JP2003317411A - ディスク装置の騒音低減方法、そのための騒音低減システムおよびディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドの位置決め動作の高速性を保ちつつシ
ーク騒音を効果的に低減することを可能とするディスク
装置の騒音低減方法の提供。 【解決手段】 ディスク装置の各機構要素の振動につい
ての伝達関数に基づいて周波数特性が与えられるフィル
タ処理手段１５でヘッド３の駆動電流にフィルタ処理を
施すことにより、機構要素の励振に関与する励振関与部
分を駆動電流の波形から抽出し、この抽出した励振関与
部分に対して形状整形手段１７にて所定の整形をなすこ
とで、機構要素の振動による騒音を低減できるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
や光ディスク装置などのディスク装置における機構要素
の振動による騒音を低減する方法、そのための騒音低減
システムおよびディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスク装置の代表的な一つである磁気
ディスク装置は、情報記録用のトラックが形成されてい
る磁気ディスク、磁気ディスクを回転させる回転機構、
および磁気ディスクに対し情報の読出しや書込みをなす
磁気ヘッドおよび磁気ヘッドを駆動するためのヘッド駆
動機構などの各種機構要素を備えており、そして回転さ
せている磁気ディスクのトラックに対して磁気ヘッドに
位置決め動作を行なわせつつ情報の読出しや書込みをな
すようになっている。このような磁気ディスク装置のサ
ーボ情報に基づいたヘッド位置決め制御は、一般的に、
磁気ヘッドを目標トラックへ高速に移動させるシーク制
御と、磁気ヘッドを目標トラック中心に高精度に追従さ
せるフォロイング制御から構成される。シーク制御方式
としては、最高速度以降の減速区間だけの目標速度を規
定する方式、いわゆる減速カーブシーク方式が一般的に
用いられている。この制御では、目標トラックまでの残
トラック距離に応じて減速カーブを発生し、ヘッド速度
をフィードバックして追従させる。追従精度を上げるた
めに加速度フィードフォワードを併用する場合もある。
その減速カーブと加速度フィードフォワードのパターン
データは、テーブル形式でメモリに格納されており、残
トラック距離に応じて値が読み出される。通常、これら
のテーブルは一つだけ用意され、シークストロークによ
らず共通のものが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスク装
置は、家庭内のように騒音に敏感な環境で使用される機
会が増加してきており、駆動騒音、特にシーク騒音が問
題となってきている。シーク騒音は、ヘッドの位置決め
動作におけるシーク動作で機構要素が励振されて振動す
ることで発生する。そしてその発生には、シーク動作の
ためのシーク駆動電流の波形が大きく関与している。す
なわちシーク駆動電流の変化率が大きい波形部分などに
起因して機構要素が励振され、大きな騒音が発生する。
また機構要素の励振には、シーク駆動電流に含まれる周
波数成分の内で機構要素の共振周波数に対応する成分が
最も大きく影響している。

【０００４】このような機構要素の振動がもたらすシー
ク騒音の低減とシークタイムは、一般的にトレードオフ
の関係にある。すなわちシークタイムを短くしようとす
るとシーク駆動電流の変化率が大きくなり、ヘッド支持
系やディスクなどの機構要素が大きく励振され、シーク
騒音をもたらす機構要素の振動を増大させることにな
る。またその一方で、機構要素の振動は、シーク動作後
のフォロイング動作を遅らせる原因となるシーク後残留
振動も招く。このためフォロイング動作を含めたヘッド
位置決め動作の高速性を保ちつつシーク騒音の低減を図
るには、シーク駆動電流の波形について、シーク騒音を
もたらす機構要素の励振に一定以上関与している波形部
分つまり励振関与部分を求め、この励振関与部分だけを
整形してシーク動作による機構要素の励振を抑制できる
ようにするのが特に有効である。

【０００５】しかし、例えばフーリエ解析によりシーク
駆動電流の周波数解析を行なうことなどはできてもそれ
だけではシーク駆動電流の波形から励振関与部分を求め
ることはできない。このため今まではシーク駆動電流の
波形から励振関与部分を抽出することが困難とされ、上
記のような対応をとることができていなかったのが実情
である。

【０００６】以上のようなディスク装置における機構要
素の振動問題について、例えば特開平３−２３３６０９
は、制御対象の加速度における微分値の２乗積分値が最
小となる加減速パターンに追従するように速度フィード
バック制御を行なうことで機構要素の振動を抑制するシ
ーク制御方式を開示している。また特開平８−３２９６
３０では、制御対象の指定した共振周波数の振動を励振
しない加減速パターンに追従するように、位置フィード
バック制御と加速度フィードフォワードを併用したシー
ク制御方式を開示している。しかし、これらは何れも特
定のモデルを前提にして振動低減の条件を求め、その条
件の下で振動の低減を図っているものである。そのた
め、例えばディスク装置個々の特性を取り込むことがで
きないなど、必ずしも実情にあっておらず、あまり高い
振動低減効果は必ずしも得られない。

【０００７】本発明は、以上のような事情を背景になさ
れたものであり、ヘッドの位置決め動作の高速性を保ち
つつシーク騒音を効果的に低減することを可能とするデ
ィスク装置の騒音低減方法、その騒音低減方法を実行す
るためのシステムおよびディスク装置の提供を目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、情報記録用のトラックが形成されているディス
ク、このディスクを回転させる回転機構、前記ディスク
に対し情報の読出しや書込みをなすヘッド、および前記
回転機構で回転させられているディスクのトラックに対
して読出しや書込みのために前記ヘッドに位置決め動作
を行なわせるヘッド駆動機構を備え、さらにこれら各機
構要素のための周辺機構要素を備えてなるディスク装置
の前記機構要素が前記ヘッドの位置決め動作で励振され
て振動することにより発生する騒音を低減させるための
騒音低減方法において、前記機構要素の振動についての
伝達関数に基づいて前記ヘッドの駆動電流にフィルタ処
理を施すことにより、前記機構要素の励振に関与する励
振関与部分を前記駆動電流の波形から抽出し、この抽出
した励振関与部分に対して所定の整形をなすことで、前
記機構要素の振動による騒音を低減できるようにしたこ
とを特徴としている。

【０００９】また本発明では、上記のような騒音低減方
法について、フィルタ処理出力のピークレベルを所定の
しきい値より小さくする処理を施すことで、駆動電流の
波形整形を行なうようにしている。

【００１０】また上記目的のために本発明では、情報記
録用のトラックが形成されているディスク、このディス
クを回転させる回転機構、前記ディスクに対し情報の読
出しや書込みをなすヘッド、および前記回転機構で回転
させられているディスクのトラックに対して読出しや書
込みのために前記ヘッドに位置決め動作を行なわせるヘ
ッド駆動機構を備え、さらにこれら各機構要素のための
周辺機構要素を備えてなるディスク装置の前記機構要素
が前記ヘッドの位置決め動作で励振されて振動すること
により発生する騒音を低減させるための騒音低減システ
ムにおいて、前記ヘッドの駆動電流の波形から任意の一
部分を選択するための波形選択手段、前記機構要素の振
動についての伝達関数に基づいて周波数特性が規定され
たフィルタを複数有し、前記波形選択手段で選択された
波形部分にフィルタ処理を施すフィルタ処理手段、この
フィルタ処理手段の各フィルタの出力からピークを求め
るピークレベル検出手段、およびこのピークレベル検出
手段で求めたピークのレベルを一定以下に下げるための
形状整形手段を備えていることを特徴としている。

【００１１】また上記目的のために本発明では、情報記
録用のトラックが形成されているディスク、このディス
クを回転させる回転機構、前記ディスクに対し情報の読
出しや書込みをなすヘッド、および前記回転機構で回転
させられているディスクのトラックに対して読出しや書
込みのために前記ヘッドに位置決め動作を行なわせるヘ
ッド駆動機構を備え、さらにこれら各機構要素のための
周辺機構要素を備えてなるディスク装置において、共振
周波数ｆｉに、前記各機構要素の実際の共振周波数また
はこの実際の共振周波数を含むように値が設定される下
記数２の伝達関数で周波数特性が規定されるフィルタＦ
ｉ（ｓ）（ｉ＝１、２、……Ｎ）を有するフィルタ処理
手段により駆動電流に対してフィルタ処理した場合に、
少なくとも特定の周波数ｆｉが与えられている各フィル
タＦｉ（ｓ）の出力におけるピークレベルが一定以下に
なるような整形が駆動電流の波形に加えられていること
を特徴としている。

【数２】 ここで、ｓはラプラス演算子、ζｉは減衰係数、ｆｉは
共振周波数である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１に、本発明の一実施形態で用いる磁気
ディスク装置の構成と関連させて、それの騒音低減シス
テムの構成をブロック図にして示す。磁気ディスク１
は、その回転機構をなすスピンドルモータ（ＳＰＭ）２
により回転される。なお、図示を省略してあるが、磁気
ディスク１には多数のトラックが同心円で形成されてお
り、そのトラックに、サーボ情報が記録されたサーボ領
域と、データを記録するためのデータ領域が設けられて
いる。磁気ヘッド３は、その駆動機構をなすアクチュエ
ータ４に搭載されており、磁気ディスク１の半径方向に
移動しながらシーク動作を行なう。アクチュエータ４は
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５を駆動源としている。
ＳＰＭ２とＶＣＭ５は、セントラルコントロールユニッ
ト（ＣＰＵ）９による後述のような制御の下で、ＶＣＭ
／ＳＰＭドライバ６から駆動電流を供給されて駆動す
る。ＶＣＭ／ＳＰＭドライバ６は、通常ではＣＰＵ９か
らゲートアレイ７を介して入力されるディジタル制御値
に応じて駆動電流を出力する。電流検出手段１３は駆動
電流を検出し、その値をランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）１１に記憶する。リード／ライト回路（Ｒ／Ｗ回
路）８は、磁気ヘッド３の信号からリード信号（読出し
信号）を復調したり、磁気ヘッド３にライト信号（書込
み信号）を供給したりする。なお、Ｒ／Ｗ回路８は、サ
ーボ情報から磁気ヘッド３の位置を検出する位置検出回
路（図示せず）を有する。ハードディスクコントローラ
（ＨＤＣ）１２は、ホストシステム（図示せず）との間
でのデータ転送を制御するものであり、ホストシステム
から入力されるデータを一時的にＲＡＭ１１に記憶させ
るなどといった制御を行なう。ＣＰＵ９は、リードオン
リーメモリ（ＲＯＭ）１０に格納された制御プログラム
に従ってアクチュエータの制御等を行なう。

【００１３】以上は磁気ディスク装置の一般的な構成で
ある。このような磁気ディスク装置における磁気ヘッド
の駆動電流に整形を加えて騒音を低減するための調整を
行なう騒音低減システムは、波形選択手段１４、フィル
タ処理手段１５、ピークレベル検出手段１６、および形
状整形手段１７を備えている。以下、これらの各構成要
素の詳細について順次説明する。なお、この騒音低減シ
ステムを磁気ディスク装置に実装する場合には、図１の
例のように、ゲートアレイ７、Ｒ／Ｗ回路８、ＣＰＵ
９、ＲＯＭ１０、ＲＡＭ１１、ＨＤＣ１２、電流検出手
段１３、波形選択手段１４、フィルタ処理手段１５、ピ
ークレベル検出手段１６および形状整形手段１７は、そ
れぞれバスで接続されることになる。

【００１４】まず、波形選択手段１４について説明す
る。波形選択手段１４は、シーク駆動電流の波形からそ
の一部分を選択する機能を負っており、そのような機能
を実現できるものであればどのような構成のものでもよ
い。例えば、波形選択ウィンドウとしてシーク開始時点
を基点とした選択開始時点と選択範囲の時間幅を設定
し、その範囲でシーク駆動電流波形からその一部分を選
択する構成とすることができる。選択された駆動電流波
形は、例えばＲＡＭ１１に記憶させる。

【００１５】図２に、フィルタ処理手段１５の構成例の
一つを示す。この例のフィルタ処理手段１５は、複数の
フィルタＦｉ（ｓ）（ｉ＝１、２、……Ｎ）を備えてい
る。これらのフィルタＦｉ（ｓ）（ｉ＝１、２、……
Ｎ）は、駆動電流の波形から波形選択手段１４で選択さ
れた部分波形の入力を受けてそれぞれに応じたフィルタ
処理をなし、その結果を出力する。各フィルタＦｉ
（ｓ）（ｉ＝１、２、……Ｎ）の周波数特性は、数３に
示す伝達関数で与えられる。

【数３】 ここで、ｓはラプラス演算子、ζｉは減衰係数、ｆｉは
共振周波数である。

【００１６】各フィルタＦｉ（ｓ）は、図３に示す振動
モデルにおけるベース加速度Ａｂから各質量Ｍｉの加速
度Ａｉまでの伝達関数に相当する。つまり磁気ヘッド３
がシーク動作を開始するとまず磁気ヘッド３の支持要素
（図３のベースに相当する）が振動し、この振動が伝わ
って他の各機構要素（図３の各質量Ｍｉに相当する）が
振動することになるが、この振動の伝達における伝達関
数に基づいて各フィルタＦｉ（ｓ）の周波数特性が与え
られる。図３におけるバネ剛性Ｋｉと粘性係数Ｃｉに対
する上記の減衰係数ζｉと共振周波数ｆｉの関係を数４
と数５に示す。なお、フィルタＦｉ（ｓ）はこの他に
も、ベース加速度Ａｂから各質量Ｍｉの変位、相対変
位、速度、相対速度、相対加速度（Ａｉ−Ａｂ）までの
伝達関数とすることも可能である。

【数４】

【数５】

【００１７】図３に示すように磁気ディスク装置がそれ
ぞれ１自由度である振動系の集合体と仮定した場合、図
２のフィルタ処理手段１５は、加速度に比例した駆動電
流がベースに加わった時の共振周波数を持つ各振動系つ
まり各機構要素の加速度応答を求めていることに相当す
る。したがって、共振周波数ｆｉの値には、磁気ディス
ク装置を構成している各機構要素が有する共振周波数を
設定するか、またはそれを含むように設定することにな
る。つまり共振周波数ｆｉには、磁気ディスク装置を構
成する各機構要素の実際の共振周波数が予めわかってい
ればそれを用いるのが好ましい。しかし各機構要素の実
際の共振周波数を用いることは不可欠ではない。通常、
各機構要素の実際の共振周波数が不知であっても、それ
がどの範囲にあるのかは容易に推測することができる。
そこでこの推測に基づいて共振周波数ｆｉの値を設定し
たフィルタＦｉ（ｓ）を適当な数で設けることで、各機
構要素が有する共振周波数を含むようにフィルタ処理手
段１５を構成する。一方、減衰係数ζｉは、適当な値を
設定すればよいが、５％以下程度の値を設定することが
望ましい。図４に、減衰係数ζｉを５％、共振周波数ｆ
ｉを１ｋＨｚとした場合のフィルタＦｉ（ｓ）のゲイン
特性の一例を示す。フィルタＦｉ（ｓ）のゲイン特性
は、共振周波数ｆｉ＝１ｋＨｚでピークを有する。な
お、フィルタＦｉ（ｓ）によるフィルタ処理の結果は、
各フィルタを同時並列に計算しても良いし、各フィルタ
を順番に計算してもかまわない。

【００１８】次に、ピークレベル検出手段１６の処理動
作について、図５に示す波形の一例を用いて説明する。
図５の（ａ）はフィルタＦｉ（ｓ）に入力されるシーク
動作の入力加速度、（ｂ）はフィルタＦｉ（ｓ）の出力
である。図中のＴｉは、入力加速度の時間幅である。ピ
ークレベル検出手段１６では、図５の（ｃ）のようにフ
ィルタＦｉ（ｓ）の出力の絶対値を計算し、最大ピーク
レベルであるピーク１（初期スペクトル）と、Ｔｉ以降
の最大ピークレベルであるピーク２（残留スペクトル）
とを求める。これらの処理を各フィルタ出力について行
ない、共振周波数ｆｉを有する各フィルタの出力から、
それぞれピーク１とピーク２を求める。ピーク１とピー
ク２は、ベースに加えられる入力加速度に対する共振周
波数を持つ１自由度振動系の加速度応答の倍率に相当す
る。つまり加速度応答倍率は、ベースの振動に対する振
動系の振動応答性であり、加速度応答倍率が大きい共振
周波数ほど、入力加速度が原因で励振される可能性が高
いことを意味する。すなわち各フィルタの出力における
ピーク１とピーク２を求めることで、駆動電流が原因と
なって励振される可能性が一定以上に高い共振周波数を
求めることができる。

【００１９】磁気ディスク装置から発する騒音は、磁気
ディスク装置が有する機構要素の振動が原因である。し
たがって、加速度応答倍率が大きい共振周波数を有する
機構要素ほど、励振され振動する可能性が高いことから
大きな騒音を発生する可能性が高い。すなわち各フィル
タの出力におけるピーク１とピーク２を求めることは、
駆動電流が原因となって磁気ディスク装置から発する可
能性の高い騒音周波数を求めることでもある。特に、ピ
ーク２は、入力加速度が加わった後で振動する可能性が
高い共振周波数を表している。したがって、ピーク２よ
り、シーク後に発生する機構要素のシーク後残留振動、
つまりセトリング残留振動を生じる可能性が高い磁気デ
ィスク装置の共振周波数を求めることができる。

【００２０】このようにして励振される可能性が一定以
上に高い共振周波数を求め、また磁気ディスク装置から
発する可能性の高い騒音周波数やセトリング残留振動を
生じる可能性が高い磁気ディスク装置の共振周波数を求
めることができれば、そのデータをフィードバックする
ことで、磁気ディスク装置をより適切に設計することが
可能となる。

【００２１】次に、磁気ヘッド３を駆動する駆動電流か
ら、その駆動電流により励振される可能性の高い磁気デ
ィスク装置の機構要素の共振周波数（これは騒音周波数
でもある）を上記のように推定し、さらにその機構要素
の共振周波数を励振する波形部分、つまり励振関与部分
を駆動電流の波形から上記のピークレベル検出処理によ
り抽出する方法の一連の手順ついて、図６のフローチャ
ートを用いて説明する。まず、選択ウィンドウの選択開
始時点と時間幅を設定し（ステップ１００）、駆動電流
の波形から任意の一部分を選択する（ステップ１０
１）。それから選択した波形部分に対してフィルタ処理
を行ない（ステップ１０２）、ピークレベルを求める
（ステップ１０３）。そしてその結果から、図７のテー
ブルを作成する（ステップ１０４）。

【００２２】図７のテーブルは、選択ウィンドウの選択
開始時点と時間幅を変えながら、つまり選択する波形部
分の位置を変えながら適当な回数で波形部分の選択を行
ない、その選択毎に求めたピークレベルを順番に並べた
ものである。したがって番号（１、２、……Ｍ）は、駆
動電流の全体波形から選択した波形部分の選択位置に対
応する。このようなテーブルを作成し、そこにおけるピ
ークレベルを、例えば予め設定してあるしきい値と比較
することで、ある波形を有する駆動電流により励振され
る可能性が一定以上に高い磁気ディスク装置の機構要素
の共振周波数（ないし騒音周波数）を求めることができ
る。またそれとともに、その共振周波数を励振する波形
部分、つまり励振関与部分を番号（１、２、……Ｍ）に
基づいて駆動電流の波形から抽出することができる。

【００２３】以上の処理により駆動電流の波形から励振
関与部分を抽出したら、形状整形手段１７でその波形部
分のピークレベルを低減するように整形を加える。形状
整形手段１７による駆動電流の形状整形は、ピークレベ
ルを適当なしきい値以下にするようにして行なうのが一
般的である。低減するピークレベルとしては、機構要素
の共振周波数を励振する部分を含む駆動電流のピークレ
ベルの内から最大のピークレベルを選択してもよいし、
予め低減したい共振周波数がわかっている場合は、その
共振周波数のピークレベルを選択してもよい。共振周波
数を予め知るには、例えば位置誤差信号や磁気ディスク
装置から発する騒音をフーリエ解析やウェーブレット解
析などで周波数解析する。

【００２４】以上のようにして、ピークレベルを適切な
しきい値以下とする駆動電流の形状整形を行なうことに
より、駆動電流の変化率が急激に大きくなることを避け
ることができる。すなわち駆動電流の形状を滑らかにす
ることができる。そしてその結果として、駆動電流に起
因する機構要素の励振を効果的に防止することができ
る。ここで、駆動電流が機構共振周波数を励振してしま
うということは、機構共振周波数と駆動電流のスペクト
ラムが一致しているということである。したがって、ピ
ークレベルがしきい値以下になるように駆動電流の形状
整形を行なうことは、機構共振周波数と駆動電流のスペ
クトラムが一致することを防止することでもある。

【００２５】次に、形状整形手段１７における駆動電流
の形状整形方法の一例について、図８に一例をブロック
線図で示すシーク制御系と、図９に一例を示す駆動電流
の形状整形に関する手順のフローチャートを用いて説明
する。図８において、ＤＡＣはディジタル−アナログコ
ンバータ、Ｋａはアンプ定数、Ｋｆは力定数、ｍは等価
質量、Ａｖは目標速度軌道補正ゲイン、Ａａは目標加速
度補正ゲインである。図８のシーク制御系は、最高速度
以降の減速区間だけの目標速度を規定する方式、いわゆ
る一般的な減速カーブシーク方式による制御系であり、
位置誤差信号に応じて目標速度軌道を発生し、ヘッド速
度をフィードバックして追従させる。この追従精度を上
げるために、加速度フィードフォワードを併用してい
る。

【００２６】駆動電流の形状整形は、例えば磁気ディス
ク装置の出荷前の調整などとして行なうのが通常であ
る。また騒音低減システムを磁気ディスク装置に搭載す
ることも可能で、その場合には、例えば装置起動時など
の制御系調整段階で駆動電流の形状整形を行なうように
設定することが望ましい。駆動電流の形状整形において
は、例えば複数の異なるシークスパンのシークを行な
い、それぞれのシークスパン毎にシーク制御系を調整す
るようにするのが好ましい例である。

【００２７】図９の手順では、まず設定したシークスパ
ンのシーク動作を行ない（ステップ２００）、駆動電流
を検出する（ステップ２０１）。検出した駆動電流に対
して、図６に示した手順で図７のテーブルを作成する
（ステップ２０２）。作成したテーブルに基づき対策す
る共振周波数を決定する（ステップ２０３）。例えば、
最大のピークレベルを有する共振周波数を選択してもよ
いし、予め低減したい共振周波数がわかっている場合は
その共振周波数を選択してもよい。次に、対策する駆動
電流の波形部分、つまり励振関与部分を図７のテーブル
に基づいて決定する（ステップ２０４）。その決定は、
対策するピークが存在する番号（１、２、……Ｍ）に基
づいてなされる。次に、駆動電流の形状整形を行なう
（ステップ２０５）。

【００２８】励振関与部分がシーク開始付近にある場合
における駆動電流の形状整形方法の一例としては、ＤＡ
Ｃ変化量に制限を設けて、駆動電流の立ち上がりを調節
すればよい。通常は駆動電流の立ち上がりを緩やかにす
るほど、ピークレベルは低減する。別の一例としては、
最大電流値を調節すればよい。通常は最大電流値を小さ
くするほど、ピークレベルは低減する。励振関与部分が
加速状態から減速状態への切り換え時点付近にある場合
における駆動電流の形状整形方法の一例としては、速度
フィードバック制御系のクロスオーバ周波数を調整すれ
ばよい。例えば、加速中はクロスオーバ周波数を下げて
おき、減速開始後にクロスオーバ周波数を戻せばよい。
クロスオーバ周波数は徐々に戻すことが望ましい。通常
はクロスオーバ周波数をゆっくり戻すほど、ピークレベ
ルは低減する。別の一例としては、ＤＡＣ変化量に制限
を設けて、減速状態に移行時の加速度の微分値を低減す
るように調節すればよい。通常は加速度の微分値を低減
するほど、ピークレベルは低減する。励振関与部分がシ
ークからフォロイングへの切り換え時点付近にある場合
における駆動電流の形状整形方法の一例としては、シー
クからフォロイングへの切り換えタイミングにある程度
の自由度があるので、これを適切に調節すればよい。

【００２９】以上は、電流変化率が一般的に大きくなり
易い部位に励振関与部分がある場合の例である。しか
し、励振関与部分は、ＶＣＭ／ＳＰＭドライバの特性な
どに応じてこの他の部位にも現われることがある。その
場合にはそれぞれの部位に応じた形状整形方法をとるこ
とになるが、通常は上記のような整形方法の何れかを用
いたり、あるいはそれらを適宜に組み合わせて用いたり
する。また励振関与部分が複数の部位に現われる場合も
ある。その場合には駆動電流の全体に整形を加えるのが
好ましい。全体的な駆動電流の形状整形方法の一例とし
ては、ピークレベルが低減するようにマルチレートＤＡ
Ｃのホールド間隔を調節すればよい。１サンプリング周
期の間にホールド動作を２回できるマルチレートＤＡＣ
の場合、例えば、サンプリング周期×１／４とサンプリ
ング周期×３／４のようにホールド間隔の配分を調節す
る。以上、駆動電流の整形方法の例をいくつか説明した
が、これらに限られるものでなく、ピークレベルに応じ
て駆動電流の形状を整形することができる方法であれ
ば、どのような方法でも用いることが可能である。

【００３０】駆動電流の形状整形後、その効果を確認す
るために、再度シーク動作を行ない（ステップ２０
６）、電流を検出し（ステップ２０７）、図７のテーブ
ルを作成する（ステップ２０８）。そして、対策すべき
共振周波数のピークレベルを予め設定してあるしきい値
と比較し（ステップ２０９）、ピークレベルがしきい値
よりも大きい場合は駆動電流の形状整形（ステップ２０
５）に戻り、ピークレベルがしきい値よりも小さい場合
は駆動電流の形状整形を終了する。

【００３１】図１０に、駆動電流の形状整形による振動
低減つまり騒音低減の効果の一例を示す。図１０は、加
速状態から減速状態への切り換え時点付近の駆動電流の
形状整形を目的にして、速度フィードバック制御系のク
ロスオーバ周波数を調整している。（１）は、加速中は
クロスオーバ周波数を下げておき、減速開始後にクロス
オーバ周波数を一度に戻している。（２）は、加速中は
クロスオーバ周波数を下げておき、減速開始後にクロス
オーバ周波数を徐々に戻している。その結果、（２）は
駆動電流の微分値が１／２以下になるように整形され、
ピークレベルが低くなり、騒音が低減している。

【００３２】次に、形状整形手段１７による駆動電流の
形状整形について他の方法例を説明する。図１１は、別
の例によるシーク制御系をブロック線図で示している。
図１１のシーク制御系は、フィードフォワードコントロ
ーラに制御対象の逆ダイナミクスを設定する方法、いわ
ゆる２自由度制御方式である。フィードフォワードコン
トローラに制御対象の逆ダイナミクスを設定することに
より目標軌道からヘッド位置までの伝達関数が１とな
り、ヘッド位置が目標位置軌道に追従する。また、目標
位置軌道の未来値を利用することにより目標位置軌道か
らヘッド位置までの位相差をなくし、ヘッド位置が目標
位置軌道に高精度に追従する。目標位置軌道は、目標加
速度軌道を積分することにより求める。図１２の（１）
に、目標加速度軌道の一例を示す。台形関数で加減速
し、最後は数６の指数関数で減速する。ここで、ｔは時
間である。

【数６】 台形関数の形状はＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で設定し、Ｔ
５ではパラメータＣ0で減衰形状が規定される指数関数
で形状を設定する。最大加速度ａｍａｘと最小加速度ａ
ｍｉｎは、シークスパンに応じて決定され、Ａｏｆｆは
指数関数の境界条件によって決定される。

【００３３】図１２の（２）に、目標加速度軌道の別の
一例を示す。最大加速度ａｍａｘと最小加速度ａｍｉｎ
の間を、多項式関数で補間する。全体の形状はＴ１、Ｔ
２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５で設定する。最大加速度ａｍａｘ
と最小加速度ａｍｉｎは、シークスパンに応じて決定さ
れる。例えば、多項式関数に３次多項式を用いる場合、
多項式関数の始点と終点の傾きを設定することができ
る。この他に、どのような多項式関数を用いてもかまわ
ない。また、Ｔ４以降を指数関数で減速してもかまわな
い。この場合は、図１２の（１）と同様にＣ0で指数関
数の形状を設定できる。駆動電流の形状整形の手順は図
９と同様にすればよい。ただし、駆動電流の形状整形
は、目標加速度軌道の設定に用いるパラメータを調節す
ることにより行なう。例えば、遺伝的アルゴリズムや非
線形最適化法などの一般的な最適化手法を用いて目標加
速度軌道の設定に用いるパラメータを調節してもかまわ
ない。

【００３４】図１３に、駆動電流を形状整形した効果の
一例を示す。図１３の（１）は、図１１のシーク制御系
で図１２の（１）の目標加速度軌道を用いた場合の駆動
電流の一例とそのピークレベルである。図１３の（２）
は、ピークレベルを低減するように調節した場合の駆動
電流の一例とそのピークレベルである。それぞれ、駆動
電流、ピークレベル、シーク後のセトリング応答波形を
示している。ピーク１はシーク騒音の指標となり、ピー
ク２はセトリング残留振動の指標、すなわちフォロイン
グを含めたヘッドの位置決め動作時間の指標となる。図
１３の（１）と（２）を比べると、ピーク２を低減する
ように駆動電流を形状整形することにより、セトリング
残留振動が低減していることがわかる。また、ピーク１
の低減によるシーク騒音の低減効果も確認できる。この
ことから、ピーク１とピーク２にそれぞれ適切なしきい
値を設けるなどのことにより、シーク騒音の低減とシー
クタイムの両立を図ることの可能であることが理解され
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、機構要
素の伝達関数に基づいてヘッド駆動電流にフィルタ処理
を施すことで励振関与部分を抽出し、この抽出した励振
関与部分に整形を加えて騒音を低減するようにしてい
る。このため本発明によれば、シークタイムの高速性を
保ちつつシーク騒音を効果的に低減することができ、併
せてシーク後残留振動の低減も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による騒音低減システムの構
成を磁気ディスク装置と関係させて示すブロック図であ
る。

【図２】フィルタ処理手段の構成例を示す図である。

【図３】磁気ディスク装置の構造体のモデルを示す図で
ある。

【図４】フィルタのゲイン特性についての説明図であ
る。

【図５】フィルタ処理手段の入出力波形の例を示す図で
ある。

【図６】駆動電流の波形から励振関与部分を抽出する処
理に関する手順の一例についてのフローチャートであ
る。

【図７】テーブルの説明図である。

【図８】シーク制御系の一構成を示すブロック線図であ
る。

【図９】駆動電流の形状整形に関する手順の一例を示す
フローチャートである。

【図１０】駆動電流の形状整形による効果の一例につい
ての説明図である。

【図１１】他のシーク制御系の一構成例を示すブロック
線図である。

【図１２】目標加速度軌道の例を示す図である。

【図１３】駆動電流の形状整形による効果の一例につい
ての説明図である。

【符号の説明】

１ 磁気ディスク（ディスク） ２ スピンドルモータ（ディスク回転機構） ３ 磁気ヘッド（ヘッド） ４ アクチュエータ（ヘッド駆動機構） ５ ボイスコイルモータ（ヘッド駆動機構） １４ 波形選択手段 １５ フィルタ処理手段 １６ ピークレベル検出手段 １７ 形状整形手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 恵子 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 西村 祐司 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージ事業部内 (72)発明者 宍田 和久 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージ事業部内 Ｆターム(参考） 5D088 PP01 UU07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報記録用のトラックが形成されている
   ディスク、このディスクを回転させる回転機構、前記デ
   ィスクに対し情報の読出しや書込みをなすヘッド、およ
   び前記回転機構で回転させられているディスクのトラッ
   クに対して読出しや書込みのために前記ヘッドに位置決
   め動作を行なわせるヘッド駆動機構を備え、さらにこれ
   ら各機構要素のための周辺機構要素を備えてなるディス
   ク装置の前記機構要素が前記ヘッドの位置決め動作で励
   振されて振動することにより発生する騒音を低減させる
   ための騒音低減方法において、前記機構要素の振動につ
   いての伝達関数に基づいて前記ヘッドの駆動電流にフィ
   ルタ処理を施すことにより、前記機構要素の励振に関与
   する励振関与部分を前記駆動電流の波形から抽出し、こ
   の抽出した励振関与部分に対して所定の整形をなすこと
   で、前記機構要素の振動による騒音を低減できるように
   したことを特徴とするディスク装置の騒音低減方法。
2. 【請求項２】 フィルタ処理出力のピークレベルを所定
   のしきい値より小さくする処理を施すことで、駆動電流
   の波形整形を行なうようにした請求項１に記載のディス
   ク装置の騒音低減方法。
3. 【請求項３】 情報記録用のトラックが形成されている
   ディスク、このディスクを回転させる回転機構、前記デ
   ィスクに対し情報の読出しや書込みをなすヘッド、およ
   び前記回転機構で回転させられているディスクのトラッ
   クに対して読出しや書込みのために前記ヘッドに位置決
   め動作を行なわせるヘッド駆動機構を備え、さらにこれ
   ら各機構要素のための周辺機構要素を備えてなるディス
   ク装置の前記機構要素が前記ヘッドの位置決め動作で励
   振されて振動することにより発生する騒音を低減させる
   ための騒音低減システムにおいて、前記ヘッドの駆動電
   流の波形から任意の一部分を選択するための波形選択手
   段、前記機構要素の振動についての伝達関数に基づいて
   周波数特性が規定されたフィルタを複数有し、前記波形
   選択手段で選択された波形部分にフィルタ処理を施すフ
   ィルタ処理手段、このフィルタ処理手段の各フィルタの
   出力からピークを求めるピークレベル検出手段、および
   このピークレベル検出手段で求めたピークのレベルを一
   定以下に下げるための形状整形手段を備えていることを
   特徴とする騒音低減システム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の騒音低減システムが搭
   載されたディスク装置。
5. 【請求項５】 情報記録用のトラックが形成されている
   ディスク、このディスクを回転させる回転機構、前記デ
   ィスクに対し情報の読出しや書込みをなすヘッド、およ
   び前記回転機構で回転させられているディスクのトラッ
   クに対して読出しや書込みのために前記ヘッドに位置決
   め動作を行なわせるヘッド駆動機構を備え、さらにこれ
   ら各機構要素のための周辺機構要素を備えてなるディス
   ク装置において、共振周波数ｆｉに、前記各機構要素の
   実際の共振周波数またはこの実際の共振周波数を含むよ
   うに値が設定される下記数１の伝達関数で周波数特性が
   規定されるフィルタＦｉ（ｓ）（ｉ＝１、２、……Ｎ）
   を有するフィルタ処理手段により駆動電流に対してフィ
   ルタ処理した場合に、少なくとも特定の周波数ｆｉが与
   えられている各フィルタＦｉ（ｓ）の出力におけるピー
   クレベルが一定以下になるような整形が駆動電流の波形
   に加えられていることを特徴とするディスク装置。 【数１】 ここで、ｓはラプラス演算子、ζｉは減衰係数、ｆｉは
   共振周波数である。