ヨー角制御機構
【課題】本発明は、ヨー角を接線方向に一定に維持することができるヨー角制御機構を実現することを目的としている。
【解決手段】スライダ２５と、該スライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するＭＡ３３と、前記スライダ２５とサスペンションアームを回転駆動させるＶＣＭ２２とを有し、前記ＭＡ制御系は、検出したトラックナンバと、ヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブル３２を有し、ＭＡ３３でのＦＢ系を構成し、前記ＶＣＭ制御系は、位置誤差制御器２１の出力電流をＶＣＭ２２への入力とし、検出した位置誤差を出力とするＦＢ制御系を構成し、更に、発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブル３１を有し、前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器２１の出力電流にＦＦで加算することで、位置決めを行なうように構成する。
【解決手段】スライダ２５と、該スライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するＭＡ３３と、前記スライダ２５とサスペンションアームを回転駆動させるＶＣＭ２２とを有し、前記ＭＡ制御系は、検出したトラックナンバと、ヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブル３２を有し、ＭＡ３３でのＦＢ系を構成し、前記ＶＣＭ制御系は、位置誤差制御器２１の出力電流をＶＣＭ２２への入力とし、検出した位置誤差を出力とするＦＢ制御系を構成し、更に、発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブル３１を有し、前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器２１の出力電流にＦＦで加算することで、位置決めを行なうように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヨー角制御機構に関し、更に詳しくは磁気ディスク装置におけるヘッドスライダのヨー角を制御するヨー角制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録方式においては、単磁極型記録ヘッドと裏打ち層を持つ媒体によって磁気回路が構成され、データが記録される。この場合、記録ヘッドのヨー角がトラックの接線方向に対して大きく傾くと、隣接トラックに記録痕跡（サイドフリンジ）が残り、トラック密度を詰めることができなくなり、問題となる。
【０００３】
図７は垂直磁気記録方式の説明図である。（ａ）は垂直断面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）において、Ｓは磁界のＳ極、Ｎは磁界のＮ極である。１は記録痕跡である。（ｂ）において、Ｓは磁界のＳ極、Ｎは磁界のＮ極である。この記録痕跡１のために、トラック密度をこれ以上詰めることができないため、トラック密度を 詰めることができなくなる。
【０００４】
このため、記録ヘッドの主磁極形状を逆台形になるように、±１０〜２０度程度テーパ状にカットしている。通常、カットした分だけ出力が出なくなる。今後、狭コア幅が進むと、主磁極の形状は逆三角形になり、一層出力が出なくなり、記録できなくなることが懸念されている。
【０００５】
また、高速アクセスに対応してアーム長が短かくなる傾向にあり、ますますヨー角が大きくなることが予想され、記録ヘッドにテーパカットによる出力ダウンが大きな問題に発展する可能性がある。
（受動型）
この種の受動型の装置としては、スライダの後端部に垂直尾翼を設け、ジンバルバネで支持されることにより、ヨー角を自己補正するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、スライダ側面をカットして風受け面を設け、ベアリングなどの回転機構を介してサスペンションと結合することによりヨー角を自己補正する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
（能動型）
一方、この種の能動型の装置としては、マイクロアクチュエータ（ＭＡ）により、トラック方向に対してヨー角が一定（０度の場合は、接線方向に向く）になるようにする。ヨー角は、ディスク上に記録されているトラックナンバを再生ヘッドにより検知して、ＭＡへの電流をフィードフォワード（ＦＦ）で与えてヨー角の一定制御を実現している。例えば、スライダ流入端が風上（トラックの接線方向）に向くのに十分な一定電流を与え続ければ、ヨー角をゼロに維持することができる。
【０００６】
従来のこの種の装置としては、ＭＡとしてサスペンションの根元にアクチュエータを設けることでヨー角を制御している（例えば特許文献２，特許文献３参照）。また、スライダとサスペンションの結合部にアクチュエータを設ける（スライダ駆動型）でヨー角を制御している（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平３−１１９５８１号公報（第３頁左上欄第１行〜同頁左下欄第６行、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開２００１−１０１６３３号公報（段落０００２〜００３２、図１〜図５）
【特許文献３】特開平６−３１４４７９号公報（段落００１１〜００１８、図１〜図６）
【特許文献４】特開平９−２３１５３８号公報（段落００２２〜００２７、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（受動型の装置の場合）
前記受動型の装置の場合、ヘッドと回転軸との位置関係については、何も言及されておらず、回転軸がヘッドコア幅の中心線からオフセットしていると、サーボパターンへのオントラック状態では、オフセット分だけ外乱となり、数１０ナノオーダの位置決めを達成しようとしている状況において、精度に悪影響を及ぼす。
【０００８】
図８はスライダとディスクとの関係を示す図である。図において、２はディスク、３はアーム、４は該アーム３の先端部に取り付けられたスライダである。この時、スライダ４はアーム３により、図の矢印で示す方向に回転させられる。図９はスライダの動作を真上から見た図である。（ａ）はスライダが回転していない状態を示している。図８と同一のものは、同一の符号を付して示す。３はアーム、４は該アーム３の先端に取り付けられたスライダ、５は垂直尾翼、６はスライダ４の回転軸、７はアーム３の回転軸である。８はディスクの回転により発生する風である。９はスライダ４に設けられたヘッドである。
【０００９】
アーム３が（ｂ）のように回転すると、垂直尾翼５及び側面カット部（図示せず）は、ディスクの回転により発生する風を受け、スライダ４は回転軸６を中心に回転して流入端が風上に向いて（ｃ）に示すように、ヨー角を０（トラックの接線方向）に維持する。（ｂ）において、１０はヘッドコア幅の中心線である。
【００１０】
図１０はスライダの動作を真上から見た図である。（ａ）はアーム３の垂直２等分線とヘッドコア幅の中心線１０とが一致している状態を示している。（ｂ）はアーム３とスライダ４が一緒に傾いた状態を示している。（ｃ）はアーム３が更に回転し、ヘッドコア幅の中心線１０と回転軸６との間にオフセットΔが発生した状態を示している。この不具合を直すため、図の（ｃ）に示すように、矢印方向の力を与えてやると、スライダ４の回転軸６がヘッドコア幅の中心線に一致している。
【００１１】
図１１はスライダの動作を上から見た図である。図は、ヘッドコア幅の中心線とアームの中心線との間にオフセットがある場合を示している。（ａ）はヘッドコア幅の中心線とアーム３の中心線との間（左側）に一定のオフセットΔがあり、停止した状態を示している。これが（ｂ），（ｃ）と変化していく。この場合において、風８の力によりスライダ４は（ｃ）に示すように傾いていない状態となる。この時のアーム３の一辺に矢印で示すような力を加えることにより、（ｄ）に示すように回転軸６はヘッドコア幅の中心線１０に近づく。
【００１２】
図１２はスライダの動作を上から見た図である。図１１と同一のものは、同一の符号を付して示す。この図は、ヘッドコア幅の中心線とアーム３の中心線との間（右側）に一定のオフセットΔがある場合を示している。アーム３が図に示すように回転している間に風８の作用により、スライダ４は力を受け、最終的には（ｄ）に示すような位置状態となる。
（能動型装置の場合）
この場合は、アクチュエータによりヨー角を一定にする具体的な制御手段について、全く言及していない。また、ＭＡへの電流をフィードフォワード（ＦＦ）してヨー角を接線方向に一定に維持する場合、回転軸がヘッドコア幅の中心線上からオフセットしていると、サーボパターンへのオントラック状態では、オフセット分だけ外乱となり、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することはできない。即ち、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとの２つの仕様とを両立させることができないという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができるヨー角制御機構を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）請求項１記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッドとによりなるヘッド部と、風受け部を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダは回転部を介してサスペンションアームに結合している磁気ディスク装置において、前記ヘッドスライダの回転軸は再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることを特徴とする。
【００１５】
（２）請求項２記載の発明は、前記回転部において、回転軸がボールベアリング或いはドライベアリングで支持されていることを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッドを有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、を有する磁気ディスク装置において、前記マイクロアクチュエータ制御系は、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルを有し、そのバイアス電流を入力として駆動されるマイクロアクチュエータで構成し、前記ボイスコイルモータ制御系は、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系を構成し、更に、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器の出力電流に加算することを特徴とする。
【００１６】
（４）請求項４記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、目標値とフィードバック信号との差をとり、ボイスコイルモータの位置誤差を制御する位置誤差制御器と、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転移動させるボイスコイルモータとを有する磁気ディスク装置において、前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、マイクロアクチュエータ制御系は、圧力差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、左右の圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、前記位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、前記再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系とを有し、更にヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を位置誤差制御器の出力電流に加算することを特徴とする。
【００１７】
（５）請求項５記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、を有する磁気ディスク装置において、前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、かつ左右の圧力センサの差と再生ヘッドの位置誤差を２出力とし、マイクロアクチュエータ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けして制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１記載の発明によれば、ヘッドスライダの回転軸を、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００１９】
（２）請求項２記載の発明によれば、前記回転軸がボールベアリングで支持されているようにすることで、ヘッドスライダを滑らかにスライドさせることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルと、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償する外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを用いて、前記ヨー角補正テーブルを用いたマイクロアクチュエータによる制御と、外乱補償テーブルを用いたボイスコイルモータによる位置決めを行なうことにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００２０】
（４）請求項４記載の発明によれば、垂直尾翼の両面に貼り付けられた圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御を組み合わせることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００２１】
（５）請求項５記載の発明は、ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータを設け、このマイクロアクチュエータにより、該マイクロアクチュエータは、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とすると共に、マイクロアクチュエータサーボ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けすることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（受動型）
ヘッドコア幅の中心線と回転軸とのオフセットによる外乱をなくすために、回転軸をヘッドコア幅の中心線の真上に配置する。
（能動型）
再生ヘッドを用いて、ディスクのサーボ領域に記憶されているトラックナンバを読み取り、その半径位置でヨー角をゼロにするためのバイアス電流をヨー角ゼロ補正テーブルから参照してＭＡ（マイクロアクチュエータ）に与える。ここで、ヘッドスライダ（以下単にスライダと略す）の位置決め制御系として、ボイルコイルモータ（ＶＣＭ）を１入力とし、位置誤差を１出力とするフィードフォワード制御系を構成する。ＶＣＭ制御系では、位置誤差を打ち消す電流をトラックナンバに応じた値を外乱補償テーブルから参照して、フィードフォワード（以下単にＦＦと略する）で重畳する。これによって、ヨー角をゼロにすることで発生した外乱を補償する。
（能動型＋圧力センサ）
スライダ上に風を受ける部分（垂直尾翼、スライダ側面、左右張り出し）を設ける。また、風受け部の左右に圧力センサを貼り付ける。そして、圧力センサの差が０となるように、ＭＡをフィードバック制御する。ＭＡとしては、サスペンション駆動型、スライダ駆動型、ヘッド駆動型等が考えられる。
１）左右圧力センサの差が０となるように、スライダが回転軸を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角をゼロに維持することと、
２）数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することの２つの仕様の両立を図るために、一つの手段として、圧力差についてはＭＡで、位置誤差についてはＶＣＭで補償するフィードバック系を構成する。他の手段としては、ＭＡとＶＣＭを２入力とし、圧力差と位置誤差を２出力とするハイブリッド・制御系を構成する。そして、１）と２）の仕様のバランスを重み係数Ｓで調節する。
【００２３】
次に、実施例について説明する。
（受動型）
以下、実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図において、２０は目標値とフィードバック信号との差分を偏差として取り出す第１の演算器、２１は該演算器２０の偏差出力を受けて位置誤差を制御するための補正信号（ＶＣＭ電流信号）を出力する位置誤差制御器、２２はＶＣＭ電流信号を受けるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、２３は該ＶＣＭ２２で回転させられるアーム系である。
【００２４】
２４はスライダに取り付けられ、スライダのヨー角を制御する垂直尾翼である。２５は該アーム系２３の出力で回転させられるスライダとヘッド（以下単にスライダという）である。２６は接線方向信号とスライダ２５から出力されるヨー角信号を受けて差信号をとる第２の演算器で、その出力は前記垂直尾翼２４に風外乱として与えられる。
【００２５】
スライダ２５からはヘッド位置信号が出力される。２７はこのヘッド位置信号と外乱との信号を演算する第３の演算器である。該演算器２７の出力は、前記演算器２０にフィードバック信号として与えられるようになっている。スライダ２５には、再生ヘッドコア幅の垂直２等分線上に垂直尾翼が取り付けられている。また、スライダ２５は、風外乱を風受け部（図示せず）を介して受けるようになっている。
【００２６】
このスライダ２５は、ジンバルを介してサスペンションに結合している。ここで、スライダ２５の回転軸は、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置され、回転軸はジンバルの十字バネの中心に結合している構成とする。ここで、回転軸にはボールベアリングが組み込まれている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２７】
第１の演算器２０は、目標値とスライダ２５のヘッド位置を示す信号とを受けて、その差分を演算する。位置誤差制御器２１は、この差分（偏差）を受けてＶＣＭ２２を制御するためのＶＣＭ電流を出力する。ＶＣＭ２２は、このＶＣＭ電流信号に応じてアーム系２３を回転移動させる。この結果、スライダ２５の位置が移動し、移動後のヘッド位置を出力する。
【００２８】
第３の演算器２７は、スライダ２５からのヘッド位置信号を受けて、その出力を制御信号として第１の演算器２０にフィードバックする。また、垂直尾翼２４には、風の外乱が当たり、垂直尾翼２４がヨー角を０になるような動作を行なう。この結果、スライダ２５の回転軸を、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、スライダの回転軸にボールベアリングを用いることで、該ボールベアリングで支持されているようにすることで、スライダを滑らかにスライドさせることができる。
（能動型）
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、２０は目標値と演算器２７からのフィードバック信号とを受けてその差分（偏差）を演算する第１の演算器である。２１は該演算器２０の出力（偏差出力）を受けて、位置誤差を制御するための補正信号（ＶＣＭ電流信号）を出力する位置誤差制御器、２２はＶＣＭ電流信号を受けるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、２３は該ＶＣＭ２２で回転させられるアーム系である。
【００３０】
２５は前記アーム系２３により回転させられるスライダとヘッド（以下単にスライダという）である。２６は接線方向信号とスライダ２５から出力されるヨー角信号を受けて差信号をとる第２の演算器である。スライダ２５からはヘッド位置信号が出力される。２７はこのヘッド位置信号と外乱との信号を演算する第３の演算器である。該演算器２７の出力は、前記演算器２０にフィードバック信号として与えられるようになっている。
【００３１】
３２はヨー角と該ヨー角を０にするためのバイアス電流が記憶されているヨー角補正テーブル、３３は該ヨー角補正テーブル３２の出力を受けるＭＡ（マイクロアクチュエータ）で、その出力はスライダ２５を駆動するようになっている。該ヨー角補正テーブル３２は、スライダ２５からのトラックナンバをアドレスとして受けている。３１は位置誤差と該位置誤差を打ち消すための電流を記憶する外乱補償テーブルである。この外乱補償テーブル３１は、スライダ２５からトラックナンバをアドレスとして受けている。
【００３２】
３０は位置誤差制御器２１の出力と、外乱補償テーブル３１の出力とを受けて所定の演算を行なう第４の演算器である。２７はスライダ２５の出力と外乱とを受けて前記第１の演算器２０にフィードバック信号を与える第３の演算器である。このように構成された装置の動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明すれば、以下の通りである。
【００３３】
図３のフローチャートは、ヨー角ゼロ制御と、外乱補償制御とから構成されている。先ず、ヨー角ゼロ制御について説明する。先ず、再生ヘッド（図示せず）を用いて、ディスクのサーボ領域に記録されているトラックナンバを読み取る（Ｓ０）。続いて、ヨー角をゼロにするためのバイアス電流をヨー角補正テーブル３２をトラックナンバによりアクセスして読み取り（Ｓ２）、補正電流をＭＡ駆動アンプ（図示せず）に入力する（Ｓ２）。ＭＡ３３は、スライダ２５を回転させ、ヘッドが接線方向に向くように動作する（Ｓ３）。
【００３４】
次に、外乱補償制御について説明する。ＶＣＭ制御系の動作は、ヘッドスライダの位置決め制御系として、ＶＣＭへの電流を１入力とし、位置誤差を１出力とするフィードバック制御系を構成する。このため、ＶＣＭ制御系（外乱補償制御系）では、位置誤差を打ち消す電流を外乱補償テーブル３１をトラックナンバでアクセスして読み出し（Ｓ４）、この読み出した外乱補償データを第２の演算器４にフィードフォワードで入力し、位置誤差制御器２１の出力に重畳してやる（Ｓ５）。そして、ＶＣＭ駆動アンプに補償電流を入力してやり（Ｓ６）、サスペンションアームを回転させ、位置誤差を修正する（Ｓ７）これによって、ヨー角を０にすることで発生した外乱を補償する。
【００３５】
図４はスライダの動作を真上から見た図である。ここで、（ａ）は静止状態における図を示している。３はアーム、４はスライダ、６はスライダ４の回転軸、７はアーム３の回転軸、８は風、３３はスライダ回転軸６とヘッド９間に設けられたマイクロアクチュエータ（ＭＡ）である。
【００３６】
（ｂ）は回転の開始状態、（ｃ）はスライダ４が回転を終了し、アーム３の回転軸とスライダ４の回転軸６との間にオフセットが発生した状態を示している。Ａがアーム３の回転軸、Ｂがスライダ４の回転軸である。この点ＡとＢの間のオフセットが外乱になる。図中スライダの回転軸６が正しい位置に回転され、アーム３の回転軸はこのような場合は、アーム３を回転させて、（ｄ）に示すような中心線１０が一致する配置関係となる。
【００３７】
ここで、ヨー角補正テーブル３２では、ヨー角φをゼロにするためのＭＡ３３へのバイアス電流Ｉｍａは、トラックナンバからその半径位置ｒを算出し、その時のヨー角φを計算する。ヨー角φはｒの関数φ＝ｆ（ｒ）になる。ここで、
ＭＡへのバイアス電流Ｉｍａ（φ）＝Ｉｍａ（ｆ（ｒ））
として、予め計算してテーブルを作成することができる。
【００３８】
また、外乱補償テーブル３１では、ヨー角をゼロにしたことによって発生する外乱量ｄは、やはりφの関数となる。φはｒの関数φ＝ｆ（ｒ）でもあることから、ｄによる位置誤差を打ち消す外乱補償電流Ｉｖｃｍは、ＶＣＭ２２への
外乱補正電流Ｉｖｃｍ（ｄ（φ））＝Ｉｖｃｍ（ｄ（ｆ（ｒ）））
として、予めテーブルを作成しておくことができる。
【００３９】
この実施の形態によれば、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブル３２と、ヨー角を一定にすることが発生した外乱を補償する外乱補償電流を格納する外乱補償テーブル３１を用いて、前記ヨー角補正テーブル３２を用いたマイクロアクチュエータ３３によるフィードフォワードバック制御と、外乱補償テーブル３１を用いたフィードフォワードによる位置決めを行なうことにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
（能動型＋圧力センサ）
図５は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図１，図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態は、ヘッド位置調整系に、垂直尾翼に基づくヨー角制御調整系を設けたものである。図において、２０は目標値とフィードバック信号とを受けてその差分をとる第１の演算器、２１は該演算器２０の出力を受けて位置誤差に基づく制御信号（ＶＣＭ電流）を出力する位置誤差制御器、３０は該位置誤差制御器２１と外乱補償テーブル３１の出力を受けて、所定の演算を行なう第２の演算器である。
【００４０】
２２は該演算器３０の出力に基づいてアームを回転駆動するＶＣＭ、２３は該ＶＣＭ２２によって回転駆動されるアーム系、２５は該アーム系２３の出力を受けるスライダヘッドである。２７はスライダ２５の出力であるヘッド位置信号を受けて、外乱の影響を加味したフィードバック信号を前記第１の演算器２０に与える第３の演算器である。スライダ２５からは外乱補償テーブル３１にトラックナンバがアドレスとして入力される。外乱補償テーブル３１には、発生した外乱を補償する外乱補償電流が格納される。
【００４１】
４０は垂直尾翼２４の右面に貼り付けられた右圧力センサ、４１は垂直尾翼２４の左面に貼り付けられた左圧力センサである。これら圧力センサとしては、例えば歪ゲージ等が用いられる。４５は右圧力センサ４０と左圧力センサ４１の出力の差分をとる第４の演算器である。４２は演算器４５の出力を受けて、圧力差に応じた制御信号を出力する圧力差制御器、３３は該圧力差制御器４２により駆動されるマイクロアクチュエータ（ＭＡ）であり、該ＭＡ３３はスライダ２５を所定の方向に回転させる。この実施の形態では、ＭＡ３３を用いてスライダ２５を回転させるループと、ヘッド位置に基づいてＶＣＭ２２を回転させるループの２つのフィードバックループが形成されている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
先ず、スライダ２５上に風を受ける部分（例えば垂直尾翼、スライダ側面、左右張り出し）を設ける。例えば、垂直尾翼は、再生ヘッドコア幅の垂直２等分線上のスライダ流出端部に取り付けられている。このスライダ２５は、ジンバルを介してサスペンションに結合している。スライダ２５の回転軸は、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置して、回転軸はジンバルの十字バネの中心に結合している構成とする。ここで、回転軸にはボールベアリング又はドライベアリングで組み込まれている。この結果、滑らかな回転が可能となる。
【００４３】
そして、垂直尾翼の左右に歪みゲージ等の圧力センサ４０，４１を貼り付け、左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０になるように、ＭＡ３３を制御する。結果的にスライダ流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角が０になる。ここで、ＭＡ３３としては、例えばサスペンション駆動型、スライダ駆動型、ヘッド駆動型等が用いられる。この実施の形態によれば、垂直尾翼の両面に貼り付けられた圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードフォワード制御を組み合わせることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００４４】
本発明の実施の形態では、左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０となるように、スライダ２５が回転軸６（図４参照）を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角を維持すること（仕様１）と、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現する（仕様２）ことの２つの仕様の両立を図るため、以下に示すような方法が用いられる。
【００４５】
図６は本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。図５と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態も、圧力差制御器４２でＭＡ３３を制御するループと、ヘッド位置でＶＣＭ２２を制御するループの２系統のフィードバックループが形成されている。この実施の形態では、ＭＡ３３とＶＣＭ２２への電流を２入力とし、圧力と位置誤差を２出力とするハイブリッド制御系を構成している。４５は右圧力センサ４０と左圧力センサ４１の出力の差分をとる演算器である
図６において、５０は第１の演算器２０の出力の後に挿入された係数設定器であり、演算器２０の出力をＳ倍する。この係数設定器５０の出力は、位置誤差制御器２１に入力される。
【００４６】
５１は第４の演算器４５の出力を受けて（１−Ｓ）を演算する演算器、４２は該演算器５１の出力を受ける圧力差制御器で、その出力でＭＡ３３を制御するようになっている。前記した左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０となるように、スライダ２５が回転軸６（図４参照）を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角を維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することの仕様のバランスをとるために、Ｓという重み係数を挿入するようにしている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
この実施の形態は、圧力センサ４０，４１の出力の圧力差についてはＭＡ３３で補償し、位置誤差についてはＶＣＭ２２で補償する。ＶＣＭ制御系では、位置誤差を打ち消す電流を外乱補償テーブル３１から読み出し、第２の演算器３０にＦＦ（フィードホワード）で重畳させる。これによって、ヨー角を０にすることで、発生した外乱を補償することができる。
【００４８】
ここで、外乱補償テーブル３１において、ヨー角をゼロにしたことで発生する外乱量ｄは、φの関数となる。φは前述したようにｒの関数φ＝ｆ（ｒ）でもあることから、ｄによる位置誤差を打ち消す外乱補正電流Ｉｖｃｍは、次式で表される。
【００４９】
Ｉｖｃｍ（ｄ（φ））＝Ｉｖｃｍ（ｄ（ｆ（ｒ）））
Ｓは前述の仕様１と仕様２をバランスさせるべく０＜Ｓ＜１の値をとる重みであり、Ｓを大きくすればヘッドの位置決めを重視することになり、小さくすれば圧力差を重視してヨー角をゼロにすることが重視される。
【００５０】
この実施の形態によれば、ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータを設け、このマイクロアクチュエータにより、該マイクロアクチュエータは、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とすると共に、マイクロアクチュエータサーボ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓど重み付けすることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００５１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
（受動型）
回転軸がヘッドコア幅の中心線の真上に配置されることにより、スライダのヨー角がゼロの場合に発生する制御系への外乱を抑制することができるため、ナノオーダの位置決めが可能となる。
（能動型）
ヨー角についてはＭＡによるフォトダイオード（ＦＦ）系とし、また位置決めについてはＶＣＭへの電流を１入力とし、位置誤差を１出力とするヘッドスライダの位置決め制御系として構成し、ＭＡにはヨー角ゼロ補正電流を与え、一方ＶＣＭには外乱補償電流をフィードホワードで重畳させることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとの２つの仕様を両立させることができる。
（能動型＋圧力センサ）
ＶＣＭとＭＡを２入力とし、位置誤差と圧力差を２出力とするフィードバック制御系を構成し、位置誤差についてはＶＣＭに外乱補正電流をＦＦで重畳することで、また、圧力差についてはＭＡで補償することにより、数１０ナノオーダの高精度位置決めとヨー角を接線方向に一定に維持することとの２つの仕様を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】スライダの動作を真上から見た図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図７】垂直磁気記録方式の説明図である。
【図８】スライダとディスクとの関係を示す図である。
【図９】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１０】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１１】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１２】スライダの動作を真上から見た図である。
【符号の説明】
【００５３】
２０ 演算器
２１ 位置誤差制御器
２２ ＶＣＭ
２３ アーム系
２４ 垂直尾翼
２５ スライダ
２６ 演算器
２７ 演算器
【技術分野】
【０００１】
本発明はヨー角制御機構に関し、更に詳しくは磁気ディスク装置におけるヘッドスライダのヨー角を制御するヨー角制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録方式においては、単磁極型記録ヘッドと裏打ち層を持つ媒体によって磁気回路が構成され、データが記録される。この場合、記録ヘッドのヨー角がトラックの接線方向に対して大きく傾くと、隣接トラックに記録痕跡（サイドフリンジ）が残り、トラック密度を詰めることができなくなり、問題となる。
【０００３】
図７は垂直磁気記録方式の説明図である。（ａ）は垂直断面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）において、Ｓは磁界のＳ極、Ｎは磁界のＮ極である。１は記録痕跡である。（ｂ）において、Ｓは磁界のＳ極、Ｎは磁界のＮ極である。この記録痕跡１のために、トラック密度をこれ以上詰めることができないため、トラック密度を 詰めることができなくなる。
【０００４】
このため、記録ヘッドの主磁極形状を逆台形になるように、±１０〜２０度程度テーパ状にカットしている。通常、カットした分だけ出力が出なくなる。今後、狭コア幅が進むと、主磁極の形状は逆三角形になり、一層出力が出なくなり、記録できなくなることが懸念されている。
【０００５】
また、高速アクセスに対応してアーム長が短かくなる傾向にあり、ますますヨー角が大きくなることが予想され、記録ヘッドにテーパカットによる出力ダウンが大きな問題に発展する可能性がある。
（受動型）
この種の受動型の装置としては、スライダの後端部に垂直尾翼を設け、ジンバルバネで支持されることにより、ヨー角を自己補正するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、スライダ側面をカットして風受け面を設け、ベアリングなどの回転機構を介してサスペンションと結合することによりヨー角を自己補正する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
（能動型）
一方、この種の能動型の装置としては、マイクロアクチュエータ（ＭＡ）により、トラック方向に対してヨー角が一定（０度の場合は、接線方向に向く）になるようにする。ヨー角は、ディスク上に記録されているトラックナンバを再生ヘッドにより検知して、ＭＡへの電流をフィードフォワード（ＦＦ）で与えてヨー角の一定制御を実現している。例えば、スライダ流入端が風上（トラックの接線方向）に向くのに十分な一定電流を与え続ければ、ヨー角をゼロに維持することができる。
【０００６】
従来のこの種の装置としては、ＭＡとしてサスペンションの根元にアクチュエータを設けることでヨー角を制御している（例えば特許文献２，特許文献３参照）。また、スライダとサスペンションの結合部にアクチュエータを設ける（スライダ駆動型）でヨー角を制御している（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平３−１１９５８１号公報（第３頁左上欄第１行〜同頁左下欄第６行、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開２００１−１０１６３３号公報（段落０００２〜００３２、図１〜図５）
【特許文献３】特開平６−３１４４７９号公報（段落００１１〜００１８、図１〜図６）
【特許文献４】特開平９−２３１５３８号公報（段落００２２〜００２７、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（受動型の装置の場合）
前記受動型の装置の場合、ヘッドと回転軸との位置関係については、何も言及されておらず、回転軸がヘッドコア幅の中心線からオフセットしていると、サーボパターンへのオントラック状態では、オフセット分だけ外乱となり、数１０ナノオーダの位置決めを達成しようとしている状況において、精度に悪影響を及ぼす。
【０００８】
図８はスライダとディスクとの関係を示す図である。図において、２はディスク、３はアーム、４は該アーム３の先端部に取り付けられたスライダである。この時、スライダ４はアーム３により、図の矢印で示す方向に回転させられる。図９はスライダの動作を真上から見た図である。（ａ）はスライダが回転していない状態を示している。図８と同一のものは、同一の符号を付して示す。３はアーム、４は該アーム３の先端に取り付けられたスライダ、５は垂直尾翼、６はスライダ４の回転軸、７はアーム３の回転軸である。８はディスクの回転により発生する風である。９はスライダ４に設けられたヘッドである。
【０００９】
アーム３が（ｂ）のように回転すると、垂直尾翼５及び側面カット部（図示せず）は、ディスクの回転により発生する風を受け、スライダ４は回転軸６を中心に回転して流入端が風上に向いて（ｃ）に示すように、ヨー角を０（トラックの接線方向）に維持する。（ｂ）において、１０はヘッドコア幅の中心線である。
【００１０】
図１０はスライダの動作を真上から見た図である。（ａ）はアーム３の垂直２等分線とヘッドコア幅の中心線１０とが一致している状態を示している。（ｂ）はアーム３とスライダ４が一緒に傾いた状態を示している。（ｃ）はアーム３が更に回転し、ヘッドコア幅の中心線１０と回転軸６との間にオフセットΔが発生した状態を示している。この不具合を直すため、図の（ｃ）に示すように、矢印方向の力を与えてやると、スライダ４の回転軸６がヘッドコア幅の中心線に一致している。
【００１１】
図１１はスライダの動作を上から見た図である。図は、ヘッドコア幅の中心線とアームの中心線との間にオフセットがある場合を示している。（ａ）はヘッドコア幅の中心線とアーム３の中心線との間（左側）に一定のオフセットΔがあり、停止した状態を示している。これが（ｂ），（ｃ）と変化していく。この場合において、風８の力によりスライダ４は（ｃ）に示すように傾いていない状態となる。この時のアーム３の一辺に矢印で示すような力を加えることにより、（ｄ）に示すように回転軸６はヘッドコア幅の中心線１０に近づく。
【００１２】
図１２はスライダの動作を上から見た図である。図１１と同一のものは、同一の符号を付して示す。この図は、ヘッドコア幅の中心線とアーム３の中心線との間（右側）に一定のオフセットΔがある場合を示している。アーム３が図に示すように回転している間に風８の作用により、スライダ４は力を受け、最終的には（ｄ）に示すような位置状態となる。
（能動型装置の場合）
この場合は、アクチュエータによりヨー角を一定にする具体的な制御手段について、全く言及していない。また、ＭＡへの電流をフィードフォワード（ＦＦ）してヨー角を接線方向に一定に維持する場合、回転軸がヘッドコア幅の中心線上からオフセットしていると、サーボパターンへのオントラック状態では、オフセット分だけ外乱となり、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することはできない。即ち、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとの２つの仕様とを両立させることができないという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができるヨー角制御機構を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）請求項１記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッドとによりなるヘッド部と、風受け部を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダは回転部を介してサスペンションアームに結合している磁気ディスク装置において、前記ヘッドスライダの回転軸は再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることを特徴とする。
【００１５】
（２）請求項２記載の発明は、前記回転部において、回転軸がボールベアリング或いはドライベアリングで支持されていることを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッドを有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、を有する磁気ディスク装置において、前記マイクロアクチュエータ制御系は、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルを有し、そのバイアス電流を入力として駆動されるマイクロアクチュエータで構成し、前記ボイスコイルモータ制御系は、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系を構成し、更に、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器の出力電流に加算することを特徴とする。
【００１６】
（４）請求項４記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、目標値とフィードバック信号との差をとり、ボイスコイルモータの位置誤差を制御する位置誤差制御器と、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転移動させるボイスコイルモータとを有する磁気ディスク装置において、前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、マイクロアクチュエータ制御系は、圧力差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、左右の圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、前記位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、前記再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系とを有し、更にヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を位置誤差制御器の出力電流に加算することを特徴とする。
【００１７】
（５）請求項５記載の発明は、記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、を有する磁気ディスク装置において、前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、かつ左右の圧力センサの差と再生ヘッドの位置誤差を２出力とし、マイクロアクチュエータ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けして制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１記載の発明によれば、ヘッドスライダの回転軸を、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００１９】
（２）請求項２記載の発明によれば、前記回転軸がボールベアリングで支持されているようにすることで、ヘッドスライダを滑らかにスライドさせることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルと、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償する外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを用いて、前記ヨー角補正テーブルを用いたマイクロアクチュエータによる制御と、外乱補償テーブルを用いたボイスコイルモータによる位置決めを行なうことにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００２０】
（４）請求項４記載の発明によれば、垂直尾翼の両面に貼り付けられた圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御を組み合わせることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００２１】
（５）請求項５記載の発明は、ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータを設け、このマイクロアクチュエータにより、該マイクロアクチュエータは、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とすると共に、マイクロアクチュエータサーボ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けすることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（受動型）
ヘッドコア幅の中心線と回転軸とのオフセットによる外乱をなくすために、回転軸をヘッドコア幅の中心線の真上に配置する。
（能動型）
再生ヘッドを用いて、ディスクのサーボ領域に記憶されているトラックナンバを読み取り、その半径位置でヨー角をゼロにするためのバイアス電流をヨー角ゼロ補正テーブルから参照してＭＡ（マイクロアクチュエータ）に与える。ここで、ヘッドスライダ（以下単にスライダと略す）の位置決め制御系として、ボイルコイルモータ（ＶＣＭ）を１入力とし、位置誤差を１出力とするフィードフォワード制御系を構成する。ＶＣＭ制御系では、位置誤差を打ち消す電流をトラックナンバに応じた値を外乱補償テーブルから参照して、フィードフォワード（以下単にＦＦと略する）で重畳する。これによって、ヨー角をゼロにすることで発生した外乱を補償する。
（能動型＋圧力センサ）
スライダ上に風を受ける部分（垂直尾翼、スライダ側面、左右張り出し）を設ける。また、風受け部の左右に圧力センサを貼り付ける。そして、圧力センサの差が０となるように、ＭＡをフィードバック制御する。ＭＡとしては、サスペンション駆動型、スライダ駆動型、ヘッド駆動型等が考えられる。
１）左右圧力センサの差が０となるように、スライダが回転軸を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角をゼロに維持することと、
２）数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することの２つの仕様の両立を図るために、一つの手段として、圧力差についてはＭＡで、位置誤差についてはＶＣＭで補償するフィードバック系を構成する。他の手段としては、ＭＡとＶＣＭを２入力とし、圧力差と位置誤差を２出力とするハイブリッド・制御系を構成する。そして、１）と２）の仕様のバランスを重み係数Ｓで調節する。
【００２３】
次に、実施例について説明する。
（受動型）
以下、実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図において、２０は目標値とフィードバック信号との差分を偏差として取り出す第１の演算器、２１は該演算器２０の偏差出力を受けて位置誤差を制御するための補正信号（ＶＣＭ電流信号）を出力する位置誤差制御器、２２はＶＣＭ電流信号を受けるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、２３は該ＶＣＭ２２で回転させられるアーム系である。
【００２４】
２４はスライダに取り付けられ、スライダのヨー角を制御する垂直尾翼である。２５は該アーム系２３の出力で回転させられるスライダとヘッド（以下単にスライダという）である。２６は接線方向信号とスライダ２５から出力されるヨー角信号を受けて差信号をとる第２の演算器で、その出力は前記垂直尾翼２４に風外乱として与えられる。
【００２５】
スライダ２５からはヘッド位置信号が出力される。２７はこのヘッド位置信号と外乱との信号を演算する第３の演算器である。該演算器２７の出力は、前記演算器２０にフィードバック信号として与えられるようになっている。スライダ２５には、再生ヘッドコア幅の垂直２等分線上に垂直尾翼が取り付けられている。また、スライダ２５は、風外乱を風受け部（図示せず）を介して受けるようになっている。
【００２６】
このスライダ２５は、ジンバルを介してサスペンションに結合している。ここで、スライダ２５の回転軸は、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置され、回転軸はジンバルの十字バネの中心に結合している構成とする。ここで、回転軸にはボールベアリングが組み込まれている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２７】
第１の演算器２０は、目標値とスライダ２５のヘッド位置を示す信号とを受けて、その差分を演算する。位置誤差制御器２１は、この差分（偏差）を受けてＶＣＭ２２を制御するためのＶＣＭ電流を出力する。ＶＣＭ２２は、このＶＣＭ電流信号に応じてアーム系２３を回転移動させる。この結果、スライダ２５の位置が移動し、移動後のヘッド位置を出力する。
【００２８】
第３の演算器２７は、スライダ２５からのヘッド位置信号を受けて、その出力を制御信号として第１の演算器２０にフィードバックする。また、垂直尾翼２４には、風の外乱が当たり、垂直尾翼２４がヨー角を０になるような動作を行なう。この結果、スライダ２５の回転軸を、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、スライダの回転軸にボールベアリングを用いることで、該ボールベアリングで支持されているようにすることで、スライダを滑らかにスライドさせることができる。
（能動型）
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、２０は目標値と演算器２７からのフィードバック信号とを受けてその差分（偏差）を演算する第１の演算器である。２１は該演算器２０の出力（偏差出力）を受けて、位置誤差を制御するための補正信号（ＶＣＭ電流信号）を出力する位置誤差制御器、２２はＶＣＭ電流信号を受けるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、２３は該ＶＣＭ２２で回転させられるアーム系である。
【００３０】
２５は前記アーム系２３により回転させられるスライダとヘッド（以下単にスライダという）である。２６は接線方向信号とスライダ２５から出力されるヨー角信号を受けて差信号をとる第２の演算器である。スライダ２５からはヘッド位置信号が出力される。２７はこのヘッド位置信号と外乱との信号を演算する第３の演算器である。該演算器２７の出力は、前記演算器２０にフィードバック信号として与えられるようになっている。
【００３１】
３２はヨー角と該ヨー角を０にするためのバイアス電流が記憶されているヨー角補正テーブル、３３は該ヨー角補正テーブル３２の出力を受けるＭＡ（マイクロアクチュエータ）で、その出力はスライダ２５を駆動するようになっている。該ヨー角補正テーブル３２は、スライダ２５からのトラックナンバをアドレスとして受けている。３１は位置誤差と該位置誤差を打ち消すための電流を記憶する外乱補償テーブルである。この外乱補償テーブル３１は、スライダ２５からトラックナンバをアドレスとして受けている。
【００３２】
３０は位置誤差制御器２１の出力と、外乱補償テーブル３１の出力とを受けて所定の演算を行なう第４の演算器である。２７はスライダ２５の出力と外乱とを受けて前記第１の演算器２０にフィードバック信号を与える第３の演算器である。このように構成された装置の動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明すれば、以下の通りである。
【００３３】
図３のフローチャートは、ヨー角ゼロ制御と、外乱補償制御とから構成されている。先ず、ヨー角ゼロ制御について説明する。先ず、再生ヘッド（図示せず）を用いて、ディスクのサーボ領域に記録されているトラックナンバを読み取る（Ｓ０）。続いて、ヨー角をゼロにするためのバイアス電流をヨー角補正テーブル３２をトラックナンバによりアクセスして読み取り（Ｓ２）、補正電流をＭＡ駆動アンプ（図示せず）に入力する（Ｓ２）。ＭＡ３３は、スライダ２５を回転させ、ヘッドが接線方向に向くように動作する（Ｓ３）。
【００３４】
次に、外乱補償制御について説明する。ＶＣＭ制御系の動作は、ヘッドスライダの位置決め制御系として、ＶＣＭへの電流を１入力とし、位置誤差を１出力とするフィードバック制御系を構成する。このため、ＶＣＭ制御系（外乱補償制御系）では、位置誤差を打ち消す電流を外乱補償テーブル３１をトラックナンバでアクセスして読み出し（Ｓ４）、この読み出した外乱補償データを第２の演算器４にフィードフォワードで入力し、位置誤差制御器２１の出力に重畳してやる（Ｓ５）。そして、ＶＣＭ駆動アンプに補償電流を入力してやり（Ｓ６）、サスペンションアームを回転させ、位置誤差を修正する（Ｓ７）これによって、ヨー角を０にすることで発生した外乱を補償する。
【００３５】
図４はスライダの動作を真上から見た図である。ここで、（ａ）は静止状態における図を示している。３はアーム、４はスライダ、６はスライダ４の回転軸、７はアーム３の回転軸、８は風、３３はスライダ回転軸６とヘッド９間に設けられたマイクロアクチュエータ（ＭＡ）である。
【００３６】
（ｂ）は回転の開始状態、（ｃ）はスライダ４が回転を終了し、アーム３の回転軸とスライダ４の回転軸６との間にオフセットが発生した状態を示している。Ａがアーム３の回転軸、Ｂがスライダ４の回転軸である。この点ＡとＢの間のオフセットが外乱になる。図中スライダの回転軸６が正しい位置に回転され、アーム３の回転軸はこのような場合は、アーム３を回転させて、（ｄ）に示すような中心線１０が一致する配置関係となる。
【００３７】
ここで、ヨー角補正テーブル３２では、ヨー角φをゼロにするためのＭＡ３３へのバイアス電流Ｉｍａは、トラックナンバからその半径位置ｒを算出し、その時のヨー角φを計算する。ヨー角φはｒの関数φ＝ｆ（ｒ）になる。ここで、
ＭＡへのバイアス電流Ｉｍａ（φ）＝Ｉｍａ（ｆ（ｒ））
として、予め計算してテーブルを作成することができる。
【００３８】
また、外乱補償テーブル３１では、ヨー角をゼロにしたことによって発生する外乱量ｄは、やはりφの関数となる。φはｒの関数φ＝ｆ（ｒ）でもあることから、ｄによる位置誤差を打ち消す外乱補償電流Ｉｖｃｍは、ＶＣＭ２２への
外乱補正電流Ｉｖｃｍ（ｄ（φ））＝Ｉｖｃｍ（ｄ（ｆ（ｒ）））
として、予めテーブルを作成しておくことができる。
【００３９】
この実施の形態によれば、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブル３２と、ヨー角を一定にすることが発生した外乱を補償する外乱補償電流を格納する外乱補償テーブル３１を用いて、前記ヨー角補正テーブル３２を用いたマイクロアクチュエータ３３によるフィードフォワードバック制御と、外乱補償テーブル３１を用いたフィードフォワードによる位置決めを行なうことにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとを両立させることができる。
（能動型＋圧力センサ）
図５は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図１，図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態は、ヘッド位置調整系に、垂直尾翼に基づくヨー角制御調整系を設けたものである。図において、２０は目標値とフィードバック信号とを受けてその差分をとる第１の演算器、２１は該演算器２０の出力を受けて位置誤差に基づく制御信号（ＶＣＭ電流）を出力する位置誤差制御器、３０は該位置誤差制御器２１と外乱補償テーブル３１の出力を受けて、所定の演算を行なう第２の演算器である。
【００４０】
２２は該演算器３０の出力に基づいてアームを回転駆動するＶＣＭ、２３は該ＶＣＭ２２によって回転駆動されるアーム系、２５は該アーム系２３の出力を受けるスライダヘッドである。２７はスライダ２５の出力であるヘッド位置信号を受けて、外乱の影響を加味したフィードバック信号を前記第１の演算器２０に与える第３の演算器である。スライダ２５からは外乱補償テーブル３１にトラックナンバがアドレスとして入力される。外乱補償テーブル３１には、発生した外乱を補償する外乱補償電流が格納される。
【００４１】
４０は垂直尾翼２４の右面に貼り付けられた右圧力センサ、４１は垂直尾翼２４の左面に貼り付けられた左圧力センサである。これら圧力センサとしては、例えば歪ゲージ等が用いられる。４５は右圧力センサ４０と左圧力センサ４１の出力の差分をとる第４の演算器である。４２は演算器４５の出力を受けて、圧力差に応じた制御信号を出力する圧力差制御器、３３は該圧力差制御器４２により駆動されるマイクロアクチュエータ（ＭＡ）であり、該ＭＡ３３はスライダ２５を所定の方向に回転させる。この実施の形態では、ＭＡ３３を用いてスライダ２５を回転させるループと、ヘッド位置に基づいてＶＣＭ２２を回転させるループの２つのフィードバックループが形成されている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
先ず、スライダ２５上に風を受ける部分（例えば垂直尾翼、スライダ側面、左右張り出し）を設ける。例えば、垂直尾翼は、再生ヘッドコア幅の垂直２等分線上のスライダ流出端部に取り付けられている。このスライダ２５は、ジンバルを介してサスペンションに結合している。スライダ２５の回転軸は、再生ヘッドコア幅中心の真上に配置して、回転軸はジンバルの十字バネの中心に結合している構成とする。ここで、回転軸にはボールベアリング又はドライベアリングで組み込まれている。この結果、滑らかな回転が可能となる。
【００４３】
そして、垂直尾翼の左右に歪みゲージ等の圧力センサ４０，４１を貼り付け、左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０になるように、ＭＡ３３を制御する。結果的にスライダ流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角が０になる。ここで、ＭＡ３３としては、例えばサスペンション駆動型、スライダ駆動型、ヘッド駆動型等が用いられる。この実施の形態によれば、垂直尾翼の両面に貼り付けられた圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードフォワード制御を組み合わせることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００４４】
本発明の実施の形態では、左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０となるように、スライダ２５が回転軸６（図４参照）を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角を維持すること（仕様１）と、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現する（仕様２）ことの２つの仕様の両立を図るため、以下に示すような方法が用いられる。
【００４５】
図６は本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。図５と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態も、圧力差制御器４２でＭＡ３３を制御するループと、ヘッド位置でＶＣＭ２２を制御するループの２系統のフィードバックループが形成されている。この実施の形態では、ＭＡ３３とＶＣＭ２２への電流を２入力とし、圧力と位置誤差を２出力とするハイブリッド制御系を構成している。４５は右圧力センサ４０と左圧力センサ４１の出力の差分をとる演算器である
図６において、５０は第１の演算器２０の出力の後に挿入された係数設定器であり、演算器２０の出力をＳ倍する。この係数設定器５０の出力は、位置誤差制御器２１に入力される。
【００４６】
５１は第４の演算器４５の出力を受けて（１−Ｓ）を演算する演算器、４２は該演算器５１の出力を受ける圧力差制御器で、その出力でＭＡ３３を制御するようになっている。前記した左右の圧力センサ４０，４１の出力の差が０となるように、スライダ２５が回転軸６（図４参照）を中心に回転して流入端が風上（トラックの接線方向）に向いてヨー角を維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを実現することの仕様のバランスをとるために、Ｓという重み係数を挿入するようにしている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
この実施の形態は、圧力センサ４０，４１の出力の圧力差についてはＭＡ３３で補償し、位置誤差についてはＶＣＭ２２で補償する。ＶＣＭ制御系では、位置誤差を打ち消す電流を外乱補償テーブル３１から読み出し、第２の演算器３０にＦＦ（フィードホワード）で重畳させる。これによって、ヨー角を０にすることで、発生した外乱を補償することができる。
【００４８】
ここで、外乱補償テーブル３１において、ヨー角をゼロにしたことで発生する外乱量ｄは、φの関数となる。φは前述したようにｒの関数φ＝ｆ（ｒ）でもあることから、ｄによる位置誤差を打ち消す外乱補正電流Ｉｖｃｍは、次式で表される。
【００４９】
Ｉｖｃｍ（ｄ（φ））＝Ｉｖｃｍ（ｄ（ｆ（ｒ）））
Ｓは前述の仕様１と仕様２をバランスさせるべく０＜Ｓ＜１の値をとる重みであり、Ｓを大きくすればヘッドの位置決めを重視することになり、小さくすれば圧力差を重視してヨー角をゼロにすることが重視される。
【００５０】
この実施の形態によれば、ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータを設け、このマイクロアクチュエータにより、該マイクロアクチュエータは、圧力差補正制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とすると共に、マイクロアクチュエータサーボ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓど重み付けすることにより、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めを両立させることができる。
【００５１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
（受動型）
回転軸がヘッドコア幅の中心線の真上に配置されることにより、スライダのヨー角がゼロの場合に発生する制御系への外乱を抑制することができるため、ナノオーダの位置決めが可能となる。
（能動型）
ヨー角についてはＭＡによるフォトダイオード（ＦＦ）系とし、また位置決めについてはＶＣＭへの電流を１入力とし、位置誤差を１出力とするヘッドスライダの位置決め制御系として構成し、ＭＡにはヨー角ゼロ補正電流を与え、一方ＶＣＭには外乱補償電流をフィードホワードで重畳させることで、ヨー角を接線方向に一定に維持することと、数１０ナノオーダの高精度位置決めとの２つの仕様を両立させることができる。
（能動型＋圧力センサ）
ＶＣＭとＭＡを２入力とし、位置誤差と圧力差を２出力とするフィードバック制御系を構成し、位置誤差についてはＶＣＭに外乱補正電流をＦＦで重畳することで、また、圧力差についてはＭＡで補償することにより、数１０ナノオーダの高精度位置決めとヨー角を接線方向に一定に維持することとの２つの仕様を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】スライダの動作を真上から見た図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図７】垂直磁気記録方式の説明図である。
【図８】スライダとディスクとの関係を示す図である。
【図９】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１０】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１１】スライダの動作を真上から見た図である。
【図１２】スライダの動作を真上から見た図である。
【符号の説明】
【００５３】
２０ 演算器
２１ 位置誤差制御器
２２ ＶＣＭ
２３ アーム系
２４ 垂直尾翼
２５ スライダ
２６ 演算器
２７ 演算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドと再生ヘッドとによりなるヘッド部と、
風受け部を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダは回転部を介してサスペンションアームに結合している磁気ディスク装置において、
前記ヘッドスライダの回転軸は再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項２】
前記回転部において、回転軸がボールベアリング或いはドライベアリングで支持されていることを特徴とする請求項１記載のヨー角制御機構。
【請求項３】
記録ヘッドと再生ヘッドを有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記マイクロアクチュエータ制御系は、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルを有し、そのバイアス電流を入力として駆動されるマイクロアクチュエータで構成し、
前記ボイスコイルモータ制御系は、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系を構成し、
更に、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、
前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器の出力電流に加算することで、ヨー角を一定に維持しつつ位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項４】
記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
目標値とフィードバック信号との差をとり、ボイスコイルモータの位置誤差を制御する位置誤差制御器と、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転移動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、マイクロアクチュエータ制御系は、圧力差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、左右の圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、
前記位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、前記再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系と、
を有し、
更にヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を位置誤差制御器の出力電流に加算することでヨー角を一定に維持しつつ位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項５】
記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、圧力差制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、かつ左右の圧力センサの差と再生ヘッドの位置誤差を２出力とし、マイクロアクチュエータ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けして、スライダのヨー角を一定に維持しつつ、位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項１】
記録ヘッドと再生ヘッドとによりなるヘッド部と、
風受け部を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダは回転部を介してサスペンションアームに結合している磁気ディスク装置において、
前記ヘッドスライダの回転軸は再生ヘッドコア幅中心の真上に配置されてサスペンションアームに結合していることを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項２】
前記回転部において、回転軸がボールベアリング或いはドライベアリングで支持されていることを特徴とする請求項１記載のヨー角制御機構。
【請求項３】
記録ヘッドと再生ヘッドを有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記マイクロアクチュエータ制御系は、再生ヘッドで検出したトラックナンバと、それに応じてヨー角を一定にするバイアス電流を格納しているヨー角補正テーブルを有し、そのバイアス電流を入力として駆動されるマイクロアクチュエータで構成し、
前記ボイスコイルモータ制御系は、位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系を構成し、
更に、ヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、
前記再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を前記位置誤差制御器の出力電流に加算することで、ヨー角を一定に維持しつつ位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項４】
記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
目標値とフィードバック信号との差をとり、ボイスコイルモータの位置誤差を制御する位置誤差制御器と、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転移動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、マイクロアクチュエータ制御系は、圧力差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、左右の圧力センサの差を出力とするフィードバック制御系と、
前記位置誤差制御器の出力電流をボイスコイルモータへの入力とし、前記再生ヘッドで検出した位置誤差を出力とするフィードバック制御系と、
を有し、
更にヨー角を一定にすることで発生した外乱を補償するための外乱補償電流を格納する外乱補償テーブルを有し、再生ヘッドで検出したトラックナンバに基づいた外乱補償電流を位置誤差制御器の出力電流に加算することでヨー角を一定に維持しつつ位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【請求項５】
記録ヘッドと再生ヘッド及び垂直尾翼を有するヘッドスライダと、
該ヘッドスライダがサスペンションアームに対して相対的な回転をするように駆動するマイクロアクチュエータと、
前記ヘッドスライダとサスペンションアームを回転駆動させるボイスコイルモータと、
を有する磁気ディスク装置において、
前記垂直尾翼の両面に各々圧力センサが貼り付けられ、圧力差制御器の出力電流を入力とし、位置誤差制御器の出力電流をマイクロアクチュエータへの入力とし、かつ左右の圧力センサの差と再生ヘッドの位置誤差を２出力とし、マイクロアクチュエータ系とボイスコイルモータ系への電流値を係数Ｓで重み付けして、スライダのヨー角を一定に維持しつつ、位置決めを行なうことを特徴とするヨー角制御機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１７９４５（Ｐ２００８−２１７９４５Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５６９２４（Ｐ２００７−５６９２４）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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