相対位置検出器および相対位置検出器を備えた制振装置、ディスク装置
【課題】基準位置を極めて精確に検出するとともに、基準位置からのずれ量も磁石と磁気感応素子との隙間量の変化の影響を受けずに検出できる相対位置検出器を得る。
【解決手段】相対位置検出器は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石３７２ならびに磁石３７２を挟む一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂを備えるものである。これにより、一軸方向の相対位置を精確に検出する相対位置検出器を得ることができる。
【解決手段】相対位置検出器は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石３７２ならびに磁石３７２を挟む一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂを備えるものである。これにより、一軸方向の相対位置を精確に検出する相対位置検出器を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一軸方向の相対位置を検出する相対位置検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報記録再生装置あるいは情報再生装置においては、格納する情報の大容量化、情報転送レートの高速化さらには小型軽量化が進んでいる。磁気ディスクや光ディスクでは、転送レートの高速化に伴い、記録あるいは再生する際のディスク回転速度の高速化が進展している。ディスクは、回転軸と重心位置とが完全には一致せず、所定の誤差を持つ。一般的には、この誤差に起因する量を、偏重心と定義する。この偏重心によって、ディスクの回転に伴って不要な遠心力が発生する。この不要な遠心力は、運動エネルギであるから、回転速度の２乗に比例する。従って、ディスク回転の高速化によって、不要な遠心力は２次関数的に急激に増加する。さらに装置の小型軽量化によって、外部から加えられる振動に対して装置の加速度変動や位置変動が発生しやすい形態となる。そのため、偏重心ディスクを記録あるいは再生する際、装置全体がディスク回転と同期した自励振動を発生し、情報の記録あるいは再生が不可能になる問題があった。
【０００３】
この問題に対し、ディスクを交換可能とした光ディスク装置における対処方法として、補助質量と弾性部材とを用いた制振機構が提案されている。ディスク回転機構を収納するメインフレームに対して弾性部材を介して補助質量であるサブフレーム結合させ、サブフレームの共振周波数をディスクの回転周波数よりも若干大きい周波数に設定すると良好な防振効果を得ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。これは、ダイナミックダンパを特定の構造物に付加することにより、ダイナミックダンパの固有振動数に等しい振動数の加振入力に対して、その構造物の振動を局所的に抑制する公知の原理に基づくものである。
【０００４】
また、補助質量と弾性部材とを用いた制振機構に加えて、弾性部材であるバネと並列にアクチュエータを設け、振動体と補助質量との相対変位を検出してアクチュエータを駆動制御する制振機構が提案されている。補助質量と振動体との相対位置は相対変位計で測定している（例えば、特許文献２参照）。
相対変位計としては、磁石とホール素子とを使用し、磁石とホール素子とが相対的に移動する方向に沿って磁石のＳ極とＮ極とを並べて配置している位置検出装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２８９４４号公報（段落００２１、００４２、図３）
【特許文献２】特開昭６０−６０３４４号公報（第３頁、第２図）
【特許文献３】特開２００３−３２９４０５号公報（段落００１５、００１６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の相対変位を測定する位置検出装置では、基準位置が極めて精確に検出できるが、基準位置からのずれ量は、磁石とホール素子を例とする磁気感応素子との隙間量が変化すると磁気感応素子の出力値が変化するため精確に検出できないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、基準位置を極めて精確に検出するとともに、基準位置からのずれ量も磁石と磁気感応素子との隙間量の変化の影響を受けずに検出できる相対位置検出器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る相対位置検出器は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石ならびに前記磁石を挟む一対の磁気感応素子を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石を一対の磁気感応素子で挟むことにより、一軸方向の相対位置を精確に検出する相対位置検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による制振装置を示すモデル図である。
【図２】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視分解図である。
【図４】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段の磁気回路の構造を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段の磁気回路の磁束の方向を示した説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるメインフレーム機構を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による制振装置を示すモデル図である。
【図９】この発明の実施の形態１による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による制振装置の筐体とメインフレーム機構との相対位置を検出する相対位置検出器を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による制振装置の相対位置検出器の回路構成を示したブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による制振装置の相対位置検出器の出力特性をしめした特性図である。
【図１４】この発明の実施の形態２による制振装置を示すモデル図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による制振装置を示す質点系モデル図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による制振装置を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱推定器を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図１９】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２０】この発明の実施の形態２による制振装置の補助質量とメインフレーム機構との相対位置を検出する相対位置検出器を示す斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態３による制振装置を示すモデル図である。
【図２２】この発明の実施の形態３による制振装置の伝達力検出手段を示すブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態３による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図２４】この発明の実施の形態３による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２５】この発明の実施の形態４による制振装置を示すモデル図である。
【図２６】この発明の実施の形態４による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図２７】この発明の実施の形態４による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２８】この発明の実施の形態５による制振装置を示すモデル図である。
【図２９】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段の周波数特性を示す特性図である。
【図３０】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段を示す回路図である。
【図３１】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段の周波数特性を示す特性図である。
【図３２】この発明の実施の形態５による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３３】この発明の実施の形態６による制振装置を示すモデル図である。
【図３４】この発明の実施の形態６による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３５】この発明の実施の形態７による制振装置を示すモデル図である。
【図３６】この発明の実施の形態７による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３７】この発明の実施の形態８による制振装置を示すモデル図である。
【図３８】この発明の実施の形態８による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３９】この発明の実施の形態９による制振装置を示すモデル図である。
【図４０】この発明の実施の形態９による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４１】補助質量と緩衝部材による制振装置のモデル図である。
【図４２】補助質量と緩衝部材による制振装置を示す質点系モデル図である。
【図４３】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４４】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４５】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４６】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４７】補助質量と緩衝部材による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４８】補助質量を可変させた場合の制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４９】この発明の基本構成を示す伝達力の検出結果を増幅係数倍して補助質量に力の次元で加算した制振装置を示すブロック図である。
【図５０】この発明の基本構成を示す伝達力の検出結果を増幅係数倍して補助質量に力の次元で加算した制振装置を示すブロック図である。
【図５１】この発明の基本構成の制振装置において伝達力の増幅係数を変えた場合の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、本発明に係る実施の形態について述べる前に、その前提となる補助質量３００による振動対策についての解析を行なう。つまり、補助質量３００と緩衝部材３５０とによる動吸収器による振動対策では、付加する補助質量３００の大きさによって効果が制限されており、大きな制振効果を得るためには、補助質量３００を大きく設定する必要がある。以下に、その理由を述べる。
【００１２】
図４１は、補助質量３００による制振装置９１０のモデル図である。筐体１は、メインフレーム機構１００と緩衝支持手段である緩衝支持部材２００、補助質量３００、緩衝手段である緩衝部材３５０を保持している。メインフレーム機構１００は緩衝支持部材２００を挟んで筐体１に支持されており、補助質量３００は緩衝部材３５０を挟んでメインフレーム機構１００に保持されている。
【００１３】
メインフレーム機構１００は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ディスクに情報を記録する、あるいはディスクの情報を読み取る情報ピックアップ、さらにそれを保持するフレーム類を具備した機構ユニットでその総質量は質量ｍ１である。また、緩衝支持部材２００は、筐体１に対してメインフレーム機構１００を支持し、さらに筐体１に作用する外部からの振動の伝達を緩衝する機能を持つ。また、緩衝部材３５０は、メインフレーム機構１００に対し補助質量３００を保持し、さらに後述する共振特性になる物性値となっている。
【００１４】
さらに、力Ｆ０は、外部からの振動に起因する筐体１からメインフレーム機構１００へ緩衝支持部材２００を介して伝達する力であり、力Ｆ１は偏重心ディスクの回転に起因する力であり、伝達力Ｆ１＿２はメインフレーム機構１００から補助質量３００に緩衝部材３５０を介して伝達する力である。
【００１５】
図４２は、図４１を質点系モデルとして表現した図である。図４２において、メインフレーム機構１００は質量ｍ１（ｋｇ）で表記している。緩衝支持部材２００は粘弾性モデルで表記しており、バネ２００ａの弾性係数はｋ１（Ｎ/ｍ）、オイルダンパ２００ｂの粘性係数はｃ１（Ｎ・ｓ/ｍ）である。補助質量３００は質量ｍ２（ｋｇ）で表記している。緩衝部材３５０は粘弾性モデルで表記しており、バネ３５０ａの弾性係数はｋ２（Ｎ/ｍ）、オイルダンパ３５０ｂの粘性係数はｃ２（Ｎ・ｓ/ｍ）である。
【００１６】
位置ｘ１はメインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置を示し、位置ｘ２は補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置を示す。筐体１はＧＮＤとして定義され、力Ｆ０（Ｎ）は緩衝支持部材２００を介してメインフレーム機構１００に作用する力として定義される。さらに力Ｆ１（Ｎ）は、同じくメインフレーム機構１００に作用する力で、偏重心ディスクの回転に起因するものである。
【００１７】
図４２に示した振動モデルに対し、各質点の運動方程式は次の式（１）、式（２）で表される。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【数２】
図４３は上記２つの運動方程式（１）（２）をブロック図で表現したものである。
【００２０】
図４３において、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は、加減算器７００ｂ、加算器７００ｃと、メインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数を表す機能ブロック１００ａと、積分器７０１ａ、７０１ｂと、緩衝支持部材２００の弾性係数ｋ１を表す機能ブロック２００ａと、緩衝支持部材２００の粘性係数ｃ１を表す機能ブロック２００ｂとで表現される。
【００２１】
力Ｆ０と力Ｆ１とは加減算器７００ａで加算され、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０から出力される伝達力Ｆ２＿１は減算され、その後加減算器７００ｂに出力される。ここで、力Ｆ１＿２はメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される力の総和であり、力Ｆ２＿１は逆に補助質量３００からメインフレーム機構１００に伝達される力すなわちメインフレーム機構質量１００に対する制振力の総和である。
【００２２】
加算器７００ｃでは、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ１倍した値と、メインフレーム機構１００の速度ｄ（ｘ１）／ｄｔをｃ１倍した値を加算する。加減算器７００ｂでは、加算器７００ｃの出力と加減算器７００ａの出力を加算する。加減算器７００ｂの出力は、メインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数を表す機能ブロック１００ａにおいて１／ｍ１倍され、積分器７０１ａに出力される。積分器７０１ａでは入力された値を積分し、速度ｄ（ｘ１）／ｄｔを得る。速度ｄ（ｘ１）／ｄｔは積分器７０１ｂに入力され、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１を得る。
【００２３】
メインフレーム機構１００の位置と速度とを補助質量３００に伝達する力に変換する機能ブロック２１０は、加算器７００ｄと、緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａと、緩衝部材３５０の粘性係数ｃ２を表す機能ブロック３５０ｂとで表現される。加算器７００ｄでは、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ２倍した値と、メインフレーム機構１００の速度ｄ（ｘ１）／ｄｔをｃ２倍した値を加算する。加算器７００ｄの出力は、加減算器７００ｅに出力される。
【００２４】
補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、加減算器７００ｅ、加算器７００ｆと、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａと、積分器７０１ｃ、７０１ｄと、緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａと、緩衝部材３５０の粘性係数ｃ２を表す機能ブロック３５０ｂとで表現される。
【００２５】
加算器７００ｆでは、補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ２をｋ２倍した値と、補助質量３００の速度ｄ（ｘ２）／ｄｔをｃ２ａの出力を加算する。加減算器７００ｆの出力は、加減算器７００ｅで減算され、加算器７００ｄの出力は加減算器７００ｅで加算される。加減算器７００ｅの出力は、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａにおいて１／ｍ２倍され、積分器７０ｃ１に出力される。積分器７０１ｃでは入力された値を積分し、速度ｄ（ｘ２）／ｄｔを得る。速度ｄ（ｘ２）／ｄｔは積分器７０１ｄに入力され、補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ２を得る。
【００２６】
ここで、力Ｆ１＿２ならびに力Ｆ２＿１は、次の式（３）、式（４）で表される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は図４３のメインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数１００ａを含む破線で囲った領域であり、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルを示す。さらに補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａを含む破線で囲った領域であり、補助質量３００の共振系に印加される力に対してメインフレーム機構１００に作用する力の伝達特性モデルを示す。また機能ブロック２１０は、緩衝部材３５０がメインフレーム機構１００の位置と速度とを補助質量３００に伝達する力に変換する変換特性を示す。この機能ブロック２１０の出力は、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０から補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０へ伝達する力の総和である伝達力Ｆ１＿２（Ｎ）となる。さらに補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０からメインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０へ伝達力Ｆ２＿１が伝達される関係となっている。
【００３０】
図４４は、図４３を等価変換にて伝達関数表示したブロック図である。加減算器７００ａで力Ｆ０、力Ｆ１が加算され、伝達力Ｆ２＿１が減算される。加減算器７００ａの出力は、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０で１／（ｍ１ｓ２＋ｃ１ｓ＋ｋ１）倍され位置ｘ１を出力する。機能ブロック２１０では、入力値である位置ｘ１を（ｃ２ｓ＋ｋ２）倍して伝達力Ｆ１＿２を出力する。補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０では、入力値である伝達力Ｆ１＿２をｍ２ｓ２／（ｍ２ｓ２＋ｃ２ｓ＋ｋ２）倍して伝達力Ｆ２＿１を出力する。
【００３１】
図４５は、図４４の機能ブロックにおいて、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の伝達特性をＧ１（ｓ）、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の伝達特性をＧ２（ｓ）とした場合のブロック図である。
【００３２】
伝達特性Ｇ１（ｓ）、Ｇ２（ｓ）は次の式（５）、式（６）で表される。
【００３３】
【数５】
【００３４】
【数６】
【００３５】
このため図４５において、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０ではＧ１（ｓ）倍され、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０ではＧ２（ｓ）倍されている。
【００３６】
図４５ならびに式（６）より、伝達特性Ｇ２（ｓ）すなわち補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の伝達特性は、入力が伝達力Ｆ１＿２、出力が伝達力Ｆ２＿１の動特性をもつ伝達関数モデルとなっている。また、伝達特性Ｇ１（ｓ）すなわちメインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の伝達特性の入力を力Ｆｔｏｔａｌとする。この力Ｆｔｏｔａｌは次の式（７）で表される。
【００３７】
【数７】
【００３８】
ここで、伝達力Ｆ２＿１は前述の通り、メインフレーム機構１００に対する制振力である。
図４５を再考すれば、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は、補助質量３００の付加によって、力Ｆ０や力Ｆ１の印加に対し、制振力である伝達力Ｆ２＿１が機能し振動が抑えられることが理解できる。従って、制振性能を向上させるためには、少なくとも伝達力Ｆ２＿１を大きく設定することが必要である。
【００３９】
ここで、機能ブロック２１０ならびに補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の機能は、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の所定の周波数帯域の外乱に対する感度を下げることにある。本発明の例では、偏重心ディスクが回転する際に発生する遠心力である力Ｆ１に対して有効に機能するような設定例とする。前述のように力Ｆ１は、ディスク回転速度の２乗に比例するので、装置のディスク回転数の最大値で最大となる。従って、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において力Ｆ１は最大となる。従って、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の外乱に対する感度の周波数特性を、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘにおいて低感度にすれば良い。
【００４０】
所定の周波数において、最小のエネルギで最大の制振特性を得る最適解は、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の共振周波数が低感度となるようにに設定することで得られる。このとき、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の共振周波数ｆ０（Ｈｚ）は次の式（８）で表される。
【００４１】
【数８】
【００４２】
一方、共振周波数ｆ０は、次の式（９）で表される。
【００４３】
【数９】
【００４４】
式（９）から弾性係数ｋ２は、次の式（１０）で表される。
【００４５】
【数１０】
【００４６】
また、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０のＱ値をＱ２とすれば、粘性係数ｃ２は次の式（１１）で表される。なお、Ｑ値は共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値の３ｄＢ低下での曲線の幅△ｆの比ｆ０／△ｆで与えられる。
【００４７】
【数１１】
【００４８】
式（１１）に式（１０）を代入すると、次の式（１２）を得る。
【００４９】
【数１２】
【００５０】
式（６）に、式（１０）、式（１２）を代入すると、次の式（１３）を得る。
【００５１】
【数１３】
・・・（１３）
【００５２】
式（１３）によれば、伝達特性Ｇ２（ｓ）はディスク最高回転周波数ｆｍａｘと補助質量３００の共振系の基本モデルのＱ値であるＱ２とをパラメータとする関数であり、この２つのパラメータによってのみ一意的に決定することがわかる。伝達特性Ｇ２（ｓ）の共振周波数を決定するパラメータであるｆｍａｘはディスクの最高回転周波数であるから装置の仕様で設定される定数となり、補助質量３００共振系の質量ｍ２に依存しない特性となる。
【００５３】
補助質量３００の共振系の効果を大きくするためには、制振力として機能する伝達力Ｆ２＿１を大きくする必要があるが、伝達特性Ｇ２（ｓ）については、補助質量３００の質量ｍ２を大きく変更しても特性改善はしないことがわかる。したがって、補助質量３００共振系の効果を大きく改善するためには、伝達特性Ｇ２（ｓ）の入力信号である伝達力Ｆ１＿２を大きく設定するしかないことが理解できる。
【００５４】
伝達特性Ｇ２（ｓ）の入力信号である伝達力Ｆ１＿２の定義は、式（３）で示したとおりであり、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルの位置ｘ１をｋ２倍したものと速度をｃ２倍したものの和で定義されている。式（３）に、式（１０）と式（１２）を代入してまとめると次の式（１４）を得る。
【００５５】
【数１４】
ただし、Ｈ（ｓ）は次の式（１５）で表される。
【００５６】
【数１５】
【００５７】
図４６は、図４５を式（１４）で変換した場合のブロック図である。このため図４６において、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１は機能ブロック２１０でｍ２Ｈ（ｓ）倍され伝達力Ｆ１＿２を得る。
【００５８】
式（１４）から、伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２とＨ（ｓ）との積となっている。Ｈ（ｓ）は式（１５）に示すようにディスク最高回転周波数ｆｍａｘと補助質量３００の共振系の基本モデルのＱ値であるＱ２をパラメータとし、補助質量３００の質量ｍ２に依存しない関数となっている。従って、式（１４）から伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２に比例する量で表されるので、大きな制振効果を得るためには、少なくとも補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定する必要がある。以上、数式にて説明したが、以下に解析にて上記の妥当性の確認を行う。
【００５９】
図４７は、メインフレーム機構１００の質量ｍ１が８５（ｇ）、弾性係数ｋ１が１６８０００(Ｎ/ｍ）、粘性係数ｃ１が１１．７４（Ｎ・ｓ／ｍ）とし、さらに補助質量３００の質量ｍ２が５０（ｇ）、補助質量３００の共振系の基本モデルの共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値を２０(ｄＢ)、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘを６５（Ｈｚ）とした場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。これは、「メインフレーム機構１００に印加される外力」に対する「メインフレーム機構１００の加速度」の感度特性を示し、ゲインが低いほど外力に対し低感度となる。つまり、外力に対してメインフレーム機構１００の加速度が小さな変動で済むため、装置にとって好ましい特性であることを示す。
【００６０】
図４７には、比較のため補助質量３００の共振系がある場合と無い場合との両方の特性を記している。偏重心ディスクの回転に起因する力Ｆ１が最大になるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において両者を比較すると、補助質量３００の共振系が無い場合のゲインは約２２ｄＢであり、補助質量３００の共振系がある場合は約５ｄＢとなる。つまり、外乱による力に対して約１７ｄＢの感度を改善していることがわかる。
【００６１】
図４８は、図４７と同様の設定条件で、補助質量３００の質量ｍ２の値を図４７の設定値に対し５分の１倍と５倍に設定した場合の特性を示している。なお、比較のため、図４７の特性も記載してある。図４８から、補助質量３００の質量ｍ２が軽いほど、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）における感度の低減効果が小さく、逆に補助質量３００の質量ｍ２が重いほど感度の低減効果が大きいことがわかる。これは数式で説明した結果と同じであり、本解析結果より考察の妥当性が検証された。
【００６２】
以上の結果から、大きな制振効果を得るためには、少なくとも質量の大きい補助質量３００が必要である。これは前述のように、装置の小型化・軽量化の要求に対して相反する要求であり、大きな制振効果を優先すれば、装置が大型化するとともに重量も重くなる問題があった。
【００６３】
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたものである。ここで式（１４）を再考すれば、伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２と比例関係にあるので、伝達力Ｆ１＿２を大きく設定することと補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定することは等価である。したがって、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定した場合と等価となるため、補助質量３００の質量ｍ２を重くした場合と同様の制振効果を得ることができる。このことを、以下に、ブロック図を用いて再考する。
【００６４】
図４９は、図４６に対して、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、かつ検出結果をα倍して補助質量３００の質量ｍ２に力の次元で加算した場合のブロック図である。図４９において、検出された伝達力Ｆ１＿２を増幅する機能ブロック５０１は増幅係数がαである。これを等価変換すると、図５０となる。図５０において、機能ブロック５０２は入力値である伝達力Ｆ１＿２を（α＋１）倍して出力する。
【００６５】
図５０によると、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２が（α＋１）倍したことと等価であることを示している。理想的には増幅係数αは任意の値に設定できるため、増幅係数αを大きく設定すれば補助質量３００の質量ｍ２の値によらず、大きな制振効果を得ることが可能となる。
【００６６】
図５１は、図４７と同様の設定条件で、さらに伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、かつ、この検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加した条件において、増幅係数αの値を−０．８、零、４に設定した場合の解析結果を示している。なお、この増幅係数αの値は、（α＋１）倍した値が０．２、１、５と、図４７の補助質量３００の質量ｍ２の倍率と等しくなるように設定した。すなわち、増幅係数αが−０．８の場合は補助質量３００の質量ｍ２が０．２倍、増幅係数αが零の場合は補助質量３００の質量ｍ２が１倍、増幅係数αが４の場合は補助質量３００の質量ｍ２が５倍の場合に対応させて設定している。図４７と図５１を対比すると、図４７における補助質量３００の質量ｍ２を５分の１に設定した特性は、図５１における増幅係数αを−０．８に設定した特性と全く等しい特性となっている。また図４７における補助質量３００の質量ｍ２の変更が無い特性は、当然であるが図５１における増幅係数αが零に設定した特性と全く等しくなっている。また、図４７における補助質量３００の質量ｍ２を５倍に設定した特性は、図５１における増幅係数αを４に設定した特性と全く等しい特性となっている。このことから、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２が（α＋１）倍したことと等価であることが解析的に実証された。
【００６７】
上記より、補助質量３００の共振系がコンパクトなサイズならびに小さい質量においても高性能な制振性能を得るには、以下の２つの機能手段を実現すれば良い。まず第１に補助質量３００に対して能動的に駆動を可能とする手段、第２にメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段である。
【００６８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の能動的に動作する補助質量３００による制振装置９００のモデル図である。図１において、伝達力検出手段４００は、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段であり、増幅器５００は伝達力検出手段４００の検出出力を後述する増幅係数αにて増幅する機能を持つ。補助質量駆動手段３６０は、メインフレーム機構１００に設置され、その可動部に補助質量３００を接続した構成になっており、増幅器５００の出力信号に基づいた信号にてドライバ５１０によって駆動される。なお、伝達力検出手段４００、増幅器５００、ドライバ５１０、補助質量駆動手段３６０の総合ゲインは増幅係数αになるように増幅器５００の増幅率が決定される。
【００６９】
なお、図１は機能別に表現したため、補助質量３００と補助質量駆動手段３６０と緩衝部材３５０は別要素として表現されているが、実際は補助質量駆動手段３６０の固定部の一部はメインフレーム機構１００の一部であり、さらに緩衝部材３５０は同じく補助質量駆動手段３６０における可動部と固定部とを連結する要素であり、さらに補助質量駆動手段３６０の可動部の質量は補助質量３００の一部である。
【００７０】
図２は、補助質量駆動手段３６０の機能を実現する具体例を示す斜視図である。図３は、図２で示した補助質量駆動手段３６０の例の構造を示す斜視分解図である。図６は補助質量駆動手段３６０をメインフレーム機構１００に取り付けた具体例を示す斜視図である。なお、図６に示すメインフレーム機構１００を、電源、回路基板等の周知の部品とともに筐体１に収めることでディスク装置とすることができる。
【００７１】
図２、図３において、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１は、図示しないメインフレーム機構１００に固定されている。駆動用コイル３６２は、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に固定された２つの駆動用コイル保持部材３６３ａならびに３６３ｂに保持されて、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に対して位置決め固定される。
【００７２】
さらに駆動用コイル３６２は、駆動用コイル保持部材３６３ａに固定された駆動コイルの配線ターミナル３６４に配線され、さらにフレキシブルケーブル用コネクタ３６５を介してフレキシブルケーブル３６６に電気的接続されている。フレキシブルケーブル３６６には、ドライバ５１０からの駆動信号が送られる。既に説明したベース部材３６１、駆動用コイル３６２、駆動用コイル保持部材３６３ａ、３６３ｂ、配線ターミナル３６４、フレキシブルケーブル用コネクタ３６５、フレキシブルケーブル３６６は、それぞれが接続され一体になっており、可動部分はない。
【００７３】
永久磁石３６７は着磁方向がそれぞれ逆になった２つの領域を有した一体に形成されたもので、図３中では理解を容易にするために３６７ａ、３６７ｂと区別して表示している。この永久磁石３６７はヨーク３６８ｂに対向するようにヨーク３６８ａ上に固定され、これらが全体として磁気回路として機能する。以下、永久磁石３６７、ヨーク３６８ａ、３６８ｂを一体とした要素を、単に可動磁気回路３９０と呼ぶ。
【００７４】
図２では図１で示した緩衝部材３５０が板バネで作製されている。可動磁気回路３９０はその板バネ３５０の一端が接続され、さらに板バネ３５０の他端は補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に接続されている。本例では、緩衝部材３５０である板バネの固定には、結合ネジ３６９を用いている。可動磁気回路３９０は、平行に配置した２枚の板バネからなる緩衝部材３５０によって補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に揺動が可能なように支持される構成となっている。従って、可動磁気回路は、図２の白矢印で表示したように、緩衝部材３５０である板バネのたわみ方向にのみ移動可能な構成となっている。
【００７５】
図４は、可動磁気回路３９０の断面図である。永久磁石３６７ａはヨーク３６８ａ側がＳ極、ヨーク３６８ｂ側がＮ極に着磁されており、永久磁石３６７ｂはヨーク３６８ａ側がＮ極、ヨーク３６８ｂ側がＳ極に着磁されている。可動磁気回路３９０のヨーク３６８ａ、３６８ｂに対し、永久磁石３６７はヨーク３６８ａ上に固定され、ヨーク３６８ｂに対して磁気ギャップを有して対向する構造となっている。さらに、この磁気ギャップに駆動用コイル３６２が配置される構成となっている。図５は、図４で示した可動磁気回路３９０の磁束の流れを示した説明図である。図５中矢印が磁束の流れを示している。
【００７６】
磁気ギャップにおいて、永久磁石３６７ａ側の領域（領域Ａという。）では磁束がヨーク３６８ａ側からヨーク３６８ｂ側に流れているのに対して、永久磁石３６７ｂ側の領域（領域Ｂという。）では磁束がヨーク３６８ｂ側からヨーク３６８ａ側に流れており、磁束の方向が領域Ａと領域Ｂとでは逆になっている。
【００７７】
図４に示すように、駆動用コイル３６２は、領域Ａと領域Ｂとの磁気ギャップに配置される。駆動用コイル３６２に電流が流れると、フレミングの左手の法則によって力が発生し、その方向は図４の矢印の方向となる。図４では、永久磁石３６７ａ側の駆動用コイル３６２は図４の手前側から奥側に電流が流れ、永久磁石３６７ｂ側の駆動用コイル３６２は図４の奥側から手前側に電流が流れているため、駆動用コイル３６２は図４中右側に力を受ける。駆動用コイル３６２は補助質量駆動手段３６０に位置決め固定されているため、可動磁気回路３９０が図４中左側に移動する。
【００７８】
次に補助質量駆動手段３６０のメインフレーム機構１００への具体的な取り付け方を説明する。図６において、図６（ａ）はメインフレーム機構１００を下面側から見た斜視図で、図６（ｂ）はメインフレーム機構１００を上面側からみた斜視図である。
【００７９】
メインフレーム１２０は、緩衝支持部材２００を介して四隅に配置された支柱１２８により図示しない筐体１に位置決め固定されている。メインフレーム１２０にはディスク１２９を回転させるためのターンテーブル１２２を有するスピンドルモータ１２１が取り付けられている。
【００８０】
スピンドルモータ１２１は、メインフレーム１２０に設けられた図示しない穴部にはめ込むように取り付けられる。スピンドルモータ１２１のメインフレーム１２０への固定は、スピンドルモータ１２１に設けられたフランジ部をメインフレーム１２０にねじ止めして行なう。このため、スピンドルモータ１２１をメインフレーム１２０に固定した状態では、メインフレーム１２０の上面側にはスピンドルモータ１２１の回転側のターンテーブル１２２が配置され、メインフレーム１２０の下面側にはスピンドルモータ１２１の固定側であるケースが配置される。
【００８１】
また、メインフレーム１２０にはディスク１２９に情報を書き込みまたはディスク１２９の情報を読み取る情報ピックアップ６００がシャフト１２３とリードスクリュー１２４に移動可能に取り付けられている。リードスクリュー１２４の一方の端部にはリードスクリュー１２４を回転させるためのステッピングモータ１２５が取り付けられている。
【００８２】
情報ピックアップ６００に設けられた雌ねじ部１２６は、雄ねじであるリードスクリュー１２４と噛み合っている。リードスクリュー１２４が回転することで、情報ピックアップ６００はディスク１２９のラジアル方向であるトラッキング制御を行う方向に移動する。また、情報ピックアップ６００に設けられたＵ字形状をした凹部１２７は、その凹部でシャフト１２３を挟み込み、シャフト１２３に移動可能にガイドされている。
【００８３】
補助質量駆動手段３６０はスピンドルモータ１２１の固定側であるケースに取り付けられている。これは、ディスク１２９を保持しているスピンドルモータ１２１の振動を直接的に抑制するためである。また、図２に示す矢印方向は、ディスク１２９のラジアル方向で、情報ピックアップ６００のトラッキング制御を行う方向となっている。これは、補助質量３００として機能する可動磁気回路３９０の移動方向が、偏重心ディスクの発生力が悪影響を及ぼす情報ピックアップ６００のトラッキング制御を行う方向に選択されるようにするためである。
【００８４】
以上の構成によって、補助質量３００を電気信号によって能動的に駆動動作させる機能手段が実現できる。
【００８５】
上記の構成により、補助質量駆動手段３６０は一般的な磁気駆動型のアクチュエータの構成であるため、非常に安価かつコンパクトに実現可能である。また、補助質量駆動手段３６０は、上記のような磁気駆動型に限定されるものではなく、圧電素子による駆動方式やその他の方式でも良い。バネ部材も板バネに限定されるものではなく、コイルバネやその他の方式でも良い。
【００８６】
たとえば図７に、二つの薄い圧電素子を用い、一つが収縮すると他が拡張する圧電変換器であるバイモルフ素子（ｂｉｍｏｒｐｈ）を利用した補助質量駆動手段３６０の構成例を示す。図７において、バイモルフ３７０が補助質量３００とベース部材３６１とを接続しており、補助質量駆動手段３６０と緩衝部材３５０との機能を兼ねている。このため、磁気駆動型に比べると、より簡便でコンパクトな構成となっている。
【００８７】
以下に、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段を実現する具体的な実施例を示す。
【００８８】
実施の形態１では、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段である伝達力検出手段４００は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置信号を検出する相対位置検出器と、その検出した信号から伝達力Ｆ１＿２を算出する部分から構成されている。
【００８９】
図８は、能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０１のモデル図である。図８において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。位置ｘ１は筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置である。伝達力検出手段４０１は入力信号が位置ｘ１である特徴を持つ。
【００９０】
実施の形態１の特徴である筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置である位置ｘ１に基づいた伝達力検出手段４０１の説明を以下に行う。伝達力Ｆ１＿２の定義式は、式（３）で示したとおりである。ここで、式（３）の右辺の第１項の係数である粘性係数ｃ２の値を考察する。補助質量３００の質量ｍ２を図４７で考察した値の十分の一である５（ｇ）、他の設定条件は同じとした場合、弾性係数ｋ２の値は式（１０）より次の式（１６）、粘性係数ｃ２の値は式（１２）より次の式（１７）となる。
【００９１】
【数１６】
【００９２】
【数１７】
ここで、メインフレーム機構１００の質量ｍ１が８５（ｇ）、弾性係数ｋ１が１６８０００(Ｎ/ｍ）、粘性係数ｃ１が１１．７４（Ｎ・ｓ／ｍ）とし、補助質量３００の共振系の基本モデルの共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値を２０(ｄＢ)、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘは６５（Ｈｚ）とした。
【００９３】
式（１６）と式（１７）を比較すれば、粘性係数ｃ２は弾性係数ｋ２に対し小さな値となっている。式（３）の伝達力Ｆ１＿２の定義式において、粘性係数ｃ２は位置ｘ１の速度の係数であるため、高周波になれば速度が大きくなるため無視できなくなるが、低周波域においては無視することが可能となる。この場合、式（３）で示した、伝達力Ｆ１＿２の定義式は次の式（１８）となる。
【００９４】
【数１８】
【００９５】
図９は、力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図９には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０１の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態１の設定条件において粘性係数ｃ２を無視し、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１のみによる、式（１８）に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。
【００９６】
伝達力Ｆ１＿２検出特性は、巨視的には２次のローパス特性となっている。カットオフ周波数は、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数となっている。ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の影響が確認できる。理想状態における特性と、式（１８）に基づいた検出特性を比較すると、１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は式（１８）に基づいた検出特性に対し、若干位相進み特性となっている。
【００９７】
これは、理想状態では伝達力Ｆ１＿２は式（３）に従うため、低域は筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１が支配的に、高域は筐体１とメインフレーム機構１００との相対速度ｄ（ｘ１）／ｄｔが支配的になる。従って、高域において、伝達力Ｆ１＿２の検出特性は、進み特性になる。理想状態の検出特性と、実施の形態１の式（１８）に基づく検出特性は、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域においてほぼ同じ特性となっていることが確認できる。
【００９８】
図１０は、図９の本実施例の式（１８）に基づく検出特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。
【００９９】
従来の補助質量３００のみの特性である図４７（補助質量共振系有りの特性）に対し、補助質量３００の値が５（ｇ）と１０分の１と小さな値にもかかわらず、上記図４７と同等の特性となっている。特に偏重心による外乱加速度が最大となるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）のゲインは上記図４７に対してほぼ等しい値となっており、小型・軽量の補助質量３００においても、大きな制振効果を得ることが可能となる。
【０１００】
図１１は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１を検出する相対位置検出器の機能の具体的な一例を示したものである。図１１において、図１１右下の座標図に示すように、ｘ軸方向はディスクのタンジェンシャル方向、ｙ軸方向はディスクのラジアル方向、ｚ軸方向はディスクのｆｏｃｕｓ方向（ディスク面に対し鉛直方向）である。この相対位置検出器は、筐体１とメインフレーム機構１００とのディスクのラジアル方向、すなわち情報ピックアップ６００のトラッキング制御方向（図１０のｙ軸方向）の相対位置を検出する機能を持つとともにｚ軸方向の移動については不感な特性を持つ。
【０１０１】
まず、相対位置検出器の構成について説明する。永久磁石３７２は、磁石ホルダ３７１に位置決め固定され、さらに磁石ホルダ３７１はメインフレーム機構１００に位置決め固定されている。すなわち、永久磁石３７２はメインフレーム機構１００に対し位置決め固定されている。ホール素子３７３ａ、３７３ｂは、回路基板等で作製されたホール素子保持部材３７４に位置決めされて保持されており、さらにホール素子保持部材３７４は筐体１に位置決め固定されている。すなわち、ホール素子３７３ａ、３７３ｂは筐体１に対し位置決め固定されている。
【０１０２】
本例では、メインフレーム機構１００に位置決め固定された永久磁石３７２の位置移動量を、筐体１に位置決め固定されたホール素子３７３ａ、３７３ｂによって磁束密度の変化として検出する構成となっている。永久磁石３７２は、例えば図１１のように、ｘ軸方向に着磁され、かつｙ軸方向の中心位置で、その着磁方向が逆転する特性とする。永久磁石３７２は一体で形成されているが、図１０では理解を容易にするために、この着磁方向の違いを３７２ａ、３７２ｂとして区別して記載している。ホール素子３７３ａ、３７３ｂは、永久磁石３７２の着磁方向が切り替わるｙ軸位置に設置される。
【０１０３】
次に相対位置検出器の動作について説明する。まず、永久磁石とホール素子の位置関係とホール素子の出力との関係を説明するため、永久磁石３７２とホール素子３７３ａを例にとって説明する。永久磁石３７２とホール素子３７３ａは一定の隙間をもって対向するように配置されている。上述のようにホール素子３７３ａの中心は、永久磁石３７２の着磁方向の切り替わるｙ軸位置に位置している。
【０１０４】
この永久磁石３７２とホール素子３７３の構成により、永久磁石３７２がｙ軸方向に移動するとホール素子３７３ａの位置における磁束の方向と磁束の強さがほぼ線形に変化してホール素子３７３ａの出力が変化する。一方、永久磁石３７２がｚ軸方向に変移しても磁束の変化が無い構成となっているため、永久磁石３７２のｚ軸方向の移動については不感となり、ホール素子３７３ａの出力は変化しない。従ってホール素子３７３ａの磁束検出出力は永久磁石３７２のｙ軸方向の変位として扱うことができるとともに、ｚ軸方向すなわちフォーカス方向の変位については不感な特性となる。
【０１０５】
偏重心ディスクの回転によって、発生する外乱は遠心力である。このため、偏重心ディスク回転に起因する外乱によるメインフレーム機構１００の位置変動は図１１の上部の矢印で示すように円運動となる。従って永久磁石３７２はｙ軸方向だけでなくｘ軸方向にも移動する。ホール素子３７３ａが単独であれば永久磁石３７２のｘ軸方向の移動により、ホール素子３７３ａの位置における磁束密度が変化するため、そのｙ方向の検出感度特性が変化する。
【０１０６】
例えば、ホール素子３７３ａと永久磁石３７２との相対位置が近づけばｙ方向の検出感度は大きくなり、離れればｙ方向の検出感度は小さくなる。このｘ軸方向の変移によるｙ方向の検出感度の変動を抑えるため、図１１のように一対のホール素子３７３ａならびに３７３ｂを所定の間隔にて対向して並立させ、さらに両者の間に永久磁石３７２を挿入する構成とした。
【０１０７】
この構成では、例えば永久磁石３７２がｘ軸方向のホール素子３７３ａ側に移動した場合、ホール素子３７３ａと永久磁石３７２のｘ軸方向の相対位置が近づくためｙ軸方向の検出感度は上昇する。逆にホール素子３７３ｂは永久磁石３７２とのｘ軸方向の相対位置が離れるためｙ軸方向の検出感度は低下する。したがって、ホール素子３７３ａと３７３ｂの検出出力の平均をとることで、永久磁石３７２のｘ軸方向の変移による検出感度の変動をほぼ無効とすることができる。ホール素子３７３ａと３７３ｂの検出出力の平均は、例えば両検出信号を２分の１して加算する方法などで容易に実現できる。
【０１０８】
次に相対位置検出器を動作させる回路構成について説明する。図１２は相対位置検出器の回路構成を示したブロック図である。ホール素子３７３ａの２つの端子は、一方が差動アンプ１００１ａの入力端子のマイナス側に接続され、他方は差動アンプ１００１ａの入力端子のプラス側に接続されている。差動アンプ１００１ａの出力端子は直流成分除去フィルタ１００２ａに接続されている。同様に、ホール素子３７３ｂの２つの端子は、一方が差動アンプ１００１ｂの入力端子のマイナス側に接続され、他方は差動アンプ１００１ｂの入力端子のプラス側に接続されている。差動アンプ１００１ｂの出力端子は直流成分除去フィルタ１００２ｂに接続されている。
【０１０９】
直流成分除去フィルタ３７３ａ、３７３ｂは、直流成分のオフセットが制御の弊害となるため除去するために使用している。直流成分除去フィルタ１００２ａと１００２ｂの他の端子は加算アンプ１００３ａの入力端子に接続されている。加算アンプ１００３ａの出力端子はアッテネータ１００３に接続され、入力値を０．５倍した後永久磁石３７２のｙ方向の変位信号として出力される。
【０１１０】
図１３は相対位置検出器の出力特性を示した特性図である。横軸がホール素子のｙ軸方向の位置で、縦軸がホール素子の出力値を示している。一点鎖線（１）はホール素子と永久磁石との距離が１ｍｍ、小さな破線（２）はホール素子と永久磁石との距離が１．５ｍｍ、大きな破線（３）はホール素子と永久磁石との距離が２ｍｍである。一点鎖線（１）と大きな破線（３）とを平均した値を実線で示している。
【０１１１】
図１３の特性図より、一点鎖線（１）と大きな破線（３）とを平均した値を示した実線は、ホール素子と永久磁石との距離が１．５ｍｍの出力値を示した小さな破線（２）とほぼ同等の値を示している。このことより、永久磁石のｘ軸方向の変移による検出感度の変動をほぼ無効とすることができることがわかる。
【０１１２】
上記のような構成によって、筐体１とメインフレーム機構１００との１軸方向（本例ではｙ軸）のみの相対位置変動の検出が可能となる。永久磁石３７２やホール素子３７３ａ、３７３ｂは安価な素子であるため、本検出系は安価で、かつ高性能な特性を実現できる。
【０１１３】
なお、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂと永久磁石３７２を使用した相対位置検出器は、一軸方向の相対位置変位量を検出する検出器として広く利用することができる。つまり、実施の形態１では、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂと永久磁石３７２を使用した相対位置検出器を筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置の検出に使用しているが、メインフレーム機構１００と補助質量３００との相対位置を検出するために使用することも可能である。
【０１１４】
以上、実施の形態１によれば、メインフレーム機構１００に緩衝部材３５０を介して補助質量３００を取り付け、伝達力検出手段４００により検出されたメインフレーム機構１００から補助質量３００への伝達力Ｆ１＿２を基に増幅器５００、ドライバ５１０を介して補助質量駆動手段３６０により補助質量３００に伝達力Ｆ１＿２を増幅した力を与えることで、小さな補助質量３００で大きな補助質量３００と同等の制振効果を得ることができる。
【０１１５】
また、伝達力検出手段４０１は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置信号である位置ｘ１を検出している。その位置ｘ１に緩衝部材３５０の弾性係数ｋ１を積算して伝達力Ｆ１＿２を求め、増幅器５００により増幅係数αで増幅し、ドライバ５１０により補助質量駆動手段３６０を駆動して補助質量３００に力αＦ１＿２を与えている。このように、伝達力Ｆ１＿２をメインフレーム機構１００の相対位置である位置ｘ１のみから求めていため、伝達力Ｆ１＿２の算出が容易にできる。
【０１１６】
また、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１を検出する相対位置検出器は、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂを対向して並立させ、その間に永久磁石３７２配置した構成としている。これにより、フォーカス方向の変位については不感な特性を持ち、ディスク１２９のタンジェンシャル方向の信号はキャンセルすることでディスク１２９のラジアル方向の変位信号のみ検出することができる。
【０１１７】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４００、４０１が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９００、９０１を実現することができる。
【０１１８】
実施の形態２．
実施の形態１では伝達力検出手段４０１は伝達力Ｆ１＿２を筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ1から求めている。実施の形態２では、伝達力検出手段４０２は、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対的な位置（ｘ２―ｘ１）と補助質量駆動手段３６０の駆動信号との２つの信号から伝達力Ｆ１＿２を推定する構成とする。
【０１１９】
図１４は、実施の形態２の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０２のモデル図である。図１４において、図１と図８で説明した制振装置９００、９０１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２０】
位置（ｘ２―ｘ１）はメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対位置である。伝達力検出手段４０２は、実施の形態１と異なり、入力信号がメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対的な位置信号と補助質量駆動手段３６０の駆動信号の２つの信号である特徴を持つ。
【０１２１】
実施の形態２の特徴である伝達力検出手段４０２の説明を以下に行う。図１５は、図１４を質点系モデルとして変換した図である。図１５において、図４２で説明した制振装置９１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２２】
力Ｆ２は補助質量駆動手段３６０が発生する力（Ｎ）である。力Ｆ２の定義は、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量であるから、図４９における検出された伝達力Ｆ１＿２を増幅する機能ブロック５０１の出力に相当し、その定義は次の式（１９）となる。
【０１２３】
【数１９】
【０１２４】
図１５をブロック図表現すると、図１６となる。図１６において、図４３で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。図１６では図４３と比較して、補助質量３００を能動的に補正動作させるために印加される力Ｆ２が、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の入力として加減算器７００ｅに加算されている。
【０１２５】
図１７は、図１６の補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の部分を抜き出し、さらにメインフレーム機構１００を仮想的に接地した場合のブロック図である。図１７において、伝達力検出手段４０２は外乱推定器である。
【０１２６】
図１７において、外乱推定器である伝達力検出手段４０２は、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量である力Ｆ２と補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の出力であるメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対的な位置（ｘ２―ｘ１）を入力して伝達力Ｆ１＿２の推定値を出力している。
【０１２７】
補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０から見た場合、
ドライバ５１０が出力する制御入力信号を、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量である力Ｆ２とし、さらにメインフレーム機構１００から補助質量３００に緩衝部材３５０を介して伝達する力である伝達力Ｆ１＿２を外乱として定義することができる。
【０１２８】
図１７に示すとおり、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、一般的な１自由度の共振系である。これを制御対象とすれば、制御対象に供給する制御入力信号と制御対象の状態量である位置信号とを演算することによって制御対象に印加される外乱である伝達力Ｆ１＿２を推定することができる。この機構を一般的に外乱推定器という。
【０１２９】
実施の形態２によれば、制御入力は補助質量駆動手段３６０が発生する補正量としての力Ｆ２、制御対象の位置は補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）、外乱は伝達力Ｆ１＿２となる。外乱推定器である伝達力検出手段４０２の伝達力Ｆ１＿２の推定出力を、伝達力Ｆ１＿２の検出値として採用することで、伝達力検出手段４０２を実現することができる。
【０１３０】
外乱推定器は既知の概念であるため、ここでは説明を省略する。外乱推定器は、同一次元型と最小次元型の２種が存在し、どちらを選択しても良いが、ここでは演算負荷が軽い最小次元型とする。
【０１３１】
図１８は、伝達力検出手段４０２の構成を最小次元型の外乱推定器で実現した場合の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示している。なお、最小次元型の外乱推定器の極配置は、帯域１ｋＨｚの２次のバターワース極に設定した。図１８には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０２の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態２に基づいた伝達力Ｆ１＿２の検出特性である。
【０１３２】
理想状態における特性と、実施の形態２の検出特性を比較すると、約１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は実施の形態２の検出特性に対し、若干位相進み特性となっているが、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域において略同じ特性となっていることが確認できる。
【０１３３】
図１９は、伝達力検出手段４０２の検出特性を図１８の実施の形態２に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示している。
【０１３４】
補助質量３００のみの特性である図４７（補助質量共振系有りの特性）に対し、補助質量３００の値が５（ｇ）と１０分の１と小さな値にもかかわらず、図４７と同等の特性となっている。特に偏重心による外乱加速度が最大となるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）のゲインは図４７に対してほぼ等しい値となっており、小型・軽量の補助質量３００においても、大きな制振効果を得ることが可能となることがわかる。
【０１３５】
図２０は、実施の形態２における伝達力検出手段４０２の相対位置信号を検出する相対位置検出器として、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能の具体的な一例を示す。この図は図２の構成に、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能を増設した構成となっている。
【０１３６】
図２０において、伝達力検出手段４０２の相対位置ｘ２−ｘ１を検出する相対位置検出器は、板バネで構成された緩衝部材３５０の曲げ方向の歪が検出されるように緩衝部材３５０に貼られた歪ゲージ３８０にて構成される。補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）は、板バネで構成された緩衝部材３５０のたわみ量と比例するので、この板バネで構成された緩衝部材３５０のたわみによる歪量を板バネで構成された緩衝部材３５０に貼られた歪ゲージ３８０で検出することができる。このたわみによる歪量は歪ゲージ３８０の抵抗値の変化として検出することができる。この抵抗値変化は微小であるが、検出にはブリッジ回路などを用いて行えば良い。歪ゲージ３８０の端子は配線ターミナル３８１に接続されている。
【０１３７】
上記のような構成により、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機構は検出精度が精確でありながら小型でかつ安価に実現することができる。
【０１３８】
なお、図７で示したようなバイモルフを用いた圧電駆動型のアクチュエータの形態においても、同様に歪ゲージを貼ることで補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能を実現することができることはいうまでも無い。さらに図７の構成のアクチュエータにおいては、バイモルフの一部を角度センサとする領域を設けることで、駆動機能と位置検出機能を一体に共用する構成も可能である。（例えば、特許文献４参照）
【特許文献４】特開２００１−１５６３５２号公報（第３−４頁、第１図）
【０１３９】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０２が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０２を実現することができる。
【０１４０】
実施の形態３．
実施の形態３では、伝達力検出手段４０３は、伝達力Ｆ１＿２をメインフレーム機構１００の加速度情報から推定する構成とする。図２１は、実施の形態３の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０３のモデル図である。図２１において、伝達力検出手段４０３の入力信号はメインフレーム機構１００の加速度信号であることに特徴を持つ。図１と図８、図１４で説明した制振装置９００、９０１、９０２の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４１】
メインフレーム機構１００の加速度は式（２０）で表される。
【０１４２】
【数２０】
【０１４３】
実施の形態３の特徴である伝達力検出手段４０３の説明を以下に行う。図２２は、実施の形態３の伝達力検出手段４０３をブロック図に変換した図である。図２２において、入力信号であるメインフレーム機構１００の加速度を積分器７０１で２度積分し、位置ｘ１が出力される。その位置ｘ１に緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａによりｋ２を積算して伝達力Ｆ１＿２を出力する。
【０１４４】
つまり、入力であるメインフレーム機構１００の加速度信号は積分すれば速度に、さらに積分すれば位置に変換される。従って積分器７０１を２回通過した信号は、メインフレーム機構１００の位置ｘ１に相当する信号となる。
【０１４５】
メインフレーム機構１００の筐体１を基準とした位置ｘ１が検出できれば、実施の形態１で説明したシステムが適用できる。つまり位置ｘ１の信号を緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａを通すことで式（１８）に示すようなメインフレーム機構１００の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ２倍した量である伝達力Ｆ１＿２を検出値として得ることが可能となる。
【０１４６】
ただし、ここで得られる位置ｘ１は、積分器７０１の出力であるから、その積分器７０１の初期値が不定であるために絶対位置が不定となる。従ってここでは図示しないが、実施の形態３における伝達力検出機能４００には、直流成分を除去する機能が信号経路に挿入され、直流成分が除去された伝達力Ｆ１＿２の推定値を用いる。また積分器を２つ持つのではなく、単に有限な直流成分をもった２次積分手段によって機能実現することができる。
【０１４７】
図２３は、伝達力検出手段４０３を図２２で示した機能ブロックにて実現した場合の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図２３には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０３の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態３に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。この図の特性は、実施の形態１において図９で示した検出特性と同様の特性となっていることがわかる。
【０１４８】
図２４は、伝達力検出手段４０３の検出特性を図２３の実施の形態３に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。これも実施の形態１で示した図１０と同様の特性となっており、有効に作用することがわかる。このため、詳細な機能や効果も実施の形態１で示した図１０の場合と同様である。
【０１４９】
なお、実施の形態３におけるメインフレーム機構１００の加速度を検出する手段は、一般的に実用化されている加速度センサにて実現できる。
【０１５０】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０３が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０３を実現することができる。
【０１５１】
実施の形態４．
実施の形態４では、伝達力検出手段４０４を、メインフレーム機構１００の一部である情報ピックアップ手段として機能する情報ピックアップ６００とその位置追従制御手段として機能する位置追従制御器６０１に対して設けられた外乱を推定する手段によって構成とする。図２５は、実施の形態４の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０４のモデル図である。図２５において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５２】
情報ピックアップ６００は、光ディスク装置の場合、対物レンズを光ディスクの情報記録面上に形成された情報トラックに対し、合焦動作し、かつトラッキング動作を行う機能を持つ。情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１は、情報ピックアップ６００を回転する光ディスクの情報トラックに対し位置追従制御を行うものである。
【０１５３】
上記のような装置において、情報ピックアップ６００に作用する外乱による力を、専用のセンサを用いずに検出することは可能である。例えば、以下の特許文献５に記載された外乱推定器は、情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１における偏差信号である信号ｅｒならびに情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１における情報ピックアップ６００の駆動信号である信号ｄｒの２つの信号から情報ピックアップ６００に作用する外乱による力を推定しており、専用のセンサを用いていない。
【特許文献５】特許第３９４９６０９号（第３−１１頁、第１−５図）
【０１５４】
この専用のセンサを用いない外乱推定器は、情報ピックアップ６００の動特性を内部モデルに持つ外乱推定器で構成されている。専用のセンサを用いない外乱推定器の推定値は、情報ピックアップ６００すなわちメインフレーム機構１００に作用する外乱による力であるから、実施の形態３で示したメインフレーム機構１００の加速度と比例した信号である。従って、以下は実施の形態３と同様に、前記専用のセンサを用いない外乱推定器の外乱による力の推定値を、２次積分すれば伝達力Ｆ１＿２の推定値を得ることができる。２次積分を行う手段については、実施の形態３と同様である。
【０１５５】
図２６は、図２５で示した伝達力検出手段４０４の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図２６には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０４の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態４に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。図２６の特性は、実施の形態３において図２３で示した検出特性に対し、さらに専用のセンサを用いない外乱推定器の外乱検出特性を加味した特性となっている。専用のセンサを用いない外乱推定器における検出特性を決定するのは極配置である。この解析例では外乱推定器は最小次元型とし、極配置はカットオフ周波数６００Ｈｚの２次のバターワース極に指定している。
【０１５６】
理想状態における特性と、実施の形態４の検出特性を比較すると、約１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は実施の形態４の検出特性に対し、若干位相進み特性となっているが、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域において略同じ特性となっていることが確認できる。
【０１５７】
図２７は、伝達力検出手段４０４の検出特性を図２６の実施の形態４に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。
【０１５８】
実施の形態３で示した図２４と比較すると、８０〜９０Ｈｚの感度が若干高くなっているが、それ以外の帯域における特性はほぼ同一となっており、有効に作用することがわかる。このため、実施の形態３の場合と同様に、詳細な機能や効果も実施の形態１で示した図１０の場合と同様である。
【０１５９】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０４が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０４を実現することができる。
【０１６０】
実施の形態５．
上述した従来例の制振装置９１０や実施の形態で示した制振装置９００、９０１、９０２、９０３、９０４は、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）における外乱の影響をキャンセルするように機能する。しかしながら、図４８、図５１に示すように、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘに対して低周波側ならびに高周波側に不要な感度ピークをもつ問題があった。実施の形態５では、これまでに説明した実施の形態に対し、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘにおける外乱の影響をキャンセルする効果を維持しつつ、前記の不要な２つの感度ピークを効果的に抑制する方法について説明する。
【０１６１】
実施の形態５では、実施の形態１で示した図１の制振装置９００に、位相補償器８００を適用した例を説明する。図２８は、実施の形態５の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０５のモデル図である。図２８において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６２】
実施の形態５では、補助質量３００を能動的に動作させることを特徴としているので、任意の周波数帯における動特性を位相補償フィルタにて改善することができる。前記不要な２つの感度ピークのうち低周波側の感度ピークは、メインフレーム機構１００の共振周波数で発生する。この低周波側の周波数を周波数ｆ１（Ｈｚ）とする。これは、伝達力検出手段４００の出力の周波数ｆ１（Ｈｚ）を含む低い帯域の位相を遅らせることで改善することができる。さらに前記不要な２つの感度ピークのうち高周波側の感度ピークは、伝達力検出手段４００の出力の、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数ｆ０（実施の形態５ではディスク最高回転周波数ｆｍａｘ）以上の帯域の位相を進ませることで改善することができる。
【０１６３】
ここで、位相補償器８００の具体的な一例を示す。伝達力検出手段４０５の出力の所定帯域の位相を変化させる手段は、位相補償器８００としてアナログ電気回路やディジタルフィルタによって実現できる。
【０１６４】
図２９は、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の低周波側の共振周波数ｆ１を含む低い帯域の位相を遅らせ、さらに、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ以上の帯域の位相を進ませる機能を有した、位相補償器８００の周波数特性の一例を示した図である。
【０１６５】
図２９のような特性を実現する位相補償器８００の具体的な例として、オペアンプを用いたアナログ回路の一例を図３０に示す。図３０において、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とは直列に接続され、これらと並列に抵抗Ｒ２が接続されている。コンデンサＣ１の他端はオペアンプＯＰ１のマイナス側の入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１のプラス側の入力端子は接地されている。抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２は直列に接続され、抵抗Ｒ４はこれらに並列に接続されている。抵抗Ｒ４の抵抗Ｒ３側の端部はオペアンプＯＰ１のマイナス側の入力端子に接続されている。抵抗Ｒ４のコンデンサＣ２側の端部はオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。
【０１６６】
抵抗Ｒ１、Ｒ２ならびにコンデンサＣ１が上述のディスク最高回転周波数ｆｍａｘ以上の帯域の位相を進ませるパラメータである。また、抵抗Ｒ３、Ｒ４ならびにコンデンサＣ２が上述のメインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の低周波側の共振周波数ｆ１を含む低い帯域の位相を遅らせるパラメータとなっている。各抵抗、コンデンサの値を図示した値に設定つまり、抵抗Ｒ１は２．７ｋΩ、抵抗Ｒ２は１５ｋΩ、抵抗Ｒ３は１６ｋΩ、抵抗Ｒ４は９１ｋΩ、コンデンサＣ１は０．０５６μＦ、コンデンサＣ２は０．８２μＦとすれば、図３１に示すような周波数特性となり、図２９の特性とほぼ等しい特性を得ることが出来る。
【０１６７】
図３２は、実施の形態１で説明した構成と同様の設定条件において、さらに図２８で示した伝達力検出手段４００と増幅器５００との間に図２９で示した周波数特性の位相補償器８００を挿入し、増幅係数αの値を１、９、４９に設定した場合の解析結果を示す。なお、この増幅係数αの値は、（α＋１）倍した値が２、１０、５０となり、補助質量３００が能動的に動作しない受動型の場合の相当質量が１０（ｇ）、５０（ｇ）、２５０（ｇ）となるように設定した。これは図４８で示した補助質量３００の質量ｍ２の倍率と等しくなる。すなわち、増幅係数αが１の場合は補助質量３００の質量ｍ２が０．２倍、増幅係数αが９の場合は補助質量３００の質量ｍ２が１倍、増幅係数αが４９の場合は補助質量３００の質量ｍ２が５倍の場合に対応させて設定している。
【０１６８】
図４８と図３２を対比すると、図４８におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘの両サイドの不要な２つの感度ピークが、図３２ではほぼ零に抑制されていることが確認できる。一方、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ付近の帯域における感度低下の効果は、劣化なく図４８とほぼ同等の抑制特性を維持している。図３２に示すように、この特性は増幅係数αの大小に関係なく実現することが可能である。
【０１６９】
なお、実施の形態５では、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数ｆ０（実施の形態５ではディスク最高回転周波数ｆｍａｘ）以上の帯域の位相を進ませることで高周波側の感度ピークを改善しているが、共振周波数ｆ０を含まない帯域、つまり共振周波数ｆ０より大きい帯域の位相を進ませることで高周波側の感度ピークを改善することも可能である。
【０１７０】
以上の結果から、実施の形態５では、伝達力検出手段４０５の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４００が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０５を実現することができる。
【０１７１】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１の図８で説明した制振装置９０１に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３３は、実施の形態６の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０６のモデル図である。図３３において、図８で説明した制振装置９０１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７２】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０１と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０１の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１７３】
図３４は、実施の形態１の図１０に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度ｄ２（ｘ１）／ｄｔ２の周波数特性に対し、実施の形態６による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１７４】
図３４には２つの事例がプロットされている。１つは図１０で示した特性、もう一つは、図１０で示した系に対し実施の形態６の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態６における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１７５】
以上の結果から、実施の形態６では、伝達力検出手段４０１の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０１が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０６を実現することができる。
【０１７６】
実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態２の図１４で説明した制振装置９０２に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３５は、実施の形態７の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０７のモデル図である。図３５において、図１４で説明した制振装置９０２の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７７】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０２と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０２の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で例示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１７８】
図３６は、実施の形態２における図１９に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態７による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１７９】
図３６には２つの事例がプロットされている。１つは図１９で示した特性、もう一つは、図１９で示した系に対し実施の形態７の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態７における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１８０】
以上の結果から、実施の形態７では、伝達力検出手段４０２の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０２が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０７を実現することができる。
【０１８１】
実施の形態８．
実施の形態８では、実施の形態３の図２１で説明した制振装置９０３に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３７は、実施の形態８の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０８のモデル図である。図３７において、図２１で説明した制振装置９０３の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８２】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０３と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０３の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１８３】
図３８は、実施の形態３の図２４に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態８による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１８４】
図３８には２つの事例がプロットされている。１つは図２４で示した特性、もう一つは、図２４で示した系に対し実施の形態８の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態８における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１８５】
以上の結果から、実施の形態８高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０３が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０８を実現することができる。
【０１８６】
実施の形態９．
実施の形態９では、実施の形態４の図２５で説明した制振装置９０４に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３４は、実施の形態９の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０９のモデル図である。図３９において、図２５で説明した制振装置９０４の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８７】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０４と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０４の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１８８】
図４０は、実施の形態４の図２７に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態９による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１８９】
図４０には２つの事例がプロットされている。１つは図２７で示した特性、もう一つは、図２７で示した系に対し実施の形態９の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態９における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１９０】
以上の結果から、実施の形態９では、伝達力検出手段４０４の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０４が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０９を実現することができる。
【符号の説明】
【０１９１】
１ 筐体
１００ メインフレーム機構
１２１ スピンドルモータ
１２９ ディスク
２００ 緩衝支持部材
３００ 補助質量
３５０ 緩衝部材
３６０ 補助質量駆動手段
３６７ 永久磁石
３６８ ヨーク
３７２ 永久磁石
３７３ ホール素子
４００ 伝達力検出手段
５００ 増幅器
６００ 情報ピックアップ
Ｆ１＿２ 伝達力
ｆｍａｘ ディスク最高回転周波数
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一軸方向の相対位置を検出する相対位置検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報記録再生装置あるいは情報再生装置においては、格納する情報の大容量化、情報転送レートの高速化さらには小型軽量化が進んでいる。磁気ディスクや光ディスクでは、転送レートの高速化に伴い、記録あるいは再生する際のディスク回転速度の高速化が進展している。ディスクは、回転軸と重心位置とが完全には一致せず、所定の誤差を持つ。一般的には、この誤差に起因する量を、偏重心と定義する。この偏重心によって、ディスクの回転に伴って不要な遠心力が発生する。この不要な遠心力は、運動エネルギであるから、回転速度の２乗に比例する。従って、ディスク回転の高速化によって、不要な遠心力は２次関数的に急激に増加する。さらに装置の小型軽量化によって、外部から加えられる振動に対して装置の加速度変動や位置変動が発生しやすい形態となる。そのため、偏重心ディスクを記録あるいは再生する際、装置全体がディスク回転と同期した自励振動を発生し、情報の記録あるいは再生が不可能になる問題があった。
【０００３】
この問題に対し、ディスクを交換可能とした光ディスク装置における対処方法として、補助質量と弾性部材とを用いた制振機構が提案されている。ディスク回転機構を収納するメインフレームに対して弾性部材を介して補助質量であるサブフレーム結合させ、サブフレームの共振周波数をディスクの回転周波数よりも若干大きい周波数に設定すると良好な防振効果を得ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。これは、ダイナミックダンパを特定の構造物に付加することにより、ダイナミックダンパの固有振動数に等しい振動数の加振入力に対して、その構造物の振動を局所的に抑制する公知の原理に基づくものである。
【０００４】
また、補助質量と弾性部材とを用いた制振機構に加えて、弾性部材であるバネと並列にアクチュエータを設け、振動体と補助質量との相対変位を検出してアクチュエータを駆動制御する制振機構が提案されている。補助質量と振動体との相対位置は相対変位計で測定している（例えば、特許文献２参照）。
相対変位計としては、磁石とホール素子とを使用し、磁石とホール素子とが相対的に移動する方向に沿って磁石のＳ極とＮ極とを並べて配置している位置検出装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２８９４４号公報（段落００２１、００４２、図３）
【特許文献２】特開昭６０−６０３４４号公報（第３頁、第２図）
【特許文献３】特開２００３−３２９４０５号公報（段落００１５、００１６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の相対変位を測定する位置検出装置では、基準位置が極めて精確に検出できるが、基準位置からのずれ量は、磁石とホール素子を例とする磁気感応素子との隙間量が変化すると磁気感応素子の出力値が変化するため精確に検出できないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、基準位置を極めて精確に検出するとともに、基準位置からのずれ量も磁石と磁気感応素子との隙間量の変化の影響を受けずに検出できる相対位置検出器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る相対位置検出器は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石ならびに前記磁石を挟む一対の磁気感応素子を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石を一対の磁気感応素子で挟むことにより、一軸方向の相対位置を精確に検出する相対位置検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による制振装置を示すモデル図である。
【図２】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視分解図である。
【図４】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段の磁気回路の構造を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段の磁気回路の磁束の方向を示した説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるメインフレーム機構を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１による補助質量駆動手段を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による制振装置を示すモデル図である。
【図９】この発明の実施の形態１による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による制振装置の筐体とメインフレーム機構との相対位置を検出する相対位置検出器を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による制振装置の相対位置検出器の回路構成を示したブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による制振装置の相対位置検出器の出力特性をしめした特性図である。
【図１４】この発明の実施の形態２による制振装置を示すモデル図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による制振装置を示す質点系モデル図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による制振装置を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱推定器を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図１９】この発明の実施の形態２による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２０】この発明の実施の形態２による制振装置の補助質量とメインフレーム機構との相対位置を検出する相対位置検出器を示す斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態３による制振装置を示すモデル図である。
【図２２】この発明の実施の形態３による制振装置の伝達力検出手段を示すブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態３による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図２４】この発明の実施の形態３による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２５】この発明の実施の形態４による制振装置を示すモデル図である。
【図２６】この発明の実施の形態４による制振装置の外乱に対する補助質量への伝達力の検出特性を示す特性図である。
【図２７】この発明の実施の形態４による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図２８】この発明の実施の形態５による制振装置を示すモデル図である。
【図２９】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段の周波数特性を示す特性図である。
【図３０】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段を示す回路図である。
【図３１】この発明の実施の形態５による制振装置の位相補償手段の周波数特性を示す特性図である。
【図３２】この発明の実施の形態５による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３３】この発明の実施の形態６による制振装置を示すモデル図である。
【図３４】この発明の実施の形態６による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３５】この発明の実施の形態７による制振装置を示すモデル図である。
【図３６】この発明の実施の形態７による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３７】この発明の実施の形態８による制振装置を示すモデル図である。
【図３８】この発明の実施の形態８による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図３９】この発明の実施の形態９による制振装置を示すモデル図である。
【図４０】この発明の実施の形態９による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４１】補助質量と緩衝部材による制振装置のモデル図である。
【図４２】補助質量と緩衝部材による制振装置を示す質点系モデル図である。
【図４３】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４４】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４５】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４６】補助質量と緩衝部材による制振装置を示すブロック図である。
【図４７】補助質量と緩衝部材による制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４８】補助質量を可変させた場合の制振装置の外乱に対するメインフレーム機構の加速度の周波数特性を示す特性図である。
【図４９】この発明の基本構成を示す伝達力の検出結果を増幅係数倍して補助質量に力の次元で加算した制振装置を示すブロック図である。
【図５０】この発明の基本構成を示す伝達力の検出結果を増幅係数倍して補助質量に力の次元で加算した制振装置を示すブロック図である。
【図５１】この発明の基本構成の制振装置において伝達力の増幅係数を変えた場合の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、本発明に係る実施の形態について述べる前に、その前提となる補助質量３００による振動対策についての解析を行なう。つまり、補助質量３００と緩衝部材３５０とによる動吸収器による振動対策では、付加する補助質量３００の大きさによって効果が制限されており、大きな制振効果を得るためには、補助質量３００を大きく設定する必要がある。以下に、その理由を述べる。
【００１２】
図４１は、補助質量３００による制振装置９１０のモデル図である。筐体１は、メインフレーム機構１００と緩衝支持手段である緩衝支持部材２００、補助質量３００、緩衝手段である緩衝部材３５０を保持している。メインフレーム機構１００は緩衝支持部材２００を挟んで筐体１に支持されており、補助質量３００は緩衝部材３５０を挟んでメインフレーム機構１００に保持されている。
【００１３】
メインフレーム機構１００は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ディスクに情報を記録する、あるいはディスクの情報を読み取る情報ピックアップ、さらにそれを保持するフレーム類を具備した機構ユニットでその総質量は質量ｍ１である。また、緩衝支持部材２００は、筐体１に対してメインフレーム機構１００を支持し、さらに筐体１に作用する外部からの振動の伝達を緩衝する機能を持つ。また、緩衝部材３５０は、メインフレーム機構１００に対し補助質量３００を保持し、さらに後述する共振特性になる物性値となっている。
【００１４】
さらに、力Ｆ０は、外部からの振動に起因する筐体１からメインフレーム機構１００へ緩衝支持部材２００を介して伝達する力であり、力Ｆ１は偏重心ディスクの回転に起因する力であり、伝達力Ｆ１＿２はメインフレーム機構１００から補助質量３００に緩衝部材３５０を介して伝達する力である。
【００１５】
図４２は、図４１を質点系モデルとして表現した図である。図４２において、メインフレーム機構１００は質量ｍ１（ｋｇ）で表記している。緩衝支持部材２００は粘弾性モデルで表記しており、バネ２００ａの弾性係数はｋ１（Ｎ/ｍ）、オイルダンパ２００ｂの粘性係数はｃ１（Ｎ・ｓ/ｍ）である。補助質量３００は質量ｍ２（ｋｇ）で表記している。緩衝部材３５０は粘弾性モデルで表記しており、バネ３５０ａの弾性係数はｋ２（Ｎ/ｍ）、オイルダンパ３５０ｂの粘性係数はｃ２（Ｎ・ｓ/ｍ）である。
【００１６】
位置ｘ１はメインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置を示し、位置ｘ２は補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置を示す。筐体１はＧＮＤとして定義され、力Ｆ０（Ｎ）は緩衝支持部材２００を介してメインフレーム機構１００に作用する力として定義される。さらに力Ｆ１（Ｎ）は、同じくメインフレーム機構１００に作用する力で、偏重心ディスクの回転に起因するものである。
【００１７】
図４２に示した振動モデルに対し、各質点の運動方程式は次の式（１）、式（２）で表される。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【数２】
図４３は上記２つの運動方程式（１）（２）をブロック図で表現したものである。
【００２０】
図４３において、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は、加減算器７００ｂ、加算器７００ｃと、メインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数を表す機能ブロック１００ａと、積分器７０１ａ、７０１ｂと、緩衝支持部材２００の弾性係数ｋ１を表す機能ブロック２００ａと、緩衝支持部材２００の粘性係数ｃ１を表す機能ブロック２００ｂとで表現される。
【００２１】
力Ｆ０と力Ｆ１とは加減算器７００ａで加算され、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０から出力される伝達力Ｆ２＿１は減算され、その後加減算器７００ｂに出力される。ここで、力Ｆ１＿２はメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される力の総和であり、力Ｆ２＿１は逆に補助質量３００からメインフレーム機構１００に伝達される力すなわちメインフレーム機構質量１００に対する制振力の総和である。
【００２２】
加算器７００ｃでは、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ１倍した値と、メインフレーム機構１００の速度ｄ（ｘ１）／ｄｔをｃ１倍した値を加算する。加減算器７００ｂでは、加算器７００ｃの出力と加減算器７００ａの出力を加算する。加減算器７００ｂの出力は、メインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数を表す機能ブロック１００ａにおいて１／ｍ１倍され、積分器７０１ａに出力される。積分器７０１ａでは入力された値を積分し、速度ｄ（ｘ１）／ｄｔを得る。速度ｄ（ｘ１）／ｄｔは積分器７０１ｂに入力され、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１を得る。
【００２３】
メインフレーム機構１００の位置と速度とを補助質量３００に伝達する力に変換する機能ブロック２１０は、加算器７００ｄと、緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａと、緩衝部材３５０の粘性係数ｃ２を表す機能ブロック３５０ｂとで表現される。加算器７００ｄでは、メインフレーム機構１００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ２倍した値と、メインフレーム機構１００の速度ｄ（ｘ１）／ｄｔをｃ２倍した値を加算する。加算器７００ｄの出力は、加減算器７００ｅに出力される。
【００２４】
補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、加減算器７００ｅ、加算器７００ｆと、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａと、積分器７０１ｃ、７０１ｄと、緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａと、緩衝部材３５０の粘性係数ｃ２を表す機能ブロック３５０ｂとで表現される。
【００２５】
加算器７００ｆでは、補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ２をｋ２倍した値と、補助質量３００の速度ｄ（ｘ２）／ｄｔをｃ２ａの出力を加算する。加減算器７００ｆの出力は、加減算器７００ｅで減算され、加算器７００ｄの出力は加減算器７００ｅで加算される。加減算器７００ｅの出力は、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａにおいて１／ｍ２倍され、積分器７０ｃ１に出力される。積分器７０１ｃでは入力された値を積分し、速度ｄ（ｘ２）／ｄｔを得る。速度ｄ（ｘ２）／ｄｔは積分器７０１ｄに入力され、補助質量３００を質点として定義した場合の筐体１を基準とした位置ｘ２を得る。
【００２６】
ここで、力Ｆ１＿２ならびに力Ｆ２＿１は、次の式（３）、式（４）で表される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は図４３のメインフレーム機構１００の質量ｍ１の逆数１００ａを含む破線で囲った領域であり、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルを示す。さらに補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、補助質量３００の質量ｍ２の逆数を表す機能ブロック３００ａを含む破線で囲った領域であり、補助質量３００の共振系に印加される力に対してメインフレーム機構１００に作用する力の伝達特性モデルを示す。また機能ブロック２１０は、緩衝部材３５０がメインフレーム機構１００の位置と速度とを補助質量３００に伝達する力に変換する変換特性を示す。この機能ブロック２１０の出力は、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０から補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０へ伝達する力の総和である伝達力Ｆ１＿２（Ｎ）となる。さらに補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０からメインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０へ伝達力Ｆ２＿１が伝達される関係となっている。
【００３０】
図４４は、図４３を等価変換にて伝達関数表示したブロック図である。加減算器７００ａで力Ｆ０、力Ｆ１が加算され、伝達力Ｆ２＿１が減算される。加減算器７００ａの出力は、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０で１／（ｍ１ｓ２＋ｃ１ｓ＋ｋ１）倍され位置ｘ１を出力する。機能ブロック２１０では、入力値である位置ｘ１を（ｃ２ｓ＋ｋ２）倍して伝達力Ｆ１＿２を出力する。補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０では、入力値である伝達力Ｆ１＿２をｍ２ｓ２／（ｍ２ｓ２＋ｃ２ｓ＋ｋ２）倍して伝達力Ｆ２＿１を出力する。
【００３１】
図４５は、図４４の機能ブロックにおいて、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の伝達特性をＧ１（ｓ）、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の伝達特性をＧ２（ｓ）とした場合のブロック図である。
【００３２】
伝達特性Ｇ１（ｓ）、Ｇ２（ｓ）は次の式（５）、式（６）で表される。
【００３３】
【数５】
【００３４】
【数６】
【００３５】
このため図４５において、メインフレーム機構１００共振系の基本モデルである機能ブロック１１０ではＧ１（ｓ）倍され、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０ではＧ２（ｓ）倍されている。
【００３６】
図４５ならびに式（６）より、伝達特性Ｇ２（ｓ）すなわち補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の伝達特性は、入力が伝達力Ｆ１＿２、出力が伝達力Ｆ２＿１の動特性をもつ伝達関数モデルとなっている。また、伝達特性Ｇ１（ｓ）すなわちメインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の伝達特性の入力を力Ｆｔｏｔａｌとする。この力Ｆｔｏｔａｌは次の式（７）で表される。
【００３７】
【数７】
【００３８】
ここで、伝達力Ｆ２＿１は前述の通り、メインフレーム機構１００に対する制振力である。
図４５を再考すれば、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０は、補助質量３００の付加によって、力Ｆ０や力Ｆ１の印加に対し、制振力である伝達力Ｆ２＿１が機能し振動が抑えられることが理解できる。従って、制振性能を向上させるためには、少なくとも伝達力Ｆ２＿１を大きく設定することが必要である。
【００３９】
ここで、機能ブロック２１０ならびに補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の機能は、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の所定の周波数帯域の外乱に対する感度を下げることにある。本発明の例では、偏重心ディスクが回転する際に発生する遠心力である力Ｆ１に対して有効に機能するような設定例とする。前述のように力Ｆ１は、ディスク回転速度の２乗に比例するので、装置のディスク回転数の最大値で最大となる。従って、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において力Ｆ１は最大となる。従って、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルである機能ブロック１１０の外乱に対する感度の周波数特性を、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘにおいて低感度にすれば良い。
【００４０】
所定の周波数において、最小のエネルギで最大の制振特性を得る最適解は、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の共振周波数が低感度となるようにに設定することで得られる。このとき、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０の共振周波数ｆ０（Ｈｚ）は次の式（８）で表される。
【００４１】
【数８】
【００４２】
一方、共振周波数ｆ０は、次の式（９）で表される。
【００４３】
【数９】
【００４４】
式（９）から弾性係数ｋ２は、次の式（１０）で表される。
【００４５】
【数１０】
【００４６】
また、補助質量３００の共振系の基本モデルである機能ブロック３１０のＱ値をＱ２とすれば、粘性係数ｃ２は次の式（１１）で表される。なお、Ｑ値は共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値の３ｄＢ低下での曲線の幅△ｆの比ｆ０／△ｆで与えられる。
【００４７】
【数１１】
【００４８】
式（１１）に式（１０）を代入すると、次の式（１２）を得る。
【００４９】
【数１２】
【００５０】
式（６）に、式（１０）、式（１２）を代入すると、次の式（１３）を得る。
【００５１】
【数１３】
・・・（１３）
【００５２】
式（１３）によれば、伝達特性Ｇ２（ｓ）はディスク最高回転周波数ｆｍａｘと補助質量３００の共振系の基本モデルのＱ値であるＱ２とをパラメータとする関数であり、この２つのパラメータによってのみ一意的に決定することがわかる。伝達特性Ｇ２（ｓ）の共振周波数を決定するパラメータであるｆｍａｘはディスクの最高回転周波数であるから装置の仕様で設定される定数となり、補助質量３００共振系の質量ｍ２に依存しない特性となる。
【００５３】
補助質量３００の共振系の効果を大きくするためには、制振力として機能する伝達力Ｆ２＿１を大きくする必要があるが、伝達特性Ｇ２（ｓ）については、補助質量３００の質量ｍ２を大きく変更しても特性改善はしないことがわかる。したがって、補助質量３００共振系の効果を大きく改善するためには、伝達特性Ｇ２（ｓ）の入力信号である伝達力Ｆ１＿２を大きく設定するしかないことが理解できる。
【００５４】
伝達特性Ｇ２（ｓ）の入力信号である伝達力Ｆ１＿２の定義は、式（３）で示したとおりであり、メインフレーム機構１００の共振系の基本モデルの位置ｘ１をｋ２倍したものと速度をｃ２倍したものの和で定義されている。式（３）に、式（１０）と式（１２）を代入してまとめると次の式（１４）を得る。
【００５５】
【数１４】
ただし、Ｈ（ｓ）は次の式（１５）で表される。
【００５６】
【数１５】
【００５７】
図４６は、図４５を式（１４）で変換した場合のブロック図である。このため図４６において、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１は機能ブロック２１０でｍ２Ｈ（ｓ）倍され伝達力Ｆ１＿２を得る。
【００５８】
式（１４）から、伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２とＨ（ｓ）との積となっている。Ｈ（ｓ）は式（１５）に示すようにディスク最高回転周波数ｆｍａｘと補助質量３００の共振系の基本モデルのＱ値であるＱ２をパラメータとし、補助質量３００の質量ｍ２に依存しない関数となっている。従って、式（１４）から伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２に比例する量で表されるので、大きな制振効果を得るためには、少なくとも補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定する必要がある。以上、数式にて説明したが、以下に解析にて上記の妥当性の確認を行う。
【００５９】
図４７は、メインフレーム機構１００の質量ｍ１が８５（ｇ）、弾性係数ｋ１が１６８０００(Ｎ/ｍ）、粘性係数ｃ１が１１．７４（Ｎ・ｓ／ｍ）とし、さらに補助質量３００の質量ｍ２が５０（ｇ）、補助質量３００の共振系の基本モデルの共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値を２０(ｄＢ)、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘを６５（Ｈｚ）とした場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。これは、「メインフレーム機構１００に印加される外力」に対する「メインフレーム機構１００の加速度」の感度特性を示し、ゲインが低いほど外力に対し低感度となる。つまり、外力に対してメインフレーム機構１００の加速度が小さな変動で済むため、装置にとって好ましい特性であることを示す。
【００６０】
図４７には、比較のため補助質量３００の共振系がある場合と無い場合との両方の特性を記している。偏重心ディスクの回転に起因する力Ｆ１が最大になるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において両者を比較すると、補助質量３００の共振系が無い場合のゲインは約２２ｄＢであり、補助質量３００の共振系がある場合は約５ｄＢとなる。つまり、外乱による力に対して約１７ｄＢの感度を改善していることがわかる。
【００６１】
図４８は、図４７と同様の設定条件で、補助質量３００の質量ｍ２の値を図４７の設定値に対し５分の１倍と５倍に設定した場合の特性を示している。なお、比較のため、図４７の特性も記載してある。図４８から、補助質量３００の質量ｍ２が軽いほど、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）における感度の低減効果が小さく、逆に補助質量３００の質量ｍ２が重いほど感度の低減効果が大きいことがわかる。これは数式で説明した結果と同じであり、本解析結果より考察の妥当性が検証された。
【００６２】
以上の結果から、大きな制振効果を得るためには、少なくとも質量の大きい補助質量３００が必要である。これは前述のように、装置の小型化・軽量化の要求に対して相反する要求であり、大きな制振効果を優先すれば、装置が大型化するとともに重量も重くなる問題があった。
【００６３】
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたものである。ここで式（１４）を再考すれば、伝達力Ｆ１＿２は補助質量３００の質量ｍ２と比例関係にあるので、伝達力Ｆ１＿２を大きく設定することと補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定することは等価である。したがって、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２を大きく設定した場合と等価となるため、補助質量３００の質量ｍ２を重くした場合と同様の制振効果を得ることができる。このことを、以下に、ブロック図を用いて再考する。
【００６４】
図４９は、図４６に対して、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、かつ検出結果をα倍して補助質量３００の質量ｍ２に力の次元で加算した場合のブロック図である。図４９において、検出された伝達力Ｆ１＿２を増幅する機能ブロック５０１は増幅係数がαである。これを等価変換すると、図５０となる。図５０において、機能ブロック５０２は入力値である伝達力Ｆ１＿２を（α＋１）倍して出力する。
【００６５】
図５０によると、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２が（α＋１）倍したことと等価であることを示している。理想的には増幅係数αは任意の値に設定できるため、増幅係数αを大きく設定すれば補助質量３００の質量ｍ２の値によらず、大きな制振効果を得ることが可能となる。
【００６６】
図５１は、図４７と同様の設定条件で、さらに伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、かつ、この検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加した条件において、増幅係数αの値を−０．８、零、４に設定した場合の解析結果を示している。なお、この増幅係数αの値は、（α＋１）倍した値が０．２、１、５と、図４７の補助質量３００の質量ｍ２の倍率と等しくなるように設定した。すなわち、増幅係数αが−０．８の場合は補助質量３００の質量ｍ２が０．２倍、増幅係数αが零の場合は補助質量３００の質量ｍ２が１倍、増幅係数αが４の場合は補助質量３００の質量ｍ２が５倍の場合に対応させて設定している。図４７と図５１を対比すると、図４７における補助質量３００の質量ｍ２を５分の１に設定した特性は、図５１における増幅係数αを−０．８に設定した特性と全く等しい特性となっている。また図４７における補助質量３００の質量ｍ２の変更が無い特性は、当然であるが図５１における増幅係数αが零に設定した特性と全く等しくなっている。また、図４７における補助質量３００の質量ｍ２を５倍に設定した特性は、図５１における増幅係数αを４に設定した特性と全く等しい特性となっている。このことから、伝達力Ｆ１＿２が検出可能で、さらにこの検出信号を増幅係数αで増幅して力の次元で補助質量３００の質量ｍ２に印加すれば、補助質量３００の質量ｍ２が（α＋１）倍したことと等価であることが解析的に実証された。
【００６７】
上記より、補助質量３００の共振系がコンパクトなサイズならびに小さい質量においても高性能な制振性能を得るには、以下の２つの機能手段を実現すれば良い。まず第１に補助質量３００に対して能動的に駆動を可能とする手段、第２にメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段である。
【００６８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の能動的に動作する補助質量３００による制振装置９００のモデル図である。図１において、伝達力検出手段４００は、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段であり、増幅器５００は伝達力検出手段４００の検出出力を後述する増幅係数αにて増幅する機能を持つ。補助質量駆動手段３６０は、メインフレーム機構１００に設置され、その可動部に補助質量３００を接続した構成になっており、増幅器５００の出力信号に基づいた信号にてドライバ５１０によって駆動される。なお、伝達力検出手段４００、増幅器５００、ドライバ５１０、補助質量駆動手段３６０の総合ゲインは増幅係数αになるように増幅器５００の増幅率が決定される。
【００６９】
なお、図１は機能別に表現したため、補助質量３００と補助質量駆動手段３６０と緩衝部材３５０は別要素として表現されているが、実際は補助質量駆動手段３６０の固定部の一部はメインフレーム機構１００の一部であり、さらに緩衝部材３５０は同じく補助質量駆動手段３６０における可動部と固定部とを連結する要素であり、さらに補助質量駆動手段３６０の可動部の質量は補助質量３００の一部である。
【００７０】
図２は、補助質量駆動手段３６０の機能を実現する具体例を示す斜視図である。図３は、図２で示した補助質量駆動手段３６０の例の構造を示す斜視分解図である。図６は補助質量駆動手段３６０をメインフレーム機構１００に取り付けた具体例を示す斜視図である。なお、図６に示すメインフレーム機構１００を、電源、回路基板等の周知の部品とともに筐体１に収めることでディスク装置とすることができる。
【００７１】
図２、図３において、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１は、図示しないメインフレーム機構１００に固定されている。駆動用コイル３６２は、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に固定された２つの駆動用コイル保持部材３６３ａならびに３６３ｂに保持されて、補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に対して位置決め固定される。
【００７２】
さらに駆動用コイル３６２は、駆動用コイル保持部材３６３ａに固定された駆動コイルの配線ターミナル３６４に配線され、さらにフレキシブルケーブル用コネクタ３６５を介してフレキシブルケーブル３６６に電気的接続されている。フレキシブルケーブル３６６には、ドライバ５１０からの駆動信号が送られる。既に説明したベース部材３６１、駆動用コイル３６２、駆動用コイル保持部材３６３ａ、３６３ｂ、配線ターミナル３６４、フレキシブルケーブル用コネクタ３６５、フレキシブルケーブル３６６は、それぞれが接続され一体になっており、可動部分はない。
【００７３】
永久磁石３６７は着磁方向がそれぞれ逆になった２つの領域を有した一体に形成されたもので、図３中では理解を容易にするために３６７ａ、３６７ｂと区別して表示している。この永久磁石３６７はヨーク３６８ｂに対向するようにヨーク３６８ａ上に固定され、これらが全体として磁気回路として機能する。以下、永久磁石３６７、ヨーク３６８ａ、３６８ｂを一体とした要素を、単に可動磁気回路３９０と呼ぶ。
【００７４】
図２では図１で示した緩衝部材３５０が板バネで作製されている。可動磁気回路３９０はその板バネ３５０の一端が接続され、さらに板バネ３５０の他端は補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に接続されている。本例では、緩衝部材３５０である板バネの固定には、結合ネジ３６９を用いている。可動磁気回路３９０は、平行に配置した２枚の板バネからなる緩衝部材３５０によって補助質量駆動手段３６０のベース部材３６１に揺動が可能なように支持される構成となっている。従って、可動磁気回路は、図２の白矢印で表示したように、緩衝部材３５０である板バネのたわみ方向にのみ移動可能な構成となっている。
【００７５】
図４は、可動磁気回路３９０の断面図である。永久磁石３６７ａはヨーク３６８ａ側がＳ極、ヨーク３６８ｂ側がＮ極に着磁されており、永久磁石３６７ｂはヨーク３６８ａ側がＮ極、ヨーク３６８ｂ側がＳ極に着磁されている。可動磁気回路３９０のヨーク３６８ａ、３６８ｂに対し、永久磁石３６７はヨーク３６８ａ上に固定され、ヨーク３６８ｂに対して磁気ギャップを有して対向する構造となっている。さらに、この磁気ギャップに駆動用コイル３６２が配置される構成となっている。図５は、図４で示した可動磁気回路３９０の磁束の流れを示した説明図である。図５中矢印が磁束の流れを示している。
【００７６】
磁気ギャップにおいて、永久磁石３６７ａ側の領域（領域Ａという。）では磁束がヨーク３６８ａ側からヨーク３６８ｂ側に流れているのに対して、永久磁石３６７ｂ側の領域（領域Ｂという。）では磁束がヨーク３６８ｂ側からヨーク３６８ａ側に流れており、磁束の方向が領域Ａと領域Ｂとでは逆になっている。
【００７７】
図４に示すように、駆動用コイル３６２は、領域Ａと領域Ｂとの磁気ギャップに配置される。駆動用コイル３６２に電流が流れると、フレミングの左手の法則によって力が発生し、その方向は図４の矢印の方向となる。図４では、永久磁石３６７ａ側の駆動用コイル３６２は図４の手前側から奥側に電流が流れ、永久磁石３６７ｂ側の駆動用コイル３６２は図４の奥側から手前側に電流が流れているため、駆動用コイル３６２は図４中右側に力を受ける。駆動用コイル３６２は補助質量駆動手段３６０に位置決め固定されているため、可動磁気回路３９０が図４中左側に移動する。
【００７８】
次に補助質量駆動手段３６０のメインフレーム機構１００への具体的な取り付け方を説明する。図６において、図６（ａ）はメインフレーム機構１００を下面側から見た斜視図で、図６（ｂ）はメインフレーム機構１００を上面側からみた斜視図である。
【００７９】
メインフレーム１２０は、緩衝支持部材２００を介して四隅に配置された支柱１２８により図示しない筐体１に位置決め固定されている。メインフレーム１２０にはディスク１２９を回転させるためのターンテーブル１２２を有するスピンドルモータ１２１が取り付けられている。
【００８０】
スピンドルモータ１２１は、メインフレーム１２０に設けられた図示しない穴部にはめ込むように取り付けられる。スピンドルモータ１２１のメインフレーム１２０への固定は、スピンドルモータ１２１に設けられたフランジ部をメインフレーム１２０にねじ止めして行なう。このため、スピンドルモータ１２１をメインフレーム１２０に固定した状態では、メインフレーム１２０の上面側にはスピンドルモータ１２１の回転側のターンテーブル１２２が配置され、メインフレーム１２０の下面側にはスピンドルモータ１２１の固定側であるケースが配置される。
【００８１】
また、メインフレーム１２０にはディスク１２９に情報を書き込みまたはディスク１２９の情報を読み取る情報ピックアップ６００がシャフト１２３とリードスクリュー１２４に移動可能に取り付けられている。リードスクリュー１２４の一方の端部にはリードスクリュー１２４を回転させるためのステッピングモータ１２５が取り付けられている。
【００８２】
情報ピックアップ６００に設けられた雌ねじ部１２６は、雄ねじであるリードスクリュー１２４と噛み合っている。リードスクリュー１２４が回転することで、情報ピックアップ６００はディスク１２９のラジアル方向であるトラッキング制御を行う方向に移動する。また、情報ピックアップ６００に設けられたＵ字形状をした凹部１２７は、その凹部でシャフト１２３を挟み込み、シャフト１２３に移動可能にガイドされている。
【００８３】
補助質量駆動手段３６０はスピンドルモータ１２１の固定側であるケースに取り付けられている。これは、ディスク１２９を保持しているスピンドルモータ１２１の振動を直接的に抑制するためである。また、図２に示す矢印方向は、ディスク１２９のラジアル方向で、情報ピックアップ６００のトラッキング制御を行う方向となっている。これは、補助質量３００として機能する可動磁気回路３９０の移動方向が、偏重心ディスクの発生力が悪影響を及ぼす情報ピックアップ６００のトラッキング制御を行う方向に選択されるようにするためである。
【００８４】
以上の構成によって、補助質量３００を電気信号によって能動的に駆動動作させる機能手段が実現できる。
【００８５】
上記の構成により、補助質量駆動手段３６０は一般的な磁気駆動型のアクチュエータの構成であるため、非常に安価かつコンパクトに実現可能である。また、補助質量駆動手段３６０は、上記のような磁気駆動型に限定されるものではなく、圧電素子による駆動方式やその他の方式でも良い。バネ部材も板バネに限定されるものではなく、コイルバネやその他の方式でも良い。
【００８６】
たとえば図７に、二つの薄い圧電素子を用い、一つが収縮すると他が拡張する圧電変換器であるバイモルフ素子（ｂｉｍｏｒｐｈ）を利用した補助質量駆動手段３６０の構成例を示す。図７において、バイモルフ３７０が補助質量３００とベース部材３６１とを接続しており、補助質量駆動手段３６０と緩衝部材３５０との機能を兼ねている。このため、磁気駆動型に比べると、より簡便でコンパクトな構成となっている。
【００８７】
以下に、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段を実現する具体的な実施例を示す。
【００８８】
実施の形態１では、メインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２を検出する手段である伝達力検出手段４００は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置信号を検出する相対位置検出器と、その検出した信号から伝達力Ｆ１＿２を算出する部分から構成されている。
【００８９】
図８は、能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０１のモデル図である。図８において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。位置ｘ１は筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置である。伝達力検出手段４０１は入力信号が位置ｘ１である特徴を持つ。
【００９０】
実施の形態１の特徴である筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置である位置ｘ１に基づいた伝達力検出手段４０１の説明を以下に行う。伝達力Ｆ１＿２の定義式は、式（３）で示したとおりである。ここで、式（３）の右辺の第１項の係数である粘性係数ｃ２の値を考察する。補助質量３００の質量ｍ２を図４７で考察した値の十分の一である５（ｇ）、他の設定条件は同じとした場合、弾性係数ｋ２の値は式（１０）より次の式（１６）、粘性係数ｃ２の値は式（１２）より次の式（１７）となる。
【００９１】
【数１６】
【００９２】
【数１７】
ここで、メインフレーム機構１００の質量ｍ１が８５（ｇ）、弾性係数ｋ１が１６８０００(Ｎ/ｍ）、粘性係数ｃ１が１１．７４（Ｎ・ｓ／ｍ）とし、補助質量３００の共振系の基本モデルの共振周波数ｆ０に対する共振振幅のピーク値を２０(ｄＢ)、装置におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘは６５（Ｈｚ）とした。
【００９３】
式（１６）と式（１７）を比較すれば、粘性係数ｃ２は弾性係数ｋ２に対し小さな値となっている。式（３）の伝達力Ｆ１＿２の定義式において、粘性係数ｃ２は位置ｘ１の速度の係数であるため、高周波になれば速度が大きくなるため無視できなくなるが、低周波域においては無視することが可能となる。この場合、式（３）で示した、伝達力Ｆ１＿２の定義式は次の式（１８）となる。
【００９４】
【数１８】
【００９５】
図９は、力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００から補助質量３００に伝達される伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図９には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０１の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態１の設定条件において粘性係数ｃ２を無視し、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１のみによる、式（１８）に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。
【００９６】
伝達力Ｆ１＿２検出特性は、巨視的には２次のローパス特性となっている。カットオフ周波数は、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数となっている。ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）において、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の影響が確認できる。理想状態における特性と、式（１８）に基づいた検出特性を比較すると、１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は式（１８）に基づいた検出特性に対し、若干位相進み特性となっている。
【００９７】
これは、理想状態では伝達力Ｆ１＿２は式（３）に従うため、低域は筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１が支配的に、高域は筐体１とメインフレーム機構１００との相対速度ｄ（ｘ１）／ｄｔが支配的になる。従って、高域において、伝達力Ｆ１＿２の検出特性は、進み特性になる。理想状態の検出特性と、実施の形態１の式（１８）に基づく検出特性は、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域においてほぼ同じ特性となっていることが確認できる。
【００９８】
図１０は、図９の本実施例の式（１８）に基づく検出特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。
【００９９】
従来の補助質量３００のみの特性である図４７（補助質量共振系有りの特性）に対し、補助質量３００の値が５（ｇ）と１０分の１と小さな値にもかかわらず、上記図４７と同等の特性となっている。特に偏重心による外乱加速度が最大となるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）のゲインは上記図４７に対してほぼ等しい値となっており、小型・軽量の補助質量３００においても、大きな制振効果を得ることが可能となる。
【０１００】
図１１は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１を検出する相対位置検出器の機能の具体的な一例を示したものである。図１１において、図１１右下の座標図に示すように、ｘ軸方向はディスクのタンジェンシャル方向、ｙ軸方向はディスクのラジアル方向、ｚ軸方向はディスクのｆｏｃｕｓ方向（ディスク面に対し鉛直方向）である。この相対位置検出器は、筐体１とメインフレーム機構１００とのディスクのラジアル方向、すなわち情報ピックアップ６００のトラッキング制御方向（図１０のｙ軸方向）の相対位置を検出する機能を持つとともにｚ軸方向の移動については不感な特性を持つ。
【０１０１】
まず、相対位置検出器の構成について説明する。永久磁石３７２は、磁石ホルダ３７１に位置決め固定され、さらに磁石ホルダ３７１はメインフレーム機構１００に位置決め固定されている。すなわち、永久磁石３７２はメインフレーム機構１００に対し位置決め固定されている。ホール素子３７３ａ、３７３ｂは、回路基板等で作製されたホール素子保持部材３７４に位置決めされて保持されており、さらにホール素子保持部材３７４は筐体１に位置決め固定されている。すなわち、ホール素子３７３ａ、３７３ｂは筐体１に対し位置決め固定されている。
【０１０２】
本例では、メインフレーム機構１００に位置決め固定された永久磁石３７２の位置移動量を、筐体１に位置決め固定されたホール素子３７３ａ、３７３ｂによって磁束密度の変化として検出する構成となっている。永久磁石３７２は、例えば図１１のように、ｘ軸方向に着磁され、かつｙ軸方向の中心位置で、その着磁方向が逆転する特性とする。永久磁石３７２は一体で形成されているが、図１０では理解を容易にするために、この着磁方向の違いを３７２ａ、３７２ｂとして区別して記載している。ホール素子３７３ａ、３７３ｂは、永久磁石３７２の着磁方向が切り替わるｙ軸位置に設置される。
【０１０３】
次に相対位置検出器の動作について説明する。まず、永久磁石とホール素子の位置関係とホール素子の出力との関係を説明するため、永久磁石３７２とホール素子３７３ａを例にとって説明する。永久磁石３７２とホール素子３７３ａは一定の隙間をもって対向するように配置されている。上述のようにホール素子３７３ａの中心は、永久磁石３７２の着磁方向の切り替わるｙ軸位置に位置している。
【０１０４】
この永久磁石３７２とホール素子３７３の構成により、永久磁石３７２がｙ軸方向に移動するとホール素子３７３ａの位置における磁束の方向と磁束の強さがほぼ線形に変化してホール素子３７３ａの出力が変化する。一方、永久磁石３７２がｚ軸方向に変移しても磁束の変化が無い構成となっているため、永久磁石３７２のｚ軸方向の移動については不感となり、ホール素子３７３ａの出力は変化しない。従ってホール素子３７３ａの磁束検出出力は永久磁石３７２のｙ軸方向の変位として扱うことができるとともに、ｚ軸方向すなわちフォーカス方向の変位については不感な特性となる。
【０１０５】
偏重心ディスクの回転によって、発生する外乱は遠心力である。このため、偏重心ディスク回転に起因する外乱によるメインフレーム機構１００の位置変動は図１１の上部の矢印で示すように円運動となる。従って永久磁石３７２はｙ軸方向だけでなくｘ軸方向にも移動する。ホール素子３７３ａが単独であれば永久磁石３７２のｘ軸方向の移動により、ホール素子３７３ａの位置における磁束密度が変化するため、そのｙ方向の検出感度特性が変化する。
【０１０６】
例えば、ホール素子３７３ａと永久磁石３７２との相対位置が近づけばｙ方向の検出感度は大きくなり、離れればｙ方向の検出感度は小さくなる。このｘ軸方向の変移によるｙ方向の検出感度の変動を抑えるため、図１１のように一対のホール素子３７３ａならびに３７３ｂを所定の間隔にて対向して並立させ、さらに両者の間に永久磁石３７２を挿入する構成とした。
【０１０７】
この構成では、例えば永久磁石３７２がｘ軸方向のホール素子３７３ａ側に移動した場合、ホール素子３７３ａと永久磁石３７２のｘ軸方向の相対位置が近づくためｙ軸方向の検出感度は上昇する。逆にホール素子３７３ｂは永久磁石３７２とのｘ軸方向の相対位置が離れるためｙ軸方向の検出感度は低下する。したがって、ホール素子３７３ａと３７３ｂの検出出力の平均をとることで、永久磁石３７２のｘ軸方向の変移による検出感度の変動をほぼ無効とすることができる。ホール素子３７３ａと３７３ｂの検出出力の平均は、例えば両検出信号を２分の１して加算する方法などで容易に実現できる。
【０１０８】
次に相対位置検出器を動作させる回路構成について説明する。図１２は相対位置検出器の回路構成を示したブロック図である。ホール素子３７３ａの２つの端子は、一方が差動アンプ１００１ａの入力端子のマイナス側に接続され、他方は差動アンプ１００１ａの入力端子のプラス側に接続されている。差動アンプ１００１ａの出力端子は直流成分除去フィルタ１００２ａに接続されている。同様に、ホール素子３７３ｂの２つの端子は、一方が差動アンプ１００１ｂの入力端子のマイナス側に接続され、他方は差動アンプ１００１ｂの入力端子のプラス側に接続されている。差動アンプ１００１ｂの出力端子は直流成分除去フィルタ１００２ｂに接続されている。
【０１０９】
直流成分除去フィルタ３７３ａ、３７３ｂは、直流成分のオフセットが制御の弊害となるため除去するために使用している。直流成分除去フィルタ１００２ａと１００２ｂの他の端子は加算アンプ１００３ａの入力端子に接続されている。加算アンプ１００３ａの出力端子はアッテネータ１００３に接続され、入力値を０．５倍した後永久磁石３７２のｙ方向の変位信号として出力される。
【０１１０】
図１３は相対位置検出器の出力特性を示した特性図である。横軸がホール素子のｙ軸方向の位置で、縦軸がホール素子の出力値を示している。一点鎖線（１）はホール素子と永久磁石との距離が１ｍｍ、小さな破線（２）はホール素子と永久磁石との距離が１．５ｍｍ、大きな破線（３）はホール素子と永久磁石との距離が２ｍｍである。一点鎖線（１）と大きな破線（３）とを平均した値を実線で示している。
【０１１１】
図１３の特性図より、一点鎖線（１）と大きな破線（３）とを平均した値を示した実線は、ホール素子と永久磁石との距離が１．５ｍｍの出力値を示した小さな破線（２）とほぼ同等の値を示している。このことより、永久磁石のｘ軸方向の変移による検出感度の変動をほぼ無効とすることができることがわかる。
【０１１２】
上記のような構成によって、筐体１とメインフレーム機構１００との１軸方向（本例ではｙ軸）のみの相対位置変動の検出が可能となる。永久磁石３７２やホール素子３７３ａ、３７３ｂは安価な素子であるため、本検出系は安価で、かつ高性能な特性を実現できる。
【０１１３】
なお、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂと永久磁石３７２を使用した相対位置検出器は、一軸方向の相対位置変位量を検出する検出器として広く利用することができる。つまり、実施の形態１では、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂと永久磁石３７２を使用した相対位置検出器を筐体１とメインフレーム機構１００との相対位置の検出に使用しているが、メインフレーム機構１００と補助質量３００との相対位置を検出するために使用することも可能である。
【０１１４】
以上、実施の形態１によれば、メインフレーム機構１００に緩衝部材３５０を介して補助質量３００を取り付け、伝達力検出手段４００により検出されたメインフレーム機構１００から補助質量３００への伝達力Ｆ１＿２を基に増幅器５００、ドライバ５１０を介して補助質量駆動手段３６０により補助質量３００に伝達力Ｆ１＿２を増幅した力を与えることで、小さな補助質量３００で大きな補助質量３００と同等の制振効果を得ることができる。
【０１１５】
また、伝達力検出手段４０１は、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置信号である位置ｘ１を検出している。その位置ｘ１に緩衝部材３５０の弾性係数ｋ１を積算して伝達力Ｆ１＿２を求め、増幅器５００により増幅係数αで増幅し、ドライバ５１０により補助質量駆動手段３６０を駆動して補助質量３００に力αＦ１＿２を与えている。このように、伝達力Ｆ１＿２をメインフレーム機構１００の相対位置である位置ｘ１のみから求めていため、伝達力Ｆ１＿２の算出が容易にできる。
【０１１６】
また、筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ１を検出する相対位置検出器は、一対のホール素子３７３ａ、３７３ｂを対向して並立させ、その間に永久磁石３７２配置した構成としている。これにより、フォーカス方向の変位については不感な特性を持ち、ディスク１２９のタンジェンシャル方向の信号はキャンセルすることでディスク１２９のラジアル方向の変位信号のみ検出することができる。
【０１１７】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４００、４０１が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９００、９０１を実現することができる。
【０１１８】
実施の形態２．
実施の形態１では伝達力検出手段４０１は伝達力Ｆ１＿２を筐体１とメインフレーム機構１００との相対的な位置ｘ1から求めている。実施の形態２では、伝達力検出手段４０２は、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対的な位置（ｘ２―ｘ１）と補助質量駆動手段３６０の駆動信号との２つの信号から伝達力Ｆ１＿２を推定する構成とする。
【０１１９】
図１４は、実施の形態２の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０２のモデル図である。図１４において、図１と図８で説明した制振装置９００、９０１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２０】
位置（ｘ２―ｘ１）はメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対位置である。伝達力検出手段４０２は、実施の形態１と異なり、入力信号がメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対的な位置信号と補助質量駆動手段３６０の駆動信号の２つの信号である特徴を持つ。
【０１２１】
実施の形態２の特徴である伝達力検出手段４０２の説明を以下に行う。図１５は、図１４を質点系モデルとして変換した図である。図１５において、図４２で説明した制振装置９１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２２】
力Ｆ２は補助質量駆動手段３６０が発生する力（Ｎ）である。力Ｆ２の定義は、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量であるから、図４９における検出された伝達力Ｆ１＿２を増幅する機能ブロック５０１の出力に相当し、その定義は次の式（１９）となる。
【０１２３】
【数１９】
【０１２４】
図１５をブロック図表現すると、図１６となる。図１６において、図４３で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。図１６では図４３と比較して、補助質量３００を能動的に補正動作させるために印加される力Ｆ２が、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の入力として加減算器７００ｅに加算されている。
【０１２５】
図１７は、図１６の補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の部分を抜き出し、さらにメインフレーム機構１００を仮想的に接地した場合のブロック図である。図１７において、伝達力検出手段４０２は外乱推定器である。
【０１２６】
図１７において、外乱推定器である伝達力検出手段４０２は、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量である力Ｆ２と補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０の出力であるメインフレーム機構１００と補助質量３００との相対的な位置（ｘ２―ｘ１）を入力して伝達力Ｆ１＿２の推定値を出力している。
【０１２７】
補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０から見た場合、
ドライバ５１０が出力する制御入力信号を、補助質量駆動手段３６０が発生する補正量である力Ｆ２とし、さらにメインフレーム機構１００から補助質量３００に緩衝部材３５０を介して伝達する力である伝達力Ｆ１＿２を外乱として定義することができる。
【０１２８】
図１７に示すとおり、補助質量３００の共振系の伝達特性モデルである機能ブロック３１０は、一般的な１自由度の共振系である。これを制御対象とすれば、制御対象に供給する制御入力信号と制御対象の状態量である位置信号とを演算することによって制御対象に印加される外乱である伝達力Ｆ１＿２を推定することができる。この機構を一般的に外乱推定器という。
【０１２９】
実施の形態２によれば、制御入力は補助質量駆動手段３６０が発生する補正量としての力Ｆ２、制御対象の位置は補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）、外乱は伝達力Ｆ１＿２となる。外乱推定器である伝達力検出手段４０２の伝達力Ｆ１＿２の推定出力を、伝達力Ｆ１＿２の検出値として採用することで、伝達力検出手段４０２を実現することができる。
【０１３０】
外乱推定器は既知の概念であるため、ここでは説明を省略する。外乱推定器は、同一次元型と最小次元型の２種が存在し、どちらを選択しても良いが、ここでは演算負荷が軽い最小次元型とする。
【０１３１】
図１８は、伝達力検出手段４０２の構成を最小次元型の外乱推定器で実現した場合の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示している。なお、最小次元型の外乱推定器の極配置は、帯域１ｋＨｚの２次のバターワース極に設定した。図１８には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０２の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態２に基づいた伝達力Ｆ１＿２の検出特性である。
【０１３２】
理想状態における特性と、実施の形態２の検出特性を比較すると、約１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は実施の形態２の検出特性に対し、若干位相進み特性となっているが、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域において略同じ特性となっていることが確認できる。
【０１３３】
図１９は、伝達力検出手段４０２の検出特性を図１８の実施の形態２に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示している。
【０１３４】
補助質量３００のみの特性である図４７（補助質量共振系有りの特性）に対し、補助質量３００の値が５（ｇ）と１０分の１と小さな値にもかかわらず、図４７と同等の特性となっている。特に偏重心による外乱加速度が最大となるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）のゲインは図４７に対してほぼ等しい値となっており、小型・軽量の補助質量３００においても、大きな制振効果を得ることが可能となることがわかる。
【０１３５】
図２０は、実施の形態２における伝達力検出手段４０２の相対位置信号を検出する相対位置検出器として、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能の具体的な一例を示す。この図は図２の構成に、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能を増設した構成となっている。
【０１３６】
図２０において、伝達力検出手段４０２の相対位置ｘ２−ｘ１を検出する相対位置検出器は、板バネで構成された緩衝部材３５０の曲げ方向の歪が検出されるように緩衝部材３５０に貼られた歪ゲージ３８０にて構成される。補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）は、板バネで構成された緩衝部材３５０のたわみ量と比例するので、この板バネで構成された緩衝部材３５０のたわみによる歪量を板バネで構成された緩衝部材３５０に貼られた歪ゲージ３８０で検出することができる。このたわみによる歪量は歪ゲージ３８０の抵抗値の変化として検出することができる。この抵抗値変化は微小であるが、検出にはブリッジ回路などを用いて行えば良い。歪ゲージ３８０の端子は配線ターミナル３８１に接続されている。
【０１３７】
上記のような構成により、補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機構は検出精度が精確でありながら小型でかつ安価に実現することができる。
【０１３８】
なお、図７で示したようなバイモルフを用いた圧電駆動型のアクチュエータの形態においても、同様に歪ゲージを貼ることで補助質量３００とメインフレーム機構１００との相対位置（ｘ２−ｘ１）を検出する機能を実現することができることはいうまでも無い。さらに図７の構成のアクチュエータにおいては、バイモルフの一部を角度センサとする領域を設けることで、駆動機能と位置検出機能を一体に共用する構成も可能である。（例えば、特許文献４参照）
【特許文献４】特開２００１−１５６３５２号公報（第３−４頁、第１図）
【０１３９】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０２が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０２を実現することができる。
【０１４０】
実施の形態３．
実施の形態３では、伝達力検出手段４０３は、伝達力Ｆ１＿２をメインフレーム機構１００の加速度情報から推定する構成とする。図２１は、実施の形態３の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０３のモデル図である。図２１において、伝達力検出手段４０３の入力信号はメインフレーム機構１００の加速度信号であることに特徴を持つ。図１と図８、図１４で説明した制振装置９００、９０１、９０２の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４１】
メインフレーム機構１００の加速度は式（２０）で表される。
【０１４２】
【数２０】
【０１４３】
実施の形態３の特徴である伝達力検出手段４０３の説明を以下に行う。図２２は、実施の形態３の伝達力検出手段４０３をブロック図に変換した図である。図２２において、入力信号であるメインフレーム機構１００の加速度を積分器７０１で２度積分し、位置ｘ１が出力される。その位置ｘ１に緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａによりｋ２を積算して伝達力Ｆ１＿２を出力する。
【０１４４】
つまり、入力であるメインフレーム機構１００の加速度信号は積分すれば速度に、さらに積分すれば位置に変換される。従って積分器７０１を２回通過した信号は、メインフレーム機構１００の位置ｘ１に相当する信号となる。
【０１４５】
メインフレーム機構１００の筐体１を基準とした位置ｘ１が検出できれば、実施の形態１で説明したシステムが適用できる。つまり位置ｘ１の信号を緩衝部材３５０の弾性係数ｋ２を表す機能ブロック３５０ａを通すことで式（１８）に示すようなメインフレーム機構１００の筐体１を基準とした位置ｘ１をｋ２倍した量である伝達力Ｆ１＿２を検出値として得ることが可能となる。
【０１４６】
ただし、ここで得られる位置ｘ１は、積分器７０１の出力であるから、その積分器７０１の初期値が不定であるために絶対位置が不定となる。従ってここでは図示しないが、実施の形態３における伝達力検出機能４００には、直流成分を除去する機能が信号経路に挿入され、直流成分が除去された伝達力Ｆ１＿２の推定値を用いる。また積分器を２つ持つのではなく、単に有限な直流成分をもった２次積分手段によって機能実現することができる。
【０１４７】
図２３は、伝達力検出手段４０３を図２２で示した機能ブロックにて実現した場合の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図２３には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０３の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態３に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。この図の特性は、実施の形態１において図９で示した検出特性と同様の特性となっていることがわかる。
【０１４８】
図２４は、伝達力検出手段４０３の検出特性を図２３の実施の形態３に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。これも実施の形態１で示した図１０と同様の特性となっており、有効に作用することがわかる。このため、詳細な機能や効果も実施の形態１で示した図１０の場合と同様である。
【０１４９】
なお、実施の形態３におけるメインフレーム機構１００の加速度を検出する手段は、一般的に実用化されている加速度センサにて実現できる。
【０１５０】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０３が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０３を実現することができる。
【０１５１】
実施の形態４．
実施の形態４では、伝達力検出手段４０４を、メインフレーム機構１００の一部である情報ピックアップ手段として機能する情報ピックアップ６００とその位置追従制御手段として機能する位置追従制御器６０１に対して設けられた外乱を推定する手段によって構成とする。図２５は、実施の形態４の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０４のモデル図である。図２５において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５２】
情報ピックアップ６００は、光ディスク装置の場合、対物レンズを光ディスクの情報記録面上に形成された情報トラックに対し、合焦動作し、かつトラッキング動作を行う機能を持つ。情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１は、情報ピックアップ６００を回転する光ディスクの情報トラックに対し位置追従制御を行うものである。
【０１５３】
上記のような装置において、情報ピックアップ６００に作用する外乱による力を、専用のセンサを用いずに検出することは可能である。例えば、以下の特許文献５に記載された外乱推定器は、情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１における偏差信号である信号ｅｒならびに情報ピックアップ６００の位置追従制御器６０１における情報ピックアップ６００の駆動信号である信号ｄｒの２つの信号から情報ピックアップ６００に作用する外乱による力を推定しており、専用のセンサを用いていない。
【特許文献５】特許第３９４９６０９号（第３−１１頁、第１−５図）
【０１５４】
この専用のセンサを用いない外乱推定器は、情報ピックアップ６００の動特性を内部モデルに持つ外乱推定器で構成されている。専用のセンサを用いない外乱推定器の推定値は、情報ピックアップ６００すなわちメインフレーム機構１００に作用する外乱による力であるから、実施の形態３で示したメインフレーム機構１００の加速度と比例した信号である。従って、以下は実施の形態３と同様に、前記専用のセンサを用いない外乱推定器の外乱による力の推定値を、２次積分すれば伝達力Ｆ１＿２の推定値を得ることができる。２次積分を行う手段については、実施の形態３と同様である。
【０１５５】
図２６は、図２５で示した伝達力検出手段４０４の外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対する伝達力Ｆ１＿２の検出特性を示した図である。図２６には２つの事例がプロットされている。１つは伝達力検出手段４０４の検出特性が全帯域にて誤差無く精確に検出可能と仮定した理想的状態における特性、もう一つは、実施の形態４に基づいた伝達力Ｆ１＿２検出特性である。図２６の特性は、実施の形態３において図２３で示した検出特性に対し、さらに専用のセンサを用いない外乱推定器の外乱検出特性を加味した特性となっている。専用のセンサを用いない外乱推定器における検出特性を決定するのは極配置である。この解析例では外乱推定器は最小次元型とし、極配置はカットオフ周波数６００Ｈｚの２次のバターワース極に指定している。
【０１５６】
理想状態における特性と、実施の形態４の検出特性を比較すると、約１００Ｈｚ以上の高域において、理想状態の特性は実施の形態４の検出特性に対し、若干位相進み特性となっているが、制御したい帯域であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）以下の帯域において略同じ特性となっていることが確認できる。
【０１５７】
図２７は、伝達力検出手段４０４の検出特性を図２６の実施の形態４に基づく特性とし、さらに増幅係数αの値を９に設定した場合の、外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性の解析結果を示した図である。
【０１５８】
実施の形態３で示した図２４と比較すると、８０〜９０Ｈｚの感度が若干高くなっているが、それ以外の帯域における特性はほぼ同一となっており、有効に作用することがわかる。このため、実施の形態３の場合と同様に、詳細な機能や効果も実施の形態１で示した図１０の場合と同様である。
【０１５９】
以上より、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０４が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御するため、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０４を実現することができる。
【０１６０】
実施の形態５．
上述した従来例の制振装置９１０や実施の形態で示した制振装置９００、９０１、９０２、９０３、９０４は、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ（Ｈｚ）における外乱の影響をキャンセルするように機能する。しかしながら、図４８、図５１に示すように、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘに対して低周波側ならびに高周波側に不要な感度ピークをもつ問題があった。実施の形態５では、これまでに説明した実施の形態に対し、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘにおける外乱の影響をキャンセルする効果を維持しつつ、前記の不要な２つの感度ピークを効果的に抑制する方法について説明する。
【０１６１】
実施の形態５では、実施の形態１で示した図１の制振装置９００に、位相補償器８００を適用した例を説明する。図２８は、実施の形態５の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０５のモデル図である。図２８において、図１で説明した制振装置９００の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６２】
実施の形態５では、補助質量３００を能動的に動作させることを特徴としているので、任意の周波数帯における動特性を位相補償フィルタにて改善することができる。前記不要な２つの感度ピークのうち低周波側の感度ピークは、メインフレーム機構１００の共振周波数で発生する。この低周波側の周波数を周波数ｆ１（Ｈｚ）とする。これは、伝達力検出手段４００の出力の周波数ｆ１（Ｈｚ）を含む低い帯域の位相を遅らせることで改善することができる。さらに前記不要な２つの感度ピークのうち高周波側の感度ピークは、伝達力検出手段４００の出力の、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数ｆ０（実施の形態５ではディスク最高回転周波数ｆｍａｘ）以上の帯域の位相を進ませることで改善することができる。
【０１６３】
ここで、位相補償器８００の具体的な一例を示す。伝達力検出手段４０５の出力の所定帯域の位相を変化させる手段は、位相補償器８００としてアナログ電気回路やディジタルフィルタによって実現できる。
【０１６４】
図２９は、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の低周波側の共振周波数ｆ１を含む低い帯域の位相を遅らせ、さらに、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数であるディスク最高回転周波数ｆｍａｘ以上の帯域の位相を進ませる機能を有した、位相補償器８００の周波数特性の一例を示した図である。
【０１６５】
図２９のような特性を実現する位相補償器８００の具体的な例として、オペアンプを用いたアナログ回路の一例を図３０に示す。図３０において、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とは直列に接続され、これらと並列に抵抗Ｒ２が接続されている。コンデンサＣ１の他端はオペアンプＯＰ１のマイナス側の入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１のプラス側の入力端子は接地されている。抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２は直列に接続され、抵抗Ｒ４はこれらに並列に接続されている。抵抗Ｒ４の抵抗Ｒ３側の端部はオペアンプＯＰ１のマイナス側の入力端子に接続されている。抵抗Ｒ４のコンデンサＣ２側の端部はオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。
【０１６６】
抵抗Ｒ１、Ｒ２ならびにコンデンサＣ１が上述のディスク最高回転周波数ｆｍａｘ以上の帯域の位相を進ませるパラメータである。また、抵抗Ｒ３、Ｒ４ならびにコンデンサＣ２が上述のメインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の低周波側の共振周波数ｆ１を含む低い帯域の位相を遅らせるパラメータとなっている。各抵抗、コンデンサの値を図示した値に設定つまり、抵抗Ｒ１は２．７ｋΩ、抵抗Ｒ２は１５ｋΩ、抵抗Ｒ３は１６ｋΩ、抵抗Ｒ４は９１ｋΩ、コンデンサＣ１は０．０５６μＦ、コンデンサＣ２は０．８２μＦとすれば、図３１に示すような周波数特性となり、図２９の特性とほぼ等しい特性を得ることが出来る。
【０１６７】
図３２は、実施の形態１で説明した構成と同様の設定条件において、さらに図２８で示した伝達力検出手段４００と増幅器５００との間に図２９で示した周波数特性の位相補償器８００を挿入し、増幅係数αの値を１、９、４９に設定した場合の解析結果を示す。なお、この増幅係数αの値は、（α＋１）倍した値が２、１０、５０となり、補助質量３００が能動的に動作しない受動型の場合の相当質量が１０（ｇ）、５０（ｇ）、２５０（ｇ）となるように設定した。これは図４８で示した補助質量３００の質量ｍ２の倍率と等しくなる。すなわち、増幅係数αが１の場合は補助質量３００の質量ｍ２が０．２倍、増幅係数αが９の場合は補助質量３００の質量ｍ２が１倍、増幅係数αが４９の場合は補助質量３００の質量ｍ２が５倍の場合に対応させて設定している。
【０１６８】
図４８と図３２を対比すると、図４８におけるディスク最高回転周波数ｆｍａｘの両サイドの不要な２つの感度ピークが、図３２ではほぼ零に抑制されていることが確認できる。一方、ディスク最高回転周波数ｆｍａｘ付近の帯域における感度低下の効果は、劣化なく図４８とほぼ同等の抑制特性を維持している。図３２に示すように、この特性は増幅係数αの大小に関係なく実現することが可能である。
【０１６９】
なお、実施の形態５では、補助質量３００と緩衝部材３５０とからなる共振系の共振周波数ｆ０（実施の形態５ではディスク最高回転周波数ｆｍａｘ）以上の帯域の位相を進ませることで高周波側の感度ピークを改善しているが、共振周波数ｆ０を含まない帯域、つまり共振周波数ｆ０より大きい帯域の位相を進ませることで高周波側の感度ピークを改善することも可能である。
【０１７０】
以上の結果から、実施の形態５では、伝達力検出手段４０５の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４００が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０５を実現することができる。
【０１７１】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１の図８で説明した制振装置９０１に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３３は、実施の形態６の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０６のモデル図である。図３３において、図８で説明した制振装置９０１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７２】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０１と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０１の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１７３】
図３４は、実施の形態１の図１０に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度ｄ２（ｘ１）／ｄｔ２の周波数特性に対し、実施の形態６による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１７４】
図３４には２つの事例がプロットされている。１つは図１０で示した特性、もう一つは、図１０で示した系に対し実施の形態６の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態６における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１７５】
以上の結果から、実施の形態６では、伝達力検出手段４０１の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０１が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０６を実現することができる。
【０１７６】
実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態２の図１４で説明した制振装置９０２に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３５は、実施の形態７の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０７のモデル図である。図３５において、図１４で説明した制振装置９０２の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７７】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０２と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０２の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で例示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１７８】
図３６は、実施の形態２における図１９に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態７による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１７９】
図３６には２つの事例がプロットされている。１つは図１９で示した特性、もう一つは、図１９で示した系に対し実施の形態７の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態７における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１８０】
以上の結果から、実施の形態７では、伝達力検出手段４０２の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０２が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０７を実現することができる。
【０１８１】
実施の形態８．
実施の形態８では、実施の形態３の図２１で説明した制振装置９０３に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３７は、実施の形態８の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０８のモデル図である。図３７において、図２１で説明した制振装置９０３の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８２】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０３と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０３の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１８３】
図３８は、実施の形態３の図２４に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態８による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１８４】
図３８には２つの事例がプロットされている。１つは図２４で示した特性、もう一つは、図２４で示した系に対し実施の形態８の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態８における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１８５】
以上の結果から、実施の形態８高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０３が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０８を実現することができる。
【０１８６】
実施の形態９．
実施の形態９では、実施の形態４の図２５で説明した制振装置９０４に、実施の形態５で説明した位相補償器８００を適用した事例について説明する。図３４は、実施の形態９の能動的に動作を行う補助質量３００による制振装置９０９のモデル図である。図３９において、図２５で説明した制振装置９０４の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８７】
位相補償器８００は、伝達力検出手段４０４と増幅器５００の間に挿入される。位相補償器８００は、伝達力検出手段４０４の検出信号である伝達力Ｆ１＿２に対し、実施の形態５で示した特性になるように位相補償する機能を持つ。
【０１８８】
図４０は、実施の形態４の図２７に示した外乱入力である力Ｆ１（Ｎ）に対するメインフレーム機構１００の加速度の周波数特性に対し、実施の形態９による位相補償器８００を適用した解析結果を示した図である。なお、位相補償器８００の周波数特性は図２９で示した特性とした。
【０１８９】
図４０には２つの事例がプロットされている。１つは図２７で示した特性、もう一つは、図２７で示した系に対し実施の形態９の位相補償器８００を適用した特性である。位相補償器８００が無いと、メインフレーム機構１００と緩衝支持部材２００とからなる共振系の共振周波数付近の帯域（２０Ｈｚ付近）に発生するゲインピークと、８０〜９０Ｈｚに発生するゲインピークが存在する。実施の形態９における位相補償器８００を適用すれば、この２つのゲインピークを効果的に抑制できることが確認できる。
【０１９０】
以上の結果から、実施の形態９では、伝達力検出手段４０４の出力を位相補償器８００にて位相補償する構成によって、高い検出精度でありながら簡便で小型の伝達力検出手段４０４が検出する検出信号に基づいて小さく軽い補助質量３００を補助質量駆動手段３６０が制御し、かつ所定の帯域における不要な感度上昇を無くすことが可能となり、安価で小型軽量かつ高性能な制振装置９０９を実現することができる。
【符号の説明】
【０１９１】
１ 筐体
１００ メインフレーム機構
１２１ スピンドルモータ
１２９ ディスク
２００ 緩衝支持部材
３００ 補助質量
３５０ 緩衝部材
３６０ 補助質量駆動手段
３６７ 永久磁石
３６８ ヨーク
３７２ 永久磁石
３７３ ホール素子
４００ 伝達力検出手段
５００ 増幅器
６００ 情報ピックアップ
Ｆ１＿２ 伝達力
ｆｍａｘ ディスク最高回転周波数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石、
前記磁石を挟む一対の磁気感応素子
を備える相対位置検出器。
【請求項２】
一対の磁気感応素子の出力信号の平均値により相対位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の相対位置検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の相対位置検出器を備えた制振装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制振装置を備えたディスク装置。
【請求項１】
相対的に移動する方向に沿ってＳ極とＮ極とを並べて配置する磁石、
前記磁石を挟む一対の磁気感応素子
を備える相対位置検出器。
【請求項２】
一対の磁気感応素子の出力信号の平均値により相対位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の相対位置検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の相対位置検出器を備えた制振装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制振装置を備えたディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【公開番号】特開２０１１−６５７１２（Ｐ２０１１−６５７１２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５６５２（Ｐ２００９−２１５６５２）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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