特開 2024-135950 磁気ディスク装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135950

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】磁気ディスク装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/596 20060101AFI20240927BHJP

   G11B 21/10 20060101ALI20240927BHJP

   G11B 21/08 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G11B5/596

G11B21/10 R

G11B21/08 B

G11B21/08 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046871

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松澤 卓治

(57)【要約】

【課題】サーボ情報のサンプリング周期に適応して制御器のフィルタ特性を変える磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る磁気ディスク装置は、制御器と並列に設けられ、特定の周波数でピークを持ち、係数が感度関数と制御対象によって決まるデジタルフィルタによるループ整形フィルタを備え、サーボ情報のサンプリング周期の変化に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を更新する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御器と並列に設けられ、特定の周波数でピークを持ち、係数が感度関数と制御対象によって決まるデジタルフィルタによるループ整形フィルタを備え、
サーボ情報のサンプリング周期の変化に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を決定する磁気ディスク装置。

【請求項2】

少なくとも第１サンプリング周期と、前記第１サンプリング周期に対して求めた前記デジタルフィルタの第１フィルタ係数を適用した第１デジタルフィルタのゲイン特性がピークとなる周波数である第１角周波数と、前記第１角周波数と異なる第２角周波数と、前記第１フィルタ係数を求めるときに用いた第１感度パラメータとに基づいて、
前記第１サンプリング周期と異なる第２サンプリング周期に対する前記デジタルフィルタの第２フィルタ係数を求めるフィルタ係数更新部を備える請求項１に記載の磁気ディスク装置。

【請求項3】

少なくとも前記サンプリング周期、前記第１感度パラメータ、前記第１角周波数、前記第２角周波数を用いて、前記第２フィルタ係数を算出するフィルタ係数計算部を備え、
前記フィルタ係数計算部は、前記サンプリング周期が前記第１サンプリング周期から前記第２サンプリング周期に切り替わったときに、前記第２フィルタ係数を算出して、算出した前記第２フィルタ係数を前記デジタルフィルタに適用する請求項２に記載の磁気ディスク装置。

【請求項4】

前記フィルタ係数更新部は、前記第１角周波数における第１ゲインと前記第２角周波数における第２ゲインの差であるゲイン剥離量を求め、予め設定されたゲイン剥離の許容量に基づいて前記第２フィルタ係数を求める請求項２に記載の磁気ディスク装置。

【請求項5】

前記フィルタ係数更新部は、前記第１角周波数における第１位相と前記第２角周波数における第２位相の差である位相剥離量を求め、予め設定された位相剥離の許容量に基づいて前記第２フィルタ係数を求める請求項４に記載の磁気ディスク装置。

【請求項6】

前記ゲイン剥離の許容量を０とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。

【請求項7】

前記ゲイン剥離の許容量、位相剥離の許容量の少なくともいずれか調整をする請求項６に記載の磁気ディスク装置。

【請求項8】

前記第２サンプリング周期の候補である複数の第３サンプリング周期それぞれに対して第３フィルタ係数を求め、保存するパラメータ保存部を備え、
前記フィルタ係数更新部は、前記サンプリング周期が前記第１サンプリング周期から前記第２サンプリング周期に切り替わったときに、前記パラメータ保存部から前記第２サンプリング周期に対する前記第３フィルタ係数を取得して、取得した前記第３フィルタ係数を前記デジタルフィルタに適用する請求項２に記載の磁気ディスク装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置では、回転するディスクの目標トラックにヘッドの位置を合わせるためにトラッキング制御を行う。トラッキング制御においては、ディスク上に書き込まれているサーボ情報を用いてヘッドとディスクとの位置関係を検知するが、トラッキング精度を劣化させる回転非同期外乱（ＮＲＲＯ：Ｎｏｎ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｒｕｎ－Ｏｕｔ）などの外乱要因を抑えるために、ループ整形フィルタを用いることがある。
しかしながら、ディスクの回転数が変わる等してサーボ情報のサンプリング周期が変わると、回転非同期外乱（ＮＲＲＯ）などを抑圧するフィルタの特性が変化する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第５０７２３１８号明細書

【特許文献2】米国特許第７０５４０９４号明細書

【特許文献3】米国特許第８５０３１２４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、サーボ情報のサンプリング周期に適応して制御器のフィルタ特性を変える磁気ディスク装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態に係る磁気ディスク装置は、制御器と並列に設けられ、特定の周波数でピークを持ち、係数が感度関数と制御対象によって決まるデジタルフィルタによるループ整形フィルタを備え、サーボ情報のサンプリング周期の変化に基づいて、前記デジタルフィルタのループ整形フィルタ係数を更新する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の構成図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるサーボ制御部及び関連部位のブロック線図の例である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるフィルタＡ［ｚ］の周波数特性の例である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の準備時の処理動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の利用時の処理動作を示すフローチャートである。

【図6】図６は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置が第２の設計パラメータを決定する際の処理動作を示すフローチャートである。

【図7】図７は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置における第１と第２の設計パラメータの関係を説明する図である。

【図8】図８は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置が第２の設計パラメータを決定する際の処理動作を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置のフィルタＡ［ｚ］の周波数特性の例である。

【図10】図１０は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置の準備時の処理動作を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置が備える第１と第２の設計パラメータの関係を示すテーブルの例である。

【図12】図１２は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置の利用時の処理動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図面は、一例であって、発明の範囲を限定するものではない。

【0008】

（第１の実施形態）
本実施形態の磁気ディスク装置は、サーボ情報のサンプリング周期の変化を検知するとフィルタ係数を再計算し、回転非同期外乱（ＮＲＲＯ）を抑圧するフィルタを変更する。

【0009】

図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置の構成図である。

【0010】

磁気ディスク装置１は、データが読み書きされる磁気ディスク１１（以降、単にディスクと称することもある）を備える記憶装置であり、演算処理などのコンピュータ機能を備えた、例えば、マイクロプロセッサなどの処理装置を備える。磁気ディスク装置１は、接続されるホストシステム２から受信するコマンドなどに基づいて、ホストシステム２へデータを出力したり、ホストシステム２から入力されるデータをディスク１１に書き込んだりする。

【0011】

ホストシステム２は、例えば、パソコン本体などであり、磁気ディスク装置１に対してディスク１１のデータの読み込み命令であるリードコマンドや、ディスクに書き込むデータとともにデータの書き込み命令であるライトコマンドなどを出力する。またホストシステム２は、磁気ディスク装置１のディスク１１に含まれるサーボ情報のサンプリング周期の情報を出力して磁気ディスク装置１に指定してもよい。

【0012】

ＨＤＡ１０は、ヘッドディスクアッセンブリと称され、磁気ディスク１１、スピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する場合もある）１２、ヘッド１９を搭載しているアーム１５、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する場合もある）１３などが筐体に格納される。本実施形態のＨＤＡ１０には、ディスク１１、ヘッド１９が１つずつ設置される例を示すが、それぞれが１以上設けられてもよい。

【0013】

ディスク１１は、円盤型の磁気による回転ディスク記憶媒体であり、データを書き込み（ライトと称する場合もある）可能なデータ領域に、ユーザから利用可能なユーザデータ領域と、システム管理に必要な情報をライトするシステムエリアとが割り当てられている。以下、ディスク１１の半径方向に直交する方向を円周方向と称する。ディスク１１は、スピンドルモータ１２に取り付けられ、スピンドルモータ１２の駆動により回転する。

【0014】

ディスク１１は、複数のトラックが設定されている。図１においては例として３つのトラックＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３（特に区別しない場合は、トラックＴＲと称する）を示したが、データ領域にスピンドル１２を中心として同心円状に複数のトラックが設定される。ディスク１１のデータのリードライト（読み書き）を実行する際には、シーク制御、トラッキング制御などによりヘッド１９を読み書き対象のデータ（目標データと称することもある）のあるトラックＴＲに移動させ、ヘッド１９がデータをリードライトする。目標データのあるトラックＴＲを目標トラックと称する場合もある。

【0015】

また、ディスク１１にはサーボ情報が書き込まれており、ヘッド１９の位置検出などに利用される。サーボ情報は、ディスク１１の円周方向に予め決められた位置（サーボ領域と称する）に設置される。サーボ情報については一般的な内容であり、詳細の説明は省略する。図１の例では、サーボ領域の例として３つのサーボ領域ＳＶＡ１、ＳＶＡ２、ＳＶＡ３（特に区別しない場合は、サーボ領域ＳＶＡと称する）を示したが、一般的には、ディスク１１の円周方向全体に等間隔でサーボ領域ＳＶＡが設置され、各トラックＴＲのサーボ領域ＳＶＡにサーボ情報が書き込まれる。磁気ディスク装置１は、ヘッド１９が読み取ったサーボ情報により、ヘッド１９の現在位置を検出することができる。

【0016】

スピンドル１２は、ディスク１１の支柱であり、磁気ディスクの筐体などに設置される。スピンドル１２が回転することによりディスク１１が回転する。

【0017】

ＶＣＭ１３は、ボイスコイルモータ型のアクチュエータであり、アーム１５などを動かすために利用される。ＶＣＭ１３は、入力される電流または電圧に基づいて、アーム１５などの動作を制御する。

【0018】

ピボット１４は、アーム１５などを支持し、回転動作などさせるための軸受けである。

【0019】

アーム１５は、スライダ１８やヘッド１９を支持するアームであり、ＶＣＭ１３からの動力をヘッド１９に伝え、ヘッド１９を目標トラックＴＲに移動させる。

【0020】

サスペンション１６には、マイクロアクチュエータ１７が接続される。

【0021】

マイクロアクチュエータ１７（ＭＡ１７と称する場合もある）は、入力された電流または電圧に基づいて、ヘッド１９のトラッキング制御など高精度な位置調整を行う。マイクロアクチュエータ１７は、一般的な機能であり詳細の説明は省略するが、ヘッド１９に対して、シーク制御後のセトリング時の位置の微調整や、シーク制御後の目標トラックに対するトラッキング制御を実施する。セトリングとは、シーク制御によるヘッド１９の移動後に、目標トラックに対する位置決め誤差が、シーク制御によるヘッド１９の振動の影響も含めて、例えばある閾値以下に収まるまでの状態のことである。セトリングによりヘッド１９の振動が十分に小さく収まった後に、データのリードライト制御やトラッキング制御が実行される。

【0022】

スライダ１８に、ヘッド１９が搭載されている。

【0023】

ヘッド１９は、ディスク１１にデータをライトしたり、ディスク１１のデータトラックに記録されているデータをリードしたりする部位である。特に区別する場合は、ディスク１１にデータをライトするヘッドをライトヘッド１９Ｗ、ディスク１１のデータトラックに記録されているデータをリードするヘッドをリードヘッド１９Ｒと称する。

【0024】

ドライバＩＣ２０は、ＨＤＣ５０、サーボ制御部６２などからの制御に従って、ＳＰＭ１２、ＶＣＭ１３、マイクロアクチュエータ１７などを駆動、制御するための電流または電圧を出力する。

【0025】

ヘッドアンプＩＣ３０は、リードアンプやライトドライバを備えている。リードアンプは、ディスク１１からリードされたリード信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル４０に出力する。ライトドライバは、Ｒ／Ｗチャネル４０から出力される信号に応じたライト電流をヘッド１９に出力する。

【0026】

Ｒ／Ｗチャネル４０は、ＨＤＣ５０、メインコントローラ６０などからの指示に応じて、ヘッドアンプＩＣ３０に対してディスク１１からのデータの読み出しや、ディスク１１へのデータの書き込みなどの制御をする。Ｒ／Ｗチャネル４０は、ヘッドアンプＩＣ３０から受信したリードデータ信号を受信してリードデータを抽出したり、書き込み命令されたライトデータなどに基づいてライトデータ信号を生成し、ヘッドアンプＩＣ３０に出力したりする。またＲ／Ｗチャネル４０は、ヘッドアンプＩＣ３０から受信したリードデータの信号品質を測定する機能を有している。Ｒ／Ｗチャネル４０は、ヘッドアンプＩＣ３０から受信したサーボ情報信号に基づいて、ヘッド１９の位置情報を抽出することでもよい。

【0027】

ＨＤＣ５０は、磁気ディスク装置１とホストシステム２とのインターフェースであり、磁気ディスク装置１の各部位を制御するハードディスクコントローラである。ＨＤＣ５０は、ＣＰＵなどのコンピュータ機能を備えた処理装置、その他処理装置機能を備えたＩＣチップなどにより構成されてもよい。ＨＤＣ５０は、例えばホストシステム２からディスク１１へのデータの書き込み命令やディスク１１のデータの読み込み命令などのコマンドを受信する。ＨＤＣ５０は、受信したコマンドに基づいて、磁気ディスク装置１の各部を制御したり、ホストシステム２とＲ／Ｗチャネル４０との間でデータ転送をしたりする。ＨＤＣ５０は、揮発性メモリ７０、パラメータ保存部９０、及び不揮発性メモリ８０などへのデータの読み書きを制御することでもよい。

【0028】

メインコントローラ６０は、磁気ディスク装置１の各部を制御するメインコントローラであり、演算処理などのコンピュータ機能を備え、例えばマイクロプロセッサなどの処理装置、その他処理装置機能を備えたＩＣチップなどにより構成されてもよい。メインコントローラ６０の各種処理は、ソフトウェア（ファームウェアなどを含む）のプログラムにより実行してもよいし、ハードウェアもしくはソフトウェアやハードウェアの組み合わせとして備えていてもよい。

【0029】

リード／ライト制御部６１は、ホストシステム２から受信するコマンドなどに基づいて、ライトデータの保存先（例えばディスク１１のデータセクタ、トラックなどの情報）を選択し、ディスク１１へのデータのライト動作を制御する。リード／ライト制御部６１は、ホストシステム２から受信するコマンドなどに基づいて、リードデータの保存先（例えばディスク１１のデータセクタ、トラックなどの情報）をサーボ制御部６１などに通知してヘッド１９を操作して、ディスク１１のデータのリード動作を制御する。

【0030】

サーボ制御部６２は、例えばホストシステム２から受信するコマンドなどに基づいて、ヘッド１９を制御する。例えばサーボ制御部６２は、ヘッド１９を目標位置（目標トラック）に移動させるため、ドライバＩＣ２０を介してＶＣＭ１３を制御するシーク制御、トラッキング制御を実行する。またサーボ制御部６２は、ドライバＩＣ２０を介してマイクロアクチュエータ１７を制御して、ヘッド１９のトラッキング制御を実行する。

【0031】

より具体的にサーボ制御部６２は、ホストシステム２から受信するコマンドなどに基づいて決定したヘッド１９の目標位置やＲ／Ｗチャネル４０から受信したヘッド１９の現在位置に基づいて、ヘッド１９のシーク制御やトラッキング制御のための制御値として、入力電流値または入力電圧値を決定し、ＶＣＭ１３、マイクロアクチュエータ１７へ出力する。

【0032】

フィルタ係数更新部６３は、サンプリング周期決定部６３１、設計パラメータ変換部６３２、フィルタ係数計算部６３３を備え、サーボ制御部６２によるヘッド１９の制御系を示す制御器に含まれるデジタルフィルタのフィルタ係数を求めたり、更新したりする。

【0033】

サンプリング周期決定部６３１は、ホスト２などから受信するサーボ情報のサンプリング周期に関わるコマンドや、ディスク１１の回転速度などに基づいて、サーボ情報のサンプリング周期を決定する。詳細は後述する。

【0034】

設計パラメータ変換部６３２は、サンプリング周期に応じて、フィルタ係数計算に必要なパラメータ（特に設計パラメータと称する）を変換し、出力する。詳細は後述する。

【0035】

フィルタ係数計算部６３３は、設計パラメータ変換部６３２が求めた設計パラメータや、その他のパラメータから、フィルタ係数を計算し、ループ整形フィルタに適用する。詳細は後述する。

【0036】

揮発性メモリ７０は、電力供給が断たれると保存しているデータが失われる半導体メモリである。揮発性メモリ７０は、磁気ディスク装置１における処理に必要なデータなどを格納する。揮発性メモリ７０は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、又はＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

【0037】

不揮発性メモリ８０は、電力供給が断たれても保存しているデータを記録する半導体メモリである。不揮発性メモリ８０は、例えば、ＮＯＲ型またはＮＡＮＤ型のフラッシュＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ：ＦＲＯＭ）である。

【0038】

パラメータ保存部９０は、フィルタ係数更新部６３で用いられるパラメータ、フィルタ係数などを格納する半導体メモリである。パラメータ保存部９０は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、又はＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などである。なお、パラメータ保存部９０は、揮発性メモリ７０などと一体に構成されていてもよい。

【0039】

図２は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置のサーボ制御部及び関連部位のブロック線図の例である。

【0040】

制御系６２０は、サーボ制御部６２によるヘッド１９までのブロック図を示し、ヘッド１９の目標位置ｒ［ｋ］を入力として、現在のヘッド１９のヘッド位置ｙ［ｋ］を出力とする伝達関数を持つ。ｒ［ｋ］、ｙ［ｋ］は離散時間信号を示し、ｋはサンプル時点を示す。以降、［ｋ］が付与されている変数は離散時間信号であることを示す。

【0041】

制御器６２１は、ＶＣＭ１３やマイクロアクチュエータ１７を制御する制御器であり、Ｚ変換によって示されるデジタルフィルタの伝達関数Ｃ［ｚ］を持つ。制御器６２１は、ヘッド１９の目標位置ｒ［ｋ］と現在位置ｙ［ｋ］との差（ヘッド位置誤差と称する）ｅ［ｋ］などの入力に基づいて制御値ｕｃ［ｋ］を生成し、ＶＣＭ１３やマイクロアクチュエータ１７へ出力する。

【0042】

ループ整形フィルタ６２２は、Ｚ変換によって示されるデジタルフィルタの伝達関数Ａ［ｚ］を持つ。ループ整形フィルタ６２２は、出力値ｕｄ［ｋ］を出力し、制御器６２１の出力値ｕｃ［ｋ］とｕｄ［ｋ］の和ｕｃ［ｋ］＋ｕｄ［ｋ］が制御入力としてＶＣＭ１３やマイクロアクチュエータ１７へ入力される。ループ整形フィルタ６２２は、フィルタ係数更新部６３によってフィルタ係数が更新される。

【0043】

制御対象６２３は、ＶＣＭ１３、マイクロアクチュエータ１７で、伝達関数をＰ［ｚ］とする。

【0044】

ヘッド１９の位置ｙ［ｋ］は、制御対象６２３の出力であるｙｐ［ｋ］に外乱ｄ［ｋ］が加わり、ｙ［ｋ］＝ｙｐ［ｋ］＋ｄ［ｋ］と示される。ヘッド１９のトラッキング制御時には、さまざま振動が発生し、外乱ｄ［ｋ］の要因となり、ヘッド１９の位置ｙ［ｋ］に影響する。例えば、外乱ｄ［ｋ］の要因として回転非同期外乱（ＮＲＲＯ）が考えられる。

【0045】

以下に、本実施形態の動作を説明する。

【0046】

図２に示すように、ループ整形フィルタ６２２（フィルタＡ［ｚ］と称することもある）は、制御器６２１と並列に入れられる構成を取り、フィルタＡ［ｚ］は式１で示される。

【0047】

【数1】

ただし、Ｔはサーボ情報のサンプリング周期（取得間隔）、η、μは設計パラメータを示し、αとΦについてはそれぞれ式２－１で表される。

【0048】

【数2】

ただし、

【0049】

【数3】

【0050】

αとΦは、図２のループ整形フィルタ６２２の出力ｕｄ［ｋ］からｙｐ［ｋ］までの伝達関数Ｍｕｄ［ｚ］の抑圧対象周波数ω０（以下、第１の角周波数と称する）でのゲインと位相でマッチングを取っている（以下、αとΦを感度パラメータと称する）。また式２－２の分子を１とした関数を特に感度関数と称する。感度関数は、外乱ｄ［ｋ］からｙｐ［ｋ］までの伝達関数を示す。すなわち式２－２により、ループ整形フィルタ６２２の係数を感度関数と制御対象（Ｐ［ｚ］に相当）を考慮して決めることができる。

【0051】

これは、ループ整形フィルタ６２２のフィルタＡ［ｚ］で位置誤差信号ｅ［ｋ］から推定した外乱ｄ［ｋ］の推定値が外乱ｄ［ｋ］を打ち消すように、フィルタＡ［ｚ］の出力ｕｄ［ｋ］に入れた信号が外乱ｄ［ｋ］の入っている場所に到達するまでのゲインと位相の変化を考慮してフィルタを設計していることを意味する。

【0052】

上記のようにフィルタ設計した後に、サーボ情報の取得間隔であるサンプリング周期Ｔが変わる場合がある。

【0053】

本実施形態においては、サンプリング周期Ｔが変わった場合でも、安定性やロバスト性の観点から、サンプリング周期が変わる前（設計時のサンプリング周期）と周波数特性が同じになるように制御器やノッチフィルタを調整することを前提とする。従って、サンプリング周期Ｔが変わった場合でも、αとΦは変わらない。

【0054】

図３は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置のフィルタＡ［ｚ］の周波数特性の例である。

【0055】

ＧＣ１０１、ＰＣ１０１は、事前の設計段階などに於いて第１のサンプリング周期Ｔ１で第１の角周波数ω０に対してαとΦを求めて、第１の設計パラメータη１、μ１を決定し、式１から係数を計算したフィルタＡ［ｚ］の周波数特性（ゲイン特性及び位相特性）のそれぞれゲイン特性と位相特性を示している。周波数特性をＦＣという記号で示し、ゲイン特性ＧＣ１０１、位相特性ＰＣ１０１を含む周波数特性をＦＣ１０１のように示す。

【0056】

ＧＣ１０２、ＰＣ１０２は、サンプリング周期Ｔ１が第２のサンプリング周期Ｔ２に変わった時、係数を再計算せずに、すなわち式１において変数（Ｔ１、ω０、α、Φ、η１、μ１）をそのまま用いた場合のゲイン特性及び位相特性を示す。ＦＣ１０２においては、フィルタＡ［ｚ］のピーク周波数（抑圧される周波数）が変わってしまう。

【0057】

ＧＣ１０３、ＰＣ１０３は、第２のサンプリング周期Ｔ２と第１の設計パラメータη１、μ１を使って、すなわち式１において変数（Ｔ２、ω０、α、Φ、η１、μ１）としてフィルタ係数を再計算した場合の例であり、フィルタＡ［ｚ］のゲイン特性ＧＣ１０３のピーク周波数はゲイン特性ＧＣ１０１と一致するが、フィルタの周波数特性は変化してしまい、望みの特性が得られない（ＦＣ１０１と比較すると、ゲイン特性及び位相特性それぞれに差異が生じる）。

【0058】

本実施形態では、サンプリング周期Ｔが変化しても、第１の角周波数ω０の近傍に於いてフィルタＡ［ｚ］の周波数特性がほぼ変わらないように、設計パラメータη、μをサンプリング周期Ｔによって変える。具体的には、フィルタ係数更新部６３（サンプリング周期決定部、設計パラメータ変換部、フィルタ係数計算部）において、設計パラメータη、μを算出する。

【0059】

以下に、磁気ディスク装置１におけるフィルタ係数更新動作の処理を示す。

【0060】

図４は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の準備時の処理動作を示すフローチャートである。

【0061】

本実施形態の磁気ディスク装置１においては、予め事前の設計段階などに於いて上記のように第１のサンプリング周期Ｔ１に対する感度パラメータα１とΦ１、第１の設計パラメータη１、μ１を求め、第１の角周波数ω０や第１の角周波数ω０の近傍の値である第２の角周波数ω１を例えばメーカーが出荷前など事前に決定し、求められたパラメータや決定された値がパラメータ保存部９０に保存される（ステップＳ１１）。第２の角周波数ω１は、例えばフィルタの半値幅の半分から決定してもよいし、複数のフィルタを用いるときに隣接するフィルタの抑圧対象周波数などとして決定してもよい。

【0062】

さらに、磁気ディスク装置１のフィルタ係数計算部６３３は、ステップＳ１１でパラメータ保存部９０に保存したパラメータから式３－１のＡ１１［ｚ］の各係数を計算し、その係数を初期値としてループ整形フィルタ６２２に設定する。（ステップＳ１２）。

【0063】

【数4】

【0064】

フィルタ係数計算部６３３は、ステップＳ１２で求めたＡ１１［ｚ］のフィルタの絶対値と位相を角周波数ω０、ω１それぞれに対して求め、パラメータ保存部９０に保存する（ステップＳ１３）。またメーカーなどにおいて、ゲインと位相の乖離許容量Δｇ、Δθを事前試験などから求めた適当な値に決定し、パラメータ保存部９０に保存する（ステップＳ１４）。

【0065】

以上の手順により、磁気ディスク装置１を利用するための事前準備がなされる。

【0066】

図５は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の利用時の処理動作を示すフローチャートである。

【0067】

磁気ディスク装置１は、電源が投入されるなどして利用が開始されると（ステップＳ１０１）、フィルタ係数更新部６３は、サンプリング周期Ｔ３にパラメータ保存部９０に保存されたサンプリング周期の初期設定値であるＴ１を設定する（ステップＳ１０２）。サンプリング周期Ｔ３はループ整形フィルタ６２２に設定されている係数を計算したときのサンプリング周期を示し、例えば、揮発性メモリ７０などのワークメモリに格納されていてもよい。

【0068】

サンプリング周期決定部６３１は、例えばホスト２からサンプリング周期を指定される等して、サンプリング周期Ｔ２とすることを決定した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、各サンプリング周期の値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を比較する（ステップＳ１０５）。

【0069】

ステップＳ１０５において、Ｔ１≠Ｔ２かつＴ２≠Ｔ３である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、設計パラメータ変換部６３２において、第１のサンプリング周期Ｔ１用に計算された第１の設計パラメータη１、μ１を第２のサンプリング周期Ｔ２用の第２の設計パラメータη２、μ２に変換する（ステップＳ１０６）。以下に、ステップＳ１０６における変換について数式を用いて詳細の説明をする。

【0070】

第１のサンプリング周期Ｔ１、第１の設計パラメータη１、μ１でのフィルタＡ［ｚ］は、式３－１に示したＡ１１［ｚ］とすると、第２のサンプリング周期Ｔ２、第２の設計パラメータη２、μ２でのフィルタＡ［ｚ］（Ａ２２［ｚ］とする）は、式３－２のように記述できる。

【0071】

【数5】

以降、式３－１、式３－２を同時に示す場合は、「－」以降を省略して式３のように称する。以降の式も同様に、まとめて示す場合は「－」以降を省略する。

【0072】

ステップＳ１０６においては、例えば、式４（式４－１及び式４－２）及び式５（式５－１及び式５－２）を満たすように第２の設計パラメータη２、μ２を決定する。

【0073】

【数6】

【0074】

【数7】

【0075】

【数8】

【0076】

【数9】

【0077】

式４及び式５において、式６（式６－１、式６－２及び式６－３）のようにおくと、式７（式７－１及び式７－２）が得られる。

【0078】

【数10】

【0079】

【数11】

【0080】

【数12】

【0081】

【数13】

【0082】

【数14】

【0083】

本実施形態においては、ゲイン剥離量、位相剥離量に基づいて第２の設計パラメータη２、μ２を選択する例を示す。より具体的に設計パラメータ変換部６３２は、第１のサンプリング周期Ｔ１が第２のサンプリング周期Ｔ２に変更された場合に、第１のサンプリング周期Ｔ１に対して求めたフィルタ係数を用いた周波数特性と、第２のサンプリング周期Ｔ２に対して求めたフィルタ係数を用いたときの周波数特性のゲイン乖離量、位相乖離量を算出し、第１の角周波数ω０と第２の角周波数ω１とにおけるゲイン乖離量がゲイン乖離許容量Δｇ以下となる条件式７（式７－１及び式７－２）と第１の角周波数ω０と第２の角周波数ω１とにおける位相乖離量が位相乖離許容量Δθ以下となる条件式９（式９－１及び式９－２）とを満たす第２の設計パラメータη２、μ２を選択する。または、式７と式９の代わりに、式７の近似式である式８（式８－１、式８－２及び式８－３）と式１０（式１０－１、式１０－２、式１０－３及び式１０－４）とを満たす第２の設計パラメータη２、μ２を選択することでもよい。

【0084】

【数15】

【0085】

【数16】

ただし、

【0086】

【数17】

【0087】

【数18】

【0088】

【数19】

【0089】

【数20】

【0090】

【数21】

【0091】

【数22】

【0092】

【数23】

【0093】

図６は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置が第２の設計パラメータを決定する際の処理動作を示すフローチャートであり、図５のステップＳ１０６の詳細に相当する。

【0094】

設計パラメータ変換部６３２は、図４のステップＳ１１で保存した第１のサンプリング周期Ｔ１に対して予め求めた感度パラメータα１とΦ１、第１の設計パラメータη１、μ１、第１の角周波数ω０、第１の角周波数ω０の近傍の値である第２の角周波数ω１、さらに、ステップＳ１２で角周波数ω０，ω１それぞれに対して求めたＡ１１［ｚ］のフィルタの絶対値と位相をパラメータ保存部９０から取得する（ステップＳ１５１）。設計パラメータ変換部６３２は、式７と式９を満足する第２の設計パラメータη２、μ２を探す（ステップＳ１５２）。なおステップＳ１５２において、設計パラメータ変換部６３２は、式８と式１０を満足する第２の設計パラメータη２、μ２を探すことでもよい。

【0095】

ステップＳ１５２において、所望の第２の設計パラメータη２、μ２が見つかった場合は、見つかった第２の設計パラメータη２、μ２をフィルタ係数計算部６３３へ出力する（ステップＳ１５２のＹｅｓ、ステップＳ１５３）。

【0096】

一方、ステップＳ１５２において所望の第２の設計パラメータη_２、μ_２が見つからなかった場合は、これらを満たす第２の設計パラメータが見つかるまでゲイン乖離許容量Δ_ｇ、位相乖離許容量Δ_θの少なくともいずれかの値を大きくするなど調整してステップＳ１５２の処理を繰り返す（ステップＳ１５２のＮｏ、ステップＳ１５４）。

【0097】

以上の手順により、第２の設計パラメータη_２、μ_２が得られる。

【0098】

図５に戻り、フィルタ係数計算部６３３は、第２のサンプリング周期Ｔ_２、感度パラメータα_１とΦ_１、ステップＳ１０５で求められた第２の設計パラメータη_２、μ_２、第１の周波数ω_０とから式３－２によりフィルタＡ_２２［ｚ］の係数を計算し、ファームウェア（ＦＷと称する場合もある）に係数を設定する（ステップＳ１０７）。

【0099】

ステップＳ１０５において、Ｔ_１≠Ｔ_２かつＴ_２≠Ｔ_３でない場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、かつＴ_１＝Ｔ_２かつＴ_２≠Ｔ_３である場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、フィルタ係数計算部６３３は、パラメータ保存部９０の第１のサンプリング周期Ｔ_１に対する感度パラメータα_１とΦ_１、第１の設計パラメータη_１、μ_１、第１の角周波数ω_０ＴをＡ_１１［ｚ］に代入して求めたフィルタ係数初期値をＦＷに設定する（ステップＳ１１０）。

【0100】

フィルタ係数計算部６３３は、ステップＳ１０７及びステップＳ１１０にてフィルタ係数をＦＷに設定すると、実際に動作するサンプリング周期であるサンプリング周期Ｔ_３をサンプリング周期決定部６３１が決定したサンプリング周期Ｔ_２とする（ステップＳ１０８）。

【0101】

以上の手順により、第２のサンプリング周期Ｔ_２に適応させたフィルタＡ［Ｚ］の係数を求めて、ループ整形フィルタ６２２に反映することができる。

【0102】

図７は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置における第１と第２の設計パラメータの関係を説明する図である。

【0103】

ＳＡ４０１は、図３の周波数特性ＦＣ１０１に対応する第１の設計パラメータ等を用いたときの式８及び式１０を満たす領域の例を示す。図６のステップＳ１５２において、ＳＡ４０１の領域から第２の設計パラメータη_２、μ_２が選択されることを示す。なお、図６のステップＳ１５２において第２の設計パラメータη_２、μ_２を探す手法は、サンプリング周期Ｔの変更がそれほど頻繁でなく時間に余裕がある場合は、例えば、パラメータの総当たり計算などでもよい。

【0104】

以上の手順により、本実施形態の磁気ディスク装置は、サーボ情報のサンプリング周期の変化を検知するとフィルタ係数を再計算し、回転非同期外乱（ＮＲＲＯ）を抑圧するフィルタの特性を変更する。

【0105】

（第２の実施形態）
本実施形態においては、設計パラメータ変換部６３２が、第１のサンプリング周期Ｔ_１と第２のサンプリング周期Ｔ_２とで第１の角周波数ω_０、第２の角周波数ω_１に於けるゲインが等しくなるように第２の設計パラメータη_２、μ_２を求める例を示す。

【0106】

図８は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置が第２の設計パラメータを決定する際の処理動作を示すフローチャートである。

【0107】

設計パラメータ変換部６３２は、第１のサンプリング周期Ｔ_１と第２のサンプリング周期Ｔ_２とで第１の角周波数ω_０、第２の角周波数ω_１に於けるゲインが等しくなる条件（式４でΔ_ｇ＝０）である式１１を満たす第２の設計パラメータη_２を求める（ステップＳ２０１）。

【0108】

【数24】

ステップＳ２０１において求めた第２の設計パラメータη_２を使って式１２から第２の設計パラメータμ_２を求める（ステップＳ２０２）。

【0109】

【数25】

【0110】

または、前記ゲインが等しくなる条件の近似式である式１３（式１３－１及び式１３－２）を用いて第２の設計パラメータη_２、μ_２を求めることでもよい。

【0111】

【数26】

【0112】

【数27】

【0113】

図９は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置のフィルタＡ［ｚ］の周波数特性の例である。

【0114】

周波数特性ＦＣ２０１（ＧＣ２０１及びＰＣ２０１）は、サンプリング周期Ｔ_１で得た図３のＧＣ１０１（ＦＣ１０１）に対応する第１の設計パラメータを、式１３でサンプリング周期Ｔ_２の第２の設計パラメータに変換したときのフィルタＡ［ｚ］の周波数特性を示す。サンプリング周期が変わっているが、周波数特性ＦＣ２０１は、変換前の周波数特性ＦＣ１０１（ＧＣ１０１及びＰＣ１０１））とほぼ同じ周波数特性が得られていることがわかる。

【0115】

（第３の実施形態）
本実施形態においては、図５のステップＳ１０６における変換で得られる第２の設計パラメータなどを予め計算しておき、テーブルデータなどとしてパラメータ保存部に保存する場合の例を示す。具体的には、取りうる第２のサンプリング周期Ｔ_２の候補に対するパラメータ変換値を予め計算しておき、パラメータ変換値をパラメータ保存部９０などに保持しておく。

【0116】

図１０は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置の準備時の処理動作を示すフローチャートである。

【0117】

第１のサンプリング周期Ｔ_１に対して決定した第１の設計パラメータη_１、μ_１をパラメータ保存部９０に保存する（ステップＳ３１）。パラメータ変換部６３２は、ステップＳ１１でパラメータ保存部９０に保存したパラメータを式３－１のＡ_１１［ｚ］に初期値として設定しＡ_１１［ｚ］を求める（ステップＳ３２）。

【0118】

サンプリング周期決定部６３１が決定しうる範囲の第２のサンプリング周期Ｔ_２の複数候補に対して予め式１１と式１２又は式１３を計算しておき、例えばη、μの変換テーブルの形でパラメータ保存部９０に保存する。

【0119】

図１１は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置が備える第１と第２の設計パラメータの関係を示すテーブルの例であり、パラメータ保存部９０に格納した式１３により得た（η_１－η_２、μ_２／μ_１）のテーブル例を示す。図１１（ａ）は、サンプリングごとのη_１－η_２、図１１（ｂ）は、サンプリングごとのμ_２／μ_１を示す。

【0120】

図１２は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置の利用時の処理動作を示すフローチャートである。

【0121】

サンプリング周期決定部６３１は、サンプリング周期の変更を決定すると、設計パラメータ変換部６３２は、パラメータ保存部９０の変換値テーブル（図１１に相当）を参照し（ステップＳ３０１）、現在使用中の第１の設計パラメータη_１、μ_１から第２の設計パラメータη_２、μ_２へ変換する（ステップＳ３０２）。

【0122】

以上の手順により、磁気ディスク装置１は、制御器をサンプリング周期の変更に適応させることができる。

【0123】

以上に述べた少なくとも１つの実施形態によれば、サーボ情報のサンプリング周期に適応して制御器のフィルタ特性を変える磁気ディスク装置を提供することができる。

【0124】

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。また、フローチャート、シーケンスチャートなどに示す処理は、ＣＰＵ、ＩＣチップ、デジタル信号処理プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ ＰｒｏｃｅｓｓｏｒまたはＤＳＰ）などのハードウェアもしくはマイクロコンピュータを含むコンピュータなどで動作させるソフトウェア（プログラムなど）またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現してもよい。また請求項を制御ロジックとして表現した場合、コンピュータを実行させるインストラクションを含むプログラムとして表現した場合、及び前記インストラクションを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として表現した場合でも本発明の装置を適用したものである。また、使用している名称や用語についても限定されるものではなく、他の表現であっても実質的に同一内容、同趣旨であれば、本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0125】

１…磁気ディスク装置、２…ホストシステム、１０…ＨＤＡ、１１…ディスク、１２…ＳＰＭ、１３…ＶＣＭ、１４…ピボット、１５…アーム、１６…サスペンション、１７…マイクロアクチュエータ、１８…スライダ、１９…ヘッド、２０…ドライバＩＣ、３０…ヘッドアンプＩＣ、４０…Ｒ／Ｗチャネル、５０…ＨＤＣ、６０…メインコントローラ、６１…リード／ライト制御部、６２…サーボ制御部、６３…フィルタ係数更新部、７０…揮発性メモリ、８０…不揮発性メモリ、９０…パラメータ保存部、６３１…サンプリング周期決定部、６３２…設計パラメータ変換部、６３３…フィルタ係数計算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】