Ｈ２´に移行する。セトリング期間Ｈ２、Ｈ２´は、シーク後に磁気ヘッドの位置が安定するまでの期間である。シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は小さい時に比べて磁気ヘッドの位置が安定するまでに時間がかかるので、セトリング期間Ｈ２はセトリング期間Ｈ２´より長くなる。

セトリング期間Ｈ２、Ｈ２´の磁気ヘッドの位置の暴れの大小には、そのセトリング期間Ｈ２、Ｈ２´の直前のシーク期間Ｈ１の磁気ヘッドの位置の暴れの大小が反映される。シーク期間Ｈ１およびセトリング期間Ｈ２、Ｈ２´の磁気ヘッドの位置の暴れの大小は、アクチュエータＡＫの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に依存する。

このため、アクチュエータＡＫの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいてバンドパスフィルタ４２の通過帯域を設定することにより、セトリング期間Ｈ２、Ｈ２´の磁気ヘッドの位置の暴れの指標となる特徴量ＦＡをシーク期間Ｈ１に抽出することができる。シーク期間Ｈ１中に特徴量ＦＡを積算することにより評価値ＥＳを算出することができる。特徴量ＦＡの積算は、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置（ｔ２）から開始することができる。

シーク期間Ｈ１に評価値ＥＳをリアルタイムで算出することにより、シーク期間Ｈ１の直後のセトリング期間Ｈ２、Ｈ２´の磁気ヘッドの位置の暴れを予測することができる。この評価値ＥＳに基づいてオントラック判定回数ＮＴを設定することにより、磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時のセトリング期間Ｈ２は、磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時のセトリング期間Ｈ２´より長くすることができる。

磁気ヘッドの位置の暴れが大きい場合、セトリング期間Ｈ２が終了すると、図５（ａ）に示すように、ライト期間Ｈ３に移行する（ｔ４）。磁気ヘッドの位置の暴れが小さい場合、セトリング期間Ｈ２´が終了すると、図５（ｂ）に示すように、ライト期間Ｈ３´に移行する（ｔ４´）。

セトリング期間Ｈ２はセトリング期間Ｈ２´より長いので、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は小さい時に比べてライト開始が遅くなる。このため、磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は磁気ヘッドの位置および速度が十分に安定するまでライト開始を遅らせることができ、ライト品質の低下を防止することができる。一方、磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時は磁気ヘッドの位置および速度が安定したら直ちにライトを開始させることができ、ライト動作を高速化することができる。

図６（ａ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時の磁気ヘッドの軌跡を示す図、図６（ｂ）は、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時の磁気ヘッドの軌跡を示す図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）において、シークが開始されると、磁気ヘッドは軌跡ＰＴに沿って目標位置に到達する。

シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は、シーク期間Ｈ１が終了すると、図６（ａ）に示すように、セトリング期間Ｈ２に移行する。シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時は、シーク期間Ｈ１が終了すると、図６（ｂ）に示すように、セトリング期間Ｈ２´に移行する。

セトリング期間Ｈ２、Ｈ２´では、磁気ヘッドのオントラック状態の確認が行われる。オントラック状態を確認するために、オフトラックスライスＳＬ１、ＳＬ２がトラックセンタＴＣを基準に設定される。セトリング期間Ｈ２、Ｈ２´において、磁気ヘッドの位置がオントラック判定回数だけオフトラックスライスＳＬ１、ＳＬ２を超えていないことが確認できると、磁気ヘッドがオントラック状態にあると判定することができる。

ここで、評価値ＥＳに基づいてオントラック判定回数を設定することにより、シーク後の磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は小さい時に比べてオントラック判定回数を大きくすることができる。このため、磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時のセトリング期間Ｈ２は、磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時のセトリング期間Ｈ２´より長くすることができる。これにより、磁気ヘッドの位置の暴れが大きい時は磁気ヘッドの位置および速度が十分に安定するまでライト開始を遅らせることができ、ライト品質の低下を防止することができる。一方、磁気ヘッドの位置の暴れが小さい時は磁気ヘッドの位置および速度が安定したら直ちにライトを開始させることができ、ライト動作を高速化することができる。

なお、図６（ａ）および図６（ｂ）では、磁気ヘッドの位置がオントラック判定回数だけオフトラックスライスＳＬ１、ＳＬ２を超えていないことを確認する方法について説明したが、磁気ヘッドの速度についても同様にオントラック状態を確認することができる。

図７は、一実施形態に係る磁気ディスク装置のオントラック判定処理方法を示すフローチャートである。
図７において、シークが開始されると（Ｓ０）、セトリング中かどうかが判断される（Ｓ１）。セトリングとは、シーク後の磁気ヘッドの整定動作を言う。セトリング中でない場合、シーク中に位置誤差から特徴量が抽出される（Ｓ２）。

次に、磁気ヘッドの現在位置が、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置かどうかが判断される（Ｓ３）。磁気ヘッドの現在位置が、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置の場合、１サンプル前の評価値に特徴量が積算されることで現サンプルの評価値が算出され、Ｓ１に戻る（Ｓ４）。

一方、Ｓ３において、磁気ヘッドの現在位置が、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置でない場合、Ｓ１に戻る。
一方、Ｓ１において、セトリング中の場合、Ｓ４で算出された評価値に基づいて、オントラック判定回数が設定される（Ｓ５）。

次に、磁気ヘッドの位置および速度がオントラック判定回数だけオントラック状態を満たしたかどうかが判定される（Ｓ６）。この時、磁気ヘッドの位置は、磁気ヘッドの復調位置ｙから求めることができる。磁気ヘッドの速度は、磁気ヘッドの復調位置ｙの今回のサンプル値と前回のサンプル値との差分から求めることができる。磁気ヘッドの位置および速度がオントラック判定回数だけオントラック状態を満たすと、リードまたはライトの許可が出される（Ｓ７）。一方、Ｓ６において、磁気ヘッドの位置および速度がオントラック判定回数だけオントラック状態を満たさない場合、Ｓ６の処理が繰り返される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＨＷ ライトヘッド、ＨＲ リードヘッド、ＨＭ ヘッドスライダ、ＳＵ サスペンション、ＫＡ キャリッジアーム、ＡＫ アクチュエータ、１ ベース、２ 磁気ディスク、３ スピンドルモータ、４ ボイスコイルモータ、４Ａ ボイスコイル、４Ｂ マグネット、４Ｃ トップヨーク、４Ｄ ボトムヨーク、５ 制御部、６ ヘッド制御部、６Ａ ライト電流制御部、６Ｂ 再生信号検出部、７ パワー制御部、７Ａ スピンドルモータ制御部、７Ｂ ボイスコイルモータ制御部、８ リードライトチャネル、９ ハードディスク制御部、９Ａ シーク制御部、９Ｂ 特徴量抽出部、９Ｃ 評価値予測部、９Ｄ オントラック判定回数設定部、９Ｅ オントラック判定処理部、１０ スピンドル、ＨＳ ホスト

Claims (20)

1. 磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクにアクセスする磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上でシークさせるアクチュエータと、
   前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記磁気ヘッドの復調位置と推定位置との位置誤差から特徴量を取得し、前記特徴量に基づいて、前記シーク後の磁気ヘッドのオントラック状態の確認に用いられるオントラック判定回数を設定する処理部とを備える磁気ディスク装置。
2. 前記アクチュエータの端部に設けられたボイスコイルと、
   前記磁気ヘッドの復調位置と、前記ボイスコイルに流れるＶＣＭ電流の目標値に基づいて、前記磁気ヘッドの推定位置を算出する状態オブザーバとを備える請求項１に記載の磁気ディスク装置。
3. 前記処理部は、シーク中の前記磁気ヘッドの前記位置誤差から前記特徴量を取得する請求項１または２に記載の磁気ディスク装置。
4. 前記処理部は、
   前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記位置誤差の周波数成分の通過帯域が設定され、前記位置誤差を入力とし、前記特徴量を出力とするフィルタと、
   各サンプル点の前記特徴量の積算結果に基づいて評価値を予測する積算器とを備え、
   前記評価値に基づいて前記オントラック判定回数を設定する請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記位置誤差に基づくシーク制御と、前記位置誤差に基づく前記評価値の予測とは並列に実行される請求項４に記載の磁気ディスク装置。
6. 前記積算器は、シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置から前記特徴量を積算する請求項４または５に記載の磁気ディスク装置。
7. 前記フィルタの通過帯域は、前記位置誤差の周波数成分のゲインが最も高いピーク位置の帯域を含む請求項４から６のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
8. 前記処理部は、
   前記評価値が第１値の時に前記オントラック判定回数を第２値に設定し、前記評価値が第３値の時に前記オントラック判定回数を第４値に設定し、
   前記第２値が前記第１値より大きい場合、前記第４値は前記第３値より大きい請求項４から７のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
9. 前記処理部は、
   前記オントラック状態を判定するスライスを設定し、シーク後の前記磁気ヘッドの位置および速度が前記オントラック判定回数だけ前記スライスを超えていないことを確認した時にデータのリードまたはライトを許可する請求項１から８のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
10. 前記アクチュエータの端部に設けられたボイスコイルと、
    前記磁気ヘッドの復調位置と、前記ボイスコイルに流れるＶＣＭ電流の目標値に基づいて、前記磁気ヘッドの推定位置を算出する状態オブザーバと、
    前記位置誤差に基づいて前記ＶＣＭ電流の目標値を設定し、前記ＶＣＭ電流の目標値を前記状態オブザーバに出力する状態フィードバック制御部と、
    前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記位置誤差の周波数成分の通過帯域が設定され、前記位置誤差を入力とし、前記特徴量を出力とするフィルタと、
    前記フィルタの後段に接続され、各サンプル点の前記特徴量を積算することで評価値を予測する積算器と、
    前記積算器の後段に接続され、前記評価値に基づいて前記オントラック判定回数を設定するオントラック判定回数設定部とを備える請求項１に記載の磁気ディスク装置。
11. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクにアクセスする磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上でシークさせるアクチュエータとを備えた磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法であって、
    前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記磁気ヘッドの現在位置と推定位置との位置誤差から特徴量を取得し、
    前記特徴量に基づいて、シーク後の前記磁気ヘッドのオントラック状態の確認に用いられるオントラック判定回数を設定する磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
12. 前記磁気ヘッドの復調位置と、前記アクチュエータの端部に設けられたボイスコイルに流れるＶＣＭ電流の目標値に基づいて、前記磁気ヘッドの推定位置を算出する請求項１１に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
13. シーク中の前記磁気ヘッドの前記位置誤差から前記特徴量を取得する請求項１１または１２に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
14. 前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記位置誤差の周波数成分の通過帯域が設定されたフィルタに前記位置誤差が入力されることで前記フィルタから前記特徴量が出力され、
    各サンプル点の前記特徴量の積算結果に基づいて評価値が予測され、
    前記評価値に基づいて前記オントラック判定回数が設定される請求項１１から１３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
15. 前記位置誤差に基づくシーク制御と、前記位置誤差に基づく前記評価値の予測とは並列に実行される請求項１４に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
16. シーク時の目標シリンダから固定サンプル数だけ手前の位置から前記特徴量が積算される請求項１４または１５に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
17. 前記フィルタの通過帯域は、前記位置誤差の周波数成分のゲインが最も高いピーク位置の帯域を含む請求項１４から１６のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
18. 前記評価値が第１値の時に前記オントラック判定回数が第２値に設定され、前記評価値が第３値の時に前記オントラック判定回数が第４値に設定され、
    前記第２値が前記第１値より大きい場合、前記第４値は前記第３値より大きい請求項１４から１７のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
19. 前記オントラック状態を判定するスライスを設定し、
    シーク後の前記磁気ヘッドの位置および速度が前記オントラック判定回数だけ前記スライスを超えていないことを確認した時にデータのリードまたはライトを許可する請求項１１から１８のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。
20. 前記磁気ヘッドの復調位置と、前記アクチュエータの端部に設けられたボイスコイルに流れるＶＣＭ電流の目標値に基づいて、前記磁気ヘッドの推定位置を算出し、
    前記位置誤差に基づいて前記ＶＣＭ電流の目標値を決定し、
    前記ＶＣＭ電流の目標値に基づいて前記ＶＣＭ電流を前記ボイスコイルに印加し、
    前記アクチュエータの周波数共振特性または外乱に起因する振動の周波数特性に基づいて、前記位置誤差の周波数成分の通過帯域が設定されたフィルタに前記位置誤差を入力することで前記フィルタから前記特徴量を取得し、
    各サンプル点の前記特徴量の積算結果に基づいて評価値を予測し、
    前記評価値に基づいて前記オントラック判定回数を設定する請求項１１に記載の磁気ディスク装置のオントラック判定回数設定方法。