JP2001236747A - ディスク記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈曲型ヘッドアクチュエータの弾性変形に起
因する位相外乱量をサーボの許容値以下に抑えること。 【解決手段】 屈曲型ヘッドアクチュエータを用いたデ
ィスク記憶装置において、シーク時における屈曲型ヘッ
ドアクチュエータの単位加速度当りの慣性力に起因する
弾性変形によるヘッド位置のディスク円周方向の変位量
（ΔＬｈ）をディスクの最低線速度（ｖmin ）で割った
値と、屈曲型ヘッドアクチュエータの最大シーク加速度
（ａmax ）とを掛け合せた値の積を屈曲型ヘッドアクチ
ュエータのサーボの許容する位相外乱量（ｔ）以下に設
定できるように、 ｔ＞ａmax ・ΔＬｈ／ｖmin に構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク、光
ディスクや光磁気ディスク等の記録用ディスクを用いて
大容量のデータの記録及び／又は再生を行うことができ
る大容量記憶装置に適用するのに最適なディスク記憶装
置であって、特に、屈曲型ヘッドアクチュエータを用い
たディスク記憶装置の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図１３〜図１５に示すよう
に、ディスクドライブ装置の一例であるリムーバルハー
ドディスク（以下、Ｒ−ＨＤＤと記載する）１では、記
録用ディスクの一例であって、磁気ディスクで構成され
ているハードディスク２がカートリッジ３内に回転自在
に収容されていて、そのカートリッジ３によってハード
ディスク２がＲ−ＨＤＤ１内に交換可能（脱着自在）に
装填されるように構成されている。そして、Ｒ−ＨＤＤ
１内にはスピンドルモータ４が搭載されていて、カート
リッジ３によってＲ−ＨＤＤ１内に装填されたハードデ
ィスク２の強磁性体で構成されているセンターコア５が
スピンドルモータ４のモータ軸４ａの上端外周に取り付
けられているチャッキングマグネット６上にマグネット
チャッキングされた後、カートリッジ３内のハードディ
スク２がスピンドルモータ４によって矢印ａ方向に回転
駆動されるように構成されている。

【０００３】そして、Ｒ−ＨＤＤ１内でカートリッジ３
の装填位置に隣接する位置に回動型ヘッドアクチュエー
タの一例である屈曲型ヘッドアクチュエータ８が搭載さ
れている。この屈曲型ヘッドアクチュエータ８はピボッ
トであるアーム軸９の外周に軸受１０を介して挿入され
たヘッドアーム１１と、そのヘッドアーム１１の先端に
ほぼ９０°等の所定角度に屈曲されて取り付けられた上
下一対のサスペンション１２と、これら上下一対のサス
ペンション１２の先端の内側面に取り付けられた上下一
対の浮上ヘッドスライダ１３と、ヘッドアーム１１のサ
スペンション１２側とは反対側の側面に一体成形されて
いるほぼＶ字状のコイル支持部１４と、そのコイル支持
部１４の内側１４ａに接着やアウトサート成形等にて水
平状に取り付けられた可動コイル１５と、その可動コイ
ル１５を駆動する磁気回路アッセンブリ１６からなるボ
イスコイルモータに構成されている。なお、磁気回路ア
ッセンブリ１６はＲ−ＨＤＤ１内に固定されていて、上
下一対のヨーク１７、１８と、これらのヨーク１７、１
８の何れか一方に水平状に吸着されて可動コイル１５の
上又は下に平行状に近接されたマグネット板１９とによ
って閉磁路を構成している。そして、上下一対の浮上ヘ
ッドスライダ１３の上下対向面にはヘッドである磁気ヘ
ッド（図示せず）がジンバルプレート等を介して架設さ
れている。

【０００４】そして、この屈曲型ヘッドアクチュエータ
８は、可動コイル１５への通電方向の切り換えによっ
て、磁気回路アッセンブリ１６で可動コイル１５に矢印
ｂ、ｃ方向の推力を発生させて、ヘッドアーム１１及び
上下一対のサスペンション１２をアーム軸９を中心に矢
印ｂ、ｃ方向に回動するものである。そして、アンロー
ド状態では、図１４に実線で示すように、ヘッドアーム
１１によって上下一対の浮上ヘッドスライダ１３がアン
ロード位置Ｐ１まで矢印ｂ方向に移動されていて、この
時、上下一対のサスペンション１２がこれらの先端側の
上下対向面に打出し加工された上下一対の凸部２１によ
ってＲ−ＨＤＤ１内に水平状に片持ち支持されているダ
イナミックロード／アンロード用ランプ２２の上下のテ
ーパ面上に乗り上げて、これら上下一対のサスペンショ
ン１２の先端側が自身のばね力に抗して上下に押し開か
れることによって、上下一対の浮上ヘッドスライダ１３
の上下間隔がハードディスク２の厚さ以上に押し広げら
れている。

【０００５】そして、カートリッジ３がＲ−ＨＤＤ１内
に装填され、チャッキングマグネット６にマグネットチ
ャッキングされたハードディスク２がスピンドルモータ
４によって矢印ａ方向に回転開始されて、そのハードデ
ィスク２が所定の高速の回転速度（例えば２，７００ｒ
ｐｍ等）に立ち上げられた後に、屈曲型ヘッドアクチュ
エータ８がロード駆動されて、ヘッドアーム１１及び上
下一対のサスペンション１２がアーム軸９を中心に矢印
ｃ方向へ回動される。すると、上下一対のサスペンショ
ン１２の先端の上下一対の浮上ヘッドスライダ１３が図
１４に実線で示すアンロード位置Ｐ１から矢印ｃ方向に
回動されて、その上下一対の浮上ヘッドスライダ１３が
カートリッジ３の前面３ａに横長に形成されているヘッ
ド挿入口３ｂからそのカートリッジ３内の図１４に点線
で示すハードディスク２の最外周位置Ｐ２へ矢印ｃ方向
から挿入される。この時、上下一対のサスペンション１
２の先端側の上下一対の凸部２１がダイナミックロード
／アンロード用ランプ２２の上下のテーパ面上をすべり
落ちて、これら上下一対のサスペンション１２の先端側
が自身のばね力によって上下に閉じることによって、上
下一対の浮上ヘッドスライダ１３の上下間隔が閉じられ
て、これら上下一対の浮上ヘッドスライダ１３がハード
ディスク２の最外周位置Ｐ２の上下両記録面上にランデ
ィングされる。

【０００６】一方、スピンドルモータ４によって矢印ａ
方向に高速で回転駆動されているハードディスク２の上
下両記録面の表面には、その矢印ａ方向の空気流が発生
していることから、上下一対の浮上ヘッドスライダ１３
は上下一対のサスペンション１２のばね力によってハー
ドディスク２の上下両記録面上の空気流に押しつけられ
るようにして、これら上下両記録面上に浮上される。

【０００７】そして、このロード完了後に、屈曲型ヘッ
ドアクチュエータ８がシーク駆動されて、ヘッドアーム
１１及び上下一対のサスペンション１２によって上下一
対の浮上ヘッドスライダ１３がハードディスク２の図１
４に１点鎖線で示す最外周位置Ｐ２と点線で示す最内周
位置Ｐ３との間で矢印ｂ、ｃ方向にシークされて、ハー
ドディスク２への情報の記録、再生が行われることにな
る。

【０００８】なお、回動型ヘッドアクチュエータとして
は、図１６の（Ｂ）に示すようなヘッドアーム１１の先
端に上下一対のサスペンション１２を直線状に取り付け
たインライン型のヘッドアクチュエータ８０と、図１２
〜図１６の（Ａ）に示したような、ヘッドアーム１１の
先端に上下一対のサスペンション１２をほぼ９０°等の
所定角度に屈曲させて取り付けた屈曲型ヘッドアクチュ
エータ８とがある。そして、この屈曲型ヘッドアクチュ
エータ８は、インライン型ヘッドアクチュエータ８０に
比べて、上下一対のサスペンション１２の先端の上下一
対の浮上ヘッドスライダ１３をカートリッジ３内にヘッ
ド挿入口３ｂから出し入れ（ロード及びアンロードを言
う）する際の上下一対のサスペンション１２の移動スペ
ースの省スペース化を図ることが可能であること等か
ら、カートリッジ３のヘッド挿入口３ｂの最小化、ダイ
ナミックロード／アンロード用ランプ２２を用いて上下
一対の浮上ヘッドスライダ１３の上下方向の開閉を行う
ダイナミックロード／アンロード機構の簡素化や高信頼
性の確保が可能であり、品質の高いＲ−ＨＤＤ１を安価
に提供することができる。また、ヘッドアーム１１と上
下一対のサスペンション１２を所定角度に屈曲させたこ
とにより、アーム軸９とスピンドルモータ４のモータ軸
４ａとの間の軸間距離Ｌを小さくして、Ｒ−ＨＤＤ１全
体の小型化も可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的なＲ
−ＨＤＤ１では、屈曲型ヘッドアクチュエータ８のシー
ク時における位置決めサーボ方式としてセクターサーボ
方式を採用している。しかし、プリアンブルでその都度
同期をかけて、その同期を元にサーボパターンを読みと
るようにしたセクターサーボ方式には以下の問題点があ
る。 （ａ） サーボ面積のディスク占有率が高い（サーボ信
号記録領域が大きいこと）。 （ｂ） サンプル周波数が低いためには、今後予想され
る狭トラックピッチ化に不利である。 （ｃ） Ｒ−ＨＤＤのＡＶ化のために、ディスクの低速
回転化が有利と思われるが、ハードディスク２の低速回
転化により更にサンプル周波数が低下してしまう。 そこで、本発明の発明者は、上記の問題を解決すること
ができる同期サーボ（シンクロナスサーボ）方式を既に
開発しているが、同期サーボは、セクターサーボ方式の
プリアンブルが無く、ディスク全周のクロックマークが
そのリアレンスになっていて、ディスク全周で同期をと
る方式であり、プリアンブルが無いことから、数多くの
サーボサンプルをとることができて、低回転化、ファイ
ンピッチ化に有利である。しかし、その反面、同期サー
ボ方式ではタイミング管理がセクターサーボ方式に比べ
て非常に厳しく、屈曲型ヘッドアクチュエータ８の先端
の浮上ヘッドスライダ１３の位置（以下、浮上ヘッドス
ライダ１３を単にヘッドと記載し、浮上ヘッドスライダ
１３の位置を単にヘッド位置と記載する）の位相外乱
（時間的誤差）をサーボの許容値（図１に表示した位相
外乱許容幅）を１０数ｎｓ以下等に抑えることが困難で
あると言う理由から、 （ｄ） 位相外乱に対して非常に弱い。と言う問題があ
った。

【００１０】即ち、図１６の（Ｂ）に示すように、イン
ライン型ヘッドアクチュエータ８０では、シーク加速度
による慣性力によってヘッドアーム１１が弾性変形（弾
性的に撓むこと）しても、浮上ヘッドスライダ１３はハ
ードディスク２の中心からの法線方向にほぼ沿った方向
に変位するだけであるので、ハードディスク２の円周方
向であるディスク円周方向におけるヘッド位置の変位量
ΔＬｈは非常に小さい。

【００１１】しかし、図１６の（Ａ）に示すように、屈
曲型ヘッドアクチュエータ８では、シーク加速度による
慣性力によってヘッドアーム１１が弾性変形した場合
に、浮上ヘッドスライダ１３はヘッドアーム１１に対し
てほぼ９０°異なる方向に変位する関係で、ハードディ
スク２の円周方向におけるヘッド位置の変位量ΔＬｈが
非常に大きくなってしまう。従って、屈曲型ヘッドアク
チュエータ８では、 （ｅ） シーク時にヘッド位置がディスク円周方向に大
きく変位することにより、ハードディスク２の任意の半
径の位置をヘッドが通過するタイミングがずれて、位相
外乱が発生してしまう。と言う問題があった。

【００１２】ここで、図１は、本発明の発明者がＲ−Ｈ
ＤＤ１の屈曲型ヘッドアクチュエータ８を同期サーボ方
式によってシークする際のシーク加速度とシーク時に発
生するヘッド位置の位相外乱量を測定して模式的に示し
たグラフであり、横軸に時間を表し、縦軸にシーク加速
度と位相外乱量を表している。ここで、ヘッド位置の位
相外乱は２種類に分類することができ、第１は、シーク
開始直後に加速度が立ち上がることによってスパイク状
に発生する大振幅の位相外乱であり、この位相外乱は上
記したヘッドアーム１１の慣性力に起因する弾性変形に
よって発生している。そして、このヘッドアーム１１の
弾性変形によって発生するヘッド位置の位相外乱量Δｔ
（ｓ）は、次式で表すことができる。 Δｔ＝ａmax ・ΔＬｈ／ｖmin ・・・ （１） ここで、 ａmax（ｍ／ｓ² ）＝最大シーク加速度 ΔＬｈ（ｍ）＝単位加速度当りのヘッド位置のディスク
円周方向の変位量 ｖmin （ｍ／ｓ² ）＝ディスクの最低線速度（ＣＡＶの
場合はディスク最内周トラック位置における線速度） そして、ヘッド位置の位相外乱の第２は、シーク期間中
に連続的に発生するノイズ状の小振幅の位相外乱であ
り、この第２の位相外乱は主としてサーボライト時のタ
イミングずれに起因するものであり、情報の記録、再生
上では殆んど問題にならない程度の微量の変位量であ
る。従って、Ｒ−ＨＤＤ１の屈曲型ヘッドアクチュエー
タ８のシーク時における位置決めサーボ方式に同期サー
ボ方式を用いた場合には、ヘッドアーム１１の弾性変形
に起因して、シーク開始直後に発生する大振幅の位相外
乱のみが問題であり、この大振幅の位相外乱はサーボ外
れを及ぼす可能性が非常に高く、重大な問題である。

【００１３】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであって、屈曲型ヘッドアクチュエータの弾
性変形に起因する位相外乱量をサーボの許容値以下に抑
えることができるようにしたディスク記憶装置を提供す
ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のディスク記憶装置は、屈曲型ヘッドアクチ
ュエータを用いたディスク記憶装置において、シーク時
における屈曲型ヘッドアクチュエータの単位加速度当り
の慣性力に起因する弾性変形によるヘッド位置のディス
ク円周方向の変位量（ΔＬｈ）をディスクの最低線速度
（ｖmin ）で割った値と、屈曲型ヘッドアクチュエータ
の最大シーク加速度（ａmax ）とを掛け合せた値の積を
屈曲型ヘッドアクチュエータのサーボの許容する位相外
乱量（ｔ）以下に設定したもの、即ち、 ｔ＞ａmax ・ΔＬｈ／ｖmin ・・・ （２） に構成したものである。そして、この式（２）を満足す
るための具体的な対策として、屈曲型ヘッドアクチュエ
ータの屈曲角度（ヘッドアームに対するサスペンション
の屈曲角度を言う）、ヘッドアーム及びサスペンション
の長さ、ヘッドアームの剛性、屈曲型ヘッドアクチュエ
ータの質量分布や最大シーク加速度の最適化を行ったも
のである。

【００１５】上記のように構成された本発明のディスク
記憶装置は、屈曲型ヘッドアクチュエータの弾性変形に
起因する位相外乱を図１に位相外乱許容幅として表示し
たサーボの許容値以下に抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をＲ−ＨＤＤに適用
した実施の形態を図１〜図１２を参照して説明する。な
お、図１３〜図１６と同一構造部には同一の符号を付し
て説明の重複を省く。

【００１７】前述したように、図１に示した屈曲型ヘッ
ドアクチュエータ８のシーク時の位相外乱量を示すグラ
フから明らかなように、ヘッドアーム１１の慣性力に起
因する弾性変形によって発生するヘッド位置の位相外乱
を最小化すれば、安定したシークが可能である。

【００１８】そこで、ヘッドアーム１１の弾性変形によ
って発生するヘッド位置の位相外乱を最小化する手法に
ついて説明するが、これは、式（２）から、以下の方法
が最も有利である。即ち、 （１） 最大シーク加速度の小さいシークプロファイル
の設定。 （２） 単位加速度当りのヘッドのディスク円周方向へ
の変位量の少ない屈曲型ヘッドアクチュエータ８の設
計。 （３） ハードディスクの最小線速度の増大。

【００１９】従って、（１）項、（２）項、（３）項の
要素を相互に組み合わせることが最も有効であるが、実
際的には（２）項が最も設計自由度が高いので、以下に
（２）項について記載するが、ここで、図４〜図１２に
よって屈曲型ヘッドアクチュエータ８のヘッドアーム１
１の弾性変形に起因するヘッド位置の位相外乱の発生メ
カニズムとその量の同定について説明する。なお、ヘッ
ドアーム１１を単にアームと記載する。まず、ＨＳＡの
数値モデルとして、図４に示すアームの撓み角と撓みか
ら位相外乱量を計算するための幾何モデルと、図５に示
すアームの撓み角と撓みを計算する力学モデルを示して
いる。そして、これらの両モデルは梁計算の慣例によ
り、図中右端のアーム軸であるピボットを固定端とし、
図中左端の自由端の座標を０とし、荷重は自由端に図中
上方から加えられるものとしている。 ・ また、計算を容易にするために、次のような単純化
を図っている。 ・ アームは上底と下底の比が１：２の台形とする。 ・ ＨＧＡは重心に集中荷重を持つものとする。 ・ ＨＧＡの荷重はアーム中立軸上のｌ_bの範囲で受け
る。 ・ アーム中立軸からヘッドまでの距離を仮想的なサス
ペンション長とする。 ・ サスペンション中立軸とアーム中立軸は交点では常
に直交する。 ・ アームを単純片持ち梁とする。 ・ シーク加速時にはアームのみが弾性変形するものと
する。 図４及び図５の各パラメータは、次の通りである。 ｌ アームの腕の長さ ｌ_h アーム長（ギャップ長） ｄｌ_h スライダ移動量のトラック方向成分（ヘッド位
置の位相外乱量） ｌ_s 仮想的なサスペンション長 ｌ_hcg 回動中心からＨＧＡの重心までの距離 ｌ_b アームがＨＧＡの荷重を受ける幅（ベース延長
板の幅） ｗ アームの幅 θ アームとヘッドのなす角 ｉ サスペンション取付部におけるシーク加速によ
るアームの撓み角 ｖ サスペンション取付部におけるシーク加速によ
るアームの撓み ｍ_a アームの質量 ｍ_h ＨＧＡの質量（ベース延長板を含む）。２ヘッ
ドで２ｍ_h ａ_h ヘッドにかかるシーク加速度

【００２０】ここで、最初にアームの撓み角と撓みと位
相外乱の関係を求めると、図４の幾何モデルからｄｌ_h
を以下のように求めることができる。ここでは、ヘッド
がアームから離れる方向を正としている。 ｄｌ_h ＝ｉ（ｌ_b ／２）×ｌ_s cos θ−ｖ（ｌ_b／２）×sin(i) ・・（３） 但し、ｖ（ｌ_b ／２）×sin （ｉ）は実際には極めて小
さく、これを無視することができるので、ｖは特に求め
る必要がない。ここで、ｉ（ｌ_b ／２）×ｌ_s ×cos θ
は撓み角ｉより発生する位相外乱量を、ｖ（ｌ_b ／２）
×sin θは撓みｖにより発生する位相外乱量をそれぞれ
示している。ｄｌ_h は単純に両者の差として表すことが
できる。また、ｌ_s とθは既知であり、ｉとｖを求めれ
ばｄｌ_h を求めることができる。ｉとｖは以下の方法に
より図５の力学モデルから算出できる。次に、力学モデ
ルから撓み角と撓みを求めると、撓み角ｉ及び撓みｖ
は、以下の式で求めることができる。

【数１】 ・・・ （４）

【数２】 ・・・ （５） ここで、 Ｍ（ｘ） アームの各断面にかかる曲げモーメント Ｅ アームのヤング率 Ｉ（ｘ） アームの各断面の断面２次モーメント 曲げモーメントＭ（ｘ）は、シーク加速度分布と力学モ
デルによる荷重分布から算出できる。ヤング率Ｅは、ア
ーム材質によって決定される定数である。断面２次モー
メントＩ（ｘ）は、ＣＡＤＡＭのアナルシス機能によっ
て求めることができる。積分定数Ｃ１、Ｃ２は、境界条
件ｉ（ｌ） ＝０、ｖ（ｌ） ＝０により決定される。こ
れらのパラメータを式（４）（５）に代入することによ
り、撓み角ｉ及び撓みｖを求めることができ、この結果
を式（３）に代入することにより位相外乱量を求めるこ
とができる。

【００２１】次に、実際の屈曲型ヘッドアクチュエータ
への適用例を記載すると、曲げモーメントＭ（ｘ）につ
いて、Ｃタイプの屈曲型ヘッドアクチュエータに３００
ｍ／ｓ２のシーク加速度がかかった時の曲げモーメント
図を図６に示していて、Ｍ（ｘ）＝０より、刻み幅１ｍ
ｍにて算出している。また、ヤング率Ｅについては、Ｃ
タイプの屈曲型ヘッドアクチュエータではＡ２０１７を
使用しているため、Ｅ＝７４（ＧＰａ）となる。また、
断面２次モーメントＩ（ｘ）について、Ｃタイプの屈曲
型ヘッドアクチュエータの断面２次モーメントＩ（ｘ）
を図７に示していて、Ｉ（ｘ）は、ｘ＝０から２ｍｍ刻
み又は４ｍｍ刻み（刻み幅はアーム形状の変化率によっ
て変更した）にて求めた。また、撓み角ｉ、及び撓みｖ
について、上記した各パラメータを式（４）（５）に代
入する。ここでは、刻み幅１ｍｍとして台形法にて求め
た。なお、Ｉ（ｘ）の未計算部分に関しては、前後から
線形に補間して求めた。計算により求めた撓み角線図、
及び撓み線図を図８及び図９に示した。ここで、ｌ_b ／
２＝２．５となるため、ｉ（ｌ_b ／２）及びｖ（ｌ_b ／
２）は前後の計算結果から線形に補間して求めた。その
結果、ｉ（ｌ_b ／２）＝９．１５２（μrad ）、ｖ（ｌ
_b ／２）＝０．１２４（μｍ）と求められた。また、位
相外乱量ｄｌ_h の算出について、ｉ（ｌ_b ／２）、及び
ｖ（ｌ_b ／２）、θ＝３６．２deg 、ｌ_s ＝２２．５７
（ｍｍ）を式（３）に代入すると、 ｄｌ_h ＝−０．１６６６７（μｍ） ちなみに、実験値の平均は−０．１４０（μｍ）であ
り、計算値は実験値の約１．２倍となった。なお、他の
アームへの適用について説明すると、２．５インチドラ
イブ用のＡタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプと、１．８イン
チドライブ用のＤタイプとの４種類の屈曲型ヘッドアク
チュエータの各位相外乱量を計算した結果、各屈曲型ヘ
ッドアクチュエータの撓み角線は図１０に示す撓み角線
図を示し、各屈曲型ヘッドアクチュエータの撓み線は図
１１に示す撓み線図をそれぞれ示した。ここでは、図を
見易くするため、アーム腕の長さが異なるＤタイプの原
点をずらし、各アームのピボット位置が重なるようにし
た。また、上記の４種類の屈曲型ヘッドアクチュエータ
に、後述する２．５インチドライブ用のＣタイプアルミ
ＭＭＣ構造の屈曲型ヘッドアクチュエータを加えた合計
５種類の屈曲型ヘッドアクチュエータの計算された位相
外乱量と実験結果との比較を図１２に示した。

【００２２】ここで、上記した屈曲型ヘッドアクチュエ
ータ８のヘッドアーム１１の弾性変形に起因する位相外
乱量の数値解析方法を要約すれば、以下の通りとなる。
まず、屈曲型ヘッドアクチュエータ８の質量分布と最大
シーク時の加速度分布を求め、両者を乗じることで屈曲
型ヘッドアクチュエータ８に加わる荷重分布を求める。
次に、上記分布された荷重が加わった時のヘッドアーム
１１の撓みと撓み角を求める。次に、ヘッドアーム１１
の撓みと撓み角から幾何的にヘッドの周方向（トラック
方向）への変位を求める。最後に、４種類の剛性を持つ
試作屈曲型ヘッドアクチュエータ８を用い、計算結果と
実験結果を比較している。ここで、計算結果はいずれも
実験結果に近い値を示した。よって、当モデルは妥当と
思われる。ところで、実際にはバラツキが発生すること
が考えられるので、安全率を見込んで設計するのが望ま
しい。

【００２３】そこで、屈曲型ヘッドアクチュエータ８の
単位加速度当りのヘッドの周方向への変位の最小化のた
めのパラメータを以下に記載する。 ・ アクチュエータの屈曲角度 ・ サスペンション長さ ・ アーム長さ ・ アーム剛性 ・ アクチュエータの質量分布 これらを、式（２）を最小化させるように設定すれば良
い。屈曲型ヘッドアクチュエータ８の屈曲角度、サスペ
ンション長さ、アーム長さは幾何的に決定できる。高剛
性化、質量低減の方法としては、図２の（Ａ）に示した
ようにヘッドアーム１１の断面形状を従来の無垢形状か
らＨ型に変形させたＨ型化や、図２の（Ｂ）に示したよ
うに、その断面Ｈ型のヘッドアーム１１の幅Ｗ１をでき
るだけ大きい幅Ｗ２に拡大する幅広化、或いはアルミＭ
ＭＣのヤング率の高い材料の選択が考えられる。

【００２４】次に、具体的な数値例を挙げる。図３は図
１１におけるＣタイプアルミＭＭＣ構造の屈曲型ヘッド
アクチュエータ８の２面図である。このタイプの屈曲型
ヘッドアクチュエータ８は、アーム材質にアルミニウム
（Ａｌ）にセラミック（ＳｉＣ）を２０体積％含有させ
たＭＭＣを使用している。ちなみにアルミＭＭＣのヤン
グ率は約１００ＧＰａであり、これは通常のアルミ合金
の約１．４倍である。ここで、例えばｔ＝１５ｎｓの
時、ａmax ・ΔＬｈ＝０．１μｍ（図１１より）、ｖmi
n ＝７ｍ／ｓ（φ６５ｍｍのディスクの使用を想定。最
内周ｒ＝１５ｍｍ、ｆ＝７５Ｈｚ）とすると、 ａmax ・ΔＬｈ／ｖmin ＝１４．３（ｎｓ）＜１５（ｎ
ｓ） となり、条件を満足する。ところで、上述した（２）項
の処理のみで位相外乱を抑えられないケースも考えられ
る。その時には、式（２）を満足するように最大シーク
加速度とディスク最小線速度を設定する必要がある。

【００２５】なお、ディスク最小線速度ｖmin は次式で
示される。 ｖmin ＝２πｒmin ×ｆ ・・・ （６） ｒmin （ｍ）＝ディスク最内周半径 ｆ（Ｈｚ）＝ディスク回転数 よって、ｒmin を大きくとれば、ディスク最小線速度の
最大化ができ、位相外乱の低減ができる。但し、実用的
にはディスク上の記録エリアを広くとる要求やｒmin 自
身の設計可能範囲が狭いことが多いことから設計自由度
は高くない。ｆを大きくするとｖmin はｆに比例して大
きくなるが、位相外乱の許容値はｆに反比例する関数で
表されるため、相殺されいしまい意味がない。そのた
め、ｖmin の変更はあまり実用的でないことが多い。最
大シーク加速度の変更はシーク時間に影響を及ぼすが、
最小ディスク線速度の変更よりも設計自由度が高いケー
スが多い。式（２）を満足するために、以下の方法が考
えられる。 １．単純に、最大シーク加速度を式（２）を満足する値
に落とす。 ２．ディスクの任意の半径の位置におけるシーク加速度
を線速度で割った商が一定となるようにし、両者の商が
式（２）を満足するようにする。 但し、１項の方がシステムが簡単であるが、２項の方が
平均シーク時間の犠牲が少ない。

【００２６】次に、具体的な数値例を挙げる。図３に示
したヘッドアーム１１の材質に、廉価なＡ５０５２Ｐを
使用した場合、３００ｍ／ｓ² のシーク加速度を与える
と、図１１のＣタイプのようにヘッドの変位量は０．１
４μｍになってしまう。そこで、条件ｔ＝１５（ｎ
ｓ）、ｖmin ＝７（ｍ／ｓ）の時、 ａmax ・ΔＬｈ／ｖmin ＜１５（ｎｓ） を満足するためには、 ａmax ＜２２５（ｍ／ｓ² ） と最大シーク加速度を減少させればよい。更に、エラー
レート低減のため位相外乱の許容値を厳しくとりｔ＝ｌ
ｌ（ｎｓ）とすると、 ａmax ＜１６５（ｍ／ｓ² ） とすれば良い。また、ｔ＝１１（ｎｓ）でも、最外周ｒ
＝３１（φ６５ｍｍディスク。ｆ＝７５Ｈｚ）では、 ａmax ＜３４１（ｍ／ｓ² ） まで可能であり、最内周〜最外周の半径のシーク加速度
は線形に補間できる。しかし、実際には消費電力や屈曲
型ヘッドアクチュエータ８の能力上の限界からａmax は
３００ｍ／ｓ² 程度に上限が来る場合が多く、その時は
計算上ａmax が３００ｍ／ｓ² を超える半径からのシー
ク加速度を上限値３００ｍ／ｓ² と設定することにな
る。

【００２７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記した実施の形態に限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能で
ある。例えば、上記した実施の形態では、記録用ディス
クとして磁気ディスクであるハードディスク２を用いる
Ｒ−ＨＤＤ１について述べたが、本発明はその他の磁気
ディスク、光ディスクや光磁気ディスク等の各種の記録
用ディスクを用いる各種のディスク記憶装置に適用可能
である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように構成された本発明のディス
ク記憶装置は、屈曲型ヘッドアクチュエータの屈曲角
度、ヘッドアーム及びサスペンションの長さ、ヘッドア
ームの剛性、屈曲型ヘッドアクチュエータ質量分布、最
大シーク加速度の最適化を行ったので、最大シーク加速
時に発生する位相外乱量を同期サーボの許容値以下とす
ることができるので、屈曲型ヘッドアクチュエータと同
期サーボ方式を組み合わせてもシーク時にトラックアド
レス検出エラーが生じない。この結果、屈曲型ヘッドア
クチュエータの使用による高信頼性の確保、同期サーボ
方式の使用による狭トラックピッチと低回転の確保によ
り、信頼性が高く、高容量なディスク記憶装置の提供が
可能になると言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＲ−ＨＤＤの屈曲型ヘッドア
クチュエータと同期サーボを用いたディスク装置のシー
ク加速度とシーク時に発生する位相外乱を模式的に示し
たグラフである。

【図２】好ましいヘッドアーム断面形状を示した構成図
である。

【図３】ＣタイプアルミＭＭＣ構造の屈曲型ヘッドアク
チュエータの２面図である。

【図４】同上の屈曲型ヘッドアクチュエータのヘッドア
ームの弾性変形に起因するヘッド位置の位相外乱の発生
メカニズムとその量の同定を説明するためのＨＳＡの数
値モデルとして示したヘッドアームの撓み角と撓みから
位相外乱を計算するための幾何モデルである。

【図５】同上の数値モデルとして示したヘッドアームの
撓み角と撓みを計算するための力学モデルである。

【図６】同上の屈曲型ヘッドアクチュエータのシーク時
のモーメント分布図である。

【図７】同上の屈曲型ヘッドアクチュエータのヘッドア
ームの断面２次モーメント分布図である。

【図８】同上の屈曲型ヘッドアクチュエータのヘッドア
ームの撓み角線図である。

【図９】同上の屈曲型ヘッドアクチュエータのヘッドア
ームの撓み線図である。

【図１０】Ｒ−ＨＤＤに実用される４種類の屈曲型ヘッ
ドアクチュエータの各ヘッドアームの撓み角線を示した
図である。

【図１１】同上の４種類の屈曲型ヘッドアクチュエータ
の各ヘッドアームの撓み線を示した図である。

【図１２】Ｒ−ＨＤＤに実用される５種類の屈曲型ヘッ
ドアクチュエータの位相外乱量の計算結果と実験結果を
比較して示したグラフである。

【図１３】従来の一般的なＲ−ＨＤＤを説明する斜視図
である。

【図１４】同上のＲ−ＨＤＤの屈曲型ヘッドアクチュエ
ータと、カートリッジ及びハードディスクの配置関係と
ロード／アンロード及び情報の記録、再生動作を説明す
る平面図である。

【図１５】従来の屈曲型ヘッドアクチュエータと磁気回
路アッセンブリを説明する分解斜視図である。

【図１６】屈曲型ヘッドアクチュエータとインライン型
ヘッドアクチュエータのシーク時のヘッドアームの弾性
変形を説明した図である。

【符号の説明】 １はディスク記憶装置であるリムーバルハードディスク
・ドライブ装置（Ｒ−ＨＤＤ）、２は記録用ディスクで
あるハードディスク、３はカートリッジ、４はスピンド
ルモータ、８は屈曲型ヘッドアクチュエータ、９はピボ
ットであるアーム軸、１１はヘッドアーム、１２はサス
ペンション、１３は浮上ヘッドスライダである。、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 眞田 洋太郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 山田 孝 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D042 LA01 MA01 MA15 5D059 AA01 AA07 AA08 BA01 CA08 CA23 DA33 EA12 5D096 AA02 BB01 CC01 DD05 DD10 EE02 GG05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピボットを中心に回動されるヘッドアーム
   と、そのヘッドアームの先端に所定の角度に屈曲されて
   取り付けられたサスペンションと、そのサスペンション
   の先端に取り付けられた浮上ヘッドスライダとを有する
   屈曲型ヘッドアクチュエータを備え、 上記屈曲型ヘッドアクチュエータの浮上ヘッドスライダ
   を記録用ディスクの内外周間でシークさせながら、その
   ディスクに情報を記録及び／又は再生するように構成し
   たディスク記憶装置において、 上記屈曲型ヘッドアクチュエータの最大シーク加速度を
   ａmax（ｍ／ｓ²）とし、 上記屈曲型ヘッドアクチュエータのシーク時における単
   位加速度当りの慣性力に起因する弾性変形によるヘッド
   位置のディスク円周方向の変位量を、 ΔＬｈ（ｍ／ｍ／ｓ²）とし、 上記ディスクの最低線速度をｖmin（ｍ／ｓ）とし、 上記屈曲型ヘッドアクチュエータのサーボの許容する位
   相外乱量をｔ（ｓ）とした時に、 ｔ＞ａmax・ΔＬｈ／ｖmin としたことを特徴とするディスク記憶装置。
2. 【請求項２】上記屈曲型ヘッドアクチュエータのヘッド
   位置の位置決めに同期サーボ方式を使用したことを特徴
   とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
3. 【請求項３】上記屈曲型ヘッドアクチュエータの上記ヘ
   ッドアームをセラミック含有金属で構成したことを特徴
   とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
4. 【請求項４】上記屈曲型ヘッドアクチュエータの上記デ
   ィスクの任意の半径の位置におけるシーク加速度をその
   ディスク線速度で割った商が一定になるように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
5. 【請求項５】上記ディスクの最内周位置から任意の半径
   の位置までの内周側領域においては、上記屈曲型アクチ
   ュエータのシーク加速度を上記ディスクの線速度で割っ
   た商が一定となり、 上記ディスクの任意の半径のトラック位置から最外周位
   置までの外周側領域においては、上記屈曲型アクチュエ
   ータの最大シーク加速度が一定となるように構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。