CN1206488A - 读/写头、读/写头定位机构和读/写系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的读/写头包括装有电磁转换元件(或光组件)1的悬浮块2、驱动装置4和悬架3。驱动装置4包括固定部分43、可移动部分44和用来把它们联结在一起的至少二条梁构件。梁构件具有用逆向压电效应或电致伸缩效应来伸长和收缩的位移产生装置41。使固定部分43与悬架3固定,而使可移动部分44与悬浮块2固定。在位移产生装置41的伸长和收缩时,位移产生装置41偏转而可移动部分44相对于固定部分43成直线地、成圆形地或转动地位移,而电磁转换元件,在直线或圆形轨上位移,以致电磁转换元件1横切记录磁道。在驱动装置4中,通过在由压电或电致伸缩材料构成的片状构件中形成孔和/或切口,使固定部分43、可移动部分44和梁构件构成为整体的单个元件。由所说明的结构构成的驱动装置用于横切记录磁道的方向定位。在这样的情况中,用任何时候都是恒定的这样的方式控制在位移产生装置上施加的电压的总和,由此控制电磁转换元件在垂直于记录存储媒体表面的方向上位置的波动。

Description

读／写头、读／写头定位机构和读／写系统
本发明涉及读／写头、读／写头定位机构和读／写系统例如磁盘驱动器或光盘驱动器。
图32是示意表示用于通常磁盘驱动器或硬盘驱动器(HDD)中的悬浮型磁头及其定位机构的平面图。
如图32所示，磁头由具有电磁转换元件1的悬浮块2和用于支撑悬浮块2的悬架3组成。为简化起见，在硬盘驱动器中没有表示使电磁转换元件1和信号处理电路之间电连接、用于传送读／写信号的互连线。
在用作磁头定位的驱动装置中使用VCM(音圈电机)5。VCM5由线圈51、永磁体52、轴承53和支架54组成。支架54在一端上装有线圈51而在另一端上装有磁头的悬架3。虽然没有用图说明，但是应知道在线圈51上装着另一永磁体。
电磁转换元件1包括用来把电信号转换到磁信号而且反之亦然的磁极和线圈，用来把磁信号变到电压变化的磁阻元件等等。用薄膜技术、组装技术等等制作各个元件。悬浮块2由Al2O3-TiC或CaTiO3之类的非磁陶瓷或者由磁性材料例如铁氧体组成，而且一般具有立方体的形状。把对着盘存储媒体6的悬浮块2表面(空动表面)加工成适合形成使悬浮块2在很小的间隙的情况下在盘存储媒体6上悬浮的力的形状。用弯曲、冲压或其他方法把弹性不锈钢片加工形成悬架3。
然后，说明磁头的记录和复制的运作。盘存储媒体6以例如每分钟几百转的高速转动使适量空气进入盘存储媒体6和悬浮块2之间，对悬浮块2施加悬浮力。另一方面，悬浮块2被悬架3压住，在一定的负载下朝向盘存储媒体6，根据悬浮力与压力的关系使悬浮块2在盘存储媒体6上在很小的间隙的情况下悬浮。
磁头与VCM5连接，因此通过磁头围绕轴承53摆动使磁头在盘存储媒体6的径向上移动，构成电磁转换元件1的定位控制，也就是使元件1移动到任一读／写道的寻找控制和读／写道跟踪控制。
为了定位控制电磁转换元件1，电磁转换元件1首先探测记录在盘存储媒体中的道位置信号。然后，在头定位控制电路7中处理信号，导致一定的电流经由放大器8通过VCM5中的线圈51而控制在线圈51和永磁体52之间产生的力。在定位到目标磁道时，电磁转换元件1在盘存储媒体6中写磁信号和从盘存储媒体6中读磁信号。
如上所述，迄今为止一般用音圈电机作磁头定位器。
磁盘驱动器的问题是磁道对准不良，也就是由于盘存储媒体表面振动与盘存储媒体的转动协调或不协调、盘存储媒体的偏心度、热膨胀和包括磁头和盘存储媒体的磁盘驱动器的外来振动等等引起磁头和记录磁道之间的偏移。这样的磁道对准不良产生了问题，例如在记录时由于重写引起存储在相邻磁道中的信号信息的清除、在复制时从有关磁道输出的信号电平下降和由于来自相邻磁道的串扰噪音形状信号的进入而引起输出信号的品质下降。
对于读／写目的来说，就要求在磁头中使电磁转换元件的位置准确而快速地跟踪在盘存储媒体上的一定的记录磁道。
然而，通常磁盘驱动器附带的一个重要问题是由于包括磁头、支架和线圈的整个笨重结构的摆动、悬浮块通过悬架的移动和构成摆动中心的轴承本身具有摩擦阻力、偏心等等的实际情况造成在定位准确度上尤其是记录磁道跟踪上有局限。
另一方面，越来越要求磁盘驱动器具有更加高的记录密度而因此要求具有更加高的磁道密度和更加窄的磁道宽度。在这样的情况下，要求使磁头定位的准确度更高。迄今为止，定位控制带宽最高可达500Hz左右而定位准确度约为0．3μm。然而，随着记录磁道宽度窄到约1μm时，要求控制带宽扩大到几KHz而定位准确度在0．1μm左右或更小的数量级。由于这些原因，与通常磁头定位机构有关联的问题变得更加麻烦。
磁头的悬浮高度一般是在50nm左右到100nm左右的范围内。然而，在保持象这样的悬浮高度的同时，由于读／写磁道间距窄到1μm左右所以出现一些问题，例如，在记录时由于记录磁场漏磁造成存储在邻近磁道中的信号信息的清除，和在复制时由于信号电平实际输出的下降造成S／N退化。为了保持稳定的读／写特性，因此需要使磁头相对于盘存储媒体的悬浮高度降低到50nm或更低。然而，由于悬浮高度减低，因此要求更严格地控制磁头在寻找控制或读／写跟踪控制时的悬浮特性(悬浮高度上的不稳定)和磁盘存储媒体的平整度。
近年来，具有非常小的悬浮高度称为伪接触型磁头或者已经与磁盘存储媒体接触称为接触型磁头的一种磁头还在研制中。对于这些目的在于达到更高的记录密度的磁头来说，进行寻找控制或者读／写磁道跟踪控制是非常困难的。
作为改进磁头定位准确度的一种途径，打算把微量位移驱动装置例如压电元件装到磁头安装支架或支承簧片(悬架)里(见JP-A’S5-28670和5-47216)。在这种途径的情况下，在磁头定位准确度方面可以得到一些改进。但是，因为在如上所述的VCM定位机构的情况中是通过具有弹性的悬架驱动悬浮块所以这种途径还是不可避免地受悬架的影响。因而在定位准确度改进上受限制。
对于悬浮块位移来说，也提出使用静电力微量驱动装置(“在很高磁道密度时使用以微量驱动装置为基础的二极伺服系统定位磁记录头”)(“Mgnetic Recording Head Positioning at Very High TrackDensities Using a Microactuator-Based，Two-Stage Servo system”IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICSVol．42，No．3，pp222-233，June 1995)或者使用电磁力微量驱动装置(“用于小型计算机磁盘驱动器的硅微结构和微驱动装置”)(“SiliconMicrostructures and Microactuators for Compact computer DiskDrives”，IEEE CONTROL SYSTEMS，pp．52-57，December 1994)。然而，发现在静电力驱动装置的情况中难以形成大到足以位移悬浮块的驱动力，而在电磁力驱动装置的情况中与磁力线漏泄影响在磁盘存储媒体上的磁信号有关联。因为必须通过具有小弹力并受到从驱动装置产生的静电力和电磁力能够变形的支承梁构件把悬浮块固定就位，所以二种驱动装置的共同问题是它们对外部的干扰是敏感的。在公开通过静电驱动装置驱动悬浮块内容的JP-A8-180623中同样发现象这样的问题。
另外，JP-A6-259905公开了用于读／写系统的驱动装置，在这种驱动装置中使包括读／写功能部分(电磁转换元件)的悬浮块通过驱动元件，例如压电元件驱动的悬架，与音圈电机联接。在其中描述的第一实施例(见图1)中，薄型微移动机构部分(驱动元件)是由一组对置的薄片和一组压电元件构成。每片薄片的二端斜对地装有用于连接到每个压电元件的二端中的任一端的挠性架，而压电元件的终端与这样的挠性架连接。在这种类型微动机构部分上，以使其伸长或收缩的方式使二个压电元件变形，由此在压电元件的大体上垂直于伸长和收缩方向的方向上形成读／写功能部分的微量位移。在出版物中描述的第二实施例(见图2)中薄型微动机构部分仍然由一组对置的薄片和一组压电元件构成。但是这样的第二实施例在每片薄片中的一端形成用来连接每个压电元件中的一端的挠性架上与第一实施例不同。在薄型微动机构部分上，每个压电元件在与悬浮块的悬浮表面平行的平面内并在同样的方向上是可以弯曲的，因此如同第一实施例中那样，形成读／写功能部分的微量位移。在出版物中描述的第三实施例(见图3)中，微动机构部分单由一组能弯曲的压电元件组成。换言之，每个压电元件的一端与悬浮块连接而另一端与悬架连接。
JP-A6-259905涉及到如在先技术的例子那样具有埋置在悬浮块本身中的压电元件的微动驱动装置，并且注意到象这样的悬浮块(微动驱动装置)由于其悬浮表面被弯曲、扭曲或其他方式的变形，所以对其悬浮特性有不利影响。另一方面，鉴于该发明的优点，出版物指出，由于对在所述的薄型微动机构部分上的悬浮块完全没有施加压力，于是不存在悬浮块的变形，所以构制成对磁头的悬浮性能完全没有不利影响的驱动装置是可以实现的。然而，其中描述的薄型微动机构部分的第一和第二实施例是各种组装结构，其中一组薄片与一组压电元件连接在一起，假定了在两个压电元件之间没有性能差别。尽管如此，磁头对于由于组装结构误差等等造成在悬浮方向上的位移(悬浮高度上的增减)是敏感的。组装结构要求的组装步骤承担一些相当大的费用，而且使组装结构难以增强其刚性，结果引起与弯曲部分有关的强度下降问题。此外，由于需要从压电元件的电极抽出互连线，所以组装结构在位移特性上是不好的，并且由于其复杂性耗费很多钱。第三实施例也提出类似的问题，例如由于组装误差造成位移特性上的偏差。
注意到，JP-A6-259905中图6所示的驱动装置如同在先技术的实例一样，而在JP-A5-28670中陈述的驱动装置具有一种结构，其中把位移产生装置例如压电元件装配到悬架里。对于所述的结构来说，难以估计位移产生装置的尺寸和在公差调整过程中安装位移产生装置的空间尺寸。对于具有非常小的位移量的压电元件来说，由于传递位移量有损失或有偏差，或者用其他的方法位移量一点也没有传递到驱动装置，所以在它们之间不希望存在间隙。为了消除象这样的间隙需要高准确度组装技术，除了不仅使它们陷入技术困难外而且也承担相当可观的费用。
JP-A63-291271公开了包括由在悬浮块和负载杆之间的压电元件或电致伸缩元件组成的微动机构的磁头定位装置。在出版物的实例中陈述的微动机构包括装有C状切口的薄的压电元件片。通过伸长或收缩一部分压电元件片，能够使悬浮块在与伸长和收缩的方向一致的方向上成直线地位移。这种微动机构是一种成整体的结构而不是组装结构，其中悬浮块的位移量取决于压电元件片的直线位移量。所以，为了增大悬浮块的位移量，除了增大微动机构的尺寸外别无选择余地。
在JP-A5-47126的图1到4表示的装置中，使片状压电元件本身与头支承簧片粘接，因此磁头支承簧片构成阻碍压电元件位移的负载。由于这样的原因，在很小的压电元件的位移量中有一个进一步的减量。此外，由于一些负载加在压电元件上所以不能达到足够的强度，结果造成其寿命下降和其性能过早退化。在由有机树脂等等组成的粘合层用于压电元件的粘合时出现下面的问题。由于压电元件的位移引起粘合层的变形，所以引起传递损耗；由于在粘合层上施加一些负载，所以在压电元件位移时粘合强度下降；而且由于粘合力(固定力)和粘合层的刚性随着所述的负载和环境条件(高温、大湿度等等)而变化，所以从压电元件通过粘合层到电磁转换元件传递的位移对时效变化是敏感的。
在JP-A6-309822的图6中表示一种包括压电元件结构的驱动器的读／写头，在压电元件结构中，每个成片状的压电元件安装在由悬架顶部上形成万向接头元件中的平行簧片组成的一对金属薄片上。根据所述的驱动器在压电元件伸长和收缩时，压电元件的长度和金属片的长度之间有差别，这种差别同样使元件和薄片两者偏转，以致能够使电磁转换元件位移。在这样的装置中，由于压电元件通过粘合层使金属薄片偏转，所以仍然还有强度下降。
JP-A60-47271公开了在悬浮块和磁头实体之间有驱动元件的悬浮头，所述的驱动元件提供磁头实体在横切平行的信息磁道的方向上的微量移动。把压电元件说成驱动元件。一般地说，该出版物涉及利用多层压电元件的厚度变化以形成磁头实体微量移动的悬浮磁头和使用双压电晶片型压电元件的悬浮磁头。在出版物中陈述的磁头实体是一种普通块状类型磁头，而不是薄膜磁头类型的电磁转换元件。在出版物中描述的多层压电元件应用在与电场方向相同的方向上的位移，即压电纵向效应，这种效应引起厚度方向上成直线的位移，以使磁头实体成直线地位移。所以这种悬浮磁头带来的问题是为了增加磁头实体的位移量必须增大压电元件的尺寸。这种悬浮磁头带来的另一个问题是一部分悬浮表面对变形是敏感的，并且对位移同样是敏感的。这就导致悬浮特性不稳定和同样由于磁头实体和存储媒体之间的间隙变动造成读／写特性不稳定的进一步的问题。
在参照许多种读／写头当中的一种磁头进行说明时，显而易见，在磁头定位方面叙述的问题对用于光盘装置的记录／复制头是完全成立的。通常的光盘装置使用至少包括一个透镜的光部件组成的光存储传感器。这种光存储传感器设计成能够用机械的方法控制透镜以便使透镜的焦点对到光盘的记录表面上。近年来，为了达到越来越高的光盘记录密度，建议采用近场记录。在这一点上，见“NIKKEI ELECTRONICS”1997．6．16(No．691)99页。这样的近场记录使用了一种悬浮块的悬浮头，其悬浮块类似悬浮型磁头用的悬浮块。装入悬浮块的是一种包括称为固体浸没透镜即SIL的半球形透镜、磁场调制记录线圈和预聚焦透镜的光部件。在美国专利No．5，497，359中公开了另一种用于近场记录的悬浮头。配合这种悬浮头使用的光盘具有非常高的记录磁道密度。因此，在相对于记录磁道实施定位时出现与在悬浮型磁头方面所讲到的问题一样的问题。
本发明的一个目的是在读／写系统，例如磁盘或光盘装置，中获得装在读／写头中的电磁转元件或光部件的高准确度定位而又快速定位。本发明的另一个目的是在电磁转换元件或光部件在垂直于记录存储媒体表面的方向上的所述的定位时，容易实现位置波动的控制。
通过下面(1)到(17)定出的发明，所述的目的是可以达到的。
(1)读／写头包括，装有电磁转换元件或光组件的悬浮块、驱动装置和悬架，其中：
使所述的悬浮块通过所述的驱动装置支承在所述的悬架上，
所述的驱动装置包括固定部分、可移动部分和至少二个用于把所述的固定部分和所述的可移动部分连接在一起的梁构件。所述的二个梁构件中的至少一个梁构件具有通过逆向压电效应或电致伸缩效应在连接所述的固定部分和所述的可移动部分的方向上伸长和收缩的位移产生装置，并且把所述的固定部分安装到所述的悬架上而把所述的可移动部分安装到所述的悬浮块上。
在所述的位移产生装置伸长和收缩时，所述的位移产生装置偏转而所述的可移动部分相对于所述的固定部分在由片状条确定的平面内成直线地、成圆形地或者转动地位移，并且所述的电磁转换元件或所述的光部件以横切在记录媒体上的记录磁道的方向在直线或圆形轨道上位移，和
通过在由压电材料或电致伸缩材料构成的片状条中形成孔和／或切口，使所述的固定部分、可移动部分和梁构件形成为成整体的单个元件。
(2)在(1)中描述的读／写头，其中所述的驱动装置位于所述的悬浮块的背表面或侧表面上。
(3)在(2)中描述的读／写头，其中所述的驱动装置位于由所述的悬浮块的背表面构成的台阶形成的空间中。
(4)在(1)到(3)中的任何一条发明中描述的读／写头，其中所述的悬浮块和所述的驱动装置互相对置而所述的悬架夹在其间。
(5)在(1)到(4)中的任何一条发明中描述的读／写头，其中所述的悬架的一部分装有用于使所述的悬浮块跟踪所述的记录存储媒体的万向接头元件，而且所述的驱动装置与所述的万向接头元件联结。
(6)在(1)到(5)中的任何一条发明中描述的读／写头，其中在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置上形成至少二层压电或电致伸缩材料层，每层材料层在二侧面上具有电极层。
(7)在(1)到(6)中的任何一条发明中描述的读／写头，其中所述的电磁转换元件或所述的光组件的位移量大于在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置的伸长和收缩量。
(8)在(7)中描述的读／写头，其中所述的电磁转换元件或所述的光部件的位移量大于所述的悬浮块和所述的驱动装置之间的接合处的位移量。
(9)在(7)或(8)中描述的读／写头，其中所述的悬浮块和所述的驱动装置之间的接合处的位移量大于在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置的伸长和收缩量。
(10)在(1)到(8)中的任何一条发明中描述的读／写头，其中在所述的悬架上形成相对于所述的驱动装置和／或所述的电磁转换元件或所述的光部件的互连线。
(11)读／写头定位机构包括如在(1)到(10)中的任何一条发明中所述的读／写头和用于驱动整个所述的读／写头的主驱动装置。
(12)用于执行读／写头定位的机构包括装有电磁转换元件或光部件的悬浮块、驱动装置和悬架，其中：
所述的悬浮块通过所述的驱动装置支承在所述的悬架上，
所述的驱动装置包括固定部分、可移动部分和用于把所述的固定部分和所述的可移动部分联结在一起的至少二个梁构件，所述的至少二个梁构件每一个具有应用逆向压电效应或电致伸缩效应在连接所述的固定部分和所述的可移动部分的方向上伸长和收缩的位移产生装置，并且所述的固体部分被安装到所述的悬架上而所述的可移动部分被安装到所述的悬浮块上，
在所述的位移产生装置的伸长和收缩时，所述的位移产生装置偏转而所述的可移动部分相对于所述的固定部分成直线地、成圆形地或转动地位移，因此所述的电磁转换元件或所述的光部件在直线或圆形的轨道上位移并且所述的电磁转换元件或所述的光部件以横切记录媒体上记录磁道的方向在直线或圆形的轨道上位移，和
在以横切所述的记录磁道的方向位移的所述的电磁转换元件或所述的光部件的方向的定位时，控制施加在所述的位移产生装置的驱动电压的总和以在任何时候所述的总和保持恒定。
(13)在(12)中描述的读／写头定位机构，其中：
相对于具有相同极性的施加电压，每个位移产生装置的伸长和收缩方向是恒定的，和
施加到每个位移产生装置上的电压是具有被加到直流偏置电压中的控制电压的电压，而且以在任何时候使被加到所述的位移产生装置的所述的控制电压的总和恒定为零的方法控制所述控制电压的总和。
(14)在(12)或(13)中描述的读／写头定位机构，其中：
所述的位移产生装置中的每个所述的位移产生装置包括通过施加电压而伸长和收缩的位移部分和所述的位移部分被夹在其间的一对覆盖层，把所述的位移部分和所述的覆盖层在垂直于记录存储媒体表面的方向上重叠，和
所述的覆盖层处于与所述的位移部分紧密接触，并在所述的位移部分的伸长和收缩时变形。
(15)在(12)到(14)中的任何一条发明中描述的读／写头定位机构，其中所述的读／写头是如在(1)到(10)中的任何一条发明所述的读／写头。
(16)在(12)到(15)中的任何一条发明中描述的读／写头定位机构，其中进一步包括用于驱动整个所述的读／写头的主驱动装置。
(17)读／写系统包括如(12)到(15)中的任何一条发明所述的读／写头或如(11)到(16)中任何一条发明所述的读／写头定位机构。
图1是说明根据本发明的磁头的典型基本结构和用于电磁转换元件的定位机构的透视示意图。
图2是说明一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上。
图3是说明另一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上。
图4是说明进一步的驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上。
图5是说明更进一步的驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上。
图6是说明根据本发明的磁头中的一个驱动装置实施例的平面示意图。
图7A是夸大地说明在图6所示的驱动装置中的可移动部分的直线位移时各个部分偏转的平面示意图和图7B是夸大地说明在图6所示的驱动装置中的可移动部分的转动位移时各个部分偏转的平面示意图。
图8是说明根据本发明的磁头中的另一个驱动装置实施例的平面示意图。
图9是说明根据本发明的磁头中的进一步的驱动装置实施例的平面示意图。
图10是说明根据本发明的磁头中的更进一步的驱动装置实施例的平面示意图。
图11是说明一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的侧表面上。
图12是说明另一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的侧表面上。
图13是说明进一步的驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在根据本发明的磁头中的悬浮块的侧表面上。
图14是说明一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在由根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上构成的台阶形成的空间内。
图15是说明另一个驱动装置实施例的透视示意图，其中使驱动装置放置在由根据本发明的磁头中的悬浮块的背表面上构成的台阶形成的空间内。
图16是说明一个驱动装置实施例的透视示意图，其中悬浮块和驱动装置互相对置而悬架夹在其间。
图17是说明一个驱动装置实施例的侧面示意图，其中在根据本发明的磁头中使驱动装置在由悬浮块和驱动装置组成的结构的重心附近与悬架联结。
图18A是说明本发明的一个实施例的平面示意图，其中根据本发明的磁头中悬浮块与悬架中的万向接头部分联结，而图18B是图18A中实施例的侧面示意图。
图19A是说明本发明的另一个实施例的平面示意图，其中根据本发明的磁头中悬浮块与悬架中的万向接头部分联结，而图19B是图18A中实施例的侧面示意图。
图20A是说明本发明的进一步的实施例的平面示意图，其中根据本发明的磁头中悬浮块与悬架中的万向接头部分联结，而图20B是图20A中实施例的侧面示意图。
图21是说明本发明的一个实施例的透视示意图，其中用夹在驱动装置和悬浮块之间的悬架中的万向接头部分使驱动装置与悬浮块联结。
图22A是说明本发明的一个实施例的平面视图，其中在根据本发明的磁头中电磁转换元件的位移量能够大于驱动装置中的位移产生装置的伸长和收缩量，而图22B是图22A中的实施例的侧面示意图。
图23A是说明本发明的另一个实施例的平面视图，其中在根据本发明的磁头中电磁转换元件的位移量能够大于驱动装置中的位移产生装置的伸长和收缩量，而图23B是图23A中的实施例的侧面示意图。
图24是说明在根据本发明的磁头中使用的驱动装置的一个实施例的透视图。
图25A是说明内部电极层的一个实施例的分解透视示意图，而图25B是说明内部电极的一个实施例的平面示意图。
图26是说明在磁头定位机构中驱动控制的一种典型基本结构的透视示意图。
图27是驱动装置的截面示意图。
图28是表示图26中所示的电磁转换元件1在x轴方向上的位移随时间变化的曲线图。
图29A是表示施加在驱动装置中的一个位移产生装置上的电压随时间变化的曲线图，而图29c是表示在施加所述的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。图29B是表示施加在驱动装置中另一个位移产生装置上的电压随时间变化的曲线图，而图29D是表示在施加所述的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。图29E是表示在一个位移产生装置上施加图29A中所示的电压时和在另一个位移产生装置上施加图29B中所示的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。
图30A是表示施加在驱动装置中的一个位移产生装置上的电压随时间变化的曲线图，而图29c是表示在施加所述的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。图30B是表示施加在驱动装置中另一个位移产生装置上的电压随时间变化的曲线图，而图30D是表示在施加所述的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。图30E是表示在一个位移产生装置上施加图30A中所示的电压时和在另一个位移产生装置上施加图30B中所示的电压时电磁转换元件在Z轴方向上的位移随时间变化的曲线图。
图31是说明包括四个位移产生装置的驱动装置的平面示意图。
图32是说明在通常磁盘驱动器中的磁头定位机构的一种典型结构的平面视图。
本发明的最佳实施例
现在将在磁头方面详细地说明根据本发明的读／写头的特点和优点。
在图1中说明根据本发明的磁头的一种典型结构。把驱动装置放置在具有电磁转换元件1的悬浮块2和悬架3之间，以在悬浮块2和悬架3之间形成连接。驱动装置4装有至少一层在其二侧面上具有电极层的压电材料或电致伸缩材料层。在本发明中，这样的材料层起位移产生装置作用。位移产生装置靠逆向压电效应或电致伸缩效应产生伸长和收缩移动。伸长和收缩移动再引起悬浮块2相对于悬架3的位移。在这时，悬浮块2以电磁转换元件1的位移方向横穿记录磁道的方向、最好是以横切记录磁道大体上成直角的方向与驱动装置4联结。在驱动装置4上，通过根据磁道对准不良信号控制电压来控制位移产生装置的伸长和收缩，以便电磁转换元件1能够跟踪记录磁道。
在这样的装置中，依靠驱动装置中位移产生装置的伸长和收缩定位悬浮块的准确度是0．1μm或更小。此外由于用驱动装置驱动的悬浮块的质量大大小于包括形成通常定位机构(VCM)的支架、线圈和悬架的整个磁头的质量，所以能够使悬浮块定位控制频率增大到几KHz或更高，悬浮块由于无弹性特征所以被认为是刚体，通过逆向压电效应或电致伸缩效应，驱动装置能够产生的驱动力显著地大于由具有相同位移量的静电力驱动装置产生的驱动力，等等。因而，与只用VCM进行定位的通常磁盘装置比较，使定位准确度增高到更高的水平是可以实现的。也非常不可能出现，盘存储媒体受到电磁力驱动装置的情况中可能出现的那种磁力线漏磁的那种影响。对于使用静电力或电磁力的驱动装置来说，需要用有弹性的梁构件来支承可移动部分，因此由于振动或冲撞是有可能出现对准不良。然而，在本发明中，由于使用具有高刚性的陶瓷材料或电致伸缩陶瓷材料是可以做得到的并且把非弹性梁构件放在驱动装置和悬浮块中间使驱动装置能够与悬浮块联结，所以不会出现对准不良。
与其中用VCM或微量位移驱动装置例如压电元件使包括有弹性悬架的整个磁头位移的一种通用定位方法和其中用静电力或电磁力的驱动装置使悬浮块位移的另一种通用定位方法相比较，在本发明的磁头的情况中，使定位控制频带宽度较宽因而是可以实现的，从而获得较高准确度的磁道定位控制。
在这里使用的驱动装置中，通过在由压电材料或电致伸缩材料组成的片状条中形成孔和／或切口，使与悬浮块和悬架连接的(固定和可移动)部分和具有位移产生装置的梁构件形成成整体的单个元件。因此，在不用担心组装误差的情况下增大驱动装置的刚性和增高驱动装置的准确度是可以实现的。由于在驱动装置本身的制作中没有使用粘合剂，因而在由于位移产生装置的变形产生应力的部分中不存在任何粘合层，所以也不用担心由于粘合层引起的传递损耗、粘合强度时效变化等等的问题。此外，如图25A和25B所示，由于使有关的部分形成成整体的单一元件，所以可以使在位移产生装置上形成的电极A1、B1和G1延伸到用来与其终端电极A0、B0和G0连接的固定部分43。在这样的装置中，不需要为了驱动驱动装置对位移产生装置的电极连接导线或其他互连线。此外，可以通过驱动装置而不是通过导线等等实现与悬浮块互连。因此，能够容易实现具有高可靠性的驱动装置制造。但是，在JP-A6-259905中所述的驱动装置(薄型微动机构部分)由于先分别制作相当于固定和可移动部分的元件和相当于位移产生装置的元件，然后组装成单片元件，所以在刚性、强度和尺寸准确度上是不好的。进一步说，象这样的驱动装置由于不可避免的组装误差所以对悬浮方向上的波动是敏感的。更进一步说，由于一般需要有导线与相当于位移产生装置的元件互连，所以引起一些有关制造费用、可靠性的问题。
从根本上说，通过把本文所述的驱动装置加到通用的磁头中能够很简单地实现本发明的磁头，所以在不考虑费用增加的情况下能够直接使用用于电磁转换元件、悬浮块和悬架的通用部件或元件。
用逆向压电效应或电致伸缩效应产生的位移量是非常小的，但是根据本发明，使电磁转换元件的位移量大于位移产生装置的伸长和收缩量或者大于可移动部分的位移量是可以做得到的。在驱动装置的一个典型实施例中，在位移产生装置的伸长和收缩时把位移产生装置设计成能够偏转。在一般如图22A所示的驱动装置中，使可移动部分44(悬浮块和驱动装置之间的接合处)的位移量大于位移产生装置41的伸长和收缩量。因此，图22A中所示的驱动装置是本发明的实施例，其中驱动装置本身就具有放大位移的功能。在位移产生装置的伸长和收缩时，相对于固定部分产生可移动部分的位移是圆形或转动的位移时，通过驱动装置结构或驱动装置和悬浮块之间连接的位置的调整，可以使电磁转换元件的位移量大于可移动部分的位移量。在一般如图22所示的驱动装置中，可移动部分成圆形地位移。如果，如图23A所描绘的那样，使可移动部分44和悬浮块2之间的接合处离开电磁转换元件1位于一个增大距离处，则使电磁转换元件1的位移量大于可移动部分44的位移量是可以实现的。根据本发明，其中能够使位移量放大，因而甚至在使驱动装置小型化时仍获得在实用上足够的位移量是可能的。在装置中，其中压电元件的伸长和收缩被用来形成在与伸长和收缩的方向相同的方向上的直线位移，但是不可避免地需要增大驱动装置的尺寸以便获得在实用上足够的位移量。
如果，在本发明中驱动装置内的位移产生装置具有所谓的多层结构，其中有至少二层压电材料层或电致伸缩材料层、每一层在两侧面上有电极层，则使每一层压电材料层或电致伸缩材料层减薄而因此在其上施加一定的驱动电压时增大电场强度是可以实现的。增大位移量或减小产生一定位移量要求的驱动电压同样是可以实现的。
现在将说明本发明的具体实施例的优点和特点。
如果，在本发明中，一般如图2到图5所描绘的那样，把驱动装置4放置在悬浮块2的背表面上，则悬浮块2的背表面可以用于互连。
如果，在本发明中，一般如图11到13所描绘的那样，把驱动装置4放置在悬浮块2的侧面上，则使由驱动装置的构造在不同的情况下可以引起的在磁头的总厚度上的增量减小到最低程度是可以做到的。在这样的情况中，当驱动装置4比悬浮块2薄时，则可以消除在磁头的厚度中的任何增量。通常的磁盘装置一般包括许多一层叠在另一层上的磁盘存储媒体而磁头运作空间夹在其间。为了使磁盘装置减薄，需要减小相邻磁盘存储媒体之间的空间。因此，如果如所表示的那样，驱动装置4被放在悬浮块2的侧面上，则能够使磁头的厚度增量减小以致实现减薄磁盘装置。
例如如图14和15所示，即使驱动装置4被放置在由悬浮块2的背表面上形成的至少一个台阶限定的空间21内，那末可以减小磁头厚度上的增量。在这样的情况中，由于被驱动的悬浮块2的质量上的减少，所以造成控制带宽的扩宽也是可以实现的。
如果，一般如图16和17所示，在悬架3放到悬浮块2和驱动装置4之间的情况中悬浮块2与驱动装置4互相对置，则可以大体上消除如在通常磁头中所遇到的结构不平衡，由于悬架的一侧上有悬浮块而在另一侧上没有东西的实际情况造成所述的不平衡。由于这个原因，在整个磁头摆动时通过VCM或诸如此类的机构减少悬架的变形等等，以使悬浮块能够处于稳定的位置。特别是，如果使包括悬浮块2和驱动装置4的结构质量在悬架3上面和下面大体上分配成1∶1，就是说，如果使悬架3或悬架3的延长线设计成能通过这种结构的重心的附近处，则能够以更高的水准克服所述的结构不平衡。
一般如图18A、19A、20A和21所示，悬架3可以装有使悬浮块2跟随盘存储媒体表面而偏转的万向接头(反向簧片)元件或部件。如果在这样的情况中，驱动装置4与万向接头元件联结，则驱动装置4和悬浮块2能够象成整体的单一元件那样跟踪盘存储媒体，因此万向接头机构能够有效地起作用。此外，在磁道跟踪时由万向接头元件的变形等等产生的任何力没有施加在驱动装置上，因此在改进可靠性的过程中防止驱动装置性能的一些下降。
在本发明应用于通常的磁盘装置时，用VCM或诸如此类的机构也就是在通常的磁盘装置中的定位控制机构作主驱动装置而用本发明的安装在磁头上的驱动装置作辅助驱动装置一般是最好的。换言之，总的来说，VCM在寻找运行中起主要作用而与悬浮块联结的驱动装置在磁道跟踪运行中起主要作用。因此，能够获得令人满意的定位准确度。必须用弹性条支承的悬浮块的静电力或电磁力驱动装置对由于寻找运行后残余振动或外部冲撞或振动引起的磁道对准不良是敏感的。然而，根据本发明，因为驱动装置不通过任何弹性条与悬浮块联结而且驱动装置是由具有高刚性的压电或电致伸缩陶瓷材料整体构成，所以象这样的磁道对准不良是不大可能发生的。
如上所描述的本发明的磁头和通过这种磁头与通常定位装置例如VCM组合建立的装置的情况下，获得高准确度而又快速的定位是可以实现的，因此使在盘存储媒体上磁道的宽度减窄和在盘存储媒体上增大磁道密度是可以实现的。这同样也使得增大在盘存储媒体上的记录密度和增大磁盘装置的存储容量是可以实现的。更进一步说，获得具有更短存取时间的磁盘装置是可以实现的。
在本发明的一些具体的实施例中，其中装有电磁转换元件的悬浮块以圆形或转动的轨道位移，应该注意能够调整悬浮块的斜交角。如从图32能够看到的那样，在盘存储媒体的内周边和外周边之间在悬浮块的中心线与悬浮块运动方向(记录磁道的延伸方向)的角度上有差别。这同样也使悬浮块的空气轴承表面产生各不相同的压力状态，导致悬浮块的悬浮特性上的不稳定。在悬浮块的角度上的不稳定，如果有的话，会引起电磁转换元件与记录磁道的角度上以及读／写磁道宽度上的不稳定。然而，如果用驱动装置在圆形或转动的轨道中位移悬浮块由此减小悬浮块与记录磁道的角度上的变化，最好是使角度保持恒定，则可以减小悬浮特性不稳定和读／写磁道宽度不稳定。
注意到本发明不仅能应用于每一种磁盘装置中的磁头而且也能应用于例如没有使用粗运行驱动装置例如VCM的磁读／写系统、固定或转动型磁带读／写系统和其他使用磁记录媒体的读／写系统。
现在将说明用于驱动包括驱动装置的磁头的最佳方法。
参阅图1，使电磁转换元件1的定位控制如下进行。首先，电磁转换元件1探测记录在盘存储媒体6上的磁道位置信号。其次磁头定位控制电路7和放大器8根据磁道位置信号产生粗动驱动电流和微动驱动电压。随后，为了电磁转换元件1的定位控制把粗动驱动电流输送到VCM而把微动驱动电压施加在驱动装置4中的位移产生装置上。
其中使用的驱动装置由于使固定和可移动部分以及位移产生装置形成成整体单一元件，所以大体上没有组装误差。然而，位移产生装置例如在形状和材料上可以变化或者在垂直于位移产生装置的伸长和收缩方向的方向上在不同情况下可以是不对称的。在这样的情况中，当使驱动装置4中的位移发生器处于根据磁道位置信号控制的伸长和收缩期间，电磁转换元件1向盘存储媒体6或者离开盘存储媒体6位移，导致电磁转换元件1相对于盘存储媒体6的悬浮高度上的波动。所述的波动产生输出信号的电平变化的波形，这使得读信息的出错率更糟。此外，当波动的幅度是很大的时候，由于磁头与盘存储媒体的接触而造成磁头撞坏的严重问题。
为了防止位移产生装置在无目的或不希望的方向上位移，必须严格地控制位移产生装置的形状对称性、均匀性和其他一些因素。然而，象这样的严格控制，招致批量生产率下降，也承担相当可观的费用。
在根据本发明的磁头定位机构中，通过对施加在驱动装置上的驱动电压的控制能够减小由于位移产生装置在悬浮方向上的不对称形状、不均匀性和其他一些缺陷引起在悬浮高度上的波动。更准确地说，在位移产生装置的伸长和收缩控制时用定位控制电路7调整和控制施加的电压，以使施加在位移产生装置上的电压在任何时候都保持恒定。通过这样处理，能够在驱动装置驱动时减少在悬浮高度上的波动。因而，即使在位移产生装置中出现不对称和不均匀时也能够减小或大体上消除输出信号中的电平变化和由于磁头与盘存储媒体接触而引起头撞坏的可能性，以致稳定而又高精确度的磁道定位控制是可以实现的。因而能够把悬浮高度预置在低数值而因此减小在盘存储媒体上的读／写磁道宽度。增大磁道密度而因此增大在盘存储媒体上的记录密度也是可以实现的。
控制施加在驱动装置上的驱动电压的所述方法对于所述的伪接触型或接触型磁头也是有效的。为了提供恒定的接触压力，在使这些头朝着盘存储媒体表面的方向上把负载加在这些头上。在悬浮型头的悬浮高度上波动的因素相当于在伪接触型或接触型头中的所述接触压力上变化的因素。在这些头中接触压力变化造成对寻找控制和磁道跟踪控制具有有害影响的摩擦力变化，递增的接触压力变化导致致命的故障，例如存储媒体的表面故障及其伴随的颠簸和电磁转换元件故障。但是，如果所述的驱动电压控制方法应用于伪接触型或接触型头，则由于能够减小或大体上消除接触压力波动，所以可以改进可靠性。
注意到，象这样能够控制在悬浮方向上位移的定位机构也能够应用于例如JP-A6-259905所述的组装结构中的薄型微动机构部件。因此可以控制在悬浮方向上可能由组装误差在不同情况下引起的无目的或不希望有的位移。
在参考本发明对磁头的应用描述本发明时，本发明可以以类似的优点和特点应用于由光记录媒体例如光盘组成的读／写系统中使用的读／写头是显而易见的。可以使用本发明的用于光记录媒体的读／写头(光头)包括与在所述的磁头情况中使用的悬浮块类似的悬浮块和装入悬浮块中的光组件。换言之，悬浮块本身可由光组件构成。光组件包括至少一个透镜和，如果需要的话，内装的透镜驱动装置或产生磁场的线圈。象这样的光头，例如可以是用于所述的近场记录的悬浮型头，在美国专利No．5，497，359中具体地公开的一种悬浮型头。此外，本发明可以应用于具有能在记录媒体表面上滑动的滑块的光头，即伪接触型或接触型光头。在本发明应用于光头时，通过把与前面说明有关的电磁转换元件认为是一种光部件，获得本发明的优点和特点将是显而易见的。
在概念上，在本文中使用的术语“读／写头”应该包括读／写头，只写头和只读头。同样，在本文中使用的术语“读／写系统”应该包括读／写系统、只读装置和只写装置。在本文中使用的术语“记录媒体”除了可记录媒体外应该包括只读型媒体，例如只读光盘。
现在将参考在附图中所示的磁头实施例，更准确地阐述本发明的最佳实施例。但是，本发明是可以应用于光头，关于这一点是清楚的。
图1是说明根据本发明的磁头的基本结构和运作的透视示意图。图1所示的磁头包括装有电磁转换元件1的悬浮块2、用于支承悬浮块2的悬架3和置于悬浮块2和悬架3之间的驱动装置4。驱动装置4具有位移产生装置的结构并使固定和可移动部分形成成整体的单一元件，位移产生装置是各装有至少一层在二侧面具有电极层的压电或电致伸缩材料层并且是以在电极层上施加电压时压电材料层或电致伸缩材料层伸长和收缩的方式构成。由通过逆向压电效应或电致伸缩效应伸长和收缩的压电或电致伸缩材料组成压电或电致伸缩材料层。位移产生装置的一端通过可移动部分与悬浮块2联结而位移产生装置的另一端通过固定部分与悬架3联结。在位移产生装置的伸长和收缩时，位移悬浮块2以成直线地或成圆形地位移电磁转换元件1，以致电磁转换元件1能够横穿在盘存储媒体上的记录磁道移动。
发明的实施例其中驱动装置被放在滑块的背表面上
图2是说明根据本发明的磁头的一种典型结构的部件分解透视示意图。图2所描绘的驱动装置装有固定和可移动部分43和44。使二条用于部分43和44之间连接的杆状梁构件互相平行放置，而每一条杆状梁构件装有形成位移产生装置41的电极层45。固定部分43形成位移产生装置41和可移动部分44被包围在内的框架结构。可移动和固定部分44和43，例如用粘合剂分别与悬浮块2和悬架3粘结。
图2中描绘的驱动装置具有在由压电或电致伸缩材料组成的片状条中形成二个孔的总体结构并具有在形成位移产生装置41的一定部位上的电极层45、固定部分43和可移动部分44。这种结构也适用于参阅图2到5将阐述的驱动装置。
在图2中，为了提供电极层45的清楚的说明，所表示的电极层45完全好象他们是出现在位移产生装置41的表面上。但是，通常电极层不是暴露在驱动装置的表面上。换言之，每一电极层的表面上有起覆盖作用的压电或电致伸缩材料层，这一点也适用于参阅其他附图将作说明的本发明的实施例。
在由所谓的压电材料例如PZT构成夹在位移产生装置41中的一对电极层45之间的压电或电致伸缩材料层时，压电或电致伸缩材料层一般经受极化处理以便改进其位移的能力。在这种极化处理期间极化方向是片状条的顺厚度方向。当在电极层上施加电压的电场方向与极化方向成一直线时，在二层电极层之间的压电或电致伸缩材料层以其顺厚度方向伸长(压电纵向效应)而以其平面方向收缩(压电横向效应)。相反，当电场方向与极化方向相反时，压电或电致伸缩材料层以其顺厚度方向收缩(压电纵向效应)而以其平面方向伸长(压电横向效应)。在所说明的实施例中，压电横向效应，也就是用压电或电致伸缩材料层在连接固定和可移动部的方向上的伸长和收缩以图2中箭头表示的方向成圆形地位移可移动部分44。这样的位移同样引起悬浮块2的摆动，以致能够使电磁转换元件1横穿记录磁道成圆形地位移。
在说明的实施例中，当在一个位移产生装置和另一个位移产生装置上交替地施加引起收缩的电压时，在一个位移产生装置和另一个位移产生装置之间的长度比率改变导致二个位移产生装置在所述的片状条的平面内，即在驱动装置的平面内以其平面方向偏转。依靠这样的偏转，可移动部分44相对于固定部分43在图2中箭头所示的方向上以没有电压时的可移动部分44的位置确定的摆动移位的中心摆动。这样的摆动移位使可移动部分44以大体上垂直位移产生装置41的伸长和收缩方向的方向成圆形地位移。在这样的情况中，在二个梁构件与固定部分43连接的二个位置之间的中心的附近处找到圆形轨道的圆心。由于可移动部分44的摆动移位的方向位于驱动装置的平面范围内，所以电磁转换元件1也在圆形轨道上摆动。这时候，因为电压的方向与极化的方向成一直线，所以极化衰减的可能性不大。注意到即使在用交替施加在二个位移产生装置上的电压使位移产生装置伸长时也出现类似的摆动移位。
在这个实施例中，可以同时把电压以使二个位移产生装置的位移互相相反的方式施加在二个位移产生装置上。换言之，可以同时把交替电压以一个位移产生装置伸长而另一个位移产生装置收缩而且反之亦然的方式施加在二个位移产生装置上。这时候，由没有电压时的可移动部分44的位置确定可移动部分44的摆动移位的中心。在这一点上假定使用一样的驱动电压，则摆动移位的幅度约为交替施加电压的情况中的摆动移位的幅度的二倍。但是，在这样的情况中，在摆动移位的一侧上，驱动电压的方向与极化方向相反而伸长位移产生装置。由于这样的原因，在施加高电压时或者在连续施加电压时，压电或电致伸缩材料层的极化或许会衰减。因此要求通过应用在与极化方向相同的方向上的恒流偏置电压而且把所述的交替电压叠加在偏置电压上获得驱动电压，由此排除驱动电压的方向会与极化方向相反的可能性。在这样的情况中，由偏置电压单独施加在位移产生装置上时位移产生装置的位置确定摆动移位的中心。
在图2所示的实施例的一种改型中，能够只形成一个具有位移产生装置的梁构件。在这种改型中，不仅增加位移产生装置的收缩位移量而且也增加位移产生装置的伸长位移量，也就是通过偏置电压的应用防止极化衰减是容许的，是与图2所示的实施例的情况一样。
就固定部分43和可移动部分44通过二个杆状梁构件互相连接的框架结构和每个梁构件装有一对电极层45以构成位移产生装置41而论，图3所示的驱动装置实施例类似于图2所示的驱动装置实施例。压电或电致伸缩材料的极化也与图2所示的实施例中压电或电致伸缩材料的极化类似。仅有的一个差别是位于位移产生装置41和可移动部分44之间区域的关节部分421的构造。关节部分421从宽度和厚度比较来看，小于位移产生装置41，而在驱动装置的平面方向上的刚性上低于位移产生装置41。
在这样的实施例中，当电压以使二个位移产生装置在相反方向上位移的方法施加在二个位移产生装置上时，由于关节部分421具有比较低的刚性，所以在二个位移产生装置的伸长和收缩时关节部分421在驱动装置的平面方向内偏转。另一方面，由于二个位移产生装置较高的刚性，所以二个位移产生装置的偏转量是小的。因此，可移动部分44起转动位移作用而转动位移的圆心处于可移动部分44与二条梁构件的二个接合处之间的中心的附近，以使电磁转换元件能够在圆形轨道上位移。
在这样的实施例中，关节部分的刚性相对于位移产生装置41的刚性是较低的，位移产生装置41的偏转量是较小的。因此，每单位位移产生装置41的收缩量的可移动部分44的转动角度变大。
和图2所示的实施例一样，本实施例也能在二个位移产生装置上以一个伸长而另一个收缩而且反之亦然的方式交替施加电压。只有一个梁构件装有电极层是可以容许的。然而，在这样的情况中，注意到，在没有电极层的另一个梁构件的关节部分的附近找到可移动部分43的转动圆心。
图4和5表示进一步的驱动装置实施例，每个驱动装置包括形成驱动装置外部框架的固定部分43的框架结构，被包围在固定部分43中的可移动部分44和许多用于把两个部分连接在一起的L状梁构件。在图4所示的实施例中，使用二个梁构件，而在图5所示的实施例中，使用四个梁构件。每个驱动装置的外部形状相对于垂直于每个驱动装置的平面并通过可移动部分44中心的对称轴(所示的Z轴)转动对称。
在各个实施例中，当以二个位移产生装置同时收缩或同时伸长的方法在二个位移产生装置上施加电压时，可移动部分44起围绕所述的对称轴转动移位作用，以使电磁转换元件1能够在圆形轨道上位移。由于转动地驱动悬浮块因而减少驱动阻力，所以这些驱动装置实施例不太可能对磁头的摆动特性有不利的影响。即使在图3所示的实施例中，由于能够转动地驱动悬浮块，所以也能获得类似的优点和性能。在这里注意到措词“悬浮块的转动驱动”是指悬浮块围绕在这里通过的轴的转动。
在所述的驱动装置实施例中的每一个驱动装置实施例内，注意到，可以使处于位移产生装置和可移动部分44之间的区域设计成这样的结构，以使这区域位于驱动装置的平面方向内的刚性低于位移产生装置41的刚性。那时这区域以几乎与图3中的关节部分421一样的方式起作用。
在这些驱动装置实施例中的每一个驱动装置实施例，其中把梁构件放置成与固定部分43和可移动部分44之间的窄缝状孔的纵向平行或者，照另一种说法，放置成梁构件在纵向上通过窄缝状孔的方式的情况下，使位移产生装置41加长而因此使可移动部分44的转动角度增大是可以实现的。然而，如果需要的话，可以使梁构件设计成在横向上横穿窄缝状孔。
为了使可移动部分起转动移位作用，梁构件的数量不一定是二个或四个，也就是说，梁构件的数量可以是三个或五个或更多。固定部分和可移动部分的框架结构的外部形状或内部形状也不限于矩形形状；也就是说，它们可以或是成其他的多边形形状或是成圆形形状。
在图5中有相对于所述的对称轴对称的二组成对的梁构件。只有一组梁构件可以装有电极层。在这样的情况中，另一组梁构件可以起支承或关节部分的作用。
在图4中也只有一个梁构件可以装有电极层。换言之，只有一个梁构件可以装有电极层而另一个梁构件可以以在横向上横穿所述的窄缝状孔这样的方式放置，由此形成关节部分。然而，在这些实施例中，使转动移位的中心设置在离开可移动部分的中心的地方。
在图6所示的驱动装置实施例中，在位移产生装置的伸长和收缩时，位移产生装置偏转而可移动部分相对于固定部分在所述的片状条的平面内成直线地或转动位移。
更准确地说，图6所示的驱动装置包括可移动部分44被包围在内的固定部分43的框架结构和二对位移产生装置，每对位移产生装置由二个平行的位移产生装置组成，也就是说，第一对(位移产生装置411a和411b组成)和第二对(位移产生装置412a和412b组成)。每对位移产生装置以平行的方向伸长或收缩。
在这样的驱动装置的平面中，把通过可移动部分44并垂直于位移产生装置的伸缩方向的轴定义为x轴。第一对和第二对位移产生装置是互相相对、x轴置于其间的镜面对称。
每个位移产生装置与安装在固定部分43上的固定连接条431和432联结。通过穿透固定部分43的框架结构的一部分构成窄缝状的孔形成这些固定连接条，并且这些固定连接条在平面方向上是宽度窄和刚性低的区域。使位移产生装置与低刚性的固定连接条联结的原因是为了容许位移产生装置的伸长和收缩以没有受到干扰的方式发生。没有特别限制减小固定连接条的刚性的方法。通过不仅如图6所描绘的结构而且例如在图10所示的固定连接条431到434的情况中，使一部分固定部分43减薄可以获得刚性减小。由于在驱动装置被驱动时必定使固定连接条变形，所以当驱动装置的固定部分粘结到悬架时连接条没有粘结到悬架。参阅图10，将说明这一点对驱动装置是适用的。
图7A和7B是夸大地表示在驱动装置被驱动时各部分的变形。参阅这些附图，将说明驱动装置的运作。
现在假定，在驱动装置开始工作时，收缩在相应对的一侧(图7中的左侧)上设置的位移产生装置411a和412a而伸长在另一侧(图7中的右侧)上设置的位移产生装置411b和412b。然后，如图7所示，固定连接条431和432偏转，以使每个位移产生装置以没有受到干扰的方式伸长和收缩。因此，所有位移产生装置以其在右侧变凸这样的方式偏转，因此可移部分在右旋方向上成直线地位移。
在这里假定，使在第一对的左侧上的位移产生装置411a和在第二对的右侧上的位移产生装置412b收缩而使其他位移产生装置411b和412a伸长。然后，如图7B所示，固定连接条431和432偏转，以便各个位移产生装置以没有受到干扰的方式伸长和收缩。因此，第一对位移产生装置以其在右侧上变凸这样的方式偏转而第二对位移产生装置以其在右侧上变凸这样的方式偏转。因此，可移动部分44以顺时针方向围绕通过可移动部分44并垂直于驱动装置平面的Z轴转动地位移。
在图6所示的实施例中，如果收缩的位移产生装置对伸长的位移产生装置的位置关系是相对于x轴镜面对称，则可移动部分成直线地位移。如果这种位置关系是相对于z轴转动对称，则可移动部分转动地位移。
如果在所述的成直线或转动的位移时，收缩的位移产生装置和伸长的位移产生装置的次序与所述的次序颠倒，则位移产生装置的偏转方向是相反的，而因此可移动部分44以左旋方向成直线地位移或者以逆时针方向转动地位移。
有关所示的实施例，把每对的位移产生装置描述为互相平行。然而，每对的位移产生装置的伸长和收缩方向不是必需互相平行的，因此是二个位移产生装置组成每一对。换言之，基本上要求每个位移产生装置的伸长和收缩方向与位移的纵向方向(图6中的x轴方向)不平行。简言之，在x轴位于第一对和第二对之间的情况下，必需只有第一对和第二对的对置的排列。在二对之间的角度和组成每一对的二个位移产生装置之间的角度上没有强加特别的限制。在某些情况或者为了改进刚性，使二对或者组成每一对的二个位移产生装置互相不平行是容许的。
在图6所示的实施中，注意到象图2所示的实施例的情况那样，每对中的一个位移产生装置可以由既不伸也不收缩的梁构件组成。即使在这样的情况中也能够使可移动部分成直线地或转动地位移。
就利用位移产生装置的偏转而论，图6所示的驱动装置的工作原理与图2所示的驱动装置的工作原理是一样的。在图6所示的驱动装置实施例的情况中，其中从两个相反方向(在用图说明的状况中从上和从下)支撑可移动部分，具有在平面方向上的刚性增量和垂直于平面的方向(悬浮方向)。由于这样的原因，在由于悬浮块与盘存储媒体接触或碰撞装置引起外力加速悬浮块时，悬浮块在平面方向或者在与平面垂直的方向的偏转变小。
在图8中说明的是进一步的驱动装置实施例，其中在位移产生装置的伸长和收缩时位移产生装置偏转而可移动部分44相对于固定部分43在所述的片状条的平面内成直线地位移。
图8所示的驱动装置4包括把可移动部分44和四对位移产生装置包围在内的固定部分43的框架结构，每对由两个平行的位移产生装置组成，也就是第一对(的位移产生装置411a和411b)、第二对(的位移产生装置412a和412b)、第三对(的位移产生装置413a和413b)和第四对(的位移产生装置414a和414b)。每对的位移产生装置的伸长和收缩方向是互相平行。然而，在图8所示的实施例中，如图6所示的实施例的情况那样，每对的位移产生装置的伸长和收缩的方向也不是必需互相平行，因此是两个位移产生装置组成每一对。换言之，基本上要求每个位移产生装置的伸长和收缩的方向与位移方向(图8中的X轴方向)是不平行的。
在图8所示的驱动装置的平面内，把x轴定义为通过可移动部分44并垂直于位移产生装置的伸长和收缩方向的轴。在x轴的一侧(图8中的上侧)上可移动部分44插入第一和第二对之间的空间中，而在另一侧(图8中的下侧)可移动部分44插入第三和第四对之间的空间中。
固定部分43包括用于把位移产生装置联结在一起的固定连接条431和432。这些连接条沿x轴朝可移动部分44伸出，以使可移动部分44插入其间的空间中。可移动部分包括用于把位移产生装置联结在一起的可移动连接条441、442、443和444。可移动连接条441和442在可移动部分44的一端面上与x轴平行地延伸，而可移动连接条443和444在可移动部分44的另一端面上与x轴平行地延伸。第一对在一端面上与固定连接条431联结而在另一端面上与可移动连接条441联结。第二对在一端面上与固定连接条432联结而在另一端面上与可移动连接条442联结，第三对在一端上与固定连接条431联结而在另一端面上与可移动连接条443联结以及第四对在一端面上与固定连接条432联结而在另一端面上与可移动连接条444联结。
在这里假定，在驱动装置开始工作时，收缩位于相应对的一侧(位于图8的左侧)的位移产生装置411a、412a、413a和414a同时伸长位于相应对的另一侧(位于图8的右侧)的位移产生装置411b、412b、413b和414b。然后，各个位移产生装置以左旋方向偏转，以使可移动部分44以左旋方向成直线地位移。反之，当以相反的次序收缩和伸长位移产生装置时，位移产生装置的偏转方向是相反的，以使可移动部分以右旋方向成直线地位移。
在图8所示的实施例中，注意到如同在图2所示的实施例的情况，每对中的一个位移产生装置可以由既不伸长也不收缩的梁构件组成。即使在这样的情况中也可以成直线地位移可移动部分。
最好是，在所表示的平面方向上减小可移动连接条441、442、443和444的刚性。这一点将使位移产生装置的伸长和收缩以没有受到干扰的方式产生。
就利用位移产生装置的偏转而论，图8所示的驱动装置的工作原理与图6所示的驱动装置的工作原理是一样的。然而，因为使用较多对位移产生装置可以获得较高的刚性和较大的驱动力，所以这样的驱动装置比图6所示的驱动装置更可取。
图9中说明的是进一步的驱动装置实施例，其中在位移产生装置的伸长和收缩时，位移产生装置偏转而可移动部分44相对于固定部分43在所述的片状条的平面中转动地位移。
图9所示的驱动装置4包括把可移动部分和两对位移产生装置包围在内的固定部分43的框架结构，每对由两个平行的位移产生装置组成，也就是第一对(的位移产生装置411a和411b)和第二对(的位移产生装置412a和412b)。每对的位移产生装置的伸长和收缩方向是互相平行。
在这里把驱动装置的Z轴定义为垂直于其平面并通过可移动部分44的直线。可移动部分位于第一对和第二对之间的空间中。相应的对和可移动部分之间接合处在位置上相对于Z轴是对称的，而相应的对和固定部分之间的接合处在位置上相对于Z轴也是对称的。
在这样的驱动装置实施例中，每对的位移产生装置的伸长和收缩方向也不是必需互相平行，这一点对两个位移产生装置组成每一对来说是正确的。换言之，基本上要求相应的对和可移动部分之间的接合处以位于其间的Z轴互相相对。连接条441和442以这样的方式延伸，使连接条441和442在可移动部分的一个端面和另一端面上横切位移产生装置的伸长和收缩方向成直角。第一对以一个端面与固定部分43联结而以另一个端面与可移动连接条442联结。
在这里假定，在这样的驱动装置开始工作时，收缩在相应的对中处于离Z轴比较远的位移产生装置411a和412a并伸长处于比较靠近Z轴的位移产生装置411b和412b。然后，各对在更远离Z轴的方向上偏转，以使可移动部分44以顺时针方向围绕Z轴转动地位移。然而，当以相反的次序收缩和伸长位移产生装置时，位移产生装置的偏转方向是相反的，以致可移动部分44以逆时针方向转动地位移。
在图9所示的实施例中，注意到，如图2所示的实施例的情况那样，每对中的一个位移产生装置可以既不伸长也不收缩的梁构件组成。即使在这样的情况中，转动地位移可移动部分也是可以实现的。
由于与在图8中所示的可移动连接条方面所述的原因一样的原因，减小可移动连接条441和442在平面方向上的刚性。
就利用位移产生装置的偏转而论，图9所示的驱动装置的工作原理与图2所示的驱动装置工作原理是一样的。然而，在图9所示的驱动装置实施例的情况中，由于从二个相反方向支撑可移动部分以及更多位移产生装置的构造，因此较高的刚性是可以获得的。
图10中说明的是进一步的驱动装置实施例，其中在位移产生装置的伸长和收缩时，位移产生装置偏转而可移动部分相对于固定部分在所述的片状条的平面中转动地位移。
图10所示的驱动装置4包括把可移动部分44和四对位移产生装置包围在内的固定部分43的框架结构，每对由两个平行的位移产生装置组成，也就是第一对(的位移产生装置411a和411b)、第二对(的位移产生装置412a和412b)、第三对(的位移产生装置413a和413b)和第四对(的位移产生装置414a和414b)。相应的对从可移动部分每隔90°的角度径向地以这样的方式延伸，以使第一对与第三对相对而第二对与第四对相对。然后，这些对与在固定部分43中的固定连接条431、432、433和434连接。
在这样的驱动装置的平面中把Z轴定义为垂直于该平面并通过可移动部分44的轴。在这里假定，收缩置于相应的对的相对于Z轴的一侧(图10的相对于Z轴的左侧)上的位移产生装置411a、412a、413a和414a并且伸长置于相对于Z轴的另一侧(图10的相对于Z轴的右侧)上的位移产生装置411b、412b、413b和414b。然后，每个位移产生装置以所述的相对于Z轴的一侧的方向偏转，以使可移动部分以顺时针方向转动地位移。然而，当以相反的次序收缩和伸长位移产生装置时，位移产生装置的偏转方向是相反的，以致可移动部分44以逆时针方向转动地位移。
在图10所示的实施例中，注意到，如同图2所示的实施的情况，每对中的一个位移产生装置可以由既不伸长也不收缩的梁构件组成。即使在这样的情况中，也可以转动地位移可移动部分。
与图6中所示的固定连接条431和432一样，固定连接条431、432、433和434应该用这样的方式偏转，以使每个位移产生装置的伸长和收缩以没有受到干扰的方式产生。因此，如所示的那样，在平面方向内固定连接条的宽度是窄的而在刚性上有所减少。在这里注意到，固定连接条的结构未必总是局限于所示的结构。如图6所示的那样，通过在固定部分结构中构造窄缝状孔而形成固定连接条。
因为可移动部分转动地位移，所以图10所示的驱动装置的工作原理与图6所示的驱动装置的工作原理一样。换言之，收缩位移产生装置对伸长位移产生装置的位置关系是相对于Z轴的转动对称，以致可移动部分转动地位移。然而，因为由于从四个方向支撑可移动部分并且使用更多的位移产生装置的实际情况因此较高的刚性和较大的驱动力是可以获得的，所以图10所示的驱动装置实施例比图6所示的驱动装置实施例更为可取。
以上描述的在图中所示的驱动装置实施例，固定部分以包围位移产生装置和可移动部这样的方式在驱动装置的平面范围内延伸。所述的固定部分框架结构的使用使一种易于装卸的驱动装置成为可能。例如，象用小镊子夹紧驱动装置时，由于固定部分的框架部分能被夹紧所以可以避免损伤位移产生装置。使用固定部分的框架结构也有助于减小由于事故等等造成对驱动装置的损伤。此外，由于在可以供驱动装置固定到其基片用的粘合面积上有一增量，所以可以获得高的粘合强度同时便于粘合和安装操作。而且，固定部分与薄片结构的悬架联结，因此能够增大接合处的刚性。
在把每个所述的驱动装置实施例中的固定部分描述为是由把位移产生装置和可移动部分完全包围在内的框架结构的条构成时，只要固定部分允许位移，可以使用任何结构的固定部分，这是显而易见的。例如，如果需要的话，在固定元件内的一部分中开口是可以容许的。换言之，可以容许使用非框架结构的固定部分，例如从将参阅图11描述的特殊实施例中可以看到。
在图2、3、4、5、6、8、9和10所示的驱动装置中，由压电或电致伸缩材料组成的片状条中形成至少二个孔部分以形成固定部分43、可移动部分44和用于把固定部分43与可移动部分44连接在一起形成成整体的单一元件的至少二条梁构件。在至少一条梁构件中的至少一部分上以这样的方式形成电极层，以致在连接固定和可移动部分43和44的方向上引起梁构件的伸长和收缩，由此构成位移产生装置。在位移产生装置伸长和收缩时，位移产生装置偏转而可移动部分相对于固定部分在所述的片状条的平面内成圆形地、转动地或成直线地位移。
本发明的实施例其中驱动装置置于悬浮块的侧面
图11所示的驱动装置包括用于把固定部分和可移动部分43和44联结在一起的二根杆状位移产生装置41，而可移动部分44的侧面与悬浮块2的侧面粘合。这样的驱动装置在结构上除了固定部分43不是成框架结构外类似于图2所示的驱动装置。
在图12所示的驱动装置实施例中，驱动装置是由装在从固定部分43伸出的二根杆状位移产生装置的顶部上的固定部分43和可移动部分44组成。使相应的可移动部分44与悬浮块2的一对相对的侧面以使悬浮块2夹在二个位移产生装置中间这样的方式联结。同图2所示的实施例一样，本实施例采用位移产生装置的偏转位移，同时电磁转换元件1成圆形地位移。
在驱动装置置于悬浮块侧面的实施例中，如所示那样，驱动装置比悬浮块薄。因此，磁头的厚度会增加，或者驱动装置会与盘存储媒体形成接触是不大可能的。
在某些情况中，就厚度而言，驱动装置可以等于或大于悬浮块。在这样的情况下，如果驱动装置置于悬浮块的侧面，则可以去除磁头的在厚度方向上悬浮块2和驱动装置搭接的尺寸A的厚度增量(见图13)。
在图11和图12所示的驱动装置中，通过在由压电或电致伸缩材料制成的片状条中构成孔或切口，使固定部分43、可移动部分44和位移产生装置41形成单一整体。
本发明的实施例其中驱动装置置于由在悬浮块上构成的台阶形成的空间内
参阅图14，用切割或诸如此类的方法以这样的方式构成在立方形悬浮块2的背面上的台阶，以致剩下的空间可用于形成电磁转换元件1和把驱动装置4放在由台阶划定的空间21内。对于减少由于驱动装置的构造引起的磁头厚度增量来说，同样对于减少悬浮块的质量来说，本实施例是有效的。
然后参阅图15，在悬浮块2的背表面上构成二个台阶，由此在悬浮块2的背表面上的大体上是在中央位置内形成凹槽形状的空间21。把驱动装置置于空间21内。本实施例不仅具有关于图14所示的实施例所述的优点而且在质量平衡上也有改进，因此，对于位移特性来说，本实施例更为可取。
在把图2所示的驱动装置实施例用于图14和15所示的实施例时，使用其他的驱动装置也是可以容许的，这是显而易见的。
本发明的实施例其中悬架置于悬浮块和驱动装置之间
当用VCM通过摆动磁头进行定位运作时，因为由于变形或弯矩不能获得悬浮块的不受干扰和稳定的运行，所以在悬架的上表面和下表面之间有质量不平衡，这是不可取的。根据图16所示的磁头实施例，其中驱动装置4位于悬架3的上表面而悬浮块2置于悬架3的下表面使，使所述的不平衡消除到确保悬浮块2稳定运行的程度。如果在这样的实施例中，驱动装置4的质量与悬浮块2的质量差不多相同，则如图17所示，因为由悬浮块2和驱动装置组成的结构的重心G位于从悬架3表面延伸的直线的附近，所以大体上消除所述的不平衡是可以实现的。本实施例同样可以应用于其他的驱动装置。
在所说明的实施例中，注意到在悬浮块2的背表面上成整体地构成由连接条2a组成的用于与驱动装置粘合的凸出部分。一般来说，如图14所说明那样，在悬浮块2的背表面内构成这样的凸出部分或者形成开口，从而获得悬浮块和连接条形成成整体的单一元件的结构是更为可取的。然而，为了把悬浮块和驱动装置联结在一起，最好是使用在结构上类似连接条2a的独立的连接条。换言之，使连接条形成与在驱动装置方面所说明的一样的成整体的单一元件是容许的。还有另一种方法，如参阅图21将要描述的那样，用悬架中的一部分作连接条是可以采纳的。
本发明的实施例其中驱动装置联结于悬架中的万向接头部分
通常，万向接头机构例如挠性架装在悬架顶部的附近，以使悬浮块跟随盘存储媒体表面上的起伏。在图18A、19A、20A和21A中说明本发明对具有所述的万向接头机构的磁头的一些典型的应用。
图18A的平面示意图和图18B的侧面示意图中说明具有与悬架3联结以形成万向接头部分的挠性架31的通常的悬架3。在图19A的平面示意图和图1 9的侧面示意图所示的实施例中以及在图20A的平面示意图和图20B的侧面示意图所示的实施例中，在悬架3内构成作通过蚀刻形成万向接头部分32用的冲压出的凹槽。在各种情况中，驱动装置4以这样的方式与悬架3中的万向接头部分32连接，以使万向接头部分能够以没有受干扰的方式执行其万向接头功能。所述的实施能使万向接头部分缓冲由悬浮块相对于盘存储媒体表面跟踪运行产生的变形和受力状态，以致能够避免有害的外力施加在驱动装置上，在驱动装置的位移能力和驱动装置的可靠性上得到改进。在所示的万向接头实施例中间，图1 9A和20A所示的实施例是更可取的，因为在悬浮块2的位移和驱动方向上万向接头具有较高的刚性，而图20A所示的实施例最为可取。在分别使用具有图19A和图20A所示的万向接头部分的悬架时，可以把悬架置于悬浮块和驱动装置之间。
在图21所示的实施例中，把悬浮块2和驱动装置4放在位于其间的悬架3中具有万向接头部分32的地方。通过在悬架3中构成冲压出来的凹槽形成这样的万向接头部分32。万向接头部分32用冲压出的凹槽构造装有T形连接条。这样的连接条是由相当于字母T的竖杠并与万向接头部分32接触的支承部分32a和相当于字母T的横杠的连接部分32b组成。使连接部分32b在前侧面上粘合到驱动装置4中的可移动部分44而在后侧上粘合到悬浮块2。支承部分32a的刚性以这样的方式减小，以使可移动部分44的位移以没有受到干扰的方式产生。把本实施例中的处于与可移动部分44和悬浮块2粘合状态的连接部分32b看作刚体，因此对本发明的优点和性能毫无影响。
在这里注意到，没有必要通过支承部分32a使连接部分32b与万向接头部32连接。换言之，如在图16所示的实施例中的连接条2a的情况那样，只把连接部分32b置于驱动装置和悬浮块之间。
在本发明的实施例中，最好是通过在悬架上构成导线图形进行驱动装置和／或电磁转换元件的互连。在图21所示的实施例中，在悬架的下表面上形成与电磁转换元件1连接的四个互连图形33。
本发明的实施例其中放大位移量
由逆向压电效应或电致伸缩效应产生的位移量(位移产生装置的收缩量)是非常小的。然而在本发明中，当利用位移产生装置的偏转，位移可移动部分时，使悬浮块和驱动装置(驱动装置中的可移动部分)之间接合处的位移量大于位移产生装置的伸长和收缩量。换言之，驱动装置自身能够具有位移放大功能。当在本发明的实施例中可移动部分成圆形地或转动地位移时，通过使可移动部分和电磁转换元件具有合适的位置关系，用机械的方法放大电磁转换元件的位移。通过位移放大，能够使电磁转换元件的位移量提高到实用水平。
例如图2、4、5、6、8、9、11和12说明的实施例，其中驱动装置本身具有位移放大功能。
图22A所示的驱动装置4是本发明的实施例，其中驱动装置本身具有位移放大功能。图22A和22B分别是平面示意图和侧面示意图。同图2所示的驱动装置一样，所说明的驱动装置具有通过梁构件的偏转能成圆形地位移的可移动部分44。在这里假定只有一个位移产生装置41收缩收缩量A。则可以使可移动部分44的位移量B即与悬浮块的接合处的位移量B大于收缩量A。注意到可移动部分44的位移量与电磁转换元件1的位移量几乎一样。例如，考虑两个位移产生装置是1mm长、0．1mm宽和0．2mm厚，在二个位移产生装置之间窄缝状孔是0．1mm宽而二个位移产生装置的收缩量约为0．2μm的情况。在这样的情况中，可移动部分的位移量(与位移产生装置的长度方向成直角交叉的方向上的可移动部分的位移量)约为0．5μm，照另一种说法，位移的放大倍数约为2．5。在图22A和22B中，箭头表示位移产生装置41的收缩方向和可移动部分44的位移方向。
在一般如图所示的具有可移动部分的转动位移的驱动装置实施例中，可移动部分的位移量大于位移产生装置的伸长和收缩量意思是在与位移产生装置的接合处的附近可移动部分的位移量大于位移产生装置的伸长和收缩量。
图2、3、4、5和6(说明转动位移)以及图9、10、11和12表示的实施例其中可移动部分在能够用机械方法放大其位移量或者具有其位移的用机械方法放大量时成圆形地或转动地位移。在可移动部分成圆形或转动地位移时，电磁转换元件以与可移动部分的位移同轴成圆形地位移。如果悬浮块以电磁转换元件的圆形位移的转动半径大于可移动部分的圆形位移或转动位移的转动半径这样的方式与可移动部分联结，则可以使电磁转换元件的位移量大于悬浮块和可移动部分之间接合处的位移量。图23是说明实施例的平面示意图，其中可移动部分44和悬浮块2之间的接合处在位置上比图22A所示的接合处离电磁转换元件1较远。图23B是该实施例的侧面示意图。通过使电磁转换元件1离圆形位移的圆心的距离大于所示的可移动部分44的离圆形位移的圆心的距离，如所表示的那样，使电磁转换元件1的位移量C大于可移动部分44的位移量B是可以实现的。在这里假定驱动装置的尺寸与参阅图22说明的驱动装置的尺寸是一样的。例如，如果可移动部分44和悬浮块2之间的接合处离电磁转换元件1彼此留有的间隔为0．5mm，则位移量C是位移量B的1．5倍左右。
驱动装置的详细说明
图24所示的驱动装置包括在结构上类似于图2所示的框架结构的固定部分43和固定部分43中的二个孔，用软的填充物46以限于驱动装置平面内的方式填满二个孔。
通过如上所述的填满软填充物，获得振动阻尼效应，以致能够避免对驱动装置的有害影响，例如共振和外部有害振动。此外，由于用软填充物使驱动装置的各个部分跨接在一起，所以能够改进驱动装置的机械强度和抗冲击性。
在图24所示的实施例中，在位移产生装置41中构成电极层。在这样的实施例中，在位移产生装置41的二个侧面上露出电极层的端面，但是由于用软填充物盖住二侧面所以防止电极层的腐蚀。最好是使用的软填充物是抗电腐蚀的。
在本发明的实施例中，也容许只在驱动装置内的一个孔中填满软填充物。
根据本实施例，其中以完全限于驱动装置的平面内这样的方式把软填充物填满孔，使填满的填充物量保持恒定足以防止由于填满的填充物量上的变化引起的性能变化。此外，在由于填满的填充物所造成的驱动装置厚度上基本上没有增加。
对在本实施例中使用的软填充物的类型、硬度和数量没有作特殊的限制；可以从对可移部的位移影响不大而在振动阻尼性能、强度和抗冲击性上能够得到改进的合适填充物中挑选。然而，使用抗电腐蚀的软树脂，例如硅树脂或氨基甲酸乙脂树脂作软填充物是更可取的。
在没有装填软填充物时或在没有用软填充物覆盖的各个部分的侧面上露出电极层时，为了防止电极层的腐蚀在各个部分的侧面上形成覆盖层是容许的。
对于利用在平面方向偏转的驱动装置例如如图2所示的驱动装置来说，最好是在垂直于连接固定和可移动部分的方向的截面中梁构件的宽度小于其厚度，这同样能使梁构件在驱动装置的平面方向上的刚性小于梁构件在厚度方向上的刚性。由于这样的原因，通过位移产生装置41的伸长和收缩产生的梁构件偏转集中在驱动装置的平面方向上，因此不必要的位移，例如拍动不太可能出现。梁构件的宽度对厚度比率虽然没有临界值但是最好是1／2左右到1／5左右。
如果至少一条梁构件具有上面确定的这样的宽度对厚度比率，则获得所述的优点。然而，如果所有梁构件都满足这样的宽度对厚度比率的条件，则能获得更显著的优点。鉴于对称性，最好也是所有梁构件满足这样的宽度对厚度比率条件。
在一般如图2所示的驱动装置实施例中，注意到用于把固定和可移动部分43和44连接在一起的二条梁构件之间的间隔越窄，每单位位移产生装置伸长和收缩量的梁构件偏转量越大，而因此所述的每单位伸长和收缩量的可移动部44的位移量就越大。同样，所述的二条梁构件之间的间隔越窄，获得恒定的位移量要求的驱动电压会越低而各条梁构件的宽度越小，所述的二条梁构件之间的间隔会越窄。由于这样的原因，对于在位移量上的增加来说，同样对于驱动电压降低来说，遵守所述的宽度对厚度比率的条件同样是有效的。
在图2、3、6、8、10、11和12所示的驱动装置中，例如参阅图2，对称轴在驱动装置平面内。对称轴是在二个位移产生装置的长度方向上通过二个位移产生装置之间窄缝状孔的x轴。由于这样的原因，驱动装置可以翻过来使用，而因此驱动装置安装到磁头更为方便。
图4、5、6、9和10所示的驱动装置，分别为相对于垂直平面并通过可移动部分44的中心的对称轴(所示的Z轴)的转动对称(例如，在图4中二重对称、在图5中四重对称)，所述的对称轴与可移动部分转动移位的中心轴成一直线。为了把驱动装置装在磁头上，所以，只需要转动移位的中心轴与悬浮块的已知的中心位置成一直线。关于驱动装置在驱动装置平面方向内的角度没有提出苛刻的限制，因此安装更为方便。
如上所述，所示的各个实施例利用由于压电横向效应引起的位移产生装置的伸长和收缩。然而，在本发明的实施中，容许利用在与电场方向成直线的方向上的伸长和收缩，即由于所谓的压电纵向效应引起的伸长和收缩。当应用压电纵向效应时，以电极层与连接固定和可移动部分的方向互相垂直这样的方式在位移产生装置上构成电极层。然而，为了便于制造和驱动装置的机械强度增大，所以应用压电横向效应的实施例更为可取。
在驱动装置中各个部分的尺寸不是苛刻的，因此可以根据应用驱动装置的磁头的结构等等来确定各部分的尺寸。在这里假定驱动装置是片状产品。因此，这样的片状产品的一侧面一般在长度上是0．5mm左右到3．0mm左右，而在厚度上是0．1mm左右到0．5mm左右。从另一方面来说，位移产生装置在长度上为0．3mm左右到2．5mm左右。位移量用在片状产品的平面方向内位移的距离表示时为0．1μm左右到5μm左右，而用转角表示时为0．05°左右到2°左右。驱动电压一般为3V左右到100V左右。最好是3V左右到50V左右。
在本文中使用的术语“压电或电致伸缩材料”指的是逆向压电效应或者电致伸缩效应引起伸长和收缩的材料。本发明中使用的压电或电致伸缩材料可以是能够用于驱动装置中的位移产生装置的任何一种材料。然而，一般最好是使用陶瓷压电或电致伸缩材料，例如PZT[Pb(Zr、Ti)O3]、PT[PbTiO3]、PLZT[(Pb、La)(Zr、Ti)O3]和钛酸钡，因为它们的刚性高。当由陶瓷压电或电致伸缩材料组成驱动装置时，使用厚膜工艺，例如制片和印刷工艺能够顺利地制造驱动装置。注意到，也可以使用薄膜工艺制造驱动装置。当压电或电致伸缩材料具有晶体结构时，可以用或是多晶或是单晶构成晶体结构。
如何形成电极层，要求是不高的；在考虑形成压电和电致伸缩材料层的工艺同时，可以从合适的工艺，例如导电浆的烘烤、溅射和蒸发中进行选择。
驱动装置可以具有在位移产生装置上有在二侧面上装有电极层的至少一层压电或电致伸缩材料层的任何结构。然而，最好是采用多层结构，其中把二层或二层以上的所述压电或电致伸缩材料层一层叠一层地堆叠。压电或电致伸缩材料层的伸长和收缩量与电场强度成正比。然而，所述的多层结构可以使压电或电致伸缩材料层减薄，以致在低电压时能够获得需要的电场强度而因此能够降低驱动电压。在驱动电压与在单层结构中使用的驱动电压一样时，伸长和收缩量变得更大。压电或电致伸缩材料层的厚度是要求不高，因此可以随不同的条件，例如驱动电压要求的伸长和收缩量和便于制造而定。然而，在本发明的实施中，一般最好是5μm左右到50μm左右的厚度。同样，一层叠一层地堆叠的压电或电致伸缩材料层的层数上限是要求不高的，因此可以用这样的方法确定，以便获得具有所希望的厚度的位移产生装置。注意到在最外层的电极层上通常形成象以后将描述的那样的覆盖压电或电致伸缩材料层。
为了简化或清楚地表示用于位移产生装置的区域起见，简略地表明电极层的结构。然而，实际上如图25A典型地所示的结构中的内部电极层是与如图25B所示的终端电极连接。
图25A表示驱动装置中互相靠近的压电或电致伸缩材料层201和202。压电或电致伸缩材料层201在其表面上装有内部电极层G1，而压电或电致伸缩材料层202在其表面上装有内部电极层A1和内部电极层B1。内部电极层G1和A1的组合以及内部电极层G1和B1的组合构成一对电极层，每对电极层具有夹在其间的压电或电致伸缩材料层。在本实施例中，通过控制相对于内部电极层G1电位的内部电极层A1和B1的电压电位以及通过控制在内部电极层A1和B1上施加电压的时间，以如上所述的各种不同图形产生位移。
图25B表示在安装图25A所示内部电极层的情况中使用终端电极的例子。在这样的例子中，固定部分43在其侧面装有用于与在固定部分43侧面上露出的内部电极层G1、A1和B1的端面连接的终端电极G0、A0和B0。
驱动装置仅由压电或电致伸缩材料层、电极层和软填充物组成。然而，能容许通过在驱动装置上放置弹性片或振动缓冲垫圈改进驱动装置的性能和强度。
制造工艺
现在将在陶瓷压电或电致伸缩材料的应用方面具体地说明制造在本发明中使用的驱动装置的工艺的实施例。
对于由陶瓷压电或电致伸缩材料组成的片状条的制造来说，如在多层陶瓷芯片电容器等的情况中那样，最好是使用相当于薄片加工工艺和印刷工艺的厚膜技术。在这里说明典型的薄片加工工艺的一般情况。首先，把原料例如陶瓷粉、粘结剂和溶剂研磨成浆，然后压制成片坯。除了这样的片坯外，把原料例如导电粉粘结剂和溶剂研磨成电极层浆。其次，使内部电极层浆印刷在片坯上以形成一般如图25A所示的一定的图形。把一定数量的这样的薄片一片叠一片地堆叠并压制在一起，以形成多层结构。烧制多层结构，以获得薄片形状的烧结条。可以使这样的烧结条直线成形，正如下文所述的那样。但是，也容许把烧结条切割到适合于成形的尺寸。
然后，把由烧结条组成的薄片加工成装有孔和切口的形状。通常，从烧结条切出许多驱动装置。这种切割也与成形同时进行。为了成形，先在所有的烧结条的表面形成光刻胶。在图形式样暴光以后，则使光刻胶层显影，去除在相当于相邻驱动装置之间边界部位、洞孔和切口的区域上形成的部分光刻胶层。然后，通过喷沙去除没有被光刻胶覆盖的部分，获得许多具有所希望形状的驱动装置。在成形以后，去除光刻胶并且如果需要的话，形成终端电极。可以用通常的方法例如烧烤和蒸发形成终端电极。
也可以用超声搪磨来成形。在这样的情况中，在条浸入磨料细粉分散在其内的胶状液时对条进行超声搪磨。
烧结前可以进行成形加工。
通常用极化处理改进压电材料的位移能力。在本发明的实施中，如上所述，因此也最好采用极化处理。一般是，通过使用被制造的驱动装置中的电极层施加直流电压来进行极化处理。然而，可以在烧结条组成所述的薄片时期进行这样的处理。
为了使驱动装置与悬架和悬浮块联结，一般使用粘合剂。但是，对这样的应用来说，最好是使用在粘合时具有高硬度的粘合剂，以防止由于驱动装置的振动等等引起的安装误差。所述的粘合剂例如包括环氧树脂粘合剂。
驱动装置设计原型
用PZT(此处压电常数是d31=-250×10-12m／v)作压电或电致伸缩材料，并用所述的厚膜工艺来制造由图2所示的结构构成的驱动装置。
驱动装置设计原型具有由八层压电或电致伸缩材料层组成的多层结构，每层具有20μm的厚度和在二侧面上的电极层以及二层覆盖层，用于最上层的一层覆盖层和用于最下层的另一层覆盖层，总共十层(具有总厚度为0．2mm)。每个位移产生装置在长度上为1mm、在宽度上为0．1mm而在厚度上为0．2mm，在二个位移产生装置之间的窄缝状孔在宽度上为0．1mm，并且使位移产生装置经受极化处理。
当在这样的驱动装置上以与极化方向相同的方向施加20V电压时，位移产生装置的收缩量约为0．2μm而可移动部分的位移量(与位移产生装置的纵向相交成直角的方向上的位移量)约为0．5μm。当在二个位移产生装置上交替地施加所述的电压时，可移动部分的位移量约为±0．5μm。
在磁头定位机构中的驱动控制方法
现在阐述用于驱动如图26所示这样的结构的磁头的最佳控制方法。在本文中阐述的驱动控制方法最好应用于目前新发明的磁头，在新发明的磁头中全部由压电或电致伸缩材料以成整体的单一元件的形式构成驱动装置。然而，这种驱动控制方法也可以应用于包括把独立制造的固定和可移动部分以及位移产生装置组装在一起这样结构的驱动装置的磁头或者包括具有所述的组装结构而且具有由与压电或电致伸缩材料不同的材料组成的固定和可移动部分的驱动装置，这是显而易见的。
图26所示的磁头实施例在结构上类似于图2所示的磁头实施例。关于图6，注意到在驱动装置4中没有表示出电极层。
为了要进行图26所示的实施例中电磁转换元件1的定位校正，通过在头定位控制电路7的操纵，产生大移动的控制信号和微动的控制信号，然后在放大器81、82和83上放大，以使放大信号以驱动电压和电流的形式施加在驱动装置4和VCM(未表示出)中的位移产生装置411和412上。这样的驱动电压也引起位移产生装置的伸长或收缩。因此，电磁转换元件在驱动装置的平面方向上或者在图26中x、y平面内，也就是与盘存储媒体表面平行成圆形地位移。
然而，在一些实施的情况中，电磁转换元件在垂直于驱动装置平面的方向上，也就是在悬浮方向(Z轴)上也位移。在悬浮方向上的所述位移是在驱动装置4实施定位电磁转换元件时发生的次位移。在悬浮方向上的位移相当于在悬浮高度的波动，也许会导致头的毁坏。因而控制在悬浮方向上的位移是极其重要的。
在本发明的实施中，最好是通过用如上所述的厚膜技术加工由陶瓷压电或电致伸缩材料组成的片状条，然后烧结片状条和最后在片状条中构成切口和孔来控制驱动装置。在通过片状条的成形制造驱动装置时，没有组装误差。然而，在某些情况中，象这样制造的驱动装置也对位移产生装置的形状和材料性质上的变化以及在垂直于位移产生装置的伸长和收缩方向的方向上引起的不对称性是敏感的。在有所述的变化和不对称性的情况下，在位移产生装置伸长和收缩时位移往往会出现在要求的方向外的方向上。例如，由于各种不同的因素例如在喷沙期间光刻胶逐渐稀少、喷沙的时间和角度以及压电或电致伸缩材料和所述的覆盖层之间的硬度差别，所以难以把位移产生装置的侧面加工形成与多层结构的平面完全垂直的式样。图27是包括图26所示的位移产生装置411和412的X-Z平面的截面示意图。如能够从图27看到的那样，当在+Z的方向上进行喷砂时，光刻胶逐渐变得稀少，少到使位移产生装置411和412的相应的截面成梯形的程度。
图27所示的位移产生装置411和412包括由压电或电致伸缩材料组成并装有位于二侧面的电极的位移部分411-1和412-1、位移部分411-1夹在其间的一对覆盖层411-2和411-3以及位移部412-1夹在其间的一对覆盖层412-2和412-3。在每个位移产生装置中的一对覆盖层(411-2和411-3，以及412-2和412-3)具有相同的厚度，但是通过喷砂在宽度上有差别。在位移产生装置上施加电压期间位移产生装置的伸长和收缩的情况中，由于夹在上和下覆盖层之间的位移部分的宽度差别，因此在堆叠方向上也有位移。在这里考虑位移产生装置411和412具有如图27所示这样的截面形状的情况。在图26所示的任何一个位移产生装置的收缩时，电磁转换元件1不仅在由图26中的箭头所示的方向上而且也在-Z轴即悬浮方向上位移。
为了说明在悬浮方向上的位移，假定在没有在位移产生装置上施加电压时，电磁转换元件1的位置表示为0。在这里考虑通过在位移产生装置上施加电压使电磁转换元件1连续进行在图26中的X轴方向从+L1到-L2的位移的情况。在图28中表示的是在这段时间内获得的电磁转换元件1在X轴方向上的位移和时间之间的关系曲线。
为了使电磁转换元件1产生如图28所示这样的在X方向上的位移，在这里考虑在相应的位移产生装置上交替施加电压的情况。在这样的情况中，需要在位移产生装置411上施加如图29A所示这样的随时间变化的电压，另一方面，需要在位移产生装置412上施加如图29B所示这样的随时间变化的电压。注意到，在施加电压的方向与位移产生装置的极化方向一致时用脉冲信号表示施加的电压。在位移产生装置411上施加电压V1时，电磁转换元件1产生在x轴方向上的+L位移而在位移产生装置412上施加电压V1时，电磁转换元件1产生在x轴方向上的-L2位移。因此，位移产生装置411和412交替地收缩，以致电磁转换元件1产生在x轴方向上从+L1到-L2的位移。
然后，考虑二个位移产生装置中的每一个位移产生装置在悬浮或Z轴方向上的位移。图29A表示施加在位移产生装置411上的随时间变化的电压，而根据这样的电压，位移部分411-1收缩。另一方面，因为由于二层覆盖层不是夹在电极层之间的实际情况，在覆盖层上面没有施加电压所以装有夹在其间这样的位移部分411-1的二层覆盖层不收缩。即使在由压电或电致伸缩材料层组成位移部分时这一点也是正确的。然而，由于覆盖层与位移部分紧密接触，所以覆盖层附随着位移部分的收缩而变形。图27所示的覆盖层411-3比宽度较宽的覆盖层411-2更易于变形。因此，在位移部分411-1的收缩时，可移动部分44不仅在+X方向上而且也在-Z方向上位移。所以，电磁转换元件1也在-Z方向上位移。因此，例如在图29C中用曲线图表示电磁转换元件1在Z轴方向上的位移相应于图29A所示的施加电压而随时间变化。在这样的曲线图中，在-Z方向上位移的最大值假定为Z1。装有夹在其间的位移部分的上覆盖层和下覆盖层之间的宽度差别越小Z1和缺陷就越小，反之亦然。
同样，图29D用曲线图表示在位移产生装置412上施加图29B所示的电压时电磁转元件1在Z轴方向上的位移随时间变化。例如，在一个位移产生装置中的覆盖层412-2和412-3之间的宽度差别小于另一个位移产生装置中的覆盖层411-2和411-3之间的宽度差别时，在-Z方向上位移的最大值Z2小于所述的Z1。
因此，在图29A所示的电压施加在位移产生装置411而图29B所示的电压施加在位移产生装置412时，电磁元件1在Z轴上的位移随时间变化等于图29C所示的位移随时间变化加上图20D所示的位移随时间变化之和；也就是在图29E中表示的曲线图。如所表示的那样，在Z轴方向的位移中波动的最大幅度值为Z1。
如上所述，当位移产生装置具有多层结构其中把在其上施加电压时伸长和收缩的位移部分和位移部分夹在其间的一对覆盖层在垂直于盘存储媒体的平面的方向上堆叠在一起时，同样，不仅在所述的垂直方向上即在悬浮方向上产生位移而且波动。这也使盘存储媒体的读／写特性更槽，而且也许可能造成头毁坏。
然后，将阐述能够控制在悬浮方向位移中波动幅度的驱动控制方法。
在图26和27所示的实施例中，电磁转换元件1在x轴方向上的位移采用在位移产生装置411和412之间施加电压差的方式。为了使电磁转换元件1在x轴方向上的位移随时间变化与图28所示的位移随时间变化一致，因此，最好是使在位移产生装置411上施加的随时间变化的电压与图30A所示的随时间变化的电压一致，并使在位移产生装置412上施加的随时间变化的电压与图30B所示的随时间变化的电压一致。在位移产生装置411上施加的电压等于直流偏置电压Vb1加上为控制位移量施加的电压(后者电压将在下文中称为控制电压)之和，而在位移产生装置412上施加的电压等于直流偏置电压Vb2加控制电压之和。在图30A和30B中，以其绝对值始终相等而其信号始终是互相反相的方式限定加于位移产生装置411的控制电压和加于位移产生装置412的控制电压。换言之，在位移产生装置411上施加的电压加上在位移产生装置412上施加的电压之和，也就是在位移产生装置上施加的电压的总和始终是恒定值(Vb1+Vb2)。
注意到，如上所述，直流偏置电压是为了防止位移产生装置中的极化任何衰减。
然后，正如所述的实施例那样，考虑二个位移产生装置中的每个位移产生装置在悬浮或Z轴方向上的位移。在这里假定，为了独立地驱动位移产生装置411和412，在位移产生装置411和412上分别施加如图30A和30B所示的这样的电压。然后，电磁转换元件1在悬浮方向上的位移随时间变化分别是图30C和30D所示的位移随时间变化。由于直流偏置电压使在Z方向位移的波动中心值漂移位移量Zb1和Zb2而因此分别为-Zb1和-Zb2。然后分别得出在每个位移产生装置在Z轴方向上的位移中的波动幅度为Z1和Z2，相当于为控制电压幅度二倍的V1。
因此，当在位移产生装置411上施加图30A所示的电压而在位移产生装置412上施加图30B所示的电压时，电磁转换元件1在Z轴方向上的位移随时间变化等于图30C所示的位移随时间变化加上图30D所示的位移随时间变化之和；也就是图30E中表示的曲线图。图30C和30D所示的位移波动分别仅由控制电压引起，而因为控制电压的反相关系所以由于控制电压造成的位移被抵消。因而，得出图30E中位移波动的幅为Z1和Z2之差。当位移Z1／2和Z2／2的幅度互相相等时，波动幅度为0，而位移波动的中心值等于由直流偏置电压产生的位移-Zb1与-Zb2之和。直流偏置电压Vb1和Vb2可以互相相等或者可以互相不等，并且至少一个直流偏置电压为零或为负电压，即使在这样的情况中，最好也使用足以防止所述的极化衰减的电压。
如上所述，当在位移产生装置411上施加电压和在位移产生装置412上施加电压时在x轴方向上的电磁转换元件1的位移方向是一样时，通过使施加在位移产生装置上的电压的总和保持恒定控制在Z轴方向上的电磁转换元件1的位移中的波动幅是可以实现的。
在这方面，注意到，根据在每个位移产生装置在Z轴方向上的位移量变化时可移动部分没有变形的假定来说明在Z轴方向上的电磁转换元件1的位移。在用成形的片状条制作驱动装置中，实际上即使当各个位移产生装置之间在Z轴方向上的位移量上有差别时也很不可能使驱动装置中的可移动部分变形。然而，即使在使可移动部分变形时所述的驱动控制方法的优点也是存在的。最好是把电磁转换元件1置于悬浮块的侧面大体上的中心位置，如图26所示。
在使用具有图27所示的截面形状的驱动装置前提下进行前述的说明；也就是在Z轴(悬浮)方向上的电磁转换元件1的位移出现在-Z方向上。然而，在喷沙方向例如是-Z方向时在位移产生装置的截面梯形形状是与图7所示的梯形形状是倒置的，以致在Z轴方向的电磁转换元件1的位移出现在+Z方向。即使在这样的情况中，虽然波动方向改变但是通过使用所述的驱动控制方法能够控制Z轴方向位移的波动也是显而易见的。
到这里为止，在假定电磁转换元件1在x轴方向上以恒定的幅度和恒定的周期位移(摆动)的条件下说明所描述的实施例。然而，在使用所述的驱动控制方法时，必须使幅度和周期保持恒定。在实际的HDD中，因为电磁转换元件是以其跟踪在盘状存储媒体上的一定读／写磁道这样的方式位移，所以HDD的电磁转换元件位移的幅度和周期是变化的。
根据所述的驱动控制方法，必须把具有相同的绝对值而信号反相的控制电压分别加到直流偏置电压Vb1和Vb2而形成驱动电压。然而，通过定位控制电路7和放大器8能够容易形成所述的驱动电压。所述的驱动控制方法由于只需要运行的一个控制信号，所以具有在定位控制电路7上减小负载的一个额外的优点。
所述的驱动控制方法即使对于具有二个以上位移产生装置的驱动装置来说，也是有效的。图31表示一种实施例，其中使用四个位移产生装置。为了考察这样的实施例的运作，现在假定，如上所述的位移产生装置411被分成4111和4112而位移产生装置412被分成4121和4122。而且，假定分别为一对位移产生装置4111和4121以及别一对位移产生装置4112和4122。施加在各对上的电压和在任何时候是不变的，因此施加在位移产生装置上电压的总和在任何时候是不变的。
在使用多于二个位移产生装置时容许在其上施加变化的电压。为了控制在悬浮方向上电磁转换元件1的位移中的波动，还要求使施加在位移产生装置上的电压总和在任何时候是不变的。
在使用多于二个位移产生装置时容许在其上施加变化的电压。为了控制在悬浮方向上电磁转换元件1的位移中的波动，还要求使施加在位移产生装置上的电压总和在任何时保持恒定。在这里假定施加在每个位移产生装置上的电压等于控制电压加上直流偏置电压。而且，所述的控制电压的总和为零。
注意到，位移产生装置的数量不限于偶数例如2或4，因而可以是奇数。
在位移产生装置411和412上施加相同的极化电压时，在垂直于其伸长和收缩方向(在所述的Z轴方向上)的方向上的位移是在同一方向上的前提下进行所述的说明。对于这样的情况来说，所述的驱动控制方法是非常有效的。因此，如果在Z轴方向上位移产生装置的位移是不能避免的，则最好是用至少每个位移产生装置在Z轴上的位移是在同一方向上的这样的方法制作驱动装置。当用如本文所述的工艺制作驱动装置时，难以消除位移产生装置在Z轴方向上的位移，但是易于控制位移产生装置在Z轴上的位移方向(使二个位移产生装置在Z轴方向上的位移互相成一直线)。也就是说，如果在用如上所述的片状条喷沙成形制造图26所示的驱动装置4期间，喷沙相对于位移产生装置是在同一方向上，则由于二个位移产生装置具有几乎一样的形状和几乎一样的性能，因此所述的驱动控制方法能够有效地起作用。在某些情况中，散装的位移产生装置可以分别例如用粘合剂联结于固定部分43和可移动部分44。在这样的情况中，如果控制联结方向，则所述的驱动控制方法能够有效地起作用。
在参考图26所示的磁头结构说明根据本发明的驱动控制方法时，显而易见，本发明的驱动控制方法也可以应用于例如图3、6、8、9、10、11和12所示的驱动装置结构。
在图26所示的实施例中，在位移产生装置411和412上施加极性相同的电压时在x轴方向上位移产生装置的位移成相反方向。即使在这样的情况中，如果使用所述的驱动控制方法，则位移产生装置411和412的位移中的波动幅度也不大可能增大。例如在所述喷沙期间改变对每个位移产生装置的喷沙方向时可以造成在Z轴方向上的所述的对向位移。当散装位移产生装置之间在位移产生装置与固定部分43和可移动部分44联结方向上各自有差别时，在Z轴方向上类似的对向位移也可以出现。将给出关于所述的驱动控制方法应用于二个位移产生装置在Z轴方向上出现对向位移的驱动装置的计算。
在这里假定图29A所示的电压施加在位移产生装置411上而图29B所示的电压施加在位移产生装置412上。然后，由在每个位移产生装置上施加电压时在Z轴方向上位移的最大值的和(Z1+Z2)得出在Z轴方向上电磁转换元件1的位移中的波动幅度。
同样假定图30A所示的电压施加在位移产生装置411上而图30B所示的电压施加在位移产生装置412上。然后，因为由控制电压引起每个位移产生装置的位移中的波动并且在Z轴方向上二个位移产生装置的位移是处于相同相位，所以由在每个位移产生装置上单独施加电压时位移波动幅度的和得出在Z轴方向上电磁转换元件1的位移中的波动幅度。
简言之，当在二个位移产生装置上施加相同极性的电压而二个位移产生装置在Z轴方向上的位移是在各不相同方向上时，在每个位移产生装置上交替地施加驱动电压时电磁转换元件1在Z轴方向上的位移中的波动幅度最大值是与在位移产生装置上施加驱动电压的总和保持恒定时电磁转换元件1在Z轴方向上的位移中的波动幅度最大值是相等的。所以在任何情况中，根据使施加在位移产生装置上的驱动电压的总和保持不变的所述的驱动控制方法，在Z轴方向位移中波动幅度最大值是完全不可能变大。
驱动控制方法的实验例
用PZT(此处压电常数为d31=250×10-12m／v)作压电或电致伸缩材料并采用所述的厚膜工艺来制作由图26所示的结构构成的驱动装置。
驱动装置是一种由八层压电或电致伸缩材料层组成的多层结构，每一层具有20μm的厚度和在二个侧面上的电极层、二层覆盖层，用作最高层的一层覆盖层和用作最低层的另一层覆盖层，总共十层(具有0．2mm的总厚度)。位移产生装置在截面中各成梯形形状而在长度上为1mm以及厚度上为0．2mm，覆盖层宽度至少为0．5mm而最多为0．15mm，二个位移产生器之间的间距为0．2mm，并且使位移产生装置经受极化处理。
当以与极化方向一致的方向上把20V电压施加在这样的驱动装置上时，位移产生装置的收缩量约为0．2μm，而可移动部分在x轴方向上的位移量约为0．5μm，当把0到20V电压组成的半波正弦波交替施加在二个位移产生装置上时，可移动部分在x轴方向上的位移约为±0．5μm，而在其位移中在在Z轴方向上的波动幅度约为0．1μm。
另一方面，当在二个位移产生装置上施加电压，所述的电压具有叠加在10V的直流偏置电压上的幅度为10V的相位相反的正弦波形时，可移动部分在x轴方向上的位移约为±0．5μm，而可移动部分在Z轴方向上的位移中的波动幅被减小到0．01μm或更小(小于测量极限)。
所述的结果阐明本发明的优点，其中当驱动装置处于运作时，任何时候都使施加在位移产生装置上的电压总和保持恒定。

Claims (17)

1．一种读／写头包括装有电磁转换元件或光组件的悬浮块、驱动装置和悬架，其中：
使所述的悬浮块通过所述的驱动装置支承在所述的悬架上，
所述的驱动装置包括固定部分，可移动部分和至少二个用于把所述的固定部分和所述的可移动部分连接在一起的梁构件。所述的二个梁构件中的至少一个梁构件具有通过逆向压电效应或电致伸缩效应在连接所述的固定部分和所述的可移动部分的方向上伸长和收缩的位移产生装置，并且把所述的固定部分安装到所述的悬架上，而把所述的可移动部分安装到所述的悬浮块上。
在所述的位移产生装置伸长和收缩时，所述的位移产生装置偏转而所述的可移动部分相对于所述的固定部分在由片状构件确定的平面内成直线地、成圆形地或者转动地位移，并且所述的电磁转换元件或所述的光组件以横切在记录媒体上的记录磁道的方向沿直线或圆形轨道上位移，和
所述的固定部分、可移动部分和梁构件通过在由压电材料或电致伸缩材料构成的片状构件上提供孔和／或切口，形成为单一的整体。
2．如权利要求1中所述的读／写头，其中所述的驱动装置位于所述的悬浮块的背表面或侧表面上。
3．如权利要求2所述的读／写头，在其中那里所述的驱动装置位于由所述的悬浮块的背表面设置的台阶形成的空间中。
4．如权利要求1到3中的任何一条权利要求中所述的读／写头，在其中所述的悬浮块和所述的驱动装置互相对置而所述的悬架夹在其间。
5．如权利要求1到4中的任何一条权利要求中所述的读／写头，其中所述的悬架的一部分装有用于使所述的悬浮块跟踪所述的记录存储媒体的万向接头元件，而且所述的驱动装置与所述的万向接头元件联结。
6．如权利要求1到5中的任何一条权利要求中所述的读／写头，其中在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置上形成至少二层压电或电致伸缩材料层，每层材料层在两侧面上具有电极层。
7．如权利要求1到6中的任何一条权利要求中所述的读／写头，其中所述的电磁转换元件或所述的光组件的位移量大于在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置伸长和收缩量。
8．如权利要求7所述的读／写头，其中所述的电磁转换元件或所述的光组件的位移量大于所述的悬浮块和所述的驱动装置之间的接合处的位移量。
9．如权利要求7或8中所述的读／写头，其中所述的悬浮块和所述的驱动装置之间的接合处的位移量大于在所述的驱动装置中的所述的位移产生装置的伸长和收缩量。
10．如权利要求1到9中的任何一条权利要求中所述的读／写头，其中在所述的悬架上形成相对于所述的驱动装置和／或所述的电磁转换元件或所述的光组件的互连线。
11．一种读／写头定位机构包括如在权利要求1到10中的任何一条权利要求中所述的读／写头，和用于驱动所述的读／写头整体的主驱动装置。
12．一种进行读／写头定位的机构包括装有电磁转换元件或光组件的悬浮块、驱动装置和悬架，其中：
所述的悬浮块通过所述的驱动装置支承在所述的悬架上，
所述的驱动装置包括固定部分、可移动部分和用于把所述的固定部分和所述的可移动部分联结在一起的至少二个梁构件，所述的至少二个梁构件每一个具有应用逆向压电效应或电致伸缩效应在连接所述的固定部分和所述的可移动部分的方向上伸长和收缩的位移产生装置，并且所述固定部分安装在所述的悬架上，所述的可移动部分被安装到所述的悬浮块上，
在所述的位移产生装置的伸长和收缩时，所述的位移产生装置偏转而所述的可移动部分相对于所述的固定部分成直线地、成圆形地或转动地位移，因而所述的电磁转换元件或所述的光组件沿直线或圆形的轨道上位移并且所述的电磁转换元件或所述的光组件以横切记录媒体上记录磁道的方向在直线或圆形的轨道上位移，和
在以横切所述的记录磁道的方向位移的所述的电磁转换元件或所述的光组件的方向的定位时，控制施加在所述的位移产生装置的驱动电压的总和以在任何时候使所述的总和保持恒定。
13．如权利要求12所述的读／写头定位机构，其中：
相对于具有相同极性的施加电压，每个位移产生装置的伸长和收缩方向是不变的，和
施加到每个位移产生装置上的电压是具有被加到直流偏置电压中的控制电压的电压，而且以在任何时候使被加到所述的位移产生装置的所述的控制电压的总和恒定为零的方式控制所述的控制电压的总和。
14．如权利要求12或13中所述的读／写头定位机构，其中：
所述的位移产生装置中的每个所述的位移产生装置包括通过施加电压而伸长和收缩的位移部分和所述的位移部分被夹在其间的一对覆盖层，把所述的位移部分和所述的覆盖层在垂直于记录存储媒体表面的方向上重叠，和
所述的覆盖层与所述的位移部分紧密接触，并在所述的位移部分的伸长和收缩时变形。
15．如权利要求12到14中的任何一条权利要求中所述的读／写头定位机构，其中所述的读／写头是如权利要求1到10中的任何一条权利要求所描述的读／写头。
16．如权利要求12到15中任何一条权利要求所述的读／写头定位机构，其中进一步包括用于驱动整个所述的读／写头的主驱动装置。
17．一种读／写系统包括如权利要求12到15中任何一条权利要求所描述的读／写头或如权利要求11到16中任何一条权利要求所描述的读／写头定位机构。
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