磁盘装置以及磁盘装置的在轨判定次数设定方法与流程

本发明的实施方式涉及磁盘装置以及磁盘装置的在轨判定次数设定方法。

背景技术

在磁盘装置中，在寻道后进行对磁盘的写入或读取的情况下，进行寻道后的磁头的在轨状态的确认。

技术实现要素：

本发明的一个实施方式提供一种能够抑制寻道后的磁头的在轨状态的判定精度的降低并缩短寻道后的磁头的在轨状态的确认所花费的时间的磁盘装置以及磁盘装置的在轨判定次数设定方法。

实施方式的磁盘装置具备磁盘、磁头、致动器以及处理部。磁头访问所述磁盘。致动器使所述磁头在所述磁盘上寻道。处理部基于所述致动器的频率共振特性或由干扰导致的振动的频率特性，根据所述磁头的解调位置与推定位置的位置误差取得特征量，并基于所述特征量，设定在寻道后的所述磁头的在轨状态的确认中所使用的在轨判定次数。

附图说明

图1a是示出一实施方式的磁盘装置所使用的致动器的概略构成例的俯视图。

图1b是示出一实施方式的磁盘装置的概略构成例的框图。

图2a是图1的磁盘中的磁道配置的俯视图。

图2b是示出图2a的伺服区域的构成例的图。

图3是示出一实施方式的磁盘装置所使用的寻道控制系统以及在轨判定处理部的概略构成例的框图。

图4是示出一实施方式的磁盘装置所使用的致动器的频率共振特性的一例的图。

图5a是示出寻道后的磁头的位置的混乱大时的评价值的预测方法的时间图。

图5b是示出寻道后的磁头的位置的混乱小时的评价值的预测方法的时间图。

图6a是示出寻道后的磁头的位置的混乱大时的磁头的轨迹的图。

图6b是示出寻道后的磁头的位置的混乱小时的磁头的轨迹的图。

图7是示出一实施方式的磁盘装置的在轨判定处理方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明实施方式的磁盘装置以及在轨判定次数设定方法。此外，本发明不受这些实施方式限定。

图1a是示出一实施方式的磁盘装置所使用的致动器的概略构成例的俯视图，图1b是示出一实施方式的磁盘装置的概略构成例的框图。

在图1a以及图1b中，在磁盘装置设置有磁盘2，磁盘2经由主轴10支承于基部1。另外，在磁盘装置设置有致动器ak。在致动器ak的前端设置有头滑块hm，在致动器ak的后端设置有音圈4a。在头滑块hm设置有写入头hw以及读取头hr作为磁头。写入头hw以及读取头hr配置成与磁盘2相向。

头滑块hm经由悬架su连接于托架臂ka，托架臂ka经由枢轴pv支承于基部1。托架臂ka能够在寻道时等使头滑块hm在水平面内滑动。悬架su通过向磁头提供抵抗由磁盘2旋转时的空气流导致的磁头的上浮力的下推力，能够将磁盘2上的磁头的上浮量保持为恒定。悬架su可以由板簧构成。

图2a是示出图1的磁盘中的磁道配置的俯视图，图2b是示出图2a的伺服区域的构成例的图。

在图2a以及图2b中，在磁盘2在沿磁道(downtrack)方向d1(也称为周向)设置有x(x为2以上的整数)条磁道t。在各磁道t设置有被写入用户数据的数据区域da以及被写入伺服数据的伺服区域ss。

伺服区域ss配置成放射状，在沿磁道方向d1的伺服区域ss之间配置有数据区域da。伺服区域ss可以呈放射状地进行m(m为2以上的整数)等分。由该m等分后的伺服区域ss以及数据区域da构成扇区se。

在伺服区域ss记录有前导码20、伺服标记21、扇区/柱面信息(葛莱码)22以及脉冲图案(burstpattern)23。伺服标记21能够表示磁道t上的伺服区域ss的开始。扇区/柱面信息22能够提供磁盘2的沿磁道方向d1以及磁道交叉(crosstrack)方向d2(也称为径向)的伺服地址(也称为地址信息)。作为沿磁道方向d1的伺服地址，可以对m等分后的扇区se的每一个依次赋予0至m-1的值。作为磁道交叉方向d2的伺服地址，可以对x条磁道t的每一条依次赋予0至x-1的值。

脉冲图案23可以使用具有n相和q相的相位图案。n相和q相可以以磁道交叉方向d2的相位彼此不同的方式在沿磁道方向d1上配置磁化图案。即，n相和q相可以以极性在磁道交叉方向d2上以180度的相位间隔交替反转的方式配置磁化图案。而且，n相和q相在磁道交叉方向d2上彼此以90度错开相位地进行配置。

例如，n相可以配置成极性在彼此相邻的磁道t1～t4的交界反转，q相可以配置成极性在各磁道t1～t4的中心反转。扇区/柱面信息22以及脉冲图案23能够用于使写入头hw以及读取头hr移动至目标磁道以及目标扇区的寻道控制。另外，扇区/柱面信息22以及脉冲图案23能够用于在目标磁道的磁道宽度内对写入头hw以及读取头hr进行定位的跟踪控制。

另外，如图1所示，在磁盘装置设置有驱动托架臂ka的音圈马达4，并且设置有以主轴10为中心使磁盘2旋转的主轴马达3。

在音圈马达4设置有向音圈4a施加磁场的磁体4b。磁体4b可以配置在音圈4a上。在磁体4b上配置有顶磁轭4c，在音圈4a下配置有底磁轭4d。

磁体4b、顶磁轭4c、底磁轭4d以及主轴马达3固定于基部1。基部1可以由al等金属的压铸构成。

在控制部5设置有头控制部6、动力控制部7、读取写入通道8以及硬盘控制部9。控制部5能够基于由读取头hr读取的伺服数据，控制写入头hw以及读取头hr相对于磁盘2的位置，在与主机hs之间控制写入数据以及读取数据的传送。

在头控制部6设置有写入电流控制部6a以及再现信号检测部6b。在动力控制部7设置有主轴马达控制部7a以及音圈马达控制部7b。

头控制部6对记录再现时的信号进行放大或检测。写入电流控制部6a控制在写入头hw流动的写入电流。再现信号检测部6b检测由读取头hr读取出的信号。

动力控制部7驱动音圈马达4以及主轴马达3。主轴马达控制部7a控制主轴马达3的旋转。音圈马达控制部7b控制音圈马达4的驱动。音圈马达4能够通过使vcm(voicecoilmotor：音圈马达)电流在音圈4a流动，使音圈4a绕枢轴pv旋转，使磁头在磁盘2上移动。

读取写入通道8在头控制部6与硬盘控制部9之间进行数据的交接。此外，数据包括读取数据、写入数据以及伺服数据。例如，读取写入通道8将由读取头hr再现的信号变换为由主机hs处理的数据形式，将从主机hs输出的数据变换为由写入头hw记录的信号形式。作为这样的形式变换，可以包括da变换、ad变换、编码以及译码。另外，读取写入通道8进行由读取头hr再现的信号的解码处理，对从主机hs输出的数据进行编码调制。

硬盘控制部9基于来自磁盘装置的外部(例如，主机hs)的指令进行记录再现控制，在外部与读取写入通道8之间进行数据的交接。可以在硬盘控制部9单独分别地设置进行记录再现控制的处理器和在主机hs与读取写入通道8之间进行数据的交接的控制的处理器。也可以在记录再现控制以及数据的交接的控制中使用同一处理器。作为处理器可以使用cpu。

在硬盘控制部9设置有寻道控制部9a以及在轨判定处理部9e。在在轨判定处理部9e设置有特征量提取部9b、评价值预测部9c以及在轨判定次数设定部9d。

寻道控制部9a能够通过控制在音圈4a流动的vcm电流，使磁头移动到目标位置。在轨判定处理部9e能够预测寻道后的磁头的位置的混乱，并基于该预测结果设定在轨判定次数。在轨判定次数能够用于寻道后的磁头的在轨状态的确认。寻道后的磁头的位置的混乱能够基于寻道中的磁头的状态进行预测。

特征量提取部9b能够提取成为寻道后的磁头的位置的混乱的指标的特征量。该特征量能够在寻道期间提取。该特征量能够基于致动器ak的频率共振特性或由干扰导致的振动的频率特性进行提取。例如，作为特征量，可以根据磁头的解调位置与推定位置的位置误差，提取成为磁头的位置的混乱的指标的频率成分。磁头的解调位置能够根据基于读取头hr的伺服数据的读取结果求出。磁头的推定位置能够利用模拟了致动器ak的动作的状态观测器求出。

评价值预测部9c能够基于由特征量提取部9b提取出的特征量，预测能够评价寻道后的磁头的位置的混乱的评价值。在轨判定次数设定部9d能够基于由评价值预测部9c预测到的评价值，设定在轨判定次数。

控制部5连接于主机hs。作为主机hs，可以是向磁盘装置发出写入指令、读取指令等的个人计算机，也可以是能够与服务器等连接的网络。即，磁盘装置能够用作主机hs的外部存储装置。磁盘装置可以外装于主机hs，也可以内置于主机hs。

在向磁盘2写入数据时，利用主轴马达3使磁盘2旋转。另外，由来自主机hs的写入指令指定的写入数据经由硬盘控制部9向读取写入通道8输送。并且，写入数据经由写入头hw向由磁盘2的写入指令指定的区域写入。

在写入头hw不处于由写入指令指定的区域的情况下，通过利用寻道控制部9a控制vcm电流，使写入头hw移动到由写入指令指定的区域。此时，在特征量提取部9b，在寻到期间提取成为寻道后的磁头的位置的混乱的指标的特征量。并且，在评价值预测部9c，基于特征量预测能够评价磁头的位置的混乱的评价值。之后，在在轨判定次数设定部9d，基于由评价值预测部9c预测到的评价值，设定在轨判定次数。

在基于评价值评价为磁头的位置的混乱大的情况下，使在轨判定次数增大，能够延长到判定为在轨状态为止的时间。另一方面，在基于评价值评价为磁头的位置的混乱小的情况下，使在轨判定次数减少，能够缩短到判定为在轨状态为止的时间。

当设定在轨判定次数后，判定写入头hw的位置以及速度是否满足在轨状态。此时，通过确认在寻道对象处写入头hw的位置以及速度是否以在轨判定次数超过限幅(slice)，能够判定写入头hw的位置以及速度是否满足在轨状态。当写入头hw满足在轨状态时，允许写入，写入数据经由写入头hw被写入。

在此，通过基于能够评价磁头的位置的混乱的评价值来设定在轨判定次数，在磁头的位置的混乱大时能够使写入开始延迟直至磁头的位置以及速度充分稳定，能够防止写入质量的降低。另一方面，在磁头的位置的混乱小时能够在磁头的位置以及速度稳定后立即开始写入，能够使写入动作高速化。

以下，具体地说明在在轨判定次数的设定中所使用的构成例及动作例。

图3是示出一实施方式的磁盘装置所使用的寻道控制系统以及在轨判定处理部的概略构成例的框图。

在图3中，寻道控制系统能够控制设备31的寻道动作。设备31可以包括图1b的音圈马达4、磁头、磁盘2、再现信号检测部6b以及读取写入通道8。

在寻道控制系统设置有状态观测器32、状态反馈控制部33以及减法器a1、a5。状态观测器32能够基于设备31的音圈马达4的数式模型，推定音圈马达4的状态量。例如，状态观测器32可以推定音圈马达4的速度、加速度等作为状态量。并且，在给出了磁头的解调位置y以及音圈马达4的vcm电流的目标值it时，通过使用音圈马达4的状态量的推定值，能够输出磁头的推定位置y′。

状态反馈控制部33能够以使磁头的解调位置y与推定位置y′的位置误差e接近0的方式算出音圈马达4的vcm电流的目标值it。此时，状态反馈控制部33能够基于音圈马达4的状态量的推定值和反馈增益kv的运算结果算出vcm电流的目标值it。

在状态观测器32设置有增益运算器35、40、矩阵运算器36、37、39、延迟元件38、41以及加法器a2～a4。

增益运算器35能够对位置误差e和观测器增益l(1、2)进行运算。观测器增益l(1、2)可以包括与磁头的位置相关的观测器增益l1和与磁头的速度相关的观测器增益l2。增益运算器40能够对位置误差e和与外力相关的观测器增益l3进行运算。

矩阵运算器36能够对音圈马达4的状态量的推定值和系统矩阵av进行运算。矩阵运算器37能够对vcm电流的目标值it和输入矩阵bv进行运算。矩阵运算器39能够对音圈马达4的状态量的推定值和输出矩阵cv进行运算。此时，可以以能够模拟音圈马达4的动作的方式设定系统矩阵av、输入矩阵bv以及输出矩阵cv。

在轨判定处理部34能够预测寻道后的磁头的位置的混乱，并基于该预测结果设定在轨判定次数。在在轨判定处理部34设置有带通滤波器42、积分器43、在轨判定次数设定部44以及在轨判定部45。带通滤波器42能够用作图1b的特征量提取部9b。积分器43能够用作图1b的评价值预测部9c。

带通滤波器42能够将位置误差e作为输入，输出特征量fa。此时，能够基于致动器ak的频率共振特性或由干扰导致的振动的频率特性，设定位置误差e的频率成分的通过频带。积分器43能够基于各样本点的特征量fa的积分结果预测评价值es。

在轨判定次数设定部44能够基于由积分器43预测到的评价值es，设定在轨判定次数nt。在轨判定部45能够基于在轨判定次数nt，判定磁头的位置以及速度是否满足在轨状态。

以下，说明图3的寻道控制系统以及在轨判定处理部34的寻道开始后的动作。

基于在寻道期间利用磁头读取的伺服图案，从设备31输出磁头的解调位置y，并将其输入到减法器a1。向状态观测器32输入从状态反馈控制部33输出的vcm电流的目标值it和从减法器a1输出的位置误差e。并且，从状态观测器32输出磁头的推定位置y′，并将其输入到减法器a1。

在减法器a1中，通过从磁头的解调位置y减去推定位置y′，算出位置误差e，并输入到增益运算器35、增益运算器40以及带通滤波器42。在增益运算器35中，对位置误差e和观测器增益l(1、2)进行运算，并将该运算结果输入到加法器a2。

另外，加法器a4的加法运算结果在由延迟元件38延迟后，被输入到加法器a2以及矩阵运算器39。在矩阵运算器39中，通过对延迟元件38的输出和输出矩阵cv进行运算，算出推定位置y′，并输入到减法器a1。在加法器a2中，将增益运算器35的运算结果与延迟元件38的输出相加，并将该加法运算结果输入到状态反馈控制部33以及矩阵运算器36。

在矩阵运算器36中，对加法器a2的加法运算结果和系统矩阵av进行运算，并将该运算结果输入到加法器a4。另一方面，在矩阵运算器37中，从状态反馈控制部33输入vcm电流的目标值it。在矩阵运算器37中，对vcm电流的目标值it和输入矩阵bv进行运算，并将该运算结果输入到加法器a4。

在加法器a4中，将矩阵运算器36的运算结果与矩阵运算器37的运算结果相加，并将该加法运算结果经由延迟元件38输入到加法器a2以及矩阵运算器39。

另一方面，在增益运算器40中，对位置误差e和观测器增益l(3)进行运算，并将该运算结果输入到加法器a3。另外，对于加法器a3，加法器a3的输出经由延迟元件41输入到加法器a3。在加法器a3中，通过将增益运算器40的运算结果与加法器a3的输出相加，算出vcm电流的干扰成分id，并将该干扰成分id输入到减法器a5。另外，vcm电流的目标值it从状态反馈控制部33输入到减法器a5。

在减法器a5中，从vcm电流的目标值it减去干扰成分id，并将该减法运算结果输入到设备31。在设备31中，基于减法器a5的减法运算结果，将vcm电流施加于音圈马达4。

另一方面，在带通滤波器42中，在寻道期间根据位置误差e提取特征量fa，并输入到积分器43。在积分器43中，通过对各样本点的特征量fa进行积分，算出评价值es，并输入到在轨判定次数设定部44。

此时，评价值es可以用以下的(1)式算出。

es＝∫(f(z)×e)…(1)

其中，f(z)是进行了z变换后的带通滤波器42的传递函数。

此外，特征量fa的积分可以从比寻道时的目标柱面靠前固定样本数的位置开始。固定样本数能够设定为数个样本至数十个样本数。在此，通过从比目标柱面靠前固定样本数的位置开始特征量fa的积分，能够防止评价值es根据寻道距离的长短而增减。为了防止评价值es根据寻道距离的长短而增减，也可以从寻道开始到寻道结束为止进行特征量fa的积分，并将该积分值除以寻道距离而得到的值作为评价值es。

在在轨判定次数设定部44中，基于由积分器43算出的评价值es，设定在轨判定次数nt，并输入到在轨判定部45。在在轨判定部45中，基于在轨判定次数nt，判定磁头的位置以及速度是否满足在轨状态。当磁头的位置以及速度满足在轨状态时，输出读取或写入的允许信号sa。

在此，位置误差e可以并行地输入到状态观测器32以及在轨判定处理部34。并且，可以并行地执行使用了状态观测器32的状态反馈控制部33的处理和在轨判定处理部34的处理。由此，在此次寻道时能够实时地预测评价值es，并能够将在此次寻道时预测到的评价值es用于此次寻道后的在轨判定次数的设定。

图4是示出一实施方式的磁盘装置所使用的致动器的频率共振特性的一例的图。

在图4中，致动器ak的频率共振特性的增益在特定的频带具有峰值。此时，为了提取成为磁头的位置的混乱的指标的特征量，可以将包括位置误差e的频率成分的增益最高的峰值位置pk的频带bp设定为带通滤波器42的通过频带。通过基于该特征量预测寻道后的磁头的位置的混乱，能够以能够在寻道后的磁头的位置稳定后开始读取或写入的方式设定在轨判定次数。

此外，在图4的例子中，说明了基于致动器的频率共振特性设定带通滤波器42的通过频带的方法，但也可以是，基于由干扰导致的振动的频率特性来设定带通滤波器42的通过频带。由干扰导致的振动例如可以举出由内置有磁盘装置的服务器的风扇的旋转导致的振动。此时，带通滤波器42的通过频带例如可以设定为3khz以下。

图5a是示出寻道后的磁头的位置的混乱大时的评价值的预测方法的时间图，图5b是示出寻道后的磁头的位置的混乱小时的评价值的预测方法的时间图。

在图5a以及图5b中，当寻道指示信号sh从高电平转变为低电平时(t1)，转移至寻道期间h1，开始寻道。当寻道指示信号sh从低电平转变为高电平时(t3)，寻道期间h1结束，寻道结束。在寻道期间h1，每当磁头跨越一个磁道时，解调位置y就被折返地输出。在图5a以及图5b的例子中，示出了在寻道期间h1寻道1000个磁道的情况。

在寻道后的磁头的位置的混乱大时，若寻道期间h1结束，则如图5a所示，转移至稳定(settling)期间h2。在寻道后的磁头的位置的混乱小时，若寻道期间h1结束，则如图5b所示，转移至稳定期间h2′。稳定期间h2、h2′是在寻道后到磁头的位置稳定为止的期间。在寻道后的磁头的位置的混乱大时，与寻道后的磁头的位置的混乱小时相比，到磁头的位置稳定为止更花费时间，所以稳定期间h2比稳定期间h2′长。

紧邻该稳定期间h2、h2′之前的寻道期间h1的磁头的位置的混乱的大小反映于稳定期间h2、h2′的磁头的位置的混乱的大小。寻道期间h1以及稳定期间h2、h2′的磁头的位置的混乱的大小依赖于致动器ak的频率共振特性或由干扰导致的振动的频率特性。

因此，通过基于致动器ak的频率共振特性或由干扰导致的振动的频率特性来设定带通滤波器42的通过频带，能够在寻道期间h1提取成为稳定期间h2、h2′的磁头的位置的混乱的指标的特征量fa。通过在寻道期间h1中对特征量fa进行积分，能够算出评价值es。特征量fa的积分可以从比寻道时的目标柱面靠前固定样本数的位置(t2)开始。

通过在寻道期间h1实时地算出评价值es，能够预测紧邻寻道期间h1之后的稳定期间h2、h2′的磁头的位置的混乱。通过基于该评价值es设定在轨判定次数nt，磁头的位置的混乱大时的稳定期间h2能够比磁头的位置的混乱小时的稳定期间h2′长。

在磁头的位置的混乱大的情况下，当稳定期间h2结束时，如图5a所示，转移至写入期间h3(t4)。在磁头的位置的混乱小的情况下，当稳定期间h2′结束时，如图5b所示，转移至写入期间h3′(t4′)。

由于稳定期间h2比稳定期间h2′长，所以寻道后的磁头的位置的混乱大时，与寻道后的磁头的位置的混乱小时相比，延迟写入开始。因此，在磁头的位置的混乱大时，能够延迟写入开始直至磁头的位置以及速度充分稳定，能够防止写入质量的降低。另一方面，在磁头的位置的混乱小时，能够在磁头的位置以及速度稳定后立刻开始写入，能够使写入动作高速化。

图6a是示出寻道后的磁头的位置的混乱大时的磁头的轨迹的图，图6b是示出寻道后的磁头的位置的混乱小时的磁头的轨迹的图。

在图6a及图6b中，当开始寻道时，磁头沿着轨迹pt到达目标位置。

在寻道后的磁头的位置的混乱大时，若寻道期间h1结束，则如图6a所示，转移至稳定期间h2。在寻道后的磁头的位置的混乱小时，若寻道期间h1结束，则如图6b所示，转移至稳定期间h2′。

在稳定期间h2、h2′，进行磁头的在轨状态的确认。为了确认在轨状态，以磁道中央tc为基准设定脱轨(offtrack)限幅sl1、sl2。在稳定期间h2、h2′，若能够确认磁头的位置没有以在轨判定次数超过脱轨限幅sl1、sl2，则能够判定为磁头处于在轨状态。

在此，通过基于评价值es设定在轨判定次数，能够使寻道后的磁头的位置的混乱大时，与寻道后的磁头的位置的混乱小时相比增大在轨判定次数。因此，磁头的位置的混乱大时的稳定期间h2能够比磁头的位置的混乱小时的稳定期间h2′长。由此，在磁头的位置的混乱大时，能够使写入开始延迟直至磁头的位置以及速度充分稳定，能够防止写入质量的降低。另一方面，在磁头的位置的混乱小时，能够在磁头的位置以及速度稳定后立刻开始写入，能够使写入动作高速化。

此外，在图6a以及图6b中，说明了确认磁头的位置没有以在轨判定次数超过脱轨限幅sl1、sl2的方法，但关于磁头的速度，也能够同样地确认在轨状态。

图7是示出一实施方式的磁盘装置的在轨判定处理方法的流程图。

在图7中，当开始寻道时(s0)，判断是否处于稳定期间(s1)。稳定是指寻道后的磁头的稳定(日文：整定)动作。在不处于稳定期间的情况下，在寻道期间根据位置误差提取特征量(s2)。

接着，判断磁头的当前位置是否为比寻道时的目标柱面靠前固定样本数的位置(s3)。在磁头的当前位置为比寻道时的目标柱面靠前固定样本数的位置的情况下，通过将特征量与一个样本前的评价值进行累计，算出当前样本的评价值，并返回到s1(s4)。

另一方面，在s3中，在磁头的当前位置不是比寻道时的目标柱面靠前固定样本数的位置的情况下，返回到s1。

另一方面，在s1中，在处于稳定期间的情况下，基于在s4中算出的评价值，设定在轨判定次数(s5)。

接着，判定磁头的位置以及速度是否以在轨判定次数满足在轨状态(s6)。此时，磁头的位置能够根据磁头的解调位置y求出。磁头的速度能够根据磁头的解调位置y的此次的样本值与前一次的样本值之差求出。当磁头的位置以及速度以在轨判定次数满足在轨状态时，允许读取或写入(s7)。另一方面，在s6中，在磁头的位置以及速度没有以在轨判定次数满足在轨状态的情况下，反复进行s6的处理。

说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他各种形态进行实施，在不脱离发明的要旨的范围内能够进行各种省略、置换及变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及要旨中，并且包含在权利要求书记载的发明和其均等的范围中。