磁気ディスク装置
【課題】マイクロアクチュエータを駆動する際の振動を抑制するバランス駆動機構の搭載により、ＶＣＭアクチュエータ先端部の質量が増加し、主共振周波数が低下し、制御帯域が低下する問題を解決する磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】共振による変位拡大機構を用いた制振器により、小さな質量で十分な制振効果を得る。制振器の共振周波数を制振対象の共振ピークの周波数より高く設定する。
【解決手段】共振による変位拡大機構を用いた制振器により、小さな質量で十分な制振効果を得る。制振器の共振周波数を制振対象の共振ピークの周波数より高く設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＣＭアクチュエータとＶＣＭアクチュエータの先端側に搭載された微動用アクチュエータとを有する２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構を備えた磁気ディスク装置に係り、磁気ヘッドの位置決め精度の高精度化に寄与する制振機構を設けた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、情報記録媒体である磁気ディスクと、磁気ディスクに対して磁気情報の読み書きを行うための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを支持し磁気ディスク上の所定の半径位置に移動させるためのＶＣＭ（Voice Coil Motor）アクチュエータとを備えている。磁気ディスク装置は、磁気ディスクの磁気情報を正しく読み書きするために、磁気ヘッドが磁気ディスクに対して高精度に位置決め制御される必要がある。磁気ヘッドの位置決め制御は、磁気ディスク装置の大記録容量・高記録密度化に伴い、より高精度の位置決め精度を実現する機構・制御方法が必要とされている。
【０００３】
これに応え、ＶＣＭアクチュエータに加えて磁気ヘッドを磁気ディスクのトラック方向と交差するように微動するマイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）を備え、磁気ヘッドを高精度に位置決めする２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構が提案されている。磁気ディスク装置の大記録容量・高記録密度化が進み、１枚のディスクで５００ＧＢ以上の記録容量が実現できるようになると、それに対応するヘッド位置決め機構として、２段アクチュエータ方式の高精度なヘッド位置決め機構の必要性が増大してきた。
【０００４】
特許文献１には、このような２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構における微動用アクチュエータの例として、ＶＣＭアクチュエータのロードビームとこのロードビームを保持するキャリッジとの間に圧電素子搭載部を設け、この圧電素子搭載部にサスペンションの長手方向の中心軸に対して略対称になるように２個の圧電素子を配置したものが開示されている。このヘッド位置決め機構では、駆動時は圧電素子に電圧信号を印加することにより２個の圧電素子を逆位相で伸縮させ、この伸縮に対応して先端に磁気ヘッドを搭載したサスペンションを微動させることにより、微動用アクチュエータが磁気ヘッドの高精度な位置決めを行う。
【０００５】
また、磁気ディスク装置のＶＣＭアクチュエータのアームには、通常１又は２個の磁気ヘッドが搭載される。２枚の磁気ディスクの間に配置されるＶＣＭアクチュエータのアームには、アームの上下に存在する磁気記録面それぞれに対して磁気情報の読み書きをそれぞれ行うために、磁気ヘッドが２個搭載される。これに対し、最上端或いは最下端の磁気ディスクの磁気記録面に対して配置されるＶＣＭアクチュエータのアームには、その対応した磁気記録面が１つだけであることから、磁気ヘッドが１個搭載される。
【０００６】
特許文献２には、微動用アクチュエータを駆動したときの磁気ヘッド位置での周波数応答特性を改善し、位置決め制御帯域を向上させより高精度な位置決め性能を実現するために、２枚の磁気ディスクの間に配置されて２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームに関して、１個の磁気ヘッドが搭載されたサスペンションを駆動する微動用アクチュエータをサスペンション同士で互いに逆位相に駆動する２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構が記載されている。さらに、特許文献２には、最上端或いは最下端の磁気ディスクの磁気記録面に対して配置されて１個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームに関して、１個の磁気ヘッドが搭載されたサスペンションが取り付けられている磁気ディスク側の面とは反対側の面に、バランス駆動機構を搭載した構成が記載されている。バランス駆動機構は、サスペンションを微動する微動用アクチュエータと同様な構成のマイクロアクチュエータと、磁気ヘッドを搭載したサスペンションと等価な質量を有してこのマイクロアクチュエータの駆動により微動する質量体（ダミーマス）とを有する構成になっている。このバランス駆動機構が備えられた１個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームでは、サスペンション，バランス駆動機構それぞれのマイクロアクチュエータを互いに逆位相に駆動することにより、２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームの場合と同様な効果を得ることができる。
【０００７】
２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構において、マイクロアクチュエータを駆動した際のヘッド応答の周波数特性では、最低次の周波数ピークとしてスウェイモードと呼ばれる、アームとサスペンションがマイクロアクチュエータの動作面内で変形する振動モードに対応するピークが現れる。特許文献２に記載の２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構では、ＶＣＭアクチュエータのアームに搭載された２個の磁気ヘッド、又は１個の磁気ヘッド並びにダミーマスを互いに逆位相で駆動することにより、上記の最低次の周波数ピークを打ち消すように補償することができる。これにより、スウェイモードは最低次の共振ピークが次に現れるピークの周波数まで向上し、制御帯域におけるヘッド応答の周波数特性の向上を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３０７４４２号公報
【特許文献２】特許３７７１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構により磁気ヘッドの高精度な位置決めが可能になると、１枚のディスクだけでも５００ＧＢ或いは１ＴＢという大容量が実現できるようになる。これにより、磁気ディスク装置の用途として大きな割合を占めるパソコン等では、ディスクを１枚搭載しただけの磁気ディスク装置で必要十分な記録容量を確保することができるようになる。そのため、１枚ディスクの磁気ディスク装置の需要は増大すると考えられる。
【００１０】
この１枚ディスクの磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構では、１個の磁気ヘッドを搭載したＶＣＭアクチュエータのアームが、１枚のディスクの上下いずれか又は上下それぞれに配置される構成となる。
【００１１】
したがって、１枚ディスクの磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構に２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構を適用する場合、１個の磁気ヘッドを搭載したＶＣＭアクチュエータのアームそれぞれに対して、バランス駆動機構と２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構とが搭載されることになる。その場合、ＶＣＭアクチュエータのアームにそれぞれ設けられたバランス駆動機構の質量は、磁気ヘッドを搭載したサスペンション及びそれを駆動するマイクロアクチュエータと同程度の質量を有することになる。この結果、ＶＣＭアクチュエータの１個の磁気ヘッドを搭載した各アームは、アーム先端の質量がバランス駆動機構を搭載していない場合と比べて２倍に増大することになる。
【００１２】
しかし、このＶＣＭアクチュエータのアーム先端の重量の増大は、粗動アクチュエータであるＶＣＭアクチュエータの主共振周波数を低下させ、制御帯域を減少させる。２段アクチュエータ方式の位置決め機構の位置決め精度をさらに向上させるには、マイクロアクチュエータ及びＶＣＭアクチュエータ両方の制御帯域の向上を図る必要がある。そのため、ＶＣＭアクチュエータの共振周波数特性の向上は、マイクロアクチュエータの振動の周波数特性の向上と同様に重要な課題であった。
【００１３】
本発明は、上述した課題を鑑みなされたものであって、マイクロアクチュエータ及びＶＣＭアクチュエータ両方の制御帯域の向上を図り、２段アクチュエータ方式の位置決め機構の位置決め精度をさらに向上させた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、小さな質量の制振器を用いて、磁気ヘッドを変位駆動するアクチュエータの周波数特性の向上を実現する。そのために、本発明の磁気ディスク装置は、質量体が所定方向に変位可能に弾性支持された共振器と、共振器が搭載される搭載部が所定方向に変位可能に弾性支持されたベース部と、ベース部の搭載部を所定方向に変位駆動する制振用の微動アクチュエータとを有する制振器を、その所定方向が２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構による磁気ヘッドの微動変位方向と同じになるようにして磁気ヘッドが搭載されたアームに配置し、磁気ヘッドの微動方向と共振器が搭載された搭載部の変位方向とが互いに逆位相となるように、磁気ヘッドの微動変位用の微動アクチュエータ及び制振器の制振用の微動アクチュエータをそれぞれ動作させる。
【００１５】
さらに、本発明は、質量体及びその弾性指示部材からなる共振器の振動系の共振周波数を、制振器による補償の対象である共振ピークの周波数（制御周波数とも称す）よりも高く設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気ヘッドの微動変位用の微動アクチュエータの駆動により生じる振動を補償するために、制振器における共振器の質量体の変位が逆位相となるように制振器の制振用の微動アクチュエータを駆動する。このとき、共振器の質量体は、共振による弾性指示部材の変形が制振用の微動アクチュエータの駆動により逆位相で変位する搭載部の変位に加わり、より大きく変位するため、制振器としては小さな質量で十分な効果を得ることができる。これにより、制振器の質量を小さくできるため、サスペンションと等価な質量を有するダミーマスを用いた場合に比べ、アーム先端の質量を小さくすることができ、ＶＣＭアクチュエータの主共振周波数を向上させることができる。これに伴い、マイクロアクチュエータとＶＣＭアクチュエータ両者の制御帯域も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。
【図２】図１に示されているヘッド支持機構の拡大図である。
【図３】図２に示された制振器をディスク盤面とは反対側から眺めた斜視図である。
【図４】図２に示された制振器をディスク盤面側から眺めた斜視図である。
【図５】図３に示された制振器の動作説明図である。
【図６】図４に示された制振器の動作説明図である。
【図７】本実施の形態の磁気ディスク装置に係るヘッド支持機構の動作説明図である。
【図８】本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
【図９】比較例の従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
【図１０】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。
【図１１】図９に示される比較例としての従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。
【図１２】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータのみを動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。
【図１３】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ及び制振器を動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。
【図１４】本発明の別の実施形態のヘッド支持機構の斜視図である。
【図１５】図１４に示したヘッド支持機構を裏側から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置について、図面とともに説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。なお、図１においては、磁気ディスク装置は、蓋体が取り除かれ、ハウジング内部が見える状態になっている。
【００１９】
磁気ディスク装置１は、情報を記録することができる磁気記録面が両面に形成されているディスク２と、ディスク２を回転駆動するスピンドルモータ３と、アーム先端に搭載された磁気ヘッドをディスク２のトラック方向と交差するようにディスク２の所定範囲で回転駆動する粗動用のアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４と、ボイスコイルモータ４の駆動力を受けるキャリッジ５とが、ハウジングに内蔵された構成になっている。キャリッジ５は、ピボット軸７を中心に所定角度範囲で回転自在にピボット軸７に取り付けられている。キャリッジ５は、ピボット軸７と係合するキャリッジ基部から延設されたキャリッジアーム６を有し、キャリッジアーム６の先端にはヘッド支持機構１０（サスペンション）が固定された構成になっている。さらに、ヘッド支持機構１０の先端には磁気ヘッドを内蔵したスライダ１１が固定された構成になっている。
【００２０】
図示の例では、キャリッジアーム６は、ピボット軸７と係合する基部に対して、上下方向（スピンドルモータ３又はピボット軸７の軸方向）に１枚のディスク２が介在できる間隔を有して重なり合うように一対設けられ、各キャリッジアーム６に固定されたヘッド支持機構１０のスライダ１１に内蔵された磁気ヘッドが、ディスク２の上面（表側面）或いは下面（裏側面）の磁気記録面（ディスク盤面）に臨むようになっている。キャリッジ５がピボット軸７を中心にボイスコイルモータ４により所定角度範囲で回転運動することにより、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームがディスク盤面上を径方向に揺動し、ディスク２上の任意の半径位置に磁気ヘッドを位置決めする。
【００２１】
図２は、図１に示されているヘッド支持機構の拡大図である。
ヘッド支持機構１０は、先端側に磁気ヘッドを内蔵したスライダ１１を備えたロードビーム１２が、微動用アクチュエータ１３を介して、キャリッジアーム６先端に一体的に形成された取付ベース８に固定された構成になっている。微動用アクチュエータ１３は、マウントプレート１４に、分極方向が互いに異なる一対の圧電素子１５，１６を組み付けて構成されている。マウントプレート１４には、長さ方向一側にキャリッジアーム６先端の取付ベース８に形成された取付孔９に嵌入固定される環状凸部１７が形成されている。長さ方向他側には、中間部が幅方向外方に突出した一対の長さ方向に延びる湾曲形状の可撓腕部１８，１９の端部同士が連結され、中空部２０を形成する構成になっている。一対の圧電素子１５，１６は、中空部２０を架橋するようにその両端が可撓腕部１８，１９の両端側の剛性を有する連結部２１，２２にそれぞれ固定され、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘに対して線対称になるように中空部２０に配置されている。ロードビーム１２は、その基端側部分がマウントプレート１４の他端側の連結部２２に固定されている。
【００２２】
これにより、微動用アクチュエータ１３では、制御信号により分極方向が互いに異なる一対の圧電素子１５，１６が互いに伸長及び収縮することにより、可撓腕部１８，１９が応動変形し、連結部２２及びロードビーム１２がマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘを中心にマウントプレート１４の連結部２１に対して揺動する。これに伴い、ロードビーム１２の先端側のスライダ１１に内蔵されている磁気ヘッドは、ディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に駆動される。
【００２３】
さらに、本実施の形態の磁気ディスク装置１においては、マウントプレート１４の一端側の連結部２１部分としての、マウントプレート１４の取付孔９と中空部２０との間の部分には、制振器３０が設けられている。
【００２４】
図３は、図２に示された制振器をディスク盤面とは反対側から眺めた斜視図である。
図４は、図２に示された制振器をディスク盤面側から眺めた斜視図である。
制振器３０は、マウントプレート１４に支持されたベース部３１と、ベース部３１に搭載された共振器３５と、分極方向が互いに異なる一対の圧電素子４１，４２とを備えた構成になっている。
【００２５】
ベース部３１は、図示の例では、マウントプレート１４を加工して形成され、４本の梁部３２と、この４本の梁部３２を介してマウントプレート１４と接続された板状の搭載部３３とを有する構成になっている。４本の梁部３２それぞれは、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘと垂直なマウントプレート１４の幅方向Ｙに可撓性を有するばね部として構成されている。さらに、図示の例では、４本の梁部３２は、二組の一対の梁部３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂで構成され、各組の梁部３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂ同士がマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘを挟んでマウントプレート１４の幅方向Ｙの両側に対称配置され、各対の梁部３２ａ，３２ａ又は３２ｂ，３２ｂ同士はマウントプレート１４の幅方向Ｙの搭載部３３の中心線ｙ−ｙを挟んでマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘの両側に対称配置されている。また、搭載部３３は、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘに対して線対称な形状となった剛性を有した板状部として形成され、搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った両端部とマウントプレート１４との間には、搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った移動を許容する空間部３４，３４が形成されている。
【００２６】
これに対し、共振器３５は、矩形形状のフレーム３６とフレーム３６に収容された質量体３７とを有する構成になっている。フレーム３６は、ベース部３１に固定されてマウントプレート１４の幅方向Ｙに平行に延びる一対の剛性を有した脚部３８，３８と、ベース部３１には固定されずに脚部３８，３８の両端側同士を接続してマウントプレート１４の幅方向Ｙに板ばね部として構成され、マウントプレート１４の長さ方向Ｘに平行に延びる一対の可撓性を有する接続部３９，３９とを有する。フレーム３６に収容された質量体３７は、搭載部３３の中心線ｙ−ｙに対して線対称な形状を有する剛体により形成されている。その上で、質量体３７は、マウントプレート１４の幅方向Ｙの各端部がそれぞれ対向する接続部３９，３９に固着されているのに対し、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの各端部は脚部３８，３８に固着されていないことにより、接続部３９，３９を撓み変形させて、フレーム３６内で質量体３７のマウントプレート１４の幅方向Ｙの移動が許容された構成になっている。なお、ベース部３１の搭載部３３に形成されたマウントプレート１４の幅方向Ｙに延びる溝部は、マウントプレート１４の幅方向Ｙへの質量体３７の移動を案内する案内溝４０である。
【００２７】
このような共振器３５を搭載したベース部３１に対して、一対の圧電素子４１，４２は、それぞれ空間部３４，３４を架橋するように、その両端が搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った端部とマウントプレート１４とにそれぞれ固定されている。これにより、圧電素子４１，４２が駆動電圧によりそれぞれ伸長，収縮することにより、ベース部３１の搭載部３３は、可撓性を有する梁部３２を変形させて、マウントプレート１４の幅方向Ｙ、すなわち磁気ヘッドの駆動方向であるＡ方向に移動し、相対的に共振器３５の質量体３７は搭載部３３上をＡ方向にかつ搭載部３３とは反対向きに移動する。
【００２８】
図５及び図６は、図３及び図４に示されている制振器の動作説明図である。
図５に示すように、圧電素子４１，４２は互いに分極方向が逆になっているため、例えば、同一電圧極性，大きさの繰り返し駆動電圧を加えた場合、一方４１若しくは他方４２が伸長し、他方４２若しくは一方４１が収縮することで、プッシュプルの動作を行う。これにより、ベース部３１は、梁部３２に弾性変形が生じ、搭載部３３が矢印Ａ方向に変位する。この結果、圧電素子４１，４２に所定の周波数の繰り返し駆動電圧（交番電圧）を印加することにより、ベース部３１は、その搭載部３３がディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に駆動振動されることになる。
【００２９】
このようにベース部３１の圧電素子４１，４２に繰り返し駆動電圧を加えることにより生じるベース部３１の搭載部３３の変位に対して、共振器３５に振動が生じる。その際、板ばね部としての接続部３９，３９が大きく撓み、ディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に沿って質量体３７に相対変位が生じる。ここで、接続部３９，３９のばね定数及び質量体３７の質量により決定される共振器３５の固有振動数は、制振器による補償の対象である共振ピークの周波数すなわち制御周波数よりも高く、制御対象の周波数の２倍以内の周波数に設定される。また、ベース部３１のばね部としての梁部３２（３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂ）のばね定数は共振器３５の板ばね部としての接続部３９，３９のばね定数よりも高く設定される。そのため、ベース部３１の搭載部３３の変位に対し、質量体３７は大きな変位を得ることができる。また、ベース部３１の変位方向と質量体３７の変位方向は一致する。すなわち、共振器３５の作用により、ベース部３１の搭載部３３の変位に対し、質量体３７の図中Ａ方向の変位が拡大される。これを質量体３７の動作により得られる反力により搭載物の振動を抑制する制振器３０の働きの面から見ると、変位拡大によってより大きな反力が得られること、換言すると、より小さな質量を持つ質量体３７を用いて同等の振動抑制効果を得ることができることを示している。
【００３０】
図７は、本実施の形態の磁気ディスク装置に係るヘッド支持機構の動作説明図である。なお、図７では、ディスク盤面とは反対側から眺めた図１の場合とは異なり、ヘッド支持機構１０はディスク盤面側から眺めた状態で表れている。
【００３１】
図示の例では、制御信号５１にそれぞれ増幅器４３，４４によって独立にゲインＧ１，Ｇ２をかけることで、微動用アクチュエータ１３の圧電素子１５，１６の駆動電圧５２、並びに制振器３０の圧電素子４１，４２の駆動電圧５３を生成する。スライダ１４が微動用アクチュエータ１３の作動によりａ１方向に変位するとき、制振器３０は逆方向のａ２方向に変位する。
【００３２】
以下、上述した構成からなる本実施の形態の磁気ディスク装置１について、従来の磁気ディスク装置に対して行った比較評価の結果について説明する。この比較評価に際して、本実施の形態の磁気ディスク装置１が図８に示すキャリッジ５を適用しているのに対し、従来技術の磁気ディスク装置は、図９に示す構成のキャリッジ１０５を備えた構成になっている。
【００３３】
図８は、本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
図８において、キャリッジ５の、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームには、微動用アクチュエータ１３，制振器３０，及びＶＣＭコイル４５が備えられている。なお、微動用アクチュエータ１３及び制振器３０を供えたヘッド支持機構１０の詳細な構成については、先に図１〜図７を基づいて説明したとおりであるので、同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図９は、比較例の従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
図９において、キャリッジ１０５の、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームには、微動用アクチュエータ１３，バランス駆動機構１３０，及びＶＣＭコイル４５が備えられている。バランス駆動機構１３０は、ヘッド支持機構（サスペンション）１０を微動する微動用アクチュエータ１３と同様な構成のマイクロアクチュエータ１３１と、磁気ヘッドを搭載したヘッド支持機構（サスペンション）１０と等価な質量を有してこのマイクロアクチュエータ１３１の駆動により微動する質量体（ダミーマス）１３２とを有する構成になっている。微動用アクチュエータ１３，バランス駆動機構１３０それぞれのマイクロアクチュエータを互いに逆位相に駆動することにより、２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームの場合と同様な効果を得ることができる。
【００３５】
図１０は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。実線はゲイン特性を示している。計算に際して、ピボット軸７の両端を固定しＶＣＭコイル４５にキャリッジ５をピボット軸７の周りに回転させる方向に加振力を入力し、磁気ヘッド位置の変位の周波数応答を有限要素法により計算した。
【００３６】
また、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３で駆動されるサスペンション部（ヘッド支持機構）１０の重量は８ｍｇ、制振器３０の質量体３７（図３参照）の重量は１ｍｇ、制振器３０全体の重量は２ｍｇとした。
【００３７】
図１１は、図９に示される比較例としての従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。実線がゲイン特性を示している。計算に際して、ピボット軸７の両端を固定しＶＣＭコイル４５にキャリッジ１０５をピボット軸７の周りに回転させる方向に加振力を入力し、磁気ヘッド位置の変位の周波数応答を計算した。また、マイクロアクチュエータ１３で駆動されるサスペンション部１０の重量は８ｍｇ、ここで、バランス駆動機構１３０の質量は、質量体（ダミーマス）１３２，マイクロアクチュエータ（圧電素子）１３１，及びこれらを搭載するマウントプレート１１４も含めて４３ｍｇである。
【００３８】
図１０、図１１を比較すると、最も周波数の低い主共振モードのピーク６１，６２の周波数が、図１０に示す本実施の形態の場合のピーク６１が９ｋＨzであるのに対し、図１１に示す比較例の場合のピーク６２が７．８ｋＨｚであり、従来技術に対し本発明の実施形態では、粗動アクチュエータとしてのＶＣＭアクチュエータのキャリッジ５の主共振周波数がおよそ１５％向上していることが分かる。
【００３９】
図１２は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３のみを動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。ピーク６３は、特許文献２に記載されているスウェイモードのピークであり、従来技術及び本技術の制振器３０の働きは、ピーク６３として現れるスウェイモードを抑制し、振動特性を改善することである。
【００４０】
図１３は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３及び制振器３０を動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。スウェイモードのピーク６４は略抑制され、周波数応答上の最低周波数のピークは６５に移っている。結果として、最低周波数のピークの周波数をピーク６３及び６４の１３ｋＨｚからピーク６５の１６ｋＨｚへと約２０％改善している。
【００４１】
図１０〜１３の結果より、本発明により微動アクチュエータ１３であるマイクロアクチュエータの主共振周波数及び粗動アクチュエータであるキャリッジ５の主共振周波数の両者を向上させることが分かる。これにより、粗動・微動両方の制御帯域を向上させることができ、より高い位置決め精度を実現できる。
【００４２】
図１４は、本発明の別の実施形態のヘッド支持機構の斜視図である。
図１５は、図１４に示したヘッド支持機構を裏側（ディスク盤面側）から見た分解斜視図である。
【００４３】
本実施の形態においては、図３、図４に示した制振器３０と同様のベース部３１，共振器３５，一対の圧電素子４１，４２を有する制振器が、制振器ユニット７０として予備組立が可能なアッセンブリとして構成され、この制振器ユニット７０が微動用アクチュエータ１３が形成されるマウントプレート１４に接合される構成になっている。例えば、制振器ユニット７０のマウントプレート１４に対する接合は、マウントプレート１４に制振器ユニット７０のベース部３１並びに共振器３５に合わせた大きさの取付孔２３を設け、この制振器ユニット７０の非可動・非変形構成部分を取付孔２３周囲のプレート部分に対して接着或いは溶接により接合すればよい。
【００４４】
本実施の形態は、上述した制振器３０について、制振器ユニット７０からなるアッセンブリ構成とすることで、制振器３０と同様に微細な加工・組立が必要となるマイクロアクチュエータ１３の加工を別々に行うことができ、精度や歩留まりの向上を図ることができる。
【００４５】
また、以上述べた実施の形態では、微動用アクチュエータ１３としてサスペンション駆動型のマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置を例示したが、スライダ１１を駆動するスライダ駆動型のマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 磁気ディスク装置、 ２ ディスク、 ３ スピンドルモータ、
４ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、 ５ キャリッジ、 ６ キャリッジアーム、
７ ピボット軸、 ８ 取付ベース、 ９ 取付孔、 １０ ヘッド支持機構、
１１ スライダ、 １２ ロードビーム、 １３ 微動用アクチュエータ、
１４ マウントプレート、 １５，１６ 圧電素子、 １７ 環状凸部、
１８，１９ 可撓腕部、 ２０ 中空部、 ２１，２２ 連結部、 ２３ 取付孔、
３０ 制振器、 ３１ ベース部、 ３２ 梁部、 ３３ 搭載部、 ３４ 空間部、
３５ 共振器、 ３６ フレーム、 ３７ 質量体、 ３８ 脚部、 ３９ 接続部、
４０ 案内溝、 ４１，４２ 圧電素子、 ４３，４４ 増幅器、
４５ ＶＣＭコイル、 ５０ 制御信号、 ７０ 制振器ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＣＭアクチュエータとＶＣＭアクチュエータの先端側に搭載された微動用アクチュエータとを有する２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構を備えた磁気ディスク装置に係り、磁気ヘッドの位置決め精度の高精度化に寄与する制振機構を設けた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、情報記録媒体である磁気ディスクと、磁気ディスクに対して磁気情報の読み書きを行うための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを支持し磁気ディスク上の所定の半径位置に移動させるためのＶＣＭ（Voice Coil Motor）アクチュエータとを備えている。磁気ディスク装置は、磁気ディスクの磁気情報を正しく読み書きするために、磁気ヘッドが磁気ディスクに対して高精度に位置決め制御される必要がある。磁気ヘッドの位置決め制御は、磁気ディスク装置の大記録容量・高記録密度化に伴い、より高精度の位置決め精度を実現する機構・制御方法が必要とされている。
【０００３】
これに応え、ＶＣＭアクチュエータに加えて磁気ヘッドを磁気ディスクのトラック方向と交差するように微動するマイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）を備え、磁気ヘッドを高精度に位置決めする２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構が提案されている。磁気ディスク装置の大記録容量・高記録密度化が進み、１枚のディスクで５００ＧＢ以上の記録容量が実現できるようになると、それに対応するヘッド位置決め機構として、２段アクチュエータ方式の高精度なヘッド位置決め機構の必要性が増大してきた。
【０００４】
特許文献１には、このような２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構における微動用アクチュエータの例として、ＶＣＭアクチュエータのロードビームとこのロードビームを保持するキャリッジとの間に圧電素子搭載部を設け、この圧電素子搭載部にサスペンションの長手方向の中心軸に対して略対称になるように２個の圧電素子を配置したものが開示されている。このヘッド位置決め機構では、駆動時は圧電素子に電圧信号を印加することにより２個の圧電素子を逆位相で伸縮させ、この伸縮に対応して先端に磁気ヘッドを搭載したサスペンションを微動させることにより、微動用アクチュエータが磁気ヘッドの高精度な位置決めを行う。
【０００５】
また、磁気ディスク装置のＶＣＭアクチュエータのアームには、通常１又は２個の磁気ヘッドが搭載される。２枚の磁気ディスクの間に配置されるＶＣＭアクチュエータのアームには、アームの上下に存在する磁気記録面それぞれに対して磁気情報の読み書きをそれぞれ行うために、磁気ヘッドが２個搭載される。これに対し、最上端或いは最下端の磁気ディスクの磁気記録面に対して配置されるＶＣＭアクチュエータのアームには、その対応した磁気記録面が１つだけであることから、磁気ヘッドが１個搭載される。
【０００６】
特許文献２には、微動用アクチュエータを駆動したときの磁気ヘッド位置での周波数応答特性を改善し、位置決め制御帯域を向上させより高精度な位置決め性能を実現するために、２枚の磁気ディスクの間に配置されて２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームに関して、１個の磁気ヘッドが搭載されたサスペンションを駆動する微動用アクチュエータをサスペンション同士で互いに逆位相に駆動する２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構が記載されている。さらに、特許文献２には、最上端或いは最下端の磁気ディスクの磁気記録面に対して配置されて１個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームに関して、１個の磁気ヘッドが搭載されたサスペンションが取り付けられている磁気ディスク側の面とは反対側の面に、バランス駆動機構を搭載した構成が記載されている。バランス駆動機構は、サスペンションを微動する微動用アクチュエータと同様な構成のマイクロアクチュエータと、磁気ヘッドを搭載したサスペンションと等価な質量を有してこのマイクロアクチュエータの駆動により微動する質量体（ダミーマス）とを有する構成になっている。このバランス駆動機構が備えられた１個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームでは、サスペンション，バランス駆動機構それぞれのマイクロアクチュエータを互いに逆位相に駆動することにより、２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームの場合と同様な効果を得ることができる。
【０００７】
２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構において、マイクロアクチュエータを駆動した際のヘッド応答の周波数特性では、最低次の周波数ピークとしてスウェイモードと呼ばれる、アームとサスペンションがマイクロアクチュエータの動作面内で変形する振動モードに対応するピークが現れる。特許文献２に記載の２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構では、ＶＣＭアクチュエータのアームに搭載された２個の磁気ヘッド、又は１個の磁気ヘッド並びにダミーマスを互いに逆位相で駆動することにより、上記の最低次の周波数ピークを打ち消すように補償することができる。これにより、スウェイモードは最低次の共振ピークが次に現れるピークの周波数まで向上し、制御帯域におけるヘッド応答の周波数特性の向上を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３０７４４２号公報
【特許文献２】特許３７７１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構により磁気ヘッドの高精度な位置決めが可能になると、１枚のディスクだけでも５００ＧＢ或いは１ＴＢという大容量が実現できるようになる。これにより、磁気ディスク装置の用途として大きな割合を占めるパソコン等では、ディスクを１枚搭載しただけの磁気ディスク装置で必要十分な記録容量を確保することができるようになる。そのため、１枚ディスクの磁気ディスク装置の需要は増大すると考えられる。
【００１０】
この１枚ディスクの磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構では、１個の磁気ヘッドを搭載したＶＣＭアクチュエータのアームが、１枚のディスクの上下いずれか又は上下それぞれに配置される構成となる。
【００１１】
したがって、１枚ディスクの磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構に２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構を適用する場合、１個の磁気ヘッドを搭載したＶＣＭアクチュエータのアームそれぞれに対して、バランス駆動機構と２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構とが搭載されることになる。その場合、ＶＣＭアクチュエータのアームにそれぞれ設けられたバランス駆動機構の質量は、磁気ヘッドを搭載したサスペンション及びそれを駆動するマイクロアクチュエータと同程度の質量を有することになる。この結果、ＶＣＭアクチュエータの１個の磁気ヘッドを搭載した各アームは、アーム先端の質量がバランス駆動機構を搭載していない場合と比べて２倍に増大することになる。
【００１２】
しかし、このＶＣＭアクチュエータのアーム先端の重量の増大は、粗動アクチュエータであるＶＣＭアクチュエータの主共振周波数を低下させ、制御帯域を減少させる。２段アクチュエータ方式の位置決め機構の位置決め精度をさらに向上させるには、マイクロアクチュエータ及びＶＣＭアクチュエータ両方の制御帯域の向上を図る必要がある。そのため、ＶＣＭアクチュエータの共振周波数特性の向上は、マイクロアクチュエータの振動の周波数特性の向上と同様に重要な課題であった。
【００１３】
本発明は、上述した課題を鑑みなされたものであって、マイクロアクチュエータ及びＶＣＭアクチュエータ両方の制御帯域の向上を図り、２段アクチュエータ方式の位置決め機構の位置決め精度をさらに向上させた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、小さな質量の制振器を用いて、磁気ヘッドを変位駆動するアクチュエータの周波数特性の向上を実現する。そのために、本発明の磁気ディスク装置は、質量体が所定方向に変位可能に弾性支持された共振器と、共振器が搭載される搭載部が所定方向に変位可能に弾性支持されたベース部と、ベース部の搭載部を所定方向に変位駆動する制振用の微動アクチュエータとを有する制振器を、その所定方向が２段アクチュエータ方式のヘッド位置決め機構による磁気ヘッドの微動変位方向と同じになるようにして磁気ヘッドが搭載されたアームに配置し、磁気ヘッドの微動方向と共振器が搭載された搭載部の変位方向とが互いに逆位相となるように、磁気ヘッドの微動変位用の微動アクチュエータ及び制振器の制振用の微動アクチュエータをそれぞれ動作させる。
【００１５】
さらに、本発明は、質量体及びその弾性指示部材からなる共振器の振動系の共振周波数を、制振器による補償の対象である共振ピークの周波数（制御周波数とも称す）よりも高く設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気ヘッドの微動変位用の微動アクチュエータの駆動により生じる振動を補償するために、制振器における共振器の質量体の変位が逆位相となるように制振器の制振用の微動アクチュエータを駆動する。このとき、共振器の質量体は、共振による弾性指示部材の変形が制振用の微動アクチュエータの駆動により逆位相で変位する搭載部の変位に加わり、より大きく変位するため、制振器としては小さな質量で十分な効果を得ることができる。これにより、制振器の質量を小さくできるため、サスペンションと等価な質量を有するダミーマスを用いた場合に比べ、アーム先端の質量を小さくすることができ、ＶＣＭアクチュエータの主共振周波数を向上させることができる。これに伴い、マイクロアクチュエータとＶＣＭアクチュエータ両者の制御帯域も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。
【図２】図１に示されているヘッド支持機構の拡大図である。
【図３】図２に示された制振器をディスク盤面とは反対側から眺めた斜視図である。
【図４】図２に示された制振器をディスク盤面側から眺めた斜視図である。
【図５】図３に示された制振器の動作説明図である。
【図６】図４に示された制振器の動作説明図である。
【図７】本実施の形態の磁気ディスク装置に係るヘッド支持機構の動作説明図である。
【図８】本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
【図９】比較例の従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
【図１０】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。
【図１１】図９に示される比較例としての従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。
【図１２】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータのみを動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。
【図１３】図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ及び制振器を動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。
【図１４】本発明の別の実施形態のヘッド支持機構の斜視図である。
【図１５】図１４に示したヘッド支持機構を裏側から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置について、図面とともに説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。なお、図１においては、磁気ディスク装置は、蓋体が取り除かれ、ハウジング内部が見える状態になっている。
【００１９】
磁気ディスク装置１は、情報を記録することができる磁気記録面が両面に形成されているディスク２と、ディスク２を回転駆動するスピンドルモータ３と、アーム先端に搭載された磁気ヘッドをディスク２のトラック方向と交差するようにディスク２の所定範囲で回転駆動する粗動用のアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４と、ボイスコイルモータ４の駆動力を受けるキャリッジ５とが、ハウジングに内蔵された構成になっている。キャリッジ５は、ピボット軸７を中心に所定角度範囲で回転自在にピボット軸７に取り付けられている。キャリッジ５は、ピボット軸７と係合するキャリッジ基部から延設されたキャリッジアーム６を有し、キャリッジアーム６の先端にはヘッド支持機構１０（サスペンション）が固定された構成になっている。さらに、ヘッド支持機構１０の先端には磁気ヘッドを内蔵したスライダ１１が固定された構成になっている。
【００２０】
図示の例では、キャリッジアーム６は、ピボット軸７と係合する基部に対して、上下方向（スピンドルモータ３又はピボット軸７の軸方向）に１枚のディスク２が介在できる間隔を有して重なり合うように一対設けられ、各キャリッジアーム６に固定されたヘッド支持機構１０のスライダ１１に内蔵された磁気ヘッドが、ディスク２の上面（表側面）或いは下面（裏側面）の磁気記録面（ディスク盤面）に臨むようになっている。キャリッジ５がピボット軸７を中心にボイスコイルモータ４により所定角度範囲で回転運動することにより、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームがディスク盤面上を径方向に揺動し、ディスク２上の任意の半径位置に磁気ヘッドを位置決めする。
【００２１】
図２は、図１に示されているヘッド支持機構の拡大図である。
ヘッド支持機構１０は、先端側に磁気ヘッドを内蔵したスライダ１１を備えたロードビーム１２が、微動用アクチュエータ１３を介して、キャリッジアーム６先端に一体的に形成された取付ベース８に固定された構成になっている。微動用アクチュエータ１３は、マウントプレート１４に、分極方向が互いに異なる一対の圧電素子１５，１６を組み付けて構成されている。マウントプレート１４には、長さ方向一側にキャリッジアーム６先端の取付ベース８に形成された取付孔９に嵌入固定される環状凸部１７が形成されている。長さ方向他側には、中間部が幅方向外方に突出した一対の長さ方向に延びる湾曲形状の可撓腕部１８，１９の端部同士が連結され、中空部２０を形成する構成になっている。一対の圧電素子１５，１６は、中空部２０を架橋するようにその両端が可撓腕部１８，１９の両端側の剛性を有する連結部２１，２２にそれぞれ固定され、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘに対して線対称になるように中空部２０に配置されている。ロードビーム１２は、その基端側部分がマウントプレート１４の他端側の連結部２２に固定されている。
【００２２】
これにより、微動用アクチュエータ１３では、制御信号により分極方向が互いに異なる一対の圧電素子１５，１６が互いに伸長及び収縮することにより、可撓腕部１８，１９が応動変形し、連結部２２及びロードビーム１２がマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘを中心にマウントプレート１４の連結部２１に対して揺動する。これに伴い、ロードビーム１２の先端側のスライダ１１に内蔵されている磁気ヘッドは、ディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に駆動される。
【００２３】
さらに、本実施の形態の磁気ディスク装置１においては、マウントプレート１４の一端側の連結部２１部分としての、マウントプレート１４の取付孔９と中空部２０との間の部分には、制振器３０が設けられている。
【００２４】
図３は、図２に示された制振器をディスク盤面とは反対側から眺めた斜視図である。
図４は、図２に示された制振器をディスク盤面側から眺めた斜視図である。
制振器３０は、マウントプレート１４に支持されたベース部３１と、ベース部３１に搭載された共振器３５と、分極方向が互いに異なる一対の圧電素子４１，４２とを備えた構成になっている。
【００２５】
ベース部３１は、図示の例では、マウントプレート１４を加工して形成され、４本の梁部３２と、この４本の梁部３２を介してマウントプレート１４と接続された板状の搭載部３３とを有する構成になっている。４本の梁部３２それぞれは、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘと垂直なマウントプレート１４の幅方向Ｙに可撓性を有するばね部として構成されている。さらに、図示の例では、４本の梁部３２は、二組の一対の梁部３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂで構成され、各組の梁部３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂ同士がマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘを挟んでマウントプレート１４の幅方向Ｙの両側に対称配置され、各対の梁部３２ａ，３２ａ又は３２ｂ，３２ｂ同士はマウントプレート１４の幅方向Ｙの搭載部３３の中心線ｙ−ｙを挟んでマウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘの両側に対称配置されている。また、搭載部３３は、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの中心線ｘ−ｘに対して線対称な形状となった剛性を有した板状部として形成され、搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った両端部とマウントプレート１４との間には、搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った移動を許容する空間部３４，３４が形成されている。
【００２６】
これに対し、共振器３５は、矩形形状のフレーム３６とフレーム３６に収容された質量体３７とを有する構成になっている。フレーム３６は、ベース部３１に固定されてマウントプレート１４の幅方向Ｙに平行に延びる一対の剛性を有した脚部３８，３８と、ベース部３１には固定されずに脚部３８，３８の両端側同士を接続してマウントプレート１４の幅方向Ｙに板ばね部として構成され、マウントプレート１４の長さ方向Ｘに平行に延びる一対の可撓性を有する接続部３９，３９とを有する。フレーム３６に収容された質量体３７は、搭載部３３の中心線ｙ−ｙに対して線対称な形状を有する剛体により形成されている。その上で、質量体３７は、マウントプレート１４の幅方向Ｙの各端部がそれぞれ対向する接続部３９，３９に固着されているのに対し、マウントプレート１４の長さ方向Ｘの各端部は脚部３８，３８に固着されていないことにより、接続部３９，３９を撓み変形させて、フレーム３６内で質量体３７のマウントプレート１４の幅方向Ｙの移動が許容された構成になっている。なお、ベース部３１の搭載部３３に形成されたマウントプレート１４の幅方向Ｙに延びる溝部は、マウントプレート１４の幅方向Ｙへの質量体３７の移動を案内する案内溝４０である。
【００２７】
このような共振器３５を搭載したベース部３１に対して、一対の圧電素子４１，４２は、それぞれ空間部３４，３４を架橋するように、その両端が搭載部３３のマウントプレート１４の幅方向Ｙに沿った端部とマウントプレート１４とにそれぞれ固定されている。これにより、圧電素子４１，４２が駆動電圧によりそれぞれ伸長，収縮することにより、ベース部３１の搭載部３３は、可撓性を有する梁部３２を変形させて、マウントプレート１４の幅方向Ｙ、すなわち磁気ヘッドの駆動方向であるＡ方向に移動し、相対的に共振器３５の質量体３７は搭載部３３上をＡ方向にかつ搭載部３３とは反対向きに移動する。
【００２８】
図５及び図６は、図３及び図４に示されている制振器の動作説明図である。
図５に示すように、圧電素子４１，４２は互いに分極方向が逆になっているため、例えば、同一電圧極性，大きさの繰り返し駆動電圧を加えた場合、一方４１若しくは他方４２が伸長し、他方４２若しくは一方４１が収縮することで、プッシュプルの動作を行う。これにより、ベース部３１は、梁部３２に弾性変形が生じ、搭載部３３が矢印Ａ方向に変位する。この結果、圧電素子４１，４２に所定の周波数の繰り返し駆動電圧（交番電圧）を印加することにより、ベース部３１は、その搭載部３３がディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に駆動振動されることになる。
【００２９】
このようにベース部３１の圧電素子４１，４２に繰り返し駆動電圧を加えることにより生じるベース部３１の搭載部３３の変位に対して、共振器３５に振動が生じる。その際、板ばね部としての接続部３９，３９が大きく撓み、ディスク２のトラック方向と交差するように、図中Ａ方向に沿って質量体３７に相対変位が生じる。ここで、接続部３９，３９のばね定数及び質量体３７の質量により決定される共振器３５の固有振動数は、制振器による補償の対象である共振ピークの周波数すなわち制御周波数よりも高く、制御対象の周波数の２倍以内の周波数に設定される。また、ベース部３１のばね部としての梁部３２（３２ａ・３２ａ，３２ｂ・３２ｂ）のばね定数は共振器３５の板ばね部としての接続部３９，３９のばね定数よりも高く設定される。そのため、ベース部３１の搭載部３３の変位に対し、質量体３７は大きな変位を得ることができる。また、ベース部３１の変位方向と質量体３７の変位方向は一致する。すなわち、共振器３５の作用により、ベース部３１の搭載部３３の変位に対し、質量体３７の図中Ａ方向の変位が拡大される。これを質量体３７の動作により得られる反力により搭載物の振動を抑制する制振器３０の働きの面から見ると、変位拡大によってより大きな反力が得られること、換言すると、より小さな質量を持つ質量体３７を用いて同等の振動抑制効果を得ることができることを示している。
【００３０】
図７は、本実施の形態の磁気ディスク装置に係るヘッド支持機構の動作説明図である。なお、図７では、ディスク盤面とは反対側から眺めた図１の場合とは異なり、ヘッド支持機構１０はディスク盤面側から眺めた状態で表れている。
【００３１】
図示の例では、制御信号５１にそれぞれ増幅器４３，４４によって独立にゲインＧ１，Ｇ２をかけることで、微動用アクチュエータ１３の圧電素子１５，１６の駆動電圧５２、並びに制振器３０の圧電素子４１，４２の駆動電圧５３を生成する。スライダ１４が微動用アクチュエータ１３の作動によりａ１方向に変位するとき、制振器３０は逆方向のａ２方向に変位する。
【００３２】
以下、上述した構成からなる本実施の形態の磁気ディスク装置１について、従来の磁気ディスク装置に対して行った比較評価の結果について説明する。この比較評価に際して、本実施の形態の磁気ディスク装置１が図８に示すキャリッジ５を適用しているのに対し、従来技術の磁気ディスク装置は、図９に示す構成のキャリッジ１０５を備えた構成になっている。
【００３３】
図８は、本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
図８において、キャリッジ５の、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームには、微動用アクチュエータ１３，制振器３０，及びＶＣＭコイル４５が備えられている。なお、微動用アクチュエータ１３及び制振器３０を供えたヘッド支持機構１０の詳細な構成については、先に図１〜図７を基づいて説明したとおりであるので、同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図９は、比較例の従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの斜視図である。
図９において、キャリッジ１０５の、キャリッジアーム６及びヘッド支持機構１０からなるＶＣＭアクチュエータのアームには、微動用アクチュエータ１３，バランス駆動機構１３０，及びＶＣＭコイル４５が備えられている。バランス駆動機構１３０は、ヘッド支持機構（サスペンション）１０を微動する微動用アクチュエータ１３と同様な構成のマイクロアクチュエータ１３１と、磁気ヘッドを搭載したヘッド支持機構（サスペンション）１０と等価な質量を有してこのマイクロアクチュエータ１３１の駆動により微動する質量体（ダミーマス）１３２とを有する構成になっている。微動用アクチュエータ１３，バランス駆動機構１３０それぞれのマイクロアクチュエータを互いに逆位相に駆動することにより、２個の磁気ヘッドが搭載されているＶＣＭアクチュエータのアームの場合と同様な効果を得ることができる。
【００３５】
図１０は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。実線はゲイン特性を示している。計算に際して、ピボット軸７の両端を固定しＶＣＭコイル４５にキャリッジ５をピボット軸７の周りに回転させる方向に加振力を入力し、磁気ヘッド位置の変位の周波数応答を有限要素法により計算した。
【００３６】
また、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３で駆動されるサスペンション部（ヘッド支持機構）１０の重量は８ｍｇ、制振器３０の質量体３７（図３参照）の重量は１ｍｇ、制振器３０全体の重量は２ｍｇとした。
【００３７】
図１１は、図９に示される比較例としての従来の磁気ディスク装置に係るキャリッジの周波数特性を計算により求めたものである。実線がゲイン特性を示している。計算に際して、ピボット軸７の両端を固定しＶＣＭコイル４５にキャリッジ１０５をピボット軸７の周りに回転させる方向に加振力を入力し、磁気ヘッド位置の変位の周波数応答を計算した。また、マイクロアクチュエータ１３で駆動されるサスペンション部１０の重量は８ｍｇ、ここで、バランス駆動機構１３０の質量は、質量体（ダミーマス）１３２，マイクロアクチュエータ（圧電素子）１３１，及びこれらを搭載するマウントプレート１１４も含めて４３ｍｇである。
【００３８】
図１０、図１１を比較すると、最も周波数の低い主共振モードのピーク６１，６２の周波数が、図１０に示す本実施の形態の場合のピーク６１が９ｋＨzであるのに対し、図１１に示す比較例の場合のピーク６２が７．８ｋＨｚであり、従来技術に対し本発明の実施形態では、粗動アクチュエータとしてのＶＣＭアクチュエータのキャリッジ５の主共振周波数がおよそ１５％向上していることが分かる。
【００３９】
図１２は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置に係るキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３のみを動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。ピーク６３は、特許文献２に記載されているスウェイモードのピークであり、従来技術及び本技術の制振器３０の働きは、ピーク６３として現れるスウェイモードを抑制し、振動特性を改善することである。
【００４０】
図１３は、図８に示した本実施の形態の磁気ディスク装置のキャリッジにおいて、マイクロアクチュエータ（微動用アクチュエータ）１３及び制振器３０を動作させたときの磁気ヘッド位置の周波数応答を計算したものである。スウェイモードのピーク６４は略抑制され、周波数応答上の最低周波数のピークは６５に移っている。結果として、最低周波数のピークの周波数をピーク６３及び６４の１３ｋＨｚからピーク６５の１６ｋＨｚへと約２０％改善している。
【００４１】
図１０〜１３の結果より、本発明により微動アクチュエータ１３であるマイクロアクチュエータの主共振周波数及び粗動アクチュエータであるキャリッジ５の主共振周波数の両者を向上させることが分かる。これにより、粗動・微動両方の制御帯域を向上させることができ、より高い位置決め精度を実現できる。
【００４２】
図１４は、本発明の別の実施形態のヘッド支持機構の斜視図である。
図１５は、図１４に示したヘッド支持機構を裏側（ディスク盤面側）から見た分解斜視図である。
【００４３】
本実施の形態においては、図３、図４に示した制振器３０と同様のベース部３１，共振器３５，一対の圧電素子４１，４２を有する制振器が、制振器ユニット７０として予備組立が可能なアッセンブリとして構成され、この制振器ユニット７０が微動用アクチュエータ１３が形成されるマウントプレート１４に接合される構成になっている。例えば、制振器ユニット７０のマウントプレート１４に対する接合は、マウントプレート１４に制振器ユニット７０のベース部３１並びに共振器３５に合わせた大きさの取付孔２３を設け、この制振器ユニット７０の非可動・非変形構成部分を取付孔２３周囲のプレート部分に対して接着或いは溶接により接合すればよい。
【００４４】
本実施の形態は、上述した制振器３０について、制振器ユニット７０からなるアッセンブリ構成とすることで、制振器３０と同様に微細な加工・組立が必要となるマイクロアクチュエータ１３の加工を別々に行うことができ、精度や歩留まりの向上を図ることができる。
【００４５】
また、以上述べた実施の形態では、微動用アクチュエータ１３としてサスペンション駆動型のマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置を例示したが、スライダ１１を駆動するスライダ駆動型のマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 磁気ディスク装置、 ２ ディスク、 ３ スピンドルモータ、
４ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、 ５ キャリッジ、 ６ キャリッジアーム、
７ ピボット軸、 ８ 取付ベース、 ９ 取付孔、 １０ ヘッド支持機構、
１１ スライダ、 １２ ロードビーム、 １３ 微動用アクチュエータ、
１４ マウントプレート、 １５，１６ 圧電素子、 １７ 環状凸部、
１８，１９ 可撓腕部、 ２０ 中空部、 ２１，２２ 連結部、 ２３ 取付孔、
３０ 制振器、 ３１ ベース部、 ３２ 梁部、 ３３ 搭載部、 ３４ 空間部、
３５ 共振器、 ３６ フレーム、 ３７ 質量体、 ３８ 脚部、 ３９ 接続部、
４０ 案内溝、 ４１，４２ 圧電素子、 ４３，４４ 増幅器、
４５ ＶＣＭコイル、 ５０ 制御信号、 ７０ 制振器ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記載するディスクと、
該ディスクに対し情報の読み書きをする磁気ヘッドと、
該磁気ヘッドを支持するヘッド支持機構と、
該ヘッド支持機構を保持する支持アームと、
前記支持アームを前記ディスクのトラック方向と交差する方向に変位駆動する粗動アクチュエータと
前記ヘッド支持機構を前記ディスクのトラック方向と交差する方向に微小変位駆動する微動変位用の微動アクチュエータと、
を備えた磁気ディスク装置であって、
質量体が所定方向に変位可能に弾性支持された共振器と、
該共振器が搭載される搭載部が該所定方向に変位可能に弾性支持されたベース部と、
該ベース部の搭載部を前記所定方向に変位駆動する制振用の微動アクチュエータと
を有する制振器を設け、
該制振器は、前記所定方向が前記微動アクチュエータの駆動による前記磁気ヘッドの変位方向と同じくなるようにして前記ヘッド支持機構に配置され、前記微動変位用の微動アクチュエータ及び前記制振用の微動アクチュエータは、前記磁気ヘッドの微動変位方向と前記搭載部の変位方向とが互いに逆位相となるように駆動される
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記共振器は、前記質量体が前記所定方向に第１のばね部材によって弾性支持され、
前記ベース部は、前記搭載部が前記所定方向に第２のばね部材によって弾性支持され、
前記第１のばね部材のばね定数は前記第２のばね部材のばね定数よりも大きく、前記質量体と前記第２のばね部材により決まる共振周波数が前記制振器による補償の対象の共振ピークの周波数よりも高い
ことを特徴とする請求項１記載の制振器。
【請求項１】
情報を記載するディスクと、
該ディスクに対し情報の読み書きをする磁気ヘッドと、
該磁気ヘッドを支持するヘッド支持機構と、
該ヘッド支持機構を保持する支持アームと、
前記支持アームを前記ディスクのトラック方向と交差する方向に変位駆動する粗動アクチュエータと
前記ヘッド支持機構を前記ディスクのトラック方向と交差する方向に微小変位駆動する微動変位用の微動アクチュエータと、
を備えた磁気ディスク装置であって、
質量体が所定方向に変位可能に弾性支持された共振器と、
該共振器が搭載される搭載部が該所定方向に変位可能に弾性支持されたベース部と、
該ベース部の搭載部を前記所定方向に変位駆動する制振用の微動アクチュエータと
を有する制振器を設け、
該制振器は、前記所定方向が前記微動アクチュエータの駆動による前記磁気ヘッドの変位方向と同じくなるようにして前記ヘッド支持機構に配置され、前記微動変位用の微動アクチュエータ及び前記制振用の微動アクチュエータは、前記磁気ヘッドの微動変位方向と前記搭載部の変位方向とが互いに逆位相となるように駆動される
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記共振器は、前記質量体が前記所定方向に第１のばね部材によって弾性支持され、
前記ベース部は、前記搭載部が前記所定方向に第２のばね部材によって弾性支持され、
前記第１のばね部材のばね定数は前記第２のばね部材のばね定数よりも大きく、前記質量体と前記第２のばね部材により決まる共振周波数が前記制振器による補償の対象の共振ピークの周波数よりも高い
ことを特徴とする請求項１記載の制振器。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２５３６０３（Ｐ２０１１−２５３６０３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８８５０（Ｐ２０１０−１２８８５０）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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