(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ヘッドを光ディスクのトラック横断方向に駆動する第１のアクチュエータと、当該第１のアクチュエータに搭載される前記光ヘッドを前記トラック横断方向に駆動する第２のアクチュエーとを動作させて前記光ヘッドの位置または速度を制御する２段アクチュエータ制御装置を備えたディスク装置において、
前記光ヘッドを目的トラック方向に加減速して当該目的トラックに移動する際、前記第１のアクチュエータを減速制御中、当該第１のアクチュエータの速度が、平均速度ｖ０に減速された時点において、下記の式（２）により求まる電流値ｉおよびパルス幅Ｔを有するパルス電流を前記第２のアクチュエータに供給して前記光ヘッドを前記第１のアクチュエータの移動方向と逆方向に駆動することにより、前記目的トラック到達時における前記光ヘッドの前記目的トラックに対する速度をゼロとすることを特徴とするディスク装置（式（２）において、Ｍ、α、Ｋｆ、Ｆは、それぞれ第２のアクチュエータの可動部質量［ｋｇ］、発生加速度［ｍ／ｓ２］、推力定数［Ｎ／Ａ］、発生推力［Ｎ］である）。
【数１】
0003764363.tif 000004
【請求項２】
光ヘッドを目的トラックに移動する際、第１のアクチュエータを加速制御中、第２のアクチュエータは光ヘッドを前記第１のアクチュエータの移動方向に所定量変位させることを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
【請求項３】
光ヘッド位置の目標位置に対する偏差に基づいて、第１のアクチュエータおよび／または第２のアクチュエータを駆動する位置制御を行なう手段をさらに備え、前記位置制御を開始する時点に、この時点における前記第１のアクチュエータの速度を打ち消すブレーキパルスを前記第１のアクチュエータに供給することを特徴とする請求項１または２に記載のディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はディスク装置、例えば位置決め装置など複数の制御モードを切り替えて制御対象を制御する制御装置を備えたディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、電気学会雑誌Vol.110,No.8,p.665の図１に掲載されている、光ディスク装置のアクセス制御系の構成図である。２０１は光ディスク、２０２はディスクモータ、２０３はリニアモータ、２０４は位相補償回路、２０５は結合補償回路、２０６は速度制御回路、ＳＷ１およびＳＷ２はスイッチである。ディスク上の情報検索時には、まずＳＷ１をＯＦＦ、ＳＷ２をＯＮにしてリニアモータを速度制御し、光スポットが目的トラックに到達した瞬間にＳＷ１をＯＮ、ＳＷ２をＯＦＦにして２段結合トラッキングサーボ系を動作させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光ディスク装置においては、シーク動作時にリニアモータを速度制御し、光ヘッドが目的トラックに到達した瞬間にリニアモータとトラッキングアクチュエータとの２段結合トラッキングサーボ系に切り替えるので、シーク動作の成否は、光スポットのシーク速度と、２段結合トラッキングサーボ系の引き込み能力だけで決定されるため、速度制御系が乱されて目的トラックへの到達速度が速すぎた場合、２段結合トラッキングサーボ系の行き過ぎ量が大きすぎて目的トラックへの光スポットの位置決め動作に失敗してしまうという問題点があった。また、リニアモータの速度制御中は、トラッキングアクチュエータは動作していないので、シーク時間は、リニアモータの最大加速・最大減速による位置決め時間より短縮できないという問題点があった。
【０００５】
また、いずれの従来技術においても、後の制御モードの操作量の初期値は０であるので、後の制御モードにおいては、モード切り替え直後に過渡応答が発生し、目標値に対する行き過ぎ量が大きくなりやすいという問題点があった。
すなわち、いずれの従来技術においても２つの制御モードを独立に動作させているので、制御動作を高速化すると制御モードの移行に失敗しやすく、制御動作の高速化が困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、制御モードの移行の成功率を向上できるとともに、高速に動作できるモード切り替え制御装置有するディスク装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディスク装置は、光ヘッドを光ディスクのトラック横断方向に駆動する第１のアクチュエータと、当該第１のアクチュエータに搭載される前記光ヘッドを前記トラック横断方向に駆動する第２のアクチュエーとを動作させて前記光ヘッドの位置または速度を制御する２段アクチュエータ制御装置を備えたディスク装置において、
前記光ヘッドを目的トラック方向に加減速して当該目的トラックに移動する際、前記第１のアクチュエータを減速制御中、当該第１のアクチュエータの速度が、平均速度ｖ０に減速された時点において、下記の式（２）により求まる電流値ｉおよびパルス幅Ｔを有するパルス電流を前記第２のアクチュエータに供給して前記光ヘッドを前記第１のアクチュエータの移動方向と逆方向に駆動することにより、前記目的トラック到達時における前記光ヘッドの前記目的トラックに対する速度をゼロとするものである（式（２）において、Ｍ、α、Ｋｆ、Ｆは、それぞれ第２のアクチュエータの可動部質量［ｋｇ］、発生加速度［ｍ／ｓ２］、推力定数［Ｎ／Ａ］、発生推力［Ｎ］である）。
【数２】
0003764363.tif 000002
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明に係る２段アクチュエータにおける速度制御系の一実施例を示すブロック図である。図１において、１２１は可動範囲が大きい第１のアクチュエータ、１２２は該第１のアクチュエータ１２１に搭載されている、可動範囲が小さい第２のアクチュエータ、１２３は第２のアクチュエータの駆動指令発生手段、１２４は速度検出手段、１２５は目標速度発生手段、２１６は速度偏差検出手段、１２７は安定化補償器である。
【００１０】
図において、可動範囲が大きい第１のアクチュエータ１２１の速度ｖact1と、該第１のアクチュエータ１２１に搭載されている、可動範囲が小さい第２のアクチュエータ１２２の速度ｖact2とのベクトル和が、第２のアクチュエータの先端位置の速度ｖactとなる。これを速度検出手段１２４にてｖdetとして検出し、目標速度発生手段１２５から発生された目標速度ｖref との差を、速度偏差検出手段１２６によってｖerr として検出し、安定化補償器１２７の出力である、第１のアクチュエータ駆動電流または電圧ｉact1によって第１のアクチュエータ１２１が駆動制御される。
【００１１】
また、第１のアクチュエータの速度制御中に、第２のアクチュエータ１２２の駆動指令発生手段１２３から、第２のアクチュエータを加速または減速する指令ｉact2を発生することで、第２のアクチュエータの速度を制御する。
【００１２】
図２は、図１に示した実施例の動作を説明する図である。図２(a) は第１のアクチュエータ１２１の駆動電流波形ｉact1、(b) は第２のアクチュエータ１２２の駆動電流ｉact2、(c) は第１のアクチュエータの移動速度ｖact1、(d)  は第２のアクチュエータの第１のアクチュエータに対する移動速度ｖact2、(e)  は第２のアクチュエータの先端部の移動速度ｖact で、ｖact1とｖact2のベクトル和、(f) は第２のアクチュエータの第１のアクチュエータに対する位置ｘact2である。
【００１３】
まず、第１のアクチュエータ１２１がｉact1によって移動方向に加速され、速度ｖact1が大きくなり、最高速度ｖmax1に達した後減速される。目的位置に到達直前に、第２のアクチュエータ１２２を２段アクチュエータの合成速度が減速する向き、すなわち第１のアクチュエータ１２１の移動方向と逆方向に加速する。２段アクチュエータの合成速度ｖact は、第１のアクチュエータの速度ｖact1だけを減速させたときよりも急激に減速されている。図１(e) に示すように、第１のアクチュエータ１２１だけを減速させれば、時刻ｔ2 にて速度がゼロになるが、第２のアクチュエータ１２２をも駆動して第２のアクチュエータの先端位置の速度ｖact を減速させることで、より早い時刻ｔ1にてｖactをゼロにできる。
【００１４】
光ディスク装置においては、第１のアクチュエータとしてリニアモータが、第２のアクチュエータとしてトラッキングアクチュエータが一般的に用いられる。光ディスク装置のシーク動作時には、第１のアクチュエータ１２１を減速中に、第２のアクチュエータを第１のアクチュエータの移動方向と逆方向に加速することで、第２のアクチュエータの先端位置の速度ｖact は、急激に減速され、目的位置まですばやく移動できる。２段アクチュエータの移動速度ｖact は、光スポットのトラック横断速度ｖdet として検出される。第２のアクチュエータの加速電流ｉact2として、電流値ｉ[A]、時間幅Ｔ[s]のパルス電流を考える。第２のアクチュエータの可動部質量をＭ[kg]、発生加速度をα[m/s2]、推力定数をＫf[N/A]、発生推力をＦ[N]、平均速度をｖ0とすると、以下の式が成立する。
【００１５】
【数１】
0003764363.tif 000003
【００１６】
第２のアクチュエータの平均速度ｖ0を打消してゼロとするには、上記式（２）を満たすよう、パルス電流ｉおよびその時間幅Ｔを設定すればよい。
【００１７】
図３は、図１に示す２段アクチュエータにおける速度制御系の他の動作を示す図である。実施例１に係る別の実施例の動作を示す。図３の(a)(b)(c)(d)(e)(f)は、図２と同じである。まず、第１のアクチュエータ１２１がｉact1によって移動方向に加速され、速度ｖact1が大きくなり、最高速度に達した後減速される。第１のアクチュエータ１２１を速度制御中に、一旦第２のアクチュエータ１２２を時刻ｔ0からｔ1の間に加減速し、第２のアクチュエータが第１のアクチュエータの移動方向に振れた状態で第１のアクチュエータの速度制御を続け、実施例１と同様に目的位置に到達直前の時刻ｔ2からｔ3の間に、第２のアクチュエータ１２２を２段アクチュエータの合成速度が減速する向き、すなわち第１のアクチュエータ１２１の移動方向と逆方向に加速する。２段アクチュエータの合成速度ｖact は、第１のアクチュエータの速度ｖact1だけを減速させたときよりも急激に減速されている。
【００１８】
図２(f)では、時刻ｔ2にて第２のアクチュエータの第１のアクチュエータに対する位置ｘact2が、第１のアクチュエータの移動方向と逆方向に振れたまま速度ｖactがゼロになっているが、図３(f)では、第２のアクチュエータの第１のアクチュエータに対する位置ｘact2が、ほぼゼロになった時刻ｔ3 に目的位置に到達している。
【００１９】
図４は、本発明に係る２段アクチュエータにおける速度制御系の変形例を示す図である。図１と、同一番号は同一のものである。図３において、第１のアクチュエータの速度制御中に第２のアクチュエータを加速する電流ｉact2は、直前の目標速度ｖrefと検出速度ｖdetとの差であるｖerr に基づいて、第２のアクチュエータ駆動指令発生手段１２３から発生される。例えば、(2)式において、ｖ0をｖ0＋ｖerrと置き換えれば良く、なぜなら、ｖerr＞０であればｉact2は(2)式で計算した所定の値ｉよりも大きく、ｖerr＜０であれば所定の値ｉよりも小さくなるため、その後の速度偏差ｖerrを０に近づけられ、より精度の良い速度制御を実現できる。
【００２０】
図５は、本発明に係る２段アクチュエータにおける位置制御系を示すブロック図である。図５において、１２１、１２２は、図１と同じ。１６１は目標位置発生手段、１６２および１６３は、位置制御系の安定化補償器、１６４は制御モード切り替え指令発生手段、１６５および１６６は制御モード切り替え指令発生手段１６４の出力に基づいて、制御モードを切り替える手段、１６７はブレーキ力発生手段、１６８は目標位置と２段アクチュエータの先端の位置ｘactとの偏差を発生する手段である。
【００２１】
図５において、第１のアクチュエータ１２１の位置ｘact1と、第２のアクチュエータの第１のアクチュエータに対する位置ｘact2とのベクトル和ｘact は、目標位置ｘref に一致するよう制御される。まず、モード切り替え指令発生手段１６４から出力される指令に基づいて、制御モード切り替え手段１６５は上側の経路が、同じく１６６は下側の経路が選択される。このとき、ｘactがｘrefに追従するよう可動範囲の小さい第２のアクチュエータ１２２単独でフィードバック位置制御系を構成している。
【００２２】
この位置制御系の特性は、安定化補償器１６２の特性で決定され、位相進み補償器や位相遅れ補償器などで構成される。同時に、位置制御偏差ｘerr は、制御モード切り替え後の安定化補償器１６３にも入力され、２段アクチュエータ位置制御モードに使用される第１のアクチュエータの操作量ｉ12および第２のアクチュエータの操作量ｉ21が演算され、２段アクチュエータ結合位置制御モードへの切り替え直後の操作量の初期値として使用される。
【００２３】
通常、位置制御モードに移行した瞬間には、第１または第２のアクチュエータは初速度を有しており、第２のアクチュエータ１２２によって位置制御を行うと同時に、第１のアクチュエータ１２１には、位置制御モードに移行した瞬間の初速度を打ち消すためのブレーキ力ｉ11が、ブレーキ力発生手段１６７から加えられる。
【００２４】
このブレーキ力は、第１のアクチュエータの初速度がｖ0 であるとすると、このｖ0 を打ち消して第１のアクチュエータ１２１を停止させるためのブレーキ電流として例えば電流値ｉ[A]、時間幅Ｔ[s]のパルス電流を考える。第２のアクチュエータの可動部質量をＭ[kg]、発生加速度をα[m/s2]、推力定数をＫf[N/A]、発生推力Ｆ[N]とすると、前述の(2)式でｉおよびＴが決定される。
【００２５】
モード切り替え指令発生手段１６４からは、第１のアクチュエータ１２１がほぼ停止した瞬間に、制御モードの切り替え指令を発生し、モード切り替え手段１６５を下側に、モード切り替え手段１６６を上側に切り替える。すなわち、第１のアクチュエータ１２１と第２のアクチュエータ１２２はともに、位置制御偏差ｘerr に基づいて安定化補償器１６３にて決定された操作量ｉ12とｉ22によって駆動制御される。例えば、安定化補償器１６３は、制御偏差ｘerr を低周波と高周波に帯域分離し、第１のアクチュエータ１２１と第２のアクチュエータ１２２に伝達する。
【００２６】
従来は、２段アクチュエータ位置制御モードだけを有していたので、第１のアクチュエータの初速度が大きい場合、位置制御モード切り替え直後に第１のアクチュエータが目的位置から大きく行き過ぎ、第２のアクチュエータも第１のアクチュエータに引きずられて大きな行き過ぎ量が発生する。目標位置ｘref の検出範囲が狭い場合は、第２のアクチュエータの先端位置ｘact の位置決めに失敗していたが、上述のように、一旦第２のアクチュエータ単独での位置制御モードを実行することで、第１のアクチュエータの初速度が大きく、第１のアクチュエータが大きく行き過ぎた場合でも、第２のアクチュエータの先端位置は、確実に目的位置に位置決めできる。第２のアクチュエータ停止後に、２段アクチュエータ結合位置制御モードに切り替えることで、安定に位置制御動作を続行できる。
【００２７】
図５に示す２段アクチュエータにおける位置制御系を、光ディスク装置の２段アクチュエータ結合トラッキングサーボ系に適用した場合について説明する。第１のアクチュエータ１２１としてリニアモータが、第２のアクチュエータ１２２としてトラッキングアクチュエータが一般的に用いられる。１６１は、光ディスクであり、ｘrefは、トラック中心位置になる。ｘactは、光ビームの先端位置で、オフトラック量ｘerr をトラッキングエラー検出手段１６８にて検出する。安定化補償器１６３は、例えば図６の位相補償回路と結合補償回路を合成して実現できる。
【００２８】
以上において述べた安定化補償器、モード切り替え指令発生手段、モード切り替え手段などは、すべて電子回路などのハードウェアで実現しても良いし、ディジタル信号処理プロセッサなどに実装されたソフトウェアで実現しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、光ヘッドを目的トラックに移動する際、第１のアクチュエータを減速制御中、光ヘッドが目的トラックに到達する前の時点に、この時点における光ヘッドの移動速度をゼロとするのに必要なパルス電流を第２のアクチュエータに供給して光ヘッドを第１のアクチュエータの移動方向と逆方向に駆動するので、光ヘッドを目的トラックに対して急激に減速することができ、素早く位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る２段アクチュエータによる速度制御系の一実施例を示すブロック図である。
【図２】  本発明に係る２段アクチュエータによる速度制御動作を示す波形図である。
【図３】  本発明に係る２段アクチュエータによる速度制御動作を示す波形図である。
【図４】  本発明に係る２段アクチュエータによる速度制御系を示すブロック図である。
【図５】  本発明に係る２段アクチュエータによる位置制御系を示すブロック図である。
【図６】  従来の光ディスク装置のシーク制御系と２段アクチュエータ結合トラッキングサーボ系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１２１  可動範囲が大きい第１のアクチュエータ
１２２  可動範囲が小さい第２のアクチュエータ
１２３  第２のアクチュエータ駆動指令発生手段
１２４  速度検出手段
１２５  目標速度発生手段
１２６  速度偏差検出手段
１２７  速度制御系における安定化補償器
１６１  目標位置発生手段
１６２  第２のアクチュエータ単独位置制御系の安定化補償器
１６３  ２段アクチュエータ結合位置制御系の安定化補償器
１６４  制御モード切り替え指令発生手段
１６５  第２のアクチュエータにおける制御モード切り替え手段
１６６  第１のアクチュエータにおける制御モード切り替え手段
１６７  ブレーキ力発生手段
１６８  目標位置と２段アクチュエータ先端位置との位置偏差発生手段
【図１】
0003764363.tif 000005
【図２】
0003764363.tif 000006
【図３】
0003764363.tif 000007
【図４】
0003764363.tif 000008
【図５】
0003764363.tif 000009
【図６】
0003764363.tif 000010