JPH04134764A - ヘッド位置決め装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ヘッドの位置決め装置に関し、特に、複数
のデータヘッドを少なくとも一つのサーボヘッドで読み
出したサーボ情報を用いて位置決め動作を行う、サーボ
制御方式のヘッド位置決め装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭６２−１１９７７５号公報に示さ
れた従来のヘッド位置決め装置の一例を示す斜視図、第
６図はその断面図、第７図はヘッド位置決めの原理を示
すシステム構成図である。すなわち、第５〜７図におい
て、〈１〉は磁気ディスク、（２ａ）は磁気ディスク＜
１）上に位置し、データを書き込んだり読み出したりす
るためのデータヘッド、（２ｂ）はサーボ情報を読み取
るためのサーボヘッド、（３〉はディスク（１〉の記録
面上に書かれたサーボ情報、（４ンは磁気ヘッド（２ａ
）（２ｂ）を支持する支持バネで、支持バネ（４）は支
持手段すなわちアーム〈５）（５ａ）（５ｂ）に固定さ
れている。（６）はアーム（５）を所定の範囲で回転自
在とする回転軸、（７〉は回転軸（６）を支持するハウ
ジング、く釦はアーム（５〉と対抗して回転軸（６）に
取り付けられたコイルで、アーム（５〉とコイル（８）
とでキｉリッジ（９〉を機成している。〈１０）はコイ
ル（８〉に差交する磁束を発生するマグネットである。

（１１）は磁気ヘッドの位置を制御するためのサーボ回
路である。

上記のように構成されたヘッド位置決め装置において、
例えば、データヘッド（２ａ）が磁気ディスク（１〉か
らデータの読み出し、書き込みを行う際、その作業が完
了するまでデータヘッド（２ａ）は磁気ディスク〈１）
の所定の位置を維持し続けなければならない。この読み
出し、書き込みの際、上述した各構成部品は、熱的変形
のように周波数の低いものから、磁気ディスク（１）の
回転時の偏心または回転軸（６）とその軸受に起因する
振動、また、ヘッド（２ａ）（２ｂ）を支持する支持バ
不り４〉の振動などの種々の周波数で変動している。し
たがって磁気ディスク〈１〉上のトラックと磁気ヘッド
の間には、広い周波数特性を持った相対変位が生じる。

この時データヘッド（２ａ）は、この相対変位に追従し
て動くことが必要である。磁気ヘッドの位ｆｌｙとサー
ボ情報の位置Ｘとの差（ｘ−ｙ）を追従誤差ｅとすると
、サーボ回路（１１）は、この値を０にするようにヘッ
ド位置決め機構を制御する必要がある。

そこで、複数の記録面のうち一つの記録面を位置決めの
ためのサーボ情報（３〉を記録しておく専用のサーボ面
とし、これに対応する磁気ヘッドなサーボ情報（３）を
読み出すための専用のサーボへラド（２ｂ）とする。磁
気ヘッドの位置決め動作のときには、このサーボヘッド
（２ｂ）によって予めサーボ面に書ま込んでおいた特定
のサーボ情報＜３）を読み出して指定されたトラックと
の追従誤差Ｃの値を０とするような電流が、サーボ回路
（１１）からコイル（８〉に流される。コイル（８）に
電流が流れると、マグネット（ｌＯ）で発生するコイル
（８）に差交する磁束によりコイル（８）に電磁力が生
じ、コイル（８）は電流の強さに応じて変位する。コイ
ル（８〉の変位と共に回転軸（６）に取り付けられたキ
ャリ９ジ〈９）が回転し、それによりデータへウド（２
ａ）を磁気ディスク（１）の所定の位置に位置決めする
ことができる。

上述のようなヘッド位置決め装置では、位置決め動作の
ときに、サーボヘッド（２ｂ）やデータヘッド（２ａ）
を支持している支持バネ＜４）やアーム（５）が特定の
周波数において機械的な共振現象を発生する。第８図に
、この時の支持バネとアームの典型的な振動モード図を
示す。この図から分かるように、支持バネはねじれなが
ら図に矢印で示すヘッドのシーク方向（円板の半径方向
に相当する）に曲げ変形している。このためこの振動は
、ヘッドとトう・ｌり間の誤差となり、ヘッドの位置決
め制御系に悪影響を与える。

ところでこの時、サーボヘッド＜２ｂン（二生じる振動
の共振周波数は、データヘッド（２ａ〉に生じる振動の
共振周波数に比べて高くなる。この理由は以下のとおり
である。すなわち、データヘッド（２ａ〉用のアーム（
５ａ〉には、第５図に示すように、通常それぞれ上側ヘ
ッドと下側ヘッドの２本のヘッドが取り付けられる。上
側ヘッドはディスクの下側の記録面用のヘッドであり、
下側ヘッドはディスクの上側の記録面用のヘッドである
。それに対して、サーボヘッド（２ｂ）のアーム＜５ｂ
〉には、通常１本のヘッドしか取り付けない。そのため
、サーボへッドク２ｂ〉用のへラドアーム（５ｂ）の付
加質量が、データヘッド用アーム（５ａ）の付加質量よ
りも小さくなるため、サーボヘッド用アーム（５ｂ）と
支持バネ（４）による第７図に示した振動の固有振動数
が、データヘッド用アーム（５ｂ）と支持バネ（４〉に
よる固有振動数よりも高くなる。

二の場合の、コイル〈８）に流れる駆動電流、すなわち
コイル（釦の加振力とサーボヘッドク２ｂ）の加速度の
周波数に対する関係（イナータンス応答）の実測結果を
、第９図（ａ）（ｂ）に示す。この図において参照符号
Ａ、　　Ｂに示すように、支持バネとアームの振動に起
因するピークが反共振−共振の形になる。

二の原因は、第１０図に示すような、回転自由に支持さ
れた簡単な３自由度のモデルで説明することができる。

この図において、添字Ｓはサーボヘッドのアーム（５ｂ
）と支持バネ（４）の振動に相当するバネ・質量系を、
ｄはデータヘッドのアーム（５ａ）と支持バネ（４）の
振動に相当するバフ・・質量系を表す。ｍｓ、　　ｍｄ
、　　ｋｓ、　　ｋｄは、それぞれサーボへ・ノド〈２
ｂ）とデータヘッド〈２ａ〉の等酒質量とそれを支える
支持部分の等価バネ定数である。アーム部の剛性はヘッ
ド支持部分の剛性に比べて十分大きいので、完全な剛体
でモデル化し、その回転軸回りの慣性モーメントをＪと
する。Ｘｓ、　　Ｘｄ、Ｘｃ、θはそれぞれ、サーボヘ
ッド（２ｂ）、データヘッド（２ａ）、コイル（８）の
駆動点Ｃの各変位とアーム（５〉の回転角である。アー
ム（５）の回転中心からヘッド（２ａ）＜２ｂ）、コイ
ル（８〉の駆動点Ｃまでの距離をそれぞれ１ｈ、　ＩＣ
とする。この系において、コイルの駆動点Ｃを加振力ｆ
ｃで加振したときのサーボヘッドの加速度のイナータン
ス応答（Ｘｓ／ｆｃ）は次のような式で表すことができ
る。

ここで、 （１）式より、サーボヘッド（２ｂ）のイナータンス特
性（Ｘ　ｓ／　ｆ　ｃ）において、零点に相当するデー
タへラド（２ａ）の固有振動数ωｄで反共振が生じ、極
に相当するω１とω２で共振が生じることが分かる。こ
こで、サーボヘッドの固有振動数ωＳがデータヘッドの
固有振動数ωｄよりも大きい場合、（２）式より ｍｄくω２くω１（３） となり、反共振が先に生じた後、共振が発生することが
分かる。第１１図（ａ）（ｂ）は、　（１）式のイナー
タンス特性を示したものであり、この図からも、ωＳ〉
ｍｄのとき、ω１の前に反共振が生じ、共振−反共振の
形になることが分かる。

次に、第７図に示したヘッド位置決めサーボ系において
、上述のような機構系の機械共振ω１、ω２が、サーボ
系のクロスオーバー周波数のωＣよりも高い領域にある
場合を考えると、位置誤差Ｃに対する出力Ｙの比をとっ
た制御系の開ループ特性（ボード線図）は、第１２図（
ａ）（ｂ）の櫟になる。

すなわち、第１２図（ａ）（ｂ）の例においては、機械
系の第１次共振ω１に相当する大き、なピークを有する
振動がクロスオーバー周波数ωＣよりも高い領域に発生
し、かつ上述のような理由でそれに先立って反共振ωｄ
が生じるために、−２００°付近にあった位相が共振ピ
ーク付近で一１８０°を横切り、位相余裕が無くなる。

その結果サーボ制御系が不安定になる。これによって、
サーボヘッドの位置決め動作が不安定になるため、磁気
ディスク装置の書き込み動作や読み出し動作に誤動作が
発生する。

二の様な現象に対処するため、従来のヘッド位置決め機
構では、ピークが生じてもゲイン余裕が十分ある（らい
、機械振動の共振周波数を高くしたり（特開昭６２−１
１９７７５号公報）、サーボヘッドを支持するアームの
先端部側面に粘弾性体を介しておもりを固着することに
より、特定の周波数を除去したりく特開昭６４−４８２
７７号公報）、あるいは、サーボヘッドの支持バネに粘
弾性材を貼付することにより、サーボヘッドの周波数応
答に現れるピークの高さを低（する（特開平１−１６２
２１２号公報）などの手段を用いている。

［発明が解決しようとする謀題コ 上記のような従来のヘッド位置決め機構では、位置決め
の際に生じるサーボヘッドの支持バネに生じる振動のた
めヘッド位置決め制御系が不安定になったり、またそれ
を防ぐために機械系の共振周波数を上げればよいが、そ
れにも限度があり、おもりを固着したり、粘弾性材を貼
付するなどのために、加工工程が増え、また製造コスト
が高くなるなどの問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、上述のような従来のヘッド位置決め装置の欠点を解
消して、サーボヘッドの振動による制御系の不安定性を
抑制し、従りて安定した位置決め動作のできるヘッド位
置決め装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 二の発明に関わるヘッド位置決め装置は、サーボヘッド
を支持する支持手段の固有振動数が、データヘッドを支
持する支持手段の固有振動数に比べて、等しいかあるい
は低（なるように構成したものである。

［作用］ この発明におけるヘッド位置決め装置は、サーボヘッド
の支持バネとアームの固有振動数ωＳがデータヘッドの
支持バネとアームの固有振動数ωｄよりも低い（ωＳく
ωｄ）ため、　（２）式より、ω１くωｄくω２ となる。したがって、　（１）式よりサーボヘッドのイ
ナータンス特性（Ｘｓ／Ｆｃ）における第一次共振ω１
は、第１３図（ａ）（ｂ）に示すような共振−反共振の
形になる。従って、二の様な機械系を含むサーボ制御系
の開ループ特性（ボード線図）は、第１４図（ａ）＜ｂ
）のようになる。第１４図（ａ）（ｂ）にオイテ、大キ
なピークω１があっても、共振ω１が反共振ωｄに先立
っである。したがって、ゲインのピークがＯｄＢを越え
ても、位相が−１８０゜を横切る二となく、位相余裕は
十分に保たれたままである。したが・つて、サーボ制御
系が不安定ζ二なることが回避される。

また、サーボヘッドの固有振動数がデータヘッドのそれ
と等しいときには、ωＳ＝ωｄとなり、従つて、式（２
）において、ωｌ＝ωｄとなる。このとき式（１）にお
いて零点と極の相殺が起こり、第一次モード（ω１）の
ピークは消滅する。従って、やはりこのモードは位置決
めサーボ系に影響を及ぼさない。この場合の制御系の開
ループ特性を第１５図（ａ）（ｂ）に示す。

以上のように、加工工程や製造コストを大幅に上げるこ
となく、また、サーボ系のクロスオーバー周波数に対し
て十分に高（ない共振周波数を持つ機械系に対しても、
簡単な方法で安定なサーボ制御系が構成でき、磁気ディ
スクの任意のトラックに対する位置決め精度を向上させ
ることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）はこの発明の一実施例によるヘッド位置決め装
置を示す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）の要部を示す平
面図である。図において、サーボヘッド（２ｂ）とデー
タへラド（２ａ〉の支持バネ（４〉が、それぞれアーム
（５ａ）（５ｂ）に取り付けられ、コイル＜８）に供給
される電流によって発生する電磁力によってキャリッジ
〈９〉が回転され、ヘッド（２ａ〉が磁気ディスク（１
）上の所定の位置に位置決めされるのは、従来例と同じ
である。

サーボアーム（５ｂ）先端孔には、サーボヘッド（２ｂ
）を支持するための支持バネ（４）が取り付けられてい
るが、支持バネ〈４〉取り付は部近傍において、図に示
すような切れ込み（５Ｃ）が設けられている。

このため、第８図に示したような振動モードでは、アー
ムの振動に対する剛性が下がるため、サーボへヮドク２
ｂ〉の振動の固有振動数が下がり、データへ−ノド（２
ａ〉の固有振動数と同等もしくは低くすることができる
。この様に構成されたヘッド位置決め装置におけるサー
ボヘッドのイナータンス特性の実測結果は第２図（ａ）
（ｂ）の様になる。第９図（ａ）（ｂ）に示した従来例
のイナータンス特性では、ω１のピークが反共振−共振
の形であったのに対して、第２図（ａ）（ｂ）では、共
振−反共振の形になっており、位相進みが生じないので
、安定な位置決め制御系が得られる。

なお、サーボアーム（５ｂ）の形状は第１図（ａ）（ｂ
）に示したものに限らず、サーボアーム（５ｂ）の少ｔ
ｔくとも−８のシーク方向の幅を、データアーム（５ａ
）のシーク方向の幅に対して小さ（し剛性を下げるよう
にしたものであればよく、例えば第３図（ａ）（ｂ）に
平面図で示すようなものであってもよい。

第４図はこの発明のさらに他の実施例であるヘッド位置
決め装置を示す斜視図であり、この実施例の場合には、
サーボヘッド（５ｂ）の先端に適当なおもりを固着する
ことにより、サーボヘッド（５ｂ〉の固有振動数が、デ
ータヘッド＜５ａ）のそれよりも低くなるように構成し
ている。この実施例においても、上記実施例の場合と同
様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、サーボへウドを支持
する支持手段の固有振動数が、データヘッドを支持する
支持手段の固有振動数に比べて、等しいかあるいは低く
なるように構成したので、サーボヘッドの位置決めサー
ボ系において振動にヨル共振ピークが発生しても位相余
裕を十分に保つこトかできるので、サーボ系を常に安定
に保つ二とができ、安定した位置決め動作を行う二とが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例によるへ・ソド位置
決め装置を示す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）の要部を
示す平面図、第２図（ａ）（ｂ）はそれぞれ第１図の実
施例におけるコイル駆動力ｆｃに対するサーボヘッド加
速度Ｘｓの周波数応答（イナータンス特性）を示す特性
図、第３図（ａ）（ｂ）はそれぞれこの発明の他の実施
例によるヘッド位置決め装置の要部を示す平面図、第４
図はこの発明のさらに他の実施例によるヘッド位置決め
装置を示す斜視図、第５図は従来のヘッド位置決め装置
を示す斜視図、第６図は第５図の断面図、第７図は従来
のヘッド位置決め装置の原理を示すシステム構成図、第
８図はヘッド支持バネとアームの振動モードを示す説明
図、第９図（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来のヘッド位置決
め装置におけるコイル駆動力ｆｃに対するサーボヘッド
加速度Ｘｓのイナータンス特性を示す特性図、第１０図
はヘッド支持バネの振動における共振と反共振の関係を
簡易モデルで説明する説明図、第１１図（ｎ）（ｂ）は
それぞれサーボヘッド系の固有振動数がデータヘッド系
の固有振動数よりも高い場合のイナータンス特性を示す
特性図、第１２図（ａ）（ｂ）はそれぞれ第１１図（ｎ
）（ｂ）に示したような機械系を含む位置決めサーボ系
の開ループ特性を示す特性図、第１３図（ａ）〈ｂ）は
それぞれサーボヘッドの固有振動数がデータヘッドの固
有振動数よりも低い場合のイナータンス特性を示す特性
図、第１４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ第１３図〈ａ）（
ｂ）に示したような機械系を含む位置決めサーボ系の開
ループ特性を示す特性図、第１５図（ｎｉｂ）はそれぞ
れサーボヘッド系の固有振動数がデータへ・ノド系の固
有振動数に等しく零極相殺が起こったときのサーボ系の
開ループ特性を示す特性図である。 図において、（１）は磁気ディスク、〈２ａ〉はデー報
、（４）は支持バネで、＜５＞（５Ω）＜５ｂ）はアー
ム。 〈５ｃ〉は切れ込み、（５ｄ〉はおもり、（６〉は回転
軸、〈７）はハウジング、（８〉はコイルである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代　　理　　人　　　大　　岩　　増　　雄夕へ−Ｉド
、〈２ｂ）はサーボヘッド、（３）はサーボ情２ｂ 第１図 ＋ｂ） 第３図 υ 母胃（ 七＼５）１ へ− 零實ｔ ζ 第１０図 づ宜槍 だ臂奪 た５、）１ 月費ｉ 手 続 補 正 書（自発） ２、発明の名称 ヘッド位賑決め装置 ３、補正をする者 代表者　志 岐 守 哉 氏 名 三菱電機株式会社内 （７３７５）弁理士大岩増雄 （連絡先０３（３２１３）３４２１特許部）＆　補正の
対象 図面 ６、補正の内容 図面の第１θ図、第１１図（ｂ）、および第１５図（ｂ
）を別紙のとおり訂正する。 ７、　添付書類の目録 図面（第１０図、第１１図（ｂ）、第１５図（ｂ））１
通 以上 吐−１）ゑ 第１０図 ′トマトも

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面または両面を記録面とする複数枚のディスク
   と、これらのディスクに対して情報の記録と再生動作を
   行う複数個のデータヘッドと、上記ディスクの記録面の
   うちの任意の一個の記録面に予め記録されたサーボ情報
   を読み出す少なくとも一個のサーボヘッドと、上記デー
   タヘッドとサーボヘッドをそれぞれ支持する支持手段と
   を備え、上記サーボヘッドによって上記サーボ情報を読
   み出すことによって上記データヘッドとサーボヘッドと
   を上記ディスク上の任意の位置に位置決め動作を行うヘ
   ッド位置決め装置において、 上記サーボヘッドを支持する支持手段の固有振動数が、
   上記データヘッドを支持する支持手段の固有振動数に比
   べて、等しいかあるいは低くなるように構成したことを
   特徴とするヘッド位置決め装置。
2. （２）サーボヘッドを支持する支持手段の少なくとも一
   部のシーク方向の幅を、データヘッドを支持する支持手
   段のシーク方向の幅に対して小さくし剛性を下げること
   によって、上記サーボヘッドを支持する支持手段の固有
   振動数が、上記データヘッドを支持する支持手段の固有
   振動数に比べて、等しいかあるいは低くなるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヘッド位
   置決め装置。