JPH0323568A - 磁気ディスク装置 - 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】 〔Ｉ蛮Ｘ！Ｌの利用分野〕 本発明は、磁気ディスク′４Ａ置の位置決め機構に係り
、特に高精度な位置決め精度を必要とし、かつ、振動の
少ない位置決め機構の磁気ディスク装置に関する。

〔従東の技術〕

従来の装置は、リニア型位置決め機構の例では駆動力の
反力を装置全体の剛性で吸収するか，銃砲に見られるよ
うに、摩擦によるダンピング効果をＩＪ用するもの，反
カビストンを打撃ピストンと１８０゜の位相差で同期振
動させ、反動を吸収するもの、駆動部をコイルばねで支
持し、固イＪ′振動梢を大きく変えたもの、積層圧電素
子の変位で振動を吸収する方広がとられていた。しかし
、以−Ｌの方法では十分高い周波数の振動にまで追従で
きないこと，振動吸収にゴム等の粘弾性を利用したもの
は、高周波数に対応できるが、適用範『０が狭いこと、
温度の影響を受けやすいことなどの欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は，広範四の駆動周波数に対して追従でき
ないこと、温度の影響を受けやすいことなどの欠点があ
った。そこで、広範囲の駆動周波数に追従でき、かつ温
度の影響を受けに＜＜，安定な特性をもつ防振機構が必
要とされた。そこで電歪索子の変位を利用して，付加質
量を加速度的に動かして，駆動反力を相殺する方法をと
った。

しかし、電歪素子の変位は小さく、ボイスコイルモー夕
の位置決め機構のス１〜ロークが大きいため断続的に一
方向に長いストロークにわたって位置決め機構が駆動さ
れて、これに対応して電歪素Ｉを駆動していくと、電歪
素子に印加する電圧が許容値を越えたり、入力信今に雑
音が混入し、振動を増加する可能性があった。

本隋明の［Ｉ的は、位置決め機構の駆動反力の軽減する
駆助反力軽減装置の入力制御を実施し、安定な動作がで
きる磁気ディスク装埴を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

Ｌ．ＳＱ　ｔ１的は、関動反力軽減装置の上要部である
屯歪索ｆ−の入力制御装植を，投けることにより達成す
る。

〔作用〕

磁気ディスク装置の位置決め機構では，位置決め機構を
駆動する時、駆動反力が作用する。この駆動反力は付加
質敏の慣性力の反力を利用して相殺される。付加質量は
，電歪素子の変位を＋１］用して，加速度運動する。駆
動反力や，駆動部の加速度の微分値に応じて電歪素子の
印加電圧が変化する。この時、一方向に連続的に運動が
発生した場合、反力発生装置の駆！ｉ！ｌＪ電圧が積算
され．．ｔ′ｆ容印加電圧を越えたり，印加電圧に雑音
が入力されることによって磁気ディスク装置の振動を増
加させたりすることがあるので本発明による入力Ｍｌｆ
ｆは電歪素子の入力を制御する入力制御装置により反力
軽減装置の機能を安定させる。

〔実施例〕

以ト、本発明の一実施例を第１図により説明する。磁気
ディスク装置は、データのあｔみ書きを行うヘッド１と
、データの記憶されたディスク２。，を支持して回転さ
せるスピンドル２ｂと、スピンドル２ｂを駆動するモー
タ７と、ヘッド１を持ち，かつヘッドのアクセス動作を
行うキャリツジ：３と、キャリツジ３をアクセス動作さ
せるボイスコイルモータ４と、ボイスコイルモータ４を
駆動する制御回路８と、前記各部材を支持するベース５
と、ベース５とともに前記各部材を外気からシールドす
るカバー９から構成される。次にその動作を説明する。

キャリツジ３は．ボイスコイルモータ４によって駆動さ
れ、ディスクの案内路６の上を往復運動する。これによ
って、ディスクに書き込まれたデータを読んだり、ディ
スクにデータが書き込まれる。このデータの書き込みの
ために、キャリツジ３の先端のヘッド↓をディスク２ａ
上にある点に位置決めしなければならない。この位置決
め精度は、キャリッジ３を案内路６の−Ｌを案内する精
度と、ヘッド１がディスク上から検出するポジション信
号を用いた制御回路８の精度に依存している。しかし、
この位置決め精度に悪い影響を及ぼすのが，キャリツジ
３を駆動するために発生する駆動反力である。すなわち
、このｗｊｊ動反力によって駆動部が加振され、その振
動が伝オ〕って、スピンドル２を振動させる。この結果
、ディスク２ａとヘッド１の間に相対的な変位が発生し
、それが、位置決め誤差の原因となるためである。そこ
で、本発明の第１図に示した実施例のように，従来の磁
気ディスク装置の構或にさらに、反力軽減装置を設けて
いる．この反力軽減装置は、ボイスコイルモータ４にオ
モリ部材１１を積層された電歪素子１０の間にはさみ込
んだものを取り付け、積層電歪素子１０を発生する駆動
反カに応じて駆動するｆｆ！歪素子駆動回路１３を付加
して構或される。積層電歪素子１０は、オモリ部材１１
をはさんで両側に同数ずつ、少なくとも１つ以上等間隔
に設けられている。また，積層電歪素子１．０はそれぞ
れの片側を、ボイスコイルモータ４に固定されている。

オモリ部材１１は、積層電歪素子１０とともに往復運動
する。また、オモリ部材ｌ１の加速度運動方向と，積層
電歪素子１０の変位の方向は同じである。オモリ部材１
】の運動によって力を得るわけであるから，駆動反力を
軽減する場合には、オモリ部材１ｌの加速度運動方向と
、ｌｓＩｉ動反力の方向は一致する。

ここで、防振の原理について説明する。第２図は防振の
原理モデルを示したもので，質ｉｔ　ｍ　１のボイスコ
イルモータマグネット１６がバネ要素２０とダンピング
要素１９で支持され，このボイスコイルモータ１６に積
Ｎｔ歪素子１８，オモリ部材ｌ７が順に接続されている
。ボイスコイルモータ１６に駆動反力Ｆ１が作用すると
，変位する。

そして，藺動反力Ｆ１が振動的であれば，振動する。こ
の振動を減らすには、駆動反力Ｆｒ　を減らしてやれば
良いことは明らかである。しかし，駆動反力ＦｌがＤＣ
戊分だけであれば、振動は発生しむい。したがって、駆
動反力Ｆｒの微分値、すなわち、ボイスコイルモータ１
６でみれば、ボイスコイルモータ１６の加速度に応じた
フィードバックを行なってやれば良いことになる。防振
のための力をＦ２として、以上を運動方程式に表わすと
， （ｍｌ＋ｍｚ）Ｘ．ｔ＋ｃｉＸｔ＋ｋｔＸｔ＝Ｆ１　Ｆ
２・（１） ＸＺ＝　Ｋ　Ｘｔ　　　　　　　　　　　　−（２）と
なる。

第３図は，駆動反力Ｆｌと制振力Ｆｚの時間変化の一例
である。防振のための力を発生させる方法について説明
する。第２図に示した、オモリ部材１７（質量ｍ２）に
加速度運動させると、慣性力Ｆ　ｃ　＝ｍｚＸｚが発生
する。このオモリ部材１７に加速度運動させるための反
力が、第３図の制振力Ｆ２として利用できる。オモリ部
材１７を動かすには、積層電歪素子１８を加速度的に変
形させてやれば良い。例えば，積層電歪素子１８に圧電
素子を用いると、高い周波数応答性が有るので、高い周
波数の加振力成分に対して、制振力を発生出来る．そし
て、オモリ部材１７を加速度運動させて得られる慣性力
のうち、ボイスコイルモータマグネットｌ６に制限力と
して利用できる力は２次式で表わすことが出来る。

１＋ｍｚ ｒｒ＋ｚ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３
）第５図は、式（１）（２）　（３）を用いて、マグネ
ッ１・の加速度の時間変化を試算してみたものである。

フィードバック！（制振力の大きさ）を増すと、マグネ
ットの加速度の最大値が減少する。

第６図は、制振力を加えた場合と加えない場合の、マグ
ネットの加速度波形の周波数成分の違いを示したもので
ある。制振力を加えた場合、周波数成分が減少する。

以上、反力軽減装置の駆動方法について説明した。次に
，反力軽減装置の入力制御回路の構成について説明する
。

第７図は，本発明によって得られる反力軽減装置駆動部
に印加する電圧の変化を示したものである。これは、第
１図に示した入力制御装置としての駆動電気調整回路２
１によって達成される．この電圧調整の必要性について
次に説明する。磁気ディスク装置では連続的に一方向に
小きざみにヘッドをアクセスする場合があり、これに対
して、Ｆ記の電圧調整を行うことなく，反力軽減装置を
動作させると，￥ｔ［ｌＩ電圧が積算され、電歪素子に
印加される電圧が許容値を越える場合がある。電圧が許
容値を越えた場合、反力軽減装置が本来の機能を果さな
くなる可能性がある。そこで、この反力軽減装置の電歪
素子に加える駆動電圧にバイアス電圧を加え、このバイ
アス電圧に常に収束するよう電圧調整を次の様に行う。

すなわち、印加電圧がバイアス電圧より高い場合は、放
電、低い場合は充電を行う。この電圧調整の過程を示し
たのが、第７図である．ただし、この時放電あるいは充
電の時定数をオモリ部材１１の加速度的な運動によって
発生する慣性力が反力軽減に支障をきたさない範囲にと
どめておく。

例えば．時定数を反力軽減装置の駆動周波数の下限値か
ら求められる時定数よりも大きくとることによって，発
生する慣性力も小さくなり、反力軽減に支障をきたすこ
となく．駆動電圧を安定に保つことができる。

また、時定数を磁気ディスク装置が持つ固有振動数の最
小値から求められる周期よりも大きくとることによって
、装置の振動系の共振を回避することができる． 第８図は、本発明の一実施例である。制御回路の構成は
，例えば第８図の如く構成される。検出信号としてボイ
スコイルモー夕入力電流あるいはボイスコイルモータマ
グネットの振動加速度のどちらをとるかによって、駆動
反力検出回路あるいは振動加速度検出回路を選択的に動
作させる。次にフィルター及び位相補償回路を通して、
雑音の除去あるいは検出信号の周波数帯域の選択、位相
の遅れ進みの補償を行い、その後，信号発生回路で反力
軽減装置の駆動信号を発生させ、電圧調整回路において
、前記駆動信号を飽和しないよう放電あるいは充電を行
なわせ、さらに増幅器を介して負荷（電歪素子）に供給
される。この回路では、電圧調整回路の動作電圧が低く
、回路を安価に製作できる。電圧調整の方法としてはコ
ンデンサの充放電を利用するか、バイアス電圧を調節す
る方法が考えられる． 第９図は．本発明の一実施例であり、電圧調整回路を増
幅回路と負荷の間に設けている。この方法では，バイア
ス電圧の設定が容易である．積層電歪素子に積層圧電素
子を用いた場合、変位量は小さいが、高い周波数まで応
答することから、高い周波数成分の防振に有効である。

したがって，Ｎ撃的な力に対応させると効果大である。

前記実施例では，磁気ディスク装置，特にリニア形磁気
ディスク装置を主に説明したが，ロータリ形磁気ディス
ク装置にも適用できることは言うまでもなく、また、爆
発による衝撃力を伴なうエンジン，例えば．自動車用エ
ンジンのマウントとしても高周波数成分を除去できる防
振装置として右効である． 第１０図は、本発明の一実施例である。制御同路は例え
ば第７図の如く構成される。検出信号としてボイスコイ
ルモータの入力，電流あるいは、ボイスコイルモータマ
グネットの振動加速度のどちらをとるかによって、駆動
反力検出回路２２あるいは、振動加速度検出回路２３を
選択的に動作させる．次に、信号発生回路で反力軽減装
置の駆動信号を発生させ、電圧調整回路２１において、
前記駆動信号が飽和しないよう放電，あるいは充電を行
わせ、増幅器を経て、フィルタ回路２０によって、信号
をろ波し、任意の周波数帯域のみ通過させて、反力軽減
装置の出力信号とする。フィルタ回路２０では、必要に
応じて周波数帯域を低域パス，高城パス，バンドパスと
選択的に動作、機能させることによって，反力軽減をよ
り効果的に機能させることができる。また、前記フィル
タ回路を、帯域の選択的フィルタではなく、特定の周波
数の選択的フィルタで構戊すれば，機械系の共振を避け
て，より広範囲の周波数帯域で効果的な反力軽減が可能
となる。

第１１図は、本発明の一実施例であるこの実施例では、
フィルタ回路２０を駆動回路１３の入力側に置いて構成
している６この構１戊であると駆動，電圧が増幅される
前であるので、処理電圧も低く、回路構ｒ戊が容易とな
る。また，駆動反力検出器回路２２，振動加速度検出回
路２３から、駆動回路１３の増幅回路の入力部までをデ
イジタル化することが容易となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気ディスク装置の位置決め機構の駆
動反力を軽減する装置の動作の安定が図られ、これによ
って，振動が小さく，かつ信頼性の高い位置決め機構と
することができ、高速化，高密度化に対応できる磁気デ
ィスク装置とすることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気ディスク装置のリニア
型アクセス機構の縦断面図、第２図は防振の原理モデル
，第３図は駆動反力Ｆｉと制振力Ｆ２の時間変化、第４
図は加速度の時間変化、第５図は制振方を加えた時のマ
グネットの加速度の計算結果、第６図は第５図の加速度
波形の周波数分析結果，第７図は駆動電圧調整の一例、
第８図は本発明の一実施例の反力軽減装置即動回路のブ
ロック図、第９図は本発明の一実施例の反力＄！　減装
置駆動回路のブロック図，第１０図は本発明の一実施例
の反力軽減装置駆動回路のブロック図、第１１図は本発
明の一実施例の反力軽減′４Ａ置駆動回路のブロック図
である。 １・・・ヘッド．２ａ・・・ディスク，２ｂ・スピンド
ル、３・・・キャリツジ、４．・・・ボイスコイルモー
タ，５ベース，６・・・キャリツジ案内路，７・・・デ
ィスク回転モータ、８・・・駆動回路，９・・・カバー
、】Ｏ・・積層電歪素子、１１・・・オモリ部材、１２
・・加速度微分回路、１３・・・電歪素子駆動回路、１
４・・駆動部支持部材，１５・・ボイスコイルモータマ
グネット，１６・オモリ部材、１７　・積層電歪素子、
１８ダンピング要素，１９・・・バネ要素，２１・・駆
動電圧５ｌ整回路、２０・・フィルター回路、２２・即
動第　２Ｆ］ 第 ５ 舅 蔓 ６ 口 第 ７ 日 蒔 間 ７２ 第 ８ 口 弟 ９ ０ ２２ 弟 ／０ 口 ？フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１個の磁気ディスクに記録信号をアクセ
   スするヘッドと、該ヘッドをディスクの所定の位置に駆
   動位置決めする位置決め装置と、該位置決め装置のヘッ
   ドの駆動反力を検出し検出反力に応じて逆方向の力を発
   生する錘を駆動する電歪素子の駆動回路からなる反力軽
   減装置とを備えた磁気ディスク装置において、電歪素子
   への駆動入力を制御する入力制御装置を設けたことを特
   徴とする磁気ディスク装置。 ２、入力制御装置は電歪素子の駆動入力の印加電圧が、
   所定のバイヤス電圧を越えた場合に放電し、所定のバイ
   ヤス電圧を越えない場合に充電する電圧調整回路である
   請求項１の記載の磁気ディスク装置。 ３、電圧調整回路が、電歪素子駆動信号発生回路と駆動
   信号増幅回路との間に設けられている請求項２に記載の
   磁気ディスク装置。 ４、電圧調整回路が電歪素子駆動信号増幅回路と電歪素
   子間に設けられている請求項２又は３に記載の磁気ディ
   スク装置。 ５、電圧調整回路の放充電時定数が反力軽減装置の駆動
   周波数の下限値から求められる時定数よりも大きい請求
   項２、３又は４に記載の磁気ディスク装置。 ６、電圧調整回路の放充電時定数が、電歪素子の駆動周
   波数の最小値から求められる時定数より大きい請求項２
   、３又は４項に記載の磁気ディスク装置。 ７、駆動電圧調整回路の放充電時定数が磁気ディスク装
   置の固有振動数から求められた周期の最大値よりも大き
   い請求項２、３又は４に記載の磁気ディスク装置。 ８、入力制御装置が、駆動反力の周波数成分のうち所定
   範囲の周波数の駆動反力に応じる周波数の入力を電歪素
   子に与える請求項１に記載の磁気ディスク装置。 ９、所定範囲の周波数が磁気ディスク装置の固有振動数
   を含む請求項８に記載の磁気ディスク装置。 １０、所定範囲の周波数を選択するフィルターと、位相
   補償回路とが駆動回路に前置されている請求項８又は９
   に記載の磁気ディスク装置。 １１、所定範囲の周波数を選択するフィルターと、位相
   補償回路とが駆動回路に後置されている請求項８又は９
   に記載の磁気ディスク装置。