JP2020149755A - 磁気ディスク装置及びヘッドのシーク制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクセス性能を向上可能な磁気ディスク装置及びヘッドのシーク制御方法を提供することである。【解決手段】 本実施形態に係る磁気ディスク装置は、ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、前記ディスク上でのシークにおける前記ヘッドの加速時に前記ボイスコイルモータに印加できる最大の第１電流値に応じて前記シークにおける前記ヘッドの減速時に前記ボイスコイルモータに印加する第２電流値を増大する、コントローラと、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置及びヘッドのシーク制御方法に関する。

磁気ディスク装置は、ヘッドのシーク中にヘッドを加速する際にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に印加する電流又は電圧を変更する。磁気ディスク装置は、ヘッドのシーク中にヘッドを減速する際には逆起電力等によりヘッドを加速する際よりも大きい電流をＶＣＭに印加することが可能である。

米国特許第６６０３６４０号明細書 特開２０１６−１１９００３号公報 特許第５２２９３２６号公報 米国特許第１０００８２２７号明細書

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、アクセス性能を向上可能な磁気ディスク装置及びヘッドのシーク制御方法を提供することである。

本実施形態に係る磁気ディスク装置は、ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、前記ディスク上でのシークにおける前記ヘッドの加速時に前記ボイスコイルモータに印加できる最大の第１電流値に応じて前記シークにおける前記ヘッドの減速時に前記ボイスコイルモータに印加する第２電流値を増大する、コントローラと、を備える。

本実施形態に係る磁気ディスク装置は、ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、前記ディスク上のシークにおいて前記ヘッドの減速から前記ヘッドのセトリングに切り替える第１位置おける前記ヘッドの減速時に基準となる前記ディスクの半径位置に対する前記ヘッドの速度の第１変化の第１傾きと同じ前記第１位置における第２傾きを有する前記減速時における前記半径位置に対する前記ヘッドの速度の第２変化に基づいて前記ヘッドを制御する、コントローラとを備える。

本実施形態に係るヘッドのシーク制御方法は、ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、を備える磁気ディスク装置に適用されるヘッドのシーク方法であって、前記ディスク上でのシークにおける前記ヘッドの加速時に前記ボイスコイルモータに印加できる最大の第１電流値に応じて前記シークにおける前記ヘッドの減速時に前記ボイスコイルモータに印加する第２電流値を増大する。

図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置の構成の一例を示す模式図である。 図２は、ディスクに対するヘッドの位置の一例を模式的に示す平面図である。 図３は、実施形態に係る目標速度カーブの一例を示す図である。 図４は、図３に示した目標速度カーブのセトリングモード切替位置の一例を示す拡大図である。 図５は、図４に示した目標速度カーブに対応する半径位置に対するヘッド加速度の変化の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係るヘッドのシーク動作実行時のＶＣＭに流れる電流の一例を示す図である。 図７は、図６に示したシーク動作実行時のヘッド速度の一例を示す図である。 図８は、図６に示したシーク動作実行時のヘッド位置の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るヘッドのシーク処理の制御系の一例を示すブロック図である。 図１０は、実施形態に係る加速時の毎サンプル処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態に係るモード切替条件の更新の処理の一例を示すフローチャートである。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図面は、一例であって、発明の範囲を限定するものではない。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置１の構成の一例を示す模式図である。
磁気ディスク装置１は、筐体ＨＳと、ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１０と、ドライバＩＣ２０と、ヘッドアンプ集積回路（以下、ヘッドアンプＩＣ、又はプリアンプ）３０と、揮発性メモリ７０と、バッファメモリ（バッファ）８０と、不揮発性メモリ９０と、１チップの集積回路であるシステムコントローラ１３０とを備える。また、磁気ディスク装置１は、ホストシステム（以下、単に、ホストと称する）１００と接続される。図１には、ＨＤＡ１０の断面を模式的に示している。

ＨＤＡ１０は、磁気ディスク（以下、ディスクと称する）ＤＫと、スピンドル１２を中心としてディスクＤＫを回転させるスピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１３と、ヘッドＨＤを搭載しているアームＡＭと、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）１４とを有する。ＳＰＭ１３及びＶＣＭ１４は、筐体ＨＳに固定されている。ディスクＤＫは、スピンドル１２に取り付けられ、ＳＰＭ１３の駆動により回転する。ヘッドＨＤは、ディスクＤＫに対向している。アームＡＭ及びＶＣＭ１４は、アクチュエータＡＣを構成している。アクチュエータＡＣは、回転軸周りで回転することにより、アームＡＭの先端に取り付けられたヘッドＨＤをディスクＤＫの所定の位置に位置決めする。ディスクＤＫ及びヘッドＨＤは、それぞれ、２つ以上設けられていてもよい。例えば、ディスクＤＫ及びヘッドＨＤは、それぞれ、少なくとも２つ以上設けられている。

図２は、ディスクＤＫに対するヘッドＨＤの位置の一例を模式的に示す平面図である。ディスクＤＫの半径方向において、スピンドル１２側の方向を内方向（内側）と称し、内方向の反対方向を外方向（外側）と称する。ディスクＤＫの半径方向に直交する方向を円周方向と称する。図２には、円周方向におけるディスクＤＫの回転方向を示している。なお、回転方向は、図２に示した方向と逆向きであってもよい。

ディスクＤＫは、そのデータをライト可能な領域に、ユーザから利用可能なユーザデータ領域ＵＡと、システム管理に必要な情報（以下、システム情報と称する場合もある）をライトするシステムエリアＳＡとが割り当てられている。以下、ディスクＤＫの半径方向の所定の位置を半径位置と称し、ディスクＤＫの円周方向の所定の位置を円周位置と称する場合もある。半径位置は、例えば、トラックに相当し、円周位置は、例えば、セクタに相当する。半径位置及び円周位置をまとめて単に位置と称する場合もある。

ヘッドＨＤは、スライダを本体として、ディスクＤＫに対向するように当該スライダに実装されているライトヘッドＷＨとリードヘッドＲＨとを備える。ライトヘッドＷＨは、ディスクＤＫにデータをライトする。リードヘッドＲＨは、ディスクＤＫのトラックに記録されているデータをリードする。図２に示すように、ヘッドＨＤは、例えば、シーク時において、アクチュエータＡＣが軸受ＢＲの周りで回転駆動することによりディスクＤＫの水平面内でスライドする。以下、ヘッドＨＤのディスクＤＫにおける位置（例えば、半径位置）を単にヘッド位置と称する場合もある。

ドライバＩＣ２０は、システムコントローラ１３０（詳細には、後述するＭＰＵ５０）の制御に従って、ＳＰＭ１３およびＶＣＭ１４の駆動を制御する。ドライバＩＣ２０は、ＳＰＭ制御部２１と、ＶＣＭ制御部２２とを備えている。ＳＰＭ制御部２１は、ＳＰＭ１３の回転を制御する。ＶＣＭ制御部２２は、供給する電流を制御することでＶＣＭ１４の駆動を制御する。なお、ドライバＩＣ２０の構成の一部（例えば、ＳＰＭ制御部２１及びＶＣＭ制御部２２）は、システムコントローラ１３０に備えられていてもよい。

ヘッドアンプＩＣ（プリアンプ）３０は、ディスクＤＫからリードされたリード信号を増幅して、システムコントローラ１３０（詳細には、後述するリード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル４０）に出力する。また、ヘッドアンプＩＣ３０は、Ｒ／Ｗチャネル４０から出力される信号に応じたライト電流をヘッドＨＤに出力する。ヘッドアンプＩＣ３０は、ライト信号制御部３１と、リード信号検出部３２とを備えている。ライト信号制御部３１は、システムコントローラ１３０（詳細には、後述するＭＰＵ６０）の制御に従って、ヘッドＨＤに出力するライト電流を制御する。リード信号検出部３２は、ライトヘッドでライトされる信号やリードヘッドでリードされた信号を検出する。なお、ヘッドアンプＩＣ３０の構成の一部（例えば、ライト信号制御部３１及びリード信号検出部３２）は、システムコントローラ１３０に備えられていてもよい。

揮発性メモリ７０は、電力供給が断たれると保存しているデータが失われる半導体メモリである。揮発性メモリ７０は、磁気ディスク装置１の各部での処理に必要なデータ等を格納する。揮発性メモリ７０は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、又はＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）である。
バッファメモリ８０は、磁気ディスク装置１とホスト１００との間で送受信されるデータ等を一時的に記録する半導体メモリである。なお、バッファメモリ８０は、揮発性メモリ７０と一体に構成されていてもよい。バッファメモリ８０は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＳＤＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access memory）、又はＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）等である。
不揮発性メモリ９０は、電力供給が断たれても保存しているデータを記録する半導体メモリである。不揮発性メモリ９０は、例えば、ＮＯＲ型またはＮＡＮＤ型のフラッシュＲＯＭ（Flash Read Only Memory :ＦＲＯＭ）である。

システムコントローラ（コントローラ）１３０は、例えば、複数の素子が単一チップに集積されたSystem-on-a-Chip(ＳｏＣ)と称される大規模集積回路（ＬＳＩ）を用いて実現される。システムコントローラ１３０は、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル４０と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）５０と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６０とを含む。システムコントローラ１３０は、ドライバＩＣ２０、ヘッドアンプＩＣ３０、揮発性メモリ７０、バッファメモリ８０、不揮発性メモリ９０、及びホストシステム１００に電気的に接続されている。なお、システムコントローラ１３０は、ＳＰＭ制御部２１、ＶＣＭ制御部２２、ライト信号制御部３１、及びリード信号検出部３２を有していてもよい。また、システムコントローラ１３０は、ドライバＩＣ２０及びヘッドアンプＩＣ３０を含んでいてもよい。

Ｒ／Ｗチャネル４０は、後述するＭＰＵ６０からの指示に応じて、ディスクＤＫからホスト１００に転送されるリードデータ及びホスト１００から転送されるライトデータの信号処理を実行する。Ｒ／Ｗチャネル４０は、リードデータの信号品質を測定する回路、又は機能を有している。Ｒ／Ｗチャネル４０は、例えば、ヘッドアンプＩＣ３０、ＨＤＣ６０、及びＭＰＵ６０等に電気的に接続されている。
ＨＤＣ５０は、後述するＭＰＵ６０からの指示に応じて、ホスト１００とＲ／Ｗチャネル４０との間のデータ転送を制御する。ＨＤＣ５０は、例えば、Ｒ／Ｗチャネル４０、ＭＰＵ６０、揮発性メモリ７０、バッファメモリ８０、及び不揮発性メモリ９０等に電気的に接続されている。

ＭＰＵ６０は、ホスト１００等からの指示に応じて、磁気ディスク装置１の各部を制御するメインコントローラである。ＭＰＵ６０は、ドライバＩＣ２０を介してアクチュエータＡＣを制御し、ヘッドＨＤの位置決めを行なうサーボ制御を実行する。ＭＰＵ６０は、ディスクＤＫへのデータのライト動作を制御すると共に、ライトデータの保存先を選択する。また、ＭＰＵ６０は、ディスクＤＫからのデータのリード動作を制御すると共に、リードデータの処理を制御する。ＭＰＵ６０は、磁気ディスク装置１の各部に接続されている。ＭＰＵ６０は、例えば、ドライバＩＣ２０、Ｒ／Ｗチャネル４０、及びＨＤＣ５０等に電気的に接続されている。

ＭＰＵ６０は、シーク制御部６１と、限界電流算出部６２と、速度制御部６３とを備えている。ＭＰＵ６０は、これら各部、例えば、シーク制御部６１、限界電流算出部６２、及び速度制御部６３等の処理をファームウェア上で実行する。なお、ＭＰＵ６０は、これら各部を回路として備えていてもよい。ＭＰＵ６０の構成の一部は、ＨＤＣ５０に備えられていてもよい。例えば、シーク制御部６１と、限界電流算出部６２と、及び速度制御部６３とは、ＨＤＣ５０に設けられていてもよい。また、ＭＰＵ６０は、ＨＤＣ５０の構成や機能を含んでいてもよい。

シーク制御部６１は、ホスト１００等からの指示に応じて、ディスクＤＫの所定の半径位置（以下、開始位置と称する場合もある）からディスクＤＫの目標とする半径位置（以下、目標位置又は目標半径位置と称する）までヘッドＨＤのシークを制御する。シーク制御部６１は、開始位置から目標位置までヘッドＨＤをシークする間（以下、単に、シーク間と称する）に、ヘッドＨＤの速度（以下、ヘッド速度と称する場合もある）を制御する。シーク制御部６１は、シーク間に、開始位置からヘッド速度を制御し、目標位置の近傍でヘッド速度の制御を完了してヘッド速度の制御からヘッドのセトリングに切り替える。例えば、シーク制御部６１は、シーク間に、所定の半径方向の区間（以下、加速区間と称する場合もある）又は所定の期間（以下、加速期間と称する場合もある）でヘッドＨＤの速度を加速し、加速区間の次の所定の区間（以下、定速区間と称する場合もある）又は期間（以下、定速期間と称する場合もある）でヘッドＨＤを一定の速度で移動させ、定速区間の次の所定の区間（以下、減速区間と称する場合もある）又は期間（以下、減速期間と称する場合もある）でヘッドＨＤを減速し、減速区間の次の所定の区間（以下、セトリング区間と称する場合もある）又は期間（以下、セトリング期間と称する場合もある）でセトリングにより目標位置にヘッドＨＤを位置決めする。言い換えると、シーク制御部６１は、シーク間に、ヘッド速度の制御モードを切り替える。シーク制御部６１は、シーク間に、ヘッドＨＤを加速する加速モードと、ヘッドＨＤを一定の速度で移動させる定速モードと、ヘッドＨＤを減速する減速モードと、ヘッドＨＤをセトリングするセトリングモードとを切り替える。また、加速モードを実行している状態を加速時と称し、定速モードを実行している状態を定速時と称し、減速モードを実行している状態を減速時と称し、セトリングモードを実行している状態をセトリング時と称する場合もある。なお、シーク制御部６１は、シーク間に、加速区間又は加速期間でヘッドＨＤを加速し、加速区間の次の減速区間又は加速期間の次の加速期間でヘッドＨＤを減速し、加速区間の次のセトリング区間又は加速期間の次のセトリング期間でセトリングにより目標位置にヘッドＨＤを位置決めしてもよい。

限界電流算出部（限界電圧算出部）６２は、ＶＣＭ１４に印加する電流値（電圧値）を算出する。以下、“ＶＣＭ１４に印加する電流値又は電圧値”を単に“電流値又は電圧値”と称する場合もある。限界電流算出部（限界電圧算出部）６２は、ヘッドＨＤが飽和加速した場合の電流値（以下、飽和電流値と称する）又は電圧値（以下、飽和電圧値と称する）を検出し、飽和電流値又は飽和電圧値に基づいて、電流又は電圧が飽和しない限界の電流値（以下、限界電流値と称する）又は電流又は電圧が飽和しない限界の電圧値（以下、限界電圧値と称する）を算出（又は推定）する。限界電流値（又は限界電圧値）は、飽和電流値（又は飽和電圧値）よりも小さく、且つ飽和電流値（飽和電圧値）に近い値である。限界電流算出部６２は、加速時に、所定の区間（以下、飽和加速区間と称する場合もある）又は所定の期間（以下、飽和加速期間と称する場合もある）でヘッドＨＤを飽和加速させて、飽和電流値を検出（又は推定）し、飽和電流値に基づいて限界電流値を算出する。なお、限界電流算出部６２は、飽和電流値及び飽和電流値をＶＣＭ１４に印加した場合のヘッド速度に基づいて、ＶＣＭ１４の抵抗値（以下、ＶＣＭ抵抗値又はＶＣＭ抵抗推定値と称する場合もある）を推定できる。限界電流算出部６２は、ＶＣＭ抵抗値に基づいて、ＶＣＭ１４のコイル温度（以下、単にコイル温度と称する場合もある）を推定できる。また、限界電流算出部６２は、電流値又は電圧値を検出してもよい。

速度制御部６３は、ＶＣＭ１４を介してヘッド速度を制御する。言い換えると、速度制御部６３は、ＶＣＭ１４に印加する電流値（又は、電圧値）によりヘッド速度を制御する。なお、速度制御部６３は、ＶＣＭ抵抗値やコイル温度に応じてＶＣＭ１４に印加する電流値（又は、電圧値）を制御することによりヘッド速度を制御してもよい。速度制御部６３は、設定したヘッドＨＤの速度条件、例えば、目標半径位置までの残り距離に対する目標とするヘッド速度の変化（以下、目標速度カーブと称する）に従ってヘッド速度を制御する。以下、“目標とするヘッド速度”を“目標速度”と称する場合もある。速度制御部６３は、設計ノミナル値、例えば、設計で設定された電流値（以下、ノミナル電流値と称する）又は電圧値（以下、ノミナル電圧と称する）、設計で設定された環境温度（以下、ノミナル環境温度と称する）、及び設計で設定されたコイル温度（以下、ノミナルコイル温度と称する）等に基づいて設定された目標速度カーブ（以下、ノミナル速度カーブと称する場合もある）に従ってヘッド速度を制御する。

速度制御部６３は、減速時の速度条件を変更し、減速時において変更した速度条件に従ってヘッド速度を制御する。速度制御部６３は、加速時に算出した限界電流値（又は限界電圧値）に基づいて、減速時のヘッド速度や減速時の電流値（又は電圧値）を減速時の設計ノミナル値、例えば、減速時のノミナル電流値（又はノミナル電圧）、減速時のノミナル環境温度、及び減速時のノミナルコイル温度等により設定された減速時のヘッド速度や減速時の電流値（又は電圧値）よりも増大する。言い換えると、速度制御部６３は、加速時に検出した飽和電流値（又は飽和電圧値）に基づいて、減速時のヘッド速度や減速時の電流値（又は電圧値）を減速時の設計ノミナル値により設定された減速時のヘッド速度や減速時の電流値（又は電圧値）よりも増大する。速度制御部６３は、限界電流値（又は限界電圧値）に基づいて、減速時の設計ノミナル値に基づいて設定された減速時の基準となる目標速度カーブ（以下、目標減速カーブと称する）をＶＣＭ１４に限界電流値を印加した場合の目標減速カーブ（以下、限界減速カーブと称する）に変更する。目標減速カーブから限界減速カーブに変更した場合、速度制御部６３は、限界減速カーブにおける減速モードからセトリングモードに切り替えた時の状態が変更前と一致するように限界減速カーブを補正する。例えば、目標減速カーブから限界減速カーブに変更した場合、速度制御部６３は、限界減速カーブにおける減速モードからセトリングモードに切り替える半径位置（以下、セトリングモード切替位置と称する）が目標減速カーブにおけるセトリングモード切替位置と一致し、且つセトリングモード切替位置における限界減速カーブのヘッドＨＤの加速度（以下、ヘッド加速度と称する場合もある）がセトリングモード切替位置における目標減速カーブのヘッド加速度と一致するように、限界減速カーブを補正し、補正した限界減速カーブに従ってヘッド速度を制御する。以下、“セトリングモード切替位置における目標減速カーブのヘッド加速度”を“セトリングモード切替加速度”と称する場合もある。セトリングモード切替位置は、減速区間とセトリング区間との境界の位置に相当し、減速区間又は減速期間の終端に相当する位置である。なお、速度制御部６３は、飽和電流値に基づいて、減速時の設計ノミナル値に基づいて設定された目標減速カーブをＶＣＭ１４に飽和電流値を印加した場合の目標減速カーブ（以下、飽和減速カーブと称する場合もある）に変更し、限界減速カーブと同様にセトリングモード切替状態が一致するように限界減速カーブを補正し、補正飽和減速カーブに従ってヘッド速度を制御してもよい。

例えば、速度制御部６３は、限界電流値に応じて算出した加速時のＶＣＭ１４に印加する電流値（又は電圧値）のマージン（以下、単に電流マージン又は電圧マージンと称する）に基づいて算出した係数ｘを目標減速カーブに乗じて限界減速カーブを算出する。例えば、速度制御部６３は、電流マージンから基準となるノミナル電流値に対する限界電流値の比の平方根に相当する係数ｘ（＝√（限界電流値／ノミナル電流値））を算出し、目標減速カーブに係数ｘを乗じて限界減速カーブを算出する。ノミナル電流値は、例えば、限界電流値よりも小さい。なお、速度制御部６３は、電圧マージンから加速時のノミナル電圧値に対する限界電圧値の比の平方根に相当する係数ｘ（＝√（限界電圧値／加速時のノミナル電圧値））を算出し、目標減速カーブに係数ｘを乗じて限界減速カーブを算出してもよい。ノミナル電圧値は、例えば、限界電圧値よりも小さい。目標減速カーブは残り距離に対する目標速度の変化を表しているため、これに係数ｘを乗じた場合、時間あたりの残り距離の変化と時間あたりの目標速度の変化がそれぞれｘ倍になるため、加速度すなわち時間当たりの速度変化はおよそｘ^2倍になる。速度制御部６３は、セトリングモード切替加速度（セトリングモード切替位置における目標減速カーブの傾き）に対応する限界減速カーブにおけるヘッド速度（以下、対応速度と称する）及びヘッド位置（以下、対応位置と称する）を検出し、目標減速カーブにおけるセトリングモード切替位置に対応するヘッド速度（以下、セトリングモード切替速度と称する場合もある）及び対応速度の差分値（以下、速度補正値と称する）とセトリングモード切替位置及び対応位置の差分値（以下、位置補正値と称する）とに基づいて限界減速カーブを補正した目標減速カーブ（以下、補正減速カーブと称する）を算出する。速度制御部６３は、減速時に、補正減速カーブに従ってヘッド速度を制御する。

例えば、速度制御部６３は、以下の式（１）により、補正減速カーブを算出する。
Ｖｒｅｆ＿ｃｒ＝ｆ（ｐ＋（ｐ２−ｐ１））×ｘ＋（ｖ２−ｖ１）・・・（１）
ここで、Ｖｒｅｆ＿ｃｒは、補正減速カーブであり、ｘは、目標減速カーブに乗じて限界減速カーブを算出するための係数であり、ｆ（ｐ）は、目標減速カーブであり、ｐ１は、セトリングモード切替位置であり、ｐ２は、ｐ１における目標減速カーブの傾き（セトリングモード切替加速度）ｆ´（ｐ１）と同じ限界減速カーブの傾きｆ´（ｐ２）×ｘ、つまり、ｆ´（ｐ２）×ｘ＝ｆ´（ｐ１）に対応する対応位置であり、ｖ１は、ｐ＝ｐ１の場合の目標減速カーブｆ（ｐ１）の値、つまり、セトリングモード切替速度であり、ｖ２は、ｐ＝ｐ２の場合の限界減速カーブｆ（ｐ２）×ｘの値、つまり、対応速度である。また、ｆ´（ｐ）は、ｆ（ｐ）の導関数である。言い換えると、ｆ´（ｐ）は、ｆ（ｐ）の一次微分に相当する。

図３は、実施形態に係る目標速度カーブの一例を示す図である。図３において、横軸は、半径位置を示し、縦軸は、ヘッド速度を示している。図３の横軸において、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図３の横軸において、原点（０）は、シークにおける目標位置に相当する。図３の縦軸において、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図３には、目標減速カーブＬ１と、限界減速カーブＬ２と、補正減速カーブＬ３とを示している。

図３に示した例では、速度制御部６３は、目標減速カーブＬ１に係数ｘを乗じて限界減速カーブＬ２を算出し、限界減速カーブＬ２を補正減速カーブＬ３に補正する。速度制御部６３は、減速時に、補正減速カーブＬ３に従って半径位置に応じてヘッドＨＤの速度を制御する。

図４は、図３に示した目標速度カーブのセトリングモード切替位置Ｄ１の一例を示す拡大図であり、図５は、図４に示した目標速度カーブに対応する半径位置に対するヘッド加速度の変化の一例を示す図である。図５には、半径位置に対するヘッド加速度の変化ＡＬ１、ＡＬ２、及びＡＬ３を示している。図５に示すヘッド加速度の変化ＡＬ１は、図４に示す目標減速カーブＬ１に対応し、図５に示すヘッド加速度の変化ＡＬ２は、図４に示す限界減速カーブＬ２に対応し、図５に示すヘッド加速度の変化ＡＬ３は、図４に示す補正減速カーブＬ３に対応する。

図４及び図５において、横軸は、半径位置を示している。図４及び図５の横軸において、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図４及び図５の横軸において、原点（０）は、シークにおける目標位置に相当する。図４及び図５の横軸において、半径位置Ｄ１は、前述したセトリングモード切替位置ｐ１に相当し、半径位置Ｄ２は、前述したセトリングモード切替位置ｐ１における目標減速カーブＬ１の傾き（セトリングモード切替加速度）と同じ限界減速カーブの傾き（加速度）に対応する対応位置に相当する。また、図４の横軸において、半径位置Ｄ３は、半径位置Ｄ１及びＤ２よりも目標位置から離れた所定の半径位置である。

図４において、縦軸は、ヘッド速度を示している。図４の縦軸において、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図４の縦軸には、半径位置（セトリングモード切替位置）Ｄ１に対応する目標減速カーブＬ１のヘッド速度（セトリングモード切替速度）ＶＥＬ１と、半径位置（対応位置）Ｄ２に対応する限界減速カーブＬ２のヘッド速度（対応速度）ＶＥＬ２と、半径位置Ｄ３に対応する目標減速カーブＬ１のヘッド速度ＶＥＬ３と、半径位置Ｄ３に対応する補正減速カーブＬ３のヘッド速度ＶＥＬ４とを示している。

図５において、縦軸は、ヘッド加速度を示している。図５の縦軸の値は、図４の縦軸の値の１次微分に相当する。図５の縦軸において、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図５の縦軸には、半径位置（セトリングモード切替位置）Ｄ１に対応するヘッド加速度の変化ＡＬ１のヘッド加速度（セトリングモード切替加速度）ＡＣＣ１と、半径位置Ｄ２に対応するヘッド加速度の変化ＡＬ２のヘッド加速度ＡＣＣ２と、半径位置Ｄ１に対応するヘッド加速度の変化ＡＬ３のヘッド加速度ＡＣＣ３とを示している。図５において、ヘッド加速度（セトリングモード切替加速度）ＡＣＣ１とヘッド加速度ＡＣＣ３とは、一致している。

例えば、速度制御部６３は、限界電流値に応じて算出した加速時の電流マージンに基づいて、限界電流値に対する加速時のノミナル電流値の比の平方根に相当する係数ｘを算出し、図４に示すように目標減速カーブＬ１に係数ｘを乗じて限界減速カーブＬ２を算出する。速度制御部６３は、目標減速カーブＬ１におけるセトリングモード切替位置Ｄ１のセトリングモード切替加速度ＡＣＣ１と同じヘッド加速度の変化ＡＬ２のヘッド加速度ＡＣＣ２に対応する限界減速カーブＬ２の対応速度ＶＥＬ２及びヘッド加速度ＡＣＣ２に対応する対応位置Ｄ２を検出する。速度制御部６３は、セトリングモード切替位置Ｄ１及び対応位置Ｄ２の差分値に相当する位置補正値ＤＤとセトリングモード切替速度ＶＥＬ１及びヘッド速度ＶＥＬ２の差分値に相当する速度補正値ＤＶＬとに基づいて、限界減速カーブＬ２を補正減速カーブＬ３に補正する。言い換えると、速度制御部６３は、位置補正値ＤＤ及び速度補正値ＤＶＬに基づいて、目標減速カーブＬ１のセトリングモード切替位置Ｄ１におけるセトリングモード切替速度ＶＥＬ１に限界速度カーブＬ２の対応位置Ｄ２における対応速度ＶＥＬ２を一致させるように限界速度カーブＬ２を移動させて補正減速カーブＬ３を算出する。このとき、セトリングモード切替位置Ｄ１に対応するヘッド加速度の変化ＡＬ３のヘッド加速度ＡＣＣ３は、セトリングモード切替位置Ｄ１に対応するセトリングモード切替加速度ＡＣＣ１に一致する。例えば、補正減速カーブＬ３は、前述した式（１）より以下のように表される。
Ｌ３＝ｆ（ｐ＋（Ｄ２−Ｄ１））×ｘ＋（ＶＥＬ２−ＶＥＬ１）・・・（２）
速度制御部６３は、減速時に、補正減速カーブＬ３に従ってヘッド速度を制御する。

図４に示した例では、補正減速カーブＬ３の半径位置Ｄ３のヘッド速度ＶＥＬ４は、目標減速カーブＬ１の半径位置Ｄ３のヘッド速度ＶＥＬ３よりも大きい。また、前述したように補正減速カーブＬ３と目標減速カーブＬ１とは、セトリングモード切替位置Ｄ１で一致している。図４に示すような補正減速カーブＬ３に従ってヘッド速度を制御することによりＶＣＭ１４に印加する電流値を最大化することが可能となり、減速時のヘッド速度を向上するとともにセトリングを安定することができる。例えば、速度制御部６３は、目標減速カーブＬ１に従ってヘッド速度を制御する場合には減速時のノミナル電流値の７割ぐらいまでの電流値をＶＣＭ１４に印加可能であったが、補正減速カーブＬ３に従ってヘッド速度を制御する場合には減速時のノミナル電流値の９割ぐらいまでの電流値をＶＣＭ１４に印加可能となる。

図６、本実施形態に係るシーク動作実行時のそれぞれＶＣＭに流す電流の一例を示す図である。図７、本実施形態に係るシーク動作実行時のそれぞれＶＣＭに流すヘッド速度の一例を示す図である。図８は、本実施形態に係るシーク動作実行時のそれぞれＶＣＭに流すヘッド位置の一例を示す図である。図６乃至８において、横軸は、時間を示している。図６乃至図８の横軸において、矢印の先端の方向に進むに従って時間が進む。図６において、縦軸は、ヘッド１５のシーク間のＶＣＭ１４に印加する電流（以下、シーク電流と称する場合もある）を示している。図６の縦軸において、シーク電流は、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図６には、補正減速カーブ、例えば、図３及び図４の補正減速カーブＬ３に基づいて減速制御した場合のシーク電流の変化ＣＣＬと、目標減速カーブ、例えば、図３及び図４の目標減速カーブＬ１に基づいて減速制御した場合のシーク電流の変化ＴＣＬとを示している。図７において、縦軸は、ヘッド１５のシーク間のヘッド速度を示している。図７の縦軸において、ヘッド速度は、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図７には、補正減速カーブ、例えば、図３及び図４の補正減速カーブＬ３に基づいて減速制御した場合のヘッド速度の変化ＣＶＬと、目標減速カーブ、例えば、図３及び図４の目標減速カーブＬ１に基づいて減速制御した場合のヘッド速度の変化ＴＶＬとを示している。図８において、縦軸は、ヘッド１５のシーク間のヘッド位置を示している。図８の縦軸において、ヘッド位置は、原点（＝０）よりも正の矢印の方向に進むに従って正の値の方向へ大きくなり、原点（＝０）よりも負の矢印の方向に進むに従って負の値の方向に小さくなる。図８には、補正減速カーブ、例えば、図３及び図４の補正減速カーブＬ３に基づいて減速制御した場合のヘッド位置の変化ＣＰＬと、目標減速カーブ、例えば、図３及び図４の目標減速カーブＬ１に基づいて減速制御した場合のヘッド位置の変化ＴＶＬとを示している。図８の縦軸において、原点（＝０）は、目標位置に相当する。

図６に示すように、シーク電流の変化ＴＣＬにおける横軸の矢印の先端側に相当する減速時のシーク電流と比較してシーク電流の変化ＣＣＬの減速時のシーク電流が増大する。言い換えると、目標減速カーブに基づいて減速制御した場合と比較して、補正減速カーブに基づいて減速制御をおこなうことで、減速時のシーク電流が増大する。

図７に示すように、目標減速カーブに基づいて減速制御した場合と比較して、補正減速カーブに基づいて減速制御をおこなうことで、ヘッド速度の変化ＴＶＬの減速時のシーク電流と比較してヘッド速度の変化ＣＶＬの減速時のヘッド速度の変化が急峻になる。言い換えると、目標減速カーブに基づいて減速制御した場合と比較して、補正減速カーブに基づいて減速制御をおこなうことで、ヘッド速度の変化が急峻になる。

図８に示すように、ヘッド位置の変化ＴＰＬの減速時のシーク電流と比較してヘッド位置の変化ＣＰＬの減速時のヘッド位置が目標位置に速く到達する。言い換えると、目標減速カーブに基づいて減速制御した場合と比較して、補正減速カーブに基づいて減速制御をおこなうことで、シークの時間が短縮される。

図９は、本実施形態に係るヘッドＨＤのシーク処理の制御系ＳＹの一例を示すブロック図である。
磁気ディスク装置１は、ヘッドＨＤのシーク処理を実行するシーク制御系ＳＹを有している。シーク制御系ＳＹは、目標速度生成器Ｓ１と、位置フィードバック（ＦＢ）制御器Ｓ２と、速度フィードバック（ＦＢ）制御器Ｓ３と、モード切替器Ｓ４と、加速制御器Ｓ５と、ＶＣＭ Ｓ６と、状態推定器Ｓ７と、限界電流推定部Ｓ８と、演算器Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３とを備えている。

目標速度生成器Ｓ１は、ヘッドＨＤの目標速度を生成する。位置フィードバック制御器Ｓ２は、ヘッドＨＤの位置（例えば、半径位置）に関連するフィードバック制御を実行する。速度フィードバック制御器Ｓ３は、ヘッドＨＤの速度に関連するフィードバック制御を実行する。モード切替器Ｓ４は、ヘッドＨＤのシークのモード、例えば、ヘッドＨＤを加速する加速モード、ヘッドＨＤを一定の速度で移動させる定速モード、ヘッドＨＤを減速する減速モード、及びセトリングを実行するセトリングモード等を切り替える。加速制御器Ｓ５は、ヘッドＨＤの加速を制御する。ＶＣＭ Ｓ６は、前述したＶＣＭ１４に相当する。状態推定器Ｓ７は、状態観測器であり、プラントモデルや内部状態変数を有している。状態推定器Ｓ７は、次のヘッドＨＤの位置（例えば、半径位置）を推定する。限界電流推定部Ｓ８は、飽和限界電流等に基づいて限界電流値を推定（又は算出）する。

シーク制御系ＳＹでは、目標位置及び推定速度が演算器Ｃ１に入力される。演算器Ｃ１は、目標位置及び推定速度に基づく出力を目標速度生成器Ｓ１、位置フィードバック制御器Ｓ２、及びモード切替器Ｓ４に入力する。目標速度生成器Ｓ１は、目標位置、推定速度、及び限界電流推定部からの出力（限界電流値）に基づく出力（目標速度）を演算器Ｃ２に入力する。演算器Ｃ２は、目標速度生成器Ｓ１からの出力及び推定位置に基づく出力を速度フィードバック制御器Ｓ３及びモード切替器Ｓ４に入力する。位置フィードバック制御器Ｓ２は、目標位置に基づく出力をモード切替器Ｓ４に入力する。速度フィードバック制御器Ｓ３は、演算器Ｃ２からの出力に基づく出力をモード切替器Ｓ４に入力する。また、シーク制御系ＳＹでは、ヘッドＨＤのシークが開始してからの経過時間（以下、単に経過時間と称する）がモード切替器Ｓ４及び加速制御器Ｓ５に入力される。加速制御器Ｓ５は、経過時間及び限界電流推定部Ｓ８からの出力に基づく出力をモード切替器Ｓ４に入力する。モード切替器Ｓ４は、目標位置、経過時間、目標速度生成器Ｓ１からの出力、位置フィードバック制御器Ｓ２からの出力、速度フィードバック制御器Ｓ３からの出力、及び加速制御器Ｓ５からの出力に基づいてモード切替、例えば、加速モード、定速モード、減速モード、及びセトリングモードの切替を実行し、切り替えたモードを実行する制御信号をＶＣＭ Ｓ６、状態推定器Ｓ７、及び限界電流推定部Ｓ８に入力する。ＶＣＭ Ｓ６は、モード切替器Ｓ４からの制御信号に基づいて駆動してヘッドＨＤを観測位置に移動させ、駆動量に基づく出力（観測位置）を演算器Ｃ３に入力する。演算器Ｃ３は、ＶＣＭ Ｓ６からの出力（観測位置）及び状態推定器Ｓ７からの出力（推定位置）に基づく出力を状態推定器Ｓ７に入力する。状態推定器Ｓ７は、モード切替器Ｓ４からの制御信号及び演算器Ｃ３から出力に基づいて推定加速度、推定速度、及び推定位置を算出し、推定位置を演算器Ｃ２、演算器Ｃ３、及び位置フィードバック制御器Ｓ２に入力し、推定速度を演算器Ｃ１に入力し、推定加速度を限界電流推定部Ｓ８に入力する。限界電流推定部Ｓ８は、モード切替器Ｓ４からの制御信号及び状態推定器Ｓ７からの推定加速度に基づいて限界電流値を推定し、限界電流値を目標速度生成器Ｓ１及び加速制御器Ｓ５に入力する。

図１０は、本実施形態に係る加速時の毎サンプル処理の一例を示すフローチャートである。
ＭＰＵ６０は、ヘッド位置を算出し（Ｂ１００１）、ヘッド速度及びヘッド加速度を推定し（Ｂ１００２）、飽和加速区間を検出する（Ｂ１００３）。ＭＰＵ６０は、飽和加速を実行するためにＶＣＭ１４に印加する電流指示値を決定し（Ｂ１００４）、決定した電流指示値をＶＣＭ１４に印加する（Ｂ１００５）。ＭＰＵ６０は、次のサンプル状態を推定し（Ｂ１００６）、モード切替条件、例えば、セトリングモード切替条件を更新し（Ｂ１００７）、モード切替を実行するか実行しないかを判定し（Ｂ１００８）、処理を終了する。

図１１は、本実施形態に係るモード切替条件の更新の処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、図１０のＢ１００７のモード切替条件の更新の処理に相当する。
ＭＰＵ６０は、等価電流力定数及びＶＣＭ抵抗推定値を更新し（Ｂ１１０１）、前のサンプルの等価電流力定数及びＶＣＭ抵抗推定値から変化しているか変化していないかを判定する（Ｂ１１０２）。変化していないと判定した場合（Ｂ１１０２のＮｏ）、ＭＰＵ６０は、処理を終了する。変化していると判定した場合（Ｂ１１０２のＹｅｓ）、ＭＰＵ６０は、係数ｘを算出する（Ｂ１１０３）。ＭＰＵ６０は、ｆ´（ｐ２）×ｘ＝ｆ´（ｐ１）を満たす対応位置ｐ２を算出する（Ｂ１１０４）。ＭＰＵ６０は、例えば、係数ｘを目標減速カーブＶｒｅｆに乗じて限界減速カーブを算出し、セトリングモード切替位置ｐ１とセトリングモード切替位置ｐ１に対応するセトリングモード切替速度ｖ１とを検出する。ＭＰＵ６０は、対応位置ｐ２に基づいて対応速度ｖ２＝ｆ（ｐ２）を算出する。ＭＰＵ６０は、係数ｘ、セトリングモード切替位置ｐ１、セトリングモード切替速度ｖ１、対応位置ｐ２、及び対応速度ｖ２に基づいて目標減速カーブＶｒｅｆを補正減速カーブに補正し（Ｂ１１０５）、補正減速カーブに基づいてセトリングモード切替条件を更新し（Ｂ１１０６）、処理を終了する。

本実施形態によれば、磁気ディスク装置１は、加速時に、ヘッドＨＤを飽和加速させて、飽和電流値を検出し、飽和電流値に基づいて限界電流値を算出する。磁気ディスク装置１は、減速時の設計ノミナル値に基づいて目標減速カーブを算出し、限界電流値に応じて算出した加速時の電流マージンに基づいて算出した係数ｘを目標減速カーブに乗じて限界減速カーブを算出する。目標減速カーブから限界減速カーブに変更した場合、磁気ディスク装置１は、セトリング切替加速度に対応する限界減速カーブの対応位置及び対応速度を検出し、位置補正値及び速度補正値に基づいて限界減速カーブを補正減速カーブに補正する。減速時に補正減速カーブに従ってヘッド速度を減速してセトリングを実行することで、磁気ディスク装置１は、減速時にＶＣＭ１４に印加する電流値を増大することが可能となり、減速時のヘッド速度を向上するとともにセトリングを安定化することができる。そのため、磁気ディスク装置１は、シーク時間の短縮できる。したがって、磁気ディスク装置１は、アクセス性能を向上することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…磁気ディスク装置、ＨＳ…筐体、ＤＫ…磁気ディスク、１２…スピンドル、１３…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、１４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ＨＤ…ヘッド、ＡＭ…アーム、２０…ドライバＩＣ、３０…ヘッドアンプＩＣ、４０…リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル、５０…ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、６０…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、７０…揮発性メモリ、８０…バッファメモリ、９０…不揮発性メモリ、１００…ホストシステム（ホスト）、１３０…システムコントローラ。

Claims (10)

1. ディスクと、
   前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、
   前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、
   前記ディスク上でのシークにおける前記ヘッドの加速時に前記ボイスコイルモータに印加できる最大の第１電流値に応じて前記シークにおける前記ヘッドの減速時に前記ボイスコイルモータに印加する第２電流値を増大する、コントローラと、を備える磁気ディスク装置。
2. 前記コントローラは、前記加速時に前記ヘッドを飽和加速することで前記第１電流値を算出する、請求項１に記載の磁気ディスク装置。
3. 前記コントローラは、前記第１電流値に応じて前記減速時において基準となる前記ディスクの半径位置に対する前記ヘッドの速度の第１変化を変更する、請求項１又は２に記載の磁気ディスク装置。
4. 前記コントローラは、前記加速時の前記第１電流値に基づいて前記第１変化よりも大きい前記減速時における前記半径位置に対する前記ヘッドの速度の第２変化を算出し、
   前記第２変化に基づいて、前記ヘッドの減速から前記ヘッドのセトリングに切り替える第１位置における前記第１変化の第１傾きと同じ前記第１位置における前記第２変化の第２傾きを有する前記減速時における前記半径位置に対する前記ヘッドの速度の第３変化を算出する、請求項３に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記コントローラは、前記加速時の前記第１電流値に基づいて前記第１変化よりも大きい前記減速時における前記半径位置に対する前記ヘッドの速度の第２変化を算出し、
   前記ヘッドの減速から前記ヘッドのセトリングに切り替える第１位置における前記第１変化の第１速度と、前記第１速度に対応する第１加速度と同じ第２加速度に対応する前記第２変化の第２位置と、前記第２加速度に対応する前記第２変化の第２速度とを検出し、
   前記第１位置及び第２位置の第１差分値と前記第１速度及び前記第２速度の第２差分値とに基づいて前記第２変化を補正する、請求項３に記載の磁気ディスク装置。
6. 前記コントローラは、前記加速時の前記第１電流値より小さい前記ボイスコイルモータに印加する第３電流値に対する前記第１電流値の第１比の平方根を前記第１変化に乗じて前記第２変化を算出する、請求項４又は５に記載の磁気ディスク装置。
7. 前記第３電流値は、前記加速時に基準となる前記ボイスコイルモータに印加する電流値である、請求項６に記載の磁気ディスク装置。
8. 前記第１電流値は、前記加速時における前記ヘッドの飽和しない最大の電流値である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
9. ディスクと、
   前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、
   前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、
   前記ディスク上のシークにおいて前記ヘッドの減速から前記ヘッドのセトリングに切り替える第１位置おける前記ヘッドの減速時に基準となる前記ディスクの半径位置に対する前記ヘッドの速度の第１変化の第１傾きと同じ前記第１位置における第２傾きを有する前記減速時における前記半径位置に対する前記ヘッドの速度の第２変化に基づいて前記ヘッドを制御する、コントローラとを備える、磁気ディスク装置。
10. ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動させるボイスコイルモータを含むアクチュエータと、を備える磁気ディスク装置に適用されるヘッドのシーク方法であって、
    前記ディスク上でのシークにおける前記ヘッドの加速時に前記ボイスコイルモータに印加できる最大の第１電流値に応じて前記シークにおける前記ヘッドの減速時に前記ボイスコイルモータに印加する第２電流値を増大する、ヘッドのシーク制御方法。

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