(57)【要約】【課題】２つのアクチュエータによる高精度な位置決めサーボ制御を、ＭＡ５２の変位が粗動制御系の外乱にならず、しかもＭＡ５２が動作範囲を超えないで行うヘッド位置決め制御装置及びディスク装置を提供する。【解決手段】ヘッド１と、ＶＣＭ５１及びＭＡ５２を含むヘッド位置決め機構７と、ヘッド１の再生信号からヘッド位置信号を出力する位置検出部６０と、ＶＣＭ５１及びＭＡ５２を制御する位置決め制御部６と、を備える。位置検出部６０は、ヘッド１の再生信号から互いに分解能の異なる微細位置信号Ｐ_headと概略位置信号Ｘ_vcmとを出力し、微動制御部６２は微細位置信号に基づいてＭＡ５２の制御量を演算し、粗動制御部６１は、概略位置信号Ｘ_vcmに基づいてＶＣＭ５１の制御量を演算する。【選択図】図１
2006147116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも情報記録ディスクに記録された情報を再生するヘッドと、
前記ヘッドの位置決めを行う、粗動アクチュエータ及び、該粗動アクチュエータとヘッドとの間に介在する微動アクチュエータと、
前記粗動アクチュエータ及び微動アクチュエータを含むヘッド位置決め機構と、
前記ヘッドが前記情報記録ディスクに記録されたサーボ情報を再生した信号に基づいてヘッド位置を検出しかつ、そのヘッド位置信号を出力する位置検出手段と、
前記粗動アクチュエータ及び微動アクチュエータを制御する位置決め制御手段と、を備え、
前記位置決め制御手段は、前記粗動アクチュエータを駆動する粗動駆動手段と該粗動駆動手段に制御量信号を出力する粗動制御手段とを含む粗動制御系、及び前記微動アクチュエータを駆動する微動駆動手段と該微動駆動手段に制御量信号を出力する微動制御手段とを含む微動制御系を有し、
前記位置検出手段は、前記ヘッドの再生信号に基づいて相対的に分解能の高い第１ヘッド位置信号と、相対的に分解能の低い第２ヘッド位置信号との２つの位置信号を出力し、
前記微動制御手段は、前記第１ヘッド位置信号に基づいて前記微動アクチュエータを制御するための制御量を演算し、
前記粗動制御手段は、前記第２ヘッド位置信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算するヘッド位置決め制御装置。
【請求項２】
前記サーボ情報は、前記情報記録ディスクの周方向に等間隔に配置されたトラック番号信号とトラック間位置信号との２つの位置信号を含み、
前記位置検出手段は、前記トラック番号信号及びトラック間信号の１トラックあたりのビット数と同じビット数で検出したヘッド位置を第１ヘッド位置信号として出力すると共に、前記トラック番号信号及びトラック間信号の１トラックあたりのビット数をシフトさせた所定のビット数で検出したヘッド位置を第２ヘッド位置信号として出力する請求項１記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項３】
前記サーボ情報は、前記情報記録ディスクの周方向に等間隔に配置されたトラック間位置信号を含み、
前記位置検出手段は、前記トラック間信号の１トラックあたりのビット数と同じビット数で検出したヘッド位置を第１ヘッド位置信号として出力すると共に、前記トラック間信号の１トラックあたりのビット数をシフトさせた所定のビット数で検出したヘッド位置を第２ヘッド位置信号として出力する請求項１記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項４】
前記微動制御系の制御帯域は、前記粗動制御系の制御帯域の１．５倍以上に設定される請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項５】
前記微動制御系の制御帯域は、前記ヘッド位置決め機構の共振周波数よりも高く、前記粗動制御系の制御帯域は、前記共振周波数よりも低く設定される請求項４記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項６】
前記粗動制御系は振動センサをさらに含み、該振動センサの検出信号に応じて前記粗動制御系の制御帯域を調整する請求項４又は５に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項７】
前記粗動制御手段は温度センサをさらに含み、該温度センサの検出信号に応じて前記粗動制御系の制御帯域を調整する請求項４〜６のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項８】
前記位置検出手段は、前記ヘッドの目標位置に対する位置誤差の大きさに関係する第１の条件に基づいて前記微動アクチュエータの駆動・停止を切り換えると共に、前記微動アクチュエータを停止させるときには前記第２ヘッド位置信号の分解能を高める請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項９】
前記位置検出手段は、前記微動アクチュエータを駆動させるときには前記粗動制御系の制御帯域を低下させ、前記微動アクチュエータを停止させるときには前記粗動制御系の制御帯域を高める請求項８記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１０】
前記位置検出手段は、前記ヘッドの目標位置に対する位置誤差の大きさ及び微動アクチュエータの変位に関係する第２の条件に基づいて前記粗動制御系の制御方式を切り換える請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１１】
前記位置検出手段は、前記第２の条件に基づいて、
前記第２ヘッド位置信号と目標位置との差である粗動位置誤差信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する第１の制御方式と、
前記粗動位置誤差信号に前記微動アクチュエータの変位量又は推定変位量を加算した信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する第２の制御方式と、の切り換えを行う請求項１０記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１２】
前記ヘッドは、前記情報記録ディスクに情報を記録する記録ヘッドとディスクに記録された情報を再生する再生ヘッドとを含み、
前記微動制御系は、前記記録ヘッドの記録時及び再生ヘッドの再生時に動作する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１３】
前記微動制御系は、ＭＲオフセットを調整する請求項１２に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１４】
前記微動アクチュエータは、薄膜圧電素子で構成される請求項１〜１３のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１５】
前記微動制御手段は、前記微動駆動手段へ出力する制御量信号を、前記微動アクチュエータに出力される制御電圧が、その素子特性に応じて決定されたしきい値以下になるように調整する請求項１４に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１６】
前記微動駆動手段は、前記微動アクチュエータの素子特性に応じて決定された制御電圧のしきい値を記憶していて、前記微動アクチュエータに出力する制御電圧を、前記しきい値以下に制限して出力する請求項１４に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１７】
前記しきい値は、前記薄膜圧電素子の電気抵抗が１ＭΩ以下になる制御電圧である請求項１５又は１６に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１８】
前記粗動制御系は、一定外乱推定制御手段をさらに含む請求項１〜１７のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項１９】
前記粗動制御系は、回転同期外乱制御手段をさらに含み、
前記回転同期外乱制御手段は、前記第１ヘッド位置信号を入力信号とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置が搭載されたディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置や光ディスク装置等のディスク装置と、そのディスク装置に搭載されるヘッド位置決め制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユビキタス技術の進展に伴って、目標位置に高速にヘッドの位置決めを行うことによって、大容量の映像情報、音声情報、文字情報等を高速で記録・再生する高記録密度のディスク装置が市場から強く要請されている。特に、磁気ディスク装置は移動体用の端末装置等に使用する要望が増えており、磁気ディスク装置のさらなる小型化が進められている。このように、ディスク装置の小型化、高記録密度化に伴って、ヘッドの位置決めの高精度化に対する要求がより厳しくなっている。
【０００３】
ディスク装置の小型化に伴って、軸受部の摩擦や外部からの振動がアクチュエータによる駆動制御に影響し、この影響がヘッドの位置決めに際し無視できなくなっている。位置決め機構に対する摩擦の影響は振動と共に位置決め精度の低下を招くため、ディスク装置の小型化、高記録密度化に伴い、摩擦の影響を解消することが重要な課題となっている。
【０００４】
ディスク装置の位置決め機構には、直動型と呼ばれるリニアアクチュエータと、揺動型と呼ばれるロータリアクチュエータとがあるが、いずれも軸受部によって支持されている。このような軸受部は、アクチュエータの駆動によるヘッド支持部の移動に対する反力である摩擦力を常に有している。例えば、ヘッド支持部を静止させた状態から移動を開始するときには、軸受部とヘッド支持部との間の静止摩擦に基づく摩擦力を越える駆動力が必要になる。また、ヘッド支持部の移動開始後は、軸受部とヘッド支持部との間には、動摩擦に基づく摩擦力が作用する。一般的に、静止摩擦は動摩擦よりも大きいため、ヘッド支持部を静止させた状態から移動を開始するときにはより大きな駆動力を必要とする。このような静止摩擦と動摩擦との差異によって、円滑な移動が困難となり、位置決め制御が正確に行われなくなる可能性がある。
【０００５】
また、ディスク装置の小型化に伴い軸受部も小型となり、ヘッド支持部の移動に対する摩擦力の影響はより大きくなる。さらに、ヘッド支持部も小型軽量となることによって、例えばヘッドに接続されて電気信号を伝送するフレキシブルプリント回路（以下ＦＰＣと呼ぶ）の反力も、摩擦力と同様に、ヘッド支持部の移動に対して大きな影響を及ぼす。このように、ディスク装置の小型化に伴い、軸受部の摩擦力、ＦＰＣの反力、またスピンドル振動によるアクチュエータ振動が、ディスク装置の小型化、高記録密度化を阻害する要因となっている。
【０００６】
さらに、ディスク装置の小型化によってアクチュエータの小型軽量化も進み、ヘッド位置決め制御系の耐振動特性が低下している。今後、ディスク装置をモバイル機器に適用するためには、小型化と耐振動特性との両立が不可欠である。
【０００７】
そこで、ヘッドの高速高精度な位置決めを行うために、今後のディスク装置は、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの２つのアクチュエータを有する構成が一般的になると予想されている。粗動アクチュエータと微動アクチュエータとを有する構成は、ピギーバックアクチュエータ、２ステージアクチュエータ、又はデュアルステージアクチュエータと呼ばれる。
【０００８】
つまり、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等の粗動アクチュエータは、ディスク装置のハウジングに個体された回転軸受周りにヘッド支持部を回動させることによって、そのヘッド支持部及びヘッドを移動させる。粗動アクチュエータは主として、シーク／セトリングや複数のトラックジャンプ等のヘッドの大移動のために使用される。
【０００９】
これに対し、微動アクチュエータ（マイクロアクチュエータ（ＭＡ））は、粗動アクチュエータとヘッドとの間に設けられてヘッドを移動させる。微動アクチュエータは主として、トラック追従や１トラックジャンプ等のヘッドの高速で微小な位置決めを行うために使用される。
【００１０】
微動アクチュエータは粗動アクチュエータに比べて高帯域に制御駆動できることから高帯域制御による耐振動特性の向上が可能となると共に、微動アクチュエータは粗動アクチュエータとヘッドとの間に配置されることから、軸受摩擦の影響を抑制したヘッドの位置決めが可能になる。
【００１１】
従来より、このような２ステージアクチュエータを用いた制御方式がいくつか提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【００１２】
特許文献１には、２ステージアクチュエータのサーボ制御系を含む磁気ディスク装置が開示されており、このサーボ制御系においては、微動アクチュエータは、ヘッドの再生信号に基づいて検出したヘッドの位置誤差（目標位置とヘッドの現在位置との差）信号をフィードバックしてヘッド位置決めを行う一方、粗動アクチュエータは、前記位置誤差信号に微動アクチュエータの変位量を加算した信号をフィードバックして位置決めを行う。
【００１３】
ここで、微動アクチュエータは圧電素子で構成されており、その変位量は圧電素子への入力信号（入力電圧）に比例する。そのため、微動アクチュエータの変位量は、微動アクチュエータへの入力信号に基づいて推定することができる。また、位置誤差信号に微動アクチュエータの変位量を加算した信号は、目標位置と粗動アクチュエータによってヘッドが移動した位置との位置誤差に相当する。
【００１４】
従って、特許文献１のサーボ制御系はこのような制御方式によって、微動アクチュエータを動作範囲の中央付近で制御駆動しながら、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの協調制御によるヘッドの高精度な位置決めを実現している。
【００１５】
特許文献２には、２ステージアクチュエータのサーボ制御系を含む磁気ディスク装置が開示されており、このサーボ制御系においては、微動アクチュエータと粗動アクチュエータとはそれぞれ、ヘッドの再生信号に基づいて検出したヘッド位置誤差信号をフィードバックしてヘッド位置決めを行う。つまり、特許文献１の制御系とは異なり、粗動制御系には、微動アクチュエータの変位量が入力されない。
【００１６】
特許文献２のサーボ制御系はこのような制御方式によって、微動アクチュエータの制御が飽和した場合でも、粗動アクチュエータのみである程度の精度で安定して動作させるようにしている。
【特許文献１】特許第３０８９７０９号公報
【特許文献２】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】
【００１７】
しかしながら、特許文献１に開示された制御系では、ヘッドの再生信号に基づく位置誤差信号のみで、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとを協調制御していて、微動アクチュエータの変位量が粗動アクチュエータの制御手段の入力信号となっているため、微動アクチュエータは粗動アクチュエータの動作が外乱になるとともに、粗動アクチュエータは微動アクチュエータの動作が外乱になる。すなわち、残留振動が発生して、ヘッド位置決めの整定時間が長くなるという課題を有している。
【００１８】
そこで、微動アクチュエータの制御帯域を粗動アクチュエータの制御帯域に対して高くした構成により、微動アクチュエータの動作を支配的にして、ヘッド位置決めの整定時間を短くする改善策があるが、その場合でも協調動作による振動発生をなくすことはできない。
【００１９】
また、特許文献２に開示された制御系では、１つのヘッド位置信号で粗動アクチュエータ（ＶＣＭ）と微動アクチュエータ（ＭＡ）を制御駆動しているため、ＶＣＭとＭＡとは共に、目標位置へ移動しようとする。そのため、互いの制御帯域が異なる場合、例えばＭＡが高帯域でＶＣＭが低帯域である場合には、ＭＡが速く動作することによってその動作範囲を超えてしまう可能性がある。また、微動制御系がＶＣＭの動作を外乱と検知しかつ、粗動制御系がＭＡの動作を外乱として検知する二重制御になるため、オーバーシュートが発生して整定時間が長くなることになる。
【００２０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの２つのアクチュエータによる高精度な位置決めサーボ制御を、微動アクチュエータの変位が粗動制御系の外乱にならず、しかも微動アクチュエータが動作範囲を超えることなく行うことが実現するヘッド位置決め制御装置及びディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のヘッド位置決め制御装置は、サーボ情報が記録された情報記録ディスクと、少なくとも前記情報記録ディスクに記録された情報を再生するヘッドと、前記ヘッドの位置決めを行う、粗動アクチュエータ及び該粗動アクチュエータとヘッドとの間に介在する微動アクチュエータと、前記粗動アクチュエータ及び微動アクチュエータを含むヘッド位置決め機構と、前記ヘッドの再生信号に基づいてヘッド位置を検出しかつ、そのヘッド位置信号を出力する位置検出手段と、前記粗動アクチュエータ及び微動アクチュエータを制御する位置決め制御手段と、を備える。
【００２２】
そして、前記位置決め制御手段は、前記粗動アクチュエータを駆動する粗動駆動手段と該粗動駆動手段に制御量信号を出力する粗動制御手段とを含む粗動制御系、及び前記微動アクチュエータを駆動する微動駆動手段と該微動駆動手段に制御量信号を出力する微動制御手段とを含む微動制御系を有し、前記位置検出手段は、前記ヘッドの再生信号から相対的に分解能の高い第１ヘッド位置信号と、相対的に分解能の低い第２ヘッド位置信号との２つの位置信号を出力し、前記微動制御手段は、前記第１ヘッド位置信号に基づいて前記微動アクチュエータを制御するための制御量を演算し、前記粗動制御手段は、前記第２ヘッド位置信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する。
【００２３】
この構成によると、微動制御系は、相対的に分解能の高い第１ヘッド位置信号によって微動アクチュエータを制御するのに対し、粗動制御系は、相対的に分解能の低い第２ヘッド位置信号によって粗動アクチュエータを制御するため、粗動制御系においては、微動アクチュエータの微細な動作（干渉動作）に対する追従感度が低下する。つまり、粗動制御系は微動アクチュエータの動作を外乱としてみなさなくなり、２つのアクチュエータの動作の相互干渉が小さくなる。そのため、２ステージアクチュエータの制御においてヘッド位置決め時に発生する振動的な応答が防止されてヘッド位置決めの整定時間が短くなる。また、相互干渉が小さくなることでそれぞれの制御帯域を大きく離す必要がなく高帯域での協調制御が可能となる。つまり、２つのアクチュエータによって、摩擦やＦＰＣ反力、振動による位置誤差を抑制しながら高精度にヘッドをトラック（目標位置）に追従させることが可能となる。
【００２４】
また、分解能が互いに異なる第１及び第２ヘッド位置信号は、位置検出手段が、ヘッドの再生信号に基づいてそれぞれを検出するため、分解能の低いヘッド位置信号を検出するために検出手段を別途設ける必要がない。
【００２５】
ここで、前記サーボ情報は、前記情報記録ディスクの周方向に等間隔に配置されたトラック番号信号とトラック間位置信号との２つの位置信号を含み、前記位置検出手段は、前記トラック番号信号及びトラック間信号の１トラックあたりのビット数と同じビット数で検出したヘッド位置を第１ヘッド位置信号として出力すると共に、前記前記トラック番号信号及びトラック間信号の１トラックあたりのビット数に対してシフトさせた所定のビット数で検出したヘッド位置を第２ヘッド位置信号として出力する、としてもよい。
【００２６】
これとは異なり、前記サーボ情報は、前記情報記録ディスクの周方向に等間隔に配置されたトラック間位置信号を含み、前記位置検出手段は、前記トラック間信号の１トラックあたりのビット数と同じビット数で検出したヘッド位置を第１ヘッド位置信号として出力すると共に、前記トラック間信号の１トラックあたりのビット数に対してシフトさせた所定のビット数で検出したヘッド位置を第２ヘッド位置信号として出力する、としてもよい。
【００２７】
尚、第２ヘッド位置信号のビット数は、ヘッド位置決め制御装置の動作や整定時間等に応じて適宜設定すればよい。
【００２８】
前記微動制御系の制御帯域は、前記粗動制御系の制御帯域の１．５倍以上に設定することが望ましい。
【００２９】
つまり、粗動制御系の制御帯域と微動制御系の制御帯域とが近すぎる場合は、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの制御動作が干渉するが、微動制御系の制御帯域は、前記粗動制御系の制御帯域の１．５倍以上に設定することによって、それが解消される。また、粗動制御系の制御帯域を、微動制御系の制御帯域に対して下げることにより、粗動制御系は、微動制御系における高い周波数帯域での制御動作に追従しなくなる。その結果、微動制御系と粗動制御系との制御干渉が回避される。
【００３０】
また、前記微動制御系の制御帯域は、前記ヘッド位置決め機構の共振周波数よりも高く、前記粗動制御系の制御帯域は、前記共振周波数よりも低く設定することが好ましい。
【００３１】
粗動制御系はヘッド位置決め機構の共振周波数によってその制御帯域が制限されるため、粗動制御系は共振周波数よりも低く設定する一方で、微動アクチュエータが粗動アクチュエータとヘッドとの間に介在していることにより微動制御系はその共振周波数による影響を受けないため、微動制御系の制御帯域を共振周波数よりも高く設定することによって、２ステージアクチュエータを高帯域で制御することが実現する。
【００３２】
前記粗動制御系は振動センサをさらに含み、該振動センサの検出信号に応じて前記粗動制御系の制御帯域を調整する、としてもよい。
【００３３】
つまり、振動によって微動アクチュエータがその動作範囲を超えるような場合には、粗動制御系の制御帯域を高めることによって、その振動に対する位置誤差の補償が可能になる。また、振動センサによって検出した振動が同期性の振動である場合には、例えば学習制御によって粗動制御系の制御帯域を調整することにより、位置誤差の補償が可能になる。
【００３４】
前記粗動制御手段は温度センサをさらに含み、該温度センサの検出信号に応じて前記粗動制御系の制御帯域を調整する、としてもよい。
【００３５】
つまり、ＶＣＭ等の粗動アクチュエータは温度変化によってトルク定数が変化し、その制御帯域がみかけ上変化するが、温度センサの検出信号に基づいて粗動アクチュエータのトルク定数を推定し、その推定結果に応じて粗動制御系の制御ゲインを修正することによって、制御帯域を設計値に保つことが可能になる。
【００３６】
前記位置検出手段は、前記ヘッドの目標位置に対する位置誤差の大きさに関係する第１の条件に基づいて前記微動アクチュエータの駆動・停止を切り換えると共に、前記微動アクチュエータを停止させるときには前記第２ヘッド位置信号の分解能を高める、としてもよい。
【００３７】
つまり、位置誤差が比較的大きい場合（アクセス動作やトラックジャンプ時等）には、微動アクチュエータを停止させ粗動アクチュエータのみで位置決め制御を行う。この場合は、粗動アクチュエータのみが駆動されて制御干渉はないため、粗動制御系は分解能の高い位置信号に基づいて粗動アクチュエータの制御を行う。一方、位置誤差が比較的小さい場合（目標トラックにおけるトラックフォローイング時等）には、微動アクチュエータを駆動させ、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとの２ステージアクチュエータにより位置決め制御を行う。
【００３８】
前記位置検出手段は、前記微動アクチュエータを駆動させるときには前記粗動制御系の制御帯域を低下させ、前記微動アクチュエータを停止させるときには前記粗動制御系の制御帯域を高める、としてもよい。
【００３９】
上述したように、微動アクチュエータと粗動アクチュエータとが共に駆動されるときには、前記粗動制御系の制御帯域を微動制御系の制御帯域に対して低下させることによって制御干渉を回避する一方、前記微動アクチュエータを停止させて粗動アクチュエータのみを駆動させるときには、前記粗動制御系の制御帯域を高めることによって、位置決め制御の精度が確保される。
【００４０】
前記位置検出手段は、前記ヘッドの目標位置に対する位置誤差の大きさ及び微動アクチュエータの変位に関係する第２の条件に基づいて前記粗動制御系の制御方式を切り換える、としてもよい。
【００４１】
つまり、位置誤差が比較的小さくかつ微動アクチュエータの変位がその動作範囲に対し余裕がない（動作範囲を超える虞がある）場合と、そうでない場合とで、粗動制御系の制御方式を切り換える。
【００４２】
具体的に、前記位置検出手段は、前記第２の条件に基づいて、前記第２ヘッド位置信号と目標位置との差である粗動位置誤差信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する第１の制御方式と、前記粗動位置誤差信号に前記微動アクチュエータの変位量又は推定変位量を加算した信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する第２の制御方式と、の切り換えを行う、とすればよい。
【００４３】
つまり、位置誤差が比較的小さくかつ微動アクチュエータの変位がその動作範囲に対し余裕がない場合には、粗動位置誤差信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する制御方式を採用し、そうでない場合には、粗動位置誤差信号に前記微動アクチュエータの変位量又は推定変位量を加算した信号に基づいて前記粗動アクチュエータを制御するための制御量を演算する。このことにより、微動アクチュエータの変位がその動作範囲に対し余裕がある場合には、粗動アクチュエータによってヘッドを目標位置近傍に静止させた状態で、微動アクチュエータによってヘッドを目標トラックに追従させることになる。
【００４４】
そうして、位置誤差及び微動アクチュエータの変位に応じて、微動アクチュエータの駆動・停止、及び粗動制御系の制御方式の切り換えを行うことによって、アクセス時間及び整定時間の短縮が図られる。
【００４５】
前記ヘッドは、前記情報記録ディスクに情報を記録する記録ヘッドとディスクに記録された情報を再生する再生ヘッドとを含み、前記微動制御系は、前記記録ヘッドの記録時及び再生ヘッドの再生時に動作する、とすればよい。
【００４６】
これによって微動アクチュエータの駆動回数（頻度）が制限されるため、微動アクチュエータの長寿命化の点で有利になる。
【００４７】
前記微動制御系は、ＭＲオフセット（加工精度によって生じる記録ヘッドと再生ヘッドとの位置偏差、及びヘッドが回転軸受を中心として回動するために生じる任意のトラック（ディスクの径方向位置）における記録ヘッドと再生ヘッドとのトラック方向の位置偏差）を調整する、としてもよい。
【００４８】
このことによって、情報の再生時に、ＭＲオフセットに相当するヘッドの移動が微動アクチュエータによって行われるため、ヘッドが高速に微動される。
【００４９】
前記微動アクチュエータは、薄膜圧電素子で構成される、としてもよい。
【００５０】
前記微動制御手段は、前記微動駆動手段へ出力する制御量信号を、前記微動アクチュエータに出力される制御電圧が、その素子特性に応じて決定されたしきい値以下になるように調整する、ことが望ましい。
【００５１】
これとは異なり、前記微動駆動手段は、前記微動アクチュエータの素子特性に応じて決定された制御電圧のしきい値を記憶していて、前記微動アクチュエータに出力する制御電圧を、前記しきい値以下に制限して出力する、としてもよい。
【００５２】
いずれも場合でも、微動アクチュエータはその動作範囲が超えない。
【００５３】
前記しきい値は、前記薄膜圧電素子の電気抵抗が１ＭΩ以下になる制御電圧である、とすればよい。
【００５４】
前記粗動制御系は、一定外乱推定制御手段とをさらに含む、としてもよい。
【００５５】
このことによって、摩擦やＦＰＣ反力等の外乱補償は、粗動制御系において微動制御系とは独立に行われる。
【００５６】
また、前記粗動制御系は、回転同期外乱制御手段をさらに含み、前記回転同期外乱制御手段は、第１ヘッド位置信号を入力信号とする、としてもよい。
【００５７】
このことによって、ディスクの回転同期外乱の補償は、粗動制御系において微動制御系とは独立に行われる。
【００５８】
本発明のディスク装置は、上記のヘッド位置決め制御装置が搭載されたディスク装置である。このディスク装置は、情報を高速で記録・再生することのできるディスク装置であって、小型化、高記録密度化が実現可能なディスク装置となる。
【発明の効果】
【００５９】
以上説明したように、本発明のヘッド位置決め制御装置及びディスク装置によると、分解能の低いヘッド位置信号に基づいて粗動アクチュエータを制御すると共に、分解能の高いヘッド位置信号に基づいて微動アクチュエータを制御することにより、２つのアクチュエータの動作の相互干渉が小さくなって高帯域での協調制御を実現することができる。その結果、摩擦、ＦＰＣ反力、振動等による位置誤差を抑制しながらヘッドをトラックに追従させることが可能となり、高速高精度なヘッド位置決め制御装置及びディスク装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るヘッド位置決め制御装置が搭載された磁気ディスク装置の概略構成を示している。同図において、符号１は、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なる複合型磁気ヘッド（以下、磁気ヘッドと称する）、３は磁気ヘッド１が搭載されるヘッドスライダ、４はヘッドスライダ３を介して磁気ヘッド１を磁気ディスク２に対向した状態に支持するサスペンションアームであり、このサスペンションアーム４はキャリッジ５に支持されている。キャリッジ５は磁気ディスク装置のハウジング（図示省略）に対して固定されている回転軸受５３によって、回転可能に支持されている。
【００６２】
５１は、磁気回路を形成するコイル５１ａとマグネット５１ｂとからなるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、このＶＣＭ５１は磁気ヘッド１の位置決め制御を行う粗動アクチュエータを構成する。５２は、サスペンションアーム４とヘッドスライダ３の間に配置された圧電素子（ピエゾ素子、ＰＺＴ素子）を含むマイクロアクチュエータ（ＭＡ）であり、このＭＡ５２は磁気ヘッド１の位置決め制御を行う微動アクチュエータを構成する。
【００６３】
ＶＣＭ５１は、上記キャリッジ５を介してサスペンションアーム４を駆動することによって、磁気ヘッド１をＭＡ５２と共に回転軸受５３周りに移動させる。
【００６４】
図２は、ＭＡ５２の構成を示す図である。ＭＡ５２の詳細な構成については、特開２００２−１３４８０７号公報に記載されているためこれを援用することとし、ここでは基本的な構成についてのみ説明する。
【００６５】
ＭＡ５２は、プッシュプルで駆動される２つの圧電素子アクチュエータ５２ａ，５２ｂで構成されている。各圧電素子アクチュエータ５２ａ，５２ｂは、図２（ｂ）に拡大して示すように、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。この２つの圧電素子アクチュエータ５２ａ，５２ｂに印加する電圧を制御することによって、ヘッドスライダ３を微小に変位させるようになっている。つまり、圧電素子アクチュエータ５２ａがＡの方向に伸長し、圧電素子アクチュエータ５２ｂがＢの方向に収縮すると、ヘッドスライダ３が矢印Ｃの方向に回動するようになっている。
【００６６】
上記のヘッドスライダ３、サスペンションアーム４、キャリッジ５、ＶＣＭ５１、ＭＡ５２、及び回転軸受５３によってヘッド位置決め機構７が構成される。
【００６７】
次に、磁気ヘッド１の位置決めを行うための制御系について説明する。図１において、符号６はＶＣＭ５１及びＭＡ５２を制御する位置決め制御部であり、この位置決め制御部６は、粗動制御部６１、微動制御部６２、微動駆動部６４、粗動駆動部６５を含む。また、符号６０は位置検出部であり、この位置検出部６０は、詳しくは後述するが、現在のヘッド位置を示す信号として、互いに分解能の異なる２つの信号を出力する。
【００６８】
図３は、磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系のブロック図を示し、図４はその微動制御部６２の詳細ブロック図、図５はその粗動制御部６１の詳細ブロック図を示す。また、図６は粗動制御部６１に含まれるＶＣＭ状態推定器６３の詳細ブロック図を示す。次に、図３〜６を参照しながら、磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御系の動作シーケンスの説明をする。
【００６９】
磁気ヘッド１は、ＶＣＭ５１とＭＡ５２とからなる２ステージアクチュエータによって磁気ディスク２上を移動する。磁気ディスク２には、位置情報としてサーボ信号（トラック番号信号及びトラック間位置信号（バースト信号））が記録されており、磁気ヘッド１はそのサーボ信号を検出しかつ、そのヘッド信号を位置検出部６０に送る。
【００７０】
位置検出部６０は、ヘッド信号に基づいて磁気ヘッド１のトラック位置（トラック番号）とトラック間位置を検出し、磁気ヘッド１の現在位置を表す、第１ヘッド位置信号としての微細位置信号Ｐ_headと、第２ヘッド位置信号としての概略位置信号Ｘ_vcmとを出力する。尚、位置検出部６０の動作の詳細については後述する。
【００７１】
ＭＡ５２を制御する微動制御系は、減算器６２Ｓと、微動制御部６２と、微動駆動部６４とを含む。
【００７２】
位置検出部６０から出力された微細位置信号Ｐ_headは、減算器６２Ｓに入力される。減算器６２Ｓは、目標位置信号Ｒと微細位置信号Ｐ_headとの差分を取って位置誤差信号Ｐeを微動制御部６２に出力する。
【００７３】
微動制御部６２は、図４に示すように、積分器６２Ｉと、積分フィードバックゲインＫｉ（ブロック６２１）と位置誤差フィードバックゲインＫｐ（ブロック６２２）と、を含む。
【００７４】
積分器６２Ｉは、位置誤差信号Ｐeから位置誤差積分信号Ｐeｉを出力する。この位置誤差積分信号Ｐeｉに、積分フィードバックゲインＫｉと位置誤差フィードバックゲインＫｐとが乗算されることによって、微動制御部６２から微動駆動部６４に微動制御信号（制御量）Ｃ_maが出力される。
【００７５】
尚、微動制御部６２は上記の構成に限らない。例えば、位置誤差信号Ｐeに対して２つの積分器を加え、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_maを生成するように構成してもよい。
【００７６】
微動駆動部６４は、微動制御信号Ｃ_maから微動駆動信号Ｕ_maを生成して出力し、それによってＭＡ５２を制御駆動する。
【００７７】
ここで、微動制御部６２は、微動駆動部６４に出力する微動制御信号Ｃ_maを、その微動駆動信号Ｕ_maが、ＭＡ５２の素子特性に応じて決定したしきい値以下になるように調整する。つまり、圧電素子５２２の電気抵抗が所定値以下になるように、微動制御信号Ｃ_maを制限する。上記しきい値（ＭＡ５２の動作しきい値）は例えば、圧電素子５２２の電気抵抗が１ＭΩ以下になる制御電圧（微動駆動信号Ｕ_ma）と、してもよい。
【００７８】
尚、微動制御部６２が微動制御信号Ｃ_maを調整するのではなく、微動駆動部６４が、上記しきい値を超えないように、微動駆動信号Ｕ_maを出力するようにしてもよい。
【００７９】
これに対し、ＶＣＭ５１を制御する粗動制御系は、減算器６１Ｓと、粗動制御部６１と、粗動駆動部６５とを含む。
【００８０】
位置検出部６０から出力された概略位置信号Ｘ_vcm（後述するように、微細位置信号Ｐ_headよりも分解能の粗い信号）は、減算器６１Ｓに入力される。減算器６１Ｓは、目標位置信号Ｒと概略位置信号Ｘ_vcmとの差分を取って粗動位置誤差信号Ｐe_vcmを粗動制御部６１に出力する。
【００８１】
粗動制御部６１は、図５に示すように、位置誤差信号Ｐeから位置誤差積分信号Ｐeｉを出力する積分器６１Ｉと、積分フィードバックゲインＫｉ（ブロック６１１）と位置誤差フィードバックゲインＫｐ（ブロック６１２）と速度フィードバックゲインＫｖ（ブロック６１３）と、一定外乱推定制御手段としてのＶＣＭ状態推定器６３と、を含む。
【００８２】
ＶＣＭ状態推定器６３には２つの信号が入力される。１つは後述するように、粗動制御部６１において演算される粗動制御信号Ｃ_vcmであり、もう１つは減算器６３Ｓから出力される、概略位置信号Ｘ_vcmとＶＣＭ状態推定器６３から出力された推定変位信号Ｘe_vcmとの差分である推定位置誤差信号Ｐeeである。
【００８３】
つまり、ＶＣＭ状態推定器６３は、図６に示すように、ＶＣＭ５１をモデル化したときの状態変数Ａ（ブロック６３Ａ）、入力変数Ｂ（ブロック６３Ｂ）及び出力変数Ｃ（ブロック６３Ｃ）を含むと共に、積分要素１／Ｓ（ブロック６３Ｉ）及びＶＣＭ状態推定ゲインＫｅ（ブロック６３Ｇ）を含む。ＶＣＭ状態推定器６３は、推定位置誤差信号Ｐeeと粗動制御信号Ｃ_vcmとに基づいて、ＶＣＭ５１による磁気ヘッド１の移動量と移動速度とを推定し、推定変位信号Ｘe_vcmと推定速度信号Ｖe_vcmとを出力する。尚、推定位置誤差信号ＰeeにＶＣＭ状態推定部ゲインＫｅを乗算したものが、ＶＣＭ状態推定器６３の推定誤差を低減するための補償信号Ｐee”である。
【００８４】
粗動制御部６１において、粗動位置誤差信号Ｐe_vcm、位置誤差積分信号Ｐeｉ、推定速度信号Ｖe_vcmのそれぞれに、位置誤差フィードバックゲインＫｐ、積分フィードバックゲインＫｉ、速度フィードバックゲインＫｖが乗算された後、これらが加算器６１Ａで加算されることによって、粗動位置誤差信号Ｐe_vcmを小さくするような粗動制御信号Ｃ_vcmが生成される。尚、ここで粗動位置誤差信号Ｐe_vcmの積分値を用いるようにしてもよい。
【００８５】
また、粗動制御部６１は、粗動位置誤差信号Ｐe_vcm対して、比例微分器（位相進み補償器）と積分器との各係数を乗じることによって粗動制御信号Ｃ_vcmを生成するように構成してもよい。
【００８６】
さらに、粗動制御部６１は、推定速度信号Ｖe_vcmを用いる代わりに微細位置信号Ｐ_headの差分によって演算される速度信号を用いてもよい。この場合、磁気ディスク装置の構成は、図７に示すようになる。
【００８７】
加えて、粗動制御部６１は、図８に示すように、位置誤差信号Ｐeの積分値（位置誤差積分信号Ｐeｉ）を用いる代わりに、ＶＣＭ状態推定器６３において磁気ヘッド１に加わる外乱（力外乱、位置外乱）量を推定するようにして、その推定外乱量信号Ｆe_vcmを用いてもよい。つまり、粗動位置誤差信号Ｐe_vcm、推定速度信号Ｖe_vcm、推定外乱量信号Ｆe_vcmのそれぞれに、位置誤差フィードバックゲインＫｐ、速度フィードバックゲインＫｖ、外乱補償フィードバックゲインＫｄを乗算した後、これらを加算器６１Ａで加算することによって、粗動制御信号Ｃ_vcmを生成してもよい。
【００８８】
尚、磁気ヘッド１の移動速度及び磁気ヘッド１に加わる外乱（力外乱、位置外乱）量の推定は、微細位置信号Ｐ_headと粗動制御部６１の粗動制御信号Ｃ_vcmと微動制御部６２の微動制御信号Ｃ_maによる２入力１出力の推定器で推定してもよい。
【００８９】
粗動駆動部６５は、粗動制御部６１から出力された粗動制御信号Ｃ_vcmから粗動駆動信号Ｕ_vcmを生成して出力し、それによってＶＣＭ５１を制御駆動する。
【００９０】
次に、上記位置検出部６０について説明する。位置検出部６０は、ヘッド信号に基づいて分解能の異なる２つの信号を出力する。つまり、位置検出部６０は、図３に示すように分解能調整部６０１を含む。分解能調整部６０１にはヘッド信号が入力され、分解能調整部６０１はヘッド信号（トラック番号信号及びトラック間信号）からヘッド位置を検出する。このときに、分解能調整部６０１はヘッド信号と同じ分解能（ヘッド信号の１トラックあたりのビット数と同じビット数）で検出したヘッド位置を、微細位置信号Ｐ_headとして微動制御系に出力する一方、ヘッド信号よりも粗い分解能（ヘッド信号の１トラックあたりのビット数をシフトした所定のビット数）で検出したヘッド位置を概略位置信号Ｘ_vcmとして粗動制御系に出力する。例えばヘッド信号が１４ビットである場合、分解能調整部６０１は、微細位置信号Ｐ_headを同じ１４ビットで位置を検出した信号とし、概略位置信号Ｘ_vcmを１４ビットに対して３ビットのシフトを行い分解能を１／８にして位置を検出した信号とすればよい。尚、シフトするビット数は、位置決め制御系の動作や整定時間を考慮して、予め設定すればよい。
【００９１】
その結果、このヘッド位置決め制御系（サーボ系）においては、２ステージアクチュエータの協調制御として、ＭＡ５２は、分解能の細かい微細位置信号Ｐ_headに基づいて、磁気ヘッド１を磁気ディスク２上の目標トラックに位置決めするように制御駆動されると共に、ＶＣＭ５１は、微細位置信号Ｐ_headとは独立した概略位置信号Ｘ_vcmに基づいて、磁気ヘッド１を磁気ディスク２上の目標トラックに位置決め（静止）するように制御駆動される。より詳細には、ＭＡ５２は微細位置信号Ｐ_headに基づく位置誤差信号Ｐeによってフィードバック制御を行うと共に、ＶＣＭ５１は粗動制御信号Ｃ_vcmと概略位置信号Ｘ_vcmを入力とする推定器６３の推定値を基にした、ＶＣＭ５１による粗動位置誤差信号Ｐe_vcmによってフィードバック制御を行い、そのことによって２つのアクチュエータの協調制御を行っている。
【００９２】
このことによって、粗動制御系においては、ＭＡ５２の微細な動作（干渉動作）に対する追従感度が低下する。つまり、粗動制御系はＭＡ５２の動作を外乱としてみなさなくなり、２つのアクチュエータ５１，５２の動作の相互干渉が小さくなる。そのため、２ステージアクチュエータの制御においてヘッド位置決め時に発生する振動的な応答が防止されてヘッド位置決めの整定時間が短くなる。
【００９３】
また、２つのアクチュエータ５１，５２の動作の相互干渉が小さくなることで高帯域での協調制御が可能となる。例えば微動制御系の制御帯域は、ヘッド位置決め機構７の共振周波数より高く、粗動制御系の制御帯域はその共振周波数より低く設定すればよい。尚、微動制御系の制御帯域は、粗動制御系の制御帯域の１．５倍以上であることが好ましい。こうすることによって、粗動制御系は微動制御系の高周波動作に対する感度が低下し、ＭＡ５２とＶＣＭ５１との制御動作の干渉を回避しつつ、高帯域での協調制御が実現する。
【００９４】
また、ＶＣＭ５１は変位が大きくかつ低帯域の動作のみを行い、ＭＡ５２は変位が小さくかつ高帯域の動作のみを行いつつ、微動制御系においてＭＡ５２の動作しきい値を設けることによって、ＭＡ５２の動作範囲を超えることなく、磁気ヘッド１の追従制御が可能になる。
【００９５】
その結果、摩擦やＦＰＣ反力、また振動による位置誤差を抑制しながら磁気ヘッド１をトラックに追従させることが可能となり、高速かつ高精度なヘッド位置決め制御が実現する。
【００９６】
次に、実施形態１のヘッド位置決め制御に関して行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションの条件は、以下の通りである。
回転数：３６００ｒ／ｍｉｎ
トラック密度：１６５０００ｔｒａｃｋ／ｉｎｃｈ
トラックピッチ：０．１５４μｍ
サンプリング周波数：１５ｋＨｚ
サーボ帯域：１．５ｋＨｚ
ここで、ＭＡ５２の制御帯域は１.５ｋＨｚ、ＶＣＭ５１の制御帯域は８００Ｈｚで設計した。尚、粗動制御系の制御帯域に影響を与える磁気ヘッド１の位置決め機構７の曲げ共振の周波数は、１．２ｋＨｚである。
【００９７】
また、２つの位置信号の分解能はそれぞれ、微細位置信号Ｐ_headを９ビット、概略位置信号Ｘ_vcmを７ビットとした。
【００９８】
さらに、このシミュレーションでは、ＭＡ５２に印加する電圧を５Ｖに制限している。つまりＭＡ５２の動作しきい値を５Ｖとしている。
【００９９】
図９はシミュレーション結果を示しており、同図（ａ）はサーボループの周波数応答を、同図（ｂ）はステップ応答をそれぞれ示している。尚、実線は実施例（本発明の制御方法を採用した例）であり、破線は比較例（従来の制御方法を採用した例）である。同図（ａ）によれば、実施例は追従特性が向上しており、同図（ｂ）によれば、実施例は外乱に対する収束性、整定時間が向上していることがわかる。
【０１００】
尚、このシミュレーションでは、微動制御系の制御帯域を１.５ｋＨｚとし、粗動制御系の制御帯域を８００Ｈｚとしたがこれに限るものではない。微動制御系の制御帯域が、ヘッド位置決め機構７の共振周波数より高く、粗動制御系の制御帯域はその共振周波数より低くかつ、微動制御系の制御帯域が、粗動制御系の制御帯域の１．５倍以上、という条件を満たすのであれば、制御帯域の組み合わせは自由である。
【０１０１】
また、ここでは、ＭＡ５２の動作しきい値を５Ｖに設定したが、素子特性（電気抵抗）が大きく変化しない範囲であれば、動作しきい値は他の値に設定してもよい。
【０１０２】
（実施形態２）
実施形態２は、磁気ヘッド１の位置誤差及び／又はＭＡ５２の変位に応じて、制御方式を切り換える点が、実施形態１とは異なる。
【０１０３】
図１０は実施形態２に係るヘッド位置決め制御装置が搭載された磁気ディスク装置の概略構成を示している。また、図１１はその位置検出部６０の詳細ブロック図を示す。
【０１０４】
ここで実施形態２に係るヘッド位置決め制御装置の機構的な構成については、実施形態１と同様のため、ここではその説明を省略する。また、実施形態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。さらに、実施形態１と重複する説明については省略する。
【０１０５】
実施形態２に係るヘッド位置決め制御装置は、図１０に示すように、微動制御信号Ｃ_maに基づいてＭＡ５２による変位を推定するＭＡ変位推定部６６をさらに含む。また、実施形態２における位置検出部６０は、図１１に示すように、分解能調整部６０１と位置信号選択部６０２とを含み、分解能調整部６０１はヘッド信号を入力信号とする一方、位置信号選択部６０２は微動制御系の（微動）位置誤差信号Ｐeと微動制御信号Ｃ_maとを入力信号としている。
【０１０６】
位置信号選択部６０２は、詳しくは後述するが、分解能調整部６０１に対して粗動制御系に出力される位置信号の切り換え（換言すれば粗動制御系に出力される第２ヘッド位置信号の分解能の調整）を行うと共に、微動駆動部６４及びＭＡ変位推定部６６の動作の停止・開始を切り換え、さらには粗動制御系の制御帯域の変更を行う。制御帯域の変更は制御パラメータを調整することによって行う。
【０１０７】
次に、実施形態２に係る位置決め制御装置の動作シーケンスと位置検出部６０の動作とについて説明する。
【０１０８】
（動作１）
動作１は、磁気ヘッド１の位置誤差が３トラック以上の場合であり、位置検出部６０における位置信号選択部６０２は、位置誤差信号Ｐeに基づいて磁気ヘッド１の位置誤差が３トラック以上であることを判断したときには、ＭＡ変位推定部６６及び微動駆動部６４の動作を停止させると共に、分解能調整部６０１から粗動制御系に出力されるヘッド位置信号を、微細位置信号Ｐ_headに切り替える。動作１においては、粗動制御系は速度制御によって磁気ヘッド１を目標位置に移動させる（この場合の粗動制御部６１の構成についての図示は省略する）。このとき、位置信号選択部６０２は、速度制御であることから、粗動制御系の制御帯域を比較的低く設定する（例えば４００Ｈｚ）。
【０１０９】
（動作２）
動作２は、磁気ヘッド１の位置誤差が２トラック以上３トラック未満の場合である。位置検出部６０における位置信号選択部６０２は、位置誤差信号Ｐeに基づいて磁気ヘッド１の位置誤差が２トラック以上３トラック未満であることを判断したときには、動作１と同様に、ＭＡ変位推定部６６及び微動駆動部６４の動作を停止させると共に、分解能調整部６０１から粗動制御系へ出力されるヘッド位置信号を、微細位置信号Ｐ_headに切り換える。粗動制御部６１は、図５又は図８に示す構成において磁気ヘッド１が目標位置となるように位置決め制御する（尚この場合、図５又は図８において、概略位置信号Ｘ_vcmに代わって微細位置信号Ｐ_headが入力される）。このとき、位置信号選択部６０２は、粗動制御系のみの位置制御であることから、粗動制御系の制御帯域を上限まで高くする（例えば８００Ｈｚ）。
【０１１０】
（動作３）
動作３は、磁気ヘッド１の位置誤差が１トラック以上２トラック未満の場合、又はＭＡ５２の変位がその動作範囲の８０％以上の場合である。
【０１１１】
位置検出部６０における位置信号選択部６０２は、位置誤差信号Ｐeに基づいて磁気ヘッド１の位置誤差が１トラック以上２トラック未満であることを判断したとき、又は微動制御信号Ｃ_maに基づいてＭＡ５２の変位がその動作範囲の８０％以上であることを判断したときには、ＭＡ変位推定部６６と微動駆動部６４の動作を開始させると共に、分解能調整部６０１から粗動制御系へ出力されるヘッド位置信号を概略位置信号Ｘ_vcmに切り換える。粗動制御部６１は、図１２に示す構成において磁気ヘッド１が目標位置となるように位置決め制御する。
【０１１２】
この動作３における粗動制御部６１の制御は、特許文献１に開示された制御と同様のフィードバック制御である。つまり、図１０に示すように、ＭＡ変位推定部６６は、ＭＡ５２による推定ＭＡ変位信号Ｘｅ_maを推定して加算器６１２Ｓに出力する。加算器６１２Ｓは推定ＭＡ変位信号Ｘｅ_maを粗動位置誤差信号Ｐe_vcmに加算し、その加算信号を粗動制御部６１に出力する。
【０１１３】
粗動制御部６１は、図１２に示すように、推定ＭＡ変位信号Ｘｅ_maと粗動位置誤差信号Ｐe_vcmとの加算信号によりフィードバック制御が行われると共に、ＶＣＭ状態推定器６３には、微細位置信号Ｐ_head及び推定ＭＡ変位信号Ｘｅ_maが入力されて、ＶＣＭ５１による磁気ヘッド１の移動量と移動速度とを推定し、推定変位信号Ｘe_vcmと推定速度信号Ｖe_vcmとが出力される（尚、ＶＣＭ状態推定器６３において磁気ヘッド１に加わる外乱（力外乱、位置外乱）量を推定するようにしてもよい（図８参照））。このように、推定信号をフィードバックして位置決め制御する点は実施形態１と同様である。
【０１１４】
尚、ここでは、推定器６３の推定モデルをＶＣＭ５１としているが、推定モデルをＭＡ５２を含めた２ステージアクチュエータとしても同様の効果が得られる。
【０１１５】
以上の構成により、粗動制御部６１は、ＶＣＭ５１による磁気ヘッド１の移動速度をゼロにするようにＶＣＭ５１を制御駆動することになる。
【０１１６】
また、動作３では微動制御系によるＭＡ５２の制御も行われることになり、２つのアクチュエータ５１，５２の協調制御が行われる。
【０１１７】
すなわち動作３では、ＶＣＭ５１によって磁気ヘッド１を磁気ディスク２上の目標位置（目標トラック）の近傍において静止させ、ＭＡ５２によって磁気ヘッド１を目標トラックに追従させることになる。
【０１１８】
尚このとき、位置信号選択部６０２は、２つのアクチュエータ５１，５２の協調制御が行われることから、制御干渉を防止すべく、粗動制御系の制御帯域を低く設定する（例えば５００Ｈｚ）。
【０１１９】
（動作４）
動作４は磁気ヘッド１の位置誤差が１トラック未満でかつＭＡ５２の変位がその動作範囲の８０％未満の場合である。
【０１２０】
位置検出部６０における位置信号選択部６０２は、位置誤差信号Ｐeに基づいて磁気ヘッド１の位置誤差が１トラック未満でありかつ、微動制御信号Ｃ_maに基づいてＭＡ５２の変位がその動作範囲の８０％未満であることを判断したときには、微動駆動部６４の動作のみを開始させると共に、分解能調整部６０１から粗動制御系へ出力されるヘッド位置信号を概略位置信号Ｘ_vcmに切り換える。
【０１２１】
粗動制御部６１は、図５又は図８に示す構成において磁気ヘッド１が目標位置となるように位置決め制御する。また、微動制御系によるＭＡ５２の制御も行われることになり、２つのアクチュエータ５１，５２の協調制御が行われる。
【０１２２】
尚このとき、位置信号選択部６０２は、動作３と同様に、粗動制御系の制御帯域を低く設定する（例えば５００Ｈｚ）。
【０１２３】
従って、位置誤差２トラック以上／未満が、ＭＡ５２の駆動・停止を決定する第１の条件に相当し、位置誤差１トラック以上／未満、及び微動アクチュエータ変位が動作範囲の８０％以上／未満が、粗動制御系の制御方式を切り換える第２の条件に相当する。
【０１２４】
尚、ここでは位置検出部６０の位置信号選択部６０２が、微動駆動部６４とＭＡ変位推定部６６との動作の停止・開始を切り換えていたが、例えば図１３に示すように、位置検出部６０（位置信号選択部６０２）が、微動制御部６２の動作の停止・開始を切り換えてもよい。
【０１２５】
実施形態２では、実施形態１と同様の作用効果を奏する上に、磁気ヘッド１の移動距離の大きいアクセス動作や、隣接するトラックへのトラックジャンプ動作から、目標トラックにおけるトラックフォローイング動作までの、各動作を制御方式を切り換えながら制御駆動することによって、アクセス動作においても振動的な動作にならず、アクセス時間や整定時間を短縮することが可能になる。また、上述した動作３と動作４とを切り換えることによって、ＭＡ５２を、その動作範囲の中央付近において２つのアクチュエータ５１，５２の相互干渉を小さくしながら制御することが可能になる。
【０１２６】
（実施形態３）
実施形態３は、変位量の大きいディスク偏心等の回転同期外乱の補償を行う点が、実施形態２とは異なる。
【０１２７】
図１４は実施形態３に係るヘッド位置決め制御装置が搭載された磁気ディスク装置の概略構成を示している。
【０１２８】
ここで実施形態３に係るヘッド位置決め制御装置の機構的な構成については、実施形態１と同様のため、ここではその説明を省略する。また、実施形態１，２と同一の構成要素については、図１，１０と同一の符号を付している。さらに、実施形態１，２と重複する説明については省略する。
【０１２９】
実施形態３に係るヘッド位置決め制御装置は、図１４に示すように、（微動）位置誤差信号Ｐeに基づいて回転同期外乱を推定すると共に、その補償信号を粗動制御系に出力するＲＲＯ制御部６７をさらに含む。すなわち、補償信号は加算器６５Ａに出力され、加算器６５Ａは粗動制御信号Ｃ_vcmに補償信号を加算した加算信号を粗動駆動部６５に出力する。
【０１３０】
この構成によって、変位量の大きいディスク偏心等の回転同期外乱の補償は粗動制御系において行われる。
【０１３１】
尚、実施形態３のヘッド位置決め制御装置の動作シーケンスは基本的に、実施形態２のヘッド位置決め制御装置の動作シーケンスと同じであり、動作２においてＲＲＯ制御が追加されると共に、動作３及び動作４の粗動制御系に、ＲＲＯ制御が追加されることになる。
【０１３２】
また、ここではＲＲＯ制御部からの補償信号（ＲＲＯ制御量）が、粗動制御信号Ｃ_vcmに加算されているが、ＲＲＯ変位量として粗動位置誤差信号Ｐe_vcmに加算してもよい。
【０１３３】
以上より、実施形態３では実施形態１，２と同様の作用効果を奏する上に、変位量の大きい回転同期外乱等に対しても、ＭＡ５２は微細位置信号Ｐ_headに基づいて磁気ヘッド１を磁気ディスク２上の目標トラックに位置決めするように制御駆動されるとともに、ＶＣＭ５１はこれとは独立に磁気ヘッド１を磁気ディスク２上の目標トラック付近に位置決め（静止）するように制御駆動される。
【０１３４】
（他の実施形態）
以上の各実施形態において、粗動制御系が振動センサをさらに含むようにして、振動によって微動アクチュエータがその動作範囲を超えるような場合には、粗動制御系の制御帯域を高めるようにしてもよい。こうすることによって、その振動に対する位置誤差の補償が可能になる。また、振動センサによって同期性の振動が検出される場合には、例えば学習制御によって粗動制御系の制御帯域を調整してもよい。こうすることにより、同期性の振動に対する位置誤差の補償が可能になる。
【０１３５】
また、粗動制御系は、振動センサに代えて、又は振動センサと共に、温度センサを含むようにしてもよい。つまり、ＶＣＭ５１は温度変化によってトルク定数が変化し、その制御帯域がみかけ上変化する（雰囲気環境が、設計条件の温度に対して１０℃以上の差があるときにはＶＣＭ５１のトルク定数は変化する）。そこで、温度センサの検出信号に基づいて粗動アクチュエータのトルク定数を推定し、その推定結果に応じて制御ゲインを修正するようにすれば、粗動制御系の制御帯域を設計値に保つことが可能になる。
【０１３６】
また、磁気ディスク２に記録されるサーボ信号（サーボ情報）は、トラック番号信号及びトラック間位置信号を含むものに限らず、トラック間位置信号のみを含むものとしてもよい。この場合は、ディスク２上に記録されるサーボパターンが短くなり、ユーザデータの領域がその分拡大する。但し、サーボ信号がトラック間位置信号のみを含む場合は、トラック間の位置しか検出することができないため、位置検出センサとしてのダイナミックレンジは小さくなる。
【０１３７】
さらに、以上の実施の形態では磁気ディスク装置を例に挙げて説明してきたが、本発明は、本例に限定されるものではなく、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等、他の態様の情報記録装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上説明したように、本発明は、２ステージアクチュエータ方式の磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】実施形態１に係るディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】微動アクチュエータの概略構成図である。
【図３】実施形態１に係るヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】微動制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】粗動制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】状態推定器の構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態１に係るディスク装置の別の構成を示す図１対応図である。
【図８】実施形態１に係る粗動制御部の別の構成を示す図５対応図である。
【図９】実施形態１に係る制御系のシミュレーション結果であり、（ａ）周波数応答（ｂ）ステップ応答である。
【図１０】実施形態２に係るディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】位置検出部の構成を示すブロック図である。
【図１２】粗動制御部の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施形態２に係るディスク装置の別の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施形態３に係るディスク装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１    磁気ヘッド（ヘッド）
２    磁気ディスク（ディスク）
３    ヘッドスライダ
４    サスペンションアーム
５    キャリッジ
５３  回転軸受
７    位置決め機構
５１  ＶＣＭ（粗動アクチュエータ）
５２  ＭＡ（微動アクチュエータ）
６    位置決め制御部（位置決め制御手段）
６０  位置検出部（位置検出手段）
６１  粗動制御部（粗動制御手段）
６２  微動制御部（微動制御手段）
６３  粗動駆動部（粗動駆動手段）
６４  微動駆動部（微動駆動手段）
【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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