JP2001517349A - 可撓性マイクロアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 作動アーム１６と、その作動アーム１６に連結された懸架付加ビーム１８とを含んで成るディスク駆動装置において、回転記録ディスク３０の選択された半径方向トラック３４に対して変換ヘッド４０を位置決めする機構が提供される。プレート４２，７０が負荷ビーム１８にヒンジ作用できるように取付けられ、可撓体２２がプレート４２，７０に取付けられる。変換ヘッド４０支持するスライダ２４が可撓体２２に取付けられる。マイクロアクチュエータ４４，７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄはプレート４２，７０に取付けられて、負荷ビーム１８の基準面に沿って負荷ビーム１８に対してプレート４２，７０を移動させるための電気制御信号に応答して作動され、これにより変換ヘッド４０を回転記録ディスク３０の選択された半径方向トラック３４の近くに選択的に位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】 可撓性マイクロアクチュエータ 発明の背景 本発明は可撓性マイクロアクチュエータに係わり、特にスライダを担持した可 撓体を移動させるために圧電素子を有し、回転ディスクに対してヘッドをスライ ダ上で半径方向へ選択的に移動させるようになされた高分解能ヘッド位置決め機 構に関する。 磁気ディスク上の同心のデータトラックの密度、すなわちデータトラック間の 半径方向の間隔、は向上され続けており、ヘッド位置決めには一層高い精度が要 求されている。従来よりヘッド位置決めは、ボイスコイルモータのような大型の アクチュエータモータでアクチュエータアームを作動させ、そのアクチュエータ アームの端部に配置された可撓体上のヘッドを位置決めするようにして行われて いる。大型モータは、高トラック密度のディスクを効果的に受入れるのに十分と される分解能に欠ける。したがって、一層高密度の間隔とされるトラックを達成 するためには、高分解能のヘッド位置決め機構が不可欠である。 高分解能でのヘッド位置決めを行うための１つの有望な設計は、従来の低分解 能アクチュエータモータに加えて高分解能マイクロアクチュエータを使用して、 これにより２段階作動によってヘッド位置決めを行うものである。高分解能での ヘッド位置決めを達成するために各種のマイクロアクチュエータ設計が考えられ ている。しかしながらそれらのいずれの設計も、マイクロアクチュエータの有効 性を制限する欠点を有している。例えば、マイクロアクチュエータがスライダ上 に直接に備えられる場合、スライダ設計の複雑さが増し、またマイクロアクチュ エータおよびマイクロアクチュエータに至る信号路によって発生するノイズがヘ ッドに誘起された。スライダおよびマイクロアクチュエータを単一構造体として 一体化するためには、新しい製造技術を開発しなければならなかった。マイクロ アクチュエータが可撓体上に薄膜ウェーハ技術によって形成される場合は、可撓 体組立体の全体を再設計しなければならなかった。何故なら、マイクロアクチュ エータはシリコン基体の支持体を必要とし、従来のジンバル式可撓体はシリコン で構成できないからである。マイクロアクチュエータがヘッド取付けブロックに 備えられる場合は（アクチュエータアームはヘッド懸架負荷ビームに連結される ）、ヘッド懸架装置に組合わされた質量体を急激なトラックアクセスに十分適合 する速度（周波数）にて移動させるために大きな力がマイクロアクチュエータに よって要求される。この力が十分に大きくなければ、望まれるよりも低い固有振 動数でマイクロアクチュエータが作動され、トラック設定時間は犠牲にされる。 それ故に従来の設計は理想とするマイクロアクチュエータの解決策を与えていな かった。 この分野では、容易に使用できる製造工程によって実行することのできる２段 階作動システムで効果的に高分解能なヘッド位置決めを行うための簡単なマイク ロアクチュエータ設計が要求されている。 発明の概要 本発明は、ディスク駆動装置における回転記録ディスクの選択された半径方向 のトラックに対して変換ヘッドを位置決めする機構である。ディスク駆動装置は アクチュエータアームと、アクチュエータアームに連結された懸架負荷ビームと を含む。プレートが懸架負荷ビームにヒンジ式に取付けられる。可撓体はこのプ レートに取付けられ、また変換ヘッドを支持するスライダはこの可撓体に取付け られる。マイクロアクチュエータはプレートに取付けられており、回転記録ディ スク上の選択されたトラックの近くに変換ヘッドを選択的に半径方向に位置決め するため、負荷ビームに対してプレートをその負荷ビームの基準面（general pl ane）に沿って移動させるための電気信号に応答してマイクロアクチュエータは 作動される。本発明の１形態において、負荷ビームとプレートとの間のヒンジ式 の取付けは、負荷ビームのヒンジ部分によって形成されており、プレートを移動 させるためのマイクロアクチュエータの作動に応答して撓むことができる。 図面の簡単な説明 図１は、ディスクトラック上でスライダを位置決めするためのディスク駆動シ ステムの頂面図である。 図２は、本発明の第１実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマイ クロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システムの一部分の斜視図で ある。 図３は、図２に示されたマイクロアクチュエータ組立体の頂面図である。 図４は、図２に示されたマイクロアクチュエータ組立体の側面図である。 図５は、図３の線５−５におけるマイクロアクチュエータ組立体の断面図であ る。 図６は、本発明の第２実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマイ クロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システムの一部分の斜視図で ある。 図７は、図６に示されたマイクロアクチュエータ組立体の頂面図である。 図８は、本発明の第３実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマイ クロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システムの一部分の斜視図で ある。 図９は、図８に示されたマイクロアクチュエータ組立体の頂面図である。 図１０は、本発明の第４実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマ イクロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システムの一部分の斜視図 である。 図１１は、図１０に示されたマイクロアクチュエータ組立体の頂面図である。 図１２は、本発明の第５実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマ イクロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システムの一部分の斜視図 である。 図１３は、図１２に示されたマイクロアクチュエータ組立体の頂面図である。 図１４は、本発明のマイクロアクチュエータ組立体と使用される単一形（unim orph）の曲げモータ（bending motor）の図である。 図１５は、作動状態にある図１４の単一形の曲げモータの図である。 図１６は、本発明のマイクロアクチュエータ組立体と使用される２つの補完的 な単一形の曲げモータの図である。 図１７は、作動状態にある図１６の２つの補完的な単一形の曲げモータの図で ある。 好ましい実施例の詳細な説明 図１はディスク３０のトラック３４の上にスライダ２４を位置決めするディス ク駆動システム１０の頂面図である。ディスク駆動システムすなわちアクチュエ ータシステム１０は軸線１４のまわりにアクチュエータアーム１６を回転させる ために配置されたボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２を含む。ヘッド懸架装置１ ８はヘッド取付けブロック２０においてアクチュエータアーム１６に連結されて いる。可撓体２２はヘッド懸架装置１８の一端に連結され、スライダ２４を担持 している。スライダ２４はディスク３０の同心トラック３４上でデータを読取り および（または）書込みする変換ヘッド（図１には示されていない）を担持して いる。ディスク３０は軸線３２のまわりで回転してスライダ２４に風が当たり、 ディスク３０の表面上空に僅かな距離を隔ててスライダを保持するようになされ ている。 ボイスコイルモータ１２は選択的に作動されて軸線１４のまわりにアクチュエ ータアーム１６を移動させ、これによりディスク３０のトラック３４の間でスラ イダ２４を移動させる。しかしながら高トラック密度のディスク駆動システムで は、ディスク３０の選択されたトラック３４上でスライダ２４上の変換ヘッドを 位置決めするには、ボイスコイルモータ１２は十分な分解能および周波数応答性 に欠ける。それ故に高分解能の作動装置が必要とされる。 図２〜図５は、本発明の第１実施例によるヘッド懸架装置すなわち負荷ビーム １８および可撓体２２の間の境界面にマイクロアクチュエータ組立体を取付ける ディスク駆動システム１０の一部分を示している。レバープレート４２が負荷ビ ーム１８および可撓体２２の間に作動的に取付けられ、スライダ２４上でヘッド ４０高分解能な位置決めを行う。レバープレート４２は負荷ビーム１８の開口４ ５を通り、その頂面上を延在するタブ４６を含む。負荷ビーム１８のタブ４８は 、タブ４６が形成する係合部分（landing）と同じ基準面に係合部分を形成して いる。圧電素子４４はタブ４６とタブ４８との間に取付けられてそれらに連結さ れる。 負荷ビーム１８には複数の開口５０が例えばエッチングまたは打抜きによって 形成され、負荷ビーム１８の構造部にヒンジ５２を形成している。レバープレー ト４２は溶接結合５３によってヒンジ５２の近くで負荷ビーム１８に取付けられ る。開口５６は負荷ビーム１８、レバープレート４２および可撓体２２を通って 延在し、アクチュエータ組立体の整合を可能にする。 タブ５８はレバープレート４２に任意に備えられ、負荷ビーム１８の開口５４ を通って突出し、またその下側に減衰材料を含んでマイクロアクチュエータ組立 体の垂直方向とスライダ作動の平面内との両方における振動の影響を減衰する。 可撓体２２の舌部２７はスライダ２４に取付けられ、スライダを支持すると共に スライダの上昇する可撓性を許容する。負荷ビーム１８はスライダ２４に対して レバープレート４２と可撓体２２の舌部２７とを経て荷重点６０にて負荷を与え 、ヘッド４０がディスク３０の表面のすぐ近くに保持されることを保証する。 作動において、大雑把な位置決めがボイスコイルモータ１２（図１）によって 行われた後、圧電素子４４の膨張または収縮を選択的に引き起こすために２本の リード（図示せず）を経て電圧が圧電素子４４に印加される。負荷ビーム１８の タブ４８は効果的に固定点すなわち拘束点となる一方、レバープレート４２のタ ブ４６は効果的に移動点すなわち非拘束点となり、圧電素子４４の膨張および収 縮が矢印６２で示される方向に沿うタブ４６の移動を生じる。レバープレート４ ２のタブ４６のこの線形移動は負荷ビーム１８のヒンジ５２構造によって弧形の 回転運動に変換される。レバープレート４２と負荷ビーム１８とは開口５６の位 置で連結されているので、矢印６２の方向に沿ってタブ４６に作用する線形作用 力はヒンジ５２に歪みおよび曲げを生じさせる。ヒンジ５２の歪みはレバープレ ート４２および可撓体２２を開口５６の軸線上で回転させ、負荷ビーム１８の基 準面における矢印６４で示された方向に沿うスライダ２４の後端縁の位置での変 換ヘッド４０の弧形移動を引き起こす。ヘッド４０の動きは極めて小さく、圧電 素子４４の膨張および収縮で正確に制御できるので、これによりヘッド４０を回 転ディスクの選択された半径方向のトラック上で微細に位置決めできるようにす る。 図６は本発明の第２実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマイク ロアクチュエータ組立体を備えるディスク駆動システム１０の一部分の斜視図で あり、図７は頂面図である。レバープレート７０は負荷ビーム１８および可撓体 ２２に取付けられて、スライダ２４上におけるヘッド４０の高分解能の位置決め を行う。レバープレート７０は負荷ビーム１８の基準面に対して直角に延在する 曲がりフラップ７２ａ，７２ｂを含む。圧電素子７４ａがフラップ７２ａに取付 けられて単一形の曲げモータを形成しており、その作動は図１４および図１５を 参照して以下に説明される。任意の実施例において、圧電素子７４ｂは圧電素子 ７４ａと反対側でフラップ７２ａに取付けられて第２の補完的な単一形の曲げモ ータを形成しており、その作動は図１６および図１７を参照して以下に説明され る。他の任意の実施例において、圧電素子７４ｃ，７４ｄはフラップ７２ｂの反 対両側に取付けられ、フラップ７２ａおよびフラップ７２ｂの両方において補完 的な２対の単一形曲げモータを形成する。圧電素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７ ４ｄはフラップ７２ａ，７２ｂに取付けられる前に形成され終わっているのが好 ましく、また例えば絶縁性の接着剤によってフラップ７２ａ，７２ｂから絶縁さ れるのが好ましい。 開口８１が負荷ビーム１８に形成され、狭いヒンジ８０によって負荷ビーム１ ８の先端に連結されている延長タブ部分７９が残されている。開口７８は負荷ビ ーム１８の延長タブ部分７９、レバープレート７０および可撓体２２を通して形 成され、アクチュエータ組立体の整合を可能にしている。負荷ビーム１８のタブ ７６は負荷ビーム１８の平面に平行な平面に係合部分を形成している。レバープ レート７０の横断ビーム７７は溶接結合部８２の位置でタブ７６に強固に取付け られ、レバープレート７０はまた溶接結合部８４の位置で負荷ビーム１８の延長 タブ部分７９に強固に取付けられる。可撓体２２はレバープレート７０の長さに 沿ってそのレバープレート７０に強固に取付けられる。可撓体２２は、スライダ を支持するためにスライダ２４に取付けられてそのスライダの上昇による可撓性 を許容できる図２〜図５に示された実施例の舌部２７に似た舌部を含むことがで きる。負荷ビーム１８はレバープレート７０および可撓体２２を経て荷重点６０ にてスライダ２４に負荷を与えて、ヘッド４０がディスク３０の表面のすぐ近く に保持されることを保証する。 作動において、大雑把な位置決めがボイスコイルモータ１２（図１）によって 行われた後、圧電素子４４の膨張または収縮を選択的に引き起こすために電圧が 圧電素子７４ａを横断して印加される。負荷ビーム１８のタブ７６は効果的に固 定点すなわち拘束点となる一方、負荷ビーム１８の延長タブ部分７９はヒンジ８ ０のヒンジ作用によって効果的に移動点すなわち非拘束点となり、圧電素子７４ ａの膨張および収縮がフラップ７２ａに力を作用させてヒンジ８０に曲げを生じ るようになされる。ヒンジ８０の歪みはレバープレート７０および可撓体２２を ヒンジ８０の軸線上で回転させ、負荷ビーム１８の基準面における矢印８６で示 された方向に沿うスライダ２４の後端縁の位置での変換ヘッド４０の弧形移動を 引き起こす。ヘッド４０の動きは極めて小さく、圧電素子７４ａの膨張および収 縮、およびその結果として生じるヒンジ８０の曲げにより正確に制御できるので 、ヘッド４０を回転ディスクの選択された半径方向のトラック上で微細に位置決 めすることができる。圧電素子７４ａ（１つの単一形構造の場合）、また圧電素 子７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ（補完的な２重の単一形構造の場合）の詳細 な作動は、それぞれ図１４、図１５、および図１６、図１７を参照して以下に説 明される。 図８は本発明の第３実施例による負荷ビーム１８と可撓体２２との間の境界面 にマイクロアクチュエータ組立体を備えるディスク駆動システム１０の一部分の 斜視図であり、図９は頂面図である。レバープレート７０は負荷ビーム１８およ び可撓体２２に取付けられて、スライダ２４上におけるヘッド４０の高分解能の 位置決めを行う。レバープレート７０は負荷ビーム１８の基準面に対して直角に 延在する曲がりフラップ７２ａ，７２ｂを含む。圧電素子７４ａがフラップ７２ ａに取付けられて単一形の曲げモータを形成しており、その作動は以下に図１４ および図１５を参照して以下に説明される。任意の実施例において、圧電素子７ ４ｂは圧電素子７４ａと反対側でフラップ７２ａに取付けられて第２の補完的な 単一形の曲げモータを形成しており、その作動は図１６および図１７を参照して 以下に説明される。他の任意の実施例において、圧電素子７４ｃ，７４ｄはフラ ップ７２ｂの反対両側に取付けられ、フラップ７２ａおよびフラップ７２ｂの両 方において補完的な２対の単一形曲げモータを形成している。圧電素子７４ａ， ７４ｂ，７４ｃ，７４ｄはフラップ７２ａ，７２ｂに取付けられる前に形成され 終わっているのが好ましく、また例えば絶縁性の接着剤によってフラップ７２ａ ， ７２ｂから絶縁されるのが好ましい。 負荷ビーム１８は開口８１と、狭いヒンジ８０によって負荷ビーム１８の先端 に連結され、負荷ビーム１８から先方へ延在している延長タブ部分７９とを含む 。開口７８は先端において負荷ビーム１８の延長タブ部分７９を通し、レバープ レート７０を通し、また可撓体２２を通して形成されており、アクチュエータ組 立体の整合を可能にしている。負荷ビーム１８のタブ７６は負荷ビーム１８の平 面に平行な平面に係合部分を形成している。レバープレート７０の横断ビーム７ ７は溶接結合部８２の位置でタブ７６に強固に取付けられ、レバープレート７０ はまた溶接結合部８４の位置で負荷ビーム１８の延長タブ部分７９に強固に取付 けられる。可撓体２２はレバープレート７０の長さに沿ってそのレバープレート ７０に強固に取付けられる。可撓体２２は、スライダ２４を支持するためにその スライダに取付けられてスライダの上昇による可撓性を許容できる図２〜図５に 示された実施例の舌部２７に似た舌部を含むことができる。負荷ビーム１８はレ バープレート７０を経て荷重点６０にてスライダ２４に負荷を与えて、ヘッド４ ０がディスク３０の表面のすぐ近くに保持されることを保証する。 作動において、大雑把な位置決めがボイスコイルモータ１２（図１）によって 行われた後、圧電素子７４ａの膨張または収縮を選択的に引き起こすために電圧 が圧電素子７４ａを横断して印加される。負荷ビーム１８のタブ７６は効果的に 固定点すなわち拘束点となる一方、負荷ビーム１８の延長タブ部分７９はヒンジ ８０のヒンジ作用によって効果的に移動点すなわち非拘束点となり、圧電素子７ ４ａの膨張および収縮がフラップ７２ａに力を作用させてヒンジ８０に曲げを生 じるようになされる。ヒンジ８０の歪みはレバープレート７０および可撓体２２ をヒンジ８０の軸線上で回転させ、負荷ビーム１８の基準面における矢印８６で 示された方向に沿うスライダ２４の後端縁の位置での変換ヘッド４０の弧形移動 を引き起こす。ヘッド４０の動きは極めて小さく、圧電素子７４ａの膨張および 収縮、およびその結果として生じるヒンジ８０の曲げにより正確に制御できるの で、ヘッド４０を回転ディスクの選択された半径方向のトラック上で微細に位置 決めすることができる。圧電素子７４ａ（１つの単一形構造の場合）、また圧電 素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ（補完的な２重の単一形構造の場合）の詳 細な作動は、それぞれ図１４、図１５、および図１６、図１７を参照して以下に 説明される。 図１０は本発明の第４実施例による負荷ビーム１８と可撓体２２との間の境界 面にマイクロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システム１０の一部 分の斜視図であり、図１１は頂面図である。レバープレート７０は負荷ビーム１ ８および可撓体２２に取付けられて、スライダ２４上におけるヘッド４０の高分 解能の位置決めを行う。レバープレート７０は負荷ビーム１８の基準面に対して 直角に延在する曲がりフラップ７２を含む。圧電素子７４ａがフラップ７２に取 付けられて単一形の曲げモータを形成しており、その作動は以下に図１４および 図１５を参照して以下に説明される。任意の実施例において、圧電素子７４ｂは 圧電素子７４ａと反対側でフラップ７２に取付けられて第２の補完的な単一形の 曲げモータを形成しており、その作動は図１６および図１７を参照して以下に説 明される。圧電素子７４ａ，７４ｂはフラップ７２に取付けられる前に形成され 終わっているのが好ましく、また例えば絶縁性の接着剤によってフラップ７２か ら絶縁されるのが好ましい。 負荷ビーム１８は開口８１と、狭いヒンジ８０によって負荷ビーム１８の先端 に連結され、負荷ビーム１８から先方へ延在している延長タブ部分７９とを含む 。開口７８は先端において負荷ビーム１８の延長タブ部分７９を通し、レバープ レート７０を通し、また可撓体２２を通して形成されており、アクチュエータ組 立体の整合を可能にしている。レバープレート７０の横断ビームすなわちタブ７ ７は溶接結合部８２の位置で負荷ビーム１８に強固に取付けられ、レバープレー ト７０はまた溶接結合部８４の位置で負荷ビーム１８の延長タブ部分７９に強固 に取付けられる。可撓体２２はレバープレート７０の長さに沿ってそのレバープ レート７０に強固に取付けられる。可撓体２２は、スライダ２４を支持するため にそのスライダに取付けられてスライダの上昇による可撓性を許容できる図２〜 図５に示された実施例の舌部２７に似た舌部を含むことができる。負荷ビーム１ ８はレバープレート７０を経て荷重点６０にてスライダ２４に負荷を与えて、へ ッド４０がディスク３０の表面のすぐ近くに保持されることを保証する。 作動において、大雑把な位置決めがボイスコイルモータ１２（図１）によって 行われた後、圧電素子７４ａの膨張または収縮を選択的に引き起こすために電圧 が圧電素子７４ａを横断して印加される。負荷ビーム１８に取付けられたタブ７ ７は効果的に固定点すなわち拘束点となる一方、負荷ビーム１８の延長タブ部分 ７９はヒンジ８０のヒンジ作用によって効果的に移動点すなわち非拘束点となり 、圧電素子７４ａの膨張および収縮がフラップ７２に力を作用させてヒンジ８０ に曲げを生じるようになされる。歪み８０はレバープレート７０および可撓体２ ２をヒンジ８０の軸線上で回転させ、負荷ビーム１８の基準面における矢印８６ で示された方向に沿うスライダ２４の後端縁の位置での変換ヘッド４０の弧形移 動を引き起こす。ヘッド４０の動きは極めて小さく、圧電素子７４ａの膨張およ び収縮、およびその結果として生じるヒンジ８０の曲げにより正確に制御できる ので、ヘッド４０を回転ディスクの選択された半径方向のトラック上で微細に位 置決めすることができる。圧電素子７４ａ（１つの単一形構造の場合）、また圧 電素子７４ａ，７４ｂ（補完的な２重の単一形構造の場合）の詳細な作動は、そ れぞれ図１４、図１５、および図１６、図１７を参照して以下に説明される。 図１２は本発明の第５実施例による負荷ビームと可撓体との間の境界面にマイ クロアクチュエータ組立体を取付けるディスク駆動システム１０の一部分の斜視 図であり、図１３は頂面図である。レバープレート７０は負荷ビーム１８および 可撓体２２に取付けられて、スライダ２４上におけるヘッド４０の高分解能の位 置決めを行う。レバープレート７０は負荷ビーム１８の基準面に対して直角に延 在する曲がりフラップ７２ａ，７２ｂを含む。圧電素子７４ａがフラップ７２ａ に取付けられて単一形の曲げモータを形成しており、その作動は以下に図１４お よび図１５を参照して以下に説明される。任意の実施例において、圧電素子７４ ｂはフラップ７２ｂに取付けられ、フラップ７２ａ，７２ｂの両方に単一形の２ 対の曲げモータを形成している。他の任意の実施例において、図１２および図１ ３には図面の明瞭化のために絵として示されていないが、付加的な圧電素子が圧 電素子７４ａ，７４ｂと反対側にてフラップ７２ａ，７２ｂに取付けられて補完 的な単一形の曲げモータを形成しており、その作動は図１６および図１７を参照 して以下に説明される。圧電素子７４ａ，７４ｂはフラップ７２ａ，７２ｂに取 付けられる前に形成され終わっているのが好ましく、例えば絶縁性の接着剤によ りフラップ７２ａ，７２ｂから絶縁されるのが好ましい。 負荷ビーム１８は、狭いヒンジ８０によって負荷ビーム１８の先端に連結され 且つ負荷ビーム１８から先方へ延在している延長タブ部分７９を含む。開口７８ は先端において負荷ビーム１８を通し、負荷ビーム１８の延長タブ部分７９を通 し、レバープレート７０を通し、また可撓体２２を通して形成されており、アク チュエータ組立体の整合を可能にしている。レバープレート７０の横断ビーム７ ７は溶接結合部８２の位置で負荷ビーム１８に強固に取付けられ、レバープレー ト７０はまた溶接結合部８４の位置で負荷ビーム１８の延長タブ部分７９に強固 に取付けられる。可撓体２２はレバープレート７０の長さに沿ってそのレバープ レート７０に強固に取付けられる。可撓体２２は、スライダ２４を支持するため にそのスライダに取付けられてスライダの上昇による可撓性を許容できる図２〜 図５に示された実施例の舌部２７に似た舌部を含むことができる。負荷ビーム１ ８はレバープレート７０を経て荷重点６０にてスライダ２４に負荷を与えて、ヘ ッド４０がディスク３０の表面のすぐ近くに保持されることを保証する。図１２ および図１３に示されたレバープレート７０の構造は、負荷ビーム１８の外側に 沿って延在するフラップ７２ａ，７２ｂによって標準的な負荷ビーム１８を使用 できるようにしており、関連する整合開口を含み、マイクロアクチュエータを備 えるために必要な工程を簡略化している。 作動において、大雑把な位置決めがボイスコイルモータ１２（図１）によって 行われた後、圧電素子７４ａの膨張または収縮を選択的に引き起こすために電圧 が圧電素子７４ａを横断して印加される。負荷ビーム１８に取付けられた横断ビ ーム７７は効果的に固定点すなわち拘束点となる一方、負荷ビーム１８の延長タ ブ部分７９はヒンジ８０のヒンジ作用によって効果的に移動点すなわち非拘束点 となり、圧電素子７４ａの膨張および収縮がフラップ７２ａに力を作用させてヒ ンジ８０に曲げを生じるようになされる。歪み８０はレバープレート７０および 可撓体２２をヒンジ８０の軸線上で回転させ、負荷ビーム１８の基準面における 矢印８６で示された方向に沿うスライダ２４の後端縁の位置での変換ヘッド４０ の弧形移動を引き起こす。ヘッド４０の動きは極めて小さく、圧電素子７４ａの 膨張および収縮、およびその結果として生じるヒンジ８０の曲げにより正確に制 御できるので、ヘッド４０を回転ディスクの選択された半径方向のトラック上で 微細に位置決めすることができる。圧電素子７４ａ（１つの単一形構造の場合） 、また圧電素子７４ｂ（第２の単一形構造の場合）の詳細な作動は、図１４、図 １５を参照して以下に説明される。 図１４は中立位置における単一形の曲げモータ９０の図であり、図１５は作動 位置にある単一形の曲げモータ９０の図である。圧電素子９４は、底面に対する 接点を形成している導電プレート９５を有し、この導電プレート９５は例えばそ の導電プレート９５とプレート９２との間に配置される絶縁性接着剤によってプ レート９２に取付けられる。プレート９２は拘束クランプ９８によって先端で拘 束される。圧電素子９４は矢印９６で示す方向に極を定められる（poled）。タ ーミナル１００はプレート９２から最も離れた圧電素子９４の表面を高電位に接 続する一方、ターミナル１０２は導電プレート９５（プレート９２に最も近い圧 電素子９４の表面に接触している）を低電位に接続する。 作動において、ターミナル１００とターミナル１０２との間の電位差が圧電素 子９４を横断して印加されると、圧電素子は長手方向に収縮して、図１５に示さ れるように圧電素子９４およびプレート９２の曲げを強制する。このようにして 、プレート９２の先端における撓みが得られる。逆に、ターミナル１００とター ミナル１０２との間の反対の電位差が圧電素子９４を横断して印加されると、反 対方向の曲げが生じ、プレート９２の先端には反対方向の撓みが生じる。 図１６は中立位置における補完的な２重の単一形の曲げモータ１１０の図であ り、図１７は作動状態にある補完的な２重の単一形の曲げモータ１１０の図であ る。圧電素子１１４ａ，１１４ｂはそれらの表面に最も近いプレート１１２に対 する接点を形成しているそれぞれ導電性プレート１１５ａ，１１５ｂを有し、例 えばそれぞれの導電プレート１１５ａ，１１５ｂとプレート１１２との間に配置 されるそれぞれの絶縁性接着剤１１３ａ，１１３ｂによってプレート１１２の反 対両面に取付けられる。プレート１１２は拘束クランプ１１８によって先端で拘 束される。圧電素子１１４ａ，１１４ｂは矢印１１６ａ，１１６ｂで示す反対方 向に極を定められる（poled）。ターミナル１２０は圧電素子１１４ａのプレー ト１１２とは反対側の表面、および導電プレート１１５ｂ（プレート１１２に最 も近い圧電素子１１４ｂの表面に接触している）を高電位に接続している。ター ミナル１２２は圧電素子１１４ｂのプレート１１２とは反対側の表面、および導 電プレート１１５ａ（プレート１１２に最も近い圧電素子１１４ａの表面に接触 している）を低電位に接続している。 作動において、ターミナル１２０，１２２の間の電位差が圧電素子１１４ａ， １１４ｂを横断して印加されると、圧電素子１１４ａはその長さを収縮し、圧電 素子１１４ｂはその長さを膨張して、図１７に示されるように装置全体の曲げを 強制する。このようにして、プレート１１２のせたのにおける撓みが達成される 。反対に、ターミナル１２０，１２２の間の逆の電位差が圧電素子１１４ａ，１ １４ｂを横断して印加されると、反対方向の曲げ、およびプレート９２の先端に おける反対方向の撓みが生じる。 可撓体２２と共に容易に移動できるようにするレバープレート４２，７０取付 けは幾つかの利点を有する。レバープレート４２，７０および可撓体２２が負荷 ビーム１８に対して移動すると、負荷ビーム１８と負荷点６０のまわりの移動部 分との間の境界面に摩耗が生じる。負荷ビーム１８および可撓体２２の間にレバ ープレート４２，７０を使用すると荷重を分散し、これがないと可撓体２２に発 生して恐らく汚れを生じ、望ましくない作動特性を生じることになる摩耗を吸収 する。さらに、圧電素子４４，７４ａの横動を変換ヘッド４０の回転運動に変換 するレバーとして作用するように、レバープレート４２，７０を別個の部材とし て設計することで従来の可撓体を使用でき、このことは可撓体の設計において比 較的高い精度が要求され且つ既に適当な精度であるので望ましい。 多数の提案されたマイクロアクチュエータ設計はマイクロばねおよび空隙と共 に片持ち部材を使用しており、これらは典型的に衝撃、振動、および主作業工程 における複雑さに対してすら、非常に敏感である。本発明のマイクロアクチュエ ータの可撓的な枢動は、圧電素子とスライダ２４との間の負荷ビーム１８の構造 で実現される。この構造は、枢動位置をマイクロアクチュエータ構造体の質量中 心の近くに位置決めすることによってマイクロアクチュエータを衝撃および振動 から絶縁し、また他のマイクロアクチュエータ設計よりも一層堅固に素導体を設 計できるようにし、さらに衝撃および振動による影響の受け易さを減じて、マイ クロアクチュエータの応答周波数（速度）を改良する。 このマイクロアクチュエータ組立体は、ディスク駆動装置の他の共振する構造 体から受けるノイズおよび干渉の影響を最少限に止めるために位置決めされるの が好ましい。マイクロアクチュエータの圧電素子を負荷ビーム１８および可撓体 ２２の間の境界面に取付けることが有効である。何故なら、干渉ノイズの影響が 無い状態に保持されるようにディスク駆動装置において設計される変換ヘッド４ ０の比較的すぐ近くだからである。スライダ２４から離れた位置で枢動を実現す ることは、圧電素子圧電素子の動きをヘッド４０により大きな動きに増幅するこ とになる。例えば、トラック密度が１インチ当たり１５０００トラックである場 合、圧電素子４４の実際の長さの約０．１％の動きがヘッド４０の位置を約４デ ータトラック（すなわちプラスマイナス２トラック）ほど変化させることができ る。同様に、圧電素子７４ａの長さが３．５６ｍｍ（０．１４インチ）である場 合、ヘッド４０の位置はトラック密度が１インチ当たり１５０００トラックであ る場合に約４データトラック（すなわちプラスマイナス２トラック）ほど変化さ れることができる。 本発明のマイクロアクチュエータは、ステンレス鋼のシート材料を使用し、ま た小型部品をディスク駆動装置の部材に適した形状にする通常の打抜き、エッチ ング、曲げおよび溶接工程を使用して、構成されることができる。これらの工程 はこの分野で周知であり、また当業者には最少限の付加的な製造上の困難および 費用を与えるに過ぎない。圧電素子もまた製造が簡単である。それ故に本発明は 、従来の設計に比較して最少限の付加的な困難さと、１ユニット当たり４０円（ ３５セント）程度の付加的費用とにより、ヘッドの有効な微細な位置決め性能を 提供する。 本発明は好ましい実施例を参照して説明したが、当業者には発明の精神および 範囲から逸脱せずに形態および細部に変更をなし得ることが認識されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カント，リシ アメリカ合衆国，コロラド，ボールダー, サウス メドウ ドライブ 4429

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 作動アームと、その作動アームに連結された懸架負荷ビームとを含んで 成るディスク駆動装置における、回転記録ディスクの選択された半径方向トラッ クに対して変換ヘッドを位置決めする機構であって、 プレートと、 プレートに取付けられた可撓体と、 可撓体に取付けられて変換ヘッドを支持するスライダと、 負荷ビームにプレートをヒンジ作用できるように取付ける手段と、 プレートに取付けられ、負荷ビームの基準面に沿って負荷ビームに対してプレ ートを移動させるための電気制御信号に応答して作動し、変換ヘッドを回転記録 ディスクの選択されたトラックの近くに選択的に半径方向に位置決めするマイク ロアクチュエータとを含んで成る変換ヘッドの位置決め機構。 ２． 請求項１に記載された機構であって、負荷ビームにプレートをヒンジ作 用できるように取付ける手段が、プレートを移動させるためのマイクロアクチュ エータの作動に応答して歪むことができる負荷ビームのヒンジ連結部分を含む変 換ヘッドの位置決め機構。 ３． 請求項２に記載された機構であって、プレートが第１タブを含み、負荷 ビームが開口を含み、該開口を通して第１タブが突出しており、負荷ビームは第 ２タブを含んでおり、またマイクロアクチュエータは第１タブと第２タブとの間 に取付けられた変換ヘッドの位置決め機構。 ４． 請求項２に記載された機構であって、アクチュエータアームに強固に取 付けられた第１部分と、プレートに強固に取付けられた第２部分と、第１部分お よび第２部分の間に位置され、第１部分に対して第２部分の半径方向の動きを可 能にするヒンジとを負荷ビームが含んでなる変換ヘッドの位置決め機構。 ５． 請求項４に記載された機構であって、負荷ビームが複数の開口を含み、 ヒンジが開口によって形成された複数の個別のヒンジを含んで成り、第２部分が 開口の中央に配置されている変換ヘッドの位置決め機構。 ６． 請求項５に記載された機構であって、マイクロアクチュエータがプレー トと負荷ビームとの間に取付けられている変換ヘッドの位置決め機構。 ７． 請求項４に記載された機構であって、負荷ビームが開口を含み、第２部 分がその開口の中に延在しているタブを含み、ヒンジは第１および第２部分の間 に狭い部分を含んでいる変換ヘッドの位置決め機構。 ８． 請求項７に記載された機構であって、プレートが負荷ビームの第１部分 に強固に取付けられており、マイクロアクチュエータが、負荷ビームの第１部分 及び第２部分へのプレートの取付け位置の間においてプレートに取付けられてい る変換ヘッドの位置決め機構。 ９． 請求項１に記載された機構であって、負荷ビーム、プレートおよび可撓 体が位置を整合するための整列された開口を含んでいる変換ヘッドの位置決め機 構。 １０． 請求項１に記載された機構であって、プレートがタブを含み、負荷ビ ームが開口を含み、その開口を通してタブが突出しており、また負荷ビームに対 するプレートおよび可撓体の振動を減衰させるために、タブと負荷ビームとの間 に減衰材料が配置されている変換ヘッドの位置決め機構。