(57)【要約】【課題】振動発生を抑制した安定性の高いヘッド位置決めを実現するとともに、微動アクチュエータの変位の頻度を少なくして該微動アクチュエータの特性劣化を防止しうるヘッド位置決め装置を提供する。【解決手段】同軸状の複数の情報記録ディスクに対してそれぞれアクセスを行う記録／再生用の複数のヘッドと、各ヘッドを微小変位させる複数の微動アクチュエータと、各微動アクチュエータを支持する複数のヘッド支持機構と、複数のヘッド支持機構を一括駆動する粗動アクチュエータとを含み、各ヘッドが前記ディスクから読み取ったヘッド位置信号に基づいて対応する各ヘッドが目標トラックに追従するように各微動アクチュエータを制御するように構成するとともに、各微動アクチュエータの相対変位値のうちの中央値を選択し、選択した中央値に基づいて粗動アクチュエータを制御する。【選択図】図２６
2006155885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸状の複数の情報記録ディスクに対してそれぞれアクセスを行う記録／再生用の複数のヘッドと、
前記各ヘッドを微小変位させる複数の微動アクチュエータと、
前記各微動アクチュエータを支持する複数のヘッド支持機構と、
前記複数のヘッド支持機構を一括駆動する粗動アクチュエータとを含み、
前記各ヘッドが前記ディスクから読み取ったヘッド位置信号に基づいて対応する各ヘッドが目標トラックに追従するように各微動アクチュエータを制御するように構成するとともに、
前記各微動アクチュエータの相対変位値のうちの中央値を選択し、選択した中央値に基づいて粗動アクチュエータを制御するように構成してあることを特徴とするヘッド位置決め装置。
【請求項２】
前記各微動アクチュエータの変位、および前記粗動アクチュエータによる前記各ヘッド支持機構の移動を制御する制御部を具備し、
前記制御部は、
前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるヘッド位置信号と前記各ヘッドの目標位置信号との差分をヘッド位置誤差信号とし、前記ヘッド位置誤差信号に基づいて前記各微動アクチュエータを制御し、前記各ヘッド毎の位置決め制御を行う複数の微動位置決め制御部と、
前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を中央値信号として選択する中央値選択部と、
前記選択した中央値信号に基づいて前記粗動アクチュエータによる前記ヘッド支持機構の一括した移動を制御する粗動制御系とを含むことを特徴とする請求項１に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項３】
前記中央値選択部は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号のうち前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブとなっている相対変位信号を前記中央値選択の候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を前記中央値信号として選択する請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項４】
前記微動位置決め制御部は、前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行い、前記アクセス指令信号がインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項５】
前記中央値選択部は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号のうち前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブとなっている相対変位信号を前記中央値選択の候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を前記中央値信号として選択し、
かつ、前記微動位置決め制御部は、前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行い、前記アクセス指令信号がインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項６】
前記中央値信号を選択するための前記各相対変位信号の数が偶数の場合は、２つある前記中央値信号のうち前記相対変位信号が小さい方の前記相対変位信号を前記中央値信号として選択する請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項７】
前記相対変位信号は、前記各微動アクチュエータをモデル化した推定器により生成される信号である請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記各微動アクチュエータおよび前記粗動アクチュエータを制御可能なマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムを格納するメモリと、
前記マイクロプロセッサを動作させるための前記プログラムとを備え、
前記プログラムは、前記マイクロプロセッサが前記プログラムを読み取って実行することにより前記ヘッド位置決め制御機能を実現させるヘッド位置決め制御プログラムを含むことを特徴とする請求項２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項９】
前記ヘッド位置決め制御プログラムは、
前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるヘッド位置データと前記各ヘッドの目標位置データとの差分をヘッド位置誤差データとし、前記ヘッド位置誤差データに基づいて前記各微動アクチュエータを制御し、前記各ヘッド毎の位置決め制御を行う複数の微動位置決め制御手段と、
前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを中央値データとして選択する中央値選択手段と、
前記選択した中央値データに基づいて前記粗動アクチュエータによる前記ヘッド支持機構の一括した移動を制御する粗動制御系手段とを含む請求項８に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１０】
前記中央値選択手段は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対
変位データのうち前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブとなっている相対変位データを前記中央値データの候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを前記中央値データとして選択する請求項９に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１１】
前記微動位置決め制御手段は、前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行い、前記アクセス指令データがインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う請求項９に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１２】
前記中央値選択手段は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位データのうち前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブとなっている相対変位データを前記中央値選択の候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを前記中央値データとして選択し、
かつ、前記微動位置決め制御手段は、前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行い、前記アクセス指令データがインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う請求項９に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１３】
前記中央値データを選択するための前記各相対変位データの数が偶数の場合は、２つある前記中央値データのうち前記相対変位データが小さい方の前記相対変位データを前記中央値データとして選択する請求項８に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１４】
前記相対変位データは、前記各微動アクチュエータをモデル化した推定手段により生成されるデータである請求項８に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のヘッド位置決め装置を具備している情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ステージアクチュエータ方式のヘッド位置決め装置に関する。情報記録ディスクに対してアクセスを行う記録／再生用のヘッドを、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの協働によって位置制御するのが２ステージアクチュエータ方式である。本発明は、２ステージアクチュエータ方式において微動アクチュエータが圧電素子を利用して構成されているヘッド位置決め装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、磁気ディスク装置を代表とする情報記録再生装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
ハードディスクなどの情報記録ディスクに対して記録／再生用のヘッドを高速高精度に位置決めするための装置として、粗動アクチュエータと微動アクチュエータからなる２ステージアクチュエータ方式のヘッド位置決め装置がある（例えば、特許文献１）。微動アクチュエータはマイクロアクチュエータ（ＭＡ）とも呼称され、また、２ステージアクチュエータはピギーバックアクチュエータとも呼称されている。そして、微動アクチュエータには圧電素子（ＰＺＴ素子）が利用されることが多い。
【０００４】
粗動アクチュエータとしては通常、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が用いられる。粗動アクチュエータは、シーク動作やトラック複数分のジャンプなどの大移動のために使用されるもので、ヘッドを搭載しているヘッド支持機構をシャーシ上の軸を中心にして回動させる。微動アクチュエータは、トラック追従や１トラックジャンプなどの高速で微小な位置決めのために使用されるもので、粗動アクチュエータとヘッドスライダとの間に圧電素子を介在させて構成している。微動アクチュエータである圧電素子に対する印加電圧の制御によって、ヘッドの変位量を調整する。印加電圧が大きいほど変位の応力が大きく、応答性がより速いヘッドの位置決めが可能である。
【０００５】
ところで、情報記録の大容量化を図るために、複数の情報記録ディスクを同軸状に配列し、各ディスクに対して微動アクチュエータおよびヘッドを配置し、各微動アクチュエータを取り付けた複数のヘッド支持機構を一括して粗動アクチュエータで移動させる方式がある。複数のディスクに対して個別にアクセスを行う複数のヘッドと、前記各ヘッドを微小変位させる複数の微動アクチュエータと、前記各微動アクチュエータを支持する複数のヘッド支持機構と、前記複数のヘッド支持機構を一括駆動する粗動アクチュエータとを備える。粗動アクチュエータの制御については、これまでは、次のような方式が一般的なものとされている。
【０００６】
複数の微動アクチュエータの相対変位信号に対して重み付け加算を行い、その重み付け加算信号がゼロに収束するように粗動アクチュエータを制御する。相対変位信号の重み付けは、複数のヘッドについてあらかじめ決められた重要度に従う。その重要度は、代表的にはアクセス順位である。例えば、最上位のディスクに対するヘッドを優先度１位として最も大きい重み付けを行う。以下、図３９および図４０を用いて説明する。
【０００７】
図示しない複数のディスクに対して各ヘッド２の位置決め制御を行う複数の微動アクチュエータ５２がそれぞれヘッド支持機構４に設けられ、複数のヘッド支持機構４は共通の回転体１１に取り付けられ、回転体１１は回動軸８に軸支された上で粗動アクチュエータ５１によって回転駆動される。ヘッド２がディスクから読み取ったサーボ情報ｓａが微動制御部１９０に入力される。微動制御部１９０は、入力したサーボ情報ｓａに含まれるヘッド位置信号を検出し、目標位置信号Ｒとヘッド位置信号との差分をとって位置誤差信号を生成する。さらに、所要の処理を経て微動駆動信号ｕ(B)を生成し、微動アクチュエータ５２に出力する。微動アクチュエータ５２は、微動駆動信号ｕ(B)によって駆動制御され、ヘッド２の微小な位置決め制御を行う。このヘッド２の制御は、複数のヘッドにつき互いに独立して行われる。
【０００８】
微動アクチュエータ５２に圧電素子を利用すると、ヘッド２の変位量の検出が容易である。圧電素子は圧電効果と逆圧電効果を併せ持つ。電圧印加によるひずみを利用する微小変位での位置制御と同時に、変位により発生する電圧を利用して微小な変位量を検出電圧として検出できる。各微動アクチュエータ５２の変位量を示す相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）が各重み付け回路１９３に入力され、個別的に重み付けされ、処理回路１９２に供給される。処理回路１９２では相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）に重み付けを行った信号を加算し、重み付け加算信号ｘｃとして粗動制御部１９１に出力する。粗動制御部１９１は、入力した加算信号ｘｃに対して所定の処理を施して粗動駆動信号ｕ(S)を生成し、粗動アクチュエータ５１に出力する。粗動アクチュエータ５１は、粗動駆動信号ｕ(S)に基づいて回転体１１を回転駆動し、複数のヘッド支持機構４を一括的に移動させる。粗動制御部１９１による制御は、重み付け加算信号ｘｃの値が最小になるような制御である。これと並行して、上記の各微動アクチュエータ５２による各ヘッド２の個別制御が行われる。微動制御部１９０による制御は前記の位置誤差信号の値がゼロに最接近するような制御である。
【０００９】
上記において、複数の重み付け回路１９３での相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）に対する重み付けは、複数のヘッド２についてあらかじめ決められた重要度に従ったものである。その重要度は、代表的にはアクセス順位である。例えば、最上位のディスクに対するヘッド２を優先度１位として最も大きい重み付けを行う。
【特許文献１】特開平１０−２５５４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図３９に示した複数のヘッド支持機構を有するヘッド位置決め装置において、重要度に基づいて粗動アクチュエータ５１を制御すると、ヘッド支持機構４の頻繁な移動とそれに伴う振動発生の課題が生じる。以下、この課題について説明する。
【００１１】
図４０（ａ）に示すように、ヘッド２および微動アクチュエータ５２の数が仮に１つであるとした場合には、粗動アクチュエータ５１と微動アクチュエータ５２との協働による位置決めのサーボ制御の完遂によって、微動アクチュエータ５２はヘッド支持機構４の中心線ａ上に位置するように制御される。
【００１２】
ヘッド２および微動アクチュエータ５２が複数ある場合には、図４０（ｂ）に示すように（３つの場合を例示）、相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（３）に重みｗ1〜ｗ3を掛けた重み付け加算信号ｘｃ＝ｗ1・ｘ（１）＋ｗ2・ｘ（２）＋ｗ3・ｘ（３）の値が中心線ａ上でゼロとなるように粗動アクチュエータ５１はヘッド支持機構４を位置決め制御する。なお、相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（３）は有向成分（ベクトル）として正負の値を持つ。そして、各微動アクチュエータ５２は、中心線ａから変位した状況の中で目標トラックへ向けて位置決め制御される。
【００１３】
図４０（ａ）の場合には、ヘッド２が目標トラックに達したとき以降は、微動アクチュエータ５２は変位量ゼロの中心線ａ上をホームポジションとしてトラック追従動作を行う。変位量ゼロを中心とするトラック追従動作は最も安定した状態のトラック追従動作となる。
【００１４】
一方、図４０（ｂ）の場合には、それぞれの微動アクチュエータ５２が中心線ａから変位した位置をホームポジションとしてトラック追従動作を行うが、変位状態でのトラック追従動作であるため、微動アクチュエータ５２の動作は不安定な状態となり、制御不能になったり、異常発振を引き起こす可能性がある。さらに、粗動アクチュエータ５１および各微動アクチュエータ５２の頻繁な移動による振動が発生する頻度も高くなり、より微動アクチュエータ５２が不安定な状態となる可能性が高い。具体的に説明すると、次のとおりである。
【００１５】
図４０（ｂ）において、ヘッド２（１）に対応するディスクの目標トラックはヘッド２（１）に位置対応し、ヘッド２（２）に対応するディスクの目標トラックはヘッド２（２）に位置対応し、ヘッド２（３）に対応するディスクの目標トラックはヘッド２（３）に位置対応している。いま、重要度が最も高いヘッドをヘッド２（１）とする。最重要ヘッド２（１）が中心線ａに近くあれば影響は少ないが、中心線ａから遠く離れているときは影響が大きい。図示状態では、最重要ヘッド２（１）の変位量は大きなものとなっている。最重要ヘッド２（１）の重みｗ1は最も大きい。最重要ヘッド２（１）のが目標トラックからオフトラックすると、その重みｗ1が大きいだけに影響が大きい。すなわち、粗動アクチュエータ５１の動作量が大きい。図４０の紙面で最重要ヘッド２（１）に位置対応する目標トラックのウォブリング（うねり）が大きいと想像されたい。粗動アクチュエータ５１の動作量が大きいことに引きずられて各微動アクチュエータ５２も変位し、改めてのトラック追従動作となる。最重要ヘッド２（１）に対するアクセスの指令頻度は最も高い。したがって、最重要ヘッド２（１）が変位量の大きな状態で重み付け加算信号ｘｃの値がゼロに収束している状態からのトラック追従動作では、粗動アクチュエータ５１および各微動アクチュエータ５２の移動頻度が高いものとなる。この高頻度の動作が各微動アクチュエータ５２への振動として影響し、各微動アクチュエータ５２の機構的な安定性に影響を与える。微動アクチュエータ５２どうしの相互干渉による機構的共振も生じる。すなわち、目標トラックへの位置決め制御を行うこと自体が目標トラックからの位置ずれを誘発するような事態となる。その結果、ヘッド２の位置決め精度の劣化を引き起こす。
【００１６】
振動発生を抑制する対策として、目標トラックに対する追従動作をより高速に行えば良いとする考え方がある。しかし、応答性を高くするには、微動アクチュエータを構成する圧電素子に対してより高い電圧を印加する必要があり、印加電圧が過剰であると、圧電素子において鉛の析出、特性劣化、さらには圧電素子破壊の問題が生じる。
【００１７】
したがって、本発明の主たる目的は、複数のディスクに対する複数のヘッド、微動アクチュエータおよびヘッド支持機構の組を一括して粗動アクチュエータで移動させる方式において、振動発生を抑制した安定性の高いヘッド位置決めを実現するとともに、微動アクチュエータの変位の頻度を少なくして該微動アクチュエータの特性劣化を防止しうるヘッド位置決め装置を提供することを目的とする。さらに、同様の機能を発揮する情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、微動アクチュエータを複数有するヘッド位置決め装置についてである。各微動アクチュエータの変位量を考慮し、その中で変位量分布の中央値の微動アクチュエータを選択し、この選択された１つの微動アクチュエータと粗動アクチュエータとが協働して制御を行う。
【００１９】
本発明における微動アクチュエータ複数のヘッド位置決め装置は、同軸状の複数の情報記録ディスクに対してそれぞれアクセスを行う記録／再生用の複数のヘッドと、前記各ヘッドを微小変位させる複数の微動アクチュエータと、前記各微動アクチュエータを支持する複数のヘッド支持機構と、前記複数のヘッド支持機構を一括駆動する粗動アクチュエータとを備えている。また、前記各ヘッドが前記ディスクから読み取ったヘッド位置信号に基づいて対応する各ヘッドが目標トラックに追従するように各微動アクチュエータを制御する。さらに、前記各微動アクチュエータの相対変位値のうちの中央値を選択し、選択した中央値に基づいて粗動アクチュエータを制御するように構成してある。
【００２０】
上記の発明のヘッド位置決め装置は、より具体的レベルでは次のように構成する。前記各微動アクチュエータの変位、および前記粗動アクチュエータによる前記各ヘッド支持機構の移動を制御する制御部を具備する。その制御部は、次のような内容をもつ微動位置決め制御部と中央値選択部と粗動制御系とを含む。微動位置決め制御部は複数ある。前記の各微動位置決め制御部は、それぞれ各ヘッドに個別に対応したものであり、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるヘッド位置信号と前記各ヘッドの目標位置信号との差分をヘッド位置誤差信号とし、前記ヘッド位置誤差信号に基づいて前記各微動アクチュエータを制御し、前記各ヘッド毎の位置決め制御を行う。前記の中央値選択部は、複数の微動アクチュエータに対応したものであり、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を中央値信号として選択する。前記の粗動制御系は、前記選択した中央値信号に基づいて前記粗動アクチュエータによる前記ヘッド支持機構の一括した移動を制御する。
【００２１】
上記した各機能をソフトウェアで実現してもよい。すなわち、前記制御部として、前記各微動アクチュエータおよび前記粗動アクチュエータを制御可能なマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムを格納するメモリと、前記マイクロプロセッサを動作させるための前記プログラムとを備えたものに構成する。そして、前記プログラムは、前記マイクロプロセッサが前記プログラムを読み取って実行することにより前記ヘッド位置決め制御機能を実現させるヘッド位置決め制御プログラムを含むものに構成する。メモリから読み取ったヘッド位置決め制御プログラムをマイクロプロセッサで実行することで、正確、かつ柔軟な処理が可能となる。
【００２２】
前記ヘッド位置決め制御プログラムとして、次のような機能を有する微動位置決め制御手段と中央値選択手段と粗動制御系手段を含んだものを用いることが好ましい。前記微動位置決め制御手段は、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるヘッド位置データと前記各ヘッドの目標位置データとの差分をヘッド位置誤差データとする。そして、前記ヘッド位置誤差データに基づいて前記各微動アクチュエータを制御し、前記各ヘッド毎の位置決め制御を行う。前記中央値選択手段は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを中央値データとして選択する。前記粗動制御系手段は、前記選択した中央値データに基づいて前記粗動アクチュエータによる前記ヘッド支持機構の一括した移動を制御する。
【００２３】
上記の構成による作用は次のとおりである。アクセス順位などの重要度に関係なく、複数の相対変位値の中から選択した中央値に基づいて粗動アクチュエータの制御を行うので、常に、中央に位置する微動アクチュエータが優先され、この中央の微動アクチュエータが常にホームポジションに位置するように制御する。したがって、複数のディスクでトラックがウォブリングして複数のヘッドの変位量および変位方向がリアルタイムかつランダムに変動しても、粗動アクチュエータによる複数のヘッド支持機構の頻繁な移動は発生しにくく、動きのより少ない安定した制御となる。
【００２４】
そして、トラック追従動作において、中央に位置するヘッドが目標トラックに達すると、それ以降は微動アクチュエータの変位量がゼロとなる。中央値信号がゼロに収束し、粗動アクチュエータによるヘッド支持機構の移動はなくなり、この状態で中央以外のヘッドのトラック追従動作が行われる。これは、最も安定した状態でのトラック追従動作である。すなわち、振動の発生を抑制した状態での、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行える。
【００２５】
オントラック動作をより高速に行って振動発生を抑制するには、微動アクチュエータを構成する圧電素子に対してより高い電圧を印加すればよいとする考え方がある。しかしながら、印加電圧が過剰であると、圧電素子において鉛の析出、特性劣化、さらには圧電素子破壊の問題が生じる。本発明では、圧電素子への印加電圧に制限を加えて圧電素子の特性劣化を回避する一方で、選択した中央値による粗動アクチュエータの制御で振動発生を抑制するという巧妙な手法をとっている。
【００２６】
上記において好ましい態様は、前記中央値選択部が次のように構成されていることである。中央値選択部は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号を選択するのであるが、ヘッドが目標トラックにオントラックし記録／再生の終了した微動アクチュエータの相対変位信号は除外するように構成する。すなわち、前記複数の相対変位信号のうち前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブとなっている相対変位信号を前記中央値選択の候補として選択する。そして、前記候補として選択した複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を前記中央値信号として選択する。
【００２７】
ソフトウェア方式の場合、上記において好ましい態様は、前記中央値選択手段が次のように構成されていることである。すなわち、中央演算処理装置は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位データのうち前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブとなっている相対変位データを前記中央値データの候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを前記中央値データとして選択する。
【００２８】
上記の構成による作用は次のとおりである。中央に位置するヘッドの記録／再生が終了した時点で、アクセス指令信号はインアクティブとなる。これにより、このヘッドに対応した微動アクチュエータの相対変位信号は中央値選択の候補から除外され、選択候補が１つ減る。記録／再生が終了したヘッドは、それがオントラックしたトラック位置に留まり、粗動アクチュエータの制御から外される。粗動アクチュエータを制御する候補の相対変位信号を記録／再生が未処理のヘッドからのものに限定し絞り込む。これにより、粗動アクチュエータの変位の頻度または変位量を低く抑え、この結果として、現に記録／再生を行っているヘッドの変位量も低く抑える。記録／再生の終了したヘッドは微小変位してももはや記録／再生には関係しない。以上の相乗により、振動の発生をさらに抑制し、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行え、記録再生を良好に行うことができる。また、変位の頻度が少ない分、微動アクチュエータの寿命が長くなる。
【００２９】
上記において、未処理のヘッド数は１つずつ減少する。中央値信号を選択するための相対変位信号の数は、奇数と偶数が交互となる。相対変位信号の数が奇数のときは、ちょうど中央のものが存在するが、相対変位信号の数が偶数のときは、ちょうど中央のものが存在しない。そこで、２つある中央のもののうち、相対変位信号が小さい方を中央値信号として選択する。大きい方を選択するより、振動が抑制され、ヘッド位置決めの安定性がより良くなる。
【００３０】
また、上記の発明において好ましい態様は、前記微動位置決め制御部が次のように構成されていることである。前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行う。これに対して、前記アクセス指令信号がインアクティブのときには、前記トラック位置信号を除外し、前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う。
【００３１】
ソフトウェア方式の場合、上記において好ましい態様は、前記微動位置決め制御手段が次のように構成されていることである。すなわち、微動位置決め制御手段は、前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行う。一方、前記アクセス指令データがインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う。
【００３２】
上記の構成による作用は次のとおりである。インアクティブのアクセス指令信号が発生しないうちは、トラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせでヘッドの位置決め制御を行う。中央のヘッドの記録／再生が終了すると、そのヘッドに対応するアクセス指令信号がインアクティブとなり、トラック位置信号を無効化し、バースト復調信号に基づいたヘッドの位置決め制御に切り換わる。次の記録／再生処理のために、別のトラックを目標トラックとして粗動アクチュエータの駆動によりヘッド支持機構が移動するとする。この場合、記録／再生の終了したヘッドは元のトラックに追従しようとする結果、その微動アクチュエータの変位量が大きくなってしまう。これに対して、トラック位置信号を無視し、バースト復調信号に限ることにより、別トラックに変わっても、トラック間領域内の中央位置に追従するように制御され、記録／再生の終了したヘッドの微動アクチュエータの移動が抑制される。その結果、記録／再生の終了した微動アクチュエータは、粗動アクチュエータによる変位位置にかかわらず、トラック間領域内の中央位置の近傍に位置する状態を継続しながら、次の処理まで待機する。この状態は、微動アクチュエータにとって機構的に最も安定した状態である。また、記録／再生の終了した微動アクチュエータがそれぞれオントラックしていたトラックに向けて変位することを抑制している。このため、微動アクチュエータの変位により振動が発生する頻度を低く抑え、高精度な位置決め状態のもとで、安定に記録／再生を行うことができる。そして、記録／再生処理が終了した微動アクチュエータに対しては印加する駆動電圧のレベルが抑制されるため、微動アクチュエータを構成する圧電素子の寿命を有利にする。
【００３３】
上記において、中央値選択の候補を絞り込むことと、記録／再生終了後はバースト復調信号に限ることとの組み合わせも好ましい。すなわち、前記中央値選択部および微動位置決め制御部がそれぞれ次のように構成されていることである。中央値選択部は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位信号のうち前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブとなっている相対変位信号を前記中央値選択の候補として選択する。そして、前記候補として選択した複数の相対変位信号のうちの中央に位置する前記相対変位信号を前記中央値信号として選択する。一方、微動位置決め制御部は、前記ヘッドに対するアクセス指令信号がアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行う。そして、前記アクセス指令信号がインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う。
【００３４】
ソフトウェア方式の場合、上記において好ましい態様は、前記中央値選択手段が次のように構成されていることである。すなわち、中央値選択手段は、前記各微動アクチュエータからの複数の相対変位データのうち前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブとなっている相対変位データを前記中央値選択の候補として選択し、前記候補として選択した複数の相対変位データのうちの中央に位置する前記相対変位データを前記中央値データとして選択する。かつ、前記微動位置決め制御手段は、前記ヘッドに対するアクセス指令データがアクティブのときに、前記各ヘッド毎に再生される前記ディスク上のサーボ情報に含まれるトラック位置信号とバースト復調信号との組み合わせで前記ヘッドの位置決め制御を行い、前記アクセス指令データがインアクティブのときに、前記トラック位置信号を除外し前記バースト復調信号で前記ヘッドの位置決め制御を行う。
【００３５】
なお、上記の相対変位信号については、微動アクチュエータをモデル化した推定器により相対変位信号を生成するのでもよい。振動の少ないヘッド位置決めを実現するに当たり、各微動アクチュエータの相対変位信号は実際に検出しなくてもよい。
【００３６】
また、本発明の情報記録再生装置は、本発明のヘッド位置決め装置を具備した構成である。
【００３７】
この構成により、本発明のヘッド位置決め装置を動作させることで、安定なヘッド位置決め制御が可能な情報記録再生装置を提供できることとなる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ヘッド、微動アクチュエータ、ヘッド支持機構が複数ある場合に、アクセス順位などの重要度に関係なく、各微動アクチュエータからの複数の相対変位値の中から選択した中央値に基づいて粗動アクチュエータの制御を行うので、常に、中央に位置する微動アクチュエータが優先され、この中央の微動アクチュエータが常にホームポジションに位置するように制御する。したがって、複数のディスクでトラックがウォブリングして複数のヘッドの変位量および変位方向がリアルタイムかつランダムに変動しても、粗動アクチュエータによる複数のヘッド支持機構の頻繁な移動は発生しにくく、動きのより少ない安定した制御を行うことができる。そして、トラック追従動作において、中央に位置するヘッドが目標トラックに達すると、それ以降は微動アクチュエータの変位量がゼロとなる。中央値信号がゼロに収束し、粗動アクチュエータによるヘッド支持機構の移動はなくなり、この状態で中央以外のヘッドのトラック追従動作が行われる。これは、最も安定した状態でのトラック追従動作である。すなわち、振動の発生を抑制した状態での、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行える。
【００３９】
オントラック動作をより高速に行って振動発生を抑制するには、微動アクチュエータを構成する圧電素子に対してより高い電圧を印加すればよいとする考え方がある。しかしながら、印加電圧が過剰であると、圧電素子において鉛の析出、特性劣化、さらには圧電素子破壊の問題が生じる。本発明では、圧電素子への印加電圧に制限を加えて圧電素子の特性劣化を回避する一方で、選択した中央値による粗動アクチュエータの制御で振動発生を抑制するという巧妙な手法をとっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明にかかわるヘッド位置決め装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４１】
磁気ディスク装置においては、ディスクの偏心に起因して、ディスクの回転に同期した外乱（回転同期外乱）が生じる。以下の実施の形態１〜６では、この回転同期外乱を補償するとともに、電気化学反応による圧電素子の特性劣化を防止する。
【００４２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１〜図１４に基づいて説明する。図１において、１は磁気ディスク、２は記録ヘッドと再生ヘッドとからなる複合型の磁気ヘッド、３はヘッドスライダ、４はヘッド支持機構、５は位置決め機構、５１はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成された粗動アクチュエータ、５２は圧電素子（ＰＺＴ素子）を含むマイクロアクチュエータ（ＭＡ）で構成された微動アクチュエータ、６は位置決め制御部、７はスピンドルモータ、８は回転軸、１０は筐体、６０はヘッド位置検出部、６１は状態推定部、６２は微動制御部、６３は粗動制御部、６４は微動駆動部、６５は粗動駆動部、６６は駆動信号制限部、１０００は微動制御部６２と微動駆動部６４と駆動信号制限部６６とで構成された微動制御系、２０００は粗動制御部６３と粗動駆動部６５とで構成された粗動制御系、８１はディスク偏心などに起因する回転同期外乱に対してヘッド２を目標トラックに追従させるための外乱補償部である。
【００４３】
複合型のヘッド２は、巨大磁気抵抗効果を応用したＧＭＲヘッドである再生ヘッドと誘導型のインダクティブ磁気ヘッドである記録ヘッドとから構成され、スライダ３に搭載されている。状態推定部６１は、ＦＩＧ．２に示すように、ＶＣＭからなる粗動アクチュエータ５１とＭＡからなる微動アクチュエータ５２の数式モデルとして構成されている。すなわち、状態推定部６１は、ＶＣＭ状態推定部６１１とＭＡ状態推定部６１２とを備えている。ヘッド支持機構４は、スライダ３を支持することを介してヘッド２をディスク１に対向して支持している。粗動アクチュエータ５１が回転軸８を中心としてヘッド支持機構４を回動駆動することにより、ヘッド２を微動アクチュエータ５２とともに移動させる。また、微動アクチュエータ５２は、ヘッド支持機構４とスライダ３との間に配置され、スライダ３を駆動して、ヘッド２をディスク１の目標トラックに対して位置決めする。粗動アクチュエータ５１は、目標トラックへ向けてのヘッド２の大まかな位置決め制御を行い、微動アクチュエータ５２は精密な位置決め制御を行う。なお、後述する実施の形態８では、ディスク１が同軸状に複数あり、これに対応してヘッド２、スライダ３、微動アクチュエータ５２およびヘッド支持機構４が複数あり、粗動アクチュエータ５１で複数のヘッド支持機構４を一括的に移動するものもある。
【００４４】
以下、磁気ディスク装置におけるサーボ系の動作シーケンスを説明する。ヘッド２は、粗動アクチュエータ５１と微動アクチュエータ５２とからなる２ステージアクチュエータによってディスク１上を移動され、両アクチュエータの協働によりヘッド２は目標トラックにオントラックするように制御される。ヘッド２における再生ヘッドは、ディスク１上にあらかじめ書き込まれている位置情報としてのサーボパターンを検出し、その検知信号を位置決め制御部６におけるヘッド位置検出部６０に送る。ヘッド位置検出部６０は、受け取った位置情報に基づいてヘッド２の現在位置を検出し、ヘッド位置信号Ｐhdとして微動制御部６２と状態推定部６１に与える。
【００４５】
次に、微動制御系１０００について説明する。微動制御系１０００は、図３に示すように、減算器６２Ｓと、微動制御部６２と、微動アクチュエータ５２の状態推定部である状態推定部６１におけるＭＡ状態推定部６１２と、駆動信号制限部６６と、微動駆動部６４とで構成されている。ヘッド位置検出部６０からのヘッド位置信号Ｐhdは、減算器６２Ｓに入力され、減算器６２Ｓにおいて目標位置信号Ｒとヘッド位置信号Ｐhdとの差分が取られ、その差分の結果の位置誤差信号Ｐe(B)が微動制御部６２に与えられる。微動制御部６２は、位置誤差信号Ｐe(B)と、状態推定部６１におけるＭＡ状態推定部６１２（図２、図３参照）からの推定速度信号Ｖe(B)および推定外乱信号Ｆe(B)を入力し、微動制御信号Ｃ(B)を生成し、駆動信号制限部６６へ出力する。
【００４６】
図２、図３に示すように、駆動信号制限部６６からの実微動制御信号Ｃ(B)1がＭＡ状態推定部６１２にフィードバックされている。ＭＡ状態推定部６１２は、ヘッド位置検出部６０からのヘッド位置信号Ｐhdと駆動信号制限部６６からの実微動制御信号Ｃ(B)1とを入力し、これら両信号に基づいて、ヘッド２の移動速度およびヘッド２に加わる外乱（力外乱、位置外乱）を推定し、微動アクチュエータ５２に関する推定変位信号Ｘe(B)、推定速度信号Ｖe(B)および推定外乱信号Ｆe(B)を演算し、推定速度信号Ｖe(B)と推定外乱信号Ｆe(B)を微動制御部６２へ出力するとともに、推定変位信号Ｘe(B)を減算器６１２Ｓへ出力する。減算器６１２Ｓは、ヘッド位置信号Ｐhdから推定変位信号Ｘe(B)を減算して補正位置信号Ｐhd1を演算し、ＭＡ状態推定部６１２へフィードバックする。
【００４７】
微動制御部６２において、位置誤差信号Ｐe(B)、推定速度信号Ｖe(B)および推定外乱信号Ｆe(B)は、それぞれに位置誤差フィードバックゲイン６２１、速度フィードバックゲイン６２２、外乱量フィードフォワードゲイン６２３が乗算された後、加算器６２Ａで加算されて位置誤差信号Ｐe(B)を０に近づけるようにするための微動制御信号Ｃ(B)が演算され、駆動信号制限部６６に出力される。なお、微動制御部６２の構成については、入力した位置誤差信号Ｐe(B)に対して、比例微分器（位相進み補償器）と積分器の各係数を乗じて微動制御信号Ｃ(B)を生成するように構成してもよい。
【００４８】
微動制御部６２が出力した微動制御信号Ｃ(B)を直接に微動駆動部６４に与えるのではなく、その前に駆動信号制限部６６に与える。駆動信号制限部６６は、微動アクチュエータ５２を構成する圧電素子（ＰＺＴ素子）の特性劣化が生じるしきい値以下で微動アクチュエータ５２を駆動するように微動制御信号Ｃ(B)のレベルを制限し、実微動制御信号Ｃ(B)1を生成して微動駆動部６４に出力する。実微動制御信号Ｃ(B)1を入力した微動駆動部６４は、微動駆動信号ｕ(B)を生成して微動アクチュエータ５２に出力し、微動アクチュエータ５２を制御駆動する。駆動信号制限部６６が出力する実微動制御信号Ｃ(B)1がＭＡ状態推定部６１２にフィードバックされる。
【００４９】
次に、粗動制御系２０００について説明する。粗動制御系２０００は、図４に示すように、減算器６３Ｓと、粗動制御部６３と、粗動アクチュエータ５１の状態推定部であるＶＣＭ状態推定部６１１とで構成されている。状態推定部６１におけるＶＣＭ状態推定部６１１は、ヘッド位置検出部６０から入力したヘッド位置信号Ｐhdに基づいてヘッド２の現在位置を推定し、推定変位信号Ｘe(S)を出力する。ＶＣＭ状態推定部６１１は、図４に示すように、フィードバックされてきた補正位置信号Ｐhd2と粗動制御部６３からの粗動制御信号Ｃ(S)に基づいて、ヘッド２の移動速度およびヘッド２に加わる外乱（力外乱、位置外乱）を推定し、粗動アクチュエータ５１に関する推定変位信号Ｘe(S)、推定速度信号Ｖe(S)および推定外乱信号Ｆe(S)を演算する。そして、推定速度信号Ｖe(S)と推定外乱信号Ｆe(S)を粗動制御部６３へ出力するとともに、推定変位信号Ｘe(S)を減算器６１１Ｓへ出力する。減算器６１１Ｓは、ヘッド位置信号Ｐhdから推定変位信号Ｘe(S)を減算して、補正位置信号Ｐhd2を演算し、ＶＣＭ状態推定部６１１へフィードバックする。
【００５０】
外乱補償部８１は、ディスク１の偏心などに起因する回転同期外乱のために起きる目標トラックからのヘッド２の位置ずれに相当する外乱誤差信号Ｑを生成し、出力する。外乱補償部８１からの外乱誤差信号ＱとＶＣＭ状態推定部６１１からの推定変位信号Ｘe(S)とが加算器８１Ａにおいて加算され、補正相対変位信号Ｐhd3として出力される。減算器６３Ｓにおいて目標位置信号Ｒと補正相対変位信号Ｐhd3との差分が取られ、補正相対変位信号Ｐe(S)として粗動制御部６３に与えられる。
【００５１】
粗動制御部６３において、補正相対変位信号Ｐe(S)、推定速度信号Ｖe(S)および推定外乱信号Ｆe(S)は、それぞれに位置誤差フィードバックゲイン６３１、速度フィードバックゲイン６３２、外乱量フィードフォワードゲイン６３３が乗算された後、加算器６３Ａで加算されて補正相対変位信号Ｐe(S)を０に近づけるようにするための粗動制御信号Ｃ(S)が演算され、粗動駆動部６５に出力されるとともに、ＶＣＭ状態推定部６１１にフィードバックされる。なお、フィードフォワード的に与えるように構成してもよい。また、粗動制御部６３の構成については、入力した補正相対変位信号Ｐe(S)に対して、比例微分器（位相進み補償器）と積分器の各係数を乗じて粗動制御信号Ｃ(S)を生成するように構成してもよい。
【００５２】
粗動制御信号Ｃ(S)を入力した粗動駆動部６５は、粗動駆動信号ｕ(S)を生成して粗動アクチュエータ５１に出力し、粗動アクチュエータ５１を制御駆動する。
【００５３】
粗動制御部６３は、粗動アクチュエータ５１によるヘッド移動量の推定量と目標位置との差である位置誤差と、状態推定部６１におけるＶＣＭ状態推定部６１１からの推定値とから粗動制御量を演算する。これは、微動アクチュエータ５２によるヘッド移動量が常にゼロに収束するように微動アクチュエータ５２の目標位置と移動量との位置誤差を演算することと同じである。そして、この位置誤差に外乱補償部８１の出力である回転同期外乱による位置誤差を打ち消すための変位量すなわち外乱誤差信号Ｑを加えて粗動制御部６３に対する補正された相対変位信号すなわち補正相対変位信号Ｐe(S)としている。ここで、外乱補償部８１の出力は、製造時あるいは初期起動時に学習した偏心量、すなわち回転同期外乱による位置誤差量をメモリに記憶しておいた値とすることができる。
【００５４】
以上が、各アクチュエータ制御系の動作シーケンスである。
【００５５】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、ヘッド支持機構４に対してフレクシャ（フレキシブルプリント配線板）９を介してスライダ３が支持されており、フレクシャ９上に設けられた微動アクチュエータ５２がスライダ３を駆動するように構成されている。微動アクチュエータ５２は、一対のアクチュエータ片５２ａ，５２ｂからなり、それぞれのアクチュエータ片は、上側電極５２１と圧電素子５２２と下側電極５２３とで構成されている。２つの圧電素子はプッシュプルで駆動され、圧電素子のひずみ量が、拡大機構によってスライダ３およびその上のヘッド２の変位量に変換される構成となっている。拡大機構は、スライダ３がピボット中心に回動することによってヘッドも揺動運動する機構であるとともに、ここではスライダの重心と回動中心とが一致している。
【００５６】
次に、圧電素子の電気化学反応による腐食について、圧電素子がＰＺＴ素子の場合を例に説明する。ＰＺＴ素子は代表的なセラミック圧電材料の１つであり、化学記号は、
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3  …………………………………………………（１）
で表される。このＰＺＴ素子は、一般には粉体製造と焼成工程により焼結化することで製造される。また、薄膜のＰＺＴ素子はゾル−ゲル法やＣＶＤ法（化学的気相成長）、スパッタリングなどにより成膜されている。
【００５７】
ＰＺＴ薄膜の例としては組成式で、
｛Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）｝0.8＋（ＰｂＯ）0.2  ……………（２）
などがある。これは、Ｚｒ：Ｔｉの比が５３：４７で、ＰｂＯが２０％過剰に含まれている素子である。この酸化鉛ＰｂＯは、プロセス時に素子中に入る水分、あるいは動作時において雰囲気中から素子内に入り込む水分によって電気化学反応が発生する。酸化鉛ＰｂＯの化学反応は次の通りである。
【００５８】
ＰＺＴ素子内の水素イオン指数ＰＨ：ＰＨ＞９のとき、
ＰｂＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＨＰｂＯ2-  ………………………………（３）
ＰＨ＜９のとき、
ＰｂＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｐｂ2+＋２ＯＨ-  ……………………………………（４）
よって、図６に示すように、酸化鉛ＰｂＯは、ＰＨ＝９近傍で最も安定であり、酸性になるにつれ、鉛イオンＰｂ2+が発生する。すなわち、ＰＺＴ素子内の酸化鉛ＰｂＯは素子内に入った水分と反応して鉛イオンとなる。
【００５９】
図７に示すように、ＰＺＴ素子の両側にＰｔ電極が配置され、電圧が加えられる。この場合の正極側、負極側における鉛の析出を含む電気化学反応は次のような化学式で表される。
【００６０】
正極側
４ＯＨ-→２Ｈ2Ｏ＋Ｏ2＋４ｅ-   ………………………………………（５）
負極側
Ｐｂ2+＋２ｅ-→Ｐｂ    …………………………………………………（６）
式（５）より、正極側では水酸化イオンから水と酸素が発生し、式（６）より、負極側には鉛が析出することになる。この反応をまとめると次のようになる。
【００６１】
２Ｐｂ2+＋４ＯＨ-→２Ｐｂ＋２Ｈ2Ｏ＋Ｏ2  ………………………（７）
すなわち、ＰＺＴ素子に電圧を加えて微動アクチュエータ５２を駆動することによって鉛が電極に析出する。そして、最終的には正負の電極が鉛によってショート（短絡）してしまう可能性がある。
【００６２】
上記はＰＺＴ素子に対して過剰に含まれているＰｂＯについての説明であったが、ＰＺＴ素子自体の構成要素の鉛Ｐｂ成分についても、電圧印加に伴う水の電気分解によって、鉛イオンが析出する。
【００６３】
水の電気分解（電気化学反応）は次のようになる。
【００６４】
正極側
２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-   …………………………………………（８）
負極側
２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2    ……………………………………………………（９）
正極側では酸素が発生し、負極側には水素イオンが引き付けられ、水素が発生する。ここで、負極近傍ではＰＺＴ素子内の鉛が水素に比べてイオン化傾向が高いために、以下のような化学反応が発生する。
【００６５】
Ｐｂ＋２Ｈ+→Ｐｂ2+＋Ｈ2  ……………………………………（１０）
Ｐｂ2+＋２ｅ-→Ｐｂ   …………………………………………………（１１）
すなわち、水の電気分解で発生した水素イオンによって鉛がイオン化し、さらにはその鉛イオンが負極電極に析出する。
【００６６】
しかしながら、鉛の析出や電気分解などの化学反応は、ある電圧のしきい値を超えて急激に反応が加速されるという特徴がある。
【００６７】
電気化学反応における加えられる電圧（電位差）とＰＺＴ素子に流れる電流との関係を表す図８より、電位差Ｖ１以上で反応が進み、電気分解に比例して素子内を流れる電流が大きくなっていく。この反応が進み出す電位は理論分解電圧と呼ばれる。理論分解電圧は式（５）と式（６）の反応で０．５７２Ｖであり、式（８）と式（９）の反応で１．２２９Ｖである。電位差Ｖ１が鉛の理論分解電圧を表し、電位差Ｖ２が水の理論分解電圧を表している。
【００６８】
ところが、実際に電気分解が進み酸素が発生するためには理論分解電圧に酸素過電圧と呼ばれる電圧を加える必要がある。すなわち、理論分解電圧に酸素過電圧を加えた電圧を印加することにより、電気化学反応が進むことになる。この酸素過電圧は０．３７〜０．４７Ｖ程度である。言いかえると、ＰＺＴ素子に電圧を加えて微動アクチュエータを制御駆動する場合、式（５）と式（６）の反応が進行する電圧値は、
０．５２７Ｖ＋（０．３７〜０．４７Ｖ）≒０．９〜１．０Ｖ
となる。また、式（８）と式（９）の反応が進行する電圧値は、
１．２２９Ｖ＋（０．３７〜０．４７Ｖ）≒１．６〜１．７Ｖ
となる。すなわち、１Ｖ以下では、鉛の析出する電気化学反応はほとんど進行しない。また、雰囲気環境の影響も約１．７Ｖ以下であれば、水の電気分解によって加速されて鉛の析出する電気化学反応はほとんど進行しない。
【００６９】
実際には、上記した電気化学反応による特性劣化現象のみでは考慮せずに、以下のように、圧電素子の電気抵抗変化点や、安全係数（ここでは、圧電素子の可能限界変位量に対する必要変位量の割合をもとに設定される係数）も考慮した理由により、圧電素子には±１０Ｖ以下の任意の電圧が位置誤差に応じて加えられる。
【００７０】
本実施の形態のような微動アクチュエータの場合、磁気ヘッドの位置によって電極の正負が絶えず変化するため、両側の電極に鉛Ｐｂが析出することになる。ＰＺＴ素子は、その厚みがμｍオーダーと薄いため、析出した鉛Ｐｂによってショート（短絡）が発生し、その結果として、ＰＺＴ素子が破壊されるおそれがある。しかしながら、上述したように鉛Ｐｂと水の化学反応も水の電気分解と定性的には同じで、分解反応の発生しない（加速されない）しきい値電圧が存在する。言いかえれば、実用上、ＰＺＴ素子としての特性が保証される鉛Ｐｂの析出量、化学反応速度の範囲内となるしきい値電圧が存在することになる。
【００７１】
図９は、微動アクチュエータのＰＺＴ素子に電圧を加えたときの電圧Ｖ［Ｖ］と電流Ｉ［μＡ］の関係を示している。横軸が印加電圧、縦軸がＰＺＴ素子内を流れる電流である。図より、印加電圧５０Ｖ近傍で急激にＰＺＴ素子内を流れる電流が増加している。印加電圧が０〜５０Ｖの範囲では、印加電圧ＶとＰＺＴ素子内を流れる電流Ｉとは比例係数が充分に小さい比例関係にあり、電気抵抗値Ｒ＝Ｖ／Ｉ＝１０×１０6［Ω］＝１０［ＭΩ］となっている。印加電圧が５０Ｖを超える範囲では、Ｖ／Ｉ＝７０×１０3［Ω］であり、電気抵抗値は大幅に小さくなっている。
【００７２】
図１０は、図９をもとに印加電圧とＰＺＴ素子の電気抵抗値Ｒの関係を示している。印加電圧５０Ｖを境に１０ＭΩあった電気抵抗が７０〜１００ｋΩ程度まで低下している。さらに印加電圧を上げると、急激に抵抗値が低下している。低すぎる領域で使用すると、微動アクチュエータの破壊を招く。
【００７３】
そこで、この急激な電気抵抗変化点である電圧以下の範囲においてＰＺＴ素子利用の微動アクチュエータを駆動するようにすれば、実用上、電気化学変化によるＰＺＴ素子のショート、微動アクチュエータの破壊を防止することが可能である。
【００７４】
さらに検討を進めると、電気抵抗変化点はＰＺＴ素子の膜質、膜厚によって変化する。膜質に対する依存は製造上の課題である。膜厚に対する依存性については、その特性を理解した上での駆動が必要である。
【００７５】
図１１は、ＰＺＴ素子の膜厚ｔ＝１〜５μｍの場合の印加電圧ＶとＰＺＴ素子に加わる電界Ｅ＝Ｖ／ｔの関係を示している。ここで、微動アクチュエータを構成するＰＺＴ素子の膜厚ｔを２．５μｍとすると、前記した印加電圧５０Ｖ以下は、電界は２０Ｖ／μｍ以下に相当する。
【００７６】
さらに、上記の許容印加電圧に対して、圧電素子は、その可能限界変位量の約２０％分、変位すればよいと想定して安全係数を、通常、０．２とし、この安全係数０．２を乗じて、バイアス電圧を分解電圧以下の０Ｖ、印加電圧のしきい値を±１０Ｖとした。すなわち、この条件においては、電流を１μＡ以下に抑えて使用することができ、微動アクチュエータの破壊はもとより、圧電素子のショートについては、これを確実に回避することができる。
【００７７】
すなわち、微動アクチュエータ５２はヘッド２の現在位置と目標位置との誤差をゼロにし、粗動アクチュエータ５１は微動アクチュエータ５２の移動量をゼロにするように、ひいては目標位置と微動アクチュエータ５２によるヘッド移動量との位置誤差をゼロにするように位置決め制御を行う。この制御方式により、微動アクチュエータ５２は動作範囲の中心付近で小さい駆動電圧で制御駆動することによって位置決め性能を改善している。
【００７８】
さらに、ディスク回転に同期した外乱による位置誤差はその誤差量が大きいため、微動アクチュエータ５２ですべて補償しようとした場合、駆動電圧がしきい値電圧を超えてしまう。そこで、ディスク回転に同期した外乱による位置誤差の補償は、外乱補償部８１によって粗動制御部６３と粗動アクチュエータ５１で補償し、微動アクチュエータ５２を微小な範囲で制御駆動しながら位置決め精度を改善している。このとき微動アクチュエータ５２への出力は、駆動信号制限部６６で圧電素子の電気化学反応が加速される電圧であるしきい値電圧以下に設定される。
【００７９】
本実施の形態では、位置誤差が大きい低周波数の回転同期外乱の補償を粗動アクチュエータ５１で行うとともに、駆動信号制限部６６により上記のしきい値電圧以下において、ＰＺＴ素子で構成される微動アクチュエータ５２を駆動制御する。
【００８０】
次に、図１２〜図１４に本実施の形態における１実施例のシミュレーション結果を示す。シミュレーション条件は、次の通りである。
【００８１】
回転数：１２０００ｒ／ｍｉｎ
トラック密度：４５０００ｔｒａｃｋ／ｉｎｃｈ
トラックピッチ：０．５６μｍ
サンプリング周波数：２０ｋＨｚ
サーボ帯域：１．５ｋＨｚ
駆動信号制限部のしきい値：１．２Ｖ
図１２は回転同期外乱の時間応答を示している。振れ幅は０．７μｍとなっている。
【００８２】
図１３（ａ）〜（ｃ）が本実施の形態の条件で、微動アクチュエータ５２のサーボループに駆動信号制限部６６を有し、粗動アクチュエータ５１のサーボループに外乱補償部８１を有する場合である。図１４（ａ）〜（ｃ）は比較例の制御駆動方法で、上記の駆動電圧制限部と外乱補償部は有していない場合である。図１３（ａ）と図１４（ａ）はトラックフォローイング時のヘッド位置誤差信号であり、図１３（ｂ）と図１４（ｂ）がそのときの粗動アクチュエータ５１の駆動電流であり、図１３（ｃ）と図１４（ｃ）がそのときの微動アクチュエータ５２の駆動電圧である。
【００８３】
シミュレーション結果は、図１３（ａ）および図１４（ａ）との比較により、トラックフォローイングの場合で、共に位置誤差がトラックピッチの１０％にオントラックされている。微動アクチュエータ５２の駆動電圧については、図１３（ｃ）に示す本実施の形態の場合は、１Ｖ以下である。図１４（ｃ）に示す比較例の場合には、最大２．５Ｖとなっている。また、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）より、粗動アクチュエータ５１の駆動電流については、大きさはほとんど同じレベルであるが、微動アクチュエータ５２の駆動電圧に対する位相が異なっている。この場合、共に位置決め精度はトラックピッチの１０％以内を達成しているが、比較例の場合、微動アクチュエータ５２の駆動電圧が大きく、変位特性の性能劣化ひいては信頼性を損なってしまうことになる。さらに、比較例の場合には、駆動電圧に対する駆動電流の位相が逆相である。これは、比較例の場合では、微動アクチュエータと粗動アクチュエータの制御帯域が異なるため、高帯域駆動される微動アクチュエータと低域で駆動される粗動アクチュエータの位相が異なり、回転同期外乱を補償しようとする相互の動作が力外乱となっている。これに対して、本実施の形態では、外乱補償部８１を付け加えることによって微動アクチュエータ５２と粗動アクチュエータ５１の位相を同相とすることができる。その結果、微動アクチュエータ５２と粗動アクチュエータ５１とが協調して、同じ方向の位置誤差として回転同期外乱を補償し、微動アクチュエータ５２を低電圧駆動しても、高精度のヘッド位置決めを実現することができる。
【００８４】
以上をまとめると、ディスク偏心などに起因して生じる回転同期外乱を補償してヘッドを目標トラックに追従させるに当たり、粗動制御系２０００で回転同期外乱に対する補償を行うことにより、微動アクチュエータ５２における圧電素子の負担を軽減した状態で、さらに微動アクチュエータ５２における圧電素子に対する駆動信号のレベルを、電気化学反応による腐食で圧電素子に特性劣化が生じるしきい値以下に制限している。その結果、特性が劣化することがない。その相乗効果によって、目標トラックに対するヘッドの高速高精度な位置決めの機能を長期間にわたって持続させることができる。それゆえに、ひいては、高記録密度のディスク装置の実現に有効に作用する。
【００８５】
本実施の形態をソフトウェアで展開すると、次の各ステップを有するヘッド位置決め制御方法となる。
【００８６】
（1）ステップ１…ヘッドにより再生されるディスク上のサーボ情報からのヘッド位置データと前記ヘッドを目標位置に位置決めするための目標位置データとの位置誤差を位置誤差データとする。
【００８７】
（2）ステップ２…前記位置誤差データに基づいて前記ヘッドの微動アクチュエータの変位量を制御する微動制御データを生成する。
【００８８】
（3）ステップ３…前記微動制御データを前記微動アクチュエータに出力するのであるが、これに際して、前記微動アクチュエータを構成する圧電素子の電気化学反応による特性劣化が生じるしきい値で前記微動制御データを制限した実微動制御データを生成し、この実微動制御データを前記微動制御データに置き換えて出力する。
【００８９】
（4）ステップ４…前記ヘッドの粗動アクチュエータまたは前記微動アクチュエータの変位量に対応した相対変位データを入力する。
【００９０】
（5）ステップ５…ディスク回転同期外乱による位置誤差に基づいた外乱誤差データを前記相対変位データに加算した結果を補正相対変位データとして生成する。前記補正相対変位データに基づいて前記粗動アクチュエータの変位量を制御する粗動制御データを生成する。
【００９１】
（6）ステップ６…前記粗動制御データに基づいた信号を粗動駆動信号として前記粗動駆動アクチュエータに出力する。
【００９２】
上記の（1）〜（3）の組と（4）〜（6）組とは、同時進行の並行処理でもよいし、いずれか一方を先行する順序処理でもよい。
【００９３】
このヘッド位置決め制御方法によれば、ディスク回転同期外乱に対する補償を良好に行いながら、駆動信号レベルが高いことに起因して発生する圧電素子の特性劣化の課題を解決することができ、目標トラックに対するヘッドの高速高精度な位置決めの機能を長期間にわたって持続させることができる。それゆえに、ひいては、高記録密度のディスク装置の実現に有効に作用する。
【００９４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図１５に基づいて説明する。図１５において、実施の形態１と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。本実施の形態においては、ヘッド位置検出部６０の次段に回転同期の誤差測定部８２が配され、この誤差測定部８２の次段に外乱補償部８１が配されている。誤差測定部８２は、位置誤差信号Ｐhdに基づいてディスク回転に同期した外乱による位置誤差量を演算して位置誤差信号Ｐhd5を生成し、外乱補償部８１に与える。外乱補償部８１は、入力した位置誤差信号Ｐhd5に基づいて補償のための外乱制御信号Ｑ1を生成し、出力する。粗動制御部６３からの粗動制御信号Ｃ(S)と外乱補償部８１からの外乱制御信号Ｑ1が加算器７３Ａで加算され、その加算の結果の補正粗動制御信号Ｃ(S)1が粗動駆動部６５へ与えられるとともに、状態推定部６１におけるＶＣＭ状態推定部６１１にフィードバックされる。このように構成しても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図１６に基づいて説明する。図１６において、実施の形態１と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。本実施の形態においては、同期外乱の補償調節部８３が追加されている。補償調節部８３は、入力した外乱誤差信号Ｑに対して微動制御部６２用と粗動制御部６３用とに重み付けを行い、それぞれ微動位置誤差信号Ｑ(B)および粗動位置誤差信号Ｑ(S)として分配し、微動制御部６２側の加算器７４Ａと粗動制御部６３側の加算器７５Ａに出力するものである。
【００９６】
微動制御系１０００では、ヘッド位置信号Ｐhdに微動位置誤差信号Ｑ(B)が加えられて補正位置誤差信号Ｐhd6とされる。粗動制御系２０００では、推定値である相対変位信号Phd3に粗動位置誤差信号Ｑ(S)が加えられて補正位置誤差信号Ｐhd7とされる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態によれば、微動制御系１０００の動作による制御量と粗動制御系２０００の動作による制御量とが影響し合う条件下でも、両者への重み付け配分により回転同期外乱を補償しながら、駆動信号レベルが過大であることに起因する特性劣化から圧電素子を保護するという機能を良好に確保できる。
【００９８】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図１７に基づいて説明する。図１７において実施の形態１と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。本実施の形態においては、ヘッド位置検出部６０の次段に回転同期の誤差測定部８２が配され、誤差測定部８２の次段に回転同期の外乱補償部８１が配され、外乱補償部８１の次段に同期外乱の補償調節部８３が配されている。誤差測定部８２は、位置誤差信号Ｐhdに基づいてディスク回転に同期した外乱による位置誤差量を演算して位置誤差信号Ｐhd5を生成し、外乱補償部８１に与える。外乱補償部８１は、入力した位置誤差信号Ｐhd5に基づいて補償のための外乱制御信号Ｑ1を生成し、出力する。補償調節部８３は、入力した外乱制御信号Ｑ1に基づいて、同期外乱の粗動制御信号Ｑ(S)1および微動制御信号Ｑ(B)1を生成する。
【００９９】
粗動制御部６３からの粗動制御信号Ｃ(S)と補償調節部８３からの同期外乱の粗動制御信号Ｑ(S)1が加算器７６Ａで加算され、その加算の結果の補正粗動制御信号Ｃ(S)1′が粗動駆動部６５へ与えられるとともに、状態推定部６１におけるＶＣＭ状態推定部６１１にフィードバックされる。
【０１００】
また、微動制御部６２からの微動制御信号Ｃ(B)と補償調節部８３からの同期外乱微動制御信号Ｑ(B)1が加算器７７Ａで加算され、その加算の結果の補正微動制御信号Ｃ(B)′が駆動信号制限部６６を介して微動駆動部６４に与えられるとともに、状態推定部６１におけるＭＡ状態推定部６１２にフィードバックされる。
【０１０１】
このように構成しても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５を図１８に基づいて説明する。図１８において実施の形態１と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。本実施の形態においては、微動制御部６２と微動駆動部６４との間に高周波フィルタ７０が介挿され、粗動制御部６３と粗動駆動部６５との間に低周波フィルタ７１が介挿されている。
粗動制御部６３からの出力である粗動制御信号Ｃ(S)が低周波帯域のみを通過させる低周波フィルタ７１を通して粗動駆動部６５に入力されているところである。
【０１０３】
微動制御系１０００において、微動制御部６２からの微動制御信号Ｃ(B)は高周波フィルタ７０に入力され、低域部分がカットされる。その結果、振幅が比較的小さくて高周波成分の多い機械的共振などの外乱に対応する状態に絞った微動制御信号Ｃ(B)2に変換され、駆動信号制限部６６に与えられる。例えば、カットオフ周波数を６００Ｈｚとすれば、１２０Ｈｚの回転同期外乱成分は１／５に圧縮される。また、回転同期の１次成分の外乱や定常偏差のための補償量を小さくし、微動アクチュエータへの指令電圧を小さくする。
【０１０４】
また、粗動制御系２０００において、粗動制御部６３からの粗動制御信号Ｃ(S)は低周波フィルタ７１に入力され、高周波成分がカットされる。その結果、振幅が比較的大きく低周波成分の多い回転同期外乱に対応する状態に絞った粗動制御信号Ｃ(S)2に変換され、粗動駆動部６５に与えられる。例えば、カットオフ周波数を６０００Ｈｚとすれば、機械共振などの高域外乱成分は大幅に圧縮されることになる。
【０１０５】
このように、補償する帯域を分業化することによって、微動アクチュエータでの変位量を小さくし、ひいては駆動電圧を分解電圧以下にすることが可能となる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１０６】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６を図１９に基づいて説明する。図１９において実施の形態１と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。本実施の形態においては、定常偏差の補償調節部７２が追加されている。この補償調節部７２は、微動制御部６２からの微動制御信号Ｃ(B)にかかわる定常偏差の補償信号Ｃ(B)2と粗動制御部６３からの粗動制御信号Ｃ(S)にかかわる定常偏差の補償信号Ｃ(S)2とを入力する。そして、微動制御系１０００と粗動制御系２０００とに重みを付けて配分して微動の定常偏差の補償信号Ｃ(B)3と粗動の定常偏差の補償信号Ｃ(S)3とを生成し、出力する。加算器７８Ａにおいて、微動制御信号Ｃ(B)と定常偏差の補償信号Ｃ(B)3とが加算され、補正微動制御信号Ｃ(B)′として駆動信号制限部６６に出力されるとともに、状態推定部６１のＭＡ状態推定部６１２にフィードバックされる。また、加算器７９Ａにおいて、粗動制御信号Ｃ(S)と定常偏差の補償信号Ｃ(S)3とが加算され、補正粗動制御信号Ｃ(S)′として粗動駆動部６５に出力されるとともに、状態推定部６１のＶＣＭ状態推定部６１１にフィードバックされる。
【０１０７】
なお、回転同期の外乱補償部８１については、図１５（実施の形態２）のように構成してもよく、同様の効果が得られる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
なお、上記した個々の実施の形態において、微動アクチュエータをサスペンション上に配置したが、スライダ上に配置しても同様の効果を得られる。また、微動アクチュエータと粗動アクチュエータとがそれぞれ独立に状態推定部を有していたが、これらを合体してモデル化した多入力多出力系の推定部の場合でも同様の効果が得られる。また、駆動信号制限部６６のしきい値について、性能劣化速度および信頼性が要求される動作時間によって可変するのでもよい。また、しきい値を、シーク動作とトラックフォローイング動作など動作モードに応じて可変しても同様の効果が得られる。
【０１０９】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７を図２０〜図２３に基づいて説明する。すでに説明した実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【０１１０】
本実施の形態においては、図２１に示すように、ＭＡ状態推定部６１２は、演算で求めた推定変位信号Ｘe(B)を加算器６１Ａへ出力する。また、ＶＣＭ状態推定部６１１は、演算で求めた推定変位信号Ｘe(S)を加算器６１Ａへ出力する。加算器６１Ａは推定変位信号Ｘe(B)と相対変位信号Ｘe(S)を加算して推定ヘッド位置信号Ｐhdeを生成し、減算器６１１Ｓおよび減算器６１２Ｓへ出力する。減算器６１２Ｓは、ヘッド位置信号Ｐhdから推定ヘッド位置信号Ｐhdeを減算して補正ヘッド位置信号Ｐhd1を演算し、ＭＡ状態推定部６１２へフィードバックする。また、減算器６１１Ｓは、ヘッド位置信号Ｐhdから推定ヘッド位置信号Ｐhdeを減算して補正ヘッド位置信号Ｐhd2を演算し、ＶＣＭ状態推定部６１１へフィードバックする。ここでは、しきい値を±５Ｖとして制御駆動を行った。また、Ｃ(B)＝０の場合に微動アクチュエータ５２に加えられるバイアス電圧を０Ｖとした。
【０１１１】
図２０、図２１の構成に代えて図２４、図２５のように構成してもよい。回転同期誤差を直接補償する場合、回転同期の誤差測定部８２は、入力したヘッド位置信号Ｐhdに基づいて位置誤差信号Ｐhd5を生成し、出力する。ディスク１の偏心などに起因するディスクの回転同期外乱のために、ヘッド２が目標トラックから位置ずれを起こすが、この位置ずれに相当するのが位置誤差信号Ｐhd5である。回転同期の外乱補償部８１は、誤差測定部８２からの位置誤差信号Ｐhd5より補償量として外乱誤差信号Ｑを出力し、加算器８０Ａで粗動制御信号Ｃ(S)に加算される。外乱補償部８１の出力は、製造時あるいは初期起動時に学習した偏心量、すなわち回転同期外乱による位置誤差量をメモリに記憶しておいた値としてもよい。
【０１１２】
シミュレーション条件は、次の通りである。
【０１１３】
回転数：１２０００ｒ／ｍｉｎ
トラック密度：４５０００ｔｒａｃｋ／ｉｎｃｈ
トラックピッチ：０．５６μｍ
サンプリング周波数：２０ｋＨｚ
サーボ帯域：１．５ｋＨｚ
駆動信号制限部のしきい値：５Ｖ
オフセット電圧：０Ｖ
この場合、図１２、図１３と同様の結果が得られた。
【０１１４】
上記において、駆動信号制限部６６のしきい値を５Ｖ、オフセット電圧を０Ｖとしたが、素子内を流れる電流が５μＡ以下となる電圧設定としてもよい。さらに、性能劣化速度および信頼性が要求される動作時間の如何に応じてしきい値を可変するようにしてもよい。また、シーク動作とトラックフォローイング動作など動作モードに応じてしきい値を可変するようにしてもよい。
【０１１５】
（実施の形態８）
以下では、複数のディスクが同軸状に配置され、各ディスクそれぞれに微動アクチュエータが配され、これら複数の微動アクチュエータを共通の粗動アクチュエータで一括的に移動させる２ステージアクチュエータ方式のヘッド位置決め装置について説明する。
【０１１６】
重要度に基づいて粗動アクチュエータ５１を制御すると、図３９および図４０を用いて説明したように、ヘッド支持機構４の頻繁な移動、それに伴う各微動アクチュエータ５２の振動が発生し、機構的な安定性に影響を与える。微動アクチュエータ５２どうしの相互干渉による機構的共振も生じる。すなわち、目標トラックへの位置決め制御を行うこと自体が目標トラックからの位置ずれを誘発する。その結果、ヘッド２の位置決め精度の劣化を引き起こす。ひいては、ヘッドによる目標トラックでの記録や再生にエラーが発生しやすくなる。
【０１１７】
以下、本発明の実施の形態８について説明する。
【０１１８】
本発明の実施の形態８を図２６〜図２９に基づいて説明する。同軸状に配置された複数のディスクに対応して、同一の構成要素がＮ個あるとし、各要素を区分して説明する必要のある場合には、各符号の後に括弧付きの区分番号１〜Ｎを付す。
【０１１９】
１はディスク、２はヘッド、３はヘッドスライダ、４はヘッド支持機構、５は位置決め機構、８は回転軸、１１は回転体、５１は粗動アクチュエータ、５２は微動アクチュエータであり、これらの構成要素は既述のとおりに構成されたものである。位置決め制御部６Ａは、複数の微動位置決め制御部１５００と、中央値選択部１０１と粗動制御系２０００とを含んでいる。微動位置決め制御部１５００および中央値選択部１０１の詳細が図２８に示されている。
【０１２０】
ヘッド支持機構４、粗動アクチュエータ５１、微動アクチュエータ５２およびスライダ３から構成された位置決め機構５は、位置決め制御部６Ａからの制御信号に基づいて駆動され、位置決めされる。位置決め制御部６Ａは、微動アクチュエータ５２の変位量に応じた相対変位信号ｘ、ヘッド２がディスク１から読み取ったサーボ情報ｓａおよび目標位置信号Ｒなどに基づいて微動駆動信号ｕ(B)と粗動駆動信号ｕ(S)を生成し、これら両信号に基づいて微動アクチュエータ５２および粗動アクチュエータ５１の位置決め制御を行う。
【０１２１】
微動アクチュエータ５２は、ヘッド支持機構４の中心線ａ上の原点位置Ｙ１からディスク１の半径方向の内外両方向に変位し、ヘッド２の微小な位置決めを行う。Ｙ２は原点位置Ｙ１からヘッド２の現在位置までの変位量である。粗動アクチュエータ５１による変位に微動アクチュエータ５２の変位量Ｙ２を合わせてヘッド位置Ｙとする。ヘッド２を目標位置まで移動させ、目標トラックにオントラックさせる制御を行う。
【０１２２】
ヘッド位置決め装置は、ヘッド２、スライダ３、微動アクチュエータ５２および微動位置決め制御部１５００をそれぞれ同数の複数個有している。各微動アクチュエータ５２は、各微動位置決め制御部１５００における微動制御系１０００の各微動駆動信号ｕ（B）により、それぞれ微小変位するように制御される。粗動アクチュエータ５１は、粗動制御系２０００からの粗動駆動信号ｕ(S)により回転体１１を駆動し、回転体１１とともに、複数のヘッド支持機構４、微動アクチュエータ５２およびヘッド２が一括して移動される。
【０１２３】
個々の微動位置決め制御部１５００は、ヘッド２によってディスク１から再生されたサーボ情報ｓａを入力し、サーボ情報ｓａに含まれているヘッド２の現在位置を示すヘッド位置信号Ｐhdと目標位置信号Ｒとに基づいて微動駆動信号ｕ（B）を生成し、微動アクチュエータ５２に出力する。微動アクチュエータ５２は微動駆動信号ｕ(B)によって駆動制御され、微小変位を伴うヘッド２の位置決め制御を行う。原点位置Ｙ１からのヘッド２の変位量を示す相対変位信号ｘが微動アクチュエータ５２において検出され、位置決め制御部６における中央値選択部１０１に出力される。
【０１２４】
中央値選択部１０１は、Ｎ個の相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）の値をそれぞれ比較し、大きさの順に並べて順位付けし、順位がちょうど中央に位置する中央値をもつｓ番目の相対変位信号を中央値信号ｘ（ｓ）として選択し、その選択された中央値信号ｘ（ｓ）を出力する。粗動制御系２０００は、入力した中央値信号ｘ（ｓ）に基づいて粗動駆動信号ｕ(S)を生成し、粗動アクチュエータ５１に出力する。粗動アクチュエータ５１は、粗動駆動信号ｕ(S)に基づいて回転体１１を移動させることで複数のヘッド支持機構４およびヘッド２を一括移動させ、位置決めを行う。
【０１２５】
次に、本実施の形態のサーボ制御系を図２８に基づいて説明する。微動位置決め制御部１５００のヘッド位置検出部６０は、入力したサーボ情報ｓａより現在のヘッド位置Ｙに対応するヘッド位置情報を読み取る。数式モデルの仮想の加算器９１によって粗動アクチュエータ５１による原点位置Ｙ１の仮想信号と微動アクチュエータ５２による変位量Ｙ２とを加算してヘッド位置Ｙとし、ヘッド位置Ｙの情報がサーボ情報ｓａに含まれたモデルで示している。ヘッド位置Ｙの情報を入力したヘッド位置検出部６０は、ヘッド位置信号Ｐhdを出力する。
【０１２６】
サーボ情報ｓａは、位置情報として、トラックを識別するためのトラック番号や、トラックの範囲内での位置を整定するため利用するバースト信号を有している。バースト信号からはトラック範囲の中心からのヘッド２の位置ずれ量が得られるが、この位置ずれ量とトラック番号とを合わせた状態のヘッド位置信号Ｐhdが出力される。減算器９２において、目標位置信号Ｒからヘッド位置信号Ｐhdが減算され、位置誤差信号Ｐe(B)として微動制御系１０００に出力される。微動制御系１０００は、入力した位置誤差信号Ｐe(B)に対して所定の周波数特性および位相特性で位相補償し、所定のゲインで増幅する。この場合に、位置誤差信号Ｐe(B)に対して、既述の実施の形態と同様の、電気化学反応による圧電素子の特性劣化が生じるしきい値以下で微動アクチュエータ５２を駆動する駆動信号レベルの制限処理を行って微動駆動信号ｕ(B)を生成し、出力する。微動アクチュエータ５２は、微動駆動信号ｕ（B）に基づいてヘッド２の位置決めを行う。
【０１２７】
一方、中央値選択部１０１の比較部１０２は、Ｎ個の相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）の大きさを比較した上で、大きさの順位番号付けを行い、順位が中央に位置する中央値信号ｘ（ｓ）を抽出し、その区分番号の選択信号ｓを選択部１０３に出力する。選択部１０３は、相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）の中から選択信号ｓに基づいて中央値信号ｘ（ｓ）を選択し、粗動制御系２０００に出力する。粗動制御系２０００は、入力した中央値信号ｘ（ｓ）に対して所定の周波数特性および位相特性で位相補償し、所定のゲインで増幅した上で粗動駆動信号ｕ(S)として出力する。粗動アクチュエータ５１は、粗動駆動信号ｕ(S)に基づいて回転体１１を駆動し、各ヘッド支持機構４を介してすべてのヘッド２を一括移動させる。
【０１２８】
この粗動制御系２０００での制御と上記の微動制御系１０００での制御が同時的に遂行され、各ヘッド２は微小な位置決めが行われる。具体的には、各ヘッド２それぞれの目標位置に向けて微動アクチュエータ５２が変位した中で、中央に位置する微動アクチュエータ５２が選択され、この選択された中央１つの微動アクチュエータ５２と粗動アクチュエータ５１とが協働してヘッドの位置決めを行う。粗動アクチュエータ５１と協働するのが、比較例ではすべての微動アクチュエータ５２であるのに対して、本発明では選択された中央１つのみの微動アクチュエータ５２となっている。この場合、最終的には、中央に位置する微動アクチュエータ５２の変位量がゼロになるような制御が行われる。結果として、中央に位置する微動アクチュエータ５２およびヘッド２は、ヘッド支持機構４の中心線ａ上に位置することとなる。中央以外の微動アクチュエータ５２は、可能性として中心線ａから変位してヘッド位置決めを行う。
【０１２９】
次に、図２９を用いて分かりやすく動作を説明する。粗動アクチュエータ５１によって回転軸８まわりに回転駆動されるヘッド支持機構４の先端部に複数の微動アクチュエータ５２および各ヘッド２が設けられている。本発明は、ヘッド２の数が限定されるものではないが、ここでは、５個のヘッド２と微動アクチュエータ５２がある場合を例示する。各微動アクチュエータ５２は、回動軸８まわりに中心線ａに対して時計方向と反時計方向の両方に変位する。
【０１３０】
図２９（ａ）において、１番から５番までの相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（５）は、比較部１０２による比較および順位番号付けの結果、ｘ（１），ｘ（５），ｘ（２），ｘ（４），ｘ（３）の順序となる。次に、その順位が中央の中央値信号ｘ（ｓ）はｘ（２）となる。この中央値信号ｘ（２）は複数の微動アクチュエータ５２のうち中央に位置する微動アクチュエータ５２（２）に対応している。中央値選択部１０１は、相対変位信号ｘ（２）を選択し、粗動制御系２０００に出力する。各ヘッド２それぞれの目標位置に向けて各微動アクチュエータ５２が変位した中で、粗動アクチュエータ５１と中央に位置する微動アクチュエータ５２（２）とが協働してヘッドの位置決めを行うこととなる。最終的には、図２９（ｂ）に示すように、中央に位置する微動アクチュエータ５２（２）の変位量がゼロになるよう制御され、ヘッド支持機構４の中心線ａ上に位置することとなる。ヘッド支持機構４は粗動アクチュエータ５１の動作によって変位され、ヘッド２は微動アクチュエータ５２の動作によってヘッド支持機構４に対して変位している。
【０１３１】
中央に位置するヘッド２（ｓ）に対する目標位置の指令が変わったとき、このヘッド２（ｓ）は、微動アクチュエータ５２（ｓ）により新たな目標位置に向けて移動する。その結果、この微動アクチュエータ５２（ｓ）の相対変位信号ｘ（ｓ）は、中央値信号ではなくなることがある。その場合、中央値選択部１０１による上記同様の選択動作が改めて繰り返される。
【０１３２】
アクセス順位などの重要度に関係なく、相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）の中から選択した１つの中央値信号ｘ（ｓ）に基づいて粗動アクチュエータ５１の位置決め制御を行う本実施の形態のヘッド位置決め装置によれば、常に、中央に位置する微動アクチュエータ５２が優先され、この中央に位置する微動アクチュエータが常にヘッド支持機構４の中心線ａ上に位置するように制御される。したがって、複数のディスクでトラックがウォブリングして複数のヘッド２の変位量および変位方向がリアルタイムかつランダムに変動しても、粗動アクチュエータ５１による回転体１１および複数のヘッド支持機構４の頻繁な移動は発生しにくい。例えば、トラックのウォブリングのために正方向に最大に変位しているヘッド２（１）が負方向に最大に変位する状態に変化しても、あるいは、負方向に最大に変位しているヘッド２（３）が正方向に最大に変位する状態に変化しても、その変化の結果において中央に位置することとなったヘッド２（ｓ）の変位は、上記のヘッド２（１）やヘッド２（３）の変位に比べて充分に小さく、この中央に位置する微動アクチュエータ５２の相対変位信号ｘである中央値信号ｘ（ｓ）に基づいた粗動アクチュエータ５１によるヘッド支持機構４の移動制御は、より動きの少ない安定した制御となる。
【０１３３】
そして、トラック追従動作において、図２９（ｂ）のように、中央に位置するヘッド２（２）が目標トラックに達すると、それ以降は微動アクチュエータ５２（２）の変位量がゼロとなる。ヘッド２（２）がヘッド群の中央位置を保つ限りにおいて、微動アクチュエータ５２（２）とヘッド支持機構４との中心線ａを基準とする直線状態は維持され、したがって、中央値信号ｘ（ｓ）がすでにゼロに収束していることから、粗動アクチュエータ５１によるヘッド支持機構４の移動はなくなり、この状態で中央以外のヘッド２のトラック追従動作が行われる。これは、最も安定した状態でのトラック追従動作である。すなわち、振動の発生を抑制した状態での、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行える。
【０１３４】
説明を繰り返す。複数ディスクのトラックナンバーが同じ複数のトラックにつき、ディスク回転中心からの距離がウォブリングのためにランダムに変化し、ディスク回転中心からの距離の順位が複数トラック間でランダムに入れ替わる可能性がある。複数トラックのうちの常に中央に位置するトラック（同じものとは限らない）を目標とするように、換言すると、複数トラック全体の占有領域（ある幅をもち、その幅および形状はランダムに変化する可能性がある）の中央付近を目標とするように、ヘッド支持機構４を移動制御する。そして、そのときに中央に位置するヘッドが中央のトラックにオントラックするように（相対変位信号ｘがゼロに収束するように）、粗動アクチュエータ５１と中央の微動アクチュエータ５２との協働する。中央の微動アクチュエータ５２とヘッド支持機構４とが１直線状態に近づく。微動アクチュエータ５２も粗動アクチュエータ５１も動作する。そして、中央のヘッドが中央のトラックにオントラックすると、中央の微動アクチュエータ５２とヘッド支持機構４とが１直線となる。中央のヘッドの相対変位信号ｘはゼロとなる。このあとは、粗動アクチュエータ５１によるヘッド支持機構４の移動はなくなる。中央以外のヘッドを微動アクチュエータ５２でオントラックさせる。中央以外の微動アクチュエータ５２は個別の動作となる。この間、粗動アクチュエータ５１および中央の微動アクチュエータ５２は動作停止であり、動作しているのは中央以外の微動アクチュエータ５２だけとなり、全体の安定性がきわめて高い。この状態が、目標トラックの変更があるまで継続する。ここでは、比較例のような重要度は加味されていない。複数のヘッドは互いに平等である。
【０１３５】
以上のように、本実施の形態によれば、粗動アクチュエータ５１の動作を最小限にし、微動アクチュエータ５２の動作も抑制しているので、振動の発生を抑制することができ、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行える。ひいては、記録／再生を良好に行うことができる。
【０１３６】
比較例の場合に、振動発生を抑制するには、オントラック動作をより高速に行う必要がある。そのためには、微動アクチュエータを構成する圧電素子に対してより高い電圧を印加する必要がある。しかしながら、印加電圧が過剰であると、圧電素子において鉛の析出、特性劣化、さらには圧電素子破壊の問題が生じる。これについては、すでに詳しく説明したとおりである。
【０１３７】
本発明では、圧電素子への印加電圧に制限を加えて圧電素子の特性劣化を回避する一方で、選択した中央値信号ｘ（ｓ）による粗動アクチュエータの制御で振動発生を抑制するという巧妙な手法をとっている。
【０１３８】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９を図３０に基づいて説明する。図３０において、実施の形態８と同一の構成要素については、図２８と同一の符号を付している。本実施の形態においては、中央値選択部１０１の内部構成が図２８とは異なっている。粗動アクチュエータ５１および微動アクチュエータ５２の位置決め制御を行う動作については同一である。
【０１３９】
以下、本実施の形態の特徴部分を説明する。中央値選択部１０１に新たな構成要素として入力選択部１０４を設けている。入力選択部１０４は、各微動アクチュエータ５２の相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）およびディスク装置全体の制御部（図示せず）による各ヘッド２に対するアクセス指令信号ｃａ（１）〜ｃａ（Ｎ）を入力する。目標トラックに記録や再生を行う必要が生じたヘッド２に対してアクセス指令信号ｃａが発せられる。これで対応するヘッド２が目標トラックにアクセス中か否かを検知できる。入力選択部１０４は、入力している相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）のうち、アクセス指令信号ｃａがアクティブとなっているヘッド２を搭載した微動アクチュエータ５２の相対変位信号のみを中央値選択の候補として選択し、比較部１０２に出力する。比較部１０２の動作は実施の形態８と同様である。ただし、入力選択部１０４によって選択された中央値選択の候補としての相対変位信号の中で処理する。選択された中央値信号ｘ（ｓ）は粗動制御系２０００に出力される。
【０１４０】
粗動アクチュエータ５１は、目標トラックに対してアクセス中の中央の微動アクチュエータ５２と協働してヘッド２の位置決めを行う。実施の形態８では、中央のヘッド２の目標位置信号Ｒの指令が変わったとき、新たに中央に位置することとなる微動アクチュエータ５２が選択され、その微動アクチュエータ５２と粗動アクチュエータ５１とが協働して、次の位置決め制御を行う。これに対して、本実施の形態は次のように異なる。中央に位置するヘッド２の記録／再生の処理が終了した時点で、アクセス指令信号ｃａはインアクティブとなる。アクセス指令信号ｃａがインアクティブとなれば、入力選択部１０４での選択候補から除外される。選択候補が１つ減る。その結果、この時点で、アクセス指令が発せられているヘッド２を搭載し、中央に位置する相対変位信号ｘを有する微動アクチュエータ５２と粗動アクチュエータ５１とが協働して次の位置決め制御が行われる。記録／再生の処理が終了したヘッドは、それがオントラックしたトラック位置に留まる。このようにして、目標トラックへのアクセスが必要なヘッド２に対して、順次に位置決め制御が行われる。
【０１４１】
すなわち、実施の形態８の制御に加えて、さらに、記録／再生の処理が終了したヘッド２については、このヘッド２は終了したトラック位置に留まる。記録／再生の処理が終了したヘッドから順番に停止する。未処理のヘッド２およびそれに対応する微動アクチュエータ５２の数が次第に減少する。このため、微動アクチュエータ５２が変位する頻度も低く抑えられる。
【０１４２】
未処理のヘッド数は１つずつ減少する。したがって、ヘッド数は、奇数と偶数が交互となる。つまり、中央値信号を選択するための相対変位信号の数は、奇数と偶数が交互となる。相対変位信号の数が奇数（２ｎ＋１）のときは、（（２ｎ＋１）＋１）／２＝ｎ＋１が自然数であり中央のものが存在するので、中央値信号ｘ（ｓ）の選択は、その中央であるｎ＋１番目のものを選択すればよい。しかし、相対変位信号の数が偶数（２ｎ）のときは、（２ｎ＋１）／２が自然数ではなく中央のものが存在しない。そこで、ｎ番目とｎ＋１番目とが２つの中央のものとなるが、このうち、相対変位信号が小さい方を中央値信号として選択する。
【０１４３】
記録／再生の終了したヘッドは、オントラックしていたトラック位置に留まるが、もはや粗動制御系２０００への相対変位信号の候補ではなくなる。記録／再生の終了したヘッドは、粗動アクチュエータ５１の制御から外す。記録／再生が未処理のヘッドのうちの中央のヘッド（偶数の場合は変位が小さい方のヘッド）の中央値信号ｘ（ｓ）に基づいて粗動アクチュエータ５１が制御されている間、その中央のヘッドの微動アクチュエータはヘッド支持機構４の中心線ａ上に位置する。一方、記録／再生の終了したヘッドはオントラックしていたトラック位置に留まるように微小変位し、中心線ａから外れることもある。粗動アクチュエータを制御する候補の相対変位信号を記録／再生が未処理のヘッドからのものに限定し絞り込むことにより、現に記録／再生を行っているヘッドの安定性を高める。記録／再生の終了したヘッドは微小変位してももはや記録／再生には関係しない。その他の動作については、実施の形態８と同様である。
【０１４４】
以上の相乗により、振動の発生をさらに抑制し、高精度で安定したヘッドの位置決め制御が行え、記録再生を良好に行うことができる。また、変位の頻度が少ない分、微動アクチュエータ５２の寿命が長くなる。
【０１４５】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０を図３１、図３２に基づいて説明する。図３１において、実施の形態９と同一の構成要素については、図３０と同一の符号を付している。本実施の形態においては、微動位置決め制御部１５００の内部構成が図３０と異なっている。粗動アクチュエータ５１および微動アクチュエータ５２の位置決め制御を行う動作については同一である。
【０１４６】
以下、本実施の形態の特徴部分を説明する。本実施の形態は、実施の形態９の改良である。実施の形態９では記録／再生の終了したヘッドは微小変位を伴うものである。これに対して、本実施の形態では、記録／再生の終了したヘッドの変位をさらに抑制するものである。微動位置決め制御部１５００に新たな構成要素として位置情報処理部１０５を設けている。位置情報処理部１０５は、ヘッド位置検出部６０より、ヘッド２から読み出したサーボ情報ｓａに含まれるヘッド位置信号を入力する。また、ディスク装置全体を制御するディスク制御部（図示せず）より、各ヘッド２に対するアクセス指令信号ｃａおよび目標位置信号Ｒを入力する。
【０１４７】
ヘッド位置検出部６０から位置情報処理部１０５に対して与えられるヘッド位置信号は、詳しくは、トラック位置信号ｙｔとバースト復調信号ｙｂとである。ヘッド２によりディスク１から読み出すサーボ情報ｓａには、アドレス情報やバースト信号が含まれている。アドレス情報はトラック番号やセクタ番号である。バースト信号はトラック追従のための信号であり、トラックとトラックとの間に形成されている。このバースト信号を利用してトラック追従制御を行い、１トラックの範囲内でヘッド２を目標位置に整定する。トラック位置信号ｙｔはトラック番号に相当する信号であり、バースト復調信号ｙｂはトラック間でのディスク半径方向の位置情報を与える信号である。位置情報処理部１０５は、アクセス指令信号ｃａに応じてトラック位置信号ｙｔとバースト復調信号ｙｂとを処理し、微動制御系１０００に出力して各微動アクチュエータ５２の変位を制御する。
【０１４８】
アクセス指令信号ｃａがアクティブのときはトラック位置信号ｙｔが有効となり、トラック位置信号ｙｔとバースト復調信号ｙｂとの協働で微動駆動信号ｕ(B)が生成される。また、アクセス指令信号ｃａがインアクティブのときはトラック位置信号ｙｔが無効となり、バースト復調信号ｙｂのみで微動駆動信号ｕ(B)が生成される。ヘッド位置検出部６０において、トラック位置信号ｙｔは、目標トラックまで移動させるために指示された目標位置信号Ｒより、減算器１０６によって減算される。この減算による差分は、目標トラックまでのトラック誤差を示すトラック誤差信号Ｐe(B)tとして、スイッチ１０７に出力される。スイッチ１０７は、アクセス指令信号ｃａに応じて、トラック誤差信号Ｐe(B)tと、トラック誤差がないことを示すゼロ信号のどちらか一方を選択する。一方、バースト復調信号ｙｂは、減算器１０８に出力される。減算器１０８は、１つのトラック間領域内での中央位置に相当するトラック中央信号ｔｃよりバースト復調信号ｙｂを減算する。すなわち、１つのトラック間領域内で中央位置からの位置誤差をバースト誤差信号Ｐe(B)bとして検出している。加算器１０９は、スイッチ１０７からの出力と減算器１０８からの出力とを、適宜レベルを合わせて加算し、加算結果を微動制御系１０００に出力する。
【０１４９】
インアクティブのアクセス指令信号ｃａが発生しないうちは、実施の形態９と同様の動作を行う。微動制御系１０００は、トラック位置信号ｙｔとバースト復調信号ｙｂとの組み合わせで微動駆動信号ｕ(B)を生成する。したがって、トラック位置信号ｙｔとバースト復調信号ｙｂの組み合わせは、実施の形態９の場合のヘッド位置信号Ｐhdに相当している。
【０１５０】
実施の形態９の場合と同様にして中央に位置するヘッド２の記録／再生の処理が終了すると、そのヘッド２に対応するアクセス指令信号ｃａがインアクティブとなり、スイッチ１０７を切り替え、トラック位置信号ｙｔを無効化し、トラック誤差をゼロとする。そして、微動制御系１０００はバースト復調信号ｙｂに基づいたバースト誤差信号Ｐe(B)bのみに基づいて微動駆動信号ｕ(B)を生成し、微動アクチュエータ５２の制御を行う。
【０１５１】
記録／再生が未処理のヘッドのトラック追従動作の際に、次の記録／再生処理のために、隣接トラックなど別のトラックを目標トラックとして粗動アクチュエータ５１の駆動によりヘッド支持機構４が移動するとする。この場合、実施の形態９では、元のトラックに追従しようとする結果、その変位量が大きくなってしまう傾向がある。これに対して、本実施の形態においては、トラック位置信号ｙｔは無視し、バースト復調信号ｙｂに限るので、別トラックに変わっても、トラック間領域内の中央位置追従するように制御され、記録／再生の終了したヘッドの微動アクチュエータの移動が抑制される。その結果、記録／再生の終了した微動アクチュエータ５２は、ヘッド支持機構４の中心線ａ上にほぼ位置した状態を継続することとなる。言い換えれば、記録／再生処理が指令されていない微動アクチュエータ５２は、粗動アクチュエータ５１による回転位置にかかわらず、すべてヘッド支持機構４の中心線ａの近傍に位置する状態を継続しながら、次の処理まで待機する。ヘッド支持機構４の中心線ａの近傍に位置する状態は、微動アクチュエータ５２にとって機構的に最も安定した状態である。また、記録／再生の終了した微動アクチュエータ５２がそれぞれオントラックしていたトラックに向けて変位することを位置情報処理部１０５の機能で抑制している。このため、微動アクチュエータ５２の変位により振動が発生する頻度を低く抑え、高精度な位置決め状態のもとで、安定に記録／再生を行うことができる。
【０１５２】
そして、記録／再生処理が終了した微動アクチュエータ５２に対しては印加する駆動電圧のレベルが抑制されるため、微動アクチュエータを構成する圧電素子の寿命を有利にする。
【０１５３】
なお、実施の形態８〜１０においては、中央値選択部１０１の入力信号について、これを微動アクチュエータ５２の変位量を検出した相対変位信号ｘとしているが、各微動アクチュエータをモデル化した状態推定部を設け、この状態推定部により生成された信号を相対変位信号ｘとしてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【０１５４】
（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１を図３３に基づいて説明する。図３１、図３２に示す実施の形態１０の変形の実施の形態として、次のように構成してもよい。すなわち、図３１における中央値選択部１０１から入力選択部１０４を省略し、実施の形態８の場合の図２８に示すのと同様の中央値選択部１０１とし、かつ、微動位置決め制御部１５００については図３１、図３２に示す位置情報処理部１０５を有する構成である。
【０１５５】
以下、ソフトウェア構成の実施の形態について説明する。
【０１５６】
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２を図３４、図３５に基づいて説明する。本実施の形態は、図２８に示す実施の形態８に対応してソフトウェア構成としたものである。機構的な構成については、図２６、図２７と同様である。本実施の形態においては、主要な処理をマイクロプロセッサで行う。
【０１５７】
位置決め制御部６Ｂは、マイクロプロセッサ１１０、メモリ１１１、メモリ１１１に格納されたヘッド位置決めのための制御プログラム１１２、共通バス１１３、ヘッド位置検出部１１４、Ａ／Ｄ変換器１１５、Ｄ／Ａ変換器１１６，１１７を備えている。ヘッド位置検出部１１４、Ａ／Ｄ変換器１１５およびＤ／Ａ変換器１１６は微動アクチュエータ５２の数だけある。
【０１５８】
マイクロプロセッサ１１０は、メモリ１１１に格納されている制御プログラム１１２に基づいて全体の制御を行う。各微動アクチュエータ５２からのアナログの相対変位信号ｘ（１）〜ｘ（Ｎ）を各Ａ／Ｄ変換器１１５でデジタルの相対変位データに変換し、共通バス１１３を介してマイクロプロセッサ１１０に送出する。また、各ヘッド位置検出部１１４は、各ヘッド２からのサーボ情報を入力した上でヘッド位置データを抽出し、共通バス１１３を介してマイクロプロセッサ１１０に送出する。マイクロプロセッサ１１０は、上記の相対変位データ、ヘッド位置データを入力し、このデータと目標位置データに基づいて制御データを生成する。マイクロプロセッサ１１０は、生成した制御データを共通バス１１３を介してＤ／Ａ変換器１１６，１１７に送出する。各Ｄ／Ａ変換器１１６に対しては各微動アクチュエータ５２を制御するデータを送出し、Ｄ／Ａ変換器１１７に対しては粗動アクチュエータ５１を制御するデータを送出する。各Ｄ／Ａ変換器１１６は入力したデジタルデータをアナログの微動駆動信号ｕ(B)に変換し、各微動アクチュエータ５２を制御する。Ｄ／Ａ変換器１１７は入力したデジタルデータをアナログの粗動駆動信号ｕ(S)に変換し、粗動アクチュエータ５１を制御する。
【０１５９】
以下、制御プログラム１１２に基づく制御動作を図３５のフローチャートに従って説明する。
【０１６０】
ステップ２００において、制御プログラム１１２を呼び出し、処理を開始する。ステップ２０１において、ヘッド位置検出部１１４が入力したサーボ情報から現在位置を示すヘッド位置データを読み込む。ステップ２０２では、目標位置データからヘッド位置データを減算し、その結果のヘッド位置誤差データを一時記憶する。ステップ２０３では、ヘッド位置誤差データに対して所定の位相特性および周波数特性と所定のゲインで位相補償の演算処理を行い、微動制御データとして一時記憶する。ステップ２０４では、微動制御データをＤ／Ａ変換器１１６に出力する。Ｄ／Ａ変換器１１６は、微動制御データに基づいた微動駆動信号ｕ（B）を微動アクチュエータ５２に出力する。ステップ２０５では、Ｎ個あるすべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了したかどうか確認する。まだの場合は、次の微動アクチュエータ５２に対して、ステップ２０１からの同様の処理を実行する。すべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了した場合、次のステップに移る。以上、ステップ２０１からステップ２０５までは、微動アクチュエータ５２を制御するための微動制御手段２３０としての機能である。
【０１６１】
次に、ステップ２０６では、Ａ／Ｄ変換器１１５より微動アクチュエータ５２の相対変位データを読み込んで一時記憶する。ステップ２０７では、すべての微動アクチュエータ５２に対して、相対変位データの読み込みが終了したかどうか確認する。まだの場合は、次の微動アクチュエータ５２に対して、ステップ２０６の同様の処理を実行する。すべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了した場合、次のステップに移る。ステップ２０８では、読み込んだ複数の相対変位データの大きさを比較し、大きさの順に順位付けをし、順位が中央に位置する相対変位データを中央値データとして選択する。以上、ステップ２０６からステップ２０８までは、各相対変位データより中央値データを選択するための中央値選択手段２４０としての機能である。
【０１６２】
次に、ステップ２０９では、選択した中央値データに対して所定の位相特性および周波数特性で位相補償の演算処理を行い、粗動制御データとして一時記憶する。ステップ２１０では、粗動制御データをＤ／Ａ変換器１１７に出力する。Ｄ／Ａ変換器１１７は、粗動制御データに基づいた粗動駆動信号ｕ(S)を粗動アクチュエータ５１に出力する。以上、ステップ２０９およびステップ２１０は、粗動アクチュエータ５１を制御するための粗動制御手段２５０としての機能である。
【０１６３】
ステップ２１１で、ディスク装置全体を制御しているメインのプログラムに戻る。位置決め制御に関しては、シーク制御やトラックフォローイング制御などをメインのプログラムで監視している。ステップ２１１でメインのプログラムに戻ると、メインのプログラムは、適宜、図３５に示したステップを繰り返す。これにより、各ヘッド２の位置決め制御を行う。
【０１６４】
本実施の形態は、実施の形態８の図２８の位置決め制御系モデルで説明したのと同じ動作原理に基づいており、実施の形態８と同様の効果が得られる。
【０１６５】
（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３を図３４、図３６に基づいて説明する。本実施の形態は、図３０に示す実施の形態９に対応してソフトウェア構成としたものである。
【０１６６】
ステップ２０６ａでは、Ａ／Ｄ変換器１１５より微動アクチュエータ５２の相対変位データを読み込んで一時記憶する。次に、ステップ２０６ｂにおいて、メインプログラムで生成されたアクセス指令データの情報を利用して、ヘッド２を目標トラックに対してアクセス中か否かを判定し、アクセス中であれば、ステップ２０６ｃに進んで、相対変位データを一時記憶する。アクセス中でなければ、ステップ２０７にスキップする。ステップ２０７では、Ｎ個あるすべての微動アクチュエータ５２に対して、相対変位データの読み込みが終了したかどうか確認する。まだの場合は、次の微動アクチュエータ５２に対して、ステップ２０６ａからステップ２０７までの同様の処理を実行する。すべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了した場合、次のステップに移る。ステップ２０８では、読み込んだ複数の相対変位データの大きさを比較し、大きさの順に順位付けをし、順位が中央に位置する相対変位データを中央値データとして選択する。以上、ステップ２０６ａからステップ２０８までは、各相対変位データより中央値データを選択するための中央値選択手段２４０ａとしての機能である。その他の動作については、実施の形態１２と同様であるので説明を省略する。
【０１６７】
本実施の形態は、実施の形態９の図３０の位置決め制御系モデルで説明したのと同じ動作原理に基づいており、同様の効果が得られる。
【０１６８】
（実施の形態１４）
本発明の実施の形態１４を図３４、図３７に基づいて説明する。本実施の形態は、図３１に示す実施の形態１０に対応してソフトウェア構成としたものである。
【０１６９】
ステップ２０１において、ヘッド位置検出部１１４が入力したサーボ情報から現在トラックを示すトラック位置データを読み込む。ステップ２０２ａでは、目標位置データからトラック位置データを減算し、その結果のトラック位置誤差データを一時記憶する。また、サーボ情報に含まれるバースト信号からトラック内の位置誤差データを検出し、一時記憶する。ステップ２０２ｂでは、メインプログラムで生成されたアクセス指令データの情報を利用して、ヘッド２を目標トラックに対してアクセス中か否かを判定し、アクセス中でなければ、ステップ２０２ｃに進んで、トラック位置誤差データをゼロとする。アクセス中であれば、ステップ２０３にスキップする。ステップ２０３では、記憶しておいたトラック位置誤差データおよびトラック内の位置誤差データを読み出し、両者を合わせてヘッド位置誤差データとする。さらにヘッド位置誤差データに対して所定の位相特性および周波数特性と所定のゲインで位相補償の演算処理を行い、微動制御データとして一時記憶する。ステップ２０４では、微動制御データをＤ／Ａ変換器１１６に出力する。Ｄ／Ａ変換器１１６は、微動制御データに基づいた微動駆動信号ｕ（B）を微動アクチュエータ５２に出力する。ステップ２０５では、Ｎ個あるすべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了したかどうか確認する。まだの場合は、次の微動アクチュエータ５２に対して、ステップ２０１からの同様の処理を実行する。すべての微動アクチュエータ５２に対して処理が終了した場合、次のステップに移る。以上、ステップ２０１からステップ２０５までは、微動アクチュエータ５２を制御するための微動制御手段２３０ａとしての機能である。また、次のステップ２０６ａからステップ２０８までは、図３６で示した処理と同様の処理を行う。その他の動作については、実施の形態１２と同様であるので説明を省略する。
【０１７０】
本実施の形態は、実施の形態１０の図３１の位置決め制御系モデルで説明したのと同じ動作原理に基づいており、実施の形態１０と同様の効果が得られる。
【０１７１】
（実施の形態１５）
本発明の実施の形態１５を図３４、図３８に基づいて説明する。本実施の形態は、図３３に示す実施の形態１１に対応してソフトウェア構成としたものである。これは、実施の形態１２の図３５におけるステップ２０２の代わりに、実施の形態１４におけるステップ２０２ａ〜２０２ｃを設定したものである。
【０１７２】
なお、上記において、制御プログラム１１２を格納する機械読み取り可能な記録媒体としてのメモリ１１１としては、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）でもよいし、他の記録媒体からダウンロードして記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）でもよい。また、マイクロプロセッサと一体のメモリに制御プログラム１１２を格納してもよい。
【０１７３】
また、実施の形態１２〜１５においては、中央値選択手段で用いる相対変位データについて、微動アクチュエータ５２の変位量を検出した検出信号に基づく相対変位データとして説明したが、各微動アクチュエータをモデル化した状態推定手段として機能させるステップを設け、これにより生成されたデータを相対変位データとしてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【０１７４】
また、実施の形態１２〜１５において、相対変位データの数が偶数の場合や、同一の値が生じた場合については、２つの中央値データのうち小さい方の相対変位データを中央値データとして選択するステップを設ければよい。
【０１７５】
光ディスク装置も粗動位置決め用のステッピングモータやＤＣモータと微動位置決め用の光ピックアップという２ステージアクチュエータでトラッキングを行っている。光ディスク装置の場合、ロングストロークシークの場合、ＤＣモータで粗動位置決めを行い、その後に光ピックが目標トラックにヘッドを追従させる。また、このときに光ピックが動作範囲を超えないように、光ピックの制御時の位置誤差のうち、ＤＣ成分がゼロになるようにＤＣモータを制御している。また、ここでは、トラックフォローイングや１トラックシークにおいては微動アクチュエータにヘッドの目標位置との位置誤差をフィードバックし、ヘッド変位検出信号からの信号がゼロになるように制御し、ロングシークにおいては、高速化のために微動アクチュエータにヘッドの目標位置との位置誤差をフィードバックし、ヘッド変位検出信号からの信号より粗動アクチュエータによるヘッド移動量を演算し、移動量とヘッドの目標位置との位置誤差をフィードバックしている。微動アクチュエータの動作範囲を超えるような目標位置へのトラッキングは高速化のために、粗動アクチュエータへも目標位置を入力している。本発明は、このような光ディスク装置に適用することも可能である。
【０１７６】
なお、上述してきた各実施の形態において、ハードウエア構成のものについては、これをマイクロコンピュータによるソフトウェア構成により実現するようにしてもよいし、逆に、ソフトウェア構成のものについては、これをハードウエア構成により実現するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明が対象とするヘッド位置決め装置は、主として磁気ディスク装置に搭載されるものを好ましい形態とするが、必ずしもそれのみに限定する必要性はなく、光磁気ディスク装置、光ディスク装置など他の形式の情報記録再生装置に適用してもよきものである。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の実施の形態１のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図２】実施の形態１のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１における微動制御系の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１における粗動制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の各実施の形態における微動アクチュエータを伴うヘッド支持機構の構成を示す平面図（ａ）、ヘッド支持機構の側面図（ｂ）、微動アクチュエータの構成図（ｃ）、ヘッド支持機構の構成を示す底面図
【図６】ＰＺＴ素子内の酸化鉛の電気化学反応の説明図
【図７】ＰＺＴ素子の電気化学反応を示す概略図
【図８】鉛が析出する電気化学反応における印加電圧（電位差）とＰＺＴ素子に流れる電流との関係を表す図
【図９】ＰＺＴ素子に対する印加電圧と流れる電流との関係を示す図
【図１０】ＰＺＴ素子に対する印加電圧と内部の電気抵抗値との関係を示す図
【図１１】ＰＺＴ素子に対する印加電圧と電界との関係を膜厚をパラメータにして表す図
【図１２】実施の形態１における回転同期外乱の特性の説明図
【図１３】実施の形態１の場合のトラックフォローイング時のヘッド位置誤差信号の波形図（ａ）、粗動アクチュエータの駆動電流の波形図（ｂ）、微動アクチュエータの駆動電圧の波形図（ｃ）
【図１４】外乱補償部を有しない比較例の場合のトラックフォローイング時のヘッド位置誤差信号の波形図（ａ）、粗動アクチュエータの駆動電流の波形図（ｂ）、微動アクチュエータの駆動電圧の波形図（ｃ）
【図１５】本発明の実施の形態２のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図１６】本発明の実施の形態３のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図１７】本発明の実施の形態４のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図１８】本発明の実施の形態５のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図１９】本発明の実施の形態６のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図２０】本発明の実施の形態７のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図２１】実施の形態７のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図２２】実施の形態７における微動制御系の構成を示すブロック図
【図２３】実施の形態７における粗動制御系の構成を示すブロック図
【図２４】本発明の実施の形態７の変形の実施の形態のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の概略構成図
【図２５】実施の形態７の変形の実施の形態のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図２６】本発明の実施の形態８のヘッド位置決め装置の概略構成図
【図２７】実施の形態８のヘッド位置決め装置を搭載した磁気ディスク装置の概略のブロック図
【図２８】実施の形態８のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図２９】実施の形態８のヘッド位置決め装置の動作説明図
【図３０】本発明の実施の形態９のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図３１】本発明の実施の形態１０のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図３２】実施の形態１０の微動位置決め制御部の構成を示すブロック図
【図３３】本発明の実施の形態１１のヘッド位置決め装置の構成を示すブロック図
【図３４】実施の形態１２のヘッド位置決め装置を搭載した磁気ディスク装置の概略のブロック図
【図３５】実施の形態１２のヘッド位置決め装置の機能構成を示すフローチャート
【図３６】実施の形態１３のヘッド位置決め装置の機能構成を示すフローチャート
【図３７】実施の形態１４のヘッド位置決め装置の機能構成を示すフローチャート
【図３８】実施の形態１５のヘッド位置決め装置の機能構成を示すフローチャート
【図３９】比較例のヘッド位置決め装置を搭載した磁気ディスク装置の概略のブロック図
【図４０】ヘッドおよび微動アクチュエータが１つの場合の動作説明図（ａ）、比較例の場合の動作説明図（ｂ）
【符号の説明】
【０１７９】
１  磁気ディスク（情報記録ディスク）
２  磁気ヘッド
３  ヘッドスライダ
４  ヘッド支持機構
５  位置決め機構
５１  粗動アクチュエータ
５２  微動アクチュエータ
６，６Ａ  位置決め制御部
７  スピンドルモータ
８  回動軸
９  フレクシャ
１０  磁気ディスク装置筐体
１１  回転体
６０  ヘッド位置検出部
６１  状態推定部
６１１  ＶＣＭ状態推定部
６１２  ＭＡ状態推定部
６２  微動制御部
６３  粗動制御部
６４  微動駆動部
６５  粗動駆動部
６６  駆動信号制限部
６７  回転同期外乱補償部
６８  回転同期誤差測定部
６９  同期外乱補償調節部
７０  高周波フィルタ
７１  低周波フィルタ
７２  定常偏差補償調節部
８１  回転同期外乱補償部
８２  回転同期誤差測定部
８３  同期外乱補償調節部
１０１  中央値選択部
１０２  比較部
１０３  選択部
１０４  入力選択部
１０５  位置情報処理部
１１０  マイクロプロセッサ
１１１  メモリ
１１２  制御プログラム
１１３  共通バス
１１４  位置検出部
１１５  Ａ／Ｄ変換器
１１６，１１７  Ｄ／Ａ変換器
１０００  微動制御系
１５００  微動位置決め制御部
２０００  粗動制御系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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