CN1271633C - 磁头定位器和信息记录/再现设备 - Google Patents

Abstract

一种磁头定位器，有用两级定位器方法的结构，其中，粗调节器和细调节器合作操作定位控制写/读磁头控制粗/细调节器的定位控制，用压电器件构成细调节器单元。用于控制粗调节器和细调节器的定位控制单元构成为包括：粗控制系统，有驱动粗调节器的粗驱动单元和控制粗驱动单元的粗控制单元；和细控制系统，有驱动细调节器的细驱动单元和控制细驱动单元的细控制系统。此外，还设有驱动信号控制单元。电化学腐蚀容易损坏压电器件性能。驱动信号控制单元限制从细控制单元输入细驱动单元的细控制信号电平低于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值。而且，选择多个细调节器发出的多个相对位移信号的排序中间的信号为中值信号。按所选中值信号控制粗调节器。

Description

磁头定位器和信息记录/再现设备

发明领域

本发明涉及用两级调节器方法的磁头定位器。按两级调节器方法，通过粗调节器和细调节器合作操作对记录/再现磁头进行定位控制，“记录/再现”以下也叫做“写/读”。本发明涉及有用两级调节器方法的结构的磁头定位器，其中用压电器件构成细调节器。

尽管本发明的磁头定位器最好先安装在磁盘驱动器上，但发明不限于此。本发明的磁头定位器也能装在其它信息存储设备上，如磁-光盘驱动器或光盘驱动器上。

此外，本发明还涉及以磁盘驱动器为代表的信息记录/再现设备。

背景技术

现有的在诸如硬盘的信息存储盘上进行写/读磁头的高速度高精度定位的定位设备，包括：粗调节器、细调节器形成的两级型磁头定位器。细调节器通常叫做“微调节器(MA)”，“两级调节器”或“机载调节器”。压电器件(PZT器件)广泛用作形成细调节器。

通常用音圈马达(VCM)作粗调节器。粗调节器在自动引导操作或多磁道跳跃操作中用于大移动。粗调节器驱动磁头安装支承机构在底盘上的轴上转动。相反，细调节器在磁道跟踪操作和单磁道跳跃操作中进行高速精细定位。用设在粗调节器和磁头滑块之间的压电器件构成细调节器。控制加到构成细调节器的压电器件上的电压调节磁头位移量。位移应力增大与所加电压电平的增大成正比。因而能使磁头高灵敏度定位。

无论如何，用压电器件作细调节器会出现下述的缺点。压电器件的两个电极加高电压时，压电器件中的金属组分引起电化学反应，使电极中的金属组分沉淀。例如，铅-二氧化锆-钛合金构成的薄膜PZT器件。实际上PZT器件不仅用PZT晶体构成，在器件制造过程还会引入氧化铅和水等杂质。引入铅和水等杂质时，加电压的状态下引起电化学反应。出现阴极边上铅沉淀现象。随着所加电压增大这种沉淀现象也成正比地加剧。尽管铅沉淀的负面影响不会立即多得很明显，但铅沉淀会逐渐加剧。虽然，铅沉淀的负面作用不会立即凸显出来，但铅沉淀逐渐加剧。由于长期不断的铅沉淀造成腐蚀现象会损坏压电器件的位移性能。而且必须更换不断地腐蚀现象所损坏的压电器件。最终，铅沉淀引起短路，引起压电器件击穿。

如上所述，为满足高速灵敏度要求加压电器件加高电压时，由于长期铅沉淀的负面作用会引起器件使用寿命的问题。目前还没有充分研究定位精度，高速灵敏度与所加电压之间的平衡关系。这样，出现上述问题。为了满足高速灵敏度要求而使控制范围增大，克服上述缺点的重要性也随之增大。

现在用已开发出的定位方法的结构增大信息大容量存储能力。结构中同轴设置多个信息存储盘，对应这些盘设置细调节器和磁头，用粗调节器分批移动单独安装到细调节器的多个磁头支承机构。具体地说，所述结构包括单独访问多个盘的多个磁头、精细位移多个单独的磁头的多个细调节器、单独支承多个细调节器的多个磁头支承机构和按批驱动多个磁头支承机构的粗调节器。驱动粗调节器的公知的方法包括以下要描述的方法。

给多个细调节器相关的多个位移信号单独加权，控制粗调节器，把每个加权信号收敛到0。根据预先指定给单个磁头的重要性加权相关的位移信号。重要性通常确定访问顺序中的优先权。但是，在设定到加权点的重要性基础上控制粗调节器和给全部相关的位移信号加权时，出现磁头支承机构频繁移动和引起振荡的问题。

当对应有最高重要性的磁头的规定信号出现大的摇摆移动时，有最高重要性的磁头出现最大位移。而且相应的相对位移信号值变成最大，粗调节器的操作量也随着加到有最高重要性的磁头的相对位移信号的最大加权而加大。因而造成单个细调节器的过大位移。由于发给有最高重要性的磁头的访问频率高，从而引起单细调节器振荡。振荡影响每个细调节器的结构稳定性。此外，中间细调节器相互干扰引起结构谐振。会出现磁头向规定的磁道的定位控制本身引起从规定磁道现位置偏离的状态。因此，在规定磁道会出现例如读/写误差。以下将参见图46和47详细描述这些缺点。

提出提高对规定磁道的跟踪操作速度作为防止振荡发生的防范措施。但是，为了提高灵敏度，必须给构成细调节器的压电器件加成正比的高电压。如上所述，加过高的电压会引起铅沉淀，性能变坏，此外，还会造成压电器件击穿。

发明内容

因此，本发明的首要目的是，提供磁头定位器，能防止电化学反应引起的压电器件性能变坏，在高频段根据两级调节器方法驱动构成细调节器的压电器件时，能延长细调节器的使用寿命。这就能高速度高精度使磁头定位，此外，能获得信息存储器的高记录密度。

本发明的另一目的是，提供磁头定位器，它具有磁头的结构用成批移动与细调节器相关的多个磁头和用于多个存储盘的磁头支承机构的方法，用该结构使磁头定位具有高灵敏度，同时抑制振荡出现。本发明的另一目的是提供有与上述功能相同的功能的信息记录/再现设备。

通过以下的描述，本发明的其它目的、特征和优点会变得更清楚。

为克服上述缺点，根据本发明的一个方案，本发明的磁头定位器有使用两级调节器方法的必备结构，其中有两个调节器，即粗调节器和细调节器，用这两种调节器进行控制。用压电器件构成细调节器。根据本发明一个方案的磁头定位器，要输入压电器件的驱动信号电平设定为等于或低于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值电平。

更详细地说，本发明的磁头定位器包括：粗调节器和细调节器，根据两级调节器方法对访问信息存储盘而设置的写/读磁头进行定位控制；和控制粗调节器和细调节器用的定位控制单元。用压电器件构成细调节器。定位控制单元包括粗控制系统和细控制系统。粗控制系统结构包括用于驱动的粗驱动单元和控制粗驱动单元用的粗控制单元。细控制系统结构包括用于驱动细调节器的细驱动单元和用于控制细驱动单元的细控制单元。磁头定位器还包括驱动信号限制单元，用于限制输入细驱动单元的细控制信号电平。驱动信号限制单元设在细控制单元与细驱动单元之间，在此，驱动信号限制从细控制单元输入到细驱动单元的细控制信号电平，要等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值电平。

本发明的特征是输入细驱动单元的细控制信号电平被限制到等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值。发明还包括用于设定阈值的下述的各种方式。限制驱动信号克服了因驱动信号的高电平引起电化学反应造成腐蚀而使压电器件性能变坏的缺点。因此能长期保持磁头在规定磁道上高精度定位的功能，即，延长了使用寿命。因此，本发明能有效地用于高记录密度信息存储装置。

构成细调节器的压电器件是铅、二氧化锆、钛制成的薄膜PZT器件的情况下，本发明也有效。PZT器件是高性能压电器件的典型例。实际上，PZT器件不只是用PZT晶体构成，在PZT器件制造过程中诸如氧化铅和水的所述组分也会掺入器件中。压电器件加电压时，根据加的电压电平会引起电化学反应，铅在电极中沉淀。随着腐蚀现象的不断推进，引起压电器件短路，因而不能执行移位操作。用上述的PZT器件构成细调节器时，本发明有最大的效果，能抑制铅在磁头定位器中沉淀。

以下将描述关于输入压电器件的驱动信号的所述阈值。铅沉淀引起压电器件中因电化学反应引起的性能变坏。

引起铅沉淀的原因是，例如，压电器件制造过程中，氧化铅(PbO)作为杂质渗入压电器件，湿气也会从外边意想不到地渗入压电器件中，和/或压电器件在高温高温度环境中工作时也有湿气渗入器件的现象，实际使用中，不可能完全防止湿气渗入。

氧化铅(PbO)与湿气反应，产生铅离子Pb²⁺。酸性区域内特别容易产生铅离子Pb²⁺。产生铅离子Pb²⁺的状态下给压电器件加电压会引起电化学反应。因此，铅在电极边沉淀。这样，原则上，为了防止铅沉淀最好设定铅离子Pb²⁺变成铅Pb的电位差阈值。该情况下的电位差叫做“铅的理论分解电压”。但是，为能实际进行电化学反应，必须给理论分解电压加所谓的“氧过电压”电压。为此，给铅理论分解电压加氧过电压得到的电压设定为阈值电压。因此，压电器件加的驱动电压等于或小于相应的阈值电压，能防止铅沉淀。但这种情况下没考虑水电解作用。因为铅理论分解电压低于水的理论分解电压，所以铅更容易沉淀。

与上述的情况相比，含湿气时由于电阻减小，加电压时电流容易流动。电流突然增大时，引起水电解作用，因此产生氢离子H⁺，构成压电器件的组分铅Pb与氢离子H⁺反应转换成铅离子Pb²⁺。之后，铅离子Pb²⁺与电子结合成铅Pb，并沉淀到电极中。该情况下，为防止铅沉淀，原则上把引起水电解的电位差设定为阈值，使加到压电器件上的驱动电压电平等于或低于阈值。引起水电解的电位差叫做“水的理论分解电压”。还是在该情况下，理论分解电压加氧过电压，以实际上引起电解现象，产生氧和氢离子H⁺。因此，水理论分解电压加氧过电压得到的电压设定为阈值电压。使加到压电器件的驱动电压等于或小于阈值电压可防止铅沉淀。这种配置能防止由氧化铅(PbO)引起的铅沉淀。

有几种方法确定阈值，其中任何一种方法，采用一种配置使电阻高于预定值，以防止不需要的电流流入压电器件。为此，使加到用压电器件构成的细调节器上的电压V(V)与流入盘驱动单元的电流I(A)满足V/I＞10⁶[Ω]的关系，由此确定阈值电压、确定的阈值电压必须使压电器件的电阻值等于或高于1MΩ。该情况下，允许的目标电流为50μA时，压电器件驱动电压的阈值预计为50V。

以下将描述阈值电压与压电器件的膜厚关系。膜厚越小，阈值电压也应设定得越小。例如，膜厚参考值选为2.5μm，电场强度最好设为E＝2×10⁷(v/m)。膜厚t(m)与阈值电压V(V)的关系设为v/t＜2×10⁷(v/m)。阈值设为10V更好，它由安全系数0.2与预计的阈值电压50V的乘积得出。通过实际的实验和试验得出安全系数。关于设定的10V阈值，可允许电流减小到1/5，即10μA；与膜厚的关系为v/t＜4×10⁶(v/m)，因而提高了铅沉淀的安全性。该情况下，由于压电器件的电阻值在1MΩ或1MΩ以上，所以场强可设为低于4×10⁶(v/m)，电场强度有所述的那么大时，可在抑制铅沉淀的状态下长期使用压电器件。

阈值设定为增大一个数量级，即达到V/I＞10⁷(MΩ)，能进一步延长使用寿命。确定阈值，使压电器件有10MΩ或10MΩ以上的必需电阻值。该情况下，可允许的目标电流是5μA，压电器件的驱动电压阈值预计为50V。该情况下，像上述情况一样，与膜厚的关系为v/t＜2×10⁷(v/m)，阈值10V更好，它是安全系数0.2与预计的阈值电压50V的乘积。阈值电压设为10V时，由于允许电流减小到1/5，为10μA，所以铅沉淀的安全性很高。该情况下，压电器件的电阻值为10MΩ或10MΩ以上。电场有所述的那么高时，在可靠地抑制铅沉淀的状态下能长期使用压电器件。

如上所述，压电器件的电阻值设为1MΩ作为目标值，这考虑到在高温高湿度环境中使用期间可能出现的水渗入。为此，在压电器件在85℃的温度和90％的相对湿度环境中连续工作500小时其电阻值保持在1MΩ或1MΩ以上的条件下确定电压阈值。

细控制系统最好执行控制和驱动操作，用细调节器补偿的量为0时，在压电器件的0电压或1/2阈值电压下细控制系统输出具体的补偿电压值；补偿量不是0时，细控制系统给补偿电压加相当于补偿量的正/负电压。

该情况下，细调节器的驱动信号中的补偿电压最好等于或小于水分解电压(包括0电压)。

此外，上述发明还包括分别有以下功能的性能检查单元和电压限定改进单元。性能检查单元检测细调节器的命令驱动电压与流过压电器件的电流之间的关系。电压限制改进单元根据性能检查单元的检测结果改进命令驱动电压。

该结构提供以下的操作效果。通常流过压电器件的电流为10^-7[A]数量级或更小。但是，湿气渗入压电器件时，电压高于或等于分解电压下流过压电器件的电流增大100倍以上。电流增量随压电器件而变。压电器件的分解电压理论上是恒定的，尽管它与材料有关。然而，实际使用中性能会单独变化，例如，氧过电压变化和组分变化。因此需要调节每个细调节器的驱动电压阈值。性能检测单元检测命令驱动电压与流过驱动电路的电流之间的实际关系。电压限制改进单元根据性能检查单元的检测结果改进命令驱动电压的阈值。该配置能进行高精度磁头定位控制，而与压电器件的各个变化和应用环境变化无关，特别是不考虑温度变化。

上述最佳实施例的结构还包括：时间函数滤波器。时间函数滤波器限制时间，在该时间内，当细调节器的命令驱动电压高于或等于阈值时，根据命令驱动电压连续输出驱动电压。

该结构提示下述的操作效果。流过压电器件的电流与导电时间成正比例增大。当命令驱动电压高于或等于阈值时，要控制连续驱动和输出时间。因而，能不考虑命令驱动电压的变化而高精度控制磁头调节器。

以下将描述本发明的另一方案。根据发明方案。磁头定位器补偿磁头从规定磁道的位置偏移，因为该位置偏移会损坏细调节器和使它超出预定的操作范围。根据本发明方案的磁头定位器有必要的用两级调节器方法的结构，其中，用粗调节器和细调节器定位控制访问信息存储盘的设置的写/读磁头。用压电器件构成细调节器。构成的磁头定位器补偿磁头补偿规定磁道的位置偏移，因为该位置移会损坏细调节器和使细调节器超出预定的操作范围，和防止过电压损坏构成细调节器的压电器件。具体地说，构成磁头定位器，以用粗调节器而不是用细高地节器对磁头从规定磁道的位置偏移进行补偿，因为位置偏移会损坏细调节器和使细调节器超出预定的操作范围。此外，磁头定位器构成为使要输入到压电器件构成的细调节器的驱动信号电平设定到等于或小于电化学反应引起压电器件性能损害的阈值电平。

更具体地说，根据本发明的磁头定位器构成如下，磁头定位器包括：粗调节器和细调节器，根据两级调节器方法对访问信息存储盘而设置的写/读磁头进行定位控制；和控制粗调节器和细调节器的定位控制单元。用压电器件构成细调节器。定位控制单元包括粗控制系统和细控制系统。粗控制系统包括：至少驱动粗调节器的粗驱动单元，和控制粗驱动单元的粗控制单元。细控制系统包括：驱动细调节器的细驱动单元，和控制细驱动单元的细控制单元。磁头定位器还包括：误差位置分隔单元和驱动信号限制单元。误差位置分隔单元通过粗调节器操作分隔补偿磁头从规定磁道的位置偏移，因为位置偏移会使细调节器超出预定操作范围。驱动信号限制单元设在细控制单元与细驱动单元之间，限制从细控制单元输入到细驱动单元的细控制信号电平等于或低于由电化学反应引起压电器件性能损坏的阈值电平。

该结构提供下述的操作效果。该结构中，磁头从规定磁道的位置偏差会使细调节器出现超出规定的操作范围的扰动，使磁头跟踪规定的磁道。用压电器件构成的细调节器进行补偿。为此，压电器件加过电压，会由电化学反应腐蚀压电器件，导致压电器件性能损坏。为补偿因超过预定操作范围引起的位移，可减小构成的结构中压电器件一侧的负荷，以补偿粗调节器一侧。此外，驱动信号限制单元限制构成细调节器的压电器件的细控制信号电平等于或小于电化学反应引起压电器件性能变化的阈值电平。这就克服了因高驱动信号电平损坏压电器件性能的缺点。因而能长期保持磁头在规定磁道上高速度高精度定位的功能。

如上所述，预先或即时检测到细调节器超出预定操作范围的扰动是因例如盘偏心引起的转动同步扰动，或因盘偏心等引起的转动同步扰动数据时，随后进行补偿。对因盘的转动同步扰动使磁头从规定磁道偏离的位置偏移补偿，和对过电压引起构成细调节器的压电器件损坏进行补偿，将结构配置成，通过驱动粗调节器而不是驱动细调节器，来补偿因磁头的转动同步扰动引起的磁头位置偏差；此外，输入压电器件构成的细调节器的驱动信号电平设定为等于或小于由电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值。更具体地说，设置扰动补偿单元以代替误差位置分隔单元。扰动补偿单元在粗控制系统中补偿因存储盘的转动同步扰动引起磁头从规定磁道的位置偏差。

该结构提供了以下操作效果。与上述情况相同，本结构中，还用粗调节器而不用细调节器补偿因存储盘的转动同步扰动引起的磁头从规定磁道的位置偏差。因此，能减小压电器件一侧上的负荷。此外，输入到压电器件构成的细调节器的驱动信号电平设定为等于或小于电化学反应引起压电器件变坏的阈值。这就克服了因高驱动信号电平引起电化学反应造成的压电器件腐蚀而导致压电器件性能变坏的缺点。为此，能长期保持磁头在规定磁道上高精度定位的功能。

最好根据下述方式配置。设置扰动补偿单元最主要是给粗控制系统供给补偿量，其中粗控制系统和细控制系统中的各个控制量按一种或两种方式起作用。具体地说，根据要供给粗控制系统的补偿量，补偿盘的转动同步扰动，可能会出现压电器件的驱动信号电平超过相当于阈值的电平的情况。甚至在该情况下，根据该最佳情况的技术，也能保证对转动同步扰动进行补偿的功能。同时能防止高驱动信号电平引起的压电器件腐蚀和性能变化。

更具体地说，用扰动补偿单元给粗控制系统供给补偿量的结构中，设置同步扰动补偿调节单元，使补偿量不仅供给粗控制系统，也供给细控制系统。用上述配置即使用等于或小于阈值的电平作细调节器的驱动信号电平，在磁道跟踪下进行补偿。同步扰动补偿调节单元接收由扰动补偿单元执行的补偿量，执行用于粗控制系统和细控制系统的补偿量加权，给粗控制系统和细控制系统供给加权(加上加权)的补偿量。因此，能适当保证对转动同步扰动执行补偿。同时，能防止因高驱动信号电平引起的压电器件腐蚀和性能变坏。

此外，以下将描述以上的最佳配置。最佳配置构成为，包括低频滤波器的粗控制系统供给粗调节器的量作为低频带中通过有加权作用的加权函数与控制量的乘积而得出的控制量，包括高频涉滤波器的细控制系统供给细调节器的量作为高频段中有加权作用的加权函数与控制量的乘积得出的控制量。

在不仅对由于转动同步扰动，还因为诸如机械谐振的扰动负荷造成磁头从规定磁道偏离的位置偏差进行补偿的情况下，在相当于扰动负荷的补偿频率时该配置有效。有较大幅度的转动同步扰动与有较小幅度的机械谐振扰动重叠的状态下，该配置提供操作有效的磁头定位器。同时，本发明的首要目的是在粗控制系统中对转动同步扰动进行补偿。细控制系统用于补偿与转动同步扰动等重叠的机械谐振扰动。根据频率进行共享。例如，在低频段内易出现的有较大幅度的转动同步扰动，和高频段内易出现的有较小幅度的机械谐振扰动。为此，设置低频滤波器和高频滤波器。低频滤波器用于阻断高频分量，控制量减小到相当于转动同步扰动供给粗控制系统的状态。此外，用高频滤波器阻断低频分量，控制量减小到相当于例如机械谐振扰动供给细控制系统的状态。

因此，可控制功能有效工作，对转动同步扰动、机械谐振扰动引起的磁头从规定磁道偏离的位置偏差进行补偿，以实现高精度定位。

以下描述关于包括多个细调节器的磁头定位器的本发明方案。磁头定位器中，考虑到单个细调节器的位移量，选择对应位移量分布中值的细调节器，根据选择的单个细调节器与粗调节器的共同操作进行控制。

根据本发明的这一方案，磁头定位器包括：单独访问多个盘的多个写/读磁头；精细位移单个磁头的多个细调节器，用于支承单个细调节器的多个磁头支承机构；和成批驱动多个磁头支承机构的粗调节器。磁头定位器中，根据每个磁头从每个盘读出的磁头位置信号，控制每个信息细调节器，以使相应的磁头跟踪规定的磁道。此外，从单个细调节器的相对位移值中选出位移中值，根据所选择的中值控制粗调节器。

更具体地说，磁头定位器还包括：控制单元，根据粗调节器控制每个细调节器的位移和每个磁头支承机构的移动。控制单元包括：多个细定位控制单元，中值选择单元，和有以下要描述的功能的粗控制系统。多个细定位控制单元对应多个单独磁头，单独产生磁头位置误差信号，表示存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的磁头位置信号与每个磁头的规定位置信号之间的差，根据磁头位置误差信号单独控制细调节器，和单独执行磁头的单元中的定位控制。中值选择单元对应多个细调节器，并选择有关位移信号作为中值信号，按从单个细调节器发送的多个相对位移信号的中心排序。粗控制系统按选择的中值信号进行控制，根据粗调节器成批移动磁头支承机构。

可用软件执行上述功能。具体地说，控制单元可构成包括：微处理器，能控制单个细调节器和粗调节器；存储器，它存储用于操作微处理器的程序。程序包含用微处理器读出和执行的用来实现磁头定位功能的磁头定位控制程序。因此，用微处理器执行从存储器读出磁头定位控制程序。因此能进行精确而灵活的处理。

磁头定位控制程序最好包括：有下述功能的多个细定位控制装置，中值选择装置，粗控制系统装置。多个细定位控制装置单独产生磁头位置误差数据，表示存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的磁头位置数据与每个磁头规定的位置数据之间的差，它根据磁头位置误差数据单独控制细调节器，和单独执行磁头的单元中的定位控制。中值选择装置选择相关的位移数据作为中值数据，按从单个细调节器发送的相对位移数据的多个数据项的中心排序。粗控制系统装置按选择的中值数据执行控制，根据粗调节器成批移动磁头支承机构。

上述结构提供下述的操作效果。根据从多个相对位移值选出的中值控制粗调节器，而不考虑诸如访问优先权的重要性程度。因此，执行控制，使中心细调节器始终在规定的位置，中心细调节器始终定位在原位置处。因此，甚至多个盘的磁道实时或随机摆动时，位移量和位移方向实时或随机改变时，均不容易发生磁头支承机构根据粗调节器频繁移动，以更小的移动进行稳定控制。

磁道跟踪操作中，中心磁头到达规定磁道时，相应的细调节器的位移收敛到0。即，中值信号收敛到0，停止根据粗调节器的磁头支承机构移动。之后，在所述状态下执行不是中心的其它部分的定位磁头的磁道跟踪操作。该情况下，以最稳定的状态进行磁道跟踪操作，即，在抑制了振荡发生时能高精度稳定地执行磁头定位控制。

为能在增大的速度下执行在磁道上的操作来防止振荡发生，提出给构成细调节器的压电器件加更高的电压。但是，加过高电压会引起压电器件中的铅沉淀，压电器件性能变坏，此外还会引起压电器件击穿。因此，本发明采用一种新方法，其中，限制加到压电器件上的电压，因此能抑制压电器件性能变坏，同时，按选择的中值控制粗调节器，以抑制振荡发生。

最好根据以下方式构成中值选择装置。中值选择单元构成为能从多个细调节器发送的多个相对位移信号中选择。该情况下，构成中值选择单元，以排除对应已在规定的磁道上定位在磁道上的和已完成读/写操作的磁头的细操作器的相对位移信号。具体地说，多个相对位移信号中，对应于对磁头有效的访问命令信号的多个相对位移信号，用于选择作为选择中值的侯选磁头。之后，按中心排序的相对位移信号作为按从作为侯选的多个相对位移信号选出的中值信号。

可根据下述方式构成上述的优选软件方法。中心处理单元选择相对位移数据作为要选择的侯选中值。相对位移数据对应磁头的有效访问命令数据，从多个单独的细调节器发送的相对位移数据的多个数据项目中，选择按中心排序的相对位移数据作为从选作侯选的相对位移数据的多个数据项目中选出的中值数据。

上述结构提供以下的操作效果。完成中心磁头的读/写访问时，读/写访问命令信号失效。由此，从中值候选信号去除对应磁头的相对位移信号。即，减少一个侯选信号。读/写访问完成后，已操作的磁头停在已访问的磁道上，从粗调节器的控制除去。由此把控制粗调节器的候选相对位移信号限制到没有完成读/写操作的那些信号中。因此，细调节器的位移频率减小。结果，当前执行读/写操作的磁头的位移量减小。已完成读/写访问的磁头(读/写完成磁头)即使还有细小位移，也与读/写操作没有更多的关系。根据上述的综合效果，能进一步减小振荡发生，能进行高精度的稳定磁头定位控制，和进行合适的读/写。而且，由于位移频率降低，所以能延长每个细调节器的使用寿命。

如上所述，依次减少已操作的磁头数量。用于选择中值的磁头数交替地假设成奇数和偶数。相对位移信号数假设为奇数时，存在中心磁头。但是，相对位移信号数是偶数时，不存在中心磁头。从两个中心磁头中选出对应更小相对位移信号的磁头相比，能抑制振荡，提高了磁头定位稳定性。

本发明的上述方案中，细定位控制单元最好有下述结构。磁头访问命令生效时，根据存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的磁道位置信号和突发解调信号的综合信号，细定位控制单元对磁头执行定位控制。另一方面，磁头访问命令失效时，细定位控制单元用突发解调信号而不用磁道位置信号对磁头进行定位控制。

软件方法的情况下，细定位控制单元最好有下述结构。磁头访问命令数据生效时，根据存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的磁道位置数据和突发解调数据的综合数据，细定位控制装置对磁头执行定位控制。另一方面，访问命令数据失效时，细定位控制装置用突发解调数据而不用磁道位置数据对磁头执行定位控制。

上述结构提供下述的操作效果。产生失效的访问命令信号前，根据磁道位置信号和突发解调信号的综合信号执行磁头定位控制。完成中心磁头的读/写操作时，对应磁头的访问命令信号失效。之后，使磁道位置信号无效。操作转换到用突发信号进行定位控制。假设出现了这样的情况，没完成读/写的磁头执行磁道跟踪操作，驱动粗调节器，使磁头支承机构朝不同的规定磁道移动，该情况下，位移量增大。但是，根据该情况，忽略磁道位置信号而只用突发解调信号。因此，像上述情况那样，甚至当规定磁道设到不同磁道时，执行控制，按向磁道区中中心位置的方向执行磁道跟踪操作，并抑制对应读/写完成磁头的细调节器的移动。结果，读/写完成细调节器大致保持在中心部分附近的定位，进入随后操作的备用模式。该状态下，细调节器结构极稳定。此外，位置信息处理单元的功能是，抑制读/写完成细调节器朝以前的在磁道上的已访问磁道移动。因此，能减小振荡发生，能按高精度定位状态稳定进行读/写操作。而且，由于要加到读/写完成细调节器的驱动电压电平减小，所以能延长构成细调节器的压电器件的使用寿命。

如上所述，读/写操作完成后，减少选择中值的侯选信号数的配置最好与把信号限制到突发解调信号的配置结合。具体地说，根据下述方式单独构成中值选择单元和细定位控制单元。中值选择单元从多个单独的细调节器发送的多个相关的位移信号中选择相对位移信号作为要选择的中值的候选信号，相对位移信号对应磁头有效访问命令信号；从选作侯选信号的多个相对位移信号中选择在中心排序的相对位移信号作中值信号。磁头访问命令信号生效时，根据存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的位置信号和突发解调信号的综合信号，细定位控制单元执行磁头定位控制；磁头访问命令信号失效时，用突发解调信号而不用磁道位置信号对磁头定位控制。

软件方法中，中值选择装置和细定位控制装置最好根据下述方式单独构成。具体地说，中值选择装置从多个单独的细调节器发送的相对位移数据的多个数据项目中，选择相对位移数据的多个数据项目作为要选择的中值的侯选数据项，相对位移数据对应磁头有效访问命令数据；从选作候选数据的多个相对位移数据中选择在中心排序的相对位移数据作中值数据。磁头访问命令数据生效时，根据存储在盘上的在每个磁头的多个单元中再现(读出)的伺服信息中包含的磁道位置数据和突发解调数据的综合数据，细定位控制装置对磁头执行定位控制；磁头访问命令数据失效时，用突发解调数据而不用磁道位置数据对磁头执行定位控制。

上述相对位移信号中，用建模每个细调节器形成的预测器产生相对的位移信号。磁头定位控制中振荡较小的情况下，不检测单个细调节器的相对位移信号。

而且，本发明涉及信息记录/再现设备。信息记录/再现设备结构包括：可转动的信息存储盘，访问信息存储盘的读/写磁头，精细位移磁头用的细调节器，支承细调节器的磁头支承机构，驱动磁头支承机构的粗调节器，和磁头定位器，根据用粗调节器和细调节器的两级调节器方法对读/写磁头执行定位控制。用压电器件构成细调节器。此外，磁头定位器有根据本发明的一个上述方案的结构。

根据本发明的信息记录/再现设备，正如上面已描述的，要输入压电器件的驱动信号电平设定为等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值。限制驱动信号能克服高驱动信号电平引起电化学反应而出现的腐蚀引起压电器件性能变坏的缺点。因此，能长期保持磁头在规定磁道上高精度定位的功能，即延长了使用寿命。所以用信息记录/再现设备能实现足够高密度记录。

附图说明

通过以下结合附图对最佳实施例的详细描述，本发明的这些目的、其它目的以及发明的优点将变得清楚。其中：

图1是包括根据本发明第1实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图2是根据本发明第1实施例的磁头定位器的结构方框图；

图3是根据本发明第1实施例的细控制系统的结构方框图；

图4是根据本发明第1实施例的粗控制系统的结构方框图；

图5A是有细调节器的磁头支承机构的结构平面图；

图5B是磁头支承机构的侧视图；

图5C是细调节器的结构图；

图5D是磁头支承机构的结构底视图；

图6是压电器件中氧化铅的电化学反应说明图；

图7是压电(PZT)器件的电化学反应示意图；

图8是PZT器件的电化学反应中加到PZT器件上的电压(电位差)与流过PZT器件的电流关系曲线图；

图9是PZT器件上加的电压与流过它的电流的关系曲线图；

图10是PZT器件上加的电压与它的内电阻值之间的关系曲线图；

图11是加到PZ器件上的电压与用表示膜厚的参量的电场关系曲线图；

图12A是根据第1实施例的磁道跳跃事件时作为模拟结果的磁头位置误差示意图；

图12B是根据第1实施例的磁道跳跃事件时作为模拟结果的细调节器驱动电压示意图；

图12C是根据第1实施例的磁道跟踪事件时作为模拟结果的磁头位置误差示意图；

图12D是根据第1实施例的磁道跟踪事件时作为模拟结果的细调节器驱动电压示意图；

图13是包括根据本发明第2实施例包括的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图14是包括根据本发明第3实施例的磁头定位器包括的磁盘驱动器结构示意图；

图15是包括根据本发明第4实施例的磁头定位器包括的磁盘驱动器结构示意图；

图16是根据第4实施例的磁头定位器结构的框图；

图17是根据第4实施例的细控制系统的结构框图；

图18是根据第4实施例的粗控制系统的结构框图；

图19是根据第4实施例的转动同步扰动性能说明图；

图20A是根据第4实施例的磁道跟踪事件平面图处的磁头位置误差信号波形图；

图20B是根据第4实施例的粗调节器的驱动电流波形图；

图20C是根据第4实施例的细调节器的驱动电流波形图；

图21A是根据不包括扰动补偿单元的比较例的在磁道跟踪事件平面图处的磁头位置误差信号波形图；

图21B是根据比较例的粗调节器的驱动电流波形图；

图21C是根据比较例的细调节器的驱动电流波形图；

图22是包括根据本发明第5实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图23是包括根据本发明第6实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图24是包括根据本发明第7实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图25是包括根据本发明第8实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图26是包括根据本发明第9实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图27是包括根据本发明第10实施例的磁头定位器的磁盘驱动器结构示意图；

图28是根据第10实施例的磁头定位器的结构框图；

图29是根据第10实施例的细控制系统结构框图；

图30是根据第10实施例的粗控制系统结构框图；

图31是包括根据第10实施例的改进例包括的磁头定位器的磁盘驱动器结构图；

图32是根据第10实施例的改进例的磁头定位器的结构框图；

图33是根据第11实施例的磁头定位器的结构框图；

图34是其上安装有根据第11实施例的磁头定位器的磁盘驱动器的框图；

图35是根据第11实施例的磁头定位器结构框图；

图36A和36B是根据第11实施例的半导体集成电路的操作说明图；

图37是根据第12实施例的磁头定位器的结构框图；

图38是根据第13实施例的磁头定位器的结构框图；

图39是根据第13实施例的细定位控制单元的结构框图；

图40是根据第14实施例的磁头定位器的结构框图；

图41是其上安装存根据第15实施例的磁头定位器的磁盘驱动器框图；

图42是根据第15实施例的磁头定位器的功能结构流程图；

图43是根据第16实施例的磁头定位器的功能结构流程图；

图44是根据第17实施例的磁头定位器的功能结构流程图；

图45是根据第18实施例的磁头定位器的功能结构流程图；

图47A是包括一个磁头和一个细调节器的结构操作说明图；和

图47B是比较例操作说明图。

全部附图中相同的数字指示相同的元件。

具体实施方式

以下将参见附图描述根据本发明的磁头定位器的最佳实施例。

第1实施例

以下参见图1至11描述第1实施例。参见图1，图1示出磁盘驱动器结构。指示各部分的数字/符号说明如下：1指磁盘；2指包括写/读磁头的复合磁头；3指磁头滑块；4指磁头支承机构；5指定位机构；51指音圈马达(VCM)构成的粗调节器；52指包括压电器件(PZT器件)的微调节器(MA)构成的细调节器；6指定位控制单元；7指主轴马达；8指转轴；10指外壳；60指磁头检测单元；61指状态预测单元；62指细控制单元；63指粗控制单元；64指细驱动单元；65指粗驱动单元；66指驱动信号限制单元；1000指包括细控制单元62、结构驱动单元64和驱动信号限制单元66构成的细控制系统；2000指包括粗控制单元63和粗驱动单元65构成的粗控制系统。

复合磁头2包括读磁头和写磁头。利用巨磁阻(GMR)效应的GMR磁头(giantmagnetoresistive head)构成读磁头，用感应磁头构成写磁头。这些磁头安装到磁头滑块3上。如图2所示，状态预测单元61构成为细调节器52用的数学模型，它用VCM构成，用MA构成细调节器52。即，状态预测单元61包括VCM-状态预测单元611和MA-状态预测单元612。磁头支承机构4支承磁头滑块3，通过支承复合型磁头2使它与存储盘1相对。粗调节器51驱动支承机构4以转轴8为中心转动时，复合型磁头2与细调节器52一起移动。细调节器52位于磁头支承机构4与磁头滑块3之间。这样配置的细调节器52驱动磁头滑块3把磁头2定位在存储盘1的规定磁道上。粗调节器51把磁头2粗定位控制到细调节器52，在此细调节器52对磁头2把磁头细定位控制到规定磁道。关于初步的信息，以下描述的多个实施例包括多个眲储盘1，多个单独的相关磁头2，滑块3，细调节器52，和磁头支承机械4。该结构中，粗调节器51成批移动多个磁头支承机构4。

以下将描述磁盘驱动器中伺服系统的操作顺序。控制磁头2根据粗调节器51和细调节器52构成的两级调节器在盘1上移动，使磁头2在两个调节器的共同操作下在磁道上定位。复合磁头2的读磁头检测伺服图形作为预先写在盘1上的位置信息。之后，把检测到的位置信息的指示信号发送到定位控制单元6中的磁头位置检测单元60。响应收到的位置信息，磁头位置检测单元60检测磁头2的当前位置，并将其作为磁头位置信号Phd馈送到细调节单元62和状态预测单元61。

以下将描述细控制系统1000。如图3所示，细控制系统1000包括：减法器62S，状态预测单元61中的MA-状态预测单元612(状态预测单元61中作为细调节器52的状态预测单元)，驱动信号限制单元66和细驱动单元64。磁头定位信号Phd从磁头检测单元60输入减法器62S。减法器62S中得出规定位置信号R和磁头位置信号Phd之差；其结果表示位置误差信号Pe(B)，它输入细控制系统62。细控制单元62从设在状态预测单元61中的MA-状态预测单元612输入位置误差信号Pe(B)，以及预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)。见图2和3。之后，预测单元612向驱动信号限制单元66输出信号。

如图3所示，MA-状态预定单元612从磁头位置检测单元60输入磁头位置信号Phd和从细控制单元62输入作为馈分量的细控制信号C(B)。根据这两个信号，MA-状态预测单元612预测磁头2的移动速度和磁头2上的扰动，如力扰动和位置扰动。之后，MA-状态预测单元612计算关于细调节器52的预测位移信号Xe(B)，预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)。之后，MA-状态预测单元612向细控制单元62输出预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)，向加法器61A输出预测位移信号Xe(B)。加法器61A把与细调节器52相关的预定位移信号Xe(B)和与粗调节器51相关的预定位移信号Xe(S)相加，计算出总的预定位移信号Xe，并向减法器61S输出信号。减法器61S从磁头位置信号Phd中减去总预定位移信号Xe产生预定位置误差信号Phd0。MA-状态预测单元增益612g乘以所述的预定位置误差信号Phd0得到补偿信号Phd0′。

细控制单元62把位置误差返馈增益621、速度返馈益622和扰动量正馈增益623分别乘以位置误差信号Pe(B)、预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)。之后，细控制单元62把计算结果信号输出到加法器62A。收到信号时，加法器62A把3个信号相加，和向驱动信号限制单元66和MA-状态预测单元612输出细控制信号C(B)。细控制信号C(B)减小位置误差信号Pe(B)的大小。上述情况下，细控制系统62可构成为诸如，比例微分器(相位超前补偿器)和积分器的单个系数乘以输入位置误差信号Pe(B)，由此产生细控制信号C(B)。

从细控制单元62输出的细控制信号C(B)不下接输入到细驱动单元64，但预先输入到驱动信号限制单元66。驱动信号限制单元66限制细控制信号C(B)电平和产生实细控制信号C(B)₁。以低于或等于阈值的电平驱动细调节器52，所述阈值是指化学反应引起构成细调节器的压电器件腐蚀而造成其性能变化的电平。已输入实细控制信号C(B)₁的细驱动单元64产生细驱动信号U(B)。并将该信号输出到细调节器52，由此控制和驱动细调节器52。

如图4所示，与粗调节器51关联的粗控制系统2000的构成中包括：减法器63S，粗控制单元63和有细调节器51用的状态预测单元功能的VCM-状态预测单元611。状态预测单元61中的VDM-状态预测单元611根据从磁头位置检测单元60收到的磁头位置信号Phd预测磁头2的当前位置，并向粗控制单元63输出预测位移信号Xe(S)。已从VCM-状态预测单元611输入粗控制单元63的预测位移信号Xe(S)在预入粗控制单元63之前输出到减法器63S。减法器63S中得出规定位置信号R与预测位移信号Xe(S)之差，预测位移信号Xe(S)作为补偿相对位移信号Pe(S)输入粗控制单元63。如图4所示，VCM-状态预测单元611根据返馈补偿信号Phd0″和从粗控制单元63收到的粗控制信号C(S)预测在磁头2的移动速度和磁头2上的扰动，如力扰动和位置扰动。之后，VCM-状态预测单元611计算与细调节器51关联的预测位移信号Xe(S)、预测速度信号Ve(S)和预测扰动信号Fe(S)。之后，VCM-状态预测单元611向粗控制单元63输出预测位移信号Xe(S)和预测扰动信号Fe(S)，向加法器61A输出预测位移信号Xe(S)。

像前面的情况一样操作状态预测单元61。加法器61A把与细调节器52关联的预测位移信号Xe(B)和与粗调节器51关联的预测位移信号Xe(S)相加，计算出与细调节器52和粗调节器51关联的总预预测位移信号Xe，之后，信号Xe输出到减法器61S。减法器61S也像前面一样操作。即，减法器61S通过从磁头位置信号Phd减去总预定位移信号Xe而产生预定位置误差信号Phd0，VCM-状态预定单元增益613g乘以所述的预定位置误差信号Phd0得出补偿信号Phd0″。

粗控制单元63中，位置误差返馈增益631、速度返馈增益632、扰动量正向馈入增益633分别乘以补偿相对位移信号Pe(S)，预测速度信号Ve(S)和预测扰动信号Fe(S)。之后，这些单独的信号在加法器63A相加；结果，计算出接近于0的控制补偿相对位移信号Pe(S)用的粗控制信号C(S)。之后，粗控制信号C(S)输出到粗驱动单元65，并返馈到VCM-状态预测单元611。上文中，可配置成粗控制信号C(S)供给VCM-状态预测单元611，以使其正向馈送。粗调节单元63可构成为比例微分器(相位超前补偿器)和积分器的各个系数乘以补偿相对位移信号Pe(S)，以产生粗控制信号C(S)。已输入有粗控制信号C(S)的粗驱动单元65产生粗驱动信号U(S)，粗驱动信号U(S)被输出到粗调节器51，由此控制和驱动粗调节器51。

因此，每个粗调节器系统执行上述的操作顺序。

如图5A至5D所示，磁头滑块3经弯曲件9(软印刷电路板)支承到磁头支承机构4，弯曲件9上可驱动地设置细调节器52。用一对子调节器52a和52b构成细调节器52。用上电极521、压电器件522和下电极523构成每个子调节器52a和52b。该结构中以推挽方式驱动两个压电器件，各个压电器件的变形量用膨胀机构转换成磁头2的位移量。根据膨胀机构，磁头滑块3在中心转轴上转动，磁头滑块2可旋转移动。按该结构，重心与转动中心相互对准。

以下，参考PZT器件构成压电器件为例的情况，描述电化学反应引起的压电器件腐蚀。PZT是用陶瓷压电材料形成的典型器件，陶瓷压电材料的化学式为：

      Pb(Zr，Ti)O₃    …(1)通常用包括粉碎和烧结步骤的烧结法制造PZT器件。用例如溶胶-凝胶法、溅射法或CVD(化学汽相淀积)法淀积薄膜PZT器件。

PZT薄膜例的组分式如下：

      {Pb(Zr_0.53Ti_0.47)}_0.8+(PbO)_0.2 …(2)

本例中，Zr∶Ti＝53∶47，氧化铅(PbO)含量超过20％。操作过程中大气环境中的湿气渗过器件或处理过程中湿气渗过器件，在氧化铅中引起化学反应。PbO的化学反应如下：

氢离子指数(PH)是PH＞9时，

           …(3)

当PH＜9时，

           …(4)

因此，如图6所示，PH＝9附近PbO处于最稳定状态；产生酸性铅离子PbO⁺。即，PZT器件中的PbO与器件中的湿气反应变成铅离子。

参见图7，PZT器件的两边上设Pt电极，给电极加电压。该情况下，电化学反应包括在阳极边和阴极边的铅沉淀，用以下化学式表示：

阳极边(正边)上：

            …(5)

负极边(负边)上：

                 …(6)

按式(5)，由阳极边上的氢氧根离子(OH^-)产生氢(H₂)和氧(O₂)；按式(6)，阴极边上铅沉淀。反应包括为：

              …(7)

这样，用要加到PZT器件的电压驱动细调节器52时，铅沉淀。随后，由于存在铅能引起阳极与阴极短路。

如上所述，已描述了PZT器件中含过多的PBO的情况。但是，也用铅组分作为PZT器件的组分元素，加电压使水分解引起铅离子沉淀。

水电解(电化学反应)用下式表示：

阳极边：  …(8)

阴极边：   …(9)

如上述，在阳极边产生氧，氢氧离子吸附到阴极边，产生水。该情况下，与水相比，阴极边附近的铅增多，化学反应式如下：

                 …(10)

                    …(11)

即，水电解产生的氢氧根离子(OH^-)使铅变成铅离子。此外，铅离子沉淀在阴极。

但是，诸如铅沉淀或电解的化学反应的特征是，电压超过阈值电压时化学反应突然加速。

结合上文所述，图8显示出反应期间加到电化学反应的电压(电压差)与流过PZT器件的电流之间的关系。如图示，电位差V1或更高电位差下反应进展，流过器件的电流随电解进展程度成正比例的更大增长。反应进展时用的电位通常叫做铅的“理论分解电压”。式(5)和(6)所示的反应情况下的理论分解电压是0.572V，式(8)和(9)所示的反应情况下的理论分解电压是1.229V。电位差V1表示铅的理论分解电压，V2是水的理论分解电压。

但是，实际上，为了使电解进展以产生氧需要将叫做“氧过电压”的电压加到理论分解电压上。即，电化学反应按理论分解电压与氧过电压相加之和的电压进展。氧过电压范围是0.37至0.47V。具体地说，PZT器件加电压驱动和控制细调节器的情况下，式(5)和(6)表示的电化学反应所加的电压值用下式表示：

0.527+(0.37至0.47)≈0.97至1.0V

式(8)和(9)所示电化学反应所加的电压用下式表示：

1.229+(0.37至0.47)≈1.6至1.7V。

如上所述，电压在1V或1V以下时几乎不发生铅沉淀电化学反应。此外，电压在1.7V或1.7V以下时也不会加速由于水电解引起的大气环境影响。因此几乎不发生铅沉淀电化学反应。

实际上给对应位置误差的压电器件加±10V的任选电压，以下将会描述其原因。

本实施例的细调节器中，由于根据磁头位置交替保持电极的正/负极性，在两边Pb沉淀。PZT器件的厚度小致微米数量级。这样沉淀的铅(Pb)引起短路和PZT器件击穿。但是，如上所述，在阈值电压下铅与水电解之间的化学反应性质上是相同的不会引起(不会加速)分解反应。这样，实际上阈值电压下的PZT器件的性能在确保铅沉淀量和化学反应速度的范围内。

图9示出细调节器的PZT器件加电压时的电压V(v)与电流I(μA)的关系曲线，水平轴表示所加的电压，垂直轴表示流过PZT器件的电流。根据图示，在所加电压为50V附近流过PZT器件的电流急剧增大。所加电压值为0至50V的范围内，所加电压V和电流I相互有够低的比例系数，其中，电阻值R表示为R＝V/I＝10×10⁶(Ω)＝10[MΩ]。与所加电压高于50V的情况相比，R＝V/I＝70×10³(Ω)，该情况下的电阻值很小。

图10示出图9所示状态下所加电压与电阻值R之间的关系。在所加电压接近50V处，电阻值从10MΩ下降至70至100KΩ。所加电压再升高时，电阻值突然下降。超低阻值段中用细调节器时，会使细调节器击穿。

考虑以上情况，配置必须在不高于相应于电阻值的突变点的电压值范围内驱动用PZT器件构成的细调节器。实际上，该配置可防止PZT器件短路以及防止细调节器击穿。

更具体地说，电阻值变化点随PZT器件的膜层质量和厚度改变。与膜层质量的可靠性是与制造相关。为了掌握与膜厚相关性的内容，必须了解其性能以配置驱动系统。

图11显示PZT器件的膜厚t范围是1至5μm时，PZT器件所加电压V与电场(E＝V/t)之间的关系。例如，构成细调节器的PZT器件的膜厚为2.5μm时，所述的所加电压不高于50V，相应的电场是2V/μm或更低

此外，安全系数0.2乘以所加电压容差(tolerance of applicatIonvoltage)，等于或小于分解电压的偏置电压设定到0，所加电压阈值设定到±10V。具体地说，这些条件下，电流控制到等于或小于1μA来使用。该配置能防止压电器件短路和细调节器击穿。

本实施例中，用驱动信号限制单元66在等于或低于上述阈值(分解电压)或其附近的电压驱动和控制PZT器件构成的细调节器。

图12显示出本实施例的实例的模拟结果。模拟条件如下：

转速                  12000转/分钟

磁道密度              45000磁道/英寸

磁道节距              0.56μm

取样频率              20KHz

伺服频段              1.5KHz

驱动信号限制单元阈值  1.2V

图12A至12D每个图显示其中包括驱动信号限制单元66的微调节器伺服回路结构执行的模拟试验结果。

图12A和12B每个图显示磁道跳跃事件的模拟试验结果；具体地说，图12A显示磁头位置(位置误差)。图12B显示该事件时细调节器52的驱动电压，图12C和12D中的每个图显示磁道跟踪事件下的模拟试验结果。具体地说，图12C显示磁头位置(位置误差)，图12D显示在磁道跟踪事件下的加到细调节器52的驱动电压。

这些模拟结果给出了以下教导，根据本实施例的磁盘驱动，磁道跳跃事件时，磁头位置误差收敛到0时，细调节器52的位移也收敛到0。根据图12B，电压3.6V设定为微调节器52的驱动电压的阈值的条件下，加3.6V电压时间为0.4msec，但随后电压下降，加压0.7msec后，电压保持在降低至1V或1V以下。在磁道跟踪事件时，磁道节距在磁道上的位置误差率调节为10％。根据图12D，细调节器52的驱动电压限定到0.5V或0.5V以下，磁头2能稳定定位。

如上所述，用驱动信号限制单元66限定加到细调节器52的电压，能保持定位精度。

开发成用软件实施本实施例，使定位控制方法包括以下步骤：

1、步骤1，从位置误差数据和用于定位的规定位置数据产生位置误差数据。位置误差数据代表要用磁头读取的从磁盘上的伺服信息收到的磁头位置数据中的误差，与用于定位的规定位置数据之间出现的误差。

2、步骤2，根据位置误差数据，产生用于控制磁头的细调节器的位移量的细控制数据。

3、步骤3，根据阈值限制细控制数据产生实细控制数据，所述阈值是指构成细调节器的压电器件的电化学反应引起性能变化的值。之后，进行用细控制数据代替实细控制数据和向细调节器输出细控制数据的步骤。

4、步骤4，输入对应粗调节器和细调节器之一的位移量的相对位移数据。

5、步骤5，根据相对位移数据产生控制粗调节器的位移量的粗控制数据。

6、步骤6，在要用作粗驱动信号的粗控制数据基础上向粗调节器输出信号。

以并行处理方式同步处理步骤1至3和步骤4至6的步骤组。或者，按顺序处理方式处理两组步骤，先处理其中之一。

上述的磁头定位控制方法能解决因高电平驱动信号使压电器件性能变坏的问题。此外，磁头定位控制方法有使磁头长期在规定磁道上保持高速和高精度定位的功能。因此，有效操作磁头定位控制方法，用以实现高记录密度磁盘驱动单元。

第2实施例

以下将参考图13描述本发明第2实施例。图13中与图1所示第1实施例中相同的参考数/符号用于指示相同构件。第2实施例中，还另外设有性能检验单元67和限制电压改进单元68。性能检验单元67测量从细驱动单元64输出到细调节器52的电压与流到细调节器52的压电器件的电流之间的关系，和检验存在的过电流。限制电压改进单元68根据性能检验单元67得到的检验结果修改驱动信号限制单元66中的阈值设定。

通常流过压电器件的电流等于或小于电流Io，Io＝1×10^-1(μA)。但是，在例如高温和潮湿环境中的大气中的湿气渗进器件，或处理过程中湿气渗进器件时，该情况下，在高于分解电压时流过器件的电流增大100倍或更高数量级。分解电压理论上不变，但分解电压与材料有关。但是，实际上性能的单独变化包括：例如，氧过电压变化和组分变化。这样需调节各个细调节器的驱动电压阈值。

当电流高于压电器件的内部电流Io预定倍数，例如10时，电化学反应加速，使细调节器52的位移性能变坏。性能检测单元67用检测电阻值来检测流过驱动电路的电流，从检测到的电压值得出压电器件中流动的电流值，把它与器件内部电流Io比较，如果Io值大于所述的预定倍数，例如10，那么，限制电压改进单元68将驱动信号限制单元中的阈值电压设值减小0.1(V)。重复这些操作，以防止细调节器52性能损坏。如上所述，限制电压改进单元68的附加措施能使定位精度保质持稳定，同时限制加到细调节器52的电压。

开发成用软件实施本实施例，使定位控制方法包括以下步骤：

1、步骤1，从位置误差数据和用于定位的规定位置数据产生位置误差数据。位置误差数据代表从盘的伺服信息收到的要用磁头读出的磁头位置数据中的误差与用于定位的规定位置数据之间的误差。

2、步骤2，根据位置误差数据产生控制磁头的细调节器的位移量的细控制数据。

3、步骤3，检测细调节器的位移性能或电阻性能中的变化。之后，根据性能变化进行阈值改进步骤，所述阈值是指构成细调节器的压电器件的电化学反应引起性能变化的阈值。之后，进行用改进的阈值限制细控制数据产生实细控制数据和向细调节器输出实细控制数据的步骤。

4、步骤4，输入对应粗调节器和细调节器之一的位移量的相对位移数据。

5、步骤5，根据相对位移数据，产生控制粗调节器的位移量的粗控制数据。

6、步骤6，在要用作粗驱动信号的粗控制数据基础上给粗调节器输入信号。

以并行处理方式同步处理步骤1到3的步骤组和步骤4至6的步骤组。或者，以顺序处理方式处理两个步骤组，先处理其中一个步骤组。

上述磁头定位控制方法能高精度控制磁头调节器，而不考虑压电器件性能的单独变化和使用环境中湿度变化，特别是与湿度变化无关。

第3实施例

以下将参见图14描述本发明第3实施例。图14中，与图1所示第1实施例中那些相同的参考数字/符号指示相同的构件。第3实施例中，另外设有时间函数滤波器69，从细驱动单元64向细调节器52输出的电压等于或小于阈值时，时间函数滤波器69照原样输出电压。但是，电压高于阈值时，时间函数滤波器69限制连续产生输出的时间。像第2实施例一样，时间函数滤波器69具有防范湿气渗入的功能。由于电流值随导电时间的消逝而增大，加的驱动电压等于或高于阈值时，限制连续驱动输出时间。

对磁头2进行定位控制时，例如，按稳定模式(settling mode)或磁道跳跃模式，时间函数滤波器69按大于或等于分解电压2.2V的驱动电压操作。这样，时间函数滤波器69具有驱动电压高于或等于4V时使时间设定为等于或少于200usec的功能。同样，驱动电压高于或等于3V和低于4V时，时间设定为等于或少于400usec；驱动电压高于或等于2V和低于3V时，时间设定为等于或低于500usec。因此能防止因电解造成流入压电器件的电流突然升高。按此方式，时间函数滤波器69附加的措施是能使定位精度保持稳定，同时限制加到细调节器52的电压。

如上所述，已参考分解电压是2.2V的情况描述了本实施例。但是，考虑到安全宽限(safety allowance)，所加电压阈值的范围是±10V，如参考图6至11对第1实施例的描述一样。该情况下，能得到相同的效果。而且，已按各驱动电压值参考四级功能情况描述的时间函数滤波器69。但是时间函数滤波器69可配置成按任选级数操作，只要能限制连续输出时间以防止流入压电器件的电流升高即可。

开发成用软件实施本实施例，使定位控制方法包括以下步骤：

1、步骤1，从位置误差数据和用作定位的规定位置数据产生位置误差数据。位置误差数据代表从盘上的伺服信息收到的要用磁头读出的磁头位置数据中的误差与定位的规定位置数据之间发生的误差。

2、步骤2，按位置误差数据产生用于控制磁头的细调节器的位移量的细控制数据。

3、步骤3，产生因构成细调节器的压电器件的电化学反应引起性能变坏的阈值限制细控制数据所获得的实细控制数据。之后，进行给细调节器输出实细控制数据的步骤。之后，根据实细控制数据，进行给细调节器连续输出驱动电压的时间限制步骤。

4、步骤4，输入对应粗调节器和细调节器之一的位移量的相对位移数据。

5、步骤5，根据相对位移数据产生控制粗调节器位移量的粗控制数据。

6、步骤6，在要用作粗驱动信号的粗控制数据基础上向粗调节器输出信号。

以并行处理方式同步处理步骤1至3组成的步骤组和步骤4至6组成的步骤组。或者，以顺序处理方式处理两组步骤组，先处理其中之一。

上述磁头定位控制方法能高精度控制磁头调节器，而不考虑命令驱动电压变化。

磁盘驱动中，由于磁盘偏心而产生与磁盘转动同步的扰动，即，转动同步扰动。以下描述的第4至第9实施例能校正转动同步扰动和防止因电化学反应产生的压电器件性能变坏。

第4实施例

以下参见14至20描述第4实施例。参见图15，参考数/符号指示部件的说明如下：1指磁盘；2指磁头；3指磁头滑块；4指磁头支承机构；5指定位机构；51指粗调节器；52指包括压电器件(PZT器件)的微调节器(MA)构成的细调节器；6指定位控制单元；7指主轴马达；8指转动轴；10指外壳；60指磁头位置检测单元；61指状态预测单元；62指细控制单元；63指粗控制单元；64指细驱动单元；65指粗驱动单元；66指驱动信号限制单元；1000指包括细控制单元62、结构驱动单元64和驱动信号限制单元66的细控制系统；2000指包括粗控制单元63和粗驱动单元65构成的粗控制系统。这些构件与第1实施例中的构件相同。81是指扰动补偿单元，用于控制磁头2跟踪规定磁道，以防止转动同步扰动。

第1实施例中，细控制信号C(B)直接从细控制单元62返馈到状态预测单元61的MA状态预测单元612。然而，本实施例中，如图17所示，实细控制信号C(B)₁从细控制单元62返馈到MA-状态预测单元612。MA-状态预测单元612从磁头位置检测单元60输入磁头位置信号Phd，和从细控制单元62输入实细控制信号C(B)₁。根据两个信号，MA-状态预测单元612预测磁头2的移动速度和磁头2上出现的扰动，如力扰动和位置扰动。之后，MA-状态预测单元612计算与细调节器52关联的预测位移信号Xe(B)、预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)。然而，MA-状态预测单元612向细控制单元62输出预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)，向减法器612S输出预测位移信号Xe(B)。减法器612S从磁头位置信号Phd减去预测位移信号Xe(B)，由此计算补偿磁头位置信号Phd₁，和把补偿磁头位置信号Phd₁返馈到MA-状态预定单元612。

细控制单元62把位置误差反馈增益621、速度返馈增益622和扰动量正向馈入增益623乘以各个位置误差信号Pe(B)、各个预测速度信号Ve(B)和预测扰动信号Fe(B)。之后，用加法器62A相加这些信号，计算使位置误差信号Pe(B)接近0的细控制信号C(B)。并把细控制信号C(B)输出到驱动信号限制单元66。上述情况中，细控制系统62可构成为使比例微分器(相位超前补偿器)和积分器的各个系数乘以输入位置误差信号Pe(B)，以产生细控制信号C(B)。

已从细控制单元62输出的细控制信号C(B)不直接输入细驱动单元64，而预先输入驱动信号限制单元66。驱动信号限制单元66限制细控制信号C(B)电平和产生实细控制信号C(B)₁。由此在等于或小于阈值的电压驱动细调节器52，所述阈值是指化学反应引起的腐蚀使构成细调节器52的压电器件(PZT器件)性能变坏的电平值。已输入有实细控制信号C(B)₁的细驱动单元64产生细驱动信号U(B)和把信号输出到细调节器52，由此控制和驱动细调节器52。已输出到驱动信号限制单元66的实细控制信号C(B)₁返馈到MA-状态预测单元612。

以下描述粗控制系统2000。状态预测单元61中的VCM-状态预测单元611、根据从磁头位置检测单元60收到的磁头位置信号Phd，预测磁头2的当前位置和输出预测位移信号Xe(S)。

如图18所示，VCM-状态预测单元611根据返馈补偿磁头位置信号Phd₂和从粗控制单元63收到的粗控制信号C(S)，预测要出现在磁头2的移动速度和磁头2上的扰动。如力扰动和位置扰动。之后，VDM-状态预测单元611计算与细调节器51关联的预测位移信号Xe(S)、预测速度信号Ve(S)和预测扰动信号Fe(S)。之后，VDM-状态预测单元611向粗控制单元63输出预测位移信号Xe(S)和预测扰动信号Fe(S)，向减法器611S输出预测位移信号Xe(S)。减法器611S从磁头位置信号Phd减去预测位移信号Xe(S)，计算补偿磁头位置信号Phd₂，和补偿磁头位置信号Phd₂返馈到VCM-状态预测单元611。

扰动补偿单元81产生和输出扰动误差信号Q。扰动误差信号Q对应例如盘1偏心而出现的转动同步扰动引起的位置偏差。加法器81A相加已从扰动补偿单元81收到的扰动误差信号Q和已从VCM-状态预测单元611收到的预测位移信号Xe(S)，结果输出作为补偿相对位移信号Phd₃。减法器63S中得出规定位置信号R和补偿相对位移信号Phd₃之差，作为补偿相对位移信号Pe(S)馈入粗控制单元63。

粗控制单元63中，位置误差返馈增益631、速度返馈增益632和扰动量正向输入增益633分别乘以补偿相对位移信号Pe(S)、预测速度信号Ve(S)、预测扰动信号Fe(S)。之后，在加法器63A中相加这些单个信号；计算控制补偿相对位移信号Pe(S)接近0的粗控制信号C(S)作为结果。之后，粗控制信号C(S)输出到粗驱动单元65，和返馈到VCM-状态预测单元611。上文中的配置可把粗控制信号C(S)供给VCM-状态预测单元611，以便能将其正向输入。粗控制单元63可构成为使比例微分器(相位超前补偿器)和积分器的各个系数乘以补偿相对位移信号Pe(S)，由此产生粗控制信号C(S)。

已输入有粗控制信号C(S)的粗驱动单元65产生粗驱动信号U(S)，将粗驱动信号U(S)输出到粗调节器51，由此控制和驱动粗调节器51。

从与粗调节器51关联的磁头移动量的预测量与规定位置之差得出的位置误差，和从状态预测单元61中VCM-状态预测单元611收到的预测量，粗控制单元63计算粗控制量。该计算与细控制器52的规定位置和磁头移动量之间的位置误差的计算相同。所述位置误差加位移量，即已从扰动补偿单元81输出的扰动误差信号Q，用于抵消由转动同步扰动引起的位置误差。相加结果用作补偿的相对位移信号，即，用于粗控制单元63的补偿相对位移信号Pe(S)。扰动补偿单元81的输出可用作制造步骤或初始起动步骤中得知的偏心量，即，作为代表转动同步扰动引起的位置误差量的值。

因此，每个粗控制执行上述的操作顺序。总之，执行位置控制，细调节器52使磁头2的当前位置与规定位置之间的误差收敛到0。粗调节器51使调节器52的磁头移动量收敛到0。因此，与细调节器52关联的规定位置与磁头移动量之间的位置误差收敛到0。根据控制方法，在操作范围中心附近的低驱动电压驱动和控制细调节器52，以提高定位性能。

由于磁盘转动同步扰动引起的位置误差大，这样，用细调节器52补偿全部误差量时，驱动电压超过阈值电压。为此，用粗控制单元63和粗调节器51根据扰动补偿单元81补偿磁盘转动同步扰动引起的位置误差。因此，提高了定位精度，同时在精细范围内驱动和控制细调节器52。该情况下，驱动信号控制单元66中，输出到细调节器52的电压设定在低于加速压电器件的电化学反应的阈值。

本实施例中，粗调节器51用于补偿低频转动同步扰动引起的大位置误差。同时，驱动信号限制单元66用于在低于阈值电压的电压下转动和控制PZT器件构成的细调节器52。

图19至21分别示出根据本实施例模拟结果，模拟条件如下：

转速                     12000r/min

磁道密度                 45000磁道/英寸

磁道节距                 0.56μm

取样频率                 20KHz

伺服频段                 1.5KHz

驱动信号限制单元阈值     1.2V

图19显示出转动同步扰动的响应时间，弯曲宽度为0.7μm。

图20A到20C分别显示出本实施例条件下包括驱动信号限制单元66的细调节器52的伺服回路，和包括扰动补偿单元81的粗调节器51的伺服回路。图21A至21C分别显示既无驱动信号(电压)限制单元也无扰动补偿单元的比较例的驱动和控制方法的情况。图20A和21A示出磁道跟踪事件的磁头位置误差信号；图20B和21B示出在所述磁道跟踪事件的粗调节器51的驱动电流；图20C和21C分别示出所述磁道跟踪事件下的细调节器52的驱动电压。

以下描述模拟结果。比较图20A和21A所示情况，磁道跟踪事件中在磁道上的10％的磁道节距在线跟踪作为每种情况中的位置误差。图20C所示的本实施例中，驱动电压等于或小于1V，图21C所示比较例中，最大驱动电压是2.5V。比较图20B和21B中，粗调节器51的驱动电流大致相同，相对于细调节器52的驱动电压的相位彼此不同。每种情况下能达到的定位精度范围是10％磁道节距；但是，比较例中，细调节器52的驱动电压高。这样，出现位移性能损坏，可靠性降低。此外，比较例中，相对于驱动电压的驱动电流相位为负。该情况下，细调节器与粗调节器的控制频段彼此不同；即，高频段中驱动的细调节器相位和低频段中驱动的粗调节器的相位不同。该情况下，补偿转动同步扰动的相对操作引起力扰动。但是，相比之下，本实施例还包括扰动补偿单元81，起动细调节器52和粗调节器51同相位操作。这样，细调节器52和粗调节器51谐调操作，以补偿作为单向位置误差的转动同步扰动。因此，甚至在低电压驱动细调节器52也能进行高精度磁头定位。

总之，补偿由磁盘偏心等引起的转动同步扰动，由此控制磁头跟踪规定的磁道时，粗控制系统2000补偿转动同步扰动。由此，降低细调节器52中压电器件的负荷。而且，该状态下，限制压电器件的驱动信号电平等于或小于电化学反应引起的腐蚀造成的压电器件性能变坏的阈值。结果不损坏性能。按其协同作用能长期保持磁头在规定位道上高速高精度定位。因此，能实现高记录密度磁盘驱动单元的有效操作。

开发成用软件实施本实施例，使定位控制方法包括以下步骤：

1、步骤1，从位置误差数据和用于定位的规定位置数据产生位置误差数据。位置误差数据表示从要用磁头读的磁盘上的伺服信息收到的磁头位置数据中的误差与用于定位的规定位置数据之间出现的误差。

2、步骤2，根据位置误差数据，产生用于控制磁头的细调节器的位移量的细控制数据。

3、步骤3，根据构成细调节器的压电器件的电化学反应引起性能变坏的阈值，产生通过限制细控制数据而获得的实细控制数据。之后，进行用细控制数据代替实细控制数据和向细调节器输出细控制数据的步骤。

4、步骤4，输入对应粗调节器和细调节器之一的位移量的相对位移数据。

5、步骤5，产生补偿相对位移数据，它表示盘转动同步扰动引起的位置误差基础上的扰动误差数据与相对位移数据的相加结果。同时，根据补偿相对位移数据，进行产生控制粗调节器的位移量的粗控制数据的步骤。

6、步骤6，向粗调节器输入要用作粗驱动信号的粗控制数据基础上的信号。

以并行处理方式同步处理步骤1至3的步骤组和步骤4至6组成的步骤组。或者，按顺序处理方式处理两组步骤组，先处理其中之一。

上述磁头定位控制方法能解决因高电平驱动信号引起压电器件性能损坏的问题。此外，磁头定位控制方法有使磁头长期保持在规定磁道上高速高精度定位的功能。而且，磁头定位控制方法能有效操作高记录密度盘驱动单元。

第5实施例

以下参见图22描述本发明第5实施例。图22中，与图15所示第4实施例中相同的参考数字/符指示相同的构件。第15实施例中，误差测量单元82位于磁头位置测试单元60以后的级中，扰动补偿单元81位于误差测量单元82以后的级中。误差测量单元82根据磁头位置信号Phd计算磁盘转动同步扰动引起的位置误差量，由此产生补偿位置误差信号Phd₅，和向扰动补偿单元81输入信号。根据收到的补偿位置误差信号Phd₅，扰动补偿单元81产生和输出补偿专用扰动控制信号Q₁，之后，加法器73A相加从粗控制单元63收到的粗控制信号C(S)和从扰动补偿单元81收到的扰动控制信号Q。相加产生的补偿粗控制信号C(S)₁输入粗驱动单元65，还返馈到状态预测单元61中的VCM-状态预测单元611。甚至在上述结构中，也能得到与第4实施例同样的优点。本例结构中的其它部分及其操作与第4实施例的部分和操作相同；因此不再描述。

第6实施例

以下参见图23描述本发明第6实施例。图23中与图15所示第4实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。第6实施例中，还设有补偿调节单元83。补偿调节单元83为细控制单元62和粗控制单元63加权输入扰动误差信号Q。结果，细定位误差信号Q(B)和粗定位误差信号Q(S)分别分配给控制单元62和63。信号输出到细控制单元62一边上的加法器74A和粗控制单元63一边上的加法器75A。

细控制系统1000中，细定位误差信号Q(B)加到磁头定位信号Phd，由此产生补偿位置误差信号Phd₆。粗控制系统2000中，粗位置误差信号Q(S)加到补偿相对位移信号Phd₃，由此产生补偿位置误差信号Phd₇。结构的其它部分和操作与第4实施例相同；因此对其不再描述。

根据本实施例，即使在根据细控制系统1000的操作的控制量与根据粗控制系统2000的操作的控制量相互影响的条件下，通过信号加权分配给两个系统的信号以补偿转动同步扰动。由此能防过高的驱动信号电平使压电器件性能变坏。本实施例能确保这些性能。

第7实施例

以下参见图24描述本发明第7实施例。图24中与图15所示第4实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。第7实施例中，转动同步误差测量单元82位于磁头位置检测单元60以后的级中，转动同步扰动补偿单元81位于误差测量单元82以后的级中，同步扰动补偿调节单元83位于转动同步扰动补偿单元81以后的级中。误差测量单元82根据磁头位置信号Phd计算因与磁盘转动同步的扰动引起的位置误差量。由此产生补偿位置误差信号Phd₅，将信号输入到扰动补偿单元81。根据收到的补偿位置误差信号Phd₅，扰动补偿单元81产生和输出补偿专用的扰动控制信号Q₁。根据收到的扰动控制信号Q₁，补偿调节单元83产生同步扰动粗控制信号Q(S)₁和粗控制信号Q(B)₁。

之后，加法器76A把从粗控制单元63收到的粗控制信号C(S)加到从扰动补偿单元83收到的同步扰动控制信号Q(S)₁。相加产生的补偿粗控制信号C(S)₁′输入到粗驱动单元65，也返馈到状态预测单元61中的VCM-状态预测单元611。

同时，加法器77A把从细控制单元62收到的细控制信号C(B)加到从扰动补偿单元83收到的同步扰动粗控制信号Q(B)₁。相加产生的补偿细控制信号C(B)′经驱动信号限制单元66输入到驱动单元64，也返馈到在预测单元61中的MA-状态的预测单元612中。

甚至用上述结构能获得与第5实施例相同的优点。结构的其它部分和操作与第4实施例的部分和操作相同；因此对其不再描述。

第8实施例

以下参考图25描述本发明的第8实施例。图25中与图15所示第4实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。第8实施例中，高频滤波器70插入细控制单元62与细驱动单元64之间，低频滤波器71插入粗控制单元63与粗驱动单元65之间。

附图示出有已从粗控制单元63输出的粗控制信号C(S)的状态，并通过只通过低频段的低频滤波器71输入到粗驱动单元65。

细控制系统1000中，从粗控制单元62输出的细控制信号C(B)输入到高频滤波器70，滤掉其低频段分量。结果，细控制信号C(B)转换成细控制信号C(B)₂，它压缩进对应诸如有较小幅度和较大高频分量数的机械谐振的扰动的状态，细控制信号C(B)₂输入驱动信号限制单元66。例如，当截止频率600Hz时，120Hz的转动同步扰动分量压缩成它的1/5。而且，使转动同步主分量(primarycomponent)或稳定偏差的补偿量小，使细调节器的命令电压小。

粗控制系统2000中，从细控制单元62输出的细控制信号C(B)输入低频滤波器71，滤掉其高频分量。结果，细控制信号C(B)转换成粗控制信号C(S)₂，它压缩成对应有较大幅度和较大低频分量数的扰动的状态，粗控制信号C(S)₂输入到粗驱动单元65。例如，截止频率是6000Hz，例如，它的高频段扰动分量例如机械谐振明显减小。

因此，分开处理要补偿的频段。由此能用细调节器减小位移量，能使驱动电压减小到等于或低于分解电压。结构的其它部分和操作与第4实施例的部分和操作相同，所以不再描述。

第9实施例

以下参见图26描述本发明的第9实施例。图26中与图15所示第4实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。第9实施例中还设省稳定偏差补偿调节单元72。稳定偏差补偿调节单元72从细控制单元62输入与细控制信号相关的稳定偏差细补偿信号C(B)₂。而且，补偿调节单元72从粗控制单元63输入与粗控制信号C(S)相关的稳定偏差粗补偿信号C(S)₂。补偿调节单元72加权分配给细控制系统1000和粗控制系统2000的信号。由此补偿调节单元72产生稳定偏差细补偿信号C(B)₃和稳定偏差粗补偿信号C(S)₃，和输出信号。之后，加法器78A相加细控制信号C(B)和稳定偏差细补偿信号C(B)₃，相加得到的补偿细控制信号C(B)′输出到驱动信号限制单元66并返馈到在状态预测单元61中的MA-态预测单元612。同时，加法器79A相加粗控制信号C(S)和稳定偏差粗补偿信号C(S)₃。相加得到的补偿粗控制信号C(S)′输入到粗驱动单元65，还返馈到状态预测单元61中的VCM-状态预测单元611。

转动同步扰动补偿单元81也可以有图22(第5实施例)所示结构。而且用该结构能得到同样的优点。本结构中的其它部分和操作与第4实施例的部分和操作相同，因此不再描述。

上述的每个实施例中，调节器位于悬挂装置上，但是细调节器可替换地设在滑块上时也能获得同样的优点。此外，细调节器和粗调节器单独包括状态预测单元。但是，用组合单个状态预测单元而建模的多输入多输出系统也能获得同样的优点。而且，驱动信号限制单元66的阈值设定可按性能变坏速度和可靠性所需的操作时间而改变。或者，阈值设定根据诸如搜索操作或磁道跟踪操作的操作模式而改变。

第10实施例

以下参见图27至30描述本发明的第10实施例。图27至30中与上述的各个实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。如图28所示，本实施例中，MA-态预测单元612向61A输出计算产生的预测位移信号Xe(B)。而且，VCM-状态预测单元611向加法器61A输出计算产生的预测位移信号Xe(S)。加法器61A相加预测位移信号Xe(B)和预测位移信号Xe(S)，由此产生预测磁头位置信号Phde，(对应图3中的Xe，)并将它输出到减法器611S和612S。减法器612S从磁头位置信号Phd减去预测磁头位置信号Phde，由此算出补偿磁头位置信号Phd₁和将它返馈到MMA-状态预测单元612。减法器611S从磁头位置信号Phd减去预测磁头位置信号Phde，由此算出补偿磁头位置信号Phd₂和将它返馈到VCM-状态预测单元611。本实施例中，阈值设为±5V，用它进行控制和驱动操作。而且，C(B)＝0时，加到细调节器52上的偏置电压设为0V。

可用图31和32所示结构代替图27和28所示结构。对直接补偿转动同步误差情况下，转动同步误差测量单元82根据输入磁头位置信号Phd产生和输出补偿位置信号Phd₅，补偿位置误差信号Phd₅对应例如磁盘1偏心引起的磁盘转动同步扰动造成的磁头2的位置偏差。转动同步扰动补偿单元81输出扰动误差信号Q，作为对应根据从误差测量单元82收到的补偿位置误差信号Phd₅的补偿量的信号。之后，加法器80A相加扰动误差信号Q和粗控制信号C(S)。扰动补偿单元81的输出可用作在制造或初始起动步骤中得知的偏心量，即用作代表转动同步扰动引起的位置误差量的值。

按以下条件模拟：

转速                   12000r/min

磁道密度               45000磁道/英寸

磁道节距               0.56μm

取样频率               20KHz

伺服频段               1.5KHz

驱动信号限制单元阈值   5V

偏移电压               0V

以上能获得与图19和20相同的结果。

以上条件时，尽管驱动信号限制单元66的阈值设为5V，补偿电压设为0V，它们也能设定成使流过压电器件的电流变成等于或小于5μA。此外，可按要求性能变坏速度和可靠性用的操作时间改变阈值设定。或者，按诸如搜索操作或磁道跟踪操作的操作模式改变阈值设定。

第11实施例

以下描述两级调节器方法的磁头定位器的调节，其中，设有多个磁盘，多个磁盘单独设有多个细调节器，用公用粗调节器成批移动多个细调节器。

比较例

描述第11实施例之前，参见图46、47描述比较例，以容易理解。

多个磁盘(未画)设有多个细调节器52，用于对各个磁头2进行定位控制，细调节器52设在各个磁头支承机构4上，多个磁头支承机构4安装到转动体11上。转动体11用转轴8支承和用粗调节器51转动驱动。磁头2读出的伺服信息Sa输入细控制单元190。细控制单元190检测伺服信息Sa中包含的磁头位置信号，并取规定位置信号R与磁头位置信号之差产生位置误差信号。此外，进行预定处理，由此产生细移动驱动信号U(B)，之后，细调节器52输出信号。用细移动驱动信号U(B)驱动和控制细驱动器52，和进行细定位控制。分别单独控制各磁头2。

用压电器件构成细调节器52便于检测磁头2的位移量。压电器件既有压电作用还有反压电作用。用加电压引起的变形造成的细位移同步进行定位控制，能检测到的小量位移电压作为用位移产生的电压引起的位移量。指示各个细调节器52的位移量的相对位移信号X(1)至X(N)单独输入加权电路193，并在其中单独加权，和单独输入处理电路192。加权过的信号在处理电路193中加到相对位移信号X(1)至X(N)，结果，加权过的信号XC输出到粗控制单元191，对输入的加权过的信号进行预定处理，产生粗驱动信号U(S)，和将它输出到粗调节器51。粗调节器51根据粗驱动信号U(S)转动驱动转动体11，由此使多个磁头支承机构4成批移动。粗控制单元191执行控制，以使加权过的信号XC的值最小。与上述控制并行，细调节器52单独控制磁头2。细控制单元190执行控制，以使所述位置误差信号极接近“0”。

上文中，按各个磁头2预先指定的重要性，加权电路193加权相对位移信号X(1)至X(N)。重要性通常确定访问顺序中的优先权。例如，顶磁盘的磁头2分配为有第1优先是最大加权。

但是，上述的粗调节器51的按重要性的控制方法会出现相应的磁头支承机构4频繁移动的问题，并引起谐振。下面将描述这些问题。

如图47A所示情况中假设有单个磁头2和单个细调节器52。该情况下，通过粗调节器51和细调节器共同操作执行的定位伺服控制完成时，控制细调节器52沿磁头支承机构4的中心线“a”定位

假设在图47B所示情况下有多个磁头2和多个细调节器52，所示的范例情况下有3个磁头2和3个细调节器52。该情况下，粗调节器51定位控制磁头支承机构4，使加权值W₁至W₃与位移信号X(1)至X(3)和乘积(即加权后的信号XC XC＝W₁·X(1)+W₂·X(2)+W₃·X(3))收敛到0，在中心线a上。该情况下，相对位移信号X(1)至X(3)单独有作为定向分量(矢量)的正值和负值。控制从中心线移位状态中的每个细调节器52按规定磁道方向定位。

图47A所示情况下，磁头2到达规定磁道后，细调节器52以原位(homepisition)0-位移中心线a为中心执行磁道跟踪操作。用位移量为0的中心进行磁道跟踪操作是最稳定的磁道跟踪操作。

与之相比，图47B所示情况下，细调节器52在设置偏离中心线a的原位进行磁道跟踪操作。该情况下，由于在移位状态中进行磁道跟踪操作，所以细调节器52的操作不稳定。这样，会出现不能控制操作和出现不正常谐振的情况。而且，因粗调节器51和细调节器52频繁移动而使谐振频率增大，细调节器52的操作同样不稳定。这在以下还会详细描述。

参见图47B，对应磁头2(1)的磁盘的规定磁道对应磁头2(1)的位置。同样，对应磁头2(2)的磁盘的规定磁道对应磁头2(2)的位置，对应磁头2(3)的磁盘的规定磁道对应磁头2(3)的位置。假设磁头2(1)设定为最高重要性。该情况下，有最高重要性的磁头2(1)位于中心线a附近，它的影响较小。但是，磁头2(1)的位置远离中心线a时，它的影响大。图示状态下，有最高重要性的磁头2(1)的位移量较大，它的加权W₁也最大。有最高重要性的磁头2(1)的位置从规定磁道偏离时，影响大，与加权W₁成正比。这样，粗调节器51的操作量大。最好设想对应图示的有最高重要性的磁头2(1)的位置的规定磁道摆动大。按粗调节器51的大量操作，各个细调节器52也位移和重新开始磁道跟踪操作。访问有最高重要性的磁头2(1)的命令频率最高。这样，有最高重要性的磁头2(1)位移时，在从加权过的信号XC值收敛到0的状态开始的磁道跟踪操作中，粗调节器51和细调节器52的移动频率相对较高。作为振荡的高频操作影响各个细调节器52，由此影响各个细调节器52的机械稳定性。这样，细调节器52之间的相互干扰引起机械谐振。即，磁头2到规定磁道的定位控制本身会引起从规定磁道偏离的位置偏差。结果，磁头2的定位精度变坏，而且在磁头2在例如规定磁道上的读/写操作中会出现误差。

本发明第11实施例就是要解决这些问题。根据第11实施例，提供磁头定位器，它能在多个磁盘表面上稳定定位各个磁头。进行定位时，考虑到各个细调节器的位移量，应选择对应位移量扰动的中值的一个细调节器，按选择的一个细调节器和粗调节器的合作操作进行控制。

以下描述本发明第11实施例。

参见图33至36描述第11实施例。参见附图，N是整数，表示构件数，指示对应同轴设置的多个磁盘的构件数。要识别各个构件时，用识别数1至N作指示各构件的参考数/符号的下标。

参考数指示构件，如：1指磁盘，2指磁头，3指磁头滑块，4指磁头支承机构，8指转轴，11指转动体，51指粗调节器；52指细调节器。上面已描述这些构件的结构。定位控制单元6A包括：多个定位控制单元1500，中值选择单元101，和粗控制系统2000。图35详细示出细定位控制单元1500和中值选择单元101。

定位机构5用磁头支承机构4、粗调节器51、细调节器52和磁头滑块3构成。这样构成的定位机构5按定位控制单元6A输入的控制信号驱动和定位。定位控制单元6A按诸如相应细调节器52的位移量的相对位移信号X和磁头2从磁盘1读出的伺服信息Sa产生细驱动信号U(B)和粗驱动信号U(S)。定位机构5用产生的两个信号定位控制细调节器52和粗调节器51。

细调节器52从磁头支承机构4的中心线a上的原位Y1按磁盘1的径向朝内和朝外位移。由此，对磁头2进行细定位。参考符号Y指示从原位Y1至当前位置的位移量Pf。细调节器52的位移量Y2与粗调节器51的位移量之和得到磁头位置Y。按这样进行的控制，磁头2移到规定位置，在规定的磁道上定位在磁道上。

磁头定位器包括相同数量的磁头2、磁头滑块3和细调节器52。每个细调节器52按细定位控制单元1500中细控制系统1000的细驱动信号U(B)进行细位移控制。粗调节器51按从粗控制系统2000输出的粗驱动信号U(S)驱动转动体11。按转动体11的转动移动成批移动多个磁头支承机构4、细调节器52和磁头2。

每个细定位控制单元1500输入已由磁头2从磁盘1读出的伺服信息Sa。之后，控制单元1500按包括伺服信息Sa和指示磁头2的当前位置的磁头定位信号Phd和规定位置信号R，产生细驱动信号U(B)。之后，细定位控制单元1500向细调节器52输出细驱动信号U(B)。根据细驱动信号U(B)驱动细调节器52，对磁头2执行定位控制，它包括细位移。细调节器52中检测指示磁头2位移量的相对位移信号X，之后输出到定位控制单元6中的中值选择单元101中。

中值选择单元101比较N个相对位移信号X(1)至X(N)的N值，排出N个值的先后顺序。之后，中值选择单元101选择代表排序值中心排序的值的第S相对位移信号作平均信号X(S)，之后，输出选择的中值信号X(S)，根据输入的中值信号X(S)，粗控制系统2000产生粗驱动信号U(S)，并输出到粗调节器51。根据粗驱动信号U(S)，粗调节器51驱动转动体11转动移动。由此，成批移动多个磁头支承机构4和多个磁头2以定位磁头2。

以下将参见图35描述本发明的伺服系统。从输入的伺服信息Sa，磁头位置检测单元60读出相应磁头当前位置Y的磁头位置信息。获得磁头位置Y，用构成为数学模型的虚拟加法器91相加与粗调节器51关联的原位虚拟信号Y₁和与细调节器52关联的位移量Y₂。用包括在伺服信息Sa中的模型表示磁头位置信息Y。收到磁头位置信息Y后磁头位置检测单元60输出磁头位置信号Phd。

伺服信息Sa包括位置信息(如用于识别磁道的磁道数)和用于稳定磁道范围内的位置的突发信号。从突发信号获得磁头2从磁道区中心偏离的磁头2的偏差量。此外，在偏差量和磁道数相加的状态下输出磁头位置信号Phd。在减法器92中，从规定位置信号R减去磁头位置信号Phd，给细控制系统1000输出结果作为位置误差信号Pe(B)。细控制系统1000用预定频率特性对输入位置误差信号Pe(B)执行相位补偿，之后，用预定增益放大信号。该情况下，像已描述过的，对位置误差信号Pe(B)进行限制处理，以限制驱动细调节器52的驱动信号电平等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值电压。由此，细控制系统1000产生和输出细驱动信号U(B)。根据细驱动信号U(B)，细调节器52定位磁头2。

中值选择单元101中的比较单元102比较N个相对位移信号X(1)至X(N)，并把N个值按先后顺序排序。之后，中值选择单元101提取中值信号X(S)，输出对应识别数选择的信号S给选择单元103。根据选择的信号，选择单元103从相对位移信号X(1)至X(N)选择中值信号X(S)，之后信号X(S)输出到粗控制系统2000。粗控制系统2000用预定频率特性对输入值信号X(S)进行相位补偿，用预定增益放大信号，之后，产生粗驱动信号U(S)。粗驱动器51根据粗驱动信号U(S)驱动转动体11。按此方式，全部磁头2经单个磁头支承机构4成批移动。

彼此同步进行粗控制系统2000中和细控制系统1000中的控制，并且细定位单个磁头2。更具体地说，从朝多个单独的规定位置位移的多个细调节器52中选择在中心定位的一个细调节器52。之后，所选的单个中心细调节器52和粗调节器51合作操作定位磁头。上述比较例中，全部细调节器52与粗调节器51合作操作执行定位操作。但是，本实施例中，只有所选的单个中心细调节器52与粗调节器51合作操作。该情况下执行控制，使细调节器52的位移量收敛到0。因而，该细调节器52位于中心，磁头2在磁头支承机构4的中心线上定位。除中心细调节器52之外的每个细调节器52按从中心线移开的状态定位。

以下参见图36更具体描述本实施例的操作。用粗调节器51围绕转动轴8转动驱动的磁头支承机构4的端部，设置多个细调节器52和多个相应的磁头2。尽管本发明没限制磁头2的数量，但以下用设5个磁头和5个细控制器52为例的情况描述本发明。每个细调节器52相对中心线a绕转轴8按顺时针方向和反时针方向位移。

参见图36A，第1至第5相对位移信号X(1)至X(5)作为比较单元102进行先后排序的结果，以X(1)、X(5)、X(2)、X(4)和X(3)的先后顺序对优先权分类。中值信号X(S)对应优先权X(2)。此外，相对位移信号X(2)对应多个细调节器52中中心排序的细调节器52(2)。中值选择单元101选择相对位移信号X(2)并输出到粗控制系统2000。朝磁头2的各个规定位置位移的多个细调节器52中，通过粗调节器51和位于中心的细调节器52(2)的合作操作定位磁头。之后，如图36B所示，执行控制，使中心细调节器52(2)的变形量收敛到0，细调节器52(2)定位在磁头支承机构4的中心线上。通过粗调节器51的操作来位移磁头支承机构4，通过细调节器52的操作使磁头2相对于磁头支承机构4位移。

改变用于中心磁头2(S)的规定位置的命令，细调节器52(S)朝新规定位置移动中心磁头2(S)。结果，会出现细调节器52(S)的中值信号X(S)不对应中值信号的情况。该情况下，用中值选择单元101再执行与上述操作相同的选择操作。

因此，本实施例配置成按从相对位移信号X(1)至X(N)选出的单个中值信号X(S)，粗调节器51进行定位控制，而不管重要程度如访问的优先权。根据这样配置的实施例，进行控制，使中心细调节器52始终是给定的顺序，中心细调节器52始终定位于磁头支承机构4的中心线上。这样，甚至多个磁盘的磁道摆动的情况下，也能实时或随机改变位移量和位移方向，根据粗调节器51，不容易出现转动体11和多个磁头支承机构4的频繁移动。例如，假设按向前最大位移的最高重要性磁头2(1)变成因磁道摆动向后有最大位移的状态。或者，假设向后有最大位移的最高重要性磁头2(3)变成因磁道摆动向前有最大位移的状态。即使在该情况下，进行控制，使因所述状态的变化而引起的中心磁头2(3)的位移与有最高重要性的磁头2(1)或2(3)的情况相比是足够小。同时，在对应中心细调节器52的相对位移信号X的中值信号X(S)的基础上，按粗调节器51，用相对于磁头支承机构4的较小移动，执行稳定控制。

如图36B所示，磁道跟踪操作中，中心磁头2(2)到达规定磁道后，细调节器52(2)的位移量收敛到0。只要中心磁头2(2)保持在多个磁头的中心，就能保持相对于细调节器52(2)与磁头支承机构4之间的中心线的线性状态。这样，由于中值信号X(S)已收敛到0，所以，根据粗调节器51，磁头支承机构4的移动停止。以那种状态进行磁头2的磁道跟踪操作。该情况下，以最稳定状态进行磁道跟踪操作。这样，在抑制振动发生的状态下进行高精度和稳定的磁头定位控制。

以下重复描述以上的主要部分。结构中包括相同磁道数量的多个磁盘的多个磁道，由于磁盘摆动，所以能随机改变到磁盘转动中心的距离。这样，出现多个磁道之间的距离顺序随机变化的情况。控制磁头支承机构4，以移动对准始终位于多个磁道之中的中心的磁道，(但它不限于同一磁道)。换句话说，控制磁头支承机构4移动瞄准到全部多个磁道的形状和宽度能随机变化的占用区的中心附近的磁道。该事件中，粗调节器51和中心细调节器52合作操作，以便中心磁头在中心磁道上的磁道上定位，以使相对位移信号X收敛到0。中心细调节器52和磁头支承机构4按极接近线性的方式定位。操作两个细调节器52和细调节器52。中心磁头2在中心磁道上的磁道上定位时，中心细调节器52和磁头支承机构4线性定位。中心磁头2的相对位移信号X收敛到0。此后，根据粗调节器51磁头支承机构4的移动停止。磁头2在不是中心的其它部分用细调节器52在磁道上定位。不连续地操作除中心之外的其它位置处的调节器52。上述操作期间，粗调节器51和中心细调节器52停止非活动态，只有除中心之外的其它部分的细调节器52操作。这样，总稳定性很高。保持该状态直到改变规定磁道为止。上述的本实施例中，与比较例不同，本实施例不利用重要性程度，在全部磁头2相互相同的条件下进行处理。

如上所述，根据本发明，粗调节器51上的操作负荷最小化，各个细调节器52的操作负荷也最小化。因此，本实施例能抑制振动发生，由此进行稳定和高精度磁头定位控制。而且，按好的条件进行记录/再现。

比较例中，需以更高的速度进行磁道上操作以抑制振动发生。为实现更高速度操作，需给构成细调节器52的压电器件加成比例的更高电压。但是，加过高的电压令引起压电器件中铅沉淀和性能变坏，以及引起压电器件击穿，正如以上详细描述的。

本发明用新的改进方法，其中，限制加到压电器件的电压。因而，中值信号X(S)防止粗调节器51的控制中出现振动。

第12实施例

以下参见图37描述第12实施例。图37中与图35中所示第11实施例相同的参考数字/符号指示相同的构件。本实施例的中值选择单元101的内部结构与图35中所示中值选择单元101的内部结构不同。进行定位控制的粗调节器51和细调节器52的操作与第11实施例的操作相同。

以下描述本实施例的特征。中值选择单元101包括作为附加构件的输入选择单元104。输入选择单元104输入各个细调节器52的相对位移信号X(1)至X(N)和用于单个磁头2的总磁盘驱动单元的控制单元(没画)产生的访问命令信号Ca(1)至Ca(N)。给一个磁头2发布访问命令信号Ca，对所要求的规定磁道进行读/写访问。这能检测相应的磁头2是否访问规定的磁道。输入选择单元104只选择负责的细调节器52的相对位移信号作为输入相对位移信号X(1)至X(N)中的选择中值的候选值。即，负责的细调节器52具有访问命令信号Ca生效的磁头2。之后，输入选择单元104给比较单元102供给输出。比较单元102执行与第11实施例中的比较单元相同的操作。但是，比较单元102用输入选择单元104选择的相对位移信号作为选择中值的侯选值进行处理。所选的中值信号X(S)输出到粗控制系统2000。

粗调节器51与中心细调节器52在访问规定的磁道的状态下合作，从而定位磁头2。第11实施例中，改变中心细调节器52的规定位置信号R的命令时，选择要新定位在中心的细调节器52，所选的细调节器52与粗调节器51合作，以执行顺序定位控制。以下将描述第12实施例与第11实施例相比的不同。本实施例中，中心磁头2的读/写访问完成时，访问命令信号Ca失效。访问命令信号Ca变成无效时，从输入选择单元104中选择的候选值中排除对应磁头2的信号。即，减少一个候选值。结果，预先访问完成时，通过有磁头2(向其发布访问命令)和有中心相对位移信号X的粗调节器51和中心细调节器52合作操作进行顺序定位控制。读/写访问完成后，操作过的磁头停在访问过的磁道上。按该方式，对要求访问各个规定磁道的磁头2进行连续定位控制。

因此，除第11实施例的操作外，磁头2访问读/写完成后，磁头2停在访问过的磁道位置，完成读/写连续访问的操作过的磁头2连续地停止。接着，没操作过的磁头2的数量和与它对应的细调节器52的数量减少。因此，细调节器52的位移频率减小。

因此，没操作的磁头2的数量一个接一个地减小。这样用于选择中值的磁头数交替地假设为偶数和奇数。即，相对位移信号数交替地假设为奇数和偶数。相对位移信号数假设为奇数(2n+1)，((2n+1)+1)/2＝1是自然数。该情况下，由于有中心磁头存在，可选择在中心的第(n+1)中值信号X(S)。另一方面，相对位移信号数是偶数(2n)，(2n+1)/2不是自然数时，该情况下，不存在中心磁头。即，由于第n和(n+1)个磁头均可为中心磁头，选择对应较小相对位移信号的一个磁头。

已完成读/写访问的磁头(完成了读/写的磁头)停在访问过的磁道位置的磁道上，不是粗控制系统2000的相对位移信号的侯选磁头。这样，从粗调节器51控制的磁头中排除读/写完成的磁头2。根据对应还没完成读/写操作的磁头2(读/写没完成的磁头)中的中心磁头2(偶数情况下较小位移的磁头)的中值信号X(S)，控制粗调节器51，对应中心磁头2的细调节器52定位在磁头支承机构4的中心线上。而且，会出现因读/写完成的磁头2细位移而停在偏离中心线a的磁道位置上的情况。因此，只从那些对应读/写没完成的磁头2的相对位移信号中选择控制粗调节器51的侯选相对位移信号X。由此提高当前读/写磁头2的稳定性。读/写完成的磁头2与读/写无关。其它操作与第11实施例相同。

按上述的协作作用，能进一步减小振动发生，能进行高精度和稳定的磁头定位控制。能进行适当地读/写。而且，由于位移频率减小，因而能延长每个细调节器52的使用寿命。

第13实施例

以下参见图38和39描述第13实施例。图38中与图37所示第12实施例中相同的参考数字/符号指示相同的构件。细定位控制单元1500的内部结构与第12实施例中用的细定位控制单元1500的内部结构不同。粗调节器51和细调节器52的定位控制操作与第12实施例相同。

以下描述第13实施例的特征部分。第13实施例是第12实施例的改进例。第12实施例中，读/写完成磁头2包括细位移。但是，第13实施例均匀地减小读/写完成磁头2的位移。本实施例的细定位控制单元1500包括作为新构件的位置信息处理单元105。位置信息处理单元105从磁头位置检测单元60输入磁头位置信号。磁头位置信号包括在从磁头2读出的伺服信息Sa中。此外，位置信息处理单元105从磁盘控制单元(没画)输入要输入到磁头2的访问命令信号Ca和规定的位置信号R。

具体地说，从磁头位置检测单元60输入到位置信息处理单元105的磁头位置信号包括：磁道位置信号Yt和突发解调信号Yb。通过磁头2要从磁盘1读出的伺服信息Sa包括地址信息和突发信号。地址信息包括例如磁道数和区段数。突发信号用于磁道跟踪操作，并形成在磁道中。用突发信号进行磁道跟踪控制，磁头2最终位于一个磁道中规定的位置上。磁道位置信号Yt指示磁道数。突发解调信号Yb携带磁盘径向中一个内磁道区中的位置信息。位置信息处理单元105响应访问命令信号Ca处理磁道位置信号Yt和突发解调信号Yb。之后，位置信息处理单元105向细控制系统1000输出。由此控制细调节器52的位移。

访问命令信号Ca生效时，磁道位置信号Yt变成有效。由此，通过磁道位置信号Yt和突发解调信号Yb产生细驱动信号U(B)。访问命令信号Ca失效时，磁道位置信号Yt变成无效。这样，只由突发解解调信号Yb产生细驱动信号U(B)。磁头位置检测单元60中，减法器106从指示移动到规定磁道的命令的规定位置信号R减去磁道位置信号yt。通过相减得到的差作为脱离磁道误差信号Pe(B)t输出到开关107。脱离磁道误差信号Pe(B)t指示相对于规定磁道的脱离磁道误差。根据访问命令信号Ca，开关107选择一个脱离磁道误差信号Pe(B)t和指示已检测的无脱离磁道误差的0信号。完发解调信号Yb输出到减法器108。减法器108从对应一个内磁道区的中心部分的磁道中心信号tc减去突发解调信号Yb。具体地说，检测来自一个内磁道区的中心部分的位置误差作为突发误差信号Pe(B)b，加法器109适当地进行信号的电平匹配，以将信号加上开关107的输出和减法器108的输出。之后，加法器109向细控制系统1000输出相加结果。

产生无效访问命令信号Ca之前，进行与第12实施例相同的操作。细控制系统1000综合磁道位置信号Yt和突发解调信号Yb，结果，产生细驱动信号U(B)。综合磁道位置信号Yt和突发解调信号Yb对应第12实施例中磁头位置信号Phd的情况。

像第12实施例中的情况一样，中心磁头2完成读/写操作时，对应磁头2的访问命令信号Ca变成无效。之后，开关107进行开关操作，磁道位置信号Yt无效，脱离磁道误差设为0。之后，细控制系统1000只按在突发解调信号Yb基础上的突发误差信号Pe(B)b产生细驱动信号U(B)。细控制系统1000用细信号U(B)控制细调节器52。

假设出现了读/写没完成的磁头2的磁道跟踪操作时粗调节器51被驱动以将磁头支承机构4朝诸如相邻磁道的不同规定磁道移动。该情况下，在第12实施例中，由于连续跟踪先前在线访问的磁道，所以位移量会增大。按本实施例，磁道位置信号Yt忽略不计，只用突发解调信号Yb，这样，甚至当规定磁道像上述情况一样设在不同磁道时，也可进行控制使磁道跟踪操作按到磁道区中心位置的方向进行，抑制对应读/写完成磁头2的细调节器52的移动。结果，读/写完成细调节器52大致保持在磁头支承机构4的中心线上定位。更具体地说，不考虑对应粗调节器51的转动位置，还没给读/写操作命令的每个细调节器52在顺序操作用的备用模式下保持在位于磁头支承机构4的中心线附近定位。位于磁头支承机构4的中心线a附近时，细调节器52结构上最稳定。此外，位置信息处理单元105有抑制读/写完成细调节器52朝预先访问的磁道移动的功能。因此，能减小振动发生，能以稳定高精度定位状态进行读/写操作。

而且，由于要加到读/写完成细调节器上的驱动电压电平在加电压之前已降低。所以能延长构成各细调节器52的压电器件的使用寿命。

实施例11至13中的每个实施例所有的配置中，有检测到的细调节器52的位移量的相对位移信号X用作中值选择单元101的输入信号。但是，也可以配置成设有每个细调节器52的模式化单元用的状态预测单元，状态预测单元产生的信号用作相对位移信号X。甚至在该情况下也能获得同样优点。

第14实施例

以下参见图40描述第14实施例。第14实施例是图38和39所示第13实施例的改进例。改进的实施例能构成为，从与图35所示第11实施例的中值选择单元101相同的图38所示中值选择单元101中除去输入选择单元104。而且，细定位控制单元1500包括图38和39所示的位置信息处理单元105。

以下描述软件结构实施例。

第15实施例

以下参见图41和42描述第15实施例。第15实施例是对应图35所示第11实施例的软件结构。本实施例的结构与图33和34所示结构相同。本实施例中，用微处理器进行主要处理。

定位控制单元6B包括：微处理器110，存储器111，存储在存储器111中的磁头定位控制程序112，公共总线113，磁头位置检测单元114，A/D转换器115和D/A转换器116和117。磁头位置检测单元114、A/D转换器115和D/A转换器116的数量分别等于细调节器52的数量。

微处理器110根据控制程序112进行总控制。从各个细调节器52输入的模拟相对位移信号X(1)至X(N)用各个A/D转换器115转换成数字相对位移数据，数字式数据经公共总线113发送到微处理器110。每个磁头位置检测单元114从每个磁头2输入伺服信息，提取磁头位置数据和经公共总线113发送输出到微处理器110。微处理器110输入相对位移数据和磁头位置数据，按输入数据和规定的位置数据产生控制数据。之后，微处理器110经公共总线113向D/A转换器116和117发送产生的控制数据。这时，控制各个细调节器52的控制数据发送到各个D/A转换器116，控制粗调节器51的控制数据发送到各个D/A转换器117。每个D/A转换器116把输入的数字数据转换成模拟细驱动信号U(B)，控制每个细调节器52。每个D/A转换器117把输入的数字数据转换成模拟粗驱动信号U(S)，控制粗驱动器51。

以下参见图42所示流程图描述按控制程序112的控制操作。

在步骤200，用系统调用控制程序112，开始处理。步骤201，从已用磁头位置检测单元114读出的伺服信息读出指示当前位置的磁头位置数据。步骤202，从规定位置数据减去磁头位置数据，和暂时保存生成的磁头位置误差数据。步骤203，用预定的相位特性、频率特性和预定的增益，计算用于磁头位置误差数据的相位补偿，计算输出暂时保存作为细控制数据。步骤204，细控制数据输出到D/A转换器116。D/A转换器116将按细控制数据产生的细驱动信号U(B)输出到细调节器52。步骤205，程序校验全部细调节器52(N个)的处理是否完成。如果处理还没完成，对剩余的细调节器52再执行开始步骤201的程序。如果全部细调节器52的处理已完成，进入后面步骤的操作处理。上述步骤201至205的程序具有控制细调节器52的细控制装置230的功能。

之后，步骤206，从A/D转换器115读出细调节器52的相对位移数据，之后暂时存储该数据，步骤207，程序校验全部细调节器52的相对位移数据读出是否已完成。如果读出还没完成，对每个剩余的细调节器52进行与步骤206相同的步骤。如果全部细调节器52的处理已完成，进行后面的步骤。在步骤208，比较读出的相对位移数据的多个项目的值和排出它们的优先顺序。之后，排序中心的相对位移数据项目选作中值数据。上述步骤206至208的程序有从每个相对位移数据项目选择中值数据的中值选择装置240的功能。

之后，在步骤209，用预定相位特性和频率特性计算对所选中值数据的相位补偿，计算输出暂时保存作为粗控制数据。步骤210，粗控制数据输出到D/A转换器117。D/A转换器117输出按粗控制数据产生的粗驱动信号U(S)到粗调节器51。上述步骤209和210的程序有控制粗调节器51的粗控制装置250的功能。

步骤211，处理控制返回到控制总磁盘驱动单元的主程序。定位控制中，主程序监测例如搜索操作控制和磁道跟踪操作控制。处理控制返回到主程序后，主程序重复图42所示的各步骤。由此对每个磁头2进行定位控制。

本实施例基于图35所示第11实施例的定位控制系统所述的相同的操作原理。本实施例能获得与第11实施例相同的优点。

第16实施例

以下参见图41至43描述第16实施例。第16实施例是对应图37所示第12实施例的软件结构。

步骤206a，从A/D转换器115读出细调节器52的相对位移数据，之后，数据暂时保存。步骤206b，用主程序产生的访问命令数据信息，确定磁头2是否访问规定磁道。如果磁头2是在访问定位的在线磁道上，操作处理进入步骤206c，和暂时保存相对位移数据。如果磁头2不在访问规定磁道，操作跳到步骤207。在步骤207，程序校验全部N个细调节器52的相对位移数据读出是否已完成。如果读出还没完成，每个剩余的细调节器52执行步骤206a到207的程序。如果全部的细调节器52的处理已完成，操作程序进入以后的步骤。步骤208，比较读出的相对位移数据的多个项目的值，排出它们的优先顺序。之后，选择排序中心的相对位移数据项目作中值数据。上述的步骤206a到208的程序有从每个相对位移数据项目选择中值数据的中值选择装置240a的功能。其它操作与第15实施例相同，因此不再描述。

本实施例基于图38所示第12实施例的定位控制系统所述的相同操作原理。本实施例能获得与第12实施例相同的优点。

第17实施例

以下参见图41和44描述第17实施例。第17实施例是对应图38所示第13实施例的软件结构。

步骤201，从已用磁头位置检测单元114读出的伺服信息读出指示当前磁道的磁道位置数据。步骤202a，从规定位置数据减去磁道位置数据，暂时保存最终的磁道位置误差数据。此外，从包括在伺服信息中的突发信号检测内磁道位置误差数据，暂时保存检测到的数据。步骤202b，用主程序产生的访问命令数据信息，确定磁头2是否在访问规定磁道。如果磁头2不在访问规定磁道，操作处理进入步骤202c，磁道位置误差数据设为0。如果磁头2在访问定位的在线磁道上，操作跳到步骤203。在步骤203，读出存储的磁道位置误差数据和内磁道位置误差数据，读出的数据项目综合成磁头位置误差数据。此外，用预定的相位特性和频率特性和预定的增益，计算对磁头位置误差数据的相位补偿，计算输出暂时保存作为细控制数据。步骤204，细控制数据输出到D/A转换器116。D/A转换器116输出按细控制数据产生的细驱动信号U(B)到细调节器52。步骤205，校验全部细控制器52(N个)的处理是否完成。如果处理还没完成，对剩余的细调节器52执行步骤201的开始程序。如果全部细调节器52的处理已完成，操作处理进入以后的步骤。上述步骤201至205的程序有控制细调节器52的细控制装置230a的功能。随后的步骤206a至208与图43所示步骤相同。其它操作与第15实施例相同，因此不再描述。

本实施例基于图38所示第12实施例的定位控制系统所述的相同操作原理。本实施例能获得与第13实施例相同的优点。

第18实施例

以下参见图41和45描述第18实施例。第18实施例是对应图42所示第14实施例的软件结构。用图2所示第15实施例中的步骤202代替第17实施例中的步骤202a至202c用于本实施例。

上述结构中，只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)用于存储从其它记录媒体下载的数据，作为机器可读记录媒体，可用于存储器11。此外，控制程序112可存储在与微处理器集成在一起的存储器中。

已经描述了第15至第18实施例中的每个实施例，指示检测到的细调节器52的位移量的检测信号基础上的相对位移数据用于中值选择装置中用的相对位移数据。但是相对位移数据可以是模化每个单独的细调节器而形成有状态预测装置功能的步骤中产生的数据。该情况下，能获得同样的优点。

第15至第18实施例中的每个实施例，出现相对位移数据的项目数是偶数，或数据项目值相同。这种情况下，设置的步骤中有相对位移数据的两个项目中较小的一个项目。

而且，在光盘驱动中，用两级调节器方法进行磁道跟踪，所述两级调节器方法用例如粗定位步进马达或DC(直流)马达和光学拾波器。光盘驱动中的长冲程搜索操作中，驱动DC马达进行粗定位，光学拾波器驱动磁头跟踪规定磁道。这时，为防止光学拾波器超出预定操作范围，控制DC马达，使光学拾波控制中出现的位置误差之中，DC分量收敛到0。此外，控制磁道跟踪操作、一个磁道搜索操作等，以便从规定位置的磁头位置误差返馈到细调节器，并且磁头位移检测信号收敛到0。同时，为提高操作速度，控制长搜索操作，使得根据磁头位移检测信号计算与粗调节器相关的磁头移动量，磁头移动量和规定位置之间的位置误差反馈到细调节器。而且，为提高操作速度，朝向规定位置的追踪操作超出细调节器操作范围时，规定位置数据也输入到粗调节器中。本发明甚至能用于上述的光盘驱动中。

有硬件结构的上述每个实施例也能用微处理器的软件结构实现。此外，有软件结构的上述每个实施例也能用硬件结构现。

尽管已用本发明最佳实施例描述了发明，但本发明还可以有各种改进，这些改进均属于所附权利要求书界定的要求保护的本发明精神和发明的范围。

Claims (23)

1.磁头定位器，包括：

粗调节器和细调节器，按两级调节器方法定位控制访问信息存储盘而设置的写/读磁头；和

定位控制单元，用于控制粗调节器和细调节器，其中：

用压电器件配置细调节器；

定位控制单元包括：

粗控制系统，包括至少驱动粗调节器的粗驱动单元和控制粗驱动单元的粗控制单元；和

细控制系统，包括驱动细调节器的细驱动单元和控制细驱动单元的细控制单元；和

磁头定位器还包括：驱动信号限制单元，用于限制从细控制单元馈入细驱动单元的细控制信号电平等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值，

其中，阈值设定在包括铅分解电压范围的状态中，或者设定在包括水分解电压范围的状态中。

2.根据权利要求1的磁头定位器，其中，构成细调节器的压电器件是用铅、二氧化锆和钛制成的薄膜PZT器件。

3.根据权利要求1的磁头定位器，其中，压电器件的电阻值为1MΩ或1MΩ以上。

4.根据权利要求1的磁头定位器，其中，阈值设定在包括水分解电压范围的状态下，细调节器的驱动信号的电压电平V和流过压电器件的电流I之间的关系表示为

V/I＞10⁶[Ω]。

5.根据权利要求1的磁头定位器，其中，阈值设定在包括水分解电压范围的状态下，细调节器的驱动信号的电压电平V和压电器件的膜厚t之间的关系表示为

V/t＜2×10⁷[V/m]。

6.根据权利要求1的磁头定位器，其中，在压电器件的电阻值为1MΩ或1MΩ以上，在85℃的温度和90％的湿度环境下连续工作500小时的条件下设置阈值。

7.根据权利要求1的磁头定位器，其中，细控制系统执行控制和驱动操作，以便

细调节器的补偿量为零时，细控制系统在压电器件零电压或1/2阈值输出补偿电压具体值；和

补偿量不是零时，细控制系统给补偿电压按相应的补偿量加正/负电压。

8.根据权利要求7的磁头定位器，其中，细调节器的驱动信号中的补偿电压等于或小于水分解电压(包括零)。

9.根据权利要求1的磁头定位器，还包括：

性能检测单元，用于检测细调节器的命令驱动电压与流过压电器件的电流之间的关系；和，

限制电压改变单元，按性能检测单元检测到的结果改变命令驱动电压阈值。

10.根据权利要求1的磁头定位器，还包括：时间函数滤波器，当细调节器的命令驱动电压等于或大于阈值时，用于限制驱动电压按命令驱动电压连续输出的时间。

11.根据权利要求1的磁头定位器，其中

磁头定位器还包括：

定位误差分隔单元，对于因超过细调节器预定操作范围的状动而引起磁头从规定磁道偏离的位置偏差，由粗调节器操作，从而执行分开补偿。

12.根据权利要求1的磁头定位器，其中

磁头定位器还包括，

扰动补偿单元，在粗控制系统中补偿因盘的转动同步扰动引起磁头从规定磁道偏离的位置偏差。

13.根据权利要求12的磁头定位器，其中，定位控制单元包括；

扰动补偿单元，在磁道跟踪事件时补偿因盘的转动同步扰动引起磁头从规定磁道偏离的位置偏差；

同步扰动补偿调节单元，对粗控制系统和细控制系统单独地进行由扰动补偿单元执行的补偿量的加权，之后，给粗控制系统和细控制系统供给已加权的补偿量。

14.根据权利要求12的磁头定位器，其中，定位控制单元包括；

稳定偏差补偿单元，用于使磁头跟踪规定磁道，以克服诸如摩擦的稳定偏差；

稳定偏差补偿调节单元，由于在磁道跟踪事件时细控制单元不输出超过阈值的控制量，所以对两个控制单元中每一个的稳定偏差补偿单元的输出执行加权。

15.根据权利要求12的磁头定位器，其中，

粗控制系统包括低频滤波器，使供给粗调节器的量是通过在低频段中有加权作用的加权函数与控制量的乘积而获得的控制量；和

细控制系统包括高频滤波器，使供给细调节器的量是通过在高频段中有加权作用的加权函数与控制量的乘积而获得的控制量。

16.一种信息记录/再现设备，包括：

可转动信息存储盘；

访问盘的写/读磁头；

用于细位移磁头的细调节器；

用于支承细调节器的磁头支承机构；

用于驱动磁头支承机构的粗调节器；和

定位控制单元，按用粗调节器和细调节器的两级调节器方法对写/读磁头执行定位控制，其中：

用压电器件配置细调节器；

定位控制单元包括：

粗控制系统，包括至少驱动粗调节器的粗驱动单元和控制粗驱动单元的粗控制单元；和

细控制系统，包括驱动细调节器的细驱动单元和控制细驱动单元的细控制单元；和

磁头定位器还包括：驱动信号限制单元，用于限制从细控制单元馈入到细驱动单元的细控制信号电平等于或小于电化学反应引起压电器件性能变坏的阈值电平，

其中，阈值设定在包括铅分解电压范围的状态中，或者设定在包括水分解电压范围的状态中。

17.根据权利要求16的信息记录/再现设备，还包括：

性能检测单元，用于检测细调节器的命令驱动电压与流过压电器件的电流之间的关系；和

限制电压改变单元，用于按性能检测单元检测到的结果改变命令驱动电压的阈值。

18.根据权利要求16的信息记录/再现设备，还包括：时间函数滤波器，当细调节器的命令驱动电压高于或等于阈值时，根据命令驱动电压限制驱动电压连续输出的时间。

19.根据权利要求16的信息记录/再现设备，其中，

磁头定位器还包括：

位置误差分隔单元，通过粗调节器的操作，对因超出由细调节器的预定操作范围的扰动而使磁头偏离规定磁道引起的磁头位置偏差执行分隔补偿。

20.根据权利要求16的信息记录/再现设备，其中，

磁头定位器还包括：

扰动补偿单元，在粗控制系统中，对因盘转动同步扰动而使磁头偏离规定磁道引起的磁头位置偏差执行补偿。

21.根据权利要求20的信息记录/再现设备，其中，定位控制单元还包括：

扰动补偿单元，在磁道跟踪事件中，补偿因盘转动同步扰动而使磁头偏离规定磁道引起的偏差；和

同步扰动补偿调节单元，用于对粗控制系统和细控制系统单独进行由扰动补偿单元执行的补偿量的加权，之后给粗控制系统和细控制系统供给补偿已加权的附加量。

22.根据权利要求20的信息记录/再现设备，其中，定位控制单元包括：

稳定偏差补偿单元，使磁头跟踪规定磁道，以克服诸如摩擦的稳定偏差；和

稳定偏差补偿调节单元，由于磁道跟踪事件中细控制单元不输出超过阈值的控制量，所以，给两个控制单元中每一个的稳定偏差补偿单元的输出执行加权。

23.根据权利要求20的信息记录/再现设备，其中：

粗控制系统包括低频滤波器，使供给粗调节器的量是通过在低频段中有加权作用的加权函数与控制量的乘积而获得的控制量；和

细控制系统包括高频滤波器，使供给细调节器的量是通过在高频段中有加权作用的加权函数与控制量的乘积而获得的控制量。

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