JP3739268B2 - マイクロアクチュエータ - Google Patents
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Moving Of Heads (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体に情報を記録/再生させるためのヘッド素子を支持して微細移動させるためのマイクロアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ハードディスクドライブ(HDD)のようなディスクドライブは、ハウジング内に回転自在に設置されたディスクのトラックに情報を記録したり記録された情報を再生させるためのヘッドを支持するヘッドサスペンション組立体を具備する。
【０００３】
このようなヘッドサスペンション組立体は、ボイスコイルモータ(VCM)により回動されるアクチュエータアームの端部に支持されたロードビーム、即ち、サスペンションと、前記サスペンションの端部に連結されたジンバルと、このジンバルに支持され前記ヘッドを有するスライダーとを具備する。前記サスペンションはボイスコイルモータの駆動力によりアクチュエータアームと共に回動される。サスペンションは回動時スライダーをディスクの半径方向に所定位置まで移動させる。ここで、スライダーに支持されて共に移動するヘッドは、ディスクに備えられた多数のトラックの中で情報を記録または再生する情報が記録された所定トラックに対応するように位置すべきである。このようなヘッドのトラック追従は記録/再生される情報の信頼性に重要な役割をする。
【０００４】
ところが、ディスクドライブの小型化と記憶容量の増大を共に追求する最近の勢いに応じてディスクのトラック密度(TPI; Track Per Inch)が増加している。TPI及びディスクの回転数が増加するにつれて、ヘッドの位置を精密に制御し難くなった。
【０００５】
このような点を勘案して別の精巧なトラッキングモータやマイクロアクチュエータを具備したヘッドサスペンション組立体が提案されている。
【０００６】
図１は、米国特許US５,８５７,３４７に開示されたヘッドサスペンション組立体である。示したヘッドサスペンション組立体は、アクチュエータアーム(図示せず)の端部に連結されるロードビーム１０と、前記ロードビーム１０の終端部に連結されるジンバル１７と、マイクロアクチュエータ２０及び連結部３０とを具備する。
【０００７】
前記ロードビーム１０は、終端部１１と中央端部１３にわたって形成された水平部１５を有する。前記ジンバル１７は、記録／再生用ヘッド(図示せず)が備わったスライダー(図示せず)を支持する。前記マイクロアクチュエータ２０は、ロードビーム１０の上部に上下に設置された第１コイルユニット２１と第２コイルユニット２３とを有する。前記連結部３０は終端部１１と中央端部１３を弾力的に連結する。
【０００８】
前記構成において、前記各コイルユニット２１、２３のコイル２２、２４に電流を印加すれば、垂直反発力が各コイルユニット２１、２３相互間の電磁気力により発生する。すると、各コイルユニット２１、２３は、垂直反発力により相互上下に移動しながら連結部３０の各垂直レール部３１、３３に水平方向へのねじれを発生させる。すると、終端部１１が中央端部１３に対して水平方向、即ち、トラック方向に回動されることによってスライダーと共にヘッドが微細に調整される。
【０００９】
ところが、前記のような従来のマイクロアクチュエータは構成のための多くの部品が要求され、構造が複雑である。従って実際の適用が難しくて、生産コストが多くかかる。また、スライダーを含むロードビームを駆動させるためには多くの駆動力が必要な反面、コイルユニット間に発生する垂直反発力を連結部を通じて水平方向に転換する過程で多くの動力が損失される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するために創案されたものであって、その目的は、構造が簡単で低電力で大きい動力を得られるように構造が改善されたマイクロアクチュエータを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る光ピックアップ装置は、記録媒体のトラックを横切るトラック方向に旋回するアクチュエータアームに支持されて前記記録媒体上で摺動可能で、前記記録媒体に対向する収容部を有するスライダーと、前記収容部内に動き可能に配置され、ヘッド素子を支持する第１磁気コアと、前記第１磁気コアに対して所定間隔離隔して対向し、前記トラック方向に直角で記録媒体上に水平の磁気方向への中心が前記第１磁気コアの中心から外れるように前記収容部に設置される第２磁気コアと、電流印加時前記記録媒体面に対する垂直方向に磁気力が発生するように前記第１磁気コアに前記垂直方向を中心として巻回された第１磁気コイルと、前記第１磁気コアと前記収容部の内側を前記トラック方向に弾力的に連結する板スプリングとを含んで、前記第１磁気コイルに電流印加時、前記各磁気コア間で発生する磁気力により前記第１磁気コアが前記トラック方向に移動することを特徴とする。
【００１２】
ここで、電流印加時前記磁気方向に磁気力が発生するように前記第２磁気コアに巻回される第２磁気コイルをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前記板スプリングと前記スライダーはシリコン材質で一体に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記板スプリングは前記トラック方向に並んだ第１平面部と、前記磁気方向に並ぶように前記第１平面部から直角に延長屈曲された第２平面部を含んで、前記各平面部が前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする。
【００１５】
また、前記板スプリングは、前記トラック方向より前記磁気方向に大きい剛性係数値を有するように前記トラック方向に連続して交互に屈折形成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１磁気コアは、一面が前記垂直方向に直角に配置される板状の第１磁気部と、一面が前記トラック方向に直角になるように前記第１磁気部から直角に延長屈曲された第２磁気部を有し、前記第１及び第２磁気部の各々は前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１磁気コイルは、前記第２磁気部間を連続して通過するように前記トラック方向にジグザグ型に連続して屈曲されて前記第２磁気部の外側に巻回されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記目的を達成するための本発明の他の側面に係るマイクロアクチュエータは、記録媒体のトラックを横切るトラック方向に旋回するアクチュエータアームに支持されて前記記録媒体上で摺動可能で、前記記録媒体に対向する収容部を有するスライダーと、前記収容部内に動き可能に配置され、ヘッド素子を支持する第１磁気コアと、その各々が前記記録媒体面に並び、前記トラック方向に直角の磁気方向に対して前記第１磁気コアと所定間隔離隔して対向し、前記磁気方向に対するそれぞれの中心が前記第１磁気コア中心の両側に位置するように前記収容部内側に設置される一対の第２磁気コアと、電流印加時前記記録媒体面に垂直の垂直方向に磁気力が発生するように前記垂直方向を中心として前記第１磁気コアに巻回される第１磁気コイルと、電流印加時前記磁気方向に磁気力が発生するようにその磁気方向を中心として前記第２磁気コアの各々に巻回される第２磁気コイルと、前記第１磁気コアと前記収容部の内側を前記トラック方向に弾力的に連結する板スプリングとを含んで、前記第１磁気コイルに電流を印加し、前記第２磁気コイル各々に電流を選択的に印加して各磁気コア間で発生する電磁気力により前記第１磁気コアが前記トラック方向に往復移動可能なことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記板スプリングは、前記トラック方向に前記磁気方向より大きい剛性係数値を有するように前記トラック方向に連続して交互に屈折形成されたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００２１】
図２を参照するに、本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータは、記録媒体のディスク(D)のトラックを横切るトラック方向(x)に移動可能なスライダー４０と、前記スライダー４０の収容部４１内に配置された第１磁気コア４３と第２磁気コア４５、前記第１磁気コア４３に巻回された第１磁気コイル４７及び、第１磁気コア４３とスライダー４０を連結する板スプリング４９を具備する。
【００２２】
前記スライダー４０は、所定のアクチュエータアーム(図示せず)の端部に設置される。そして、前記アクチュエータアームが所定ボイスコイルモータ(図示せず)によりディスク(D)上でトラック方向(x)に旋回されることによって、スライダー４０もディスク(D)上でトラック方向(x)に摺動される。このスライダー４０はディスク(D)面に対応するように貫着された収容部４１を有する。このようなスライダー４０は、シリコン材質を用いて積層及び蝕刻工程を含むシリコン加工法を用いて製作される。
【００２３】
前記第１磁気コア４３は収容部４１内で動き可能に配置される。また、前記第１磁気コア４３は、ディスク(D)に対応する下側にディスク(D)上に情報を記録及び再生させるためのヘッド素子(図示せず)を支持する。ここで、前記ヘッド素子は、ハードディスクドライブ(図示せず)で通常的に用いられる磁気ヘッドまたは光ヘッドになりうる。また、前記第１磁気コア４３の外側には第１磁気コイル４７が巻回されている。この第１磁気コイル４７は、ディスク(D)面に対して垂直方向(z)を中心として第１磁気コア４３に巻回される。従って、第１磁気コア４７に電流を印加すれば、磁気コア４３に垂直方向(z)に磁気力が発生する。
【００２４】
前記第２磁気コア４５は収容部４１の内側に設置される。また、第２磁気コア４５は、第１磁気コア４３とトラック方向(x)に対して直角の磁気方向(y)に相互所定間隔離隔して対向する。そして、第２磁気コア４５は図３に示したように、磁気方向(y)に対する中心C２が第１磁気コア４３の中心C１からトラック方向 (x) 方向にずれている。ここで、前記第１磁気コア４３と第２磁気コア４５は通常金属材質で形成される。そして、各磁気コア４３、４５はスライダー４０の製作過程中に蒸着及び蝕刻などの工程で備えられる。
【００２５】
前記板スプリング４９は、第１磁気コア４３を収容部４１内でトラック方向(x)に弾力的に支持する。このような板スプリング４９は一対が備えられ、その各々は第１磁気コア４３の側面と収容部４１の内側にトラック方向(x)に連結される。また、板スプリング４９は、トラック方向(x)より磁気方向(y)及び垂直方向(z)に大きい剛性係数値を有する。このため、板スプリング４９は図４に示したように、直四角形の断面形状を有しトラック方向(x)に連続して交互に屈折形成される。さらに具体的には、板スプリング４９はトラック方向(x)に並んだ第１平面部４９aと、磁気方向(y)に並ぶように第１平面部４９aから直角に延長屈折された第２平面部４９bとを具備する。そして、前記各平面部４９a、４９bはトラック方向(x)に連続して交互に連結される。このような板スプリング４９はシリコン材質として形成される。従って、板スプリング４９は、スライダー４０の製作時蒸着及び蝕刻工程によりそのスライダー４０と一体に形成されうる。また、前記板スプリング４９は第１磁気コア４３の側面に高温の状態で接合させるシリコン接合法により連結させることができる。また、板スプリング４９は、スライダー４０の蒸着及び蝕刻工程により自然に形成されうる。このような構成を有する板スプリング４９により、第１磁気コア４３はトラック方向(x)にのみ移動され、磁気方向(y)や垂直方向(z)はほとんど移動しなくなる。
【００２６】
前記構成を有する本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータの動作を詳細に調べると次の通りである。
【００２７】
図３のように、各磁気コア４３、４５の中心C１、C２がトラック方向 (x) 方向にずれている初期状態で、第１磁気コイル４７に電流を印加する。すると、第１磁気コア４３は電磁石になり、第１磁気コア４３の周囲には磁気力が発生する。この磁気力により第１磁気コア４３は金属材質よりなる第２磁気コア４５側に導かれる。従って、第１磁気コア４３は板スプリング４９をトラック方向(x)に収縮/弛緩させながら移動される。第１磁気コア４３が移動されれば、図５に示したように、磁気コア４３、４５の中心C１、C２がほとんど一致する。ここで、前記第１磁気コイル４７に印加する電流の強度や速度の変化に従って前記中心C１、C２が一致したり単純に間隔だけ縮まることができる。また、第１磁気コア４３の移動速度も第１磁気コイル４７に印加される電流の強度及び速度により制御される。
【００２８】
一方、前記中心C１、C２が一致した状態で第１磁気コイル４７に印加される電流の強度を徐々に弱めたり瞬間的に止めれば、第２磁気コア４５に発生した磁気力は弱まりながら消える。磁気力が消えれば、第１磁気コア４３は板スプリング４９の弾性復原力により最初の位置に位置する。このように移動する第１磁気コア４３は、スライダー４０を支持するアクチュエータアームの移動に対して独立的に発生するものである。従って、第１磁気コイル４７に対する電流印加のオンオフ制御及び印加電流の強度制御を通じて第１磁気コア４３をトラック方向(x)に、即ち、スライダー４０に対して相対的に微細移動させることができる。従って、第１磁気コア４３に支持されるヘッド素子の精密な位置制御が可能である。そして、ヘッド素子の精密制御が可能になればハードディスクドライブやNFRDなどの高密度化に対応できるようになる。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ参照符号は同じ機能を有する同一部材である。
【００３０】
図６を参照するに、本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータは、前記第１実施例の構成から第２磁気コア４５の外側に設置された第２磁気コイル４８をさらに含んで構成される。前記第２磁気コイル４８は、第１磁気コイル４７と同じように垂直方向(z)を中心として第２磁気コア４５に巻回される。また、第２磁気コイル４８は、スライダー４０の製造過程中で蒸着及び蝕刻工程により第２磁気コア４５の外側に備えられる。このような第２磁気コイル４８に電流を印加すれば、垂直方向(z)に磁気力が発生する。従って、１次的に第１磁気コイル４７や第２磁気コイル４８のみに電流を印加して第１磁気コイル４７を移動させることができる。また２次的には、各磁気コイル４７、４８に相互反対になる方向に電流を印加して第１磁気コア４３を移動させることができる。この場合、各磁気コア４３、４５で発生するN極とS極が互いに対向に形成される。
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ構成要素は同一機能を有する同一部材である。
【００３２】
図７を参照するに、第３実施例に係るマイクロアクチュエータの特徴点は、第２磁気コア４５に対応に設置された第１磁気コア４４が板状の第１磁気部４４aと第２磁気部４４bとより構成されたことにある。前記第１磁気部４４aは、一面が垂直方向(z)に対して直角をなすように配置される。前記第２磁気部４４bは一面がトラック方向(x)に直角になるように配置される。従って、第２磁気部４４bは第１磁気部４４aから直角になるように垂直方向(z)に延長屈折されて形成される。即ち、前記第１磁気コア４４は、前記第１磁気部４４aと第２磁気部４４bがトラック方向(x)に交互に連続的に連結された構造である。このような構造の第１磁気コア４４に設置される第１磁気コイル４７'は第２磁気部４４b間を連続して通過するように巻回される。即ち、図８に概略的に示したように、第１磁気コイル４７'は第２磁気部４４bを介在してトラック方向(x)にジグザグ型で連続して巻回され、また戻るように反復して巻回される。従って、第１磁気コイル４７'は垂直方向(z)を中心として第２磁気部４４bの各々に巻回された３次元の構図である。このように第１磁気コア４４と第１磁気コイル４７'が３次元的に設置されることによって、第１磁気コイル４７'に電流を印加すれば、第１磁気コア４４の周囲で発生する磁気力の強度が前記第１実施例の場合よりさらに大きくなる。従って、従来に比べて低電力でもより高い推進力を発生させることができる。そして、アクチュエータ周辺の電磁場の発生影響をさらに減らすことができる。
【００３３】
図９は、本発明の第４実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ構成要素は同一機能を有する同一部材である。
【００３４】
図９を参照するに、スライダー４０の収容部４１内側に第１磁気コア４３に対応する一対の第２磁気コア５１、５３が設置される。前記第２磁気コア５１、５３の各々は第１磁気コア４３から磁気方向(y)に所定間隔離隔して対向位置する。また、図１０に示したように、前記第２磁気コア５１、５３の各々は磁気方向(y)への中心C３、C４が第１磁気コア４３の中心C１の両側に位置するように設置される。即ち、前記第２磁気コア５１、５３の各々は垂直方向(z)に同じ高さで所定距離離隔するよう隣り合って設置される。また、前記各第２磁気コア５１、５３には第２磁気コイル５５、５７が巻回される。前記第２磁気コイル５５、５７は、電流印加時垂直方向(z)に磁気力が発生するように垂直方向(z)を軸として第２磁気コア５１、５３に巻回される。
【００３５】
上記のように構成されたマイクロアクチュエータの動作を説明する。先ず、前記第２磁気コイル５５、５７の中でいずれか一つの第２磁気コイル５５側に電流を印加すればそれに該当する第２磁気コア５１では磁気力が発生する。このように磁気力が発生すれば、第１磁気コア４３は磁気力が発生した第２磁気コア５１側へ導かれて、図１０に仮想線で示したようにトラック方向(x)に移動する。
【００３６】
一方、前記のような状態で第２磁気コイル５５に印加される電流を短絡させ、他の第２磁気コイル５７に電流を印加する。すると、その第２磁気コイル５７が巻回された第２磁気コア５３周囲に磁気力が発生する。従って、第１磁気コア４３は、第２磁気コア５３周囲に発生した磁気力により反対方向に移動して図１１に示したように移動する。この際、板スプリング４９の弾性復原力と共に磁気力により移動するので精密で速かに制御できる。
【００３７】
以上説明したように、前記第２磁気コイル５５、５７に電流を選択的に印加することによって、第１磁気コア４３の移動方向を自由に調整できる。また、第２磁気コイル５５、５７のみに電流を印加するのではなく、第１磁気コイル４７にも電流を印加できる。この場合、第１磁気コア４３と第２磁気コア５１、５３との間の磁気力を大きくして大きい推進力を得られる。即ち、前記第２磁気コイル５５、５７の各々に相異なる方向に電流を印加すれば、各第２磁気コア５１、５３で発生する磁気力の方向が相互反対となる。この状態で、第１磁気コイル４７の電流印加方向を選択的に制御すれば、第１磁気コア４３の移動方向を容易に速く制御できる。
【００３８】
また、第１磁気コイル４７に電流を印加した状態で、前記第２磁気コイル５５、５７の中で何れか一つのみに電流を印加していずれか一つの第２磁気コアのみに磁気力が発生するようにして第１磁気コア４３を移動させることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、調べた本発明の実施例に係るマイクロアクチュエータは、従来の技術に比べて構造が簡単なので小型で容易に製作できる。
【００４０】
また、従来に比べて低電力で大きい推進力が得られて省エネルギーに寄与する。
【００４１】
また、本発明に係るマイクロアクチュエータはアクチュエータ周辺の磁場発生影響を極小化できる。そして、静電駆動力の応用が非常に制限される場合、例えば、埃がある空気中、大きい駆動範囲が要求される場合及び高い駆動電圧を避けるべき場合または高い駆動電圧を得られない場合に有用に採用されて使われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術のマイクロアクチュエータが採用されたヘッドサスペンション組立体の概略的な斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２に示した板スプリングを抜萃して示す概略的な斜視図である。
【図５】図３の状態で第１磁気コアが移動した状態を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図８】図７の第１磁気コアに第１磁気コイルが巻回された状態を示す概略的な斜視図である。
【図９】本発明の第４実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図１０】図９の概略的な平面図である。
【図１１】図１０の状態で第１磁気コアがトラック方向に移動した状態を示す概略的な平面図である。
【符号の説明】
Ｄ ディスク
Ｘ トラック方向
ｚ 垂直方向
４０ スライダー
４１ 収容部
４３ 第１磁気コア
４５ 第２磁気コア
４７ 第１磁気コイル
４９ 板スプリング
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体に情報を記録/再生させるためのヘッド素子を支持して微細移動させるためのマイクロアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ハードディスクドライブ(HDD)のようなディスクドライブは、ハウジング内に回転自在に設置されたディスクのトラックに情報を記録したり記録された情報を再生させるためのヘッドを支持するヘッドサスペンション組立体を具備する。
【０００３】
このようなヘッドサスペンション組立体は、ボイスコイルモータ(VCM)により回動されるアクチュエータアームの端部に支持されたロードビーム、即ち、サスペンションと、前記サスペンションの端部に連結されたジンバルと、このジンバルに支持され前記ヘッドを有するスライダーとを具備する。前記サスペンションはボイスコイルモータの駆動力によりアクチュエータアームと共に回動される。サスペンションは回動時スライダーをディスクの半径方向に所定位置まで移動させる。ここで、スライダーに支持されて共に移動するヘッドは、ディスクに備えられた多数のトラックの中で情報を記録または再生する情報が記録された所定トラックに対応するように位置すべきである。このようなヘッドのトラック追従は記録/再生される情報の信頼性に重要な役割をする。
【０００４】
ところが、ディスクドライブの小型化と記憶容量の増大を共に追求する最近の勢いに応じてディスクのトラック密度(TPI; Track Per Inch)が増加している。TPI及びディスクの回転数が増加するにつれて、ヘッドの位置を精密に制御し難くなった。
【０００５】
このような点を勘案して別の精巧なトラッキングモータやマイクロアクチュエータを具備したヘッドサスペンション組立体が提案されている。
【０００６】
図１は、米国特許US５,８５７,３４７に開示されたヘッドサスペンション組立体である。示したヘッドサスペンション組立体は、アクチュエータアーム(図示せず)の端部に連結されるロードビーム１０と、前記ロードビーム１０の終端部に連結されるジンバル１７と、マイクロアクチュエータ２０及び連結部３０とを具備する。
【０００７】
前記ロードビーム１０は、終端部１１と中央端部１３にわたって形成された水平部１５を有する。前記ジンバル１７は、記録／再生用ヘッド(図示せず)が備わったスライダー(図示せず)を支持する。前記マイクロアクチュエータ２０は、ロードビーム１０の上部に上下に設置された第１コイルユニット２１と第２コイルユニット２３とを有する。前記連結部３０は終端部１１と中央端部１３を弾力的に連結する。
【０００８】
前記構成において、前記各コイルユニット２１、２３のコイル２２、２４に電流を印加すれば、垂直反発力が各コイルユニット２１、２３相互間の電磁気力により発生する。すると、各コイルユニット２１、２３は、垂直反発力により相互上下に移動しながら連結部３０の各垂直レール部３１、３３に水平方向へのねじれを発生させる。すると、終端部１１が中央端部１３に対して水平方向、即ち、トラック方向に回動されることによってスライダーと共にヘッドが微細に調整される。
【０００９】
ところが、前記のような従来のマイクロアクチュエータは構成のための多くの部品が要求され、構造が複雑である。従って実際の適用が難しくて、生産コストが多くかかる。また、スライダーを含むロードビームを駆動させるためには多くの駆動力が必要な反面、コイルユニット間に発生する垂直反発力を連結部を通じて水平方向に転換する過程で多くの動力が損失される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するために創案されたものであって、その目的は、構造が簡単で低電力で大きい動力を得られるように構造が改善されたマイクロアクチュエータを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る光ピックアップ装置は、記録媒体のトラックを横切るトラック方向に旋回するアクチュエータアームに支持されて前記記録媒体上で摺動可能で、前記記録媒体に対向する収容部を有するスライダーと、前記収容部内に動き可能に配置され、ヘッド素子を支持する第１磁気コアと、前記第１磁気コアに対して所定間隔離隔して対向し、前記トラック方向に直角で記録媒体上に水平の磁気方向への中心が前記第１磁気コアの中心から外れるように前記収容部に設置される第２磁気コアと、電流印加時前記記録媒体面に対する垂直方向に磁気力が発生するように前記第１磁気コアに前記垂直方向を中心として巻回された第１磁気コイルと、前記第１磁気コアと前記収容部の内側を前記トラック方向に弾力的に連結する板スプリングとを含んで、前記第１磁気コイルに電流印加時、前記各磁気コア間で発生する磁気力により前記第１磁気コアが前記トラック方向に移動することを特徴とする。
【００１２】
ここで、電流印加時前記磁気方向に磁気力が発生するように前記第２磁気コアに巻回される第２磁気コイルをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前記板スプリングと前記スライダーはシリコン材質で一体に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記板スプリングは前記トラック方向に並んだ第１平面部と、前記磁気方向に並ぶように前記第１平面部から直角に延長屈曲された第２平面部を含んで、前記各平面部が前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする。
【００１５】
また、前記板スプリングは、前記トラック方向より前記磁気方向に大きい剛性係数値を有するように前記トラック方向に連続して交互に屈折形成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１磁気コアは、一面が前記垂直方向に直角に配置される板状の第１磁気部と、一面が前記トラック方向に直角になるように前記第１磁気部から直角に延長屈曲された第２磁気部を有し、前記第１及び第２磁気部の各々は前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１磁気コイルは、前記第２磁気部間を連続して通過するように前記トラック方向にジグザグ型に連続して屈曲されて前記第２磁気部の外側に巻回されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記目的を達成するための本発明の他の側面に係るマイクロアクチュエータは、記録媒体のトラックを横切るトラック方向に旋回するアクチュエータアームに支持されて前記記録媒体上で摺動可能で、前記記録媒体に対向する収容部を有するスライダーと、前記収容部内に動き可能に配置され、ヘッド素子を支持する第１磁気コアと、その各々が前記記録媒体面に並び、前記トラック方向に直角の磁気方向に対して前記第１磁気コアと所定間隔離隔して対向し、前記磁気方向に対するそれぞれの中心が前記第１磁気コア中心の両側に位置するように前記収容部内側に設置される一対の第２磁気コアと、電流印加時前記記録媒体面に垂直の垂直方向に磁気力が発生するように前記垂直方向を中心として前記第１磁気コアに巻回される第１磁気コイルと、電流印加時前記磁気方向に磁気力が発生するようにその磁気方向を中心として前記第２磁気コアの各々に巻回される第２磁気コイルと、前記第１磁気コアと前記収容部の内側を前記トラック方向に弾力的に連結する板スプリングとを含んで、前記第１磁気コイルに電流を印加し、前記第２磁気コイル各々に電流を選択的に印加して各磁気コア間で発生する電磁気力により前記第１磁気コアが前記トラック方向に往復移動可能なことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記板スプリングは、前記トラック方向に前記磁気方向より大きい剛性係数値を有するように前記トラック方向に連続して交互に屈折形成されたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００２１】
図２を参照するに、本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータは、記録媒体のディスク(D)のトラックを横切るトラック方向(x)に移動可能なスライダー４０と、前記スライダー４０の収容部４１内に配置された第１磁気コア４３と第２磁気コア４５、前記第１磁気コア４３に巻回された第１磁気コイル４７及び、第１磁気コア４３とスライダー４０を連結する板スプリング４９を具備する。
【００２２】
前記スライダー４０は、所定のアクチュエータアーム(図示せず)の端部に設置される。そして、前記アクチュエータアームが所定ボイスコイルモータ(図示せず)によりディスク(D)上でトラック方向(x)に旋回されることによって、スライダー４０もディスク(D)上でトラック方向(x)に摺動される。このスライダー４０はディスク(D)面に対応するように貫着された収容部４１を有する。このようなスライダー４０は、シリコン材質を用いて積層及び蝕刻工程を含むシリコン加工法を用いて製作される。
【００２３】
前記第１磁気コア４３は収容部４１内で動き可能に配置される。また、前記第１磁気コア４３は、ディスク(D)に対応する下側にディスク(D)上に情報を記録及び再生させるためのヘッド素子(図示せず)を支持する。ここで、前記ヘッド素子は、ハードディスクドライブ(図示せず)で通常的に用いられる磁気ヘッドまたは光ヘッドになりうる。また、前記第１磁気コア４３の外側には第１磁気コイル４７が巻回されている。この第１磁気コイル４７は、ディスク(D)面に対して垂直方向(z)を中心として第１磁気コア４３に巻回される。従って、第１磁気コア４７に電流を印加すれば、磁気コア４３に垂直方向(z)に磁気力が発生する。
【００２４】
前記第２磁気コア４５は収容部４１の内側に設置される。また、第２磁気コア４５は、第１磁気コア４３とトラック方向(x)に対して直角の磁気方向(y)に相互所定間隔離隔して対向する。そして、第２磁気コア４５は図３に示したように、磁気方向(y)に対する中心C２が第１磁気コア４３の中心C１からトラック方向 (x) 方向にずれている。ここで、前記第１磁気コア４３と第２磁気コア４５は通常金属材質で形成される。そして、各磁気コア４３、４５はスライダー４０の製作過程中に蒸着及び蝕刻などの工程で備えられる。
【００２５】
前記板スプリング４９は、第１磁気コア４３を収容部４１内でトラック方向(x)に弾力的に支持する。このような板スプリング４９は一対が備えられ、その各々は第１磁気コア４３の側面と収容部４１の内側にトラック方向(x)に連結される。また、板スプリング４９は、トラック方向(x)より磁気方向(y)及び垂直方向(z)に大きい剛性係数値を有する。このため、板スプリング４９は図４に示したように、直四角形の断面形状を有しトラック方向(x)に連続して交互に屈折形成される。さらに具体的には、板スプリング４９はトラック方向(x)に並んだ第１平面部４９aと、磁気方向(y)に並ぶように第１平面部４９aから直角に延長屈折された第２平面部４９bとを具備する。そして、前記各平面部４９a、４９bはトラック方向(x)に連続して交互に連結される。このような板スプリング４９はシリコン材質として形成される。従って、板スプリング４９は、スライダー４０の製作時蒸着及び蝕刻工程によりそのスライダー４０と一体に形成されうる。また、前記板スプリング４９は第１磁気コア４３の側面に高温の状態で接合させるシリコン接合法により連結させることができる。また、板スプリング４９は、スライダー４０の蒸着及び蝕刻工程により自然に形成されうる。このような構成を有する板スプリング４９により、第１磁気コア４３はトラック方向(x)にのみ移動され、磁気方向(y)や垂直方向(z)はほとんど移動しなくなる。
【００２６】
前記構成を有する本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータの動作を詳細に調べると次の通りである。
【００２７】
図３のように、各磁気コア４３、４５の中心C１、C２がトラック方向 (x) 方向にずれている初期状態で、第１磁気コイル４７に電流を印加する。すると、第１磁気コア４３は電磁石になり、第１磁気コア４３の周囲には磁気力が発生する。この磁気力により第１磁気コア４３は金属材質よりなる第２磁気コア４５側に導かれる。従って、第１磁気コア４３は板スプリング４９をトラック方向(x)に収縮/弛緩させながら移動される。第１磁気コア４３が移動されれば、図５に示したように、磁気コア４３、４５の中心C１、C２がほとんど一致する。ここで、前記第１磁気コイル４７に印加する電流の強度や速度の変化に従って前記中心C１、C２が一致したり単純に間隔だけ縮まることができる。また、第１磁気コア４３の移動速度も第１磁気コイル４７に印加される電流の強度及び速度により制御される。
【００２８】
一方、前記中心C１、C２が一致した状態で第１磁気コイル４７に印加される電流の強度を徐々に弱めたり瞬間的に止めれば、第２磁気コア４５に発生した磁気力は弱まりながら消える。磁気力が消えれば、第１磁気コア４３は板スプリング４９の弾性復原力により最初の位置に位置する。このように移動する第１磁気コア４３は、スライダー４０を支持するアクチュエータアームの移動に対して独立的に発生するものである。従って、第１磁気コイル４７に対する電流印加のオンオフ制御及び印加電流の強度制御を通じて第１磁気コア４３をトラック方向(x)に、即ち、スライダー４０に対して相対的に微細移動させることができる。従って、第１磁気コア４３に支持されるヘッド素子の精密な位置制御が可能である。そして、ヘッド素子の精密制御が可能になればハードディスクドライブやNFRDなどの高密度化に対応できるようになる。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ参照符号は同じ機能を有する同一部材である。
【００３０】
図６を参照するに、本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータは、前記第１実施例の構成から第２磁気コア４５の外側に設置された第２磁気コイル４８をさらに含んで構成される。前記第２磁気コイル４８は、第１磁気コイル４７と同じように垂直方向(z)を中心として第２磁気コア４５に巻回される。また、第２磁気コイル４８は、スライダー４０の製造過程中で蒸着及び蝕刻工程により第２磁気コア４５の外側に備えられる。このような第２磁気コイル４８に電流を印加すれば、垂直方向(z)に磁気力が発生する。従って、１次的に第１磁気コイル４７や第２磁気コイル４８のみに電流を印加して第１磁気コイル４７を移動させることができる。また２次的には、各磁気コイル４７、４８に相互反対になる方向に電流を印加して第１磁気コア４３を移動させることができる。この場合、各磁気コア４３、４５で発生するN極とS極が互いに対向に形成される。
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ構成要素は同一機能を有する同一部材である。
【００３２】
図７を参照するに、第３実施例に係るマイクロアクチュエータの特徴点は、第２磁気コア４５に対応に設置された第１磁気コア４４が板状の第１磁気部４４aと第２磁気部４４bとより構成されたことにある。前記第１磁気部４４aは、一面が垂直方向(z)に対して直角をなすように配置される。前記第２磁気部４４bは一面がトラック方向(x)に直角になるように配置される。従って、第２磁気部４４bは第１磁気部４４aから直角になるように垂直方向(z)に延長屈折されて形成される。即ち、前記第１磁気コア４４は、前記第１磁気部４４aと第２磁気部４４bがトラック方向(x)に交互に連続的に連結された構造である。このような構造の第１磁気コア４４に設置される第１磁気コイル４７'は第２磁気部４４b間を連続して通過するように巻回される。即ち、図８に概略的に示したように、第１磁気コイル４７'は第２磁気部４４bを介在してトラック方向(x)にジグザグ型で連続して巻回され、また戻るように反復して巻回される。従って、第１磁気コイル４７'は垂直方向(z)を中心として第２磁気部４４bの各々に巻回された３次元の構図である。このように第１磁気コア４４と第１磁気コイル４７'が３次元的に設置されることによって、第１磁気コイル４７'に電流を印加すれば、第１磁気コア４４の周囲で発生する磁気力の強度が前記第１実施例の場合よりさらに大きくなる。従って、従来に比べて低電力でもより高い推進力を発生させることができる。そして、アクチュエータ周辺の電磁場の発生影響をさらに減らすことができる。
【００３３】
図９は、本発明の第４実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。ここで、先に図２に示した図の参照符号と同じ構成要素は同一機能を有する同一部材である。
【００３４】
図９を参照するに、スライダー４０の収容部４１内側に第１磁気コア４３に対応する一対の第２磁気コア５１、５３が設置される。前記第２磁気コア５１、５３の各々は第１磁気コア４３から磁気方向(y)に所定間隔離隔して対向位置する。また、図１０に示したように、前記第２磁気コア５１、５３の各々は磁気方向(y)への中心C３、C４が第１磁気コア４３の中心C１の両側に位置するように設置される。即ち、前記第２磁気コア５１、５３の各々は垂直方向(z)に同じ高さで所定距離離隔するよう隣り合って設置される。また、前記各第２磁気コア５１、５３には第２磁気コイル５５、５７が巻回される。前記第２磁気コイル５５、５７は、電流印加時垂直方向(z)に磁気力が発生するように垂直方向(z)を軸として第２磁気コア５１、５３に巻回される。
【００３５】
上記のように構成されたマイクロアクチュエータの動作を説明する。先ず、前記第２磁気コイル５５、５７の中でいずれか一つの第２磁気コイル５５側に電流を印加すればそれに該当する第２磁気コア５１では磁気力が発生する。このように磁気力が発生すれば、第１磁気コア４３は磁気力が発生した第２磁気コア５１側へ導かれて、図１０に仮想線で示したようにトラック方向(x)に移動する。
【００３６】
一方、前記のような状態で第２磁気コイル５５に印加される電流を短絡させ、他の第２磁気コイル５７に電流を印加する。すると、その第２磁気コイル５７が巻回された第２磁気コア５３周囲に磁気力が発生する。従って、第１磁気コア４３は、第２磁気コア５３周囲に発生した磁気力により反対方向に移動して図１１に示したように移動する。この際、板スプリング４９の弾性復原力と共に磁気力により移動するので精密で速かに制御できる。
【００３７】
以上説明したように、前記第２磁気コイル５５、５７に電流を選択的に印加することによって、第１磁気コア４３の移動方向を自由に調整できる。また、第２磁気コイル５５、５７のみに電流を印加するのではなく、第１磁気コイル４７にも電流を印加できる。この場合、第１磁気コア４３と第２磁気コア５１、５３との間の磁気力を大きくして大きい推進力を得られる。即ち、前記第２磁気コイル５５、５７の各々に相異なる方向に電流を印加すれば、各第２磁気コア５１、５３で発生する磁気力の方向が相互反対となる。この状態で、第１磁気コイル４７の電流印加方向を選択的に制御すれば、第１磁気コア４３の移動方向を容易に速く制御できる。
【００３８】
また、第１磁気コイル４７に電流を印加した状態で、前記第２磁気コイル５５、５７の中で何れか一つのみに電流を印加していずれか一つの第２磁気コアのみに磁気力が発生するようにして第１磁気コア４３を移動させることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、調べた本発明の実施例に係るマイクロアクチュエータは、従来の技術に比べて構造が簡単なので小型で容易に製作できる。
【００４０】
また、従来に比べて低電力で大きい推進力が得られて省エネルギーに寄与する。
【００４１】
また、本発明に係るマイクロアクチュエータはアクチュエータ周辺の磁場発生影響を極小化できる。そして、静電駆動力の応用が非常に制限される場合、例えば、埃がある空気中、大きい駆動範囲が要求される場合及び高い駆動電圧を避けるべき場合または高い駆動電圧を得られない場合に有用に採用されて使われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術のマイクロアクチュエータが採用されたヘッドサスペンション組立体の概略的な斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２に示した板スプリングを抜萃して示す概略的な斜視図である。
【図５】図３の状態で第１磁気コアが移動した状態を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図８】図７の第１磁気コアに第１磁気コイルが巻回された状態を示す概略的な斜視図である。
【図９】本発明の第４実施例に係るマイクロアクチュエータを示す概略的な斜視図である。
【図１０】図９の概略的な平面図である。
【図１１】図１０の状態で第１磁気コアがトラック方向に移動した状態を示す概略的な平面図である。
【符号の説明】
Ｄ ディスク
Ｘ トラック方向
ｚ 垂直方向
４０ スライダー
４１ 収容部
４３ 第１磁気コア
４５ 第２磁気コア
４７ 第１磁気コイル
４９ 板スプリング
Claims (7)
- 記録媒体のトラックを横切るトラック方向に旋回するアクチュエータアームに支持されて前記記録媒体上で前記トラック方向に摺動可能で、前記記録媒体に対向する収容部を有するスライダーと、
前記スライダーの前記収容部内に動き可能に配置され、ヘッド素子を支持する第１磁気コアと、
前記スライダーの前記収容部の内側に固定して配置してある第２磁気コアと、
電流印加時前記記録媒体面に対する垂直方向に磁気力が発生するように前記第１磁気コアに前記垂直方向を中心として巻回された第１磁気コイルと、
前記第１磁気コアと前記スライダーの前記収容部の内側を前記トラック方向に弾力的に連結する板スプリングとを含んで、
前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとは、記録媒体の面と平行であって前記トラック方向に直角な方向に所定間隔離隔して対向し、且つ、第１磁気コアのトラック方向に直角で且つ記録媒体に水平の方向に延在する中心線と、第２磁気コアの前記トラック方向に直角で且つ記録媒体の面と平行である方向に延在する中心線とが前記トラック方向にずらして配置してあり、
前記第１磁気コイルに電流印加時、前記第１磁気コアの周囲で磁気力が発生し、この磁気力によって、前記第１磁気コアが、前記ヘッド素子と共に、上記スライダーの上記収容部の内部において、前記第１磁気コアの中心線が前記第２磁気コアの中心線に一致する方向である前記トラック方向に移動することを特徴とするマイクロアクチュエータ。 - 電流印加時前記磁気方向に磁気力が発生するように前記第２磁気コアに巻回される第２磁気コイルをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
- 前記板スプリングと前記スライダーはシリコン材質で一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
- 前記板スプリングは前記トラック方向に並んだ第１平面部と、前記磁気方向に並ぶように前記第１平面部から直角に延長屈曲された第２平面部を含んで、前記各平面部が前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
- 前記板スプリングは、前記トラック方向より前記磁気方向に大きい剛性係数値を有するように前記トラック方向に連続して交互に屈折形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
- 前記第１磁気コアは、一面が前記垂直方向に直角に配置される板状の第１磁気部と、一面が前記トラック方向に直角になるように前記第１磁気部から直角に延長屈曲された第２磁気部を有し、前記第１及び第２磁気部の各々は前記トラック方向に交互に連続したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
- 前記第１磁気コイルは、前記第２磁気部間を連続して通過するように前記トラック方向にジグザグ型に連続して屈曲されて前記第２磁気部の外側に巻回されることを特徴とする請求項６に記載のマイクロアクチュエータ。
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