JPH11260006A - ハード・ディスク・ドライブの読出し／書込みヘッドの位置決め装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の位置情報源により二重アクチュエータ
・システムを制御する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ハード・ディスク・ドライブ・システム
１０に、回転する磁気ディスク１６と、ボイス・コイル
・モータ２１の制御に従ってディスク１６に対して移動
するように支持された支持アーム２２とを備える。マイ
クロ・アクチュエータ２６が、支持アーム２２上に読出
し／書込みヘッド２７を支持し、ディスク１６に対して
移動させる。制御機構１３は、ディスク１６から読出し
／書込みヘッド２７により読み出された、ディスク１６
に対する読出し／書込みヘッド２７の位置を表示する位
置情報３１に応答して、ボイス・コイル・モータ２１及
びマイクロ・アクチュエータ２６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、一方の
部分を他方の部分に対して位置決めする二重アクチュエ
ータ・システムに関し、特に、ボイス・コイル・モータ
及びマイクロ・アクチュエータを使用してハード・ディ
スクに対して読出し／書込みヘッドを位置決めする装置
及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハード・ディスク・ドライブは、典型的
には、回転磁気ディスクと、このディスクの片面に隣接
して支持された、このディスクに対してほぼ半径方向に
移動する読出し／書込みヘッドとを備えている。このデ
ィスク上のデータは、複数の同心円状トラックの形式に
より編成されるとともに、各トラックは、周辺方向に分
布する複数のアーチ状セクタに副分割されている。更
に、各トラックは、読出し／書込みヘッドにより読出し
可能にされた、特定のトラックを識別する、読出し／書
込みヘッドがそのトラックと半径方向に正確に配列され
ているかいないかの範囲を表示するサーボ情報も備えて
いる。

【０００３】読出し／書込みヘッドは、典型的には、可
動の支持アーム上に支持され、支持アームを移動させる
ためにボイス・コイル・モータのようなアクチュエータ
が設けられる。支持アームが移動すると、その上の読出
し／書込みヘッドがディスクのほぼ半径方向に移動され
る。制御システムは、読出し／書込みヘッドによりディ
スクから読み出されたサーボ情報に応答して、読出し／
書込みヘッドをディスク上の選択したトラックと半径方
向にアライメントを取るやり方で支持アームを配置する
ようにボイス・コイル・モータを制御する。

【０００４】部分的には、与えられたハード・ディスク
上に設けられる同心円状のトラック数が次第に増大して
いることのために、ハード・ディスク・ドライブの容量
は次第に増大している。勿論、トラック数が増加するに
従って、半径方向のトラック幅が減少する。その結果、
特定のトラックとのアライメントを保持するために読出
し／書込みヘッドの半径方向位置を制御するのに必要と
される精度及び分解能が増加した。更に考慮すべきこと
は、中央処理装置が次第に高速になると、より速いシー
ク及びアクセス時間を有するハード・ディスク・ドライ
ブに対する要求が関連して増大することである。

【０００５】シーク及びアクセスの時間を減少させると
同時により高い精度及び分解能を得るために提案された
一つの解決法は、マイクロ・アクチュエータを使用して
支持アーム上に読出し／書込みヘッドを可動的に支持す
ることを必要としている。マイクロ・アクチュエータは
複数の小型のアクチュエータ又はモータであり、これら
は、半導体製造技術を使用してシリコン上に作成され、
しばしばマイクロエレクトロメカニカル・システム（Ｍ
ＥＭＳ）と呼ばれている。マイクロ・アクチュエータ
は、比較的小さな範囲内の動作で支持アームに対して読
出し／書込みヘッドをディスクのほぼ半径方向に急速に
正確に移動させることができる。したがって、ボイス・
コイル・モータは、支持アームを移動させて読出し／書
込みヘッドの粗い位置決めを行うために使用され、ま
た、マイクロ・アクチュエータは読出し／書込みヘッド
の高精度の位置決めを行うために使用される。

【０００６】読出し／書込みヘッドによりディスクから
読み出されたサーボ情報は、ディスクに対する読出し／
書込みヘッドの位置のみを識別する。マイクロ・アクチ
ュエータのない典型的なハード・ディスク・ドライブ・
システムでは、読出し／書込みヘッドが支持アーム上に
固定して支持される。したがって、支持アームの位置は
読出し／書込みヘッドの位置に直接に関連されている。
他方、支持アームと読出し／書込みヘッドとの間にマイ
クロ・アクチュエータが設けられているときは、マイク
ロ・アクチュエータが支持アームに対する読出し／書込
みヘッドの移動を容易にさせる。したがって、ディスク
から読み出されたサーボ情報に基づく読出し／書込みヘ
ッドの実際の位置についての知識は、支持アームの実際
の位置に関して何ら情報を提供するものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、支持アー
ムの位置を直接検知して又は支持アームと読出し／書込
みヘッドとの間のマイクロ・アクチュエータにより行わ
れる相対的な動き量を検知して支持アームの実際の位置
を判断するセンサにより、読出し／書込みヘッドからの
位置情報を補足する必要が考えられていた。しかしなが
ら、このようなセンサを設ける必要があるということ
は、そのシステムの信頼性を低下させるとともに、その
コストを増加させる。この観点から、記憶容量が増加
し、トラック数も増加すると、支持アームの実際の位置
は次第に増加する分解能及び精度とともに決定されなけ
ればならず、これがまた支持アームの実際の位置を検出
するために設けられたセンサ及び関連の回路のコスト及
び複雑さの増加に関連する。したがって、通常、マイク
ロ・アクチュエータを使用する既存のハード・ディスク
・ドライブは、一般的に、意図するこれらの目的に適し
ている一方、部分的にはセンサ及び補助回路を得ること
を必要とすることのために、これらは全ての観点におい
て満足されてはいなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上から、単一の位置情
報源のみにより二重アクチュエータ・システムを制御す
る方法及び装置に対する必要性が発生した。本発明によ
れば、この必要性に対処するために、第１のアクチュエ
ータを設けて部材に対して第２の部分を移動させること
と、第２のアクチュエータを設けて第１の部分に対して
前記部材を移動させることと、前記第１及び第２のアク
チュエータがそれぞれ前記第１及び第２の部分を相対移
動させることと、前記第１の部分に対して前記第２の部
分の目標位置を指定する入力信号を受け取ることと、前
記部材の実際の位置を検知することなく、前記入力信号
の関数として第１のアクチュエータ制御信号を発生する
ことであって、前記第１のアクチュエータ制御信号は前
記第１のアクチュエータに前記第１の部分に関して前記
目標位置に向かって前記第２の部分を移動させるもので
あることと、前記部材の実際の位置を検知することな
く、前記アクチュエータ制御信号の関数として第２のア
クチュエータ制御信号を発生することであって、前記第
２の部分が前記第１の部分に対して前記目標位置に向か
って移動するように、前記第２のアクチュエータ制御信
号は前記第２のアクチュエータに、前記第１の部分に関
して前記目標位置に向かって前記第２の部分を移動させ
ることとを含む方法及び装置が提供される。

【０００９】本発明の更に完全な理解は、添付する図面
に関連させて以下に続く詳細な説明から達成される。

【００１０】

【実施の形態】図１は、本発明を実施したハード・ディ
スク・ドライブ・システム１０のブロック図である。図
１は、本発明を理解するために適したハード・ディスク
・ドライブ・システム１０における複数の部分のみを示
す。このハード・ディスク・ドライブ・システム１０は
ディスク／ヘッド・アッセンブリ１２と制御回路１３と
を備えている。

【００１１】ディスク／ヘッド・アッセンブリ１２は、
平行に間隔を置いた複数のディスク１６を備えており、
これらはそれぞれスピンドル１７上に固定して支持され
ている。スピンドル１７とディスク１６とはスタック１
８を形成する。スピンドル１７とこれに固定されたディ
スク１６とは、図示されていないモータにより回転可能
に駆動される。各ディスク１６は、その両面に情報を記
憶する磁気的なコーティングを有する。各ディスクの各
面に記憶された情報は、図示されていない複数の同心円
状トラック形式により編成されている。各トラックは、
アーチ状に円周方向に展開された複数のセクタに分割さ
れている。各トラックの各セクタはサーボ情報を備えて
いる。サーボ情報は位置情報を提供する結果、読出し／
書込みヘッドは特定のディスク１６上の特定のトラック
に対して正しく配置される。

【００１２】更に、ディスク／ヘッド・アッセンブリ１
２は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）２１であるア
クチュエータを備え、また、複数の支持アーム２２を備
えている。支持アーム２２は、スピンドル１７に対して
平行な固定軸２３に回動可能に支持されている。ボイス
・コイル・モータ２１は、複数の支持アーム２２を固定
軸２３回りで同時的な回動運動をさせる。各支持アーム
２２は、固定軸２３から遠端にマイクロ・アクチュエー
タを有し、その一つが参照符号２６で示されている。マ
イクロ・アクチュエータ２６は以下で更に詳細に説明さ
れる。各マイクロ・アクチュエータはそれぞれの読出し
／書込みヘッドを支持しており、このような読出し／書
込みヘッドの一つが参照符号２７で示されている。

【００１３】各読出し／書込みヘッドは、スタック１８
の各ディスク１６の各一面に隣接して配置される。ボイ
ス・コイル・モータ２１が固定軸２３及び全ての支持ア
ーム２２を回動させると、各読出し／書込みヘッド２７
はスタック１８において隣接するディスク１６に関して
ほぼ半径方向に移動する。加えて、各マイクロ・アクチ
ュエータ２６は、スタック１８における隣接するディス
ク１６に関してほぼ半径方向に読出し／書込みヘッド２
７を移動させる方向に、関連する支持アーム２２に対し
て読出し／書込みヘッド２７を少しばかり移動させるこ
とができる。各読出し／書込みヘッド２７は、関連する
ディスク１６からデータを読み出したりこれにデータを
書き込んだりすることができ、また、ディスク１６から
サーボ情報を読み出すことができる。通常は、与えられ
た任意の時点でただ一つの読出し／書込みヘッド２７が
活性となって情報を読み出すか書き込む。

【００１４】読出し／書込みヘッド２７によりディスク
１６から読み出されたサーボ情報は、アナログ・サーボ
情報信号として参照符号３１で制御回路１３の一部であ
るサーボ・チャネル回路３２に供給される。サーボ・チ
ャネル回路３２は、アナログのサーボ情報信号を処理し
てアナログ位置信号を発生し、このアナログ位置信号を
参照符号３３でアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回
路３４に供給する。Ａ／Ｄ変換回路３４はアナログ位置
信号３３をディジタル位置信号に変換し、これを参照符
号３５でディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３６に供
給する。ＤＳＰ３６はメモリ３８に作動的に接続され、
このメモリ３８はプログラム命令及びＤＳＰ３６用のデ
ータを記憶する。ＤＳＰ３６は、所望すなわち目標トラ
ックを識別するディジタル信号、換言すれば関連する読
出し／書込みヘッド２７が半径方向にアライメントを取
るべく複数のディスク１６のうちの１つのディスク上の
１トラックを識別するディジタル信号を参照符号４１で
受け取る。所望すなわち目標トラック信号４１は、ハー
ド・ディスク・ドライブ・システム１０に対して外部の
位置から、たとえばハード・ディスク・ドライブ・シス
テム１０が作動的に接続されているコンピュータから発
生したものでもよい。

【００１５】ＤＳＰ３６はディジタル・ボイス・コイル
・モータ制御信号を参照符号４６で出力し、これがディ
ジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路４７に入力され
る。Ｄ／Ａ変換回路４７はディジタル信号４６をアナロ
グ信号に変換し、これを参照符号４８でボイス・コイル
・モータ電力増幅器５１に供給し、ボイス・コイル・モ
ータ電力増幅器５１はこのアナログ・ボイス・コイル・
モータ制御信号を増幅する。電力増幅器５１の出力から
の増幅された信号は、参照符号５２でボイス・コイル・
モータ２１に供給される。ボイス・コイル・モータ２１
は信号５２に応答して固定軸２３回りに支持アーム２２
を回動させる。

【００１６】ＤＳＰ３６はディジタル・マイクロ・アク
チュエータ制御信号を参照符号５６で出力し、これが他
のディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路５７に入力
される。Ｄ／Ａ変換回路５７はディジタル・マイクロ・
アクチュエータ制御信号５６をアナログ信号に変換し、
これが参照符号５８でマイクロ・アクチュエータ電力増
幅器６１に供給される。このアナログ・マイクロ・アク
チュエータ制御信号は電力増幅器６１により増幅された
のち、参照符号６２で概要的に示すように各マイクロ・
アクチュエータ２６に供給される。Ｄ／Ａ変換回路５７
と電力増幅器６１とは、開示された実施形態における全
てのマイクロ・アクチュエータを制御しているが、各マ
イクロ・アクチュエータ用に個別にＤ／Ａ変換回路と増
幅器とを設けてもよいので、ＤＳＰ４１はマイクロ・ア
クチュエータを個別的に制御してもよいことを理解すべ
きである。

【００１７】本発明を良く理解できるようにするため
に、マイクロ・アクチュエータ２６について簡単に説明
する。マイクロ・アクチュエータ２６は、小さな行程範
囲にわたって負荷を移動させるためのシリコン内に作成
された小さなアクチュエータすなわちモータである。図
２は、マイクロ・アクチュエータ２６の概要的な斜視図
である。マイクロ・アクチュエータ２６は、ベース部７
１と、矢印７３と平行な方向でベース部７１に対して限
定量の移動が可能な部材すなわちプラットフォーム７２
と備えている。マイクロ・アクチュエータ２６は、プラ
ットフォーム７２の対向する各側面に配置されて、プラ
ットフォーム７２を中央すなわち平衡位置に向かって移
動させるバネ部７６，７７を有する。平衡位置におい
て、バネ部７６，７７はプラットフォーム７２にどのよ
うな力も加えない。プラットフォーム７２が平衡位置か
ら矢印７３に平行な一方向に移動すると、２つのバネ部
７６が弾性的に圧縮されるとともに２つのバネ部７７が
弾性的に拡張される。これに対して、プラットフォーム
７２が平衡位置から逆方向に移動すると、２つのバネ部
７７が弾性的に圧縮されるとともに２つのバネ部７６が
弾性的に拡張される。

【００１８】更に、マイクロ・アクチュエータ２６は、
プラットフォーム７２の対向する各側面のベース部７１
に固定して搭載された２つの永久磁石７８，７９を備え
ている。永久磁石７８，７９は互いに逆極性を有するよ
うに配置されている。開示した実施形態では、永久磁石
７８，７９が使用されているが、その代わりに、電磁界
を発生するように小さな複数のコイルが使用されてもよ
いことを認識すべきである。コイル８０はプラットフォ
ーム７２上に固定して搭載されており、したがって、コ
イルの対向する側面は永久磁石７８，７９の下に配置さ
れる。電流がコイル８０に流れると、小さな電磁界が発
生して、プラットフォーム７２をその平衡位置から電流
の極性により決定される方向に移動させる。永久磁石７
８，７９は逆極性に方向付けされており、かつ、永久磁
石７８，７９に隣接するコイル８０の部分はそれぞれ逆
となる電流を有するので、プラットフォームは両永久磁
石７８，７９の領域において同一方向に押圧される。コ
イル電流に応答してプラットフォーム７２に加えられる
力は、位置決め力であり、また、バネ部７６，７７の押
圧に対抗してプラットフォーム７２を移動させる。

【００１９】マイクロ・アクチュエータ２６において、
プラットフォーム７２が平衡位置から移動する距離は、
コイル８０に供給される電流の大きさに直接比例してい
る。マイクロ・アクチュエータ２６のサイズが小さいこ
と及びプラットフォーム７２の移動範囲がベース部７１
に対して小さいことのために、プラットフォーム７２が
ベース部７１に対して移動できる速度は、ボイス・コイ
ル・モータ２１（図１）が支持アーム２２を回動可能と
する速度よりもかなり速い。

【００２０】マイクロ・アクチュエータ２６のベース部
７１は、矢印７３により示される方向がプラッタ・スタ
ック１８におけるディスク１６のほぼ半径方向となるよ
うな方向により、支持アーム２２上に固定される。関連
する読出し／書込みヘッド２７はプラットフォーム７２
上に固定して支持される。したがって、読出し／書込み
ヘッド２７は、支持アーム２２の回動動作に応答して又
は矢印７３の方向に関連するアクチュエータ・プラット
フォーム７２の動作に応答して、隣接するディスク１６
のほぼ半径方向に移動される。バネ部７６，７７は、中
心すなわち平衡位置からプラットフォーム７２及び読出
し／書込みヘッド２７の動作に抵抗するだけでなく、読
出し／書込みヘッド２７についての支持及びアライメン
トを提供する。開示する実施形態では、ベース部７１に
対するその平衡位置からいずれかの方向におけるプラッ
トフォーム７２の動作範囲は、現在、読出し／書込みヘ
ッドがアライメントを取っているトラックからいずれか
の方向に約４又は５トラック程度離れる読出し／書込み
ヘッド２７の動作に対応する。この動作範囲内におい
て、マイクロ・アクチュエータ２６は、ボイス・コイル
・モータ２１が支持アーム２２を回動することにより同
一量の読出し／書込みヘッド２７を移動させられること
よりも、ベース部７１に対してプラットフォーム７２を
移動させることのほうが遙かに速くできる。したがっ
て、読出し／書込みヘッド２７を位置決めするための一
次的な制御がマイクロ・アクチュエータ２６に向けら
れ、また、二次的な制御がボイス・コイル・モータ２１
に向けられる。

【００２１】一般に、これは、まずマイクロ・アクチュ
エータ２６のプラットフォーム７２がその平衡位置に復
帰するとともに、読出し／書込みヘッド２７が新しいト
ラックとアライメントを取るまで、支持アーム２２を移
動させるようにボイス・コイル・モータ２１を指令する
と同時に、マイクロ・アクチュエータ２６を使用して新
しい位置に向かって読出し／書込みヘッド２７を移動さ
せることにより、読出し／書込みヘッドに必要な位置決
め動作が実行されることを意味する。たとえば、読出し
／書込みヘッド２７がディスク１６上の特定の同心円状
トラックと半径方向のアライメントを維持しているので
あれば、支持アーム２２は、理想的には、マイクロ・ア
クチュエータのコイル８０を流れる電流が存在しないよ
うに位置することになる。したがって、プラットフォー
ム７２はその平衡位置に存在することになる。読出し／
書込みヘッド２７がトラックに対してやや半径方向にシ
フトしているのであれば、読出し／書込みヘッド２７が
再びそのトラックと半径方向のアライメントを取るま
で、マイクロ・アクチュエータ２６のプラットフォーム
７２を急速に移動させるために、少量の電流がコイル８
０に供給される。次いで、コイル８０を流れる電流をゼ
ロに減少させると同時に、支持アーム２２をわずかに回
動させることになる。したがって、読出し／書込みヘッ
ド２７は、プラットフォーム７２がその平衡位置に移動
するので、トラックと半径方向のアライメントを維持す
る。他の例として、現在のトラックから４又は５トラッ
ク未満離れた異なるトラック、換言すれば、マイクロ・
アクチュエータ２６のプラットフォーム７２の移動範囲
内にある異なるトラックに読出し／書込みヘッド２７を
移動させる場合と本質的に同一のアプローチが使用され
る。

【００２２】更に他の例は、現在のトラックから４又は
５トラックより多く離れた異なるトラック、換言すれ
ば、ベース部７１に対してプラットフォーム７２の移動
範囲を超えた異なるトラックとの半径方向アライメント
へ読出し／書込みヘッド２７を移動させる場合である。
たとえば、目標トラックは現在のトラックから１０トラ
ック離れていてもよい。この場合に、一次制御は目標ト
ラックに読出し／書込みヘッド２７を速やかに位置決め
するためにマイクロ・アクチュエータ２６を使用しよう
とするが、プラットフォーム７２は、読出し／書込みヘ
ッドが４又は５トラック移動したのち及び読出し／書込
みヘッドが目標トラックに到達する前に、その行程範囲
の終端に達することになる。そこで、目標トラックに向
かう読出し／書込みヘッド２７の更なる移動は、ボイス
・コイル・モータ２１による支持アーム２２の回動動作
により実行される。読出し／書込みヘッド２７が目標ト
ラックに到達すると、コイル８０を流れる電流は、プラ
ットフォーム７２が読出し／書込みヘッド２７が目標ト
ラックと半径方向アライメントを取るように配置された
支持アーム２２とその平衡位置に到達するまで、支持ア
ーム２２が停止に向かって減速されるに従い、次第に減
少される。

【００２３】この特定形式の場合に、過度のオーバーシ
ュート及びその結果として修正復帰動作を必要とするこ
とは単純に低速度で支持アームを移動させることよりも
長いシーク時間に帰結するので、支持アームがそれらの
目標位置を通り過ぎるオーバーシュートを避けるため又
は最小化させるために、マイクロ・アクチュエータのな
いシステムは支持アーム２２の回動動作の速度を制限す
ることもできる。他方、マイクロ・アクチュエータ２６
を備えることにより、支持アーム２２はマイクロ・アク
チュエータのないシステムにおいてよりも高い速度率で
回動され得るとともに、オーバーシュートが４又は５ト
ラックより小さい限り、これらの目標位置をオーバーシ
ュートするのは許容されてもよい。特に、読出し／書込
みヘッド２７が目標トラックの４又は５トラック内にあ
れば、マイクロ・アクチュエータ２６は、支持アーム２
２がオーバーシュート及び必要な修正復帰を実行してい
ると同時に、読出し／書込みヘッド２７を目標トラック
とのアライメント状態に保持することができる。

【００２４】特に、このような場合に読出し／書込みヘ
ッド２７が目標トラックに到達すると、マイクロ・アク
チュエータ２６のコイル８０を通る電流は、支持アーム
２２がそれらの目標位置に移動したときにゼロに減少さ
れ、次に、読出し／書込みヘッドを目標トラックとアラ
イメント状態に保持するように支持アーム２２がそれら
の目標位置をオーバーシュートしたときに、逆極性によ
り次第に増加される。その後、逆極性の電流は、支持ア
ーム２２がそれらの目標位置へ修正復帰中にゼロに次第
に減少される。支持アーム２２がそれらの目標位置周辺
でわずかに減衰発振をするときは、その振動中に読出し
／書込みヘッド２７が目標トラックと正確なアライメン
ト状態を保持するために、マイクロ・アクチュエータの
コイル８０を通る電流の極性が複数回変更されてもよ
い。

【００２５】図３は、読出し／書込みヘッド２７が現在
のトラックから２トラックだけ離れている新しいトラッ
クに移動する場合を示すグラフである。ただし、垂直軸
はトラックを表し、水平軸は時間を表す。特に、マイク
ロ・アクチュエータのプラットフォーム７２における変
位は参照符号８６で示されている。約１．７５トラック
の距離だけ読出し／書込みヘッドを迅速に移動させるマ
イクロ・アクチュエータ・プラットフォームの初期変位
を表している初期スパイク（参照符号８７）が存在して
いることに注意すべきであり、これは、読出し／書込み
ヘッドがその新しい位置に到達するために必要とされる
２トラック変位のほとんどである。支持アーム２２外端
の動作を参照符号８８で示す。マイクロ・アクチュエー
タ２６が読出し／書込みヘッドを１．７５トラックの距
離だけ移動させたときに、支持アーム２２が丁度移動し
始める。読出し／書込みヘッド２７の移動はマイクロ・
アクチュエータ及び支持アーム２２により発生した移動
の和となるので、曲線８９は曲線８６と曲線８８との和
である。

【００２６】初期スパイク８７に続くマイクロ・アクチ
ュエータのプラットフォーム７２の変位は、マイクロ・
アクチュエータのプラットフォームがその平衡位置に戻
るまで次第に減少され、一方、支持アーム２２はその元
の位置から２トラックの距離だけ変位された新しい位置
に向かって移動する。支持アームがその新しい位置に到
達するまでに０．００４秒〜０．００５秒掛かることを
注意すべきである。したがって、マイクロ・アクチュエ
ータが存在していなかったのであれば、読出し／書込み
ヘッドが新しいトラックとアライメントを取って情報を
読み出す又は書き込むことができるようになるまで、時
間が長くなると思われる。逆に、マイクロ・アクチュエ
ータを備えたために、読出し／書込みヘッドが０．００
１秒未満内に、換言すればマイクロ・アクチュエータの
ないシステムにおける場合よりも少なくとも５倍速さで
新しいトラックに到達する。

【００２７】図４は、読出し／書込みヘッドが現在のト
ラックから１０トラック離れている目標トラックへ移動
している場合を説明するグラフである。マイクロ・アク
チュエータのプラットフォーム７２の変位が参照符号９
６で示されており、５トラックの変位により新しいトラ
ックに向かって読出し／書込みヘッド２７を迅速に移動
させる初期スパイク９７を含む。マイクロ・アクチュエ
ータのプラットフォームの移動範囲が約５トラックに限
定されているので、読出し／書込みヘッド２７が新しい
トラックに向かう更なる動作は、支持アーム２２の回動
動作により行われる。読出し／書込みヘッド２７の移動
は、マイクロ・アクチュエータのプラットフォームの変
位と支持アームの変位との和であるので、この移動を表
す曲線９９は、曲線９６と曲線９８との和である。

【００２８】参照符号９７における初期スパイクのの
ち、コイル８０を通る電流は次第に減少する。したがっ
て、支持アーム２２が１０トラック変位のうちの最後の
５トラックを移動すると、マイクロ・アクチュエータの
プラットフォーム７２はその平衡位置に向かって戻され
る。支持アーム２２がその目標位置に到達すると、マイ
クロ・アクチュエータのプラットフォーム７２は参照符
号１０３でその平衡位置に到達する。しかしながら、支
持アーム２２は参照符号１０１でその目標位置を通り過
ぎ、参照符号１０３ののちにマイクロ・アクチュエータ
はその元の変位と逆方向にかつ支持アーム２２のオーバ
ーシュートを十分に補正する量だけプラットフォーム７
２を変位させるように制御される。

【００２９】図４から明らかなように、支持アーム２２
の補正動作は、動作の開始から０．０１秒以上を経過す
るまで、支持アーム２２をその目標位置に戻すことはし
ない。それにも拘わらず、マイクロ・アクチュエータを
設けているので、読出し／書込みヘッドは、動作開始
後、約０．０００６秒でその目標位置に到達し、その後
は、支持アーム２２のオーバーシュートを補償するよう
にマイクロ・アクチュエータの適当な制御により目標ト
ラックとの正確なアライメントが維持される。

【００３０】図２を参照すると、支持アーム２２とその
上のマイクロ・アクチュエータ・ベース部７１とが移動
すれば、プラットフォーム７２及びこのプラットフォー
ム上の読出し／書込みヘッドのイナーシャがベース部７
１に対してプラットフォーム７２を移動させようとする
ことが分かる。勿論、バネ部７６，７７はイナーシャに
よるこのような相対移動を制動させる。同様に、プラッ
トフォーム７２を動作させるために、電流がコイル８０
を通るのであれば、読出し／書込みヘッド２７及びプラ
ットフォーム７２のイナーシャは、初期的には、ベース
部７１及び支持アーム２２をプラットフォーム７２の移
動方向と逆方向に移動させようとする。ここでも、バネ
部７６，７７はこのイナーシャ効果を制動させることに
なる。

【００３１】読出し／書込みヘッド２７の位置の適正な
制御を実行させるために、支持アーム２２の位置を知る
ことが重要であり、この位置は読出し／書込みヘッド２
７の位置からベース部７１に対するアクチュエータ・プ
ラットフォーム７２の変位に等しい変位量だけ異なる。
支持アーム２２の位置を直接検知する又はベース部７１
に対するプラットフォーム７２の変位を検知するセンサ
を設けることにより、支持アーム２２の実際の位置を判
断することができる。しかしながら、開示する実施形態
は、前述したように、コイル８０に供給される電流の大
きさに比例した変位を有するマイクロ・アクチュエータ
２６を使用することにより、このようなセンサを備える
必要性をなくしている。すなわち、プラットフォーム７
２の方向及び変位の大きさは、マイクロ・アクチュエー
タの電流の極性及び大きさに対応している。

【００３２】図５は、マイクロ・アクチュエータ２６及
びボイス・コイル・モータ２１を正しく制御するため
に、図１のＤＳＰ３６に実施された制御システム１０６
のブロック図を含む。図１でも示されている図５の構成
要素は、図５において図１と同一の参照符号により表さ
れている。

【００３３】ボイス・コイル・モータ２１による支持ア
ーム２２の動作は、図５に参照符号１０９で概要的に示
されている。バネ部７６，７７が読出し／書込みヘッド
２７に加える力は、参照符号１１１，１１２に概略的に
示されており、また、コイル８０を通るマイクロ・アク
チュエータ電流に応答して読出し／書込みヘッド２７に
加えられる位置決め力は、概略的に参照符号１１４で示
されている。

【００３４】図５の制御システム１０６は、マイクロ・
アクチュエータ制御ループ１２１と、ボイス・コイル・
モータ制御ループ１２２と、マイクロ・アクチュエータ
制御技術１２３と、マイクロ・アクチュエータ・バネ効
果調整ブロック１２４とを備えている。マイクロ・アク
チュエータ制御ループ１２１は、所望すなわち目標位置
信号４１とＡ／Ｄ変換回路３４からのディジタル位置信
号３５とに応答する。更に、マイクロ・アクチュエータ
制御ループ１２１はマイクロ・アクチュエータ・バネ効
果調整ブロック１２４の出力にも応答する。マイクロ・
アクチュエータ制御ループ１２１はディジタル・マイク
ロ・アクチュエータ制御信号５６を発生し、これがＤ／
Ａ変換器回路５７に供給される。

【００３５】前述したように、開示する実施形態は一次
制御用のマイクロ・アクチュエータ２６及び二次制御用
のボイス・コイル・モータ２１を使用して読出し／書込
みヘッド２７を位置決めする。別の言い方をすれば、ボ
イス・コイル・モータ２１は、主として、マイクロ・ア
クチュエータ２６に対してスレーブすなわちフォロワと
して制御される。したがって、開示する実施形態におい
て、所望すなわち目標位置信号４１は、ボイス・コイル
・モータ制御ループ１２２にではなく、マイクロ・アク
チュエータ制御ループ１２１に供給される。その代わり
に、マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２１からの
出力信号１２８は、マイクロ・アクチュエータ制御技術
１２３に供給され、続いて、これがボイス・コイル・モ
ータ制御ループ１２２に信号１２９を出力する。したが
って、マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２１は、
マイクロ・アクチュエータ２６の適当な制御により所望
すなわち目標位置信号４１に対して一次応答を発生し、
これに対して、ボイス・コイル・モータ制御ループ１２
２はスレーブすなわちフォロワ機能を実行する。

【００３６】マイクロ・アクチュエータ・バネ効果調整
ブロック１２４は、マイクロ・アクチュエータ制御ルー
プ１２１及びボイス・コイル・モータ制御ループ１２２
からの信号１３６及び信号１３７にそれぞれ応答する。
信号１３６，１３７は制御ループ１２１，１２２により
実施される制御を表示している。マイクロ・アクチュエ
ータ・バネ効果調整ブロック１２４は信号１３８を出力
しており、この信号はマイクロ・アクチュエータ２６の
バネ部７６，７７の少なくとも一つの特性を表示してお
り、制御ループ１２１，１２２にそれぞれ供給される。

【００３７】図５の制御システム１０６は図６及び図７
に更に詳細に示されている。図６及び図７を参照する
と、マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２１は、所
望すなわち目標位置信号４１を入力し、かつ、定数Ｋ１
_maによりスケールを設定した比例ゲイン要素１５１を備
えている。比例ゲイン要素１５１の出力は結合部１５２
の正入力に接続され、その出力はＫ_dmaのゲインを有す
る増幅器１５３の入力に接続されている。増幅器１５３
の出力は制限ブロック１５６に接続されており、これは
増幅器１５３からの出力信号に制限を加える。ブロック
１５３，１５６はマイクロ・アクチュエータの電力増幅
器６１に機能的に対応しており、これは５ボルト電源に
より動作し、したがって、５ボルトを超えた出力信号を
発生することはできない。

【００３８】制限ブロック１５６の出力は結合部１５７
の正入力に接続され、その出力は結合部１５８の正入力
に接続されている。結合部１５８の出力はゲイン要素１
６１の入力に接続されている。ゲイン要素１６１のゲイ
ンは１／Ｌｍａである。ただし、Ｌｍａは機能的にマイ
クロ・アクチュエータ２６のコイル８０のインダクタン
スに対応したインダクタンスを表す。ゲイン要素１６１
の出力は結合部１６２の正入力に接続され、その出力は
積分器１６３に接続されている。積分機能はシンボル的
にラプラス演算子１／ｓにより表されており、これは、
通常、アナログ制御ループに関連されるが、これが表す
積分機能はＤＳＰ３６において適当なディジタル技術を
使用して実施されてもよいことを認識すべきである。

【００３９】積分器１６３の出力はゲイン要素１６６
（図7参照）の入力に接続されており、ゲイン要素１６
６はモータ力定数を表すゲインＫ_tmaを有する。ゲイン
要素１６６の出力は結合部１６７の正入力に接続されて
おり、その出力は１／Ｊ_maのゲインを有するゲイン要素
１６８の入力に接続されている。用語Ｊ_maはマイクロ・
アクチュエータのプラットフォーム７２及び読出し／書
込みヘッド２７の組合せ質量を表す。ゲイン要素１６８
に対する入力は力であり、ゲイン要素１６８の出力は加
速度を表す。ゲイン要素１６８の出力は結合部１７１の
正入力に接続されており、その出力は他の積分器１７２
に接続されている。積分器１７２の入力は加速度である
ので、積分器の出力は速度すなわち速さを表す。積分器
１７２の出力は結合部１７３の正入力に接続されてお
り、その出力は他の積分器１７６に接続されている。積
分器１７６に対する入力は速度すなわち速さであるの
で、積分器１７６の出力は位置、特にプラットフォーム
７２の予測位置、したがって、読出し／書込みヘッド２
７の予測位置を表示する。

【００４０】積分器１７６の出力は結合部１７７の負入
力に接続されている。Ａ／Ｄ変換回路３４からの実際位
置信号３５は結合部１７７の正入力に供給される。した
がって、結合部１７７の出力は、回転しているディスク
から読出し／書込みヘッドにより読み出されたサーボ情
報から決定される読出し／書込みヘッドの実際の位置
と、制御システム１０６から出力される制御信号に応答
して読出し／書込みヘッドが理論的に有すると期待され
た、ボイス・コイル・モータ制御ループ１２１が計算す
る予測位置との間の位置誤差を表示している。結合部１
７７の出力は、３つのゲイン要素１８１〜１８３の入力
に接続されており、これらの出力は結合部１６２，１７
１，１７３の正入力にそれぞれ接続されている。ゲイン
要素１８１〜１８３はＬｍ３，Ｌｍ２及びＬｍ１のゲイ
ンをそれぞれ有し、これらはゲイン要素１８１〜１８３
を状態調整器として機能させる予測ゲインである。すな
わち、ゲイン要素１８１〜１８３は結合部１７７からの
位置誤差に基づいた状態調整値を発生し、これらの値を
結合部１６２，１７１，１７３を介して制御ループに注
入する。

【００４１】位置、速度及び加速度をそれぞれ表示する
結合部１７６，１７２，１６８の出力は、Ｋ１ｍａ，Ｋ
２ｍａ及びＫ３ｍａの比例ゲインをそれぞれ有するゲイ
ン要素１８６〜１８８の入力にそれぞれ接続されてい
る。ゲイン要素１８６〜１８８の出力は結合部１５２の
負入力にそれぞれ接続され、したがって、ゲイン要素１
８６〜１８８はフィードバック・パスをそれぞれ定義す
る。同様に、ゲイン要素１７２の出力は他のゲイン要素
１９１の入力に接続されており、このゲイン要素１９１
はマイクロ・アクチュエータのコイル８０の逆起電力を
表すゲインＫｂｍａを有する。ゲイン要素１９１の出力
は結合部１５７の負入力に接続されており、したがっ
て、更なるフィードバック・パスを定義している。積分
器１６３の出力はゲインＲｍａを有するゲイン要素１６
４の入力に接続されており、ゲインＲｍａはマイクロ・
アクチュエータのコイル８０の抵抗を表す。ゲイン要素
１６４の出力は結合部１５８の負入力に接続され、した
がって、ゲイン要素１６４は他のフィードバック・パス
の一部である。

【００４２】結合部１５２の出力はマイクロ・アクチュ
エータ制御信号５６として使用され、これはＤ／Ａ変換
回路５７を介してマイクロ・アクチュエータの電力増幅
器６１に供給される。制限要素１５６の出力はマイクロ
・アクチュエータ制御技術１２３に対する信号１２８と
して使用される。信号１２８はマイクロ・アクチュエー
タ２６のプラットフォーム７２の変位の方向及び大きさ
を表示する。ボイス・コイル・モータ２１を制御する目
的は、プラットフォーム７２がその平衡位置に存在する
ように、換言すればゼロの変位を有するように、支持ア
ーム２２を配置させることなので、信号１２８はボイス
・コイル・モータ２１を制御するための誤差信号として
見なされてもよい。したがって、ボイス・コイル・モー
タ制御ループ１２２に対する入力信号は、ボイス・コイ
ル・モータ制御ループ１２２が支持アーム２２を適切に
制御するようにさせるために、マイクロ・アクチュエー
タ制御技術１２３を介して信号１２８から導き出され
る。

【００４３】特に、マイクロ・アクチュエータ制御技術
１２３は、信号１２８を入力して積分する積分器１９６
を備えており、積分器１９６の出力はゲイン要素１９７
の入力に接続されている。ゲイン要素１９７は一定した
ゲインＫｃｔを有する。ゲイン要素１９７の出力はボイ
ス・コイル・モータ制御ループ１２２の入力に供給され
る信号１２９として用いられる。

【００４４】ボイス・コイル・モータ制御ループ１２２
は、信号１２９を入力し、これを比例ゲインＫ１により
倍率を設定し、その結果を結合部２０２の正入力に供給
するゲイン要素２０１を備えている。結合部２０２の出
力はＫ_drvrのゲインを有する増幅器２０３に接続され、
増幅器２０３の出力は制限要素２０６に供給されてい
る。増幅器２０３及び制限要素２０６は、ボイス・コイ
ル・モータの電力増幅器５１に機能的に相互に対応して
おり、１２ボルト電源により動作し、１２ボルトを超え
て出力信号を発生することはできない。したがって、制
限要素２０６は増幅器３０３からの出力信号の大きさを
適当なレンジに制限する。

【００４５】制限要素２０６の出力は結合部２０７の正
入力に接続され、結合部２０７の出力は他の結合部２０
８の正入力に接続されている。結合部２０８の出力は、
ゲイン１／Ｌｍを有するゲイン要素２１１の入力に接続
されている。ただし、Ｌｍはボイス・コイル・モータ２
１のコイルのインダクタンスである。ゲイン要素２１１
の出力は結合部２１２の正入力に接続されており、その
出力は積分器２１３の入力に接続されている。積分器２
１３の出力は、ゲインＫｔを有するゲイン要素２１６の
入力に接続されている。ただし、Ｋｔはボイス・コイル
・モータ２１のコイルに関するトルク定数である。ゲイ
ン要素２１６の出力は結合部２１７の正入力に接続され
ており、その出力はゲイン要素２１８の入力に接続され
ている。ゲイン要素２１８はゲイン１／Ｊｍを有する。
ただし、Ｊｍはボイス・コイル・モータ２１により移動
される複数部分の質量を表す。

【００４６】ゲイン要素２１８の入力は力を表し、その
出力は加速度を表している。ゲイン要素２１８の出力は
結合部２２１の正入力に接続され、その出力は積分器２
２２の入力に接続されている。積分器２２２に対する入
力は加速度を表示しているので、積分器２２２の出力は
速度を表示し、結合部２２３の正入力に接続されてい
る。結合部２２３の出力は他の積分器２２６の入力に接
続され、その出力は位置を表示する。積分器２２６の出
力はゲイン要素２２７の入力に接続されている。ゲイン
要素２２７はゲインＲを有し、これは固定軸２３（図
１）から読出し／書込みヘッド２７までの半径方向の距
離を表示している。ゲイン要素２２７の出力は、位置、
特に読出し／書込みヘッドの位置というよりも支持アー
ム２２の位置を表示している。

【００４７】ゲイン要素２２７の出力は結合部２２８の
負入力に接続され、結合部２２８に対する正入力は線３
５からの実際の位置信号である。したがって、結合部２
２８の出力は誤差信号であって、位置信号３５により表
示された読出し／書込みヘッドの実際の位置と、制御シ
ステム１０６から出力される制御信号に応答して読出し
／書込みヘッドが理論的に有すると期待された、ボイス
・コイル・モータ制御ループ１２２が計算する位置との
間の差を表示している。

【００４８】結合部２２８からの誤差信号は、３つのゲ
イン要素２３１〜２３３に入力に供給される。ゲイン要
素２３１〜２３３はそれぞれＬｖ３，Ｌｖ２及びＬｖ１
のゲインを有し、これらはゲイン要素を予測器として機
能させる予測ゲインである。これらゲイン要素の出力
は、結合部２２８により出力された誤差信号から得たそ
れぞれの予測値を制御ループに注入するために、結合部
２１２，２２１，２２３における各自の一正入力にそれ
ぞれ接続されている。

【００４９】前述したように、積分器２２６，２２２，
２１８の出力は、位置、速度及び加速度をそれぞれ表示
している。積分器２２６，２２２，２１８の出力は比例
ゲイン要素２３６〜２３８の入力にそれぞれ接続されて
おり、これらはゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ有す
る。これら比例ゲイン要素２３６〜２３８の出力は結合
部２０２のそれぞれの負入力に接続されており、したが
って、ゲイン要素２３６〜２３８はそれぞれのフィード
バック・パスの部分である。

【００５０】更に、積分器２２２の出力は更なるゲイン
要素２４１の入力に接続されている。ゲイン要素２４１
はボイス・コイル・モータ２１におけるコイルの逆起電
力を表すゲインＫｂを有する。ゲイン要素２４１の出力
は結合部２０７の負入力に接続されている。したがっ
て、ゲイン要素２４１は更なるフィードバック・パスの
一部である。積分器２１３の出力は他のゲイン要素２４
２の入力に接続され、これはゲインＲｍを有し、ボイス
・コイル・モータ２１におけるコイルの抵抗を表す。ゲ
イン要素２４２の出力は結合部２０８の負入力に接続さ
れており、したがって、更なる他のフィードバック・パ
スの一部である。

【００５１】マイクロ・アクチュエータ・バネ効果調整
ブロック１２４は正入力及び負入力を有する結合部２４
６を備えている。積分器１７６の出力は結合部２４６の
正入力に接続された信号１３６として用いられ、ゲイン
要素２２７の出力は結合部２４６の負入力に接続された
信号１３７として用いられる。結合部２４６の出力は、
ゲインＫｍａを有するゲイン要素２４７の入力に接続さ
れており、このゲインはマイクロ・アクチュエータの２
つのバネ部７６，７７に関するバネ定数を表している。
ゲイン要素２４７の出力は、バネ部７６，７７の対抗す
る力からくる正味の力を表示する信号１３８である。信
号１３８は、結合部１６７の負入力と、ゲイン要素２４
９を介して結合部２１７の正入力とに接続されている。
ゲイン要素２４９はゲイン要素２２７のゲインＲと同一
のゲインＲを有する。結合部２０２の出力は、参照符号
４６でＤ／Ａ変換回路４７に供給されるボイス・コイル
・モータ制御信号として用いられる。

【００５２】マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２
１は、一般的な用語では、比例ゲイン要素１５１を介し
て所望のすなわち目標位置信号４１を入力し、結合部１
５２に注入されるいくつかのフィードバックにより、マ
イクロ・アクチュエータに適当な制御信号を発生してい
る。マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２１の残り
の要素は、積分器１７６の出力に読出し／書込みヘッド
２７の期待すなわち理論位置を導き出すために、信号５
６により制御された電気機械機構の実際的な特性により
制御信号５６を組み合わせる。この理論すなわち期待位
置は、予測器のゲイン要素１８１〜１８３を介して制御
ループにフィードバックされる誤差信号を発生させるた
めに、ブロック１７７において、信号３５により示され
る読出し／書込みヘッドの実際位置と比較される。

【００５３】ゲイン要素１８６〜１８８は、読出し／書
込みヘッドの位置、速度及び加速度に対応する信号のス
ケールをそれぞれ定め、結合部１５２を介してフィード
バック制御を行う。ゲイン要素１６４，１９１は、マイ
クロ・アクチュエータ・コイルのそれぞれの特性すなわ
ち逆起電力及び抵抗に対応するフィードバック・パスを
提供する。マイクロ・アクチュエータ・バネ効果調整ブ
ロック１２４からの信号１３８により表示されたマイク
ロ・アクチュエータのバネ作用は、結合部１６７を介し
て制御ループに取り込まれている。

【００５４】ボイス・コイル・モータ制御ループ１２２
は、入力信号１２９がその平衡位置からのアクチュエー
タ・プラットフォームの変位の大きさ及び方向に基づい
ていることを除き、ほぼ同じようにして動作する。した
がって、ボイス・コイル・モータ制御ループ１２２は、
マイクロ・アクチュエータ２６に対するスレーブすなわ
ちフォロワとしてボイス・コイル・モータ２１を制御す
る。ボイス・コイル・モータ制御ループ１２２の動作は
マイクロ・アクチュエータ制御ループ１２１のものとほ
ぼ同一なので、ボイス・コイル・モータ制御ループ１２
２の動作の詳細な説明は不必要と思われる。

【００５５】図７のマイクロ・アクチュエータ・バネ効
果調整ブロック１２４は、バネ部７６，７７の一次特性
すなわちプラットフォーム７２とベース部７１との間で
作用する正味の弾力をモデル化している。しかしなが
ら、制動特性及びストローク限界を含め、マイクロ・ア
クチュエータと任意選択的に考慮されてもよいバネ部と
の二次特性が存在する。

【００５６】より具体的に、図８は他の実施形態であ
り、図７におけるマイクロ・アクチュエータ・バネ効果
調整ブロック１２４と置換が可能なマイクロ・アクチュ
エータ・バネ効果調整ブロック２５６を示す。図８を参
照すると、このマイクロ・アクチュエータ・バネ効果調
整ブロック２５６は、結合部２４６及びゲイン要素２４
７を備えており、これらは図７において説明したものと
同等であり、したがって、同一の参照符号により認識さ
れる。ゲイン要素２４７の出力は結合部２５７の正入力
に接続されており、その出力は信号１３８’であって、
機能的に図７の信号１３８と同一である。

【００５７】位置を表示する結合部２４６の出力は、更
に微分要素２５９の入力に接続されている。位置の微分
は比率すなわち速度となる。微分要素２５９の出力はゲ
インＤｍａを有する比例ゲイン要素２６１の入力に接続
されている。ただし、Ｄｍａはマイクロ・アクチュエー
タのバネ部７６，７７の制動特性を表す。ゲイン要素２
６１の出力は結合部２５７の正入力に接続されている。
更に、マイクロ・アクチュエータ・バネ効果調整ブロッ
ク２５６は、結合部２４６からの出力信号を受け取るス
トローク限界ブロック２６２を備えている。ストローク
限界ブロック２６２は、マイクロ・アクチュエータ２６
のプラットフォーム７２が物理的に限定されたベース部
７１に対する移動範囲を有するということを反映させる
ために、ブロック２４６からの信号の大きさを所定の範
囲に限定する。ストローク限界ブロック２６２の出力は
ゲインＫｍａ１を有する比例ゲイン要素２６３に接続さ
れており、Ｋｍａ１はストローク限界ブロック２６２の
出力に関する倍数である。比例ゲイン要素２６３の出力
は結合部２５７の正入力に接続されている。

【００５８】本発明は種々の技術的な効果が得られる。
その一つの技術的な効果は、マイクロ・アクチュエータ
が読出し／書込みヘッドを移動可能に支持している支持
部材の実際の位置を判断するために位置センサを設ける
必要性をなくすと同時に、ハード・ディスク・ドライブ
にマイクロ・アクチュエータを利用することができるこ
とである。これは、二重アクチュエータ構造を使用する
ことにより、より効率的な制御を達成すると同時に、シ
ステムのコストを低下させる。特に、シーク時間したが
ってアクセス時間が短縮される。更なる技術的な効果
は、センサ及びこれに関連する支援回路に対する必要性
をなくすので、信頼性が高められることである。

【００５９】一実施形態を例示し詳細に説明したが、本
発明の範囲から逸脱することなく種々の変更、置換及び
改変を行うことができることは理解されるべきである。
たとえば、開示した実施形態は読出し／書込みヘッドの
位置を制御するためにディジタル信号プロセッサを使用
したけれども、更に読出し／書込みヘッドの位置はアナ
ログ制御回路により制御されてもよいことも認識される
べきである。更に、マイクロ・アクチュエータに適した
制御ループ及びボイス・コイル・モータに適した制御ル
ープを開示したけれども、本発明の範囲内にあるこれら
特定の制御ループの多くの変形及び変更が存在すること
は認識されるべきである。この観点から、ここに開示し
た直接的な接続は、開示された二つの部品すなわち構成
要素が直接的に接続されることなく一中間装置又は複数
装置を介して相互に接続されるように、変更されてもよ
く、依然として本発明が実現されることを認識すべきで
ある。更に、以下の請求の範囲により定義されている本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の変更、
置換及び改変も可能である。

【００６０】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。

【００６１】（１）システムを制御する制御装置であっ
て、前記システムが、第１の部分と、可動部材と、第２
の部分を前記可動部材上で支持して該可動部材に対して
移動させる第１のアクチュエータと、前記可動部材を移
動させるように動作する第２のアクチュエータとを備
え、前記第１及び第２のアクチュエータがそれぞれ前記
第１及び第２の部分を相対移動させ、前記制御装置が、
前記第１の部分に対する前記第２の部分の目標位置を指
定する入力信号を受け取る入力を有する第１の制御部で
あって、第１のアクチュエータ制御信号を出力するよう
に動作して前記第１のアクチュエータに前記第１の部分
に対して前記目標位置に向かって前記第２の部分を移動
させる第１の制御部と、前記第１のアクチュエータ制御
信号に結合された入力を有する第２の制御部であって、
第２のアクチュエータ制御信号を出力するように動作し
て、前記第２の部分が前記第１の部分に対して前記目標
位置に向かって移動させるような形式により前記第２の
アクチュエータに前記可動部材を移動させる第２の制御
部と、を含み、前記可動部材の位置を検知するセンサを
不要とする、制御装置。

【００６２】（２）前記第１のアクチュエータが、前記
第２のアクチュエータが前記第１及び第２の部分を相対
移動させるよりも実質的に速く前記第１及び第２の部分
を相対移動させるマイクロ・アクチュエータである、第
１項記載の制御装置。

【００６３】（３）前記第１のアクチュエータがマイク
ロ・アクチュエータであり、前記第２のアクチュエータ
により行われる前記第１及び第２の部分の相対移動の範
囲が、前記マイクロ・アクチュエータにより行われる前
記第１及び第２の部分の相対移動の範囲より実質的に大
きい、第１項記載の制御装置。

【００６４】（４）前記第１の部分に対する前記第２の
部分の実際の位置を検出するように動作する位置検出機
構を備え、前記第１の制御部が、前記位置検出機構に応
答し、前記入力信号及び前記位置検出機構によって検出
された実際の位置の関数として前記第１のアクチュエー
タ制御信号を発生するように動作する、第１項記載の制
御装置。

【００６５】（５）前記第１のアクチュエータが、前記
第２の部分が前記可動部材に対して所定の位置に存在す
る初期状態を有するマイクロ・アクチュエータであり、
該マイクロ・アクチュエータが、前記第１のアクチュエ
ータ制御信号に応答して該第１のアクチュエータ制御信
号の大きさに比例した距離だけ前記所定の位置から前記
第２の部分を移動させる、第１項記載の制御装置。

【００６６】（６）前記第１のアクチュエータが、前記
第２の部分が前記可動部材に対して所定の位置に存在す
る初期状態を有するマイクロ・アクチュエータであり、
該マイクロ・アクチュエータが、前記第１のアクチュエ
ータ制御信号に応答して該第１のアクチュエータ制御信
号の大きさに比例する距離だけ前記所定の位置から前記
第２の部分を移動させ、前記第１のアクチュエータ制御
信号に応答するとともに、該第１のアクチュエータ制御
信号を積分及び増幅することによって得られた制御信号
を出力する第３の制御部を備え、前記第２の制御部の前
記入力が前記第３の制御部からの信号を入力する、第１
項記載の制御装置。

【００６７】（７）前記第１のアクチュエータが、前記
第２の部分が前記可動部材に対して所定の位置に存在す
る初期状態を有するマイクロ・アクチュエータであり、
該マイクロ・アクチュエータが、正極性及び負極性をそ
れぞれ有する前記第１のアクチュエータ制御信号に応答
して逆となる第１及び第２の方向のいずれかへ前記所定
の位置から前記第２の部分を移動させるように動作し、
前記マイクロ・アクチュエータが、前記第１及び第２の
方向のいずれかへ前記所定の位置から前記第２の部分を
移動させることに応答し、前記所定の位置に向かって前
記第２の部分を移動させる弾性体機構を備える、第１項
記載の制御装置。

【００６８】（８）前記弾性体機構が前記第２の部分を
前記所定の位置へ押圧する力が、前記第２の部分の距離
が前記所定の位置から増加するに従って増加する、第７
項記載の制御装置。

【００６９】（９）前記第１のアクチュエータが、前記
第２の部分が所定の位置から前記可動部材に対して２つ
の逆方向のいずれかへ移動することに応答して前記所定
の位置に向かって前記第２の部分を移動させる弾性体機
構であって、前記第１及び第２の制御部分が前記第２の
部分の位置及び前記可動部材の位置をそれぞれ表示する
第１及び第２の信号をそれぞれ出力する弾性体機構を備
えたマイクロ・アクチュエータであり、前記第１及び第
２の信号に応答して前記弾性体機構が前記部分と前記可
動部材部との間で行使されると期待される力を表示する
信号を発生する第３の制御部を備え、前記第１及び第２
の制御部分が前記第３の制御部からの信号にそれぞれ応
答する、第１項記載の制御装置。

【００７０】（１０）ディスク・ドライブ装置であっ
て、軸回りを回転するように支持された、磁気面を有す
るディスクと、該ディスクに対して移動するように支持
された部材と、該部材を移動させるように動作するアク
チュエータと、前記部材上に設けられたマイクロ・アク
チュエータと、該マイクロ・アクチュエータにより支持
された、前記部材に対して移動する読出し／書込みヘッ
ドであって、前記アクチュエータによる前記部材の移動
が前記ディスクの前記面に隣接するとともにほぼ半径方
向における前記読出し／書込みヘッドの移動に対応し、
前記マイクロ・アクチュエータによる前記読出し／書込
みヘッドの移動が前記ディスクの前記面に隣接するとと
もにほぼ半径方向における前記読出し／書込みヘッドの
移動に対応している、読出し／書込みヘッドと、前記デ
ィスクに対して前記読出し／書込みヘッドの位置を表示
する位置信号を発生するように動作する位置検出機構で
あって、前記装置が前記部材の実際の位置を検知する機
構を不要とする、位置検出機構と、前記位置信号に応答
し、前記ディスクに対して前記読出し／書込みヘッドの
目標位置を指定する入力信号に応答する制御システムで
あって、前記ディスクに対して前記読出し／書込みヘッ
ドを前記目標位置に配置するように前記アクチュエータ
及び前記マイクロ・アクチュエータを制御するように動
作する、制御システムと、を含む、ディスク・ドライブ
装置。

【００７１】（１１）前記マイクロ・アクチュエータ
が、前記読出し／書込みヘッド及び前記ディスクを相対
移動させる速度より実質的に速い速度で前記読出し／書
込みヘッド及び前記ディスクを相対移動させる、第１０
項記載のディスク・ドライブ装置。

【００７２】（１２）前記アクチュエータが、前記マイ
クロ・アクチュエータにより達成される範囲の相対移動
より実質的に広い範囲の前記読出し／書込み及び前記デ
ィスクの相対移動を行う、第１０項記載のディスク・ド
ライブ装置。

【００７３】（１３）前記制御システムが、前記入力信
号に応答して、前記マイクロ・アクチュエータに結合さ
れたマイクロ・アクチュエータ制御信号を発生する第１
の部分を備え、前記マイクロ・アクチュエータ制御信号
に応答して、前記アクチュエータに供給されるアクチュ
エータ制御信号を発生する第２の部分を備えた、第１０
項記載のディスク・ドライブ装置。

【００７４】（１４）前記マイクロ・アクチュエータ
が、前記読出し／書込みヘッドが前記部材に対する所定
の位置に存在する初期状態を有し、前記マイクロ・アク
チュエータが、前記マイクロ・アクチュエータ制御信号
に応答して、該マイクロ・アクチュエータ制御信号の大
きさに比例した距離だけ前記所定の位置から前記読出し
／書込みヘッドを移動させる、第１０項記載のディスク
・ドライブ装置。

【００７５】（１５）前記制御システムが、前記入力信
号に応答して、前記マイクロ・アクチュエータに供給さ
れるマイクロ・アクチュエータ制御信号を発生する第１
の部分を備え、１つの入力を有し、前記アクチュエータ
に供給されるアクチュエータ制御信号を発生する第２の
部分を備え、前記マイクロ・アクチュエータが、前記読
出し／書込みヘッドが前記部材に対して所定の位置に存
在する初期位置を有し、前記マイクロ・アクチュエータ
制御信号に応答して、前記アクチュエータ制御信号の大
きさに比例した距離だけ所定の位置から前記読出し／書
込みヘッドを移動させ、前記マイクロアクチュエータ制
御信号に応答して、前記マイクロ・アクチュエータ制御
信号を積分及び増幅することによって得られた制御信号
を出力する第３の制御部を備え、前記第２の制御部の前
記入力が前記第３の制御部から前記制御システムに接続
されている、第１０項記載のディスク・ドライブ装置。

【００７６】（１６）前記マイクロ・アクチュエータ
が、前記部材に対して所定の位置に存在する初期状態を
有し、前記マイクロアクチュエータが、正極性及び負極
性をそれぞれ有する前記マイクロアクチュエータ制御信
号に応答して、前記第２の部分を前記所定の位置から逆
である第１及び第２の方向のいずれかへ移動させるよう
に動作し、前記マイクロアクチュエータが、前記第２の
部分を前記所定の位置から第１及び第２の方向のいずれ
かへ移動させることに応答して、前記所定の位置に向か
って前記第２の部分を移動させる弾性部を備えた、第１
０項記載のディスク・ドライブ装置。

【００７７】（１７）第１の部分と、移動可動部材と、
該記可動部材上に第２の部分を支持し、前記可動部材に
対して移動する第１のアクチュエータと、前記部材を移
動させるように動作する第２のアクチュエータとを備え
たシステムを制御する方法であって、前記第１及び第２
のアクチュエータが前記第１及び第２の部分をそれぞれ
相対移動させ、前記方法が、前記第１の部分に対して前
記第２の部分の目標位置を指定する入力信号を受信する
ステップと、前記部材の実際の位置を検知することな
く、前記入力信号の関数として第１のアクチュエータ制
御信号を発生するステップであって、該第１のアクチュ
エータ制御信号が、前記第１のアクチュエータに前記第
２の部分を前記第１の部分に関する前記目標位置へ移動
させる、ステップと、前記可動部材の実際の位置を検知
することなく、前記第１のアクチュエータ制御信号の関
数として第２のアクチュエータ制御信号を発生するステ
ップであって、該第２のアクチュエータ制御信号が、前
記第２の部分が前記第１の部分に関する前記目標位置に
移動するようにして、前記第２のアクチュエータに前記
部材を移動させる、ステップと、を含む、方法。

【００７８】（１８）前記第１の部分に対する前記第２
の部分の実際の位置を検出するステップを含み、前記第
１のアクチュエータ制御信号を発生するステップが、前
記部材の実際の位置を検知することなく、前記入力信号
及び前記第１の部分に対する前記第２の部分の前記検出
された部分の関数として前記前記第１のアクチュエータ
制御信号を発生することによって実行される、第１７項
記載の方法。

【００７９】（１９）前記第１のアクチュエータ制御信
号の大きさに比例した変位により前記第１の部分に対し
て初期位置から前記第２の部分を移動させることによ
り、前記アクチュエータに前記第１のアクチュエータ制
御信号に応答させるステップを含む、第１７項記載の方
法。

【００８０】（２０）前記第１のアクチュエータ制御信
号の極性に対応する方向に、前記第１のアクチュエータ
制御信号の大きさに比例した変位により前記第１の部分
に対して初期位置から前記第２の部分を移動させること
により、前記第１のアクチュエータに前記第１のアクチ
ュエータ制御信号に応答させるステップを備え、前記第
２のアクチュエータ制御信号を発生するステップが、修
正した信号を得るために前記第１のアクチュエータ制御
信号を積分及び増幅するステップと、次に位置誤差とし
て前記変更された信号を使用することにより、前記部材
の位置のフィードバック制御を行うステップとを備え
た、第１７項記載の方法。

【００８１】ハード・ディスク・ドライブ・システム１
０に、回転する磁気ディスク１６と、ボイス・コイル・
モータ２１の制御に従って前記ディスクに対して移動す
るように支持された支持アーム２２を備える。マイクロ
・アクチュエータ２６が、支持アーム２２上に読出し／
書込みヘッドを支持し、前記ディスクに対して移動させ
る。制御機構１３は、前記ディスクから前記読出し／書
込みヘッドにより読み出され、前記ディスクに対する前
記読出し／書込みヘッドの位置を表示する位置情報３１
に応答して、前記ボイス・コイル・モータ及び前記マイ
クロ・アクチュエータを制御する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したハード・ディスク・ドライブ
のブロック図である。

【図２】図１のハード・ディスク・ドライブの一構成要
素であるマイクロ・アクチュエータの概略的な斜視図で
ある。

【図３】図１のハード・ディスク・ドライブの動作特性
を示すグラフである。

【図４】図１のハード・ディスク・ドライブの動作特性
を示すグラフである。

【図５】ハード・ディスク・ドライブの一部である制御
システムを更に詳細に示す図１のハード・ディスク・ド
ライブのブロック図である。

【図６】図５の制御システムの第１の実施形態を詳細に
示す第１の部分のブロック図である。

【図７】図６のブロック図とともに図５の制御システム
の第１の実施形態を詳細に示す他の部分のブロック図で
ある。

【図８】図６の制御システムの構成要素であるマイクロ
・アクチュエータ・バネ効果ブロックの他の実施形態の
ブロック図である。

【符号の説明】

１０ ハード・ディスク・ドライブ・システム １３ 制御回路 １６ ディスク １８ プラッタ・スタック ２１ ボイス・コイル・モータ ２２ 支持アーム ２６ マイクロ・アクチュエータ ２７ 読出し／書込みヘッド ７１ ベース部 ７２ プラットフォーム ７６，７７ バネ部 ７８，７９ 永久磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システムを制御する制御装置であって、 前記システムが、第１の部分と、可動部材と、第２の部
   分を前記可動部材上で支持して該可動部材に対して移動
   させる第１のアクチュエータと、前記可動部材を移動さ
   せるように動作する第２のアクチュエータとを備え、前
   記第１及び第２のアクチュエータがそれぞれ前記第１及
   び第２の部分を相対移動させ、 前記制御装置が、 前記第１の部分に対する前記第２の部分の目標位置を指
   定する入力信号を受け取る入力を有する第１の制御部で
   あって、第１のアクチュエータ制御信号を出力するよう
   に動作して前記第１のアクチュエータに前記第１の部分
   に対して前記目標位置に向かって前記第２の部分を移動
   させる第１の制御部と、 前記第１のアクチュエータ制御信号に結合された入力を
   有する第２の制御部であって、第２のアクチュエータ制
   御信号を出力するように動作して、前記第２の部分が前
   記第１の部分に対して前記目標位置に向かって移動させ
   るような形式により前記第２のアクチュエータに前記可
   動部材を移動させる第２の制御部と、 を含み、 前記可動部材の位置を検知するセンサを不要とする、 制御装置。
2. 【請求項２】 第１の部分と、移動可動部材と、該記可
   動部材上に第２の部分を支持し、前記可動部材に対して
   移動する第１のアクチュエータと、前記部材を移動させ
   るように動作する第２のアクチュエータとを備えたシス
   テムを制御する方法であって、 前記第１及び第２のアクチュエータが前記第１及び第２
   の部分をそれぞれ相対移動させ、 前記方法が、 前記第１の部分に対して前記第２の部分の目標位置を指
   定する入力信号を受信するステップと、 前記部材の実際の位置を検知することなく、前記入力信
   号の関数として第１のアクチュエータ制御信号を発生す
   るステップであって、該第１のアクチュエータ制御信号
   が、前記第１のアクチュエータに前記第２の部分を前記
   第１の部分に関する前記目標位置へ移動させる、ステッ
   プと、 前記可動部材の実際の位置を検知することなく、前記第
   １のアクチュエータ制御信号の関数として第２のアクチ
   ュエータ制御信号を発生するステップであって、該第２
   のアクチュエータ制御信号が、前記第２の部分が前記第
   １の部分に関する前記目標位置に移動するようにして、
   前記第２のアクチュエータに前記部材を移動させる、ス
   テップと、 を含む、方法。