JP5064955B2 - Fine movement stage, fine movement actuator device, and magnetic head inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、微動ステージ装置、及び、微動ステージを用いた微粗動アクチュエータ装置、及び、磁気ヘッド検査装置に関するものである。 The present invention relates to a fine movement stage device, a fine coarse movement actuator device using a fine movement stage, and a magnetic head inspection device.
磁気ディスク装置の部品である磁気ヘッドを検査するために磁気ヘッド検査装置が用いられる。磁気ヘッド検査装置は、典型的には、円板と円板を回転させる回転装置と検査対象の磁気ヘッドを円板に対して駆動する駆動装置を有する。この駆動装置は、磁気ヘッドを円板上に正確に位置決めするように構成されている。 A magnetic head inspection device is used to inspect a magnetic head that is a component of a magnetic disk device. The magnetic head inspection apparatus typically includes a disk, a rotating device that rotates the disk, and a drive device that drives the magnetic head to be inspected with respect to the disk. This drive device is configured to accurately position the magnetic head on the disk.
近年、磁気ディスク装置では、高記録密度化が進み、それに伴い、トラック幅が極めて狭くなっている。従って、磁気ヘッド検査装置において、磁気ヘッドの円板に対する位置決め精度を高くする必要性が生じている。 In recent years, in the magnetic disk device, the recording density has been increased, and accordingly, the track width has become extremely narrow. Therefore, in the magnetic head inspection apparatus, it is necessary to increase the positioning accuracy of the magnetic head with respect to the disk.
磁気ヘッド検査装置に用いられる駆動装置としては、例えば、特開平11−271479公報(特許文献1)に記載された微動ステージ装置を用いることができる。
特開平11−271479公報(特許文献1)に記載された微動ステージ装置では、ステージは、折り曲げバネによって基体に支持されている。このような構造では、磁気ヘッドの検査精度及び検査能率を高めるために、ステージの固有振動数を高くする必要がある。ステージの固有振動数を高くするには、折り曲げバネの微動方向に対する剛性を高くすればよい。 In the fine movement stage device described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-271479 (Patent Document 1), the stage is supported on the base by a bending spring. In such a structure, it is necessary to increase the natural frequency of the stage in order to increase the inspection accuracy and inspection efficiency of the magnetic head. In order to increase the natural frequency of the stage, the rigidity of the bending spring in the fine movement direction may be increased.
しかしながら、折り曲げバネの剛性を高くすると、ステージを移動させるための駆動力を増加させる必要がある。更に、ステージを移動させた場合に折り曲げバネに発生する応力が大きくなる。折り曲げバネの最大許容応力は、折り曲げバネを形成する材料により定まった一定値である。従って、従来の微動ステージ装置ではステージの固有振動数を高くすることが困難であった。 However, when the rigidity of the bending spring is increased, it is necessary to increase the driving force for moving the stage. Furthermore, when the stage is moved, the stress generated in the bending spring increases. The maximum allowable stress of the bending spring is a constant value determined by the material forming the bending spring. Therefore, it is difficult to increase the natural frequency of the stage in the conventional fine movement stage device.
本発明の目的は、微動ステージ装置において、ステージの固有振動数を高くすることができる機構を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mechanism capable of increasing the natural frequency of a stage in a fine movement stage device.
本発明の微動ステージ装置は、基体と、該基体に対して相対的に可動なステージと、該ステージを前記基体に対して弾性的に支持する弾性支持部材と、を有する。 The fine movement stage device of the present invention includes a base, a stage that is relatively movable with respect to the base, and an elastic support member that elastically supports the stage with respect to the base.
弾性支持部材は、前記ステージの移動方向に沿って伸縮するように配置され、前記ステージの移動方向に沿って延びる前記ステージの2つの側面の各々に沿って直列に配置されている。 The elastic support members are arranged so as to expand and contract along the moving direction of the stage, and are arranged in series along each of the two side surfaces of the stage extending along the moving direction of the stage.
本発明によると、微動ステージ装置において、ステージの固有振動数を高くすることができる。 According to the present invention, in the fine movement stage device, the natural frequency of the stage can be increased.
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態図における同一符号は同一物または相当物を示す。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the respective embodiments indicate the same or equivalent.
図1を参照して、本発明の微動ステージ装置の第1の例を説明する。本例の微動ステージ装置は、ステージ1と基材2とピエゾ素子3とを有する。基材2には孔2aが形成され、この孔2aにステージ1が配置されており、ステージ1は基材2に対して相対的に可動である。ピエゾ素子3は、ステージ1と基材2の間に配置されており、ピエゾ素子3を駆動することにより、ステージ1は基材2に対して矢印Mにて示す方向に移動する。図示のように基材2の長手方向に沿ってX軸、幅方向に沿ってY軸、厚さ方向に沿ってZ軸をとる。ステージ1の移動方向はX軸方向である。
A first example of the fine movement stage device of the present invention will be described with reference to FIG. The fine movement stage apparatus of this example includes a stage 1, a
ステージ1は矩形の本体1aとその両側の突起部1b、1c、1d、1eからなる。突起部1b、1c、1d、1eは、ステージ1のX軸方向に沿って延びる2つの側面の各々に2個、合計4個設けられている。各突起部は、Y軸方向に延びる互いに平行な2つの側面と、先端のX軸方向に延びる端面を有する。
The stage 1 includes a rectangular main body 1a and projecting
本例によると、ステージ1の突起部1b、1c、1d、1eの2つの側面は、弾性支持部4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4hによって基材2に接続されている。即ち、ステージ1の突起部1b、1c、1d、1eの各々は、両側の2つの弾性支持部4a及び4b、4c及び4d、4e及び4f、4g及び4hに挟まれて支持されている。こうして、ステージ1は、8個の弾性支持部によって、基材1に支持されている。弾性支持部は、弾性変形可能な支持部材であればどのようなものであってもよく、バネ、ゴム、等によって構成されてよい。しかしながら、本例及び以下の例では、弾性支持部は、折り曲げバネであるものとして説明する。折り曲げバネは、薄い板材を折り曲げて形成されたものであり、例えば、金属板材を1回又は複数回折り曲げて形成する。
According to this example, the two side surfaces of the projecting
折り曲げバネ4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4hの伸縮方向はX軸方向である。従って、ステージ1は、折り曲げバネの伸縮によって、X軸方向に沿って可動である。
The expansion and contraction direction of the
本例によると、ステージ1の一方の側面に装着された4個の折り曲げバネ4a、4b、4c、4dは直列に配置され、ステージ1の他方の側面に装着された4個の折り曲げバネ4e、4f、4g、4hは直列に配置されている。ステージ1の一方の側面に装着された4個の折り曲げバネ4a、4b、4c、4dの伸縮量の合計は、ステージ1の他方の側面に装着された4個の折り曲げバネ4e、4f、4g、4hの伸縮量の合計に等しくなるように構成されてよい。それによって、ステージ1は、X軸方向に沿って直線状に移動する。尚、例えば、8個の折り曲げバネのバネ常数は同一であってよい。
According to this example, the four
本例によると、ステージ1の両側は、それぞれ、直列に配置された4個の折り曲げバネによって弾性的に支持されている。即ち、ステージ1は8個の折り曲げバネによって支持されている。従って、本例の微動ステージ装置の折り曲げバネの個数は、特開平11−271479公報(特許文献1)の図1に記載された微動ステージ装置の折り曲げバネの個数の2倍である。従って、本例の微動ステージ装置のステージのX軸方向の固有振動数は、特開平11−271479公報に記載された微動ステージ装置のステージのX軸方向の固有振動数の約1.4倍である。 According to this example, both sides of the stage 1 are elastically supported by four bending springs arranged in series. That is, the stage 1 is supported by eight bending springs. Therefore, the number of the bending springs of the fine movement stage apparatus of this example is twice the number of the bending springs of the fine movement stage apparatus described in FIG. 1 of JP-A-11-271479 (Patent Document 1). Therefore, the natural frequency in the X-axis direction of the stage of the fine movement stage apparatus of this example is about 1.4 times the natural frequency in the X-axis direction of the stage of the fine movement stage apparatus described in JP-A-11-271479. is there.
また、特開平11−271479公報に記載された微動ステージ装置では、ステージと折り曲げバネは、ステージの移動方向に沿って直列に配置されているが、本例によると、ステージと折り曲げバネは、ステージの移動方向に沿って並列に配置されている。従って、本例の微動ステージ装置では、折り曲げバネの個数を増加させても、ステージの移動方向の寸法は増加しない。 Further, in the fine movement stage apparatus described in JP-A-11-271479, the stage and the bending spring are arranged in series along the moving direction of the stage. According to this example, the stage and the bending spring are Are arranged in parallel along the moving direction. Therefore, in the fine movement stage device of this example, the dimension in the moving direction of the stage does not increase even if the number of bending springs is increased.
図2を参照して、本発明の微動ステージ装置の第2の例を説明する。本例の微動ステージ装置は、ステージ1と基材2とピエゾ素子3とを有する。ステージ1は矩形の本体1aとその両側の突起部1b、1c、1d、1e、1f、1gからなる。突起部1b〜1gは、ステージ1のX軸方向に沿って延びる2つの側面の各々に3個、合計6個設けられている。各突起部は、Y軸方向に延びる互いに平行な2つの側面と、先端のX軸方向に延びる端面を有する。
A second example of the fine movement stage device of the present invention will be described with reference to FIG. The fine movement stage apparatus of this example includes a stage 1, a
ステージ1の突起部の2つの側面は、折り曲げバネ4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、4k、4lによって基材2に接続されている。即ち、ステージ1の突起部の各々は、両側の2つの折り曲げバネ4a及び4b、4c及び4d、4e及び4f、4g及び4h、4i及び4j、4k及び4lに挟まれて支持されている。こうして、ステージ1は、12個の折り曲げバネによって、基材2に支持されている。
Two side surfaces of the projecting portion of the stage 1 are connected to the
本例の微動ステージ装置を図1の第1の例と比較すると、本例の微動ステージでは、ステージ1の突起部1b〜1g、及び、折り曲げバネ4a〜4lの個数が異なり、それ以外の構成は、図1の第1の例と同様であってよい。
When the fine movement stage apparatus of this example is compared with the first example of FIG. 1, the fine movement stage of this example is different in the number of protrusions 1b to 1g and bending
本例によると、ステージ1の一方の側面に装着された6個の折り曲げバネ4a、4b、4c、4d、4e、4fは直列に配置され、ステージ1の他方の側面に装着された6個の折り曲げバネ4g、4h、4i、4j、4k、4lは直列に配置されている。ステージ1の一方の側面に装着された6個の折り曲げバネ4a、4b、4c、4d、4e、4fの伸縮量の合計は、ステージ1の他方の側面に装着された6個の折り曲げバネ4g、4h、4i、4j、4k、4lの伸縮量の合計に等しくなるように構成されてよい。それによって、ステージ1は、X軸方向に沿って直線状に移動する。尚、例えば、12個の折り曲げバネのバネ常数は同一であってよい。
According to this example, the six
本例によると、ステージ1の両側は、それぞれ、直列に配置された6個の折り曲げバネによって弾性的に支持されている。即ち、ステージ1は12個の折り曲げバネによって支持されている。従って、本例の微動ステージ装置の折り曲げバネの個数は、特開平11−271479公報(特許文献1)の図1に記載された微動ステージ装置の折り曲げバネの個数の3倍である。従って、本例の微動ステージ装置のステージのX軸方向の固有振動数は、特開平11−271479公報に記載された微動ステージ装置のステージのX軸方向の固有振動数の約1.7倍である。 According to this example, both sides of the stage 1 are elastically supported by six bending springs arranged in series. That is, the stage 1 is supported by 12 bending springs. Therefore, the number of bending springs of the fine movement stage apparatus of this example is three times the number of bending springs of the fine movement stage apparatus described in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 11-271479 (Patent Document 1). Therefore, the natural frequency in the X-axis direction of the stage of the fine movement stage apparatus of this example is about 1.7 times the natural frequency in the X-axis direction of the stage of the fine movement stage apparatus described in JP-A-11-271479. is there.
図1の例では、ステージ1の突起部は4個であり、折り曲げバネは8個である。図2の例では、ステージ1の突起部は6個であり、折り曲げバネは12個である。従って、ステージ1の突起部の個数を多くすることにより、折り曲げバネの個数を多くすることができる。ステージ1の突起部の個数を多くするには、突起部のX方向の寸法を小さくすればよい。本発明によると、ステージ1の突起部の個数を多くすることによって、折り曲げバネの個数を増加することができる。 In the example of FIG. 1, the stage 1 has four protrusions and eight bending springs. In the example of FIG. 2, the number of protrusions on the stage 1 is six, and the number of bending springs is twelve. Therefore, the number of bending springs can be increased by increasing the number of protrusions of the stage 1. In order to increase the number of protrusions of the stage 1, the dimension of the protrusions in the X direction may be reduced. According to the present invention, the number of bending springs can be increased by increasing the number of protrusions of the stage 1.
図1及び図2に示した本発明による微動ステージ装置は、以下に説明するように、磁気ヘッド検査装置に適用可能である。しかしながら、本発明による微動ステージ装置は、半導体分野及び光学分野の検査装置にも適用可能である。即ち、本発明の微動ステージ装置は、微小移動が必要な機構、又は、微小位置決め用機構にも適用可能である。 The fine movement stage apparatus according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2 can be applied to a magnetic head inspection apparatus as described below. However, the fine movement stage device according to the present invention is also applicable to inspection devices in the semiconductor field and the optical field. That is, the fine movement stage device of the present invention can be applied to a mechanism that requires a minute movement or a minute positioning mechanism.
図3を参照して本発明による微粗動アクチュエータ装置の例を説明する。本例の微粗動アクチュエータ装置は、微動ステージ装置10、粗動テーブル11、基台12、シャフト13及びシャフト13を回転させる駆動手段(図示なし)を有し、リニアアクチュエータである。微動ステージ装置10は図2に記載された微動ステージ装置である。しかしながら、微動ステージ装置10は、図1に記載された微動ステージ装置であってもよい。微動ステージ装置10は、ステージ1と基材2とピエゾ素子3とを有する。
An example of the fine coarse actuator device according to the present invention will be described with reference to FIG. The fine coarse actuator device of this example is a linear actuator having fine
図示のように微動ステージ装置10の基材2の長手方向に沿ってX軸、基材2の幅方向に沿ってY軸、基材2の厚さ方向に沿ってZ軸をとる。ステージ1の移動方向MはX軸方向である。
As shown in the figure, the X-axis is taken along the longitudinal direction of the
微動ステージ装置10は、粗動テーブル11上に装着されている。駆動手段によってシャフト13を回転させると、粗動テーブル11は、シャフト13に沿って移動することができる。粗動テーブル11の移動方向NはX軸方向である。粗動テーブル11とシャフト13の間には、シャフトの回転を粗動テーブル11の直線運動に変換する機構が設けられている。このような機構として、例えば、シャフト13の周囲に形成されたネジと、粗動テーブル11の下面に設けられた雌ネジからなるネジ機構が使用されてよい。シャフト13が回転すると、シャフトのネジに係合する雌ねじがネジの進む方向と反対方向に移動する。それによって、粗動テーブル11はX軸方向に沿って移動する。
The fine
本例の微粗動アクチュエータ装置では、粗動テーブル11の移動とステージ1の移動を組み合わせることができる。比較的大きな移動が必要なときは、シャフト13を回転させることにより、粗動テーブル11を移動させる。比較的小さな移動、例えば、微動が必要な場合には、ピエゾ素子3により、ステージ1を移動させる。
In the fine coarse actuator device of this example, the movement of the coarse movement table 11 and the movement of the stage 1 can be combined. When a relatively large movement is required, the coarse motion table 11 is moved by rotating the
図4を参照して本発明による磁気ヘッド検査装置の例を説明する。本例の磁気ヘッド検査装置は、微粗動アクチュエータ装置20と、ヘッド固定ジグ31と、円板32と、円板回転機構33を有する。ヘッド固定ジグ31の先端には、磁気ヘッド35が装着されている。円板32は、円板回転機構33により回転する。
An example of a magnetic head inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The magnetic head inspection apparatus of this example includes a fine
微粗動アクチュエータ装置20は、図3に示した微粗動アクチュエータ装置であってよい。従って、微粗動アクチュエータ装置20は、微動ステージ装置10、粗動テーブル11、基台12、シャフト13及びシャフト13を回転させる駆動手段(図示なし)を有する。更に、微動ステージ装置10は、図1又は図2に記載された微動ステージ装置であってよい。従って、微動ステージ装置10は、ステージ1と基材2とピエゾ素子3と折り曲げばね4a〜4h、又は、4a〜4lを有する。ヘッド固定ジグ31は、微動ステージ装置10のステージ1に固定されている。
The fine
本例の磁気ヘッド検査装置では、微粗動アクチュエータ装置20の粗動テーブル11の移動によって、磁気ヘッド35を円板32の半径方向Rに移動可能であるが、ステージ1の移動によっても、磁気ヘッド35を円板32の半径方向Rに移動可能である。磁気ヘッド32を半径方向Rに比較的大きな距離移動させる場合には、シャフト13を回転させることにより、駆粗動テーブル11を移動させる。磁気ヘッド35を半径方向Rに比較的小さな距離移動させる場合、例えば、微動が必要な場合には、ピエゾ素子3により、ステージ1を移動させる。
In the magnetic head inspection apparatus of this example, the
こうして、本例によると、粗動テーブル11の移動とステージ1の移動を組み合わせることによって、磁気ヘッド35を円板32上の所定の位置に高精度にて、且つ、能率的に、位置決めすることができる。従って、高記録密度の磁気ディスク、即ち、トラック幅の狭い磁気ディスクのための磁気ヘッド35の検査が可能である。
Thus, according to this example, the
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。 Although the example of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described example, and it is easy for those skilled in the art to make various modifications within the scope of the invention described in the claims. Will be understood.
1…ステージ、1a…ステージ本体、1b、1c、1d、1e、1f、1g…ステージ突起部、2…基材、2a…孔、3…ピエゾ素子、4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、4k、4l…折り曲げバネ(弾性支持部材)、10…微動ステージ装置、11…粗動テーブル、12…基台、13…シャフト、20…微粗動アクチュエータ装置、31…ヘッド固定ジグ、32…円板、33…円板回転機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stage 1a ... Stage
Claims (10)
前記折り曲げばねは、前記ステージの移動方向に沿って伸縮するように配置され、前記ステージの移動方向に沿って延びる前記ステージの2つの側面の各々に沿って直列に配置され、
前記ステージの2つの側面の各々に複数の突起部が設けられ、該突起部の2つの側面の各々に前記折り曲げばねが装着されていることを特徴とする微動ステージ装置。 In a fine movement stage device having a base, a stage relatively movable with respect to the base, and a bending spring that elastically supports the stage with respect to the base,
The bending spring is arranged so as to expand and contract along the moving direction of the stage, and is arranged in series along each of two side surfaces of the stage extending along the moving direction of the stage ,
A fine movement stage device , wherein a plurality of projections are provided on each of two side surfaces of the stage, and the bending spring is mounted on each of the two side surfaces of the projection .
前記微動ステージ装置は、基体と、該基体に対して相対的に可動なステージと、該ステージを前記基体に対して弾性的に支持する折り曲げばねと、を有し、前記折り曲げばねは、前記ステージの移動方向に沿って伸縮するように配置され、前記ステージの移動方向に沿って延びる前記ステージの2つの側面の各々に沿って直列に配置されており、
前記ステージの2つの側面の各々に複数の突起部が設けられ、該突起部の2つの側面の各々に前記折り曲げばねが装着されていることを特徴とする微粗動アクチュエータ装置。 A fine movement stage device; a coarse movement table that supports the fine movement stage device; a base that movably supports the coarse movement table; and a drive device that drives the coarse movement table relative to the base. In the fine coarse actuator device,
The fine movement stage device includes a base, a stage relatively movable with respect to the base, and a bending spring that elastically supports the stage with respect to the base, and the bending spring includes the stage. Arranged along the direction of movement of the stage, and arranged in series along each of the two side surfaces of the stage extending along the direction of movement of the stage ,
A fine coarse actuator device , wherein a plurality of protrusions are provided on each of two side surfaces of the stage, and the bending spring is mounted on each of the two side surfaces of the protrusion .
前記微粗動アクチュエータ装置は、微動ステージ装置と、該微動ステージ装置を支持する粗動テーブルと、該粗動テーブルを移動可能に支持する基台と、前記粗動テーブルを前記基台に対して駆動する駆動装置と、を有し、前記微動ステージ装置は、基体と、該基体に対して相対的に可動なステージと、該ステージを前記基体に対して弾性的に支持する折り曲げばねと、を有し、前記ヘッド支持部材は前記ステージに装着され、
前記折り曲げばねは、前記ステージの移動方向に沿って伸縮するように配置され、前記ステージの移動方向に沿って延びる前記ステージの2つの側面の各々に沿って直列に配置されており、
前記ステージの2つの側面の各々に複数の突起部が設けられ、該突起部の2つの側面の各々に前記折り曲げばねが装着されていることを特徴とする磁気ヘッド検査装置。 A disk, a disk rotation mechanism for rotating the disk, a head support member for supporting a magnetic head to be inspected, and the head support member so that the magnetic head moves in a radial direction of the disk In a magnetic head inspection device having a fine coarse actuator device for moving
The fine coarse actuator device includes a fine movement stage device, a coarse movement table that supports the fine movement stage device, a base that movably supports the coarse movement table, and the coarse movement table with respect to the base. The fine movement stage device includes a base, a stage relatively movable with respect to the base, and a bending spring that elastically supports the stage with respect to the base. The head support member is mounted on the stage;
The bending spring is arranged so as to expand and contract along the moving direction of the stage, and is arranged in series along each of two side surfaces of the stage extending along the moving direction of the stage ,
A magnetic head inspection apparatus , wherein a plurality of protrusions are provided on each of the two side surfaces of the stage, and the bending spring is mounted on each of the two side surfaces of the protrusions .
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