JPH1083641A - 位置検出装置と位置決め装置及びそれを用いた情報記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体側に大げさな部材を設けることを必要と
せずに、物体の位置を高い信頼度で位置検出、位置決め
することが可能な位置検出装置、位置決め装置及びそれ
を用いた情報記録装置を提供する。 【解決手段】 物体ARM1に当接する部材RODに物体ARM1
より加わる力の変化を検出する手段PSを設けたことによ
り物体ARM1の位置変化情報を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブの磁気ヘッドの様な物体用の位置検出装置、位置
決め装置及びそれを用いた情報記録装置に関する。本発
明は特に、コンピューターに使用されるハードディスク
ドライブ装置（以下HDD）の製造装置、そのなかでもHDD
内部のハードディスクにサーボトラック信号を高精度に
書き込むための装置に良好に適用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のHDD内部のハードディスクにサー
ボトラック信号を書き込むための装置の説明図を図１に
示す。

【０００３】図１において、HDDはハードディスクドラ
イブ装置、HDはハードディスク、SLIDはスライダー、AR
M1は磁気ヘッドアーム、VOICはボイスコイル、OHDはハ
ードディスクHDのスピンドル、OARMは磁気ヘッドアーム
ARM1の回転軸である。

【０００４】ハードディスクHD表面には磁気記録媒体が
蒸着されている。ハードディスクHDはスピンドルOHDを
中心に常時高速で回転しており、ハードディスクHDの表
面に近接して磁気ヘッドが配置されている。磁気ヘッド
は、ハードディスクHDの外側に回転中心OARMを持つアー
ムARM1の先端に取り付けられたスライダーSLIDと呼ばれ
る略直方体の部分に組み込まれていて、ボイスコイルVO
ICでアームARM1を回転駆動することによりハードディス
クHD上を略半径方向に相対移動できるようになってい
る。

【０００５】よって、回転するハードディスクHDと円弧
移動する磁気ヘッドによって、円盤状のハードディスク
表面上の任意の位置（トラック）に磁気情報を書き込ん
だり読み取ったりすることができる。

【０００６】さて、ハードディスクHD表面上への磁気記
録方式は、まず、ハードディスク回転中心OHDに対し
て、同芯円の半径の異なる複数の円環状トラックに分割
し、さらにそれぞれの円環状のトラックも複数個の円弧
に分割され、最終的に複数個の円弧状領域に、周方向に
沿って時系列に記録再生されるようになっている。

【０００７】ところで、最近の動向として、ハードディ
スクの記録容量アップが求められ、ハードディスクへの
記録情報を高密度化する要望がある。ハードディスクへ
の記録情報を高密度化する手段としては、同芯円状に分
割したトラック幅を狭くして、半径方向への記録密度を
向上させることが有効である。

【０００８】半径方向への記録密度は１インチ長あたり
のトラック密度TPI（track／inch）で表現され、現在80
00TPI程度である。これはトラック間隔が約3.125ミクロ
ンであることを意味している。

【０００９】こうした微細なトラックピッチを割り出す
ためには、磁気ヘッドをハードディスクHDの半径方向に
トラック幅の１／５０程度の分解能（0.06ミクロン）で
位置決めをして、あらかじめサーボトラック信号を書き
込んでおく必要がある。ここで重要な技術は、短時間に
高分解能な位置決めをしながら、順次サーボトラック信
号を書き込むことである。

【００１０】図２に従来のサーボトラック信号書込用の
位置決め装置の概略構成図を示す。図に於いて、PRODは
プッシュロッド、ARM2'はプッシュロッドPROD用のアー
ム、MOは位置決め用制御モータ、REはモータMOの回転軸
の回転量検出用のロータリーエンコーダ、SPはロータリ
ーエンコーダREからの検出出力を解析し、磁気ヘッドの
サーボトラック信号書込位置への位置決め指令信号を発
するシグナルプロセッサー、MDはシグナルプロセッサー
SPの指令信号によりモータMOをドライブするモータドラ
イバーである。

【００１１】従来は、図２に示すように磁気ヘッドアー
ムARM1を横からプッシュロッドPRODの円筒面を押当て
て、ロータリーエンコーダRE、シグナルプロセッサーS
P、モータドライバーMDの系でフィードバック制御を取
りながらモータMOでアームARM2'を回転させてプッシュ
ロッドPRODを順次微小送りをしながら位置決めをし、順
次サーボトラック信号を書き込んでいた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】最近ではより高精度な
位置決めを想定して、機械的に磁気ヘッドアームを押当
てることをしないで、光学的な手段によって磁気ヘッド
アームの移動を高精度に測定する方法も考案されてい
る。図３にそのような装置の一例を示す。

【００１３】図３に於いて、LAはレーザ光源、Mはミラ
ー、BSはビームスプリッタ、CCは磁気ヘッドアームARM1
上に設けられたコーナーキューブの様なレトロリフレク
ター、PDはフォトディテクターである。

【００１４】本装置に於いては、レーザ光源LA、ミラー
M、ビームスプリッタBS、レトロリフレクターCCで、マ
イケルソン型干渉計を構成し、レトロリフレクターCCと
ミラーMをそれぞれ経由した光束L1とL2との干渉光をフ
ォトディテクターPDで検出して、磁気ヘッドアームARM1
の位置情報を得ている。そして得られた検出信号に基づ
いて、シグナルプロセッサーSPが指令を発し、ボイスコ
イルモータドライバーVCMDからボイスコイルVOICに流す
電流を制御することで直接磁気ヘッドアームを動かし
て、適切な制御を加えるものである。これによって、例
えばハードディスク回転中に振動等によってプッシュロ
ッドPRODの押当て力が変動し、スライダSLIDの位置が位
置決めすべき位置よりずれたとしても、これを補正して
高精度なヘッド位置決めを維持するものである。

【００１５】しかし、この様な装置では、コーナーキュ
ーブの様なレトロリフレクターCCを磁気ヘッドアーム上
に乗せる必要があり、スペース確保や重量増加によるス
ライダー〜ハードディスク間のギャップ変化が問題にな
りやすい。

【００１６】本発明は、上述従来例に鑑みて、物体側に
大げさな部材を設けることを必要とせずに、物体の位置
を高い信頼度で位置検出、位置決めすることが可能な位
置検出装置、位置決め装置及びそれを用いた情報記録装
置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の第１発明は、物体に当接する部材に該物体より加わる
力の変化を検出することにより前記物体の位置変化情報
を検出することを特徴とする位置検出装置である。

【００１８】上述目的を達成するための第２発明は、回
動物体の回動と略同じ回転軸中心で回動可能で前記回動
物体に当接する部材と、該部材に前記回動物体より加わ
る力の変化を検出する検出手段とを有し、該検出手段の
検出に基づいて前記回動物体の回転位置変化情報を得る
ことを特徴とする位置検出装置である。

【００１９】上述目的を達成するための第３発明は、物
体に当接する部材に該物体より加わる力の変化を光学的
に検出することにより前記物体の位置変化情報を検出す
ることを特徴とする位置検出装置である。

【００２０】上述目的を達成するための第４発明は、物
体に当接する部材に該物体より加わる力の変化を打ち消
す様に前記物体の位置を制御しながら前記部材を移動さ
せることにより前記物体を位置決めすることを特徴とす
る位置決め装置である。

【００２１】上述目的を達成するための第５発明は、回
動物体の回動と略同じ回転軸中心で回動可能で前記回動
物体に当接する部材と、該部材に前記回動物体より加わ
る力の変化を検出する検出手段と、該検出手段の検出結
果を打ち消すように前記回動物体の回転位置を制御する
手段とを有し、前記部材を移動させることにより前記回
動物体を回転位置決めすることを特徴とする位置決め装
置である。

【００２２】上述目的を達成するための第６発明は、物
体に当接する部材に該物体より加わる力の変化を光学的
に検出し、該検出結果を打ち消すように前記物体の位置
を制御しながら前記部材を移動させることにより前記物
体を位置決めすることを特徴とする位置決め装置であ
る。

【００２３】上述目的を達成するための第７発明は、ハ
ードディスクドライブ装置内部の磁気ヘッド用アーム手
段と略同じ回転軸中心で回動する様に配置されるアーム
部材と、該アーム部材に設けられた前記磁気ヘッド用ア
ーム手段に当接する当接部材と、該当接部材に前記磁気
ヘッド用アーム手段から加わる力の変化を検出するため
の検出手段と、該検出手段による検出結果を打ち消す様
に前記磁気ヘッド用アーム手段の回動位置制御を行う位
置制御系と、前記磁気ヘッド用アーム手段の位置制御を
行うべく前記アーム部材の回動位置を制御する回動制御
系と、磁気ヘッドよりハードディスクに情報記録を行う
ための信号を磁気ヘッドに送信する信号系とを有するこ
とを特徴とする情報記録装置である。

【００２４】第８発明は更に、前記検出手段が、光の干
渉を利用した光学式センサを有することを特徴とする。

【００２５】第９発明は更に、前記検出手段は、光束を
ビームスプリッタにて２分割して一方の光束を当接部材
側に導光して、もう一方の光束と干渉させ、得られた干
渉光を光電素子にて受光するように構成されていること
を特徴とする。

【００２６】第１０発明は更に、前記検出手段は、光束
を当接部材側に設けられた回折格子スケールに入射させ
て互いに次数の異なる回折光を発生させた後両者を干渉
させ明暗信号に変換して光電素子にて受光するように構
成されていることを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】図４は、本発明の第１の実施例に
係るサーボトラック信号書込装置の概略構成図である。
図中、前出と同様の部材には同じ符番を冠してある。

【００２８】ハードディスクドライブ装置HDDは、ハー
ドディスクHDの外側に回転軸をもつ磁気ヘッドアームAR
M１が取り付けられていて、その先端に取り付けられた
スライダーSLIDが、ハードディスク面に対向して、数ミ
クロン（以下）のギャップで配置されていて、磁気ヘッ
ドアームARM1の回転によって、円弧状に移動する。回転
はボイスコイルVOICに電流を流すことで行われる。

【００２９】この様な構成の装置が、ハードディスクH
D、スライダーSLID、磁気ヘッドアームARM1、ボイスコ
イルVOIC等からなるハードディスクドライブ装置HDDに
対して、図４に示すように空間的に適正位置に配置され
ている。

【００３０】SGはハードディスクに書き込むサーボトラ
ック信号を発生させるシグナルジェネレータで、このサ
ーボトラック信号がスライダーSLIDの磁気ヘッドを介し
てハードディスクに書き込まれる。

【００３１】力センサユニットPSは、支持アームARM2に
設けられたプローブ状の支持部品上に載せて配置してあ
り、ハードディスクドライブ装置HDDの内側に挿入され
る形になっている。支持アームARM2は磁気ヘッドアーム
ARMの回転中心OARMと同軸の回転軸にて回転移動できる
ように配置してある。そして力センサユニットPSの回転
位置は、支持アームARM2の回転軸に取り付けられた高分
解能ロータリーエンコーダREによって検出され、この検
出データをもとに、シグナルプロセッサーSPがモーター
ドライバMDを介してモーターMOを回転駆動する。この形
態のフィードバック制御によって力センサユニットPSが
回転位置決めされることになる。

【００３２】ここで、力センサユニットPSは、以下に述
べるような光学式力センサユニットで構成されている。

【００３３】図５は光学式センサユニットを説明するた
めの原理説明図、図６は同側面概略図である。図５、図
６に示すように、光学式力センサユニットは、可干渉性
光源LGT、ハーフミラーHM、弾性支持体EB、ミラーM、光
電素子PD等から構成され、プリズムOPの一面に光学的に
透明な樹脂を数１０〜数１００ミクロンの厚さで塗布
し、微小ミラーMを貼り合わせることで、作成されてい
る。プリズムOPと弾性支持体EBである樹脂との界面は屈
折率差があると、ハーフミラー面になるが、あらかじめ
半反射膜をプリズムOP側に蒸着しておいてもよい。

【００３４】レーザダイオード等の可干渉性光源LGTか
らの発散光をコリメータレンズCOLによって略平行光束
にし、（実際には図６に示すようにビームスプリッタBS
で反射し、プリズムOP内部を進行し反射面Rで反射して
から、）プリズムOP表面に形成されたハーフミラーHMで
透過光と反射光とに分割する。反射光はそのまま元の光
路を逆行してハーフミラーHMまで戻る。一方透過光は弾
性支持体EBを介してプリズムOPに設置された突起部ROD
の表面上のミラーMに向けて射出し、ミラーMからの反射
光が元の光路を逆行してハーフミラーHMまで戻る。この
２つの光束が干渉し、この干渉光束を（実際には図６に
示すようにビームスプリッタBSで透過して）光電素子PD
で受光する。突起部RODは、磁気ヘッドアームARM1側面
またはスライダーSLID側面と緩く接触していて、接触力
で弾性体EBが変形してミラーMが光の波長オーダーで移
動すると、ハーフミラーHMとミラーMの間の光路長が変
化して、ハーフミラーHMで合成される２光束の干渉光の
明暗の位相が変化する。ミラーMが接触力によって移動
していくと、ハーフミラーHMとミラーMの間の往復の光
路長が光源の波長相当だけずれる毎に明暗が１周期変化
する。

【００３５】即ち光源に波長0.78ミクロンの半導体レー
ザを用いれば、ハーフミラーHMとミラーMの間の距離が
0.39ミクロンずれれば明暗が正弦波状に１周期分変化す
る。明暗変化は光電素子PDにより電気信号にされる。最
初に明暗の中間になるような接触力に設定しておけば、
磁気ヘッドアームARM1側面またはスライダーSLIDとの接
触力（距離）が変わった際に最も敏感に電気信号レベル
が変化するので、干渉式力（距離）センサとして最適で
ある。なお、接触力FとミラーMの移動量とは弾性体EBの
弾性定数kを係数とする比例関係にあり、その弾性定数
は弾性支持体の材質、形状、大きさ（面積、厚さ...）
による。

【００３６】従来のサーボトラック信号書き込み装置で
はプッシュロッド押しあて方式で、１０g程度の圧力
で、磁気ヘッドアーム側面を押していた。しかし本実施
例では、１g程度の圧力で1μm程度ずれる状態で力を一
定に保つようにサーボをかけて使用する。

【００３７】光学式力センサユニットPSは、その突起部
RODが磁気ヘッドアーム側面ARM1の側面またはスライダ
ーSLID側面と接触している限り、その力によってミラー
と内部の干渉光学装置との距離が変わる。突起部ROD
が、磁気ヘッドアームARM1の側面またはスライダーSLID
側面に接触していて、接触圧力によって力センサ内部の
ミラーMがずれて反射光の波面の位相が変調され、この
反射光の干渉光の明暗変化が光学式力センサユニット内
部の受光素子PDによって検出されている。ミラーMによ
る反射光とハーフミラーHMによる反射光との干渉による
正弦波状の電気信号変化は、１つの正弦波（0.39μm）
を数10の位相に分割できる分解能を有する公知の電気回
路によって、0.01ミクロン程度の分解能で距離変化を検
出できる。

【００３８】この電気変化を元にシグナルプロセッサー
SPがボイスコイルモータドライバVCMDを介してボイスコ
イルVOICへの電流をフィードバック制御することでハー
フミラーHMとミラーMとの距離を0.01ミクロンの分解能
で一定の値に保つことができ、アームARM1とミラーMは
接触しているから、間接的に0.01ミクロン程度の分解能
で磁気ヘッドアームとハーフミラーHMとの距離を一定に
保つことができることを示している。

【００３９】すなわちボイスコイルVOICの電流を制御し
て、アームARM1 との接触圧力が一定であれば、反射光
の位相も特定の状態になる。反射ミラーMの位置を上述
の干渉光学系で計測し、一定の状態を保つようにボイス
コイルVOICに電流を流して磁気ヘッドアームARM1を動か
すサーボをかけることで間接的にして0.01ミクロン程度
の分解能で磁気ヘッドアームARM1を微小位置送り、位置
決めできる。

【００４０】磁気ヘッドアームARM1との接触部である突
起部RODは、回転移動しながら微妙に横にずれると磁気
ヘッドアームARM1側面の面粗さの影響で、力がバラつく
可能性もあるので、平滑な円筒面が接触するように突起
部RODとして半円柱状部材をミラーMと一体化してもよ
い。

【００４１】これらの装置構成で次の手順で非接触微小
位置決めを行う。

【００４２】まず、光学式非接触距離センサユニットPS
を外部のモーターMOおよびロータリーエンコーダREを用
いて初期位置に固定させる。次にボイスコイルVOICに電
流を流して、光学式非接触距離センサユニットPSとアー
ムARM1側面とを接触させる。すると、光学式力センサユ
ニットPSからは、内部のミラーと干渉光学系本体との距
離xが変化していることを示す周期的な信号が出力され
る。接触力をFとするときは、弾性体EBの弾性定数kをも
とに、ミラーの変移xをx＝F／kが成り立つ位置xにミラ
ーが来るように、ボイスコイルVOICへの電流を制御す
る。

【００４３】次に、シグナルプロセッサーSPの制御によ
り光学式非接触距離センサユニットPSを外部のモーター
MOおよびロータリーエンコーダREを用いて微小角度だけ
回転移動させる。すると、光学式力センサユニットPS
と、磁気ヘッドアームARM1またはスライダーSLIDとの接
触力が変化したことを示す信号が出力される。

【００４４】そこで、磁気ヘッドアームARM1の根元に固
定されたボイスコイルVOICに電流を変化させて磁気ヘッ
ドアームを回転させる。光学式力センサユニットPSから
は、接触力が再び変化していることを示す信号が出力さ
れる。光学式力センサユニットPSの信号によって最初の
状態になったことが判定されたときが、相互の接触力が
元の状態に戻ったときである。この時点でボイスコイル
VOICへの制御電流を停止する。

【００４５】これらを高速に繰り返すことで、光学式力
センサユニットPSの高精度位置決め、微小送りに連動し
て非接触で磁気ヘッドアームARM1（スライダーSLID）の
微送り、高精度位置決めができる。この構成によって停
止の都度、繰り返してハードディスク上にサーボトラッ
ク信号を記録することで高密度なサーボトラック信号書
込装置が実現できる。なお実際の位置決めの手順は上記
説明のように分断された手順で行う必要はなく、最適な
制御理論によって、光学式力センサユニットの移動に対
して、磁気ヘッドアームが追従するように動かしてもよ
い。

【００４６】上述実施例（図４、図５、図６）では、ハ
ーフミラーHMとミラーMを用いてフィゾー干渉計型干渉
測長装置を構成して高分解能に力（距離）を測定した
が、他にマイケルソン干渉光学系等を用いてもよい。

【００４７】また、力センサPSの磁気ヘッドアームARM1
との接触部である突起部RODの形状を円筒面にする場
合、突起部RODを１つの平凸シリンドリカルレンズとし
てもよい。その場合はシリンドリカルレンズ平面側に反
射膜を蒸着してミラーMを形成してから弾性樹脂層EBと
接合すればよい。

【００４８】以下に、第１実施例の変形例を示す。以下
の説明では、光学式力センサユニットPS以外の部分は第
１実施例と同様なので、光学式力センサユニットPSの部
分のみ図面で説明し、他は省略する。

【００４９】図７は、力センサPSの弾性支持部材EBを板
バネ状部材で構成した例である。

【００５０】図８は、力センサPSの弾性支持部材EBを板
バネ状部材と樹脂部材を併用して構成した例である。板
バネ状部材によって適切な弾性定数を与えるとともにミ
ラーの不要な水平方向の変位を抑制させ、弾性樹脂によ
って不要な共振モードを抑制している。

【００５１】図９は、突起部RODからカンチレバー状の
部材CLを介して力センサ部PSへ力を伝達して、力センサ
部PSの弾性支持部材EBをコイルバネ状部材で構成した例
である。又、干渉測定装置をカンチレバーと固定部に設
置したミラーによるマイケルソン干渉計で形成してい
る。本例ではカンチレバーCLの腕の長さ等の形状によっ
て力を拡大縮小できる。

【００５２】図１０は、図９の例に対して、力センサ部
PSの弾性支持部材EBを樹脂弾性部材に置き換えて構成し
た例である。

【００５３】図１１、図１２、図１３、図１４は、それ
ぞれ第１の実施例のフィゾー干渉計を、格子干渉計に置
き換えた変形例である。

【００５４】図１１の例では、図に示すように、光学式
力センサユニットPSは、可干渉性光源LGT、ビームスプ
リッタBS、ミラーM、キャッツアイ等のレトロリフレク
ターRR、弾性支持体EB、可動回折格子スケールGT2、光
電素子PD等から構成されている。

【００５５】レーザダイオード等の可干渉性光源LGTか
らの発散光をコリメータレンズCOLによって略平行光束
にし、ビームスプリッタBSで２つの光束に分割してか
ら、ミラーMで光路を折曲げて、突起部RODを支持する弾
性支持体EBに固定された回折格子スケールGT２に向けて
射出し、回折格子スケールGT２からの２つの互いに異な
る次数の反射回折光R+、R-をレトロリフレクターRRへの
光路に導いてレトロレフレクターRRにて元の光路を戻
す。回折格子スケールGT２で再回折して、それぞれの回
折光R++、R--はミラーMを介してビームスプリッタBSで
波面を重ね合せて、干渉信号になる。

【００５６】ここで、回折格子スケールGT２が格子ピッ
チ分移動すると、回折光R+の波面の位相は、＋２πず
れ、回折光R-の波面の位相は、-２πずれ、回折光R++の
波面の位相は、＋４πずれ、回折光R--の波面の位相
は、-４πずれる。ビームスプリッタBSで合成される光
束R++とR--との相対位相差は８πになる。すなわち、回
折格子スケールが１ピッチ移動する間に、干渉光の明暗
が正弦波状に４周期変化する。

【００５７】回折格子スケールGT２と一体化された突起
部RODは磁気ヘッドアームARM1側面またはスライダーSLI
D側面と緩く接触していて、接触力で弾性体EBが変形し
て格子スケールが回折格子ピッチ分移動すると、明暗が
４周期変化する。回折格子スケールのピッチを1.6μmに
すると、明暗信号の周期が0.4μmになる。

【００５８】干渉による正弦波状の電気信号変化は、１
つの正弦波（0.4μm）を数10の位相に分割できる分解能
を有する公知の電気回路によって、0.01ミクロン程度の
分解能で距離変化を検出できる。これに基づいて前述の
如くボイスコイルの電流を制御することで格子干渉光学
系と回折格子スケールとの相対横ずれを0.01ミクロンの
分解能で一定の値に保つことができる。その結果、アー
ムARM1とスケール回折格子は突起部RODを介して接触し
ているから、間接的に0.01ミクロン程度の分解能で磁気
ヘッドアームと回折格子干渉光学系との距離を一定に保
つことができることを示している。

【００５９】図１２の例では、図１１に対し、回折格子
スケールによる回折光として、＋１次回折光R+と-１次
回折光R-を干渉させる光学系を用いているものである。

【００６０】光学式力センサユニットPSは、可干渉性光
源LGT、ビームスプリッタBS、ミラーM、弾性支持体EB、
可動回折格子スケール、GT2、光電素子PD等から構成さ
れている。

【００６１】レーザダイオード等の可干渉性光源LGTか
らの発散光をコリメータレンズCOLによって略平行光束
にし、突起部RODを支持する弾性支持体EBに固定された
回折格子スケールGT２に向けて射出し、回折格子スケー
ルGT２からの２つの互いに異なる次数の反射回折光R+、
R-をミラーMを介してビームスプリッタBSで波面を重ね
合せて、干渉信号にする。

【００６２】ここで、回折格子スケールGT２が格子ピッ
チ分移動すると、回折光R+の波面の位相は、＋２πず
れ、回折光R-の波面の位相は、-２πずれる。ビームス
プリッタBSで合成される光束R+とR-との相対位相差は４
πになる。すなわち、回折格子スケールが１ピッチ移動
する間に、干渉光の明暗が正弦波状に２周期変化する。

【００６３】回折格子スケールGT２と一体化された突起
部RODは磁気ヘッドアームARM1側面またはスライダーSLI
D側面と緩く接触していて、接触力で弾性体EBが変形し
て格子スケールが回折格子ピッチ分移動すると、明暗が
４周期変化する。回折格子スケールのピッチを1.6μmに
すると、明暗信号の周期が0.8μmになる。

【００６４】図１３の例では、回折格子スケールによる
回折光として、＋１次回折光R+と-１次回折光R-を干渉
させる光学系の例である。

【００６５】光学式力センサユニットは、可干渉性光源
LGT、回折格子GT１及び回折格子ＧＴ３、弾性支持体Ｅ
Ｂ、可動回折格子スケールGT２、光電素子PD等から構成
されている。

【００６６】発光ダイオード等の可干渉性光源LGTから
の発散光をコリメータレンズCOLによって略平行光束に
し、回折格子GT１にて透過０次光R0と透過１次回折光R+
1に分割して、両者を突起部RODを支持する弾性支持体EB
に固定された回折格子スケールGT２に向けて射出し、回
折格子スケールGT２からの２つの互いに異なる次数の反
射回折光R0,+1、R+1,-1を回折格子GT３の同一箇所に入
射させる。回折格子GT３にて回折光R0,+1の-1次回折光R
0,+1,-1および回折光R+1,-1の0次回折光R+1,-1,0は回折
格子GT３より波面を重ね合せて干渉して明暗信号光とし
て射出する。

【００６７】ここで、回折格子スケールGT２が格子ピッ
チ分移動すると、回折光R0,+1,-1の波面の位相は、＋２
πずれ、回折光R+1,-1,0の波面の位相は、-２πずれ
る。ビームスプリッタBSで合成される光束R+とR-との相
対位相差は４πになる。すなわち、回折格子スケールGT
２が１ピッチ移動する間に、干渉光の明暗が正弦波状に
２周期変化する。

【００６８】回折格子スケールと一体化された突起部RO
Dは磁気ヘッドアームARM1側面またはスライダーSLID側
面と緩く接触していて、接触力で弾性体EBが変形して格
子スケールが回折格子ピッチ分移動すると、明暗が４周
期変化する。回折格子スケールのピッチを1.6μmにする
と、明暗信号の周期が0.8μmになる。

【００６９】図１４は、回折光R++と回折光R--とを干渉
させる格子干渉を原理とする光学式力センサの例であ
る。光学式力センサユニットは、可干渉性光源LGT、ビ
ームスプリッタBS、回折格子リフレクターGT３、GT４、
弾性支持体EB、可動回折格子スケールGT2、光電素子PD
等から構成される。

【００７０】レーザダイオード等の可干渉性光源LGTか
らの発散光をコリメータレンズCOLによって略平行光束
にし、ビームスプリッタを透過してから、突起部RODを
支持する弾性支持体EBに固定された回折格子スケールGT
２に向けて射出し、回折格子スケールGT２からの２つの
互いに異なる次数の反射回折光R+、R-を回折格子リフレ
クターGT３、GT４への光路に導いて回折格子レフレクタ
ーにて元の光路を戻す。回折格子スケールGT２で再回折
して、それぞれの回折光R++、R--は波面を重ね合せて干
渉信号になり、ビームスプリッタBSで反射して取り出さ
れ光電素子PDにて受光される。

【００７１】ここで、回折格子スケールGT２が格子ピッ
チ分移動すると、回折光R+の波面の位相は、＋２πず
れ、回折光R-の波面の位相は、-２πずれ、回折光R++の
波面の位相は、＋４πずれ、回折光R--の波面の位相
は、-４πずれる。ビームスプリッタBSで合成される光
束R++とR--との相対位相差は８πになる。すなわち、回
折格子スケールが１ピッチ移動する間に、干渉光の明暗
が正弦波状に４周期変化する。

【００７２】回折格子スケールGT2と一体化された突起
部RODは磁気ヘッドアームARM1側面またはスライダーSLI
D側面と緩く接触していて、接触力で弾性体EBが変形し
て格子スケールが回折格子ピッチ分移動すると、明暗が
４周期変化する。回折格子スケールのピッチを1.6μmに
すると、明暗信号の周期が0.4μmになる。

【００７３】上述の各実施例によって、以下の様な効果
が得られる。

【００７４】（１）弱い接触でスライダーの位置を測
定、位置決めできるので、磁気ディスクアームに不要な
ストレスがかからないので、ハードディスク上のサーボ
トラック信号を高安定に記録することができる。

【００７５】（２）光の干渉を原理とした光学式の力セ
ンサを使用しているので、スライダーの位置を高精度高
分解能に測定でき、ハードディスク上のサーボトラック
信号を高密度に記録することができる。

【００７６】（３）スライダーの位置の測定の為の光学
式力センサがハードディスク板の上方向から光学プロー
ブによって支持されている構造なので、従来のプッシュ
ロッドを利用していたときと同様にハードディスクドラ
イブ装置HDDの上面に円弧状の窓部を設けて、光学プロ
ーブOPを差し込むことでサーボトラック信号が書き込め
るので、ハードディスクドライブ装置に特別な構造を付
加したり、光線を遮らないようにするなど電子基板の配
置に制約が生じることが無い。

【００７７】（４）基本的に磁気ヘッドアームとの接触
によって、位置決めしているので、磁気ヘッドアームに
特別な部品や構造を付加する必要がないので、いろいろ
な大きさや形状の磁気ヘッドアームに対応できる。

【００７８】なお、力センサとしては、他に電気光学素
子、光学式以外の歪ゲージ、ピエゾ等も適用できる。

【００７９】

【発明の効果】以上、第１発明によれば、物体側に大げ
さな部材を設けることを必要とせずに、物体の位置を高
い信頼度で位置検出することが可能となる。

【００８０】又、第２発明によれば、回転物体側に大げ
さな部材を設けることを必要とせずに、回転物体の回転
位置を高い信頼度で位置検出することが可能となる。

【００８１】又、第３発明によれば、物体側に大げさな
部材を設けることを必要とせずに、物体との当接力を高
い検出精度で検出して物体の位置を高い信頼度で位置検
出することが可能となる。

【００８２】又、第４発明によれば、物体側に大げさな
部材を設けることを必要とせずに、物体の位置を高い信
頼度で位置決めすることが可能となる。

【００８３】又、第５発明によれば、回転物体側に大げ
さな部材を設けることを必要とせずに、回転物体の回転
位置を高い信頼度で位置決めすることが可能となる。

【００８４】又、第６発明によれば、物体側に大げさな
部材を設けることを必要とせずに、物体との当接力を高
い検出精度で検出して物体の位置を高い信頼度で位置決
めすることが可能となる。

【００８５】又、第７発明によれば、磁気ヘッド用アー
ム手段に大げさな部材を設けることなく、磁気ヘッドの
位置を高い信頼度で位置決めでき、より高密度な情報記
録が可能となる。

【００８６】又、第８発明によれば更に、物体との当接
力を光学的に高い検出精度で検出でき、更により高密度
な情報記録が可能となる。

【００８７】又、第９発明によれば更に、物体との当接
力を光学的により高い検出精度で検出でき、更により高
密度な情報記録が可能となる。

【００８８】又、第10発明によれば更に、物体との当接
力を光学的により高い検出精度で検出でき、更により高
密度な情報記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハードディスクドライブ装置を示す図

【図２】従来のプッシュロッドを用いたサーボトラック
信号書き込み装置の説明図

【図３】従来の非接触干渉測長方式のサーボトラック信
号書き込み装置の説明図

【図４】本発明の第１の実施例の概略説明図

【図５】本発明の第１の実施例の力センサユニットの原
理説明図

【図６】本発明の第１の実施例の力センサユニットの側
面概略図

【図７】変形例の説明図

【図８】変形例の説明図

【図９】変形例の説明図

【図１０】変形例の説明図

【図１１】変形例の説明図

【図１２】変形例の説明図

【図１３】変形例の説明図

【図１４】変形例の説明図

【符号の説明】

ＬＧＴ 光源 ＨＤＤ ハードディスクドライブ装置 ＨＤ ハードディスク ＳＬＩＤ スライダー ＡＲＭ１ 磁気ヘッドアーム ＡＲＭ２ 力センサユニットの支持アーム ＶＯＩＣ ボイスコイル ＰＳ 力センサユニット ＲＥ ロータリーエンコーダ ＭＯ モーター ＨＭ ハーフミラー ＰＤ 光電素子 ＥＢ 弾性支持体

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体に当接する部材に該物体より加わる
   力の変化を検出することにより前記物体の位置変化情報
   を検出することを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 回動物体の回動と略同じ回転軸中心で回
   動可能で前記回動物体に当接する部材と、該部材に前記
   回動物体より加わる力の変化を検出する検出手段とを有
   し、該検出手段の検出に基づいて前記回動物体の回転位
   置変化情報を得ることを特徴とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 物体に当接する部材に該物体より加わる
   力の変化を光学的に検出することにより前記物体の位置
   変化情報を検出することを特徴とする位置検出装置。
4. 【請求項４】 物体に当接する部材に該物体より加わる
   力の変化を打ち消す様に前記物体の位置を制御しながら
   前記部材を移動させることにより前記物体を位置決めす
   ることを特徴とする位置決め装置。
5. 【請求項５】 回動物体の回動と略同じ回転軸中心で回
   動可能で前記回動物体に当接する部材と、該部材に前記
   回動物体より加わる力の変化を検出する検出手段と、該
   検出手段の検出結果を打ち消すように前記回動物体の回
   転位置を制御する手段とを有し、前記部材を移動させる
   ことにより前記回動物体を回転位置決めすることを特徴
   とする位置決め装置。
6. 【請求項６】 物体に当接する部材に該物体より加わる
   力の変化を光学的に検出し、該検出結果を打ち消すよう
   に前記物体の位置を制御しながら前記部材を移動させる
   ことにより前記物体を位置決めすることを特徴とする位
   置決め装置。
7. 【請求項７】 ハードディスクドライブ装置内部の磁気
   ヘッド用アーム手段と略同じ回転軸中心で回動する様に
   配置されるアーム部材と、該アーム部材に設けられた前
   記磁気ヘッド用アーム手段に当接する当接部材と、該当
   接部材に前記磁気ヘッド用アーム手段から加わる力の変
   化を検出するための検出手段と、該検出手段による検出
   結果を打ち消す様に前記磁気ヘッド用アーム手段の回動
   位置制御を行う位置制御系と、前記磁気ヘッド用アーム
   手段の位置制御を行うべく前記アーム部材の回動位置を
   制御する回動制御系と、磁気ヘッドよりハードディスク
   に情報記録を行うための信号を磁気ヘッドに送信する信
   号系とを有することを特徴とする情報記録装置。
8. 【請求項８】 前記検出手段が、光の干渉を利用した光
   学式センサを有することを特徴とする請求項７に記載の
   情報記録装置。
9. 【請求項９】 前記検出手段は、光束をビームスプリッ
   タにて２分割して一方の光束を当接部材側に導光して、
   もう一方の光束と干渉させ、得られた干渉光を光電素子
   にて受光するように構成されていることを特徴とする請
   求項８に記載の情報記録装置。
10. 【請求項１０】 前記検出手段は、光束を当接部材側に
    設けられた回折格子スケールに入射させて互いに次数の
    異なる回折光を発生させた後両者を干渉させ明暗信号に
    変換して光電素子にて受光するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項８に記載の情報記録装置。