(57)【要約】【課題】共振測定装置における非並進運動を評価して潜在的に補正する装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明の設計では、読み取り／書き込みヘッドを含むＨＧＡアセンブリなどの物品の応答、及びヘッド共振テスタなどの振動装置の励振を測定し、２点または３点測定のいずれかを用いて補正係数を計算する。変動周波数において構造体をさらに振動させることにより、この補正係数を評価することができる。振動装置の測定は、加速度計を使用し、または光ビームを用いた光学的測定により実現できる。【選択図】図６
2004163398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動装置に取り付けられた物品に対する改良された応答表示を提供する方法であって、
装置において物品応答量を測定するステップと、
前記振動装置において振動装置励振量を決定するステップと、
前記振動装置励振量を前記物品応答量に幾何学的に関連づける補正係数を算出するステップと、
振動装置及び物品の生データへの前記補正係数の適用に基づき、前記応答表示を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記物品はヘッド／サスペンション部材を含むＨＧＡを含み、前記振動装置はヘッド共振テスタを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記振動装置励振量の測定には加速度計を用いて前記振動装置の加速度を測定する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、特定周波数における前記物品の予想応答に基づき前記応答表示を修正するステップをさらに含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記振動装置励振量を決定するステップは、前記振動装置の複数の点において前記振動装置の速度励振を測定するステップを含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記複数の点は、前記振動装置上の２点を含む方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記複数の点は、前記振動装置上の３点を含む方法。
【請求項８】
請求項５に記載の方法において、光エネルギビームを用いて励振速度を測定する方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、応答表示決定ステップは、前記補正係数を適用して前記物品における周波数応答を表す伝達関数を決定するステップを含む方法。
【請求項１０】
物品が取り付けられた振動装置の励振表示を決定する装置であって、
少なくとも１つの振動周波数で振動を受けた際の物品応答を測定する物品応答測定装置と、
少なくとも１つの振動周波数で振動を受けた際の振動装置励振を測定する振動装置励振測定装置と、
前記物品応答に対する前記振動装置励振にもとづき補正係数を算出し、受信した物品応答及び振動装置励振に前記補正係数を適用する演算装置と、
を含む装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記物品応答測定装置は、光エネルギ照射器及びセンサを含む装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記振動装置励振測定装置は加速度計を含む装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置において、前記振動装置励振測定装置は、光エネルギ照射器及びセンサを含む装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置において、前記補正係数は、前記振動装置と前記物品との幾何学的関係に基づく装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置において、前記物品応答測定装置は物品の速度を測定し、振動装置励振測定装置は前記振動装置の加速度を測定する装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の装置において、前記物品応答測定装置は物品の速度を測定し、振動装置励振測定装置は前記振動装置の並進速度を測定する装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の装置において、前記振動装置励振測定装置は、前記振動装置の複数の点に対する応答を測定する装置。
【請求項１８】
共振誘導装置に取り付けられた部品の共振挙動を決定する方法であって、
少なくとも１つの周波数に対して前記部品上の位置に対する部品の共振挙動を識別するステップと、
少なくとも１つの周波数に対して前記共振誘導装置上の少なくとも１位置に対する共振誘導装置の励振挙動を決定するステップと、
変動周波数における前記部品共振挙動と前記共振誘導装置励振挙動とにもとづき補正係数を演算し、前記補正係数は前記部品と前記共振誘導装置とを幾何学的に関連づけるステップと、
前記部品及び前記共振誘導装置に対する受信データに前記補正係数を適用するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記部品は、ヘッド／サスペンション部材を含むＨＧＡを含み、前記共振誘導装置はヘッド共振テスタを含む方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、前記共振誘導装置の共振挙動決定ステップは、加速度計を用いて前記共振誘導装置の加速度を測定する方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法であって、さらに、
前記部品及び前記共振誘導装置に対して受信したデータに対する前記補正係数の適用に基づき応答表示を決定するステップと、
特定周波数における前記部品の予想応答に基づき前記励振表示を修正するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法において、前記共振誘導装置励振挙動決定ステップは、前記共振誘導装置上の複数の位置において前記共振誘導装置の励振速度を測定するステップを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記複数の位置は、前記共振誘導装置上の２点を含む装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、前記複数の点は、前記共振誘導装置上の３点を含む装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法において、光エネルギビームを用いて励振速度を測定する方法。
【請求項２６】
請求項１８に記載の方法であって、
前記部品及び前記共振誘導装置に対して受信したデータへの前記補正係数の適用に基づき応答表示を決定するステップをさらに含み、
前記応答表示決定ステップは、前記補正係数を適用して前記部品における周波数応答を示す伝達関数を決定する方法。
【請求項２７】
部品の非並進的運動を補償する方法であって、
変動周波数における前記部品の部品周波数応答を決定するステップと、
前記部品を振動させるために用いられる運動装置の運動装置周波数励振を、変動周波数において決定するステップと、
前記部品周波数応答と前記運動装置周波数励振とにもとづき補正係数を演算するステップと、
前記部品に運動を適用し、前記部品及び前記運動装置からのデータに前記補正係数を適用することにより該補正係数の質を評価するステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、前記部品はヘッド／サスペンション部材を含むＨＧＡを含み、前記運動装置はヘッド共振テスタを含む方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法において、前記運動装置周波数励振決定ステップは、加速度計を使用して前記運動装置の加速度を測定するステップ。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法であって、前記部品及び前記運動装置に対して受信したデータへの前記補正係数の適用に基づき応答表示を決定するステップと、
特定周波数における前記部品の予想応答にもとづき、前記応答表示を再評価するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の方法であって、前記運動装置周波数励振決定ステップは、前記運動装置上の複数の位置における前記運動装置の励振速度を測定するステップを含む方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記複数の点は運動装置上の２点を含む方法。
【請求項３３】
請求項３１に記載の方法において、前記複数の点は運動装置上の３点を含む方法。
【請求項３４】
請求項３１に記載の方法において、光エネルギビームを使用して励振速度を測定する方法。
【請求項３５】
請求項２７に記載の方法であって、
前記部品及び前記運動装置に対して受信したデータに対する前記補正係数の適用に基づき応答表示を決定するステップをさらに含み、
応答表示決定ステップは、前記補正係数を適用して前記部品における周波数応答を表す伝達関数を決定するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に共振補償の分野に関し、より特定的にはハードディスクドライブヘッドサスペンションの機械的共振効果、例えばねじれや揺れの補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブはディジタル情報の記憶に用いられる磁気記録装置である。ディジタル情報は、１つ以上の磁気記録ディスクのいずれかの面の実質的に同心のトラック上に記録される。ディスクはスピンドルモータに回転自在に装填され、アクチュエータアームに取り付けられた読み取り／書き込みヘッドがボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により回転されてディスク上の情報にアクセスする。ボイスコイルモータは、ピボットアームまたはサスペンションを回転し、ヘッドをディスク面の上方において径方向に移動する。読み出し／書き込みヘッドは一般に、データ記憶トラックを定める適切な情報の読み出し及び書き込みを保証すべく、ディスク上に正確に位置決めされなければならない。システムがディスクにサーボパタンを書き込んだ後、各ディスクをハードドライブアセンブリに加えることができる。
【０００３】
ディスクのサーボ及びデータトラックに含まれる情報は、正確に書き込まなければならない。一般的な構成においては、１つまたは複数のヘッドが用いられ、これらのヘッドが特定の機械特性を有するサスペンションまたはアームを介して回転自在の基部に接続されている。アームの共振挙動は、ヘッドによって書き込まれ、読み取られるデータの精度に大きく影響する。これは、アームまたはサスペンションにおける大きな共振はヘッドの位置を大きく変えるためである。
【０００４】
ディスクドライブサスペンションの機械的共振特性のテストでは、ヘッド共振テスタ、すなわちＨＲＴなどの装置によって、サスペンションとヘッドとの合成アセンブリにおける種々の共振モードを、このアセンブリを振動させることにより起こす必要がある。ＨＲＴまたは振動機は、限定的ではないが１ＫＨｚから４０ＫＨｚの範囲を含む特定範囲内で共振モードを生じさせることができる。ヘッドがサスペンションに取り付けられ、サスペンション軸に沿って中心に位置する場合、ＨＲＴはサスペンションとヘッドの構造体を、Ｚ軸と呼ばれることもある、サスペンション軸に垂直な直線上で振動させることができる。本質的には、図６の構成のように、サスペンションの基部は固定され、これに垂直な方向に振動を受ける。装填されたＨＲＴ６０１は、加速度計４０１、振動機ブロック４０２、サスペンション４０４及びヘッド４０３を含む。図示される構造体におけるＨＲＴ６０１の励振の振幅は、加速度計４０１によって測定できる。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示される構造の場合、加速方向がＺ方向に十分に整合されていないと、加速度計により生成される共振曲線の精度が損なわれる可能性がある。このような位置ずれはＨＲＴ６０１における共振モードに起因するが、大きな周波数領域にわたりこれを避けるのは非常に難しい。さらに、サスペンションとＨＲＴ６０１との相互作用、特に振動機ブロックに対するサスペンション共振の作用によっても、図示される構造におけるＺ方向以外の方向にサスペンションが回転し移動する可能性がある。この追加的な動きは加速度計では測定されないが、これは振動機ブロック４０２の回転運動を構成する成分である。これら擬似的な動きは、振動機モードと呼ばれることもあり、サスペンション及びヘッドに、非特徴的な（ｎｏｎ−ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ）さらなる励振を与えることにより、共振測定の精度及び効果を限定してしまう。
【０００６】
従来のデザインの問題を解決し、機械的構造体、例えばドライブヘッドとサスペンションとの合成体に対する共振曲線をより正確に評価して補正する装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、共振測定装置における非並進的な動きを評価して潜在的に補正する装置及び方法が提供される。本発明のデザインは、物品、例えば読み取り／書き込みヘッドを含むＨＧＡアセンブリの応答、及び振動装置、例えばヘッド共振テスタの励振（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）のより完全な特徴を測定し、２点または３点測定のいずれかを用いて補正係数を演算する。補正係数は一般に振動装置における測定に幾何学的に関連し、それを例えばＨＧＡのヘッドなどの物品における励振測定に変換する。補正係数は、構造体を変動周波数にてさらに振動させ、応答を評価することにより評価できる。振動装置の測定は、加速度計を用いて、あるいはレーザビームを使用する光学的測定によって行ってもよい。物品の測定はレーザビームを用いて実施されるが、このレーザビームは、振動装置の応答の測定に使用される方法と同じ方法で生成されたレーザビームでもよい。
【０００８】
本発明の１態様によれば、振動装置に取り付けられた物品の、改良された応答表示を提供する方法が提供される。本発明による方法では、装置において物品応答量を測定し、振動装置において振動機励振量を決定し、この振動機励振量を物品応答量に幾何学的に関連づける補正係数を演算し、振動機及び物品の生データに対する補正係数の適用に基づき応答表示を決定する。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、物品が取り付けられた振動装置の励振表示を決定する装置が提供される。この装置は、少なくとも１つの振動周波数において振動を受けた際の物品応答を測定する物品応答測定装置を含む。本発明の装置は、さらに、少なくとも１つの振動周波数で振動を受けた際の振動装置励振を測定する振動装置励振測定装置を含む。装置はさらに、物品応答に対する振動装置励振に基づき補正係数を算出し、この補正係数を、受信した物品及び振動装置励振データに適用する演算装置をさらに含む。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、共振誘導装置に取り付けられた部品の共振挙動を決定する方法が提供される。この方法によれば、少なくとも１周波数に対して部品上の位置に対する部品共振挙動を識別し、少なくとも１周波数に対して共振誘導装置上の少なくとも１つの位置に対して共振誘導装置の励振挙動を決定し、変動周波数において、部品共振挙動と共振誘導装置励振挙動とにもとづき補正係数を算出し、この補正係数は部品と共振誘導装置とを幾何学的に関連づけ、部品及び共振誘導装置に対して受信したデータに補正係数を適用する。
【００１１】
本発明のさらなる態様によれば、部品の非並進的な動きを補償する方法が提供される。この方法では、変動周波数における部品の部品周波数応答を決定し、部品を振動させるために用いられる運動装置の運動装置周波数励振を決定する。この決定は変動周波数において行う。この発明ではさらに、部品周波数応答と運動装置周波数励振とに基づき補正係数を算出し、部品に運動を適用し、部品及び運動装置からのデータに補正係数を適用することにより、補正係数の質を評価する。
【００１２】
本発明の上記及び他の効果については、以下の発明の詳細な説明及び添付の図面から、当業者には明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の装置は、サスペンション構造物をテストする際に生じる共振効果を扱う。共振効果には、その適用に応じて、ディスクドライブサスペンションの単一ヘッドまたはマルチアームポジショナの多数のヘッドに関連する共振効果を含んでもよい。ここで説明する装置及びその進歩性のある態様は、種々の振動装置においても適用できるが、ここではヘッド／サスペンションアームの態様に特に関連して説明する。
【００１４】
本願明細書では、ヘッド／サスペンション構造体を最終的に用いることのできるデザインを簡単に説明し、その後、共振効果補正デザインを詳しく説明する。
【００１５】
ここに開示される新規のデザインは、媒体読み出し／書き込み装置、例えばＨＤＤに関連して使用することができる。開示される方法及び装置は、ドライブヘッド及びサポート構成物を含む他の装置に関連して使用することもでき、その場合も本発明の範囲を逸脱しない。
【００１６】
本発明の方法及び装置を使用できるこのようなデザインの１つには、図１に示すような単一ヘッドと関連するサスペンションの構造体、あるいは図３に示されるようなマルチヘッドとマルチアームポジショナの構造体が含まれる。図２には、ディスク構造体が示され、回転可能なスピンドル２０１はディスクを保持し、通常、モータ（図示せず）によって回転を受ける。回転スピンドルは、複数の媒体ディスクを保持してもよいし、単一のディスクまたは任意の数のディスクを保持してもよい。図示される構成においては、１つのディスクが用いられ、ロッキングキャップ２０２によって固定されている。
【００１７】
図３には、一連のヘッド３０３（ａ）から（ｎ）を保持するために使用されるポジショナ３０１が示されている。これらの一連のヘッド３０３は、通常、読み出しと書き込みの両機能を行う個別の読み出し／書き取りヘッドであり、各ヘッドが、通常ハードディスクである、媒体の表面上方を移動する。
【００１８】
図４には、振動運動を受けるサスペンションとヘッドの構造体が示され、矢印によって振動機ブロックの均一な運動が示されている。図５には、Ｚ方向における振動機ブロックの不均一な動きを受けるサスペンションとヘッドの構造体が示されている。この図において、振動機ブロックの下方部分はその上方部分に比べて長い距離移動し、これによりサスペンションにトルクが誘導され、不正確な共振応答が加速度計４０１によって記録される。
【００１９】
図４及び図５に示される構造においては、振動機励振振幅（ｓｈａｋｅｒ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）は加速度計４０１によって測定され、振動機、サスペンション及びヘッドの加速を時間の関数（ａ（ｔ））としてサスペンションの基部で測定する。同時に、装置は、レーザ干渉計（図示せず）を用いて、サスペンションの遠い端部におけるヘッドの応答を測定する能力を有する。ヘッドの速度がｖ（ｔ）の場合、サスペンション基部で測定された加速度及びヘッドの速度をフーリエ表示ａ（ω）及びｖ（ω）に変換することができる。ここで、ωは正弦波励振（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）の周波数であり、ａ（ω）ｖ（ω）は、周波数ωにおける加速度と速度の複合値である。サスペンションの共振ゲインは、次式の通りである。
【００２０】
【数式１】
2004163398.tif 000003
【００２１】
ねじれや揺れなどの共振モードによりサスペンションが曲がると、この共振ゲインはゼロでなくなる。
【００２２】
図６は、ヘッド４０３における速度及び／または加速度の測定に用いられるレーザ干渉計６０６を含む全体装置６０１の上面図である。図示される装置には、モータ６０４及び垂直ビーム整合に用いるプリズム６０５がさらに含まれる。図７は、全体装置の上面図を示し、装置及びレーザビーム６０３が、ヘッド４０３ではなく振動機ブロック４０２を測定できるように位置を変えられている。干渉計６０６は、例えばヘッド４０３の先端などの点にレーザビームを位置決めし、そのレーザビームが装置に反射する。反射光波及びその遅延時間により、一定期間におけるヘッドの運動量が得られる。加速度計４０１、振動機ブロック４０２及びヘッド４０３は図６及び図７に示されるとおりである。図２に示されるように、ディスク６０２は、ヘッドに近接して配置することができる。図８に示すように、干渉計装置８００は、レーザ８０１、モータ８０２及び垂直整合に用いるプリズム８０３を含む。この構造体が並進ステージ８０４に取り付けられている。振動機ブロックまたは振動装置４０２の測定を望む場合、レーザビーム６０３を、図７に示す位置に水平方向に並進させる。
【００２３】
振動機ブロック４０２は、一般に剛体であると想定されている。振動機ブロック４０２に剛体であると想定すると、振動機ブロック４０２のある点の動きが振動機ブロック４０２の局所的な並進運動を定めることがさらに想定される。さらに、振動機ブロック４０２上の複数の点の運動により、ブロック上の任意の点の動きをさらに知ることができる。図示される構造体におけるブロックの動きは、振動機ブロック４０２に取り付けられたＨＧＡ及び／またはヘッド４０３における非並進的な動きを誘導する傾向がある。これは、ＨＧＡに固有の自然発生する共振モードとは無関係の動きである。このような異常な非並進運動は、主に２つの回転から構成されることが観察されている。図９に示すように、理論上の振動機ブロック４０２は既知の点Ｃにその中心が位置し、ヘッド４０３は点Ｃから一定距離離れて位置する。振動機ブロックの中心からヘッドまでの距離は、ｙ方向がＬｙであり、ｘ方向がＬｘである。軸からはずれた運動は一般に２つの回転側面において観察されている。すなわち、回転速度ｗｘを有する上下方向の回転と、回転速度ｗｙを有する左右方向の回転である。ｘ及びｙの正の方位及び回転速度ｗｘ，ｗｙは図９に示すとおりである。
【００２４】
振動機などの装置は、６自由度を有する。本発明のデザインは、Ｘ及びＹ方向における並進効果及びＺ軸を中心にした回転を本質的に無視することにより、非並進運動を一部扱う。これは、これらの方向の励振からの測定可能な共振ゲインが、図示される構造体においては実質的にゼロであるからである。残りの３自由度、すなわちＺ方向の並進、Ｘ軸の周りの回転（ｗｘ）及びＹ軸の周りの回転（ｗｙ）が、図示される構造体のサスペンションの主な共振モードに対する結合を支配する。
【００２５】
例えば図４及び図５に示されるような上記デザインにおけるデータは、種々の形式で測定及び受信することができる。データを受信できる１つの形式が、伝達関数に関するもので、励振に対する応答の比、または基部の動きに対するヘッドの動きの比を表す。
【００２６】
【数式２】
2004163398.tif 000004
上式において、ＶＨはヘッドにおける速度を表し、ＶＴは基部における速度を表す。これらの量をそのフーリエ周波数成分に分解すると、伝達関数（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は次のように書くことができる。
【００２７】
【数式３】
2004163398.tif 000005
基部の速度ＶＴは、基部の加速度ＡＣから演繹することができる。すなわち、
【数式４】
2004163398.tif 000006
ここで、ｊ＝（−１）０．５である。これを用いて、伝達関数を次式のように表すことができる。
【００２８】
【数式５】
2004163398.tif 000007
伝達関数は２つの測定値、すなわち、レーザ干渉計によって測定されたヘッドの速度及び加速度計によって測定された基部の加速度によって決定できる。
【００２９】
伝達関数は周波数に関して定められ、ハードウェアを異なる周波数に振動させ、そこから測定を行う。例えば、図４の構造体を低周波数で振動させてもよい。ここで、加速度計における加速度とヘッド４０３の速度が測定され、保存される。振動を停止してその後継続してもよいし、停止することなく単に継続させてもよい。振動は第２の周波数で継続してもよく、このときに再び測定を行う。このような周波数の変更及び測定を、利用可能な周波数範囲を通じて継続する。すでに述べたように、これらの測定における問題は、基部の励振をより完全に描写できない、特にその回転運動を知ることができないことである。
【００３０】
本発明の装置においては、入力された動きの知識に基づくヘッド応答伝達関数の補正は、２つの一般的な方法、すなわち３点補正または２点補正のいずれかにより行われる。３点補正は、主な並進運動に加えて２つの回転が想定される状況で用いられ、２点補正は主な並進運動に加えて回転が一つだけ想定される場合に用いられる。２点補正と３点補正のいずれを適用するかを判断するにあたり、利用できる処理のタイプ、振動中に観察されたモードのタイプ、及び振動装置及びサスペンション／ヘッドの構成が要因となる。
【００３１】
３点補正が図９に示されている。ヘッド４０３は、中心点９０４を有する振動機ブロック４０２とともに、サスペンション９０２に近接している。ヘッドから振動機装置の中心までの距離は、Ｌｘ及びＬｙである。振動機ブロック上のさまざまな点を測定の目的で選択できるが、本発明の構造体では、測定点９０５，９０６及び９０７を用いる。この場合、測定点９０５と９０６／９０７との距離はＬ２に等しく、点９０５／９０６と９０７との距離はＬ３に等しい。これらの点のそれぞれにおける、中心点９０４に関するＺ方向（すなわち、図９の紙面に垂直な方向）における速度が以下のように示される。
【００３２】
【数式６】
2004163398.tif 000008
【００３３】
ここで、ＶＴはＺ方向における並進速度である。Ｖ１は点９０５における速度、Ｖ２は点９０６における速度、Ｖ３は点９０７における速度である。並進速度及び２つの回転速度は以下の式により求められる。
【００３４】
【数式７】
2004163398.tif 000009
【００３５】
ヘッド４０３における速度は、
【数式８】
2004163398.tif 000010
【００３６】
ｗｘ及びｗｙを、関連する速度差を長さで割ったものに置き換え、結果として得られる等式を伝達関数に関して書き換えると次式のようになる。
【００３７】
【数式９】
2004163398.tif 000011
ここで、ＡＣは加速度計４０１で測定した加速度である。集合１，２，３．．．Ｈにおける任意のｉに対し、ｉ番目の伝達関数は次のように表すことができる。
【００３８】
【数式１０】
2004163398.tif 000012
式（１０）は、式（９）を用いて次のように書き換えることができる。
【００３９】
【数式１１】
2004163398.tif 000013
レーザによって測定された速度を表すＶＨｍ及び加速度計において測定された加速度Ａｃに対し、ＡＨ＝ｊωＶＨ、ｊωＶｒ＝Ａｃ、ｊωＶＨｍ／Ａｃ＝ＣＨのように設定すると、ヘッドにおいてレーザで測定した速度を、ヘッドにおける幾何学的に含有された加速度に関連づける結果的な伝達関数は、次のように表される。
【００４０】
【数式１２】
2004163398.tif 000014
式（１２）の左側の値が補正された伝達関数と呼ばれる。
【００４１】
図１１に示されるように、振動機ブロックの頂部中間点を第３の測定に使用すると、補正された伝達関数は次式のようになる。
【００４２】
【数式１３】
2004163398.tif 000015
【００４３】
式（１２）または式（１３）より、式（１２）及び式（１３）におけるＣＨと呼ばれる測定された伝達関数が補正係数と乗算されて補正された伝達関数が決定する。次に、２点補正が図１０に示されている。測定点１００１及び１００２は、ヘッド４０３及び中心点９０４と一直線上にある。ヘッド４０３からＸ軸までの距離がゼロであるため、この構成においてはｗｘはヘッド４０３において全く影響しない。したがって、関連する回転速度はｗで示される。点１００１及び１００２における並進速度は以下の通りである。
【００４４】
【数式１４】
2004163398.tif 000016
ここで、Ｖ１は点１００１における速度であり、Ｖ２は点１００２における速度であり、ＶＴはＺ方向（すなわち、図１０の紙面に垂直な方向）における並進速度である。
【００４５】
上記の式を解いて用いることにより、ヘッドにおいてレーザで測定した速度を、ヘッドにおける幾何学的に含有された加速度に関連づける補正された伝達関数は次式のようになる。
【００４６】
【数式１５】
2004163398.tif 000017
【００４７】
これが、２点補正の補正された伝達関数として示される。ここでも、ＣＨは、レーザによって測定したヘッドの速度であるＶＨｍと、加速度計において測定された加速度Ａｃ、とを関連づける測定された伝達関数を表し、ｊωＶＨｍ／Ａｃに等しい。上式におけるＣＨの右側の値は、ＣＨを乗算することにより補正された伝達関数を生じる、補正係数を表している。
【００４８】
上記の２点及び３点補正値は、以下のようにゲインＧ（ω）に関連する。補正された加速度は、上記補正係数によって記載される。例えば、２点補正では、項｛１＋（２ＬＨ／Ｌ）・（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）｝に加速度計において測定された加速度を乗算し、次式で示されるヘッドにおける幾何学的に含有された加速度を生成することができる。
【００４９】
【数式１６】
2004163398.tif 000018
【００５０】
上記の項は、レバーアーム９０５の組み合わせによりヘッド４０３に付与される過分加速度（ｅｘｔｒａ    ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）及び振動機平面のねじれを描写し、傾斜がなければゼロになる。
【００５１】
この項が測定の繰り返しに関して合理的に一定であれば、これを保存し、補正されたサスペンションゲインＧｃ（ω）の算出に用いることができる。
【００５２】
【数式１７】
2004163398.tif 000019
【００５３】
よって、補正されたゲインＧｃは、周波数、ヘッドにおける速度、ヘッドにおける幾何学的に含有された加速度、及び２点または３点補正係数のいずれかまたは上述の幾何学値の関数である。
【００５４】
動作においては、図６及び図７の構造体が異なる周波数にわたって振動を受ける。加速度計４０１とレーザがいずれも、加速度計４０１における加速度とヘッド４０３における速度に対する初期読み取りをそれぞれ行う。これらの初期読み取りに基づき、装置は、前記２点及び／または３点補正係数を決定する。続いて、これらの補正係数を十分な性能を求めて評価し、例えば、ヘッドとサスペンションの組み合わせをさらに振動させてその補正係数を適用するなどし、決定した信号の実際のゲインを決定する。そのゲインが、予想された信号ゲインとかなり違う場合、特にゲイン及び位相が予想された信号のゲイン及び位相を超える場合には、再測定及び改良された補正係数を保証してもよい。ゲイン及び性能は、周波数が異なれば異なる可能性がある。補正係数を適用したある周波数が他の周波数より悪い応答を生成する場合もあるので、補正係数の調整は効果的である。補正係数の調整、特に異なる周波数におけるゲイン及び周波数応答の決定は、通常当業者の知る分野である。
【００５５】
上記の描写により、異なる振動条件におけるヘッドの周波数応答がより正確に特徴づけられる。この情報は様々な方法、例えば、デザイン全体の変更、個々の部品のデザイン変更、発生する共振の影響の最小化などで使用できるが、これらに限られるものではない。よって、十分に実施されたＨＤＤにおけるヘッド及びサスペンションの応答は、上記の構造及び方法を用いてより正確に測定できる。
【００５６】
本発明による設計の別の態様では、加速度計からではなく、振動装置の基部における速度測定から求められた加速度値を使用する。この態様では、ＨＧＡ構造体の共振振幅ゲインは、応答する測定されたヘッド変位の振幅ＤＨｍと既知の要素、例えばＨＧＡが取り付けられているブロックまたは基部の適用された変位ＤＨとの比である。上記の態様と同様に、これらの振幅の比は、フーリエ分解周波数スペクトルの各周波数ごとに求められる。よって、共振ゲインは、以下の等式に従って、伝達関数として、あるいは対数目盛ではゲインとして定義される。
【００５７】
【数式１８ａ】
2004163398.tif 000020
【００５８】
【数式１８ｂ】
2004163398.tif 000021
【００５９】
加速度は速度の導関数であり、速度は変位の導関数である。したがって、これらの量は、ｊωの乗算によって関連づけられ、ヘッドの速度ＶＨはヘッドの変位ＤＨにｊωを乗算したものと等しく、ヘッドの加速度はＡＨは、ヘッドの速度ＶＨにｊωを乗算したものと等しい。さらに、測定されたヘッドの速度ＶＨｍは測定されたヘッドの変位ＤＨｍにｊωを乗算したものと等しく、測定されたヘッドの加速度はＡＨｍは、測定されたヘッドの速度ＶＨｍにｊωを乗算したものと等しい。よって、共振ゲインは、変位、速度及び／または加速度の比として、例えば以下のように描写できる。
【００６０】
【数式１９】
2004163398.tif 000022
【００６１】
【数式２０】
2004163398.tif 000023
【００６２】
ここでも、ヘッドにおける適用された加速度は加速度計４０１において測定された加速度と異なる場合がある。加速度と関連する速度は、同じ傾斜成分を有する。したがって、ヘッドにおける含有された速度ＶＨと、ＨＧＡが取り付けられているブロックの中心における並進速度ＶＴとの関係は、次式のようになる。
【００６３】
【数式２１】
2004163398.tif 000024
【００６４】
一方、ヘッドにおける含有された加速度と、ＨＧＡが取り付けられたブロックの中心にある、加速度計での加速度との関係も以下のように同様である。
【００６５】
【数式２２】
2004163398.tif 000025
【００６６】
上記の等式中の括弧で囲んだ項は、角度回転成分を成す幾何学式を表し、次式のようにも示すことができる。
【００６７】
【数式２３】
2004163398.tif 000026
【００６８】
これにより、本発明による設計の別の態様では、異なる測定を用いて、同じ共振ゲインの値を抽出する。加速度計によって測定された加速度を使用する代わりに、装置は、干渉計を使用してブロックにおける並進速度ＶＴを測定し、その後ゲインを求める。並進速度ＶＴは、上述の位置において測定された速度Ｖ１及びＶ３の平均から求められる。よって、上記の変位／速度／加速度周波数の関係を利用することにより、２つの異なる測定方法が同じゲインの値を提供する。すなわち、次の関係を使用することにより、
【数式２４】
2004163398.tif 000027
【００６９】
次の式に従い、加速度計による測定を使用せずに、速度の測定に基づいて求められた共振ゲインが生じる。
【００７０】
【数式２５】
2004163398.tif 000028
ここで、ＶＴ＝（Ｖ１＋Ｖ３）／２である。
【００７１】
上記の式（２５）は、前述の２点及び３点補正等式からＣ１に対する依存を除去している。これは、Ｃ１の値が、ｊωＶｉ＝ＡＣと等しく、ＡＣ加速度計の測定を相殺するためである。ＡＣの値は、示された方法で割られた場合に、上記のＣｉ等式からなくなる。よって、補正の項は、ブロック上の点における速度を表すＶｉ値に基づく。これにより、加速度計４０１の必要がなくなり、ヘッドとブロックの変位、速度及び加速度の測定に用いられる、図６及び図７のレーザ構造を使用する場合と同じレベルの補正が得られる。
【００７２】
上記別の態様の動作においては、装置はまず変動周波数の振動を受けたヘッドを測定し、ヘッドの変位、ヘッドの速度、及び／またはヘッドの加速度を測定することができる。この測定後、装置を変更してブロックまたは物品の振動に用いられる他の任意の剛性装置の応答を評価する。これは、異なる周波数を受けたブロックの１つ以上の点において、変位、速度または加速度を測定することによって実現する。変動周波数での励振を表すこれらの値を用いて、上記の計算に従った補正係数が決定する。この結果、得られた補正係数を用いて、振動装置に取り付けられた加速度計を設ける必要なく、ＨＧＡの性能を判断することができる。
【００７３】
特定の実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明はさらなる修正が可能である。本願は、本発明の原理に一般的に従い、かつ本発明が関連する技術における既知の慣習的な実施の範囲に当たる、本願記載からの逸脱を含む、本発明のいかなる変更、使用または適合を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に使用できる、ＨＧＡとも呼ばれるサスペンション及びヘッドを示す図である。
【図２】本発明によるディスク及びスピンドルの構造体とともに使用される振動装置を示す図である。
【図３】本発明の１態様により用いることのできる複数ＨＧＡ構造を示す図である。
【図４】本発明の１態様において用いられる、振動装置、加速度計、及び物品、例えばサスペンション及びヘッド（ＨＧＡ）を示す図であり、物品は理想的な振動動作を受けている。
【図５】本発明の１態様において用いられる、振動装置、加速度計、及び物品、例えばサスペンション及びヘッド（ＨＧＡ）を示す図であり、物品は理想的でない振動動作を受けている。
【図６】本発明の１態様により用いられ、ヘッドにおける点を測定する干渉計構造の上面図である。
【図７】本発明の１態様により用いられ、振動装置ブロックにおける点を測定する干渉計構造の上面図である。
【図８】開示された本発明に用いることのできる１干渉計構造の斜視図である。
【図９】３点補正ジオメトリを示す図である。
【図１０】２点補正ジオメトリを示す図である。
【図１１】３点補正に用いられる可能な形状を表す図である。
【図１】
2004163398.tif 000029
【図２】
2004163398.tif 000030
【図３】
2004163398.tif 000031
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004163398.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月8日(2003.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【数式１２】
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式（１２）の右側の値が補正された伝達関数と呼ばれる。




【外国語明細書】
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