(57)【要約】【課題】ケールと駆動部の距離を最小化して共振周波数を上げることにより、サーボ周波数帯域を上げ、外乱抑制性能を向上させることができるアクチュエータの位置検出装置を得る。【解決手段】ピボットを挟んでアームとボイスコイルモータを備えたアクチュエータであって、前記ボイスコイルモータのコイルに、該コイルに近接したマグネットと対向するスケールを設け、前記スケールに対向するマグネット及び該マグネットが装着されたヨークに、このヨーク外方からスケールまで連通する光路穴を開け、前記ヨークの外方から前記光路穴を通して前記スケールに向けてセンサ光を照射し、スケールで反射またはスケールを透過したセンサ光を受光してスケールを読み取る光検出器を設けた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピボットを挟んでアームとボイスコイルモータを備えたアクチュエータであって、
前記ボイスコイルモータのコイルに、該コイルに近接したマグネットと対向するスケールを設け、
前記スケールに対向するマグネット及び該マグネットが装着されたヨークに、このヨーク外方からスケールまで連通する光路穴を開け、
前記ヨークの外方から前記光路穴を通して前記スケールに向けてセンサ光を照射し、スケールで反射またはスケールを透過したセンサ光を受光してスケールを読み取る光検出器を設けたこと、を特徴とするアクチュエータの位置検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記光検出器は、前記スケールで反射し、前記光路穴を通って戻った反射センサ光を受光するアクチュエータの位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記スケールは非磁性材で形成されているアクチュエータの位置検出装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記スケールは弱透磁性材で形成され、前記コイルを挟んで配置されたマグネットから略等距離に配置されているアクチュエータの位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記スケールは、前記センサ光が入射する面に、前記ピボットを中心とした放射状に延びる明暗部が円周方向に所定ピッチで設けられているアクチュエータの位置検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記光路穴は、前記マグネットの円周方向略中央位置に開けられているアクチュエータの位置検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記光路穴の内周面には反射防止加工が施されているアクチュエータの位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記光検出器は、センサ光としてレーザ光を射出するアクチュエータの位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項記載のアクチュエータの位置検出装置において、前記アームの先端部にはヘッドジンバルアセンブリが着脱自在に装着され、前記ボイスコイルモータは、前記アームを前記ピボットを軸心として回動させるアクチュエータの位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータの位置検出装置、より具体的には、ハードディスク装置等に使用されるヘッドスタックアッセンブリのロータリー型ボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」という）の可動部の位置検出に適した位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハードディスク装置において、ヘッドスタックアッセンブリを駆動するＶＣＭの可動部の機械的な位置を検出する装置として、位置検出用のスケールをアクチュエータの上部に置き、スケールに光を照射してその反射光を受光してアクチュエータの位置、ロータリーアクチュエータでは回転角を検出するものが提案されている（特許文献１、特許文献２）。このような従来装置の場合、位置検出器とアクチュエータとは独立しているので、アクチュエータの位置を目標値と一致させるためには、閉ループによるサーボ制御が必須である。アクチュエータとしては、通常、ＶＣＭが使用されている。
【特許文献１】特開平３-２１１４１８号公報
【特許文献２】特開２００５-１９６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の方法では、スケールを置く位置は、駆動源であるＶＣＭとはピボットを介して反対側にあり、ＶＣＭから距離がある。この距離がもたらす機械共振の影響によって上記サーボ制御のゲインが制限され、よって外乱抑制性能を一体以上に上げることが困難であった。特に特許文献１に記載された発明の場合は、スケールを置くためにのみＶＣＭに枝が設けられており、これによるＶＣＭ重量の増加と剛性の低下による測定精度の低下は避けられない。
【０００４】
このようなスケールは、ハードディスク装置の試験装置として使用されることが多いが、その場合にはヘッドジンバルアッセンブリやメディアを容易に交換可能なことが必要になる。このとき、特にセンサ光としてレーザ光を用いる場合は、通常安全上の特別な措置が必要となる。特許文献１に開示された記載された方法では、運用時においてもセンサ光が一次光、二次光として作業者の目に入る可能性があり、作業者にゴーグルの着用を義務づけるなどの特別な措置が必要になる。
【０００５】
かかる課題に鑑みてなされた本発明は、スケールと駆動部の距離を最小化して共振周波数を上げることにより、サーボ周波数帯域を上げ、外乱抑制性能を向上させることができるアクチュエータの位置検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する本発明は、ピボットを挟んでアームとボイスコイルモータを備えたアクチュエータであって、前記ボイスコイルモータのコイルに、該コイルに近接したマグネットと対向するスケールを設け、前記スケールに対向するマグネット及び該マグネットが装着されたヨークに、このヨーク外方からスケールまで連通する光路穴を開け、前記ヨークの外方から前記光路穴を通して前記スケールに向けてセンサ光を照射し、スケールで反射またはスケールを透過したセンサ光を受光してスケールを読み取る光検出器を設けたことに特徴を有する。
【０００７】
前記光検出器は、前記スケールで反射し、前記光路穴を通って戻った反射センサ光を受光する構成が好ましい。
【０００８】
前記スケールは、非磁性材で形成することが好ましいが、弱透磁性材で形成することもできる。弱透磁性材で形成した場合は、前記コイルを挟んで配置されたマグネットから略等距離に配置する。
【０００９】
前記スケールは、前記センサ光が入射する面に、前記ピボットを中心とした放射状に延びる明暗部が円周方向に所定ピッチで設けられるのが実際的である。
【００１０】
前記光路穴は、前記マグネットの円周方向略中央位置に開けるのが好ましい。さらに前記光路穴の内周面には、反射防止加工を施すことが好ましい。
【００１１】
前記光検出器は、センサ光としてレーザ光を射出することができる。
【００１２】
本発明にかかるアクチュエータの位置検出装置は、前記アームの先端部にはヘッドジンバルアセンブリが着脱自在に装着され、前記ボイスコイルモータが前記アームを前記ピボットを軸心として回動させる、ヘッドスタックアッセンブリに適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アクチュエータの位置を示すスケールから駆動力を発生するＶＣＭまでの距離を最小化し、機械共振周波数をほぼ無視できる程度にまで上げることができる。
このスケールは非磁性材であることが好ましいが、若干の透磁性がある材料を用いる場合でも、ＶＣＭの両極磁石から等距離位置に置くことにより、磁界分布、ひいてはアクチュエータ位置によるトルク変動に対する影響を最小化できる。
使用する光センサが強いレーザ光であっても、レーザ光がＶＣＭから殆ど漏れないので、安全ゴーグルを使用するなどの特別な措置が不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下添付の図面を参照して、本発明を説明する。図１は、本発明を適用したハードディスクドライブ（以下「ＨＤＤ」という）用のアクチュエータの実施形態を上方から見た斜視図、図２は同実施形態を下方から見た斜視図である。なおこのアクチュエータは、ハードディスクドライブの試験装置に適用される。
【００１５】
このアクチュエータは、ピボット１１を軸心として揺動自在に形成されていて、ピボット１１から延びるアーム１３の先端部には、サスペンション１５を介して磁気ヘッド１７が装着されている。一方、ピボット１１には、アーム１３とは反対側に、ＶＣＭを構成するコイル２１が装着されている。このコイル２１は、ピボット１１を介してアーム１３と一体に回動するように固定された、ピボット１１から放射方向に延びる一対のコイルアーム部１９の間に装着されている。
【００１６】
さらにこのコイルアーム部１９及びコイル２１の下面側には、スケール２３が装着されている（図２）。スケール２３には、ピボット１１の軸心を中心として放射状に延びる明縞２３ａ及び暗縞２３ｂが、同軸心を中心とした円周方向に所定ピッチで交互に配置されている。スケール２３は、コイル２１で囲まれた空間内に設けるか、コイル２１の下面に密着させて設けることが好ましい。
【００１７】
コイルアーム部１９、コイル２１及びスケール２３を挟んで、これらと非接触状態で、上部マグネット２５ａ、２５ｂ及び下部マグネット２５ｃ、２５ｄが配置されている（図３、図４、図６及び図７参照）。これらの上部マグネット２５ａ、２５ｂと下部マグネット２５ｃ、２５ｄは、上部ヨーク２７と下部ヨーク２９に固定されている。ヨーク２７、２９は、３本のスペーサ軸３１によって所定間隔に保持され、マグネット２５ａ乃至２５ｄとコイルアーム部１９、コイル２１及びスケール２３とを非接触状態に保持する。これらのコイルアーム部１９、コイル２１、マグネット２５ａ乃至２５ｄ及びヨーク２７、２９によって、ＶＣＭが構成されている。
【００１８】
さらに下部ヨーク２９、及び下部マグネット２５ｃ、２５ｄの円周方向略中央位置となる境界部分には、これらを貫通して下部ヨーク２９の外側からスケール２３まで連通する光路穴２９ａ、２６が形成されている（図７参照）。これらの光路穴２９ａ、２６は、スケール２３の明暗縞２３ａ、２３ｂを検出する光検出器としての光センサ４１の光路となる。これらの光路穴２９ａ、２６の内周面には、反射防止加工、例えば黒色あるいはセンサ光波長吸収色塗料の塗布などを施すことが好ましい。
【００１９】
以上の構成からなるアクチュエータは、ピボット１１が測定装置のブロックに対して回動自在に支持され、上部、下部ヨーク２７、２９が前記ブロックに固定される。さらに下部ヨーク２９の下方に、光センサ４１が固定される（図４、図５及び図７参照）。そうしてアーム１３の先端に装着された磁気ヘッド１７を測定装置に搭載されたスピンドルモータによって回転駆動される磁気ディスクに対して、コイル２１への通電制御によりアクセスさせる。
【００２０】
光センサ４１は、発光素子４３ａ及び受光素子４３ｂを備えたフォトリフレクタ方式のセンサである。光センサ４１の発光素子４３ａから射出したセンサ光Ｌ１が光路穴２９ａ、２６を通ってスケール２３に入射し、スケール２３の明暗縞２３ａ、２３ｂで反射した反射センサ光Ｌ２が、再び光路穴２６、２９ａを通って光センサ４１の受光素子４３ｂに入射する。反射センサ光Ｌ２の強度は、センサ光Ｌ１が入射した明暗縞２３ａ、２３ｂの位置に応じて変わるので、受光素子４３ｂが受光した反射センサ光Ｌ２の強度を測定することによって、センサ光Ｌ１がスケール２３に入射した位置を検出し、アーム１３の回転角を測定できる。なお、この実施形態では、アーム１３が停止している位置からの回転角を測定する構成である。
【００２１】
スケール２３は、コイル２１に近接しているので、これらの間の固有振動周波数は非常に高くなり、温度変化による影響も非常に小さく、誤差は無視できる値まで小さくなる。したがって、非常に高い回転角測定精度が得られる。
【００２２】
光センサ４１と下部ヨーク２９とを密着させると、光センサ４１から射出された検出光が漏れる隙間は、ヨーク２７、２９とコイルアーム部１９、コイル２１またはスケール２３との間隙だけである。したがって、発光素子４３ａとして強力なレーザを発振する素子を使用しても、漏れるレーザ光が非常に少ないので、使用者がゴーグル等を装着する等、特別な運用上の制限もない。
【００２３】
スケール２３は非磁性材であることが好ましいが、若干の透磁性がある材料（弱透磁性材）を用いてもよい。弱透磁性材を使用する場合は、スケールを上部マグネット２５ａ、２５ｂ及び下部マグネット２５ｃ、２５ｄから等距離に配置することにより、磁界分布、ひいてはコイル２１の位置によるトルク変動に対する影響を最小化できる。
【００２４】
図示実施形態では、光センサ４１を下部ヨーク２９の下に配置する構成としたが、上部ヨーク２７の上に配置する構成としてもよい。この場合は、上部ヨーク２７及び上部マグネット２５ａ、２５ｂの境界部に、光路穴２９ａ、２６同様の光路穴を形成し、スケール２３同様のスケールをコイル２１の上部に配置する。
【００２５】
また、光検出器及びスケールとして透過型のものを使用することもできる。この場合は、スケールの明暗縞を透過部と遮光部を有するスリットにより形成し、上部ヨーク２７及び上部マグネット２５ａ、２５ｂの境界部にも光路穴を形成し、発光素子及び受光素子を上部ヨーク２７及び下部ヨーク２９の外側に配置して、発光素子から射出され、前記スリットを透過したセンサ光を受光素子で受光するように形成する。なお、マグネット２５ａ乃至２５ｄ及びヨーク２７または２９に光路穴を開けると、磁界分布の乱れが懸念されるが、この実施形態では光路穴を開けた部分が左右の上部マグネット２５ａ、２５ｂ及び下部マグネット２５ｃ、２５ｄの境界部でありＮＳ極の切り替え点であり、磁束密度が小さい領域なので、光路穴を開けたことによる影響はほとんどない。
【００２６】
この実施形態では、アーム１３及びコイル２１が基準位置に停止している状態から、コイル２１に通電されてコイル２１、アーム１３がピボット１１を軸として回動するときに変化する受光素子４３ｂの出力を測定することにより、アーム１３の回転角を測定できる。この構成によれば、アーム１３の単位回転角と磁気ヘッド１７が磁気ディスク上で直径方向に移動する距離とを予め演算して求めておけば、アーム１３の回転角に基づき磁気ヘッド１７を磁気ディスク上で直径方向に所望の距離移動させることができる。また、逆にアーム１３の回転角を測定することにより、磁気ヘッド１７が移動した距離を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるアクチュエータの位置検出装置を適用したヘッドスタックアッセンブリの実施形態のアーム部分を上方から見た斜視図である。
【図２】同ヘッドスタックアッセンブリの実施形態のアーム部分を下方から見た斜視図である。
【図３】同ヘッドスタックアッセンブリの実施形態をマグネットを透視して示した斜視図である。
【図４】同ヘッドスタックアッセンブリと位置検出装置の実施形態の外観を上方から見て示す斜視図である。
【図５】同ヘッドスタックアッセンブリと位置検出装置の実施形態の外観を下方から見て示す斜視図である。
【図６】同ヘッドスタックアッセンブリのマグネット及びヨーク部分を下方から見て示す斜視図である。
【図７】本発明にかかるアクチュエータの位置検出装置の要部を縦断して示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  ピボット
１３  アーム
１７  磁気ヘッド
１９  コイルアーム部
２１  コイル
２３  スケール
２３ａ  明縞
２３ｂ  暗縞
２５ａ  ２５ｂ  上部マグネット
２５ｃ  ２５ｄ  下部マグネット
２６  光路穴
２７  上部ヨーク
２９  下部ヨーク
２９ａ  光路穴
４１  光センサ
４３ａ  発光素子
４３ｂ  受光素子
【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】
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【図６】
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【図７】
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