(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、
回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、
前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段と
を備えるとともに、
前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装した
ボイスコイルモータ駆動装置。
【請求項２】
空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、
回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、
前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段と
を備えるとともに、
前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止する第１フィルタ手段と、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以下の駆動信号の低域成分を通過させる第２フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から第２フィルタ手段の出力を減算する減算手段を設けた
ボイスコイルモータ駆動装置。
【請求項３】
第２フィルタ手段の増幅度を、第１フィルタ手段の増幅度よりも大きくした請求項２に記載のボイスコイルモータ駆動装置。
【請求項４】
空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、
回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、
前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段と
を備えるとともに、
前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するとともに高域周波数領域で２倍に増幅する第１フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から前記入力駆動信号を減算する減算手段を設けた
ボイスコイルモータ駆動装置。
【請求項５】
回転軸を中心に回動自在の回転部材の重心位置が、前記回転軸に対して前記複数のコイルの配置側になるように設定した
請求項１，請求項２または請求項４の何れかに記載のボイスコイルモータ駆動装置。
【請求項６】
複数のコイルの半径方向延伸部に発生する合力が所定の通電状態では回転部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力になるように半径方向延伸部の開き角の向きを互いに異ならせて回転軸に沿う方向に積層させて配設した
請求項１，請求項２，請求項４または請求項５の何れかに記載のボイスコイルモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置などのヘッド位置決めに使用されるボイスコイルモータ駆動装置に関し、特に回動型アクチュエータにより磁気ヘッドを磁気ディスク面上の目標トラックへ高精度に位置決めを行うボイスコイルモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型磁気ディスク装置に用いられる回動型のボイスコイルモータは図１６に示すように構成されている。
この従来のボイスコイルモータは、対向して配置された一対のヨーク１０１と、少なくとも一方のヨーク１０１に固定された永久磁石１０２と、これらのヨーク１０１と永久磁石１０２とで形成される空隙内に配設された扇型のコイル１０３と、軸受１０５の回りに自在に支持され一端に前記コイル１０３が取り付けられたアーム１０４とから構成されている。アーム１０４の他端には磁気ヘッド１０６が取り付けられており、磁気ヘッド１０６は磁気ディスク１０７の上を半径方向〔矢印Ｃ方向〕に自在に移動するように構成されている。
【０００３】
コイル１０３に所定の駆動電流を通電すると、フレミングの左手の法則によりコイル１０３に駆動力が発生して、コイル１０３が軸受１０５の回りに矢印Ａ方向に回動し、アーム１０４が軸受１０５を中心に矢印Ｂ方向に回動する。この動作を利用してボイスコイルモータ駆動装置は、アーム４の先端に搭載された磁気ヘッド１０６をコイル１０３の移動方向とは逆方向の矢印Ｃ方向に移動させてヘッド位置決めを行う。
【０００４】
近年、磁気ディスク装置は、小型化、大容量化が進んでいる。特に大容量化に向けてトラック密度の高密度化が進み、トラックピッチが狭くなる傾向にある。その結果、磁気ディスク装置では、磁気ディスク面上にデータを記録再生するために、磁気ヘッドを目標トラックに高精度に位置決めすることが望まれている。
【０００５】
磁気ディスク装置においては、磁気ヘッドの位置決めのために磁気ディスク上にサーボ情報をあらかじめ形成しておき、このサーボ情報に従って磁気ヘッドの位置決め制御が行われる。磁気ディスク装置は、このサーボ情報を磁気ヘッドで読み取り、目標トラックに対する磁気ヘッドの位置誤差を示す誤差信号を生成し、この誤差信号が最小となるように磁気ヘッドの位置を制御する。
【０００６】
したがって、磁気ヘッドの位置決め精度を高めるためには、位置決め制御系の制御帯域を拡大し、位置決め精度を確保する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術において、従来の回動型ボイスコイルモータを用いると、回動型ボイスコイルモータ自体に軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在するため、位置決め精度を高めるために位置決め制御系の制御帯域を上げると制御系が不安定となってしまう。すなわち、回動型ボイスコイルモータの高次機械共振特性により位置決めの制御帯域が制限されることになり、磁気ディスク装置の高記録密度化を阻害する要因となっている。
【０００８】
この現象を図１７を用いて詳しく説明する。
扇型のコイル１０３に電流を流すと、永久磁石１０２とヨーク１０１とから形成される磁気回路の磁界により、コイル１０３の半径方向延伸部１０８にはそれぞれ駆動力Ｆが発生する。
これらの合力によって軸受１０５の回りにトルクＴが発生し、コイル１０３の電流を適当に制御することで磁気ヘッド１０６の位置決めを行う。このとき、軸受１０５には約２Ｆのラジアル荷重が加わる。
【０００９】
高速駆動を行うためにコイル１０３に通電される電流を変化させると、軸受１０５に作用するラジアル荷重の方向および大きさが変化しアーム１０４は矢印Ｄの方向に振動する。
軸受１０５に作用するラジアル荷重２Ｆの方向は、磁気ヘッド１０６の位置決め時の移動方向Ｃとほぼ平行であるため、ラジアル荷重２Ｆにより発生するアーム１０４の振動は、磁気ヘッド１０６の位置決め精度の低下を招くという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は上記のような従来の問題点に鑑み、磁気ヘッドを支持するアームなどの部材にラジアル荷重を作用させることなく、位置決めの制御帯域を制限している軸受ばねに起因する固有振動の影響を除去することができ、高速かつ高精度に磁気ヘッドを位置決めすることのできるボイスコイルモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイスコイルモータ駆動装置は、複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段のうち一部には、駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したことを特徴とする。
また、本発明のボイスコイルモータ駆動装置は、回転部材の重心位置を、回転軸に対して前記複数のコイルの配置側になるように設定したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１記載のボイスコイルモータ駆動装置は、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なるように配置され複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したことを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、フィルタ手段を介して駆動されるコイルに電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を高速回転させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在する周波数領域では複数のコイルに電流がそれぞれ逆方向に通電されることになり、回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるため、回動部材を支持する軸受にラジアル荷重が作用することがなく、このラジアル荷重によってアームが振動したりすることはない。その結果、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めできる。
【００１４】
請求項２記載のボイスコイルモータ駆動装置は、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止する第１フィルタ手段と、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以下の駆動信号の低域成分を通過させる第２フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から第２フィルタ手段の出力を減算する減算手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項２において、第２フィルタの増幅度を、第１フィルタ手段の増幅度よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項４記載のボイスコイルモータ駆動装置は、  空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なる複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するとともに高域周波数領域で２倍に増幅する第１フィルタ手段と、第１フィルタ手段の出力から前記入力駆動信号を減算する減算手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項１，請求項２または請求項４において、回転軸を中心に回動自在の回転部材の重心位置が、前記回転軸に対して前記複数のコイルの配置側になるように設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載のボイスコイルモータ駆動装置は、請求項１，請求項２，請求項４または請求項５において、複数のコイルの半径方向延伸部に発生する合力が所定の通電状態では回転部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力になるように半径方向延伸部の開き角の向きを互いに異ならせて回転軸に沿う方向に積層させて配設したことを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明によるボイスコイルモータ駆動装置を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
〔実施の形態１〕
図１〜図６は〔実施の形態１〕を示す。
図１はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、磁気ディスク１は、スピンドルモータ（図示せず）により回転される。磁気ヘッド２は磁気ディスク１上にデータを記録または再生する。
【００１９】
磁気ヘッド２は、軸受４の回りに回動自在に支持されたアーム３の一端に搭載されており、ボイスコイルモータ７によってアーム３を回動させて磁気ヘッド２を目標トラックへ移動させる。
ボイスコイルモータ７は、図２と図３にも示すように上下一対のヨーク６の少なくとも一方のヨーク６に固定された永久磁石８と、これらのヨーク６と永久磁石８とで形成される空隙内に配設された扇型のコイル５を有している。
【００２０】
更に詳しくは、コイル５は２つのコイル５ａ，５ｂを軸受４の軸方向に積層配置した状態でアーム３に搭載されており、軸受４の回転中心軸Ｏを中心に矢印Ａの方向に永久磁石８（２１はＳ極、２２はＮ極を示す）の表面に沿って回動するように保持されている。
コイル５ａ，５ｂは、図２に示すようにコイル５ａの駆動力を発生する２つの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂのなす開き角θ１の向きと、コイル５ｂの駆動力を発生する２つの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂのなす開き角θ２の向きとが、互いに異なるように（図面では、コイル５ａは回転軸Ｏ側に開き、コイル５ｂは回転軸Ｏと反対側に開くように）配置されている。
【００２１】
コイル５ａ，５ｂには、矢印ｉａ，ｉｂに示す方向に電流が通電される。このコイル５ａ，５ｂと所定の空隙を介して一対のヨーク６がコイル５ａ，５ｂの上下に配置されており、下側のヨーク６のコイル５ｂ側の面には永久磁石８が固定されていて磁気回路を構成している。
なお、図面では下側のヨーク６のみに永久磁石を配置した構成としたが、上側のヨーク６に永久磁石を配置した構成としてもよいし、また両方のヨーク６に永久磁石を配置した構成としてもよい。
【００２２】
この構成において、ヨーク６が発生する磁界とコイル５ａ，５ｂに通電される電流との相互作用により、アーム３が回転力を受ける。
コイル５ａ，５ｂに通電するボイスコイルモータ駆動装置は図１のように構成されている。
駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し、駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕは高域通過フィルタ１２にも入力され、高域通過フィルタ１２は駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号Ｕａとして駆動回路１１ｂへ出力する。
【００２３】
駆動回路１１ｂは、高域通過フィルタ１２の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
したがって、駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じて駆動コイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂ（矢印は電流方向を示している）を通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させる。
【００２４】
高域通過フィルタ１２の入力である駆動信号Ｕから出力信号Ｕａまでの伝達特性を示す周波数特性図を図４に示す。
図４において、フィルタ手段Ｊとしての高域通過フィルタ１２は、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数では、入力としての駆動信号Ｕをそのままの大きさで駆動回路１１ｂに出力するが、遮断周波数ｆｃより低域の周波数では駆動信号Ｕの大きさを減衰させて出力信号Ｕａを駆動回路１１ｂに出力する。
【００２５】
なお、遮断周波数ｆｃは軸受４の軸受ばねに起因する固有振動周波数より低い周波数に設定されて、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するように構成されている。
したがって、駆動信号Ｕが遮断周波数ｆｃより高域の周波数領域では、駆動信号Ｕに応じた電流がコイル５ａ，５ｂの両方にそれぞれ通電されるが、駆動信号Ｕが遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、高域通過フィルタ１２の作用により駆動信号Ｕに応じた電流はコイル５ｂには通電されず、コイル５ａにのみ通電される。
【００２６】
このように構成されたボイスコイルモータ駆動装置について、その動作を図５および図６を用いて説明する。
図５におけるＮ，Ｓはそれぞれ永久磁石８に着磁されている磁極を示す。図５において、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電される。図５に示す矢印ｉ１，ｉ２は、それぞれコイル５ａ，５ｂに通電される電流の方向で、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電されることになる。
【００２７】
矢印ｆ１はコイル５ａの２つの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂにそれぞれ発生する駆動力、矢印ｆ２はコイル５ｂの２つの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂにそれぞれ発生する駆動力で、矢印Ｆはｆ１とｆ２の合力を示す。
図６は、図５に示すように２つのコイル５ａ，５ｂに互いに逆方向に電流を通電した場合の全体動作を模式的に表した図で、矢印Ｔは軸受４の回りに発生するトルクを示す。上側のコイル５ａには矢印ｉ１方向に通電し、下側のコイル５ｂに矢印ｉ２方向に通電すると、永久磁石８とヨーク６とからなる磁気回路によって生成される磁界により、上側のコイル５ａの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂには駆動力ｆ１がそれぞれ図５の矢印方向に発生し、また下側コイル５ｂの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂには駆動力ｆ２が図５の矢印方向に発生する。
【００２８】
よって、コイル全体としては駆動力ｆ１，ｆ２の合力である力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
したがって、図６に示すように、２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｃに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。
【００２９】
軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００３０】
なお、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、駆動回路１１ｂに接続されたコイル５ｂには高域通過フィルタ１２の作用により駆動信号Ｕが遮断されるため、電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を回動させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。
【００３１】
〔実施の形態２〕
図７〜図１０は〔実施の形態２〕を示す。
〔実施の形態１〕では低域周波数で一方のコイルの通電が阻止されるのに対して、この〔実施の形態２〕では通電の電流の方向が切り換える点が異なっている。
【００３２】
図７はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、ボイスコイルモータ７の構成は〔実施の形態１〕と同様である。
図７において、駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し、駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕはフィルタ手段Ｊを介して駆動回路１１ｂにも入力される。
詳しくは、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ７１と低域通過フィルタ７２にも入力され、高域通過フィルタ７１は駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号ＵＨとして出力し、低域通過フィルタ７２は、駆動信号Ｕの低域周波数成分だけを出力信号ＵＬとして出力する。出力信号ＵＨと出力信号ＵＬは、減算器７３にそれぞれ入力され、減算されて出力信号Ｕａ（＝ＵＨ−ＵＬ）を駆動回路１１ｂへ出力する。駆動回路１１ｂは、減算器８３の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
【００３３】
駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じてコイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂを通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させ、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決めを行う。
低域通過フィルタ７２の入力駆動信号Ｕから出力信号ＵＬまでの伝達特性を示す周波数特性図を図８に示す。
【００３４】
低域通過フィルタ７２は、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数では、入力としての駆動信号Ｕをそのままの大きさで減算器７３に出力するが、遮断周波数ｆｃより高域の周波数では駆動信号Ｕの大きさを減衰させて出力信号ＵＬを減算器７３に出力する。
なお、遮断周波数ｆｃは軸受４の軸受ばねに起因する固有振動周波数より低い周波数に設定されて、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するように構成されている。
【００３５】
高域通過フィルタ７１は、図１のボイスコイルモータ駆動装置を構成する高域通過フィルタ１２と同一の周波数特性（図４）を有するものとすれば、図７のボイスコイルモータ駆動装置では、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では駆動信号Ｕは、低域通過フィルタ７２を介して、さらに減算器７３で信号の符号を反転されて、駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝−ＵＬ）。一方、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ７１と減算器７３を介して駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝ＵＨ）。したがって、駆動信号Ｕの周波数に応じた大きさと方向の電流がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電される。
【００３６】
このように構成されたボイスコイルモータ駆動装置について、その動作を図９および図１０を用いて説明する。
遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ７１と減算器７３を介して駆動回路１１ｂに入力されるので、図１に示すボイスコイルモータ駆動装置と同様に駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電されることになる。
【００３７】
したがって、図６に示すように２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｃに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。
軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００３８】
遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、駆動信号Ｕは低域通過フィルタ７２を介して、さらに減算器７３で符号を反転して駆動回路１１ｂに入力されるので、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ３，ｉ４がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには同方向に電流が通電されることになる。
図１０は、図９に示すように２つのコイル５ａ，５ｂに同方向に電流を通電した場合の全体動作を模式的に表した図で、矢印Ｔは軸受４の回りに発生するトルクを示す。上側のコイル５ａ、下側のコイル５ｂに電流をそれぞれ矢印ｉ３，ｉ４の同方向に通電した場合を示している。上側のコイル５ａの半径方向延伸部２３ａ，２３ｂには駆動力ｆ３がそれぞれ図５の矢印方向に発生し、また下側コイル５ｂの半径方向延伸部２４ａ，２４ｂには駆動力ｆ４が図９の矢印方向に発生する。コイル全体としては駆動力ｆ３，ｆ４の合力である力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
【００３９】
これにより、図６の２つのコイル５ａ，５ｂに逆方向に通電した場合より大きなトルクＴが得られ、磁気ヘッド２をより高速で移動させることができる。
このように、２つのコイルの通電方向の組み合わせを切り換えることで異なった特徴を持つ複数の動作を実現できるため、これらの動作の特徴を活かすように駆動装置の動作モードを駆動信号Ｕの周波数に応じて使い分けることがこの実施の形態である。
【００４０】
すなわち、磁気ヘッドの位置決め精度が要求されるが、大きなトルクを特に必要としないトラッキング動作の場合には、図５に示した逆方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動する。また、磁気ヘッドの高速移動のみが要求され、より大きなトルクを必要とするシーク動作の場合には、図９に示した同方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動するのである。
【００４１】
以上のように、トラッキング動作、シーク動作などの各動作モードに応じて、２つのコイル５ａ，５ｂに通電する電流の方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切り換え、目的とする動作モードに対して最適なモードでボイスコイルモータを駆動することができる。したがって、従来よりも高速でかつ高精度な磁気ヘッドの位置決めを実現することが可能になる。
【００４２】
また磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには２つのコイルに電流を通電するので、図１に示した〔実施の形態１〕によるボイスコイルモータ駆動装置に比べて、コイルの利用率が上がり磁気ヘッドを目標トラックまで高速に移動することも可能となる。
なお、図７に示す〔実施の形態２〕では高域通過フィルタ７１の遮断周波数ｆｃと低域通過フィルタ７２の遮断周波数ｆｃとは、一致しているものとして説明したが、この二つのフィルタの遮断周波数ｆｃは異なっていてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
〔実施の形態３〕
図１１と図１２は〔実施の形態３〕を示す。
図１１はボイスコイルモータ駆動装置を備えたハードディスク装置を示し、ボイスコイルモータ７の構成は〔実施の形態１〕と同様である。
図１１において、駆動回路１１ａは、入力された駆動信号Ｕを増幅し駆動信号Ｕに応じた電流ｉａをコイル５ａに通電する。駆動信号Ｕはフィルタ手段Ｊを介して駆動回路１１ｂにも入力される。
詳しくは、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１と減算器８３にも入力され、高域通過フィルタ８１は、駆動信号Ｕの高域周波数成分だけを出力信号ＵＨとして出力し、出力信号ＵＨは乗算器８２に入力される。乗算器８２の出力２ＵＨと駆動信号Ｕは、減算器８３に入力され、減算されて出力信号Ｕａを駆動回路１１ｂへ出力する。駆動回路１１ｂは、減算器８３の出力信号Ｕａを増幅し、出力信号Ｕａに応じた電流ｉｂをコイル５ｂに通電する。
【００４４】
駆動回路１１ａ，１１ｂは、入力された駆動信号Ｕに応じて駆動コイル５ａ，５ｂにそれぞれ電流ｉａ，ｉｂを通電し、アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を目標トラックまで移動させ、位置決めを行う。
高域通過フィルタ８１は、図１および図７のボイスコイルモータ駆動装置を構成する高域通過フィルタ１２，７１と同様の周波数特性（図４）を有するものとすれば、図１１のボイスコイルモータ駆動装置では、遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ８１を通過せず、信号は遮断される。
【００４５】
よって、駆動信号Ｕは、減算器８３で信号の大きさはそのままで符号を反転させた状態で、駆動回路１１ｂへ出力される（Ｕａ＝−Ｕ）。一方、遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では駆動信号Ｕは、高域通過フィルタ８１をそのまま通過して、ゲインが２倍の乗算器８２へ入力される。乗算器８２は入力された駆動信号Ｕを２倍に増幅し、２Ｕの信号を出力する。乗算器８２の出力２Ｕと駆動信号Ｕは、減算器８３に入力され、減算されて出力信号Ｕａ（＝２Ｕ−Ｕ＝Ｕ）を駆動回路１１ｂへ出力する。
【００４６】
すなわち、高域通過フィルタ８１の遮断周波数ｆｃより十分高域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過し、乗算器８２を介して減算器８３へ入力されるので、減算器８３からは駆動信号Ｕと等しい出力信号Ｕａ（＝Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力されるので、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電される（図５）。
【００４７】
駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過しないので、減算器８３からは、信号の大きさはそのままで符号が反転された出力信号Ｕａ（＝−Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力され、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには互いに逆方向に電流が通電される（図５）。
【００４８】
したがって、図６に示すように２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する合力Ｆは、アーム３の先端に搭載された磁気ヘッド２の移動方向Ｄに対して垂直な方向の偶力になるため、軸受４には回転中心Ｏ回りのトルクＴのみが発生し、ラジアル荷重は発生しない。軸受４にラジアル荷重が発生しないため、アーム３は振動することがない。その結果、磁気ヘッド２を目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のとき制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、磁気ヘッド２の位置決め精度を向上させることができる。
【００４９】
遮断周波数ｆｃより十分低域の周波数領域では、駆動信号Ｕは高域通過フィルタ８１を通過しないので、減算器８３からは、信号の大きさはそのままで符号が反転された出力信号Ｕａ（＝−Ｕ）が駆動回路１１ｂへ出力され、駆動信号Ｕに応じた電流ｉ１，ｉ２がコイル５ａ，５ｂにそれぞれ通電され、２つのコイル５ａ，５ｂには同方向に電流が通電される（図９）。
【００５０】
したがって、図１０に示すようにコイル全体としては、２つのそれぞれの半径方向延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに発生する駆動力ｆ３，ｆ４の合力である合力Ｆが２つのコイルのそれぞれの半径延伸部２３ａ，２４ａおよび２３ｂ，２４ｂに作用することになる。
これにより、図６に示すような２つのコイル５ａ，５ｂに逆方向に電流を通電した場合より大きなトルクＴが得られ、磁気ヘッド２をより高速で移動させることができる。
【００５１】
このように、２つのコイルの通電方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切換えることで異なった特徴を持つ複数の動作を実現することができる。すなわち、磁気ヘッドの位置決め精度が要求されるが、大きなトルクを特に必要としないトラッキング動作の場合には、図５に示した逆方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動する。また、磁気ヘッドの高速移動のみが要求され、より大きなトルクを必要とするシーク動作の場合には、図９に示した同方向の通電の組み合わせでコイル５ａ，５ｂをそれぞれ駆動するのである。
【００５２】
この実施の形態によれば、トラッキング動作、シーク動作などの各動作モードに応じて、２つのコイル５ａ，５ｂに通電する電流の方向の組み合わせを駆動信号Ｕの周波数に応じて切り換え、目的とする動作モードに対して最適なモードでボイスコイルモータを駆動することができる。したがって、従来よりも高速でかつ高精度な磁気ヘッドの位置決めを実現することが可能になる。
【００５３】
また磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには２つのコイルに電流を通電するので、コイルの利用率が上がり磁気ヘッドを目標トラックまで高速に移動することも可能となり、駆動装置に必要とするフィルタも高域通過フィルタのみであるため、構成が簡略化されるという、図７の〔実施の形態２〕によるボイスコイルモータ駆動装置にはない特徴を有する。
【００５４】
以上の説明では、回転部材の重心位置は、回転軸の中心軸Ｏに一致しているものとしたが、回転部材の重心位置が、回転軸の中心軸Ｏと一致していない場合について説明する。
図１２は、回動型アクチュエータの回転部材アーム３の重心Ｇと回転軸Ｏの中心とを一致させた場合の駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図である。
【００５５】
図１２において、慣性モーメントを持つ回動型アクチュエータの駆動入力（駆動信号Ｕ）から磁気ヘッドの変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで単調に減衰する。したがって、その位相特性は低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。したがって、図１２に示すような単調な伝達特性を有するアクチュエータを使用する場合には、位置制御系に制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償(位相進み補償)を施せば、容易に磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができる。
【００５６】
〔実施の形態４〕
図１３〜図１５は〔実施の形態４〕を示し、図１３はアーム３の軸受４への支持位置を示している。
図１３において、Ｏは軸受４で支持される支持位置、つまり回転軸を示し、アーム３は回転軸Ｏを中心に回動する。Ｇは、一端に磁気ヘッド２が搭載され他端に駆動コイル５ａ，５ｂが固着されたアーム３の重心位置を示す。すなわち、この実施の形態の回動型のボイスコイルモータ７は、回動するアーム３の重心位置Ｇが、回転軸Ｏに一致しないように構成されている。具体的には、アーム３の重心位置Ｇが、回転軸Ｏに対してコイル５ａ，５ｂと同じ配置側になるように構成されている。
【００５７】
図１４および図１５は、回動型ボイスコイルモータ７の駆動入力である駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図である。
図１４は、アーム３の重心位置Ｇが回転軸Ｏに対して駆動コイル５ａ，５ｂの反対側の位置になるように構成した場合の駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性を示す周波数特性図であり、図１５は、図１３に示すようにアーム３の重心位置Ｇを回転軸Ｏに対してコイル５ａ，５ｂと同一側の位置になるように構成した場合の周波数特性を示す。
【００５８】
図１４および図１５において、アーム３の重心位置Ｇを回転軸Ｏの中心とをずらせた場合には、低域の周波数においては、図１２と同様、駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰し、その位相特性は、低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。さらに図１４の場合には、高域の周波数においては、回転軸の軸受ばねに起因する固有振動が周波数特性に現れ、ゲイン特性には共振点９１および反共振点９２が発生し、位相特性には、−１８０度からさらに位相遅れを発生している。
【００５９】
したがって、図１４に示すような伝達特性を有するボイスコイルモータを使用する場合には、たとえ、制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償（位相進み補償）を行っても、図１４の共振点９１における共振周波数以上に制御帯域を上げることができない。
よって、磁気ヘッドのトラッキング動作時において、２つのコイル５ａ，５ｂに互いに逆方向に電流を通電させて回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるように構成しても、回動部材を支持する軸受に対して重心Ｇが回転中心からずれているため、慣性力によるラジアル荷重が軸受に作用する。
【００６０】
このラジアル荷重によってアームが振動することになり、高トラック密度化のために磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができず、磁気ヘッドの位置決め精度を十分に高めることができない。
一方、図１５において、アーム３の重心位置Ｇが回転軸Ｏに対して２つのコイル５ａ，５ｂと同一側の位置になるように構成した場合（図１３）には、低域については、図１２と同様、駆動信号Ｕから磁気ヘッド２の変位量ｘへの伝達特性のゲイン特性は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰し、その位相特性は、低域で既に−１８０度と位相遅れを生じている。ところが、高域の周波数においては、重心位置Ｇを回転軸Ｏの中心からコイル５ａ，５ｂ側にずらせたことにより、回転軸Ｏの軸受ばねに起因する共振点９４のピークは抑えられ、共振点９４より低い周波数に反共振点９３が現れている。その位相特性は、−１８０度から位相遅れを取り戻すような特性曲線を示す。したがって、図１５に示すような伝達特性を有する回動型のボイスコイルモータを使用する場合には、位置制御系に、制御系の安定化のために従来よく行われる位相補償(位相進み補償)を施せば、容易に磁気ヘッドの位置決め制御帯域を上げることができる。
【００６１】
この構成によれば、磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、複数のコイルには互いに逆方向に回転トルクが発生するように電流が通電され、複数のコイルは回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生するが、回動部材の重心が回転軸に対して複数のコイルの位置側になるように構成されているため、回動部材を支持する回転軸にラジアル荷重が発生する。その結果、アームは加振されるが、回動部材の全体の重心に磁気ヘッドの移動方向とは逆方向の慣性力が作用するため、これがアームの加振力を軽減するように作用する。したがって、回転軸が加振されにくくなり、回動部材の重心位置は、回転軸に一致しないように回動自在に支持されていても、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、回動部材の重心位置は、回転軸に特に一致させる必要がないので、ボイスコイルモータの設計の自由度が増す。
【００６２】
上記の〔実施の形態４〕ではコイル５ａ，５ｂへ通電する電気回路は従来と同じであったが、この電気回路を〔実施の形態１〕〜〔実施の形態３〕の何れかに記載の回路に変更して構成することもできる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明のボイスコイルモータ駆動装置によれば、空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石と、回転軸を中心に回動自在の回転部材に搭載され前記永久磁石と前記ヨークとから形成される磁気空隙内に配設されるとともにトルク発生に寄与する半径方向延伸部を有し前記半径方向延伸部の開き角の向きが互いに異なるように配置され複数のコイルと、前記複数のコイルに駆動信号に応じて電力を供給する複数の駆動手段とを備えるとともに、前記複数の駆動手段のうち一部には、少なくとも前記回転軸の軸受ばねによる固有振動周波数以上の駆動信号の高域成分を通過させて低域成分の通過を阻止するフィルタ手段を介装したため、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作のときには、フィルタ手段を介して駆動されるコイルに電流が通電されない。したがって、従来のボイスコイルモータと同様に１つのコイルだけに電流を通電させることにより、アームの回転部材を高速回転させて磁気ヘッドを目標トラックまで移動させる。磁気ヘッドを目標トラックへ位置決め制御するトラッキング動作のときには、軸受ばねに起因する高次の機械共振が存在する周波数領域では複数のコイルに電流がそれぞれ逆方向に通電されることになり、回動部材の移動方向に対して垂直な方向の偶力を発生させるため、回動部材を支持する軸受にラジアル荷重が作用することがなく、このラジアル荷重によってアームが振動したりすることはない。その結果、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができ、回動部材のアーム先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めできる。
【００６４】
また、磁気ヘッドを変位させる回動部材の重心が回転軸に対して複数のコイルの位置側になるように構成すれば、回動部材を支持する回転軸に発生するラジアル荷重によりアームは加振されるが、回動部材全体の重心に磁気ヘッドの移動方向とは逆方向の慣性力が作用するため、これがアームの加振力を軽減するように作用し、回転軸が加振されにくくなる。したがって、回動部材の重心位置は、回転軸に正確に一致していなくても、制御帯域を制限していた回転軸の軸受ばねに起因する固有振動の影響を受けることがなく、磁気ヘッドの位置決め制御帯域を拡大することができる。したがって、回転部材の先端に取り付けられた磁気ヘッドを高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、回動部材の重心位置は、回転軸に正確に一致させる必要がないので、ボイスコイルモータの設計が容易な高トラック密度の磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の〔実施の形態１〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図２】同実施の形態の要部平面図
【図３】同実施の形態の要部断面図
【図４】同実施の形態の高域通過フィルタの周波数特性図
【図５】同実施の形態の動作を示す模式図
【図６】同実施の形態の動作を説明する模式図
【図７】本発明の〔実施の形態２〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図８】同実施の形態の低域通過フィルタの周波数特性図
【図９】同実施の形態の動作を示す模式図
【図１０】同実施の形態の動作を説明する模式図
【図１１】本発明の〔実施の形態３〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置の構成図
【図１２】回転部材の重心と回転軸中心とを一致させた場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１３】本発明の〔実施の形態４〕に係わるボイスコイルモータ駆動装置を構成するアームの軸受への支持位置を示すための平面図
【図１４】回転部材の重心が回転軸に対して複数のコイルと反対側の位置にした場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１５】回転部材の重心が回転軸に対して複数のコイルと同一側の位置にした場合の駆動信号と磁気ヘッドの変位量との間の伝達特性を示す周波数特性図
【図１６】従来のボイスコイルモータの斜視図
【図１７】従来のボイスコイルモータの動作を説明するための平面図
【符号の説明】
１      磁気ディスク
２      磁気ヘッド
４      軸受
７      ボイスコイルモータ
１１      駆動回路
１２，７１，８１    高域通過フィルタ
７２      低域通過フィルタ
Ｕ    駆動信号
Ｇ    重心
【図１】
0003657146.tif 000002
【図２】
0003657146.tif 000003
【図３】
0003657146.tif 000004
【図４】
0003657146.tif 000005
【図５】
0003657146.tif 000006
【図６】
0003657146.tif 000007
【図７】
0003657146.tif 000008
【図８】
0003657146.tif 000009
【図９】
0003657146.tif 000010
【図１０】
0003657146.tif 000011
【図１１】
0003657146.tif 000012
【図１２】
0003657146.tif 000013
【図１３】
0003657146.tif 000014
【図１４】
0003657146.tif 000015
【図１５】
0003657146.tif 000016
【図１６】
0003657146.tif 000017
【図１７】
0003657146.tif 000018