JP2010079993A - 記憶装置および記憶装置の調整方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小刻みな振動にも十分に対応することができる記憶装置を提供する。
【解決手段】記憶装置11では加速度センサー33にノッチフィルター53が接続される。ノッチ周波数は加速度センサー33の共振周波数に設定される。設定にあたって共振周波数は実測される。ノッチフィルター53は加速度センサー33の共振周波数域で加速度センサー33の出力を減衰させる。ノッチフィルター53から出力される信号は忠実に高周波の振動を反映する。こうした信号によれば、例えばトラッキングサーボにあたって、高周波の振動を打ち消す駆動信号は正確に生成される。トラッキングサーボにあたって振動の影響は確実に排除されることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えばハードディスク駆動装置(HDD)といった記憶装置に関する。
例えばラックマウント型のサーバーコンピューターは広く知られる。ラックには複数台のサーバーコンピューターが搭載される。同時に、例えばディスクアレイ装置や電源装置その他のラックユニットが搭載される。サーバーコンピューターは冷却用ファンその他の駆動装置の影響で小刻みな振動に曝される。
特開2001−326548号公報
例えばサーバーコンピューターやディスクアレイ装置にはディスク駆動装置が組み込まれる。ディスク駆動装置が振動に曝されると、ヘッドのサーボ制御すなわち位置決め制御に支障が生じる。記録トラック同士の間隔が狭まれば狭まるほど、振動の影響は増大する。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、小刻みな振動にも十分に対応することができる記憶装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、発明の第1形態によれば、記憶媒体に対してヘッドを移動させるヘッドアクチュエーターを駆動制御する制御回路を備える記憶装置であって、加速度を検出する加速度センサーと、前記制御回路へ向けて前記加速度センサーの検出結果を出力するノッチフィルターと、前記加速度センサーの共振周波数に応じてノッチフィルターのノッチ周波数を設定する周波数設定回路とを備える記憶装置が提供される。
こういった記憶装置が小刻みな振動すなわち高周波の振動に曝されると、加速度センサーは加速度を検出する。ノッチフィルターは加速度センサーの共振周波数域で加速度センサーの出力を減衰させる。その結果、ノッチフィルターから出力される信号は忠実に高周波の振動を反映する。こうした信号によれば、例えばトラッキングサーボにあたって、高周波の振動を打ち消す駆動信号は正確に生成される。トラッキングサーボにあたって振動の影響は確実に排除されることができる。例えば継続的に振動が作用する環境下であってもヘッド素子は確実に記録トラックを追従し続けることができる。
発明の第2形態によれば、記憶装置に組み込まれた駆動部品の動作に基づき記憶装置に振動を与える工程と、前記記憶装置に搭載された加速度センサーの出力を受領する工程と、前記加速度センサーの出力に基づき前記加速度センサーの共振周波数を特定する工程と、前記加速度センサーの前記共振周波数にノッチフィルターのノッチ周波数を合わせ込む工程とを備える記憶装置の調整方法が提供される。こうした調整方法によれば、実測に基づきノッチフィルターのノッチ周波数は加速度センサーの共振周波数に正確に合わせ込まれることができる。しかも、こういった合わせ込みは記憶装置単体で実現されることができる。
以上のように本発明によれば、小刻みな振動にも十分に対応することができる記憶装置は提供される。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図1は記憶媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置(HDD)11の内部構造を概略的に示す。このHDD11は筐体すなわちハウジング12を備える。ハウジング12は箱形のベース13およびカバー(図示されず)を有する。ベース13は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。ベース13は例えばアルミニウムといった金属材料から鋳造に基づき成形されればよい。カバーはベース13の開口に結合される。カバーとベース13との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき1枚の板材から成形されればよい。
収容空間には記憶媒体の一具体例すなわち1枚以上の磁気ディスク14が収容される。磁気ディスク14はスピンドルモーター15のスピンドル軸に装着される。装着にあたってスピンドル軸の先端にはクランプ15aが取り付けられる。クランプ15aの働きで磁気ディスク14はスピンドル軸に固定される。スピンドルモーター15は例えば5400rpmや7200rpm、10000rpm、15000rpmといった高速度で磁気ディスク14を回転させることができる。個々の磁気ディスク14は例えば垂直磁気記憶媒体に構成されればよい。
HDD11にはヘッドアクチュエーター16が組み込まれる。このヘッドアクチュエーター16は、ハウジング12内の収容空間に収容されるキャリッジ17を備える。キャリッジ17はキャリッジブロック18を備える。キャリッジブロック18は、ベース13の底板から垂直方向に立ち上がる支軸21に回転自在に連結される。キャリッジブロック18には、支軸21から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム22が区画される。キャリッジブロック18は例えば押し出し成型に基づきアルミニウムから成型されればよい。
個々のキャリッジアーム22の先端にはヘッドサスペンション23が取り付けられる。ヘッドサスペンション23はキャリッジアーム22の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション23にはフレキシャが張り合わせられる。フレキシャ上には浮上ヘッドスライダー24が支持される。フレキシャの弾性変形に基づき浮上ヘッドスライダー24はヘッドサスペンション23に対してその姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダー24にはヘッド素子すなわち電磁変換素子(図示されず)が搭載される。
電磁変換素子は書き込みヘッド素子と読み出しヘッド素子とを備える。書き込みヘッド素子には例えば単磁極ヘッドが用いられる。単磁極ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。磁界は、主磁極の働きで、磁気ディスク14の表面に直交する垂直方向から磁気ディスク14に作用する。この磁界の働きで磁気ディスク14に情報は書き込まれる。その一方で、読み出しヘッド素子には巨大磁気抵抗効果(GMR)素子やトンネル接合磁気抵抗効果(TMR)素子が用いられる。GMR素子やTMR素子では、磁気ディスク14から作用する磁界の向きに応じてスピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク14から情報は読み出される。
磁気ディスク14の回転に基づき磁気ディスク14の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダー24には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とヘッドサスペンション23の押し付け力とは釣り合う。こうした力の釣り合いに基づき磁気ディスク14の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダー24は浮上し続けることができる。
キャリッジブロック18にはボイスコイル25が連結される。ボイスコイル25には所定の間隔でヨーク(図示されず)が向き合わせられる。ボイスコイル25およびヨークはボイスコイルモーター(VCM)を確立する。こうしてボイスコイルモーターはヘッドアクチュエーター16に組み込まれる。ボイスコイル25は電流の供給に応じて磁界を発生する。こうした磁界の働きでボイスコイル25に駆動力が生成される。駆動力の生成に応じてキャリッジブロック18は支軸21回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック18の回転に基づきキャリッジアーム22およびヘッドサスペンション23の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダー24の浮上中に支軸21回りでキャリッジアーム22が揺動すると、浮上ヘッドスライダー24は磁気ディスク14の半径線に沿って移動することができる。その結果、浮上ヘッドスライダー24上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間で同心円状の記録トラックを横切ることができる。こうした浮上ヘッドスライダー24の移動に基づき電磁変換素子は目標記録トラックに対して位置決めされる。こうして磁気ディスク14の表面に沿って電磁変換素子の移動は引き起こされる。
ヘッドサスペンション23の先端には、ヘッドサスペンション23の先端から前方に延びるロードタブ26が区画される。ロードタブ26はキャリッジアーム22の揺動に基づき磁気ディスク14の半径方向に移動することができる。ロードタブ26の移動経路上には磁気ディスク14の外側でランプ部材27が配置される。ランプ部材27はベース13に固定される。ロードタブ26はランプ部材27に受け止められる。ランプ部材27は例えば硬質プラスチック材料から成型されればよい。
ランプ部材27にはロードタブ26の移動経路に沿って延びるランプ27aが形成される。このランプ27aは磁気ディスク14の回転軸から遠ざかるにつれて磁気ディスク14の表面を含む仮想平面から遠ざかる。キャリッジアーム22が支軸21回りで順方向に揺動すると、ヘッドサスペンション23の先端は磁気ディスク14の回転軸から遠ざかる。ロードタブ26はランプ27aを上っていく。こうして浮上ヘッドスライダー24は磁気ディスク14の表面から引き剥がされる。浮上ヘッドスライダー24は磁気ディスク14から外側に待避する。反対に、キャリッジアーム22が支軸21回りに逆方向に揺動すると、ヘッドサスペンション23の先端は磁気ディスク14の回転軸に接近していく。ロードタブ26はランプ27aを下っていく。回転中の磁気ディスク14から浮上ヘッドスライダー24には浮力が作用する。ランプ部材27およびロードタブ26は協働でいわゆるロードアンロード機構を構成する。
ヘッドアクチュエーター16は第1ストッパー31および第2ストッパー32を備える。第1および第2ストッパー31、32は例えばベース13の底板に固定される。第1および第2ストッパー31、32は支軸21に直交する任意の水平面内で支軸21の軸心回りに所定の中心角を確立する。キャリッジアーム22が支軸21回りで順方向に最大限に揺動すると、ボイスコイル25は第1ストッパー31に衝突する。キャリッジアーム22の揺動は制限される。ランプ27aからロードタブ26の落下は阻止される。反対に、キャリッジアーム22が支軸21回りで逆方向に最大限に揺動すると、ボイスコイル25は第2ストッパー32に衝突する。キャリッジアーム22の揺動は制限される。ヘッドサスペンション23の先端とクランプ15aとの接触は回避されることができる。こうして第1および第2ストッパー31、32はボイスコイル25の揺動範囲すなわち電磁変換素子の移動範囲を画定する。
図2に示されるように、HDD11には第1加速度センサー33および第2加速度センサー34が組み込まれる。第1および第2加速度センサー33、34は例えば圧電素子の撓みに応じて加速度を検出する。第1および第2加速度センサー33、34はプリント回路基板35に実装される。例えばHDD11に外力に基づき振動が加えられると、第1および第2加速度センサー33、34は加速度を検出する。第1および第2加速度センサー33、34は、スピンドル軸の軸心に直交する任意の水平面内でその軸心回りに所定の中心角を確立する。プリント回路基板35はハウジング12の外側からベース13の底板に固定される。
図3はヘッドアクチュエーター16の制御系すなわちトラッキングサーボ回路41の構成を概略的に示す。トラッキングサーボ回路41はサーボ復調回路42を備える。サーボ復調回路42には前述の電磁変換素子43すなわち読み出し素子が接続される。電磁変換素子43とサーボ復調回路42との間には増幅回路(アンプ)44が接続される。電磁変換素子43の働きで磁気ディスク14上の磁気情報は電気信号すなわち電圧変化に変換される。電気信号は増幅回路44で増幅される。サーボ復調回路42は電圧変化に基づき記録トラックの中心線から電磁変換素子43のずれ量を特定する。こうして特定されたずれ量は制御回路45に供給される。制御回路45は例えばCPU(中央演算処理装置)45aで構成される。CPU45aにはメモリー45bが接続される。CPU45aは、メモリー45bに格納されるソフトウェア(ファームウェアを含む)やデータに基づき演算処理を実行する。
制御回路45には駆動回路46が接続される。駆動回路46はボイスコイルモーター47に接続される。駆動回路46と制御回路45との間にはデジタルアナログ変換回路48が接続される。制御回路45はボイスコイルモーター47に向かってデジタル信号の指令信号を出力する。指令信号はデジタルアナログ変換回路48でアナログ信号に変換される。供給されるアナログ信号に応じて駆動回路46からボイスコイルモーター47のボイスコイル25に駆動電流が供給される。駆動電流の供給に応じてボイスコイル25は駆動力を生み出す。ボイスコイルモーター47は、電磁変換素子43のずれ量を打ち消す駆動力を発揮する。こうしてトラッキングサーボは実施される。電磁変換素子は目標記録トラックを追従する。
制御回路45には第1および第2加速度センサー33、34が接続される。第1および第2加速度センサー33、34にはそれぞれ増幅回路51、52が接続される。第1および第2加速度センサー33、34の出力は増幅回路51、52で増幅される。個々の増幅回路51、52にはノッチフィルター53、54が個別に接続される。ノッチフィルター53、54は所定のノッチ周波数を有する。ノッチフィルター53(または54)はノッチ周波数で第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の出力を減衰する。ノッチフィルター53、54にはアナログデジタル変換回路55、56が接続される。こうして第1および第2加速度センサー33、34の出力はデジタル信号として制御回路45に取り込まれる。ノッチフィルター53、54には例えばGm−Cフィルターが用いられればよい。
個々のノッチフィルター53、54には個別に周波数設定回路57、58が接続される。この周波数設定回路57、58は抵抗素子57a、58aを備える。抵抗素子57a、58aには例えばプリント回路基板35に実装される抵抗器が用いられる。抵抗素子57a(または58a)は第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の共振周波数を特定する所定値の抵抗を有する。こうした抵抗素子57a(または58a)の働きで、例えば図4に示されるように、ノッチフィルター53(または54)のノッチ周波数は第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の共振周波数に一致する。その結果、ノッチフィルター53(または54)では第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の共振周波数で第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の出力は最大限に減衰する。第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の共振周波数よりも高い周波数域で第1加速度センサー33(または第2加速度センサー34)の出力のゲインは回復する。図4から明らかなように、ノッチフィルター53、54で修正された加速度センサー33、34の出力では、周波数が高まるにつれて滑らかに下降していく出力特性は確立される。共振の影響は排除される。
いま、例えばHDD11が小刻みな振動すなわち高周波の振動に曝される場面を想定する。第1および第2加速度センサー33、34は加速度を検出する。第1および第2加速度センサー33、34の出力は増幅回路51、52で増幅された後にノッチフィルター53、54に取り込まれる。ノッチフィルター53、54は加速度センサー33、34の共振周波数域で加速度センサー33、34の出力を減衰させる。その結果、アナログデジタル変換回路55、56には忠実に高周波の振動を反映した電気信号が入力される。制御回路45は、高周波の振動を打ち消す駆動信号を生成する。こうした駆動信号はサーボ復調回路42の出力に重畳される。こうしてトラッキングサーボにあたって振動の影響は排除される。例えば継続的に振動が作用する環境下であっても電磁変換素子43は確実に記録トラックを追従し続けることができる。
次に、HDD11の製造過程で前述のノッチ周波数の設定方法を簡単に説明する。設定に先立ってハウジング12には磁気ディスク14や浮上ヘッドスライダー24、ヘッドアクチュエーター16その他の部品が組み込まれる。ベース13の底板にはハウジング12の外側からプリント回路基板35が取り付けられる。増幅回路51、52の出力端子にプローブは接続される。プローブの先端は増幅回路51、52の出力端子と対応のノッチフィルター53、54との間に形成される配線パターンに接続されてもよい。加速度センサー33、34の出力はノッチフィルター53、54の入力以前に取り出される。こういった接続の確立にあたってプリント回路基板35には接続用の端子が形成されてもよい。
図5に示されるように、ステップS1で、HDD11のハウジング12には外力に基づき振動が加えられる。例えばハウジング12に固体の衝突に基づき衝撃が加えられる。その結果、例えば図6に示されるように、プローブから増幅後の加速度センサー33、34の出力は取り出される。ステップS2で周波数特性特定装置は出力を受領する。
周波数特性特定装置は出力に高速フーリエ変換処理を施す。その結果、図7に示されるように、加速度センサー33、34の周波数特性は特定される。こういった周波数特性の特定にあたって複数回の処理結果に基づき平均値が利用されてもよい。特定された周波数特性に基づき、ステップS3で、加速度センサー33、34の共振周波数が特定される。共振周波数の特定にあたって例えばノッチフィルター53、54の製品仕様書に基づきノッチフィルター53、54の公称ノッチ周波数は特定される。公称ノッチ周波数の高低一定の周波数域で最大値が検出される。この最大値は実測に基づく加速度センサー33、34の共振周波数に相当する。こうして加速度センサー33、34の共振周波数は特定される。
作業者は、ステップS4で、特定された共振周波数に基づき、ノッチフィルター53、54に接続されるべき抵抗素子の抵抗値を特定する。抵抗値として、加速度センサー33、34の共振周波数を確立する所定値が設定される。ここでは、例えば所定値の抵抗を有する抵抗素子が準備される。ステップS5で抵抗素子57a、58aはプリント回路基板35に実装される。抵抗素子57a、58aはノッチフィルター53、54に接続される。こうして実測に基づき加速度センサー33、34の共振周波数にノッチフィルター53、54のノッチ周波数は正確に合わせ込まれることができる。
以上のようなノッチ周波数の設定方法では振動の付与にあたってハウジング12内のヘッドアクチュエーター16が利用されてもよい。ここでは、例えばボイスコイル25と第2ストッパー32との衝突が利用される。キャリッジアーム22は勢いよく支軸回り21に逆方向に駆動される。駆動回路46は、制御回路45から供給される指令信号に応じてボイスコイル25に駆動電流を供給する。
周波数設定回路57、58では、例えば図8に示されるように、前述の抵抗素子57a、58aに代えてマイクロコントローラーユニット(MCU)57b、58bが用いられてもよい。MCU57b、58bは処理部の一具体例として機能する。MCU57b、58bは、ノッチフィルター53、54の共振周波数に応じて設定されるデジタル値の駆動信号すなわち駆動電圧を出力する。駆動電圧はデジタルアナログ変換回路57c、58cでアナログの駆動電圧に変換される。アナログの駆動電圧はノッチフィルター53、54に印加される。こうしてノッチフィルター53、54に印加される電圧に応じてノッチフィルター53、54のノッチ周波数は第1および第2加速度センサー33、34の共振周波数に合わせ込まれる。
こうした周波数設定回路57、58では、図8から明らかなように、増幅回路51、52の出力がMCU57b、58bに供給されてもよい。こういった周波数設定回路57、58によれば、HDD11単独でノッチフィルター53、54のノッチ周波数は設定されることができる。設定にあたって前述のようにボイスコイル25と第2ストッパー32との衝突に基づきHDD11には振動が与えられる。こうして駆動部品すなわちボイスコイル25の動作に基づきHDD11には振動が与えられる。第1および第2加速度センサー33、34は加速度を検出する。第1および第2加速度センサー33、34の出力は増幅回路51、52で増幅された後にMCU57b、58bに供給される。MCU57b、58bは増幅回路51、52の出力に高速フーリエ変換処理を施す。その結果、前述と同様に、加速度センサー33、34の共振周波数は特定される。MCU57b、58bは加速センサー32、33の共振周波数に応じてノッチフィルター53、54のノッチ周波数を設定する。こうしてノッチフィルター53、54のノッチ周波数は加速度センサー33、34の共振周波数に正確に合わせ込まれる。なお、こうしたMCU57b、58bの働きはCPU45aで担わされてもよい。
なお、本実施形態に係る技術は、前述の磁気ディスク媒体を使用するハードディスク駆動装置に適用されることができるだけでなく、光ディスク媒体を使用する光ディスク駆動装置にも同様な構成で適用される(応用される)ことができる。
記憶媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置(HDD)の構造を概略的に示す平面図である。 第1および第2加速度センサーを概略的に示すプリント回路基板の平面図である。 一具体例に係るヘッドアクチュエーターの制御系すなわちトラッキングサーボ回路の構成を概略的に示すブロック図である。 加速度センサーの出力特性とノッチフィルターの減衰特性との関係を示すグラフである。 ノッチ周波数の設定方法を概略的に示すフローチャートである。 振動に応じて加速度センサーから出力される信号を示すグラフである。 加速度センサーの共振周波数を含む加速度センサーの周波数特性を示すグラフである。 他の具体例に係るヘッドアクチュエーターの制御系すなわちトラッキングサーボ回路の構成を概略的に示すブロック図である。
符号の説明
11 記憶装置(ハードディスク駆動装置)、16 ヘッドアクチュエーター、32 ストッパー、33 加速度センサー、34 加速度センサー、43 ヘッド素子(電磁変換素子)、45 制御回路、53 ノッチフィルター、54 ノッチフィルター、57 周波数設定回路、58 周波数設定回路、57a 抵抗素子、58a 抵抗素子。

Claims (8)

  1. 記憶媒体に対してヘッドを移動させるヘッドアクチュエーターを駆動制御する制御回路を備える記憶装置であって、
    加速度を検出する加速度センサーと、
    前記制御回路へ向けて前記加速度センサーの検出結果を出力するノッチフィルターと、
    前記加速度センサーの共振周波数に応じてノッチフィルターのノッチ周波数を設定する周波数設定回路と
    を備えることを特徴とする記憶装置。
  2. 請求項1に記載の記憶装置において、前記周波数設定回路は、前記ノッチフィルターに接続されて、前記共振周波数に対応して所定の抵抗値を有する抵抗素子を含むことを特徴とする記憶装置。
  3. 請求項1に記載の記憶装置において、前記周波数設定回路は、前記共振周波数に対応してデジタル値の駆動電圧を出力する処理部と、前記処理部から出力された駆動電圧をデジタルアナログ変換してノッチフィルターに印加するデジタルアナログ変換部とを含むことを特徴とする記憶装置。
  4. 請求項1に記載の記憶装置において、前記制御回路は、前記ノッチフィルターから出力される前記検出結果を利用して駆動信号を生成し、前記記憶媒体に対して前記ヘッドの位置制御を実施することを特徴とする記憶装置。
  5. 記憶装置に組み込まれた駆動部品の動作に基づき記憶装置に振動を与える工程と、前記記憶装置に搭載された加速度センサーの出力を受領する工程と、前記加速度センサーの出力に基づき前記加速度センサーの共振周波数を特定する工程と、前記加速度センサーの前記共振周波数にノッチフィルターのノッチ周波数を合わせ込む工程とを備えることを特徴とする記憶装置の調整方法。
  6. 請求項5に記載の記憶装置の調整方法において、前記ノッチ周波数の合わせ込みにあたって、前記加速度センサーの前記共振周波数に応じて前記ノッチフィルターに所定値の電圧を印加する工程をさらに備えることを特徴とする記憶装置の調整方法。
  7. 請求項5に記載の記憶装置の調整方法において、前記ノッチ周波数の合わせ込みにあたって、前記ノッチフィルターに、前記加速度センサーの前記共振周波数に対応して所定の抵抗値を有する抵抗素子を接続する工程をさらに備えることを特徴とする記憶装置の製造方法。
  8. 請求項6または7に記載の記憶装置の調整方法において、前記振動の付与にあたって、前記記憶装置内で記憶媒体の表面に沿ってヘッドを移動させるヘッドアクチュエーターを駆動制御する制御回路により、前記ヘッドアクチュエーターの移動範囲を定めるストッパーに前記ヘッドアクチュエーターを衝突させる工程をさらに備えることを特徴とする記憶装置の調整方法。
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