JP2006268955A - 磁気ヘッド位置決め制御装置、磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスター - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドを実質的にトラックのセンタに高速に精度よくダイナミックに位置決めする。
【解決手段】サスペンションスプリングを介して磁気ヘッドを支持するヘッドカートリッジ６と、このヘッドカートリッジが装着されるヘッドキャリッジと、サスペンションスプリングからヘッドカートリッジあるいはこのヘッドカートリッジをヘッドキャリッジに取付ける取付ベースまでの間に設けられた第１の進退アクチュエータ５と、ヘッドキャリッジに支持され取付ベースを移動させる第２の進退アクチュエータ７と、磁気ヘッドにより読出されたサーボ信号に応じて第１の位相補償フィルタ処理回路１１４を介して第１の進退アクチュエータを駆動しかつ第２の位相補償フィルタ処理回路１１６を介して第２の進退アクチュエータを駆動して磁気ヘッドがトラック上に保持されるように制御をする制御回路とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、磁気ヘッド位置決め制御装置、磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターに関し、詳しくは、磁気ヘッドを実質的にトラックのセンタに高速に精度よくダイナミックに位置決めでき、高密度記録の磁気ディスク、磁気ヘッドの検査に適する磁気ヘッド位置決め制御装置、磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターに関する。

最近のハード磁気ディスク駆動装置（以下単にＨＤＤ）は、複数枚のディスクのうちの１枚のディスクの一面をサーボ信号（サーボ情報）専用にするサーボ面方式ではなく、各ディスクの表裏面に形成されたトラックにそれぞれサーボ信号を設定するデータ面方式（あるいはセクターサーボ方式）のディスクを搭載している。
磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターでは、ディスク上に設定されたサーボ信号に従って所定のデータがトラックに書き込まれ、そのデータを読み出してディスクあるいは磁気ヘッドの性能のテストが行われる。
ハードディスク装置の磁気ヘッドとしては、近年、その読出側にＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド，ＴＭＲヘッドなど（以下ＭＲヘッドで代表する。）を組み込んだ複合磁気ヘッドが用いられている。その記録密度は、数十ギガ／インチと向上の一途を辿っている。しかも、トラック数は増加し、その幅は、狭くなる一方である。その上、ディスクの大きさは、３．３インチか、これ以下のものが主流となり、基板もガラスディスクが用いられ、ディスク１枚を搭載した単板型のＨＤＤが増加してきている。
この種の高密度記録のディスクを使用する磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターは、トラックに対するヘッドの高い位置決め精度が要求されるので、ピエゾステージを持つヘッドキャリッジが使用される。このヘッドキャリッジについては、出願人による特開平１０−２７５４３４号「ＭＲヘッドのオフセット補正方法および磁気ディスクサーティファイア」の図２にその詳細が記載されている（特許文献１）。
特開平１０−２７５４３４号公報

磁気ディスク装置における記録密度の向上に伴い、トラック幅が狭小化し、そのため、磁気ヘッドテスターあるいは磁気ディスクテスターでは、ヘッド位置決め精度の一層の向上が要求されている。しかも、ディスクの回転数は、５４００rpmから７０００rpm〜１５０００rpmとなり、現在ではそれ以上の高速回転のものが実用化されている。
そこで、サスペンションスプリングからヘッドキャリッジまでの間にピエゾアクチュエータを設けて、このピエゾアクチュエータをサーボ信号に応じて駆動する出願人による特開２００３−２７２３２６号「磁気ヘッド位置決め制御装置、磁気ヘッドテスター、磁気ディスクテスターおよびこれら装置に使用されるヘッドカートリッジ」がある（特許文献２）。
特許文献２に記載された発明は、所定のトラックに位置決めされたヘッドに対して、このトラックをアクセスするときに、質量の軽いヘッドカートリッジをサーボ信号に応じてダイナミックに移動させ、あるいはヘッドカートリッジ内においてヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング＋ヘッド）をサーボ信号に応じてダイナミックに移動させて、ヘッドのトラックの中心からのずれ量を補正する微小移動、例えば、数μｍのヘッドの移動を高速に行い、高速かつ高精度に、トラック上の所定の位置、特にヘッドがＯＮトラック状態になる位置にヘッドの位置を補正するサーボ制御をしている。
特開２００３−２７２３２６号公報

実際のＨＤＤの磁気ヘッド（以下ヘッド）のＯＮトラックの位置決め（ヘッドが実質的にトラック上に位置決めされること）はサーボ信号を読出すことで行われる。実際のＨＤＤは、ボイスコイルモータによりヘッドを移動してヘッド位置を制御して目標トラックにＯＮトラックの状態か、あるいはこれに近い状態に設定されるようにヘッドを位置決めしている。この関係で、この位置決め直後においてはその近傍のセクタに対して正確なデータの読出／書込ができない。そこで、ディスク１回転程度のヘッドのＯＮトラック位置決めをした後に同じセクタのデータを読んで、あるいは書くことになる。
しかし、テスターではこのようなデータの読み／書きをすると、各セクタに対してデータの読み／書きをするごとにディスク１回転程度の時間待たなければならず、テスト効率が低下する。
特にディスクの回転数が高速化されると、ヘッド位置決め後にその近傍のセクタに対してデータの読み／書きをすることは無理であり、１回転以上かかることもある。しかも、実際のＨＤＤの場合のようにボイスコイルモータによりヘッドのＯＮトラック制御をすると、テスターでは、精度が出ないため、高精度かつ高速なテストができない。

そこで、現在の磁気ヘッドテスターあるいは磁気ディスクテスターでは、ヘッドの半径方向のトラックへの位置決めは、Ｘ方向に大きく可動して目標トラックにヘッドを移動させるＸテーブルを持つヘッドキャリッジとヘッドの位置を目標トラックにおいて微調整する、ヘッドキャリッジ内Ｘテーブルの微小移動ステージとして設けられたピエゾステージとにより行われている。ピエゾステージは、ヘッド位置を微調整することで目標トラックにＯＮトラック状態のヘッド位置決めを行う。このＯＮトラック位置決めは、ＭＰＵが実行するプログラムにより行われるが、それは、通常、１トラックにサーボ信号を１箇所乃至複数箇所書込み、そのサーボ信号を読出してヘッドのずれ量を得て、このずれ量に応じてピエゾステージを駆動してヘッド位置を調整するものである。
このとき、ヘッドのＯＮトラック位置決め制御をプログラム処理による理由は、ピエゾステージの応答速度が遅く、たとえハードウエアの制御回路を設けても読出されたサーボ信号に対応して得られるヘッドのずれ量に対してピエゾステージが高速に応答することができないからである。

前記した特開２００３−２７２３２６号の発明では、ピエゾステージによるヘッドのＯＮトラック設定において、このピエゾアクチュエータをサーボ信号に応じて駆動する。これにより、所定のトラックに位置決めされたヘッドに対して、このトラックをアクセスするときに、質量の軽いヘッドカートリッジをサーボ信号に応じてダイナミックに移動させ、あるいはヘッドカートリッジ内においてヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング＋ヘッド）をサーボ信号に応じてダイナミックに移動させるものである。後者のピエゾアクチュエータは、ヘッドのトラックの中心からのずれ量を補正するような微小移動、例えば、数μｍの移動をヘッドに対して行えばよいので、高速応答が可能である。
しかし、トラック数が数千本／インチ以上にもなると、Ｘステージにより各トラックにシークしてピエゾステージがヘッドをＯＮトラック状態に制御するにはＸステージに高精度な制御と移動とが要求される。しかも、ピエゾステージは、たとえハードウエアの制御回路を設けても読出されたサーボ信号に対応して得られるヘッドのずれ量に対して高速に応答することできない。その上、磁気ディスクが高速回転し、長時間駆動されることより発生する熱による温度ドリフトなどの影響によりヘッドの位置ずれが発生する。そうなると、ヘッドカートリッジあるいはヘッドアッセンブリを駆動するピエゾアクチュエータによるヘッド位置補正のダイナミックレンジが低下する問題が発生する。
それは、例えば、ピエゾアクチュエータにより±５μｍの移動を磁気ヘッドに与えた場合に、ヘッドアッセンブリ等の熱膨張により一方向にその長さが変化して、その変化が２μｍ生じたとすると、ピエゾアクチュエータによる磁気ヘッドが追従できる範囲が−３μｍから＋７μｍと変化してしまうからである。これにより、−側ヘッド位置補正のダイナミックレンジが低下し、高速応答における高精度な位置決めが難しくなってしまう。

この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、ヘッドを実質的にトラックのセンタに高速に精度よくダイナミックに位置決めでき、磁気ディスク、ヘッドの検査に適する磁気ヘッド位置決め制御装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、ヘッドを実質的にトラックのセンタに高速に精度よくダイナミックに位置決めできる、前記の磁気ヘッド位置決め制御装置を用いる磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターを提供することにある。

このような目的を達成するこの発明のヘッド位置決め制御装置の特徴は、磁気ディスクの所定のトラックから読出したサーボ信号に応じてトラック上に磁気ヘッドを位置決めする磁気ヘッドサーボ位置決め制御装置において、
サスペンションスプリングを介して磁気ヘッドを支持するヘッドカートリッジと、このヘッドカートリッジが装着されるヘッドキャリッジと、サスペンションスプリングからヘッドカートリッジあるいはこのヘッドカートリッジをヘッドキャリッジに取付ける取付ベースまでの間に設けられた第１の進退アクチュエータと、ヘッドキャリッジに支持され前記取付ベースを移動させる第２の進退アクチュエータと、磁気ヘッドにより読出されたサーボ信号に応じて第１の位相補償フィルタ処理回路を介して第１の進退アクチュエータを駆動しかつ第２の位相補償フィルタ処理回路を介して第２の進退アクチュエータを駆動して磁気ヘッドがトラック上に保持されるように制御をする制御回路とを備えるものである。

このように、この発明では、サスペンションスプリングからヘッドカートリッジ取付ベースまでの間に第１の進退アクチュエータ、例えば、ピエゾアクチュエータを設ける。そして、このピエゾアクチュエータをサーボ信号に応じて駆動する。これにより、所定のトラックに位置決めされたヘッドに対して、このトラックをアクセスするときに、質量の軽いヘッドカートリッジをサーボ信号に応じてダイナミックに移動させ、あるいはヘッドカートリッジ内においてヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング＋ヘッド）をサーボ信号に応じてダイナミックに移動させることができる。これと同時にヘッドカートリッジ取付ベースを移動させる第２の進退アクチュエータを設けて、これを同時駆動する。
各ピエゾアクチュエータは、ヘッドのトラックの中心からのずれ量を補正するような微小移動、例えば、数μｍの移動をヘッドに対して行えばよいので、高速応答が可能である。しかも、ピエゾステージは低速応答動作であるが、常時サーボ信号に応じて駆動されることになるので、サスペンションスプリングあるいはヘッドカートリッジを移動させるピエゾアクチュエータの高速応答のダイナミックレンジを保証する。しかも、磁気ディスクが高速回転し、長時間駆動されることにより発生する熱による温度ドリフトなどの影響を排除できる。

なお、各セクタ対応に書込まれたサーボ信号あるいはトラックの多数箇所に設定されたサーボ信号は、トラック１周で何回も読出すことができるので、サーボ信号の読出に対応してトラックに対するヘッドのずれ量がトラック１周でいくつも得られる。そこで、サーボ信号の読出しとともにダイナミックにヘッドのずれ量に応じてヘッドを質量の軽いヘッドカートリッジあるいはヘッドアッセンブリを介して高速かつ高精度に、トラック上の所定の位置、特にＯＮトラック状態になるような位置にヘッドの位置の補正を高精度ですることができる。
その結果、温度ドリフトなどの影響を排除でき、高速かつ高精度にディスクのトラックに対してデータの読出／書込をすることができる磁気ヘッドテスターおよび磁気ディスクテスターを実現できる。
なお、この発明では、ヘッドのＯＮトラック状態に対して所定のヘッドの位置にオフセットを持たせることで、前記のオフセットに応じたトラック上の所定の位置にヘッドを維持する制御をすることができる。このようなオフセット設定は、ヘッド検査やディスク検査のときの条件設定において使用される。

図１は、この発明のヘッド位置決め制御装置を適用した一実施例の説明図、図２は、磁気ディスクテスターにおける全体的な構成図、図３（ａ）は、トラックに設定されるサーボ信号の説明図、図３（ｂ）は、その読出サーボ信号とトラックとの関係の説明図、図４は、サーボ電圧復調・位置電圧演算回路で演算されるサーボ復調電圧と目標トラックとの関係の説明図、そして図５は、ヘッドカートリッジの平面図である。
磁気ディスクテスターの全体的な構成を示す図２において、１０は、磁気ディスクテスターであり、１は、検査対象となるディスクであって、スピンドル２に着脱可能に挿着されている。スピンドル２に隣接してヘッドキャリッジとしてＸＹステージ３が設けられ、ＸＹステージ３は、Ｘステージ３ａとＹステージ３ｂからなる。
Ｘステージ３ａは、ヘッド９を含めてピエゾステージ４をディスク１の半径方向に移動させる半径方向の移動ステージになっている。Ｙステージ３ｂは、このＸステージ３ａ上に搭載され、ヘッド９に対してスキュー調整のための移動を行うものである。このＹステージ３ｂ上には、Ｘ方向の位置を微調整するピエゾステージ４が搭載されている。
ピエゾステージ４は、移動ベース４ａとカートリッジ取付ベース４ｂ、そしてピエゾアクチュエータ５とからなり、移動ベース４ａの先端側にはヘッドカートリッジ取付ベース４ｂが結合されている。移動ベース４ａは、Ｙステージ３ｂにピエゾアクチュエータ５を介して搭載され、カートリッジ取付ベース４ｂをＸ軸に沿って移動させる。
これにより、ピエゾアクチュエータ５が駆動されることでカートリッジ取付ベース４ｂがＸ方向に移動してディスク１の半径Ｒ方向のヘッド位置の微調整がヘッドカートリッジ６を介して行われる。なお、Ｘ方向は、ディスク１の中心を通る半径Ｒ方向に一致している。

ヘッドカートリッジ６は、カートリッジ取付ベース４ｂにピエゾアクチュエータ７を介して搭載され、ヘッドカートリッジ６には、サスペンションスプリング８が固定されている。サスペンションスプリング８の先端側にはヘッド９（磁気ヘッド９）が搭載され、これに支持されている。ヘッド９は、ディスク１のＸ軸方向に対応する半径Ｒ方向に移動してディスク１のトラックをシークしてそのトラックに位置決めされ、データをそのトラックから読出し、あるいはそのトラックにデータを書込む、いわゆるアクセス動作をする。
ヘッドカートリッジ６は、ヘッド９をヘッドキャリッジに装着するものであって、ヘッド９を着脱可能に搭載し、図１に示されるように、内部には読出アンプ６ａと書込アンプ６ｂ等が設けられている。読出アンプ６ａは、ＭＲヘッド９Ａからの信号を受けてそれを増幅してデータ読出回路１５に出力するとともにサーボ位置決め制御回路１１に送出する。
サーボ位置決め制御回路１１は、図１に示すように、目標位置電圧発生回路１１１と、サーボ電圧復調・位置電圧演算回路１１２、誤差電圧発生回路１１３、カートリッジ側のピエゾアクチュエータ７用の位相補償フィルタ処理回路１１４，ピエゾアクチュエータドライバ１１５、ピエゾステージ側のピエゾアクチュエータ５用の位相補償フィルタ処理回路１１６、そしてピエゾアクチュエータドライバ１１７とからなる。

図２において、１５は、データ読出回路であって、読出アンプ６ａからの信号を受けて、読出データを二値化してデータ処理・制御装置２０に送出する。１６は、ヘッドアクセス制御回路であって、データ処理・制御装置２０からの制御信号を受けてＸＹステージ３とピエゾアクチュエータドライブ回路１４とを駆動してヘッド９を目標となる所定のトラックに位置決めする。１７はデータ書込回路、１８はテストデータ生成回路であって、テストデータ生成回路１８は、データ処理・制御装置２０により制御されて所定のテストデータを作成してそれをデータ書込回路１７に送出する。データ書込回路１７は、受けたテストデータに従って書込信号を生成して、ヘッドカートリッジ６の書込アンプ６ｂ（図２参照）を駆動し、ヘッド９のインダクティブヘッド９Ｂを介して所定のトラックＴＲにデータを書込む。

ところで、図２におけるピエゾアクチュエータ７は、図示の都合上、質量の軽いヘッドカートリッジ６に先端側が結合されている。しかし、ピエゾアクチュエータ７の先端側をヘッドカートリッジ６の内部にあるヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング８）に結合してもよい。その理由は、ピエゾアクチュエータ７によりヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング８）を駆動した方がさらに質量が軽い駆動となるからである。それにより、ヘッド位置決めに対してより高速な応答性を確保できる。
図５は、ピエゾアクチュエータ７とヘッドカートリッジ６とを一体的に構成し、ヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング８）を駆動してヘッド９を位置決め制御するヘッドカートリッジ６の説明図であり、その平面図である。
図５に示すヘッドカートリッジ６は、ヘッド９をヒンジで支持して回動させてヘッドを実質的に半径方向に微小移動させる構造のものである。
ヘッドカートリッジ６は、ヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング８）６１が円筒状のヒンジ機構６２を介して７角形の板の台座（取付ブロック）６３に取付られている。台座６３は、カートリッジ取付ベース４ｂに装着固定される。ヒンジ機構６２は、台座６３をベース部材としてこれに軸ピン６４により軸支され、軸ピン６４を中心にして回動する円筒構造をしている。これによりヘッド９がディスク１に設定されたトラックを横断する方向にヘッドアッセンブリ（サスペンションスプリング８）６１を回動させる。

ヒンジ機構６２の円筒には、実質的に１２０度の角度で側面から外側に直線状に延びた板ばねの羽６６が２枚設けられている。２枚の羽６６の先端は、台座６３にある突起壁６７に設けられた溝６８，６８にそれぞれ落ち込み、この溝６８に嵌合している。
ピエゾアクチュエータ７は、台座６３に取付板６９を介して固定されていて、その頭部が１枚の羽６６の側面に外側から当接している。そこで、板ばねの羽６６の作用で伸張したピエゾアクチュエータ７を収縮する方向に付勢力が発生する。ヒンジ機構６２は、台座６３に固定されたピエゾアクチュエータ７の伸張によりヘッド９を反時計方向に回転させる。また、ヒンジ機構６２は、ピエゾアクチュエータ７の圧縮により羽６６の作用でヘッド９を時計方向に回転させる。これにより、ヘッド９は、実質的にディスク１の半径方向に沿って進退する。

ピエゾアクチュエータ５と、ピエゾアクチュエータ７とは、図１に示すサーボ位置決め制御回路１１により制御され、トラックから読出されたサーボ信号（サーボ情報）に応じてヘッドの位置を微調整してダイナミックにヘッドをトラック上に載せる、ヘッドのＯＮトラックのサーボ位置決めをする。
いずれのピエゾアクチュエータによるヘッドのＯＮトラックのサーボ位置決めにおいても、位置決めトラックに所定間隔で設定された多数のサーボ信号を順次読出して、サーボ信号に応じて位置決めトラックに対応するヘッドずれ量（トラックのセンタからのずれ量）を補正するものである。補正のためにピエゾアクチュエータ５，７が進退する距離は、例えば、数μｍオーダか、それ以下の範囲の微小なものである。設定されたサーボ信号は、スピンドルの芯ぶれなどに応答してその位置が振れるので、これにより、微小な駆動電圧でヘッド９は、スピンドルの芯ぶれなどに応答して、半径方向に高速な進退動作が可能である。さらに、同時に駆動されるピエゾアクチュエータ５による伸張により温度ドリフトなどの影響によるヘッドの位置ずれが定常的に補正され、かつ、ピエゾアクチュエータ７のヘッド位置決めに対してダイナミックレンジが確保される。

図５のヘッドカートリッジ６は、ヘッド９をヘッドキャリッジに装着するものであって、ヘッド９を着脱可能に搭載し、図１に示されるように、内部には読出アンプ６ａと書込アンプ６ｂ等が設けられている。読出アンプ６ａは、ＭＲヘッド９Ａからの信号を受けてそれを増幅してデータ読出回路１５に出力するとともにサーボ位置決め制御回路１１に送出する（図１参照）。
目標位置電圧発生回路１１１は、レジスタ１１１ａとＤ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）１１１ｂとを内蔵してデータ処理・制御装置２０から目標値データがレジスタ１１１ａに設定される。それをＤ／Ａ１１１ｂにより変換して、目標トラックに対応する電圧値がアナログ変換電圧値として発生する。この目標位置電圧は、目標位置電圧発生回路１１１から誤差電圧発生回路１１３に出力される。

サーボ電圧復調・位置電圧演算回路１１２は、ＤＳＰ（デジタルシ・グナル・プロセッサ）で構成され、ヘッドカートリッジ６の読出アンプ６ａから読出されたサーボ信号からトラック位置に対応する位置電圧を演算して発生する。
一般的には、１０２４／ｎ（ただし、ｎは１以上の整数）程度のセクタに対して５，０００本／インチ以上のトラックがある。ここでは、説明を簡単にするためにＸステージにおいてトラック数１０本置きに粗位置決めして、粗位置決めされたトラックを中心にして、前後トラック５本について高精度な位置決めをする例について説明する。
説明の都合上、最初のトラックがゼロの場合を例としてトラック１０本＋１本について１セクタのサーボ信号とそれによる電圧発生についてまず説明する。
サーボ信号から位置電圧を算出する演算式は、位置電圧ＰVとし、トラックを図３（ａ）に示す１０本としてサーボ信号をＡ〜Ｊの１０本であるとした場合には、
ＰV＝{(Ｖa-Ｖj)+0.75＊(Ｖb-Ｖh)+0.5＊(Ｖc-Ｖg)+0.25＊(Ｖd-Ｖf)}／(Ｖa+ Ｖb+Ｖc+Ｖd+Ｖe+Ｖf+Ｖg+Ｖh+Ｖi+Ｖj) ……(1)
による。
すなわち、図３（ａ）に示すように、トラック０からトラック１０に所定の周波数で所定の間隔Ｄ（１μsec）だけずれてかつ前後のトラックの中心に接触する幅を持ち、かつ、その半分幅が前後に重なるようにサーボパターン信号（サーボバースト信号）Ａ〜Ｊが各トラックに対応して記録されているとする。

このサーボバースト信号Ａ〜ＪをＭＲヘッド９Ａが読出アンプ６ａを介してディスク１を回転させて読出すと、理論的には、図３（ｂ）に示すように、トラック０では、読出アンプ６ａから得られるサーボバースト信号Ａの検出電圧信号は、トラック０に対応する振幅が半分幅に対応する電圧信号となる。そして、トラック１では、読出アンプ６ａから得られる検出電圧信号は、トラック１に対応する１個分の振幅レベルの検出電圧信号とその後にトラック２に対応するサーボバースト信号の振幅レベルが半分の検出電圧信号が少しずれた位置に得られる。
トラック２では、読出アンプ６ａから得られる検出電圧信号は、トラック１の振幅レベルが半分幅に対応する検出電圧信号の後に、トラック２に対応する１個分の振幅レベルの検出電圧信号、そしてその後にトラック３の振幅レベルが半分幅に対応する検出電圧信号が少しずれて得られる。
以下、それぞれに連続する３つのトラックに対応して振幅レベルが半分幅と振幅レベルが１、そして振幅レベルが半分の３つの検出電圧信号がサーボバースト信号についての電圧信号が順次得られる。その状態を示したのが図３（ｂ）である。

そこで、読出アンプ６ａから得られる各トラック位置でのサーボバースト信号についてトラック０の位置の検出電圧信号を基準として振幅レベルを電圧値Ｖi（i＝ａ〜ｊ）として得て、(1)式を持つＤＳＰにより入力して(1)式に代入すると、図４に示すような関係のグラフＧがトラック位置に対応する正規化ＰＯＳ電圧（検出電圧）として得ることができる。なお、縦軸は、正規化ＰＯＳ電圧であり、横軸はトラック番号である。
この図４の特性グラフＧに従って、Ｘステージで粗位置決めされた位置から前後５本のトラックについて高精度な微小位置決めをサーボ位置決め制御回路１１が行う。
なお、実際上は、直線性がよい範囲（図４における１．５トラック〜８．５トラック）が実用範囲である。そこで、図４の特性グラフＧを使用する場合には２トラックから８トラックまでの範囲で位置決めをする。通常の磁気ヘッドテストや磁気ディスクのテストでは、特性のトラックへ位置決めしてテストすればよいので、一部のトラック範囲でサーボ制御ができれば十分である。一方、全トラックをアクセスする場合には、後述するＸステージ３ａによるヘッド９の粗位置決めとの関係で１０本以上で直線性のよい特性を得る必要がある。その場合には、粗位置決めの方を７本置き程度のものとするか、前記(1)式ではない関係式で処理して１０本かそれ以上で直線性のよい位置決めをすることになる。
また、図３（ａ）に示すサーボ信号は、ディスク１にすでに書込まれていて、サーボ信号と図４に示す関係のグラフに対応する目標トラック位置決めのグラフデータＧがデータ処理・制御装置２０のメモリ２２に正規化ＰＯＳ電圧テーブル２２ｃとして記憶されているものとする。
ところで、図３（ａ）に示すサーボ信号がディスク１に書き込まれていない場合には、別途サーボトラックライタ（図示せず）を起動してはサーボ信号をディスクに各セクタに対応して書込むことになる。

こうして得られた正規化ＰＯＳ電圧を指令電圧として、この電圧値と目標位置電圧発生回路１１１から出力された位置決め対象となる目標のトラック位置に対応する電圧値とを誤差電圧発生回路１１３で合成する。誤差電圧発生回路１１３は、目標電圧値とサーボ電圧復調・位置電圧演算回路１１２から得られる現在位置と目標のトラック位置に対応する電圧値との差の電圧信号を発生する。
なお、図４のグラフでは正規化されているので、１から−１までの電圧値となるが、実際の差電圧信号は、これに対して制御に必要な増幅をした電圧値が誤差電圧値として誤差電圧発生回路１１３から出力されることになる。
誤差電圧発生回路１１３の誤差電圧信号は、位相補償フィルタ処理回路１１４と位相補償フィルタ処理回路１１６とに入力される。位相補償フィルタ処理回路１１４と位相補償フィルタ処理回路１１６は、ヘッド位置エラーに対して安定したサーボ制御で高速にヘッドをＯＮトラック状態に設定しかつＯＮトラックサーボ制御のヘッド位置補正のダイナミックレンジを確保するためのサーボフィルタ処理回路である。これもＤＳＰ（デジタルシ・グナル・プロセッサ）で構成され、それぞれフィルタ処理の帯域周波数が相違している。

位相補償フィルタ処理回路１１６は、そのパワー・バンド幅特性がボード線図上においてゼロｄＢのクロス点の周波数を３０Ｈｚとして−２０ｄＢ／Decの傾斜特性を持ち、そのオープンゲインは１００ｄＢ以上のものである。この特性は、ヘッドカートリッジ６がヘッド９を含めてヘッドアッセンブリ６１を微小移動させるときの機械共振周波数による駆動電流の振動あるいは発振が５００Ｈｚ近辺にあるので、それより低い周波数として余裕を持って１００Ｈｚ以下とし、前記のゼロｄＢのクロス点の周波数がこの実施例では３０Ｈｚとされている。
なお、このゼロｄＢのクロス点の周波数は、機械共振周波数による駆動電流の振動あるいは発振以下において選択されればよい。
この特性で誤差電圧信号が位相補償されて、ゲインが１００ｄＢ以上のピエゾアクチュエータドライバ１１７に入力される。ピエゾアクチュエータドライバ１１７は、ハイゲインのアンプであって、位相補償フィルタ処理回路１１６により位相補償されて機械共振周波数の近傍での駆動電流の振動あるいは発振、さらにはピークゲイン特性による誤差発生が抑えられる。
ピエゾアクチュエータドライバ１１７は、ピエゾアクチュエータ５に接続され、これを出力電圧で駆動する。これによりヘッドカートリッジ６が移動してヘッド９が低速応答速度でトラックの中心に位置決めされるように制御される。

位相補償フィルタ処理回路１１４もＤＳＰで構成され、そのパワー・バンド幅特性がボード線図上においてゼロｄＢのクロス点の周波数を１ｋＨｚとして−２０ｄＢ／Decの傾斜特性を持ち、そのオープンゲインは１００ｄＢ以上のものである。この特性は、ヘッドカートリッジ６を搭載するピエゾステージを微小移動させるときの機械共振周波数による駆動電流の振動あるいは発振が６ｋＨｚ近辺にあるので、それより低い周波数として余裕を持って前記のゼロｄＢのクロス点の周波数が１ｋＨｚとされている。
なお、このゼロｄＢのクロス点の周波数も機械共振周波数による駆動電流の振動あるいは発振以下で選択されればよい。
この特性で誤差電圧信号が位相補償されて、ゲインが１００ｄＢ以上のピエゾアクチュエータドライバ１１５に入力される。ピエゾアクチュエータドライバ１１５もハイゲインのアンプであって、前記したように、通常、ＯＰアンプが数段接続されて構成されるので、前記と同様に、位相補償フィルタ処理回路１１６により位相補償されて機械共振周波数の近傍での駆動電流の振動あるいは発振、さらにはピークゲイン特性による誤差発生が抑えられかつ高速移動が可能になる。
ピエゾアクチュエータドライバ１１５は、ピエゾアクチュエータ７に接続され、これを出力電圧で駆動する。これによりヘッドアッセンブリ６１が移動してヘッド９が高速応答でダイナミックにＯＮトラック状態に制御される。

この実施例では、ヘッド９は、ピエゾアクチュエータ５による低速応答系のサーボ制御のヘッドのＯＮトラック位置決めとピエゾアクチュエータ７による高速応答系のサーボ制御のヘッドのＯＮトラック位置決めとの２系統でヘッド９の位置決め制御が同時に行われる。
これにより、トラックの中心に対して高速でトラックからのずれに応じてヘッド９の位置補正がなされるとともに、低速でヘッドカートリッジ６の位置がピエゾステージ４により所定のトラックの中心にヘッド９が位置決めされるように移動する。
その結果、ヘッド９がピエゾステージ４による微小移動でトラックの中心を基準としてサーボ制御がかかるような位置にヘッド９のＯＮトラック位置が設定された状態で、ピエゾアクチュエータ７による高速応答系のサーボ制御がトラックの中心を基準として行われるようになり、トラックの中心を基準として前後に大きな補正範囲を確保することができ、ヘッド位置補正のダイナミックレンジが向上する。
例えば、トラックの中心からのずれ量が−５μｍあったとすると、ピエゾアクチュエータ７による高速応答系のサーボ制御の位置決め範囲が±５μｍとした場合に、最初は、ピエゾアクチュエータ７による高速応答でヘッド９は、中心位置決めされるので、そのヘッド位置補正のダイナミックレンジは、−０μｍ〜＋５μｍとなるが、低速応答でピエゾステージ４のピエゾアクチュエータ５による低速応答でヘッド９は、＋５μｍ移動して中心位置決めされる。これにより、そのヘッド位置補正のダイナミックレンジは、−５μｍ〜＋５μｍとなり、ピエゾアクチュエータ７本来の位置決め制御範囲の範囲のヘッド位置補正のダイナミックレンジが確保される。

データ処理・制御装置２０は、図２に示すように、ＭＰＵ２１とメモリ２２、インタフェース２３、ＣＲＴディスプレイ、そしてキーボード等により構成され、これらがバスにより相互に接続されている。
そして、メモリ２２には、ヘッドアクセスプログラム２２ａ、データ読出／書込制御プログラム２２ｂ、正規化ＰＯＳ電圧テーブル２２ｃ等が記憶されている。
ＭＰＵ２１は、ヘッドアクセスプログラム２２ａを実行してインタフェース２３を介して目標トラック位置決めのグラフデータＧから目標となる正規化値を目標位置電圧発生回路１１１のレジスタ１１１ｂにセットしてヘッドアクセス制御回路１６にＲ方向の移動距離ｒ［ｍｍ］を設定してヘッドアクセス制御回路１６を起動し、所定のタイミングでサーボ位置決め制御回路１１を起動する。
Ｒ方向の移動距離ｒ［ｍｍ］の設定により、Ｘステージ３ａが所定のトラック位置（基準点）からｒ［ｍｍ］移動する。これにより、図４に示す関係のグラフに対応する目標トラック位置決めのグラフデータＧの正規値“０”の位置にあたるトラック位置にヘッド９が移動してヘッドアクセス制御回路１６によりＸステージ３ａによるヘッド９の粗位置決めがなされる。なお、ｍｍ単位で粗位置決めする場合でかつ５０００本／インチのトラックがあって、全トラックをアクセスする必要がある場合などでは、グラフデータＧの特性は、前記したように１０本以上のトラックに対して直線性のよい特性のものが必要になる。
サーボ位置決め制御回路１１は、ＭＰＵ２１から正規化ＰＯＳ電圧テーブル２２ｃを参照して設定された正規値の位置にピエゾアクチュエータ５，７とを駆動してピエゾステージ４により微小位置決めをするとともにヘッド９をダイナミックに目的のトラックへ位置決めする。それは、グラフデータＧの正規値“０”の位置を基準として図３（ａ）に示すサーボ信号においては、グラフデータＧの正規値の位置に対応する誤差電圧に応じて相対的にヘッド９を移動させて目標となる正規化値に対応したトラック位置に高精度な位置決めになる。
ところで、Ｒ方向の移動距離ｒ［ｍｍ］の設定により、グラフデータＧの正規値“０”の位置にあたるヘッド９は、図３（ａ）に示す関係のトラック０より前にトラックがあることになるが、Ｒ方向の移動距離ｒ［ｍｍ］の設定との正規値“０”との相対的な位置決めにより全トラックが高精度に位置決めされるように割り振らればよい。例えば、トラックの位置決め範囲を−１より大きく、＋１より小さい範囲と考えれば図３（ａ）に示す関係のトラック０の振幅レベルは関係なくなるので問題はない。

ところで、ここでのディスク１のセクタ分割としては、前記したように、例えば、セクタを１０２４分割として、それぞれのセクタ位置に対応して図３（ａ）のようなサーボ信号が書き込まれている。このように多数のセクタに分割してそれぞれのセクタ位置に対応して多数のサーボ信号（サーボ情報）を設定することにより、ディスク１が７０００rpm〜１００００rpmあるいはこれを越える高速回転となっても、ディスク１／４回転程度で位置ずれしたヘッド９を目的のトラックにＯＮトラックさせることができ、その後は、ダイナミックに目的のトラックへのヘッド９のＯＮトラックを維持することができる。
また、実施例では、ヘッドのＯＮトラック状態に対応する正規値をレジスタ１１１ｂに設定した制御について説明しているが、ＯＮトラック状態に対して所定のオフセットを持たせる正規値をレジスタ１１１ｂに設定することで、オフセットに応じたトラック上の所定の位置にヘッドを維持する制御をすることができることはもちろんである。

以上説明してきたが、実施例の図３（ａ）に示すグラフデータＧの正規値の位置へのヘッド９のサーボ位置決め形態は一例である。サーボ信号の設定には種々の形態がある。これは、例えば、特開２００３−２７２３２６号公報に記載されるように、サーボ信号は、データトラックＴＲの中心線ＣからＷ×１／４トラック幅分（ただしＷはリードトラック幅）上下方向にずれたサーボバースト信号Ａとサーボバースト信号Ｂとからなるものであってもよい。このような場合には、Ｘステージの位置決め精度あるいはこれに加えてピエゾステージの位置決めにより特定のトラックに位置決めし、同時にそのトラックに対してＯＮトラックするようにヘッドが制御されることになる。
したがって、この発明は、サーボ信号の設定形態に関係なく、ヘッドのＯＮトラック位置決めのためにヘッドから得られるサーボ信号の振幅に応じて得られる誤差信号に応じてサーボ制御を行うものであればどのようなものであって適用できる。

実施例では、磁気ディスクテスターを例を中心に説明しているが、この発明は、磁気ヘッドテスターにおいても適用できることはもちろんである。

図１は、この発明のヘッド位置決め制御装置を適用した一実施例の説明図である。 図２は、磁気ディスクテスターにおける全体的な構成図である。 図３（ａ）は、トラックに設定されるサーボ信号の説明図、図３（ｂ）は、その読出サーボ信号とトラックとの関係の説明図である。 図４は、サーボ電圧復調・位置電圧演算回路で演算されるサーボ復調電圧と目標トラックとの関係の説明図である。 図５は、ヘッドカートリッジの平面図である。

符号の説明

１…ディスク、２…スピンドル、
３…ＸＹステージ、３ａ…Ｘステージ、３ｂ…Ｙステージ、
４…ピエゾステージ、４ｂ…カートリッジ取付ベース、
５，７…ピエゾアクチュエータ、
６…ヘッドカートリッジ、６ａ…読出アンプ、６ｂ…書込アンプ、
８…サスペンションプリング、９…磁気ヘッド、
９ａ…ＭＲヘッド、９ｂ…インダクティブヘッド、
１０…磁気ディスクテスター、
１１…サーボ位置決め制御回路、
１６…ヘッドアクセス制御回路、
１７…データ書込回路、
１８…テストデータ生成回路、
２０…データ処理・制御装置、
２１…ＭＰＵ、２２…メモリ、
２２ａ…ヘッドアクセスプログラム、
２２ｂ…データ読出／書込制御プログラム、
２３…インタフェース、
１１１…目標位置電圧発生回路、
１１１ａ…レジスタ、１１１ｂ…Ｄ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）、
１１２…サーボ電圧復調・位置電圧演算回路、１１３…誤差電圧発生回路、
１１４，１１６…位相補償フィルタ処理回路、
１１５，１１７…ピエゾアクチュエータドライバ。

Claims (6)

1. 磁気ディスクの所定のトラックから読出したサーボ信号に応じて前記トラック上に磁気ヘッドを位置決めする磁気ヘッドサーボ位置決め制御装置において、
   サスペンションスプリングを介して前記磁気ヘッドを支持するヘッドカートリッジと、
   このヘッドカートリッジが装着されるヘッドキャリッジと、
   前記サスペンションスプリングから前記ヘッドカートリッジあるいはこのヘッドカートリッジをヘッドキャリッジに取付ける取付ベースまでの間に設けられた第１の進退アクチュエータと、
   前記ヘッドキャリッジに支持され前記取付ベースを移動させる第２の進退アクチュエータと、
   前記磁気ヘッドにより読出された前記サーボ信号に応じて第１の位相補償フィルタ処理回路を介して前記第１の進退アクチュエータを駆動しかつ第２の位相補償フィルタ処理回路を介して前記第２の進退アクチュエータを駆動して前記磁気ヘッドが前記トラック上に保持されるように制御をする制御回路とを備える磁気ヘッド位置決め制御装置。
2. 前記第１および第２の進退アクチュエータは、それぞれピエゾアクチュエータであって、前記第１の位相補償フィルタ処理回路は、前記第１のピエゾアクチュエータの機械的な第１の共振周波数よりも低い第１の周波数帯域で駆動信号を発生させるために設けられ、前記第２の位相補償フィルタ処理回路は、前記第１の共振周波数より低くかつ前記第２のピエゾアクチュエータの機械的な第２の共振周波数よりも低い第２の周波数帯域で駆動信号を発生させるために設けられている請求項１記載の磁気ヘッド位置決め制御装置。
3. 前記ヘッドカートリッジは、前記第２のピエゾアクチュエータを介してヘッドキャリッジに支持され、前記第１の周波数帯域は、ボード線図上においてゼロｄＢのクロス周波数が３ｋＨｚ以下であり、前記第２の周波数帯域は、ボード線図上においてゼロｄＢのクロス周波数が１００Ｈｚ以下であり、前記制御回路は、前記第１および第２のピエゾアクチュエータに対応してドライブ回路をそれぞれ有し、前記第１および第２の位相補償フィルタ処理回路は、各前記ドライブ回路による前記磁気ヘッドの駆動位置決め誤差と回路の発振とを抑圧するために各前記ドライブ回路にそれぞれ直列に接続されている請求項３記載の磁気ヘッド位置決め制御装置。
4. 前記第２の周波数帯域はゼロクロス周波数が３０Ｈｚ以下である請求項３記載の磁気ヘッド位置決め制御装置。
5. 請求項１〜４項のうちのいずれか１項記載の磁気ヘッド位置決め制御装置を有する磁気ヘッドテスター。
6. 請求項１〜４項のうちのいずれか１項記載の磁気ヘッド位置決め制御装置を有する磁気ディスクテスター。

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