JP2002503374A - Ｅブロック・ヘッドスタック・マイクロアクチュエータ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディスクドライブの変換ヘッドを、回転可能ディスク４０の選択したトラック４２上に位置決めするためのシステムが、空洞３７を含むＥブロック本体２５、Ｅブロック本体２５から伸びる少なくとも一つのアクチュエータアーム３０、アクチュエータアーム３０の端に結合された変換ヘッドを含むヘッド支持機構３４，３６，３８、およびＥブロック本体２５の空洞３７の中のピボットカートリッジ２６を有するアクチュエータ組立体２０，５０を含む。Ｅブロック本体２５をピボットカートリッジ２６に取付けて、Ｅブロック本体２５とピボットカートリッジ２６の間のヒンジ点３９を形成する。低分解能モータ２２がアクチュエータ組立体２０，５０を軸２４の周りに回転して、ヘッドを回転可能ディスク４０の選択したトラック４２に対して粗く位置決めする。Ｅブロック本体２５の中の圧電素子２７，５２を選択的に膨張および収縮させ、Ｅブロック本体２５をヒンジ点３９の周りに歪めて、ヘッドを回転可能ディスク４０の選択したトラック４２に対して細かく位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｅブロック・ヘッドスタック・マイクロアクチュエータ組立体 発明の背景 本発明は、ディスクドライブ用２段階式作動システムに関し、更に詳しくは、 Ｅブロック全体の微細位置決めを行うためのマイクロアクチュエータに関する。 ディスクドライブの半径方向トラック密度は増え続け、非常に精確なヘッド位 置決めシステムに対する要求が増す結果となっている。ボイスコイルモータ（Ｖ ＣＭ）アクチュエータは、粗い位置決めを行うためにはよく適するが、変換ヘッ ドを選択したトラック上に微細に位置決めして中心に置くための分解能を欠く。 この欠陥が、高トラック密度ディスクドライブで微細位置決めを行うための第２ 段階のマイクロアクチュエータに対する多種多様な提案に繋がっている。 これらのマイクロアクチュエータ提案は、変換ヘッドを支持するスライダに取 付けた静電マイクロアクチュエータから、アクチュエータアームの末端でヘッド 支持取付けブロックに設置した圧電マイクロアクチュエータまで、幾つかの形を 採っている。これらの提案は、全てマイクロアクチュエータを各個のアクチュエ ータアームの部品と関連させ、それがアクチュエータアームに人為的最小厚さの 制限を課する。換言すれば、アクチュエータアームは、マイクロアクチュエータ に適合するために十分厚くなければならない。この制限は、ディスクドライブシ ステムでアクチュエータアームの質量を最小にするという一般的設計目的と矛盾 する。その上、これらの提案の設計は、マイクロアクチュエータをＥブロックピ ボットから可成りの距離に位置付けて、ヘッドスキュー（斜行）を誘起し、マイ クロアクチュエータの対応運動に対してヘッドの変位を最大にできなくしている 。 従って、この技術では、アクチュエータアームの最小厚さを制限せず、微細位 置決め作業でのヘッドスキューを最小にし、そして対応するマイクロアクチュエ ータ運動に対してヘッド変位を最大にする、２段階作動システムに対する要求が ある。 発明の概要 本発明は、ディスクドライブの変換ヘッドを、複数の同心トラックを有する回 転可能ディスクの選択したトラック上に位置決めするためのシステムである。ア クチュエータ組立体が、空洞を有するＥブロック本体を含む。このＥブロック本 体は、ある軸の周りに可動である。少なくとも一つのアクチュエータアームがＥ ブロック本体から伸びる。変換ヘッドを含むヘッド支持機構がアクチュエータア ームの端に結合されている。ピボットカートリッジがＥブロック本体の空洞の中 に設けられている。Ｅブロック本体をこのピボットカートリッジに取付け、Ｅブ ロック本体とピボットカートリッジの間のヒンジ点を形成する。低分解能モータ がこのアクチュエータ組立体を軸の周りに回転して、ヘッドを回転可能ディスク の選択したトラックに対して粗く位置決めする。圧電素子をＥブロック本体の中 に設け、この圧電素子を横切る電圧に基づいて選択的に膨張および収縮させ、Ｅ ブロック本体をヒンジ点の周りに歪めて、ヘッドを回転可能ディスクの選択した トラックに対して細かく位置決めする。一実施例では、このヒンジ点に隣接して Ｅブロック本体に逃げを作り、圧電素子の膨張および収縮に応じたＥブロック本 体の歪みを容易にする。 本発明のもう一つの側面は、ディスクドライブの変換ヘッドを、複数の同心ト ラックを有する回転可能ディスクの選択したトラック上に位置決めする方法であ る。アクチュエータ組立体であって、空洞を含むＥブロック本体、このＥブロッ ク本体から伸びる少なくとも一つのアクチュエータアーム、アクチュエータアー ムの端に結合された変換ヘッドを含むヘッド支持機構、そしてＥブロック本体の 空洞の中のピボットカートリッジを有する組立体を設ける。Ｅブロック本体をピ ボットカートリッジに取付け、このＥブロック本体とこのピボットカートリッジ の間のヒンジ点を形成する。低分解能モータを作動させ、このアクチュエータ組 立体を軸の周りに回転して、ヘッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対 して粗く位置決めする。このＥブロック本体の中の圧電素子を選択的に膨張およ び収縮させるために電圧を掛け、それによってこのＥブロック本体をヒンジ点の 周りに歪めて、ヘッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対して細かく位 置決めする。この側面の一つの形態では、ヒンジ点に隣接してＥブロック本体に 逃げを作り、圧電素子の膨張および収縮に応じたＥブロック本体の歪みを容易に する。 図面の簡単な説明 図１は、積層圧電素子の斜視図である。 図２は、本発明によるＥブロック圧電マイクロアクチュエータを利用するディ スクドライブ作動組立体の平面図である。 図３は、図２に示すＥブロック圧電マイクロアクチュエータの拡大平面図であ る。 図４は、本発明の更なる実施例によるＥブロック圧電マイクロアクチュエータ を利用するディスクドライブ作動組立体の平面図である。 図５は、図４に示すＥブロック圧電マイクロアクチュエータの拡大平面図であ る。 好適実施例の詳細な説明 図１は、積層圧電素子１０の簡略化した斜視図である。素子１０は、ｄ３１、 ｄ３２およびｄ３３で表示する３軸で示す。ｄ３３軸に沿って空間的に分離した 点間の電位差が、素子１０を構成する圧電結晶層の分極状態に依って、ｄ３１、 ｄ３２および／またはｄ３３方向に素子１０の膨張または収縮を生ずる。それで 、圧電素子１０を使って、印可する電圧に基づきｄ３１、ｄ３２および／または ｄ３３方向に膨張または収縮力を供給することができる。 図２は、本発明によるディスクドライブ作動組立体２０の平面図である。ディ スクドライブ作動組立体２０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２、Ｅブロッ ク本体２５、Ｅブロック本体２５から伸びるアクチュエータアーム３０、ヘッド 取付けブロック３２でアクチュエータアーム３０に結合されたロードビーム３４ 、そしてロードビーム３４の末端で、変換ヘッドを支持する支持スライダ３８に 結合されたジンバル３６を含む。ピボットカートリッジ２６がＥブロック本体２ ５の空洞３７に設けられ、一端がＥブロック本体２５に、例えば１本以上のねじ ２８によって、しっかりと締結されている。圧電素子２７がＥブロック本体２５ に設けられていて、端子２９および３１を含んでいる。Ｅブロック本体２５は、 ピボットカートリッジ２６に３点で：即ち、Ｅブロック本体２５の縦軸に沿って ファスナ２８で、圧電素子２７の基端４３に隣接する点４５で、そしてヒンジ点 ３ ９で支持されている。 ＶＣＭ２２は、この技術で知られる態様で作動して、軸２４の周りにＥブロッ ク本体２５およびピボットカートリッジ２６を回転し、それによって軸４１の周 りに回転するディスク４０の選択したトラック４２上にスライダ３８を粗く位置 決めする。更に正確な運動をするために、端子２０および３１に電圧を掛けるこ とによって圧電素子２７をその軸ｄ３２に沿って選択的に膨張または収縮させ、 Ｅブロック本体２５を歪めて、ディスク４０のトラック４２に関するスライダ３ ８の位置を変える。Ｅブロック本体２５にヒンジ点３９に近接して逃げ３３を設 け、圧電素子２７の膨張または収縮に応じるＥブロック本体２５の歪みを容易に することが好ましい。その代りに、Ｅブロック本体２５のヒンジ点３９に近い部 分を柔軟な材料で作って、この結果を得てもよい。 図３は、図２に示すディスクドライブ作動組立体２０のマイクロ作動システム の拡大平面図である。端子２９および３１に電圧を掛けることによって圧電素子 ２７を矢印４４の方向（圧電素子２７の軸ｄ３２に沿う）に膨張するように選択 的に制御してもよく、膨張した素子の誇張した外部輪郭を破線２７’で示す。圧 電素子２７の基端４３に隣接するＥブロック本体の材料は、点４５でピボットカ ートリッジ２６にしっかりと締結されているので、膨張は、矢印４４の方向にし か起きない。この圧電素子２７の膨張がＥブロック本体２５を破線２５’で示す 位置へ歪ませる。圧電素子２７の膨張のためにＥブロック本体２５が歪んで回転 すると、本質的に、Ｅブロック本体２５とピボットカートリッジ２６の間の隙間 ４６が開く。Ｅブロック本体２５の弾性歪みは、その最弱点、即ち、ヒンジ点３ ９と逃げ３３の間のＥブロック材料の狭い部分に集中し、その材料を弾性限界内 で緊張させてＥブロック本体２５を歪み回転させる。従って、アクチュエータア ーム３０が破線３０’で示す位置へ変位する。同様に、圧電素子２７の収縮は、 Ｅブロック本体２５とピボットカートリッジ２６の間の隙間４６を狭めるように 作動し、それによってアクチュエータアーム３０を図３に示す形状へ下方に変位 する。 図４は、本発明の更なる実施例によるディスクドライブ作動組立体５０の平面 図である。ディスクドライブ作動組立体５０は、ＶＣＭ２２、Ｅブロック本体２ ５、Ｅブロック本体２５がら伸びるアクチュエータアーム３０、ヘッド取付けブ ロック３２でアクチュエータアーム３０に結合されたロードビーム３４、そして ロードビーム３４の末端で、変換ヘッドを支持する支持スライダ３８に結合され たジンバル３６を含む。ピボットカートリッジ２６がＥブロック本体２５の空洞 ３７に設けられ、一端がＥブロック本体２５に、例えば１本以上のねじ２８によ って、しっかりと締結されている。圧電素子５２が図２および図３に示す圧電素 子２７の向きに対して９０°に向いて、Ｅブロック本体２５に設けられていて、 端子５４および５６を含んでいる。Ｅブロック本体２５は、ピボットカートリッ ジ２６に３点で：即ち、Ｅブロック本体２５の縦軸に沿ってファスナ２８で、圧 電素子５２の基端４３に隣接する点４５で、そしてヒンジ点３９で支持されてい る。 ＶＣＭ２２は、この技術で知られる方法で作動して、軸２４の周りにＥブロッ ク本体２５およびピボットカートリッジ２６を回転し、それによって軸４１の周 りに回転するディスク４０の選択したトラック４２上にスライダ３８を粗く位置 決めする。更に正確な運動をするために、端子５４および５６に電圧を掛けるこ とによって圧電素子５２をその軸ｄ３３に沿って選択的に膨張または収縮させ、 Ｅブロック本体２５を歪めて、ディスク４０のトラック４２に関するスライダ３ ８の位置を変える。Ｅブロック本体２５にヒンジ点３９に近接して逃げ３３を設 け、圧電素子５２の膨張または収縮に応じるＥブロック本体２５の歪みを容易に することが好ましい。その代りに、Ｅブロック本体２５のヒンジ点３９に近い部 分を柔軟な材料で作って、この結果を得てもよい。 図５は、図４に示すディスクドライブ作動組立体５０のマイクロ作動システム の拡大平面図である。端子５４および５６に電圧を掛けることによって圧電素子 ５２を矢印５８の方向（圧電素子５２の軸ｄ３３に沿う）に膨張するように選択 的に制御してもよく、膨張した素子の誇張した外部輪郭を破線５２’で示す。こ の圧電素子５２の膨張がＥブロック本体２５を破線２５’で示す位置へ歪ませる 。圧電素子５２の基端４３に隣接するＥブロック本体の材料は、点４５でピボッ トカートリッジ２６にしっかりと締結されているので、膨張は、矢印５８の方向 にしか起きない。この圧電素子５２の膨張のためにＥブロック本体２５が歪んで 回 転すると、本質的に、Ｅブロック本体２５とピボットカートリッジ２６の間の隙 間４６が開く。Ｅブロック本体２５の弾性歪みは、その最弱点、即ち、ヒンジ点 ３９と逃げ３３の間のＥブロック材料の狭い部分に集中し、その材料を弾性限界 内で緊張させてＥブロック本体２５を歪み回転させる。従って、アクチュエータ アーム３０が破線３０’で示す位置へ変位する。同様に、圧電素子５２の収縮は 、Ｅブロック本体２５とピボットカートリッジ２６の間の隙間４６を狭めるよう に作動し、それによってアクチュエータアーム３０を図５に示す形状へ下方に変 位する。 圧電マイクロアクチュエータをピボットカートリッジ２６に直ぐ隣接して設け ることは、マイクロアクチュエータとスライダ３８の間のアクチュエータアーム ３０の長さのために、圧電マイクロアクチュエータの膨張または収縮に応じてス ライダ３８を大きく変位する。典型的実施例では、圧電膨張に対するスライダ運 動の比が約８：１である。また、ＶＣＭ２２によって従来の回転作動を起す軸２ ４に直ぐ隣接してこのマイクロアクチュエータが位置するので、マイクロアクチ ュエータによって行う運動によるヘッドスキューが最小になる。 圧電マイクロアクチュエータは、Ｅブロック本体２５の垂直高さに拡がるが、 Ｅブロック本体２５から伸びる個々のアクチュエータアーム３０の厚さには何も 影響しない。従って、アクチュエータアーム３０を最小の厚さおよび質量で設計 でき、ディスクドライブシステム全体の性能を改善する。 圧電マイクロアクチュエータは、ｄ３１、ｄ３２またはｄ３３方向に印可する 電圧に応じて膨張および収縮するように構成してもよい。好適構成（印可した電 圧に対して最大のマイクロアクチュエータ運動をもたらす）は、特定のディスク ドライブのために選択した圧電マイクロアクチュエータの寸法に依るが、どんな 構成も許容できる。 好適実施例を参照して本発明を説明したが、当業者には、この発明の精神およ び範囲から逸脱することなく形態および詳細を変更できることが分るだろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サンペエトロ，ジョセフ，エム. アメリカ合衆国 カリフォルニア，ターザ ナ，ベックフォード アベニュー 5808 (72)発明者 バリナ，ジェフリー，ジー. アメリカ合衆国 カリフォルニア，ソミ ス，ラカムバー ロード 6433 (72)発明者 ハウワ，ムハマド，エイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア，シミ バレイ，カントリー クラブ 383

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ディスクドライブの変換ヘッドを、複数の同心トラックを有する回転可能 ディスクの選択したトラック上に位置決めするためのシステムであって： アクチュエータ組立体で： 空洞を含み、ある軸の周りに可動なＥブロック本体； Ｅブロック本体がら伸びる少なくとも一つのアクチュエータアーム； および アクチュエータアームの端に結合された上記変換ヘッドを含むヘッド 支持機構； を含むアクチュエータ組立体； Ｅブロック本体の空洞の中のピボットカートリッジで、Ｅブロック本体が このピボットカートリッジに取付けられて、Ｅブロック本体とこのピ ボットカートリッジの間のヒンジ点を形成するピボットカートリッジ ； ヘッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対して粗く位置決めする ように、アクチュエータ組立体を軸の周りに回転するために、アクチ ュエータ組立体に作動状に結合された低分解能モータ；並びに Ｅブロック本体の中の圧電素子で、この圧電素子を横切る電圧に基づいて 選択的に膨張および収縮するように制御可能であり、それによってヘ ッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対して細かく位置決め するように、Ｅブロック本体をヒンジ点の周りに歪める圧電素子； を含むシステム。 2. 請求項１のシステムであって、更に、前記圧電素子の膨張および収縮に応 じた前記Ｅブロック本体の歪みを容易にするために、前記ヒンジ点に隣接して前 記Ｅブロック本体に作られた逃げを含むシステム。 3. 請求項１のシステムに於いて、前記圧電素子が第１および第２導電端子並 びに複数の圧電結晶層を含むシステム。 4. 請求項３のシステムに於いて、前記圧電素子が前記第１および第２導電端 子に掛ける電圧に応じてｄ３２方向に膨張および収縮するシステム。 5. 請求項３のシステムに於いて、前記圧電素子が前記第１および第２導電端 子に掛ける電圧に応じてｄ３３方向に膨張および収縮するシステム。 6. 請求項３のシステムに於いて、前記圧電素子が前記第１および第２導電端 子に掛ける電圧に応じてｄ３１方向に膨張および収縮するシステム。 7. ディスクドライブの変換ヘッドを、複数の同心トラックを有する回転可能 ディスクの選択したトラック上に位置決めする方法であって： 空洞を含んである軸の周りに可動なＥブロック本体、Ｅブロック本体から 伸びる少なくとも一つのアクチュエータアーム、アクチュエータアー ムの端に結合された上記変換ヘッドを含むヘッド支持機構、およびＥ ブロック本体の空洞の中のピボットカートリッジで、Ｅブロック本体 がこのピボットカートリッジに取付けられて、Ｅブロック本体とこの ピボットカートリッジの間のヒンジ点を形成するピボットカートリッ ジを有するアクチュエータ組立体を用意する段階； ヘッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対して粗く位置決めする ように、アクチュエータ組立体を軸の周りに回転するために、低分解 能モータを作動させる段階；並びに Ｅブロック本体の中の圧電素子を選択的に膨張および収縮させ、それによ ってヘッドを回転可能ディスクの選択したトラックに対して細かく位 置決めするように、Ｅブロック本体をヒンジ点の周りに歪めるために 電圧を掛ける段階； を含む方法。 8. 請求項７の方法であって、更に、前記圧電素子の膨張および収縮に応じた 前記Ｅブロック本体の歪みを容易にするために、前記ヒンジ点に隣接して前記Ｅ ブロック本体に逃げを作る段階を含む方法。