(57)【要約】      （修正有）【課題】外乱によるスピンドルのスラスト、コニカル、並進の各モードの振動を低減して位置決め誤差を低減する。【解決手段】１）磁気ディスク装置のベース、カバー、又はＰＣＢ（プリント配線板）に、加速度又は角加速度センサーを、外乱を有効に検出できるよう配置し、スピンドルのスラストモード、コニカルモード、又は、並進モードにおける機構系伝達特性その他のパラメータをプロセッサで取得し又は算出し、各モードの不要振動を打ち消す補償回路を設ける。２）スピンドルのスラストモードの伝達特性その他のパラメータを、磁気ディスク装置を筐体に搭載後に測定するため、加振手段の１つとして圧電素子を設ける。所定のセンサーにより、スピンドルのスラスト、コニカル、並進の各モードの外乱を測定し、磁気ディスク装置における各モードの機構系の伝達特性を算出し、各モードにおける磁気ヘッドの位置決め精度悪化を補償する。【選択図】  図７
2005302246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク媒体と、
これを回転可能に搭載するスピンドルと、
前記スピンドルに回転駆動力を与えるスピンドルモータと、
前記スピンドルを回転可能に軸受を介して支持するベースと、
前記磁気ディスク媒体に対し、情報の記録又は再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを搭載するスライダと、
前記スライダと連結され該スライダを支持するサスペンションと、
前記サスペンションと連結され該サスペンションを支持するキャリッジと、
前記キャリッジを前記磁気ディスク媒体の半径方向に移動自在に案内する軸受と、
前記キャリッジに支持されたコイルと、
前記コイルと対になって前記キャリッジを駆動する、前記ベースに支持された磁気回路と、
前記ベースと対になって密閉性を保つカバーと、
前記スピンドルモータ、前記磁気ヘッド、又は、前記コイルを制御する電子回路と、
前記電子回路を搭載するＦＰＣ又は基板と、
磁気ディスク媒体の面に垂直な成分の加速度を検出するセンサーと、及び、
前記電子回路及び前記センサーの出力を入力するプロセッサと、
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ディスク装置において、
前記センサーは、前記ベース、前記カバー、前記ＦＰＣ又は前記基板に固定されている磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ディスク装置において、
前記センサーの出力を入力し、変換して、前記コイルへ電流を追加する磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ディスク装置において、
前記センサーの出力を用いて、前記磁気ヘッドの位置決め誤差を小さくする磁気ディスク装置。
【請求項５】
磁気ディスク媒体と、
これを回転可能に搭載するスピンドルと、
前記スピンドルに回転駆動力を与えるスピンドルモータと、
前記スピンドルを回転可能に軸受を介して支持するベースと、
前記磁気ディスク媒体に対し、情報の記録又は再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを搭載するスライダと、
前記スライダと連結され該スライダを支持するサスペンションと、
前記サスペンションと連結され該サスペンションを支持するキャリッジと、
前記キャリッジを前記磁気ディスク媒体の半径方向に移動自在に案内する軸受と、
前記キャリッジに支持されたコイルと、
前記コイルと対になって前記キャリッジを駆動する、前記ベースに支持された磁気回路と、
前記ベースと対になって密閉性を保つカバーと、
前記スピンドルモータ、前記磁気ヘッド、又は、前記コイルを制御する電子回路と、
前記電子回路を搭載するＦＰＣ又は基板と、
磁気ディスク媒体の面に垂直な成分の加速度を検出するセンサーと、
磁気ディスク媒体の面に垂直な成分の加速度を与える加振手段と、及び、
前記加振手段を制御し、前記電子回路及び前記センサーの出力を入力するプロセッサと、
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
請求項５記載の磁気ディスク装置において、
前記加振手段は、前記ベース、前記カバー、前記ＦＰＣ又は前記基板に固定されている磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項５記載の磁気ディスク装置において、
前記加振手段の一部が、前記ベース、前記カバー、前記ＦＰＣ又は前記基板と、前記磁気ディスク装置を搭載する筐体との間に介在する磁気ディスク装置。
【請求項８】
磁気ディスク装置。
請求項５記載の磁気ディスク装置において、
前記加振手段の一部は、固定する端部の反対側に、カウンターマスを有する磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外乱による磁気ヘッドの位置決め劣化を防止する技術に係り、特に、センサを用いた電子回路で補償する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、その記録容量増大のため、記録密度の向上が求められている。このためには、磁気ヘッドを如何に精度良く、磁気ディスク媒体の所定の位置へ、位置決めし、トラックに追従させるかが重要である。
【０００３】
位置決め精度の阻害要因として、１）磁気ディスク媒体の回転による風の影響を、磁気ヘッドを搭載するスライダが受けること、２）磁気ヘッドを支持し、磁気ディスク媒体上へ導くキャリッジその他の機構が、磁気ヘッドの位置決め動作に伴い振動すること、３）磁気ディスク装置の外部からの衝撃、などが挙げられる。
これらのうち１）、２）は、磁気ディスク装置の内部の問題であり、ある程度の解決をみた。しかし３）については、磁気ディスク装置がどのような環境で用いられるか、どのような筐体に設置されるか等に強く依存するため、解決が困難であった。
【０００４】
磁気ディスク装置では、格納されたデータへのアクセスタイムを小さくするために、シークの際に発生する振動が増加している。サーバその他の上位装置の筐体に、複数の磁気ディスク装置が搭載された条件下では、他の磁気ディスク装置の動作によって外乱が生じる。
一方、上位装置の小型・軽量化のため、磁気ディスク装置を保持する筐体の剛性は、ある程度以上は高めることが難しい。従来の電子回路による制振効果では限界に来ていた。
【０００５】
磁気ヘッドの位置決め制御技術において、磁気ディスク装置の機構部分（以下、適宜、Head Disk Assembly 又はＨＤＡと称す）の角加速度を検出し、加速度のフィードバックを行って、衝撃、振動によるトラッキングエラーを減少させる技術が、例えば、米国特許第５,４２６,５４５号や、特開２００１-２９１３４８号において記載されている。
かかる従来例では、例えば、磁気ディスク装置の最も広い面を上下にして机上に置いた場合に、机上面に沿った方向の回転のパラメータやゲインをセンサーで検出し、これを打ち消す補償を為すものであった。
つまり磁気ディスク装置全体が、剛体として、机上面内で回転するモードにおいては、磁気ディスク媒体上の目標トラックは磁気ディスク装置全体の回転に応じて位置が変位するのに対して、磁気ヘッドを支持したアクチュエータは慣性により回転せずにそのまま留まろうとするため、結果として位置決め誤差が発生する。従来例はこれを補償しているが、机上面内の回転が考慮されているのみであった。
【０００６】
外部から振動が加わった場合に生じる、磁気ディスク装置の振動モードには以下のものがあるが、これら全てを有効に補償するものではなかった。
【０００７】
１）スピンドルのスラストモード。
磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルを質量とし、スピンドルのスラスト方向の軸受剛性とベースのスラスト方向の剛性をバネ要素としてなる振動系を、磁気ディスク媒体の面に垂直な方向の並進外乱成分によって、励起するモードである。
【０００８】
２）スピンドルのコニカルモード。
スピンドルの慣性を質量とし、スピンドルのラジアル方向の軸受剛性をバネ要素としてなる振動系を、磁気ディスク媒体の面外方向の外乱の回転成分をベースが受けることにより励起される、スピンドルが倒れる方向のモードである。面外方向とは、媒体面に垂直な成分を含む方向をいう（以下同じ）。
【０００９】
３）スピンドルの並進モード。
スピンドルを質量とし、スピンドルのラジアル方向の軸受剛性をバネ要素として、磁気ディスク媒体の面に沿う方向の、並進外乱で励起されるモードである。なお、片持ち構造のスピンドルでは、スピンドルシャフトの曲げ変形が生じるため、磁気ディスク媒体の面に沿う方向の並進外乱であっても、スピンドルのコニカルモードも励起される。
【００１０】
４）磁気ディスク装置全体を剛体とする面内の回転モード。
磁気ディスク媒体面内における、磁気ディスク装置全体の回転慣性を質量とし、磁気ディスク装置を搭載する筐体との間をバネ要素としてなる振動系を、周囲の他の磁気ディスク装置が起振して生じるモードである。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５,４２６,５４５号
【００１２】
【特許文献２】特開２００１-２９１３４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術では、上記スピンドルのスラストモード、コニカルモード、並進モードは補償することができなかった。従って、スピンドルのスラスト、コニカル、並進モードの減衰性を高めることや、ＨＤＡ全体の重量を増加し慣性モーメントを大きくして、同じ外乱が入ってきても、ＨＤＡに発生する加速度や角加速度を小さくすること等によって、対処していた。  
本件出願に係る発明は、磁気ディスク装置において、スピンドルのスラスト、コニカル、並進の各モードの振動による、磁気ヘッドの位置決め精度の悪化を改善すべく、各モードの振動を補償することを課題とする。また、筐体間で振動特性が変化するスラスト、コニカル、並進の各モードの伝達特性を個別に実測し、補償に用いることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
１）磁気ディスク装置のベース、カバー、又はＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、プリント配線基板の略称）に、加速度又は角加速度センサーを、外乱を有効に検出できるよう配置し、スピンドルのスラストモード、コニカルモード、又は、並進モードにおける機構系伝達特性その他のパラメータをプロセッサで取得し又は算出し、各モードの不要振動を打ち消す補償回路を設ける。
スラストモードの振動は、磁気ディスク媒体に垂直なベースの加速度（Ｚ軸方向の加速度、座標軸の取り方は後述する。）が得られれば補償できる。
【００１５】
コニカルモードの振動は、磁気ディスク媒体の面内にＸ軸とＹ軸をとった場合に、それぞれ、Ｘ軸の回りの角加速度、Ｙ軸の回りの角加速度が得られれば補償できる。
なお、コニカルモードについて、例えば、スピンドルの回転中に、ベースにとったＸ軸の回りの角加速度の発生により、ジャイロ効果を伴って、回転中のスピンドルはＹ軸の回りに倒れるような力を受ける。
この関係の下に生じた過渡的な振動現象は、所定時間経過の後、回転中のスピンドルがＸ軸の回りに倒れるような振動を引き起こす。
よって、Ｘ軸とＹ軸の２軸の回りの回転外乱を検出する方が、検出感度が高く、補償精度が良い。精度を犠牲にすれば一方の軸の回りの回転外乱を検出するのみでも良い。
【００１６】
並進モードの振動は、主に、スピンドルを磁気ディスク媒体の面内方向で加振することで励起されるため、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度、Ｚ軸回りの角加速度により検出が可能である。Ｚ軸回りの角加速度は、磁気ディスク装置（以下、適宜、ＨＤＤと称す）の重心回りの角加速度でスピンドルが加振されることを検出する。Ｚ軸回りの角加速度は、従来例においても、磁気ディスク装置全体の剛体的な面内回転モードを保障している。
２）スピンドルのスラストモードの伝達特性その他のパラメータを、磁気ディスク装置を筐体に搭載後に測定するため、加振手段の１つとして圧電素子を設ける。なお、測定は所定の期間を経て何度か行っても良い。外乱に対する補償精度を向上できるからである。
磁気ディスク装置の出荷の際には、圧電素子その他の加振手段を設けない場合のように、機構系の伝達特性の初期値を、適宜、設定して与えておいても良い。
その後、剛性の不確かな筐体に搭載された磁気ディスク装置が、自己の加振手段を駆動させ、パラメータを測定し、自己に適用できる。
この結果、初期設定の値と異なる状態の伝達特性から、現実の筐体に磁気ディスク装置が搭載された状態の伝達特性へ、磁気ディスク装置自身が対応できるので、耐振補償精度の向上が期待できる。
【発明の効果】
【００１７】
所定のセンサーにより、スピンドルのスラスト、コニカル、並進の各モードの外乱を測定し、各モードの機構系の伝達特性を、磁気ディスク装置自身が算出し保持できるので、各モードにおける磁気ヘッドの位置決め精度悪化を補償できる効果がある。
磁気ヘッドのシーク及びフォローイングの特性が良好となるので、データアクセス性能が向上する。
【００１８】
上位装置の筐体に搭載した後に、適宜、外乱の測定等を磁気ディスク装置自身が実行できるので、筐体搭載後の伝達特性の経時変化に追従して補償できる効果がある。上位装置における磁気ディスク装置の耐振補償精度の維持が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１、図３又は図７のように圧電素子その他のセンサーを配置する。
以下、本発明の実施例について図面を用いて簡単に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明を適用した磁気ディスク装置であり、カバーをあけて磁気ディスク装置内部を俯瞰した概念図である。
アクチュエータ１の先端には、サスペンション２を介して、磁気ヘッド（図示せず）を搭載したスライダ３が取り付けられている。コイル４に電流を通ずることによりＶＣＭ５とコイル４の間に力が発生し、軸受部６を中心にアクチュエータ１が揺動し、スライダ３をスピンドルモータ８に搭載した磁気ディスク媒体７上の任意の半径位置に位置決めする。ベース９には、アクチュエータ１とスピンドルモータ８が設置されている。
【００２１】
磁気ディスク媒体７のデータエリア上で、最内周と最外周のほぼ中央位置（中周）をスライダ３が飛翔している場合を考え、座標を次のように定める。
スライダ３は軸受部６を中心に揺動するので、その接線方向をＸ軸とする。図１では、アクチュエータ１の腕の長さに依存して、Ｘ軸が、スピンドルモータ８の中心を通っている。そしてスピンドルモータ８の中心を通り、Ｘ軸に直交するようＹ軸をとる。図１又は図２のようにＺ軸、各軸回りの角度、θｘ、θy、θzを定める。なお、座標軸の取り方は他にもあり、これに限られない。
【００２２】
Ｙ軸上で原点（モータ８の中心）に関し正の位置と負の位置で、ベース９の枠に近い場所に、面外方向に感度の有る加速度センサー１１ａと１２ａ、圧電素子１１ｂと１２ｂを配置する。また面内Ｘ軸方向に感度の有る加速度センサー１４ａと１５ａ、圧電素子１４ｂと１５ｂを配置する。
更に、Ｘ軸上で負の位置で、ベース９の枠に近い場所に、面外方向に感度の有る加速度センサー１３ａ、圧電素子１３ｂを、面内Ｙ軸方向に感度の有る加速度センサー１６ａ、圧電素子１６ｂを設ける。
【００２３】
加速度センサー及び圧電素子を、ベース９の枠に近い所に配置するのは、べース９の面外振動の影響をできるだけ受けぬようにし、検出信号の純度を上げるためである。
上記の圧電素子には、加振力を増加するため、ベース９に固定する端部の反対側に、カウンターマス（図示せず）を設置している。
【００２４】
３個の面外方向の加速度センサー１１ａ、１２ａ、１３ａで、外乱によるベース９のＺ軸並進加速度、Ｘ軸回りの角加速度、Ｙ軸回りの角加速度を求めることができる。
３個の面内方向の加速度センサー１４ａ、１５ａ、１６ａで、外乱によるベース９のＺ軸回りの角加速度、Ｘ軸並進加速度、Ｙ軸並進加速度が求まる。Ｙ軸並進加速度はＹ方向にセンサーが一つなので、Ｚ軸回りの角加速度を考慮して加速度センサー１６ａから求める。Ｙ軸回りの角加速度を求めるのにＸ軸の正側にもう１個、面外方向の加速度センサーがあった方が、１３ａとの間隔が取れて、検出精度が上がる。
【００２５】
図１のＨＤＡの振動モデルは、例えば図２ようにモデル化できる。図２は見易くする為、２次元平面におけるモデルとしている。その為、Ｚ方向に関する等価剛性、等価減衰、等価回転剛性、等価回転減衰は省略している。
ＨＤＡを構成するベース１０１、キャリッジ１０２、スピンドルモータ１０３、ＶＣＭ１０４の各々の要素につき、それぞれ、直交座標における変位を、ｘ、ｙ、ｚ、各軸回りの角度を、θｘ、θｙ、θｚとし、これらの６方向に沿って、運動方程式をたてることができる。
図２における１０５、１０６、１０７、１０８は、それぞれ、各要素の等価剛性、等価減衰、等価回転剛性、等価回転減衰を表す。すると、
【００２６】
【数１】
2005302246.tif 000003
【００２７】
【数２】
2005302246.tif 000004
【００２８】
【数３】
2005302246.tif 000005
【００２９】
【数４】
2005302246.tif 000006
ここで、添字１、２、３、４は、各々、ベース１０１、キャリッジ１０２、スピンドルモータ１０３、ＶＣＭ１０４のパラメータであることを示す。
また、ｘｉは各要素の変位ベクトル、Ｍｉは質量、Ｃｉは減衰（スピンドルモータ１０３にはジャイロ項を含む）、Ｋｉは剛性マトリクス、Ｔｉは各要素の重心位置によって決まる変換マトリクス、ＴｉＴはその転置マトリクス、Ａｉ、Ｂｉは座標変換マトリクス、f４はＨＤＡに外部から加わる外乱、f１、f２、f３はアクチュエータの推力によって生じる外乱である。なお、ｉは、１から４までの自然数の１つを意味する。
【００３０】
これら式（１）〜（４）をまとめて書くと、
【００３１】
【数５】
2005302246.tif 000007
のようにＨＤＡの運動方程式が得られる。各要素で最大６方向の自由度を用いると、この運動方程式は２４自由度の方程式となる。
【００３２】
運動方程式（５）から、次の状態方程式を得ることが出来る。
【００３３】
【数６】
2005302246.tif 000008
また、入力ベクトルｕは外乱力Ｆをベクトル成分として含む。実際には、この外乱Ｆは加速度センサー出力にＨＤＡの質量、慣性モーメントを掛けたものに相当する。外乱力Ｆは加速度センサー（１１a〜１６a）の出力から検出できる。そこで各センサーの加速度出力から６方向の力成分ｕに変換するマトリクスＵを用いて
【００３４】
【数７】
2005302246.tif 000009
と表現できる。
【００３５】
ここで ｅｒｒは外部から加えられた加速度外乱によって発生する磁気ヘッドと磁気ディスク媒体７上の目標位置との位置誤差である。
その際の過渡応答の例を図１の右下に示す。ここで、アクチュエータの共振周波数が十分高いため、ほぼ慣性体とみなすことができることから、デジタルアナログ（Ｄ/Ａ）変換器２３の出力から磁気ヘッドの位置誤差までの伝達関数は、式（８）で表せる。
【００３６】
【数８】
2005302246.tif 000010
ここでＦＦは、Ｄ/Ａ２３の出力を示す。従って、位置誤差を２階微分すると、これを打ち消すＦＦが算出されることになる。
即ち、式（６）では、センサー出力の６成分を入力して、位置誤差量ｅｒｒを計算する。その後、式（８）に従い、２階微分してＦＦとし、ＶＣＭＡＭＰ２４に入力する。この結果、外部から印加された加速度外乱によって発生する位置誤差を打ち消すフィードフォワード補償を行える。
【００３７】
具体的には式（６）、式（７）、式（８）の計算をプロセッサで実行し、Ｄ/Ａ２３でＶＣＭＡＭＰにＦＦ信号を印加する。
なお、Ｈは、磁気ヘッドと磁気ディスク媒体７の相対変位に変換するマトリクスである。式（６）は各要素の幾何学的位置、及び、各要素間の締結剛性、減衰によって理論的に求められる。
【実施例２】
【００３８】
次に、磁気ディスク装置を任意の筐体に搭載し実使用状態とした後に、諸パラメータを実測して、所定の処理から上記のＭ、Ｃ、Ｋの各要素を同定することを説明する。
実使用状態でＨＤＡを加振することによって、加速度センサー出力とerr信号への伝達特性を測定する。これをカーブフィットその他の信号処理により、Ｍ、Ｃ、Ｋの各要素を同定する。式（６）を用いてＤ、Ｇを求める。
【００３９】
かかる同定の際には、精度を高めるために、理想的には６方向の加振を行って複数の伝達関数をカーブフィットすることが望ましい。ｘは各要素の剛体変位でモデル化しているが、実稼動状態での加振による直接同定では、伝達関数にピークがあれば、例えば、振動モデルでは想定していなかったベース変形その他の変形を補償することができる。
これらの要素は、磁気ディスク装置を筐体に搭載した際に、同定しても良い。また磁気ディスク装置のスピンドルモータを起動させた直後に、同定しても良い。
【００４０】
図１で、センサーからの６成分出力を、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１を通し、プロッセサ２２に入力する。プロセッサ２２には、６方向の力学成分、メカ共振に関するモーダルパラメータの耐振補償に必要な情報が入っている。
Ｚ軸方向の力成分については、クランプその他締結部材からなるスピンドルモータ８の回転部分と磁気ディスク媒体７からなるスピンドル１０と、ベース９の面外変形の連成モードであるスピンドルスラストモードが顕著に現れる。このモードのモーダルパラメータを同定して、Ｄ、Ｇに含めるとより正確に補償することができる。
Ｘ、Ｙ軸回りの力成分については、スピンドル１０のコニカルモードが顕著に現れるので、コニカルモードのモーダルパラメータを同定する。
Ｘ、Ｙ軸方向の力成分については、スピンドル１０の並進モードとコニカルモード（片持ちスピンドルの場合）が顕著に現れるので、これらのモードのモーダルパラメータを同定する。
Ｚ軸回りの力成分については、スピンドル中心と回転運動中心が一致いている場合は、ベース９の剛体的な角加速度であるので、プロセッサを用いることなく、従来例の手法によって、補償できる。しかし、一致していない場合は、スピンドルにベースの剛体的な回転で加振力が入って来て、スピンドルの並進モードとコニカルモード（片持ちスピンドルの場合）も見えてくるので、これらのモードも考慮する。
【００４１】
これらベース９に入ってきたＸ、Ｙ、Ｚ軸方向及びＸ、Ｙ、Ｚ軸回りの外乱により生ずる位置決め誤差をプロセッサで補償する。
補償信号ＦＦは、デジタルアナログ変換器Ｄ／Ａ２３から出力され、ＶＣＭＡＭＰ２４で補償操作電流に変換され、この電流がコイル４に流れ、外乱による位置決め誤差を補償する。
【００４２】
ここで、ベースに入ってくる外乱は、他のＨＤＤのシークに起因する力だけでなく、自己のＨＤＤがシークする際に発生する力によっても生ずる。この外乱を補償することは、シークの際に発生するコイル４のシーク力とＶＣＭ５が受けるシーク反力との偶力により生ずる、シークセトリングの残留振動をも補償することができることを意味している。
【００４３】
上述の圧電素子は、スピンドルのスラスト、コニカル、並進モードその他の機構系の伝達特性を、磁気ディスク装置の筐体上で実測し、外乱（シークセトリングの際の残留振動を含む）の補償精度を向上させるためにある。
圧電素子による加振をしない磁気ディスク装置では、伝達特性は、出荷時のデフォルト値（予め定めた固定値）として与えておく。デフォルト値の候補としては、ベース９が「固定」の場合と「自由」の場合の中間の特性値、外乱の大きい筐体での測定値が挙げられる。
【００４４】
これまでの説明は、スライダ３が磁気ディスク媒体７の中周にある場合の座標軸を用いて為された。座標軸の設定を変えると、ベースの剛性は異なる評価となる。従って、スライダ３が内周や外周にあるときは、その角度分、補償精度が劣化する。そこで、十分なメモリー容量があれば、それぞれの位置で補償操作量を計算し格納しておく。メモリー容量を節約するため、媒体７の内周から外周を複数のブロックに分けて、補償操作量を定めてもよい。
【００４５】
要求精度とのトレードオフの観点から、次のような部品の省略が可能である。スピンドルのコニカル及びスラストモードを補償する際に、３個の面外センサーがあれば、面外方向の圧電素子は１個まで省略可能である。
回転中のスピンドルは、Ｘ軸回りの回転外力に対し、ジャイロ成分の力が作用するので、スピンドルのＹ軸回りに倒れる。このためＹ軸上の加速度センサーを残し、Ｘ軸上の加速度センサーを省略してもよい。
キャリッジのシークの際に、コイルのシーク力とＶＣＭが受けるシーク反力との偶力により、スピンドルの並進モード、コニカルモードの残留振動が生じる。かかる加振力は、その方向がキャリッジのシーク方向なので、機構系の伝達特性は、ＶＣＭのコイル４を加振することにより、測定できる。このためＸ軸方向の圧電素子１４b、１５bは省略できる。
Ｘ軸回りの角加速度、Ｙ軸回りの角加速度、Ｚ軸回りの角加速度については、角加速度センサーで求めることもできる。角加速度センサーは１個で角加速度を測定することができるので、２つの並進加速度センサーのばらつきによる測定精度劣化を防止することができる。
【実施例３】
【００４６】
図３に、別の実施例におけるセンサーまたは圧電素子の実装方法を示す。
同図は磁気ディスク装置のＰＣＢを取り払って、裏側からベース９を見た図である。図１と同じ符号は同一の部品を示す。
加速度センサーと圧電素子は、ＦＰＣ３１（Flexible Printed Circuit、可とう性のある印刷回路基板３１、以下、適宜、ＦＰＣと記す）の上に実装され、ベース９にその振動を測定すべく、しっかりと固定される。ＦＰＣ３１は、ベース９からＰＣＢへの連結用コネクタ３２に繋がる。
面外方向の加振力の源となる圧電素子は、圧縮タイプの圧電素子が適切である。
面内方向の加振力の源となる圧電素子は、せん断タイプを用いるか、ベース９に開口または凹部を設けてＦＰＣ３１の端部を直角に折り曲げ、圧縮タイプの圧電素子を用いても良い。
このようにＦＰＣ３１を利用したセンサーや圧電素子の実装方法は、非常に簡便であり有効である。図３に示すＦＰＣ上の加速度センサーや圧電素子は、ベースの振動をある程度、正確に拾うことができる。
【実施例４】
【００４７】
振動検出の要求精度が低ければ、加速度センサーや圧電素子は、ＰＣＢ上にも実装可能である。
面内方向のＸ軸並進加速度、Ｙ軸並進加速度、Ｚ軸回りの角加速度のためのセンサーと圧電素子は、ＰＣＢ上に実装しても面内の剛性は十分である。これらのセンサー等は、ＰＣＢをベース９に固定するネジその他の固定部材の近くに実装されると、感度上、有利となる。
【００４８】
しかし、面外方向のＺ軸並進加速度、Ｘ軸回りの角加速度、Ｙ軸回りの角加速度のためのセンサーと圧電素子を実装するには、図７のような構成により、面外方向の剛性を確保すると良い。
図７では、加速度センサーや圧電素子は、ＰＣＢをベースに固定するねじ位置の近く、更には、ねじの間に、実装する。これらのセンサー等を実装しているＰＣＢの部位を、粘弾性部材、両面テープ、接着剤その他の固定手段により、ＰＣＢの絶縁性を保ちながら、ベースに直接、面付けし、ベースとの固定の剛性を確保すると良い。
【実施例５】
【００４９】
図４に、別の実施例におけるセンサーまたは圧電素子の実装方法を示す。
同図は磁気ディスク装置のＰＣＢを取り払って、裏側からベース９を見た、スピンドルモータ８のフランジ部とその周辺の図である。図１と同じ符号は同一の部品を示す。
スピンドルモータ８のフランジ部は、ネジ４１でベース９に固定されている。スピンドルモータ８にはＰＣＢに連結するＦＰＣ４２（モータＦＰＣ）がある。そのＦＰＣ４２に、Ｚ軸並進加速度、Ｘ軸並進加速度、Ｙ軸並進加速度を検出できるＺ方向加速度センサー４３、Ｘ方向加速度センサー４４、Ｙ方向加速度センサー４５を、それぞれ実装する。
また、Ｘ軸回りの角加速度、Ｙ軸回りの角加速度、Ｚ軸回りの角加速度を検出できるＸ軸回り角加速度センサー４６、Ｙ軸回り角加速度センサー４７、Ｚ軸回り角加速度センサー４８を、それぞれ実装する。ＦＰＣ４２の一部を流用でき、コンパクトで安価な実装構造となる。
スピンドルモータ８のフランジ部の直径を大きくできるときは、角加速度センサーの代わりに加速度センサーや圧電素子を実装しても良い。
【００５０】
磁気ディスク装置を上位装置の筐体に搭載した場合に、磁気ディスク装置の機構系の伝達特性を有効に測定するため、圧電素子のみを搭載した図３の形状のＦＰＣ３１を実装する。十分なスパンで配置された圧電素子により、角加速度の検出値を、磁気ディスク装置に与え得る。
【実施例６】
【００５１】
図５（ａ）から（ｄ）、図６（ａ）から（ｄ）に、圧電素子の別の実装方法を示す。これらは、それぞれ、ＨＤＡのベース９を側面から見た図である。図５はベース９の底面に素子５２を実装する場合を、図６はベース９の側面に素子５２を実装する場合を、それぞれ説明している。ＨＤＡのベース９には、顧客の筐体への取付け用ねじ穴が、底面に４箇所、側面に６箇所ある。
図５（ａ）では、ねじ穴の付いた部品５４とＨＤＡのベースの底面との間に挟まれた１つの面に、圧縮タイプと剪断タイプの圧電素子５２が並んでいる。ねじ穴の付いた部品５４は、筐体への取付箇所に、ねじ止めされている。図６（ａ）では、ねじ穴の付いた部品５４とＨＤＡのベースの側面との間に挟まれた１つの面に、圧縮タイプ又は剪断タイプの圧電素子５２が２個並んでいる。ねじ穴の付いた部品５４は筐体への取付箇所にねじ止めされている。図が見え難くなるので、筐体への取付箇所は省略する。
【００５２】
圧電素子５２の実装面は、図５（ａ）と図６（ａ）では、ねじ穴のついた部品５４とベース９との間にある。この実装面を、ねじ穴のついた部品５４と筐体への取付箇所との間としても良い。
図５（ａ）では、圧縮タイプと剪断タイプの圧電素子５２が一つずつ必要である。そうしないと面外方向と面内方向を加振できない。図６（ａ）では、圧縮タイプ又は剪断タイプの一方の圧電素子５２で良いし、双方の混在でも良い。結果的に、面外方向と面内方向を加振できればよい。
図５（ａ）を横から見た図５（ｂ）は、図６（ｂ）に比べ、圧電素子５２の力を受ける壁がないので、ＰＣＢの実装面積が広く確保できる。
【００５３】
図５（ｃ）では、ねじ穴の付いた部品５４と、ＨＤＡのベース９の底面及び側面との間に挟まれた、２つの面に、それぞれ、圧縮タイプ又は剪断タイプの圧電素子５２が実装されている。ねじ穴の付いた部品５４の一方は、筐体への取付箇所にねじ止めされている。
図６（ｃ）では、ねじ穴の付いた部品５４と、ＨＤＡのベース９の底面及び側面との間に挟まれた、２つの面に、それぞれ、圧縮タイプ又は剪断タイプの圧電素子５２が実装されている。ねじ穴の付いた部品５４の一方は、筐体への取付箇所にねじ止めされている。図が見え難くなるので筐体への取付箇所は省略している。
圧電素子５２の実装面は、図５（ｃ）と図６（ｃ）では、ねじ穴のついた部品５４とベース９との間にある。この実装面を、ねじ穴のついた部品５４と筐体への取付箇所との間としても良い。
結果的に、面外方向と面内方向を加振できれる組合せを採用すればよい。しかし、図５（ｃ）を横から見た図５（ｄ）は、図６（ｄ）に比べ、圧電素子５２の力を受ける壁がないので、ＰＣＢの実装面積が広く確保できる。
このような構造とすれば、ベース９の枠部に加振手段を実装でき、ベース９の面外変形の影響を受け難くなる。また、加振力を効率良く加えられるので、補償したい振動モードのモーダルパラメータを正確に測定でき、補償精度が高まる効果がある。
【００５４】
圧電素子５２の力の発生方向は、補償しようとする振動モードを励起し易い位置と方向が望ましい。
例えば、６方向に加振しようとする場合には、底面４個所（図５（ｅ））の３箇所、側面６個所（図６（ｅ））のうち３箇所に、○印は面外、矢印は面内の方向に加振できるよう圧電素子５２を配置し、加振の結果を検出しやすい方向に感度を有する加速度センサーを配置する。
図５（ｅ）、図６（ｅ）のように、ベースの枠と角度をなして加振する場合、剪断タイプの圧電素子なら方向を傾けるか、ねじ穴の付いた部品５４や壁を傾けておく必要がある。圧縮タイプでも、ねじ穴の付いた部品５４や壁を傾けておく必要がある。
また、加振手段としての圧電素子は、複数の加速度センサーの実装位置のうち一つと同じ位置、同じ方向で実装しておくことで、全ての加速度センサーに対応する数のモーダルパラメータを取得できる。精度を上げるためには、複数箇所に圧電素子とセンサーとの組を設けると良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
サーバや、外部記憶装置その他の上位装置へ搭載される、磁気ディスク装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用した磁気ディスク装置であり、カバーをあけて磁気ディスク装置内部を俯瞰した図である。
【図２】図１の磁気ディスク装置のヘッド・ディスク・アセンブリーの振動モデルを例示した図である。
【図３】磁気ディスク装置のプリント配線板を取り払って、裏側から見たベース９における、センサーまたは圧電素子の実装方法を示す図である。
【図４】磁気ディスク装置のプリント配線板を取り払って、裏側からベース９を見た、スピンドルモータ８のフランジ部における、センサーまたは圧電素子の別の実装方法を示す図である。
【図５（ａ）】ベースの底面に圧縮型と剪断型の圧電素子を実装する実施例の側面図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）の実施例を別の側面から見た側面図である。
【図５（ｃ）】ベースの底面に２つの圧縮型の圧電素子を実装する実施例の側面図である。
【図５（ｄ）】図５（ｃ）の実施例を別の側面から見た側面図である。
【図５（ｅ）】ベースの底面における圧電素子の実装位置の一例を示す図である。
【図６（ａ）】ベースの側面に圧縮型と剪断型の圧電素子を実装する実施例の側面図である。
【図６（ｂ）】図６（ａ）の実施例を別の側面から見た側面図である。
【図６（ｃ）】ベースの側面に２つの圧縮型の圧電素子を実装する実施例の側面図である。
【図６（ｄ）】図６（ｃ）の実施例を別の側面から見た側面図である。
【図６（ｅ）】ベースの側面における圧電素子の実装位置の一例を示す図である。
【図７】センサーや圧電素子の実装位置の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ａ〜１３ａ……Ｚ方向加速度センサー、
１１ｂ〜１３ｂ……Ｚ方向圧電素子、
１４ａ、１５ａ……Ｘ方向加速度センサー、
１４ｂ、１５ｂ……Ｘ方向圧電素子、
１６ａ……Ｙ方向加速度センサー、
１６ｂ……Ｙ方向圧電素子、
３１……ＦＰＣ、
４２……モータＦＰＣ、
４４……Ｘ方向加速度センサー、
４５……Ｙ方向加速度センサー、
４６……Ｘ軸回り角加速度センサー、
４７……Ｙ軸回り角加速度センサー、
４８……Ｚ軸回り角加速度センサー、
５２…圧電素子、
５４…ネジ穴の付いた部品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図５（ｄ）】
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【図５（ｅ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図６（ｅ）】
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【図７】
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