JP2702418B2 - データ記録デイスク駆動装置 - Google Patents

データ記録デイスク駆動装置

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JP2702418B2
JP2702418B2 JP6231441A JP23144194A JP2702418B2 JP 2702418 B2 JP2702418 B2 JP 2702418B2 JP 6231441 A JP6231441 A JP 6231441A JP 23144194 A JP23144194 A JP 23144194A JP 2702418 B2 JP2702418 B2 JP 2702418B2
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    • G11B5/54Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、データ記録デイスクの
駆動装置、より詳細に言えば、衝撃、または振動の感知
器を使用して、データの読み取り、または書き込みを禁
止する動作のようなある種の動作を変更する磁気記録デ
イスクの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デイスク・フアイルとも呼ばれるデイス
ク駆動装置は、情報をストアする同心円のデータ・トラ
ツクを有する回転デイスクと、多数のトラツクからデー
タを読み取り、または多数のトラツクにデータを書き込
むためのヘツド、即ち変換器と、所望のトラツクにヘツ
ドを移動し、かつ読み取り及び書き込み動作の間でトラ
ツクの中心部にヘツドを維持するために、ヘツドのキヤ
リヤに結合されているアクチユエータとを用いた情報の
保管装置である。最も広く使用されているアクチユエー
タの形式は、デイスク面上で、直線状でなく円弧状にヘ
ツドを移動させるボイス・コイル・モータ(VCM)で
動作される回転式アクチユエータである。通常、デイス
クを駆動するモータによつて回転されるハブ上に装着さ
れた複数枚のデイスクと、デイスク面にアクセスするた
めに、アクチユエータに結合されている複数個のヘツド
・キヤリヤとがある。駆動モータ及びヘツドのアクチユ
エータを支持しているハウジングは、実質的に密閉した
構造を与えるために、ヘツド及びデイスクを取り囲んで
いる。通常の磁気記録デイスク駆動装置において、デイ
スクがその動作速度で回転している時に、ヘツド・キヤ
リヤは、デイスク面上の空気ベアリングに乗つている空
気ベアリング・スライダを備えている。空気ベアリング
式のスライダは、スライダをアクチユエータに接続して
いるサスペンシヨンにより与えられる偏倚力によつてデ
イスク面近くに維持される。
【0003】通常の空気ベアリング式デイスク駆動装置
とは対照的に、読み取り及び書き込み動作の間で、ヘツ
ド・キヤリヤが常にデイスク面に接触しているか、また
は、散発的にデイスク面に接触するか、あるいは、デイ
スク面上の液体フイルムに接触している接触式デイスク
駆動装置、または接触式に近いデイスク駆動装置が提案
されている。これらの形式のデイスク駆動装置は、米国
特許第5202803号、公開欧州特許出願第3675
10号、米国特許第5097368号及び米国特許第5
041932号に記載されている。
【0004】デイスク駆動装置は、外部からの衝撃及び
振動の影響を受け易く、これらが原因となつて、トラツ
ク・アクセス動作、またはトラツク「追従」動作の間で
誤つたトラツクにヘツドを移動させ、または、読み取り
または書き込みの間でトラツク外れを生じる。誤つたト
ラツク上に書き込まれたデータによつて書き重ねられた
トラツク上のデータは喪失するので、誤つたトラツク上
に書き込まれたデータはアクセス不可能になる。外部か
ら受けた力を感知することによりこの外部力を補償する
か、または、外部力が除去されるまでデイスク駆動装置
の或る種の動作を停止させるかのいずれかにより上述の
問題を解決する幾つかの技術が提案されている。これら
の従来技術は、通常、デイスク駆動装置のハウジングに
設けられた通常の加速度計を用いている。公開欧州特許
出願第264535号は、衝撃または振動で誘発された
トラツク追従動作のエラーを補償するために、アクチユ
エータの追従制御中にフイードバツクとして加速度計の
出力を用いるデイスク駆動装置を開示している。特開平
3−252962号は、加速度計の出力が所定の値を越
えた時に、ヘツドを退避位置に移動させて、デイスクの
駆動モータの回転を停止させるように、加速度計の出力
を用いたデイスク駆動装置を開示している。
【0005】デイスク駆動装置の小型化が進み、それら
の記録密度(デイスクの半径方向の単位長さ当りのデー
タ・トラツクの数)が高くなつたので、外部からの衝撃
及び振動は、より顕著な影響を与える。このことは、回
転式のデイスク駆動装置において、アクチユエータを回
転させる方向に外部の力が生じた時に特に著しい悪影響
を与える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】トラツク上にヘツドを
維持するために、または、誤つたトラツク上にデータを
書き込むことを禁止するために、外部力に対する通常の
加速度計よりも、より迅速かつ信頼性ある応答を生じる
感知手段を持つデイスク駆動装置が必要である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、デイスク駆動
装置が外部から受けた衝撃、または振動に応答して1
つ、またはそれ以上のデイスクの記録動作を制御し、ま
たは変更するために、加速度の変動率を感知することを
含むデイスク駆動装置に関するものである。本発明は、
代表的な磁気記録デイスク駆動装置において、外部から
受ける力によつてヘツドがデータ・トラツクから変位さ
れるヘツドの初期トラツク変位が、加速度の変化の変動
率に比例し、加速度それ自身に比例しないことを見い出
したことに基礎がある。
【0008】良好な実施例において、加速度の変動率感
知器はデイスク駆動装置のハウジングに装着されてい
る。加速度の変動率感知器は、電流モードで動作し、相
互に離隔した2つの圧電気変換器を含んでいる。これら
の圧電気変換器は、デイスク駆動装置が外部の力を受け
た時、加速度の角度性変動率及び直線性変動率に直接に
比例する2つの電圧を発生するインターフエース回路に
接続されている。デイスク駆動装置中のマイクロプロセ
ツサ制御装置は、データの書き込みを禁止する電圧信号
を使用するか、または、トラツクのシーク動作または追
従動作の間でヘツドをトラツク上に維持するためのサー
ボ制御信号を変更する電圧信号を使用する。マイクロプ
ロセツサ制御装置は回転式アクチユエータの加速度の変
動率を決定するために2つの信号を組み合わせることが
でき、その後、これら2つの信号は、サーボ制御信号を
変更するのに用いることができる。本発明は、非平衡型
の回転式アクチユエータへ適用することができ、これに
より、非平衡型の回転式アクチユエータを用いたデイス
ク駆動装置の小型化、軽量化、そして電力消費量の減少
を達成することができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明のデイスク駆動装置の実施例を
説明するための図である。図1において、「上面」11
及び「下面」12を持つ磁気記録デイスク10は駆動モ
ータ、即ちスピンドル・モータ8によつて回転されるス
ピンドル6に支持されている。各デイスク面11及び1
2上の磁気記録媒体は同心円のデータ・トラツク(図示
せず)の円環状パターンの形式を持つている。
【0010】ヘツド・キヤリヤ13はデイスク10の上
面に位置付けられている。ヘツド・キヤリヤ13は、デ
イスク面に対向し、かつ後壁22を持つ空気ベアリング
面を有する空気ベアリング式スライダである。ヘツド・
キヤリヤ13は、デイスク面11上の磁気媒体からデー
タを読み取り、そして磁気媒体にデータを書き込むため
の読み取り/書き込み変換器21を、後壁22上に支持
している。変換器21は、誘導式読み取り/書き込みヘ
ツドでもよいし、書き込み用電磁誘導素子及び読み取り
用磁気抵抗素子を持つ2素子式ヘツドでもよい。キヤリ
ヤ13は、米国特許第4894740号に記載されてい
るような変換器21が中央レールの後縁に設けられてい
る3本レール式空気ベアリング・スライダのタイプであ
つてよい。キヤリヤ13はサスペンシヨン15によつて
アクチユエータ・アーム14に装着されている。サスペ
ンシヨン15は、デイスク面11に向けてキヤリヤ13
を偏倚させる小さなばね力を与える。また、読み取り/
書き込み変換器を支持する第2のキヤリヤ17は、デイ
スク10の下面12にも位置付けられており、サスペン
シヨン19によつてアクチユエータ・アーム18に装着
されている。
【0011】アクチユエータ・アーム14、18は、回
転式アクチユエータ27に装着されている。アクチユエ
ータは、固定磁界内で移動可能なコイルを含む代表的な
回転式ボイス・コイル・モータ(VCM)であり、VC
Mのコイルの移動方向及び移動速度は、マイクロプロセ
ツサ制御装置29により供給されるVCM電流信号によ
つて制御される。デイスク10が回転すると、データを
記録し、またはデータを読み取るデイスク面の異なつた
部分が、読み取り/書き込み変換器によつてアクセスさ
れるように、回転式アクチユエータ27は、夫々のデイ
スク面11、12上で弧状の経路に沿つてキヤリヤ1
3、17を移動する。アクチユエータ27及びスピンド
ル・モータ8はデイスク駆動装置のハウジング9の部分
に装着されている。
【0012】上述のような通常のタイプの空気ベアリン
グ式デイスク駆動装置において、デイスク10の回転
は、キヤリヤ13及びそれに関連するデイスク面11の
間に空気ベアリングを発生する。デイスク駆動装置の動
作の間で、空気ベアリングは、サスペンシヨン15の小
さなばね力と釣り合う力を発生して、微小で実質的に一
定の空隙によつて、デイスク面11から離隔してキヤリ
ヤを保持している。また、本発明は、ヘツド・キヤリヤ
が読み取り及び書き込み動作の間でデイスクと接触する
ようにされている他のタイプのデイスク駆動装置にも適
用できる。
【0013】デイスク駆動装置の種々の素子はマイクロ
プロセツサ制御装置29で発生される制御信号によつて
制御される。通常、マイクロプロセツサ制御装置29
は、論理制御回路、メモリ及びマイクロプロセツサを含
んでいる。マイクロプロセツサ制御装置29は、ライン
23上のスピンドル・モータ制御信号や、アクチユエー
タ27のライン28上のシーク制御信号などのような種
々の動作のための制御信号を発生する。
【0014】ライン23上のスピンドル・モータ制御信
号は、デイスク駆動動作の間で一定の回転速度でモータ
を回転するために、スピンドル・モータ8のアーマチヤ
に流れる電流を制御するスピンドル・コントローラ30
に送られる。また、スピンドル・コントローラ30は、
スピンドル・モータ8が動作速度に到達したことを表わ
す速度信号などのステータス信号を、マイクロプロセツ
サ制御装置29に与える。
【0015】ライン28上に与えられるトラツク追従及
びシーク制御信号は、ヘツド位置エラー信号(PES)
の入力に応答してサーボ制御アルゴリズムを実行するマ
イクロプロセツサ制御装置29によつて発生される。ヘ
ツド21は、通常、データ・セクタの間で、等しい角度
的間隔で記録されているサーボ・セクタにおいて、デイ
スク上に記録されているヘツド位置サーボ情報を読み取
る。これらの信号は、読み取り増幅器36によつて増幅
され、復号器38によつて復号され、そして、アナログ
信号からデイジタル信号(A/D)変換器40によつて
PESデイジタル信号に変換される。ライン28上のト
ラツク追従及びシーク制御信号は、これらの信号を、V
CMドライバ34へ出力されるアナログ信号に変換する
デイジタル信号からアナログ信号変換器(DAC)32
に送られる。次に、VCMドライバ34は、関連するデ
イスク面11、12上の所望のデータ・トラツクに対し
て、アーム14及び18をデイスクの半径方向の内側及
び外側に最短距離で、キヤリヤ13、17を移動し、位
置付けるために、対応する電流パルスをアクチユエータ
27のコイルに送る。
【0016】デイスク面11からのデータは読み取り/
書き込みヘツド21によつて読み取られ、増幅器36に
よつて増幅され、そして、読み取り/書き込みチヤネル
25に送られる。書き込み信号は、デイスク面11上に
データを書き込むために、読み取り/書き込みチヤネル
25を介してヘツド21に送られる。
【0017】本発明において、加速度変動率(accelera
tion rate)感知器50はデイスク駆動装置のハウジン
グ9に装着されている。加速度変動率感知器50は、相
互に離隔している圧電気変換器(piezoelectric transd
ucer-PZT)52、54に装着されたサイスミツク・
マス・プレート(seismic mass plate)56、58を含
んでいる。加速度変動率感知器50はPZT52、54
から2つの出力電流I1、I2を与え、これらの電流は
インターフエース回路55に印加される。インターフエ
ース回路55はI1、I2入力信号に対応する2つの出
力電圧信号V1、V2を与え、これらの電圧信号はA/
D変換器57、59によつてデイジタル信号に変換さ
れ、マイクロプロセツサ制御装置29に印加される。従
来の加速度計とは異なつて、加速度変動率感知器50
は、1つまたはそれ以上の軸に沿つて変化する加速度の
変動率を直接に検出する。マイクロプロセツサ制御装置
29は、加速度の変動率が所定の値を越えた時に、読み
取り/書き込みチヤネル25に対して書き込み禁止信号
を発生するために、検出された加速度変動率を使用す
る。書き込み禁止動作をトリガするための閾値として使
用する所定の値は、マイクロプロセツサ制御装置29に
よつてアドレス可能なメモリ装置中にストアされている
か、または、制御アルゴリズムの一部としてマイクロコ
ード中に組み込まれているかのいずれかである。代案と
して、マイクロプロセツサ制御装置29における計算時
間を短縮するために、固定値を持つ比較器に加速度変動
率感知器50の出力電圧V1、V2を送り、そして、比
較器の出力をA/D変換器57、59に送ることができ
る。書き込み禁止信号を発生することに加えて、マイク
ロプロセツサ制御装置29は、所望のデータ・トラツク
上にヘツドを維持するために、衝撃及び振動を補償する
サーボ制御アルゴリズムにおいて加速度変動率の信号を
用いることができる。
【0018】図2はハウジングのカバーを取り外したデ
イスク駆動装置の平面図であり、アクチユエータ27と
相関した加速度変動率感知器50の位置を示している。
図2に示したアクチユエータ27は、ピボツト軸72か
らrセンチメートルの距離に設けられた重り70の中心
部を持つている非平衡型の回転式アクチユエータであ
る。これとは対照的に、平衡型の回転式アクチユエータ
は、通常、アーム14及びヘツド・キヤリヤ13の重さ
と平衡するために、ピボツト軸72の背後に平衡用重り
を含んでおり、従つて、平衡用重りの中心はピボツト軸
72の中心と一致している。アクチユエータ27は、デ
イスク10の表面11上において、デイスクの半径方向
の内側及び外側に対してヘツド・キヤリヤ13を、全体
として円弧状の方向に移動するために、角度θで移動す
るようにピボツト軸72に軸着されている。
【0019】加速度変動率感知器50は、方向74(ヘ
ツド・キヤリヤ13がデイスク面11上のデータ記録領
域の中間にあるときに、アーム14の中心線75に垂直
な方向)にほぼ平行な軸βに対して、PZT52、54
のプレート(及びそれらのポーリングの方向)が平行に
整列されるように、ハウジング9の基台に固着されてい
る。加速度変動率感知器50の中心は、アクチユエータ
27のピボツト軸72の軸に平行な軸αに整列されてい
る。加速度変動率感知器50の軸αは、軸βとほぼ垂直
な軸に沿つて重り70を持つアクチユエータ27の中心
から距離hの位置に設けられている。
【0020】PZT52、54の出力が加速度の角度性
及び直線性変動率を直接に検出するために用いられる態
様を説明するために、インターフエース回路55を持つ
加速度変動率感知器50の動作を、図3を参照して以下
に説明する。
【0021】PZT52、54は、アクチユエータ・ア
ームの軸75(図2)にほぼ垂直なβ軸の方向に平行な
ポーリング方向を有する通常の鉛−ジルコン酸塩−チタ
ン酸塩材料のプレートである。PZT52、54は、ハ
ウジング9の基台に固着されているステンレス鋼のブロ
ツク51の平行な側壁に、距離wの間隔で接着されてい
る。ブロツク51の中心部、即ち加速度変動率感知器5
0の中心部は、アクチユエータ27(図2)のピボツト
軸72と平行なα軸の方向にある中心軸を持つている。
ステンレス鋼、または他の適当な材料はサイスミツク・
マス・プレート56、58として使用することができ、
そして、夫々PZT52、54に接着される。
【0022】後述されるように、各PZT52、54か
らの電流信号I1、I2は、外部衝撃が存在する時に、
加速度の角度性(α)変動率及び直線性(β)変動率の
組み合わせに比例している。電流信号I1、I2は、P
ZT52、54の接地されていない面電極に装着されて
いるリード線82、84を通してインターフエース回路
55に供給される。インターフエース回路55は差動増
幅器85、86、87、88と、単一利得のインバータ
増幅器90と、フイードバツク抵抗R1、R2、R3と
を含んでいる。インターフエース回路55の種々の段に
対する利得を調節することによつて、得られた出力電圧
信号V1、V2は、下記のような角度性及び直線性加速
度変動率に比例するように調節される。
【0023】PZT52、54に用いられている圧電気
材料の電気的な変位は下記の数式で表わされる。
【数1】
【0024】上述の式において、τxzは、z座標軸に沿
つたイン・プレーン(面内)剪断歪(in-plane shear s
tress)であり、かつ、その法線がx座標軸方向にある
面に働く歪であり(図3に示したxyz座標軸を参
照)、dは、xz面における圧電気歪/電荷定数であ
り、εは、圧電気材料の誘電率を表わし、Eは電界を表
わし、添字1乃至3はx、y、zを表わす。PZT52
の中で発生される電流I1(t)は下記の式で与えられ
る。
【数2】
【0025】上述の積分式はPZT52のyz面上のも
のである。電流増幅器85は仮想的な接地として動作
し、電界Eは無視でき、これらの項は式(2)から除去
することができるので、検出される全電流は、外部の力
によつてPZT52中に発生される歪の変化率に帰する
ことができる。図3に示した加速度変動率感知器におけ
る剪断力歪τxzは下記の式で与えられる。
【数3】
【0026】上式において、Kはサイスミツク・マス・
プレート56及びPZT52の密度及び厚さから決定さ
れる定数であり、α=α(t)及びβ=β(t)は、対
象となつている角度性及び直線性加速度である。数式
(3)を数式(2)に代入すると、下記の式を得る。
【数4】
【0027】同様に、ms及びmpは、サイスミツク・マ
ス・プレート56及びPZT52の夫々の質量として、
PZT54から発生される電流信号を算出する数式は下
記の通りである。
【数5】
【0028】従つて、図3に示したインターフエース回
路55からの信号出力V1(t)は下記の式で与えられ
る。
【数6】
【0029】上式で与えられる値は、加速度変動率感知
器50が角度性加速度変動率dα/dtにだけ直線的に
比例する低インピーダンス出力電圧信号V1(t)の電
圧値を与えることを示している。同様に、図3に示した
インターフエース回路55からの電圧信号V2(t)は
下記の式で与えられる。
【数7】 上式で与えられる値は、直線性加速度変動率dβ/dt
だけに直線的に比例する電圧値である。
【0030】PZT52、54の各々の中の歪の変化率
は、設計された機械的構造に対する加速度変動率の1つ
に直線的に比例しているので、加速度の角度性及び直線
性変動率感知器は、角度性及び直線性加速度変動率を直
接に検出する。より特定して言えば、若しインターフエ
ース回路55中の抵抗R1、R2、R3のすべてが同じ
抵抗値を持つているならば、角度性加速度変動率は、定
数で除算された電圧信号V1の値である。上述の定数
は、サイスミツク・マス・プレート56の質量と、PZ
T52の質量と、圧電気定数と、2つのPZT52、5
4の距離wとの関数値である。同様に、直線性加速度変
動率は、他の定数で除算された電圧信号V2である。上
述の他の定数は、距離wを除いて、V1の測定値に影響
するすべての変数の関数値である。
【0031】出力電圧信号V1、V2はA/D変換器5
7、59によつてデイジタル信号に変換され、マイクロ
プロセツサ制御装置29に入力される。マイクロプロセ
ツサ制御装置29は、デイジタル値、または、変換され
たデイジタル信号値の幾つかの組み合わせ値が所定の値
を越えた時に、幾つかのデイスク駆動動作を遂行し、ま
たは修正するために、これらのデイジタル信号を使用す
ることができる。例えば、若しV1に対応するデイジタ
ル値が所定の値(マイクロプロセツサ制御装置29によ
りアクセスされるメモリ中にストアされている定数か、
または、マイクロコードで書き込まれている定数)を越
えたならば、つまり、過剰な加速度変化の角度性変動率
を表示したならば、誤つたトラツク上にデータを書き込
むのを防止するために、書き込み禁止コマンドが読み取
り/書き込みチヤネル25に送られる。
【0032】角度性及び直線性の加速度変動率を同時に
得る能力は、非平衡型の回転式アクチユエータで使用す
るために、これらの出力を重み付けた組み合わせを選択
する特別の能力を与えることができる。重りの中心がア
クチユエータのピボツト位置にある平衡型の回転式アク
チユエータにおいては、デイスクに対して平行な面にあ
る直線性の加速度は、データ・トラツクからのヘツドの
相対的変異を発生しない。小型のデイスク駆動装置にお
いては、質量の大部分及びアクチユエータの慣性は、ア
ーム、サスペンシヨン及びスライダの中に存在する。こ
のようなデイスク駆動装置において、アクチユエータに
平衡を保たせるために、アクチユエータのピボツト位置
の反対側に、バランス用の重りを設けなければならな
い。このタイプのバランス方法は、慣性を増加するとい
う欠点を持つており、従つて、アクセス時間が長くな
り、あるいは、必要な電力を増加させる。然しながら、
図2に示したような、重り70の中心がピボツト軸72
からrセンチメートルの距離に設けられている非平衡型
の回転式アクチユエータにおいては、イン・プレーン直
線性加速度に対して角度性反力がある。この場合、角度
性及び直線性加速度はヘツドにトラツク外れを生じる因
子を持つており、加速度変動率感知器50の出力は、相
対的な慣性の影響によつて重み付けられる角度性及び直
線性加速度変動率の組み合わせである。非平衡型の回転
式アクチユエータに対して影響された角度性加速度変動
率は下記の式の通りである。
【数8】
【0033】上式において、αは角度性加速度、βはア
ーム14の軸75に対する法線の直線性加速度であり、
Mは回転式アクチユエータの質量であり、Iはピボツト
軸72の周りの回転式アクチユエータの慣性モーメント
である。dα/dt及びdβ/dtが、式(6)及び
(7)のV1及びV2の値に定数を乗算した値に置換す
ることができるので、式(8)は、非平衡型の回転式ア
クチユエータの角度性加速度変動率がインターフエース
回路55のV1及びV2の値に直接関係していることを
示している。従つて、非平衡型回転式アクチユエータを
有するデイスク駆動装置において、外部からの力、特に
イン・プレーンの力に対して迅速に対処して補償するた
めに、サーボ制御アルゴリズムにおけるV1及びV2の
デイジタル値をマイクロプロセツサ制御装置29により
使用することが、本発明に従つて可能になる。従来のデ
イスク駆動装置(図1参照)中で使用されている代表的
なVCM27において、スライダ13に対してVCM2
7により発生される角度性加速度d2θ/dt2はアクチ
ユエータ電流Iaに比例している。上記の式(8)にお
いて示されたdθ3/dt3は、外部の力が非平衡型回転
式アクチユエータに加えられた時のアクチユエータの角
度性加速度の時間の導関数(derivative)(角度性加速
度変動率)である。従つて、外部から受ける衝撃、また
は振動に対処するために、一定の利得係数で乗算された
dθ3/dt3に等しいアクチユエータ制御電流に対して
1つの項を加えることによつて達成されるアクチユエー
タの電流Iaを、若しマイクロプロセツサ制御装置29
が修正したならば、非平衡型の回転式アクチユエータの
角度性加速度変動率を制御することができる。この動作
は、制動制御を形成するので、ノートブツク型のコンピ
ユータや、他の携帯式コンピユータのような衝撃や、振
動を受け易い環境にあるデイスク駆動装置の外部力に対
する耐性を強化することができる。その結果、重量が増
加するという欠点を生じることなく、短いアクセス時間
を有し、しかも、平衡型の回転式アクチユエータのデイ
スク駆動装置に必要とされる電力の増加要求という弱点
を持たないデイスク駆動装置を作ることができる。
【0034】代表的な磁気記録デイスク駆動装置の環境
において、データ・トラツクからヘツドが外れるヘツド
の初期トラツク変位は、加速度の時間微分に比例する、
つまり、加速度それ自身には比例せず、加速度変動率に
比例する。デイスク駆動装置に対して外部からの衝撃
や、振動が存在する場合、書き込みを禁止したり、アク
チユエータを安全地帯に移動したり、あるいは、トラツ
ク追従や、トラツク・シークを行なわせることのできる
デイスク駆動装置においては、できる限り早期に外部か
らの力を感知することが必要である。このことは、デイ
スク駆動装置中のトラツク密度(デイスクの半径方向の
単位長さ当りのトラツク数)が増加している現況から見
て、特に重要である。外部から受ける衝撃を表わす全体
的な力の関数は、0次の項(0に等しい時間における力
の大きさ)、1次の項(時間と共に直線的に成長する力
の大きさ)及びより高次の項との組み合わせに拡張する
ことができる。磁気デイスク駆動装置に現われる現実の
衝撃力において、0次の項はゼロである(衝撃は初期力
がゼロである性質を持つているから)けれども、1次の
項は時間と共に急激に増加する。従つて、デイスク駆動
装置中の検出感知器における衝撃信号は、衝撃が丁度感
知器に到達した時に1次の項が優勢である。本質的に言
えば、これは、ゼロに等しい時間においてゼロでない項
だけが加速度変動率であることを意味する。より特定し
て言えば、上述した現実の衝撃力は下記の数式で与えら
れる。
【数9】
【0035】上式において、0+は衝撃が到達した直後
の時間を表わす。この衝撃力に応答して、スライダ13
(図1)の変位は下記の式で容易に表わすことができ
る。
【数10】
【0036】上式において、Msは実効質量である。従
つて、下記の式(11)で表わされた加速度変動率は、
たつた今、衝撃が到達した時、即ちt→0+の時に、最
も低次のゼロでない項であることは、式(10)から明
らかである。
【数11】
【0037】可能な限り早期に衝撃を検出することが必
要であるから、加速度変動率を直接検出できる本発明
は、従来の加速度計を使用したデイスク駆動装置を越え
た顕著な利益を与える。
【0038】加速度変動率の直接検出による改善された
応答時間に加えて、本発明は従来の加速度計を使用した
デイスク駆動装置を越えたその上の利益を与える。加速
度変動率を感知するのに使用される圧電気変換器は、若
し圧電気変換器が加速度を感知するためのものであれ
ば、必要とされる電圧モードとは反対に図3に示された
電流モードにインターフエースさせることができる。電
流モードは低インピーダンス・モードであるから、電磁
気インターフエース(EMI)感度を向上することがで
きるので、上述の差異は重要である。
【0039】1つ、またはそれ以上の通常の加速度計か
ら得られる通常の加速度信号をフイードバツクすること
によつて、マイクロプロセツサ制御装置29の中で遂行
されるデイジタル信号処理を使用して達成される加速度
変動率を検出することは、本発明の技術的範囲に属する
ことには注意を向ける必要がある。この方法は、処理時
間が充分に速いという点で採用することができ、外部か
ら受けた衝撃時間と、デイスク駆動装置の感知時間との
間の時間遅延がなく、書き込み禁止機能、または他の機
能に応答することができる。然しながら、加速度変動率
を加速度信号から電子的に導き出すことは、より大きな
ノイズを導入するので、加速度変動率の直接検出はより
好ましい方法である。
【0040】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0041】(1)データを記録するためのトラツクを
有するデータ・デイスクと、デイスクを回転するために
デイスクに結合されたモータと、トラツクからデータを
読み取り、またはトラツクにデータを書き込むための変
換器と、デイスクの表面付近に変換器を支持するための
キヤリヤと、複数のトラツクにわたつて変換器を支持す
るキヤリヤを移動し、そして、所望のトラツク上に変換
器を維持するためのアクチユエータと、外部から受ける
力に応答してデイスク駆動装置の加速度変動率を検出す
る手段と、モータ、アクチユエータ及び加速度変動率検
出手段を支持する手段とからなるデータ記録デイスク駆
動装置。 (2)検出された加速度変動率が所定の値を超過した時
にデータの読み取り、または書き込みを禁止するため
に、電気的に上記変換器と加速度変動率検出手段に接続
された手段を含む(1)に記載のデータ記録デイスク駆
動装置。 (3)検出された加速度変動率に応答して上記変換器の
位置を調節するために、電気的に上記アクチユエータと
加速度変動率検出手段に接続された手段を含む(1)に
記載のデータ記録デイスク駆動装置。 (4)上記加速度変動率検出手段は加速度変動率を直接
に感知する手段を含む(1)に記載のデータ記録デイス
ク駆動装置。 (5)上記加速度変動率検出手段は加速度変動率を直接
に感知する手段と、直接に感知された加速度を微分する
手段を含む(1)に記載のデータ記録デイスク駆動装
置。 (6)上記アクチユエータは平衡型の回転式アクチユエ
ータであり、上記加速度変動率検出手段は角度性加速度
変動率を検出する手段を含む(1)に記載のデータ記録
デイスク駆動装置。 (7)上記アクチユエータは非平衡型の回転式アクチユ
エータであり、上記加速度変動率検出手段は角度性加速
度変動率及び直線性加速度変動率を検出する手段を含む
(1)に記載のデータ記録デイスク駆動装置。 (8)上記加速度変動率検出手段は、角度性加速度変動
率に比例した第1の信号と、直線性加速度変動率に比例
した第2の信号とを発生するために、相互に離隔された
一対の圧電気変換器と、該圧電気変換器に接続されたイ
ンターフエース回路とを含む(1)に記載のデータ記録
デイスク駆動装置。 (9)上記アクチユエータは非平衡型の回転式アクチユ
エータであり、第1及び第2の信号から、非平衡型の回
転式アクチユエータの角度性加速度変動率を表示する信
号を発生するための圧電気変換器に電気的に接続されて
いる手段を含む(8)に記載のデータ記録デイスク駆動
装置。 (10)上記第1及び第2の信号が所定の値を超過した
時にデータの読み取り、またはデータの書き込みを禁止
するためにインターフエース回路に接続された手段を含
む(8)に記載のデータ記録デイスク駆動装置。 (11) デイスク駆動装置は上記アクチユエータを移
動するために、デイスクから読み取られたサーボ位置情
報に応答するサーボ制御装置を含む(8)に記載のデー
タ記録デイスク駆動装置。 (12)データを記録するトラツクを有する磁気記録デ
ータ・デイスクと、デイスクを回転するために、デイス
クに結合されたモータと、トラツクからデータを読み取
り、またはトラツクにデータを書き込むための変換器
と、デイスクの表面近くで変換器を支持するキヤリヤ
と、複数のトラツクにわたつて変換器を支持するキヤリ
ヤを移動し、そして、所望のトラツク上に変換器を維持
するためのアクチユエータと、加速度変動率感知器と、
変換器によつてデータの書き込みを禁止するために、加
速度変動率感知器に電気的に接続された手段と、モー
タ、アクチユエータ及び加速度変動率感知器を支持する
ハウジングとからなる磁気記録デイスク駆動装置。 (13)上記加速度変動率感知器は角度性加速度変動率
感知器を含む(12)に記載の磁気記録デイスク駆動装
置。 (14)回転式アクチユエータは非平衡型の回転式アク
チユエータであり、上記加速度変動率感知器は角度性及
び直線性加速度変動率を同時に感知することを含む(1
2)に記載の磁気記録デイスク駆動装置。 (15)上記加速度変動率感知器は相互に離隔した1対
の圧電気変換器と、該圧電気変換器の間に接続されてい
るインターフエース回路と、角度性加速度変動率に比例
する第1の信号及び直線性加速度変動率に比例する第2
の信号を発生するデータ書き込み禁止手段とを含む(1
2)に記載の磁気記録デイスク駆動装置。 (16)データを記録するためのトラツクを持ち、かつ
記録された位置情報を持つている磁気記録デイスクと、
磁気記録デイスクを回転するために該デイスクに結合さ
れるモータと、データ・トラツクからデータを読み取
り、またはデータ・トラツクにデータを書き込むための
ヘツドと、デイスクの表面近くにヘツドを支持するキヤ
リヤと、デイスク駆動装置に加えられる外部力に応答し
て加速度変動率を検出する手段と、複数のデータ・トラ
ツクにわたつてヘツドを支持するキヤリヤを移動するた
めにキヤリヤに結合され、所望のデータ・トラツク上に
ヘツドを維持するボイス・コイル・モータの回転式アク
チユエータと、ヘツドに接続された手段であつて、ヘツ
ドによつてデイスクから読み取られたサーボ位置情報に
応答してヘツド位置エラー信号を発生するための手段
と、上記アクチユエータのコイルに接続され、ヘツド位
置エラー信号に応答して、データ・トラツクに関してア
クチユエータを位置付ける制御信号を、コイルに対して
発生するための制御装置を含むことと、該制御装置は検
出された加速度変動率に応答して制御を変更する手段を
含むことと、モータ、アクチユエータ及び加速度変動率
検出手段を支持するハウジングとを含む磁気記録デイス
ク駆動装置。 (17)加速度変動率検出手段は加速度変動率を直接に
感知する手段を含む(16)に記載の磁気記録デイスク
駆動装置。 (18)加速度変度率検出手段は加速度を直接に感知す
る手段を含み、上記制御装置は直接に感知した加速度を
差動増幅する手段を含む(16)に記載の磁気記録デイ
スク駆動装置。 (19)回転式アクチユエータは非平衡型回転式アクチ
ユエータであり、加速度変動率検出手段は角度性及び直
線性加速度変動率を同時に感知する感知器を含む(1
6)に記載の磁気記録デイスク駆動装置。 (20)加速度変動率検出手段は、相互に離隔した1対
の圧電気変換器と、圧電気変換器の間に接続されたイン
ターフエース回路と、角度性加速度変動率に比例する第
1の信号及び直線性加速度変動率に比例する第2の信号
を発生する制御装置とを含む(16)に記載の磁気記録
デイスク駆動装置。 (21)回転式アクチユエータは非平衡型回転式アクチ
ユエータであり、制御装置は、非平衡型回転式アクチユ
エータの角度性加速度変動率を表示する信号を、第1及
び第2の信号から発生する手段を含む(20)に記載の
磁気記録デイスク駆動装置。
【0042】
【発明の効果】本発明は、デイスク駆動装置の外部から
与えられた衝撃、または振動等の外力を早期に、かつ良
好な感度で検出することができ、これにより、これらの
外力による悪影響に対する防御動作を早期に迅速に行な
い、しかも電力消費量を増加することなく、小型化、軽
量化を達成したデイスク駆動装置を与える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した磁気記録デイスク駆動装置の
ブロツク図である。
【図2】非平衡型の回転式アクチユエータに関する加速
度変動率感知器の位置を説明するために、ハウジング・
カバーを除去したデイスク駆動装置の平面図である。
【図3】加速度変動率感知器及びそのインターフエース
回路の構成部品を説明するための図である。
【符号の説明】
6 磁気記録デイスクの回転用スピンドル 8 スピンドル・モータ 9 磁気記録デイスク駆動装置のハウジング 10 磁気記録デイスク 11、12 磁気記録デイスク面 13、17 キヤリヤ 14、18 アクチユエータ・アーム 15、19 サスペンシヨン 21 読み取り/書き込み変換器 25 読み取り/書き込みチヤネル 27 アクチユエータ 29 マイクロプロセツサ制御装置 30 スピンドル・コントローラ 32 デイジタル信号からアナログ信号(D/A)変換
器 34 ボイス・コイル・モータ(VCM)ドライバ 36 読み取り増幅器 38 復号器 40、57、59 アナログ信号からデイジタル信号
(A/D)変換器 50 加速度変動率感知器 52、54 圧電気変換器(PZT) 55 インターフエース回路 56、58 サイスミツク・マス・プレート 70 重り 72 ピボツト軸 85、86、87、88 差動増幅器 90 インバータ増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーシャバルド・キャリー・マンス、ジ ュニア アメリカ合衆国 カリフオリニア州、サ ンノゼ、スターリング・ゲート・ドライ ブ 1141 (72)発明者 ティモシー・クリストファー・オサリバ ン アメリカ合衆国 カリフオリニア州、サ ンノゼ、ロス・ピノス・ウエイ 495

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データを記録するためのトラックを有する
    データ・ディスクと、 ディスクを回転するためにディスクに結合されたモータ
    と、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面付近に変換器を支持するためのキャリヤ
    と、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ためのアクチュエータと、 外部から受ける力に応答してディスク駆動装置の加速度
    変動率を検出する手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率検出手段を
    支持する手段と、 検出された加速度変動率が所定の値を超過した時にデー
    タの読み取り、または書き込みを禁止するために、電気
    的に上記変換器および加速度変動率検出手段に接続され
    た手段と、 から成るデータ記録ディスク駆動装置。
  2. 【請求項2】データを記録するためのトラックを有する
    データ・ディスクと、 ディスクを回転するためにディスクに結合されたモータ
    と、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面付近に変換器を支持するためのキャリヤ
    と、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ためのアクチュエータと、 外部から受ける力に応答してディスク駆動装置の加速度
    変動率を検出する手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率検出手段を
    支持する手段と、 検出された加速度変動率に応答して上記変換器の位置を
    調節するために、電気的に上記アクチュエータおよび加
    速度変動率検出手段に接続された手段と、 から成るデータ記録デイスク駆動装置。
  3. 【請求項3】データを記録するためのトラックを有する
    データ・ディスクと、 ディスクを回転するためにディスクに結合されたモータ
    と、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面付近に変換器を支持するためのキャリヤ
    と、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ための平衡型の回転式アクチュエータと、 外部から受ける力に応答してディスク駆動装置の加速度
    変動率を検出する手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率検出手段を
    支持する手段と、 を備え、 上記加速度変動率検出手段は角度性加速度変動率を検出
    する手段を含むデータ記録デイスク駆動装置。
  4. 【請求項4】データを記録するためのトラックを有する
    データ・ディスクと、 ディスクを回転するためにディスクに結合されたモータ
    と、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面付近に変換器を支持するためのキャリヤ
    と、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ための非平衡型の回転式アクチュエータと、 外部から受ける力に応答してディスク駆動装置の加速度
    変動率を検出する手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率検出手段を
    支持する手段と、 を備え、 上記加速度変動率検出手段は角度性加速度変動率及び直
    線性加速度変動率を検出する手段を含むデータ記録デイ
    スク駆動装置。
  5. 【請求項5】データを記録するためのトラックを有する
    データ・ディスクと、 ディスクを回転するためにディスクに結合されたモータ
    と、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面付近に変換器を支持するためのキャリヤ
    と、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ためのアクチュエータと、 外部から受ける力に応答してディスク駆動装置の加速度
    変動率を検出する手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率検出手段を
    支持する手段と、 を備え、 上記加速度変動率検出手段は、角度性加速度変動率に比
    例した第1の信号および直線性加速度変動率に比例した
    第2の信号を発生するために、相互に離隔された一対の
    圧電気変換器と、該圧電気変換器に接続されたインター
    フエース回路とを含むデータ記録デイスク駆動装置。
  6. 【請求項6】アクチュエータは非平衡型の回転式であ
    り、第1および第2の信号から、上記非平衡型回転式ア
    クチュエータの角度性加速度変動率を表わす信号を発生
    するための圧電気変換器に電気的に接続されている手段
    を含む請求項5に記載のデータ記録デイスク駆動装置。
  7. 【請求項7】第1および第2の信号が所定の値を超過し
    た時にデータの読み取り、またはデータの書き込みを禁
    止するためにインターフェース回路に接続された手段を
    含む請求項5に記載のデータ記録デイスク駆動装置。
  8. 【請求項8】ディスク駆動装置はアクチュエータを移動
    するために、ディスクから読み取られたサーボ位置情報
    に応答するサーボ制御装置を含む請求項5に記載のデー
    タ記録デイスク駆動装置。
  9. 【請求項9】データを記録するトラックを有する磁気記
    録データ・ディスクと、 ディスクを回転するために、ディスクに結合されたモー
    タと、 トラックからデータを読み取り、またはトラックにデー
    タを書き込むための変換器と、 ディスクの表面近くで変換器を支持するキャリヤと、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ためのアクチュエータと、 加速度変動率感知器と、 変換器によつてデータの書き込みを禁止するために、加
    速度変動率感知器に電気的に接続された手段と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率感知器を支
    持するハウジングと、からなる磁気記録デイスク駆動装
    置。
  10. 【請求項10】上記加速度変動率感知器は角度性加速度
    変動率感知器を含む請求項9に記載の磁気記録デイスク
    駆動装置。
  11. 【請求項11】回転式アクチュエータは非平衡型の回転
    式アクチュエータであり、加速度変動率感知器は角度性
    及び直線性加速度変動率を同時に感知することを含む請
    求項9に記載の磁気記録デイスク駆動装置。
  12. 【請求項12】データを記録するトラックを有する磁気
    記録データ・ディスクと、 ディスクを回転するために、ディスクに結合されたモー
    タと、 トラックにデータを書き込むための変換器と、 ディスクの表面近くで変換器を支持するキャリヤと、 複数のトラックにわたって変換器を支持するキャリヤを
    移動し、そして、所望のトラック上に変換器を維持する
    ための回転式のアクチュエータと、 上記回転式アクチュエータの回転軸に実質的に平行な軸
    の回りに離隔して配置された一対の圧電気変換器から構
    成されディスク駆動装置に加わる外力に応答して出力電
    流を導出させるためのリード線を各圧電気変換器に接続
    している加速度変動率感知器と、 モータ、アクチュエータおよび加速度変動率感知器を支
    持するハウジングと、 上記一対の圧電気変換器の上記リード線に接続され、角
    度性加速度変動率に比例する第1の信号および直線性加
    速度変動率に比例する第2の信号を発生するためのイン
    ターフェース回路と、 上記インターフェース回路の出力信号に応答して上記書
    込み変換器によるデータ書き込みを禁止するための手段
    と、 から成るデータ記録デイスク駆動装置。
  13. 【請求項13】データを記録するための複数のトラック
    およびトラック位置に関連して記録されたサーボ位置情
    報を持つている磁気記録ディスクと、 磁気記録ディスクを回転するために該ディスクに結合さ
    れるモータと、 データ・トラックからデータを読み取り、またはデータ
    ・トラックにデータを書き込むためのヘッドと、 ディスクの表面近くにヘッドを支持するキャリヤと、 ディスク駆動装置に加えられる外力に応答して加速度変
    動率を検出する手段と、 複数のデータ・トラツクにわたってヘッドを支持するキ
    ャリヤを移動するためにキャリヤに結合され、所望のデ
    ータ・トラック上にヘッドを維持するボイス・コイル・
    モータ駆動の回転式アクチュエータと、 上記ヘッドに接続され、ヘッドによりディスクから読み
    取られたサーボ位置情報に応答してヘッド位置エラー信
    号を発生するための手段と、 上記アクチュエータのコイルに接続され、ヘッド位置エ
    ラー信号に応答して、データ・トラックに関してアクチ
    ュエータを位置付ける制御信号を、コイルに対して発生
    するための制御装置であって、検出された加速度変動率
    に応答して上記制御信号を変更する手段を含む制御装置
    と、 モータ、アクチュエータ及び加速度変動率検出手段を支
    持するハウジングと、から成る磁気記録デイスク駆動装
    置。
  14. 【請求項14】回転式アクチュエータは非平衡型回転式
    アクチュエータであり、上記加速度変動率検出手段は角
    度性及び直線性加速度変動率を同時に感知する感知器を
    含む請求項13に記載の磁気記録デイスク駆動装置。
  15. 【請求項15】加速度変動率検出手段は、相互に離隔し
    た一対の圧電気変換器と、該圧電気変換器及び上記制御
    装置間に接続されたインターフェース回路とより構成さ
    れ、角度性加速度変動率に比例する第1の信号および直
    線性加速度変動率に比例する第2の信号を発生すること
    を特徴とする請求項13に記載の磁気記録デイスク駆動
    装置。
  16. 【請求項16】回転式アクチュエータは非平衡型回転式
    アクチュエータであり、制御装置は、非平衡型回転式ア
    クチュエータの角度性加速度変動率を表わす信号を、第
    1および第2の信号から発生する手段を含む請求項15
    に記載の磁気記録デイスク駆動装置。
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