JP2007149299A - 衝撃検出回路及び同回路を有するディスク記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ライトフォルト判定及び外乱フィードフォワード制御の両方の高精度化を実現できるようにする。
【解決手段】第１の増幅回路１７９は、ショックセンサの出力信号１８０に基づき第１のゲインで増幅された第１の周波数帯域の信号成分を外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号１７３ａとして出力する。第２の増幅回路１８０は、上記出力信号１８０に基づき第２のゲインで増幅された第２の周波数帯域の信号成分を出力する。コンパレータ１７６は、増幅回路１８０の出力信号のレベルを閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示すライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号１７６ａを出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ショックセンサの出力信号に基づき外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号及びライトフォルトを判定するためのデジタル衝撃検出信号を出力する衝撃検出回路及び同回路を有するディスク記憶装置に関する。

記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置の代表として磁気ディスク装置（ＨＤＤ）が良く知られている。磁気ディスク装置では、ディスクへのデータの書き込み及び当該ディスクからのデータの読み出しにヘッドが用いられる。周知のようにヘッドによるデータ書き込み／読み出し時には、当該ヘッドは目標トラックの目標位置に位置付けられる（トラッキングされる）。

ＨＤＤにおけるヘッドのトラックキングの制御は、各トラックに等間隔で書き込まれたサーボ情報に基づいて行われる。サーボ情報は、当該サーボ情報が書き込まれているディスク上のシリンダ（トラック）位置を示すシリンダコード（シリンダ番号）と、ヘッドのシリンダ位置からのずれを検出するための位置誤差信号とを含む。位置誤差信号はバースト信号とも呼ばれ、対応するサーボ情報が書き込まれているシリンダにおけるヘッドの相対的な位置情報（位置誤差）を示す。トラックキング制御は、サーボ情報が書き込まれている間隔に対応するサンプリング周期（サーボサンプリング周期）でサンプリングされるサーボ情報中の位置誤差信号に基づいて行われる。

ここで、ヘッドを目標トラックの目標位置に位置付けしている状態（オントラック状態）で当該ヘッドによりデータの書き込みが行われているものとする。もし、このような状態で、ＨＤＤに衝撃が加えられた場合、当該ヘッドは目標トラックの目標位置からずれる可能性がある。しかし、衝撃に起因するヘッドの目標位置からのずれ量（オフトラック量）は、次のサーボサンプリングタイミングまで検出できない。このため、ヘッドのずれ量によっては、隣接するトラック等にデータが書き込まれるおそれがある。つまり、目標トラックへのデータの書き込み中にＨＤＤに衝撃が加えられた場合、隣接トラック等のデータが破壊されるおそれがある。

そこで、近年のＨＤＤは、当該ＨＤＤに加えられた衝撃を検出する衝撃検出回路を有しているのが一般的である。ＨＤＤは、ディスク上の目標トラックへのデータの書き込み中に衝撃検出回路によって一定レベルを超える衝撃が検出された場合、次のサーボサンプリングタイミングが到来する前にヘッドが一定量を超えてずれた（オフトラックした）と判定する。この場合、ＨＤＤはライトフォルトを判定して書き込みを中断する。この書き込みの中断により、目標トラックに隣接するトラック等のデータが破壊されるのを防止できる。

一般に衝撃検出回路は、ショックセンサの出力（アナログ出力）を増幅する増幅器と、当該増幅器の出力信号から必要な周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタと、コンパレータとから構成される。コンパレータは、フィルタによって抽出された信号成分のレベルをスレッショルドレベルと比較することで、衝撃検出の有無を示すデジタルの衝撃検出信号（２値信号）を出力する。増幅器のゲインは、ＣＰＵからの指令により変えることができる。これにより衝撃検出レベル（衝撃検出感度）が変えられることになる。

衝撃を確実に検出するには、フィルタの周波数帯域を広く設定し、増幅器のゲインを高くすれば良い。しかし、このようにすると、例えば商用交流電源のノイズ（電源ノイズ）等による誤検出も増加し、ライトパフォーマンスの低下につながる。そこで、例えば特許文献１は、電源ノイズ等により衝撃検出のライトフォルトが頻繁に発生している場合のみ増幅器のゲインを段階的に下げる技術を開示している。この技術によれば、誤検出を低減しつつ実際に加えられた衝撃も確実に検出できる。

一方、例えば特許文献２は、上述のような衝撃検出回路のアナログ出力（コンパレータへの入力信号）を利用して、振動や衝撃によるヘッドのずれ量を予測し、位置誤差の変動を抑制する外乱フィードフォワード制御を開示している。
特開２００１−２６６４６６号公報 特開２００３−２７２３２７号公報

さて、外乱フィードフォワードは、位置誤差の変動を抑制するため、比較的周波数が低い信号を検出する必要がある。そのためには、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定しなければならない。

一方、ライトフォルトの検出のために、衝撃に起因して隣接するサーボサンプリングタイミングの期間に発生するヘッドのずれ（オフトラック量）を検出するためには、増幅器によって増幅されたショックセンサの出力（アナログ出力）から周波数の高い信号成分を抽出する必要がある。

そのため、外乱フィードフォワードを考慮してハイパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定すると、低周波数の電源ノイズ（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数の商用交流電源のノイズ）の影響により衝撃誤検出によるライトパフォーマンス低下の可能性がある。

ところが従来の衝撃検出回路では、ゲイン設定回路とフィルタとは、ライトフォルトの判定（検出）のために用いられるデジタルの衝撃検出信号及び外乱フィードフォワードのために用いられるアナログ出力に共通で用いられている。このため従来は、衝撃検出信号及びアナログ出力の各々のためにゲイン及びフィルタ特性の最適な設定をすることができない。また、特許文献１に記載されているような、衝撃検出に起因するライトフォルトが頻繁に発生している場合のみゲインを段階的に下げる技術では、それに応じてアナログ出力が変化してしまという問題がある。つまり従来技術においては、ライトフォルト判定及び外乱フィードフォワード制御の両方の高精度化を実現することができないという問題がある。

本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、ライトフォルト判定及び外乱フィードフォワード制御の両方の高精度化を実現できる衝撃検出回路及び同回路を有するディスク記憶装置を提供することにある。

本発明の１つの観点によれば、外乱フィードフォワード制御を実行すると共にヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するディスク記憶装置に適用される衝撃検出回路が提供される。この衝撃検出回路は、ショックセンサの出力信号に基づき第１のゲインで増幅された第１の周波数帯域の信号成分を、前記外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号として出力する第１の増幅回路と、前記ショックセンサの出力信号に基づき第２のゲインで増幅された第２の周波数帯域の信号成分を出力する第２の増幅回路と、前記第２の増幅回路の出力信号のレベルを予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示す前記ライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号を出力するコンパレータとを具備する。

本発明によれば、ライトフォルト判定のためのデジタルの衝撃検出信号を出力する第１の増幅回路と外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号を出力する第２の増幅回路との各々に対し、最適なゲイン及びフィルタ特性を設定できることから、ライトフォルト判定及び外乱フィードフォワード制御の両方の高精度化を実現でき、より確実な衝撃検出及び位置誤差変動の抑圧が可能となる。

以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の構成を示すブロック図である。図１において、ディスク（磁気ディスク）１１は上側と下側の２つのディスク面を有している。ディスク１１の２つのディスク面の少なくとも一方のディスク面は、データが磁気記録される記録面をなしている。ディスク１１の記録面に対応してヘッド（磁気ヘッド）１２が配置されている。ヘッド１２は、ディスク１１へのデータ書き込み及びディスク１１からのデータ読み出しに用いられる。図１の構成では、単一枚のディスク１１を備えたＨＤＤを想定している。しかし、ディスク１１が複数枚スタックされたＨＤＤであっても構わない。

ディスク１１の記録面には、同心円状の多数のトラック（図示せず）が形成されている。各トラックには、サーボ情報が等間隔で且つ離散的に予め書き込まれて（埋め込まれて）いる。サーボ情報は、ヘッド１２を目標トラックに位置付ける制御に必要な位置情報を含む。この位置情報は、サーボ情報が書き込まれているディスク１１上のシリンダ（トラック）位置を示すシリンダコード（シリンダ番号）と、ヘッド１２のシリンダ位置からのずれを検出するための位置誤差信号とを含む。

ディスク１１の記録面の所定領域、例えば外周側領域を除く領域は、ユーザから利用可能なユーザ領域１１ａとして予め割り当てられている。ディスク１１の記録面の例えば外周側領域は、管理領域１１ｂとして予め割り当てられている。この管理領域１１ｂは、システムのみが使用する（つまりユーザからは利用できない）非ユーザ領域である。管理領域１１ｂの一部は、システム管理に必要な情報（システム管理情報）を保存するのに用いられる。システム管理情報は、ＨＤＤの故障予知のために収集された、装置使用開始時からの通電時間の累計値、エラーレート等の周知のＳＭＡＲＴ（Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology）情報を含む。本実施形態では、このＳＭＡＲＴ情報は、後述する衝撃検出回数を含む。

ディスク１１はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１３により高速に回転させられる。ＳＰＭ１３は、例えば３相のブラシレスモータである。ヘッド１２はアクチュエータ（キャリッジ）１４の先端に取り付けられている。アクチュエータ１４は、当該アクチュエータ１４の駆動源となるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５を有している。アクチュエータ１４は、このＶＣＭ１５により駆動されて、ヘッド１２をディスク１１の半径方向に移動する。これにより、ヘッド１２は、目標トラック上に位置付けられる。

ＳＰＭ１３及びＶＣＭ１５は、モータドライバＩＣ１６からそれぞれ供給される駆動電流（ＳＰＭ電流及びＶＣＭ電流）により駆動される。つまりモータドライバＩＣ１６は、ＳＰＭ１３及びＶＣＭ１５をそれぞれ駆動するＳＰＭドライバ及びＶＣＭドライバ（図示せず）を含む。

モータドライバＩＣ１６は、衝撃検出回路１７を含む。但し、この衝撃検出回路１７がモータドライバＩＣ１６から独立して設けられていても構わない。衝撃検出回路１７は、ショックセンサ１８と接続されている。ショックセンサ１８は、図１のＨＤＤに加えられる衝撃を検出して当該衝撃をアナログ信号１８０に変換する。このアナログ信号１８０は、検出された衝撃の波形を表す。つまりショックセンサ１８は、ＨＤＤに加えられる衝撃を検出して、当該衝撃の波形を表すアナログ信号１８０を出力する。このアナログ信号１８０をセンサ出力信号１８０と呼ぶ。衝撃検出回路１７は、このセンサ出力信号１８０に基づいて、外乱フィードフォワード制御（外乱ＦＦ制御）に用いられるアナログ衝撃信号１７３ａ（図２参照）及びライトフォルトの判定に用いられるデジタル衝撃検出信号１７６ａ（図２参照）等を出力する。

ヘッド１２はヘッドＩＣ（ヘッドアンプ回路）１９と接続されている。ヘッドＩＣ１９はヘッド１２により読み出されたリード信号を増幅するリードアンプ、及びライトデータをライト電流に変換するライトアンプを有する。ヘッドＩＣ１９は、リード／ライトＩＣ（リード／ライトチャネル）２０と接続されている。リード／ライトＩＣ２０は、リード信号のアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）、ライトデータの符号化、リードデータの復号化及びＡ／Ｄ変換後のデータからサーボ情報を抽出するサーボ検出を含む各種の信号処理を実行する信号処理デバイスである。

リード／ライトＩＣ２０はコントローラＩＣ２１及びディスクコントローラ（ＨＤＣ）２２と接続されている。ＨＤＣ２２は、ホスト（ホストシステム）及びコントローラＩＣ２１とも接続されている。ホストは、図１のＨＤＤを利用する、パーソナルコンピュータのようなデジタル機器である。

ＨＤＣ２２は、ホストから転送されるコマンド（リード／ライトコマンド等）の受信を制御すると共にホストと当該ＨＤＣ２２との間のデータ転送を制御するインタフェース制御機能を有する。

図２は、図１中の衝撃検出回路１７及びコントローラＩＣ２１の構成を示すブロック図である。
衝撃検出回路１７は、フィルタ１７１及び１７２と、増幅器１７３，１７４及び１７５と、ウィンドウコンパレータ１７６及び１７７と、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）１７８と、レジスタＲ１乃至Ｒ５とから構成される。

フィルタ（第１のフィルタ）１７１は、図１中のショックセンサ１８からのセンサ出力信号１８０から第１の周波数帯域の信号成分を抽出する帯域フィルタである。このフィルタ１７１のフィルタ特性（周波数特性）の一例を図３に示す。図３から明らかなように、フィルタ１７１の第１の周波数帯域は広帯域であり、低周波側のカットオフ周波数は、比較的周波数が低い信号（例えば５０Ｈｚ程度の周波数の信号）を抽出可能とするために低く設定されている。

フィルタ（第２のフィルタ）１７２は、センサ出力信号１８０から第２の周波数帯域の信号成分を抽出する帯域フィルタである。このフィルタ１７２のフィルタ特性（周波数特性）の一例を図４に示す。図４から明らかなように、フィルタ１７２の第２の周波数帯域は上記第１の周波数帯域に比べて狭帯域である。即ちフィルタ１７２の低周波側のカットオフ周波数は、比較的周波数が低い電源ノイズ、つまり電源（例えば商用交流電源）の周波数（ここでは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数）のノイズの影響を受けないようにするために、フィルタ１７１に比べて高く設定されている。

増幅器（第１の増幅器）１７３はフィルタ１７２の出力信号を第１のゲインで増幅し、その増幅された信号を、衝撃のレベルを表すアナログ衝撃信号１７３ａとして出力する。増幅器（第２の増幅器）１７４は、フィルタ１７２の出力信号を第２のゲインで増幅する。増幅器（第３の増幅器）１７５は、フィルタ１７２の出力信号を第３のゲインで増幅する。

コンパレータ１７６は、増幅器１７４の出力信号を例えば２つの正負の閾値＋ＴＨ１及び−ＴＨ１と比較することにより、ライトフォルトの判定ための例えば論理“１”のアクティブなまたは論理“０”の非アクティブなデジタル衝撃検出信号１７６ａを出力する。ここで、｜＋ＴＨ１｜＝｜−ＴＨ１｜である。

コンパレータ１７７は、増幅器１７５の出力信号を例えば２つの正負の閾値＋ＴＨ２及び−ＴＨ２と比較することにより、衝撃検出回数カウントのための例えば論理“１”のアクティブなまたは論理“０”の非アクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａを出力する。ここで、｜＋ＴＨ２｜＝｜−ＴＨ２｜である。また、｜＋ＴＨ２｜＝｜＋ＴＨ１｜である。

ＡＤＣ１７８は、増幅器１７３から出力されるアナログ衝撃信号１７３ａを後述するＣＰＵ２１１での外乱ＦＦに利用可能なように所定のサンプリング周期でデジタル値に変換する。

レジスタＲ１及びＲ２は、それぞれ、フィルタ１７１及び１７２の第１及び第２の周波数帯域（フィルタ特性）を指定する周波数帯域情報（フィルタ特性情報）を保持する。レジスタＲ３，Ｒ４及びＲ５は、それぞれ、増幅器１７３，１７４及び１７５のゲイン（第１、第２及び第３のゲイン）を指定するゲイン情報を保持する。レジスタＲ１乃至Ｒ５への情報の設定は、ＣＰＵ２１１によって行われる。

コントローラＩＣ２１は、ＣＰＵ２１１と、フラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）２１２と、ＲＡＭ２１３とから構成される。ＦＲＯＭ２１２は、ＣＰＵ２１１によって実行される制御プログラムが予め格納された書き換え可能な不揮発性メモリである。ＲＡＭ２１３の記憶領域の一部は、ＣＰＵ２１１のワーク領域として用いられる。

ＣＰＵ２１１は図１のＨＤＤの主コントローラとして機能する。ＣＰＵ２１１は、リード／ライトＩＣ２０によって抽出されるサーボ情報に基づいて、ヘッド１２をディスク１１上の目標トラックに移動するためのシーク制御と、当該ヘッド１２を目標トラックの目標位置に位置付けるトラッキング制御とを実行する。

ＣＰＵ２１１はトラッキング制御において図１のＨＤＤに加わる衝撃（振動）によりヘッド１２の目標位置からのずれ量が増加してトラッキング精度が低下した場合に外乱ＦＦ制御手段として機能する。この場合、ＣＰＵ２１１は、衝撃検出回路１７のＡＤＣ１７８の出力１７８ａに基づいて外乱ＦＦ制御を実行する。即ちＣＰＵ２１１は、ＡＤＣ１７８の出力（アナログ衝撃信号１７３ａのデジタル変換値）１７８ａに基づいて衝撃によるヘッドのずれ量を予測し、その予測値に基づいて位置誤差の変動を抑制する外乱ＦＦ制御を実行する。

ＣＰＵ２１１は、ヘッド１２によるデータ書き込み時においてライトフォルト判定手段として機能して、衝撃検出回路１７のコンパレータ１７６から論理“１”のアクティブなデジタル衝撃検出信号１７６ａが出力された場合にライトフォルトを判定（検出）する。ＣＰＵ２１１は、ライトフォルトを判定した場合、ヘッド１２によるデータ書き込みを中断させる。

ＣＰＵ２１１は、衝撃検出回路１７のコンパレータ１７７から論理“１”のアクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａが出力される回数を、基準レベルを超える衝撃を検出した回数（衝撃検出回数）としてカウントする衝撃検出回数カウント手段としての機能を有する。本実施形態では、この衝撃検出回数はシステム管理情報の一種であるＳＭＡＲＴ情報の１つとして、ディスク１１の管理領域１１ｂに保存される。衝撃検出回数を含むＳＭＡＲＴ情報は、ホストからの要求により当該ホストに通知される。

上述したように、本実施形態における衝撃検出回路１７には、ショックセンサ１８のセンサ出力信号１８０に基づいて外乱ＦＦ制御に必要なアナログ衝撃信号１７３ａを出力する系（以下、第１の系と称する）と、当該センサ出力信号１８０に基づいてライトフォルトの判定に必要なデジタル衝撃検出信号１７６ａを出力する系（以下、第２の系と称する）とが独立に設けられる。第１の系と第２の系とは、それぞれ、フィルタ１７１及び増幅器１７３の組とフィルタ１７２及び増幅器１７４の組とを含む。これにより、第１及び第２の系において、外乱ＦＦ制御に必要なアナログ衝撃信号１７３ａ及びライトフォルトの判定に必要なデジタル衝撃検出信号１７６ａを出力するのに、いずれも最適なゲイン及びフィルタ特性を独立に設定できる。

特に本実施形態では、第１の系におけるフィルタ１７１のフィルタ特性、つまり周波数帯域（第１の周波数帯域）は広帯域に設定され、低周波側のカットオフ周波数は５０Ｈｚ程度の比較的周波数が低い信号を抽出可能とするために低く設定されている（図３参照）。このため第１の系から出力されるアナログ衝撃信号１７３ａをＡＤＣ１７８により所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、このデジタル値に基づいてＣＰＵ２１１が前記特許文献２に記載されているような外乱ＦＦ制御を行うならば、位置誤差の変動を十分に抑制することができる。第１の系におけるフィルタ１７１と増幅器１７３とは第１の増幅回路１７９を構成する。

一方、第２の系におけるフィルタ１７２のフィルタ特性、つまり周波数帯域（第２の周波数帯域）は狭帯域に設定され、低周波側のカットオフ周波数は電源ノイズ（ここでは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数の商用交流電源のノイズ）の影響を受けないようにするためにフィルタ１７１に比べて高く設定されている（図４参照）。このためコンパレータ１７６を介して第２の系から出力されるデジタル衝撃検出信号１７６ａに基づいてＣＰＵ２１１がライトフォルトの判定を行うならば、低周波数（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の電源ノイズに起因するライトフォルトの誤判定を防止できる。

本実施形態では、フィルタ１７１及び１７２の周波数帯域（フィルタ特性）は、それぞれレジスタＲ１及びＲ２に保持される周波数帯域情報（フィルタ特性情報）に従って設定される。しかし、フィルタ１７１及び１７２の周波数帯域が、例えば外付けの部品によって設定されても構わない。

また本実施形態では、フィルタ１７２の出力側に、第２の系の増幅器１７４とは別に増幅器１７５が設けられる。つまりフィルタ１７２の出力側に、２つの増幅器１７４及び１７５が設けられる。フィルタ１７２と増幅器１７４及び１７５とは第２の増幅回路１８０を構成する。増幅器１７４及び１７５のゲインは、レジスタＲ４及びＲ５に保持されるゲイン情報に従って独立して設定可能である。

コンパレータ１７６は、増幅器１７４の出力信号を例えば２つの正負の閾値＋ＴＨ１及び−ＴＨ１と比較する。そしてコンパレータ１７６は、増幅器１７４の出力信号が閾値＋ＴＨ１及び−ＴＨ１の範囲から外れているか否かにより、衝撃発生（検出）の有無を示す、ライトフォルトのためのアクティブまたは非アクティブなデジタル衝撃検出信号１７６ａを出力する。ＣＰＵ２１１は、ヘッド１２によるデータ書き込み中にコンパレータ１７からアクティブなデジタル衝撃検出信号１７６ａが出力されたことを検出することにより、ライトフォルトを判定する。ＣＰＵ２１１はライトフォルトを判定すると、ヘッド１２によるデータ書き込みを中断させる。

コンパレータ１７７は、増幅器１７５の出力信号を例えば２つの正負の閾値＋ＴＨ２及び−ＴＨ２と比較する。そしてコンパレータ１７７は、増幅器１７５の出力信号が閾値＋ＴＨ２及び−ＴＨ２の範囲から外れているか否かにより、衝撃検出の有無を示す、衝撃検出回数カウントのためのアクティブまたは非アクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａを出力する。ＣＰＵ２１１は、コンパレータ１７からアクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａが出力される都度、ディスク１１の管理領域１１ｂに保存されている衝撃検出回数を１インクリメントする。

上述したように本実施形態では、増幅器１７４のゲインが高く設定されている。このため、わずかな衝撃でも、衝撃の発生を示すライトフォルトのためのアクティブなデジタル衝撃検出信号１７６ａが出力される。よって本実施形態においては、わずかな衝撃に対しても当該衝撃が確実に検出されて、ライトフォルトが判定される。

一方、増幅器１７５のゲイン（第３のゲイン）は、増幅器１７４のゲイン（第２のゲイン）よりも低く設定されている。このため、コンパレータ１７７からは大きな衝撃が発生した場合だけ、衝撃検出回数カウントのためのアクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａが出力される。よって本実施形態においては、大きな衝撃の発生時にのみ衝撃が検出されたとして、衝撃検出回数がインクリメントされる。

このようにしてカウントされる衝撃検出回数は、大きな衝撃のみの発生回数を示す。したがって、この衝撃検出回数をＳＭＡＲＴ情報の１つとして用いるならば、ＨＤＤの信頼性向上を図ることが可能となる。これに対し、衝撃検出回数のカウントにライトフォルトのためのデジタル衝撃検出信号１７６ａを兼用するならば、わずかな衝撃の発生時でも衝撃検出回数としてカウントされてしまうため、ＳＭＡＲＴ情報の１つとして意味のある衝撃検出回数を示さなくなる。

なお、コンパレータ１７７からのアクティブなデジタル衝撃検出信号１７７ａを、ヘッド１２をランプに強制的にアンロード（退避）させるための強制ヘッドアンロード信号として用いることも可能である。この場合、大きな衝撃の発生に起因してヘッド１２がディスク１１に衝突するのを確実に防止できる。これに対し、ライトフォルトのためのデジタル衝撃検出信号１７６ａを強制ヘッドアンロード信号として兼用するならば、ヘッド１２がディスク１１に衝突するおそれのないわずかな衝撃の発生時でも強制ヘッドアンロード動作が行われてしまうため、ＨＤＤのパフォーマンスが著しく低下する。

ところでショックセンサの多くは、１軸にしか感度を持たない。この点では、本実施形態で適用されるショックセンサ１８も同様である。このため、ショックセンサ１８の感度方向に直交する方向に衝撃が加わった場合（つまり加振された場合）には、たとえ衝撃の強さは同じでも、感度方向に衝撃が加振された場合と比較して、当該ショックセンサ１８の出力であるセンサ出力信号１８０の振幅は小さい。

本実施形態で適用される外乱ＦＦ制御では、前記特許文献２に記載されているように、ショックセンサ１８からのセンサ出力信号１８０の振幅に対するヘッド１２のずれ量の関係（つまり外乱ＦＦ制御における伝達特性）を逐次推定することにより、ヘッド１２の位置誤差の補正量が決定される。ところが、上記の要因でセンサ出力信号１８０の振幅があまりに小さい場合（以下、第１のケースと称する）には、ＡＤＣ１７８の分解能から当該振幅の検出が難しくなり、外乱ＦＦ制御によるヘッド１２の位置誤差の補正が困難となる。また、衝撃（外乱）が大きいためにショックセンサ１８からのセンサ出力信号１８０の振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジを超えてしまうような場合（以下、第２のケースと称する）にも、外乱ＦＦ制御によるヘッド１２の位置誤差の補正が困難となる。

そこで本実施形態における外乱ＦＦ制御では、上述の第１及び第２のケースのいずれにおいても、ヘッド１２の位置誤差の補正量が適切に決定できる手法を適用する。以下、この手法を適用した外乱ＦＦ制御の手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。

まずＣＰＵ２１１は、サーボサンプリングタイミングで取得されるヘッド１２の目標位置からのずれ（位置誤差）が増加した場合、ショックセンサ１８からのセンサ出力信号１８０の振幅が異常に小さいか否かを判定する（ステップＳ１）。更に具体的に述べるならば、ＣＰＵ２１１は、サンプリングタイミングで抽出されるヘッド１２のずれ量と比較して、センサ出力信号１８０の振幅が異常に小さいか否かを判定する。もし、センサ出力信号１８０の振幅が異常に小さい場合、ＣＰＵ２１１はショックセンサ１８の感度が小さい方向に衝撃（外乱）が加わったものと推定する。

するとＣＰＵ２１１は、レジスタＲ３に保持されているゲイン情報を更新して増幅器１７３のゲインを一定レベル（または比率）だけ上げる（ステップＳ２）。ＣＰＵ２１１は、このステップＳ２でのゲイン調整を、ヘッド１２のずれ量と比較してセンサ出力信号１８０の振幅が適切なものとなるまで（ステップＳ１）、例えばサーボサンプリング周期で繰り返し実行する。この動作により、ショックセンサ１８の感度の小さい方向に対する外乱に対しても外乱ＦＦ制御によるヘッド１２の位置誤差の補正（ステップＳ６）が可能となる。

同様にＣＰＵ２１１は、センサ出力信号１８０の振幅が異常に大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。もし、センサ出力信号１８０の振幅が、ＡＤＣ１７８のダイナミックレンジを超えてしまうほど大きい場合、ＣＰＵ２１１はレジスタＲ３に保持されているゲイン情報を更新して増幅器１７３のゲインを一定レベル（または比率）だけ下げる（ステップＳ４）。ＣＰＵ２１１は、このステップＳ４でのゲイン調整を、センサ出力信号１８０の振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジ内に収まるまで（ステップＳ３）、例えばサーボサンプリング周期で繰り返し実行する。

このように、外乱が大きいためにショックセンサ１８のセンサ出力信号１８０の振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジを超えてしまうような場合、上記のステップＳ４でのゲイン調整が繰り返し実行される。この動作により、センサ出力信号１８０の振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジ内に収まるように、増幅器１７３のゲインが調整される。このゲインが調整により、たとえ外乱が大きい場合でも、外乱ＦＦ制御によるヘッド１２の位置誤差の補正（ステップＳ６）が可能となる。従来技術でも、増幅器１７３に相当する増幅器のゲインを調整することは可能である。しかし、従来技術でゲイン調整を行うと、ライトフォルトの検出レベルも変化してしまう。

さて、ヘッド１２のずれ量と比較してセンサ出力信号１８０の振幅が適切であり（ステップＳ１）、且つセンサ出力信号１８０の振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジ内に収まっている場合（ステップＳ３）、ＣＰＵ２１１は前記特許文献２に記載されているような外乱ＦＦ制御を実行する。

即ちＣＰＵ２１１は、ＡＤＣ１７８の出力（アナログ衝撃信号１７３ａのデジタル変換値）１７８ａに対するヘッド１２のずれ量（位置誤差）との関係に基づいて外乱ＦＦ制御における伝達特性（衝撃）を推定する（ステップＳ５）。次にＣＰＵ２１１は推定された伝達特性とＡＤＣ１７８の出力１７８ａとに従って外乱の影響を補償するための補償値を算出し、この算出された補償値を用いて外乱ＦＦによりヘッド１２の位置誤差を補正する（ステップＳ６）。ＣＰＵ２１１は、このステップＳ６を、ＡＤＣ１７８の出力１７８ａによって示される、ＨＤＤに加えられる衝撃によって発生する振動の振幅が一定レベルより小さくなるまで、例えばサーボサンプリング周期で繰り返す。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
例えば、増幅器１７４及び１７５のゲインを同一に設定し、その代わりにコンパレータ１７６の閾値＋ＴＨ１をコンパレータ１７７の閾値＋ＴＨ２より低く設定しても良い。即ちコンパレータ１７６の衝撃検出感度を、コンパレータ１７７のそれよりも高く設定しても良い。また、第１の増幅回路１７９におけるフィルタ１７１と増幅器１７３の位置を逆にしても良い。即ち、センサ出力信号１８０を増幅器１７３により増幅し、その増幅された信号から第１の周波数帯域の信号成分を抽出して、その抽出された信号成分をアナログ衝撃信号１７３ａとして出力しても良い。

同様に、第２の増幅回路１８０におけるフィルタ１７２と増幅器１７４及び１７５の位置を逆にしても良い。この場合、増幅器１７５の出力側に、フィルタ１７２に相当する別のフィルタを接続し、当該別のフィルタの出力信号をデジタル衝撃検出信号１７７ａとする必要がある。

また、図１のＨＤＤが電源ノイズの少ない環境で使用されることを前提とするならば、２つのフィルタ１７１及び１７２のうちの一方、例えばフィルタ１７２は不要である。この場合、増幅器１７４及び１７５は、フィルタ１７１の出力信号を、それぞれ第２及び第３のゲインで増幅すれば良い。

また、衝撃検出回数を管理する必要がないならば、増幅器１７５及びコンパレータ１７７は不要である。また、電源ノイズに起因する衝撃誤検出を防止することのみを目的とするならば、増幅器１７３乃至１７５のうちの２つは不要である。この場合、まずセンサ出力信号１８０を１つの増幅器で増幅し、増幅された信号からフィルタ１７１及び１７２により、それぞれ、第１及び第２の周波数帯域の信号成分を抽出すれば良い。そして、フィルタ１７１の出力信号をアナログ衝撃信号１７３ａとして用い、フィルタ１７２の出力信号をコンパレータ１７６で閾値と比較すれば良い。

また、センサ出力信号１８０の振幅が異常に大きいか否かを、当該振幅がＡＤＣ１７８のダイナミックレンジの一定割合を超えたか否かにより判定しても構わない。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図 図１中の衝撃検出回路１７及びコントローラＩＣ２１の構成を示すブロック図。 図２中のフィルタ１７１のフィルタ特性の一例を示す図。 図２中のフィルタ１７２のフィルタ特性の一例を示す図。 同実施形態で適用される外乱フィードフォワード制御の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１…ディスク、１２…ヘッド、１４…アクチュエータ、１５…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、１６…モータドライバＩＣ、１７…衝撃検出回路、１８…ショックセンサ、２１…コントローラＩＣ、１７１…フィルタ（第１のフィルタ）、１７２…フィルタ（第２のフィルタ）、１７３…増幅器（第１の増幅器）、１７４…増幅器（第２の増幅器）、１７５…増幅器（第３の増幅器）、１７３ａ…アナログ衝撃信号、１７６…コンパレータ、１７７…コンパレータ（別のコンパレータ）、１７６ａ，１７６ｂ…デジタル衝撃検出信号、１７８…ＡＤＣ（アナログ／ディジタル変換器）、１７９…第１の増幅回路、１８０…第２の増幅回路、２１１…ＣＰＵ、Ｒ１〜Ｒ５…レジスタ。

Claims (10)

1. 外乱フィードフォワード制御を実行すると共にヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するディスク記憶装置に適用される衝撃検出回路において、
   ショックセンサの出力信号に基づき第１のゲインで増幅された第１の周波数帯域の信号成分を前記外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号として出力する第１の増幅回路と、
   前記ショックセンサの出力信号に基づき第２のゲインで増幅された第２の周波数帯域の信号成分を出力する第２の増幅回路と、
   前記第２の増幅回路の出力信号のレベルを予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示す前記ライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号を出力するコンパレータと
   を具備することを特徴とする衝撃検出回路。
2. 前記第１の周波数帯域の低周波側のカットオフ周波数が、前記第２の周波数帯域の低周波側のカットオフ周波数よりも低く設定され、前記第２の周波数帯域の低周波側のカットオフ周波数が商用交流電源の周波数よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の衝撃検出回路。
3. 前記第１の増幅回路は、前記ショックセンサの出力信号から前記第１の周波数帯域の信号成分を抽出する第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力信号を前記第１のゲインで増幅して、増幅された信号を前記アナログ衝撃信号として出力する第１の増幅器とを含み、
   前記第２の増幅回路は、前記ショックセンサの出力信号から前記第２の周波数帯域の信号成分を抽出する第２のフィルタと、前記第２のフィルタの出力信号を前記第２のゲインで増幅して、増幅された信号を前記コンパレータに出力する第２の増幅器とを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の衝撃検出回路。
4. 前記第２の増幅回路は、前記第２のフィルタの出力信号を前記第２のゲインよりも低い第３のゲインで増幅する第３の増幅器と、前記第３の増幅器の出力信号のレベルを予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示すデジタル衝撃検出信号であって、衝撃発生回数のカウントまたは前記ヘッドを所定箇所に強制的に退避させるための強制ヘッドアンロードのためのデジタル衝撃検出信号として出力する、前記コンパレータとは別のコンパレータとを更に含むことを特徴とする請求項３記載の衝撃検出回路。
5. 前記第２の増幅回路は、前記第２のフィルタの出力信号を第３のゲインで増幅する第３の増幅器と、前記第３の増幅器の出力信号のレベルを前記閾値とは別の当該閾値よりも高い予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示すデジタル衝撃検出信号であって、衝撃発生回数のカウントまたは前記ヘッドを所定箇所に強制的に退避させるための強制ヘッドアンロードのためのデジタル衝撃検出信号として出力する、前記コンパレータとは別のコンパレータとを更に含むことを特徴とする請求項３記載の衝撃検出回路。
6. 外乱フィードフォワード制御を実行すると共にヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するディスク記憶装置に適用される衝撃検出回路において、
   ショックセンサの出力信号を入力する帯域フィルタと、
   前記帯域フィルタの出力信号を第１のゲインで増幅して、増幅された信号を前記外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号として出力する第１の増幅器と、
   前記帯域フィルタの出力信号を第２のゲインで増幅する第２の増幅器と、
   前記第２の増幅器の出力信号のレベルを予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示す前記ライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号を出力するコンパレータと
   を具備することを特徴とする衝撃検出回路。
7. 外乱フィードフォワード制御を実行すると共にヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するディスク記憶装置に適用される衝撃検出回路において、
   ショックセンサの出力信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器の出力信号から第１の周波数帯域の信号成分を抽出して、抽出された信号成分を前記外乱フィードフォワード制御のためのアナログ衝撃信号として出力する第１のフィルタと、
   前記増幅器の出力信号から第２の周波数帯域の信号成分を抽出する第２のフィルタと、
   前記第２のフィルタの出力信号のレベルを予め定められた閾値と比較することにより衝撃検出の有無を示す前記ライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号を出力するコンパレータと
   を具備することを特徴とする衝撃検出回路。
8. ディスクへのデータの書き込み及び当該ディスクからのデータの読み出しがヘッドにより行われるディスク記憶装置において、
   外乱フィードフォワード制御を実行する外乱フィードフォワード制御手段と、
   ヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するライトフォルト判定手段と、
   前記ディスク記憶装置に加えられる衝撃をアナログ信号に変換するショックセンサと、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の衝撃検出回路と、
   前記衝撃検出回路の前記第１の増幅回路から出力される前記アナログ衝撃信号をデジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換器とを具備し、
   前記外乱フィードフォワード制御手段は前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるデジタル値に基づいて前記外乱フィードフォワード制御を実行し、
   前記ライトフォルト判定手段は前記前記衝撃検出回路の前記コンパレータから出力される前記デジタル衝撃検出信号に基づいて前記ライトフォルトを判定する
   ことを特徴とするディスク記憶装置。
9. 前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるデジタル値と前記ヘッドの目標トラックの目標位置からのずれ量とに基づき、前記デジタル値に対応する前記ショックセンサの出力信号の振幅が前記ずれ量と比較して小さいかを判定する第１の判定手段と、
   前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるデジタル値に基づき、当該デジタル値に対応する前記ショックセンサの出力信号の振幅が予め定められた一定レベルよりも大きいか判定する第２の判定手段と、
   前記ショックセンサの出力信号の振幅が小さい場合には前記第１の増幅器の前記第１のゲインを上げ、前記ショックセンサの出力信号の振幅が大きい場合には前記第１の増幅器の前記第１のゲインを下げるゲイン可変手段と
   を更に具備することを特徴とする請求項８記載のディスク記憶装置。
10. ディスクへのデータの書き込み及び当該ディスクからのデータの読み出しがヘッドにより行われるディスク記憶装置において、
    外乱フィードフォワード制御を実行する外乱フィードフォワード制御手段と、
    ヘッドによるデータ書き込み中における衝撃発生に起因するライトフォルトを判定するライトフォルト判定手段と、
    前記ディスク記憶装置に加えられる衝撃が検出された衝撃検出回数のカウントまたは前記前記ディスク記憶装置に加えられる衝撃の検出に応じて前記ヘッドを所定箇所に強制的に退避させる強制ヘッドアンロードを実行する衝撃検出回数カウント／強制ヘッドアンロード手段と、
    前記ディスク記憶装置に加えられる衝撃をアナログ信号に変換するショックセンサと、
    請求項４または請求項５に記載の衝撃検出回路と、
    前記衝撃検出回路の前記第１の増幅回路に含まれる前記第１の増幅器から出力される前記アナログ衝撃信号をデジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換器とを具備し、
    前記外乱フィードフォワード制御手段は、前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるデジタル値に基づいて前記外乱フィードフォワード制御を実行し、
    前記ライトフォルト判定手段は、前記前記衝撃検出回路の前記コンパレータから出力される前記ライトフォルトの判定のためのデジタル衝撃検出信号に基づいて前記ライトフォルトを判定し、
    前記衝撃検出回数カウント／強制ヘッドアンロード手段は、前記別のコンパレータから出力される前記デジタル衝撃検出信号に基づいて前記衝撃発生回数のカウントまたは前記強制ヘッドアンロードを実行する
    ことを特徴とするディスク記憶装置

Images