WO1993002451A1 - Mechanism for finely moving head - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a head micro-moving mechanism, and more particularly, to a head having a head for scanning in a radial direction of a recording disk mounted thereon and forcibly displacing a part of the moving member to thereby move the head.
- the present invention relates to a fine moving mechanism for finely adjusting the position of the gate. Background technology
- FIGS. 1 and 2 show an example of the configuration of a conventional hard disk drive using a magnetic disk.
- the hard disk drive has a spindle S that rotates at a high speed of about 3600 rpm and a speed of about 5400 rpm, and a plurality of (for example, ten) magnetic disks D are mounted on the spindle S at predetermined intervals. .
- Data is recorded on both sides of the magnetic disk D, and writing to the magnetic disk and reading from the magnetic disk are performed separately for each magnetic disk D. This is done by magnetic heads H provided on one or both sides.
- the movement of the magnetic head H on the magnetic disk D is performed by an actuator overnight HA having a magnetic head support mechanism ASSY and a moving member (access arm, hereinafter simply referred to as an arm) A.
- actuators There are two types of actuators, HA and HA, which move the magnetic head H.
- the swing type shown in Figs. 1 and 2 is often used.
- the swing type actuator HA generally uses a swing motor SM that can rotate (swing) only within a predetermined angle and can finely control the rotation angle.
- This oscillating motor SM is composed of a stay ST and a rotor R, and the rotor R has the same number as the number of magnetic disks D mounted on the spindle S, or one more or less than the number of magnetic disks D. (9 in the figure) are protruding.
- a magnetic head support mechanism ASSY having two magnetic heads H mounted opposite to each other so as to sandwich the magnetic disk D is attached to the tip of the arm A.
- the rotor R of the driving motor SM is installed near the magnetic disk D as shown in Fig. 2, and is attached to the magnetic head support mechanism ASSY attached to the tip of the arm A protruding from the rotor RT.
- the moving range of the head H coincides with the recording area of the magnetic disk D.
- the magnetic head H when the head H is attached to the arm A, the magnetic head H is urged in the direction of the magnetic disk to bring the head H close to the magnetic disk D. This is performed via a plate-shaped support spring. Further, this support spring is extremely thin, and it is difficult to directly fix the arm A to the front end. Therefore, a configuration in which a thin plate-shaped connecting plate is interposed between the distal end of the arm A and the base end of the supporting spring, and the moving member and the supporting spring are connected via the connecting plate has been widely used. Has been done.
- a system in which positioning of a plurality of heads H on a disk is generally determined by a single servo positioning head (a dedicated servo system) is employed.
- a single servo positioning head a dedicated servo system
- one surface of a magnetic disk is used as a servo surface on which a servo signal is recorded, and a head facing the servo surface is used as a servo head.
- all the arms A are operated by the oscillating motor SM, and each pair of heads H attached to each of them is moved collectively.
- the recording density has been improved and the displacement of each data head (the head other than the servo positioning head) has become a major problem.
- the relative position of the head is shifted slightly (on the order of 1 / m) due to heat generation in the disk device and changes in the environmental temperature, and the signal track specified for the servo positioning head is used.
- the recording / playback head is misaligned (thermal off track). Therefore, in the worst case, an error occurs in signal writing and reading. This problem can occur even when the optical disk device adopts multiple heads in the future.
- a magnetic disk device of the sector servo system has been proposed and put into practical use.
- a servo signal is also recorded on a part of each recording surface other than the servo surface, this is read out by data head, and this signal is used to correct the data head misalignment. Things.
- the conventional magnetic head support mechanism ASSY does not have a means to move multiple heads individually, and correction of data head misalignment is performed by controlling the energization of HA. There was a problem that had to be done. On the other hand, at this time, the displacement amount to be corrected is about several / m, and the head movement of this degree is applied to the energization control described above. It was difficult to carry out with higher precision, and there was a difficulty in meeting the recent demand for high-density recording.
- Arm A is composed of a pair of arms that are axisymmetric with respect to the axis of the arm, and heating wires are embedded in each arm, and both arms are individually expanded and contracted by energizing these heating wires.
- a micro-moving mechanism is known in which the position of the head attached to these tips can be finely adjusted (1 ⁇ ? 4, 814, 908). Since the arm is heated by energizing the arm and the arm is expanded and contracted by thermal expansion, there is a disadvantage that there is a large time delay until the head actually moves, which is not practical. Disclosure of the invention
- the present invention has been made in view of such circumstances, and the position of each data head attached to the tip of the head support mechanism can be simply determined irrespective of the operation of the actuator. With the configuration, it is possible to make minute changes independently in the radial direction of the disk, and to correct the head position with respect to the thermal off track with high accuracy and high responsiveness. It is an object to provide a moving mechanism.
- a head micro-movement mechanism of the present invention is provided for positioning a head for reading and writing information from and on a recording disk to a desired recording track on the recording disk.
- the head is provided in a part of the head actuator for moving the head in the radial direction of the recording disk, and the head can be moved by a very small distance independently of the operation of the head actuator.
- the head micro-movement mechanism comprises a head-actuating micro-movement mechanism, which is provided on a part of the head actuate and is separated from the telescopic area, and is fixed to both front and back surfaces or one side of the telescopic area.
- a telescopic member that expands or contracts the telescopic region by its deformation caused by energization; and a fixed region that is provided continuously at one end in the telescopic direction of the telescopic region and that is not displaced by the expansion and contraction of the telescopic region.
- a movable region that is provided continuously to the other end of the stretchable region in the stretchable direction and that is displaced by stretching of the stretchable region; the fixed region and the movable region; or the movable region and the stretchable region. And at least one hinge portion which intervenes between the movable region and the movable region to smoothly displace the movable region within the plane of movement of the head by expansion and contraction of the expansion and contraction region.
- the direction of deformation of the expansion / contraction means is substantially perpendicular to the line connecting the movable region side end of the expansion / contraction region and the hinge portion, and the movable region side end of the expansion / contraction region and the hinge portion
- the straight line distance between the head and the hinge is set smaller than the straight line distance between the head and the hinge.
- the expansion and contraction area is formed by reducing the thickness between the fixed area and the movable area, and the expansion and contraction means on both the front and back sides of the expansion and contraction area is formed by the thickness of the expansion and contraction area.
- a pair of expansion and contraction regions and expansion and contraction means are provided in parallel with the moving direction of the head, respectively. Furthermore, one or more pairs of telescoping means are simultaneously deformed in opposite directions.
- It stretching means is a pin E zone elements or heating wire, and the respective wherein there stretchable region as a common electrode of the piezoelectric element.
- FIG. 1 is an assembly perspective view showing the configuration of a conventional hard disk drive provided with a head moving mechanism.
- FIG. 2 is a plan view of an example of a conventional hard disk drive.
- FIG. 3 is a plan view of a head activator with a head micro-movement mechanism according to the present invention
- FIG. 4A is an exploded perspective view showing the configuration of the head actuator of FIG. 3
- FIG. 4B is an exploded perspective view of a telescopic region of FIG. 4A
- FIG. 5 is an enlarged plan view showing the configuration of the main part of the head actuator of FIG. 3 in detail.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view taken along the line H—]!
- FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view taken along line W of FIG. 5, showing an example of connection of the piezoelectric element of FIG.
- Fig. 7B shows another example of connecting the piezo element of Fig. 5 to the power supply.
- ⁇ I] enlarged cross-sectional view along the line,
- FIG. 7C shows an example of connecting the electrodes of the piezo element to the power supply when the piezo element of FIG. 5 is a multilayer.
- FIG. 8 is a simulation diagram in which the state of displacement of the connecting plate of FIG. 5 is simulated using a computer
- FIG. 9 is a model diagram illustrating the displacement magnification of the head attached to the tip of the support spring due to the displacement of the connecting plate in Fig. 3.
- FIG. 10 is a plan view of a connecting plate showing a configuration of a second embodiment of the present invention
- FIG. 11 is a plan view of a connecting plate showing a configuration of a third embodiment of the present invention
- FIG. 13 is a plan view showing a modified embodiment in which the gap of the connecting plate of FIG. 11 is filled with a damping member
- FIG. 14 is a plan view of a connecting plate showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention
- FIG. 15A is a plan view of a distal end portion of a head support mechanism showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.
- Figure 15B is a side sectional view of the head support mechanism of Figure 15A
- Fig. 15C is a side sectional view when damping material is used for the head support mechanism of Fig. 15A.
- FIG. 16A is a plan view of a tip end portion of a head support mechanism showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention
- FIG. 16B is a side sectional view of the head support mechanism of FIG. 16A
- Fig. 16C is a side sectional view when damping material is used for the head support mechanism of Fig. 16A.
- FIG. 17 is a plan view of a tip end portion of a head support mechanism showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.
- FIG. 18 is a plan view of a connecting plate showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention
- FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view taken along line X--X of FIG.
- FIG. 20 is a plan view of the head actuator showing the configuration of the ninth embodiment of the present invention.
- FIG. 21A is a plan view of a head actuator showing a configuration of a tenth embodiment of the present invention
- FIG. 21B is a side view showing an example of the configuration of the head actuator shown in FIG. 21A.
- FIG. 21C is a side view showing the configuration of another example of the head actuator of FIG. 21A,
- Fig. 22A shows a modified example of the head activator shown in Fig. 21A, and a plan view of the head actuator showing a mounting place when damping material is used in the head actuator.
- FIG. 22B is a side view showing an example of the configuration of the head actuator shown in FIG. 22A.
- FIG. 22C is a side view showing another example of the configuration of the head actuator shown in FIG. 22A.
- FIG. 23A is a plan view of a head actuator showing a configuration of a first embodiment of the present invention
- FIG. 23B is a side view showing an example of the configuration of the headache of FIG. 23A.
- Fig. 24A shows a modified example of the head activator of Fig. 23A, and a plan view of the head actuator showing the mounting location when the damping material is used in the head actuator.
- FIG. 24B is a side view showing an example of the configuration of the head actuator of FIG. 24A.
- FIG. 25 is a plan view of the head actuator showing the configuration of the 12th embodiment of the present invention.
- FIG. 26 is a plan view of a head actuator showing a configuration of a thirteenth embodiment of the present invention.
- FIG. 27 is a plan view showing the relationship between the head and the disk, showing the configuration of the fourteenth embodiment of the present invention.
- FIG. 28 is a plan view showing the relationship with the head actuating disk showing the configuration of the fifteenth embodiment of the present invention. [Best mode for carrying out the invention]
- FIG. 3 is a plan view of an automatic in-line type head actuator HA having a head micro-movement mechanism MT according to the present invention.
- reference numeral 2 denotes an access arm, which is a moving member.
- the access arm 2 is provided with an extension of one side of a carriage 5 pivotally supported by a pivot 6.
- a driving coil 70 and a magnetic circuit 71 are provided as driving means 7 for the carriage 5.
- the driving means 7 By the driving means 7, the moving member 2 is rotated around the pivot 6 within a predetermined angle range.
- a support spring 3 is attached to a distal end of the access arm 2 via a connecting plate 1, and a head 4 is fixed to a distal end of the support spring 3.
- the head 4 moves in the radial direction on the recording surface of a recording disc (not shown) according to the movement of the access arm 2.
- the support spring 3 is a thin leaf spring having a thickness of about 65 to 85 m, and a head 4 pivotally supported at its tip is urged toward the recording surface by its own spring force to record data. It functions to stably hold the head 4 on the surface at a small interval.
- the base end of the support spring 3 is fixed to the connecting plate 1 by spot welding.
- the connecting plate 1 is provided with a fixing projection 16 at a substantially central position thereof, and is a stainless steel flat plate having a thickness of about 200 to 300 m. Since it is difficult to directly fix the extremely thin support spring 3 to the thick access arm 2 as described above, the connecting plate 1 has been widely used as a connecting member between the two.
- Fig. 4A shows the head micro-movement mechanism MT according to the present invention shown in Fig. 3. This is an exploded view of the automatic in-line head actuator HA provided.
- a plurality of carriages 5 are attached to the pivot 6, and the access arm 2 protruding from the carriage 5 is usually provided with two sets of heads 4 via a connecting plate 1 and a support spring 3. It is attached.
- the fixing of the connecting plate 1 to the access arm 2 is performed by fitting a projection 16 provided on the back surface of the connecting plate 1 to a fixing hole 2 a formed in the access arm 2 and using an adhesive or the like. .
- the connecting plate 1 is provided with a fixed area, a movable area 11, a telescopic area 12, a hinge 13, and a gap 15. As shown in FIG. 4B, a groove 12a is provided on the front and back sides of the expansion / contraction area 12, and a piezo element 14 serving as expansion / contraction means is fixed to the groove 12a.
- FIG. 5 is a magnified view of a mounting portion of the connecting plate 1 of the micro movement mechanism MT shown in FIG.
- 2 is an access arm
- 3 is a support spring
- 10 is a fixed area
- 11 is a movable area
- 12 is a telescopic area
- 13 is a hinge
- 14 is a piezo element that is a telescopic means
- 15 is a piezo element.
- the gap 16 is a projection for fixing the connecting plate to the access arm 2.
- the fixed area 10 is fixed to the tip of the access arm 2
- the movable area 11 is fixed to the base end of the support spring 3
- the telescopic area 12 is provided between the fixed area 10 and the movable area 11. ing.
- the connecting plate 1 is configured symmetrically with respect to the center line CL passing through the projection 16, and a plurality of narrow gaps 15 passing through the front and back of the connecting plate 1 are also formed with respect to this center line CL. They are arranged symmetrically.
- the first pair of the gaps 15 is provided in parallel along the elastic region 12, and the support spring 3 side is branched into two branches.
- the second pair of the gaps 15 is provided on the movable area 11 side, and is parallel to the portion facing the branch portion of the first pair of the gaps 15 and the boundary between the connecting plate 1 and the support spring 3. It is equipped with And the opposing parts of the first and second pairs of the air gap 15
- Two hinge portions 13 are formed in the space, and a hinge portion 13 is also formed at a portion of the end of the second pair of the gaps 15 facing the center line CL.
- hinge portions 13 are formed at four locations symmetrically with respect to the center line CL and at one location above the center line CL. And one hinge portion 13 above the center line CL functions as a rotating hinge.
- the movable area 11 can rotate relative to the fixed area 10 around the hinge 13 as a center of rotation due to the deformation of the central hinge 13 generated in the plane of the connecting plate 1. .
- the other four hinge portions 13 located on both sides of the center line CL are different from the central hinge portion 13 in that, when the movable region 11 rotates relative to the fixed region 10, the relative position between the two is generated.
- the effect is to absorb changes by in-plane torsional deformation (described later) that occurs in opposite directions.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view taken along the line 1--1 B [in FIG. 5, and FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view taken along the line WW.
- the expansion and contraction region 12 is formed by making a part of the connecting plate 1 thinner than other portions, that is, the fixed region 10 and the movable region 11, and the connecting plate 1 is acted on by a slight external force. It is an area that can be easily expanded and contracted within the plane.
- Piezoelectric elements 14, which are expansion and contraction means, are fixed on both front and back surfaces of the expansion and contraction area 12 such that both ends thereof face the boundary between the fixed area 10 and the movable area 11.
- the thickness relationship between the connecting plate 1 and the piezo element 14 as the expansion / contraction means is not limited to this figure. Of course, it is also possible to make the total thickness of the binding plate 1 smaller than the thickness of the fixed region 10.
- the expansion and contraction region 12 by thinning can be formed by etching from the front and back rain surfaces of the connection plate 1 together with the gap 15 or by pressing, but the connection plate 1 is originally 200 to 300/300. Since it is a thin plate having a thickness of m, it is not always necessary to reduce the thickness of the elastic region 12.
- the expansion / contraction means is fixed to both the front and back surfaces of the expansion / contraction area 12 so as to be line-symmetric with respect to the center line in the thickness direction of the connecting plate 1. It may be fixed to only one side of 2. Further, as a fixing method of the expansion / contraction means 14, direct attachment by adhesion, bonding, metallization, sputtering, vapor deposition, or the like is employed.
- the expansion and contraction of the piezo element 14 is caused to occur in a direction substantially perpendicular to a line connecting the side edge of the movable area 11 side and the center hinge part 13.
- the linear distance R between the hinge part 13 and the hinge part 13 is set so that the linear distance between the hinge part 13 and the head part 4 is also small.
- the piezo elements 14 located at positions symmetrical with respect to the center line CL are simultaneously deformed in the opposite directions.
- the piezoelectric element 14 is polarized in the thickness direction by a voltage that generates an electric field exceeding the coercive electric field in a direction indicated by an arrow in FIG. 7A.
- the connecting plate 1 is grounded as a common electrode and different potentials are applied to the outer surfaces of both piezo elements 14 from the power supplies 8 and 8 ′
- the electric current supplied by the power supply 8 is subjected to an electric field opposite to the polarization direction. It extends in the machine direction and is energized by the power supply 8 '.
- An electric field is applied to shrink in the longitudinal direction. At this time, the magnitude of the electric field in the direction opposite to the polarization direction is sufficiently smaller than the value of the coercive electric field.
- FIG. 7B shows a configuration in which the same potential is applied from the power supply 8 ′ to the outer surface of the piezo element 14 on both the front and back sides of both piezo elements.
- it is polarized in the thickness direction by a voltage that generates an electric field exceeding the coercive electric field in the direction indicated by the arrow.
- the connecting plate 1 is similarly grounded as a common electrode, and when the same potential is applied to the outer surfaces of both piezo elements 14 from the power supply 8 ′, an electric field opposite to the polarization direction is applied to the piezo elements 14 on the left side of the drawing.
- DC power supplies 8 and 8 ' are used to show the principle of expansion and contraction of the piezo element 14.However, the voltage is dynamically adjusted by an operational amplifier circuit or the like according to the head deviation. Is applied to
- FIG. 7C shows an embodiment in which a laminated piezo element 14 ′ composed of a piezo element 14 A and a piezo element 14 B is provided on both sides of the expansion and contraction area 12.
- a common electrode 14 C is provided on the laminated surface of the piezo element 14 A and the piezo element 14 B, the common electrode 14 C is connected to the power supply 8 ′, and the outer surface of the piezo element 14 A is Connected to the expansion / contraction area 1 and 2 and grounded.
- multi-layering In the former method, the electric field is strengthened and the displacement generating force is increased, and the displacement is increased. In the latter method, the cross-sectional area of the element is increased and the displacement generated force is increased, and the displacement is increased.
- the displacement per unit voltage can be increased by forming the piezo element 14 into a multilayer.
- FIG. 7D shows a specific example of the electrode arrangement in the multilayer piezoelectric element 14 ′.
- the surface electrode 14 D is arranged on most of the outer surface of the piezo element 14 A.
- the external terminals 14 F are arranged on the remaining part, and the piezo element 1 4
- An internal electrode 14 C is arranged on the laminated surface of 4 A and the piezoelectric element 14 B.
- the surface electrode 14D is connected to the expansion / contraction area 12 via the via 14E and grounded, and the external terminal 14F is connected to the internal electrode 14C via the via 14E. Therefore, the state in which the external terminal 14F is connected to the power supply 8r indicates the same state as in FIG. 7C.
- the surface electrode 14D is made of silver paste or silver vapor deposition, silver palladium, or the like.
- the intermediate electrode 14C and the via I4E are formed by firing silver palladium powder together with a piezoelectric element.
- the method of connecting electrodes using the vias 14E is known in the field of multilayer ceramic substrates, and will not be described further.
- FIG. 8 is a diagram showing the results of simulating the operation of the micro-movement mechanism MT according to the present invention configured as described above.
- the broken line in the figure indicates the state before the operation, and the solid line indicates the state after the operation.
- the hatched portions in the approximate center are projections 16 for fixing to the access arm 2.
- the expansion and contraction area 12 in the upper part of the figure expands and the lower expansion and contraction area 12 Contracts. Accordingly, the movable area 11 rotates relative to the fixed area 10 by a small angle 0 around the center hinge 13 connecting the fixed area 10 and the movable area 10.
- the head 4 at the tip of the support spring 3 fixed to the movable area 11 is displaced by a predetermined length from the center in the width direction of the access arm 2 fixed to the fixed area 10.
- the displacement generated in the head 4 is determined by the linear distance R between the side edge of the movable area 11 side of the piezo element 14 and the hinge 13, and the distance between the hinge 13 and the head 4 Since the linear distance L is set to be smaller than the distance L.
- the amount of deformation of the piezo element 14 is approximately LZR times larger, and a sufficient rotation is given to the head 4 by a slight rotation angle 0. As can be seen from the model diagram shown in Fig.
- a rod of length L and a rod of length R (L) attached to the rotation axis 16 are centered on the rotation axis 16
- the travel of the tip of the length bar (head 4) is approximately LZR times the travel of the rod of length R. is there.
- the head 4 can be accurately moved within a minute movement range by the deformation of the piezo element 14 which is quickly caused by the energization.
- the deformation of the piezo element 14 due to energization occurs extremely steeply, and the head 4 can be accurately moved within a minute movement range.
- the expansion and contraction means 14 the expansion due to the thermal expansion of the heating wire and the expansion and contraction area 12 is converted into the movement of the head 4, and the heat capacity of the heating wire and the expansion and contraction area 12 is small. Therefore, the response time can be significantly reduced as compared with a known configuration in which a part of the access arm that is a moving member is thermally expanded.
- FIG. 10 is a plan view of a connecting plate 1-2 showing the configuration of the second embodiment of the present invention.
- the difference between the connecting plates 1 and 2 of the embodiment shown in FIG. 10 and the connecting plate 1 of the first embodiment shown in FIG. 5 is that the connecting plate 1 which has been a hexagon is changed to a quadrilateral and expanded and contracted.
- Area 12 is arranged parallel to the side, and only a pair of hinges 13 are provided on both sides in the width direction with respect to center line CL.Hinges 13 on center line CL are removed to form gap 15 It is an integrated point. Therefore, the connecting plate 112 of this embodiment has a movable area due to these in-plane twists. It is configured to absorb the rotation of 1 1.
- FIG. 11 is a plan view of a connecting plate 13 showing the configuration of the third embodiment of the present invention.
- the connection plate 13 of the embodiment of FIG. 11 differs from the connection plate 1 of the first embodiment shown in FIG. 5 in that a hinge portion functioning as a rotary hinge at the center in the width direction on the center line CL. 13 is formed in the same manner as in the first embodiment, and one hinge portion 13 is provided on each side of the center line CL.
- the gaps 15 provided separately on both sides of the center line CL are integrated into a substantially T shape, and a notch is formed between the end of the horizontal bar of T and both side edges of the connecting plate 1.
- Part 17 is provided.
- Fig. 12 is a diagram showing the result of simulating the operation of the connecting plate 13 configured as shown in Fig. 11, where the broken line shows the state before the operation and the solid line shows the state after the operation.
- the hatched portion in the approximate center is a projection 16 for fixing to the access arm 2.
- the connecting plate 13 of the embodiment of FIG. 11 performs exactly the same operation as that of the first embodiment. That is, when power is supplied to each piezo element 14 fixed to the expansion and contraction region 12, the expansion and contraction region 12 in the upper part of the drawing expands and the lower expansion and contraction region 12 contracts accordingly.
- the movable area 11 rotates relative to the fixed area 10 by a small angle 0 with the center hinge 13 connecting the fixed area 10 and the fixed area 10 as the center of rotation.
- the head 4 at the tip of the support spring 3 fixed to the area 11 is displaced by a predetermined length from the center in the width direction of the access arm 2 fixed to the fixed area 10.
- the displacement generated in the head 4 is determined by the linear distance R between the side edge of the movable area 11 side of the piezo element 14 and the hinge 13, and the distance between the hinge 13 and the head 4 Is set to be smaller than the straight line distance L between them, the deformation amount of the piezo element 14 is expanded to approximately LZR times.
- Sufficient displacement can be given to the head 4 by the kana rotation angle 0,
- Fig. 13 shows the damping member 18 filled in the gap 15 of the connecting plate 13 shown in Fig. 11.
- 12 shows a connecting plate 13 ′ of the embodiment.
- the vibration damping member 18 a resin or the like may be used.
- the fixed / movable Z expansion and contraction regions 10, 11, and 12 are separated from each other by the air gap.
- the damping effect of the damping member 18 is higher for high-frequency vibrations, the out-of-plane vibration of the telescopic region 18-movable region 11 is effective without hindering the in-plane displacement of the telescopic region 12. Can be attenuated. As a result, it is possible to reduce the possibility that the stable levitation of the head 4 due to vibration is impaired.
- FIG. 14 is a plan view of a connecting plate 1-4 showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention, which is a modification of the connecting plate 13 of the embodiment of FIG.
- the difference between the connecting plates 114 of the embodiment of FIG. 14 and the connecting plates 113 of the third embodiment shown in FIG. It is the only point where the shape and the expansion and contraction area 12 are arranged parallel to the side.
- FIG. 15A is a plan view of the distal end portion of the head support mechanism showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention.
- the connecting plate 113 is a modified version of the connecting plate 113 of the embodiment of FIG. 5 shows a state where 5 is attached to the access arm 2.
- Fig. 15B is a side sectional view of the head support mechanism of Fig. 15A.
- C The access arm 2 of this embodiment is provided with a head 4 via connecting plates 15 on both sides thereof.
- a support spring 3 for supporting is attached.
- the direction of the arm is the same as the direction of the arm of the access arm 2 to which the connecting plates 115 are attached, and the entire telescopic area 12 overlaps the arm.
- out-of-plane vibration of the telescopic region 12 can be reduced.
- out-of-plane vibration can be further reduced. Since R can be reduced among L and R that determine the displacement magnification LZR, the conventional displacement magnification can be increased by about 50% from 7 to 8 times to 11 to 12 times. it can.
- FIG. 16A is a plan view of the distal end of the head support mechanism showing the configuration of the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 16A shows the connecting plate 115 of the embodiment shown in FIG. 12 shows a connecting plate 116 in which a state of attachment to a connecting plate is changed.
- FIG. 16B is a side sectional view of the head support mechanism of FIG. 16A.
- the connection plate 116 and the access arm 2 are fixed at two positions at the rear end of the connection plate 116.
- the length of the arm 2 can be reduced, there is an advantage that the mass and the moment of inertia of the entire movable portion of the head actuator HA can be reduced. Further, as shown in FIG.
- R can be reduced among L and R that determine the displacement magnification LZR. Can be increased by about 50% from 7 to 8 times to 11 to 12 times.
- FIG. 17 is a plan view of the tip end of a head support mechanism showing the configuration of the seventh embodiment of the present invention, in which a connecting plate 117 with a large displacement magnification is attached to an access arm 2. It shows the status.
- the connecting plates 117 are formed as hexagons symmetrical with respect to the center line CL. Two parallel sides facing in the width direction, two parallel sides facing in the center line CL direction, and It has two sides whose width is reduced on the side of the access arm 2.
- the entire outer peripheral portion of the connecting plate 117 is a movable region 11, and a first void 15 is formed inside the movable region 11 along the outer periphery.
- first hinge portion 13 and a second hinge portion 13 ' are formed at a portion where the first gap 15 intersects the center line CL.
- a V-shaped second gap 15 ′ is formed in a portion surrounded by the first gap 15, and a piezo element is formed in a region sandwiched between the first and second gaps 15, 15 ′.
- Two telescopic regions 12 with 14 are provided. The distance between the expansion and contraction regions 12 is wide on the support spring 3 side and narrow on the access arm 2 side.
- the displacement at the second hinge portion 13 ' is synthesized by extending and contracting the right and left expansion means 12 on the left and right of the center line CL in opposite phases as shown by arrows, and the downward arrow An enlarged displacement is generated as shown by.
- the magnification of this displacement is about 4 times.
- the amount of displacement at the hinge portion 13 ′ of 2 is multiplied by LZR.
- the value of the displacement ratio LZR is not large, and is about 2.5 times.
- the displacement amount of the elastic region 12 is expanded about four times in the second hinge portion 13 ', the displacement amount of the elastic region 12 as a whole is Of the displacement of The magnification will be 4 x 2.5 times, a total of about 10 times. This is an increase of about 30% compared to the conventional displacement magnification of about 7 times.
- a large displacement can be obtained at the head position by expanding the displacement of the piezo element 14 in two stages.
- FIG. 18 is a plan view of a connecting plate 118 showing the configuration of the eighth embodiment of the present invention
- FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view taken along line XX of FIG.
- the connecting plate 118 in the embodiment shown in FIG. 18 is provided with another pair of elastic regions inside the elastic region 12 of the connecting plate 114 in the fourth embodiment shown in FIG.
- the displacement magnification is increased. That is, in this embodiment, the expansion and contraction region 12 in the connecting plate 14 of the fourth embodiment is the first expansion and contraction region 12a, the hinge 13 is the first hinge 13a, and the piezo element. 14 is the first piezo element 14, the gap 15 is the first gap 15 a, and the notch 17 is the first notch 17 a. 10 is a fixed area, 1 I is a movable area, and 16 is a protrusion.
- a second gap 15b is formed inside the first gap 15a in parallel with the first gap 15a, and the first and second gaps 15a, 1
- the area between 5b is the second telescopic area 12b, and the second piezo element 14b is attached to this area.
- the end of the second gap 15 on the fixed region 10 side is branched into two branches.
- a second gap 17b is provided at a portion of the edge of the fixed region 10 facing the two ends of the second gap 15b, and a second gap 17b is provided.
- the hinge part is 13b.
- the first elastic region 12 a and the second elastic region 12 b on both sides in the width direction are arranged in parallel with each other, and the first elastic region One end of 12a is connected to the movable region 11 and the other end is connected to one end of the second telescopic region 12b.
- the other end of the second elastic area 12 b is connected to the fixed area 10. Therefore, the first telescopic region 12a and the second telescopic region 12b are connected in series in the respective telescopic directions and intervene between the fixed region 10 and the movable region 11. .
- the rotation of the movable region 11 with respect to the fixed region 10 occurs only at an angle corresponding to the sum of the amount of extension or contraction in the two stretchable regions 12a and 12b.
- a large displacement of the head 4 can be generated even by a small expansion and contraction of each of the expansion and contraction regions 12 a and 12.
- the expansion and contraction regions 12a and 12b are not limited to being arranged in parallel with each other, but may be arranged on a straight line.
- the first piezo element 14a and the second piezo element 14b are arranged so that the polarization directions are different from each other. Therefore, when a common potential is applied to the first piezo element 14a and the second piezo element 14b by using the connecting plate 118 as a common ground electrode, the description of the first embodiment will be omitted. Similarly, the first piezo element 14a and the second piezo element 14b are displaced. That is, the deformation directions of the corresponding first piezo element 14a and the corresponding second piezo element 14b on both sides in the thickness direction match.
- the connecting plates 1 to 18 connecting the support spring 3 of the head 4 to the access arm 2 are slightly different. Although a small moving mechanism is configured, this minute moving mechanism may be configured as a part of the support spring 3, a part of the access arm 2, or a part of the access arm 2 which is an integrated support spring. Things. Therefore, these embodiments will be described below.
- FIG. 20 is a plan view of a portion of the head actuator HA, excluding the stay, showing the configuration of the ninth embodiment of the present invention.
- the micro movement mechanism MT is formed in a part of the support spring 3.
- the head micro-movement mechanism MT shown in FIG. 20 is equivalent to the one in which the connecting plate 13 and the support spring 3 described in FIG. 11 are integrated.
- FIG. 21A is a plan view of a portion of the head actuator HA excluding the stays showing the configuration of the tenth embodiment of the present invention.
- the micro movement mechanism MT is formed in a part of the access arm 2.
- the micro movement mechanism MT of the head shown in FIG. 21A is equivalent to the one in which the connecting plate 14 and the access arm 2 described in FIG. 14 are integrated.
- Fig. 21B is a side view showing an example of the configuration of the head actuator HA of Fig. 21A.
- one head 4 is supported by one access arm 2. It is attached via a spring 3.
- Each head support mechanism includes an access arm 2, a support spring 3, and a head 4 provided with a head micro-movement mechanism MT.
- the head micro-movement mechanism MT of the access arm 2 is provided.
- a piezo element 14 is fixed to the portion.
- Fig. 21C shows the configuration of another example of the head actuation of Fig. 21A.
- a head 4 is attached via a support spring 3 to each of the front and back surfaces of the distal end of the access arm 2 in which the minute movement mechanism MT is formed.
- FIG. 22A shows a modification of the head actuator HA of FIG. 21A.
- a vibration damping member 18 is attached to the head actuator HA.
- a region indicated by a halftone dot indicates a place where the damping member 18 is attached, and the damping member 18 covers the displacement part of the micro-movement mechanism MT of the head of the access arm 2. It is attached as follows.
- FIG. 22B shows an example of a configuration of an attached state of the vibration damping member 18 in the head case HA of FIG. 22A.
- the mounting of the damping member 18 when two heads 4 are mounted on one access arm 2 via the support spring 3 has already been described in FIGS. 15C and 16C.
- a vibration damping member 18 is provided at a portion between the access arms 2 of the head support mechanism for accessing adjacent recording disks.
- the head support mechanism at both ends is provided with a dummy arm 19 outside the head support mechanism, and a vibration damping member 18 is provided between the dummy arm 19 and the access arm 2. Therefore, in this embodiment, the out-of-plane vibration in the head micro-movement mechanism MT is reduced.
- FIG. 22C shows another example configuration of the mounting state of the vibration damping member 18 in the head actuator HA of FIG. 22A.
- the access arm 2 of the head support mechanism for accessing the adjacent recording disk does not have the ring spacer 9 at the base for attachment to the pivot 6, and the carrier of the access arm 2 is not provided. Ridge 5 thicker Have been.
- the number of ring spacers 9 can be reduced.
- FIG. 23A is a plan view of a portion of the head actuator HA excluding a stay showing the configuration of the eleventh embodiment of the present invention.
- the minute movement mechanism MT is formed in a part of the access arm 2 which is formed by integrating a support spring.
- the head micro-movement mechanism MT shown in FIG. 23A is equivalent to the one in which the connecting plate 14, the access arm 2, and the support spring 3 described in FIG. 14 are integrated.
- FIG. 23B is a side view showing an example of the configuration of the head actuator HA of FIG. 23A.
- three recording disks 20 are provided, and Six sets of head support mechanisms are mounted on the jig 5 via a ring spacer 9.
- Each head support mechanism includes an integrated access arm 2 provided with a head micro-movement mechanism MT, and a head 4 is attached to the tip of the access arm 2.
- the piezo element 14 is fixed to a portion of the head micro-movement mechanism MT of the access arm 2.
- FIG. 24A shows a modified example of the head actuator HA of FIG. 23A.
- the damping member 18 is attached to the head actuator HA.
- the area indicated by the halftone dot indicates the mounting location of the damping member 18, and the damping member 18 covers the displacement part of the head micro-movement mechanism MT of the access arm 2. It is attached as follows.
- FIG. 24B shows a configuration example of an attached state of the vibration damping member 18 in the head actuator HA of FIG. 24A.
- a vibration damping member 18 is provided between the access arms 2 of the head support mechanism for accessing adjacent recording disks.
- both A dummy arm 19 is provided outside the head support mechanism at the end, and a control member 18 is provided between the dummy arm 19 and the access arm 2. Therefore, in this embodiment, the out-of-plane vibration in the head minute moving mechanism MT is reduced.
- FIG. 25 is a plan view of a portion of the HA of the first embodiment of the present invention except for the stay of the HA
- FIG. 26 is a thirteenth embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a plan view of a portion excluding the head evening of the head actuary HA showing the configuration of FIG.
- the connecting plate 1 is used again for the micro-movement mechanism of the head.
- the hinge part 13 above the center line CL of the connecting plate 1-4 described in Fig. 14 is removed, and the gap 15 is continued.
- the connecting plate 1-4 ' is used.
- the head micro-movement mechanism MT shown in FIG. 26 is attached to the fixed area 10 and the movable area 11 of the expansion and contraction area 12 in the connecting plate 14 ′ described in FIG. Is reversed.
- the head actuator HA and the swinging in-line type head actuator HA have been described, but the head micro-movement mechanism of the present invention has been described above.
- the present invention is applicable not only to the moving-in type head actuary overnight HA, but also to the oscillating dog leg type head actuary overnight HA and the general-purpose straight-type head actuary overnight HA.
- Fig. 27 is a plan view showing the relationship between the head actuating HA and the disk showing the configuration of the 14th embodiment, in which the present invention is applied to an automatic dog leg type head actuating HA.
- the connecting plate 114 described with reference to FIG. 14 is used for the head micro-movement mechanism MT of this embodiment. I have.
- FIG. 28 is a plan view showing the relationship between the head actuating head HA and the disk showing the configuration of the fifteenth embodiment in which the present invention is applied to a general-purpose straight-head head actuating head HA.
- the connecting plate 114 described with reference to FIG. 14 is used for the head micro-movement mechanism MT of this embodiment.
Landscapes
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
- Moving Of Heads (AREA)
Description
明 細 書 へッ ドの微小移動機構 技 術 分 野
産業上の利用分野
本発明はヘッ ドの微小移動機構に関し、 特に、 記録ディ スクの半 径方向に走査するへッ ドが取り付けられ移動部材を、 その移動部材 の一部を強制的に変位させることにより、 へッ ドの位置を微調整す る微小移動機構に関する。 背 景 技 術
近年、 コンピュー夕の外部記憶装置として広く用いられている磁 気ディスク装置等のディスクファイル装置においては、 記憶容量の 増大と共に小型化の要求がある。 この要求に応えるために、 記録デ イスクにおける記録トラックの幅やトラック間隔を狭く した高密度 記録の実現が切望されている。 このためには、 記録ディスクの改良 が必要である一方、 記録ディスクの半径方向に移動する読み書き用 へッ ドの記録トラッ ク上への位置決め精度を高めることが重要な課 題となっている。
図 1 および図 2は、 従来の磁気ディスクを使用するハー ドデイ ス ク装置の構成の一例を示すものである。 ハー ドディスク装置には約 3600rpm 力ラ 5400rpm 程度で高速回転するスピン ドル Sがあり、 こ のスピン ドル Sに複数枚 (例えば 10枚) の磁気ディ スク Dが所定間 隔毎に取り付けられている。 磁気ディスク Dにはその両面にデ一夕 が記録されるようになっており、 磁気ディスクへの書き込み、 並び に磁気ディスクからの読み出しは、 この磁気ディスク D毎にその片
面または両面に設けられた磁気へッ ド Hにより行われる。 この磁気 へッ ド Hの磁気ディスク D上の移動は、 磁気へッ ド支持機構 ASSY、 移動部材 (アクセスアーム、 以後単にアームと言う) Aを備えたァ クチユエ一夕 H Aにより行われる。 磁気へッ ド Hを移動させるァク チユエ一夕 H Aには直進型と摇動型があるが、 図 1および図 2に示 す揺動型の方が使用されることが多い。
揺動型ァクチユエ一夕 H Aには一般に、 所定角度内のみの回動 (揺動) が行え、 その回転角度を細かく制御することができる揺動 モータ SMが使用されている。 この揺動モータ SMはステ一夕 STとロー タ Rとから構成され、 ロータ Rにはスピンドル Sに取り付けられた 磁気ディスク Dの枚数と同数、 あるいは磁気ディスク Dの枚数より 1つ多いか少ない枚数 (図では 9本) のアーム Aが突設されている。 そして、 このアーム Aの先端部に磁気ディスク Dを挟むように対向 して取り付けられた 2つの磁気へッ ド Hを有する磁気へッ ド支持機 構 ASSYが取り付けられている。
摇動モータ SMのロータ Rは図 2に示すように磁気ディスク Dの近 傍に設置され、 ロータ R T から突出したアーム Aの先端部に取り付 けられた磁気へッ ド支持機構 ASSYの磁気へッ ド Hの移動範囲 が磁 気ディスク Dの記録領域に一致するようになつている。
磁気へッ ド支持機構 ASSYにおいて、 へッ ド Hのアーム Aへの取り 付けは、 へッ ド Hを磁気ディスク Dに近接させるために、 磁気ディ スクの方向に磁気へッ ド Hを付勢する板状の支持ばねを介して行わ れている。 また、 この支持ばねは極めて肉薄であり、 アーム Aの先 端への直接的な固定が難しい。 そこで、 アーム Aの先端と支持ばね の基端との間に薄肉の平板状をなす連結板を介装し、 この連結板を 介して移動部材と支持ばねとを連結する構成が従来から広く採用さ れている。
一方、 従来の磁気ディスク装置では、 複数のへッ ド Hのディスク 上への位置決めを、 一般に 1個のサーポ位置決め用へッ ドで位置決 めする方式 (デディケイテツ ドサーポ方式) が採用されている。 こ の方式は、 磁気ディスク中の一枚の片面をサーボ信号が記録された サ一ボ面とし、 このサーボ面に対向するヘッ ドをサーボヘッ ドとし て利用するものである。 そして、 サーボへッ ドの読み取り結果に基 づいて揺動モータ SMより全てのアーム Aを動作させて、 これら夫々 に取付けた各一対のへッ ド Hを一括して移動させるのである。
ところが、 この方式では、 記録密度の向上と共に、 各データへッ ド (サーボ位置決め用へッ ド以外のへッ ド) の位置ずれが大きな問 題となっている。 具体的には、 ディスク装置内の発熱や環境温度変 化により、 ヘッ ドの相対的な位置が微小 ( 1 / mのオーダー) にず れ、 サーボ位置決め用へッ ド用で指示された信号トラックと記録再 生へッ ドに位置ずれが生じる (サーマルオフ トラック) 。 このため、 最悪の場合は信号の書き込み、 読み出しにエラーが生じてしまう。 この問題は将来光ディスク装置が複数へッ ドを採用した時において も起こり得るものである。
この問題を解決する方式として、 セクタサーボ方式の磁気ディス ク装置が提案され、 実用化されている。 このセクタサーボ方式は、 サ一ボ面以外の各記録面の一部にもサーボ信号を記録しておき、 こ れをデータへッ ドで読み出し、 この信号でデータへッ ドの位置ずれ を補正するものである。
ところが、 従来の磁気へッ ド支持機構 ASSYは複数のへッ ドを個別 に移動させる手段を有しておらず、 データへッ ドの位置ずれの補正 はァクチユエ一夕 H Aへの通電制御により実施せざるを得ないとい う問題点があった。 一方、 このとき補正の対象となる位置ずれ量は 数/ m程度であり、 この程度のへッ ドの移動を前述した通電制御に
より精度良く行うことは難しく、 近年における高密度記録の要求に 対応できない難点があった。
また、 シリ ンダ単位で割当てられたデータ領域において、 複数の データへッ ドを順次切換えつつ読み書きを行う場合、 この切換え毎 にデータへッ ドの位置ずれ補正が必要であり、 連続的な読み書き動 作が行えない。 このため、 目標とするセクタが再度巡ってく るまで- 記録ディスクの一回転に必要な 1 0〜1 5 m s程度の待機時間が必 要となり、 スループッ トを低下させる要因となっていた。
また、 アーム Aをこれの軸心線に対して線対称をなす一対のァー ムにて構成し、 各アーム内に電熱線を埋め込み、 これらの電熱線へ の通電により両アームを各別に伸縮させて、 これらの先端に取付け たへッ ドの位置を微調整し得る構成とした微小移動機構が公知とな つている (1^?4, 814,908号) が、 これは、 電熱線への通電によりァ ームを加熱し、 アームを熱膨張により伸縮させるものであるため、 へッ ドの移動が実際に生じるまでの時間遅れが大きい難点があり、 実用的ではない。 発 明 の 開 示
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、 へッ ド 支持機構の先端部に取り付けられた各データへッ ドの位置を、 ァク チユエ一夕の動作に係わりなく、 簡素な構成にてディスクの半径方 向に独立に微小に変化させることができるようにして、 サーマルォ フ トラックに対するへッ ド位置の補正を、 精度良く しかも高応答性 にて実現し得るへッ ドの微小移動機構を提供することを目的とする。 上記目的を達成するために、 本発明のへッ ドの微小移動機構は、 記録ディスクに対して情報の読み書き動作を行うへッ ドを、 記録デ ィスク上の所望の記録トラックに位置決めするために、 前記へッ ド
を記録ディスクの半径方向に移動させるへッ ドアクチユエ一夕の一 部に設けられ、 前記へッ ドをこのへッ ドアクチユエ一夕の動作に独 立に微小距離だけ移動させることができるへッ ドの微小移動機構で あって、 このへッ ドの微小移動機構は、 前記へッ ドアクチユエ一夕 の一部に隔離されて設けられた伸縮領域と、 この伸縮領域の表裏両 面又は片面に固設され、 通電に応じて生じるその変形により伸縮領 域を伸長、 あるいは収縮させる伸縮部材と、 前記伸縮領域の伸縮方 向の一端に連続して設けられ、 前記伸縮領域の伸縮によっても変位 しない固定領域と、 前記伸縮領域の伸縮方向の他端に連続して設け られ、 前記伸縮領域の伸縮によって変位する可動領域と、 前記固定 領域と前記可動領域、 または可動領域と前記伸縮領域との間に介在 し、 前記伸縮領域の伸縮により、 前記可動領域を前記へッ ドの移動 面内にてスムーズに変位させる少なく とも 1個のヒンジ部とを備え ることを特徵とする。
またこれに加えて、 伸縮手段の変形方向が、 伸縮領域の可動領域 側端部とヒンジ部とを結ぶ線分と略直交する向きであること、 伸縮 領域の可動領域側端部とヒンジ部との間の直線距離が、 へッ ドとヒ ンジ部との間の直線距離よりも小さ く設定してあるこ と、 固定領域、 可動領域及び伸縮領域は、 これらを表裏に貫通する長孔のような空 隙により相互に隔離してあるこ と、 伸縮領域は、 固定領域と可動領 域との間を薄肉化して構成してあること、 伸縮領域の表裏両面の伸 縮手段は、 伸縮領域の厚さ中心に対して略線対称をなして配してあ るこ と、 並びに、 へッ ドの移動方向に並列して一対又は複数対の伸 縮領域及び伸縮手段を備えることを夫々特徴とし、 更には、 一対又 は複数対の伸縮手段が同時に逆向きに変形すること、 伸縮手段がピ ェゾ素子又は電熱線であること、 及び伸縮領域をピエゾ素子の共通 電極としてあることを夫々特徴とする。
この結果、 本発明では、 ディスク装置内の発熱や環境温度変化が あっても、 へッ ドの相対的な微小位置変化を捕正することができる ので、 書き込み、 読み出しにおけるエラーの発生が回避される。
〔図面の簡単な説明〕
図 1はへッ ドの移動機構を備えた従来のハ ードディスク装置の構 成を示す組立斜視図、
図 2は従来のハ ードディスク装置の一例の平面図、
図 3は本発明に係るへッ ドの微小移動機構を備えたへッ ドアクチ ユエ一夕の平面図、
図 4 Aは図 3のへッ ドアクチユエ一夕の構成を示す分解斜視図、 図 4 Bは図 4 Aの伸縮領域の分解斜視図、
図 5は図 3のへッ ドアクチユエ一夕の要部の構成を詳細に示す拡 大平面図、
図 6は図 5の H— ]! [線における拡大横断面図、
図 7 Aは図 5のピエゾ素子の電源への接続例を示す図 5の — W 線における拡大横断面図、
図 7 Bは図 5のピエゾ素子の電源への別の接続例を示す図 5の!^ 一]^線における拡大横断面図、
図 7 Cは図 5のピエゾ素子を多層とした場合の、 ピエゾ素子の電 極の電源への接続例を示す図 5の] V— : RT線における拡大横断面図、 図 7 Dは図 7 Cの積曆型ピエゾ素子の電極の配置状態を示す拡大 横断面図、
図 8は図 5の連結板の変位の状態をコンピュータを用いてシミュ レーショ ンしたシミ ユ レーショ ン図、
図 9は図 3の連結板の変位による支持ばね先端部に取り付けられ たへッ ドの変位倍率を説明するモデル図、
図 1 0は本発明の第 2の実施例の構成を示す連結板の平面図、 図 1 1 は本発明の第 3の実施例の構成を示す連結板の平面図、 図 1 2は図 1 1 の連結板の変位の状態をコンピュータを用いてシ ミ ュ レーシヨ ンしたシミ ュ レーショ ン図、
図 1 3は図 1 1 の連結板の空隙に制振部材を充塡した変形実施例 を示す平面図、
図 1 4は本発明の第 4の実施例の構成を示す連結板の平面図、 図 1 5 Aは本発明の第 5の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の 先端部の平面図、
図 1 5 Bは図 1 5 Aのへッ ド支持機構の側断面図、
図 1 5 Cは図 1 5 Aのへッ ド支持機構に制振材を使用した場合の 側断面図、
図 1 6 Aは本発明の第 6の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の 先端部の平面図、
図 1 6 Bは図 1 6 Aのへッ ド支持機構の側断面図、
図 1 6 Cは図 1 6 Aのへッ ド支持機構に制振材を使用した場合の 側断面図、
図 1 7は本発明の第 7の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の先 端部の平面図、
図 1 8は本発明の第 8の実施例の構成を示す連結板の平面図、 図 1 9は図 1 8の X— X線における拡大横断面図、
図 2 0は本発明の第 9の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一 夕の平面図、
図 2 1 Aは本発明の第 1 0の実施例の構成を示すへッ ドアクチュ エー夕の平面図、
図 2 1 Bは図 2 1 Aのへッ ドアクチユエ一夕の一例の構成を示す 側面図、
図 2 1 Cは図 2 1 Aのへッ ドアクチユエ一夕の別の例の構成を示 す側面図、
図 2 2 Aは図 2 1 Aのへッ ドアクチユエ一夕の変形例を示し、 へ ッ ドアクチユエ一夕に制振材を使用した場合の取り付け場所を示す へッ ドアクチユエ一夕の平面図、
図 2 2 Bは図 2 2 Aのへッ ドアクチユエ一夕の一例の構成を示す 側面図、
図 2 2 Cは図 2 2 Aのへッ ドアクチユエ一夕の別の例の構成を示 す側面図、
図 2 3 Aは本発明の第 1 1 の実施例の構成を示すへッ ドアクチュ エー夕の平面図、
図 2 3 Bは図 2 3 Aのヘッ ドァクチユエ一夕の一例の構成を示す 側面図、
図 2 4 Aは図 2 3 Aのへッ ドアクチユエ一夕の変形例を示し、 へ ッ ドアクチユエ一夕に制振材を使用した場合の取り付け場所を示す へッ ドアクチユエ一夕の平面図、
図 2 4 Bは図 2 4 Aのへッ ドアクチユエ一夕の一例の構成を示す 側面図、
図 2 5は本発明の第 1 2の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ 一夕の平面図、
図 2 6は本発明の第 1 3の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ 一夕の平面図、
図 2 7は本発明の第 1 4の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ 一夕とディスクとの関係を示す平面図、 および、
図 2 8は本発明の第 15の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一 夕ディスクとの関係を示す平面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、 本発明の各形態を図面に基づいて各実施例について説明す る
(第 1 の実施例)
図 3は本発明に係るへッ ドの微小移動機構 M Tを備えた摇動ィン ライン型へッ ドアクチユエ一夕 H Aの平面図である。 図 3において. 2は移動部材であるアクセスアームであり、 このアクセスアーム 2 は、 枢軸 6にて回転自在に枢支されたキャ リ ッジ 5の一側が延長さ れて設けられている。 キャ リ ッジ 5の他側には、 このキャ リ ッジ 5 の駆動手段 7 として、 駆動コイル 7 0 と磁気回路 7 1 とが設けられ ている。 この駆動手段 7により、 移動部材 2は枢軸 6の回りに所定 の角度範囲内にて摇動する。
アクセスアーム 2の先端には、 連結板 1 を介して支持ばね 3が取 り付けられており、 ヘッ ド 4 はこの支持ばね 3の先端部に固定され ている。 このヘッ ド 4は、 アクセスアーム 2の摇動に応じて図示し ない記録ディスクの記録面上を半径方向に移動する。 支持ばね 3は 6 5〜8 5 m程度の厚さを有する薄肉の板ばねであり、 その先端 にピボッ ト支持したへッ ド 4を自身のばね力により記録面に向けて 付勢し、 記録面上にへッ ド 4を微小な間隔を隔てて安定的に保持す る作用をなすものである。 この支持ばね 3の基端は、 スポッ ト溶接 により連結板 1 に固定されている。
一方、 連結板 1 にはその略中心位置に固定用の突起 1 6が設けら れており、 2 0 0〜 3 0 0 m程度の厚さを有するステンレス製の 平板である。 前述のように極めて薄肉である支持ばね 3を厚肉のァ クセスアーム 2に直接的に固定することが難しいことから、 この連 結板 1 は両者の連結部材として従来から広く用いられている。
図 4 Aは図 3に示した本発明に係るへッ ドの微小移動機構 M Tを
備えた摇動ィンライ ン型へッ ドアクチユエ一夕 H Aを分解して示す ものである。 枢軸 6には複数のキヤ リ ッジ 5が取り付けられ、 キヤ リ ッジ 5に突設されたアクセスアーム 2には通常、 2組のへッ ド 4 が連結板 1 と支持ばね 3を介して取り付けられる。
連結板 1 のアクセスアーム 2への固定は、 アクセスアーム 2に形 成された固定用孔 2 aに、 連結板 1の裏面に設けられた突起 1 6を 嵌合して接着剤等によって行われる。
連結板 1 には固定領域、 可動領域 1 1、 伸縮領域 1 2、 ヒンジ部 1 3、 および空隙 1 5が設けられている。 そして、 図 4 Bに示すよ うに、 伸縮領域 1 2にはその表裏に溝部 1 2 aが設けられており、 この溝部 1 2 aに伸縮手段であるピエゾ素子 1 4が固定される。 図 5は図 3に示した微小移動機構 M Tの連結板 1 の取り付け部分 を披大して示すものである。 従って、 2はアクセスアーム、 3は支 持ばね、 1 0は固定領域、 1 1 は可動領域、 1 2は伸縮領域、 1 3 はヒンジ部、 1 4は伸縮手段であるピエゾ素子、 1 5は空隙、 1 6 は連結板をァクセスアーム 2に固定するための突起である。 固定領 域 1 0はアクセスアーム 2の先端に、 可動領域 1 1 は支持ばね 3の 基端に夫々固定され、 また伸縮領域 1 2は固定領域 1 0 と可動領域 1 1 との間に設けられている。
連結板 1 は突起 1 6を通る中心線 C Lに対して線対称に構成され ており、 連結板 1 の表裏を貫通する細幅の複数本の空隙 1 5 も、 こ の中心線 C Lに対して線対称に配置されている。 空隙 1 5の第 1 の ペアは伸縮領域 1 2に沿って平行に設けられており、 その支持ばね 3側は 2又に分岐されている。 空隙 1 5の第 2のペアは可動領域 1 1側に設けられており、 前述の空隙 1 5の第 1 のペアの分岐部分に 向かい合う部分と、 連結板 1 と支持ばね 3の境界部に平行な部分と を備えている。 そして、 空隙 1 5の第 1、 第 2ペアの向かい合う部
分には 2つのヒンジ部 1 3が形成され、 空隙 1 5の第 2のペアの端 部の、 中心線 C Lを挟んで向かい合う部分にもヒンジ部 1 3が形成 されている。
このように本実施例においては、 固定領域 1 0 と伸縮領域 1 2 と は、 空隙 1 5の第 1 のペアによって隔絶されており、 固定領域 1 0 と可動領域 1 1 とは、 空隙 1 5の第 2のペアによって隔絶されてい る。 また、 中心線 C Lに対称に 4箇所、 および中心線 C Lの上の 1 箇所にヒンジ部 1 3が形成されている。 そして、 中心線 C Lの上の 1箇所のヒンジ部 1 3は、 回転ヒンジとして機能する。 可動領域 1 1 は、 連結板 1 の面内にて生じる中央のヒンジ部 1 3の変形により, このヒンジ部 1 3を回転中心として固定領域 1 0に対して相対回転 し得るようになつている。 中心線 C Lの両側に位置する他の 4つの ヒンジ部 1 3は、 中央のヒンジ部 1 3 とは異なり、 固定領域 1 0に 対する可動領域 1 1 の回転に際して両者間に生じる両者間相対位置 の変化を、 互いに逆向きに生じる面内ねじれ変形 (後述) により吸 収する作用をなす。
図 6は図 5の 1 [一 B [線による拡大横断面図、 図 7 Aは同じく W— W線による拡大横断面図である。 なお、 これらの図においては、 構 成を分かり易くするために、 厚さ方向の長さの拡大率を大き く して 示してある。 両図に示す如く、 伸縮領域 1 2は、 連結板 1 の一部を 他部、 即ち固定領域 1 0及び可動領域 1 1 よりも薄肉化して形成さ れ、 わずかな外力の作用により連結板 1 の面内にて容易に伸縮可能 とした領域である。 伸縮領域 1 2の表裏両面には、 伸縮手段である ピエゾ素子 1 4が、 夫々の両端が固定領域 1 0及び可動領域 1 1 と の境界縁に対向するように固定されている。
また、 連結板 1 と伸縮手段であるピエゾ素子 1 4の厚さ関係はこ の図に限定されるものではなく、 ピエゾ素子 1 4を表裏に設けた連
結板 1の全厚を固定領域 1 0の厚さより小さくすることも勿論可能 である。
なお、 薄肉化による伸縮領域 1 2の形成は、 空隙 1 5 と共に連結 板 1の表裏雨面からのエッチング、 若しくはプレス加工により行い 得るが、 連結板 1 は本来、 2 0 0〜3 0 0 / mなる厚さを有する薄 肉の板材であるから、 伸縮領域 1 2の薄肉化は必ずしも必要ではな い。
この実施例では、 伸縮手段としてピエゾ素子 1 4を使用した例を 示したが、 伸縮手段 1 4 としては、 電熱線等、 通電により伸縮変形 し得るものであればよい。 また、 この実施例では、 伸縮手段が連結 板 1の厚さ方向中心線に対して線対称となるように伸縮領域 1 2の 表裏両面に固定されているが、 伸縮手段 1 4は伸縮領域 1 2の片面 側にのみ固定してもよい。 更に、 伸縮手段 1 4の固定方法としては、 接着、 接合、 メタライズ、 スパッタリ ング又は蒸着等による直接的 な被着が採用される。
ピエゾ素子 1 4の伸縮は、 可動領域 1 1側の側縁と中央のヒンジ 部 1 3 とを結ぶ線分と略直交する向きに生じるようにしてあり、 図 3から明らかなように、 ピエゾ素子 1 4 とヒンジ部 1 3 との間の直 線距離 Rは、 ヒンジ部 1 3 とヘッ ド 4 との間の直線距離しょり も小 さ く設定してある。
中心線 C Lに対して線対称の位置にあるピエゾ素子 1 4は、 同時 に逆向きに変形させるのがよい。 ピエゾ素子 1 4は、 図 7 A中に矢 符にて示す方向に、 抗電界を越える電界を生ずる電圧により厚さ方 向に分極してある。 そして、 連結板 1を共通電極として接地し、 両 ピエゾ素子 1 4の外側面に電源 8, 8 ' から異なる電位を与えると、 電源 8により通電したものは分極方向と逆向きの電界がかかって長 手方向に伸び、 電源 8 ' により通電したものは分極方向と同方向の
電界がかかって長手方向に縮む。 このとき、 分極方向と逆向きの電 界の大きさは抗電界の値に対して十分小さいものとする。
図 7 Bは、 両ピエゾ素子の表裏両側にピエゾ素子 1 4の外側面に 電源 8 ' から同じ電位を与える場合の構成を示すものである。 この 場合は、 矢符にて示す方向に、 抗電界を越える電界を生ずる電圧に より厚さ方向に分極してある。 そして、 連結板 1 は同様に共通電極 として接地し、 両ピエゾ素子 1 4の外側面に電源 8 ' から同じ電位 を与えると、 図面左側のピエゾ素子 1 4には分極方向と逆向きの電 界がかかって長手方向に伸び、 図面右側のピエゾ素子 1 4には分極 方向と同方向の電界がかかって長手方向に縮むので、 図 7 Aの構成 と同じ動作をする。
なお、 図 7 A , 7 Bではピエゾ素子 1 4の伸縮原理を示すために 直流電源 8 , 8 ' で示したが、 電圧はへッ ドのずれ量に応じてオペ アンプ回路等により、 動的に印加される。
図 7 Cは、 伸縮領域 1 2の表裏両側にピエゾ素子 1 4 Aとピエゾ 素子 1 4 Bとからなる積層型ピエゾ素子 1 4 ' を備える場合の実施 例を示すものである。 この場合は、 ピエゾ素子 1 4 Aとピエゾ素子 1 4 Bの積層面に共通電極 1 4 Cが設けられ、 この共通電極 1 4 C が電源 8 ' に接続され、 ピエゾ素子 1 4 Aの外面は伸縮領域 1 2に 接続されて接地されている。 積層型ピエゾ素子 1 4 ' としては、 ピ ェゾ素子 1 4の素子厚を 5 0 // m程度に減らして 2層 (多層) にす る方法と、 素子厚をそのままにして寸法の許す範囲で多層化する方 法とがある。 前者の方法では、 電界が強まって変位発生力が増し、 変位量が増大し、 後者の方法では、 素子の断面積が増して変位発生 力が増し、 変位量が増大する。 このように、 いずれの場合もピエゾ 素子 1 4を多層とすることで、 単位電圧当たりの変位を大きくする ことができる。
図 7 Dは、 積層型ピエゾ素子 1 4 ' における電極配置の具体的な 実施例を示すものである。 この実施例の積層型ピエゾ素子 1 4 ' で は、 ピエゾ素子 1 4 Aの外面の大部分に表面電極 1 4 Dが配置され. 残りの部分に外部端子 1 4 Fが配置され、 ピエゾ素子 1 4 Aとピエ ゾ素子 1 4 Bの積層面に内部電極 1 4 Cが配置されている。 表面電 極 1 4 Dはビア 1 4 Eによって伸縮領域 1 2に接続されて接地され, 外部端子 1 4 Fはビア 1 4 Eによって内部電極 1 4 Cに接続されて いる。 従って、 外部端子 1 4 Fが電源 8 r に接続された状態が図 7 Cと同じ状態を示すことになる。
表面電極 1 4 Dは、 銀ペース トまたは銀蒸着、 または銀パラジゥ ム等で構成される。 また、 中間電極 1 4 Cとビア I 4 Eは銀パラジ ゥムの粉末を圧電素子と共に焼成して構成される。 このビア 1 4 E を用いる電極の接続方法は、 多層セラミ ック基板の分野において公 知であるのでこれ以上の説明を省略する。
図 8は、 以上の如く構成された本発明に係る微小移動機構 M Tの 動作をシミユレーショ ンした結果を示す図であり、 図中の破線は動 作前の状態を、 実線は動作後の状態を夫々示しており、 また略中央 のハッチングを施した部分は、 アクセスアーム 2への固定用の突起 1 6である。
図 8に示す如く、 伸縮領域 1 2に固定された各ピエゾ素子 1 4に 通電がなされると、 これに応じて図の上方の伸縮領域 1 2が伸長す ると共に、 下方の伸縮領域 1 2が収縮する。 これに伴って可動領域 1 1 は、 これと固定領域 1 0 とを連結する中央のヒンジ部 1 3を回 転中心として固定領域 1 0に対して微小角度 0だけ相対回転し、 こ の回転により可動領域 1 1 に固定された支持ばね 3先端のへッ ド 4 は、 固定領域 1 0に固定されたアクセスアーム 2の幅方向中心から 所定長さだけ変位する。
このときへッ ド 4に生じる変位量は、 ピエゾ素子 1 4の可動領域 1 1側の側縁とヒンジ部 1 3 との間の直線距離 Rが、 ヒンジ部 1 3 とへッ ド 4 との間の直線距離 Lより も小さ く設定してあることから. ピエゾ素子 1 4の変形量を略 L Z R倍に拡大したものとなり、 わず かな回転角度 0によりへッ ド 4に十分な変位を与えることができる, これは図 9に示したモデル図からも分かるように、 回転軸 1 6に 取り付けられた長さ Lの棒と長さ R (く L ) の棒が、 回転軸 1 6を 中心にしてピエゾ素子 1 4によって回転させられた時に、 長さしの 棒の先端部分 (へッ ド 4 ) の移動量が、 長さ Rの棒の移動量に対し て略 L Z R倍になるからである。 このように、 通電に応じて速やか に生じるピエゾ素子 1 4の変形により、 ヘッ ド 4を微小な移動範囲 内にて精度良く移動させ得るのである。
なお、 通電に伴う ピエゾ素子 1 4の変形は極めて急峻に生じ、 へ ッ ド 4を微小な移動範囲内にて精度良く移動させることができる。 また、 伸縮手段 1 4 として電熱線を用いた場合においても、 電熱線 及び伸縮領域 1 2の熱膨張による伸長がへッ ド 4の移動に変換され、 電熱線及び伸縮領域 1 2の熱容量が小さいことから、 移動部材であ るアクセスアームの一部を熱膨張させる公知の構成に比して、 応答 時間の大幅な短縮が可能となる。
(第 2の実施例)
図 1 0は本発明の第 2の実施例の構成を示す連結板 1 - 2の平面 図である。 図 1 0の実施例の連結板 1 一 2が図 5に示した第 1 の実 施例の連結板 1 と異なる点は、 6辺形であった連結板 1 を 4辺形に し、 伸縮領域 1 2を側辺に平行に配置すると共に、 中心線 C Lに対 して幅方向両側に一対のヒンジ部 1 3のみを設け、 中心線 C L上の ヒンジ部 1 3を取り去って空隙 1 5を一体化した点である。 従って、 この実施例の連結板 1 一 2は、 これらの面内ねじれにより可動領域
1 1 の回転を吸収する構成となっている。
(第 3の実施例)
図 1 1 は本発明の第 3の実施例の構成を示す連結板 I一 3の平面 図である。 図 1 1の実施例の連結板 1一 3が図 5に示した第 1の実 施例の連結板 1 と異なる点は、 中心線 C L上に幅方向中央の回転ヒ ンジとして機能するヒンジ部 1 3を第 1 の実施例と同様に形成し、 中心線 C Lの両側にはそれぞれ 1つのヒンジ部 1 3を設けた点であ る。 この結果、 中心線 C Lの両側に分離されて設けられていた空隙 1 5が一体化されて略 T字状になり、 Tの横棒端部と連結板 1 の両 側縁との間に切欠部 1 7が設けられている。
図 1 2は、 図 1 1 のように構成された連結板 1 一 3の動作をシミ ユレーションした結果を示す図であり、 図中の破線は動作前の状態 を、 実線は動作後の状態を夫々示しており、 また略中央のハツチン グを施した部分は、 アクセスアーム 2への固定用の突起 1 6である。 図 1 2に示す如く、 図 1 1の実施例の連結板 1一 3 も第 1実施例 に示すものと全く同様の動作をなす。 すなわち、 伸縮領域 1 2に固 定された各ピエゾ素子 1 4に通電がなされると、 これに応じて図の 上方の伸縮領域 1 2が伸長すると共に、 下方の伸縮領域 1 2が収縮 する。 これに伴って可動領域 1 1 は、 これと固定領域 1 0 とを連結 する中央のヒンジ部 1 3を回転中心として固定領域 1 0に対して微 小角度 0だけ相対回転し、 この回転により可動領域 1 1 に固定され た支持ばね 3先端のへッ ド 4は、 固定領域 1 0に固定されたァクセ スアーム 2の幅方向中心から所定長さだけ変位する。
このときへッ ド 4に生じる変位量は、 ピエゾ素子 1 4の可動領域 1 1側の側縁とヒンジ部 1 3 との間の直線距離 Rが、 ヒンジ部 1 3 とへッ ド 4 との間の直線距離 Lよりも小さく設定してあることから、 ピエゾ素子 1 4の変形量を略 L Z R倍に拡大したものとなり、 わず
かな回転角度 0によりへッ ド 4に十分な変位を与えることができる, 図 1 3は図 1 1 に示した連結板 1一 3の空隙 1 5の中に、 制振部 材 1 8を充填した実施例の連結板 1一 3 ' を示すものである。 この 制振部材 1 8 としては、 樹脂等を使用すれば良い。 このように、 固 定/可動 Z伸縮の各領域 1 0, 1 1 , 1 2を互いに隔てている空隙
1 5內を制振部材 1 8で満たすと、 各領域間の相対的な振動を低減 することができる。
制振部材 1 8による制振効果は高い周波数の振動に対してより高 いので、 伸縮領域 1 2の面内変位を妨げることなく、 伸縮領域 1 8 - 可動領域 1 1 の面外振動を効果的に減衰させることができる。 この 結果、 振動によるへッ ド 4の安定浮上が損なわれる恐れを低減する ことができる。
(第 4の実施例)
図 1 4は本発明の第 4の実施例の構成を示す連結板 1 - 4の平面 図であり、 図 1 1 の実施例の連結板 1一 3を変形したものである。 図 1 4の実施例の連結板 1一 4が図 1 1 に示した第 3の実施例の連 結板 1 一 3 と異なる点は、 6辺形であった連結板 1 一 3を 4辺形に し、 伸縮領域 1 2を側辺に平行に配置した点のみである。
(第 5の実施例)
図 1 5 Aは本発明の第 5の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の 先端部の平面図であり、 図 1 1 の実施例の連結板 1 一 3を変形した 連結板 1一 5をアクセスアーム 2に取り付けた状態を示すものであ る。 また、 図 1 5 Bは図 1 5 Aのへッ ド支持機構の側断面図である c この実施例のァクセスアーム 2には、 その両面に連結板 1一 5を介 してへッ ド 4を支持する支持ばね 3が取り付けられている。 図 1 5 Aの実施例の連結板 1 一 5が図 1 1 に示した第 3の実施例の連結板 1一 3 と異なる点は、 連結板 1一 5上の伸縮領域 1 2の配置位置が、
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連結板 1一 5を取り付けるアクセスアーム 2のアームの方向と一致 しており、 伸縮領域 1 2の全体がアームに重なっている点である。 このように、 連結板 1一 5上の伸縮領域 1 2が連結板 1一 5を取 り付けるアクセスアーム 2に重なっていると、 伸縮領域 1 2の面外 振動を低減することができる。 また、 図 1 5 Cに示すように、 伸縮 領域 1 2 とアクセスアーム 2 との間に、 制振部材 1 8を設けること により、 面外振動を更に小さくすることができる。 また、 変位拡大 率 L Z Rを決める L , Rのうち、 Rを小さくすることができるので、 従来の変位拡大率を 7〜 8倍から 1 1〜 1 2倍と約 5 0 %大きくす ることができる。
(第 6の実施例)
図 1 6 Aは本発明の第 6の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の 先端部の平面図であり、 図 1 5 Aに示した実施例の連結板 1一 5の アクセスアーム 2への取り付け状態を変更した連結板 1一 6を示す ものである。 また、 図 1 6 Bは図 1 6 Aのへッ ド支持機構の側断面 図である。 この第 6の実施例では、 連結板 1一 6 とアクセスアーム 2 との固定が、 連結板 1一 6の後端の 2箇所で行われている。 この 実施例では、 アーム 2の長さを短くできるので、 へッ ドアクチユエ 一夕 H A全体の可動部分の質量、 慣性モーメントを低減できる利点 がある。 また、 図 1 6 Cに示すように、 アクセスアーム 2の両面に 取り付けられた連結板 1一 6の間に、 制振部材 1 8を設けることに より、 面外振動を更に小さ くすることができる。 この結果、 この実 施例でも図 1 5 A〜図 1 5 Cの実施例と同様に、 変位拡大率 L Z R を決める L , Rのうち、 Rを小さくすることができるので、 従来の 変位拡大率を 7〜 8倍から 1 1〜 1 2倍と約 5 0 %大きくすること ができる。
(第 7の実施例)
図 1 7は本発明の第 7の実施例の構成を示すへッ ド支持機構の先 端部の平面図であり、 変位拡大率を大きく した連結板 1 一 7をァク セスアーム 2に取り付けた状態を示すものである。 この実施例では. 連結板 1一 7は中心線 C Lに対して線対称な 6辺形として形成され. 幅方向に対向する平行な 2辺、 中心線 C L方向に対向する平行な 2 辺、 およびその幅がアクセスアーム 2側で小さ くなる 2辺を備えて いる。 そして、 連結板 1一 7の外周部分は全て可動領域 1 1 となつ ており、 この可動領域 1 1 の内側に外周にほぼ沿って第 1 の空隙 1 5が形成されている。 また、 この第 1 の空隙 1 5が中心線 C Lと交 差する部分に第 1 のヒンジ部 1 3 と第 2のヒンジ部 1 3 ' が形成さ れている。 第 1 の空隙 1 5に囲まれた部分には V字状の第 2の空隙 1 5 ' が形成され、 これら第 1 と第 2の空隙 1 5 , 1 5 ' に挟まれ た領域にピエゾ素子 1 4を備えた 2つの伸縮領域 1 2が設けられて いる。 この伸縮領域 1 2の間隔は、 支持ばね 3側で広く、 アクセス アーム 2側で狭くなっている。
この実施例では、 中心線 C Lの左右の伸縮手段 1 2を矢印で示す ように互いに逆相に伸縮させることにより、 第 2のヒンジ部 1 3 ' での変位はこれらが合成され、 下向きの矢印で示すように拡大され た変位を発生する。 この変位の拡大率は約 4倍である。 この実施例 では、 更に、 第 1 のヒンジ部 1 3 と第 2のヒンジ部 1 3 ' との距離 を R、 第 1 のヒンジ部 1 3 とヘッ ド 4 との距離を Lとした時に、 第 2のヒンジ部 1 3 ' における変位量が L Z R倍される。 この実施例 では Rの長さが既に説明した実施例に比して大きいので、 変位率 L Z Rの値は大き くなく、 約 2 . 5倍程度である。
しかしながら、 この実施例では、 前述のように伸縮領域 1 2の変 位量が第 2のヒンジ部 1 3 ' において約 4倍に拡大されているので、 トータルとして、 伸縮領域 1 2の変位に対するへッ ド 4の変位量の
拡大率は、 4 x 2. 5倍となり、 合計約 1 0倍の拡大率となる。 これ は、 従来の変位拡大率である約 7倍に比べて約 3 0 %の増大量であ る。 このように、 図 1 7の実施例では、 ピエゾ素子 1 4の変位を二 段階に拡大することにより、 へッ ド位置で大きい変位を得ることが できる。
(第 8の実施例)
図 1 8は本発明の第 8の実施例の構成を示す連結板 1一 8の平面 図を示すものであり、 図 1 9は図 1 8の X— X線における拡大横断 面図である。
図 1 8に示した実施例における連結板 1一 8は、 図 1 4に示した 第 4の実施例の連結板 1一 4の伸縮領域 1 2の内側に、 もう一組の 伸縮領域を設けて変位拡大率の増大を図ったものである。 即ち、 第 4の実施例の連結板 1一 4における伸縮領域 1 2がこの実施例では 第 1 の伸縮領域 1 2 a、 ヒンジ部 1 3が第 1のヒンジ部 1 3 a、 ピ ェゾ素子 1 4が第 1のピエゾ素子 1 4、 空隙 1 5が第 1 の空隙 1 5 a、 切欠部 1 7が第 1 の切欠部 1 7 a となっている。 1 0は固定領 域、 1 I は可動領域、 1 6は突起である。
この実施例の連結板 1一 8では、 第 1の空隙 1 5 aの内側に、 こ れに平行に第 2の空隙 1 5 bが形成され、 第 1 と第 2の空隙 1 5 a , 1 5 bの間の領域が第 2の伸縮領域 1 2 b となって、 この部分に第 2のピエゾ素子 1 4 bが取り付けられている。 第 2の空隙 1 5 の 固定領域 1 0側の端部は 2又に分岐されている。 そして、 固定領域 1 0の縁部のこの第 2の空隙 1 5 bの 2又の端部に向かい合う部分 には、 それぞれ第 2の空隙 1 7 bが設けられており、 この対向部分 が第 2の.ヒンジ部 1 3 b となっている。
このように、 幅方向両側における第 1 の伸縮領域 1 2 aと第 2の 伸縮領域 1 2 b とは相互に平行に配置されており、 第 1 の伸縮領域
1 2 aの一端が可動領域 1 1 に接続され、 他端が第 2の伸縮領域 1 2 bの一端に連結されている。 そして、 第 2の伸縮領域 1 2 bの他 端は固定領域 1 0に連結されている。 従って、 第 1 の伸縮領域 1 2 a と第 2の伸縮領域 1 2 b とは、 夫々の伸縮方向に直列に結合され て固定領域 1 0 と可動領域 1 1 との間に介在することになる。 'よつ て、 この構成においては、 固定領域 1 0に対する可動領域 1 1 の回 転が、 両伸縮領域 1 2 a , 1 2 bにおける伸長量又は縮短量の和に 相当する角度だけ生じることになり、 各伸縮領域 1 2 a , 1 2 わの 小さな伸縮によってもへッ ド 4に大きな変位を生じさせることがで きる。 なお、 伸縮領域 1 2 a , 1 2 bは、 相互に平行をなす配置に 限らず、 一直線上に配置してもよい。
図 1 9に矢符にて示す如く、 第 1 のピエゾ素子 1 4 a と第 2のピ ェゾ素子 1 4 b とは分極方向が相互に異なるように配置してある。 従って、 これら第 1 のピエゾ素子 1 4 a と第 2のピエゾ素子 1 4 b とに連結板 1一 8を共通の接地電極として共通の電位を印加した場 合、 第 1 の実施例における説明と同様に、 第 1 のピエゾ素子 1 4 a と第 2のピエゾ素子 1 4 bは変位する。 すなわち、 厚さ方向両側の 対応する第 1 のピエゾ素子 1 4 a と第 2のピエゾ素子 1 4 bの変形 方向が一致する。 この結果、 幅方向両側の対応する第 1 のピエゾ素 子 1 4 a及び第 2のピエゾ素子 1 4 b、 並びに、 幅方向両側にて互 いに相隣する第 1 のピエゾ素子 1 4 a及び第 2のピエゾ素子 1 4 b の変形方向が相互に異なる結果となり、 各第 1 のピエゾ素子 1 4 a 及び第 2のピエゾ素子 1 4 bへの共通の駆動回路からの通電により、 可動領域 1 1 は前述したように両伸縮領域 1 2 a , 1 2 bにおける 伸長量又は縮短量の和に相当する変位を生じさせることができる。
なお、 以上説明した第 1 から第 8の実施例においては、 へッ ド 4 の支持ばね 3をアクセスアーム 2に連結する連結板 1〜 1 一 8に微
小移動機構が構成されているが、 この微小移動機構は、 支持ばね 3 の一部、 アクセスアーム 2の一部、 支持ばねを一体化してなるァク セスアーム 2の一部に構成しても良いものである。 よって、 これら の実施例について以下に説明する。
(第 9の実施例)
図 2 0は本発明の第 9の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一 夕 H Aのステ一夕を除いた部分の平面図である。 この第 9の実施例 では、 微小移動機構 M Tが支持ばね 3の一部に形成されている。 図 2 0に示したヘッ ドの微小移動機構 M Tは、 図 1 1で説明した連結 板 1一 3 と支持ばね 3 とを一体化したものと同等である。
(第 1 0の実施例)
図 2 1 Aは本発明の第 1 0の実施例の構成を示すへッ ドアクチュ エー夕 H Aのステ一夕を除いた部分の平面図である。 この第 1 0の 実施例では、 微小移動機構 M Tがアクセスアーム 2の一部に形成さ れている。 図 2 1 Aに示したへッ ドの微小移動機構 M Tは、 図 1 4 で説明した連結板 1一 4 とアクセスアーム 2 とを一体化したものと 同等である。
図 2 1 Bは図 2 1 Aのへッ ドアクチユエ一夕 H Aの一例の構成を 示す側面図であり、 これまでの実施例と異なり、 1つのアクセスァ ーム 2に 1つのヘッ ド 4が支持ばね 3を介して取り付けられている ものである。 この実施例には 3枚の記録ディスク 2 0があり、 枢軸 6にはキヤ リ ッジ 5の上にリ ングスぺーサ 9を介して 6組のへッ ド 支持機構が取り付けられている。 各へッ ド支持機構には、 へッ ドの 微小移動機構 M Tが設けられたアクセスアーム 2、 支持ばね 3、 お よびへッ ド 4があり、 アクセスアーム 2のへッ ドの微小移動機構 M Tの部分にピエゾ素子 1 4が固定されている。
図 2 1 Cは図 2 1 Aのへッ ドアクチユエ一夕の別の例の構成を示
す側面図である。 この実施例では微小移動機構 M Tが形成されたァ クセスアーム 2の先端部の表裏両面に、 それぞれ支持ばね 3を介し てへッ ド 4が取り付けられている。
図 2 2 Aは図 2 1 Aのヘッ ドァクチユエ一夕 H Aの変形例を示す ものであり、 この変形例では、 へッ ドアクチユエ一夕 H Aに制振部 材 1 8が取り付けられる。 図 2 2 Aにおいて網点で示す領域が、 制 振部材 1 8の取り付け場所を示すものであり、 制振部材 1 8は、 ァ クセスアーム 2のへッ ドの微小移動機構 M Tの変位部分を覆うよう に取り付けられている。
図 2 2 Bは図 2 2 Aのヘッ ドァクチユエ一夕 H Aにおける制振部 材 1 8の取り付け状態の一例の構成を示すものである。 1 つのァク セスアーム 2に 2つのへッ ド 4が支持ばね 3を介して取り付けられ ている場合の制振部材 1 8の取り付けについては、 図 1 5 C , 図 1 6 Cにおいて既に説明したので、 ここでは、 1つのアクセスアーム 2に 1つのヘッ ド 4が支持ばね 3を介して取り付けられている場合 の制振部材 1 8の取り付けについて説明する。 この実施例では、 隣 合う記録ディスクをアクセスするへッ ド支持機構のアクセスアーム 2の間の部分に制振部材 1 8が設けられている。 また、 両端部のへ ッ ド支持機構には、 その外側にダミ一アーム 1 9が設けられ、 この ダミーアーム 1 9 とアクセスアーム 2の間の部分に制振部材 1 8が 設けられている。 従って、 この実施例では、 へッ ドの微小移動機構 M Tにおける面外振動が低減される。
図 2 2 Cは図 2 2 Aのへッ ドアクチユエ一夕 H Aにおける制振部 材 1 8の取り付け状態の別の例の構成を示すものである。 この実施 例では、 隣合う記録ディスクをアクセスするへッ ド支持機構のァク セスアーム 2の、 枢軸 6への取り付け基部にリ ングスぺーサ 9が設 けられておらず、 アクセスアーム 2のキャ リ ッジ 5の板厚が大き く
されている。 この実施例ではリ ングスぺーサ 9の個数を減らすこと ができる。
(第 1 1の実施例)
図 2 3 Aは本発明の第 1 1 の実施例の構成を示すへッ ドアクチュ エータ H Aのステ一夕を除いた部分の平面図である。 この第 1 1 の 実施例では、 微小移動機構 M Tが支持ばねを一体化してなるァクセ スアーム 2の一部に形成されている。 図 2 3 Aに示したへッ ドの微 小移動機構 M Tは、 図 1 4で説明した連結板 1一 4 とアクセスァー ム 2、 および支持ばね 3 とを一体化したものと同等である。
図 2 3 Bは図 2 3 Aのへッ ドアクチユエ一夕 H Aの一例の構成を 示す側面図であり、 この実施例には 3枚の記録ディスク 2 0があり、 枢軸 6にはキヤ 'Jッジ 5の上にリ ングスぺーサ 9を介して 6組のへ ッ ド支持機構が取り付けられている。 各へッ ド支持機構は、 へッ ド の微小移動機構 M Tが設けられた一体化されたアクセスアーム 2を 備えており、 アクセスアーム 2の先端部にへッ ド 4が取り付けられ ている。 そして、 アクセスアーム 2のへッ ドの微小移動機構 M Tの 部分にピエゾ素子 1 4が固定されている。
図 2 4 Aは図 2 3 Aのへッ ドアクチユエ一夕 H Aの変形例を示す ものであり、 この変形例では、 へッ ドアクチユエ一夕 H Aに制振部 材 1 8が取り付けられる。 図 2 4 Aにおいて網点で示す領域が、 制 振部材 1 8の取り付け場所を示すものであり、 制振部材 1 8は、 ァ クセスアーム 2のへッ ドの微小移動機構 M Tの変位部分を覆うよう に取り付けられている。
図 2 4 Bは図 2 4 Aのへッ ドアクチユエ一夕 H Aにおける制振部 材 1 8の取り付け状態の一例の構成を示すものである。 この実施例 では、 隣合う記録ディスクをアクセスするへッ ド支持機構のァクセ スアーム 2の間の部分に制振部材 1 8が設けられている。 また、 両
端部のへッ ド支持機構には、 その外側にダミーアーム 1 9が設けら れ、 このダミーアーム 1 9 とアクセスアーム 2の間の部分に制搌部 材 1 8が設けられている。 従って、 この実施例では、 へッ ドの微小 移動機構 M Tにおける面外振動が低減される。
(第 1 2 , 1 3の実施例)
図 2 5は本発明の第 1 2の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ 一夕 H Aのステ一夕を除いた部分の平面図であり、 図 2 6は本発明 の第 1 3の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一夕 H Aのステー 夕を除いた部分の平面図である。 これらの実施例にはそのへッ ドの 微小移動機構に再び連結板 1が使用されている。 図 2 5に示したへ ッ ドの微小移動機構 M Tでは、 図 1 4で説明した連結板 1 ― 4にお ける中心線 C Lの上にあるヒンジ部 1 3を取り去って空隙 1 5を連 続させた連結板 1 一 4 ' を使用している。 また、 図 2 6に示したへ ッ ドの微小移動機構 M Tは、 図 2 5で説明した連結板 1一 4 ' にお ける伸縮領域 1 2の固定領域 1 0 と可動領域 1 1への取り付けを逆 向きにしたものである。
(第 1 4 , 1 5の実施例)
最後に、 以上説明した実施例では、 へッ ドアクチユエ一夕 H Aを、 揺動インライン型へッ ドアクチユエ一夕 H Aについて説明したが、 本発明のへッ ドの微小移動機構は、 これまでに説明した摇動ィンラ ィン型へッ ドアクチユエ一夕 H Aに限らず、 揺動ドッグレッグ型へ ッ ドアクチユエ一夕 H Aや、 汎用の直進型へッ ドアクチユエ一夕 H Aにも適用可能である。
図 2 7は本発明を摇動ドッグレツグ型へッ ドアクチユエ一夕 H A に適用した.第 1 4の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一夕 H A とディスクとの関係を示す平面図である。 この実施例のへッ ドの微 小移動機構 M Tには、 図 1 4で説明した連結板 1一 4が使用されて
いる。
図 2 8は本発明を汎用の直進型へッ ドアクチユエ一夕 H Aに適用 した第 1 5の実施例の構成を示すへッ ドアクチユエ一夕 H Aとディ スクとの関係を示す平面図である。 この実施例のへッ ドの微小移動 機構 M Tには、 図 1 4で説明した連結板 1一 4が使用されている。
Claims
1. 少なく とも 1枚の記録ディスク(20)と、 記録ディスク(20)の 情報記録面に対してそれぞれ 1つ設けられて情報の読み書き動作を 行うヘッ ド(4) と、 このへッ ド(4) を記録ディスク上の所望の記録 トラックに位置決めするために記録ディスクの半径方向に移動させ るへッ ドアクチユエ一夕(HA)とを備えたディスク装置において、 前 記へッ ドアクチユエ一夕(HA)の一部に設けられて、 前記へッ ド(4) をこのへッ ドアクチユエ一夕(HA)の動作と独立に微小距離だけ移動 させることができるように構成されたへッ ドの微小移動機構(MT)で あって、 このヘッ ドの微小移動機構(MT)は、
前記へッ ドアクチユエ一夕(HA)の一部に、 変位可能に設けられた 少なく とも 1つの伸縮領域(12)と、
この伸縮領域(12)の表裏両面又は片面に固設され、 通電に応じて 生じるその変形により伸縮領域(12)を伸長、 あるいは収縮させる伸 縮部材(14)と、
前記伸縮領域(12)の伸縮方向の一端に連続して設けられ、 前記伸 縮領域(12)の伸縮によっても変位しない固定領域(10)と、
前記伸縮領域(12)の伸縮方向の他端に連続して設けられ、 前記伸 縮領域(12)の伸縮によって変位する可動領域(11 )と、
前記固定領域(10)と前記可動領域(11 )、 または可動領域(11 )と前 記伸縮領域(12)との間に介在し、 前記伸縮領域(12)の伸縮により、 前記可動領域(11 )を前記へッ ド(4) の移動面内にてスムーズに変位 させる少なく とも 1個のヒンジ部(13)と、
を備えることを特徴とするへッ ドの微小移動機構。
2. 請求の範囲 1 に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 前記 へッ ドアクチユエ一夕(HA)が、 前記へッ ド(4) を支持する支持ばね
(3) と、 アクセスアーム(2) と、 これら支持ばね(3) とアクセスァ ーム(2) とを連結する連結板(1) とを備えており、 前記ヘッ ドの微 小移動機構(MT)が前記連結板(1) に設けられていることを特徵とす るもの。
3. 請求の範囲 1 に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 へッ ドアクチユエ一夕(HA)が、 前記へッ ド(4) を支持する支持ばね (3) と、 この支持ばね(3) を取り付けるアクセスアーム(2) とを備 えており、 前記へッ ドの微小移動機構(MT)が前記支持ばね(3) に設 けられていることを特徵とするもの。
4. 請求の範囲 1 に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 へッ ドアクチユエ一夕(HA)が、 前記へッ ド(4) を支持する支持ばね (3) と、 この支持ばね(3) を取り付けるアクセスアーム(2) とを備 えており、 前記へッ ドの微小移動機構(MT)が前記アクセスアーム(
2) に設けられていることを特徵とするもの。
5. 請求の範囲 4に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 へッ ド微小移動機構(MT)が設けられた 1つのアクセスアーム(2) に、 2つのへッ ド(4) が取り付けられていることを特徵とするもの。
6. 請求の範囲 1 に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 前記 へッ ドアクチユエ一夕(HA)全体が薄板で構成され、 その先端部に前 記へッ ド(4) が取り付けられていることを特徵とするもの。
7. 請求の範囲 1〜6の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記固定領域(10)と前記伸縮領域(12)との間が、 これ らを表裏に貫通する空隙(15)により相互に隔離されていることを特 徵とするもの。
8. 請求の範囲 7に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 固定領域(10)と前記可動領域(11)がヒンジ部(13)を除いてこれらを 表裏に貫通する空隙(15)により相互に隔離されると共に、 前記可動
領域(11 )と前記伸縮領域(12)とが別のヒンジ部(13)によってそれぞ れ接続されていることを特徴とするもの。
9. 請求の範囲 8に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 前記 固定領域(10)と前記可動領域(11 )がヒンジ部(13)を除いてこれらを 表裏に貫通する空隙(15)により相互に隔離され、 前記可動領域(11 ) と前記伸縮領域(12)とが別のヒンジ部(13)によってそれぞれ接続さ れ、 前記伸縮領域(12)の全体もしく は大部分が前記連結板(1 ) が取 り付けられるアクセスアーム(2) のアームに重なるように配置され ていることを特徴とするもの。
10. 請求の範囲 7から 9の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動 機構であって、 前記可動領域(11 )と前記伸縮領域(12)の接続部と、 前記固定領域(10)とが島部を挟む 2つのヒンジ部(13)によって接続 されていることを特徵とするもの。
11. 請求の範囲 10に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 前記 可動領域(11 )と前記固定領域(10)が、 これらを表裏に貫通する空隙 (15)により完全に隔離されていることを特徴とするもの。
12. 請求の範囲 1から Πの何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動 機構であって、 前記伸縮領域(12)に直列に 2つの伸縮部材(14)が取 り付けられていることを特徴とするもの。
13. 請求の範囲 1〜 12の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記アクセスアーム(2) と前記連結板(1 ) の間に、 制 振部材(18)が積層されていることを特徵とするもの。
14. 請求の範囲 1〜 13の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮領域(12)の前記可動領域(11 )側端部と前記ヒ ンジ部(13)との間の直線距離が、 前記へッ ド(4) と前記ヒンジ部(1 3)との間の直線距離よりも小さ く設定してあることを特徵とするも の。
15. 請求の範囲 1〜14の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮領域(12)は、 前記固定領域(10)と前記可動領 域(11)との閭を薄肉化して構成してあることを特徴とするもの。
16. 請求の範囲 1〜15の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮領域(12)の表裏両面の伸縮部材(14)は、 伸縮 領域(12)の厚さ中心に対して略線対称をなして配してあることを特 徵とするもの。
17. 請求の範囲 7〜16の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記空隙(15)の中に制振部材(18)が充塡されているこ とを特徵とするもの。
18. 請求の範囲 1〜: 17の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮部材(14)がピエゾ素子であることを特徵とす るもの。
19. 請求の範囲 18に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 伸縮領域(12)を前記ピエゾ素子の共通電極としてあることを特徴と するもの。
20. 請求の範囲 18または 19に記載のへッ ドの微小移動機構であつ て、 前記ピエゾ素子が前記伸縮領域(12)の伸縮する面と直角な方向 に積層された積層型ピエゾ素子であることを特徵とするもの。
21. 請求の範囲 1〜17の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮部材(14)が電熱線であることを特徵とするも の。
22. 請求の範囲 1〜21の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記伸縮領域(12)の伸縮方向が、 前記伸縮領域(12)の 前記可動領域(11)側の端部と前記ヒンジ部(13)を結ぶ直線とほぼ直 交するように配置されていることを特徵とするもの。
23. 請求の範囲 1から 22の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動
機構であって、 前記伸縮領域(12)が前記へッ ドの微小移動機構(MT) の中心線(CL)に対して左右少なく とも 1対配置されていることを特 徵とするもの。
24. 請求の範囲 23に記載のへッ ドの微小移動機構であって、 前記 一対の伸縮領域(12)が前記中心線(CL)に対して略線対称の位置に配 置されていることを特徴とするもの。
25. 請求の範囲 24に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 前記 前記中心線(CL)上に前記空隙(15)の間にあるヒンジ(13)が設けられ ていることを特徴とするもの。
26. 請求の範囲 24または 25に記載のへッ ドの微小移動機構であつ て、 前記中心線(CL)の両側に配された伸縮部材(14)は、 同時に逆向 きに変形するようになしてあることを特徴とするもの。
27. 請求の範囲 1〜26の何れか 1項に記載のへッ ドの微小移動機 構であって、 前記へッ ドアクチユエ一夕(HA)が複数個設けられてい ることを特徴とするもの。
28. 請求の範囲 27に記載のヘッ ドの微小移動機構であって、 隣接 するへッ ド微小移動機構(MT)の間に、 制振部材(18)が積層されてい ることを特徵とするもの。
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