JP3539332B2

JP3539332B2 - Disk unit

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Publication number: JP3539332B2
Application number: JP2000052095A
Authority: JP
Inventors: 啓安那; 高司山口; 哲也浜口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JP2001236746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスク装置に係り、特に、データ記録時における外部からの衝撃によるデータの破壊を防止できるディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディスク装置では、記録中や再生中に外部からの衝撃等で、ヘッドがトラックから位置ずれを起こすことにより、データの破壊や読み誤りを防止するために、ディスク装置の回路基板上に圧電素子で構成されるショックセンサを設けている。このショックセンサが衝撃を検出すると、記録再生動作を停止させる機能を持たせている。また、トラック追従動作のためのヘッド位置誤差信号を監視して、ヘッドのトラック上からのずれ量が大きくなると、記録動作を停止させる機能を持たせたりしている。
【０００３】
また、特開平７−２２６０３９号公報では、ディスク装置のヘッドを支持する可動部と、該可動部と逆方向に可動するような慣性部材を備えることによって、外部衝撃作用時に発生する慣性力を打ち消そうとする方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディスク装置では、ヘッド位置決め機構を動かすアクチュエータとして、トラック上への高精度なヘッド位置決めと高速なヘッド移動を実現するために、入力する操作量に対して応答の良い、ボイスコイルモータを用いるのが一般的である。ボイスコイルモータは、その構造上、ヘッドを支持する可動部の位置に関わらず、入力した電流に比例した力を発生する。しかし、ボイスコイルモータ単体には、可動部の位置を保持する能力はない。ヘッドを目標の位置に止めておく場合は、ヘッドの位置を検出し、検出した値を基にアクチュエータの操作量を演算する制御回路と共にフィードバックループを構成して、現在のヘッド位置と目的のヘッド位置との偏差が小さくなるように制御を行うことによって目標の位置にヘッドを位置決めしている。
【０００５】
この方式を用いたディスク装置では、ヘッド位置を検出するのが間欠的であるということと、ヘッド位置を止めている間は可動部に力が作用しない、即ち位置を保持する力が作用しないということに起因して、以下に説明するように、装置に作用する外乱に弱いという問題点を有する。
【０００６】
ヘッド支持機構の運動の自由度は、回転方向にあるので、外部から回転方向の衝撃がディスク装置に作用すると、可動部であるヘッド位置決め機構はディスク装置筐体やディスクからみて相対的に回転方向に加速度が生じる。この時、可動部が位置を保持する状態の場合、可動部には力が作用していないために、外部から発生した加速度がそのままヘッド支持機構を回転させる加速度となる。この加速度は、ヘッドの目標位置からの位置ずれを発生させる。しかし、ヘッド位置を検出する時刻は間欠的であるため、次以降のヘッド位置検出時刻に目標位置と現在のヘッド位置との偏差を検出して、初めて制御回路はアクチュエータにずれを打ち消すような操作量を出力する。
【０００７】
ディスク装置の記録再生中にこのような位置ずれが生じると、再生データの読み誤りや、隣接するデータの破壊などの問題が生じる。このため、外部からの衝撃で作用するヘッド位置ずれはディスク装置の高密度化、高信頼性を実現する上での大きな阻害要因となっている。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ヘッド位置ずれを生じないアクチュエータを備えたディスク装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明では、ヘッドをディスク上の目標とする半径位置に移動させるアクチュエータが、ディスク装置筐体に固定された固定部とヘッド支持機構に連結された可動部によって構成され、アクチュエータへの指令値が一定値である間、前記固定部から前記可動部に、前記可動部の位置に大きさが依存する、ヘッドを内周方向に動かそうとする力と外周方向に動かそうとする力を同時に作用させ、その力のポテンシャルエネルギーの極小点に前記可動部を保持する。さらに、アクチュエータを２つのアクチュエータで構成し、互いに逆方向に動作（プッシュプル動作）させてヘッド支持機構を駆動する構成とする。このとき、２つのアクチュエータを粗動アクチュエータとして構成し、ヘッド支持機構に粗動アクチュエータに比べて移動量の小さい微動アクチュエータを備え、粗動アクチュエータに入力される電流値が一定である間、微動アクチュエータを用いてトラック追従動作を行うように制御する手段を備えるとよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図１に本発明の、第１の実施例のディスク装置を示す。本図では、筐体カバーを外し、内部の構造が見えるようにしてある。
【００１１】
図１に示すように、ディスク装置は、筐体１１０内に、記録媒体として一枚あるいは複数枚のディスク１０２がスピンドルモータ１０３に取り付けられている。ディスク１０２上に記録を行う記録素子と、再生を行う再生素子を有するヘッド１０１が、ヘッド支持機構１０４の先端部に取り付けられている。ヘッド支持機構１０４は、バランサ１０７を備えることによりピボット１０６の位置に重心を持つ。このピボット１０６を中心にして、粗動用のアクチュエータ１０９−１、１０９−２によって、ヘッド支持機構１０４を回転運動させて、ヘッド１０１がディスク１０２上の目標とする半径位置に高速に移動する。粗動用のアクチュエータ１０９−１、１０９−２は、その外筒が筐体１１０に固定されている。さらに、本実施例のヘッド支持機構１０４には、トラックへの微細な位置決めを行うために、粗動アクチュエータに比べて移動量の小さな、微動位置決め用アクチュエータ１０５が備えられている。これらを収納した筐体１１０には、上蓋(筐体カバー)１１１がボルトによって固定される。
【００１２】
ディスク１０２の表面には、記録媒体となる磁性層が形成されており、この記録媒体には、予めヘッド位置の検出を行うためのサーボ信号の記録されたサーボエリアと、データを記憶するためのデータエリアが配置されている。ディスク装置は、このサーボエリアを再生することによって得られるヘッド位置信号を用いて、ヘッドが目標とするトラックに追従するように位置決め制御を行う。
【００１３】
図１に示す実施例で、ヘッド支持機構１０４の粗動アクチュエータの駆動力は、２つの直線方向に可動するアクチュエータ１０９−１、１０９−２で発生している。
【００１４】
図２に、アクチュエータ１０９の構成を示す。このアクチュエータは１種の直流ソレノイドであり、軟磁性材料でできた固定コア２０１と、可動コア２０２の周囲に巻かれたコイル２０３に直流電流を流すことによって、固定コア２０１と可動コア２０２との間に磁気吸引力を発生させる。駆動力伝達部材１０８には、可動コア２０２が取付けられている。この可動部は２つのばね２０４−１、２０４−２によって支持され、可動コア２０２が固定コア２０１から離れる方向に、予め可動部に力を作用させている。本実施例では、この２つの駆動力伝達部材が磁気ヘッド支持機構１０４を固定している回転部材（ピボット１０６：ピボット軸１０６’に挿入され、この軸回りに回転する）に、溶接等で略対象な位置に固定されている。
【００１５】
図３に、本実施例のアクチュエータの動作原理を示す。図３（ａ）に、これらの力の作用する様子を模式的に表した図を示す。駆動力伝達部材１０８に連結されたアクチュエータ可動部には、ばね２０４によって可動コア２０２が固定コア２０１から離れる方向に力３０２が働いている。一方、コイル２０３に通電することによって、可動コアに磁気吸引力３０１が作用する。
【００１６】
図３（ｂ）に可動部位置と力の変化の状態を示す。
【００１７】
２つの力３０１、３０２が、可動部の位置３０３によってどのように変化するかを説明する。ここで、可動部の位置３０３は、紙面の右側の方向を正方向とする。図３（ｂ）にはコイル２０３に流す電流値３０４が大きい場合（３０４−ａ）を示し、図３（ｃ）には電流の小さい場合（３０４−ｂ）について示している。磁気吸引力３０１の位置３０３に対するプロファイルは、可動コアと固定コアの先端形状によって種々に設定することができる。しかし、一般的には固定コアとの距離に対して指数的に吸引力は減少するため、曲線３０１のようなプロファイルとなる。一方、ばね力３０２は平衡点からの変位に比例するので直線３０２のように変化する。
【００１８】
電流値３０４−ａの時に、２つの力３０１と３０２は、位置３０３−ａにおいて釣合う。可動部がこの釣合い位置３０３−ａにあるとき可動部には、正方向、負方向共に一定の大きさの力３０５―ａが常時作用する。電流値３０４−ｂの時には３０４−ａの時と比較して磁気吸引力３０１は小さくなるため、釣合い位置３０３−ｂは３０３−ａと比較して正方向にシフトした位置となる。すなわち、本構成例のアクチュエータは、指令値である電流値を変化させることで可動部の釣合い位置を変化させることができる。
【００１９】
すなわち、本発明の粗動アクチュエータにおいては、２つのアクチュエータからなり、それぞれのアクチュエータの発生する力を可変することでヘッド支持機構の位置を可変する。さらに、その位置を保持する場合でも、両アクチュエータがその位置を保持するように、釣合いの取れた力を常に発生する構成としたものである。
【００２０】
本発明のアクチュエータの特徴は、上記のような力の作用によって、入力値が一定の場合は、ある一定の位置を保持するように力が作用する。図４に、可動部の位置と作用する力の関係を示す。
【００２１】
図４（ａ）は電流３０４−ｂに保持した場合の釣合い点３０３−ｂ近傍の領域、図３（ｃ）内の３０６において、前述の２つの力３０１と３０２の合成した力４０１が可動部の位置３０３によって変化する様子を図示した図である。図３（ｃ）に示したように、２つの力３０１と３０２は釣合い位置３０５−ｂで大小関係が入れ替わる。このため、合成した力４０１は、図４（ａ）に示すように３０３−ｂより正側で負、３０３−ｂより負側で正の方向に作用する力となる。
【００２２】
可動部が受ける力３０１は可動コア２０２との間の静磁力であり、力３０２はばね２０４の弾性力なので、図４（ａ）の合成力４０１は、静磁エネルギーとばねの弾性エネルギーの和で表せる位置のエネルギー（ポテンシャルエネルギー）の勾配によって受ける力である。このポテンシャルエネルギーのプロファイルを図４（ｂ）に示す。ポテンシャルエネルギー４０２は釣合い点３０３―ｂで最小となり、この点が最も安定であることが図より理解できる。釣合い点３０３−ｂより微小な距離４０３だけ可動部がずれた場合を考えると、このずれ４０３はポテンシャルエネルギーの増加４０２−ａを招き、結果として可動部が３０３−ｂの方向に動く力４０１−ａが作用する。
【００２３】
以上の説明から、本発明のアクチュエータ自体はそれ自体が負帰還の機能を有し、ポテンシャルエネルギーが最小となる釣合い位置に可動部の位置を保持する特性を有する。この事実はコイル２０３に流す電流の大きさが一定であれば、制御回路などを用いてフィードバックループを構成しなくても、可動部の位置は常に一定の位置を保持する特性を有することを意味する。
【００２４】
上記で説明した釣合い位置３０３−ｂは、図３（ｂ）（ｃ）で説明したようにコイル２０３に流す電流の大きさによって変化する。ある一定の電流値に対して釣合い位置は一意に定まるので、アクチュエータの可動範囲内であれば、電流値の大きさを決めることによって、任意の位置に可動部を位置決めすることができる。
【００２５】
本構成例のディスク装置では、図１に示すようにアクチュエータ１０９を２つ配置している。１０９−１と１０９−２の２つのアクチュエータは、それぞれ可動部が駆動力伝達部材１０８を介してピボット１０６を経由して連結されている。ディスク装置ではヘッド支持機構１０４の可動角度は３０度〜４０度と限られている。このため、アクチュエータ１０９のストロークは高々数ｍｍ程度で十分である。駆動力伝達部材からピボットへの力の伝達も、ギアやローラなど摩擦力を用いる必要はなく、駆動力伝達部材１０８の先端側に固定した金属帯をピボット１０６にスポット溶接やネジ止め等で固定して連結すればよい。また、駆動力伝達部材１０６を直接ピボット１０６に前述の方法で固定してもよい。このような構成によって、２つのアクチュエータ１０９−１と１０９−２が互いに逆方向に動作（プッシュプル動作）をすることにより、ピボット１０６回りの偶力を発生し、ヘッド支持機構１０４の駆動力となる。
【００２６】
ところで、直動型のアクチュエータは、一般に外部から入力される可動方向の並進加速度に対しては、可動部が動きやすいのが一般的である。しかし、前述したように本構成例では、アクチュエータが位置を保持する性質を有するのに加え、ヘッド支持機構はプッシュプルによる駆動であるため、ヘッド支持機構１０４のディスク１０２に対する相対位置は変化しない。これは、ヘッド支持機構１０４の筐体に対する角度は、２つのアクチュエータ１０９−１、１０９−２が互いに逆の方向に動いたときだけ変化するためである。
【００２７】
本構成例のディスク装置は、上記の粗動アクチュエータの他に、ヘッド支持機構１０４に圧電素子で構成した微動アクチュエータ１０５を備えている。先に述べたように、本発明の粗動アクチュエータは、入力する電流値を一定に保持していれば、位置も一定に保持できる。このため、粗動に関しては、特にフィードバックループを用いて制御を行う必要はなくなる。また、微動アクチュエータを使用した場合でも、制御系は微動だけで制御ループを構成することが可能であり、簡単な制御系で微動アクチュエータを用いた位置決めシステムを構成できるという利点を有する。
【００２８】
以上説明したように、本構成とすることで、外部から衝撃が加わった場合でもヘッドがトラックから位置ずれを起こすことがないという利点がある。さらに、複雑な制御系を構成することなく、微細なアクチュエータを用いてトラック追従動作を行うことが可能となるという利点がある。
【００２９】
なお、上記実施例ではアクチュエータの動作時にそれぞれ、保持力以上の力を作用させて動作するように制御したが、移動動作時に一方側のアクチュエータは保持力相当の力を常に発生させ、他方のアクチュエータで大きな力（変位）を与えるように制御してもよい。
【００３０】
次に本発明の第２の実施例について、図５〜図１０を用いて説明する。図５は本構成例のディスク装置の筐体カバーを開けて内部の構造を示した図である。
【００３１】
図５のディスク装置において、ヘッド支持機構１０４を粗動するアクチュエータは、筐体１１０に固定された電磁石からなる固定子５０１と、固定子の間を可動する軟磁性体からなる可動子５０２と、可動子５０２の動きをヘッド支持機構１０４に伝達する腕状の部材５０３で構成される。すなわち、ピボット軸１０６’を中心に、ヘッド支持機構１０４を取付けている部材（ピボット１０６）に所定の取付け角で駆動力伝達部材５０３を設け、その先端部に可動子５０２がそれぞれ設けられ、それぞれの可動子５０２を挟むように、固定子５０１がそれぞれ設けられている。
【００３２】
図６に、このアクチュエータの各構成要素を示す。筐体１１０に固定される固定子５０１は、ピボット軸１０６’を中心とした円周上を回転運動する可動子５０２の外側の部分５０１ａと内側の部分５０１ｂを持つ。外側の固定子５０１ａには、可動子５０２を介して内側の固定子に向かって磁束が発生するための電線５０１ｄが巻かれている。これら外側の固定子５０１ａと内側の固定子５０１ｂとは、ヨーク５０１ｃで磁気的に結合され、１組の固定子を構成する。この固定子の組がピボット１０６の両側に上下に別れて、計４組配置されている。これら４組の固定子５０１の可動子５０２に対向する面には、一定周期の歯５０１ｅが設けられ、同じく、可動子５０２の固定子５０１に対向する面には、歯５０１ｅと同じ周期で歯５０２ａが溝を挟んで形成されている。これらは後述するように、４組の固定子に対して、それぞれ歯の相対位置関係が異なるように配置される。
【００３３】
このアクチュエータが駆動力を発生する仕組みについて、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、１組の固定子と可動子の位置関係を模式的に示した図である。固定子の歯５０１ｅと可動子の歯５０２ａの周期７０２は共に等しく設定されている。電線５０１ｄに電流を流すことによって、固定子５０１ａ内に磁束が発生し、可動子５０２、固定子５０１ｂ、５０１ｃを一巡する磁気回路７０１が形成される。可動子５０２の位置が、図７（ａ）に示すように、互いに歯が合う位置では、５０１ａ、５０２、５０１ｂ間のリラクタンスは最小となり、最も安定な位置となる。
【００３４】
一方、図７（ｂ）に示すように図７（ａ）の状態から、歯溝の周期７０２に対して４分の１だけずれた位置では、固定子と可動子のギャップ部７０３で磁束が曲がるため、リラクタンスが大きく、エネルギーが高い状態となる。このとき、磁束は自身の張力によって真っ直ぐになろうとするため、可動子５０２には紙面左方向への力７０４が作用する。同様に、図７（ｃ）のように図７（ｂ）と反対の方向に周期７０２の４分の１だけずれた位置では、紙面右方向の力が作用する。本構成例のアクチュエータは、この磁束の張力を利用して可動子５０２に発生する力をヘッド支持機構の駆動力とする。
【００３５】
４組の固定子５０１から可動子５０２に作用する力を用いて、ヘッド支持機構を回転させるシーケンスを、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、ヘッド支持機構がある角度で止まっている時に、４組の固定子と可動子がどのような位置関係にあるかを抜き出して示した図である。４組の固定子と可動子の組を８０１−１〜８０１−４とした。また便宜上、各固定子においてヘッド支持機構が外周側に動く方向を紙面の右側方向にとった。図８（ａ）に示すように、４組の固定子は可動子に対してそれぞれ周期７０２の４分の１、すなわち位相が９０度ずつずれるように配置されている。
【００３６】
このような配置において、可動子５０２を回転させる最も単純なシーケンスの例を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）は、各固定子の電線５０１ｄに流す電流の時刻変化を示し、図８（ｃ）に、（ｂ）に対応した可動子５０２のうちの１つについて、位置の変化を示したものである。
【００３７】
図８（ｂ）の例では９０度ずつ位相がずれた順番（５０１ｄ−１〜５０１ｄ−４の順番）に、固定子に１つずつ電流を流す（励磁）。例えば、８０１―１に励磁していた状態から励磁する組を８０１―２に切り替えることによって、可動子５０２は互いの歯が対向する、最も安定な位置となるように周期７０２の４分の１だけ内周側に移動して（図８（ｃ））、その位置を保持する。同様の手順を順次繰り返すことによって、図８（ｃ）に示すように、周期７０２毎に４分の１のステップで可動子５０２は内周側に位置を移動する。
【００３８】
図８（ｂ）（ｃ）の例では、可動子５０２が止まる位置は周期７０２の４分の１間隔の離散的な位置に限られるが、移動させるシーケンスを別のものにすることで可動部５０２を任意の位置に止めることができる。
【００３９】
図９に連続的な移動を行うためのシーケンスを示す。時刻９０１―１において図８（ａ）に示した位置関係となる。図８（ｂ）のシーケンスと異なる点は、図８（ｂ）では励磁する組が常に１組を切り替えるのに対し、図９（ａ）では２つの組を、電流を変化させながら同時に励磁する点である。図９には、時刻９０１−１の図８（ａ）に示した位置関係から、内周側に回転する動作を行う場合を示した。時刻９０１―１では、８０１―１のみを励磁（５０１ｄ−１）するが、その後内周側に移動すると位相が９０度ずれた８０１―２にも少しずつ電流を流し（５０１ｄ−２）、８０１−２の電流を増加させるにつれて８０１―１の電流を減少させて連続的に変化させる。この手順により可動子５０２の位置は固定子５０１―１からの力と５０１―２からの力の釣合いを保ちながら、図９（ｂ）に示したように連続的に変化する。
【００４０】
時刻９０１−１〜９０１―２までの時間で、位置９０２―２まで移動したときに、可動子５０２に作用する力は、図１０（ａ）に示すように、８０１−１には外周向きの力１００１が作用し、８０１−２には内周向きの力１００２が作用し互いに釣合っている。可動子５０２が位置９０２―２にあるときの各固定子から可動子５０２が受ける力の大きさは図１０（ｂ）のように表される。
【００４１】
外周向きの力１００１と内周向きの力１００２の力を合成した力９０２−２近傍における変化は、図１０（ｃ）のようなプロファイルとなり、この力のポテンシャルエネルギーのプロファイルは、図１０（ｄ）のように９０２−２で極小となる。このことから、第一の実施例と同様に、位置９０２―２を中心に負帰還が作用することがわかる。このことから、本発明の第二の実施例においてもアクチュエータ自体が負帰還の機能を有し、ポテンシャルエネルギーが最小となる釣合い位置に、可動部の位置を保持する特性を有することが理解される。
【００４２】
なお本実施例でも、アクチュエータ５１０を２つに設け、２つの駆動力伝達部材５０３で駆動力を伝達する構成としている。しかしアクチュエータを１つとして、ヘッド支持機構を保持する時に、アクチュエータが所定の力を発生して保持するように構成できるものであれば、２つのアクチュエータの構成とする必要はない。
【００４３】
なお、以上に述べたいずれの構成例においても、可動機構に摺動部を全く持たないため、ディスク装置の信頼性を低下させることはない。
【００４４】
以上、本発明のいずれの構成例においても、フィードバックループによる位置決め制御を備えなくても、アクチュエータ単体が位置を保持する能力を有し、外部からの衝撃が作用してもヘッドとディスクの相対位置を保持する能力があることを示した。これによりディスク装置のデータの破壊を防止し、高信頼性の実現に寄与する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、ディスク装置に外部より衝撃などの加速度が作用しても、アクチュエータは常に保持力を発生しているため、また可動方向の並進加速度に対しては可動部が動きやすい直動型のアクチュエータを２つ用いてヘッド支持機構をプッシュプルで駆動するため、並進加速度に対してもヘッド支持機構のディスクに対する相対位置が変化せず、ヘッド支持機構とディスクの相対位置を維持するので、データの破壊や読み誤りの原因となるトラックからのヘッドが位置ずれを防止し、ディスク装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるディスク装置の外観図。
【図２】本発明の第１の実施例によるディスク装置のアクチュエータの構成図。
【図３】本発明の第１の実施例によるアクチュエータの動作原理を示す図。
【図４】本発明の第１の実施例によるアクチュエータの位置保持能力を示す図。
【図５】本発明の第２の実施例によるディスク装置の外観図。
【図６】本発明の第２の実施例によるディスク装置のアクチュエータの構成図。
【図７】本発明の第２の実施例によるアクチュエータの駆動力の原理を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例によるアクチュエータの第一の動作手順の例を示す図。
【図９】本発明の第２の実施例によるアクチュエータの第二の動作手順の例を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例によるアクチュエータの位置保持能力を示す図。
【符号の説明】
１０１…記録再生用ヘッド、１０２…ディスク、１０４…ヘッド支持機構、１０８…駆動力伝達部材、１０５…微動アクチュエータ、１０９…直動アクチュエータ、２０１…固定コア、２０２…可動コア、２０３…コイル、２０４…ばね、４０２…ポテンシャルエネルギー、５０１…固定子、５０２…可動子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk device, and more particularly to a disk device that can prevent data destruction due to an external impact during data recording.
[0002]
[Prior art]
In a conventional disk drive, the head is displaced from the track due to an external impact during recording or playback, and to prevent data destruction and reading errors, a piezoelectric actuator is mounted on the circuit board of the disk drive. A shock sensor composed of elements is provided. This shock sensor has a function of stopping the recording / reproducing operation when detecting a shock. In addition, the head position error signal for the track following operation is monitored, and a function of stopping the recording operation when the amount of deviation of the head from the track becomes large is provided.
[0003]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-226039, a movable portion for supporting a head of a disk drive and an inertial member movable in a direction opposite to the movable portion are provided so that an inertial force generated at the time of an external impact action is reduced. A method for trying to erase is disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional disk drive, a voice coil motor that responds well to an input operation amount is used as an actuator for moving a head positioning mechanism, in order to achieve high-precision head positioning on a track and high-speed head movement. It is common. Due to its structure, the voice coil motor generates a force proportional to the input current irrespective of the position of the movable part supporting the head. However, the voice coil motor alone does not have the ability to hold the position of the movable part. When the head is stopped at the target position, a feedback loop is formed together with a control circuit that detects the position of the head and calculates the operation amount of the actuator based on the detected value, and the current head position and the target head The head is positioned at the target position by controlling the deviation from the position to be small.
[0005]
In a disk device using this method, the head position is intermittently detected, and no force is applied to the movable portion while the head position is stopped, that is, the position holding force is not applied. For this reason, as described below, there is a problem that the apparatus is susceptible to disturbance acting on the apparatus.
[0006]
The degree of freedom of the movement of the head support mechanism is in the rotation direction, so when an external impact in the rotation direction acts on the disk device, the head positioning mechanism, which is a movable part, rotates relative to the disk device housing and the disk. Acceleration occurs. At this time, in the state where the movable part holds the position, since no force acts on the movable part, the acceleration generated from the outside becomes the acceleration for rotating the head support mechanism as it is. This acceleration causes a displacement of the head from the target position. However, since the time for detecting the head position is intermittent, the control circuit detects the deviation between the target position and the current head position at the next and subsequent head position detection times, and the control circuit cancels the deviation to the actuator for the first time. Output the quantity.
[0007]
If such a displacement occurs during recording / reproduction of the disk device, problems such as erroneous reading of reproduced data and destruction of adjacent data occur. For this reason, a head position shift caused by an external impact acts as a major obstacle in realizing high density and high reliability of the disk device.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a disk device having an actuator that does not cause a head displacement.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, an actuator for moving a head to a target radial position on a disk is constituted by a fixed portion fixed to a disk device housing and a movable portion connected to a head support mechanism. While the command value to the actuator is a constant value, from the fixed part to the movable part, the size depends on the position of the movable part, the force to move the head in the inner peripheral direction and the outer peripheral direction A force to be moved is simultaneously applied, and the movable portion is held at a minimum point of the potential energy of the force. Further, the actuator is composed of two actuators, and is operated in a direction opposite to each other (push-pull operation) to drive the head support mechanism. At this time, the two actuators are configured as coarse movement actuators, and the head support mechanism includes a fine movement actuator having a smaller movement amount than the coarse movement actuator, and the fine movement actuator is provided while the current value input to the coarse movement actuator is constant. It is preferable to provide a means for controlling so as to perform the track following operation by using.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a disk drive according to a first embodiment of the present invention. In this drawing, the housing cover is removed so that the internal structure can be seen.
[0011]
As shown in FIG. 1, in the disk device, one or a plurality of disks 102 as a recording medium are attached to a spindle motor 103 in a housing 110. A head 101 having a recording element for recording on a disk 102 and a reproducing element for reproducing is attached to the tip of a head support mechanism 104. The head support mechanism 104 has a center of gravity at the position of the pivot 106 by including the balancer 107. The head support mechanism 104 is rotated about the pivot 106 by the coarse movement actuators 109-1 and 109-2, and the head 101 moves at a high speed to a target radial position on the disk 102. The outer cylinders of the coarse movement actuators 109-1 and 109-2 are fixed to the housing 110. Furthermore, the head support mechanism 104 of the present embodiment is provided with a fine movement positioning actuator 105 having a smaller moving amount than the coarse movement actuator in order to perform fine positioning on the track. An upper lid (housing cover) 111 is fixed to the housing 110 containing these by bolts.
[0012]
A magnetic layer serving as a recording medium is formed on the surface of the disk 102. The recording medium has a servo area in which a servo signal for detecting a head position is recorded in advance, and a data area for storing data. The data area is located. The disk device performs positioning control using the head position signal obtained by reproducing the servo area so that the head follows the target track.
[0013]
In the embodiment shown in FIG. 1, the driving force of the coarse movement actuator of the head support mechanism 104 is generated by two linearly movable actuators 109-1 and 109-2.
[0014]
FIG. 2 shows a configuration of the actuator 109. This actuator is a type of DC solenoid, and a direct current is applied to a fixed core 201 made of a soft magnetic material and a coil 203 wound around the movable core 202, so that the fixed core 201 and the movable core 202 A magnetic attraction force is generated in between. The movable core 202 is attached to the driving force transmission member 108. The movable portion is supported by two springs 204-1 and 204-2, and a force is applied to the movable portion in advance in a direction in which the movable core 202 separates from the fixed core 201. In this embodiment, the two driving force transmitting members are substantially welded or the like to a rotating member (pivot 106: inserted into a pivot shaft 106 'and rotated around the shaft) fixing the magnetic head support mechanism 104. It is fixed at the target position.
[0015]
FIG. 3 shows the operation principle of the actuator of this embodiment. FIG. 3A is a diagram schematically showing how these forces act. A force 302 acts on the movable actuator portion connected to the driving force transmission member 108 in a direction in which the movable core 202 separates from the fixed core 201 by a spring 204. On the other hand, when the coil 203 is energized, the magnetic attraction force 301 acts on the movable core.
[0016]
FIG. 3B shows the state of the position of the movable part and the change in force.
[0017]
How the two forces 301 and 302 change depending on the position 303 of the movable unit will be described. Here, the position of the movable portion 303 is defined such that the rightward direction on the paper surface is the positive direction. FIG. 3B shows the case where the current value 304 flowing through the coil 203 is large (304-a), and FIG. 3C shows the case where the current is small (304-b). The profile of the magnetic attraction force 301 with respect to the position 303 can be variously set according to the tip shapes of the movable core and the fixed core. However, since the suction force generally decreases exponentially with respect to the distance from the fixed core, the profile becomes a curve 301. On the other hand, the spring force 302 changes like a straight line 302 because it is proportional to the displacement from the equilibrium point.
[0018]
At the current value 304-a, the two forces 301 and 302 balance at position 303-a. When the movable part is at the balancing position 303-a, a constant force 305-a always acts on the movable part in both the positive and negative directions. At the time of the current value 304-b, the magnetic attraction force 301 is smaller than that at the time of the current value 304-a, so that the balance position 303-b is a position shifted in the positive direction as compared with the position 303-a. That is, the actuator of this configuration example can change the balance position of the movable part by changing the current value that is the command value.
[0019]
That is, the coarse motion actuator of the present invention includes two actuators, and the position of the head support mechanism is changed by changing the force generated by each actuator. Further, even when the position is maintained, a balanced force is always generated so that both actuators maintain the position.
[0020]
A feature of the actuator of the present invention is that, when the input value is constant, the force acts so as to maintain a certain position by the action of the force as described above. FIG. 4 shows the relationship between the position of the movable part and the acting force.
[0021]
FIG. 4A shows a region near the balance point 303-b when the current is maintained at the current 304-b, and in 306 in FIG. 3C, the combined force 401 of the two forces 301 and 302 is a movable portion. FIG. 7 is a diagram illustrating a state of being changed by a position 303 of FIG. As shown in FIG. 3C, the magnitude relationship between the two forces 301 and 302 is switched at the balance position 305-b. Therefore, the combined force 401 is a force acting in the negative direction on the positive side from 303-b and in the positive direction on the negative side from 303-b, as shown in FIG.
[0022]
The force 301 received by the movable portion is the magnetostatic force between the movable core 202 and the force 302 is the elastic force of the spring 204. Therefore, the combined force 401 in FIG. 4A is the sum of the magnetostatic energy and the elastic energy of the spring. Is the force received by the gradient of the energy (potential energy) at the position represented by FIG. 4B shows the profile of this potential energy. It can be understood from the figure that the potential energy 402 becomes minimum at the balance point 303-b, and this point is the most stable. Considering the case where the movable portion is shifted by a minute distance 403 from the balance point 303-b, the shift 403 causes an increase in potential energy 402-a, and as a result, a force 401- that moves the movable portion in the direction of 303-b. a acts.
[0023]
From the above description, the actuator itself of the present invention itself has the function of negative feedback, and has the characteristic of maintaining the position of the movable part at the equilibrium position where the potential energy is minimized. This fact means that if the magnitude of the current flowing through the coil 203 is constant, the position of the movable portion always has a characteristic of maintaining a constant position without forming a feedback loop using a control circuit or the like. I do.
[0024]
The balancing position 303-b described above changes depending on the magnitude of the current flowing through the coil 203 as described with reference to FIGS. Since the balance position is uniquely determined for a certain current value, the movable portion can be positioned at an arbitrary position within the movable range of the actuator by determining the magnitude of the current value.
[0025]
In the disk device of this configuration example, two actuators 109 are arranged as shown in FIG. The movable portions of the two actuators 109-1 and 109-2 are connected to each other via a pivot 106 via a driving force transmission member 108. In the disk device, the movable angle of the head support mechanism 104 is limited to 30 to 40 degrees. Therefore, the stroke of the actuator 109 is at most about several mm. The transmission of the force from the driving force transmission member to the pivot does not require the use of a frictional force such as a gear or a roller, and the metal band fixed to the distal end side of the driving force transmission member 108 is fixed to the pivot 106 by spot welding or screwing. And connect them. Further, the driving force transmitting member 106 may be directly fixed to the pivot 106 by the above-described method. With such a configuration, the two actuators 109-1 and 109-2 operate in opposite directions (push-pull operation) to generate a couple around the pivot 106, and the driving force of the head support mechanism 104 is reduced. Become.
[0026]
By the way, in a direct-acting actuator, the movable portion is generally easy to move with respect to the translational acceleration in the movable direction that is input from the outside. However, in the present configuration example, as described above, in addition to the property that the actuator holds the position, the relative position of the head support mechanism 104 to the disk 102 does not change because the head support mechanism is driven by push-pull. This is because the angle of the head support mechanism 104 with respect to the housing changes only when the two actuators 109-1 and 109-2 move in directions opposite to each other.
[0027]
The disk device of this configuration example includes, in addition to the coarse movement actuator, a fine movement actuator 105 formed of a piezoelectric element in the head support mechanism 104. As described above, the coarse motion actuator of the present invention can maintain the position constant if the input current value is maintained constant. Therefore, it is not necessary to control the coarse movement using a feedback loop. Further, even when a fine movement actuator is used, the control system can form a control loop using only the fine movement, and there is an advantage that a positioning system using the fine movement actuator can be configured with a simple control system.
[0028]
As described above, this configuration has an advantage that the head does not shift from the track even when an external impact is applied. Furthermore, there is an advantage that the track following operation can be performed using a fine actuator without configuring a complicated control system.
[0029]
In the above embodiment, the actuators are controlled so as to operate by applying a force equal to or greater than the holding force during the operation of the actuator. However, the actuator on one side always generates a force equivalent to the holding force during the movement operation, and May be controlled to give a large force (displacement).
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the internal structure of the disk device of this configuration example with the housing cover opened.
[0031]
In the disk device of FIG. 5, the actuator for coarsely moving the head support mechanism 104 includes a stator 501 made of an electromagnet fixed to the housing 110, and a mover 502 made of a soft magnetic material movable between the stators. It is composed of an arm-shaped member 503 that transmits the movement of the mover 502 to the head support mechanism 104. That is, a driving force transmitting member 503 is provided at a predetermined mounting angle on a member (pivot 106) to which the head support mechanism 104 is mounted around the pivot shaft 106 ', and a movable element 502 is provided at the distal end thereof. The stators 501 are provided so as to sandwich the mover 502.
[0032]
FIG. 6 shows each component of the actuator. The stator 501 fixed to the housing 110 has an outer part 501a and an inner part 501b of a mover 502 that rotates on a circumference around a pivot shaft 106 ′. An electric wire 501d for generating a magnetic flux toward the inner stator through the mover 502 is wound around the outer stator 501a. The outer stator 501a and the inner stator 501b are magnetically coupled by a yoke 501c to form a set of stators. This set of stators is vertically divided on both sides of the pivot 106, and a total of four sets are arranged. The surfaces of the four stators 501 facing the mover 502 are provided with teeth 501e having a constant period. Similarly, the surfaces of the mover 502 facing the stator 501 have teeth having the same period as the teeth 501e. 502a is formed with the groove interposed. As described later, these are arranged so that the relative positional relationship of the teeth is different for each of the four sets of stators.
[0033]
The mechanism by which this actuator generates a driving force will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a diagram schematically illustrating a positional relationship between a set of stators and a mover. The period 702 of the stator teeth 501e and the mover teeth 502a are both set to be equal. When a current is passed through the electric wire 501d, a magnetic flux is generated in the stator 501a, and a magnetic circuit 701 looping around the mover 502, the stators 501b, and 501c is formed. As shown in FIG. 7 (a), when the position of the mover 502 is such that the teeth are aligned with each other, the reluctance between 501a, 502, and 501b is minimized, and the position is the most stable.
[0034]
On the other hand, as shown in FIG. 7B, at a position shifted from the state of FIG. 7A by a quarter with respect to the period 702 of the tooth space, the magnetic flux is generated in the gap 703 between the stator and the mover. Since it bends, reluctance is high and energy is high. At this time, since the magnetic flux tends to be straightened by its own tension, a force 704 is applied to the mover 502 in the left direction on the paper. Similarly, as shown in FIG. 7C, at a position shifted by a quarter of the period 702 in the direction opposite to that of FIG. The actuator of this configuration example uses the force generated in the mover 502 using the tension of the magnetic flux as the driving force of the head support mechanism.
[0035]
A sequence of rotating the head support mechanism using the forces acting on the mover 502 from the four sets of stators 501 will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a diagram illustrating the positional relationship between the four sets of the stator and the mover when the head support mechanism is stopped at a certain angle. The four sets of stators and movers were designated as 801-1 to 801-4. For the sake of convenience, the direction in which the head support mechanism moves to the outer peripheral side in each stator is set to the right side of the paper. As shown in FIG. 8A, the four stators are arranged so as to have a quarter of the period 702, that is, a phase shift of 90 degrees with respect to the mover.
[0036]
FIG. 8B shows an example of the simplest sequence of rotating the mover 502 in such an arrangement. FIG. 8B shows a time change of a current flowing through the electric wire 501d of each stator, and FIG. 8C shows a position change of one of the movers 502 corresponding to FIG. It is a thing.
[0037]
In the example shown in FIG. 8B, currents are supplied to the stator one by one (excitation) in the order that the phases are shifted by 90 degrees (the order of 501d-1 to 501d-4). For example, by switching the group to be excited from the state of being excited to 801-1 to 801-2, the mover 502 has a quarter of the period 702 so that the teeth are at the most stable position where the teeth face each other. 8 (c), and the position is maintained. By repeatedly repeating the same procedure, as shown in FIG. 8C, the mover 502 moves to the inner peripheral side in one-fourth steps every cycle 702.
[0038]
In the examples of FIGS. 8B and 8C, the position where the mover 502 stops is limited to discrete positions at quarter intervals of the period 702. 502 can be stopped at any position.
[0039]
FIG. 9 shows a sequence for performing continuous movement. At time 901-1, the positional relationship shown in FIG. The difference from the sequence of FIG. 8B is that, in FIG. 8B, one set to be excited always switches, whereas in FIG. 9A, two sets are excited simultaneously while changing the current. Is a point. FIG. 9 illustrates a case where the operation of rotating inward is performed based on the positional relationship illustrated in FIG. 8A at time 901-1. At time 901-1, only 801-1 is excited (501d-1), but when it moves to the inner circumference side thereafter, a current flows little by little to 801-2 whose phase is shifted by 90 degrees (501d-2). As the current of -2 is increased, the current of 801-1 is decreased and continuously changed. According to this procedure, the position of the mover 502 continuously changes as shown in FIG. 9B while maintaining the balance between the force from the stator 501-1 and the force from the stator 501-2.
[0040]
During the time from time 901-1 to time 901-2, when moving to the position 902-2, the force acting on the mover 502 is, as shown in FIG. A force 1001 acts and an inward force 1002 acts on 801-2 to balance each other. The magnitude of the force applied to the mover 502 from each stator when the mover 502 is at the position 902-2 is expressed as shown in FIG.
[0041]
A change in the vicinity of the force 902-2 obtained by combining the force of the outer circumferential force 1001 and the inner circumferential force 1002 has a profile as shown in FIG. 10C, and the profile of the potential energy of this force is shown in FIG. ), It becomes minimum at 902-2. From this, it is understood that negative feedback acts around the position 902-2 as in the first embodiment. From this, it is understood that also in the second embodiment of the present invention, the actuator itself has a function of negative feedback, and has a characteristic of holding the position of the movable portion at a balanced position where the potential energy is minimized. .
[0042]
In this embodiment, two actuators 510 are provided and two driving force transmitting members 503 transmit driving force. However, it is not necessary to use two actuators as long as the actuator can be configured to generate and hold a predetermined force when holding the head support mechanism with one actuator.
[0043]
In any of the above-described configuration examples, since the movable mechanism has no sliding portion, the reliability of the disk device is not reduced.
[0044]
As described above, in any of the configuration examples of the present invention, the actuator alone has the ability to hold the position without the positioning control by the feedback loop, and the relative position between the head and the disk even when an external impact is applied. Has the ability to hold. This prevents the data in the disk device from being destroyed and contributes to realizing high reliability.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if an acceleration such as an impact acts on the disk device from the outside, the actuator always generates a holding force, and the movable portion is easily moved with respect to the translational acceleration in the movable direction. Since the head support mechanism is driven by push-pull using two actuators, the relative position of the head support mechanism to the disk does not change with respect to the translational acceleration, and the relative position between the head support mechanism and the disk is maintained. The head can be prevented from being displaced from the track which causes data destruction or reading error, and the reliability of the disk device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a disk device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an actuator of the disk device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing the operation principle of the actuator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a position holding ability of the actuator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external view of a disk device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an actuator of a disk drive according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a principle of a driving force of an actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a first operation procedure of the actuator according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a second operation procedure of the actuator according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a position holding ability of an actuator according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101: Recording / reproducing head, 102: Disk, 104: Head support mechanism, 108: Driving force transmitting member, 105: Fine actuator, 109: Linear actuator, 201: Fixed core, 202: Movable core, 203: Coil, 204 .., Spring, 402, potential energy, 501, stator, 502, mover.

Claims

A disk, a head for recording and reproducing data on and from the disk, a head support mechanism for supporting the head , and a head for rotating the head support mechanism about a pivot to move the head on the disk. A disk device including an actuator including a movable portion that moves to a radius position to be moved and a fixed portion fixed to a housing,
The actuator includes two direct-acting actuators that perform a push-pull operation when driving the head support mechanism.
Each of the actuators acts on the movable portion from the fixed portion to balance a force for moving the head in the inner circumferential direction of the disk and a force for moving the head in the outer circumferential direction, and input current. is configured to change the balance position of the movable portion by changing the value, it operates to hold while a current value is constant, the position of the movable part relative to the said fixing portion in a fixed position A disk device characterized by the above-mentioned.

The disk apparatus according to claim 1, wherein the two actuators constructed as coarse actuator comprises a small fine actuator amount of movement in comparison with the coarse actuator to the head supporting mechanism, is inputted to the coarse actuator A disk device comprising means for controlling so as to perform a track following operation using the fine movement actuator while the current value is constant .