JP3764815B2 - 記憶装置および微小位置決め装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記憶装置および微小位置決め装置に関し、更に詳しくは、高速および高分解能アクセスを実現できる記憶装置および微小位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の記憶装置、例えば図１４に示すような磁気ディスク装置７００は、支持ばね７０１の先端に磁気ヘッド７０２を設けた浮動ヘッド機構７０３と、揺動軸７０４により軸支され前記浮動ヘッド機構７０３を取り付けるキャリッジ７０５と、磁気ヘッド７０２の反対側に設けたボイスコイルモータ７０６とを備えている。ボイスコイルモータ７０６に通電することにより、揺動軸７０４を中心として磁気ヘッド７０２が揺動する。磁気ヘッド７０２は、回転する磁気ディスク７０７上で浮上する。
【０００３】
ところで、現在では記憶装置における単位面積当たりの記録密度が加速度的に上昇している。これまでは記録密度の上昇が年率約２５％程度であったが、近年では、約６０％程度まで達している。これに伴い、高速および高分解能アクセスを可能とするヘッド位置決め機構が要求されている。これらの要求に対し、例えばボイスコイルモータを２つ用いることでピポット軸に作用する並進力を減少させる技術や、粗動・微動の２段アクチュエータを用いる技術がなどが開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速および高分解能アクセスを実現するにあたり、上記従来の記憶装置では、シーク反力により装置全体が振動し、シーク時間を増大させるという問題点があった。また、図１４に示すような揺動型の記憶装置では、軸受けのガタや非線形挙動により位置決め精度が低下するという問題点があった。
【０００５】
また、一般に記憶装置では、高速シークおよび高精度フォローイングを実現するため、シーク制御系とフォローイング制御系とを切り換えて用いている。しかし、これら制御系の切り換えによりタイムロスが発生し、位置決め時間が増大するという問題点があった。
【０００６】
また、これらの問題は、磁気ディスク装置に限らず、光ディスク装置の場合にも発生する。例えば図１５に示すような光磁気ディスク装置８００では、磁気回路８０１と可動コイル８０２とからなる駆動機構８０３と、レール８０４と車輪８０５とからなるガイド機構８０６と、光ヘッド８０７を持つ可動部８０８とから光ヘッドの位置決め機構８０９を構成しているため、シーク反力による装置全体の振動はまぬがれない。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速および高分解能アクセスを実現できるコンパクトな記憶装置および微小位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る記憶装置は、記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、磁気回路およびコイルを用いて前記ヘッド部を駆動する第１ヘッド駆動部と、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記第１ヘッド駆動部に連結した部材とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する第２ヘッド駆動部とを備えたものである。
【０００９】
第１ヘッド駆動部は、磁気回路およびコイルを用いてヘッド部を駆動するので、大きな移動に適する。第２ヘッド駆動部は、梁部の振動によりヘッド部を駆動するので、微小移動に適している。これら第１および第２ヘッド駆動部を用いることで、シーク動作およびフォローイング動作を効率よく行うことができる。例えばシーク動作は第１ヘッド駆動部により行い、フォローイング動作は第２ヘッド駆動部により行う。また、第１ヘッド駆動部と第２ヘッド駆動部とを併用してシーク動作またはフォローイング動作をさせるようにしてもよい。さらに、第２ヘッド駆動部は、位置決め誤差の修正に適する。また、第１ヘッド駆動部と第２ヘッド駆動部との２つのアクチュエータを用いて制御するので、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要になる。
【００１０】
つぎに、請求項２に係る記憶装置は、記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、前記ヘッド部を保持し当該ヘッド部に負荷加重を与えるサスペンションアームと、前記サスペンションアームの一部を保持すると共に揺動軸にて回転支持されその端部にボイスコイルモータを構成するロータを設けたキャリッジと、前記ボイスコイルモータを構成するステータと、前記キャリッジに取り付けられた支持体と、前記サスペンションアームの一部に一端固定他端自由とした梁部を双方向に且つ前記支持体または前記記憶媒体に対向させるように形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記支持体または前記記憶媒体とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する駆動部とを備えたものである。
【００１１】
これは、ボイスコイルモータにより駆動され且つ浮上ヘッド機構を持つ記憶装置に上記梁部を設けたものである。梁部に圧電体を設けて当該圧電体に電圧を印加すると、前記梁部が振動する。梁部は支持体または記憶媒体に対向配置されているから、振動した梁部が支持体または記憶媒体に接触し、横方向の分力によりサスペンションアームと共にヘッド部が移動する。サスペンションアームのバネ定数は、ヘッド部が無理なく動くようにその形状および材質から設定する。係る梁部を双方向に設けておけば、ヘッド部を双方向に移動できる。梁部には、共振周波数の電圧を印加する。この周波数や梁部の振幅などの条件により移動速度や分解能が決まる。サスペンションアームは、ヘッド部に負荷加重を与える。一方、ヘッド部は記憶媒体の回転により浮上力を得る。前記負荷加重と浮上力との均衡により、前記記憶媒体とヘッド部との浮上隙間が生じる。係る構成では、ヘッド部の粗動をボイスコイルモータで、微動を梁部にて行うことができる。
【００１２】
つぎに、請求項３に係る微小位置決め装置は、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成し、この梁部毎に圧電体を設けて当該梁部を振動させ、当該梁部の自由端部と接触する支持体または記憶媒体からなる接触側と前記梁部を設けた支持側とを微小に相対移動させることで、前記接触側または前記支持側に設けたヘッド部の前記記憶媒体に対する位置決めを行うと共に、粗動を行うアクチュエータと併用するものである。
【００１３】
梁部の動作原理は上記の通りであって、この梁部によればヘッド部の移動を微細に行うことができる。従って、粗動を行うアクチュエータと組み合わせて、例えば粗動を行うアクチュエータによりシーク動作を行い、前記梁部によりフォローイング動作を行うようにすれば、高速かつ高分解能アクセスを実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。図２は、図１に示した位置決め機構部の先端部分を示す斜視図である。この磁気ディスク装置１００は、磁気ディスク１１を回転させるスピンドル機構１と、磁気ヘッド２１の位置決めを行う位置決め機構２との運動機構を有する。前記スピンドル機構１と位置決め機構２とはベース３に組み込まれる。
【００１６】
スピンドル機構１は、ベース３に組み込んだＤＣモータの回転軸１２に磁気ディスク１１をボルト止めした構造である。磁気ディスク１１は、ディスク基盤表面に酸化物を塗布して磁気記録層を構成したもの、磁性体をスパッタしたもののいずれでもよい。磁気ディスク１１の磁性層としては、薄く且つ抗磁力が高いもの、磁性体の粒子が細かく表面が均一なものが好ましい。
【００１７】
位置決め機構２は、磁気ヘッド２１を保持するジンバルバネ２２と当該ジンバルバネ２２を保持するロードバネ２３からなるサスペンションアーム２４を持つ。磁気ヘッド２１は、ヘッドスライダ２５に取り付けられている。磁気ヘッド２１とサスペンションアーム２４とにより浮上ヘッド機構を構成している。サスペンションアーム２４は、キャリッジ２６に取り付けてある。キャリッジ２６は、揺動軸２７により回転支持されている。キャリッジ２６の端部には、ロータ２８が取り付けてある。ロータ２８はベース３側に設けたステータ２９と共にボイスコイルモータ３０を構成する。ロータ２８は、キャリッジ板の上下面に可動コイルを接着した構成である。ステータ２９は、永久磁石で構成され、前記ロータ２８を挟むように配置されている。また、前記可動コイルには、フレキシブルケーブル３１を介して電力が供給される。
【００１８】
磁気ヘッド２１には、フェライトヘッド、ＭＩＧ（Metal In Gap）ヘッド、薄膜ヘッド、ＭＲ（Magneto Resistive）ヘッドのいずれを用いても良い。ＭＲヘッドが高記録密度に適する。なお、磁気ヘッド２１の代わりに、近視野光を用いたヘッドを用いてもよい。
【００１９】
ジンバルバネ２２には、一端自由他端固定とした梁部３２、３３が双方向に形成されている（微小位置決め装置）。梁部３２、３３の形成方向は、磁気ヘッド２１の回転方向とほぼ同じである。また、梁部３２、３３は、磁気ディスク１１に対向して形成されている。梁部３２、３３が振動することにより、その一部が磁気ディスク１１に接触する。梁部３２、３３は、エッチング等のフォトファブリケーション技術を用いて形成する。非機械加工プロセスを用いることで、加工形成時に発生する変形、応力および機械的ストレスを排除でき、機能および再現性が安定する。また、図３に示すように、梁部３２、３３の、磁気ディスク１１の反対側にはそれぞれ圧電素子３４、３５が展着してある。
【００２０】
前記圧電素子３４、３５は、印加された電圧に応じて応力ないし変位を生じ、印加電圧の周波数により共振現象を生じさせ、加えられた圧力に応じて電圧が発生する特性を示す材料である。本例の圧電素子３４、３５には、圧電定数の高い薄膜ジルコンチタン酸鉛を用いてある。また、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウムやジルコンチタン酸鉛などを用いても良い。また、これら圧電セラミックスの代わりに、傾斜機能材料やリチウムナイオベートを用いることもできる。
【００２１】
圧電素子３４、３５は、薄膜形成プロセスによって形成する。大量生産に適するためである。また、梁部３２、３３のサイズが小さいので製作が容易になるためである。なお、梁部３２、３３と圧電素子３４、３５とを接着により一体化するようにしてもよい。この際の接合界面は、非常に薄く硬いこと、強靱であること、また、接着後における共振周波数付近の抵抗値が小さいことが条件となる。例えば接着剤には、ホットメルトおよびエポキシ樹脂に代表される高分子接着材を用いる。なお、上記梁部３２、３３は、１枚の圧電素子３４、３５を用いるユニモルフ型であるが、２枚の圧電素子を用いるバイモルフ型、４枚以上の圧電素子を用いるマルチモルフ型を用いても良い。また、梁部３２、３３の形状は、図２に示すような平面Ｌ字形状に限定されない。例えば梁部先端に山部や突起部を設けたり、くびれ部を持つような形状にしてもよい。
【００２２】
また、ジンバルバネ２２には、抜き部３６が穿設されている。抜き部３６を設けることでジンバルバネ２２を横方向に曲げやすくなる。また、ジンバルバネ２２の先端は、曲げ部３７により段差が設けてある。段差は、図２に示したように、ヘッドスライダ２５を取り付けた際にスライダ下面がジンバルバネ面と略一致するようにする。また、ヘッドスライダ２５は進行方向に傾いて浮上する。このため、傾いた際に前記梁部３２、３３が磁気ディスク１１に対向するようにヘッドスライダ２５をジンバルバネ２２に取り付ける。
【００２３】
電源は、配線を介して前記圧電素子３４、３５に電力を供給する。また、シーク・フォローイング制御部３８は、磁気ヘッド２１からのサーボ信号に基づき、前記供給電圧を制御する。
【００２４】
つぎに、この磁気ディスク装置１００の動作について説明する。まず、梁部単位の動作原理を図４に示す。圧電素子３４、３５に特定周波数の駆動電圧を印加することにより、当該圧電素子３４、３５が図中矢印Ａ方向に伸縮する。この伸縮により梁部３２、３３が図中矢印Ｂ方向に振動する。梁部３２、３３が振動すると、当該梁部３２、３３の先端が磁気ディスク１１に接触する。接触方向は、磁気ディスク１１に対して垂直ではなく、図中矢印Ｃの示す方向である。また、磁気ディスク１１は径方向に固定されているから、その横方向の力成分Ｃｈの反力によりジンバルバネ２２が曲がる。これにより磁気ヘッド２１が横方向に移動する。また、特定周波数は、梁部３２、３３の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部３２、３３の最大振幅が得られるからである。
【００２５】
つぎに、ボイスコイルモータ３０の動作について説明する。図５は、ボイスコイルモータ３０の動作原理を示す説明図である。可動コイル（２８）に矢印Ｉ方向の電流を流すことにより、フレミングの左手の法則により力ｆ（矢印Ｆ）が発生する。位置決め制御は、この可動コイル（２８）に流す電流の方向と大きさとを制御して、目標の位置にサブミクロン単位で位置決めする。
【００２６】
通常、ハードディスク装置における位置決め制御は、アクセス速度制御（シーク制御）と追従位置決め制御（フォローイング制御）とにより行われる。アクセス速度制御過程では、磁気ヘッド２１を現在のトラックから目標とするトラックに高速移動させる。つぎに、追従位置決め制御過程では、トラックに磁気ヘッド２１を精密に追従させる。図６は、磁気ヘッド２１のアクセス運動速度と時間との関係を示すグラフ図である。このように、位置決め制御は、時間的にアクセス速度制御過程と追従位置決め制御過程とに分けることができる。
【００２７】
この磁気ディスク装置１００では、アクセス速度制御と追従位置決め制御とを並行して行うようにし、前記アクセス動作をボイスコイルモータ３０を用いて高速で行い、前記追従位置決め動作を梁部３２、３３の振動を用いて精密に行う。なお、両者の役割を必ずしも明確に分ける必要はなく、アクセス動作に梁部３２、３３の振動を用いてもよい。
【００２８】
図７に、位置決め制御系のブロック線図を示す。シーク・フォローイング制御部３８では、まず、現在のヘッド位置を検出する。続いて、検出したヘッド位置に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、この操作量に応じてボイスコイルモータ３０を駆動する。つぎに、シーク動作を行った後は、トラック誤差信号を検出し、検出したトラック誤差に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、このトラック誤差信号の操作量に応じて梁部３２、３２を駆動する。このシーク動作およびフォローイング動作により、目標値に対する制御量が得られる。この制御量の一部は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００２９】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。図９は、図８に示したサスペンションアームを示す組立図である。この磁気ディスク装置２００は、実施の形態１のように梁部を磁気ディスクに接触させるのはなく、別途に支持体２０１を用意し、梁部２０２、２０３を前記支持体２０１に接触させるようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１の磁気ディスク装置１００と略同様である。以下、実施の形態１の磁気ディスク装置１００と異なる点を説明する。
【００３０】
位置決め機構２５０は、磁気ヘッド２１を保持するジンバルバネ２０４と当該ジンバルバネ２０４を保持するロードバネ２０５からなるサスペンションアーム２０６を持つ。サスペンションアーム２０６は、キャリッジ２６に取り付けてある。ジンバルバネ２０４の先端には、磁気ヘッド２１が取り付けてある。磁気ヘッド２１は、ヘッドスライダ２５に組み込まれている。ロードバネ２０５の側部には、支持板２０７が取り付けてある。支持板２０７には、一端自由他端固定とした梁部２０２、２０３が双方向に形成されている。梁部２０２、２０３の形成方向は、磁気ヘッド２１の回転方向と略同じである。梁部２０２、２０３は、エッチング等のフォトファブリケーション技術を用いて形成する。また、前記キャリッジ２６には、鍵形状をした支持体２０１が取り付けてある。支持体２０１は、前記支持板２０７に形成した梁部２０２、２０３に対向配置されている。梁部２０２、２０３との接触面には、摺動部２０８が設けてある。摺動部２０８には、摩擦係数が大きく、耐磨耗性に優れ、安定した摩擦係数を維持できる材料を用いる。例えば摺動部には酸化皮膜処理を施す。また、前記摺動部２０８に、セルロース系繊維、カーボン系繊維、ウィスカとフェノール樹脂との複合材料、ポリイミド樹脂とポリアミド樹脂との複合材料を用いてもよい。
【００３１】
図９に示すように、梁部２０２、２０３の裏側にはそれぞれ圧電素子２０９、２１０が展着してある。梁部２０２、２０３と圧電素子２０９、２１０とは接着により一体化する。この際の接合界面は、非常に薄く硬いこと、強靱であること、また、接着後における共振周波数付近の抵抗値が小さいことが条件となる。例えば接着剤には、ホットメルトおよびエポキシ樹脂に代表される高分子接着材を用いる。なお、圧電素子２０９、２１０は、薄膜形成プロセスによって形成してもよい。大量生産に適するためである。また、梁部２０２、２０３のサイズが小さいので製作が容易になるためである。また、上記梁部２０２、２０３は、１枚の圧電素子２０９、２１０を用いるユニモルフ型であるが、２枚の圧電素子を用いるバイモルフ型、４枚以上の圧電素子を用いるマルチモルフ型を用いても良い。さらに、梁部の形状は、図９に示すような平面Ｌ字形状に限定されない。例えば梁部先端に山部や突起部を設けたり、くびれ部を持つような形状にしてもよい。
【００３２】
電源は、配線２１１を介して前記圧電素子２０９、２１０に接続されている。また、シーク・フォローイング制御部３８は、磁気ヘッド２１からのサーボ信号に基づき、前記供給電圧を制御する。
【００３３】
つぎに、この磁気ディスク装置２００の動作について説明する。梁部２０２、２０３による駆動原理は、実施の形態１と略同様である。すなわち、圧電素子２０９、２１０に特定周波数の駆動電圧を印加することにより、当該圧電素子２０９、２１０が伸縮する。この伸縮により梁部２０２、２０３が振動する。梁部２０２、２０３が振動すると、当該梁部２０２、２０３の先端が支持体２０１の摺動部２０８に接触する。接触方向は、支持体２０７に対して垂直ではなく、傾いている。また、支持体２０７はキャリッジ２６に固定されており、一方、ロードバネ２０５は弾性力に富むため、横方向の力成分の反力によってロードバネ２０５が曲がる。これにより磁気ヘッド２１が横方向に微動する。また、特定周波数は、梁部２０２、２０３の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部２０２、２０３の最大振幅が得られるからである。
【００３４】
図１０に、位置決め制御系のブロック線図を示す。シーク・フォローイング制御部２３８では、シーク制御とフォローイング制御とを並行して行う。シーク制御系においては、まず、現在のヘッド位置を検出し、続いて当該検出したヘッド位置に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、この操作量に応じてボイスコイルモータ３０を駆動する。シーク制御系の制御量は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００３５】
一方、フォローイング制御系においては、まず、トラック誤差信号を検出し、続いて当該検出したトラック誤差信号から操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、このトラック誤差信号の操作量に応じて梁部２０２、２０３を駆動する。フォローイング制御系の制御量は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００３６】
図１１は、前記シーク・フォローイング制御部２３８による制御工程例を示すフローチャートである。ステップＳ１１０１では、目標トラック位置の入力を行う。ステップＳ１１０２では、ボイスコイルモータ３０による位置決め制御系をＯＮし、前記入力した目標トラック位置のデータに基づき位置決め制御を行う。ステップＳ１１０３では、ヘッド位置と目標トラック位置との差が梁部２０２、２０３の可動距離（梁部２０２、２０３による位置決めが有効な範囲）未満になったか否かを判断する。可動距離未満になるまでボイスコイルモータ３０による位置決め制御を行う。可動距離未満になったらステップＳ１１０４に進む。
【００３７】
ステップＳ１１０４では、梁部２０２、２０３による位置決め制御系をＯＮする。ステップＳ１１０５では、ヘッド位置と目標トラック位置との差がトラック１〜３個分の幅未満になるまで、梁部２０２、２０３とボイスコイルモータ３０との両方で位置決め制御を行う。ボイスコイルモータ３０を併用するのは、トラック間移動のような比較的大きな移動が含まれるためである。ステップＳ１１０６では、ボイスコイルモータ３０による位置決め制御系をＯＦＦして、梁部２０２、２０３のみで位置決め制御を行う。ステップＳ１１０７では、ヘッド位置と目標トラック位置との差がトラック位置決め精度を満たすか否かを判断する。満たすまで制御を続行し、満たしたときに梁部２０２、２０３の位置決め制御系をＯＦＦする（ステップＳ１１０８）。
【００３８】
（実施の形態３）
図１２は、この発明の実施の形態３に係る光磁気ディスク装置の位置決め機構の構成を示す概略斜視図である。この光磁気ディスク装置４００では、対物レンズ４０１を持つ光ヘッド４０２を取り付けた可動部４０３と、磁気回路４０４と可動コイル４０５とからなる磁気アクチュエータ４０６と、レール４０７および車輪４０８からなるガイド機構４０９とから光ヘッドの位置決め機構４５０を構成している。また、図１３に示すように、前記可動部４０３には、支持板４１０が突設してある。支持板４１０には、梁部４１１、４１２が双方向に設けてある。この梁部４１１、４１２には圧電素子４１３、４１４がそれぞれ設けられている。圧電素子４１３、４１４は、電源（図示省略）から電力の供給を受ける。支持板４１０の下方には、摺動板４１５が設けてある。梁部４１１、４１２が振動することで、当該梁部４１１、４１２が摺動板４１５に接触する。これら位置決め機構４５０は、スピンドル４６０と共にベース４７０に組み込まれている。ベース４７０の端部には光学系４８０が設置されている。
【００３９】
記録時には、光学系４８０から発射されたレーザ光線が、可動部４０３の窓部４１６から侵入し、可動部４０３に内設してあるプリズム（図示省略）により屈折する。そして、対物レンズ４０１により集束され、光磁気ディスク４９０に照射される。光磁気ディスク４９０上では、レーザ光線の熱により磁極が反転し情報が記録される。一方、再生時には、同一ルートにより照射したレーザ光線を再び光学系４８０に導入する。レーザ反射光は、磁極反転部分におけるカー効果によってその振動面が回転するので、この回転角を測定して情報を再生する。
【００４０】
つぎに、この光磁気ディスク装置４００の動作について説明する。この光磁気ディスク装置４００の位置決めにおいては、アクセス動作を磁気アクチュエータ４０６を用いて高速で行い、追従位置決め動作を梁部４１１、４１２の振動を用いて精密に行う。制御系のブロック線図は、モータコイルモータを磁気アクチュエータに置き換えれば、実施の形態１または実施の形態２のものと同様になる。
【００４１】
また、梁部４１１、４１２の動作原理も上記実施の形態１と同様である。まず、圧電素子４１３、４１４に特定周波数の電圧を印加することにより、当該圧電素子４１３、４１４が伸縮する。この伸縮により梁部４１１、４１２が振動する。梁部４１１、４１２が振動すると、当該梁部４１１、４１２の先端が摺動板４１５に接触する。接触方向は、摺動板４１５に対して垂直ではない。また、摺動板４１５は固定されているから、その横方向の力成分の反力により可動部４０３が横方向に移動する。前記特定周波数は、梁部４１１、４１２の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部４１１、４１２の最大振幅が得られるからである。このように、一方側の圧電素子４１３、４１４に通電して梁部４１１、４１２を振動させると、光ヘッド４０２が内側に向かって移動する。また、他方側の圧電素子４１３、４１４に通電して梁部４１１、４１２を振動させると、光ヘッド４０２が外側に向かって移動する。
【００４２】
磁気アクチュエータ４０６では、可動コイル４０５に通電して磁界を発生させ磁気回路４０４との間に磁力を発生させることにより、力ｆ（矢印Ｆ）を発生させる。このため、可動部４０３は、ガイド機構４０９に沿って移動する。位置決め制御は、この可動コイル４０５に流す電流の方向と大きさとを制御して、目標の位置にサブミクロン単位で位置決めする。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の記憶装置（請求項１）は、磁気回路およびコイルを用いてヘッド部を駆動する第１ヘッド駆動部と、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記第１ヘッド駆動部に連結した部材とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する第２ヘッド駆動部とを備えたので、シーク動作およびフォローイング動作を効率よく行うことができる。また、第２ヘッド駆動部によりヘッド部の微細な移動が可能になるから、位置決め精度が高くなる。さらに、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要にできるので、切り換えによるタイムロスを減少できる。以上から、高速かつ高分解能アクセスを実現できるようになる。
【００４４】
つぎに、この発明の記憶装置（請求項２）は、ボイスコイルモータにより駆動され且つ浮上ヘッド機構を持つ記憶装置に、圧電体を設けた梁部を双方向に形成したので、ヘッド部の粗動をボイスコイルモータにて、微動を梁部にて行うことができる。このため、軸受けのガタや非線形挙動が生じても、梁部により微細な移動を行えるので、ヘッド部の位置決め精度が向上する。また、ボイスコイルモータおよび梁部の２つのアクチュエータを用いるので、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要にでき、それゆえ両制御の切り換えによるタイムロスを減少できる。以上から、高速かつ高分解能アクセスを実現できるようになる。
【００４５】
つぎに、この発明の微小位置決め装置（請求項３）では、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成し、この梁部毎に圧電体を設けて当該梁部を振動させ、当該梁部の自由端部と接触する支持体または記憶媒体からなる接触側と梁部を設けた支持側とを微小に相対移動させるようにし、これを、粗動を行うアクチュエータと併用するようにした。従って、粗動を行うアクチュエータによりシーク動作を行い、前記梁部によりフォローイング動作を行うようにすることで、高速かつ高分解能アクセスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。
【図２】図１に示した位置決め機構部の先端部分を示す斜視図である。
【図３】ジンバルバネを示す斜視図である。
【図４】梁部単位の動作原理を示す説明図である。
【図５】ボイスコイルモータの動作原理を示す説明図である。
【図６】磁気ヘッドのアクセス運動速度と時間との関係を示すグラフ図である。
【図７】位置決め制御系を示すブロック線図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。
【図９】図８に示したサスペンションアームを示す組立図である。
【図１０】位置決め制御系を示すブロック線図である。
【図１１】シーク・フォローイング制御部による制御工程例を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る光磁気ディスク装置の位置決め機構の構成を示す概略斜視図である。
【図１３】図１２に示した支持板付近を示す拡大図である。
【図１４】従来の磁気ディスク装置の構造を示す斜視図である。
【図１５】従来の光磁気ディスク装置の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００ 磁気ディスク装置
１ スピンドル機構
１１ 磁気ディスク
１２ 回転軸
２ 位置決め機構
２１ 磁気ヘッド
２２ ジンバルバネ
２３ ロードバネ
２４ サスペンションアーム
２５ ヘッドスライダ
２６ キャリッジ
２７ 揺動軸
２８ ロータ
２９ ステータ
３０ ボイスコイルモータ
３１ フレキシブルケーブル
３２、３３ 梁部
３４、３５ 圧電素子
３６ 抜き部
３７ 曲げ部
３８ シーク・フォローイング制御部
３ ベース
【発明の属する技術分野】
この発明は、記憶装置および微小位置決め装置に関し、更に詳しくは、高速および高分解能アクセスを実現できる記憶装置および微小位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の記憶装置、例えば図１４に示すような磁気ディスク装置７００は、支持ばね７０１の先端に磁気ヘッド７０２を設けた浮動ヘッド機構７０３と、揺動軸７０４により軸支され前記浮動ヘッド機構７０３を取り付けるキャリッジ７０５と、磁気ヘッド７０２の反対側に設けたボイスコイルモータ７０６とを備えている。ボイスコイルモータ７０６に通電することにより、揺動軸７０４を中心として磁気ヘッド７０２が揺動する。磁気ヘッド７０２は、回転する磁気ディスク７０７上で浮上する。
【０００３】
ところで、現在では記憶装置における単位面積当たりの記録密度が加速度的に上昇している。これまでは記録密度の上昇が年率約２５％程度であったが、近年では、約６０％程度まで達している。これに伴い、高速および高分解能アクセスを可能とするヘッド位置決め機構が要求されている。これらの要求に対し、例えばボイスコイルモータを２つ用いることでピポット軸に作用する並進力を減少させる技術や、粗動・微動の２段アクチュエータを用いる技術がなどが開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速および高分解能アクセスを実現するにあたり、上記従来の記憶装置では、シーク反力により装置全体が振動し、シーク時間を増大させるという問題点があった。また、図１４に示すような揺動型の記憶装置では、軸受けのガタや非線形挙動により位置決め精度が低下するという問題点があった。
【０００５】
また、一般に記憶装置では、高速シークおよび高精度フォローイングを実現するため、シーク制御系とフォローイング制御系とを切り換えて用いている。しかし、これら制御系の切り換えによりタイムロスが発生し、位置決め時間が増大するという問題点があった。
【０００６】
また、これらの問題は、磁気ディスク装置に限らず、光ディスク装置の場合にも発生する。例えば図１５に示すような光磁気ディスク装置８００では、磁気回路８０１と可動コイル８０２とからなる駆動機構８０３と、レール８０４と車輪８０５とからなるガイド機構８０６と、光ヘッド８０７を持つ可動部８０８とから光ヘッドの位置決め機構８０９を構成しているため、シーク反力による装置全体の振動はまぬがれない。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速および高分解能アクセスを実現できるコンパクトな記憶装置および微小位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る記憶装置は、記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、磁気回路およびコイルを用いて前記ヘッド部を駆動する第１ヘッド駆動部と、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記第１ヘッド駆動部に連結した部材とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する第２ヘッド駆動部とを備えたものである。
【０００９】
第１ヘッド駆動部は、磁気回路およびコイルを用いてヘッド部を駆動するので、大きな移動に適する。第２ヘッド駆動部は、梁部の振動によりヘッド部を駆動するので、微小移動に適している。これら第１および第２ヘッド駆動部を用いることで、シーク動作およびフォローイング動作を効率よく行うことができる。例えばシーク動作は第１ヘッド駆動部により行い、フォローイング動作は第２ヘッド駆動部により行う。また、第１ヘッド駆動部と第２ヘッド駆動部とを併用してシーク動作またはフォローイング動作をさせるようにしてもよい。さらに、第２ヘッド駆動部は、位置決め誤差の修正に適する。また、第１ヘッド駆動部と第２ヘッド駆動部との２つのアクチュエータを用いて制御するので、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要になる。
【００１０】
つぎに、請求項２に係る記憶装置は、記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、前記ヘッド部を保持し当該ヘッド部に負荷加重を与えるサスペンションアームと、前記サスペンションアームの一部を保持すると共に揺動軸にて回転支持されその端部にボイスコイルモータを構成するロータを設けたキャリッジと、前記ボイスコイルモータを構成するステータと、前記キャリッジに取り付けられた支持体と、前記サスペンションアームの一部に一端固定他端自由とした梁部を双方向に且つ前記支持体または前記記憶媒体に対向させるように形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記支持体または前記記憶媒体とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する駆動部とを備えたものである。
【００１１】
これは、ボイスコイルモータにより駆動され且つ浮上ヘッド機構を持つ記憶装置に上記梁部を設けたものである。梁部に圧電体を設けて当該圧電体に電圧を印加すると、前記梁部が振動する。梁部は支持体または記憶媒体に対向配置されているから、振動した梁部が支持体または記憶媒体に接触し、横方向の分力によりサスペンションアームと共にヘッド部が移動する。サスペンションアームのバネ定数は、ヘッド部が無理なく動くようにその形状および材質から設定する。係る梁部を双方向に設けておけば、ヘッド部を双方向に移動できる。梁部には、共振周波数の電圧を印加する。この周波数や梁部の振幅などの条件により移動速度や分解能が決まる。サスペンションアームは、ヘッド部に負荷加重を与える。一方、ヘッド部は記憶媒体の回転により浮上力を得る。前記負荷加重と浮上力との均衡により、前記記憶媒体とヘッド部との浮上隙間が生じる。係る構成では、ヘッド部の粗動をボイスコイルモータで、微動を梁部にて行うことができる。
【００１２】
つぎに、請求項３に係る微小位置決め装置は、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成し、この梁部毎に圧電体を設けて当該梁部を振動させ、当該梁部の自由端部と接触する支持体または記憶媒体からなる接触側と前記梁部を設けた支持側とを微小に相対移動させることで、前記接触側または前記支持側に設けたヘッド部の前記記憶媒体に対する位置決めを行うと共に、粗動を行うアクチュエータと併用するものである。
【００１３】
梁部の動作原理は上記の通りであって、この梁部によればヘッド部の移動を微細に行うことができる。従って、粗動を行うアクチュエータと組み合わせて、例えば粗動を行うアクチュエータによりシーク動作を行い、前記梁部によりフォローイング動作を行うようにすれば、高速かつ高分解能アクセスを実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。図２は、図１に示した位置決め機構部の先端部分を示す斜視図である。この磁気ディスク装置１００は、磁気ディスク１１を回転させるスピンドル機構１と、磁気ヘッド２１の位置決めを行う位置決め機構２との運動機構を有する。前記スピンドル機構１と位置決め機構２とはベース３に組み込まれる。
【００１６】
スピンドル機構１は、ベース３に組み込んだＤＣモータの回転軸１２に磁気ディスク１１をボルト止めした構造である。磁気ディスク１１は、ディスク基盤表面に酸化物を塗布して磁気記録層を構成したもの、磁性体をスパッタしたもののいずれでもよい。磁気ディスク１１の磁性層としては、薄く且つ抗磁力が高いもの、磁性体の粒子が細かく表面が均一なものが好ましい。
【００１７】
位置決め機構２は、磁気ヘッド２１を保持するジンバルバネ２２と当該ジンバルバネ２２を保持するロードバネ２３からなるサスペンションアーム２４を持つ。磁気ヘッド２１は、ヘッドスライダ２５に取り付けられている。磁気ヘッド２１とサスペンションアーム２４とにより浮上ヘッド機構を構成している。サスペンションアーム２４は、キャリッジ２６に取り付けてある。キャリッジ２６は、揺動軸２７により回転支持されている。キャリッジ２６の端部には、ロータ２８が取り付けてある。ロータ２８はベース３側に設けたステータ２９と共にボイスコイルモータ３０を構成する。ロータ２８は、キャリッジ板の上下面に可動コイルを接着した構成である。ステータ２９は、永久磁石で構成され、前記ロータ２８を挟むように配置されている。また、前記可動コイルには、フレキシブルケーブル３１を介して電力が供給される。
【００１８】
磁気ヘッド２１には、フェライトヘッド、ＭＩＧ（Metal In Gap）ヘッド、薄膜ヘッド、ＭＲ（Magneto Resistive）ヘッドのいずれを用いても良い。ＭＲヘッドが高記録密度に適する。なお、磁気ヘッド２１の代わりに、近視野光を用いたヘッドを用いてもよい。
【００１９】
ジンバルバネ２２には、一端自由他端固定とした梁部３２、３３が双方向に形成されている（微小位置決め装置）。梁部３２、３３の形成方向は、磁気ヘッド２１の回転方向とほぼ同じである。また、梁部３２、３３は、磁気ディスク１１に対向して形成されている。梁部３２、３３が振動することにより、その一部が磁気ディスク１１に接触する。梁部３２、３３は、エッチング等のフォトファブリケーション技術を用いて形成する。非機械加工プロセスを用いることで、加工形成時に発生する変形、応力および機械的ストレスを排除でき、機能および再現性が安定する。また、図３に示すように、梁部３２、３３の、磁気ディスク１１の反対側にはそれぞれ圧電素子３４、３５が展着してある。
【００２０】
前記圧電素子３４、３５は、印加された電圧に応じて応力ないし変位を生じ、印加電圧の周波数により共振現象を生じさせ、加えられた圧力に応じて電圧が発生する特性を示す材料である。本例の圧電素子３４、３５には、圧電定数の高い薄膜ジルコンチタン酸鉛を用いてある。また、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウムやジルコンチタン酸鉛などを用いても良い。また、これら圧電セラミックスの代わりに、傾斜機能材料やリチウムナイオベートを用いることもできる。
【００２１】
圧電素子３４、３５は、薄膜形成プロセスによって形成する。大量生産に適するためである。また、梁部３２、３３のサイズが小さいので製作が容易になるためである。なお、梁部３２、３３と圧電素子３４、３５とを接着により一体化するようにしてもよい。この際の接合界面は、非常に薄く硬いこと、強靱であること、また、接着後における共振周波数付近の抵抗値が小さいことが条件となる。例えば接着剤には、ホットメルトおよびエポキシ樹脂に代表される高分子接着材を用いる。なお、上記梁部３２、３３は、１枚の圧電素子３４、３５を用いるユニモルフ型であるが、２枚の圧電素子を用いるバイモルフ型、４枚以上の圧電素子を用いるマルチモルフ型を用いても良い。また、梁部３２、３３の形状は、図２に示すような平面Ｌ字形状に限定されない。例えば梁部先端に山部や突起部を設けたり、くびれ部を持つような形状にしてもよい。
【００２２】
また、ジンバルバネ２２には、抜き部３６が穿設されている。抜き部３６を設けることでジンバルバネ２２を横方向に曲げやすくなる。また、ジンバルバネ２２の先端は、曲げ部３７により段差が設けてある。段差は、図２に示したように、ヘッドスライダ２５を取り付けた際にスライダ下面がジンバルバネ面と略一致するようにする。また、ヘッドスライダ２５は進行方向に傾いて浮上する。このため、傾いた際に前記梁部３２、３３が磁気ディスク１１に対向するようにヘッドスライダ２５をジンバルバネ２２に取り付ける。
【００２３】
電源は、配線を介して前記圧電素子３４、３５に電力を供給する。また、シーク・フォローイング制御部３８は、磁気ヘッド２１からのサーボ信号に基づき、前記供給電圧を制御する。
【００２４】
つぎに、この磁気ディスク装置１００の動作について説明する。まず、梁部単位の動作原理を図４に示す。圧電素子３４、３５に特定周波数の駆動電圧を印加することにより、当該圧電素子３４、３５が図中矢印Ａ方向に伸縮する。この伸縮により梁部３２、３３が図中矢印Ｂ方向に振動する。梁部３２、３３が振動すると、当該梁部３２、３３の先端が磁気ディスク１１に接触する。接触方向は、磁気ディスク１１に対して垂直ではなく、図中矢印Ｃの示す方向である。また、磁気ディスク１１は径方向に固定されているから、その横方向の力成分Ｃｈの反力によりジンバルバネ２２が曲がる。これにより磁気ヘッド２１が横方向に移動する。また、特定周波数は、梁部３２、３３の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部３２、３３の最大振幅が得られるからである。
【００２５】
つぎに、ボイスコイルモータ３０の動作について説明する。図５は、ボイスコイルモータ３０の動作原理を示す説明図である。可動コイル（２８）に矢印Ｉ方向の電流を流すことにより、フレミングの左手の法則により力ｆ（矢印Ｆ）が発生する。位置決め制御は、この可動コイル（２８）に流す電流の方向と大きさとを制御して、目標の位置にサブミクロン単位で位置決めする。
【００２６】
通常、ハードディスク装置における位置決め制御は、アクセス速度制御（シーク制御）と追従位置決め制御（フォローイング制御）とにより行われる。アクセス速度制御過程では、磁気ヘッド２１を現在のトラックから目標とするトラックに高速移動させる。つぎに、追従位置決め制御過程では、トラックに磁気ヘッド２１を精密に追従させる。図６は、磁気ヘッド２１のアクセス運動速度と時間との関係を示すグラフ図である。このように、位置決め制御は、時間的にアクセス速度制御過程と追従位置決め制御過程とに分けることができる。
【００２７】
この磁気ディスク装置１００では、アクセス速度制御と追従位置決め制御とを並行して行うようにし、前記アクセス動作をボイスコイルモータ３０を用いて高速で行い、前記追従位置決め動作を梁部３２、３３の振動を用いて精密に行う。なお、両者の役割を必ずしも明確に分ける必要はなく、アクセス動作に梁部３２、３３の振動を用いてもよい。
【００２８】
図７に、位置決め制御系のブロック線図を示す。シーク・フォローイング制御部３８では、まず、現在のヘッド位置を検出する。続いて、検出したヘッド位置に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、この操作量に応じてボイスコイルモータ３０を駆動する。つぎに、シーク動作を行った後は、トラック誤差信号を検出し、検出したトラック誤差に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、このトラック誤差信号の操作量に応じて梁部３２、３２を駆動する。このシーク動作およびフォローイング動作により、目標値に対する制御量が得られる。この制御量の一部は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００２９】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。図９は、図８に示したサスペンションアームを示す組立図である。この磁気ディスク装置２００は、実施の形態１のように梁部を磁気ディスクに接触させるのはなく、別途に支持体２０１を用意し、梁部２０２、２０３を前記支持体２０１に接触させるようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１の磁気ディスク装置１００と略同様である。以下、実施の形態１の磁気ディスク装置１００と異なる点を説明する。
【００３０】
位置決め機構２５０は、磁気ヘッド２１を保持するジンバルバネ２０４と当該ジンバルバネ２０４を保持するロードバネ２０５からなるサスペンションアーム２０６を持つ。サスペンションアーム２０６は、キャリッジ２６に取り付けてある。ジンバルバネ２０４の先端には、磁気ヘッド２１が取り付けてある。磁気ヘッド２１は、ヘッドスライダ２５に組み込まれている。ロードバネ２０５の側部には、支持板２０７が取り付けてある。支持板２０７には、一端自由他端固定とした梁部２０２、２０３が双方向に形成されている。梁部２０２、２０３の形成方向は、磁気ヘッド２１の回転方向と略同じである。梁部２０２、２０３は、エッチング等のフォトファブリケーション技術を用いて形成する。また、前記キャリッジ２６には、鍵形状をした支持体２０１が取り付けてある。支持体２０１は、前記支持板２０７に形成した梁部２０２、２０３に対向配置されている。梁部２０２、２０３との接触面には、摺動部２０８が設けてある。摺動部２０８には、摩擦係数が大きく、耐磨耗性に優れ、安定した摩擦係数を維持できる材料を用いる。例えば摺動部には酸化皮膜処理を施す。また、前記摺動部２０８に、セルロース系繊維、カーボン系繊維、ウィスカとフェノール樹脂との複合材料、ポリイミド樹脂とポリアミド樹脂との複合材料を用いてもよい。
【００３１】
図９に示すように、梁部２０２、２０３の裏側にはそれぞれ圧電素子２０９、２１０が展着してある。梁部２０２、２０３と圧電素子２０９、２１０とは接着により一体化する。この際の接合界面は、非常に薄く硬いこと、強靱であること、また、接着後における共振周波数付近の抵抗値が小さいことが条件となる。例えば接着剤には、ホットメルトおよびエポキシ樹脂に代表される高分子接着材を用いる。なお、圧電素子２０９、２１０は、薄膜形成プロセスによって形成してもよい。大量生産に適するためである。また、梁部２０２、２０３のサイズが小さいので製作が容易になるためである。また、上記梁部２０２、２０３は、１枚の圧電素子２０９、２１０を用いるユニモルフ型であるが、２枚の圧電素子を用いるバイモルフ型、４枚以上の圧電素子を用いるマルチモルフ型を用いても良い。さらに、梁部の形状は、図９に示すような平面Ｌ字形状に限定されない。例えば梁部先端に山部や突起部を設けたり、くびれ部を持つような形状にしてもよい。
【００３２】
電源は、配線２１１を介して前記圧電素子２０９、２１０に接続されている。また、シーク・フォローイング制御部３８は、磁気ヘッド２１からのサーボ信号に基づき、前記供給電圧を制御する。
【００３３】
つぎに、この磁気ディスク装置２００の動作について説明する。梁部２０２、２０３による駆動原理は、実施の形態１と略同様である。すなわち、圧電素子２０９、２１０に特定周波数の駆動電圧を印加することにより、当該圧電素子２０９、２１０が伸縮する。この伸縮により梁部２０２、２０３が振動する。梁部２０２、２０３が振動すると、当該梁部２０２、２０３の先端が支持体２０１の摺動部２０８に接触する。接触方向は、支持体２０７に対して垂直ではなく、傾いている。また、支持体２０７はキャリッジ２６に固定されており、一方、ロードバネ２０５は弾性力に富むため、横方向の力成分の反力によってロードバネ２０５が曲がる。これにより磁気ヘッド２１が横方向に微動する。また、特定周波数は、梁部２０２、２０３の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部２０２、２０３の最大振幅が得られるからである。
【００３４】
図１０に、位置決め制御系のブロック線図を示す。シーク・フォローイング制御部２３８では、シーク制御とフォローイング制御とを並行して行う。シーク制御系においては、まず、現在のヘッド位置を検出し、続いて当該検出したヘッド位置に基づいて操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、この操作量に応じてボイスコイルモータ３０を駆動する。シーク制御系の制御量は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００３５】
一方、フォローイング制御系においては、まず、トラック誤差信号を検出し、続いて当該検出したトラック誤差信号から操作量を求める。位相補償器では、前記操作量の信号の位相をコントロールする。パワーアンプでは位相コントローラした操作量の信号を増幅する。そして、このトラック誤差信号の操作量に応じて梁部２０２、２０３を駆動する。フォローイング制御系の制御量は、目標値信号と同種の信号に変換され、入力側にフィードバックされる。
【００３６】
図１１は、前記シーク・フォローイング制御部２３８による制御工程例を示すフローチャートである。ステップＳ１１０１では、目標トラック位置の入力を行う。ステップＳ１１０２では、ボイスコイルモータ３０による位置決め制御系をＯＮし、前記入力した目標トラック位置のデータに基づき位置決め制御を行う。ステップＳ１１０３では、ヘッド位置と目標トラック位置との差が梁部２０２、２０３の可動距離（梁部２０２、２０３による位置決めが有効な範囲）未満になったか否かを判断する。可動距離未満になるまでボイスコイルモータ３０による位置決め制御を行う。可動距離未満になったらステップＳ１１０４に進む。
【００３７】
ステップＳ１１０４では、梁部２０２、２０３による位置決め制御系をＯＮする。ステップＳ１１０５では、ヘッド位置と目標トラック位置との差がトラック１〜３個分の幅未満になるまで、梁部２０２、２０３とボイスコイルモータ３０との両方で位置決め制御を行う。ボイスコイルモータ３０を併用するのは、トラック間移動のような比較的大きな移動が含まれるためである。ステップＳ１１０６では、ボイスコイルモータ３０による位置決め制御系をＯＦＦして、梁部２０２、２０３のみで位置決め制御を行う。ステップＳ１１０７では、ヘッド位置と目標トラック位置との差がトラック位置決め精度を満たすか否かを判断する。満たすまで制御を続行し、満たしたときに梁部２０２、２０３の位置決め制御系をＯＦＦする（ステップＳ１１０８）。
【００３８】
（実施の形態３）
図１２は、この発明の実施の形態３に係る光磁気ディスク装置の位置決め機構の構成を示す概略斜視図である。この光磁気ディスク装置４００では、対物レンズ４０１を持つ光ヘッド４０２を取り付けた可動部４０３と、磁気回路４０４と可動コイル４０５とからなる磁気アクチュエータ４０６と、レール４０７および車輪４０８からなるガイド機構４０９とから光ヘッドの位置決め機構４５０を構成している。また、図１３に示すように、前記可動部４０３には、支持板４１０が突設してある。支持板４１０には、梁部４１１、４１２が双方向に設けてある。この梁部４１１、４１２には圧電素子４１３、４１４がそれぞれ設けられている。圧電素子４１３、４１４は、電源（図示省略）から電力の供給を受ける。支持板４１０の下方には、摺動板４１５が設けてある。梁部４１１、４１２が振動することで、当該梁部４１１、４１２が摺動板４１５に接触する。これら位置決め機構４５０は、スピンドル４６０と共にベース４７０に組み込まれている。ベース４７０の端部には光学系４８０が設置されている。
【００３９】
記録時には、光学系４８０から発射されたレーザ光線が、可動部４０３の窓部４１６から侵入し、可動部４０３に内設してあるプリズム（図示省略）により屈折する。そして、対物レンズ４０１により集束され、光磁気ディスク４９０に照射される。光磁気ディスク４９０上では、レーザ光線の熱により磁極が反転し情報が記録される。一方、再生時には、同一ルートにより照射したレーザ光線を再び光学系４８０に導入する。レーザ反射光は、磁極反転部分におけるカー効果によってその振動面が回転するので、この回転角を測定して情報を再生する。
【００４０】
つぎに、この光磁気ディスク装置４００の動作について説明する。この光磁気ディスク装置４００の位置決めにおいては、アクセス動作を磁気アクチュエータ４０６を用いて高速で行い、追従位置決め動作を梁部４１１、４１２の振動を用いて精密に行う。制御系のブロック線図は、モータコイルモータを磁気アクチュエータに置き換えれば、実施の形態１または実施の形態２のものと同様になる。
【００４１】
また、梁部４１１、４１２の動作原理も上記実施の形態１と同様である。まず、圧電素子４１３、４１４に特定周波数の電圧を印加することにより、当該圧電素子４１３、４１４が伸縮する。この伸縮により梁部４１１、４１２が振動する。梁部４１１、４１２が振動すると、当該梁部４１１、４１２の先端が摺動板４１５に接触する。接触方向は、摺動板４１５に対して垂直ではない。また、摺動板４１５は固定されているから、その横方向の力成分の反力により可動部４０３が横方向に移動する。前記特定周波数は、梁部４１１、４１２の寸法、形状に応じた固有振動数に合致させる。共振周波数近傍に設定すれば梁部４１１、４１２の最大振幅が得られるからである。このように、一方側の圧電素子４１３、４１４に通電して梁部４１１、４１２を振動させると、光ヘッド４０２が内側に向かって移動する。また、他方側の圧電素子４１３、４１４に通電して梁部４１１、４１２を振動させると、光ヘッド４０２が外側に向かって移動する。
【００４２】
磁気アクチュエータ４０６では、可動コイル４０５に通電して磁界を発生させ磁気回路４０４との間に磁力を発生させることにより、力ｆ（矢印Ｆ）を発生させる。このため、可動部４０３は、ガイド機構４０９に沿って移動する。位置決め制御は、この可動コイル４０５に流す電流の方向と大きさとを制御して、目標の位置にサブミクロン単位で位置決めする。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の記憶装置（請求項１）は、磁気回路およびコイルを用いてヘッド部を駆動する第１ヘッド駆動部と、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記第１ヘッド駆動部に連結した部材とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する第２ヘッド駆動部とを備えたので、シーク動作およびフォローイング動作を効率よく行うことができる。また、第２ヘッド駆動部によりヘッド部の微細な移動が可能になるから、位置決め精度が高くなる。さらに、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要にできるので、切り換えによるタイムロスを減少できる。以上から、高速かつ高分解能アクセスを実現できるようになる。
【００４４】
つぎに、この発明の記憶装置（請求項２）は、ボイスコイルモータにより駆動され且つ浮上ヘッド機構を持つ記憶装置に、圧電体を設けた梁部を双方向に形成したので、ヘッド部の粗動をボイスコイルモータにて、微動を梁部にて行うことができる。このため、軸受けのガタや非線形挙動が生じても、梁部により微細な移動を行えるので、ヘッド部の位置決め精度が向上する。また、ボイスコイルモータおよび梁部の２つのアクチュエータを用いるので、シーク制御とフォローイング制御との切り換えが不要にでき、それゆえ両制御の切り換えによるタイムロスを減少できる。以上から、高速かつ高分解能アクセスを実現できるようになる。
【００４５】
つぎに、この発明の微小位置決め装置（請求項３）では、一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成し、この梁部毎に圧電体を設けて当該梁部を振動させ、当該梁部の自由端部と接触する支持体または記憶媒体からなる接触側と梁部を設けた支持側とを微小に相対移動させるようにし、これを、粗動を行うアクチュエータと併用するようにした。従って、粗動を行うアクチュエータによりシーク動作を行い、前記梁部によりフォローイング動作を行うようにすることで、高速かつ高分解能アクセスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。
【図２】図１に示した位置決め機構部の先端部分を示す斜視図である。
【図３】ジンバルバネを示す斜視図である。
【図４】梁部単位の動作原理を示す説明図である。
【図５】ボイスコイルモータの動作原理を示す説明図である。
【図６】磁気ヘッドのアクセス運動速度と時間との関係を示すグラフ図である。
【図７】位置決め制御系を示すブロック線図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る磁気ディスク装置を示す概略組立図である。
【図９】図８に示したサスペンションアームを示す組立図である。
【図１０】位置決め制御系を示すブロック線図である。
【図１１】シーク・フォローイング制御部による制御工程例を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る光磁気ディスク装置の位置決め機構の構成を示す概略斜視図である。
【図１３】図１２に示した支持板付近を示す拡大図である。
【図１４】従来の磁気ディスク装置の構造を示す斜視図である。
【図１５】従来の光磁気ディスク装置の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００ 磁気ディスク装置
１ スピンドル機構
１１ 磁気ディスク
１２ 回転軸
２ 位置決め機構
２１ 磁気ヘッド
２２ ジンバルバネ
２３ ロードバネ
２４ サスペンションアーム
２５ ヘッドスライダ
２６ キャリッジ
２７ 揺動軸
２８ ロータ
２９ ステータ
３０ ボイスコイルモータ
３１ フレキシブルケーブル
３２、３３ 梁部
３４、３５ 圧電素子
３６ 抜き部
３７ 曲げ部
３８ シーク・フォローイング制御部
３ ベース
Claims (3)
- 記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、
磁気回路およびコイルを用いて前記ヘッド部を駆動する第１ヘッド駆動部と、
一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記第１ヘッド駆動部に連結した部材とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する第２ヘッド駆動部と、を備えたことを特徴とする記憶装置。 - 記憶媒体にデータを記録し且つ記憶媒体に記録したデータを再生するヘッド部と、
前記ヘッド部を保持し当該ヘッド部に負荷加重を与えるサスペンションアームと、
前記サスペンションアームの一部を保持すると共に揺動軸にて回転支持されその端部にボイスコイルモータを構成するロータを設けたキャリッジと、
前記ボイスコイルモータを構成するステータと、
前記キャリッジに取り付けられた支持体と、
前記サスペンションアームの一部に一端固定他端自由とした梁部を双方向に且つ前記支持体または前記記憶媒体に対向させるように形成すると共に当該梁部毎に圧電体を設け、前記梁部を振動させて当該梁部の自由端部と前記支持体または前記記憶媒体とを接触させることにより前記ヘッド部を駆動する駆動部と、を備えたことを特徴とする記憶装置。 - 一端固定他端自由とした梁部を双方向に形成し、この梁部毎に圧電体を設けて当該梁部を振動させ、当該梁部の自由端部と接触する支持体または記憶媒体からなる接触側と前記梁部を設けた支持側とを微小に相対移動させることで、前記接触側または前記支持側に設けたヘッド部の前記記憶媒体に対する位置決めを行うと共に、粗動を行うアクチュエータと併用することを特徴とする微小位置決め装置。
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| JP07278998A JP3764815B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 記憶装置および微小位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP07278998A JP3764815B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 記憶装置および微小位置決め装置 |
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- 1998-03-20 JP JP07278998A patent/JP3764815B2/ja not_active Expired - Fee Related
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