JP5000959B2 - 気圧センサ及びこれを搭載したハードディスクドライブ、気圧センサの製造方法、気圧計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、気圧センサにかかり、特に、振動式気圧センサに関する。

大気圧を計測する気圧センサとして、特許文献１に示すような振動式気圧センサがある。振動式気圧センサは、気体の圧力によって変化する振動子の固有振動数を圧電素子で測定して、気圧を計測する、というものである。そして、このような気圧センサは、例えば、高度を計測するために利用される。

特許第３１９１４５９号公報

しかしながら、振動式気圧センサにおいては、振動子の固有振動数を計測する圧電素子が温度ドリフト、つまり、温度によって特性が変化する性質を有しているため、周囲の温度変化によって計測誤差が生じる、という問題がある。具体的には、ＰＺＴでは、２０℃〜８５℃の範囲で、検出する固有振動数がおよそ３ｋＨｚ変化し、特に、高温側での変化量が大きくなる。従って、仮に３ｋＨｚの計測誤差が生じると、上述した気圧センサを高度計に利用した場合には、３００ｍの誤差が生じうる。従って、計測精度が低い、という問題があった。

このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、簡易な構成にて、高精度に気圧を計測することができる気圧センサを提供すること、をその目的とする。

そこで、本発明の一形態である気圧センサは、内部に密閉空間が形成された密閉筐体と、この密閉筐体の少なくとも一部の壁面を構成し外気圧の変化に応じて密閉空間の容積が変化可能なよう変形する第一の薄板部材と、この第一の薄板部材に当接して当該薄板部材の固有振動数を検出する第一のＰＺＴと、を備え、第一の薄板部材と同一の振動特性を有する第二の薄板部材を、密閉筐体の外部に当該密閉筐体に当接させて備えると共に、第一のＰＺＴと同一の温度特性を有し第二の薄板部材に当接して当該第二の薄板部材の固有振動数を検出する第二のＰＺＴを備えた、ことを特徴としている。

上記発明によると、まず、密閉筐体の内部に形成された密閉空間は、真空あるいは空気にて満たされた状態になっている。そして、気圧センサが所定の気圧を有する場所に位置するときには、その外気圧に応じて密閉空間が膨張したり、収縮する。このとき、膨張あるいは収縮に応じて、第一の薄板部材が変形し、その固有振動数が変化する。この第一の薄板部材の固有振動数を第一のＰＺＴで検出することにより、気圧に応じた固有振動数が検出されるため、外気圧を検出することができる。さらに、上記密閉筐体の外部には、第一の薄板部材と同一の特性を有する第二の薄板部材が当接して備えられているが、この第二の薄板部材は、外気圧の変化の影響を受けない。従って、この第二の薄板部材の固有振動数を検出し、上記第一の薄板部材の固有振動数と比較する、例えば、各固有振動数の差を計測することで、同一の温度特性を有する第一及び第二のＰＺＴの温度ドリフトの影響を除外して、気圧を計測することができる。以上より、簡易な構成にて、高精度に気圧を計測することができる。

そして、上記第一の薄板部材と第二の薄板部材とは、同一の材質及び厚さにて形成されている、ことを特徴としている。特に、第二の薄板部材は、第一の薄板部材が延設されて形成されている、ことを特徴としている。これにより、第一及び第二の薄板部材は同一部材にて形成されているため、固有振動数の比較精度が高まり、より高精度に気圧を検出することができる。

また、第一のＰＺＴと第二のＰＺＴとが一体的に形成された一体型ＰＺＴを備えた、ことを特徴としている。このとき、一体型ＰＺＴは、第一のＰＺＴと第二のＰＺＴとにより検出される各固有振動数の合成振動数を検出する、ことを特徴としている。これにより、第一及び第二のＰＺＴは同一のＰＺＴにて形成されているため、それぞれにて検出した各固有振動数から温度ドリフトによる影響をより精度よく排除することができ、さらなる気圧計測の高精度化を図ることができる。特に、同一のＰＺＴにて各固有振動数が合成された合成振動数を検出することで、これに基づいて演算部にて各固有振動数を算出すると共に、その差を算出して気圧を計測することができるため、構成の簡易化を図ることができる。

また、密閉筐体を加振する加振用ＰＺＴを備えた、ことを特徴としている。あるいは、一体型ＰＺＴは、密閉筐体を加振する機能を有する、ことを特徴としている。そして、上記加振用ＰＺＴ、あるいは、上記一体型ＰＺＴは、ステップ状のパルス信号を発生して密閉筐体を加振する、ことを特徴としている。これにより、所望のタイミングにて加振用ＰＺＴあるいは一体型ＰＺＴにて密閉筐体を加振し、上述したように第一及び第二の薄板部材の各固有振動数を検出して気圧を計測することができる。

さらに、本発明の他の形態は、上述した気圧センサ（あるいは、演算部を含んだ気圧センサユニット）を搭載したハードディスクドライブであり、特に、気圧センサの第一及び第二のＰＺＴから検出された値に基づいて外気圧を計測する気圧計測手段と、この計測された外気圧に基づいて磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する浮上量制御手段と、を備えたことを特徴としている。これにより、ハードディスクドライブでは、まず、上述した気圧センサのＰＺＴから検出した値に基づいて、その場所における外気圧を計測することができ、この計測した気圧値に応じて、微小浮上量が要求される磁気ヘッドスライダの浮上量を制御することができる。従って、磁気ヘッドスライダによる浮上量の安定化を図ることができ、ハードディスクドライブの記録再生精度の向上を図ることができる。

また、本発明の他の形態である気圧センサの製造方法は、内部に密閉空間を形成し、少なくとも一部の壁面に外気圧の変化に応じて密閉空間の容積が変化可能なよう変形する薄板部材を有する密閉筐体を構成する第一の工程と、薄板部材の固有振動数を検出する第一のＰＺＴを薄板部材に当接させて配置すると共に、第一のＰＺＴと同一の温度特性を有しており密閉筐体から突出するよう薄板部材が延設されて形成された薄板部材突出部の固有振動数を検出する第二のＰＺＴを薄板部材突出部に当接させて配置する第二の工程と、を有することを特徴としている。そして、第二の工程は、第一のＰＺＴと第二のＰＺＴとが一体的に形成された一体型ＰＺＴを配置する、ことを特徴としている。また、第二の工程に前後して、密閉筐体を加振する加振用ＰＺＴを配設する第三の工程を有する、ことを特徴としている。

さらに、本発明の他の形態である気圧計測方法は、内部に密閉空間が形成された密閉筐体の少なくとも一部の壁面を構成し外気圧の変化に応じて密閉空間の容積が変化可能なよう変形する第一の薄板部材の固有振動数と、第一の薄板部材と同一の振動特性を有し密閉筐体の外部に当該密閉筐体に当接させて備えられた第二の薄板部材の固有振動数と、を同一の温度特性を有するＰＺＴにてそれぞれ検出する検出工程と、検出された各固有振動数に基づいて、気圧を算出する気圧算出工程と、を有することを特徴としている。そして、検出工程は、第一及び第二の薄板部材の各固有振動数の差を検出し、気圧算出工程は、検出された各固有振動数の差に基づいて、気圧を算出する、ことを特徴としている。また、検出工程の前に、密閉筐体を加振する加振工程を有する、ことを特徴としている。

また、本発明の他の形態は、上述した気圧計測方法を有する磁気ヘッドスライダの浮上量制御方法であって、気圧算出工程の後に、算出された気圧に基づいて磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する浮上量制御工程を有する、ことを特徴としている。

本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、同一の部材であって、気圧に影響を受ける薄板部材と、気圧に影響を受けない薄板部材と、の各固有振動数を検出することにより、検出センサとなるＰＺＴの温度ドリフトの影響を排除して、高精度に気圧の計測を行うことができる。従って、簡易な構成にて、高精度な気圧センサを提供することができる、という従来にない優れた効果を有する。

本発明における気圧センサは、気圧の影響により固有振動数が変化する振動部材と、変化しない振動部材とから、各固有振動数を検出する構成に特徴を有し、これにより、検出センサであるＰＺＴの温度ドリフトの影響を排除して気圧を計測可能とするものである。以下、気圧センサの具体的な構成を、実施例にて説明する。また、この気圧センサの利用例として、ハードディスクドライブに搭載する場合を説明する。但し、気圧センサの利用は、下記の利用例に限定されない。

本発明の第１の実施例を、図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図３は、気圧センサの構成を示す図である。図４は、気圧計測方法を説明する図である。図５乃至図６は、気圧センサの構成を示す図である。図７乃至図８は、変形例における気圧センサの構成を示す図である。図９は、気圧センサの構成の他の例を示す図である。

［構成］
まず、本実施例における気圧センサは、内部に密閉空間１４が形成された密閉筐体１を備えている。この密閉筐体１の構成例及び製造方法について、図１乃至図３を参照して説明する。

まず、図１は、密閉筐体１の基本構成を示す図である。この密閉筐体１は、ステンレスで形成されており、底板となる円板状の基台１１と、側壁となる円環状のリング１２と、上蓋となる厚みの薄い円板状の振動板１３（第一の薄板部材）と、を備えている。具体的に、基台１１は（図１（ａ）参照）、例えば、直径３ｍｍ、厚み２００〜４００μｍであり、変形しにくく、比較的高い剛性を有している。また、基台１１上に載置される円環状のリング１２は（図１（ｂ）参照）、基台１１の外形より一回り小さく、例えば、直径が２．４ｍｍ、厚みが２００〜４００μｍであり、上記基台１１と同様に、変形しにくく、比較的高い剛性を有している。そして、さらにリング１２の上に載置され、基台１１とリング１２とにより囲まれた空間１４の上部開口部を塞いで内部に密閉空間１４を形成する振動板１３は（図１（ｃ）参照）、例えば、直径がリング１２と同じく２．４ｍｍ、厚みが１８μｍであり、基台１１やリング１２と比較すると薄く形成されている。

そして、上述した基台１１とリング１２と振動板１３とは、相互間の接触面で、拡散接合や溶接、ろう付け、樹脂止めなどで強固に接合され、図１（ｃ）に示すように、外観が略円柱状の密閉筐体１が形成される。そして、図１（ｄ）の２点鎖線にて断面した断面図に示すように、密閉筐体１の内部に形成される内部空間１４は、上述した接合により、空気の流入・流出ができないよう密閉された状態となる。なお、内部空間１４は、真空であってもよく、あるいは、空気が充填されていてもよい。

また、上述した振動板１３は、密閉筐体１の外部の気圧（外気圧）が変化した際に、これに応じて密閉空間１４の容積が変化可能なよう変形する程度の強度（厚み）にて形成されている。例えば、気圧センサとなる密閉筐体１が所定の気圧を有する場所に位置するときには、その外気圧に応じて密閉空間１４が膨張したり、収縮するが、このときの膨張あるいは収縮が可能となるよう、振動板１３が上方に膨らむよう変形したり、あるいは、下方に凹むよう変形する。仮に、密閉空間１４に空気が充填されており、その内部の気圧が１０３３ｈｐａ（海抜０ｍ）であるとした場合に、密閉筐体１を海抜３０００ｍまで移動すると、外気圧は７０４ｈｐａまで低下する。すると、内部の空気は膨張するため、振動板１３が上方に膨らむよう変形することとなり、その変形量は外気圧の関数となる。これに伴い、振動板１３は、リング１２の接合によって周囲に引張られる状態となり、この振動板１３の固有振動数も変化する。つまり、振動板１３の張力は、気圧の関数にて表すことができ、これに伴い、固有振動数も気圧の関数として変化することとなる。例えば、上述したように、海抜０ｍから３０００ｍの間では、その気圧の変化により、振動板１３の固有振動数は、約３０ｋＨｚ変化する。この場合、気圧の変化に応じた固有振動数の変化量は、１０Ｈｚ／ｍの分解能を与えうる。

このように、上記密閉筐体１を用いて気圧を計測するためには、振動板１３の固有振動数を計測すればよいこととなる。このため、図２（ａ）に示すように、振動板１３の固有振動数を検出するＰＺＴ（第一のＰＺＴ）２１を、振動板１３に当接させて設ければよい。なお、図２（ｂ）には、振動板用ＰＺＴ２１とリング１２との位置関係を示している。

そして、本実施例では、さらに、ＰＺＴ２１の温度ドリフトを補償するために、以下の構成を採っている。まず、図３（ａ）に示すように、振動板１３の外周の一部からは、さらに外側に向かって突出する略長方形状の突出振動板１５（第二の薄板部材、薄板部材突出部）が延設されている。この突出振動板１５は、振動板１３と一体的に形成されているため、同一の材質であり、同一の厚みにて形成されている。つまり、この突出振動板１５の厚みは、振動板１３と同じく１８μｍであり、基台１１やリング１２と比較すると薄く形成されている。従って、振動板１３と突出振動板１５とは、通常の状態では、同一の振動特性を有する。また、突出振動板１５は、振動板１３の外周から外部に向かって突出しているため、図３（ｂ）に示すようにリング１２の外形よりも突出しており、一端が振動板１３に連結されていると同時にリング１２に支持されている。そして、他端が自由端となっており、片持ち梁状に配置されている。従って、密閉筐体１に振動が生じると、この突出振動板１５も振動することとなる。しかし、上述したように気圧の変化により振動板１３の張力が変化して当該振動板１３の固有振動数が変化したとしても、突出振動板１５は密閉筐体１から突出して配備されているため、気圧の変化に影響を受けず、その固有振動数は変化しない。つまり、振動板１３と一体的であるため、例えば、１０３３ｈｐａの空気が充填されている場合であって、かかる気圧の状態のときには、振動板１３と突出振動板１５とは同一の固有振動数を有するが、他の気圧の状態（１０３３ｈｐａではない状態）のときには、それぞれ異なる固有振動数を有することとなる。

そして、さらに、本実施例では、図３（ｃ）に示すように、上述した突出振動板１５上には、この突出振動板１５の固有振動数を検出する突出振動板用ＰＺＴ２２（第二のＰＺＴ）が装備されている。特に、本実施例では、この突出振動板用ＰＺＴ２２と、上述した振動板用ＰＺＴ２１とは、一体的に一本の棒状のＰＺＴ２（一体型ＰＺＴ）にて構成されている。換言すると、１本のＰＺＴ２が、振動板１３上と突出振動板１５上にリング１２をまたがって配置されており、このＰＺＴ２のうち、振動板用ＰＺＴ２１の部分が振動板１３部分に、突出振動板用ＰＺＴ２２の部分が突出振動板１５部分に、それぞれ位置して設置されている。そして、各ＰＺＴ２１，２２は、一体的に構成されているため、同一の温度特性、つまり、温度の変化により検出する固有振動数が変化する、という温度ドリフト特性を有する。従って、各ＰＺＴ２１，２２にて検出した固有振動数の差を取ることで、上記ＰＺＴ２の温度ドリフトを除外することができる。このことについて、図４を参照して説明する。

まず、上記振動板１３の固有振動数を「ｆａ」とし、突出振動板１５の固有振動数を「ｆｂ」とする。そして、上述したように、突出振動板１５は気圧の影響を受けないため、その固有振動数は変化しないが、上述したように、振動板１３は外気圧の変化に応じて、その固有振動数は変化する（図４（ａ）参照）。つまり、振動板用ＰＺＴ２１で検出する振動板１３の固有振動数ｆａは、外気圧の関数として表される。ここで、上述したように、振動板ＰＺＴ２１と突出振動板ＰＺＴ２２とは温度ドリフトを有するため、各ＰＺＴ２１，２２による実際の検出値は、図４（ｂ）、図４（ｃ）の点線に示すようにシフトしている。しかし、各ＰＺＴ２１，２２は、同一のＰＺＴ２で構成されているため、同一の温度ドリフトを有することから、検出した各固有振動数ｆａ，ｆｂの差「ｆａ−ｆｂ」を取ることで、温度ドリフトを除外することができる。つまり、「ｆａ−ｆｂ」といった各固有振動数の差を検出することで、「ｆａ−ｆｂ」はｆｂを基準とした気圧の関数となり、気圧の変化を精度よく計測することができる。そして、各固有振動数の差「ｆａ−ｆｂ」は、各ＰＺＴ２１，２２が一体的に構成されたＰＺＴ２にて検出される振動数を読み取ることで計測することができる。つまり、ＰＺＴ２では、振動板１３と突出振動板１５とに生じた各固有振動数の合成振動数を検出することができるため、この合成振動数を検出して所定の演算を行うことで、上記各固有振動数の差「ｆａ−ｆｂ」を計測することができる。

例えば、ＰＺＴ２の検出値から、以下のようにして各固有振動数ｆａ，ｆｂを算出することができる。まず、ＰＺＴから検出する信号は時間信号であり、周波数ｆａとｆｂとが合成された減衰振動（ｆａ＋ｆｂ）が検出される。そして、この合成周波数をサンプリングし、取得したデータを離散ＦＦＴ（ＤＦＴ）による演算で各周波数に分解することで、ｆａ，ｆｂを検出することができる。このとき、上記処理を繰り返し行って平均化することで、データの正確性の向上を図ることができる。なお、振動板の固有振動数が高い場合には、その分、サンプリング周波数を上げることで対応することができ、また、ＰＺＴの出力電圧を増幅するとよい。

また、上述したように振動板１３及び突出振動板１５の固有振動数を検出するためには、各振動板１３，１５を加振させる必要があるため、加振用ＰＺＴ３を設けてもよい。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、密閉筐体１の基台１１上に、上述した検出用のＰＺＴ２とは異なる他の加振用ＰＺＴ３を設け、この加振用ＰＺＴ３に電圧を印加して振動させ、密閉筐体１を加振する。このとき、密閉筐体１つまり気圧センサ１０を実際に加振して固有振動数を検出するためには、加振及び検出動作を制御する制御装置４０（円残部）が必要となる。ここで、気圧センサ１０による検出動作を制御するための構成の一例を図６に示す。この図に示すように、ＰＺＴ２，３が装備された気圧センサ１０に、制御装置４０を接続し、気圧センサユニットを構成する。そして、制御装置４０には、所定のプログラムが組み込まれることにより、加振制御部４１と検出制御部４２とが構築されている。加振制御部４１は、加振用ＰＺＴ３に電圧を印加し、密閉筐体１を加振させると共に、加振を開始した旨を検出制御部４２に通知する。また、同様に、加振制御部４１は、加振用ＰＺＴ３への電圧印加を停止して、これにより密閉筐体１を加振させ、加振を開始した旨を検出制御部４２に通知する。検出制御部４２は、加振制御部４１から加振を開始した旨の通知を受けると、その直後に、検出用のＰＺＴ２にて検出した固有振動数の値を検出し、その差ｆａ−ｆｂを算出する。そして、検出制御部４２あるいは他の演算装置にて、検知した固有振動数の値に応じて、気圧の値を算出する。

また、上記加振用ＰＺＴ３を設けることなく、検出用のＰＺＴ２を加振用に用いてもよい。この場合には、図７に示すように、１つのＰＺＴ２に対して、上記同様に制御装置４０に構築された加振制御部４１と検出制御部４２とが作動する。このとき、加振制御部４１は、図８の符号Ｖに示すように、ＰＺＴ２を加振するために当該ＰＺＴ２に対してステップ状のパルス電圧を印加し、あるいは、印加したステップ状の電圧を切る。そして、電圧印加時、あるいは、電圧を切ったときに、検出制御部４２に加振を開始した旨を通知する。そして、検出制御部４２では、図８の点線に示すように、加振の開始の通知を受けた直後に、ＰＺＴ２にて検出される固有振動数を検知するよう作動する。これにより、１つのＰＺＴ２を切り替えることで、加振用、検出用に利用することができる。

ここで、上述した加振用ＰＺＴ３や、加振及び検出両用のＰＺＴ２には、薄膜積層型のＰＺＴを用いてもよい。この薄膜積層型のＰＺＴを用いることで、より小さい印加電圧にて加振することが可能となる。従って、後述するように、気圧センサは、常時、気圧を計測するために作動させることが必要となるが、作動に必要な電力の省電力化を図ることができる。

［製造方法］
次に、上述した気圧センサ１０の製造方法を説明する。まず、図１に示すように、上述した基台１１と、リング１２と、振動板１３とを、内部に密閉空間１４が形成されるよう積み重ねて、それぞれを強固に固着し、密閉筐体１を構成する（第一の工程）。このとき、振動板１３には、突出振動板１５が延設されて形成されているため、図３（ａ）に示すような密閉筐体１が形成される。

続いて、振動板１３上に振動板用ＰＺＴ２１が、突出振動板１５に突出振動板用ＰＺＴ２２が、それぞれ位置するよう、各ＰＺＴ２１，２２が一体的に形成されたＰＺＴ２を配置する（第二の工程）。

さらに、図５に示すように、密閉筐体１の基台１１上に、加振用ＰＺＴ３を配置する（第三の工程）。なお、加振用ＰＺＴ３は、上記検出用のＰＺＴ２よりも先に密閉筐体１に設けられてもよい。あるいは、この加振用ＰＺＴ３は設けられてなくてもよい。

このようにして、気圧センサ１０が構成される。そして、その後、必要な機器や場所に取り付けると共に、各ＰＺＴ２，３に制御装置４０に接続される信号線を接続する。

［動作］
次に、上述したように構成され、制御装置４０にて制御される気圧センサ１０の動作について説明する。まず、制御装置４０から加振用ＰＺＴ３あるいはＰＺＴ２に対して加振指令、つまり、電圧印加や印加電圧がオフとされると、加振用ＰＺＴ３あるいはＰＺＴ２が励起され、密閉筐体１が加振される（加振工程）。

すると、制御装置４０は、直後に、検出用のＰＺＴ２にて検出される振動板１３の固有振動数ｆａと突出振動板１５の固有振動数ｆｂとの合成振動数を検出する（検出工程）。そして、制御装置４０あるいは他の演算装置にて、検出した合成振動数に基づいて、所定の演算処理により、その差ｆａ−ｆｂを算出し、この差ｆａ−ｆｂに基づいて外気圧を算出する（気圧算出工程）。このとき、例えば、各固有振動数の差ｆａ−ｆｂを用いて、制御装置４０などに記憶されている予め設定された各固有振動数の差と気圧との対応表を参照したり、あるいは、予め設定された算出式にて算出することにより、外気圧の値を算出する。

以上のように、本発明では、密閉筐体１、ＰＺＴ２（３）を有する気圧センサ１０を構成することで、ＰＺＴ２の固有振動数に基づいて、外気圧の値を計測することができる。このとき、特に、気圧の影響を受ける振動板１３と、気圧の影響を受けない突出振動板１５と、の各固有振動数の差を検出するため、ＰＺＴ２の温度ドリフトを抑制して、高精度に気圧の値を計測することができる。

ここで、上述した密閉筐体１の形状は一例であって、その形状は限定されない。また、上記では、振動板１３は、密閉筐体１の一部の壁面を構成している場合を例示したが、密閉筐体１の他の壁面が、上述した振動板１３と同様に薄板にて形成されていてもよい。そして、例えば、密閉筐体１は、図９に示すよう構成されていてもよい。この図に示す密閉筐体１は、上述した基台１１とリング１２とが一体的に成型された凹状皿部１６と、上記突出振動板１５が形成された振動板１３と、により構成されている。具体的に、凹状皿部１６は、１枚のステンレス薄板がプレスにて絞り加工されることで、その中央に所定の深さを有する凹部１８が形成されている。そして、凹部１８の開口部周囲には、環状の鍔部１７が形成されており、振動板１３が貼り合わせられる。これにより、凹部１８が振動板１３にて塞がれることで、密閉空間が形成される。このように密閉筐体１をステンレスで形成することで、上記形状を容易に成型することができるため、半導体プロセスを導入することなく、低コストにて、高精度な小型電子部品を製造することができる。

また、上記では、振動板用ＰＺＴ２１と突出振動板用ＰＺＴ２２とが一体的にＰＺＴ２として構成されている場合を例示したが、それぞれが分離して個別に構成され、振動板１３及び突出振動板１５にそれぞれ設置されていてもよい。

さらに、上記では、ＰＺＴ２，３による加振時に、複数の周波数を含むステップ状のパルス信号を印加する場合を例示したが、正弦波の振動など、他の状態の信号を印加して密閉筐体１を加振してもよい。

なお、加振用ＰＺＴ３を配置する場合には、当該加振用ＰＺＴ３を、検出用のＰＺＴ２に対して２本が平行になるよう配置するとよい。かかる場合には、振動板１３，１５の振動が大きくなり、検出信号の読み取りが容易となる。

次に、本発明の第２の実施例を、図１０乃至図１１を参照して説明する。本実施例では、上述した気圧センサをハードディスドライブに搭載している。以下、構成及び動作について詳述する。なお、図１０は、ハードディスクドライブの内部構成を示す図であり、図１１は、構成のブロック図である。

本実施例におけるハードディスクドライブ１００は、磁気ディスク、磁気ヘッドを搭載したヘッドジンバルアセンブリ、制御基板１０１、などを装備し、一般的なハードディスクドライブと同様の構成を採っている。そして、さらに、上記実施例１にて説明したものと同様の構成であり、少なくとも密閉筐体１とＰＺＴ２とを備えた気圧センサ１０が、制御基板１０１上に装備されている。なお、上述した加振用ＰＺＴ３が備えられていてもよく、さらに、密閉筐体１を覆うカバー筐体などが備えられていてもよい。そして、この気圧センサ１０、特に、ＰＺＴ２は、制御基板１０１に搭載された制御装置１２０に接続され、その動作が制御される。なお、気圧センサ１０の搭載位置は一例であって、他の箇所に設置されてもよい。

制御装置１２０には、所定のプログラムが組み込まれることにより、図１１に示すように、気圧計測処理部１２１（気圧計測手段）と、浮上量制御部１２２（浮上量制御手段）と、が構築されている。気圧計測処理部１２１は、上記実施例１にて説明した加振制御部４１及び検出制御部４２と同様に作用する。つまり、気圧計測処理部１２１は、例えば、気圧センサ１０のＰＺＴ２に対して、加振指令を行うと共に（加振工程）、各振動板１３，１５から検出した振動数の検知を行う（検出工程）。そして、検知した振動数に基づいて、外気圧の値を算出する（気圧算出工程）。そして、算出した外気圧の値を、浮上量制御部１２２に通知する。また、浮上量制御部１２２は、計測された外気圧の値に応じて、磁気ディスクに対する磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する（浮上量制御工程）。これは、気圧に変化よって磁気ヘッドスライダが浮上しすぎたり浮上が不十分となるなど、所望の浮上高さに制御できない場合が生じるためである。このとき、磁気ヘッドスライダの浮上量の制御は、例えば、磁気ディスクに対するヘッドジンバルアセンブリの搭載高さ自体を変動させて制御してもよく、あるいは、特開２００６−１１４２０２号公報に開示されているように、磁気ヘッドスライダの空気流の流入側に設けた伸縮部材を伸縮させて、磁気ディスクと磁気ヘッドスライダとの間に流入する空気流量を調整することで制御してもよい。さらには、いわゆるサーマルプロトリュージョンという技術を用い、磁気ヘッドスライダ内に抵抗やコイルなどの発熱体や微小熱アクチュエータを設けて、発熱体等を加熱することによってＡＢＳ面に突起を発生させて、浮上量を調整してもよい。但し、磁気ヘッドスライダの浮上量の制御方法は任意である。

以上のように、本実施例におけるハードディスクドライブ１００では、上述した気圧センサ１０のＰＺＴ２から検出した値に基づいて、設置場所における外気圧を計測することができ、この計測した気圧値に応じて、微小浮上量が要求される磁気ヘッドスライダの浮上量を、適切に制御することができる。従って、磁気ヘッドスライダによる浮上量の安定化を図ることができ、ハードディスクドライブ１００の記録再生精度の向上を図ることができる。

ここで、上記では、図１０に示すように、気圧センサ１０をハードディスクドライブ１００の制御基板１０１に設ける場合を例示したが、ハードディスクドライブ１００の内部のうち、特に、磁気ディスク（図示せず）が収容されている内部空間（磁気ディスク収容部）に、気圧センサ１０を設けるとよい。これにより、磁気ディスク収容部は発熱によりその外部とは気圧が異なることがあるため、磁気ヘッドスライダの浮上量に影響を及ぼす空間の気圧をより精度よく測定することができ、より適切に磁気ヘッドスライダの浮上量を制御することができる。

本発明の気圧センサは、ハードディスクドライブなどの気圧の影響を受ける電子機器に搭載したり、高度計などに利用することができ、産業上の利用可能性を有する。

密閉筐体の基本構成例を示す図である。 密閉筐体の基本構成例を示す図である。 実施例１における密閉筐体の構成を示す図である。 気圧の計測方法を説明する説明図である。 図３に開示した密閉筐体に、加振用ＰＺＴを搭載した様子を示す図である。 気圧センサと、この動作を制御する制御装置と、の構成例を示すブロック図である。 気圧センサと、この動作を制御する制御装置と、の他の構成例を示すブロック図である。 制御装置の動作を示す説明図である。 密閉筐体の他の構成例を示す図である。 実施例２における気圧センサが搭載されたハードディスクドライブの構成を示す簡略図である。 図１０に開示したハードディスクドライブの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ ＰＺＴ
３ 加振用ＰＺＴ
１０ 気圧センサ
１１ 基台
１２ リング
１３ 振動板
１４ 密閉空間
１５ 突出振動板
２１ 振動板用ＰＺＴ
２２ 突出振動板用ＰＺＴ
４０ 制御装置
４１ 加振制御部
４２ 検出制御部
１００ ハードディスクドライブ
１０１ 制御基板
１２０ 制御装置
１２１ 気圧計測処理部
１２２ 浮上量制御部
１３０ ＨＧＡ

Claims (18)

1. 内部に密閉空間が形成された密閉筐体と、この密閉筐体の少なくとも一部の壁面を構成し外気圧の変化に応じて前記密閉空間の容積が変化可能なよう変形する第一の薄板部材と、この第一の薄板部材に当接して当該薄板部材の固有振動数を検出する第一のＰＺＴと、を備え、
   前記第一の薄板部材と同一の材質及び厚さにて形成されている第二の薄板部材を、前記密閉筐体の外部に当該密閉筐体に当接させて備えると共に、前記第一のＰＺＴと同一の温度特性を有し前記第二の薄板部材に当接して当該第二の薄板部材の固有振動数を検出する第二のＰＺＴを備えた、
   ことを特徴とする気圧センサ。
2. 前記第二の薄板部材は、前記第一の薄板部材が延設されて形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の気圧センサ。
3. 前記第一のＰＺＴと前記第二のＰＺＴとが一体的に形成された一体型ＰＺＴを備えた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気圧センサ。
4. 前記一体型ＰＺＴは、前記第一のＰＺＴと前記第二のＰＺＴとにより検出される前記各固有振動数の合成振動数を検出する、ことを特徴とする請求項３記載の気圧センサ。
5. 前記密閉筐体を加振する加振用ＰＺＴを備えた、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の気圧センサ。
6. 前記一体型ＰＺＴは、前記密閉筐体を加振する機能を有する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の気圧センサ。
7. 請求項５に記載の前記加振用ＰＺＴ、あるいは、請求項６に記載の前記一体型ＰＺＴは、ステップ状のパルス信号を発生して前記密閉筐体を加振する、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の気圧センサ。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の気圧センサと、この気圧センサにて検出した前記第一及び第二のＰＺＴの各固有振動数の差を算出する演算部を備えた、ことを特徴とする気圧センサユニット。
9. 前記演算部は、請求項４に記載の気圧センサにて検出された前記合成振動数に基づいて、前記第一及び第二のＰＺＴの各固有振動数を算出すると共に、その差を算出する、ことを特徴とする請求項８に記載の気圧センサユニット。
10. 請求項１乃至７のいずれかに記載の気圧センサ、あるいは、請求項８又は９に記載の気圧センサユニットを搭載した、ことを特徴とするハードディスクドライブ。
11. 前記気圧センサの前記第一及び第二のＰＺＴから検出された値に基づいて外気圧を計測する気圧計測手段と、この計測された外気圧に基づいて磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する浮上量制御手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のハードディスクドライブ。
12. 内部に密閉空間を形成し、少なくとも一部の壁面に外気圧の変化に応じて前記密閉空間の容積が変化可能なよう変形する薄板部材を有する密閉筐体を構成する第一の工程と、
    前記薄板部材の固有振動数を検出する第一のＰＺＴを前記薄板部材に当接させて配置すると共に、前記第一のＰＺＴと同一の温度特性を有しており前記密閉筐体から突出するよう前記薄板部材が延設されて形成された薄板部材突出部の固有振動数を検出する第二のＰＺＴを前記薄板部材突出部に当接させて配置する第二の工程と、
    を有することを特徴とする気圧センサの製造方法。
13. 前記第二の工程は、前記第一のＰＺＴと前記第二のＰＺＴとが一体的に形成された一体型ＰＺＴを配置する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の気圧センサの製造方法。
14. 前記第二の工程に前後して、前記密閉筐体を加振する加振用ＰＺＴを配設する第三の工程を有する、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の気圧センサの製造方法。
15. 内部に密閉空間が形成された密閉筐体の少なくとも一部の壁面を構成し外気圧の変化に応じて前記密閉空間の容積が変化可能なよう変形する第一の薄板部材の固有振動数と、前記第一の薄板部材と同一の材質及び厚さにて形成され前記密閉筐体の外部に当該密閉筐体に当接させて備えられた第二の薄板部材の固有振動数と、を同一の温度特性を有するＰＺＴにてそれぞれ検出する検出工程と、
    検出された各固有振動数に基づいて、気圧を算出する気圧算出工程と、
    を有することを特徴とする気圧計測方法。
16. 前記検出工程は、前記第一及び第二の薄板部材の各固有振動数の差を検出し、
    前記気圧算出工程は、検出された各固有振動数の差に基づいて、気圧を算出する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の気圧計測方法。
17. 前記検出工程の前に、前記密閉筐体を加振する加振工程を有する、
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の気圧計測方法。
18. 請求項１５乃至１７のいずれかに記載の気圧計測方法を有する磁気ヘッドスライダの浮上量制御方法であって、
    前記気圧算出工程の後に、算出された気圧に基づいて磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する浮上量制御工程を有する、
    ことを特徴とする磁気ヘッドスライダの浮上量制御方法。

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