JPS62281172A - デイスク・フアイルのためのア−ム組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ、産業上の利用分野 本発明はディスク・ファイルのためのヘッド組立体に関
する。更に具体的に言うと本発明は、回転式アクチュエ
ータに接続されるディスク・ファイルのためのアーム組
立体に関する。

ｂ、従来技術及び問題点 情報記憶装置の最も一般的な形式の１つにディスク・フ
ァイルがあり、その装置中で、情報は変換ヘッドによっ
て回転ディスク記録媒体の表面に書き込まれ、あるいは
その表面から再生される。

ディスク媒体は剛性か又は可撓性であり、記録は例えば
光学的か又は磁気的に行われる。特に磁気記録において
、ディスクの運動によって生ずる空気ベアリン′グによ
って、ディスク媒体に非常に近接して変換ヘッドを保持
するのが一般的である。

ディスクの異なった領域内の情報をアクセスするために
、直線式又は回転式のヘッド位置付は装置を設けて、デ
ィスク表面上で、種々の半径方向位置にヘッドを移動す
ることもまた、公知である。

ヘッドは片持ち東方式で位置付は装置に装着されている
保持アームによって、ディスク表面上に保持されている
。ヘッドは、ディスク表面の不規則性や、空気ベアリン
グの変化に適合するために、ヘッドの動きを制限する柔
軟性を持つサスペンションによって支持アームに装着さ
れている。ヘッド／アーム組み立て体及び位置付は装置
は一緒になって、ディスクに記憶された情報をアクセス
するためのアクセス機構を構成する。

保持アームの振動又は共振は、幾つかの理由によって、
情報記憶装置の性能に致命的な影響を与える。移動ヘッ
ドの場合、ディスク上に記録されている情報の所定の同
心円トラック上にヘッドを正しく位置付けるための位置
付は装置を制御するために、閉ループ・サーボシステム
を用いることは良く知られている。ヘッド保持アームの
振動はヘッドをトラックから外れさせて、サーボシステ
ム中に、振動周波数で変調されたエラー信号を導入する
。ヘッド保持アーム、又はその他の運動する機械的素子
の共振周波数がサーボシステムを不安定にさせることは
しばしば発生する。ヘッド保持アームの共振の他の影響
は変換信号の変調によって、変換ヘッドからの信号が低
下されることである。

１９７９年１月の１８Ｍテクニカル・ディスクロジャ・
ブレテン（ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏ
ｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ　）の第２１巻、第８号の３
０９３頁の「減衰されたヘッド・アームＪ　（Ｄａｍｐ
ｅｄ　ＨｅａｄＡｒｍ　）と題する文献において、減衰
層による強制減衰技術がこれら両方の問題を克服するた
めに提案されている。減衰層はディスクの面に平衡であ
り、且つ減衰作用を行うため曲がることによってエネル
ギを吸収する。

ヘッド位置付は装置それ自身のようなディスク・ファイ
ルの関連する分野であるけれども、他の異なった減衰機
構が使われている。欧州特許番号ＧＢ−Ｂ−２００５３
７９号はディスクに対して半径方向にヘッドを位置付け
るだめの２部分リニヤ・アクチュエータを開示している
。アクチュエータの長手方向の共振の減衰は、アクチュ
エータの力が剪断変形により伝達される２個の部分の間
の減衰物質の円筒状層によって与えられる。ヘッド保持
アーム自身の減衰は示されていない。

剪断の減衰はまた、欧州特許番号ＥＰ−８−００６０３
５８号に開示されたディスク・ファイルのヘッド保持ア
ームに使われている。ディスク・ファイルのための片持
ち梁成ヘッド保持アームは、平らな梁構造と、面からの
振動を減衰する手段を含んでいる。この減衰手段は梁構
造の一方の長手方向の縁部に沿って設けられている剛性
の側面部材と、梁構造及び側面部材を共に結合する可撓
性の減衰材料の層とを含んでいる。梁構造及び側面部材
の間の相対運動は、振動のエネルギを吸収するために、
減衰層の塑性的剪断変形を生ずる。ヘッド・アームは、
回転式ヘッド位置付はアクチュエータの軸に装着するた
めの積層アームを含むヘッド／アーム組立体の一部を形
成する。積層アームはアームに１・１属された平衡おも
りによって、回転軸に関してバランスされる。

サーボで制御されるヘッド位置付はシステムに減衰を用
いることによって、全体の機械的な系の伝達開数（ｔｒ
ａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、本来の利得周波
数帯域特性よりも高い周波数帯域特性を使うことが出来
るように、不安定の点を変更することが出来る。このこ
とは、転じて、より速いアクセス移動を可能とし、トラ
ック追跡のより高度な制御を可能とする。

ディスク・ファイルのアクセス機構において、従来用い
られていなかった減衰の１つの方法は「補助的質量の減
衰」の方法であり、振動系の振動の振幅の制御を助ける
ために、補助的な質量がばね及び減衰装置によって振動
系に与えられる。

この原理はＦ、Ｅ、　　リード（Ｒｅｅｄ）による「動
的振動吸収体及び補助質量の減衰器Ｊ　（Ｄｙｎａｍｉ
ｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂｓｏｒｂｅｒｓ　ａｎｄ　
ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｍａｓｓ　ｄａｍｐｅｒ）と題す
る文献に記載されている。（１９７６年マグロ−ヒルの
ハリス及びクレードにより編集された衝撃と振動（Ｓｈ
ｏｃ、ｋ　ａｎｄ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）ハンド７・ツ
クの第２輯の第６章を参照されたい。）Ｃ１問題点を解
決するための手段 従来の技術はヘッド／アーム組立体及びアクセス機構中
の厄介な振動を減衰する多くの方法が与えられて来たけ
れども、高性能のサーボ制御ヘッド位置付は装置の所望
の周波数帯域幅内で生じつる、回転式アクセス機構の固
有な捩れ的な共振を減衰するように設計された装置は無
かった。

従って本発明は、 端部に変換ヘッドを保持する、少くとも一本のほぼ平坦
な片持ち梁成アームと、 平衡おもりと、 ヘッド／アーム組立体がアームの面に垂直で且つ上記組
立体を通る軸の囲りで、所定の条件のもとでバランスさ
れるように、アームの反対側に平衡おもりを取り付ける
取り付は手段と、回転軸を有しそしてこの回転軸の囲り
に固有の捩り共振を生じる回転式アクチュエータの回転
軸をヘッド／アーム組立体の上記軸に一致させて、アク
チュエータ上にヘッド／アーム組立体を位置付ける位置
付は手段とを備えるディスク・ファイル用のヘッド／ア
ーム組立体において、上記屯りつけ手段が平衡おもりの
少なくとも一部分に対してなされた弾性接続を有しそし
てこの弾性的に保持される部分が、回転式アクチュエー
タの捩れ的な振動の基本共振周波数に対して同調される
、補助質量減衰器として作用することを特徴とする。

他の観点から、本発明はまた、上述のようなヘッド／ア
ーム組立体を含むディスク・ファイルの回転式アクセス
機構と、ヘッド／アーム組立体の位置付は手段と係合し
うる相補的な位置付は手段、及びアクチュエータとヘッ
ド／アーム組立体を一緒に結合する手段とを含むディス
ク・ファイル用の回転式アクセス機構を与える。

バランス用として、且つ補助質ｆ＃減衰器として平衡お
もりを両用に使用することは、利得／周波数帯域特性を
改善するために、機械系の伝達Ｆ数を修正するためのコ
ンパクトで便利な技術を与える。共振周波数の大きなピ
ークは低い周波数と高い周波数とで発生する２つのより
小さなピークに分割される。バランスの所定の条件は、
静的にか、又は好ましくは動的に選ばれた低い周波数に
される。

平衡おもり全体を減衰用の補助質量とすることは可能で
あるけれども、一般的には、このようにされない。平衡
おもりは、主体部と弾性的な接合体により主体に結合さ
れたアダプタ部材とに分けられているほうが好ましい。

アダプタ部材は接続手段によって、アームへ固着される
。従って、補助的減衰質量と、合計の平衡質量とは夫々
独立して選ぶことが可能である。

弾性的な結合は、ばねを含んで任意の形式を取りつるが
、剪断変形で作用する塑性物質の序であることが望まし
い。この塑性物質層の良好な材料は炭素を混合したエチ
レン・プロピレン・ヂアミン（ＥＰＤＭ）である。

サンドイッチ型の剪断変形居は好ましい平面居であるけ
れども、例えば弧試の層のような他の形状も用いること
が出来る。

最後に、コンパクトにするという観点からは、平衡おも
り形状は最小の寸法にされるけれども、アームからはみ
出した突出部と、アームの面と乗直な方向の弾性結合部
とを有する平衡おもりは、減衰されていない元来の移動
作用の範囲内に、分割された共振周波数のピーク全体を
入れることによって、移動作用を更に改良することが出
来る。

Ｄ、実施例 第１図乃至第３図に、本発明に従ったヘッド／アーム組
立体が示されており、それは、ディスク・ファイル中の
ディスク積層体（図示せず）の表面の情報記録トラック
をアクセスするために、第４図に示した回転式アクチュ
エータに設けられ、且つそれより位置付けられる。

ヘッド／アーム組立体はほぼ平面形の重ね合わされた２
つの片持ち梁アーム１０．１１を含んでいる。各アーム
１０は、それらの最端部のところに、複数個のヘッド・
サスペンション組立体３０を保持している。精み重ねア
ームの反対端において、回転軸心７０の囲りで、予め決
められた低い周波数でアームをバランスするための平衡
おもり５０が設けられる。

アームの細部を説明すると、各アーム１０は、平行に向
い合った厚い基体部分１１と、テーバを付され伸長して
いる枠体１２とから成るアルミニウム製の平坦な梁構造
を有しており、２つのヘッド保持ブロック１３で終端し
ている。アルミニウム製の２つの側面部材１４は段部１
７によって、アーム１０の夫々の脚部１５に取り付けら
れている。側面部材１４は両面接着テープ（図示せず）
の居によって脚部に接着され、且つねじ１８によって一
端が固定されている。側面部材の目的は、欧州特許番号
００６０３５８−［３１号に開示されている方法でアー
ムの面の共振を減衰することにある。

ヘッド・サスペンション・サブアセンブリ３０がアーム
１０のヘッド保持ブロック１３の各々にねじ止めされて
おり、各ヘッド保持ブロックは板ばね可撓素子３２の一
端にヘッド３１を持っている。上部アーム１０の各ブロ
ック１３は２個のこのようなサブアセンブリ３０を保持
している。下部ブロック１３はその上部表面にただ一個
のベッド・サスペンション・サブアセンブリを有してい
る。ディスクと隣接していない下部面は、製造工程中で
サーボ書き込みに使われる金属製ターゲツト板３３を有
している。各ヘッド３１は空気ベアリング滑動子の形を
しており、滑動子に湧膜変換素子（図示せず）が設けら
れている。

ヘッド・サスペンション・サブアセンブリの細部は米国
特許第４１６７７６５号に記載されている。ヘッド３１
の外部用電気接続は、アーム１０の上表面のテープ試ケ
ーブル（図示せず）に導かれる電線３４により行われ、
これは転じて、積み重ねアームの側面にある通常のフレ
キシブル・ケーブル（図示せず）に接続される。

可撓素子３２はアーム１０の面から傾斜しており、動作
時において、ヘッド３１を通過して回転する情報記録デ
ィスク（図示せず）の表面の方へ夫々関連するヘッド３
１を押し付けることは自明の技術である。そのような回
転ディスクの一方はアーム１０の間を通過するが、他方
のディスクは上部アームの上面を通過する。

各アーム１０にヘッド及びサスペンシコンを装着した後
に、２本のアームは中心軸７０で芯出しされ、大きな開
孔を貫通する心棒４０によって、両方が整列され、締め
付けられる。クランプ・プレート４２が下部アーム１０
の基部１１の下側に係合するまで、心棒の下端の方ヘク
ランブ・プレート４２を締め付ける引っ張りねじ４１に
よってこの締め付けが行われる。ヘッド／アーム組立体
の製造を完成するため（こ、以下で細部を説明する平衡
おもり５０がポルト５１により上部アーム１０にねじ止
めされる。

第１図乃至第３図のヘッド／アーム組立体は第１１図に
示された回転式アクチュエータ８０に取り付けられるよ
うに設泪されている。このアクチュエータは欧州特許番
号００３１８７６−８１号に示されたものと同じであり
、ヘッド／アーム組立体を受は入れるための軸延長テー
ブル８１を含んでいる。テーブル８１は軸心７０と一致
する軸の囲りの軸受に回転自在に装着された下部軸と一
体的にされている。テーブル８１は反転されているボス
８３によって、コツプ形回転子８２の上面に結合されて
いる。磁気回路の磁束空隙内に位置する遮蔽されたパン
ケーキ形のコイルを含む回転子は、停止体８４により決
められた極めて限定された回転角度しか回転しえない。

磁束空隙の一部８５は回転子の外側とその軟磁体の覆い
の間から見ることが出来る。

ヘッド／アーム組立体は、テーブル８１上のポス８７に
下部アーム１０の下側の２つの係止部・１３を係合する
ことによって、軸延長テーブル８１に同軸的に位置付け
られる。周囲の位置付けはテーブル８１上のスタッド８
８にアームの突起部４１１を係合することによって与え
られる。このように位置されたとき、ヘッド／アーム組
立体とアクチュエータ・テーブルはアクチュエータ・テ
ーブルのねじ孔８９へ重ねられたばか孔４５を通るボル
トで一緒にねじ止めされる。

このようにしてディスク・ファイル中に組み立てられた
後に、アクチュエータ８０はディスク上の選択されたト
ラック上にヘッド３１を位置付けるようにサーボ制御さ
れる。ディスク上に書き込まれたサーボ・パターンはヘ
ッド３１により検出され、そして、サーボシステムへ位
置エラーのフィードバックを与えるために変調される。

最高の性能を得るために、サーボ系は適正な利得／帯域
幅特性で設計されねばならない、然しながら、不安定性
を無くすために、機械的な系の共振がサーボ系の帯域幅
を減少することを必要とすることがあり、従って、ディ
スク・ファイルのアクセス時間及びトラック密度を制限
することになる。

この種の問題を研究するために、成る周波数の範囲にわ
たって、入力駆動力に対する出力加速度の比を示す機械
系の伝達関数をプロットするのが便利である（デシベル
で表示する）。第１図乃至第４図に示したアクチュエー
タとヘッド／アーム組立体の組み合わせに類似して且つ
モデル化したサーボ及び機械系の成る理論的な伝達関数
が第５図に示されている。実線９０は約２キロヘルツの
ところで強力な共振が存在することを示している。

機械設計による分析によると、この現象はアクチュエー
タの回転軸の囲りの固有の捩り的な共振から発生される
ものと考えられている。

平衡おもりの質量の一部分が補助的な質量減衰装置とし
て機能するように、ヘッド／アーム組立体の平衡おもり
を変更することによって、共振を、より低い振幅の２つ
の成分に分割することが可能であることが判った。その
理論的な効果が第５図の破線９１及び９２で示されてい
る。

両方の変更された伝達関数は次式に従って補助質量な同
調することによって発生される。

ｆ　／　ｆ　”　１／　（１＋ｍ／Ｍ　）１′２ａ　　
　　　Ｏ 上式において、 ｍは補助質量であり、 Ｍは移動系の質量であり、 ｆ　は補助質量減衰器の同調周波数であり、「　は元来
の共振周波数である。

伝達関数９１及び９２は導入された付加的な減衰の程度
に従って変化する。

実際上は、平衡おもり５０は補助質量′Ｉｔｃ衰器（ダ
ンパ）として働らく部分５２と、アダプタプレート５３
とに分割される。これは、組立体をバランスさせるのに
必要な平衡おもりの全体の質量とは無関係に、補助質量
を正しい周波数に同調させる０部分５２及びプレート５
３は炭素を混合したＥ　Ｄ　ＰＭ　（エチレン・プロピ
レン・ジアミン）の層５４で接着されており、ＥＤＰＭ
は部分５２のために必要な弾性結合を与える。層５４に
よる剪断変形型の減衰もまた、共振の振幅を更に減少す
るよう付加的なエネルギを吸収する０層５４は部分５２
の面とプレート５３の面の間でモールドされ、両面を接
着するため硬化される。それは低いガラス過渡温度を有
するため、ＩＥＤＰＭは動作温度範囲全体にわたって、
弾性的な結合に対して、より安定した剛性を与える。更
に、そのような温度変化は、温度により変化する回転子
の共振周波数に追従する減衰周波数を生ずる。

既に述べたように、平衡おもり５０の全体は、アダプタ
・プレート５３に着座されたポルト５１によって上部ア
ーム１０にねじ止めされる。補助質量部分５２及び減衰
層５４を通る大きな開孔５５はポルト５１を挿入するこ
とを可能とする。

１個のヘッド３１の実際の伝達関数は第６図の破線９３
で示している。これは、減衰用の補助質量を使わないで
得られた元来の伝達関数（第６図に実線で示す）と比較
することが出来る。明らかに、２キロ・ヘルツにおける
元来の共振は分離されて、充分に低下されている。

第７図乃至第９図には平衡おもりの他の実施例が示され
ている。平衡おもり１５０を除いて、図示されたヘッド
／アーム組立体は第１図乃至第３図に示したものと同じ
なので、再度説明はしない。

平衡おもり１５０は、補助質量部分１５２及び剪断減衰
層１５４により結合されたアダプタ・プレート１５３に
分割される。平衡おもりは、ポルト１５１によって上部
ヘッド・アームにねじ止めされている。然しながら、補
助質量部分１５２は、前述のおもり５２とは異なった形
にされており、それは、断面がかまぼこ形で且つ突出部
分１５５を有している。この部分は上部アームと、この
アームの面と垂直な減衰層１５４とを明らかに越えてい
る。

第１０図に示されているように、第２の実施例の補助お
もり質量部分１５２により達成された伝達関数９５のす
べては、使用される周波数範囲において、減衰されてい
ない伝達関数９６の範囲内に入っている。この理由は完
全には分析されないけれども、一方のヘッド保持ブロッ
クでは生じ、他方のヘッド保持ブロックでは生じない、
捩りモードのアームの共振の付加的な減衰作用によるも
のと考えられる。

Ｅ１発明の効果 本発明によって、機械系の共振によるディスク・ファイ
ルの不安定性を排除し、ディスク・ファイルのアクセス
時間を短縮したり、トラック密度を高くするなど、装置
の性能を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったヘッド／アーム組立体の側面図
、第２図は第１図のヘッド／アーム組立体の底面図、第
３図は第１図のヘッド／アーム組立体の端部の側面図、
第４図は本発明に従った回転式アクセス機構を形成する
ために、第１図乃至第３図に示したヘッド／アーム組立
体を位置付けるための回転式アクチュエータの平面図、
第５図は補助質ｆｆｉ減衰器を有するヘッド／アーム組
立体を含む機械系の伝達関数の理論的な影響を説明する
ためのグラフ、第６図は第１図のヘッド／アーム組立体
を含む機械系の伝達関数を示すグラフであって、補助質
量減衰器を含まない同じ機械系の伝達開数との比較を示
すグラフ、第７図は本発明のヘッド／アーム組立体の第
２の実施例の側面図、第８図は第７図のヘッド／アーム
組立体の底面図、第９図は第７図のヘッド／アーム組立
体の端部側面図、第１０図は第７図乃至第９図のヘッド
／アーム組立体を含む機械系の伝達関数を示すグラフで
あって、補助質量減衰器を含まない同じ機械系の伝達関
数との比較を示すグラフである。 １０・・・・片持ち梁アーム、３１・・・・ヘッド、４
３・・・・係止部、４５・・・・孔、５０・・・・・・
平衡おもり、５１・・・・ボルト、５２・・・・補助質
量減衰器として働らく部分、５４・・・・接着層。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 代　理　人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１
名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一端に変換ヘッドを保持し回転中心を有するアーム、上
   記回転中心に関して上記アームを平衡させるために上記
   アームの他端に平衡おもりを結合する装置、及び回転軸
   を有し該回転軸のまわりに固有の捩り共振が生じる回転
   アクチュエータの上記回転軸に対して上記回転中心を一
   致させるように上記アームを上記回転アクチュエータに
   位置決めする装置を有する磁気ディスク装置のためのア
   ーム組立体において、 上記平衡おもりは、上記アームに結合される部分、上記
   共振の基本周波数に同調する補助質量減衰器として働ら
   く部分及び上記両部分を弾性接続する部分を有すること
   を特徴とする上記ディスクファイルのためのアーム組立
   体。