JPH02134778A - 位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気ヘッド等を搭載したアクチュエータの
非接触位置決め制御装置に関するものである。

（従来の技術） 磁気ディスク装置のヘッドの位置決め系は、位置決め用
のサーボトラックを書き込んだ専用の媒体面と、前記媒
体面に対向して配置された専用のサーボヘッド（磁気ヘ
ッド）によって構成されており、サーボトラックの再生
信号からヘッドの位置情報を復調してサーボヘッドを搭
載したアクチュエータの位置決め制御を行っている。し
たがって、サーボトラックの書込み精度の向上は、磁気
ディスク装置の高トラツク密度化に極めて重要である。

このため、サーボパターンの書込みには、高分解能なレ
ーザ位置決め系が使用される。

しかしながら、レーザ位置決め系を構成するには、測定
対象である磁気ディスク装置内の主アクチュエータにレ
ーザ光を照射し、その反射光を測定するため主アクチュ
エータにレーザ光を反射するためのミラーを搭載する必
要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、主アクチュエータが揺動形の場合、主アクチ
ュエータの回転に伴ってレーザの反射面が８勤するため
、直角プリズムを用いてレーザ光を反射させている。こ
の直角プリズムは、主アクチュエータの機構共振周波数
を低下させるばかりか、新たな機構共振を誘発するため
、レーザ位置決めループのカットオフ周波数を下げざる
を得す、レーザ位置決め系の精度を劣化させる要因であ
った。

また、主アクチュエータはあらかじめ直角プリズムを搭
載できるように設計する必要があるため、主アクチュエ
ータの重量が増加するばかりか、機構共振を抑圧するた
めのバランス設計が困難になるという問題点もかかえて
いた。

さらに、主アクチュエータが直進形の場合には、主アク
チュエータ自身を鏡面加工することによりこれらの問題
をある程度克服できる。しかしながら、レーザによる測
長誤りを生じさせないためには、少なくとも反射面の大
きさを直径数ｍｍ以上とする必要があるため、主アクチ
ュエータが小型化するにつれて直角プリズムを搭載する
場合と同様の問題が起きてくる。

この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、反射ミ
ラーを主アクチュエータから分離し、主アクチュエータ
と反射ミラーとの空隙をトンネル電流や電界放射電流検
出形の主位置決め制御回路、もしくは静電容量検出形の
主位置決め制御回路で一定に保つことにより、アクチュ
エータの機構共振特性の劣化を生じることなく、高精度
なサーボトラックの書込みを可能にする位置決め制御回
路を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段〕 この発明に係る位置決め制御装置は、レーザ位置決め用
の反射ミラーと主アクチュエータに向けて配置された針
状電極とを搭載した補助アクチュエータと、この補助ア
クチュエータを制御する補助位置決め制御回路と、針状
電極と主アクチュエータとの空隙に流れるトンネル電流
もしくは電界放射電流を検出する電流検出回路と、トン
ネル電流もしくは電界放射電流を一定に保つことにより
主アクチュエータと補助アクチュエータとの空隙を一定
に保つように電流検出回路の出力に応じて主アクチュエ
ータを制御する主位置決め制御回路とを有するものであ
る。

そして、トンネル電流もしくは電界放射電流にかえて、
針状電極と主アクチュエータとの空隙に生ずる静電容量
を用いることもできる。

さらに、針状電極の近傍に平行に伸縮可能な接触子と、
この接触子の伸縮を制御する伸縮制御回路を設けるとと
もに、主位置決め制御回路および補助位置決め制御回路
はカットオフ周波数を少なくとも２段階に切り換え可能
な構成としている。

〔作用〕 この発明においては、電流検出回路の出力または静電容
量検出回路の出力を用いて主アクチュエータと針状電極
との空隙が一定になるようにしであるので、針状電極の
６動につれて主アクチュエータが８勤し位置決めされる
。

また、伸縮可能な接触子により針状電極が保護される。

〔実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、磁気
ディスク装置に搭載されている主アクチュエータ２０お
よびトンネル電流あるいは電界放射電流検出用の針状電
極３１とレーザ反射ミラー３４とを搭載した補助アクチ
ュエータ３０から基本的に構成されている。以下、各部
について順次説明する。

第１図において、１０はディスク媒体で、軸孔１１を有
し、ここに図示しない回転駆動装置の軸が嵌装し駆動が
行われる。主アクチュエータ２０は回転軸２１を中心と
して回動可能に支持され、先端部分にサーボヘッド２２
が装着され、後端に駆動コイル２３が装着されている。

このｆＷＷ、ＩＪコイル２３への通７８　ｆｆｉに応じ
た角度に主アクチュエータ２０は回動する。２４は後述
する電流検出回路、２５は主位置決め制御回路で、駆動
コイル２３への通電量を制御して主アクチュエータ２０
の駆動と位置決めとを行う。３０は補助アクチュエータ
で、一端に針状電極３１を備えており、軸受３２によっ
て矢印Ｗ方向に前進、後退できるように支持される。３
３は前進、後退の駆動を行うための駆動コイル、３４は
反射ミラーで、レーザ測長器３５から発生したレーザ光
を反射させ、補助アクチュエータ３０の駆動量等の測定
を行うためのレーザ位置検出器を構成するために設けら
れている。３６は補助位置決め制御回路で、駆動コイル
３３への通電量を制御して補助アクチュエータ３０の駆
動と位置決めとを行う。そして、ｇは主アクチュエータ
２０と針状電極３１との間の空隙を示す。

電流検出回路２４はアルミニウム等の導電性の材料で作
られた主アクチュエータ２０と、補助アクチュエータ３
０に搭載された針状電極３１との空隙ｇに流れるトンネ
ル電流あるいは電界放射電流を測定できるように構成さ
れており、主位置決め制御回路２５を用いて電流検出回
路２４の出力が一定になるように、主アクチュエータ２
０を制御する。これにより、主アクチュエータ２０は補
助アクチュエータ３０との空隙ｇを一定に保ちながら補
助アクチュエータ３０の動きに追従する。

レーザ測長器３５１反射ミラー３４．補助位置決め制御
回路３６はサーボトラックを書込むための位置決めシス
テムであり、補助アクチュエータ３０をトラックピッチ
毎に送り制御しながらサーボトラックを書込んで行く。

この構成では、サーボヘッド２２を搭載した主アクチュ
エータ２ｏは、レーザ光とトンネル電流あるいは電界放
射電流を応用した２つのシステムを介して位置決めされ
る。ここで主アクチュエータ２０と、補助アクチュエー
タ３０に搭載された針状電極３１との空１！！　ｇに流
れる電流は、空隙ｇに印加されるバイアス電圧Ｖによっ
て調整でき、バイアス電圧■がｅＶ＜Φ（但し、ｅは電
子の電荷、Φは界面の仕事関数）の場合にはトンネル電
流となり、ｅＶ＜Φの場合には電界放射電流となる。ト
ンネル電流を検出している領域での位置分解能はｌｐｍ
程度、電界放射電流を検出している領域での位置分解能
は１１００ｎ程度である、バイアス電圧■の設定を変え
ることにより中間の値を設定できる。これから約１０ｎ
ｍのレーザの位置分解能や主アクチュエータ２０の面あ
らさ等に応じた適切な位置分解能を設定できることか分
る。

また、この発明ではトンネル電流あるいは電界放射電流
を一定に保つことにより、針状電極３１と主アクチュエ
ータ２０との空隙ｇを一定に侃っように制御しているが
、この状態で針状電極３１と主アクチュエータ２０との
空隙ｇに加えるバイアス電圧Ｖを変えれば空ＶＭ　ｇの
長さを調整できる。

主アクチュエータ２０の位置決め系に対して、サーボト
ラック書込みのための基準位置を規定するレーザ位置決
めシステムは、レーザ位置決めシステム用の反射ミラー
３４と針状室８ｉ３１および駆動コイル３３のみを搭載
する補助アクチュエータ３０が主構成要素であり、小型
軽量化、高剛性化が容易なことから、レーザ位置決めル
ープのカットオフ周波数を高く取り、位置決め精度を高
めることかできる。なお、レーザ位置決めシステムはサ
ーボトラック書込みのための基準位置を規定するだけで
あり、本質的に電流検出形の位置決めシステムと干渉し
合うことはない。このため、この構成の最終的な位置決
め精度は、はぼ主アクチュエータ２０の機構共振特性で
決まる。これはレーザ光を直接主アクチュエータ２０に
反射させる構成と同様であるが、この構成の場合、主ア
クチュエータ２０に反射面を形成する必要がないため、
主アクチュエータ２０の設計上の自由度が高く、その特
徴は主アクチュエータ２ｏが小型化するほど顕在化する
。

第２図はこの発明の他の実施例の要部を示すもので、補
助アクチュエータ３０にブツシュロッド４０を搭載し、
ブツシュロッド４ｏの先端部に針状電極３１とリング状
の積層型の圧電素子４１を配置したものである。リング
状の圧電素子４１は、第３図（ａ）、（ｂ）のように動
作してシーク動作に伴う過度振動により針状電極３１が
接触破壊されるのを防止するとともに、シールドリング
として機能し、トンネル電流の測定精度を高める機能を
有している。

第３図（ａ）の位置決め状態から伸縮制御回路４３を用
いてリング状の圧電素子４１を伸ばしていくと、リング
状の圧電素子４１が針状電極３１よりもやや伸びた時点
で、アクチュエータ２０と接触する。このとき針状電極
３１と主アクチュエータ２０との空隙ｇが広がるため、
第１図の電流検出回路２４に接続された主位置決め制御
回路２５は、駆動コイル３３に主アクチュエータ２０と
針状電極３１との空ＶｒＭ　ｇを小さくするような方向
の電流を流し、主アクチュエータ２０とリング状の圧電
素子４１との接触状態を維持する。

このように主アクチュエータ２０とリング状の圧電素子
４１が接触すると、補助アクチュエータ３０の機構共振
周波数が第４図に示すように低減にシフトする。したが
って、位置決め制御系の安定性を維持するためには、主
アクチュエータ２０とリング状の圧電素子４１が接触す
ると同時に、電流検出回路２４に接続された主位置決め
制御回路２５と、レーザ測長器３５に接続された補助位
置決め制御回路３６のカットオフ周波数を低く設定する
必要がある。

主アクチュエータ２０とリング状の圧電素子４１の接触
は、リング状の圧電素子４１の先端に配置したリング電
極４２によって接触検出回路４４で検出される。また、
簡単には電流検出回路２４に接続された主位置決め制御
回路２５の駆動電流が飽和に達していることを検出すれ
ばよい。主アクチュエータ２０のシーク動作が完了し位
置決め制御状態に６行する場合には、伸縮制御回路４３
を逆に動作させればよく、シーク開始時と全く逆の過程
を経て自動的に位置決め制御状態に穆る。

このようにシーク動作の過度応答に対して針状電極３１
を保護することにより、主アクチュエータ２０のシーク
動作を速くできるため、サーボトラックの高精度書込み
と高速書込み性能を両立できる。

第５図はこの発明の第２の実施例を示すものである。な
お、静電容量Ｃ０は等測的に示しである。この実施例は
、第１図の実施例と基本構成は共通であるが、主アクチ
ュエータ２０の変位を主アクチュエータ２０と補助アク
チュエータ３０に搭載した針状電極３１との空隙ｇに生
じる静電容量Ｃ０の変化から検出する点が異なる。静電
容量ｃｏの変化を検出する回路は、静電容量ブリッジ回
路５０．高周波発振回路５１．コンデンサ５２〜５４．
高周波検波回路５５で構成されている。

ここで主アクチュエータ２ｏと針状電極３１間の距離が
基準値に保たれている場合には、静電容ニブリッジ回路
５０が準平面状態にあり、静電容量ブリッジ回路５０の
端子Ａ、Ｂ間に振幅一定の高周波出力が現れるように調
整される。この高周波出力は高周波検波回路５５によっ
て検波され、高周波信号振幅に比例した直流信号となる
。主アクチュエータ２０と針状電極３１間の空ｆ１Ｍ　
ｇの変化は、この直流信号のレベル変動によって検出さ
れ、これを基にして空隙ｇの距離を一定に保つように主
アクチュエータ２０が主位置決め制御回路２５によって
制御される。

なお、主アクチュエータ２０の変位に対する感度を高め
るため、針状電極３１の先端部は球状にしている。この
ため、針状電極３１の先端部を鋭利にしてトンネル；流
あるいは電界放射電流を検出する場合に比較して分解能
が低いという難点を有している。しかしながら、この発
明のように位置決めを目的とする場合には、分解能が適
当に低く表面の荒さが平均的に観測される方が取扱いが
容易である。

また、上記実施例では主アクチュエータ２０として揺動
形のものを示したが、これは補助アクチュエータ３０の
ように直進形であってもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、レーザ位置決め用の反
射ミラーを主アクチュエータから分離して補助アクチュ
エータに設けたため、位置決め精度を左右する機構共振
周波数を高めて高精度な位置決め制御を実現できる。

また、空隙を制御するためのトンネル電流や、電界放射
電流あるいは空隙に形成される容量の検出は極微小なス
ポットで行われるため、レーザ位置決め系のように主ア
クチュエータに反射面を形成する必要がなく、主アクチ
ュエータの設計の自由度が高まる。さらに、レーザ位置
決め系のように、光軸長性が不要なため、位置決め系を
構成しやすいという特徴もあり、これらの特徴は主アク
チュエータが小型化するほど顕在化する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す要部の構成図、第３図（ａ）
、（ｂ）は接触子の動作説明図、第４図は接触による機
構共振特性劣化の説明図、第５図はこの発明のさらに他
の実施例を示す要部の回路を示す図である。 図中、２０は主アクチュエータ、２１は回動重重、２２
はサーホ゛ヘッド、２３は駆動コイル、２４は電流検出
回路、２５は主位置決め制御回路、３０は補助アクチュ
エータ、３１は針状電極、３２は駆動コイル、３４は反
射ミラー　３５はレーザ測長器、３６は補助位置決め制
御回路、４０はブツシュロッド、４１はリング状の圧電
素子、４２はリング電極、４３は伸縮制御回路、４４は
接触検出回路、５０は静電容量ブリッジ回路、５１は高
周波発振回路、５２〜５４はコンデンサ、５５は高周波
検波回路である。 □　最 り０−■０−ベ ベｍｆｆ１ｒＱ？？す 高周？反茨汲Ｉ！！Ｉ易

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気ヘッドを搭載した主アクチュエータの非接触
   位置決め機構であって、レーザ位置決め用の反射ミラー
   と前記主アクチュエータに向けて配置された針状電極と
   を搭載した補助アクチュエータと、この補助アクチュエ
   ータを制御する補助位置決め制御回路と、前記針状電極
   と主アクチュエータとの空隙に流れるトンネル電流もし
   くは電界放射電流を検出する電流検出回路と、前記トン
   ネル電流もしくは電界放射電流を一定に保つことにより
   前記主アクチュエータと補助アクチュエータとの空隙を
   一定に保つように前記電流検出回路の出力に応じて前記
   主アクチュエータを制御する主位置決め制御回路とを有
   することを特徴とする位置決め制御装置。
2. （２）磁気ヘッドを搭載した主アクチュエータの非接触
   位置決め機構であって、レーザ位置決め用の反射ミラー
   と前記主アクチュエータに向けて配置された針状電極と
   を搭載した補助アクチュエータと、この補助アクチュエ
   ータを制御する補助位置決め制御回路と、前記針状電極
   と主アクチュエータとの空隙に生ずる静電容量を検出す
   る静電容量検出回路と、前記静電容量を一定に保つこと
   により主アクチュエータと補助アクチュエータとの空隙
   を一定に保つように前記静電容量検出回路の出力に応じ
   て前記主アクチュエータを制御する主位置決め制御回路
   とを有することを特徴とする位置決め制御装置。
3. （３）針状電極近傍に平行に配置された伸縮可能な接触
   子と、この接触子の伸縮を制御する伸縮制御回路とを備
   え、さらに主位置決め制御回路および補助位置決め制御
   回路はカットオフ周波数を少なくとも２段階に切り換え
   可能な構成としたことを特徴とする請求項（１）または
   （２）に記載の位置決め制御装置。