(57)【要約】【課題】  読み書き動作を行いながら微動アクチュエータのゲインを求めることが可能な磁気ディスク装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】  磁気ディスク装置は、ピエゾアクチュエータ３０を変位させる加振信号を出力する間、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制する制御信号を生成し、ボイスコイルモータ７へ出力する。そして、ボイスコイルモータ７の変位および加振信号に基づいて、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める。【選択図】  図４
2009020969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
を備える磁気ディスク装置を対象とし、
前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力するステップと、
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力するステップと、
前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるステップと、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ディスク装置の制御方法であって、
前記粗動アクチュエータの変位は、該粗動アクチュエータを含む閉ループ内の信号および該信号に対する前記閉ループのゲインに基づいて求められる、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気ディスク装置の制御方法であって、
前記閉ループ内の信号は、前記粗動アクチュエータに入力される制御信号である、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の磁気ディスク装置の制御方法であって、
前記粗動アクチュエータを含む閉ループ内に外乱信号を入力し、該外乱信号および前記閉ループ内の信号に基づいて、前記閉ループのゲインを求めるループゲイン取得ステップを更に含む、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気ディスク装置の制御方法であって、
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドの目標位置に対して、前記磁気ヘッドにユーザ情報の書き込みまたは読み出しを行わせる、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
【請求項６】
磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力する加振部と、
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力する位置誤差抑制部と、
前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるゲイン同定部と、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記微動アクチュエータのゲインを求める際に、
周期的に振動する加振信号を前記微動アクチュエータへ出力するとともに、前記加振信号に対応して周期的に振動する制御信号を前記粗動アクチュエータへ出力して、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクなどの磁気ディスク装置は、磁気ヘッドがアームに支持され、このアームをボイスコイルモータが駆動することで、磁気ヘッドを磁気ディスクの目標位置上に位置決めし、情報の記録および再生を行う。
【０００３】
近年では、位置決め精度の更なる高精度化を図るべく、ボイスコイルモータ等の粗動アクチュエータの他に、ピエゾアクチュエータ等の微動アクチュエータをアーム上に設けた、いわゆる２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置が提案されている。
【０００４】
図７（Ａ）に、２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置において実現されるフィードバック制御系の従来例を示す。この従来例では、微動制御部Ｃｐから出力される制御信号を、微動アクチュエータＭＡのゲインモデルＨを介して粗動制御部Ｃｖへ入力することで、粗動アクチュエータＶＣＭを含む制御系と、微動アクチュエータＭＡを含む制御系とを非干渉にしている（いわゆる非干渉制御）。
【特許文献１】米国特許６８９８０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来例では、非干渉制御とするために、微動アクチュエータＭＡのゲインを求めて、ゲインモデルＨに設定する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、図７（Ｂ）に示すような構成により、微動アクチュエータＭＡのゲインを求める方法が開示されている。すなわち、ノッチフィルタＦにより粗動アクチュエータＶＣＭが特定の周波数に対して応答しない状態で、微動アクチュエータＭＡにその特定の周波数を有する正弦波信号ＮＰを与えて、微動アクチュエータＭＡを周期的に変位させる。そして、微動アクチュエータＭＡの変位と正弦波信号ＮＰの振幅の比から微動アクチュエータＭＡのゲインを求める。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、微動アクチュエータＭＡのみを正弦波信号ＮＰにより駆動するため、磁気ヘッドの位置が変動して、目標位置に位置決めすることができない。このため、微動アクチュエータＭＡのゲインを求めている間は、情報の書き込み・読み出しなどの他の動作を中断する必要がある。また、特許文献１の方法では、粗動アクチュエータＶＣＭの動作を止めるためのノッチフィルタＦをわざわざ設ける必要がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、微動アクチュエータのゲインを簡易に求めることが可能な磁気ディスク装置およびその制御方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置の制御方法は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、を備える磁気ディスク装置を対象とし、前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力するステップと、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力するステップと、前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記粗動アクチュエータの変位は、該粗動アクチュエータを含む閉ループ内の信号および該信号に対する前記閉ループのゲインに基づいて求められる。
【００１１】
また、この態様において、前記閉ループ内の信号は、前記粗動アクチュエータに入力される制御信号としてもよい。
【００１２】
また、この態様では、前記粗動アクチュエータを含む閉ループ内に外乱信号を入力し、該外乱信号および前記閉ループ内の信号に基づいて、前記閉ループのゲインを求めるループゲイン取得ステップを更に含んでもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドの目標位置に対して、前記磁気ヘッドにユーザ情報の書き込みまたは読み出しを行わせる。
【００１４】
次に、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力する加振部と、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力する位置誤差抑制部と、前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるゲイン同定部と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記微動アクチュエータのゲインを求める際に、周期的に振動する加振信号を前記微動アクチュエータへ出力するとともに、前記加振信号に対応して周期的に振動する制御信号を前記粗動アクチュエータへ出力して、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微動アクチュエータに加振信号が出力されている間、粗動アクチュエータによって磁気ヘッドの位置誤差が抑制されるので、磁気ヘッドを目標位置に位置決めすることができる。そして、この場合、微動アクチュエータの変位が粗動アクチュエータの変位に相当することから、粗動アクチュエータの変位および加振信号に基づいて、微動アクチュエータのゲインを求めることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、粗動アクチュエータの変位および加振信号に基づいて、微動アクチュエータのゲインを求めることから、上記特許文献１のようにゲイン同定において粗動アクチュエータの影響を排除するためのノッチフィルタが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を示す。磁気ディスク装置１は、磁気ディスク２、スピンドルモータ３、磁気ヘッド４、サスペンションアーム５、キャリッジ６、ボイスコイルモータ７、ヘッドアンプ１４およびピエゾアクチュエータ３０を、筐体９内に収納している。
【００２０】
また、磁気ディスク装置１は、主制御回路１０、リードライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）１３およびモータドライバ１７を、筐体９外の基板に有している。この主制御回路１０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）およびハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）を含んでいる。
【００２１】
磁気ディスク２は、スピンドルモータ３に取付けられ、同図の矢印ＤＲの方向に回転駆動される。磁気ディスク２には、同心円状に配列する複数のトラック２１が形成されている。また、それぞれのトラック２１には、周方向に沿って所定の周期でサーボデータ領域２３が設けられている。このサーボデータ領域２３には、サーボデータ（位置情報）が記録されている。サーボデータは、磁気ディスク２上の磁気ヘッド４の現在位置を特定するためのトラックデータ、セクタデータ及びバースト信号を含む。また、それぞれのトラック２１において、サーボデータ領域２３に挟まれた領域は、ユーザデータ領域２５とされる。このユーザデータ領域２５には、ユーザデータ（ユーザ情報）が記録される。
【００２２】
磁気ヘッド４は、サスペンションアーム５の先端部に取付けられて磁気ディスク２上に支持されている。サスペンションアーム５は、ボイスコイルモータ７の一部と一体とされたキャリッジ６に取付けられている。ボイスコイルモータ７は、粗動アクチュエータの一例であり、サスペンションアーム５を旋回駆動することで、磁気ヘッド４を磁気ディスク２上で略半径方向に移動させる。
【００２３】
ピエゾアクチュエータ３０は、微動アクチュエータの一例であり、ピエゾ素子を含んで構成されている。このピエゾアクチュエータ３０は、サスペンションアーム５に対する磁気ヘッド４の位置を調整する。
【００２４】
図２に、サスペンションアーム５の先端部を拡大した分解斜視図を示す。サスペンションアーム５は、アーム本体７１、フレクシャ７２およびＦＰＣ７３を有する。また、磁気ヘッド４は、スライダ８１と、このスライダ８１の先端側に設けられた素子部８２とを有する。この素子部８２は、再生素子および記録素子を含み、ＦＰＣ７３を介してヘッドアンプ１４と電気的に接続される。
【００２５】
磁気ヘッド４は、ピエゾアクチュエータ３０を介してサスペンションアーム５に実装される。ピエゾアクチュエータ３０は、サスペンションアーム５の幅方向に磁気ヘッド４を微小に移動させることで、サスペンションアーム５と磁気ヘッド４の相対位置を変化させる。
【００２６】
なお、本実施形態では、磁気ヘッド４がピエゾアクチュエータ３０を介してサスペンションアーム５に実装されたスライダ駆動型の２段アクチュエータの例を示しているが、この形態に限られない。例えば、ピエゾアクチュエータが、サスペンションアームのうち磁気ヘッドを支持する先端部分を駆動して、磁気ヘッドを微小に移動させるサスペンション駆動型の２段アクチュエータであってもよい。また、スライダ８１と素子部８２との間にピエゾアクチュエータを挟み、素子部８２を直接駆動することでスライダに対するヘッドの位置を微小に移動させるヘッド駆動型の２段アクチュエータであってもよい。
【００２７】
図１の説明に戻り、主制御回路１０に含まれるＭＰＵは、装置全体の制御を司るものであり、メモリ（不図示）に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、磁気ヘッド４の位置決め制御やユーザデータの記録再生制御など、種々の制御を実現する。本実施形態においては、この主制御回路１０が、加振部、位置誤差抑制部およびゲイン同定部として機能する。これらの機能については、後に詳しく述べる。
【００２８】
磁気ヘッド４の位置決め制御において、ＭＰＵは、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力されるサーボデータに基づいて磁気ヘッド４の現在位置を特定し、磁気ヘッド４の目標位置と現在位置との誤差を表す誤差信号（ＰＥＳ）を生成する。そして、ＭＰＵは、このＰＥＳに基づいて、ボイスコイルモータ７を駆動するための制御信号を生成し、モータドライバ１７へ出力する。これにより、磁気ヘッド４は、目標位置のトラック上までシークされ、位置決めされる。また、ＭＰＵは、ＰＥＳに基づいて、ピエゾアクチュエータ３０を駆動するための制御信号を生成し、ドライバ１７へ出力する。これにより、磁気ヘッド４は、目標位置のトラック上に高精度に位置決めされる。
【００２９】
主制御回路１０に含まれるＨＤＣは、インターフェースコントローラ、エラー訂正回路、バッファコントローラなどを有している。このＨＤＣは、磁気ディスク２に記録すべきユーザデータを外部ホストから受信すると、このユーザデータをＲ／Ｗチャネル１３へ出力する。また、ＨＤＣは、磁気ディスク２から再生されたユーザデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、このユーザデータを外部ホストへ送信する。この際、ＨＤＣは、ＭＰＵからの制御を受けて、ユーザデータをバッファメモリ（不図示）に一時的に蓄積する。
【００３０】
Ｒ／Ｗチャネル１３は、主制御回路１０からユーザデータが入力されると、このユーザデータを変調してヘッドアンプ１４へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、磁気ヘッド４が磁気ディスク２から再生した再生信号がヘッドアンプ１４から入力されると、この再生信号をデジタルデータに変換し、復調して、主制御回路１０へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、再生信号から所定のサンプル周期でサーボデータを抽出して、主制御回路１０へ出力する。
【００３１】
ヘッドアンプ１４は、磁気ディスク２に記録させるユーザデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、これを記録信号にして、磁気ヘッド４へ出力する。また、ヘッドアンプ１４は、磁気ディスク２から読み出された再生信号が磁気ヘッド４から入力されると、この再生信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル１３へ出力する。
【００３２】
モータドライバ１７は、主制御回路１０からボイスコイルモータ７の駆動信号が入力されると、この駆動信号をアナログ変換し、増幅して、ボイスコイルモータ７に出力する。また、モータドライバ１７は、主制御回路１０からピエゾアクチュエータ３０の制御信号が入力されると、この制御信号をアナログ変換し、増幅して、ピエゾアクチュエータ３０に出力する。
【００３３】
図３に、磁気ディスク装置１において実現するフィードバック制御系の通常動作モードの機能構成例を示す。主制御回路１０は、ＭＰＵのソフトウェア的な動作によって、誤差信号生成部４１、微動制御部４３、ゲインモデル部４５、粗動制御部４７および加算部４９を、機能的に有する。
【００３４】
誤差信号生成部４１は、外部ホストからの記録命令または再生命令に基づいて決定される磁気ヘッド４の目標位置と、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力されるサーボデータにより特定される磁気ヘッド４の現在位置との差分を求めて、誤差信号（ＰＥＳ）Ｅを生成し、この誤差信号Ｅを微動制御部４３および粗動制御部４７へ出力する。
【００３５】
微動制御部４３は、誤差信号生成部４１から入力される誤差信号Ｅに基づき、ピエゾアクチュエータ３０を駆動する制御信号を生成し、出力する。この微動制御部４３の伝達関数は、誤差信号Ｅにより表される位置誤差が０となる点を安定点とし、位置誤差に応じたゲインを有する。
【００３６】
ゲインモデル部４５は、ピエゾアクチュエータ３０と同じゲインと位相を有し、微動制御部４３から制御信号が入力されると、ゲインに応じた信号を出力する。このため、ゲインモデル部４５から出力される信号は、ピエゾアクチュエータ３０の出力を表す。
【００３７】
加算部４９は、誤差信号生成部４１から入力される誤差信号Ｅと、ゲインモデル部４５から入力される信号とを加算して、粗動制御部４７へ出力する。
【００３８】
粗動制御部４７は、加算部４９から入力される信号に基づき、ボイスコイルモータ７を駆動する制御信号を生成し、出力する。この粗動制御部４７の伝達関数は、入力される信号により表される位置誤差が０となる点を安定点とし、位置誤差に応じたゲインを有する。
【００３９】
以上のように、本構成例では、ピエゾアクチュエータ３０の出力を表す信号がゲインモデル部４５により生成され、粗動制御部４７に入力されるので、粗動制御部４７およびボイスコイルモータ７を含む制御系と、微動制御部４３およびピエゾアクチュエータ３０を含む制御系とを非干渉とすることができる。
【００４０】
図４に、磁気ディスク装置１において実現するフィードバック制御系のゲイン同定モードの機能構成例を示す。主制御回路１０は、所定のタイミングでゲイン同定モードを開始し、上記ゲインモデル部４５に設定するための、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める。
【００４１】
このゲイン同定モードにおいて、主制御回路１０は、誤差信号生成部４１から微動制御部４３に至る電路上に設けられたスイッチ５３をオフにすることで、微動制御部４３およびゲインモデル部４５の動作を止める。
【００４２】
これにより、磁気ディスク装置１には、ピエゾアクチュエータ３０と微動制御部４３を含む閉ループ６３が消失し、ボイスコイルモータ７と粗動制御部４７を含む閉ループ６７が残される。
【００４３】
この状態で、主制御回路１０は、加振ステップとして（加振部としての機能により）、ピエゾアクチュエータ３０を変位させる加振信号Ｎを、加算部５１を介してピエゾアクチュエータ３０へ出力する。この加振信号Ｎは、正弦波信号などの周期信号とすることができる。
【００４４】
また、加振信号Ｎが出力されている間、主制御回路１０は、位置誤差抑制ステップとして（位置誤差抑制部としての機能により）、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制する制御信号Ｄを生成し、ボイスコイルモータ７へ出力する。
【００４５】
具体的には、主制御回路１０において、誤差信号生成部４１は、磁気ヘッド４の現在位置を表す位置信号Ｙが入力されると、目標位置との差分を求めて誤差信号Ｅを生成し、粗動制御部４７へ出力する。粗動制御部４７は、入力された誤差信号Ｅに基づき、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制する制御信号Ｄを生成して、ボイスコイルモータ７へ出力する。
【００４６】
図５（Ａ）を用いて、ゲイン同定モードにおけるボイスコイルモータ７とピエゾアクチュエータ３０の変位の関係を説明する。同図では、サスペンションアーム５に対する磁気ヘッド４、ボイスコイルモータ７およびピエゾアクチュエータ３０の位置関係を、模式的に示している。また、同図中の点線は、磁気ヘッド４の目標トラック（目標位置）６０を表す。
【００４７】
サスペンションアーム５の先端部分の構成は、ボイスコイルモータ７に駆動される基部５６と、ピエゾアクチュエータ３０に駆動される支持部５５と、に分けることができる。この支持部５５の先端部には、磁気ヘッド４の素子部８２が位置する。
【００４８】
ここで、本実施形態のスライダ駆動型の２段アクチュエータの場合、ピエゾアクチュエータ３０に駆動される支持部５５は、磁気ヘッド４のスライダ８１に相当する。支持部５５としてのスライダ８１の先端部には、素子部８２が位置する（図２参照）。また、ボイスコイルモータ７に駆動される基部５６は、サスペンションアーム５に相当する。
【００４９】
なお、サスペンション駆動型の２段アクチュエータの場合、ピエゾアクチュエータ３０に駆動される支持部５５は、サスペンションアームのうち、ピエゾアクチュエータよりも先端側で磁気ヘッドを支持する先端部分に相当する。また、ボイスコイルモータ７に駆動される基部５６は、サスペンションアームのうち、ピエゾアクチュエータよりも後端側の部分に相当する。ヘッド駆動型の場合、ピエゾアクチュエータに駆動される支持部５５はピエゾアクチュエータ及び素子部８２そのものとなる。
【００５０】
このように、スライダ駆動型、ヘッド駆動型或いはサスペンション駆動型の何れであっても、支持部５５および基部５６にそれぞれ対応する構成が存在することから、以下に説明するボイスコイルモータ７とピエゾアクチュエータ３０の変位の関係は、２段アクチュエータの構成に依らず、一般的に成立する。
【００５１】
ここで、ピエゾアクチュエータ３０の変位ｈＭは、ピエゾアクチュエータ３０により駆動される支持部５５の変位として表すことができる。また、ボイスコイルモータ７の変位ｈＶは、ボイスコイルモータ７により駆動される基部５６の変位として表すことができる。
【００５２】
ピエゾアクチュエータ３０は、加振信号Ｎが入力されると、支持部５５を振動させる。このとき、目標トラック６０上に位置する磁気ヘッド４（詳細には、磁気ヘッド４の素子部８２、以下同じ）は、支持部５５の振動によって、目標トラック６０上から外れる方向に移動しようとする。
【００５３】
他方、ボイスコイルモータ７は、制御信号Ｄが入力されて、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制するように基部５６を駆動する。すなわち、ボイスコイルモータ７は、ピエゾアクチュエータ３０による支持部５５の振動の方向とは逆方向に基部５６を動作させる。これにより、磁気ヘッド４は、目標トラック６０から外れる方向の移動が打ち消されて、目標トラック６０上に維持される。
【００５４】
このように、ピエゾアクチュエータ３０が一方の側に変位すると（変位ｈＭ）、ボイスコイルモータ７が他方の側に変位することで（変位ｈＶ）、磁気ヘッド４の位置誤差が抑制される。このため、サスペンションアーム５は、変節点となるピエゾアクチュエータ３０の位置が、目標トラック６０に対して振動することになり、磁気ヘッド４は目標トラック６０上に維持された状態となる。
【００５５】
ここで、基部５６に対して支持部５５は非常に短いため、回転による影響は無視できる程度となり、この状態において、加振信号Ｎにより生じるピエゾアクチュエータ３０の変位ｈＭは、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制するように制御されるボイスコイルモータ７の変位ｈＶとほぼ同じ大きさを有することになる。
【００５６】
本実施形態では、この考え方を、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める際の基本的な考え方としている。すなわち、上記制御を実行した場合、ピエゾアクチュエータ３０の変位ｈＭとボイスコイルモータ７の変位ｈＶがほぼ同じ大きさとなることから、ピエゾアクチュエータ３０の変位ｈＭの代わりにボイスコイルモータ７の変位ｈＶを用いて、ボイスコイルモータ７の変位ｈＶと加振信号Ｎの振幅の比からピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める。
【００５７】
以下、ピエゾアクチュエータ３０のゲインの具体的な同定方法について説明する。上記図４に示す主制御回路１０は、ゲイン同定ステップとして（ゲイン同定部としての機能により）、ボイスコイルモータ７に入力される制御信号Ｄを測定して、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める。
【００５８】
粗動制御部４７から出力されてボイスコイルモータ７に入力される制御信号Ｄは、下記数式１で表すことができる。
【００５９】
【数１】
2009020969.tif 000003
【００６０】
ＧＶは、粗動制御部４７の伝達関数を表す。Ｅは、誤差信号生成部４１から出力されて粗動制御部４７に入力される誤差信号Ｅを表す。ＰＶは、ボイスコイルモータ７の伝達関数を表す。ＰＭは、ピエゾアクチュエータ３０の伝達関数を表す。Ｎは、ピエゾアクチュエータ３０に入力される加振信号Ｎを表す。
【００６１】
ここで、制御信号Ｄおよび加振信号Ｎについて時系列データを測定し、それぞれの振幅の比を取ることで、加振信号Ｎの周波数におけるピエゾアクチュエータ３０のゲイン｜ＰＭ｜を下記数式２で表すことができる。
【００６２】
【数２】
2009020969.tif 000004
【００６３】
｜Ｄ（ω）｜は、周波数ωにおける制御信号Ｄの振幅である。また、｜Ｎ（ω）｜は、周波数ωにおける加振信号Ｎの振幅である。これらは、離散フーリエ変換などを用いて求めることができる。
【００６４】
数式２のうち、下記数式３で表される部分は、ボイスコイルモータ７と粗動制御部４７を含む閉ループ６７の制御信号Ｄに対するゲインを表す。
【００６５】
【数３】
2009020969.tif 000005
【００６６】
数式２に表されるように、ピエゾアクチュエータ３０のゲイン｜ＰＭ｜は、制御信号Ｄの振幅｜Ｄ（ω）｜、加振信号Ｎの振幅｜Ｎ（ω）｜および閉ループ６７のゲイン（数式３）によって求めることができる。このようにして得られるピエゾアクチュエータ３０のゲイン｜ＰＭ｜は、上記ゲインモデル部４５に設定される。なお、閉ループ６７のゲインが既知でない場合については後述する。
【００６７】
ここで、数式２において、制御信号Ｄの振幅｜Ｄ（ω）｜と閉ループ６７のゲイン（上記数式３）の積は、上記図５（Ａ）に示したボイスコイルモータ７の変位ｈＶに相当する。従って、ピエゾアクチュエータ３０のゲイン｜ＰＭ｜は、ボイスコイルモータ７の変位ｈＶと加振信号Ｎの振幅Ｎ（ω）の比で表されるということができる。
【００６８】
ボイスコイルモータ７の変位ｈＶの求め方は、これに限られない。例えば、誤差信号Ｅなどの閉ループ６７内の他の信号、及びこの信号に対する閉ループ６７のゲインによってボイスコイルモータ７の変位ｈＶを求めてもよい。但し、磁気ヘッド４の位置誤差が抑制される結果、誤差信号Ｅの振幅は制御信号Ｄの振幅と比して小さくなるため、制御信号Ｄを用いることがより好ましい。
【００６９】
なお、ピエゾアクチュエータ３０を加振させた場合の磁気ヘッド４の位置信号Ｙは、下記数式４で表すことができる。
【００７０】
【数４】
2009020969.tif 000006
【００７１】
このため、下記数式５で表されるゲインが｜ＰＭＮ｜に対して十分に小さくなる周波数を、加振信号Ｎの周波数とすることで、磁気ヘッド４を目標トラック６０上に良好に位置決めすることができる。
【００７２】
【数５】
2009020969.tif 000007
【００７３】
また、同様の効果を得るために、ＧＶに加振信号Ｎと同じ周波数を中心周波数としたピークフィルタの特性を持たせてもよい。このとき、ＧＶのゲインは加振周波数で増大するので、ＰＶがゼロとならない加振周波数を選択すれば、数式５で表されるゲインをほぼゼロとすることができる。
【００７４】
以上に説明したゲイン同定モードによれば、ピエゾアクチュエータ３０に加振信号Ｎが入力されてサスペンションアーム５の先端部が振動しても、ボイスコイルモータ７の動作によって磁気ヘッド４の位置誤差が抑制されるので、主制御回路１０は、磁気ヘッド４を目標トラック６０上に位置決めした状態で、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求めることができる。
【００７５】
従って、ゲイン同定モードの途中であっても、主制御回路１０は、目標トラック６０に対して磁気ヘッド４にユーザデータの書き込みや読み出しを行わせる記録再生動作など、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める動作以外の動作を実行することができる。
【００７６】
なお、ゲイン同定モードを開始するタイミングは、主制御回路１０の電源が投入されたタイミングや、主制御回路１０が位置決め精度の劣化を検知したタイミング等とすることができる。位置決め精度の劣化は、例えば、メモリなどに位置決め時の誤差信号Ｅの値を格納していき、誤差信号Ｅの平均値が所定の閾値を越えた場合などに検出するようにしてもよい。
【００７７】
ここで、本実施形態では、主制御回路１０は、ゲイン同定モードの途中であっても記録再生動作を行うことができるので、位置決め精度の劣化を検出する閾値を比較的低くして、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める頻度を高めても、磁気ディスク装置１の処理能力に対する影響が少ない。
【００７８】
次に、上記数式３で表される閉ループ６７のゲインが既知でない場合について説明する。図６に、磁気ディスク装置１において実現するフィードバック制御系のループゲイン取得モードの機能構成例を示す。主制御回路１０は、ボイスコイルモータ７と粗動制御部４７を含む閉ループ６７のゲインが既知でない場合、ループゲイン取得モードを開始し、閉ループ６７の伝達関数を求める。
【００７９】
このループゲイン取得モードにおいて、主制御回路１０は、誤差信号生成部４１から微動制御部４３に至る電路上に設けられたスイッチ５３をオフにすることで、微動制御部４３、ゲインモデル部４５およびピエゾアクチュエータ３０の動作を止める。
【００８０】
この状態で、主制御回路１０は、ループゲイン取得ステップとして（ループゲイン取得部としての機能により）、外乱信号ＮＥを誤差信号生成部４１へ出力する。この外乱信号ＮＥは、上記加振信号Ｎと同様に、正弦波信号などの周期信号とすることができる。また、加振信号Ｎの周波数における閉ループ６７のゲインを求めるため、外乱信号ＮＥは、加振信号Ｎと同じ周波数とすることが好ましい。
【００８１】
誤差信号生成部４１は、外乱信号ＮＥが入力されると、この外乱信号ＮＥに起因する外乱成分を含んだ誤差信号Ｅを出力する。粗動制御部４７は、外乱成分を含んだ誤差信号Ｅが入力されると、この誤差信号Ｅが表す位置誤差に応じた制御信号Ｄを生成し、ボイスコイルモータ７へ出力する。すなわち、粗動制御部４７から出力される制御信号Ｄは、外乱信号ＮＥに対応して周期的に振動し、磁気ヘッド４を目標トラック６０上に維持するようボイスコイルモータ７を駆動する。
【００８２】
ここで、外乱信号ＮＥおよび制御信号Ｄについて時系列データを測定し、それぞれの振幅の比を取ることによって、閉ループ６７のゲインは、下記数式６のように表すことができる。
【００８３】
【数６】
2009020969.tif 000008
【００８４】
｜ＮＥ（ω）｜は、周波数ωにおける外乱信号ＮＥの振幅である。これは、離散フーリエ変換などを用いて求めることができる。
【００８５】
このようにして得られる閉ループ６７のゲインは、上述のゲイン同定モードにおいて、ピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める際に用いることができる。
【００８６】
次に、図５を用いて、本実施形態と従来例との相違点について説明する。図５（Ａ）は、図４に示した本実施形態の磁気ディスク装置１においてピエゾアクチュエータ３０のゲインを求める際の変位および信号の関係を表している。他方、図５（Ｂ）は、図７（Ｂ）に示した従来例の磁気ディスク装置において微動アクチュエータのゲインを求める際の変位および信号の関係を表している。
【００８７】
図５（Ａ）に示す本実施形態において、主制御回路１０は、ピエゾアクチュエータ３０に周期的に振動する加振信号Ｎを入力し、支持部５５を振動させる。この際、主制御回路１０は、磁気ヘッド４の位置誤差を抑制するように基部５６を駆動するため、ボイスコイルモータ７に入力される制御信号Ｄは、加振信号Ｎに対応する周期的振動を示す。この結果、磁気ヘッド４の位置誤差が抑制されるので、誤差信号Ｅの振幅が抑制される。なお、制御信号Ｄが加振信号Ｎに対応する周期的振動を示すことから、加振信号Ｎの周波数をボイスコイルモータ７の伝達関数が１よりも小さくなる周波数帯域内に設定する、もしくはピークフィルタ等によって加振信号の周波数における粗動制御部４７のゲインを増大させることで、磁気ヘッド４の位置誤差を良好に抑制することができる。
【００８８】
これに対し、図５（Ｂ）に示す従来例では、ノッチフィルタＦを設けていることから、粗動アクチュエータＶＣＭに入力される制御信号はこの周波数において振幅が抑制されたものとなり、粗動アクチュエータＶＣＭはこの周波数において動作しない。また、この状態で、微動アクチュエータＭＡに正弦波信号Ｎを与えていることから、微動アクチュエータＭＡがサスペンションアームの先端部を振動させ、この結果、磁気ヘッド４の位置誤差を表す誤差信号が正弦波信号Ｎに対応する周期的振動を示す。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の形式に限定されない。例えば、ボイスコイルモータ７の変位ｈＶを検出する検出器を設け、ゲイン同定モードにおいて、検出したボイスコイルモータ７の変位ｈＶと加振信号Ｎの振幅｜Ｎ（ω）｜の比からピエゾアクチュエータ３０のゲイン｜ＰＭ｜を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】サスペンションアームの先端部を拡大した分解斜視図である。
【図３】磁気ディスク装置において実現するフィードバック制御系の通常動作モードの機能構成例を表すブロック図である。
【図４】磁気ディスク装置において実現するフィードバック制御系のゲイン同定モードの機能構成例を表すブロック図である。
【図５】粗動アクチュエータと微動アクチュエータの変位の関係を説明するための図である。
【図６】磁気ディスク装置において実現するフィードバック制御系のループゲイン取得モードの機能構成例を表すブロック図である。
【図７】従来の磁気ディスク装置において実現されるフィードバック制御系の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  磁気ディスク装置、２  磁気ディスク、３  スピンドルモータ、４  磁気ヘッド、５  サスペンションアーム、６  キャリッジ、７  ボイスコイルモータ（粗動アクチュエータ）、９  筐体、１０  主制御回路（加振部，位置誤差抑制部，ゲイン同定部）、１３  Ｒ／Ｗチャネル、１４  ヘッドアンプ、１７  モータドライバ、２１  トラック、２３  サーボデータ領域、２５  ユーザデータ領域、３０  ピエゾアクチュエータ（微動アクチュエータ）、４１  誤差信号生成部、４３  微動制御部、４５  モデル部、４７  粗動制御部、４９  加算部、５１  加算部、５３  スイッチ、５５  支持部、５６  基部、６０  目標トラック（目標位置）、６３，６７  閉ループ、７１  アーム本体、７２  フレクシャ、７３  ＦＰＣ、８１  スライダ、８２  素子部。
【図１】
2009020969.tif 000009
【図２】
2009020969.tif 000010
【図３】
2009020969.tif 000011
【図４】
2009020969.tif 000012
【図５】
2009020969.tif 000013
【図６】
2009020969.tif 000014
【図７】
2009020969.tif 000015