CN101454831A - 用于扫描装置的悬臂致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学扫描装置的悬臂致动器，包括悬臂，该悬臂设计为双臂杆且在臂杆之间被安装成能围绕垂直于悬臂延伸的轴旋转。在其末端侧，臂杆之一支撑扫描头，包括用于扫描头在聚焦方向和垂直于悬臂的枢转平面的方向上运动的关节区域，优选为弹性可弯区域。另一臂杆设置有绕所述轴产生旋转运动的磁驱动器的部件。此外，悬臂致动器包括在聚焦方向上移动光学头的磁驱动器。悬臂设计成这样，即支撑扫描头的臂杆设计简单，且没有更多的功能元件，降低重量。为此，在聚焦方向移动光学头(3)的磁驱动器分配给臂杆(II)，该臂杆(II)包括绕轴(PA)产生旋转运动的磁驱动器部件(4)。用于磁驱动器的线圈设计为印刷线圈(4、5)。

Description

用于扫描装置的悬臂致动器

技术领域

本发明涉及一种用于具有扫描头的扫描装置的悬臂致动器(suspension arm actuator)，所述扫描头优选为包括聚焦透镜的光学头，所述悬臂致动器布置于一种用于记录和/或复制信息的装置中。

背景技术

布置于光学扫描装置中并包括具有聚焦透镜的光学头的致动器旨在用于发射光束(激光束)到设计为信息载体的光盘上，并用于接收被光盘反射的光束。其中，光盘被支撑装置支撑，并被引起旋转运动。致动器可以设计为具有两个臂的悬臂致动器，光学头布置在其自由端。悬臂围绕一个轴旋转，并在一个平行于光盘记录面的平面中以弧形方式移动带光学头的末端(跟踪-tracking)，同时用该光学头可在相对于上述平面的垂直方向上聚焦(聚焦-focusing)。悬臂致动器能实现在短时间内到达记录载体上的各个位置。

在，例如，EP-A-0 400 570、JP-A-5128580、JP-A-2004227760以及US 2004/0148619 A1等文献已经描述了上述悬臂致动器。

一种分配给悬臂致动器的磁驱动器(已在JP-A-5128580中描述过)驱动所述悬臂致动器，使该悬臂致动器在一个平行于光盘的平面中绕枢转轴做旋转运动，以便光学头以弧形方式扫描光盘，其中所述磁驱动器布置在所述枢转轴远离所述光学头的那侧上。为实现这个，通过另外的电极构件来提供精密调整。位于悬臂的枢转轴和光学头之间的一个悬臂区域由电致伸缩转换器盘(electrostrictive converter plate)形成，并能使所述光学头在垂直于弧形运动轨迹(因此垂直于光盘)的方向上运动。这种悬臂致动器被认为是不利的，因为它的设计非常复杂并且很耗时，另外还需要高工作电压。

在JP-A-200422760中公开的可枢转的并设置有驱动器的悬臂致动器，在其末端设置有固定在那里的板簧构件(leaf spring arrangement)，所述板簧构件在其自由端支撑光学头，并通过在光盘垂直方向上的另外驱动弹性可弯。该悬臂致动器被认为是不利的，因为它不能抵抗冲击。

US 2004/0148619 A1中所描述的悬臂致动器也布置在支座上，以便它能围绕轴旋转并包括位于其光学头相对侧末端区域的磁驱动器，所述磁驱动器由永久地布置在支座上的磁性构件和布置在悬臂上的线圈形成，并由所述线圈的操作电流控制。在远离磁驱动器的枢转轴侧，即在聚焦透镜侧，悬臂还包括在其自由端支撑光学头的弹性区域(板簧构件)。在光学头侧，第二磁驱动器与悬臂一体成形，且能移动自由端，因此，在聚焦方向上的光学头分配给被剩余悬臂部分包围着的所述弹性区域。这里，可以认为，悬臂的光学头侧的部分(臂杆)是重量集中的(weight-intensive)，以致悬臂绕轴的旋转运动伴随有其惯性的增加。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于上述类型的扫描装置的悬臂致动器，以便支撑扫描头的所述悬臂致动器的臂杆降低重量且能以简单方式设计。

对于悬臂致动器，该问题可以通过如权利要求1所述的(翻译者注：句子有部分遗漏)特征来解决。优选实施例如权利要求所述。

本发明涉及一种悬臂致动器，该悬臂致动器由支座以已知方式支撑，并设计为双臂杆(two-arm lever)形式，其中同时，支座形成相对于支座垂直延伸的用于悬臂的枢转轴。其中，臂杆在其末端侧支撑扫描头(优选为具有聚焦透镜的光学头)，并包括旨在用于引起扫描头在相对于悬臂的枢转平面(pivot plane)垂直延伸的方向(聚焦方向)上运动的关节区域(articulated region，优选为弹性弯曲区域)。另一臂杆设置有用于绕轴(跟踪方向)产生旋转运动的磁驱动器的部件。使扫描头在垂直于枢转平面方向上运动的磁驱动器被分配给使扫描头在跟踪方向上运动的磁驱动器所分配的臂杆。有利地，布置在臂杆上且设置为用于驱动聚焦方向的磁驱动器的线圈设计为印刷线圈(printed coil)。这同样适用于用于驱动跟踪方向的磁驱动器的线圈。因此，可以用简单的设计制作悬臂致动器，其中所述悬臂致动器，具体说，支撑扫描头的臂杆，重量降低，这会降低悬臂的惯性，同时使到达记录载体上各个位置的时间较短。另一个优点是，降低了部件的多样性，从而降低复杂性，特别是能使成本最小化。

优选地，扭转刚性悬臂设计成这样，即：支撑扫描头并包括弹性可弯区域的臂杆以非旋转方式连接到轴承元件(优选为轴承瓦-bearing bush)，其中所述轴承元件接合永久地布置在悬臂的支座上的副轴承元件(counterbearing element)，并允许绕(轴承或旋转)轴做旋转运动；还设计成这样，即：另一臂杆固定到上述臂杆的扫描头和弹性可弯区域之间的区域上，并把可弯区域的远离扫描头的那侧设计成自由悬挂。悬臂致动器的两个磁驱动器布置在自由悬挂的臂杆上。

其中，所述两个磁驱动器各自由固定到支座上的永久磁体和分配给每个所述磁驱动器的印刷线圈形成，并布置在自由悬挂的臂杆上，其中至少一个线圈分配给每个特定磁体，所述线圈之一集成到臂杆的上侧，而另一线圈集成到臂杆的底侧，一旦所述线圈通过电流，则各自会引起在预定旋转方向(跟踪方向)上的旋转运动，或引起设置有扫描头的臂杆区域绕弹性可弯区域(聚焦方向)运动。印刷线圈能精确定位并增强共振行为，这是由于它们的更高的弹性模数和特征频率，其低于传统线圈的频率，而且在高频率范围内。印刷线圈构件还允许降低悬臂致动器的总高度。

有利地，通过降低臂杆的厚度，可以在支撑扫描头的臂杆中获得弹性可弯区域，所述厚度的降低是这样的，即：不管所述臂杆是否固定到自由悬挂的另一臂杆上，在没有任何电磁力的作用下它是刚性的。这里，具体说，厚度降低了的区域由与臂杆相同的材料构成。

优选地，悬臂在其重心处安装到轴上。因此，设计成刚硬的(rigid)和扭转刚性的(torsionally stiff)悬臂是抗冲击的。

在悬臂远离扫描头的那侧，有利地，自由悬挂的臂杆设计成圆弧的形式，圆形的中点为枢转轴。这种优化设计导致节省材料和重量，并有助于降低悬臂的惯性。

附图说明

下面，将以优选示例性实施例来说明本发明。相关附图：

图1是带有线圈和磁体构件的悬臂致动器的俯视透视图；

图2是悬臂致动器的底视透视图；

图3是透视方式下的悬臂致动器的纵向截面图；和

图4是布置在支座上的悬臂致动器的纵向截面图。

具体实施方式

参考图1和2，用于光学扫描装置(未示出)的悬臂致动器包括具有双臂杆式设计的扭转刚性悬臂1，并在其重心CG处在臂杆I和II之间安装到支座(2，图4)上，以便它能围绕相对于所述悬臂1垂直延伸的枢转轴PA旋转。在它的末端侧，臂杆I支撑具有聚焦透镜(focal lens)的光学头3。可操作地连接到磁体6和7并和它们(6、7)一起形成用于悬臂1的磁驱动器的两个印刷线圈构件4和5布置在另一臂杆II上，所述磁体6和7永久地布置在支座上并被分配给所述线圈构件4和5。OD表示分配有光学头3的光盘。

所述臂杆II包括边缘区域8，该边缘区域8相对于枢转轴同轴地延伸，并具有与所述边缘区域8分开的同轴式设计的凹部9，所述凹部9在其每个上侧和底侧上被印刷线圈5围绕着。连接到磁体7的U形轭10的一腿状部(leg)以非接触方式接合到凹部9中，其中磁体7本身在边缘区域8外侧上带有间隙(play)PL同轴地包围着边缘区域8。以这种方式形成的磁驱动器引起悬臂1垂直于枢转平面(pivot plane)在聚焦方向(f)上运动。在该第一磁驱动器和枢转轴PA之间的区域，具有环形截面形式且永久地布置在支座上的磁体6相对于枢转轴PA同轴地布置，并与悬臂1分开。两个线圈4被调节成所述磁体6的同轴曲线形状并与所述磁体6相对应，同时还被分配给所述磁体6，其中这些线圈之一布置在悬臂1的上侧上，而另一个布置在悬臂1的底侧上。由这些线圈4和所述磁体6形成的第二磁驱动器用来使悬臂1绕枢转轴PA产生旋转运动(跟踪辐射(trackingradiation)，相对于光盘径向运动)。

支撑光学头3的臂杆I以非旋转方式连接到轴承瓦11，并包括弹性可弯区域12，以便垂直于枢转平面在聚焦方向f上移动所述光学头3。在光学头3和区域12之间的区域，臂杆II固定到臂杆I，且只在该区域被支持，因此能自由悬挂一直达到在可弯区域12远离光学头3的那一侧上的边缘区域8。通过在臂杆I底侧和上侧上形成槽13，区域12与臂杆I的厚度相比显著降低，且它的厚度设计成这样，即：一旦臂杆II受到由磁体7形成的第一磁驱动器的作用，臂杆I的光学头那侧的本来为刚性的部分就会在聚焦方向(f)上移动。作为由磁体6形成的第二磁驱动器所引起的臂杆II的旋转运动的结果，两个臂杆I和II的牢固连接还用于引起臂杆I绕枢转轴PA做旋转运动，因此引起整个悬臂1的旋转运动。

图3详细地表示磁体6的设计和布置，以及臂杆II的自由悬挂布置，所述后者布置的特征在于相对于轴承瓦11的间隙PL。

图4表示在支座2上的悬臂1的布置和轴承支座。枢轴销14永久地布置所述支座2上，悬臂1通过轴承瓦11枢转地安装到所述枢轴销14上。分配给悬臂1和其光学头3的光盘OD布置为与所述光学头3平行。一旦悬臂1绕枢转轴PA做旋转运动，光学头3就相对于光盘OD径向移动(图1，跟踪方向t)。通过臂杆II和光学头5在聚焦方向f(垂直于跟踪方向t)上的运动，能实现光盘OD上一特定点的聚焦。

引用标号列表

1--悬臂

2--支座

3--光学头

4--线圈

5--线圈

6--磁体

7--磁体

8--边缘区域

9--凹部

10--轭

11--轴承瓦

12--可弯区域

13--槽

14--枢轴销

I--臂杆

II--臂杆

f--聚焦方向

t--跟踪方向

OD--光盘

CG--重心

PA--枢转轴

PL--间隙(Play)

Claims (11)

1、一种用于扫描装置的悬臂致动器，包括悬臂，该悬臂设计为双臂杆并且在臂杆之间被安装成能围绕相对于所述悬臂垂直延伸的轴旋转，其中所述臂杆之一在末端侧支撑扫描头，具体说是具有聚焦透镜的光学头，并包括用于引起所述扫描头垂直于枢转轴运动的关节区域，并且其中所述另一臂杆设置有用于所述扫描头垂直于所述枢转轴运动的第一磁驱动器，还设置有用于绕所述轴产生旋转运动的第二磁驱动器的部件，其中所述第一磁驱动器分配给臂杆(II)，该臂杆(II)包括用于绕所述轴(PA)产生旋转运动的磁驱动器的部件(4)。

2、如权利要求1所述的悬臂致动器，其特征在于：支撑扫描头(3)的臂杆(I)刚性连接到能实现绕所述轴(PA)做旋转运动的轴承元件(11)；并且在所述光学头(3)和所述臂杆(I)的关节区域(12)之间的区域，臂杆(II)被固定到所述臂杆(I)并在所述区域(12)的远离所述扫描头(3)的那侧自由悬挂。

3、如权利要求2所述的悬臂致动器，其特征在于，所述关节区域(12)是在所述臂杆(I)的纵截面中厚度降低的弹性可弯区域，并且具体说，由与所述臂杆(I)相同的材料构成。

4、如权利要求2所述的悬臂致动器，其特征在于，所述悬臂(1)在它的重心(CG)处被安装。

5、如权利要求2或3所述的悬臂致动器，其特征在于，所述自由悬挂的臂杆(II)在远离所述扫描头(3)的那侧上包括曲率中心为所述枢转轴(PA)的弧形边缘区域(8)。

6、如权利要求2所述的悬臂致动器，其特征在于，所述轴承元件是与永久地布置在支座(2)上的枢轴销(14)枢轴式地接合的轴承瓦(11)。

7、如上述权利要求中任一项所述的悬臂致动器，其特征在于，用于所述两个磁驱动器的线圈设计为印刷线圈(4、5)。

8、如上述权利要求中的任一项或多项所述的悬臂致动器，其特征在于，为了引起焦点运动，所述第一磁驱动器在所述自由悬挂臂杆(II)的末端区域设置有弧形凹部(9)，横截面为U形的轭(10)的一腿状部接合于所述凹部(9)中，磁体(8)布置于所述轭(10)中并连接到该轭(10)的外侧腿状部，所述凹部(9)在上侧和底侧上均被印刷线圈(5)围绕着，所述线圈(5)设计为聚焦线圈。

9、如上述权利要求中任一项或多项所述的悬臂致动器，其特征在于：所述用于悬臂(1)的旋转运动的第二磁驱动器由磁体(6)和印刷线圈(4)形成，所述磁体(6)永久地布置在所述支座(2)上并与所述悬臂(1)的所述轴(PA)分开，所述印刷线圈(4)布置在自由悬挂臂杆(II)的每个上侧和底侧上并分配给所述臂杆(II)，所述线圈(4)设计为跟踪线圈；并且所述第二磁驱动器，具体地讲，布置在所述第一磁驱动器和所述枢转轴(PA)之间。

10、如权利要求8所述的悬臂致动器，其特征在于，所述轭(10)接合于所述凹部(9)中，同时，决定所述悬臂(1)的最大旋转运动。

11、如上述权利要求中任一项所述的悬臂致动器，其特征在于，所述悬臂致动器和使用所述悬臂致动器的光学扫描装置，用在一种用于在光存储介质上进行读和/或写操作的装置中。

Images