JP2001101812A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高応答小ストロークの微動アクチュエータと、
低応答大ストロークの粗動アクチュエータとを協調させ
てヘッドを高速高精度に位置決めシーク制御する磁気デ
ィスク装置を提供する。 【解決手段】磁気ディスク上全体を動作可能なストロー
クをもつ粗動アクチュエータ５７と、粗動アクチュエー
タによって移動可能でストロークが小さな微動アクチュ
エータ５３、５４と、粗動アクチュエータを駆動するた
めの粗動用制御器６６と、粗動用制御器への目標軌道を
発生する粗動用目標軌道発生器６８と、前記微動アクチ
ュエータを駆動するための微動用制御器６７と、該微動
用制御器への目標軌道を発生する微動用目標軌道発生器
６９とを有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に係り、特に、高応答小ストロークの微動アクチュエー
タと、低応答大ストロークの粗動アクチュエータとを協
調させて高速高精度な位置決めシーク動作を実現する磁
気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置においては、高密度に
記録された情報を高速でアクセスするために、アクチュ
エータによって駆動される磁気ヘッドを目的のトラック
へ高速に移動させ (シーク制御)、目的のトラック中心
に高精度に追従させる (フォロイング制御) ことが要求
される。このためには、アクチュエータの軽量化および
位置決め制御系の高帯域化が必要となるが、軽量化する
と剛性が低下するためにアクチュエータの機構共振周波
数を上げることには一定の限界があり、位置決め制御系
の帯域はこれによって制限される。

【０００３】現在の磁気ディスク装置のトラック幅は3
μｍ程度であり、位置決め精度は０.３μｍ程度であ
る。将来の磁気ディスク装置に要求されるトラック幅は
１μｍ以下であり、その時の位置決め精度は０.１μｍ
以下を達成しなければならない。この位置決め精度を達
成するには、制御系の帯域を現状の500Hz程度から2kHz
以上に拡大する必要がある。

【０００４】従来より、磁気ディスク装置において、ボ
イスコイルモータで構成される粗動アクチュエータと、
ピエゾ素子等で構成される微動アクチュエータとを組み
合わせて磁気ヘッドを高精度に位置決めする技術が知ら
れている。例えば、特開平4-368676号公報には、粗動ア
クチュエータの制御系と微動アクチュエータの制御系と
を協調させて全体の制御系の高帯域化を実現する技術が
開示されている。

【０００５】一方、従来より、光ディスク装置において
も、粗動アクチュエータと微動アクチュエータを組み合
わせて光ヘッドを高速高精度に位置決めする技術が知ら
れている。例えば、特開平5-217191号公報には、上記特
開平4-368676号公報と同様に、粗動アクチュエータの制
御系と微動アクチュエータの制御系とを協調させて全体
の制御系の高帯域化を実現する技術が開示されている。
また、特開平2-37576号公報や特開平4-319536号公報に
は、粗動アクチュエータと微動アクチュエータを用いて
光ヘッドを高速に移動させる制御系の技術が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術のうち特開平
4-368676号公報と特開平5-217191号公報は、微動アクチ
ュエータと粗動アクチュエータを協調させてヘッドを目
標のトラック上で高精度にフォロイングさせる制御技術
の問題を解決した。そこで開示されている制御系では、
粗動フィードバックと微動フィードバックに印加する目
標位置は一つしかない。このため、高速なヘッドの移動
動作（シーク動作）を行うと、ヘッド位置信号は、目標
位置に対してオーバーシュートの応答となり、高速なヘ
ッドのシーク動作ができないことが問題であった。

【０００７】さて、微動アクチュエータの駆動範囲は限
られているため（ここでは±１μｍとする）、シーク動
作にはいくつかのパターンが考えられる。１）微動アク
チュエータの駆動範囲内での微小シーク動作、２）微動
アクチュエータの駆動範囲外の数トラックから数百トラ
ックシークまでの小シーク動作、３）数百トラックシー
ク以上の大シーク動作。

【０００８】従来技術のうち特開平2-37576号公報につ
いては、粗動アクチュエータに対する位置目標値と、微
動アクチュエータに対する速度目標値を有し、微動・粗
動アクチュエータの相対速度の低周波数成分に光ヘッド
の位置の高周波数成分を重ねた速度信号に基づき速度制
御系でシーク動作を行うものである。しかしながら、こ
の技術は、上記３）の大シーク動作の問題を解決する一
従来技術ではあるが、速度制御系で光ヘッドを移動させ
ているため、上記１）の微小シーク動作や２）の小シー
ク動作に対しては高速で高精度な応答を得ることができ
ない。同様な問題は、特開平4-319536号公報についても
存在する。

【０００９】以上より、微動アクチュエータと粗動アク
チュエータを用い高速高精度に微小シークと小シーク制
御する技術については多くの課題が残されている。

【００１０】本発明の目的は、高応答小ストロークの微
動アクチュエータと、低応答大ストロークの粗動アクチ
ュエータとを協調させて高速で高精度な上記１）の微小
シーク動作と上記２）の小シーク動作とを実現する磁気
ディスク装置を供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、磁気ディスク全体にわたって動作可能な
ストロークをもつ粗動アクチュエータと、粗動アクチュ
エータによって移動可能でストロークが小さく限られて
いる微動アクチュエータとを有し、前記粗動アクチュエ
ータを駆動するための粗動用位置制御器と、該粗動用位
置制御器への目標軌道を発生する粗動用目標軌道発生器
と、前記微動アクチュエータを駆動するための微動用位
置制御器と、該微動用位置制御器への目標軌道を発生す
る微動用目標軌道発生器とを設けたものである。

【００１２】また、本発明は、粗動アクチュエータの目
標軌道とヘッド位置との偏差信号に前記微動アクチュエ
ータの変位信号を加算した信号をフィードバックする粗
動用フィードバック制御器と、前記粗動アクチュエータ
の目標軌道に従ってフィードフォワード信号を生成する
粗動用フィードフォワード制御器とに基づいて前記粗動
アクチュエータを駆動する粗動用位置制御器と、前記微
動アクチュエータの目標軌道と該ヘッド位置との偏差信
号をフィードバックする微動用フィードバック制御器
と、前記粗動用アクチュエータの目標軌道からのフィー
ドフォワード制御器とに基づいて前記微動アクチュエー
タを駆動する微動用位置制御器を設けたものである。

【００１３】そして、本発明は、前記粗動用アクチュエ
ータの目標軌道からのフィードフォワード制御器と、前
記微動用アクチュエータの目標軌道に従ってフィードフ
ォワード信号を生成する微動用フィードフォワード制御
器とに基づいて前記微動アクチュエータを駆動する微動
用位置制御器を設けたものである。

【００１４】さらに、本発明は、前記微動用フィードフ
ォワード制御器内に、飽和要素を設けたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面によ
り詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明に関わるディスク装置の一
実施例を示すハードウエアの構成図である。

【００１７】上位コントローラ７１からマイクロプロセ
ッサ７０にシークの命令が発行されると、マイクロプロ
セッサ内の各制御器は、粗動用アクチュエータと微動用
アクチュエータを協調制御させてヘッド５１を高速高精
度に目標の移動距離（トラック）に位置決めさせること
を行う。

【００１８】磁気ディスク５８は、スピンドルモータ６
１により高速に一定回転し、トラックのセクタの先頭に
はあらかじめ位置情報５９、６０が記録されている。磁
気ヘッド５１から得られた信号はヘッドアンプ７２によ
り増幅される。磁気ヘッド５１は、ばね５２によって支
えられ、ばね５２は、ピエゾ素子５３とピエゾ素子５４
によって駆動され、ピエゾ素子５３、５４は、キャリッ
ジ５５に支持される。ピエゾ素子５３が伸び、ピエゾ素
子５４が縮むと、ヘッドは微小移動する。逆に、ピエゾ
素子５４が伸び、ピエゾ素子５３が縮むと、ヘッドは逆
方向に微小移動する。キャリッジ５５は一体となってボ
イスコイルモータ５７により駆動される。ボイスコイル
モータ５７の移動にともない、キャリッジ５５は、ピボ
ット軸５６を中心にディスクの外周から内周方向あるい
はその逆方向に移動する。なお、以下では、ピエゾ素子
５３、５４を微動アクチュエータ、ボイスコイルモータ
５７を粗動アクチュエータとして記述する。

【００１９】ディスク５８には、時刻Tｓ毎に位置情報
を予め記録させておく。ここでは、一例として二種類の
位置情報５９と位置情報６０を記録させた。位置情報５
９は、セクタの先頭を示すマーカ部、AGC(オートマティ
ック・ゲイン・コントロール)引き込み部、トラック番
号、相対位置を検出するためのバースト信号を記録す
る。位置情報６０は、マーカ部およびバースト信号のみ
を記録しておく。すべてのセクタにAGCやトラック番号
を記録させないことで、データ領域の拡大を図ることが
できる。

【００２０】位置信号復調回路７３は、ヘッド位置信号
Y：８０を生成する。位置信号８０は、粗動用制御器６
６と微動用制御器６７に印加される。一方、上位コント
ローラ７１からマイクロプロセッサ７０に対し、シーク
命令が発行されると、上位コントローラ７１は、粗動用
目標軌道発生器６８と微動用目標発生器６９に目標の移
動距離(トラック番号)８７を指示する．粗動用目標軌道
発生器６８は、粗動用制御器６６に粗動用目標軌道Ｒv
８４および微動用制御器６７にも粗動用目標軌道８５を
印加する。また、微動用目標軌道発生器６９は、微動用
制御器６７に微動用目標軌道Ｒp８１を印加する。すな
わち、粗動制御器によって粗動アクチュエータがほぼ完
全に粗動用目標軌道に追従できたとすると、微動用制御
器はその粗動用目標軌道が印加されているため、粗動用
アクチュエータとほぼ同じ動作の信号を遅れなく入手す
ることが可能となる。粗動用制御器６６は、粗動用操作
量Ｕv８３を演算し、Ｄ／Ａ変換回路６４に送出し、粗
動用アンプ６２で増幅して、ボイスコイルモータ５７を
駆動する。

【００２１】一方、微動用制御器６７は、微動用操作量
Ｕp８２を演算し、それをＤ／Ａ変換回路６５に送出
し、微動用アンプ６３で増幅して、ピエゾアクチュエー
タ５３、５４を駆動する。なお、微動アクチュエータの
変位を粗動用制御器６６に印加する必要があるが、ここ
では微動用操作量８２を用いて推定した微動アクチュエ
ータ変位信号８６を粗動用制御器６６に印加する。承知
のようにピエゾアクチュエータは、駆動電圧から変位ま
での関係はほぼゲインとして近似できるため、微動用操
作量８２を用いた変位信号８６の推定は容易である。あ
るいは、他のタイプの微動アクチュエータの場合は、オ
ブザーバ理論等を用いて、微動用操作量８２より推定す
ればよい。マイクロプロセッサ７０内の各制御器および
信号線の接続の詳細は、後に図２および図３を用いて説
明する。

【００２２】さて、本発明を説明する前に、図８を用い
て従来技術の粗動アクチュエータと微動アクチュエータ
の協調制御について説明する。図８は、特開平4-368676
号公報および特開平5-217191号公報にて開示された従来
技術の微動・粗動アクチュエータの制御系の構成であ
る。

【００２３】ここで、Ｐv４は図１におけるＤ／Ａ変換
回路６４から粗動用アンプ６２、ボイスコイルモータ５
７、キャリッジ５５までの伝達関数である。その出力信
号ＹV３は、粗動用アクチュエータの変位信号である。
ＣFBV１０は、粗動用アクチュエータを駆動するための
フィードバック制御器で、通常、位相進み補償と位相遅
れ補償より構成される。粗動用アクチュエータ単体の開
ループ特性として、クロスオーバ周波数で５００Ｈｚ、
位相余裕で４０度程度に粗動用フィードバック制御器１
０を設計する。

【００２４】一方、Ｐp１６は図１におけるＤ／Ａ変換
回路６５から微動用アンプ６３、ピエゾアクチュエータ
５３、５４、バネ５２、ヘッドまでの伝達関数である。
その出力信号Ｙp１５は、微動用アクチュエータの変位
信号である。粗動用アクチュエータの変位３と微動用ア
クチュエータの変位１５を加算２することにより、ヘッ
ド５１の位置１信号Ｙが得られる。我々が観測できるの
は、ヘッド位置１とディスク５８に予め記録された位置
信号５９、６０の相対的な変位であるが、ここではヘッ
ド位置信号Ｙが直接観測できるものとして説明する。

【００２５】ヘッド位置信号Ｙは、目標位置Ｒ４１と比
較され、偏差信号Ｅ４２を生成する。偏差信号４２を減
少させるように微動用アクチュエータのフィードバック
制御器ＣFBP２２は、操作量ＵP１７を演算する。微動用
フィードバック制御器２２は、例えば、一定値外乱を圧
縮することを目的として、積分補償器などで構成する。
また、微動用アクチュエータ単体の開ループ特性とし
て、クロスオーバ周波数で２ｋＨｚ，位相余裕で７０度
程度に微動用フィードバック制御器２２を設計する。ク
ロスオーバ周波数の設計は、ピエゾアクチュエータやバ
ネなどの機構共振特性を考慮して設計する。機構共振が
無視できない場合には、ノッチフィルタなどを挿入し
て、機構共振を抑圧するなどの工夫が必要となる。

【００２６】さて、従来技術の特徴は、微動アクチュエ
ータの変位１５を粗動アクチュエータへの偏差信号４２
に加算１１していることである。目標位置４１に対し、
現在のヘッド位置１がずれた場合、ストロークが限られ
ているが高応答の微動アクチュエータはヘッドを目標位
置４１にすばやく位置決めすることを行う。しかし、こ
のままでは、微動アクチュエータは可動範囲の中心から
大きくずれた位置にいることになる。このため、その変
位１５を粗動用フィードバック制御器１０にフィードバ
ック信号２６して加算１１することで、粗動用フィード
バック制御器１０は微動アクチュエータにより、偏差信
号が零となった後でも引き続き微動アクチュエータの変
位量を減少させるようにフィードバック動作が行われ
る。

【００２７】これに伴って、微動用フィードバック制御
器２２も動作するので、ヘッド位置１を目標位置４１に
保ったまま、微動アクチュエータの変位１５が減少し、
やがて零、すなわち可動範囲の中心位置に微動アクチュ
エータを保持できる。ディスク上に記録されたデータへ
の読み書きは、微動アクチュエータが目標位置に到達し
た時点で実行可能である。なお、実際には、微動アクチ
ュエータの変位１５は検出することができないので、微
動用フィードバック制御器の操作量１７を用いて推定し
た信号を粗動用フィードバック制御器へのフィードバッ
ク信号２６として用いればよい。

【００２８】ヘッド位置信号１は、粗動アクチュエータ
の変位ＹV３と微動アクチュエータの変位ＹP１５とを加
算した信号であることから、次式が成り立つ。

【００２９】

【数１】

【００３０】目標位置Ｒ４１から粗動用アクチュエータ
の変位３までの伝達関数は、

【００３１】

【数２】

【００３２】となる。さらに、目標位置４１からヘッド
位置１までの伝達関数は、

【００３３】

【数３】

【００３４】となる。

【００３５】先に述べたように、上記従来技術は、ヘッ
ドを目標位置に位置決めし、かつ可動範囲が限られてい
る微動アクチュエータを可動範囲の中心位置に定常的に
位置決めすることが可能であるため、目標位置の中心に
追従するフォロイング動作時には有効に働く。しかし、
上位コントローラ７１から発行された目標位置４１への
移動命令に対するシーク動作時には応答にオーバシュー
トが発生し、せっかくの高応答の微動アクチュエータで
移動したにもかかわらず、データの読み出し、書き込み
の時間を十分に短縮することができない。

【００３６】目標位置は、図８の目標位置４３のごとく
一定値の目標位置が発生される。図９に、この時の微動
アクチュエータの位置１５と粗動アクチュエータの位置
３とそられを加算した検出可能な実際のヘッド位置１の
応答波形を示す。ここで、微動アクチュエータの可動範
囲は±１μｍとする。目標位置４１として、１μｍの移
動を行う。まず、高応答の微動アクチュエータが移動を
開始し、その応答を打ち消すように粗動アクチュエータ
が移動し、ヘッド位置１が目的の１μｍにオーバーシュ
ートをして、約０．８ｍｓで到達していることが分か
る。先に説明したように、最終的に（２ｍｓ以降）微動
アクチュエータの変位１５は零に収束する。このように
従来技術では、シーク動作時にオーバシュートが発生
し、高速なヘッドの移動ができないことが問題である。

【００３７】以下では、この問題を解決するいくつかの
本発明の一実施例について詳細に述べる。

【００３８】図２および図３は、図１の構成をより詳細
に記述したブロック線図である。図２に本第一の発明と
本第二の発明の構成を示す。本第一の発明は実線で記載
しており、本第二の発明はさらに点線で構成されたブロ
ック２１および加算点１８を加えた構成である。

【００３９】従来技術では、図８に示す通り、目標位置
４１は、一つしかなく、それを粗動アクチュエータと微
動アクチュエータの制御系に印加していた。一方、第一
の発明では、粗動アクチュエータに対する目標軌道ＲV
１４と微動アクチュエータに対する目標軌道Ｒp２５を
二つ設けそれぞれ独立に設定したものである。図８の構
成に、各々独立な目標軌道１４と２５を加えると、図２
となる（但し、ブロック９とブロック２１はないものと
する）。それぞれの目標軌道は、ヘッド位置１と比較さ
れ１３、２４、ぞれぞれ、粗動用偏差信号ＥV１２と微
動用偏差信号ＥP２３を生成する。このとき、数２に対
応する目標軌道１４から粗動アクチュエータの変位３ま
での伝達関数は、次式となる。

【００４０】

【数４】

【００４１】また、式３に対応するそれぞれの目標軌道
からヘッド位置１までの伝達関数は、

【００４２】

【数５】

【００４３】となる。

【００４４】ここで、図９の粗動アクチュエータのオー
バシュートの応答をなくすために、粗動用目標軌道１４
を用いた粗動用フィードフォーワード制御器ＣFFV９を
構成し、フィードフォワード信号８として粗動用フィー
ドバック制御器のフィードバック信号７として加算６す
る。このとき、粗動用アクチュエータへの目標軌道は応
答波形２８に示すように、なめらかな目標軌道を与える
ものとする。粗動用フィードフォーワード制御器は粗動
用アクチュエータ４の逆モデルで制御系を構成する。こ
れらのフィードフォワード制御系の設計は、公知技術を
用いて設計できる。一方、微動アクチュエータに対する
目標軌道Ｒp２５は、図９と同様に一定値信号２７を印
加する。このとき、数４に対応する目標軌道１４から粗
動アクチュエータの変位３までの伝達関数は次式とな
る。

【００４５】

【数６】

【００４６】これは、粗動アクチュエータの変位３は、
目標軌道１４に従って移動できることを意味する。

【００４７】一方、式５に対応するぞれぞれの目標軌道
からヘッド位置１までの伝達関数は、

【００４８】

【数７】

【００４９】となる。

【００５０】このときの応答波形を図４に示す。上記通
りに、粗動用アクチュエータの変位はオーバーシートな
く、離散信号で示した目標軌道１４に追従できているこ
とが分かる。微動アクチュエータの応答も、図９と比較
して粗動アクチュエータのオーバーシュートを打ち消す
ための無駄な動きがなくなっていることが分かる。

【００５１】ところで、この第１の発明では、ヘッド位
置信号１には、依然としてオーバーシュートが残ってい
る。そこで、第２の発明では、図２において、粗動用目
標軌道１４から微動用フィードバック制御器へのフィー
ドフォワード制御器ＣFFVP２１を設け、フィードフォワ
ード信号２０を微動フィードバック制御器のフィードバ
ック信号１９と加算１８する構成とする。

【００５２】そして、この粗動用目標軌道から微動用フ
ィードバック制御器へのフィードフォワード制御器２１
を、微動用アクチュエータの逆ダイナミックスにマイナ
スのゲインを掛けたものとして設計する。微動用アクチ
ュエータがピエゾアクチュエータの場合には、単純に逆
ゲインとなる。微動アクチュエータが駆動電圧に対し、
ヒステリシスの特性を持つ場合には、予めこのヒステリ
シス特性を測定し、テーブルに記憶させる。移動の方向
に応じてこのテーブルから、逆ゲインを読み出すことで
ヒステリシス特性を補償することができる。また、チャ
ージアンプ等を用いることで、ピエゾアクチュエータの
ヒステリシス特性を補償することができる。以上によ
り、粗動用目標軌道１４から粗動アクチュエータの変位
３までの伝達関数は、数６と同様に、

【００５３】

【数８】

【００５４】となるが、数７に対応するそれぞれの目標
軌道からヘッド位置１までの伝達関数は、

【００５５】

【数９】

【００５６】となる。

【００５７】粗動用目標軌道１４は遅れなく粗動アクチ
ュエータの変位３を再現することができるため、ヘッド
位置１から粗動アクチュエータの変位３の影響をフィー
ドフォワード補償器２１を用いることで打消すことが可
能となる。このことは、ヘッド位置１は、粗動用目標軌
道１４の影響を受けないことを意味する。粗動用アクチ
ュエータの変位３は粗動用目標軌道１４にしたがって動
作するため、本第二の発明により、ヘッド位置１は粗動
用アクチュエータの動作に干渉されることなく移動可能
となる。

【００５８】このときの応答波形を図５に示す。ヘッド
位置１の応答は、オーバーシュートがなく、約０.２５
ｍｓで目標位置に移動を完了していることが分かる。

【００５９】図３に本第三の発明に基づいたシーク制御
系の構成を示す。本第二の発明に対し、微動用フィード
フォーワード制御器３０を新たに設ける。この微動用フ
ィードフォワード信号３１を微動用フィードバック信号
１９と粗動用目標軌道からのフィードフォワード信号２
０に加算１８する。微動用フィードフォワード制御器３
０の設計は、微動アクチュエータ１６の逆ダイナミック
スとして設計する。さらに、微動用目標軌道Ｒp：２５
を時間に対し滑らかな軌道３２に設定する。以上によ
り、粗動用目標軌道１４から粗動アクチュエータの変位
３までの伝達関数は、数６と同様に、

【００６０】

【数１０】

【００６１】となるが、数９に対応する目標軌道からヘ
ッド位置１までの伝達関数は、

【００６２】

【数１１】

【００６３】となり、ヘッド位置１は、微動用目標軌道
２５に追従して動作することが分かる。本第三の発明に
より、ヘッド位置１は、粗動アクチュエータのシーク動
作の影響を受けることなく、あらかじめ定めた微動用目
標軌道に従ってシーク動作を高速に行うことができる。

【００６４】このときの応答波形を図６に示す。微動用
目標軌道２５には、余弦波の滑らかな軌道を与えてい
る。０．２ｍｓで目標位置に収束するように軌道を与え
たため、０．２ｍｓでヘッド位置１は目標軌道に到達
し、この時点で、データの書き込み動作等を実行するこ
とができる。任意に、目標軌道を設計することができる
ため、例えば、微動アクチュエータの機構共振を、ゆす
りにくい目標軌道を設計することが可能となる。微動ア
クチュエータの高応答の立ち上がりで、ヘッド位置１は
応答し、ヘッド位置が目標位置に到達した以降は、粗動
用アクチュエータの位置３を打ち消すように微動用アク
チュエータは再びストローク中心に向かってアンダーシ
ュートの応答なく移動していることが分かる。

【００６５】さて、微動アクチュエータの可動範囲は、
±１μｍと限られているため、ヘッド位置を１μｍより
も移動させようとすると図３のままの構成では、ヘッド
位置１にオーバーシュートが生じてしまう。本発明で
は、これを図３の微動用フィードフォワード制御器３０
に微動アクチュエータと同様の±１μｍのリミッタ補償
器を設けた。また、微動用フィードバック制御器２２の
積分要素には、公知技術のアンチワインドアップ補償を
設け、微動アクチュエータのリミッタに対する補償を行
うこともできる。これは、積分器が飽和に達したら、そ
の方向の積分を停止する手法である。逆に未飽和領域に
戻る方向の積分は継続する。

【００６６】図７は、このときの応答波形である。図３
に示す構成において目標移動距離を２μｍとした。ただ
し、微動アクチュエータは１μｍで応答は制限される。
また、微動用フィードフォワード制御器３０には±１μ
ｍのリミッタを設けた。この応答は、微動アクチュエー
タの応答が飽和するまで、ほぼヘッド位置１の動作を微
動アクチュエータで立ち上がらせ、微動アクチュエータ
が飽和している間、粗動アクチュエータの動作で目標位
置近傍まで移動する、目標位置と粗動アクチュエータ位
置との偏差が１μｍに到達した後は、粗動アクチュエー
タの動きを打ち消すように微動アクチュエータは動作す
る。このため、ヘッド位置１は、目標位置にとどまるこ
とができる。この手法により、微動アクチュエータのス
トロークが限られた場合においても、ヘッドの移動の開
始と終了時に微動アクチュエータを働かせることができ
るため、高速なヘッドの移動が可能となる。

【００６７】なお、上述した実施例では、磁気ディスク
装置を取り上げたが、本発明は、他の記憶媒体、例え
ば、光ディスクやDVD-RAMを用いる場合にも同様に実現
が可能である。

【００６８】また、上述した実施例では、いくつかの数
値を具体化して説明したが、本発明は、数値による制限
は受けない。

【００６９】さらに、本発明においては、粗動アクチュ
エータの応答３を模擬するために、粗動アクチュエータ
の目標軌道１４の信号をフィードフォワード補償器２１
を用いて微動アクチュエータにフィードフォワードして
いたが、粗動アクチュエータの応答の作成は、通常のオ
ブザーバ等を用いて推定しても同様に実現が可能であ
る。

【００７０】

【発明の効果】本発明では、高応答小ストロークの微動
アクチュエータと、低応答大ストロークの粗動アクチュ
エータとを協調させて高速高精度な位置決めシーク動作
を実現するディスク装置を提供した。本発明によると、
微動アクチュエータの駆動範囲内での微小シーク動作の
高速化、微動アクチュエータの駆動範囲外の数トラック
から数百トラックシークまでの小シーク動作の高速化が
可能となるため、データの転送速度の高速化や、ヘッド
切り換え時のシーク動作の高速化に特に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク装置のハードウエアの構成
図。

【図２】本第一の発明と本第二の発明の構成を示す図。

【図３】本第三の発明の構成を示す図。

【図４】本第一の発明による応答波形。

【図５】本第二の発明による応答波形。

【図６】本第三の発明による応答波形。

【図７】本第三の発明による微動アクチュエータが飽和
した時の応答波形。

【図８】従来技術の構成を示す図。

【図９】従来技術による応答波形。

【符号の説明】

１…ヘッド位置、３…粗動アクチュエータの変位、４…
粗動アクチュエータの伝達関数、９…粗動用フィードフ
ォワード補償器、１０…粗動用フィードバック制御器、
１４…粗動用目標軌道、１５…微動アクチュエータの変
位、２１…粗動用目標軌道から微動アクチュエータへの
フィードフォワード補償器、２２…微動用フィードバッ
ク補償器、２５…微動用目標軌道、３０…微動用フィー
ドフォワード補償器、５１…ヘッド、５３，５４…ピエ
ゾアクチュエータ、５７…ボイスコイルモータ、５８…
ディスク、６６…微動アクチュエータ用位置制御器、６
７…粗動アクチュエータ用位置制御器、６８…微動用目
標軌道発生器、６９…粗動用目標軌道発生器、７０…マ
イクロプロセッサ、７１…上位コントローラ、８０…位
置信号。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスク全体にわたって動作可能なス
   トロークをもつ粗動アクチュエータと、該粗動アクチュ
   エータによって移動可能でストロークが小さく限られて
   いる微動アクチュエータとを有する磁気ディスク装置に
   おいて、 前記粗動アクチュエータを駆動するための粗動用位置制
   御器と、該粗動用位置制御器への目標軌道を発生する粗
   動用目標軌道発生器と、前記微動アクチュエータを駆動
   するための微動用位置制御器と、該微動用位置制御器へ
   の目標軌道を発生する微動用目標軌道発生器とを有する
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】磁気ディスク全体にわたって動作可能なス
   トロークをもつ粗動アクチュエータと、該粗動アクチュ
   エータによって移動可能でストロークが小さく限られて
   いる微動アクチュエータとを有する磁気ディスク装置に
   おいて、 前記粗動アクチュエータの目標軌道とヘッド位置との偏
   差信号に前記微動アクチュエータの変位信号を加算した
   信号をフィードバックする粗動用フィードバック制御器
   と、前記粗動アクチュエータの目標軌道に従ってフィー
   ドフォワード信号を生成する粗動用フィードフォワード
   制御器とに基づいて前記粗動アクチュエータを駆動する
   粗動用位置制御器と、前記微動アクチュエータの目標軌
   道と該ヘッド位置との偏差信号をフィードバックする微
   動用フィードバック制御器と、前記粗動用アクチュエー
   タの目標軌道からのフィードフォワード制御器とに基づ
   いて前記微動アクチュエータを駆動する微動用位置制御
   器を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】磁気ディスク全体にわたって動作可能なス
   トロークをもつ粗動アクチュエータと、該粗動アクチュ
   エータによって移動可能でストロークが小さく限られて
   いる微動アクチュエータとを有する磁気ディスク装置に
   おいて、 前記粗動アクチュエータの目標軌道とヘッド位置との偏
   差信号に前記微動アクチュエータの変位信号を加算した
   信号をフィードバックする粗動用フィードバック制御器
   と、前記粗動アクチュエータの目標軌道に従ってフィー
   ドフォワード信号を生成する粗動用フィードフォワード
   制御器とに基づいて前記粗動アクチュエータを駆動する
   粗動用位置制御器と、前記微動アクチュエータの目標軌
   道と該ヘッド位置との偏差信号をフィードバックする微
   動用フィードバック制御器と、前記粗動用アクチュエー
   タの目標軌道からのフィードフォワード制御器と、前記
   微動用アクチュエータの目標軌道に従ってフィードフォ
   ワード信号を生成する微動用フィードフォワード制御器
   とに基づいて前記微動アクチュエータを駆動する微動用
   位置制御器を有することを特徴とする磁気ディスク装
   置。
4. 【請求項４】前記微動用フィードフォワード制御器内
   に、飽和要素を設けたことを特徴とする請求項３に記載
   の磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】位置情報が間欠的に記録された磁気ディス
   ク全体にわたって動作可能なストロークをもつ粗動アク
   チュエータと、該粗動アクチュエータによって移動可能
   でストロークが小さく限られている微動アクチュエータ
   と、該微動アクチュエータによって移動可能で該位置情
   報を検出可能な磁気ヘッドと、特定の移動距離を該粗動
   アクチュエータと該微動アクチュエータを協調させて該
   磁気ヘッドを移動させる該粗動用アクチュエータの制御
   器と該微動用アクチュエータの制御器とを有することを
   特徴とする磁気ディスク装置において、 前記特定の移動距離を前記磁気ヘッドを移動させる際
   に、前記粗動アクチュエータの変位にオーバーシュート
   の応答がなく、前記微動アクチュエータの変位にアンダ
   ーシュートの応答がなく、かつ、前記磁気ヘッドより検
   出した位置情報の変位にオーバーシュートの応答がない
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】位置情報が間欠的に記録された磁気ディス
   ク全体にわたって動作可能なストロークをもつ粗動アク
   チュエータと、該粗動アクチュエータによって移動可能
   でストロークが小さく限られている微動アクチュエータ
   と、該微動アクチュエータによって移動可能で該位置情
   報を検出可能な磁気ヘッドと、特定の移動距離を該粗動
   アクチュエータと該微動アクチュエータを協調させて該
   磁気ヘッドを移動させる該粗動用アクチュエータの制御
   器と該微動用アクチュエータの制御器とを有することを
   特徴とする磁気ディスク装置において、 前記磁気ヘッドを移動する際に、前記磁気ヘッドより検
   出した位置情報の変位の初期の立ち上がりがほぼ前記微
   動アクチュエータの変位に依存し、その後、前記微動ア
   クチュエータは前記粗動アクチュエータの移動を打ち消
   すように再びストローク中心に向かってアンダーシュー
   トの応答なく移動することを特徴とする磁気ディスク装
   置。
7. 【請求項７】位置情報が間欠的に記録された磁気ディス
   ク全体にわたって動作可能なストロークをもつ粗動アク
   チュエータと、該粗動アクチュエータによって移動可能
   でストロークが小さく限られている微動アクチュエータ
   と、該微動アクチュエータによって移動可能で該位置情
   報を検出可能な磁気ヘッドと、目標移動距離まで該粗動
   アクチュエータと該微動アクチュエータを協調させて該
   磁気ヘッドを移動させる該粗動用アクチュエータの制御
   器と該微動用アクチュエータの制御器とを有することを
   特徴とする磁気ディスク装置において、 前記磁気ヘッドを移動する際に、前記磁気ヘッドより検
   出した位置情報の変位の初期の立ち上がりがほぼ前記微
   動アクチュエータの変位に依存し、その後、前記微動ア
   クチュエータは前記ストロークの最大変位で動作を停止
   し、その間は前記粗動アクチュエータの移動によって前
   記磁気ヘッドは移動し、前記目標位置と前記粗動アクチ
   ュエータとの偏差が前記ストローク以内になったとき、
   前記微動アクチュエータは前記粗動アクチュエータの移
   動を打ち消すように再びストローク中心に向かって移動
   することを特徴とする磁気ディスク装置。