磁盘装置的制作方法

关联申请

本申请享有以日本专利申请2018－173878号(申请日为2018年9月18日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

本发明的实施方式涉及磁盘装置。

背景技术：

以往，提出了使用自适应数字滤波器进行针对来自外部的振动频率的滤波处理、并控制位置的技术。例如，应用了使用基于硬盘(harddiskdrive：hdd)的头的位置误差信息的自适应数字滤波器来控制音圈马达(voicecoilmotor：vcm)并进行头的位置控制的反馈控制。

但是，在以往的滤波处理中，自适应数字滤波器的传递函数无法仅应对于一个振动频率，当加入多个频率的振动时，有可能工作变得不稳定。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供在提高位置控制的精度时能够消除由特别是多个干扰成分的振动频率导致的不稳定工作的磁盘装置。

实施方式的磁盘装置具备头、位置检测部、和滤波处理部。头读取盘上的伺服信息。位置检测部基于由所述头读取到的伺服信息来检测表示头所存在的位置的位置信息。滤波处理部根据由所述位置检测部检测出的位置信息和所述头的目标位置信息之间的位置误差信息来推定多个干扰成分的频率，并将其从所述头的驱动控制信息中去除。此时，针对基于所述位置误差信息而推定所述干扰成分的振动频率的频率推定，以多级串行的方式进行处理而取得多个推定频率，根据所述多个推定频率从所述头的驱动信号中以并行的方式对所述多个干扰成分的振动频率进行滤波。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的磁盘装置(hdd)的结构的框图。

图2是表示在第一实施方式中磁盘的结构的图。

图3是表示在第一实施方式中进行头的位置控制的伺服系统的结构的框图。

图4是表示在第一实施方式中滤波处理部的结构的框图。

图5是表示在第一实施方式中滤波处理部的频率推定器单体的频率特性(推定频率6000hz的情况下)的特性图。

图6是表示在第一实施方式中滤波处理部的头定位运算处理的过程的流程图。

图7是表示在第一实施方式中滤波处理部的频率推定运算处理的过程的流程图。

图8是表示在第一实施方式中在2000hz和8000hz时具有干扰成分的情况下的频率推定误差的波形图。

图9是表示在第一实施方式中在2000hz和8000hz具有干扰成分的情况下的头位置误差的波形图。

图10是表示第二实施方式涉及的磁盘装置(hdd)的滤波处理部的结构的框图。

图11是表示在第二实施方式中在2000hz、4000hz、6000hz、8000hz、和10000hz具有干扰成分的情况下的频率推定误差的波形图。

图12是表示在第二实施方式中在2000hz、4000hz、6000hz、8000hz、和10000hz具有干扰成分的情况下的头位置误差的波形图。

图13是表示第三实施方式涉及的磁盘装置(hdd)的滤波处理部的结构的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对各实施方式进行说明。

再者，本公开仅为一个例子，对于本领域的技术人员在保持发明的主旨的情况下适当地改变的、容易想到的方案，当然也包含在本发明的范围内。另外，为了使说明更加清楚，与实际的方式相比，附图有时示意地表示各部的宽度、厚度、形状等，但仅为一个例子，并不限定本发明的理解。另外，在本说明书和各图中，关于已经示出的图，对于与前述的记载同样的要素，标记同一标记，适当省略详细的说明。

在本实施方式中，在使用磁盘装置作为位置控制装置的基础上，针对控制对象为头的情况进行说明，但并不是将控制对象限制为头，只要是控制任意的控制对象的位置的位置控制装置即可。

(第一实施方式)

参照图1和图2来说明应用第一实施方式的磁盘装置(硬盘驱动器：以下为hdd)的结构。在本实施方式中，作为磁盘装置的例子，使用hdd进行说明，但也可以是光盘驱动器、mo(magneto-optical：磁光)驱动器等。

图1是表示本实施方式涉及的hdd(harddiskdrive)100的结构的框图，图2是示出了图1的磁盘11的结构的图。

如图1所示，hdd100具备磁盘11、头12、臂13、vcm(voicecoilmotor：音圈马达)14以及spm(spindlemotor：主轴马达)15。另外，hdd100具备马达驱动器16、头ic17、rom(readonlymemory：只读存储器)18、连接i/f(接口)19、控制器20。控制器20构成为至少包含rwc(readwritechannel:读写通道)201、cpu202、ram203、hdc(harddisccontroller：硬盘控制器)204的soc(systemonchip：片上系统)。再者，也可以是控制器20不包含ram203而在控制器20的外部连接ram203的结构。

在图1中，磁盘11固定在spm15，通过spm15进行旋转驱动而旋转。磁盘11如图2所示至少一面作为磁性地记录信息的记录面。

在记录面定义多个磁道111。磁道111是以盘转动轴作为中心而呈同心圆状排列的记录区域之一。各磁道111具备在圆周方向上等分的多个伺服扇区112。在磁盘11中，当将伺服扇区数设为n时，在圆周上将基准扇区设为序号0，在旋转方向一周标记了从0到n－1的序号。

伺服扇区112具有伺服区域sb和数据区域dt。伺服区域sb在各伺服扇区112的最前头仅配置一个，记录有其位置信息。由于磁盘1以一定角速度旋转，所以位置信息以一定时间间隔被头2读取。位置信息是在磁盘11的记录面上的物理地址信息和伺服信息。伺服信息包含用于计算相对于磁道的半径方向的偏差的信息。数据区域dt是在各伺服扇区112中存储一定量的信息的区域。在该数据区域dt中记录成为对hdd100的记录对象的信息。

在图1中，臂13的一个端部具备头12，另一个端部具备轴承部13a。臂13根据对vcm14的驱动电流(或驱动电压)的供给而以轴承部13a为中心进行旋转，并使头12在磁盘11的记录面上沿着半径方向移动。

头12具备读取头和写入头(均未图示)。读取头和写入头错开地设置在磁盘1的半径方向上。读取头读取磁记录于磁盘1的记录面的信息。读取到的信号被输出到头ic17。写入头根据经由头ic17输入的写入信号(写入电流)，在磁盘11的记录面上磁性地记录信息。

vcm14根据从后述的马达驱动器16供给的驱动信号(电流或电压)进行驱动，并使臂13旋转。

spm15根据从马达驱动器16供给的spm驱动信号(电流或电压)进行驱动，并使磁盘11旋转。

马达驱动器16基于来自控制器20的控制信号向vcm14供给用于驱动vcm14的驱动信号。另外，马达驱动器16基于来自控制器20的控制信号向spm15供给用于驱动spm15的驱动信号(电流)。

头ic17对从头12所具有的读取头经由臂13上的导体图案而输入的信号进行放大，将放大后的信号作为读出信息向控制器20输出。另外，头ic17将与从控制器20输入的记录信息对应的写入信号经由臂13上的导体图案向头12所具有的写入头输出。

rom(readonlymemory，只读存储器)18存储控制器20的cpu(centralprocessingunit：中央处理器)202执行的程序、和在由cpu202执行的处理中使用的各种参数。

连接接口(i/f)19连接hdd100和主机装置110，用于主机装置110与hdd100之间的数据以及指令的收发相关的通信。这样，hdd100通过经由连接i/f19与主机装置110连接，从而作为主机装置110的存储模块发挥作用。

在控制器20中，ram203作为rwc201、cpu202以及hdc204的工作存储区(作业区域)。对于ram203，适用例如作为易失性存储器的dram(dynamicrandomaccessmemory：动态随机访问存储器)。

在连接i/f19为依照sata(serialadvancedtechnologyattachment:串行高级的技术附件)标准的接口的情况下，hdc204在其与主机装置110之间进行依照sata标准的通信控制。在本实施方式中，作为连接i/f的标准，对使用sata标准的例子进行说明，但也可以使用sas(serialattachedscsi：串行连接scsi)、pcie(peripheralcomponentinterconnectexpress：外围组件互连高速)等其它标准的连接i/f。

hdc204控制在与主机装置110之间信息的收发。hdc204对来自rwc201的解码了的信息实施预定的处理并进行编码，将编码了的信息向主机装置110发送。另外，hdc204对从主机装置110接收到的接收信息实施预定的处理并进行解码，将解码了的信息作为要记录的信息向rwc201输出。

另外，hdc204在从主机装置110接收了包含开始进行数据记录的逻辑地址和记录数据长度的信息的写入指令的情况下，根据接收到的写入指令提取逻辑地址和记录数据长度的信息。提取到的逻辑地址以及记录数据长度的信息被输出到cpu202。

rwc(位置检测部)201根据从头ic17输入的读出信息对与伺服区域sb对应的伺服信息进行检测，从检测到的伺服信息中提取地址信息和位置信息。提取到的地址信息和位置信息被输出到cpu202。

另外，rwc201根据读出信息来检测与数据区域dt对应的信息，对检测到的信息实施预定的处理并进行解码。解码后的信息被输出到hdc204。

进而，rwc201对从hdc204输入的要记录的信息实施预定的处理并进行编码，将编码了的信息作为记录信息向头ic17输出。rwc201为了这些多个处理而将ram203作为工作存储区来使用。

cpu202作为控制hdd100整体的处理器。例如，cpu202通过执行存储在rom18中的程序，使用ram203作为工作区域，从而实现各种控制。例如，cpu202进行vcm14以及spm15的旋转控制、以及来自磁盘11的信息再现处理的控制。作为其它例子，cpu202基于从记录在磁盘11上的伺服信息中提取出的位置信息，进行头12相对于磁盘11的记录面的半径方向的位置控制。对于本实施方式的头12的位置控制，使用反馈控制。

cpu202在反馈控制中根据基于从磁盘11被头12读出的伺服信息的表示头12存在的实际位置的位置信息和表示成为头12的目标的位置的目标位置信息来计算位置误差信息。并且，cpu202在使用了自适应滤波器的滤波处理部2021中进行用于针对计算出的位置误差信息来抑制干扰的振动频率的滤波处理。

本实施方式的滤波处理部2021中使用的自适应滤波器不对位置误差信息使用高速傅里叶变换(fastfouriertransform：fft)，而是自适应地推定干扰的不特定的频率成分(以下，称为推定频率)。在本实施方式中，作为hdd100的头12的定位控制的自适应滤波器，使用iir(infiniteimpulseresponse：无限冲击响应)型自适应滤波器。

接着，对本实施方式中的进行头12的位置控制的结构进行说明。图3是表示实施方式涉及的进行头12的位置控制的伺服系统的结构的框图。

如图3所示，rwc201具备信号处理部2011和位置检测部2012。另外，cpu202执行存储在rom18中的程序，实现滤波处理部2021。另外，rom18具备对在滤波处理部2021的自适应滤波器中使用的系数进行存储的系数存储部181。并且，在本实施方式中，通过信号处理部2011、位置检测部2012、滤波处理部2021、以及马达驱动器16进行头12的位置控制。

系数存储部181存储与由自适应滤波器推定的推定频率对应地变化的滤波系数相关的信息。

rwc201的信号处理部2011被输入来自头ic17的读出信息并进行处理。信号处理部2011针对被输入的读出信息进行解调、纠错等处理。信号处理部2011将处理后的读出信息向位置检测部2012输出。

位置检测部2012根据从信号处理部2011输入的读出信息来检测伺服信息。位置检测部2012根据检测到的伺服信息对表示头12正读取的位置的位置信息进行检测。位置检测部2012将检测到的位置信息向cpu202输出。

cpu202从rwc201的位置检测部2012输入位置信息。并且，cpu202计算表示由位置信息表示的实际位置、与表示成为头12的目标的位置的目标位置之差的位置误差信息。

cpu202的滤波处理部2021输入计算出的位置误差信息。滤波处理部2021根据被输入的位置误差信息，自适应地推定对于头12的位置控制的干扰的不特定的频率成分。进而，滤波处理部2021以基于推定频率的特征性特性进行滤波。在本实施方式中，在导出基于推定频率的特征性特性时，参照存储在系数存储部181中的与滤波系数相关的信息。

对上述滤波处理部2021进行详述。

图4是表示在实施方式涉及的滤波处理部2021的结构的框图。在图4中，由rwc201的位置检测部2012得到的表示目标位置变动的位置信息在加法器a1中与控制对象(vcm)的反馈信息进行加法运算而成为位置误差信息。该位置误差信息被发送到反馈控制器a2、第一频率可变控制器a31、第二频率可变控制器a32，并且被发送到第一频率推定器a41、第二频率推定器a42。即，磁盘11在工作时以一定的角速度进行旋转，头位置是与盘旋转角同步地从各伺服扇区112的最前头的伺服区域sb得到的。因此，滤波处理部2021构成了以一定时间间隔确定向控制对象的输入的采样值控制系统。

频率推定器a41、a42作为使预定的传递函数自适应的自适应滤波器而使用二阶iir型自适应数字滤波器(以下，记为iir滤波器)。再者，并不限制于二阶，只要是高阶即可。

在本实施方式中，由反馈控制器a2、使用了二阶iir滤波器的第一频率推定器a41、第二频率推定器a42、基于其推定结果来修正反馈控制器a2的第一频率可变控制器a31、第二频率可变控制器a32构成处理部2021。这样，通过具有多个频率推定器和频率可变控制器的组合，能够应对与其数量相应的干扰频率。

第一频率推定器a41、第二频率推定器a42是二阶频率去除滤波器，其去除频率根据输入而变化。图5示出在去除频率为6000hz的情况下的频率去除滤波器(＝频率推定器单体)的频率特性。

在图4所示的第一频率推定器a41中，从位置检测部2012发送来的位置误差(频率)经过第一加法器a411而成为分母值。该分母值成为由在第一延迟器(1/z)a412中进行一次延迟而得到的一次延迟值，进一步，成为由在第二延迟器(1/z)a413中进行一次延迟而得到的二次延迟值。一次延迟的分母值在e1运算器a414中与增益系数e1进行乘法运算，二次延迟的分母值在f1运算器a415中与增益系数f1进行乘法运算。e1运算器a414和f1运算器a415的各输出在第二加法器a416中进行加法运算后，被发送到第一加法器a411，并与输入位置误差进行加法运算。

从第一加法器a411输出的分母值与输入位置误差一起被发送到乘法器a417并进行乘法运算，然后在k1运算器a418中与增益系数k1进行乘法运算，并在积分器(1/(z－1))a419中进行积分。由此，变更分子和分母的与一次采样前的输入进行乘法运算的系数，并作为第一推定频率被发送到第一频率可变控制器a31。

另外，上述第一加法器a411的输出在p1运算器a4110中与增益系数p1进行乘法运算，第一延迟器(1/z)a412的输出在q1运算器a4111中与增益系数q1进行乘法运算，第二延迟器a413的输出在r1运算器a4112中与增益系数r1进行乘法运算。p1运算器a4110的输出和q1运算器a4111的输出在第三加算器a4113中进行加法运算，进而在第四加法器a4114中与r1运算器a4112的输出进行加法运算而成为分子值，并发送到第二频率推定器a42。

第二频率推定器a42将在第一频率推定器a41中得到的分子值作为输入，将该分子值作为位置误差，并经过第一加法器a421而成为分母值。该分母值成为由在第一延迟器(1/z)a422中进行一次延迟而得到的一次延迟值，进一步，成为由在第二延迟器(1/z)a423中进行一次延迟而得到的二次延迟值。一次延迟的分母值在e2运算器a424中与增益系数e2进行乘法运算，二次延迟的分母值在f2运算器a425中与增益系数f2进行乘法运算。e2运算器a424和f2运算器a425的各输出在第二加法器a426中进行加法运算后，被发送到第一加法器a421，并与输入位置误差进行加法运算。从第一加法器a421输出的分母值与输入位置误差一起被发送到乘法器a427并进行乘法运算，然后在k1运算器a428中与增益系数k1进行乘法运算，并在积分器(1/(z－1))a429中进行积分。由此，变更分子和分母的与一次采样前的输入进行乘法运算的系数，并作为第二推定频率被发送到第二频率可变控制器a32。

第一频率可变控制器a31基于在第一频率推定器a41推定出的第一频率来进行用于去除其频率成分的参数调整。同样地，第二频率可变控制器a32基于在第二频率推定器a42推定出的第二频率来进行用于去除其频率成分的参数调整。在频率可变控制器a31、a32中得到的参数调整结果在加法器a52中进行加法运算，进一步，在加法器a53中与反馈控制器a2的输出进行加法运算，作为控制操作量而发送到作为控制对象的vcm控制系统。

在此，对于上述第一频率推定器a41、第二频率推定器a42的增益系数p(n)、q(n)、r(n)、e(n)、f(n)，作为滤波器序号n(1或者2)、调整频率去除滤波器的扩展的系数r(例如值为0.99)、推定频率w(n)，表示为如下：

p(n)＝1,

q(n)＝w(n),

r(n)＝1,

e(n)＝-r*w(n),

f(n)＝-r^2(1)

推定频率w(n)根据实际频率fr(n)[hz]存在以下关系。

w(n)＝-2*cos(2*pi*fr(n)*t)(2)

频率推定器a41、a42在将分母系数部分的输出和当前的输入进行乘法运算后，乘以增益k(n)并进行积分，变更分子和分母的与一次采样前输入进行乘法运算的系数。自适应系数使用例如以下的值。

k(n)＝-0.00001(3)

推定频率的初始值设为0。

图6和图7中示出上述滤波处理部2021的处理过程。图6是表示实施方式涉及的滤波处理部的头定位运算处理的过程的流程图，图7是表示实施方式涉及的滤波处理部的频率推定运算处理的过程的流程图。

在图6中，在取得头12的位置误差信息后(步骤s11)，进行反馈控制器a2的运算(步骤s12)、第一频率可变控制器a31的运算(步骤s13)、第二频率可变控制器a32的运算(步骤s14)，输出分别运算后的控制操作量(步骤s15)。接着，进行图7所示的频率推定运算(步骤s16)，基于其结果进行第一频率可变控制器a31和频率可变控制器a32的参数调整(步骤s17、s18)。频率可变控制器a31、a32的参数可以设为推定频率的n次函数，也可以切换具有多个的固定参数。

在图7所示的频率推定运算中，首先在第一级的频率推定器a41中进行分母运算(y1＝pes+e1*y1'+f1*y1”)和分子运算(out1＝p1*y1+q1*y1'+r1*y1”)(步骤s21、s22)，然后进行频率推定运算(w1＝w1+k1*pes*y1)和内部变量更新(y1”＝y1'，y1'＝y1)(步骤s23、s24)。接着，在第二级的频率推定器a42中仅进行分母运算(y2＝out1+e2*y2'+f2*y2”)(步骤s25)，并进行频率推定器运算(w2＝w2+k2*out1*y2)和内部变量更新(y2”＝y2'，y2'＝y2)(步骤s26、s27)。第二级的频率推定器a42的分子运算只是用于存在下一个第三级的情况下的输入值运算，在不存在第三级的本实施方式中是不需要进行的。

图8、图9分别示出在2000hz和8000hz具有干扰成分的情况下的频率推定工作和头位置误差。频率推定器的初始频率均为w1、w2＝0，实际频率为14000hz。随着时间的推移，首先发现8000hz，接着也发现2000hz。位置误差也在发现了干扰的振动频率的时间点下振幅变小。

从以上的说明可以明确，根据本实施方式涉及的磁盘装置，能够对两个干扰成分的振动频率进行滤波来消除不稳定工作，使头位置控制的精确度提高。

(第二实施方式)

参照图10至图12来说明第二实施方式涉及的hdd100的滤波处理部2021的结构。应用本实施方式的hdd100由于与第一实施方式的情况是同样的，所以省略重复的说明，在此，在作为本实施方式的特征的滤波处理部2021中对与第一实施方式不同的部分进行说明。

图10是表示实施方式涉及的滤波处理部2021的结构的框图。在图10所示的滤波处理部2021中，具备n系统的可变频率控制系统。具体而言，将第一至第n可变频率控制器a31～a3n和第一至第n频率推定器a41～a4n分别组成组，推定n个干扰的振动频率并进行滤波。即，该滤波处理部2021针对推定频率为3个以上的情况，采用2个情况的扩展来实现。在此，到n级频率推定器a41～a4n之中的n－1级为止进行分子(p，q，r)和分母(e，f)的运算，仅在第n级进行分母(e，f)的运算。其原因是，如前面叙述的那样，分子是在下一级的运算中才需要的。频率可变控制器也存在n个，根据各推定结果来调整参数。

图11示出在实施方式中在2000hz、4000hz、6000hz、8000hz和10000hz具有干扰成分的情况下的频率推定误差。另外，图12示出在实施方式中在2000hz、4000hz、6000hz、8000hz和10000hz具有干扰成分的情况下的头位置误差。与第一实施方式同样地，在n个频率推定器中，将初始的实际频率设为14000hz，随着时间的推移，依次发现干扰的振动频率，通过该频率的滤波而改善了位置误差。

从以上的说明可以明确，根据本实施方式涉及的磁盘装置，能够对n个干扰成分的振动频率进行滤波来消除不稳定工作，使头位置控制的精确度提高。

(第三实施方式)

参照图13来说明第三实施方式涉及的hdd100的滤波处理部2021的结构。应用本实施方式的hdd100由于与第一实施方式的情况是同样的，所以省略重复的说明，在此，在作为本实施方式的特征的滤波处理部2021中对与第一实施方式不同的部分进行说明。

图13是表示实施方式涉及的滤波处理部2021的结构的框图。在图13所示的滤波处理部2021中，使第一频率判定器a61、第二频率判定器a62分别插入在第一频率推定器a41、第二频率推定器a42的输出系统中，使第一开关a71、第二开关a72分别插入在第一频率可变控制器a31、第二频率可变控制器a32的输出系统中。

即，在反馈控制中，推定频率为异常值的情况下，存在控制系统失控而产生异常驱动、hdd损坏的危险性。因此，在本实施方式中，使用频率判定器a61、a62来判定推定频率是否为异常值，在判定为异常的情况下，向开关a71、a72发送切断控制信号，以使得切断对应的系统的频率可变控制器的输出。作为频率推定异常的判断基准，可举出超过预先估计的频率范围的情况、从频率推定开始起的一定时间的过渡状态的情况、推定频率的变动幅度大且不稳定的情况。如第二实施方式所示那样，对于n级的情况也能够进行同样的实施。

从以上的说明可以明确，根据本实施方式涉及的磁盘装置，即使推定频率产生异常值，也能够检测异常值并将控制系统的失控防范于未然。

本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段能够在不超出其宗旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的所有构成要素中删除几个构成要素。进一步，也可以适当组合不同的实施方式涉及的构成要素。