JP3549046B2 - 磁気ヘッド位置決め装置 - Google Patents
磁気ヘッド位置決め装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3549046B2 JP3549046B2 JP2000035002A JP2000035002A JP3549046B2 JP 3549046 B2 JP3549046 B2 JP 3549046B2 JP 2000035002 A JP2000035002 A JP 2000035002A JP 2000035002 A JP2000035002 A JP 2000035002A JP 3549046 B2 JP3549046 B2 JP 3549046B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic head
- piezoelectric element
- voice coil
- coil motor
- disk medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
- Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド位置決め装置に係り、特に２段位置決め機構系の磁気ヘッド位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の記録密度向上は、磁気ディスク媒体の周方向線記録密度（いわゆるＢＰＩ）及び半径方向トラック密度（いわゆるＴＰＩ）を上げることで達成されてきた。特に、ＭＲ再生専用ヘッドの採用から線記録密度の向上がめざましく、ＭＲヘッドから、スピンバルブヘッド、ＧＭＲヘッドへ至る開発によって、最近では年率１００％を越える記録密度上昇を維持している。
【０００３】
しかし、磁気ディスク媒体の周方向線記録密度を更に上げるためには、磁気ヘッドスライダ（以後、単に「スライダ」と呼ぶ）の浮上量を一層低下させることが必要であり、現在ではスライダが磁気ディスク媒体に限りなく近づいているため、スライダと磁気ディスク媒体との接触によるデータ破壊の危険性が高まっている。
【０００４】
また、磁気ディスク媒体の回転数上昇との相乗効果で記録再生周波数が大幅に上昇し、磁気ヘッドからＲ／Ｗ（記録再生）アンプまでの配線の電気的特性が再生信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）に及ぼす影響が無視できなくなり、Ｒ／Ｗアンプをサスペンション上に設けることが検討されつつある。この方向は、磁気ヘッドを複数有した装置では、各磁気ヘッドごとにＲ／Ｗアンプが必要になるため、大幅なコスト上昇の要因となる。
【０００５】
以上のような状況から、近年、大容量化が試みられている磁気ディスク装置では、磁気ディスク媒体の線密度を向上させるよりも、トラック密度を上げる方向に開発が進みつつある。
【０００６】
これまでにトラック密度の上昇を阻んできた最大の要因は、主に磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルの回転振動に伴う各要素部品の相互振動である。特に大径のディスクは、各要素部品が大きいため、振動周波数が低く、振幅も大きくなるので不利であった。従って、トラック密度向上に関しては、一般にディスクの小型化によってなされてきた。すなわち、部品を小型化することで振動及び振幅を抑制し、更に振動周波数を高帯域化することで制御帯域を上げて位置決め精度を確保する方向である。
【０００７】
一方、大容量、高速転送レートが必要な機種に関しては、従来の３．５インチサイズで、１００００〜１５０００〔ｒｐｍ〕以上が求められてる。そのため、アクチュエータ等の位置決め機構系部品の高剛性化を進めても十分な位置決め精度を確保することが困難であって、トラック密度を上げることは容易でなかった。
【０００８】
そこで、磁気ヘッド位置決め装置では、アクチュエータを小型化するのではなく、微小変位対応の小型アクチュエータをメインアクチュエータ（粗動アクチュエータ）に搭載することによって追従する周波数帯域を分担し、位置決め精度の向上を果たそうとする考え方が広がっている。いわゆるマイクロアクチュエータ（微動アクチュエータ）を付加した２段位置決め機構系の導入である。
【０００９】
すなわち、２段位置決め機構系では、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の目標トラックへ移送するシークを粗動アクチュエータにて行い、磁気ヘッドをトラック中心に追従走行させるトラックフォローを主に微動アクチュエータにて行おうとするものである。この微動アクチュエータの形式は、サスペンション駆動型、スライダ駆動型、及び磁気ヘッド駆動型に分類される。
【００１０】
最近では、サスペンション駆動型としては、“Flexural Piggyback Actuator for Magnetic Disk Drives”小金沢新治他 日本機械学会や、IIP’96情報・知能・精密機器部門講演会の講演論文集に開示されているボイスコイルモータ（ＶＣＭ）型、及び“DUALSTAGE ACTUATOR SYSTEM FOR MAGNETIC DISK DRIVES USING A SHEAR MODE PIEZOELECTRICMICRO-MOTOR”S.Koganezawa.et.al FUJITSU Ltd.や、Asia-Pacific Magnetic RecordingConference (APMRC) 1998 FB-03に開示されているような圧電素子型の研究開発が活発に行われている。また、スライダ駆動型としては、“PIEZOELECTRICPIGGY-BACK MICROACTUATOR FOR HARD DISK DRIVE”Y.Sueno.et.al TDK Corp.や、APMRC1998 FB-02に開示されている圧電素子型が研究されている。磁気ヘッド駆動型としては、“A MICROACTUATOR FOR HEAD
POSITIONING SYSTEM OF HARD DISKDRIVES”H.Fujita.et.al The University of Tokyoや、APMRC1998 FB-06に示されている静電型が活発に研究されている。
【００１１】
以上の内、最後に述べた磁気ヘッド駆動型が、微動アクチュエータの究極型であり、より高いトラック密度に対応可能である。しかし、可動範囲が小さいため高トラック密度のみしか対応できないことと、磁気ヘッドスライダとの一体成型が求められるために使用材料がかなり制限される。
【００１２】
一方、スライダ駆動型は、サスペンションの振動特性を考慮する必要がなく、固体素子であるため、主共振周波数をかなり高く設定することが可能である。しかし、圧電素子をスライダ背面に接続するため実質的にスライダ厚が大きくなって、装置全体の厚さを増加させてしまう（特開平６−１５０５９６号公報参照）。更に、スライダ駆動型では、可動範囲を広げるために圧電素子を積層化すると、駆動周波数の低下及び駆動変位の非線形化が拡大してしまう。それでも駆動周波数に関しては２０〜３０〔ｋＨｚ〕であるので問題はないが、変位の非線形性が制御性能に及ぼす影響はかなり大きい。
【００１３】
これに対して、サスペンション駆動型は、変位拡大機構としてサスペンションそのものを利用しているため、変位の非線形性をかなり改善することが可能であると共に、トラック密度が２５０００ＴＰＩ〜４００００ＴＰＩで可動範囲が±２〔μｍ〕程度を目標とする場合に可動範囲を確保するという観点から有望である。このようなサスペンション駆動型における選択肢としては、前述したようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）型と圧電素子型とがある。
【００１４】
ＶＣＭ型は、１段目のアクチュエータ（粗動アクチュエータ）と同じ形式であり、安価な電源回路で駆動可能であるという利点がある。しかし、入力電流に対して制御できる物理量が加速度であり、変位量を制御するためには２回の積分が必要となるので、２〜３〔ｋＨｚ〕程度の制御帯域を確保するための磁気ディスク媒体上に記録するサーボデータ数が増加して、フォーマット効率（実効記録容量）が低下するという欠点がある。
【００１５】
これに対して、圧電素子型では、入力電圧によって制御できる物理量が変位であるため、ＶＣＭ型に対してサーボデータ数が少なくて済むのでフォーマット効率が上昇し、結果として記録容量を増加させることができる。ただし、駆動電圧が高く、通常±３０〜４０〔Ｖ〕になり、外部電源によりこの駆動電圧を供給できない場合は昇圧回路を新たに設ける必要があり、その分コストが上昇する。
【００１６】
このように、サスペンション駆動型の微動アクチュエータにおいては、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）型又は圧電素子型のいずれの形式においても一長一短があるが、高ＴＰＩ化による記録密度（記録容量）向上を狙う場合には、圧電素子型が適している。ここで、圧電素子型微動アクチュエータ（以後、単に「圧電素子」と呼ぶ）について詳細に説明する。
【００１７】
圧電素子は、電圧を印加すると素材変形するという圧電効果（ピエゾ効果）を利用したアクチュエータで、その素材としては強誘電体セラミックを利用する場合が多く、特にジルコン酸チタン酸鉛（通称「ＰＺＴ」）系が多く用いられている。圧電素子の構造としては、主に単層型（単板型）と積層型とがある。
【００１８】
このうち、積層型は、単層型では変位が非常に小さいので、電極を介しながら積層することにより変位を稼いでいるものである。この積層型圧電素子を駆動するときは、圧電素子を分極させる方向（膨張する方向）のみに電圧を加えることが圧電素子の破壊防止のために推奨されており、このため、分極方向のみで振動的な変位（例えば正弦波）を実現するためには、分極方向に一定電圧のオフセットが必要になる。
【００１９】
一方、単層型では、その変位がかなり小さいため必然的に変位拡大機構が必要となる場合が多く、より大きな変位を必要とする場合は、分極方向に駆動するだけではなくその反対方向にも電圧を加えて膨張収縮をさせる必要が生じ、さらには２個の圧電素子を差動駆動する場合もある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電素子型微動アクチュエータは、長期間性能を維持するための信頼性に関しては未だに十分確保されているとは言い難い。特に、高温環境下において圧電素子を分極方向とは反対の方向に高電圧で駆動すると、圧電素子の分極率が低下して分極方向の変位が著しく減少し、位置決め精度が低下するおそれがある。
【００２１】
更に、積層型の圧電素子を分極方向のみで駆動すると、その駆動電圧はオフセットにより数十キロボルト以上という高レベルとなる。そのため、圧電素子に露結やダスト付着が生じた場合に、一層の厚さが通常２０〜４０〔μｍ〕程度であるため、積層された圧電素子間の電極が短絡して圧電素子が破壊され、位置決め動作が不能となるおそれがある。
【００２２】
また、圧電素子とサスペンションとの接続は、セラミックスとステンレスという異種材料の接合となるため、通常は樹脂系接着剤による接合となる。このとき、高温高湿環境下では、その接着強度及び物理定数の変化に伴って変位の低下や微動アクチュエータ全体としての剛性低下（共振周波数の低下）が顕在化し、位置決め精度が低下するおそれがある。
【００２３】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来技術が有する不都合を改善し、特に圧電素子の劣化及び破壊の危険性を抑制して、磁気ヘッドの位置決め精度の信頼性を長期間維持することができる磁気ヘッド位置決め装置を提供することを、その目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、電流により作動するボイスコイルモータと、このボイスコイルモータの作動により回転移動するよう当該ボイスコイルモータに連結されたアームと、このアームの先端に搭載され且つ電圧により作動する圧電素子と、この圧電素子の作動により微小移動するよう当該圧電素子に連結されたサスペンションと、このサスペンションの先端に設けられた磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の目標トラックに移送するよう上位装置からの指令と前記磁気ヘッドが前記磁気ディスク媒体から読み取るトラック位置情報とに基づいて前記ボイスコイルモータを駆動制御するボイスコイルモータコントローラと、前記磁気ヘッドが前記目標トラックに移送された後に当該目標トラック内の所定位置を追従走行するよう前記磁気ヘッドが前記目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成したヘッド位置修正電圧にて前記圧電素子を駆動制御する圧電素子コントローラとを具備した磁気ヘッド位置決め装置において、前記ボイスコイルモータコントローラは、前記磁気ヘッドが前記目標トラック内の所定位置を追従走行する際に、前記ヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にて前記ボイスコイルモータを駆動制御する、圧電素子動作補助機能を備えた、という構成を採用している。
【００２５】
このため、請求項１記載の発明では、磁気ヘッドが目標トラック内の所定位置を追従走行する際にアームから見たサスペンションの動きは、ヘッド位置修正電圧による圧電素子の駆動制御で決まる。一方、ボイスコイルモータコントローラが圧電素子補助機能によりヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にてボイスコイルモータを駆動制御するため、サスペンションの動きがその分少なくなる。すなわち、アームを動かすことによって、サスペンションを動かす圧電素子に加わるヘッド位置修正電圧を低減することができる。
【００２６】
また、請求項１記載の発明では、前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドが前記トラック内の所定位置を追従する際に前記圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出するピーク検出機能と、前記圧電素子に供給する電圧のオフセットの大きさを前記最大値に基づいて切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備え、前記ボイスコイルモータコントローラは、前記圧電素子コントローラで検出された前記最小値が零になるように前記調整電流を決定する調整電流決定機能を備えた、という構成を採用している。
【００２７】
このため、請求項１記載の発明では、圧電素子コントローラは、圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出し、オフセットの大きさを最大値に基づいて、例えば最大値の二分の一に切り換え設定する。一方、ボイスコイルモータコントローラは、検出された最小値が零になるように決定した調整電流で、ボイスコイルモータを駆動する。したがって、圧電素子に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子に供給する電圧のオフセットも常に最小となる。換言すると、ピーク検出機能により検出されたこれらの最大値及び最小値に基づいて、オフセット電圧切り換え機能により圧電素子に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない範囲でオフセットを低く切り換え設定することにより、圧電素子に供給する電圧をオフセットを下げた分だけ小さくすることができる。
【００２８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記サスペンションに設けられるとともに前記磁気ヘッドを昇降させるのためのロードアンロードアームと、前記磁気ディスク媒体の非回転時に前記ロードアンロードアームを保持して前記磁気ヘッドを当該磁気ディスク媒体上から退避させた状態を保つとともに、前記磁気ディスク媒体の回転後に前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードするための前記ロードアンロードアームのガイドとなるロードアンロードカムとを具備し、前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードする際に前記圧電素子を振動駆動する圧電素子振動駆動機能を備えた、という構成を採用している。
【００２９】
このため、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同等の機能を有する。また、圧電素子が振動すると、圧電素子に連結されたサスペンションも振動する。そのため、サスペンションに設けられたロードアンロードアームも振動するので、ロードアンロードアームとロードアンロードカムとの接触部分が静止摩擦から動摩擦に移行する。したがって、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体上にロードする際に、ロードアンロードアームはロードアンロードカムから滑らかに離れる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の参考例〕
本発明の第１の参考例を、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置１は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ１１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ５９とを具備している。ボイスコイルモータコントローラ１１は、更に、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置を追従走行する際にヘッド位置修正電圧の低周波数成分に概比例した調整電流にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００３１】
ここで、ボイスコイルモータコントローラ１１及び圧電素子コントローラ５９の構成について、磁気ヘッド位置決め装置１の動作と共に説明する。
【００３２】
まず、ボイスコイルモータコントローラ１１は、上位装置（図示せず）からの指令により、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１の目標トラックに移送するために、その移動距離に応じた電流波形をボイスコイルモータ５１のコイルに供給する。すると、電磁誘導作用によってアーム５４が回転軸５３を中心として回転移動する。これと同時に、磁気ディスク媒体８１上に記録されたトラック位置情報を磁気ヘッド５８によって再生し、移動トラック数をモニタリングすれば、ほぼ目的の半径位置（目標トラック）に到達する。以上のような磁気ヘッド５８の移送はシークと呼ばれ、ボイスコイルモータのみを有する１段位置決め装置の駆動方法と同じように、ボイスコイルモータ５１の駆動制御によって行われる。なお、図１ではシークにおける信号伝達は図示されていない。
【００３３】
シークによって磁気ヘッド５８が目標トラックの±０．５トラックの範囲に概位置決めされた後は、磁気ヘッド５８を目標トラックの中心に精密に追従走行させるトラックフォローが開始される。トラックフォローについては、図１に示されている信号伝達に基づいて説明する。
【００３４】
まず、トラック上に記録されたトラック幅方向のヘッド位置情報であるサーボ信号Ｓ５８を磁気ヘッド５８により再生し、磁気ヘッド５８に併設された復調器６０によって復調すると、図２［１］に示されるヘッド位置誤差信号Ｓ６０が得られる。ヘッド位置誤差信号Ｓ６０は、オフトラック量に応じてその電圧の大きさが変化する線形の位置情報であり、オフトラック量が増加するほど電圧の大きさが増加する。このオフトラック量とは、トラックの中心と磁気ヘッド５８の中心との距離（位置誤差）であり、オフトラック量が増加する原因としては、外力変動やスピンドル８２の回転による磁気ディスク媒体８１の同期及び非同期の偏心等の影響が考えられる。
【００３５】
次に、ヘッド位置誤差信号Ｓ６０は圧電素子コントローラ５９に入力される。圧電素子コントローラ５９内では、まず演算回路５９ａが、ヘッド位置誤差信号Ｓ６０に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ５９ａを生成する。続いて、バンドパスフィルタ５９ｂにより、サスペンション５７の機械的共振を低減するために、制御信号Ｓ５９ａを帯域制限する。その後、駆動回路５９ｃが、この帯域制限された制御信号Ｓ５９ａを所定のパワーレベルの電圧に比例増幅してヘッド位置修正電圧Ｓ５９を生成し、これを圧電素子５５ａ，５５ｂに供給する。
【００３６】
そして、圧電素子５５ａ，５５ｂが、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９の大きさ及び極性に応じて作動すると、これに対応してサスペンション５７はヘッド位置誤差信号Ｓ６０を零とする方向に動く。この結果、磁気ヘッド５８はトラック中心を追従走行する。
【００３７】
以上のような制御信号Ｓ５９ａに基づいた一連の動作による磁気ヘッド５８のトラック中心走行と同時に、制御信号Ｓ５９ａは、ボイスコイルモータコントローラ１１にも入力される。その結果、ボイスコイルモータコントローラ１１の圧電素子動作補助機能によりボイスコイルモータ５１が駆動される。
【００３８】
制御信号Ｓ５９ａがボイスコイルモータコントローラ１１に入力されると、まずローパスフィルタ１１ａにより、ボイスコイルモータ５１の制御可能帯域を考慮して制御信号Ｓ５９ａの低周波数成分が抽出される。このローパスフィルタ１１ａの周波数−ゲイン特性を、図２［２］に示す。その後、演算回路１１ｂが、この低周波数成分に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１１ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１１ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１１ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１１ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１１ｂを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１１に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００３９】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１１の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の低周波で大きな動きに追従するように動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きが大きくなるのが抑えられるので、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９の大きさを抑えることができる。
【００４０】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置１では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１１内のローパスフィルタ１１ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してからローパスフィルタ１１ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１１内に挿入されているバンドパスフィルタ１１ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００４１】
次に、圧電素子５５ａ，５５ｂの駆動によるサスペンション５７の動きについて、図３及び図４を用いて説明する。
【００４２】
図３は、図１において圧電素子５５ａ，５５ｂとサスペンション５７と磁気ヘッド５８との部分を拡大した部分平面図である。圧電素子５５ａ，５５ｂは単層型であり、これらを厚さ方向（紙面垂直方向）に電圧を加えて差動駆動するためにその厚さ方向おける分極方向を相互に反転させている。そして、圧電素子５５ａ，５５ｂは、アーム５４の先端に搭載されたベース６１に長さ方向の一端を固定して搭載されており、更にこのベース６１を介してアースされている。
【００４３】
また、ベース６１とサスペンション５７との間には変位拡大スプリング６２が３箇所設けられており、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動によりサスペンション５７を安定に且つ大きく変位させるようになっている。サスペンション５７は、本体をなすロードビーム５７ａと、適度なばね効果を有するよう設けられたロードスプリング５７ｂとで構成されている。そして、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１と対向せしめると共にサスペンション５７を支持するジンバルスプリング５６が、ベース６１に連結されている。
【００４４】
図４は、圧電素子５５ａ，５５ｂの厚さ方向にヘッド位置修正電圧Ｓ５９を供給したときのサスペンション５７の動きを示した説明図である。圧電素子５５ａ，５５ｂは、その膨張収縮の過程で体積が一定に保たれ、また、前述したように厚さ方向における分極方向を互いに反転させている。そのため、圧電素子５５ａ，５５ｂの厚さ方向に同じ大きさ及び極性の電圧を供給すると、圧電素子５５ａが厚さ方向に膨張して長さ方向の固定端（ベース６１との連結部分）に向けて収縮すれば（矢印Ａ）、圧電素子５５ｂはそれとは反対に厚さ方向に収縮して長さ方向の自由端（サスペンション５７との連結部分）に向けて膨張する（矢印Ｂ）。
【００４５】
このため、サスペンション５７は、長さ方向に収縮した圧電素子５５ａに引かれると共に長さ方向に膨張した圧電素子５５ｂに押され、更に変位拡大スプリング６２が作動することにより、矢印Ｃの方向に移動する。そして、磁気ヘッド５８はこれに伴って矢印Ｄの方向に移動する。また、これとは反対に、サスペンション５７を矢印Ｅの方向に移動させるには、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９を前述した場合と逆の極性にすればよい。
【００４６】
本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１は、以上のように構成されていることから、低周波で変位の大きなスピンドル８２の定常ランナウトに磁気ヘッド５８を追従させる際に、アーム５４から見たサスペンション５７の動きが大きくなるのが抑えられるので、圧電素子５５ａ，５５ｂはフルストロークで駆動する必要がなくなり、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極方向とは反対の方向に大きな電圧が加わるのを抑えることができる。このため、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極率が低下し分極方向の変位が著しく低下するおそれがなくなるので、磁気ヘッド５８の位置決め精度が低下することなく、磁気ヘッド５８による情報の記録再生の信頼性を長期間維持することが可能となる。
【００４７】
換言すると、演算回路５９ａの制御信号Ｓ５９ａから、ローパスフィルタ１１ａを介してボイスコイルモータ５１の制御帯域内の電圧成分を取り出し、これを演算回路１１ｂに帰還させることにより、圧電素子５５ａ，５５ｂの変位にボイスコイルモータ５１が追従するようボイスコイルモータ５１を駆動すれば、低周波で変位の大きな位置誤差成分をボイスコイルモータ５１が受け持つことが可能となる。その結果、圧電素子５５ａ，５５ｂの駆動電圧を下げることができるため、圧電素子５５ａ，５５ｂの信頼性を高めることができる。
【００４８】
〔第２の参考例〕
本発明の第２の参考例を図５に基づいて説明する。
図５は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置２の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置２は、第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１において、ボイスコイルモータコントローラ１１をボイスコイルモータコントローラ１２に置き換えた以外は同一の構成をしている。従って、ボイスコイルモータコントローラ１２についてのみ以下に説明する。
【００４９】
ボイスコイルモータコントローラ１２は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御すると共に、その後、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行する際にヘッド位置修正電圧Ｓ５９の積分値に概比例した所定の調整電流Ｓ１２にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００５０】
次に、ボイスコイルモータコントローラ１２の構成を、ボイスコイルモータコントローラ１２による磁気ヘッド位置決め装置２の動作と共に説明する。
【００５１】
ボイスコイルモータコントローラ１２に制御信号Ｓ５９ａが入力されると、まず積分器１２ａが、制御信号Ｓ５９ａの積分値を生成する。次に演算回路１２ｂが、この積分値に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１２ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１２ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１２ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１２ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１２ａを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１２に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００５２】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１２の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の動きに遅れるように平滑に追従して動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きは概左右均一となるので、サスペンション５７を動かす圧電素子５５ａ，５５ｂに加わるヘッド位置修正電圧Ｓ５９の正負量は概均一となる。
【００５３】
換言すると、演算回路５９ａの制御出力の積分を行う積分器１２ａを通して演算回路１２ｂに帰還させることによって、圧電素子５５ａ，５５ｂの正負の駆動量を均一化することができる。これは、特に２個の圧電素子５５ａ，５５ｂを同一電源で差動駆動する場合に、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極方向と反対に加わる電圧を均等化できるため、アクチュエータとしての劣化を抑制することにより、装置としての長期信頼性を上げることが可能になる。
【００５４】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置２では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１２内の積分器１２ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してから積分器１２ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１２内に挿入されているバンドパスフィルタ１２ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００５５】
〔第３の参考例〕
本発明の第３の参考例を図６に基づいて説明する。
図６は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置３の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置３は、前述した第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１において、ボイスコイルモータコントローラ１１をボイスコイルモータコントローラ１３に置き換えた以外は同一の構成をしている。従って、ボイスコイルモータコントローラ１３についてのみ以下に説明する。
【００５６】
ボイスコイルモータコントローラ１３は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御すると共に、その後、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行する際にヘッド位置修正電圧Ｓ５９の一定期間の平均値に概比例した所定の調整電流Ｓ１３にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００５７】
次に、ボイスコイルモータコントローラ１３の構成を、ボイスコイルモータコントローラ１３による磁気ヘッド位置決め装置３の動作と共に説明する。
【００５８】
ボイスコイルモータコントローラ１３に制御信号Ｓ５９ａが入力されると、まず平均値算出回路１３ａが、制御信号Ｓ５９ａの一定期間の平均値を算出する。次に演算回路１３ｂが、この平均値に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１３ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１３ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１３ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１３ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１３ａを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１３に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００５９】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１３の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の一定期間の動きの中心を追従するように動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きはほぼ左右均一となるので、サスペンション５７を動かす圧電素子５５ａ，５５ｂに加わるヘッド位置修正電圧Ｓ５９の正負量はほぼ均一となる。
【００６０】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置３では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１３内の平均値算出回路１３ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してから平均値算出回路１３ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１３内に挿入されているバンドパスフィルタ１３ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００６１】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を、図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置４の制御ブロック図である。磁気ヘッド位置決め装置４は、電流の供給により駆動するボイスコイルモータ７１と、ボイスコイルモータ７１の駆動により回転移動するよう回転軸を介してボイスコイルモータ７１に連結されたアーム７２と、アーム７２の先端に搭載され且つ電圧の供給により駆動する圧電素子７３と、圧電素子７３の駆動により微小移動するよう圧電素子７３に連結されたサスペンション７４と、サスペンション７４の先端に配設された磁気ヘッド７５と、アーム７２が回転移動して磁気ヘッド７５を磁気ディスク媒体の目標のトラックへ移送するようボイスコイルモータ７１に電流を供給するボイスコイルモータコントローラ２１と、磁気ヘッド７５がトラックへ移送される前に圧電素子７３に当該圧電素子７３の分極方向に駆動するオフセット電圧を供給すると共に磁気ヘッド７５がトラックに移送された後にサスペンション７４を移動させて磁気ヘッド７５をトラック内の所定位置に追従するよう圧電素子７３にオフセット電圧の大きさの分だけ圧電素子７３の分極方向にオフセットされた電圧を供給する圧電素子コントローラ２２とを具備している。
【００６２】
また、ボイスコイルモータコントローラ２１は、磁気ヘッド７５がトラック内の所定位置を追従する際に圧電素子コントローラ２２が圧電素子７３に供給する電圧の低周波数成分に対応した調整電流を、ボイスコイルモータ７１に供給する圧電素子補助機能を備えている。圧電素子コントローラ２２は、磁気ヘッド７５がトラック内の所定位置を追従する際に圧電素子７３に供給する電圧の最大値と最小値とを検出するピーク検出機能と、この最大値に基づいてオフセットの大きさを切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備えている。更に、ボイスコイルモータコントローラ２１は、圧電素子コントローラ２２で検出された最小値が零になるように、調整電流を決定する調整電流決定機能を備えている。
【００６３】
次に、ボイスコイルモータコントローラ２１及び圧電素子コントローラ２２の構成を、磁気ヘッド位置決め装置４の動作と共に説明する。
【００６４】
まず、ボイスコイルモータコントローラ２１によりボイスコイルモータ７１に電流を供給してアーム７２を回転移動させ、磁気ヘッド７５を磁気ディスク媒体の目標のトラックへ移送するシークが行われる。このシークの際には、予め圧電素子コントローラ２２が圧電素子７３に供給するオフセット電圧によって圧電素子７３は分極方向に駆動し、これによりサスペンション７４はこれに対応した位置に移動している。ここで、このシークにおける信号伝達については図示されていない。
【００６５】
シークによって磁気ヘッド７５が目標のトラックに移送された後は、磁気ヘッド７５をトラック内の中心位置を追従させるトラックフォローが開始される。まず、磁気ヘッド７５によりトラック上に記録されたトラック幅方向の位置情報であるサーボ信号Ｓ７５を再生し、磁気ヘッド７５に併設された復調器７６によって復調すると、ヘッド位置信号Ｓ７６が得られる。ヘッド位置信号Ｓ７６は、トラック位置に応じた線形の位置情報であり、オフトラック量（トラック中心と磁気ヘッド５７との位置誤差）が増加するほど電圧値の大きさは増加する（その波形は第１の参考例で説明した図２［１］と同一である）。
【００６６】
このとき、外力変動や磁気ディスク媒体の同期及び非同期偏心等の影響によってオフトラック量が増加すると、それに伴ってヘッド位置信号Ｓ７６の電圧値は増加し、位置誤差信号Ｓ７７となる。そして、位置誤差信号Ｓ７７が圧電素子コントローラ２２に入力されると、まず演算回路２２ａにより、位置誤差信号Ｓ７７に比例した制御信号Ｓ２２ａが生成される。次に制御信号Ｓ２２ａは、オフセット発生器２２ｂが生成したオフセット信号Ｓ２２ｂが加わってオフセットされた後、バンドパスフィルタ２２ｃ（アクチュエータの機械的共振を低減するためのもの）に通され、そして駆動回路２２ｄによって電圧増幅（比例増幅）されて圧電素子７３へと供給される。
【００６７】
ここで、オフセット信号Ｓ２２ｂは、前述したシークの際に予め圧電素子７３に供給されるオフセット電圧の素となるものでもあり、オフセット発生器２２ｂによってシークからトラックフォローにおいて常時発生しているものである。上述した電圧により駆動した圧電素子７３は、サスペンション７４を動かして磁気ヘッド７５をトラック内の中心位置に追従させる。
【００６８】
また、圧電素子コントローラ２２は、ピーク検出機能として、その内部に設けられたピークディテクタ２２ｃが制御信号Ｓ２２ａの最大値及び最小値を検出することによって、圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値を検出する。更に、オフセット切り換え機能として、オフセット発生器２２ｂは、検出された圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値に基づいて、圧電素子７３に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない（すなわち最小値の極性が反転しない）範囲で、オフセット信号Ｓ２２ｂの値を切り換え設定する。
【００６９】
一方、ボイスコイルモータコントローラ２１は、圧電素子コントローラ２２内のピークディテクタ２２ｅが生成した制御信号Ｓ２２ｅ（圧電素子駆動の最小値）の低周波数成分を抽出するローパスフィルタ２１ａと、制御信号Ｓ２２ｅの低周波数成分に比例した制御信号Ｓ２１ｂを生成する演算回路２１ｂと、アクチュエータの機械的共振を低減するために挿入されているバンドパスフィルタ２１ｃと、制御信号Ｓ２１ｂ（バンドパスフィルタ２１ｃにより帯域制限されている）に比例した電流をボイスコイルモータ７１へと供給する駆動回路２１ｄとで構成されており、これによって前述した圧電素子補助機能を実現している。
【００７０】
換言すると、圧電素子コントローラ２２は、圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値を検出し、オフセットの大きさを最大値に基づいて、例えば最大値の二分の一に切り換え設定する。一方、ボイスコイルモータコントローラ２１は、検出された最小値が零になるように決定した調整電流で、ボイスコイルモータ７１を駆動する。したがって、圧電素子７３に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子７３に供給する電圧のオフセットも常に最小となる。
【００７１】
言葉を変えてもう一度説明する。本実施形態では、圧電素子７３の駆動電源は正の片電源で、圧電素子７３を分極する方向のみに加えられる。まず、圧電素子７３がトラックフォロー動作を開始する前に、圧電素子７３にその駆動範囲の概半分動作させるためにオフセット発生器２２ｂにて必要な定常オフセット電圧を加えた後、トラックフォロー動作を開始する。その後、演算回路２２ａより出力される制御信号Ｓ２２ａをピークディテクタ２２ｅにて圧電素子駆動電圧の最小値を検出し、ローパスフィルタ２１ａを通して演算回路２１ｂに伝達し、その値がゼロとなるような制御信号Ｓ２１ｂを演算回路２１ｂにて発生させ、ボイスコイルモータ７１を駆動する。引き続き、オフセット発生器２２ｂの電圧を、圧電素子駆動電圧の最大値の１／２に変更する。こうすることで、直流的に加わるオフセット電圧を極力小さくすることができるため、常時一定の電圧が加わり続けることによる圧電素子７３の信頼性低下を抑制する事が可能となる。また、この駆動方式は、単層、単結晶若しくは積層圧電素子１個で微動アクチュエータを駆動する場合、又は積層圧電素子２個を差動で駆動する場合に、その長期信頼性を向上させることに特に有効である。
【００７２】
なお、圧電素子コントローラ２２内に挿入されているバンドパスフィルタ２２ｃ及びボイスコイルモータコントローラ２１内に挿入されているバンドパスフィルタ２１ｃは、必ずしも必要であるというものではない。また、オフセット切り換え機能としては、上述したようにオフセットの大きさを圧電素子７３に供給する電圧の最大値の２分の１とすることに限定するものではなく、圧電素子７３に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない（すなわち最小値の極性が反転しない）範囲であれば、オフセットの大きさすなわちオフセット信号２２ｂの値をどのように切り換え設定してもよい。
【００７３】
本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置４は、以上のように構成されていることから、オフセットをその電圧の２分の１に下げた分だけ、圧電素子７３に供給する電圧を小さくすることができる。そのため、特に、圧電素子７３が電極を介して積層されている場合に、圧電素子７３の破壊の危険性を低くして信頼性を高めることが可能となる。この場合は、圧電素子７３が高電圧状態であることにより、露結やダスト付着による電極短絡が起こりやすいからである。
【００７４】
〔第４の参考例〕
本発明の第４の参考例を、図８を用いて説明する。
図８は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５の制御ブロック図である。本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置３０からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ３１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ３２とを具備している。圧電素子コントローラ３２は、磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１に対して情報の記録又は再生のアクセスを行っていない間に、圧電素子５５ａ，５５ｂが分極する電圧を圧電素子５５ａ，５５ｂに所定時間供給する圧電素子再分極機能を備えている。
【００７５】
本参考例では、圧電素子コントローラ３２が圧電素子再分極機能として圧電素子５５ａ，５５ｂに供給した電圧により、圧電素子５５ａ，５５ｂは非使用状態において所定時間（例えば数分から最大でも数十分）低電圧で再分極を行っている状態となるので、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極劣化を抑制することができる。
【００７６】
また、磁気ヘッド位置決め装置５は、圧電素子５５ａ，５５を含む微動アクチュエータが少なくとも２個搭載された１本以上のアーム５４を有する。すなわち、磁気ヘッド位置決め装置５は、複数の磁気ヘッド５８のうち位置決め信号の再生及び情報の記録再生を行なっていない磁気ヘッド５８に対して、圧電素子再分極機能を実行する。磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１に対して情報の記録又は再生のアクセスを行っているか否かは、例えば、上位装置３０から磁気ヘッド５８へ出力される記録再生指令信号を圧電素子コントローラ３２が入力することによって判断される。なお、この方式は、１個の単層又は単結晶圧電素子で微動アクチュエータを構成し、正負電圧で駆動する場合に特に有効である。
【００７７】
本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５は、このように構成されていることから、圧電素子は非使用状態（磁気ヘッドが情報の記録再生を行っていない状態）時に、圧電素子コントローラの圧電素子再分極機能により電圧が供給されている間は低電圧で再分極を行っている状態となるので、圧電素子の分極劣化を抑制することができる。
【００７８】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を、図９を用いて説明する。
図９は、本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置６の制御ブロック図である。本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置６は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置４０からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ４１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ４２と、サスペンション５７に設けられるとともに磁気ヘッド５８を昇降させるのためのロードアンロードアーム４３と、前記磁気ディスク媒体の非回転時に前記ロードアンロードアーム４３を保持して磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上から退避させた状態を保つとともに、磁気ディスク媒体８１の回転後に磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードするためのロードアンロードアーム４３のガイドとなるロードアンロードカム４４とを具備している。そして、圧電素子コントローラ４２は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードする際に圧電素子５５ａ，５５ｂを振動駆動する圧電素子振動駆動機能を備えている。
【００７９】
圧電素子５５ａ，５５ｂが振動すると、圧電素子５５ａ，５５ｂに連結されたサスペンション５７も振動する。そのため、サスペンション５７に設けられたロードアンロードアーム４３も振動するので、ロードアンロードアーム４３とロードアンロードカム４４との接触部分が静止摩擦から動摩擦に移行する。したがって、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードする際に、ロードアンロードアーム４３はロードアンロードカム４４から滑らかに離れる。磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードするか否かは、例えば、上位装置４０から出力されるロード指令信号を圧電素子コントローラ３２が入力することによって判断される。
【００８０】
言葉を変えてもう一度説明する。
【００８１】
本実施形態では、図１の磁気ヘッド位置決め装置１の構成に、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上から退避させるロードアンロードカム４４と、サスペンション５７先端のロードアンロードアーム４３とを加えている。ここで、ボイスコイルモータ５１を回転駆動することにより、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上に昇降することができる。一般的にボイスコイルモータ５１は、磁気ヘッド５８が磁気ディスク８１上を浮上していることを前提に設計されており、回転方向の摩擦力はほとんど考慮されていない。
【００８２】
磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１上から退避し、ロードアンロードアーム４３をロードアンロードカム４４が支持している状態では、ロードアンロードアーム４３には、ほぼサスペンション５７の荷重に近い力が加わっている。したがって、ロード始動時の回転方向に加わる静止摩擦力はかなり大きく、磁気ヘッド５８の数が増加するに従ってボイスコイルモータ５１に加える起動トルクは上昇し、静止摩擦力が起動トルクを上回ってしまうと、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードできなくなる可能性が高くなる。特にロードアンロードアーム４３とロードアンロードカム４４との接触部分（以下「ランプ・アーム間」という）での摺動によって双方が摩耗した場合や、高湿条件下においては特にその危険性が高くなる。
【００８３】
この障害を回避するためには、ランプ・アーム間の摩擦係数が小さくなるような材料を相互に選択することが最重要であるが、サスペンション５７の荷重を下げる方法も同様に有効である。しかしながら、サスペンション５７の荷重は、磁気ヘッド５８の浮上特性に多大な影響を与え、装置としての耐衝撃特性を大幅に低下させるため、軽くすることが困難である。
【００８４】
そこで、ロード開始時に圧電素子５５ａ，５５ｂを正弦波によって駆動すると、ランプ・アーム間の摩擦を静止摩擦から動摩擦に移行させることができる。通常、動摩擦係数は静止摩擦係数の１／１０程度であることにより、ボイスコイルモータ５１の回転摩擦力が大幅に低下するため、起動不能障害確率を抑制することが可能となる。
【００８５】
以上の通り、本発明の第１及び第２の実施形態並びに第１乃至第４の参考例について説明したが、これらの実施形態及び参考例を組み合わせてもよい。また、各図面において同一部分には同一符合を付した。なお、言うまでもないが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ヘッド位置修正電圧で圧電素子を駆動制御すると同時に当該ヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にてボイスコイルモータを駆動制御するため、サスペンションの動きを低減できる。したがって、圧電素子に加わるヘッド位置修正電圧を低減できることにより、圧電素子の劣化を抑制できるので、位置決め精度の信頼性を長期間維持することができる。これに加えて、圧電素子コントローラが、圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出するピーク検出機能と、圧電素子に供給する電圧のオフセットの大きさを前記最大値に基づいて切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備え、ボイスコイルモータコントローラが、前記最小値が零になるように調整電流を決定する調整電流決定機能を備えたことにより、圧電素子に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子に供給する電圧のオフセットを常に最小にすることができる。したがって、圧電素子の劣化を抑制できるので、位置決め精度の信頼性を長期間維持できる。
【００８７】
請求項２記載の発明によれば、前述した請求項１記載の発明による効果に加え、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体上にロードする際に圧電素子を振動駆動する圧電素子振動駆動機能を圧電素子コントローラが備えたことにより、ロードアンロードアームとロードアンロードカムとの接触部分を動摩擦にすることができるので、起動不能障害確率を抑制できる。したがって、サスペンションの荷重を下げることなく、複数アームのロードアンロードが実現できるので、装置全体としての耐衝撃性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である。
【図２】図２［１］は、図１の磁気ヘッド位置決め装置における、ヘッド位置誤差信号の電圧値とオフトラック量との関係を示すグラフである。図２［２］は、図１の磁気ヘッド位置決め装置における、ローパスフィルタの周波数−ゲイン特性を示すグラフである。
【図３】図１の磁気ヘッド位置決め装置における、圧電素子とサスペンションと磁気ヘッドとの部分を拡大して示す部分平面図である。
【図４】図１の磁気ヘッド位置決め装置における、圧電素子の厚さ方向に電圧を供給したときのサスペンションの動きを示す部分平面図である。
【図５】本発明の第２の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図６】本発明の第３の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図７】本発明の第１の実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す制御ブロック図である
【図８】本発明の第４の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図９】本発明の第２の実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【符号の説明】
１，２，３，４，５，６ 磁気ヘッド位置決め装置
１１，１２，１３，２１，３１，４１ ボイスコイルモータコントローラ
１１ａ ローパスフィルタ
１２ａ 積分器
１３ａ 平均値算出回路
２２，３２，４２，５９ 圧電素子コントローラ
２２ｂ オフセット発生器
２２ｅ ピークディテクタ
５１ ボイスコイルモータ
５２ 回転軸受け
５３ 回転軸
５４ アーム
５５ａ，５５ｂ 圧電素子
５６ ジンバルスプリング
５７ サスペンション
５８ 磁気ヘッド
８１ 磁気ディスク媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド位置決め装置に係り、特に２段位置決め機構系の磁気ヘッド位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の記録密度向上は、磁気ディスク媒体の周方向線記録密度（いわゆるＢＰＩ）及び半径方向トラック密度（いわゆるＴＰＩ）を上げることで達成されてきた。特に、ＭＲ再生専用ヘッドの採用から線記録密度の向上がめざましく、ＭＲヘッドから、スピンバルブヘッド、ＧＭＲヘッドへ至る開発によって、最近では年率１００％を越える記録密度上昇を維持している。
【０００３】
しかし、磁気ディスク媒体の周方向線記録密度を更に上げるためには、磁気ヘッドスライダ（以後、単に「スライダ」と呼ぶ）の浮上量を一層低下させることが必要であり、現在ではスライダが磁気ディスク媒体に限りなく近づいているため、スライダと磁気ディスク媒体との接触によるデータ破壊の危険性が高まっている。
【０００４】
また、磁気ディスク媒体の回転数上昇との相乗効果で記録再生周波数が大幅に上昇し、磁気ヘッドからＲ／Ｗ（記録再生）アンプまでの配線の電気的特性が再生信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）に及ぼす影響が無視できなくなり、Ｒ／Ｗアンプをサスペンション上に設けることが検討されつつある。この方向は、磁気ヘッドを複数有した装置では、各磁気ヘッドごとにＲ／Ｗアンプが必要になるため、大幅なコスト上昇の要因となる。
【０００５】
以上のような状況から、近年、大容量化が試みられている磁気ディスク装置では、磁気ディスク媒体の線密度を向上させるよりも、トラック密度を上げる方向に開発が進みつつある。
【０００６】
これまでにトラック密度の上昇を阻んできた最大の要因は、主に磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルの回転振動に伴う各要素部品の相互振動である。特に大径のディスクは、各要素部品が大きいため、振動周波数が低く、振幅も大きくなるので不利であった。従って、トラック密度向上に関しては、一般にディスクの小型化によってなされてきた。すなわち、部品を小型化することで振動及び振幅を抑制し、更に振動周波数を高帯域化することで制御帯域を上げて位置決め精度を確保する方向である。
【０００７】
一方、大容量、高速転送レートが必要な機種に関しては、従来の３．５インチサイズで、１００００〜１５０００〔ｒｐｍ〕以上が求められてる。そのため、アクチュエータ等の位置決め機構系部品の高剛性化を進めても十分な位置決め精度を確保することが困難であって、トラック密度を上げることは容易でなかった。
【０００８】
そこで、磁気ヘッド位置決め装置では、アクチュエータを小型化するのではなく、微小変位対応の小型アクチュエータをメインアクチュエータ（粗動アクチュエータ）に搭載することによって追従する周波数帯域を分担し、位置決め精度の向上を果たそうとする考え方が広がっている。いわゆるマイクロアクチュエータ（微動アクチュエータ）を付加した２段位置決め機構系の導入である。
【０００９】
すなわち、２段位置決め機構系では、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の目標トラックへ移送するシークを粗動アクチュエータにて行い、磁気ヘッドをトラック中心に追従走行させるトラックフォローを主に微動アクチュエータにて行おうとするものである。この微動アクチュエータの形式は、サスペンション駆動型、スライダ駆動型、及び磁気ヘッド駆動型に分類される。
【００１０】
最近では、サスペンション駆動型としては、“Flexural Piggyback Actuator for Magnetic Disk Drives”小金沢新治他 日本機械学会や、IIP’96情報・知能・精密機器部門講演会の講演論文集に開示されているボイスコイルモータ（ＶＣＭ）型、及び“DUALSTAGE ACTUATOR SYSTEM FOR MAGNETIC DISK DRIVES USING A SHEAR MODE PIEZOELECTRICMICRO-MOTOR”S.Koganezawa.et.al FUJITSU Ltd.や、Asia-Pacific Magnetic RecordingConference (APMRC) 1998 FB-03に開示されているような圧電素子型の研究開発が活発に行われている。また、スライダ駆動型としては、“PIEZOELECTRICPIGGY-BACK MICROACTUATOR FOR HARD DISK DRIVE”Y.Sueno.et.al TDK Corp.や、APMRC1998 FB-02に開示されている圧電素子型が研究されている。磁気ヘッド駆動型としては、“A MICROACTUATOR FOR HEAD
POSITIONING SYSTEM OF HARD DISKDRIVES”H.Fujita.et.al The University of Tokyoや、APMRC1998 FB-06に示されている静電型が活発に研究されている。
【００１１】
以上の内、最後に述べた磁気ヘッド駆動型が、微動アクチュエータの究極型であり、より高いトラック密度に対応可能である。しかし、可動範囲が小さいため高トラック密度のみしか対応できないことと、磁気ヘッドスライダとの一体成型が求められるために使用材料がかなり制限される。
【００１２】
一方、スライダ駆動型は、サスペンションの振動特性を考慮する必要がなく、固体素子であるため、主共振周波数をかなり高く設定することが可能である。しかし、圧電素子をスライダ背面に接続するため実質的にスライダ厚が大きくなって、装置全体の厚さを増加させてしまう（特開平６−１５０５９６号公報参照）。更に、スライダ駆動型では、可動範囲を広げるために圧電素子を積層化すると、駆動周波数の低下及び駆動変位の非線形化が拡大してしまう。それでも駆動周波数に関しては２０〜３０〔ｋＨｚ〕であるので問題はないが、変位の非線形性が制御性能に及ぼす影響はかなり大きい。
【００１３】
これに対して、サスペンション駆動型は、変位拡大機構としてサスペンションそのものを利用しているため、変位の非線形性をかなり改善することが可能であると共に、トラック密度が２５０００ＴＰＩ〜４００００ＴＰＩで可動範囲が±２〔μｍ〕程度を目標とする場合に可動範囲を確保するという観点から有望である。このようなサスペンション駆動型における選択肢としては、前述したようにボイスコイルモータ（ＶＣＭ）型と圧電素子型とがある。
【００１４】
ＶＣＭ型は、１段目のアクチュエータ（粗動アクチュエータ）と同じ形式であり、安価な電源回路で駆動可能であるという利点がある。しかし、入力電流に対して制御できる物理量が加速度であり、変位量を制御するためには２回の積分が必要となるので、２〜３〔ｋＨｚ〕程度の制御帯域を確保するための磁気ディスク媒体上に記録するサーボデータ数が増加して、フォーマット効率（実効記録容量）が低下するという欠点がある。
【００１５】
これに対して、圧電素子型では、入力電圧によって制御できる物理量が変位であるため、ＶＣＭ型に対してサーボデータ数が少なくて済むのでフォーマット効率が上昇し、結果として記録容量を増加させることができる。ただし、駆動電圧が高く、通常±３０〜４０〔Ｖ〕になり、外部電源によりこの駆動電圧を供給できない場合は昇圧回路を新たに設ける必要があり、その分コストが上昇する。
【００１６】
このように、サスペンション駆動型の微動アクチュエータにおいては、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）型又は圧電素子型のいずれの形式においても一長一短があるが、高ＴＰＩ化による記録密度（記録容量）向上を狙う場合には、圧電素子型が適している。ここで、圧電素子型微動アクチュエータ（以後、単に「圧電素子」と呼ぶ）について詳細に説明する。
【００１７】
圧電素子は、電圧を印加すると素材変形するという圧電効果（ピエゾ効果）を利用したアクチュエータで、その素材としては強誘電体セラミックを利用する場合が多く、特にジルコン酸チタン酸鉛（通称「ＰＺＴ」）系が多く用いられている。圧電素子の構造としては、主に単層型（単板型）と積層型とがある。
【００１８】
このうち、積層型は、単層型では変位が非常に小さいので、電極を介しながら積層することにより変位を稼いでいるものである。この積層型圧電素子を駆動するときは、圧電素子を分極させる方向（膨張する方向）のみに電圧を加えることが圧電素子の破壊防止のために推奨されており、このため、分極方向のみで振動的な変位（例えば正弦波）を実現するためには、分極方向に一定電圧のオフセットが必要になる。
【００１９】
一方、単層型では、その変位がかなり小さいため必然的に変位拡大機構が必要となる場合が多く、より大きな変位を必要とする場合は、分極方向に駆動するだけではなくその反対方向にも電圧を加えて膨張収縮をさせる必要が生じ、さらには２個の圧電素子を差動駆動する場合もある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電素子型微動アクチュエータは、長期間性能を維持するための信頼性に関しては未だに十分確保されているとは言い難い。特に、高温環境下において圧電素子を分極方向とは反対の方向に高電圧で駆動すると、圧電素子の分極率が低下して分極方向の変位が著しく減少し、位置決め精度が低下するおそれがある。
【００２１】
更に、積層型の圧電素子を分極方向のみで駆動すると、その駆動電圧はオフセットにより数十キロボルト以上という高レベルとなる。そのため、圧電素子に露結やダスト付着が生じた場合に、一層の厚さが通常２０〜４０〔μｍ〕程度であるため、積層された圧電素子間の電極が短絡して圧電素子が破壊され、位置決め動作が不能となるおそれがある。
【００２２】
また、圧電素子とサスペンションとの接続は、セラミックスとステンレスという異種材料の接合となるため、通常は樹脂系接着剤による接合となる。このとき、高温高湿環境下では、その接着強度及び物理定数の変化に伴って変位の低下や微動アクチュエータ全体としての剛性低下（共振周波数の低下）が顕在化し、位置決め精度が低下するおそれがある。
【００２３】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来技術が有する不都合を改善し、特に圧電素子の劣化及び破壊の危険性を抑制して、磁気ヘッドの位置決め精度の信頼性を長期間維持することができる磁気ヘッド位置決め装置を提供することを、その目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、電流により作動するボイスコイルモータと、このボイスコイルモータの作動により回転移動するよう当該ボイスコイルモータに連結されたアームと、このアームの先端に搭載され且つ電圧により作動する圧電素子と、この圧電素子の作動により微小移動するよう当該圧電素子に連結されたサスペンションと、このサスペンションの先端に設けられた磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の目標トラックに移送するよう上位装置からの指令と前記磁気ヘッドが前記磁気ディスク媒体から読み取るトラック位置情報とに基づいて前記ボイスコイルモータを駆動制御するボイスコイルモータコントローラと、前記磁気ヘッドが前記目標トラックに移送された後に当該目標トラック内の所定位置を追従走行するよう前記磁気ヘッドが前記目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成したヘッド位置修正電圧にて前記圧電素子を駆動制御する圧電素子コントローラとを具備した磁気ヘッド位置決め装置において、前記ボイスコイルモータコントローラは、前記磁気ヘッドが前記目標トラック内の所定位置を追従走行する際に、前記ヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にて前記ボイスコイルモータを駆動制御する、圧電素子動作補助機能を備えた、という構成を採用している。
【００２５】
このため、請求項１記載の発明では、磁気ヘッドが目標トラック内の所定位置を追従走行する際にアームから見たサスペンションの動きは、ヘッド位置修正電圧による圧電素子の駆動制御で決まる。一方、ボイスコイルモータコントローラが圧電素子補助機能によりヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にてボイスコイルモータを駆動制御するため、サスペンションの動きがその分少なくなる。すなわち、アームを動かすことによって、サスペンションを動かす圧電素子に加わるヘッド位置修正電圧を低減することができる。
【００２６】
また、請求項１記載の発明では、前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドが前記トラック内の所定位置を追従する際に前記圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出するピーク検出機能と、前記圧電素子に供給する電圧のオフセットの大きさを前記最大値に基づいて切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備え、前記ボイスコイルモータコントローラは、前記圧電素子コントローラで検出された前記最小値が零になるように前記調整電流を決定する調整電流決定機能を備えた、という構成を採用している。
【００２７】
このため、請求項１記載の発明では、圧電素子コントローラは、圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出し、オフセットの大きさを最大値に基づいて、例えば最大値の二分の一に切り換え設定する。一方、ボイスコイルモータコントローラは、検出された最小値が零になるように決定した調整電流で、ボイスコイルモータを駆動する。したがって、圧電素子に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子に供給する電圧のオフセットも常に最小となる。換言すると、ピーク検出機能により検出されたこれらの最大値及び最小値に基づいて、オフセット電圧切り換え機能により圧電素子に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない範囲でオフセットを低く切り換え設定することにより、圧電素子に供給する電圧をオフセットを下げた分だけ小さくすることができる。
【００２８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記サスペンションに設けられるとともに前記磁気ヘッドを昇降させるのためのロードアンロードアームと、前記磁気ディスク媒体の非回転時に前記ロードアンロードアームを保持して前記磁気ヘッドを当該磁気ディスク媒体上から退避させた状態を保つとともに、前記磁気ディスク媒体の回転後に前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードするための前記ロードアンロードアームのガイドとなるロードアンロードカムとを具備し、前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードする際に前記圧電素子を振動駆動する圧電素子振動駆動機能を備えた、という構成を採用している。
【００２９】
このため、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同等の機能を有する。また、圧電素子が振動すると、圧電素子に連結されたサスペンションも振動する。そのため、サスペンションに設けられたロードアンロードアームも振動するので、ロードアンロードアームとロードアンロードカムとの接触部分が静止摩擦から動摩擦に移行する。したがって、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体上にロードする際に、ロードアンロードアームはロードアンロードカムから滑らかに離れる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の参考例〕
本発明の第１の参考例を、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置１は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ１１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ５９とを具備している。ボイスコイルモータコントローラ１１は、更に、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置を追従走行する際にヘッド位置修正電圧の低周波数成分に概比例した調整電流にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００３１】
ここで、ボイスコイルモータコントローラ１１及び圧電素子コントローラ５９の構成について、磁気ヘッド位置決め装置１の動作と共に説明する。
【００３２】
まず、ボイスコイルモータコントローラ１１は、上位装置（図示せず）からの指令により、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１の目標トラックに移送するために、その移動距離に応じた電流波形をボイスコイルモータ５１のコイルに供給する。すると、電磁誘導作用によってアーム５４が回転軸５３を中心として回転移動する。これと同時に、磁気ディスク媒体８１上に記録されたトラック位置情報を磁気ヘッド５８によって再生し、移動トラック数をモニタリングすれば、ほぼ目的の半径位置（目標トラック）に到達する。以上のような磁気ヘッド５８の移送はシークと呼ばれ、ボイスコイルモータのみを有する１段位置決め装置の駆動方法と同じように、ボイスコイルモータ５１の駆動制御によって行われる。なお、図１ではシークにおける信号伝達は図示されていない。
【００３３】
シークによって磁気ヘッド５８が目標トラックの±０．５トラックの範囲に概位置決めされた後は、磁気ヘッド５８を目標トラックの中心に精密に追従走行させるトラックフォローが開始される。トラックフォローについては、図１に示されている信号伝達に基づいて説明する。
【００３４】
まず、トラック上に記録されたトラック幅方向のヘッド位置情報であるサーボ信号Ｓ５８を磁気ヘッド５８により再生し、磁気ヘッド５８に併設された復調器６０によって復調すると、図２［１］に示されるヘッド位置誤差信号Ｓ６０が得られる。ヘッド位置誤差信号Ｓ６０は、オフトラック量に応じてその電圧の大きさが変化する線形の位置情報であり、オフトラック量が増加するほど電圧の大きさが増加する。このオフトラック量とは、トラックの中心と磁気ヘッド５８の中心との距離（位置誤差）であり、オフトラック量が増加する原因としては、外力変動やスピンドル８２の回転による磁気ディスク媒体８１の同期及び非同期の偏心等の影響が考えられる。
【００３５】
次に、ヘッド位置誤差信号Ｓ６０は圧電素子コントローラ５９に入力される。圧電素子コントローラ５９内では、まず演算回路５９ａが、ヘッド位置誤差信号Ｓ６０に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ５９ａを生成する。続いて、バンドパスフィルタ５９ｂにより、サスペンション５７の機械的共振を低減するために、制御信号Ｓ５９ａを帯域制限する。その後、駆動回路５９ｃが、この帯域制限された制御信号Ｓ５９ａを所定のパワーレベルの電圧に比例増幅してヘッド位置修正電圧Ｓ５９を生成し、これを圧電素子５５ａ，５５ｂに供給する。
【００３６】
そして、圧電素子５５ａ，５５ｂが、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９の大きさ及び極性に応じて作動すると、これに対応してサスペンション５７はヘッド位置誤差信号Ｓ６０を零とする方向に動く。この結果、磁気ヘッド５８はトラック中心を追従走行する。
【００３７】
以上のような制御信号Ｓ５９ａに基づいた一連の動作による磁気ヘッド５８のトラック中心走行と同時に、制御信号Ｓ５９ａは、ボイスコイルモータコントローラ１１にも入力される。その結果、ボイスコイルモータコントローラ１１の圧電素子動作補助機能によりボイスコイルモータ５１が駆動される。
【００３８】
制御信号Ｓ５９ａがボイスコイルモータコントローラ１１に入力されると、まずローパスフィルタ１１ａにより、ボイスコイルモータ５１の制御可能帯域を考慮して制御信号Ｓ５９ａの低周波数成分が抽出される。このローパスフィルタ１１ａの周波数−ゲイン特性を、図２［２］に示す。その後、演算回路１１ｂが、この低周波数成分に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１１ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１１ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１１ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１１ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１１ｂを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１１に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００３９】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１１の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の低周波で大きな動きに追従するように動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きが大きくなるのが抑えられるので、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９の大きさを抑えることができる。
【００４０】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置１では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１１内のローパスフィルタ１１ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してからローパスフィルタ１１ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１１内に挿入されているバンドパスフィルタ１１ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００４１】
次に、圧電素子５５ａ，５５ｂの駆動によるサスペンション５７の動きについて、図３及び図４を用いて説明する。
【００４２】
図３は、図１において圧電素子５５ａ，５５ｂとサスペンション５７と磁気ヘッド５８との部分を拡大した部分平面図である。圧電素子５５ａ，５５ｂは単層型であり、これらを厚さ方向（紙面垂直方向）に電圧を加えて差動駆動するためにその厚さ方向おける分極方向を相互に反転させている。そして、圧電素子５５ａ，５５ｂは、アーム５４の先端に搭載されたベース６１に長さ方向の一端を固定して搭載されており、更にこのベース６１を介してアースされている。
【００４３】
また、ベース６１とサスペンション５７との間には変位拡大スプリング６２が３箇所設けられており、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動によりサスペンション５７を安定に且つ大きく変位させるようになっている。サスペンション５７は、本体をなすロードビーム５７ａと、適度なばね効果を有するよう設けられたロードスプリング５７ｂとで構成されている。そして、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１と対向せしめると共にサスペンション５７を支持するジンバルスプリング５６が、ベース６１に連結されている。
【００４４】
図４は、圧電素子５５ａ，５５ｂの厚さ方向にヘッド位置修正電圧Ｓ５９を供給したときのサスペンション５７の動きを示した説明図である。圧電素子５５ａ，５５ｂは、その膨張収縮の過程で体積が一定に保たれ、また、前述したように厚さ方向における分極方向を互いに反転させている。そのため、圧電素子５５ａ，５５ｂの厚さ方向に同じ大きさ及び極性の電圧を供給すると、圧電素子５５ａが厚さ方向に膨張して長さ方向の固定端（ベース６１との連結部分）に向けて収縮すれば（矢印Ａ）、圧電素子５５ｂはそれとは反対に厚さ方向に収縮して長さ方向の自由端（サスペンション５７との連結部分）に向けて膨張する（矢印Ｂ）。
【００４５】
このため、サスペンション５７は、長さ方向に収縮した圧電素子５５ａに引かれると共に長さ方向に膨張した圧電素子５５ｂに押され、更に変位拡大スプリング６２が作動することにより、矢印Ｃの方向に移動する。そして、磁気ヘッド５８はこれに伴って矢印Ｄの方向に移動する。また、これとは反対に、サスペンション５７を矢印Ｅの方向に移動させるには、ヘッド位置修正電圧Ｓ５９を前述した場合と逆の極性にすればよい。
【００４６】
本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１は、以上のように構成されていることから、低周波で変位の大きなスピンドル８２の定常ランナウトに磁気ヘッド５８を追従させる際に、アーム５４から見たサスペンション５７の動きが大きくなるのが抑えられるので、圧電素子５５ａ，５５ｂはフルストロークで駆動する必要がなくなり、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極方向とは反対の方向に大きな電圧が加わるのを抑えることができる。このため、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極率が低下し分極方向の変位が著しく低下するおそれがなくなるので、磁気ヘッド５８の位置決め精度が低下することなく、磁気ヘッド５８による情報の記録再生の信頼性を長期間維持することが可能となる。
【００４７】
換言すると、演算回路５９ａの制御信号Ｓ５９ａから、ローパスフィルタ１１ａを介してボイスコイルモータ５１の制御帯域内の電圧成分を取り出し、これを演算回路１１ｂに帰還させることにより、圧電素子５５ａ，５５ｂの変位にボイスコイルモータ５１が追従するようボイスコイルモータ５１を駆動すれば、低周波で変位の大きな位置誤差成分をボイスコイルモータ５１が受け持つことが可能となる。その結果、圧電素子５５ａ，５５ｂの駆動電圧を下げることができるため、圧電素子５５ａ，５５ｂの信頼性を高めることができる。
【００４８】
〔第２の参考例〕
本発明の第２の参考例を図５に基づいて説明する。
図５は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置２の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置２は、第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１において、ボイスコイルモータコントローラ１１をボイスコイルモータコントローラ１２に置き換えた以外は同一の構成をしている。従って、ボイスコイルモータコントローラ１２についてのみ以下に説明する。
【００４９】
ボイスコイルモータコントローラ１２は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御すると共に、その後、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行する際にヘッド位置修正電圧Ｓ５９の積分値に概比例した所定の調整電流Ｓ１２にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００５０】
次に、ボイスコイルモータコントローラ１２の構成を、ボイスコイルモータコントローラ１２による磁気ヘッド位置決め装置２の動作と共に説明する。
【００５１】
ボイスコイルモータコントローラ１２に制御信号Ｓ５９ａが入力されると、まず積分器１２ａが、制御信号Ｓ５９ａの積分値を生成する。次に演算回路１２ｂが、この積分値に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１２ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１２ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１２ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１２ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１２ａを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１２に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００５２】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１２の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の動きに遅れるように平滑に追従して動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きは概左右均一となるので、サスペンション５７を動かす圧電素子５５ａ，５５ｂに加わるヘッド位置修正電圧Ｓ５９の正負量は概均一となる。
【００５３】
換言すると、演算回路５９ａの制御出力の積分を行う積分器１２ａを通して演算回路１２ｂに帰還させることによって、圧電素子５５ａ，５５ｂの正負の駆動量を均一化することができる。これは、特に２個の圧電素子５５ａ，５５ｂを同一電源で差動駆動する場合に、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極方向と反対に加わる電圧を均等化できるため、アクチュエータとしての劣化を抑制することにより、装置としての長期信頼性を上げることが可能になる。
【００５４】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置２では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１２内の積分器１２ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してから積分器１２ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１２内に挿入されているバンドパスフィルタ１２ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００５５】
〔第３の参考例〕
本発明の第３の参考例を図６に基づいて説明する。
図６は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置３の平面図である。磁気ヘッド位置決め装置３は、前述した第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置１において、ボイスコイルモータコントローラ１１をボイスコイルモータコントローラ１３に置き換えた以外は同一の構成をしている。従って、ボイスコイルモータコントローラ１３についてのみ以下に説明する。
【００５６】
ボイスコイルモータコントローラ１３は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置（図示せず）からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御すると共に、その後、磁気ヘッド５８が目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行する際にヘッド位置修正電圧Ｓ５９の一定期間の平均値に概比例した所定の調整電流Ｓ１３にてボイスコイルモータ５１を駆動制御する圧電素子動作補助機能を備えている。
【００５７】
次に、ボイスコイルモータコントローラ１３の構成を、ボイスコイルモータコントローラ１３による磁気ヘッド位置決め装置３の動作と共に説明する。
【００５８】
ボイスコイルモータコントローラ１３に制御信号Ｓ５９ａが入力されると、まず平均値算出回路１３ａが、制御信号Ｓ５９ａの一定期間の平均値を算出する。次に演算回路１３ｂが、この平均値に比例した所定の大きさ及び極性を有した制御信号Ｓ１３ｂを生成する。続いて、バンドパスフィルタ１３ｃにより、アーム５４の機械的共振を低減するために制御信号Ｓ１３ｂを帯域制限する。その後、駆動回路１３ｄが、この帯域制限された制御信号Ｓ１３ａを所定の大きさ及び向きを有した調整電流Ｓ１３に比例変換し、これをボイスコイルモータ５１に供給する。
【００５９】
そして、ボイスコイルモータ５１が調整電流Ｓ１３の大きさ及び向きに応じて作動すると、これに対応してアーム５４は、サスペンション５７の一定期間の動きの中心を追従するように動く。このため、アーム５４から見たサスペンション５７の動きはほぼ左右均一となるので、サスペンション５７を動かす圧電素子５５ａ，５５ｂに加わるヘッド位置修正電圧Ｓ５９の正負量はほぼ均一となる。
【００６０】
なお、本参考例における磁気ヘッド位置決め装置３では、圧電素子コントローラ５９内の演算回路５９ａが生成する制御信号Ｓ５９ａをボイスコイルモータコントローラ１３内の平均値算出回路１３ａに入力しているが、制御信号Ｓ５９ａをバンドパスフィルタ５９ｂに通してから平均値算出回路１３ａに入力してもよい。また、圧電素子コントローラ５９内に挿入されているバンドパスフィルタ５９ｂ及びボイスコイルモータコントローラ１３内に挿入されているバンドパスフィルタ１３ｃは、必ずしも必要であるというものではない。
【００６１】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を、図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置４の制御ブロック図である。磁気ヘッド位置決め装置４は、電流の供給により駆動するボイスコイルモータ７１と、ボイスコイルモータ７１の駆動により回転移動するよう回転軸を介してボイスコイルモータ７１に連結されたアーム７２と、アーム７２の先端に搭載され且つ電圧の供給により駆動する圧電素子７３と、圧電素子７３の駆動により微小移動するよう圧電素子７３に連結されたサスペンション７４と、サスペンション７４の先端に配設された磁気ヘッド７５と、アーム７２が回転移動して磁気ヘッド７５を磁気ディスク媒体の目標のトラックへ移送するようボイスコイルモータ７１に電流を供給するボイスコイルモータコントローラ２１と、磁気ヘッド７５がトラックへ移送される前に圧電素子７３に当該圧電素子７３の分極方向に駆動するオフセット電圧を供給すると共に磁気ヘッド７５がトラックに移送された後にサスペンション７４を移動させて磁気ヘッド７５をトラック内の所定位置に追従するよう圧電素子７３にオフセット電圧の大きさの分だけ圧電素子７３の分極方向にオフセットされた電圧を供給する圧電素子コントローラ２２とを具備している。
【００６２】
また、ボイスコイルモータコントローラ２１は、磁気ヘッド７５がトラック内の所定位置を追従する際に圧電素子コントローラ２２が圧電素子７３に供給する電圧の低周波数成分に対応した調整電流を、ボイスコイルモータ７１に供給する圧電素子補助機能を備えている。圧電素子コントローラ２２は、磁気ヘッド７５がトラック内の所定位置を追従する際に圧電素子７３に供給する電圧の最大値と最小値とを検出するピーク検出機能と、この最大値に基づいてオフセットの大きさを切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備えている。更に、ボイスコイルモータコントローラ２１は、圧電素子コントローラ２２で検出された最小値が零になるように、調整電流を決定する調整電流決定機能を備えている。
【００６３】
次に、ボイスコイルモータコントローラ２１及び圧電素子コントローラ２２の構成を、磁気ヘッド位置決め装置４の動作と共に説明する。
【００６４】
まず、ボイスコイルモータコントローラ２１によりボイスコイルモータ７１に電流を供給してアーム７２を回転移動させ、磁気ヘッド７５を磁気ディスク媒体の目標のトラックへ移送するシークが行われる。このシークの際には、予め圧電素子コントローラ２２が圧電素子７３に供給するオフセット電圧によって圧電素子７３は分極方向に駆動し、これによりサスペンション７４はこれに対応した位置に移動している。ここで、このシークにおける信号伝達については図示されていない。
【００６５】
シークによって磁気ヘッド７５が目標のトラックに移送された後は、磁気ヘッド７５をトラック内の中心位置を追従させるトラックフォローが開始される。まず、磁気ヘッド７５によりトラック上に記録されたトラック幅方向の位置情報であるサーボ信号Ｓ７５を再生し、磁気ヘッド７５に併設された復調器７６によって復調すると、ヘッド位置信号Ｓ７６が得られる。ヘッド位置信号Ｓ７６は、トラック位置に応じた線形の位置情報であり、オフトラック量（トラック中心と磁気ヘッド５７との位置誤差）が増加するほど電圧値の大きさは増加する（その波形は第１の参考例で説明した図２［１］と同一である）。
【００６６】
このとき、外力変動や磁気ディスク媒体の同期及び非同期偏心等の影響によってオフトラック量が増加すると、それに伴ってヘッド位置信号Ｓ７６の電圧値は増加し、位置誤差信号Ｓ７７となる。そして、位置誤差信号Ｓ７７が圧電素子コントローラ２２に入力されると、まず演算回路２２ａにより、位置誤差信号Ｓ７７に比例した制御信号Ｓ２２ａが生成される。次に制御信号Ｓ２２ａは、オフセット発生器２２ｂが生成したオフセット信号Ｓ２２ｂが加わってオフセットされた後、バンドパスフィルタ２２ｃ（アクチュエータの機械的共振を低減するためのもの）に通され、そして駆動回路２２ｄによって電圧増幅（比例増幅）されて圧電素子７３へと供給される。
【００６７】
ここで、オフセット信号Ｓ２２ｂは、前述したシークの際に予め圧電素子７３に供給されるオフセット電圧の素となるものでもあり、オフセット発生器２２ｂによってシークからトラックフォローにおいて常時発生しているものである。上述した電圧により駆動した圧電素子７３は、サスペンション７４を動かして磁気ヘッド７５をトラック内の中心位置に追従させる。
【００６８】
また、圧電素子コントローラ２２は、ピーク検出機能として、その内部に設けられたピークディテクタ２２ｃが制御信号Ｓ２２ａの最大値及び最小値を検出することによって、圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値を検出する。更に、オフセット切り換え機能として、オフセット発生器２２ｂは、検出された圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値に基づいて、圧電素子７３に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない（すなわち最小値の極性が反転しない）範囲で、オフセット信号Ｓ２２ｂの値を切り換え設定する。
【００６９】
一方、ボイスコイルモータコントローラ２１は、圧電素子コントローラ２２内のピークディテクタ２２ｅが生成した制御信号Ｓ２２ｅ（圧電素子駆動の最小値）の低周波数成分を抽出するローパスフィルタ２１ａと、制御信号Ｓ２２ｅの低周波数成分に比例した制御信号Ｓ２１ｂを生成する演算回路２１ｂと、アクチュエータの機械的共振を低減するために挿入されているバンドパスフィルタ２１ｃと、制御信号Ｓ２１ｂ（バンドパスフィルタ２１ｃにより帯域制限されている）に比例した電流をボイスコイルモータ７１へと供給する駆動回路２１ｄとで構成されており、これによって前述した圧電素子補助機能を実現している。
【００７０】
換言すると、圧電素子コントローラ２２は、圧電素子７３に供給する電圧の最大値及び最小値を検出し、オフセットの大きさを最大値に基づいて、例えば最大値の二分の一に切り換え設定する。一方、ボイスコイルモータコントローラ２１は、検出された最小値が零になるように決定した調整電流で、ボイスコイルモータ７１を駆動する。したがって、圧電素子７３に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子７３に供給する電圧のオフセットも常に最小となる。
【００７１】
言葉を変えてもう一度説明する。本実施形態では、圧電素子７３の駆動電源は正の片電源で、圧電素子７３を分極する方向のみに加えられる。まず、圧電素子７３がトラックフォロー動作を開始する前に、圧電素子７３にその駆動範囲の概半分動作させるためにオフセット発生器２２ｂにて必要な定常オフセット電圧を加えた後、トラックフォロー動作を開始する。その後、演算回路２２ａより出力される制御信号Ｓ２２ａをピークディテクタ２２ｅにて圧電素子駆動電圧の最小値を検出し、ローパスフィルタ２１ａを通して演算回路２１ｂに伝達し、その値がゼロとなるような制御信号Ｓ２１ｂを演算回路２１ｂにて発生させ、ボイスコイルモータ７１を駆動する。引き続き、オフセット発生器２２ｂの電圧を、圧電素子駆動電圧の最大値の１／２に変更する。こうすることで、直流的に加わるオフセット電圧を極力小さくすることができるため、常時一定の電圧が加わり続けることによる圧電素子７３の信頼性低下を抑制する事が可能となる。また、この駆動方式は、単層、単結晶若しくは積層圧電素子１個で微動アクチュエータを駆動する場合、又は積層圧電素子２個を差動で駆動する場合に、その長期信頼性を向上させることに特に有効である。
【００７２】
なお、圧電素子コントローラ２２内に挿入されているバンドパスフィルタ２２ｃ及びボイスコイルモータコントローラ２１内に挿入されているバンドパスフィルタ２１ｃは、必ずしも必要であるというものではない。また、オフセット切り換え機能としては、上述したようにオフセットの大きさを圧電素子７３に供給する電圧の最大値の２分の１とすることに限定するものではなく、圧電素子７３に供給する電圧が分極方向と反対方向にならない（すなわち最小値の極性が反転しない）範囲であれば、オフセットの大きさすなわちオフセット信号２２ｂの値をどのように切り換え設定してもよい。
【００７３】
本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置４は、以上のように構成されていることから、オフセットをその電圧の２分の１に下げた分だけ、圧電素子７３に供給する電圧を小さくすることができる。そのため、特に、圧電素子７３が電極を介して積層されている場合に、圧電素子７３の破壊の危険性を低くして信頼性を高めることが可能となる。この場合は、圧電素子７３が高電圧状態であることにより、露結やダスト付着による電極短絡が起こりやすいからである。
【００７４】
〔第４の参考例〕
本発明の第４の参考例を、図８を用いて説明する。
図８は、本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５の制御ブロック図である。本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置３０からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ３１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ３２とを具備している。圧電素子コントローラ３２は、磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１に対して情報の記録又は再生のアクセスを行っていない間に、圧電素子５５ａ，５５ｂが分極する電圧を圧電素子５５ａ，５５ｂに所定時間供給する圧電素子再分極機能を備えている。
【００７５】
本参考例では、圧電素子コントローラ３２が圧電素子再分極機能として圧電素子５５ａ，５５ｂに供給した電圧により、圧電素子５５ａ，５５ｂは非使用状態において所定時間（例えば数分から最大でも数十分）低電圧で再分極を行っている状態となるので、圧電素子５５ａ，５５ｂの分極劣化を抑制することができる。
【００７６】
また、磁気ヘッド位置決め装置５は、圧電素子５５ａ，５５を含む微動アクチュエータが少なくとも２個搭載された１本以上のアーム５４を有する。すなわち、磁気ヘッド位置決め装置５は、複数の磁気ヘッド５８のうち位置決め信号の再生及び情報の記録再生を行なっていない磁気ヘッド５８に対して、圧電素子再分極機能を実行する。磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１に対して情報の記録又は再生のアクセスを行っているか否かは、例えば、上位装置３０から磁気ヘッド５８へ出力される記録再生指令信号を圧電素子コントローラ３２が入力することによって判断される。なお、この方式は、１個の単層又は単結晶圧電素子で微動アクチュエータを構成し、正負電圧で駆動する場合に特に有効である。
【００７７】
本参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置５は、このように構成されていることから、圧電素子は非使用状態（磁気ヘッドが情報の記録再生を行っていない状態）時に、圧電素子コントローラの圧電素子再分極機能により電圧が供給されている間は低電圧で再分極を行っている状態となるので、圧電素子の分極劣化を抑制することができる。
【００７８】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を、図９を用いて説明する。
図９は、本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置６の制御ブロック図である。本実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置６は、電流により作動するボイスコイルモータ５１と、ボイスコイルモータ５１の作動により回転移動するよう回転軸受け５２により回転軸５３を介してボイスコイルモータ５１に連結されたアーム５４と、アーム５４の先端に搭載され且つ電圧により作動する２個の圧電素子５５ａ，５５ｂと、圧電素子５５ａ，５５ｂの作動により微小移動するよう圧電素子５５ａ，５５ｂに連結され且つジンバルスプリング５６により支持されたサスペンション５７と、サスペンション５７の先端に配設された磁気ヘッド５８と、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１（スピンドル８２により回転している）の目標トラックに移送するよう上位装置４０からの指令と磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１から読み取るトラック位置情報とに基づいてボイスコイルモータ５１を駆動制御するボイスコイルモータコントローラ４１と、磁気ヘッド５８が目標トラックに移送された後に目標トラック内の所定位置（トラック中心）を追従走行するよう磁気ヘッド５８が目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成した所定のヘッド位置修正電圧にて圧電素子５５ａ，５５ｂを駆動制御する圧電素子コントローラ４２と、サスペンション５７に設けられるとともに磁気ヘッド５８を昇降させるのためのロードアンロードアーム４３と、前記磁気ディスク媒体の非回転時に前記ロードアンロードアーム４３を保持して磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上から退避させた状態を保つとともに、磁気ディスク媒体８１の回転後に磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードするためのロードアンロードアーム４３のガイドとなるロードアンロードカム４４とを具備している。そして、圧電素子コントローラ４２は、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードする際に圧電素子５５ａ，５５ｂを振動駆動する圧電素子振動駆動機能を備えている。
【００７９】
圧電素子５５ａ，５５ｂが振動すると、圧電素子５５ａ，５５ｂに連結されたサスペンション５７も振動する。そのため、サスペンション５７に設けられたロードアンロードアーム４３も振動するので、ロードアンロードアーム４３とロードアンロードカム４４との接触部分が静止摩擦から動摩擦に移行する。したがって、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードする際に、ロードアンロードアーム４３はロードアンロードカム４４から滑らかに離れる。磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードするか否かは、例えば、上位装置４０から出力されるロード指令信号を圧電素子コントローラ３２が入力することによって判断される。
【００８０】
言葉を変えてもう一度説明する。
【００８１】
本実施形態では、図１の磁気ヘッド位置決め装置１の構成に、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上から退避させるロードアンロードカム４４と、サスペンション５７先端のロードアンロードアーム４３とを加えている。ここで、ボイスコイルモータ５１を回転駆動することにより、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上に昇降することができる。一般的にボイスコイルモータ５１は、磁気ヘッド５８が磁気ディスク８１上を浮上していることを前提に設計されており、回転方向の摩擦力はほとんど考慮されていない。
【００８２】
磁気ヘッド５８が磁気ディスク媒体８１上から退避し、ロードアンロードアーム４３をロードアンロードカム４４が支持している状態では、ロードアンロードアーム４３には、ほぼサスペンション５７の荷重に近い力が加わっている。したがって、ロード始動時の回転方向に加わる静止摩擦力はかなり大きく、磁気ヘッド５８の数が増加するに従ってボイスコイルモータ５１に加える起動トルクは上昇し、静止摩擦力が起動トルクを上回ってしまうと、磁気ヘッド５８を磁気ディスク媒体８１上にロードできなくなる可能性が高くなる。特にロードアンロードアーム４３とロードアンロードカム４４との接触部分（以下「ランプ・アーム間」という）での摺動によって双方が摩耗した場合や、高湿条件下においては特にその危険性が高くなる。
【００８３】
この障害を回避するためには、ランプ・アーム間の摩擦係数が小さくなるような材料を相互に選択することが最重要であるが、サスペンション５７の荷重を下げる方法も同様に有効である。しかしながら、サスペンション５７の荷重は、磁気ヘッド５８の浮上特性に多大な影響を与え、装置としての耐衝撃特性を大幅に低下させるため、軽くすることが困難である。
【００８４】
そこで、ロード開始時に圧電素子５５ａ，５５ｂを正弦波によって駆動すると、ランプ・アーム間の摩擦を静止摩擦から動摩擦に移行させることができる。通常、動摩擦係数は静止摩擦係数の１／１０程度であることにより、ボイスコイルモータ５１の回転摩擦力が大幅に低下するため、起動不能障害確率を抑制することが可能となる。
【００８５】
以上の通り、本発明の第１及び第２の実施形態並びに第１乃至第４の参考例について説明したが、これらの実施形態及び参考例を組み合わせてもよい。また、各図面において同一部分には同一符合を付した。なお、言うまでもないが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ヘッド位置修正電圧で圧電素子を駆動制御すると同時に当該ヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にてボイスコイルモータを駆動制御するため、サスペンションの動きを低減できる。したがって、圧電素子に加わるヘッド位置修正電圧を低減できることにより、圧電素子の劣化を抑制できるので、位置決め精度の信頼性を長期間維持することができる。これに加えて、圧電素子コントローラが、圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出するピーク検出機能と、圧電素子に供給する電圧のオフセットの大きさを前記最大値に基づいて切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備え、ボイスコイルモータコントローラが、前記最小値が零になるように調整電流を決定する調整電流決定機能を備えたことにより、圧電素子に供給する電圧の最小値が常に零になるように制御されるので、圧電素子に供給する電圧のオフセットを常に最小にすることができる。したがって、圧電素子の劣化を抑制できるので、位置決め精度の信頼性を長期間維持できる。
【００８７】
請求項２記載の発明によれば、前述した請求項１記載の発明による効果に加え、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体上にロードする際に圧電素子を振動駆動する圧電素子振動駆動機能を圧電素子コントローラが備えたことにより、ロードアンロードアームとロードアンロードカムとの接触部分を動摩擦にすることができるので、起動不能障害確率を抑制できる。したがって、サスペンションの荷重を下げることなく、複数アームのロードアンロードが実現できるので、装置全体としての耐衝撃性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である。
【図２】図２［１］は、図１の磁気ヘッド位置決め装置における、ヘッド位置誤差信号の電圧値とオフトラック量との関係を示すグラフである。図２［２］は、図１の磁気ヘッド位置決め装置における、ローパスフィルタの周波数−ゲイン特性を示すグラフである。
【図３】図１の磁気ヘッド位置決め装置における、圧電素子とサスペンションと磁気ヘッドとの部分を拡大して示す部分平面図である。
【図４】図１の磁気ヘッド位置決め装置における、圧電素子の厚さ方向に電圧を供給したときのサスペンションの動きを示す部分平面図である。
【図５】本発明の第２の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図６】本発明の第３の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図７】本発明の第１の実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す制御ブロック図である
【図８】本発明の第４の参考例に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【図９】本発明の第２の実施形態に係る磁気ヘッド位置決め装置を示す平面図及びブロック図である
【符号の説明】
１，２，３，４，５，６ 磁気ヘッド位置決め装置
１１，１２，１３，２１，３１，４１ ボイスコイルモータコントローラ
１１ａ ローパスフィルタ
１２ａ 積分器
１３ａ 平均値算出回路
２２，３２，４２，５９ 圧電素子コントローラ
２２ｂ オフセット発生器
２２ｅ ピークディテクタ
５１ ボイスコイルモータ
５２ 回転軸受け
５３ 回転軸
５４ アーム
５５ａ，５５ｂ 圧電素子
５６ ジンバルスプリング
５７ サスペンション
５８ 磁気ヘッド
８１ 磁気ディスク媒体
Claims (2)
- 電流により作動するボイスコイルモータと、このボイスコイルモータの作動により回転移動するよう当該ボイスコイルモータに連結されたアームと、このアームの先端に搭載され且つ電圧により作動する圧電素子と、この圧電素子の作動により微小移動するよう当該圧電素子に連結されたサスペンションと、このサスペンションの先端に設けられた磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の目標トラックに移送するよう上位装置からの指令と前記磁気ヘッドが前記磁気ディスク媒体から読み取るトラック位置情報とに基づいて前記ボイスコイルモータを駆動制御するボイスコイルモータコントローラと、前記磁気ヘッドが前記目標トラックに移送された後に当該目標トラック内の所定位置を追従走行するよう前記磁気ヘッドが前記目標トラックから読み取るヘッド位置情報に基づいて生成したヘッド位置修正電圧にて前記圧電素子を駆動制御する圧電素子コントローラとを具備した磁気ヘッド位置決め装置において、
前記ボイスコイルモータコントローラは、前記磁気ヘッドが前記目標トラック内の所定位置を追従走行する際に、前記ヘッド位置修正電圧に基づいて生成した調整電流にて前記ボイスコイルモータを駆動制御する、圧電素子動作補助機能を備え、
前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドが前記トラック内の所定位置を追従する際に前記圧電素子に供給する電圧の最大値及び最小値を検出するピーク検出機能と、前記圧電素子に供給する電圧のオフセットの大きさを前記最大値に基づいて切り換え設定するオフセット切り換え機能とを備え、
前記ボイスコイルモータコントローラは、前記圧電素子コントローラで検出された前記最小値が零になるように前記調整電流を決定する調整電流決定機能を備えた、
ことを特徴とする磁気ヘッド位置決め装置。 - 前記サスペンションに設けられるとともに前記磁気ヘッドを昇降させるのためのロードアンロードアームと、
前記磁気ディスク媒体の非回転時に前記ロードアンロードアームを保持して前記磁気ヘッドを当該磁気ディスク媒体上から退避させた状態を保つとともに、前記磁気ディスク媒体の回転後に前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードするための前記ロードアンロードアームのガイドとなるロードアンロードカムとを具備し、
前記圧電素子コントローラは、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上にロードする際に前記圧電素子を振動駆動する圧電素子振動駆動機能を備えた、
請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000035002A JP3549046B2 (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 磁気ヘッド位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000035002A JP3549046B2 (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 磁気ヘッド位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001229633A JP2001229633A (ja) | 2001-08-24 |
| JP3549046B2 true JP3549046B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=18559260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000035002A Expired - Fee Related JP3549046B2 (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 磁気ヘッド位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3549046B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007043789A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Shinka Jitsugyo Kk | マイクロアクチュエータ、それを用いたヘッドジンバルアッセンブリ、ハードディスクドライブ、その製造方法 |
| JP5508789B2 (ja) | 2009-08-28 | 2014-06-04 | エイチジーエスティーネザーランドビーブイ | ヘッド・ジンバル・アセンブリ |
| JP2011060407A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | ディスク・ドライブ及びそのピエゾ素子の駆動制御方法 |
-
2000
- 2000-02-14 JP JP2000035002A patent/JP3549046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001229633A (ja) | 2001-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6704158B2 (en) | Shear mode multilayered collocated micro-actuator for dual-stage servo controllers in disk drives | |
| US6246552B1 (en) | Read/write head including displacement generating means that elongates and contracts by inverse piezoelectric effect of electrostrictive effect | |
| US7068473B2 (en) | Piezoelectric microactuator for improved tracking control of disk drive read/write heads | |
| US7106552B2 (en) | Method for secondary-actuator failure detection and recovery in a dual-stage actuator disk drive | |
| US7072134B1 (en) | Dual-stage actuator disk drive with secondary actuator failure detection and recovery using relative-position signal | |
| US6538836B1 (en) | Microactuator for fine positioning in a disc drive | |
| US6542326B1 (en) | Microactuator-induced reactive forces for fine positioning a sensor | |
| US20040125510A1 (en) | Method and apparatus for PZT actuation device for hard disk drives | |
| US6600619B1 (en) | Vibration control of piezoelectric microactuator | |
| US6335850B1 (en) | Microactuator for fine positioning in a disc drive | |
| US7277258B2 (en) | Dual-stage actuator disk drive with optimal location of the movable portion of the secondary actuator | |
| JP4117723B2 (ja) | ディスクに記録再生を施すヘッドを微小移動させる機構及びそれを有するディスク装置 | |
| JP3549046B2 (ja) | 磁気ヘッド位置決め装置 | |
| US6541931B2 (en) | Dual stage positioning system using a shared voltage source | |
| JP2003059219A (ja) | マイクロアクチュエータ、読出し／書込みヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ディスクドライブ用アクチュエータアーム、及びディスクドライブ | |
| Hirano et al. | A moving-slider MEMS actuator for high-bandwidth HDD tracking | |
| JP3771076B2 (ja) | 磁気ヘッド位置決め機構及びその駆動方式 | |
| JP2001126422A (ja) | ヘッド位置決め機構 | |
| JP3180752B2 (ja) | 磁気ヘッド装置のヘッド位置決め機構およびヘッド位置決め方法 | |
| JP2001052456A (ja) | サスペンションとそれを用いた情報記録再生装置および情報記録再生装置の駆動方法 | |
| JP3041052B2 (ja) | 記録／再生ヘッド、記録／再生ヘッド位置決め機構および記録／再生装置 | |
| JP3764815B2 (ja) | 記憶装置および微小位置決め装置 | |
| JP2009140560A (ja) | 記憶装置および変位制御回路 | |
| JP3026194B2 (ja) | 記録装置および微小位置決め装置 | |
| JP2002159189A (ja) | 圧電アクチュエータ及びこれを用いたディスク記録装置並びにその制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040413 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040414 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080430 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100430 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110430 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110430 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120430 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140430 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |