JP3657146B2

JP3657146B2 - Voice coil motor drive device

Info

Publication number: JP3657146B2
Application number: JP15442299A
Authority: JP
Inventors: 稲治　　利夫
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP2000339878A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置などのヘッド位置決めに使用されるボイスコイルモータ駆動装置に関し、特に回動型アクチュエータにより磁気ヘッドを磁気ディスク面上の目標トラックへ高精度に位置決めを行うボイスコイルモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型磁気ディスク装置に用いられる回動型のボイスコイルモータは図１６に示すように構成されている。
この従来のボイスコイルモータは、対向して配置された一対のヨーク１０１と、少なくとも一方のヨーク１０１に固定された永久磁石１０２と、これらのヨーク１０１と永久磁石１０２とで形成される空隙内に配設された扇型のコイル１０３と、軸受１０５の回りに自在に支持され一端に前記コイル１０３が取り付けられたアーム１０４とから構成されている。アーム１０４の他端には磁気ヘッド１０６が取り付けられており、磁気ヘッド１０６は磁気ディスク１０７の上を半径方向〔矢印Ｃ方向〕に自在に移動するように構成されている。
【０００３】
コイル１０３に所定の駆動電流を通電すると、フレミングの左手の法則によりコイル１０３に駆動力が発生して、コイル１０３が軸受１０５の回りに矢印Ａ方向に回動し、アーム１０４が軸受１０５を中心に矢印Ｂ方向に回動する。この動作を利用してボイスコイルモータ駆動装置は、アーム４の先端に搭載された磁気ヘッド１０６をコイル１０３の移動方向とは逆方向の矢印Ｃ方向に移動させてヘッド位置決めを行う。
【０００４】
近年、磁気ディスク装置は、小型化、大容量化が進んでいる。特に大容量化に向けてトラック密度の高密度化が進み、トラックピッチが狭くなる傾向にある。その結果、磁気ディスク装置では、磁気ディスク面上にデータを記録再生するために、磁気ヘッドを目標トラックに高精度に位置決めすることが望まれている。
【０００５】
磁気ディスク装置においては、磁気ヘッドの位置決めのために磁気ディスク上にサーボ情報をあらかじめ形成しておき、このサーボ情報に従って磁気ヘッドの位置決め制御が行われる。磁気ディスク装置は、このサーボ情報を磁気ヘッドで読み取り、目標トラックに対する磁気ヘッドの位置誤差を示す誤差信号を生成し、この誤差信号が最小となるように磁気ヘッドの位置を制御する。
【０００６】
したがって、磁気ヘッドの位置決め精度を高めるためには、位置決め制御系の制御帯域を拡大し、位置決め精度を確保する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術において、従来の回動型ボイスコイルモータを用いると、回動型ボイスコイルモータ自体に軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在するため、位置決め精度を高めるために位置決め制御系の制御帯域を上げると制御系が不安定となってしまう。すなわち、回動型ボイスコイルモータの高次機械共振特性により位置決めの制御帯域が制限されることになり、磁気ディスク装置の高記録密度化を阻害する要因となっている。
【０００８】
この現象を図１７を用いて詳しく説明する。
扇型のコイル１０３に電流を流すと、永久磁石１０２とヨーク１０１とから形成される磁気回路の磁界により、コイル１０３の半径方向延伸部１０８にはそれぞれ駆動力Ｆが発生する。
これらの合力によって軸受１０５の回りにトルクＴが発生し、コイル１０３の電流を適当に制御することで磁気ヘッド１０６の位置決めを行う。このとき、軸受１０５には約２Ｆのラジアル荷重が加わる。
【０００９】
高速駆動を行うためにコイル１０３に通電される電流を変化させると、軸受１０５に作用するラジアル荷重の方向および大きさが変化しアーム１０４は矢印Ｄの方向に振動する。
軸受１０５に作用するラジアル荷重２Ｆの方向は、磁気ヘッド１０６の位置決め時の移動方向Ｃとほぼ平行であるため、ラジアル荷重２Ｆにより発生するアーム１０４の振動は、磁気ヘッド１０６の位置決め精度の低下を招くという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は上記のような従来の問題点に鑑み、磁気ヘッドを支持するアームなどの部材にラジアル荷重を作用させることなく、位置決めの制御帯域を制限している軸受ばねに起因する固有振動の影響を除去することができ、高速かつ高精度に磁気ヘッドを位置決めすることのできるボイスコイルモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイスコイルモータ駆動装置は、複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段のうち一部には、駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したことを特徴とする。
また、本発明のボイスコイルモータ駆動装置は、回転部材の重心位置を、回転軸に対して前記複数のコイルの配置側になるように設定したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１記載のボイスコイルモータ駆動装置は、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なるように配置され複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したことを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、フィルタ手段を介して駆動されるコイルに電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を高速回転させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在する周波数領域では複数のコイルに電流がそれぞれ逆方向に通電されることになり、回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるため、回動部材を支持する軸受にラジアル荷重が作用することがなく、このラジアル荷重によってアームが振動したりすることはない。その結果、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めできる。
【００１４】
請求項２記載のボイスコイルモータ駆動装置は、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止する第１フィルタ手段と、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以下の駆動信号の低域成分を通過させる第２フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から第２フィルタ手段の出力を減算する減算手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項２において、第２フィルタの増幅度を、第１フィルタ手段の増幅度よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項４記載のボイスコイルモータ駆動装置は、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するとともに高域周波数領域で２倍に増幅する第１フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から前記入力駆動信号を減算する減算手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項１，請求項２または請求項４において、回転軸を中心に回動自在の回転部材の重心位置が、前記回転軸に対して前記複数のコイルの配置側になるように設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項１，請求項２，請求項４または請求項５において、複数のコイルの半径方向延伸部に発生する合力が所定の通電状態では回転部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力になるように半径方向延伸部の開き角の向きを互いに異ならせて回転軸に沿う方向に積層させて配設したことを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明によるボイスコイルモータ駆動装置を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
〔実施の形態１〕
図１〜図６は〔実施の形態１〕を示す。
図１はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、磁気ディスク１は、スピンドルモータ（図示せず）により回転される。磁気ヘッド２は磁気ディスク１上にデータを記録または再生する。
【００１９】
磁気ヘッド２は、軸受４の回りに回動自在に支持されたアーム３の一端に搭載されており、ボイスコイルモータ７によってアーム３を回動させて磁気ヘッド２を目標トラックへ移動させる。
ボイスコイルモータ７は、図２と図３にも示すように上下一対のヨーク６の少なくとも一方のヨーク６に固定された永久磁石８と、これらのヨーク６と永久磁石８とで形成される空隙内に配設された扇型のコイル５を有している。
【００２０】
更に詳しくは、コイル５は２つのコイル５ａ，５ｂを軸受４の軸方向に積層配置した状態でアーム３に搭載されており、軸受４の回転中心軸Ｏを中心に矢印Ａの方向に永久磁石８（２１はＳ極、２２はＮ極を示す）の表面に沿って回動するように保持されている。
コイル５ａ，５ｂは、図２に示すようにコイル５ａの駆動力を発生する２つの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂのなす開き角θ１の向きと、コイル５ｂの駆動力を発生する２つの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂのなす開き角θ２の向きとが、互いに異なるように（図面では、コイル５ａは回転軸Ｏ側に開き、コイル５ｂは回転軸Ｏと反対側に開くように）配置されている。
【００２１】
コイル５ａ，５ｂには、矢印ｉａ，ｉｂに示す方向に電流が通電される。このコイル５ａ，５ｂと所定の空隙を介して一対のヨーク６がコイル５ａ，５ｂの上下に配置されており、下側のヨーク６のコイル５ｂ側の面には永久磁石８が固定されていて磁気回路を構成している。
なお、図面では下側のヨーク６のみに永久磁石を配置した構成としたが、上側のヨーク６に永久磁石を配置した構成としてもよいし、また両方のヨーク６に永久磁石を配置した構成としてもよい。
【００２２】
この構成において、ヨーク６が発生する磁界とコイル５ａ，５ｂに通電される電流との相互作用により、アーム３が回転力を受ける。
コイル５ａ，５ｂに通電するボイスコイルモータ駆動装置は図１のように構成されている。
駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し、駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕは高域通過フィルタ１２にも入力され、高域通過フィルタ１２は駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号Ｕａとして駆動回路１１ｂへ出力する。
【００２３】
駆動回路１１ｂは、高域通過フィルタ１２の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
したがって、駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じて駆動コイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂ（矢印は電流方向を示している）を通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させる。
【００２４】
高域通過フィルタ１２の入力である駆動信号Ｕから出力信号Ｕａまでの伝達特性を示す周波数特性図を図４に示す。
図４において、フィルタ手段Ｊとしての高域通過フィルタ１２は、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数では、入力としての駆動信号Ｕをそのままの大きさで駆動回路１１ｂに出力するが、遮断周波数ｆｃより低域の周波数では駆動信号Ｕの大きさを減衰させて出力信号Ｕａを駆動回路１１ｂに出力する。
【００２５】
なお、遮断周波数ｆｃは軸受４の軸受ばねに起因する固有振動周波数より低い周波数に設定されて、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するように構成されている。
したがって、駆動信号Ｕが遮断周波数ｆｃより高域の周波数領域では、駆動信号Ｕに応じた電流がコイル５ａ，５ｂの両方にそれぞれ通電されるが、駆動信号Ｕが遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、高域通過フィルタ１２の作用により駆動信号Ｕに応じた電流はコイル５ｂには通電されず、コイル５ａにのみ通電される。
【００２６】
このように構成されたボイスコイルモータ駆動装置について、その動作を図５および図６を用いて説明する。
図５におけるＮ，Ｓはそれぞれ永久磁石８に着磁されている磁極を示す。図５において、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電される。図５に示す矢印ｉ１，ｉ２は、それぞれコイル５ａ，５ｂに通電される電流の方向で、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電されることになる。
【００２７】
矢印ｆ１はコイル５ａの２つの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂにそれぞれ発生する駆動力、矢印ｆ２はコイル５ｂの２つの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂにそれぞれ発生する駆動力で、矢印Ｆはｆ１とｆ２の合力を示す。
図６は、図５に示すように２つのコイル５ａ，５ｂに互いに逆方向に電流を通電した場合の全体動作を模式的に表した図で、矢印Ｔは軸受４の回りに発生するトルクを示す。上側のコイル５ａには矢印ｉ１方向に通電し、下側のコイル５ｂに矢印ｉ２方向に通電すると、永久磁石８とヨーク６とからなる磁気回路によって生成される磁界により、上側のコイル５ａの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂには駆動力ｆ１がそれぞれ図５の矢印方向に発生し、また下側コイル５ｂの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂには駆動力ｆ２が図５の矢印方向に発生する。
【００２８】
よって、コイル全体としては駆動力ｆ１，ｆ２の合力である力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
したがって、図６に示すように、２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｃに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。
【００２９】
軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００３０】
なお、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、駆動回路１１ｂに接続されたコイル５ｂには高域通過フィルタ１２の作用により駆動信号Ｕが遮断されるため、電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を回動させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。
【００３１】
〔実施の形態２〕
図７〜図１０は〔実施の形態２〕を示す。
〔実施の形態１〕では低域周波数で一方のコイルの通電が阻止されるのに対して、この〔実施の形態２〕では通電の電流の方向が切り換える点が異なっている。
【００３２】
図７はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、ボイスコイルモータ７の構成は〔実施の形態１〕と同様である。
図７において、駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し、駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕはフィルタ手段Ｊを介して駆動回路１１ｂにも入力される。
詳しくは、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ７１と低域通過フィルタ７２にも入力され、高域通過フィルタ７１は駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号ＵＨとして出力し、低域通過フィルタ７２は、駆動信号Ｕの低域周波数成分だけを出力信号ＵＬとして出力する。出力信号ＵＨと出力信号ＵＬは、減算器７３にそれぞれ入力され、減算されて出力信号Ｕａ（＝ＵＨ−ＵＬ）を駆動回路１１ｂへ出力する。駆動回路１１ｂは、減算器８３の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
【００３３】
駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じてコイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂを通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させ、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決めを行う。
低域通過フィルタ７２の入力駆動信号Ｕから出力信号ＵＬまでの伝達特性を示す周波数特性図を図８に示す。
【００３４】
低域通過フィルタ７２は、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数では、入力としての駆動信号Ｕをそのままの大きさで減算器７３に出力するが、遮断周波数ｆｃより高域の周波数では駆動信号Ｕの大きさを減衰させて出力信号ＵＬを減算器７３に出力する。
なお、遮断周波数ｆｃは軸受４の軸受ばねに起因する固有振動周波数より低い周波数に設定されて、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するように構成されている。
【００３５】
高域通過フィルタ７１は、図１のボイスコイルモータ駆動装置を構成する高域通過フィルタ１２と同一の周波数特性（図４）を有するものとすれば、図７のボイスコイルモータ駆動装置では、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では駆動信号Ｕは、低域通過フィルタ７２を介して、さらに減算器７３で信号の符号を反転されて、駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝−ＵＬ）。一方、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ７１と減算器７３を介して駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝ＵＨ）。したがって、駆動信号Ｕの周波数に応じた大きさと方向の電流がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電される。
【００３６】
このように構成されたボイスコイルモータ駆動装置について、その動作を図９および図１０を用いて説明する。
遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ７１と減算器７３を介して駆動回路１１ｂに入力されるので、図１に示すボイスコイルモータ駆動装置と同様に駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電されることになる。
【００３７】
したがって、図６に示すように２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｃに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。
軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００３８】
遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、駆動信号Ｕは低域通過フィルタ７２を介して、さらに減算器７３で符号を反転して駆動回路１１ｂに入力されるので、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ３，ｉ４がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには同方向に電流が通電されることになる。
図１０は、図９に示すように２つのコイル５ａ，５ｂに同方向に電流を通電した場合の全体動作を模式的に表した図で、矢印Ｔは軸受４の回りに発生するトルクを示す。上側のコイル５ａ、下側のコイル５ｂに電流をそれぞれ矢印ｉ３，ｉ４の同方向に通電した場合を示している。上側のコイル５ａの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂには駆動力ｆ３がそれぞれ図５の矢印方向に発生し、また下側コイル５ｂの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂには駆動力ｆ４が図９の矢印方向に発生する。コイル全体としては駆動力ｆ３，ｆ４の合力である力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
【００３９】
これにより、図６の２つのコイル５ａ，５ｂに逆方向に通電した場合より大きなトルクＴが得られ、磁気ヘッド２をより高速で移動させることができる。
このように、２つのコイルの通電方向の組み合わせを切り換えることで異なった特徴を持つ複数の動作を実現できるため、これらの動作の特徴を活かすように駆動装置の動作モードを駆動信号Ｕの周波数に応じて使い分けることがこの実施の形態である。
【００４０】
すなわち、磁気ヘッドの位置決め精度が要求されるが、大きなトルクを特に必要としないトラッキング動作の場合には、図５に示した逆方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動する。また、磁気ヘッドの高速移動のみが要求され、より大きなトルクを必要とするシーク動作の場合には、図９に示した同方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動するのである。
【００４１】
以上のように、トラッキング動作、シーク動作などの各動作モードに応じて、２つのコイル５ａ，５ｂに通電する電流の方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切り換え、目的とする動作モードに対して最適なモードでボイスコイルモータを駆動することができる。したがって、従来よりも高速でかつ高精度な磁気ヘッドの位置決めを実現することが可能になる。
【００４２】
また磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには２つのコイルに電流を通電するので、図１に示した〔実施の形態１〕によるボイスコイルモータ駆動装置に比べて、コイルの利用率が上がり磁気ヘッドを目標トラックまで高速に移動することも可能となる。
なお、図７に示す〔実施の形態２〕では高域通過フィルタ７１の遮断周波数ｆｃと低域通過フィルタ７２の遮断周波数ｆｃとは、一致しているものとして説明したが、この二つのフィルタの遮断周波数ｆｃは異なっていてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
〔実施の形態３〕
図１１と図１２は〔実施の形態３〕を示す。
図１１はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、ボイスコイルモータ７の構成は〔実施の形態１〕と同様である。
図１１において、駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕはフィルタ手段Ｊを介して駆動回路１１ｂにも入力される。
詳しくは、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１と減算器８３にも入力され、高域通過フィルタ８１は、駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号ＵＨとして出力し、出力信号ＵＨは乗算器８２に入力される。乗算器８２の出力２ＵＨと駆動信号Ｕは、減算器８３に入力され、減算されて出力信号Ｕａを駆動回路１１ｂへ出力する。駆動回路１１ｂは、減算器８３の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
【００４４】
駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じて駆動コイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂを通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させ、位置決めを行う。
高域通過フィルタ８１は、図１および図７のボイスコイルモータ駆動装置を構成する高域通過フィルタ１２，７１と同様の周波数特性（図４）を有するものとすれば、図１１のボイスコイルモータ駆動装置では、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ８１を通過せず、信号は遮断される。
【００４５】
よって、駆動信号Ｕは、減算器８３で信号の大きさはそのままで符号を反転させた状態で、駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝−Ｕ）。一方、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ８１をそのまま通過して、ゲインが２倍の乗算器８２へ入力される。乗算器８２は入力された駆動信号Ｕを２倍に増幅し、２Ｕの信号を出力する。乗算器８２の出力２Ｕと駆動信号Ｕは、減算器８３に入力され、減算されて出力信号Ｕａ（＝２Ｕ−Ｕ＝Ｕ）を駆動回路１１ｂへ出力する。
【００４６】
すなわち、高域通過フィルタ８１の遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過し、乗算器８２を介して減算器８３へ入力されるので、減算器８３からは駆動信号Ｕと等しい出力信号Ｕａ（＝Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力されるので、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電される（図５）。
【００４７】
駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過しないので、減算器８３からは、信号の大きさはそのままで符号が反転された出力信号Ｕａ（＝−Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力され、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電される（図５）。
【００４８】
したがって、図６に示すように２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｄに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００４９】
遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過しないので、減算器８３からは、信号の大きさはそのままで符号が反転された出力信号Ｕａ（＝−Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力され、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには同方向に電流が通電される（図９）。
【００５０】
したがって、図１０に示すようにコイル全体としては、２つのそれぞれの半径方向延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する駆動力ｆ３，ｆ４の合力である合力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
これにより、図６に示すような２つのコイル５ａ，５ｂに逆方向に電流を通電した場合より大きなトルクＴが得られ、磁気ヘッド２をより高速で移動させることができる。
【００５１】
このように、２つのコイルの通電方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切換えることで異なった特徴を持つ複数の動作を実現することができる。すなわち、磁気ヘッドの位置決め精度が要求されるが、大きなトルクを特に必要としないトラッキング動作の場合には、図５に示した逆方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動する。また、磁気ヘッドの高速移動のみが要求され、より大きなトルクを必要とするシーク動作の場合には、図９に示した同方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動するのである。
【００５２】
この実施の形態によれば、トラッキング動作、シーク動作などの各動作モードに応じて、２つのコイル５ａ，５ｂに通電する電流の方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切り換え、目的とする動作モードに対して最適なモードでボイスコイルモータを駆動することができる。したがって、従来よりも高速でかつ高精度な磁気ヘッドの位置決めを実現することが可能になる。
【００５３】
また磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには２つのコイルに電流を通電するので、コイルの利用率が上がり磁気ヘッドを目標トラックまで高速に移動することも可能となり、駆動装置に必要とするフィルタも高域通過フィルタのみであるため、構成が簡略化されるという、図７の〔実施の形態２〕によるボイスコイルモータ駆動装置にはない特徴を有する。
【００５４】
以上の説明では、回転部材の重心位置は、回転軸の中心軸Ｏに一致しているものとしたが、回転部材の重心位置が、回転軸の中心軸Ｏと一致していない場合について説明する。
図１２は、回動型アクチュエータの回転部材アーム３の重心Ｇと回転軸Ｏの中心とを一致させた場合の駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図である。
【００５５】
図１２において、慣性モーメントを持つ回動型アクチュエータの駆動入力（駆動信号Ｕ）から磁気ヘッドの変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで単調に減衰する。したがって、その位相特性は低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。したがって、図１２に示すような単調な伝達特性を有するアクチュエータを使用する場合には、位置制御系に制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償(位相進み補償)を施せば、容易に磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができる。
【００５６】
〔実施の形態４〕
図１３〜図１５は〔実施の形態４〕を示し、図１３はアーム３の軸受４への支持位置を示している。
図１３において、Ｏは軸受４で支持される支持位置、つまり回転軸を示し、アーム３は回転軸Ｏを中心に回動する。Ｇは、一端に磁気ヘッド２が搭載され他端に駆動コイル５ａ，５ｂが固着されたアーム３の重心位置を示す。すなわち、この実施の形態の回動型のボイスコイルモータ７は、回動するアーム３の重心位置Ｇが、回転軸Ｏに一致しないように構成されている。具体的には、アーム３の重心位置Ｇが、回転軸Ｏに対してコイル５ａ，５ｂと同じ配置側になるように構成されている。
【００５７】
図１４および図１５は、回動型ボイスコイルモータ７の駆動入力である駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図である。
図１４は、アーム３の重心位置Ｇが回転軸Ｏに対して駆動コイル５ａ，５ｂの反対側の位置になるように構成した場合の駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図であり、図１５は、図１３に示すようにアーム３の重心位置Ｇを回転軸Ｏに対してコイル５ａ，５ｂと同一側の位置になるように構成した場合の周波数特性を示す。
【００５８】
図１４および図１５において、アーム３の重心位置Ｇを回転軸Ｏの中心とをずらせた場合には、低域の周波数においては、図１２と同様、駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰し、その位相特性は、低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。さらに図１４の場合には、高域の周波数においては、回転軸の軸受ばねに起因する固有振動が周波数特性に現れ、ゲイン特性には共振点９１および反共振点９２が発生し、位相特性には、−１８０度からさらに位相遅れを発生している。
【００５９】
したがって、図１４に示すような伝達特性を有するボイスコイルモータを使用する場合には、たとえ、制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償（位相進み補償）を行っても、図１４の共振点９１における共振周波数以上に制御帯域を上げることができない。
よって、磁気ヘッドのトラッキング動作時において、２つのコイル５ａ，５ｂに互いに逆方向に電流を通電させて回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるように構成しても、回動部材を支持する軸受に対して重心Ｇが回転中心からずれているため、慣性力によるラジアル荷重が軸受に作用する。
【００６０】
このラジアル荷重によってアームが振動することになり、高トラック密度化のために磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができず、磁気ヘッドの位置決め精度を十分に高めることができない。
一方、図１５において、アーム３の重心位置Ｇが回転軸Ｏに対して２つのコイル５ａ，５ｂと同一側の位置になるように構成した場合（図１３）には、低域については、図１２と同様、駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰し、その位相特性は、低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。ところが、高域の周波数においては、重心位置Ｇを回転軸Ｏの中心からコイル５ａ，５ｂ側にずらせたことにより、回転軸Ｏの軸受ばねに起因する共振点９４のピークは抑えられ、共振点９４より低い周波数に反共振点９３が現れている。その位相特性は、−１８０度から位相遅れを取り戻すような特性曲線を示す。したがって、図１５に示すような伝達特性を有する回動型のボイスコイルモータを使用する場合には、位置制御系に、制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償(位相進み補償)を施せば、容易に磁気ヘッドの位置決め制御帯域を上げることができる。
【００６１】
この構成によれば、磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、複数のコイルには互いに逆方向に回転トルクが発生するように電流が通電され、複数のコイルは回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生するが、回動部材の重心が回転軸に対して複数のコイルの位置側になるように構成されているため、回動部材を支持する回転軸にラジアル荷重が発生する。その結果、アームは加振されるが、回動部材の全体の重心に磁気ヘッドの移動方向とは逆方向の慣性力が作用するため、これがアームの加振力を軽減するように作用する。したがって、回転軸が加振されにくくなり、回動部材の重心位置は、回転軸に一致しないように回動自在に支持されていても、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、回動部材の重心位置は、回転軸に特に一致させる必要がないので、ボイスコイルモータの設計の自由度が増す。
【００６２】
上記の〔実施の形態４〕ではコイル５ａ，５ｂへ通電する電気回路は従来と同じであったが、この電気回路を〔実施の形態１〕〜〔実施の形態３〕の何れかに記載の回路に変更して構成することもできる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明のボイスコイルモータ駆動装置によれば、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なるように配置され複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したため、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、フィルタ手段を介して駆動されるコイルに電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を高速回転させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在する周波数領域では複数のコイルに電流がそれぞれ逆方向に通電されることになり、回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるため、回動部材を支持する軸受にラジアル荷重が作用することがなく、このラジアル荷重によってアームが振動したりすることはない。その結果、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めできる。
【００６４】
また、磁気ヘッドを変位させる回動部材の重心が回転軸に対して複数のコイルの位置側になるように構成すれば、回動部材を支持する回転軸に発生するラジアル荷重によりアームは加振されるが、回動部材全体の重心に磁気ヘッドの移動方向とは逆方向の慣性力が作用するため、これがアームの加振力を軽減するように作用し、回転軸が加振されにくくなる。したがって、回動部材の重心位置は、回転軸に正確に一致していなくても、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができる。したがって、回転部材の先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、回動部材の重心位置は、回転軸に正確に一致させる必要がないので、ボイスコイルモータの設計が容易な高トラック密度の磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の〔実施の形態１〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図２】同実施の形態の要部平面図
【図３】同実施の形態の要部断面図
【図４】同実施の形態の高域通過フィルタの周波数特性図
【図５】同実施の形態の動作を示す模式図
【図６】同実施の形態の動作を説明する模式図
【図７】本発明の〔実施の形態２〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図８】同実施の形態の低域通過フィルタの周波数特性図
【図９】同実施の形態の動作を示す模式図
【図１０】同実施の形態の動作を説明する模式図
【図１１】本発明の〔実施の形態３〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図１２】回転部材の重心と回転軸中心とを一致させた場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１３】本発明の〔実施の形態４〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置を構成するアームの軸受への支持位置を示すための平面図
【図１４】回転部材の重心が回転軸に対して複数のコイルと反対側の位置にした場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１５】回転部材の重心が回転軸に対して複数のコイルと同一側の位置にした場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１６】従来のボイスコイルモータの斜視図
【図１７】従来のボイスコイルモータの動作を説明するための平面図
【符号の説明】
１磁気ディスク
２磁気ヘッド
４軸受
７ボイスコイルモータ
１１駆動回路
１２，７１，８１高域通過フィルタ
７２低域通過フィルタ
Ｕ駆動信号
Ｇ重心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a voice coil motor driving device used for head positioning of a magnetic disk device or the like, and more particularly, a voice coil motor driving device that positions a magnetic head to a target track on a magnetic disk surface with high accuracy by a rotary actuator. About.
[0002]
[Prior art]
A rotary voice coil motor used in a conventional small magnetic disk drive is configured as shown in FIG.
This conventional voice coil motor includes a pair of opposing yokes 101, a permanent magnet 102 fixed to at least one yoke 101, and a gap formed by the yoke 101 and the permanent magnet 102. The fan-shaped coil 103 is provided, and an arm 104 supported freely around the bearing 105 and having the coil 103 attached to one end thereof. A magnetic head 106 is attached to the other end of the arm 104, and the magnetic head 106 is configured to freely move on the magnetic disk 107 in the radial direction (arrow C direction).
[0003]
When a predetermined driving current is applied to the coil 103, a driving force is generated in the coil 103 according to Fleming's left hand rule, the coil 103 rotates in the direction of arrow A around the bearing 105, and the arm 104 is centered on the bearing 105. Rotate in the direction of arrow B. Using this operation, the voice coil motor driving device performs head positioning by moving the magnetic head 106 mounted on the tip of the arm 4 in the direction of arrow C opposite to the moving direction of the coil 103.
[0004]
In recent years, magnetic disk devices have been reduced in size and capacity. In particular, the track density tends to increase as the capacity increases, and the track pitch tends to narrow. As a result, in the magnetic disk device, it is desired to position the magnetic head with high accuracy on the target track in order to record and reproduce data on the magnetic disk surface.
[0005]
In the magnetic disk device, servo information is previously formed on the magnetic disk for positioning the magnetic head, and positioning control of the magnetic head is performed according to this servo information. The magnetic disk device reads this servo information with the magnetic head, generates an error signal indicating the position error of the magnetic head with respect to the target track, and controls the position of the magnetic head so that the error signal is minimized.
[0006]
Therefore, in order to increase the positioning accuracy of the magnetic head, it is necessary to expand the control band of the positioning control system and ensure the positioning accuracy.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, when a conventional rotary type voice coil motor is used, the rotary type voice coil motor itself has a high-order mechanical resonance caused by the bearing spring. If the control bandwidth is increased, the control system becomes unstable. In other words, the control band of positioning is limited by the high-order mechanical resonance characteristics of the rotary voice coil motor, which hinders the increase in recording density of the magnetic disk device.
[0008]
This phenomenon will be described in detail with reference to FIG.
When a current is passed through the fan-shaped coil 103, a driving force F is generated in each of the radially extending portions 108 of the coil 103 by a magnetic field of a magnetic circuit formed by the permanent magnet 102 and the yoke 101.
These resultant forces generate a torque T around the bearing 105, and the magnetic head 106 is positioned by appropriately controlling the current of the coil 103. At this time, a radial load of about 2F is applied to the bearing 105.
[0009]
When the current applied to the coil 103 is changed to perform high-speed driving, the direction and magnitude of the radial load acting on the bearing 105 changes, and the arm 104 vibrates in the direction of arrow D.
Since the direction of the radial load 2F acting on the bearing 105 is substantially parallel to the moving direction C when the magnetic head 106 is positioned, the vibration of the arm 104 generated by the radial load 2F reduces the positioning accuracy of the magnetic head 106. Had the problem of inviting.
[0010]
In view of the above-described conventional problems, the present invention has the effect of natural vibration caused by a bearing spring that limits the control band of positioning without applying a radial load to a member such as an arm that supports a magnetic head. It is an object of the present invention to provide a voice coil motor driving apparatus that can remove the noise and can position the magnetic head at high speed and with high accuracy.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The voice coil motor driving device of the present invention allows a high frequency component of a driving signal to pass through a part of a plurality of driving means for supplying electric power to a plurality of coils according to a driving signal to pass a low frequency component. A filter means for blocking is provided.
Further, the voice coil motor driving device of the present invention is characterized in that the position of the center of gravity of the rotating member is set so as to be on the arrangement side of the plurality of coils with respect to the rotating shaft.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The voice coil motor driving device according to claim 1, wherein the permanent magnet fixed to at least one of the yokes in the gap between the pair of yokes opposed via the gap, and the rotation rotatable about the rotation axis. A radial extending portion that is mounted on a member and is disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and contributes to torque generation, and the opening direction of the radially extending portion is different from each other. A plurality of coils, and a plurality of drive means for supplying electric power to the plurality of coils according to a drive signal, and a part of the plurality of drive means includes at least a bearing spring of the rotating shaft Filter means for passing the high frequency component of the drive signal above the natural vibration frequency due to and preventing the low frequency component from passing is provided.
[0013]
According to this configuration, during the seek operation for moving the magnetic head to the target track, no current is supplied to the coil driven via the filter means. Therefore, as in the conventional voice coil motor, by supplying current to only one coil, the rotating member of the arm is rotated at high speed to move the magnetic head to the target track. In the tracking operation for controlling the positioning of the magnetic head to the target track, in the frequency region in which higher-order mechanical resonance caused by the bearing spring exists, currents are supplied to the coils in the opposite directions, and the rotating member Since the couple in the direction perpendicular to the moving direction is generated, a radial load does not act on the bearing supporting the rotating member, and the arm does not vibrate due to the radial load. As a result, the positioning control band of the magnetic head can be expanded without being affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that has limited the control band, and is attached to the arm tip of the rotating member. The magnetic head can be positioned at high speed and with high accuracy.
[0014]
The voice coil motor driving device according to claim 2, wherein a permanent magnet fixed to at least one yoke side in the gap of the pair of yokes facing each other via a gap, and a rotation rotatable around a rotation axis. A plurality of radial extending portions that are mounted on a member and are disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and contribute to torque generation, and the opening angles of the radially extending portions are different from each other. And a plurality of drive means for supplying electric power to the plurality of coils according to a drive signal, and a part of the plurality of drive means includes at least a natural vibration frequency due to a bearing spring of the rotating shaft. The first filter means for passing the high frequency component of the above drive signal to prevent the low frequency component from passing, and the drive signal at least below the natural vibration frequency by the bearing spring of the rotating shaft A second filter means for passing a low frequency component, characterized in that the output of the first filter means provided with subtracting means for subtracting the output of the second filter means.
[0015]
A voice coil motor driving device according to a third aspect is characterized in that, in the second aspect, the amplification degree of the second filter is made larger than the amplification degree of the first filter means.
5. The voice coil motor driving device according to claim 4, wherein a permanent magnet fixed to at least one yoke side in the gap of the pair of yokes facing each other through the gap, and a rotation rotatable around the rotation axis. A plurality of radial extending portions that are mounted on a member and are disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and contribute to torque generation, and the opening angles of the radially extending portions are different from each other. And a plurality of drive means for supplying electric power to the plurality of coils according to a drive signal, and a part of the plurality of drive means includes at least a natural vibration frequency due to a bearing spring of the rotating shaft. From the output of the first filter means, the first filter means for passing the high-frequency component of the above drive signal to block the low-frequency component and amplifying it twice in the high-frequency region Subtracting means for subtracting the input drive signal is provided.
[0016]
The voice coil motor driving device according to claim 5 is: In Claim 1, Claim 2 or Claim 4, the position of the center of gravity of the rotating member that is rotatable about the rotating shaft is It is set so that it may become the arrangement | positioning side of the said several coil with respect to a rotating shaft.
[0017]
A voice coil motor driving device according to a sixth aspect is the voice coil motor driving device according to the first, second, fourth, or fifth aspect, wherein the resultant force generated in the radially extending portions of the plurality of coils is the rotation member in a predetermined energized state. The opening direction of the radially extending portion is made different from each other so as to be a couple in a direction perpendicular to the moving direction, and is stacked in a direction along the rotation axis.
[0018]
Hereinafter, a voice coil motor driving apparatus according to the present invention will be described based on specific embodiments.
[Embodiment 1]
1 to 6 show [Embodiment 1].
FIG. 1 shows a hard disk drive equipped with a voice coil motor driving device, and the magnetic disk 1 is rotated by a spindle motor (not shown). The magnetic head 2 records or reproduces data on the magnetic disk 1.
[0019]
The magnetic head 2 is mounted on one end of an arm 3 that is rotatably supported around a bearing 4, and the arm 3 is rotated by a voice coil motor 7 to move the magnetic head 2 to a target track.
2 and 3, the voice coil motor 7 includes a permanent magnet 8 fixed to at least one yoke 6 of a pair of upper and lower yokes 6 and a gap formed by the yoke 6 and the permanent magnet 8. It has a fan-shaped coil 5 disposed therein.
[0020]
More specifically, the coil 5 is mounted on the arm 3 in a state in which two coils 5 a and 5 b are stacked in the axial direction of the bearing 4, and the permanent magnet extends in the direction of arrow A around the rotation center axis O of the bearing 4. 8 (21 indicates the S pole and 22 indicates the N pole).
As shown in FIG. 2, the coils 5a and 5b are formed of two radial directions 23a and 23b that generate a driving force of the coil 5a and two radial directions that generate a driving force of the coil 5b. The direction of the opening angle θ2 formed by the extending portions 24a and 24b is different from each other (in the drawing, the coil 5a opens on the rotating shaft O side and the coil 5b opens on the opposite side of the rotating shaft O). Yes.
[0021]
A current is passed through the coils 5a and 5b in the directions indicated by the arrows ia and ib. A pair of yokes 6 are arranged above and below the coils 5a and 5b via the coils 5a and 5b and a predetermined gap, and a permanent magnet 8 is fixed to the surface of the lower yoke 6 on the coil 5b side. A magnetic circuit is configured.
In the drawing, the permanent magnet is disposed only on the lower yoke 6. However, the permanent magnet may be disposed on the upper yoke 6. Alternatively, the permanent magnet may be disposed on both yokes 6. Also good.
[0022]
In this configuration, the arm 3 receives a rotational force due to the interaction between the magnetic field generated by the yoke 6 and the current supplied to the coils 5a and 5b.
A voice coil motor driving apparatus for energizing the coils 5a and 5b is configured as shown in FIG.
The drive circuit 11a amplifies the input drive signal U, and supplies a current ia corresponding to the drive signal U to the coil 5a. The drive signal U is also input to the high-pass filter 12, and the high-pass filter 12 outputs only the high-frequency component of the drive signal U as the output signal Ua to the drive circuit 11b.
[0023]
The drive circuit 11b amplifies the output signal Ua of the high-pass filter 12, and energizes the coil 5b with a current ib corresponding to the output signal Ua.
Accordingly, the drive circuits 11a and 11b energize the drive coils 5a and 5b with currents ia and ib (arrows indicate the current direction), respectively, according to the input drive signal U, and the arm 3 is centered on the bearing 4. The magnetic head 2 attached to the tip of the arm 3 is moved to the target track.
[0024]
FIG. 4 shows a frequency characteristic diagram showing a transfer characteristic from the drive signal U which is an input of the high-pass filter 12 to the output signal Ua.
In FIG. 4, the high-pass filter 12 as the filter means J outputs the drive signal U as an input to the drive circuit 11b as it is at a frequency sufficiently higher than the cut-off frequency fc, but the cut-off frequency fc At a lower frequency, the magnitude of the drive signal U is attenuated and the output signal Ua is output to the drive circuit 11b.
[0025]
The cut-off frequency fc is set to a frequency lower than the natural vibration frequency caused by the bearing spring of the bearing 4 and passes at least a high frequency component of the drive signal that is equal to or higher than the natural vibration frequency due to the bearing spring of the rotating shaft. It is configured to block the passage of components.
Therefore, in the frequency region where the drive signal U is higher than the cut-off frequency fc, a current corresponding to the drive signal U is supplied to both the coils 5a and 5b, but the drive signal U is sufficiently lower than the cut-off frequency fc. In the frequency domain, the current corresponding to the drive signal U is not supplied to the coil 5b by the action of the high-pass filter 12, and is supplied only to the coil 5a.
[0026]
The operation of the voice coil motor driving apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
N and S in FIG. 5 each indicate a magnetic pole magnetized on the permanent magnet 8. In FIG. 5, currents i <b> 1 and i <b> 2 corresponding to the drive signal U are energized to the coils 5 a and 5 b in a frequency region sufficiently higher than the cutoff frequency fc, respectively. Arrows i1 and i2 shown in FIG. 5 are directions of currents flowing through the coils 5a and 5b, respectively, and currents are passed through the two coils 5a and 5b in opposite directions.
[0027]
An arrow f1 is a driving force generated in each of the two radially extending portions 23a and 23b of the coil 5a, an arrow f2 is a driving force generated in each of the two radially extending portions 24a and 24b of the coil 5b, and an arrow F is f1. The resultant force of f2 is shown.
FIG. 6 is a diagram schematically showing the overall operation when current is applied to the two coils 5a and 5b in opposite directions as shown in FIG. 5, and the arrow T indicates the torque generated around the bearing 4. Show. When the upper coil 5a is energized in the direction of the arrow i1 and the lower coil 5b is energized in the direction of the arrow i2, the radius of the upper coil 5a is generated by the magnetic field generated by the magnetic circuit composed of the permanent magnet 8 and the yoke 6. A driving force f1 is generated in the direction of the arrow in FIG. 5 in the direction extending portions 23a and 23b, and a driving force f2 is generated in the direction of the arrow in the radial extending portions 24a and 24b of the lower coil 5b.
[0028]
Therefore, as a whole coil, a force F, which is a resultant force of the driving forces f1 and f2, acts on the respective radial extending portions 23a, 24a and 23b, 24b of the two coils.
Therefore, as shown in FIG. 6, the resultant force F generated at the radially extending portions 23 a, 24 a and 23 b, 24 b of the two coils is relative to the moving direction C of the magnetic head 2 mounted at the tip of the arm 3. Since it becomes a couple in the vertical direction, only the torque T around the rotation center O is generated in the bearing 4, and no radial load is generated.
[0029]
Since no radial load is generated on the bearing 4, the arm 3 does not vibrate. As a result, the positioning control band of the magnetic head is expanded without being affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that limited the control band during the tracking operation for positioning control of the magnetic head 2 to the target track. It is possible to improve the positioning accuracy of the magnetic head 2.
[0030]
In the seek operation for moving the magnetic head to the target track, the drive signal U is cut off by the action of the high-pass filter 12 in the coil 5b connected to the drive circuit 11b, so that no current is passed. Therefore, as in the conventional voice coil motor, by supplying current to only one coil, the rotating member of the arm is rotated to move the magnetic head to the target track.
[0031]
[Embodiment 2]
7 to 10 show [Embodiment 2].
[Embodiment 1] is different in that the energization of one coil is blocked at a low frequency, whereas the [Embodiment 2] is different in that the direction of the energization current is switched.
[0032]
FIG. 7 shows a hard disk drive equipped with a voice coil motor driving device, and the configuration of the voice coil motor 7 is the same as in the first embodiment.
In FIG. 7, the drive circuit 11a amplifies the input drive signal U and energizes the coil 5a with a current ia corresponding to the drive signal U. The drive signal U is also input to the drive circuit 11b through the filter means J.
Specifically, the drive signal U is also input to the high-pass filter 71 and the low-pass filter 72, and the high-pass filter 71 outputs only the high-frequency component of the drive signal U as the output signal UH. 72 outputs only the low frequency component of the drive signal U as the output signal UL. The output signal UH and the output signal UL are respectively input to the subtractor 73 and are subtracted to output the output signal Ua (= UH−UL) to the drive circuit 11b. The drive circuit 11b amplifies the output signal Ua of the subtractor 83 and supplies a current ib corresponding to the output signal Ua to the coil 5b.
[0033]
The drive circuits 11a and 11b are attached to the tip of the arm 3 by energizing the coils 5a and 5b with currents ia and ib, respectively, according to the input drive signal U, rotating the arm 3 around the bearing 4 The magnetic head 2 is moved to the target track, and the magnetic head 2 is positioned on the target track.
FIG. 8 shows a frequency characteristic diagram showing a transfer characteristic from the input drive signal U to the output signal UL of the low-pass filter 72.
[0034]
The low-pass filter 72 outputs the drive signal U as an input to the subtractor 73 as it is at a frequency sufficiently lower than the cut-off frequency fc, but the drive signal U at a frequency higher than the cut-off frequency fc. The output signal UL is output to the subtractor 73.
The cut-off frequency fc is set to a frequency lower than the natural vibration frequency caused by the bearing spring of the bearing 4 and passes at least a high frequency component of the drive signal that is equal to or higher than the natural vibration frequency due to the bearing spring of the rotating shaft. It is configured to block the passage of components.
[0035]
If the high-pass filter 71 has the same frequency characteristics (FIG. 4) as the high-pass filter 12 that constitutes the voice coil motor driving device of FIG. 1, the high-pass filter 71 is cut off in the voice coil motor driving device of FIG. In the frequency region sufficiently lower than the frequency fc, the drive signal U is further inverted in sign by the subtractor 73 via the low-pass filter 72 and output to the drive circuit 11b (Ua = −UL). . On the other hand, in a frequency range sufficiently higher than the cut-off frequency fc, the drive signal U is output to the drive circuit 11b via the high-pass filter 71 and the subtractor 73 (Ua = UH). Therefore, currents having a magnitude and direction corresponding to the frequency of the drive signal U are respectively supplied to the coils 5a and 5b.
[0036]
The operation of the voice coil motor driving apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
In a frequency range sufficiently higher than the cut-off frequency fc, the drive signal U is input to the drive circuit 11b via the high-pass filter 71 and the subtractor 73, so that it is driven in the same manner as the voice coil motor drive device shown in FIG. Currents i1 and i2 corresponding to the signal U are respectively supplied to the coils 5a and 5b, and currents are supplied to the two coils 5a and 5b in opposite directions.
[0037]
Therefore, as shown in FIG. 6, the resultant force F generated at the radially extending portions 23 a, 24 a and 23 b, 24 b of the two coils is perpendicular to the moving direction C of the magnetic head 2 mounted at the tip of the arm 3. Therefore, only the torque T around the rotation center O is generated in the bearing 4 and no radial load is generated.
Since no radial load is generated on the bearing 4, the arm 3 does not vibrate. As a result, the positioning control band of the magnetic head is expanded without being affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that limited the control band during the tracking operation for positioning control of the magnetic head 2 to the target track. It is possible to improve the positioning accuracy of the magnetic head 2.
[0038]
In a frequency region sufficiently lower than the cut-off frequency fc, the drive signal U is further inverted by the subtractor 73 via the low-pass filter 72 and input to the drive circuit 11b. Currents i3 and i4 are respectively supplied to the coils 5a and 5b, and currents are supplied to the two coils 5a and 5b in the same direction.
FIG. 10 is a diagram schematically showing the entire operation when current is supplied to the two coils 5a and 5b in the same direction as shown in FIG. 9, and the arrow T indicates the torque generated around the bearing 4. . A case is shown in which current is supplied to the upper coil 5a and the lower coil 5b in the same direction of arrows i3 and i4, respectively. Driving force f3 is generated in the direction of the arrow in FIG. 5 at the radially extending portions 23a and 23b of the upper coil 5a, and driving force f4 is applied to the radially extending portions 24a and 24b of the lower coil 5b in FIG. Occurs in the direction of the arrow. As a whole coil, a force F, which is a resultant force of the driving forces f3 and f4, acts on the respective radial extending portions 23a, 24a and 23b, 24b of the two coils.
[0039]
Thereby, a larger torque T is obtained than when the two coils 5a and 5b in FIG. 6 are energized in the opposite directions, and the magnetic head 2 can be moved at a higher speed.
As described above, since a plurality of operations having different characteristics can be realized by switching the combination of the energization directions of the two coils, the operation mode of the drive device is set to the frequency of the drive signal U so as to utilize these characteristics of the operation. It is this embodiment to use properly according to this.
[0040]
That is, although the positioning accuracy of the magnetic head is required, in the case of a tracking operation that does not particularly require a large torque, the coils 5a and 5b are respectively driven by a combination of energization in the reverse direction shown in FIG. Further, in the case of a seek operation that requires only a high-speed movement of the magnetic head and requires a larger torque, the coils 5a and 5b are respectively driven by the combination of energization in the same direction shown in FIG.
[0041]
As described above, according to each operation mode such as the tracking operation and the seek operation, the combination of the directions of the currents applied to the two coils 5a and 5b is switched according to the frequency of the drive signal U, and the target operation mode is obtained. On the other hand, the voice coil motor can be driven in an optimum mode. Therefore, it is possible to realize the positioning of the magnetic head at a higher speed and with higher accuracy than before.
[0042]
Further, during the seek operation for moving the magnetic head to the target track, current is supplied to the two coils, so that the coil utilization rate is increased as compared with the voice coil motor driving apparatus according to [Embodiment 1] shown in FIG. It is also possible to move the magnetic head to the target track at high speed.
Note that in [Embodiment 2] shown in FIG. 7, the cutoff frequency fc of the high-pass filter 71 and the cutoff frequency fc of the low-pass filter 72 have been described as being the same. Needless to say, the cutoff frequency fc may be different.
[0043]
[Embodiment 3]
11 and 12 show [Embodiment 3].
FIG. 11 shows a hard disk drive equipped with a voice coil motor driving device, and the configuration of the voice coil motor 7 is the same as in the first embodiment.
In FIG. 11, the drive circuit 11a amplifies the input drive signal U and supplies a current ia corresponding to the drive signal U to the coil 5a. The drive signal U is also input to the drive circuit 11b through the filter means J.
Specifically, the drive signal U is also input to the high-pass filter 81 and the subtractor 83. The high-pass filter 81 outputs only the high-frequency component of the drive signal U as the output signal UH, and the output signal UH is multiplied. Is input to the device 82. The output 2UH of the multiplier 82 and the drive signal U are input to the subtractor 83, and are subtracted to output the output signal Ua to the drive circuit 11b. The drive circuit 11b amplifies the output signal Ua of the subtractor 83 and supplies a current ib corresponding to the output signal Ua to the coil 5b.
[0044]
The drive circuits 11a and 11b are attached to the tip of the arm 3 by energizing the drive coils 5a and 5b with currents ia and ib, respectively, according to the input drive signal U, and rotating the arm 3 around the bearing 4. Then, the magnetic head 2 is moved to the target track for positioning.
If the high-pass filter 81 has frequency characteristics (FIG. 4) similar to those of the high-pass filters 12 and 71 constituting the voice coil motor driving apparatus of FIGS. 1 and 7, the voice coil motor of FIG. In the drive device, the drive signal U does not pass through the high-pass filter 81 in the frequency region sufficiently lower than the cut-off frequency fc, and the signal is cut off.
[0045]
Therefore, the drive signal U is output to the drive circuit 11b (Ua = −U) in a state in which the sign is inverted with the subtractor 83 as it is. On the other hand, in a frequency region sufficiently higher than the cut-off frequency fc, the drive signal U passes through the high-pass filter 81 as it is and is input to the multiplier 82 having a double gain. The multiplier 82 amplifies the input drive signal U by a factor of 2, and outputs a 2U signal. The output 2U of the multiplier 82 and the drive signal U are input to the subtractor 83, and are subtracted to output the output signal Ua (= 2U−U = U) to the drive circuit 11b.
[0046]
That is, in the frequency region sufficiently higher than the cutoff frequency fc of the high-pass filter 81, the drive signal U passes through the high-pass filter 81 and is input to the subtractor 83 via the multiplier 82. Since an output signal Ua (= U) equal to the drive signal U is output from 83 to the drive circuit 11b, currents i1 and i2 corresponding to the drive signal U are energized to the coils 5a and 5b, respectively. Currents are supplied to 5b in opposite directions (FIG. 5).
[0047]
Since the drive signal U does not pass through the high-pass filter 81, the subtracter 83 outputs the output signal Ua (= −U) whose sign is inverted without changing the magnitude of the signal to the drive circuit 11b. Currents i1 and i2 corresponding to U are respectively supplied to the coils 5a and 5b, and currents are supplied to the two coils 5a and 5b in opposite directions (FIG. 5).
[0048]
Therefore, as shown in FIG. 6, the resultant force F generated at the radially extending portions 23 a, 24 a and 23 b, 24 b of the two coils is perpendicular to the moving direction D of the magnetic head 2 mounted at the tip of the arm 3. Therefore, only the torque T around the rotation center O is generated in the bearing 4 and no radial load is generated. Since no radial load is generated on the bearing 4, the arm 3 does not vibrate. As a result, the positioning control band of the magnetic head is expanded without being affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that limited the control band during the tracking operation for positioning control of the magnetic head 2 to the target track. It is possible to improve the positioning accuracy of the magnetic head 2.
[0049]
In the frequency region sufficiently lower than the cutoff frequency fc, the drive signal U does not pass through the high-pass filter 81. Therefore, the subtracter 83 outputs the output signal Ua (= −) whose sign is inverted without changing the magnitude of the signal. U) is output to the drive circuit 11b, currents i1 and i2 corresponding to the drive signal U are energized in the coils 5a and 5b, respectively, and currents are energized in the same direction in the two coils 5a and 5b (FIG. 9). .
[0050]
Therefore, as shown in FIG. 10, as a whole coil, the resultant force F, which is the resultant force of the driving forces f3 and f4 generated in the two radial extending portions 23a, 24a and 23b, 24b, is the respective radius of the two coils. It acts on the extending portions 23a, 24a and 23b, 24b.
As a result, a larger torque T is obtained than when two coils 5a and 5b as shown in FIG. 6 are energized in the opposite directions, and the magnetic head 2 can be moved at a higher speed.
[0051]
In this way, a plurality of operations having different characteristics can be realized by switching the combination of the energization directions of the two coils in accordance with the frequency of the drive signal U. That is, although the positioning accuracy of the magnetic head is required, in the case of a tracking operation that does not particularly require a large torque, the coils 5a and 5b are respectively driven by a combination of energization in the reverse direction shown in FIG. Further, in the case of a seek operation that requires only a high-speed movement of the magnetic head and requires a larger torque, the coils 5a and 5b are respectively driven by the combination of energization in the same direction shown in FIG.
[0052]
According to this embodiment, according to each operation mode such as tracking operation and seek operation, a combination of directions of currents supplied to the two coils 5a and 5b is switched in accordance with the frequency of the drive signal U. The voice coil motor can be driven in a mode optimal for the operation mode. Therefore, it is possible to realize the positioning of the magnetic head at a higher speed and with higher accuracy than before.
[0053]
In addition, during the seek operation for moving the magnetic head to the target track, current is supplied to the two coils, so that the utilization rate of the coil is increased and the magnetic head can be moved to the target track at a high speed, which is necessary for the driving device. Since the filter is also only a high-pass filter, the configuration is simplified, and there is a feature that the voice coil motor driving device according to [Embodiment 2] of FIG. 7 does not have.
[0054]
In the above description, the center of gravity of the rotating member is assumed to coincide with the center axis O of the rotating shaft. However, the case where the center of gravity of the rotating member does not coincide with the center axis O of the rotating shaft will be described. .
FIG. 12 is a frequency characteristic diagram showing a transmission characteristic from the drive signal U to the displacement amount x of the magnetic head 2 when the center of gravity G of the rotary member arm 3 of the rotary actuator is coincident with the center of the rotary shaft O. is there.
[0055]
In FIG. 12, the gain characteristic of the transmission characteristic from the drive input (drive signal U) of the rotary actuator having the moment of inertia to the displacement x of the magnetic head monotonously attenuates at −40 dB / dec. Therefore, the phase characteristic already has a phase delay of -180 degrees in the low frequency range. Therefore, when an actuator having a monotonous transmission characteristic as shown in FIG. 12 is used, it is easy to provide the position control system with phase compensation (phase advance compensation) that is conventionally performed to stabilize the control system. In addition, the positioning control band of the magnetic head can be expanded.
[0056]
[Embodiment 4]
13 to 15 show [Embodiment 4], and FIG. 13 shows a support position of the arm 3 to the bearing 4.
In FIG. 13, O represents a support position supported by the bearing 4, that is, a rotation shaft, and the arm 3 rotates about the rotation shaft O. G indicates the position of the center of gravity of the arm 3 on which the magnetic head 2 is mounted at one end and the drive coils 5a and 5b are fixed to the other end. That is, the rotation type voice coil motor 7 of this embodiment is configured such that the gravity center position G of the rotating arm 3 does not coincide with the rotation axis O. Specifically, the center of gravity G of the arm 3 is configured to be on the same arrangement side as the coils 5a and 5b with respect to the rotation axis O.
[0057]
14 and 15 are frequency characteristic diagrams showing the transmission characteristics from the drive signal U, which is the drive input of the rotary voice coil motor 7, to the displacement amount x of the magnetic head 2. FIG.
FIG. 14 shows a transfer characteristic from the drive signal U to the displacement amount x of the magnetic head 2 when the center of gravity G of the arm 3 is located on the opposite side of the drive coils 5a and 5b with respect to the rotation axis O. 15 is a frequency characteristic diagram, and FIG. 15 is a frequency characteristic when the center of gravity G of the arm 3 is located on the same side as the coils 5a and 5b with respect to the rotation axis O as shown in FIG. Indicates.
[0058]
14 and 15, when the center of gravity position G of the arm 3 is shifted from the center of the rotation axis O, the displacement x of the magnetic head 2 from the drive signal U is obtained at a low frequency as in FIG. The gain characteristic of the transmission characteristic is attenuated by −40 dB / dec, and the phase characteristic already has a phase delay of −180 degrees in the low frequency range. Further, in the case of FIG. 14, at a high frequency, the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft appears in the frequency characteristics, the resonance point 91 and the anti-resonance point 92 are generated in the gain characteristic, and the phase characteristic is Causes a further phase delay from -180 degrees.
[0059]
Therefore, when a voice coil motor having a transfer characteristic as shown in FIG. 14 is used, even if phase compensation (phase advance compensation) conventionally performed for stabilizing the control system is performed, FIG. The control band cannot be increased beyond the resonance frequency at the resonance point 91.
Therefore, during the tracking operation of the magnetic head, the two coils 5a and 5b may be configured to generate a couple in a direction perpendicular to the moving direction of the rotating member by passing currents in opposite directions. Since the center of gravity G is deviated from the center of rotation with respect to the bearing supporting the rotating member, a radial load due to inertial force acts on the bearing.
[0060]
The arm is vibrated by this radial load, and the positioning control band of the magnetic head cannot be expanded to increase the track density, and the positioning accuracy of the magnetic head cannot be sufficiently increased.
On the other hand, in FIG. 15, when the center of gravity G of the arm 3 is configured to be on the same side as the two coils 5 a and 5 b with respect to the rotation axis O (FIG. 13), 12, the gain characteristic of the transmission characteristic from the drive signal U to the displacement amount x of the magnetic head 2 is attenuated by −40 dB / dec, and the phase characteristic already has a phase delay of −180 degrees in the low frequency range. Yes. However, at a high frequency, the center of gravity position G is shifted from the center of the rotating shaft O toward the coils 5a and 5b, so that the peak of the resonance point 94 caused by the bearing spring of the rotating shaft O is suppressed, and the resonance point An antiresonance point 93 appears at a frequency lower than 94. The phase characteristic shows a characteristic curve that recovers the phase lag from -180 degrees. Therefore, when a rotary type voice coil motor having a transmission characteristic as shown in FIG. 15 is used, phase compensation (phase lead compensation) often performed in the past for stabilizing the control system is used in the position control system. If this is applied, the positioning control band of the magnetic head can be easily increased.
[0061]
According to this configuration, during the tracking operation for controlling the positioning of the magnetic head to the target track, the plurality of coils are energized so that rotational torque is generated in opposite directions, and the plurality of coils are moved by the rotating member. A rotating shaft that supports the rotating member because it generates a couple in a direction perpendicular to the direction, but is configured such that the center of gravity of the rotating member is on the position side of the plurality of coils with respect to the rotating shaft. A radial load is generated. As a result, the arm is vibrated, but since an inertial force in the direction opposite to the moving direction of the magnetic head acts on the center of gravity of the entire rotating member, this acts to reduce the exciting force of the arm. Therefore, the rotating shaft is less likely to be vibrated, and the position of the center of gravity of the rotating member is caused by the bearing spring of the rotating shaft that limited the control band even though the rotating member is rotatably supported so as not to coincide with the rotating shaft. Therefore, it is possible to expand the positioning control band of the magnetic head without being affected by the natural vibration, and to position the magnetic head attached to the tip of the arm of the rotating member at high speed and with high accuracy. Further, since the center of gravity of the rotating member does not need to coincide with the rotation axis, the degree of freedom in designing the voice coil motor is increased.
[0062]
In the above [Embodiment 4], the electric circuit for energizing the coils 5a and 5b is the same as the conventional one, but this electric circuit is described in any one of [Embodiment 1] to [Embodiment 3]. It can also be configured by changing to a circuit.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the voice coil motor driving device of the present invention, the permanent magnet fixed to at least one yoke side in the gap of the pair of yokes opposed via the gap, and the rotating shaft as a center. A radial extending portion that is mounted on a movable rotating member and is disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and contributes to torque generation, and an opening angle direction of the radially extending portion Are arranged so as to be different from each other, and a plurality of driving means for supplying electric power to the plurality of coils according to a driving signal, and at least a part of the plurality of driving means includes at least the rotation The magnetic head is moved to the target track because the filter means that passes the high frequency component of the drive signal above the natural vibration frequency by the shaft bearing spring and prevents the low frequency component from passing. When the seek operation to the being, the current in the coil that is driven through the filter means is not energized. Therefore, as in the conventional voice coil motor, by supplying current to only one coil, the rotating member of the arm is rotated at high speed to move the magnetic head to the target track. In the tracking operation for controlling the positioning of the magnetic head to the target track, in the frequency region in which higher-order mechanical resonance caused by the bearing spring exists, currents are supplied to the coils in the opposite directions, and the rotating member Since the couple in the direction perpendicular to the moving direction is generated, a radial load does not act on the bearing supporting the rotating member, and the arm does not vibrate due to the radial load. As a result, the positioning control band of the magnetic head can be expanded without being affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that has limited the control band, and is attached to the arm tip of the rotating member. The magnetic head can be positioned at high speed and with high accuracy.
[0064]
Further, if the center of gravity of the rotating member that displaces the magnetic head is configured to be on the position side of the plurality of coils with respect to the rotating shaft, the arm is vibrated by the radial load generated on the rotating shaft that supports the rotating member. However, since an inertial force in the direction opposite to the moving direction of the magnetic head acts on the center of gravity of the entire rotating member, this acts so as to reduce the exciting force of the arm, and the rotating shaft is hardly vibrated. . Therefore, even if the position of the center of gravity of the rotating member does not exactly coincide with the rotating shaft, it is not affected by the natural vibration caused by the bearing spring of the rotating shaft that limited the control band. The positioning control band can be expanded. Therefore, the magnetic head attached to the tip of the rotating member can be positioned with high speed and high accuracy. Further, since it is not necessary to make the position of the center of gravity of the rotating member exactly coincide with the rotation axis, it is possible to provide a high track density magnetic disk device in which a voice coil motor can be easily designed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a voice coil motor driving apparatus according to [Embodiment 1] of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the main part of the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part of the embodiment.
FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of the high-pass filter according to the embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 7 is a block diagram of a voice coil motor driving apparatus according to [Embodiment 2] of the present invention.
FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of the low-pass filter according to the embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the operation of the embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 11 is a block diagram of a voice coil motor driving apparatus according to [Embodiment 3] of the present invention.
FIG. 12 is a frequency characteristic diagram showing a transfer characteristic between the drive signal and the displacement amount of the magnetic head when the center of gravity of the rotating member is coincident with the center of the rotating shaft.
FIG. 13 is a plan view showing the support position of the arm constituting the voice coil motor driving apparatus according to [Embodiment 4] of the present invention with respect to the bearing.
FIG. 14 is a frequency characteristic diagram showing a transfer characteristic between the drive signal and the displacement amount of the magnetic head when the center of gravity of the rotating member is positioned opposite to the plurality of coils with respect to the rotation axis.
FIG. 15 is a frequency characteristic diagram showing a transfer characteristic between the drive signal and the displacement amount of the magnetic head when the center of gravity of the rotating member is located on the same side as the plurality of coils with respect to the rotating shaft.
FIG. 16 is a perspective view of a conventional voice coil motor.
FIG. 17 is a plan view for explaining the operation of a conventional voice coil motor.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic disk
2 Magnetic head
4 Bearing
7 Voice coil motor
11 Drive circuit
12, 71, 81 High-pass filter
72 Low-pass filter
U drive signal
G center of gravity

Claims

A permanent magnet fixed to at least one of the yokes in the gap between the pair of yokes opposed via the gap;
A radial extending portion that is mounted on a rotating member that is rotatable about a rotating shaft and that is disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and that contributes to torque generation. A plurality of coils having different opening angle directions,
A plurality of driving means for supplying power to the plurality of coils according to a driving signal;
A voice having a filter means for passing a high-frequency component of a drive signal at least equal to or higher than a natural vibration frequency by the bearing spring of the rotating shaft and blocking a low-frequency component in a part of the plurality of driving means. Coil motor drive device.

A permanent magnet fixed to at least one of the yokes in the gap between the pair of yokes opposed via the gap;
A radial extending portion that is mounted on a rotating member that is rotatable about a rotating shaft and that is disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and that contributes to torque generation. A plurality of coils having different opening angle directions,
A plurality of driving means for supplying power to the plurality of coils according to a driving signal;
A part of the plurality of drive means includes at least a first filter means for passing a high frequency component of a drive signal having a vibration frequency equal to or higher than a natural vibration frequency by a bearing spring of the rotating shaft and preventing a low frequency component from passing, A voice coil provided with second filter means for passing a low-frequency component of a drive signal below the natural vibration frequency by the bearing spring of the rotating shaft, and subtracting means for subtracting the output of the second filter means from the output of the first filter means Motor drive device.

3. The voice coil motor driving apparatus according to claim 2, wherein the amplification degree of the second filter means is larger than the amplification degree of the first filter means.

A permanent magnet fixed to at least one of the yokes in the gap between the pair of yokes opposed via the gap;
A radial extending portion that is mounted on a rotating member that is rotatable about a rotating shaft and that is disposed in a magnetic gap formed by the permanent magnet and the yoke and that contributes to torque generation. A plurality of coils having different opening angle directions,
A plurality of driving means for supplying power to the plurality of coils according to a driving signal;
A part of the plurality of driving means passes at least a high-frequency component of a driving signal having a vibration frequency higher than or equal to a natural vibration frequency by the bearing spring of the rotating shaft to prevent passage of a low-frequency component and 2 in a high-frequency region. A voice coil motor driving device provided with first filter means for amplifying the input signal and subtracting means for subtracting the input drive signal from the output of the first filter means.

The position of the center of gravity of the rotating member that is rotatable about the rotating shaft is set to be on the arrangement side of the plurality of coils with respect to the rotating shaft.
The voice coil motor drive device according to any one of claims 1, 2, and 4 .

The opening angles of the radially extending portions are made different from each other so that the resultant force generated in the radially extending portions of the plurality of coils becomes a couple in a direction perpendicular to the moving direction of the rotating member in a predetermined energized state. 6. The voice coil motor driving device according to claim 1, wherein the voice coil motor driving device is disposed so as to be laminated in a direction along the rotation axis.