JP6921792B2 - 磁気ディスク装置及びライト処理方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置及びライト処理方法に関する。
近年、磁気ディスク装置の高記録容量化を実現するための様々な技術が開発されている。これら技術の一つとして瓦記録方式(Shingled write Magnetic Recording(SMR)、またはShingled Write Recording(SWR))と称される記録技術がある。瓦記録方式の磁気ディスク装置は、磁気ディスクへデータをライトする際に、ディスクの半径方向に隣接するトラックの一部に重ねて次の記録トラックを書き込みする。瓦記録方式の磁気ディスク装置では、重ね書きされたトラックの幅が重ね書きされていないトラックの幅と比較して狭くなり得る。
米国特許第9424870号明細書 米国特許第6636376号明細書 米国特許第8885284号明細書
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、ライト処理性能を向上することが可能な磁気ディスク装置及びライト処理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、前記ヘッドの第1位置情報に基づいて算出した第1値に応じて変更されるゲインと前記ディスクに第1トラックをライトした際の前記ヘッドの第2位置情報とに基づいて算出した前記ヘッドの第3位置情報に応じて、前記第1トラックの半径方向に隣接する第2トラックをライトするコントローラと、を備える。
本実施形態に係るライト処理方法は、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、を備える磁気ディスクに適用されるライト処理方法であって、前記ヘッドの第1位置情報のパワースペクトラムに基づいて算出した第1値に応じて変更されるゲインと前記ディスクに第1トラックをライトした際の前記ヘッドの第2位置情報とに基づいて算出した前記ヘッドの第3位置情報に応じて、前記第1トラックの半径方向に隣接する第2トラックをライトする。
図1は、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である。 図2は、データがライトされた瓦記録領域の一例を示す模式図である。 図3は、ライトATC制御の一例を示す模式図である。 図4は、実施形態に係るライト処理時のヘッドの位置決め制御系の一例を示すブロック図である。 図5は、実施形態に係る調整器の一例を示すブロック図である。 図6は、実施形態に係るパワー比率γに対するゲインβの変化の一例を示す図である。 図7は、ライトATC制御の処理方法の一例を示す模式図である。 図8は、フィードバックシステムの伝達特性における入出力信号のゲイン及び位相を示すボード線図である。 図9は、フィードバック残差のパワースペクトラム及びパワー累積和の一例を示す図である。 図10は、ゲインに対するライトATC制御を実行した場合のオフセット値の増幅率の変化の一例を示す図である。 図11は、ゲインに対するライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅の変動の圧縮率の変化の一例を示す図である。 図12は、実施形態に係るライト処理方法の一例を示すフローチャートである。 図13は、変形例1に係るライト処理時のヘッドの位置決め制御系SY1の一例を示すブロック図である。 図14は、変形例1に係る調整器の一例を示すブロック図である。 図15は、変形例2に係るパワー比率に対するゲインの変化の一例を示す図である。
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の構成を示すブロック図である。
磁気ディスク装置1は、後述するヘッドディスクアセンブリ(HDA)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。
HDAは、磁気ディスク(以下、ディスクと称する)10と、スピンドルモータ(以下、SPMと称する)12と、ヘッド15を搭載しているアーム13と、ボイスコイルモータ(以下、VCMと称する)14とを有する。ディスク10は、SPM12に取り付けられ、SPM12の駆動により回転する。アーム13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、VCM14の駆動により、アーム13に搭載されているヘッド15をディスク10上の所定の位置まで移動制御する。ディスク10およびヘッド15は、2つ以上の数が設けられてもよい。
ディスク10は、データ領域に、瓦記録(Shingled Magnetic Recording:SMR)領域10aと、メディアキャッシュ(media cache)領域10bと、が割り当てられている。以下、ディスク10の半径方向に直交する方向を円周方向と称する。ディスク10は、サーボデータ等をそれぞれ含む複数のサーボ領域SVを有している。複数のサーボ領域SVは、ディスク10の半径方向に放射状に延出して円周方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されている。つまり、複数のサーボ領域SVは、ディスク10にライトされる各トラックに亘って配置されている。以下、各トラックにおけるサーボ領域SVをサーボセクタと称する場合もある。
瓦記録領域10aは、ホスト100からライト要求されたユーザデータ等が記録される。メディアキャッシュ領域10bは、瓦記録領域10aのキャッシュとして利用され得る。瓦記録領域10aでは、トラックの一部に次にライトするトラックが重ね書きされる。そのため、瓦記録領域10aのトラック密度(Track Per Inch:TPI)は、重ね書きされていない記録領域のトラック密度よりも高くなる。瓦記録領域10aでは、半径方向において一方向に連続的に重ね書きされた複数のトラックをそれぞれ含む複数のトラック群が互いに間隔(ギャップ)を空けて配置される。以下で、半径方向において一方向に連続的に重ね書きされた複数のトラックを含むトラック群をバンド領域と称する。バンド領域は、一部に半径方向に隣接するトラック(以下、隣接トラックと称する)が重ね書きされた少なくとも1つのトラックと、最後に重ね書きされたトラック(最終トラック)とを含む。最終トラックは、一部に他のトラックが重ね書きされていないため、一部に重ね書きされているトラックよりもトラック幅が広い。以下で、ディスク10にライトされたトラックをライトトラックと称する。隣接トラックが重ね書きされた領域を除いた残りのライトトラックの領域をリードトラックと称する。また、ライトトラックを単にトラックと称する場合もあるし、リードトラックを単にトラックと称する場合もあるし、ライトトラック及びリードトラックをまとめて単にトラックと称する場合もある。トラックは、複数のセクタを含んでいる。なお、”トラック”は、ディスク10の円周方向に延長するデータ、ディスク10の円周方向に延長する領域、その他の種々の意味で用いる。”セクタ”は、トラックの所定の領域、例えば、セクタにライトされたデータ、トラックの所定の領域や、その他の種々の意味で用いる。また、ライトトラックの半径方向の幅をライトトラック幅と称し、リードトラックの半径方向の幅をリードトラック幅と称する場合もある。ライトトラック幅及びリードトラック幅をまとめてトラック幅と称する場合もある。
図2は、データがライトされた瓦記録領域10aの一例を示す模式図である。図2において、縦軸は、ディスク10の半径方向を示し、横軸は、ディスク10の円周方向を示している。半径方向において、ディスク10の中心に向かう方向を内方向と称し、内方向と反対方向を外方向と称する。半径方向において、ディスク10の内周から外周へ向かう方向を外方向(外側)とし、外方向と反対方向を内方向(内側)とする。また、半径方向において、データをライト及びリードする方向を順方向と称する。図2に示した例では、順方向は、内方向と同じ方向である。なお、順方向は、外方向と同じ方向であってもよい。円周方向において、一方向を右方向とし、右方向と反対方向を左方向とする。また、円周方向において、データをライト及びリードする方向を進行方向と称する。例えば、進行方向は、ディスク10の回転方向と反対方向である。図2に示した例では、進行方向は、右方向と同じ方向である。なお、進行方向は、左方向と同じ方向であってもよい。
図2に示した例では、瓦記録領域10aは、バンド領域TG1と、バンド領域TG2とを含む。図2では、バンド領域TG1及びTG2の各トラックは、説明の便宜上、一方向に延長する帯状に示している。実際には、バンド領域TG1及びTG2の各トラックは、ディスク10と同心円状に配置されている。つまり、実際には、図2に示したバンド領域TG1及びTG2の各トラックの左方向の端部と右方向の端部とは、一致している。また、図2に示した例では、各トラックは、外乱やその他の構造等の影響によるずれが生じている。なお、瓦記録領域10aは、2つより多くの数のバンド領域を含んでいてもよいし、2つよりも少ない数のバンド領域を含んでいてもよい。
バンド領域TG1及びバンド領域TG2は、半径方向で互いにギャップ(又は、ガード領域と称する場合もある)GPを空けて並んでいる。以下で、バンド領域TG1を用いてバンド領域の構成について説明するが、バンド領域TG2の構成もバンド領域TG1と同等である。そのため、バンド領域TG2の構成について詳細な説明を省略する。
図2に示した例では、バンド領域TG1は、ライトトラックWT10、WT11、WT12、WT13、及びWT14を含む。ライトトラックWT10及びWT11は、互いに一部が重なっている。ライトトラックWT11及びWT12は、互いに一部が重なっている。ライトトラックWT12及びWT13は、互いに一部が重なっている。ライトトラックWT13及びWT14は、互いに一部が重なっている。バンド領域TG1では、ライトトラックWT10乃至WT14がこの順番で半径方向に重ね書きされている。図示していないが、ライトトラックWT10、WT11、WT12、WT13、及びWT14は、それぞれ、複数のサーボセクタ及び複数のデータセクタを含む。なお、バンド領域TG1は、5つのトラックを含むとしたが、5つよりも少ない数のトラックを含んでいてもよいし、5つよりも多い数のトラックを含んでいてもよい。サーボセクタを単にセクタと称する場合もある。データセクタを単にセクタと称する場合もある。また、サーボセクタ及びデータセクタをまとめてセクタと称する場合もある。
ライトトラックWT10は、トラックエッジE10AとトラックエッジE10Bとを有している。図2に示した例では、トラックエッジE10Aは、ライトトラックWT10の外側の端部であり、トラックエッジE10Bは、ライトトラックWT10の内側(順方向)の端部である。ライトトラックWT11は、トラックエッジE11AとトラックエッジE11Bとを有している。図2に示した例では、トラックエッジE11Aは、ライトトラックWT11の外側の端部であり、トラックエッジE11Bは、ライトトラックWT11の内側(順方向)の端部である。ライトトラックWT12は、トラックエッジE12AとトラックエッジE12Bとを有している。図2に示した例では、トラックエッジE12Aは、ライトトラックWT12の外側の端部であり、トラックエッジE12Bは、ライトトラックWT12の内側(順方向)の端部である。ライトトラックWT13は、トラックエッジE13AとトラックエッジE13Bとを有している。図2に示した例では、トラックエッジE13Aは、ライトトラックWT13の外側の端部であり、トラックエッジE13Bは、ライトトラックWT13の内側(順方向)の端部である。ライトトラック(最終トラック)WT14は、トラックエッジE14AとトラックエッジE14Bとを有している。図2に示した例では、トラックエッジE14Aは、ライトトラックWT14の外側の端部であり、トラックエッジE14Bは、ライトトラックWT14の内側(順方向)の端部である。
ライトトラックWT10のライトトラック幅WW10は、トラックエッジE10A及びE10Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT11のライトトラック幅WW11は、トラックエッジE11A及びE11Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT12のライトトラック幅WW12は、トラックエッジE12A及びE12Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT13のライトトラック幅WW13は、トラックエッジE13A及びE13Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT14のライトトラック幅WW14は、トラックエッジE14A及びE14Bの間の半径方向の長さである。ライトトラック幅WW10乃至WW14は、例えば、同等である。なお、ライトトラック幅WW10乃至WW14は、異なっていてもよい。
リードトラックRT10は、ライトトラックWT11が重ね書きされたライトトラックWT10の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT11は、ライトトラックWT12が重ね書きされたライトトラックWT11の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT12は、ライトトラックWT13が重ね書きされたライトトラックWT12の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT13は、ライトトラックWT14が重ね書きされたライトトラックWT13の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT14は、ライトトラックWT14に対応している。リードトラックRT14は、バンド領域TG1における最終トラックに相当する。
リードトラックRT10のリードトラック幅RW10は、トラックエッジE10A及びE11Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT11のリードトラック幅RW11は、トラックエッジE11A及びE12Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT12のリードトラック幅RW12は、トラックエッジE12A及びE13Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT13のリードトラック幅RW13は、トラックエッジE13A及びE14Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT14のリードトラック幅RW14は、トラックエッジE14A及びE14Bの間の半径方向の長さである。つまり、リードトラック幅RW14は、ライトトラック幅WW14と同等である。
図2に示した例では、バンド領域TG2は、ライトトラックWT20、WT21、WT22、WT23、及びWT24を含む。バンド領域TG2では、ライトトラックWT20乃至WT24が、半径方向にこの順番で重ね書きされている。ライトトラックWT20乃至WT24は、それぞれ、バンド領域TG1におけるライトトラックWT10乃至WT14に相当する。
ライトトラックWT20のライトトラック幅WW20は、トラックエッジE20A及びE20Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT21のライトトラック幅WW21は、トラックエッジE21A及びE21Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT22のライトトラック幅WW22は、トラックエッジE22A及びE22Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT23のライトトラック幅WW23は、トラックエッジE23A及びE23Bの間の半径方向の長さである。ライトトラックWT24のライトトラック幅WW24は、トラックエッジE24A及びE24Bの間の半径方向の長さである。
リードトラックRT20は、ライトトラックWT21が重ね書きされたライトトラックWT20の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT21は、ライトトラックWT22が重ね書きされたライトトラックWT21の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT22は、ライトトラックWT23が重ね書きされたライトトラックWT22の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT23は、ライトトラックWT24が重ね書きされたライトトラックWT23の一部を除いた残りの領域である。リードトラックRT24は、ライトトラックWT24に対応している。リードトラックRT20乃至RT24は、それぞれ、バンド領域TG1におけるリードトラックRT10乃至RT14に対応している。
リードトラックRT20のリードトラック幅RW20は、トラックエッジE20A及びE21Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT21のリードトラック幅RW21は、トラックエッジE21A及びE22Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT22のリードトラック幅RW22は、トラックエッジE22A及びE23Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT23のリードトラック幅RW23は、トラックエッジE23A及びE24Aの間の半径方向の長さである。リードトラックRT24のリードトラック幅RW24は、トラックエッジE24A及びE24Bの間の半径方向の長さである。
ヘッド15は、スライダを本体として、当該スライダに実装されているライトヘッド15Wとリードヘッド15Rとを備える。ライトヘッド15Wは、ディスク10上にデータをライトする。リードヘッド15Rは、ディスク10に記録されているデータをリードする。なお、ライトヘッド15Wを単にヘッド15と称する場合もあるし、リードヘッド15Rを単にヘッド15と称する場合もあるし、ライトヘッド15W及びリードヘッド15Rをまとめてヘッド15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MPU60)の制御に従って、SPM12およびVCM14の駆動を制御する。
ヘッドアンプIC(プリアンプ)30は、リードアンプ及びライトドライバを備えている。リードアンプは、リードヘッド15Rによってディスク10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。ライトドライバは、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ライトヘッド15Wに出力する。
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、ハードディスクコントローラ(HDC)50、及びマイクロプロセッサ(MPU)60等を含む。システムコントローラ130は、例えば、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等に電気的に接続されている。
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10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、HDC50、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、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VCM14を制御し、ヘッド15の位置決めを行なうサーボ制御を実行する。MPU60はまた、ドライバIC20を介してSPM12を制御し、ディスク10を回転させる。MPU60は、ディスク10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10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、リード/ライト制御部61を備えている。MPU60は、各部、例えば、リード/ライト制御部61等の処理をファームウェア上で実行する。なお、MPU60は、各部、例えば、リード/ライト制御部61を回路として備えていてもよい。
リード/ライト制御部61は、ホスト100からのコマンドに従って、データのリード処理及びライト処理を制御する。リード/ライト制御部61は、ドライバIC20を介してVCM14を制御し、ヘッド15をディスク10上の所定の位置に位置決めし、データをリード又はライトする。瓦記録を実行する場合、リード/ライト制御部61は、例えば、所定のバンド領域においてシーケンシャルにデータをライトする。所定のバンド領域をリードする場合、リード/ライト制御部61は、例えば、シーケンシャルにデータをリードする。リード/ライト制御部61は、シーク制御部611と、位置決め制御部612とを備えている。以下、”ヘッド15(ライトヘッド15W又はリードヘッド15R)を所定の位置に位置決め、又は配置する”ことは、”ヘッド15(ライトヘッド15W又はリードヘッド15R)の中心部を所定の位置に位置決め、又は配置する”ことを示す場合もある。
シーク制御部611は、ディスク10上の所定の位置、例えば、所定の円周方向の位置(以下、円周位置と称する)の所定の半径方向の位置(以下、半径位置と称する)にヘッド15をシークする。一例では、シーク制御部611は、ディスク10上の所定のトラックの所定のセクタにヘッド15をシークする。
位置決め制御部612は、各トラックにおいて、リード処理及びライト処理時に目標とする半径位置(以下、目標位置と称する)にヘッド15を位置決め制御する。位置決め制御部612は、サーボセクタ単位でサンプリング割り込み制御によりヘッド15の位置決め制御を実行する。位置決め制御部612は、例えば、各トラックにおいて、リード処理及びライト処理時に目標とする経路(以下、目標経路と称する)を追従するようにヘッド15を制御する。ここで、ヘッド15の経路は、例えば、所定のトラックの各円周位置におけるヘッド15の半径位置に相当する。なお、半径位置を経路という意味で用いる場合もあるし、経路を半径位置という意味で用いる場合もある。以下、ライト処理時のヘッド15、例えば、ライトヘッド15W又はリードヘッド15Rの半径位置をライト位置と称し、リード処理時のヘッド15、例えば、リードヘッド15Rの半径位置をリード位置と称する。ライト処理時のヘッド15の経路をライト経路と称し、リード処理時のヘッド15の経路をリード経路と称する。ライト処理時のヘッド15の目標位置を目標ライト位置と称し、リード処理時のヘッド15の目標位置を目標リード位置と称する。また、ライト処理時のヘッド15の目標経路を目標ライト経路と称し、リード処理時のヘッド15の目標経路を目標リード経路と称する。
一例では、位置決め制御部612は、ライト処理時に、ディスク10と同心円状にライトされたライトトラック(以下、初期ライトトラックと称する)の中心部の半径位置に対応する目標ライト位置(以下、初期ライト位置と称する)にヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wを位置決めする。換言すると、位置決め制御部612は、ライト処理時に、初期ライトトラックの半径方向の中心部を通る目標ライト経路(以下、初期ライト経路と称する)を追従するようにヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wを制御する。
また、位置決め制御部612は、例えば、リード処理時に、初期ライト位置(初期ライト経路)にライトされた順方向に隣接するライトトラックが重ね書きされた一部除いた初期ライト位置(初期ライト経路)にライトされたライトトラックの残りのリードトラック(以下、初期リードトラックと称する)の中心部の半径位置に対応する通常の目標リード位置(以下、初期リード位置と称する)にヘッド15、例えば、リードヘッド15Rを位置決めする。換言すると、位置決め制御部612は、リード処理時に、初期リードトラックの半径方向の中心部を通る目標リード経路(以下、初期リード経路と称する)を追従するようにヘッド15、例えば、リードヘッド15Rを制御する。
位置決め制御部612は、ライト処理時にヘッド15、例えば、ライトヘッド15W(又はリードヘッド15R)の位置に関連する情報(以下、単に、位置情報と称する)を取得する。以下、ライト処理時のヘッド15の位置情報をライト位置情報と称する。ライト位置情報は、ライト処理時の各円周位置におけるヘッド15の半径位置に関連する情報、つまり、ライト処理時のヘッド15の経路に関連する情報(以下、ライト経路情報と称する)、各円周位置における初期ライト位置と現在の(又は実際の)ライト位置(以下、実ライト位置と称する)との差分値(以下、オフセット値と称する場合もある)や、各円周位置における目標ライト位置と実ライト位置との差分値(以下、ライト誤差と称する場合もある)等を含む。オフセット値は、例えば、ヘッド15の中心の位置と所定のトラックの中心の位置との相対変位である位置誤差(position error)に相当する。初期ライト経路と実ライト経路との差分値をオフセット値と称する場合もある。また、目標ライト経路と実ライト経路との差分値をライト誤差と称する場合もある。以下、目標リード位置と現在のリード位置(以下、実リード位置と称する)との差分値をリード誤差と称する場合もある。目標リード経路と実リード経路との差分値をリード誤差と称する場合もある。位置決め制御部612は、取得したライト位置情報を所定の記録領域、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80や、不揮発性メモリ90等に記録する。
位置決め制御部612は、位置情報に基づいて、位置決め制御を実行できる。以下、位置情報に基づいて生成した現在の目標位置及び現在の目標経路を追従するようにヘッド15を制御することをATC(Adaptive Track Center、又はAutomatic Track width Control)制御と称する場合もある。例えば、位置決め制御部612は、現在ライトするライトトラック(以下、現在のライトトラック又は現在のトラックと称する)の1つ前にライトしたライトトラック(以下、前のライトトラック又は前のトラックと称する)に対応するライト位置情報(以下、前のライト位置情報と称する)に基づいて、現在のライトトラックにおける目標ライト位置(以下、現在の目標ライト位置と称する)及び目標ライト経路(以下、現在の目標ライト経路と称する)を生成し、生成した現在の目標ライト位置及び現在の目標ライト経路に基づいてライトヘッド15Wを制御する。以下、前のライト位置情報に基づいて生成した現在の目標ライト位置及び現在の目標ライト経路に基づいてヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wを制御することをライトATC制御と称する場合もある。また、位置決め制御部612は、例えば、現在リードするリードトラック(以下、現在のリードトラック又は現在のトラックと称する)の順方向で1つ先に位置する(隣接する)リードトラック(以下、次のリードトラックと称する)又はライトトラック(以下、次のライトトラックと称する)に対応するライト位置情報(以下、次のライト位置情報と称する)と現在のリードトラック(現在のライトトラック)に対応するライト位置情報(以下、現在のライト位置情報と称する)とに基づいて、現在のリードトラックにおける目標リード位置(以下、現在の目標リード位置と称する)及び目標リード経路(以下、現在の目標リード経路)を生成し、生成した現在の目標リード位置及び現在の目標リード経路に基づいてリードヘッド15Rを制御する。以下、例えば、次のライト位置情報及び現在のライト位置情報に基づいて生成した現在の目標リード位置及び現在の目標リード経路に基づいてヘッド15、例えば、リードヘッド15Rを制御することをリードATC制御と称する場合もある。以下、現在ライト又はリードするセクタを現在のセクタと称し、現在のセクタの進行方向に位置する、例えば、1つ先に位置するセクタを次のセクタと称する。
図3は、ライトATC制御の一例を示す模式図である。図3に示した例では、バンド領域TGjは、ライトトラックWTj−1、WTj、及びWTj+1を含む。バンド領域TGjでは、ライトトラックWTj−1乃至WTj+1が順方向にこの順番で重ね書きされている。ライトトラックWTj−1は、トラックエッジEj−1Aを有している。図3に示した例では、トラックエッジEj−1Aは、ライトトラックWTj−1の外方向の端部である。図3には、ライトトラックWTj−1に対応する初期ライト経路WTTj−1を示している。ライトトラックWTjは、トラックエッジEjを有している。図3に示した例では、トラックエッジEjAは、ライトトラックWTjの外方向の端部である。図3には、ライトトラックWTjに対応する初期ライト経路WTTjを示している。ライトトラックWTj+1は、トラックエッジEj+1Aを有している。図3に示した例では、トラックエッジEj+1Aは、ライトトラックWTj+1の外方向の端部である。図3には、ライトトラックWTj+1に対応する初期ライト経路WTTj+1を示している。
位置決め制御部612は、ライトトラックWTj−1をライトする際の目標ライト経路TWTj−1を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。目標ライト経路TWTj−1は、初期ライト経路WTTj−1に相当する。実際には、ライトトラックWTj−1をライトする場合、ライトヘッド15Wは、ライト誤差を含む実際のライト経路(以下、実ライト経路と称する)SWTj−1上を走行する。位置決め制御部612は、実ライト経路SWTj−1に対応するライト処理時のヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wのライト経路情報を取得し、取得したライト経路情報を所定の記録領域、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80や、不揮発性メモリ90等に記録する。
位置決め制御部612は、実ライト経路SWTj−1に対応するライト経路情報に基づいて、ライトトラックWTjをライトする際の目標ライト経路TWTjを生成し、目標ライト経路TWTjを追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWTjをライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路SWTj上を走行する。位置決め制御部612は、実ライト経路SWTjに対応するライト経路情報を取得し、取得したライト経路情報を所定の記録領域、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80や、不揮発性メモリ90等に記録する。
位置決め制御部612は、実ライト経路SWTjに対応するライト経路情報に基づいて、ライトトラックWTj+1をライトする際の目標ライト経路TWTj+1を生成し、目標ライト経路TWTj+1を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWTj+1をライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路SWTj+1上を走行する。位置決め制御部612は、実ライト経路SWTj+1に対応するライト経路情報を取得し、取得したライト経路情報を所定の記録領域、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80や、不揮発性メモリ90等に記録する。
図4は、実施形態に係るライト処理時のヘッド15の位置決め制御系SY1の一例を示すブロック図である。
磁気ディスク装置1は、ライト処理時のヘッド15の位置決め制御系(以下、ライト制御系と称する)SY1を有している。ライト制御系SY1は、変換器S1と、制御器S2と、アクチュエータS3と、メモリS4と、保存領域S5と、調整器S6と、可変利得ゲインアンプリファ(Variable gain amplifier : VGA)S7と、遅延器S8と、演算部CL1、CL2、及びCL3とを有している。以下、可変利得ゲインアンプリファ(Variable gain amplifier : VGA)S7を単に可変ゲインS7と称する。変換器S1、制御器S2、調整器S6、可変ゲインS7、遅延器S8、演算部CL1、演算部CL2、及び演算部CL3は、例えば、システムコントローラ130に含まれている。アクチュエータS3は、例えば、アクチュエータACに含まれている。メモリS4は、例えば、揮発性メモリ70、バッファメモリ80、又は不揮発性メモリ90に含まれている。保存領域S5は、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80、又は不揮発性メモリ90に含まれている。演算部CL2、制御器S2、及びアクチュエータS3は、フィードバックシステムFSを構成している。図4において、ディスク10の所定のトラック(シリンダ)における所定のヘッド、例えば、ヘッド15の半径方向の位置(C,H)、ディスク10の所定のトラックのセクタ(C,S)、初期ライト位置X1w、目標ライト位置Xw、ライト誤差ew、ライト駆動量Uw、ライト補正値X2w、オフセット値X3w、及びオフセット値X3wの全周波数帯域のパワースペクトラム、例えば、全周波数帯域のパワースペクトラムの累積二乗和(以下、単に、パワー累積和と称する)に対するオフセット値X3wの所定の周波数帯域のパワースペクトラム、例えば、所定の周波数帯域のパワー累積和の比率(以下、パワー比率と称する)γは、それぞれ、ライト制御系SY1内で信号(又は、情報)として処理される。オフセット値X3wは、位置誤差信号(position error signal : PES)に相当する。パワー比率γは、例えば、オフセット値(PES)X3wの全周波数帯域のパワー累積和に対する、ライトATC制御により前のライト位置情報に基づいて生成した現在のライト位置及び現在の目標ライト経路を追従可能なオフセット値(PES)X3wの周波数帯域(以下、ATC帯域と称する場合もある)のパワー累積和の比率である。パワー比率γをPESパワー比率γと称する場合もある。なお、パワー比率γは、オフセット値X3wの所定の周波数帯域のパワースペクトラムの累積二乗和に対するオフセット値X3wのこの所定の周波数帯域よりも狭い周波数帯域のパワースペクトラムの累積二乗和の比率であってもよい。
変換器S1は、上位装置、例えば、ホスト100から指定されたディスク10の論理的な位置(以下、論理位置と称する)に対応する物理的な位置(以下、物理位置と称する)をディスク10の半径位置に変換する。論理位置は、例えば、論理ブロックアドレス(LBA)であってもよいし、物理位置は、例えば、ディスク10の物理位置を示すサーボ情報配列であってもよい。変換器S1は、例えば、ホスト100から指定されたLBAに対応するサーボ情報配列(C:トラック又はシリンダ,H:ヘッド,S:セクタ)から所定のヘッドH、例えば、ヘッド15と、ヘッドHを位置決めするディスク10の同心円状の複数のトラックの内のトラックCとの組み合わせ(C,H)(ヘッド15の半径方向の位置)を初期ライト位置X1wに変換する。
制御器S2は、アクチュエータS3を制御する。制御器S2は、例えば、目標ライト位置Xw及び実ライト位置Ywの差分値であるライト誤差ewに基づいて、アクチュエータS3のライト処理時のヘッド15の駆動量(以下、ライト駆動量と称する)Uwを生成する。なお、制御器S2は、ライト誤差ew以外の値に基づいて、ライト駆動量Uwを生成してもよい。
アクチュエータS3は、制御器S2の出力に応じて駆動する。アクチュエータS3は、例えば、ライト駆動量Uwに基づいて駆動し、ヘッド15を実ライト位置Ywに移動する。
メモリS4は、テーブルTBを有している。テーブルTBは、ライト位置情報等を含む。
調整器S6は、可変ゲインS7を調整する。調整器S6は、例えば、初期ライト位置X1w及び実ライト位置Ywの差分値であるオフセット値X3wに基づいて可変ゲインS7を調整するパワー比率γを生成する。
可変ゲインS7は、最適な値に変更可能なゲインβに基づいてライト補正値X2wを生成する。ゲインβは、例えば、ATC制御において前のトラックに対する現在のトラックの追従性を調整するための係数である。可変ゲインS7は、例えば、パワー比率γに応じて設定したゲインβと現在のライトトラックの現在のセクタ(C,S)に隣接する前のライトトラックのセクタ(C−1,S)の進行方向に位置する次のセクタ(C−1,S+1)に対応するオフセット値X3wとに基づいて現在のセクタ(C,S)の進行方向に位置する次のセクタ(C,S+1)に対応するライト補正値X2w(C,S+1)を生成する。
遅延器S8は、所定の周期分を遅延させる。遅延器S8は、例えば、ライト補正値X2w(C,S+1)を1サンプリング周期分遅延させる。
データをライトするディスク10の論理位置、例えば、LBAが上位装置、例えば、ホスト100により指定された場合、ライト制御系SY1は、LBAを物理位置(C,H,S)に予め変換し、ヘッド15の半径方向の位置(C,H)を変換器S1に出力し、現在のセクタ(C,S)をメモリS4に出力する。変換器S1は、位置(C,H)が入力される。変換器S1は、位置(C,H)を初期ライト位置X1wに変換し、演算部CL1及びCL3に出力する。演算部CL1は、初期ライト位置X1w及びライト補正値X2w(C,S)が入力される。演算部CL1は、初期ライト位置X1wにライト補正値X2w(C,S)を加算した目標ライト位置Xwを生成し、生成した目標ライト位置Xwを演算部CL2に出力する。換言すると、演算部CL1は、生成した目標ライト位置XwをフィードバックシステムFSに出力する。
演算部CL2は、目標ライト位置Xw及び実ライト位置Ywの差分値であるライト誤差ewを制御器S2に出力する。ライト誤差ewは、フィードバックシステムFSの入力(目標ライト位置Xw)に対する出力(実ライト位置Yw)の追従精度に相当する。ライト誤差ewをフィードバック残差ε(=Yw−Xw=ew)と称する場合もある。所定のトラックの円周方向におけるフィードバック残差εの分布は、フィードバックシステムFSの特性や、ライト制御系SY1に入力される外乱等により影響を受ける。制御器S2は、ライト誤差ewが入力される。制御器S2は、ライト駆動量UwをアクチュエータS3に出力する。アクチュエータS3は、ライト駆動量Uwが入力される。アクチュエータS3は、ライト駆動量Uwに応じて駆動し、ライト駆動量Uwに対応する実ライト位置Ywにヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wを移動する。アクチュエータS3は、実ライト位置Ywを演算部CL2及びCL3に出力する。換言すると、フィードバックシステムFSは、実ライト位置Ywを演算部CL2及びCL3に出力する。フィードバックシステムFSは、実ライト位置Ywを目標ライト位置Xwに安定的に追従させる。
ライト制御系SY1は、ライト誤差ewに基づいてアクチュエータS3を駆動してヘッド15をディスク10の目標とするトラック(C,H)に位置決めし、ディスク10に記録されたサーボ情報をリードして実ライト位置Ywを検出する。ライト制御系SY1は、セクタSを検出し、目標とするセクタ(C,H,S)にヘッド15が位置決めされていることを確認する。目標とするセクタ(C,H,S)に位置決めされていると判定した場合、ライト制御系SY1は、このセクタ(C,H,S)にデータをライトする。ライト制御系SY1は、ホスト100から指定されたディスク10の所定の位置に対応するLBAを受けて、このLBAに対応するヘッドH、例えば、ヘッド15をトラックCに位置決めし、ディスク10の回転に従ってヘッド15により進行方向に沿ってセクタSにデータを順次ライトする。このような処理を繰り返すことで、ライト制御系SY1は、シーケンシャルにデータをライトする。
演算部CL3は、実ライト位置Yw及び初期ライト位置X1wの差分値であるオフセット値X3w(C,S)をメモリS4及び調整器S6に出力する。メモリS4は、論理位置(C,S)及びオフセット値X3w(C,S)が入力される。メモリS4では、論理位置(C,S)と関連付けられたオフセット値X3wを含むライト位置情報がテーブルとして記録される。所定のバンド領域の全てのトラックにおけるライト位置情報が記録された場合、メモリS4は、所定のバンド領域の全てのトラックにおけるライト位置情報をこの所定のバンド領域に関連付けて保存領域S5にライトする。メモリS4は、位置(C,S)に対応するセクタ(C,S)の進行方向に位置する次のセクタ(C,S+1)の順方向と反対方向に隣接するセクタ(C−1,S+1)のオフセット値X3w(C−1,S+1)を可変ゲインS7に出力する。調整器S6は、オフセット値X3wが入力される。調整器S6は、オフセット値X3wに基づいて生成したパワー比率γを可変ゲインS7に出力する。可変ゲインS7は、オフセット値X3w(C−1,S+1)及びパワー比率γが入力される。可変ゲインS7は、オフセット値X3w(C−1,S+1)にパワー比率γに応じて設定したゲインβを乗算したライト補正値X2w(C,S+1)を遅延器S8に出力する。遅延器S8は、ライト補正値X2w(C,S+1)が入力される。遅延器S8は、ライト補正値X2wを1サンプリング周期分遅延させたライト補正値X2w(C,S)を演算部CL1に出力する。
ライトATC制御を実行する場合、ライト制御系SY1は、半径方向で隣接する2つのトラックの間のトラック幅、例えば、リードトラック幅を一定にするために、前のライト位置情報に基づいてヘッド15の位置を補正する。例えば、セクタ(C,H,S)にデータをライトする場合、ライト制御系SY1は、セクタ(C,H,S)の半径方向に隣接する前のライトトラックのセクタ(C−1,H,S)にデータライトした際の前のライト位置情報に基づいて、セクタ(C,H,S)におけるヘッド15の位置を補正する。このようにヘッド15の位置を補正することで、ライト制御系SY1は、セクタ(C,H,S)とセクタ(C−1,H,S)との間のトラック幅を一定に保つことができる。前のライトトラックにおけるライト位置情報を参照するために、ライト制御系SY1は、初期ライト位置X1wに対する実ライト位置Ywの相対値であるオフセット値(PES)X3wをメモリS4にテーブルTBとして記録している。ライト制御系SY1は、テーブルTBに記録された前のライトトラックのオフセット値X3wを参照して、この前のライトトラックのオフセット値X3wにゲインβを乗算してライト補正値X2wを生成する。例えば、セクタ(C,H,S)にデータをライトする場合、ライト制御系SY1は、前のライトトラックのオフセット値X3w(C−1,S)をテーブルTBから参照して、前のライトトラックのオフセット値X3wにゲインβを乗算してライト補正値X2wを算出し、算出したライト補正値X2wに基づいて初期ライト位置X1wを補正する。このとき、ライト制御系SY1は、オフセット値X3w(C,S)をテーブルTBに記録してもよい。また、ライト制御系SY1は、次のセクタ(S+1)におけるオフセット値X3wをテーブルTBに記録していてもよい。この場合、ライト制御系SY1は、オフセット値X3w(C−1,S+1)を参照して、次のセクタ(C,H,S+1)におけるライト補正値X2wを算出し、1サンプリング分を遅延させてセクタ(C,H,S)のライト補正値X2wを算出する。
図5は、本実施形態に係る調整器S6の一例を示すブロック図である。
調整器S6は、累積和算出器S61、S63と、フィルタS62と、ディバイダ(divider)S64とを有している。
累積和算出器S61、S63は、所定の時間における累積二乗和(例えば、パワー累積和)を算出する。累積和算出器S61は、例えば、オフセット値X3w(PES)に基づいて所定の時間内における累積二乗和Aを算出する。一例では、累積和算出器S61は、所定のトラックにおける所定のセクタのオフセット値X3w(の信号)が入力される度にパワー累積和を算出する。累積和算出器S61は、オフセット値X3wが入力される度にカウント値をカウントする。例えば、累積和算出器S61は、パワー累積和を算出する度にカウント値を1ずつインクリメントする。カウント値が閾値(以下、カウント閾値と称する)に達した場合、累積和算出器S61は、算出したパワー累積和を出力する。カウント閾値は、例えば、ディスク10の所定のトラックの1周分のサーボサンプル数である。なお、カウント閾値は、例えば、ディスク10の所定のトラックの半周分、2周分、又は3周分のサーボサンプル数であってもよい。累積和算出器S63は、例えば、フィルタS62により特定の周波数成分を抑制されたオフセット値X3w(PES)に基づいて所定の時間内における累積二乗和Bを算出する。一例では、累積和算出器S63は、所定のセクタにおける特定の周波数成分を抑制したオフセット値X3w(の信号)が入力される度にパワー累積和を算出する。累積和算出器S63は、パワー累積和を算出する度にカウント値をカウントする。例えば、累積和算出器S63は、パワー累積和を算出する度にカウント値を1ずつインクリメントする。カウント値がカウント閾値に達した場合、累積和算出器S63は、算出したパワー累積和を出力する。
フィルタS62は、入力された信号の特定の周波数成分を抑制する。フィルタS62は、例えば、ローパスフィルタ(LPF)であり、所定の周波数以下の周波数の周波数成分、例えば、周波数の低い周波数成分(以下、低周波成分と称する)を通過させ、所定の周波数より大きい周波数の周波数成分、例えば、周波数の高い周波数成分(以下、高周波成分と称する)を抑制する。高周波成分は、例えば、低周波成分の周波数よりも高い周波数の周波数成分である。
ディバイダS64は、パワー比率γを算出する。ディバイダS64は、例えば、累積二乗和Bを累積二乗和Aで除算してパワー比率γを算出する。
累積和算出器S61は、オフセット値X3wが入力される。累積和算出器S61は、オフセット値X3wに基づいて算出した累積二乗和AをディバイダS64に出力する。フィルタS62は、オフセット値X3wが入力される。フィルタS62は、所定の周波数より大きい周波数の周波数成分を抑制したオフセット値X3wを累積和算出器S63に出力する。累積和算出器S63は、所定の周波数より大きい周波数の周波数成分を抑制したオフセット値X3wが入力される。累積和算出器S63は、所定の周波数より大きい周波数の周波数成分を抑制したオフセット値X3wに基づいて算出した累積二乗和BをディバイダS64に出力する。ディバイダS64は、累積二乗和A及び累積二乗和Bに基づいて算出したパワー比率γを出力する。
図6は、本実施形態に係るパワー比率γに対するゲインβの変化の一例を示す図である。図6において、縦軸は、ゲインβを示し、横軸は、パワー比率γを示している。図6には、閾値βth1、γth1、及びγth2を示している。以下、閾値βth1をゲイン閾値と称し、閾値γth1及びγth2をパワー比率閾値と称する場合もある。図6には、実線L61、1点鎖線L62、2点鎖線L63、及び破線L64を示している。実線L61は、パワー比率γに比例するゲインβを示している。1点鎖線L62は、パワー比率γに対して指数関数的に変化するゲインβを示している。2点鎖線L63は、パワー比率閾値γth1未満のパワー比率γで0であり、且つパワー比率閾値γth1以上のパワー比率γに比例するゲインβを示している。破線L64は、パワー比率閾値γth2未満のパワー比率γで指数関数的に増加し、且つパワー比率閾値γth2以上のパワー比率γでゲイン閾値βth1であるゲインβを示している。
磁気ディスク装置1は、例えば、実線L61、1点鎖線L62、2点鎖線L63、又は破線L64に示すように、パワー比率γに対してゲインβを連続的に変更する。なお、磁気ディスク装置1は、図6に示した例以外でパワー比率γに対してゲインβを連続的に変更してもよい。
図7は、ライトATC制御の処理方法の一例を示す模式図である。図7に示した例では、バンド領域TG[0]は、ライトトラックWT[0]、WT[1]、WT[2]…WT[n]を含む。ここで、nは、例えば、0以上の整数である。図7に示した例では、nは、例えば、2よりも大きい整数である。図7に示した例では、説明の便宜上、ライトトラックWT[0]乃至WT[n]を別々に示しているが、実際にはライトトラックWT[0]乃至WT[n]は、順方向にこの順番で重ね書きされている。
図7には、ライトトラックWT[0]の初期ライト経路X1w[0]と、初期ライト経路X1w[0]に対するライト補正値X2w[0]と、ライトトラックWT[0]におけるオフセット値X3w[0]と、ライトトラックWT[0]をライトする際の目標ライト経路Xw[0]と、ライトトラックWT[0]をライトした際の実ライト経路Yw[0]とを示している。図7に示した例では、目標ライト経路Xw[0]は、初期ライト経路X1w[0]に相当する。図7には、ライトトラックWT[1]の初期ライト経路X1w[1]と、初期ライト経路X1w[1]に対するライト補正値X2w[1]と、ライトトラックWT[1]におけるオフセット値X3w[1]と、ライトトラックWT[1]をライトする際の目標ライト経路Xw[1]と、ライトトラックWT[1]をライトした際の実ライト経路Yw[1]とを示している。図7には、ライトトラックWT[2]の初期ライト経路X1w[2]と、初期ライト経路X1w[2]に対するライト補正値X2w[2]と、ライトトラックWT[2]におけるオフセット値X3w[2]と、ライトトラックWT[2]をライトする際の目標ライト経路Xw[2]と、ライトトラックWT[2]をライトした際の実ライト経路Yw[2]とを示している。図7には、ライトトラックWT[n]の初期ライト経路X1w[n]と、初期ライト経路X1w[n]に対するライト補正値X2w[n]と、ライトトラックWT[n]におけるオフセット値X3w[n]と、ライトトラックWT[n]をライトする際の目標ライト経路Xw[n]と、ライトトラックWT[n]をライトした際の実ライト経路Yw[n]とを示している。
図7に示した例では、磁気ディスク装置1は、ライトトラックWT[0]をライトする際の目標ライト経路Xw[0]を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWT[0]をライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路Yw[0]上を走行する。実ライト経路Yw[0]は、以下の式で表される。
Yw[0]=X1w[0]+X3w[0]=X1w[0]+X2w[0]+ε[0] (1)
ここで、ε[0]は、ライトトラックWT[0]におけるフィードバック残差εである。また、X2w[0]は、前のトラックがライトされていないため0である。従って、式(1)は、以下の式で表される。
Yw[0]=X1w[0]+ε[0] (2)
磁気ディスク装置1は、ライトトラックWT[1]をライトする際の目標ライト経路Xw[1]を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWT[1]をライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路Yw[1]上を走行する。実ライト経路Yw[1]は、以下の式で表される。
Yw[1]=X1w[1]+X3w[1]
=X1w[1]+X2w[1]+ε[1]
=X1w[1]+βX3w[0]+ε[1]
=X1w[1]+βε[0]+ε[1] (3)
ここで、ε[1]は、ライトトラックWT[1]におけるフィードバック残差εである。
磁気ディスク装置1は、ライトトラックWT[2]をライトする際に目標ライト経路Xw[2]を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWT[2]をライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路Yw[2]上を走行する。実ライト経路Yw[2]は、以下の式で表される。
Yw[2]=X1w[2]+X3w[2]
=X1w[2]+X2w[2]+ε[2]
=X1w[2]+βX3w[1]+ε[2]
=X1w[2]+β(X2w[1]+ε[1])+ε[2]
=X1w[2]+β{(βX2w[0]+ε[0])+ε[1]}+ε[2]
=X1w[2]+β^2×ε[0]+βε[1]+ε[2] (4)
ここで、ε[2]は、ライトトラックWT[2]におけるフィードバック残差εである。
磁気ディスク装置1は、ライトトラックWT[n]をライトする際に目標ライト経路Xw[n]を追従するようにライトヘッド15Wを位置決め制御する。実際には、ライトトラックWT[n]をライトする場合、ライトヘッド15Wは、実ライト経路Yw[n]上を走行する。実ライト経路Yw[n]は、以下の式で表される。
Yw[n]=X1[n]+β^n×ε[0]+β^(n−1)×ε[1]+…+β^0×ε[n] (5)
ここで、ε[n]は、ライトトラックWT[n]におけるフィードバック残差εである。
ライトトラックWT[n]の前のライトトラックWT[n―1]にライトトラックWT[n]が重ね書きされた場合のリードトラックWT[n−1]のリードトラック幅RW[n−1]は、式(5)を用いて以下の式で表される。
RW[n−1]=Yw[n−1]−Yw[n]
={X1w[n−1]+β^(n−1)×ε[0]+β^(n−2)×ε[1]+…+β^0×ε[n−1]}−{X1w[n]+β^n×ε[0]+β^(n−1)×ε[1]+…+β^1×ε[n−1]+β^0×ε[n]}
=X1w[n−1]−X1w[n]+(β−1){β^(n−1)×ε[0]+β^(n−2)×ε[1]+…+ε[n−1]}+ε[n] (6)
ここで、X1w[n−1]−X1w[n]は、初期ライト経路X1w[n−1]にライトヘッド15Wを追従させてライトしたライトトラックWT[n−1]の半径方向の中心位置と初期ライト経路X1w[n]にライトヘッド15Wを追従させてライトしたライトトラックWT[n]の半径方向の中心位置との距離(以下、初期トラックピッチと称する)TPである。
そのため、リードトラック幅RW[n−1]は、以下の式で表される。
RW[n−1]=TP+(1−β){β^(n−1)×ε[0]+β^(n−2)×ε[1]+…+ε[n−1]}+ε[n] (7)
ここで、所定のバンド領域の全てのトラックにおいてフィードバック残差εの分散がσ^2であるとする。
この場合、リードトラック幅RW[n−1]の期待値E(RW)及びリードトラック幅RWの分散V(RW)は、以下の式で表される。
E(RW)=TP (8)
V(RW)=2/(1+β)×σ^2 (9)
分散V(RW)は、式(9)により、ゲインβ=0、すなわち、ATCにより前のライト位置情報に基づいて生成した現在のライト位置及び現在の目標ライト経路を追従しない場合、2σ^2となり、半径方向で隣接する2つのライトトラックのそれぞれの位置決め精度(分散σ^2)の2倍となる。分散V(RW)は、ゲインβが増加するに従って減少する。分散V(RW)は、ゲインβ=1である場合に最小値σ^2になる。そのため、ゲインβが大きいほど、リードトラックRT[n−1]のリードトラック幅RW[n−1]が円周方向において一定になり得る。
つまり、ゲインβが大きいほど、ATCによる効果が高くなり得る。ATCによるリードトラック幅RW[n−1]の圧縮率Cは、以下の式で表される。
C=1/(1+β) (10)
図7に示した例では、ライトトラックWT[0]において、オフセット値X3w[0]は、ε[0]である。そのため、オフセット値X3w[0]の分散は、フィードバック残差ε[0]の分散σ^2となる。
ライトトラックWT[1]において、ライト補正値X2w[1]は、βX3w[0]である。そのため、ライト補正値X2w[1]の分散は、β^2×σ^2である。また、ライトトラックWT[1]において、オフセット値X3w[1]は、X3w[1]=Yw[1]−X1w[1]=X2w[1]+ε[1]である。ライト補正値X2w[1]の分散β^2×σ^2とフィードバック残差ε[1]の分散σ^2とが無相関であると仮定した場合、オフセット値X3w[1]の分散は、(1+β^2)×σ^2となる。
ライトトラックWT[2]において、ライト補正値X2w[2]は、βX3w[1]である。そのため、ライト補正値X2w[2]の分散は、β^2(1×β^2)σ^2である。また、ライトトラックWT[2]において、オフセット値X3w[2]は、X3w[2]=Yw[2]−X1w[2]=X2w[2]+ε[2]である。ライト補正値X2w[2]の分散β^2(1+β^2)σ^2とフィードバック残差ε[1]の分散σ^2とが無相関であると仮定した場合、オフセット値X3w[1]の分散は、(1+β^2+β^4)×σ^2となる。
ライトトラックWT[n]において、ライト補正値X2w[n]の分散は、β^2(1×β^2+β^4+…+β^2n)σ^2である。n→∞である場合、ライト補正値X2w[n]の分散V(X2w)は、β^2/(1−β^2)×σ^2となる。また、ライトトラック[n]において、オフセット値X3w[n]の分散は、(1+β^2+β^4+…+β^2n+β^2(n+1))となる。n→∞である場合、オフセット値X3w[n]の分散V(X3w)は、1/(1−β^2)×σ^2となる。
分散V(X3w)は、ゲインβ=0、すなわち、ATCにより前のライト位置情報に基づいて生成した現在のライト位置及び現在の目標ライト経路を追従しない場合、σ^2である。分散V(X3w)は、ゲインβが増加するに従ってオフセット値(PES)X3wが大きくなることを示している。オフセット値X3wは、分散V(X3w)より、ゲインβ=1の場合に発散する。
そのため、ゲインβ<1でなければならない。ATCによるオフセット値(PES)X3wの増幅率Kは、以下の式で表される。
K=1/√(1―β^2) (11)
図8は、フィードバックシステムFSの伝達特性における入出力信号のゲイン及び位相を示すボード線図(bode diagram)である。図8において、上段にはフィードバックシステムFSの伝達特性における入出力信号のゲイン線図を示し、下段にはフィードバックシステムFSの伝達特性における入出力信号の位相線図を示している。ゲイン線図において、縦軸は、フィードバックシステムFSの伝達特性における入出力信号のゲイン[dB]を示し、横軸は、フィードバックシステムFSにおける入出力の周波数[Hz]を示している。ゲイン線図において、線L81は、周波数に対するゲインの変化を示している。位相線図において、縦軸は、位相[deg.]を示し、横軸は、周波数[Hz]を示している。位相線図において、線L82は、周波数に対する位相の変化を示している。
図8に示した例では、約2000[Hz]までゲインは1倍であり、位相の遅れがない。図8から、フィードバックシステムFSでは、目標ライト経路Xwをライトヘッド15Wで追従可能な周波数帯域(以下、追従帯域と称する場合もある)は、約2000[Hz]までである。この場合、ATC帯域も、約2000[Hz]までである。一方で、2000[Hz]以上の周波数帯域では、位相の遅れが発生している。約4500[Hz]のゲインから、出力信号が入力信号に対して増幅されることがわかる。図8に示したフィードバックシステムFSの伝達特性によりオフセット値(PES)X3wがテーブルTBに記録された場合、前のライト位置情報に含まれる周波数成分の内の2000[Hz]以上の周波数成分では、前のライト位置情報に基づいて現在のライト位置及び現在の目標ライト経路を正確に追従できない可能性がある。また、前のライト位置情報に4500[Hz]の周波数成分が含まれている場合、ライト補正値X2wは、現在のライトトラックから次のライトトラックに移動する度に増大し、発散する可能性がある。ライトATC制御では、ライト補正値X2wの発散を防止するために、位相やゲインを補償するためのフィルタが設置され得る。しかし、位相やゲインを補償するためのフィルタを設置した場合であっても、ライトATC制御により前のライト位置情報に基づいて生成した現在のライト位置及び現在の目標ライト経路を追従可能な周波数帯域は、フィードバックシステムFSにより目標ライト経路Xwをライトヘッド15Wで追従可能な周波数帯域に従う。そのため、ライトATC制御であっても、オフセット値X3wの全周波数帯域におけるリードトラック幅の変動を抑制できない。なお、目標ライト経路Xwをライトヘッド15Wで追従可能な周波数帯域は、約2000[Hz]までとしたが2000[Hz]以外の値であってもよい。また、前述したフィルタS62の例として挙げたローパスフィルタを通過する低周波成分は、例えば、2000[Hz]の周波数成分を含んでいる。
図9は、フィードバック残差εのパワースペクトラム及びパワー累積和の一例を示す図である。図9において、上段にはフィードバック残差εのパワースペクトラムの図を示し、下段にはフィードバック残差εのパワースペクトラムの累積和であるパワー累積和の図を示している。パワースペクトラムの図において、縦軸は、フィードバック残差εのパワースペクトラム[dBμm]を示し、横軸は、フィードバック残差εの周波数[Hz]を示している。パワースペクトラムの図において、実線L91は、ライト制御系SY1が外乱の影響を受けた場合のフィードバック残差εにおける周波数に対するパワースペクトラムの変化を示し、破線L92は、ライト制御系SY1が外乱の影響を受けていない場合のフィードバック残差εにおける周波数に対するパワースペクトラムの変化を示している。パワー累積和の図において、縦軸は、フィードバック残差εのパワー累積和[nm^2]を示し、横軸は、フィードバック残差εの周波数[Hz]を示している。パワー累積和の図において、実線L93は、実線L91のパワースペクトラムの累積和に相当し、破線L94は、破線L92のパワースペクトラムの累積和に相当する。パワー累積和の図には、実線L93上の点P11と、実線L93上の点P12と、破線L94の点P21と、破線L94上の点P22とを示している。点P11は、周波数が2000[Hz]におけるパワー累積和(約23nm^2)を示し、点P12は、周波数が30000[Hz]におけるパワー累積和(約38nm^2)を示し、点P21は、周波数が2000[Hz]におけるパワー累積和(約6nm^2)を示し、点P22は、周波数が30000[Hz]におけるパワー累積和(約21nm^2)を示している。図9において、ATC帯域は、追従帯域と同等であり、例えば、2000[Hz]未満であるものとする。
図9に示した例では、ATC帯域が2000[Hz]未満であるため、周波数が2000[Hz]未満のパワースペクトラムを抑制することでパワー累積和が抑制され、リードトラック幅RWが圧縮され得る。一方、ATC帯域が2000[Hz]未満であるため、周波数が2000[Hz]以上のパワースペクトラムを抑制することが出来ない、すなわち、リードトラック幅RWが圧縮されない可能性がある。図9に示した例では、実線L93で示すようにパワー累積和が変化する場合、パワー比率γは、例えば、γ=2000[Hz]未満のパワー累積和の総和(約23nm^2)/全周波数帯域のパワー累積和の総和(約38nm^2)=0.6である。また、破線L94で示すようにパワー累積和が変化する場合、パワー比率γは、例えば、γ=2000[Hz]未満のパワー累積和の総和(約6nm^2)/全周波数帯域のパワー累積和の総和(約21nm^2)=0.3である。
以下で、ライトATC制御を実行した場合のオフセット値X3wの増幅率とライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの圧縮率とを導出する。
はじめに、ライトATC制御を実行した場合のオフセット値X3wの増幅率を導出する。ライトATC制御を実行しない場合のオフセット値X3wの分散V(ε)とした場合、ATC帯域内のオフセット値X3wの分散V1(ε)とATC帯域外のオフセット値X3wの分散V2(ε)とは、パワー比率γを用いて、それぞれ、以下の式で表される。
V1(ε)=γV(ε) (12)
V2(ε)=(1−γ)×V(ε) (13)
ライトATC制御を実行した場合の全周波数帯域のオフセット値X3wの分散V3(ε)は、PES増幅率Kを用いて、以下の式で表される。
V3(ε)=K^2×V1(ε)+V2(ε)
=(1+(K^2−1)×γ)×V(ε)
=(1+γ×β^2/(1−β^2))×V(ε) (14)
したがって、ライトATC制御を実行した場合のオフセット値X3wの増幅率は、以下の式で表される。
√{V3(ε)/V(ε)}=√(1+γ×β^2/(1−β^2)) (15)
次に、ライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの圧縮率を導出する。ライトATC制御を実行しない場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの分散V0(ΔWR)は、オフセット値X3wの分散V(ε)を用いて以下の式で表される。
V0(ΔWR)=2V(ε) (16)
ライトATC制御を実行しない場合のATC帯域内のリードトラック幅RWの変動ΔWRの分散V4(ΔWR)とライトATC制御を実行しない場合のATC帯域外のリードトラック幅RWの変動ΔWRの分散V5(ΔWR)とは、それぞれ、以下の式で表される。
V4(ΔWR)=2×γ×V(ε) (17)
V5(ΔWR)=2×(1−γ)×V(ε) (18)
ライトATC制御を実行した場合のATC帯域のリードトラック幅RWの変動ΔWRの分散V6(ΔWR)は、リードトラック幅ΔWR圧縮率Cを用いて、以下の式で表される。
V6(ΔWR)=C×V4(ΔWR)
=2/(1+β)×γ×V(ε) (19)
ライトATC制御を実行した場合の全集数帯域のリードトラック幅RWの変動ΔWRの分散V7(ΔWR)は、以下の式で表される。
V7(ΔWR)=V6(ΔWR)+V5(ΔWR)
=2×[γ/(1+β)+1−γ]×V(ε) (20)
したがって、ライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの圧縮率は、以下の式で表される。
√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}
=√[γ/(1+β)+1−γ] (21)
図10は、ゲインβに対するライトATC制御を実行した場合のオフセット値X3wの増幅率の変化の一例を示す図である。図10において、縦軸は、ライトATC制御を実行した場合のオフセット値X3wの増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示し、横軸は、ゲインβを示している。図10には、線L101、L102、L103、L104、及びL105を示している。線L101は、パワー比率γ=0である場合のゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示している。線L102は、パワー比率γ=0.3である場合のゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示している。線L103は、パワー比率γ=0.6である場合のゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示している。線L104は、パワー比率γ=0.8である場合のゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示している。線L105は、パワー比率γ=1である場合のゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を示している。
図10に示した例では、増幅率√{V3(ε)/V(ε)}は、ゲインβが大きくなるに従って大きくなり、ゲインβ=1に付近で発散する。また、パワー比率γが大きい場合、ゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}の増加率は、大きくなり得る。
図11は、ゲインβに対するライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの圧縮率の変化の一例を示す図である。図11において、縦軸は、ライトATC制御を実行した場合のリードトラック幅RWの変動ΔWRの圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示し、横軸は、ゲインβを示している。図11には、線L111、L112、L113、L114、及びL115を示している。線L111は、パワー比率γ=0である場合のゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示している。線L112は、パワー比率γ=0.3である場合のゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示している。線L113は、パワー比率γ=0.6である場合のゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示している。線L114は、パワー比率γ=0.8である場合のゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示している。線L115は、パワー比率γ=1である場合のゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を示している。
図11に示した例では、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、ゲインβが大きくなるに従って小さくなる。換言すると、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、ゲインβが大きくなるに従って圧縮される。また、パワー比率γが大きい場合、ゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}の減少率は、大きくなり得る。
図9の実線L91に示したようにパワースペクトラムと図9の実線L93に示したようにパワー累積和とで示されるような外乱がライト制御系SY1に入力された場合、パワー比率γは、例えば、0.6である。パワー比率γ=0.6である場合、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、例えば、図11から約84%まで小さくすることができる。例えば、パワー比率γ=0.6で圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}を90%以下にし、且つ増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を10%未満にする場合、ゲインβは、図10及び図11から0.45以上0.50以下の範囲である。この場合、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、約89%まで小さくできる。例えば、パワー比率γ=0.8で増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を10%未満にする場合、ゲインβは、図10から0.50以下の範囲である。ゲインβが0.50以下である場合、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、約87%まで小さくできる。
図9の破線L92に示したようにパワースペクトラムと図9の破線L94に示したようにパワー累積和とで示されるような外乱がライト制御系SY1に入力された場合、パワー比率γは、例えば、0.3である。パワー比率γ=0.3である場合、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、例えば、図11から約92%まで小さくすることができる。例えば、パワー比率γ=0.8で増幅率√{V3(ε)/V(ε)}を10%未満にする場合、ゲインβは、図10から0.65以下の範囲である。ゲインβが0.65以下である場合、圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}は、約94%まで小さくできる。このように、ライト制御系SY1に入力される外乱によりパワー比率γが変化するため、ライトATC制御を実行するための最適なゲインβは、変化し得る。
ライト制御系SY1、例えば、調整器S6は、オフセット値X3w、パワー比率γ、図10に示したゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}の変化や、図11に示したゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}の変化に基づいて、ゲインβを変更する。そのため、ライト制御系SY1(磁気ディスク装置1)は、オフセット値X3wの増大によるライト性能の低下を抑制し、リードトラック幅RWの変動ΔRWを最適化することができる。なお、図10に示したゲインβに対する増幅率√{V3(ε)/V(ε)}の変化や、図11に示したゲインβに対する圧縮率√{V7(ΔWR)/V0(ΔWR)}の変化は、所定の記録領域、例えば、ディスク10、揮発性メモリ70、バッファメモリ80や、不揮発性メモリ90等に記録されていてもよい。
図12は、実施形態に係るライト処理方法の一例を示すフローチャートである。
システムコントローラ130は、1サンプリング周期ごとにオフセット値X3wを算出する(B1201)。例えば、システムコントローラ130は、初期ライト位置X1w及び実ライト位置Ywに基づいてオフセット値X3wを算出する。システムコントローラ130は、パワー累積和を算出する(B1202)。例えば、システムコントローラ130は、全周波数帯域のパワースペクトラムの累積二乗和を算出する。システムコントローラ130は、パワー累積和を算出した場合にカウント値をインクリメントする(B1203)。システムコントローラ130は、カウント値がカウント閾値以下であるかカウント閾値より大きいかを判定する(B1204)。カウント値がカウント閾値以下であると判定した場合(B1204のNO)、システムコントローラ130は、B1201の処理へ進む。カウント閾値がカウント閾値よりも大きいと判定した場合(B1204のYES)、システムコントローラ130は、B1209の処理に進む。
システムコントローラ130は、所定の周波数成分をカットオフする(B1205)。例えば、システムコントローラ130は、ATC帯域の周波数成分を通過させ、ATC帯域よりも大きい周波数帯域の周波数成分を抑制する。システムコントローラ130は、パワー累積和を算出する(B1206)。例えば、システムコントローラ130は、ATC帯域のパワースペクトラムの累積二乗和を算出する。システムコントローラ130は、パワー累積和を算出した場合にカウント値をインクリメントする(B1207)。システムコントローラ130は、カウント値がカウント閾値以下であるかカウント閾値より大きいかを判定する(B1208)。カウント値がカウント閾値以下であると判定した場合(B1208のNO)、システムコントローラ130は、B1201の処理へ進む。カウント閾値がカウント閾値よりも大きいと判定した場合(B1208のYES)、システムコントローラ130は、パワー比率γを算出する(B1209)。例えば、システムコントローラ130は、ATC帯域のパワースペクトラムの累積二乗和に対する全周波数帯域のパワースペクトラムの累積二乗和の比としてパワー比率を算出する。システムコントローラ130は、パワー比率γに応じてゲインβを設定する(B1210)。システムコントローラ130は、カウント値をリセットする(B1211)。システムコントローラ130は、ゲインβ及びオフセット値X3wに基づいて算出したライト補正値X2wに基づいて目標ライト位置Xwの算出およびライト処理を実行し(B1211)、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、初期ライト位置X1w及び実ライト位置Ywに基づいて算出したオフセット値X3wに基づいてパワー比率γを算出する。磁気ディスク装置1は、パワー比率γに応じて最適なゲインβを設定する。磁気ディスク装置1は、オフセット値X3w及びゲインβに基づいて算出したライト補正値X2wと初期ライト位置X1wとに基づいて目標ライト位置Xwを算出する。磁気ディスク装置1は、目標ライト位置Xw及び実ライト位置Ywに基づいてライト誤差ewを算出する。磁気ディスク装置1は、ライト誤差に基づいて算出したライト駆動量Uwに応じてアクチュエータACを駆動し、ライトヘッド15Wを実ライト位置Ywに移動する。パワー比率γに応じて最適なゲインβを設定できるため、磁気ディスク装置1は、ヘッド15(ライトヘッド15W)を最適な半径方向の位置に位置決めすることができる。また、リードトラック幅の変動ΔRWを抑制することができる。そのため、磁気ディスク装置1は、ライト処理性能を向上することができる。また、リード性能を向上することが出来る。
次に、他の実施形態及び変形例に係る磁気ディスク装置について説明する。他の実施形態及び変形例において、前述の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
(変形例1)
変形例1の磁気ディスク装置1は、ライト制御系SY1の構成が前述した実施形態と異なる。
図13は、変形例1に係るライト処理時のヘッド15の位置決め制御系SY1の一例を示すブロック図である。
ライト制御系SY1は、補償器S9、遅延器S10、及び演算部CL4をさらに有している。
補償器S9は、駆動量Uwの補正値(以下、駆動補正値と称する)を生成する。例えば、補償器S9は、ライト補正位置X2w(C,S+1)に基づいて駆動補正値U1w(C,S+1)を生成する。
遅延器S10は、所定の周期分を遅延させる。遅延器S8は、例えば、現在のセクタ(C、S)の進行方向に位置する次のセクタ(C、S+1)のライト目標位置にヘッド15Wを位置決めさせるための駆動補正値U1w(C,S+1)を1サンプリング周期分遅延させる。
制御器S2は、ライト駆動量Uwを演算部CL4に出力する。演算部CL4は、ライト駆動量Uw及び駆動補正値U1wが入力される。演算部CL4は、駆動量Uwに駆動補正値U1w(C,S)を加算したライト駆動量(以下、実ライト駆動量と称する)U2wをアクチュエータS3に出力する。アクチュエータS3は、実ライト駆動量U2wが入力される。アクチュエータS3は、実ライト駆動量U2wに応じて駆動し、実ライト駆動量U2wに対応する実ライト位置Ywにヘッド15、例えば、ライトヘッド15Wを移動する。
可変ゲインS7は、オフセット値X3w(C−1,S+1)にパワー比率γに応じて設定したゲインβを乗算したライト補正値X2w(C,S+1)を遅延器S8及び補償器S9に出力する。補償器S9は、パワー比率γに応じて設定したゲインβを乗算したライト補正値X2w(C,S+1)が入力される。補償器S9は、駆動補正値U1w(C,S+1)を遅延器S10に出力する。遅延器S10は、パワー比率γに応じて設定したゲインβを乗算した駆動補正値U1w(C,S+1)を1サンプリング周期分遅延させた駆動補正値U1w(C,S)を演算部CL4に出力する。
変形例1によれば、磁気ディスク装置1は、駆動補正値U1wに基づいて駆動量Uwを補正する。これにより、図8に示すようなフィードバックシステムの伝達特性においてゲインの発散や位相遅れを改善することができる、すなわち、ATC帯域を向上させることが出来るので、パワー比率γの大きい状態で動作させることが出来、ATC追従ゲインβを向上させることができる。そのため、磁気ディスク装置1は、ライト処理性能を向上することができる。
(変形例2)
変形例1の磁気ディスク装置1は、調整器S6の構成が前述した実施形態と異なる。
図14は、変形例1に係る調整器S6の一例を示すブロック図である。
調整器S6は、増幅器S65と、比較器(コンパレータ)S66とをさらに有している。
増幅器S65は、所定の値を乗じる。増幅器S65は、例えば、累積和算出器S61から出力された累積二乗和Aに所定の値を乗じた値を出力する。
比較器S66は、入力信号に応じて出力信号を選択する。例えば、比較器S66は、増幅器S65からの出力と累積和算出器S63とを比較して比較結果に応じたパワー比率γを出力する。一例では、比較器S66は、全周波数帯域のパワー累積和に対する低周波帯域のパワー累積和の比率が所定の割合、例えば、7割以上である場合、パワー比率γをそのまま出力する。また、比較器S66は、全周波数帯域のパワー累積和に対する低周波帯域のパワー累積和の比率が所定の割合、例えば、7割より小さい場合、パワー比率γ=0として出力する。なお、比較器S66は、全周波数帯域のパワー累積和に対する低周波帯域のパワー累積和の比率に応じて幾つかのパワー比率を出力可能に構成されていてもよい。
累積和算出器S61は、増幅器S65に累積二乗和Aを出力する。増幅器S65は、累積二乗和Aが入力される。増幅器S65は、累積二乗和Aに所定の値を乗じた値を比較器S66に出力する。累積和算出器S63は、累積二乗和Bを比較器S66に出力する。比較器S66は、累積二乗和に所定の値を乗じた値と累積二乗和Bとが入力される。比較器S66は、累積二乗和に所定の値を乗じた値と累積二乗和Bとに基づいてパワー比率γを出力する。
図15は、変形例2に係るパワー比率γに対するゲインβの変化の一例を示す図である。図15において、縦軸は、ゲインβを示し、横軸は、パワー比率γを示している。図15には、閾値βth2、βth3、βth4、γth3、γth4、及びγth5を示している。以下、閾値βth2、βth3、及びβth4をゲイン閾値と称し、閾値γth3、γth4、及びγth5をパワー比率閾値と称する場合もある。図6には、実線L151及び破線L152を示している。実線L151は、パワー比率閾値γth3未満のパワー比率γで0であり、パワー比率閾値γth3以上のパワー比率γでゲイン閾値(ゲイン)βth2であるゲインβを示している。破線L152は、パワー比率閾値γth3未満のパワー比率γで0であり、パワー比率閾値γth3以上かつパワー比率閾値γth4未満のパワー比率γでゲイン閾値(ゲイン)βth3であり、パワー比率閾値γth4以上かつパワー比率閾値γth5未満のパワー比率γでゲイン閾値(ゲイン)βth4であり、パワー比率閾値γth5以上のパワー比率γでゲイン閾値(ゲイン)βth5であるゲインβを示している。
磁気ディスク装置1は、例えば、実線L151、又は破線L152に示すように、パワー比率γに対してゲインβを不連続的に変更する。なお、磁気ディスク装置1は、図15に示した例以外でパワー比率γに対してゲインβを不連続的に変更してもよい。
変形例2によれば、磁気ディスク装置1は、パワー比率γに対してゲインβを不連続に変化させることができる。そのため、磁気ディスク装置1は、ライト処理能力を向上することができる。
なお、前述した実施形態及び変形例の磁気ディスク装置1は、瓦記録ではない通常の記録方式であっても適用することができる。例えば、前述した実施形態及び変形例の磁気ディスク装置1は、通常の記録方式でシーケンシャルにディスク10にトラック(データ)をライトする際に適用され得る。
また、これまでの説明では、パワー比率γを、所望の周波数帯域における累積二乗和演算で求めていたが、別の実施の形態として、整流回路などを用いて、パワーを直流信号に変換した後に、その信号レベルの比率から求めても良い。
また、パワー比率γは、全周波数帯域における位置誤差信号強度に対する、ATC帯域における位置誤差信号強度の比率で求めていたが、ATC帯域を含む広周波数帯域における位置誤差信号強度に対する、ATC帯域における位置誤差信号強度の比率で求めても構わない。
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、10…磁気ディスク、10a…瓦記録領域、10b…メディアキャッシュ、12…スピンドルモータ(SPM)、13…アーム、14…ボイスコイルモータ(VCM)、15…ヘッド、15W…ライトヘッド、15R…リードヘッド、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 (12)

  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、
    前記ヘッドの第1位置情報に基づいて算出した第1値に応じて変更されるゲインと前記ディスクに第1トラックをライトした際の前記ヘッドの第2位置情報とに基づいて算出した前記ヘッドの第3位置情報に応じて、前記第1トラックの半径方向に隣接する第2トラックをライト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、前記第1位置情報の第1周波数帯域のパワースペクトラムの第1累積二乗和に対する前記第1位置情報の第1周波数帯域に含まれる第2周波数帯域のパワースペクトラムの第2累積二乗和との比率として前記第1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値に対して前記ゲインを連続的に変更する、請求項2に記載の磁気ディスク装置。
  4. 前記コントローラは、前記第1値に比例して前記ゲインを変更する、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、前記第1値に対して前記ゲインを不連続に変更する、請求項2に記載の磁気ディスク装置。
  6. 前記コントローラは、前記第1値が第1閾値未満である場合に前記ゲインを0にし、前記第1値が第1閾値以上である場合に前記ゲインを第2値にする、請求項5に記載の磁気ディスク装置。
  7. 前記コントローラは、前記第2周波数帯域における前記第1位置情報に基づいて生成した前記第2トラックをライトする際の前記ヘッドの経路を前記ヘッドにより追従できる、請求項2乃至6のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
  8. 前記第1周波数帯域は、前記第1位置情報の全周波数帯域である、請求項2乃至7のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
  9. 前記コントローラは、前記第1位置情報に対応する増幅率と前記第1値とに基づいて前記ゲインを変更する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
  10. 前記コントローラは、前記第1トラックと前記第2トラックとの半径方向の幅の変動の圧縮率と前記第1値とに基づいて、前記ゲインを変更する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
  11. 前記コントローラは、前記第1トラックに前記第2トラックをシーケンシャルに重ね書きをする、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
  12. 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、を備える磁気ディスクに適用されるライト処理方法であって、
    前記ヘッドの第1位置情報のパワースペクトラムに基づいて算出した第1値に応じて変更されるゲインと前記ディスクに第1トラックをライトした際の前記ヘッドの第2位置情報とに基づいて算出した前記ヘッドの第3位置情報に応じて、前記第1トラックの半径方向に隣接する第2トラックをライトする、ライト処理方法。
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