JPH11232806A - 圧電式ナノポジショナー - Google Patents

圧電式ナノポジショナー

Info

Publication number
JPH11232806A
JPH11232806A JP10139627A JP13962798A JPH11232806A JP H11232806 A JPH11232806 A JP H11232806A JP 10139627 A JP10139627 A JP 10139627A JP 13962798 A JP13962798 A JP 13962798A JP H11232806 A JPH11232806 A JP H11232806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
housing
positioner
transducer
electrical
mechanical transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10139627A
Other languages
English (en)
Inventor
Raymond Karam
レイモンド・カラム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phase Metrics Inc
Original Assignee
Phase Metrics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phase Metrics Inc filed Critical Phase Metrics Inc
Publication of JPH11232806A publication Critical patent/JPH11232806A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G11B5/4826—Mounting, aligning or attachment of the transducer head relative to the arm assembly, e.g. slider holding members, gimbals, adhesive
    • G11B5/483—Piezoelectric devices between head and arm, e.g. for fine adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04—Fine scanning or positioning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/10—Structure or manufacture of housings or shields for heads
    • G11B5/102—Manufacture of housing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/1272—Assembling or shaping of elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/455—Arrangements for functional testing of heads; Measuring arrangements for heads
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/028—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors along multiple or arbitrary translation directions, e.g. XYZ stages
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details
    • H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/22—Methods relating to manufacturing, e.g. assembling, calibration
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers
    • G11B2220/25—Disc-shaped record carriers characterised in that the disc is based on a specific recording technology
    • G11B2220/2508—Magnetic discs
    • G11B2220/2516—Hard disks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B27/00—Editing; Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Monitoring; Measuring tape travel
    • G11B27/36—Monitoring, i.e. supervising the progress of recording or reproducing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B33/00—Constructional parts, details or accessories not provided for in the other groups of this subclass
    • G11B33/10—Indicating arrangements; Warning arrangements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20264—Piezoelectric devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Moving Of Heads (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面外移動が小さくて、移動量が大きい、磁
気記録ヘッドのような対象物を移動させることができる
ナノポジショナーを提供する。 【解決手段】 このポジショナーは、内側開口部を持つ
ハウジングを有する。ハウジングは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ
軸を含む座標系内にある。ハウジングの内側開口部に
は、少なくとも２つのたわみ継手インサートによって電
気／機械トランスデューサが結合される。トランスデュ
ーサの膨張または収縮によってｘ軸またはｙ軸に沿って
ハウジングの移動が生じる。たわみ継手インサートによ
って、組み立て時にトランスデューサをハウジングのｚ
軸沿いの平面外移動ができるだけ小さくなるよう内側開
口部内で調整することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、磁気記録ヘッド、
あるいは原子間力顕微鏡のプローブのような対象物を移
動させることができるポジショナーに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク装置は、隣接したいくつ
かの回転磁気ディスクに情報を書き込み、そこから情報
を読み取る複数の磁気記録ヘッドを有する。通常は、各
ディスクの各面と対応させてそれぞれ記録ヘッドが設け
られる。磁気ヘッドは、ディスクを磁化し、その磁界を
検出することによってデータの書き込み、読み取りを行
う。各記録ヘッドは、回転ディスクによって作り出され
る空気流と共に作用して空気軸受を形成する空気軸受面
を有する。空気軸受は、記録ヘッドをディスク表面と分
離して機械的摩耗を防止する。また、空気軸受はヘッド
とディスクとの間の磁気結合を減少させる。空気軸受に
ついては、これらの２つの構成部分の間に好ましくない
接触を引き起こすことなく空気軸受の高さをできるだけ
小さくすることが望ましい。
【０００３】各磁気記録ヘッドは、通常たわみアームの
ジンバルに取り付けられる。各たわみアームは、ボイス
コイルモータを有するアクチュエータに取り付けられ
る。ボイスコイルモータは、ヘッドをディスクの表面の
全面にわたって移動させて、異なるトラックのデータに
アクセスするよう作動させることができる。たわみアー
ム、ジンバル、ヘッドは、一般にヘッド −ジンバルア
センブリ（ＨＧＡ）と呼ばれる。ＨＧＡは、記録ヘッド
にとって最適な空気軸受を生じさせるよう設計されてい
る。
【０００４】記録ヘッドは、これまでフェライトヘッ
ド、薄膜ヘッド及び磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドのようない
くつかのタイプのものが開発されている。ＭＲヘッド
は、通常、ディスクを磁化する（データを書き込む）た
めの素子、及びこの素子と別のディスクの磁界を検出す
る（データを読み取る）ための磁気抵抗素子を有する。
製造プロセスの結果、ＭＲ素子は書込み素子から空間的
にずれることがある。これら２つの素子の間のずれを測
定し、ディスクドライブコントローラを読取り素子と書
込み素子の間の差を補償するようにプログラムすること
が望ましい。
【０００５】記録ヘッドはダイナミックヘッドテスタで
測定される。ダイナミックヘッドテスタは、回転磁気デ
ィスクと、ＨＧＡあるいは個々のヘッドを支持すること
ができる取付け具を有する。この取付け具は、ヘッドを
回転磁気ディスクの近傍へ移動させる粗ポジショナーに
結合される。ダイナミックヘッドテスタは、ヘッドに接
続されてヘッドの様々な動電気特性を試験するための種
々のルーチンを実行する試験回路を具備する。テスタ
は、非常に小さいインクリメントずつヘッドを動かして
ＭＲヘッドのずれのような試験データを得ることができ
る精細ポジショナーを具備する。精細ポジショナーによ
る移動は、ナノメーターのオーダーにできる。
【０００６】テスタによって測定された動的測定値の一
部は、ヘッドが組み込まれたディスクドライブのメモリ
に記憶される。ディスクドライブの正しい最適動作を確
保するためには、正確な動的測定値を得ることが望まし
い。従って、精細ポジショナーは試験時に正確にヘッド
を動かすことが肝要である。
【０００７】多くのディスクドライブメーカーは、ハー
ドディスク装置に組み込む前にすべての記録ヘッドを試
験する。従って、動的試験はドライブの一つの製造工程
になる。その結果、各記録ヘッドを試験するのに要する
時間の短縮は、メーカーにとって何１００万ドルものコ
スト節減につながることがある。試験時間には、ヘッド
をディスクに対して相対的に移動させる都度必要になる
ポジショナーの機械的整定時間が含まれる。従って、非
常に精細な解像度と比較的短い整定時間を有する精細ポ
ジショナーの供給が要望される。
【０００８】図１は、独国のピエゾシステムイエナ (Pi
ezosystem Jena)社が販売している従来技術のナノポジ
ショナーを示す。図示のイエナポジショナーは、ポジシ
ョナーハウジング３の開口部２内に設けられた圧電トラ
ンスデューサ１を有する。ハウジング３の一端部４は基
板に取り付けられ、空間的に固定されている。ハウジン
グの他端部５には、通常試験用取付け具（図示省略）が
取り付けられる。トランスデューサ１の両端間に電圧を
印加すると、圧電材料は膨張させられ、ハウジングの自
由端５をｙ軸に沿って移動させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】非常に正確なポジショ
ナーを得るためには、平面外移動とも呼ばれるハウジン
グの自由端５のｚ軸沿いの移動をなくすことが望まし
い。イエナポジショナーは、自由端５が１００ミクロン
移動すると、８０ナノメーターまでの範囲の平面外移動
を生じる。従って、従来技術のポジショナーと比較して
平面外移動の小さいナノポジショナーの供給が要望され
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気記録ヘッ
ドのような対象物を移動させることができるポジショナ
ーにある。本発明のポジショナーは内側開口部を持つハ
ウジングを有する。ハウジングはｘ軸、ｙ軸及びｚ軸か
らなる座標系内に配置される。ハウジングの内側開口部
には、少なくとも２つのたわみ継手インサートによって
電気／機械トランスデューサが結合されている。トラン
スデューサの膨張または収縮によって、ｘ軸またはｙ軸
に沿いのハウジングの動きが生じる。たわみ継手インサ
ートは、組み立て時にトランスデューサをハウジングの
ｚ軸沿いの平面外移動ができるだけ小さくなるよう内側
開口部内で調整することを可能にする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、ダイナミックヘッドテ
スタ、あるいは原子間力顕微鏡のプローブ内に置かれた
磁気記録ヘッドのような対象物を移動させることができ
るポジショナーにある。本発明のポジショナーは、ハウ
ジングの内側開口部に取り付けられた電気／機械トラン
スデューサを有する。トランスデューサは、圧電トラン
スデューサ、電気ひずみセラミックアクチュエータ、ク
ォーツ、磁気ひずみデバイスあるいは膨張、収縮するこ
とができる任意の磁気デバイスを用いることができる。
ハウジングの端部には対象物に結合され、ｘ軸、ｙ軸及
びｚ軸を有する座標系内にその端部が置かれる。トラン
スデューサは、電界をかけられると、膨張あるいは収縮
する。トランスデューサの膨張／収縮の軸線は、ｘ軸に
対して斜角をなす角位置に置かれる。トランスデューサ
の何らかの膨張／収縮は、ｙ軸に沿ってハウジングの端
部を動かす力のモーメントを生じさせる。
【００１２】トランスデューサは、少なくとも２つのた
わみ継手インサートによってハウジングの内側開口部に
取り付けられる。これらのインサートは、ｚ軸沿いのハ
ウジングの移動量が最小となるようにトランスデューサ
を開口部内で位置決めする。一例として、このポジショ
ナーは、ｚ軸方向の平面外移動がわずか１〜３ナノメー
トルのしか起こらずに、ｙ軸方向には２００ミクロン移
動させることができる。その上、このポジショナーは、
ダイナミックヘッドテスタで使用して、５ミリ秒以内に
２.５ミクロン移動させ、整定させることができる。本
願では、ダイナミックヘッドテスタに関して説明する
が、本発明のポジショナーは機械的動作が必要なあらゆ
る装置、構造あるいはアセンブリで使用することができ
るということは理解できよう。一例として、本発明のポ
ジショナーは、集積回路、集積回路マスク等を作り、検
査するためのリソグラフィプロセスを行う機器で、ある
いは原子間力顕微鏡のプローブを移動させるために使用
することができる。
【００１３】次に、添付図面を参照記号によって参照し
つつ説明する。図２には本発明実施形態のポシショナー
１０が示されている。本ポジショナー１０は、内側開口
部１４を持つハウジング１２を有する。ハウジング１２
は、通常、空間的に固定された基端１６と、動くことが
できる遠端１８を有する。遠端１８は、ｘ軸、ｙ軸及び
ｚ軸を有する座標系内に置かれている。遠端１８には磁
気記録ヘッド試験用取付け具（図示省略）あるいはその
他の装置をハウジング１２に取り付けられるようにする
取り付け穴２０を設けることもできる。基端１６は、ポ
ジショナーを剛構造体に取り付けるために使用する取り
付け穴２１を備えている。
【００１４】電気／機械トランスデューサ２２は、内側
開口部１４内でハウジング１２に取り付けられている。
電気／機械トランスデューサ２２は、導線２７によって
外部の駆動回路２６に接続された一対の電極２４を有す
る圧電デバイスあるいは電気ひずみデバイスを使用する
ことができる。駆動回路２６は、トランスデューサ２２
にこのデバイスを膨張または収縮させる電界を供給す
る。膨張または収縮はトランスデューサの縦軸ＣＬに沿
って起こる。この縦軸はｘ軸に対して傾斜している。
【００１５】図３に示すように、トランスデューサ２２
の膨張または収縮は、ｙ軸に沿ってハウジングを偏向さ
せるモーメントを生じさせる。一実施形態として、ハウ
ジング１２と開口部１４は、膨張したトランスデューサ
２２によって生じる力のモーメントによって偏向される
平行六面体を形成する。ハウジング１２は、剛性を小さ
くし、ポジショナーの蝶番となる内側切欠部２８を開口
部１４の４つの角隅部に形成させてもよい。
【００１６】電気／機械トランスデューサ２２は一対の
たわみ継手インサート３０によってハウジング１２に結
合される。図３に示すように、たわみ継手インサート３
０は、ポジショナー１０が作動した時トランスデューサ
２２をハウジング１２の回りに回転させる。たわみ継手
３０は、トランスデューサ２２の機械的歪を減少させ
る。
【００１７】たわみ継手インサート３０は、各々トラン
スデューサ２２の縦軸からそれた回転中心３１を有す
る。この縦軸からそれた回転中心３１は、トランスデュ
ーサ２２の所与の膨張／収縮インクリメント値に対し
て、ハウジング１２のより大きな移動を生じさせる。こ
の回転中心３１を縦軸からそらしたことによってポジシ
ョナーの動作範囲が拡大される。例えば、従来技術のナ
ノポジショナーでは、動作範囲は通常１００ミクロンま
でである。本発明のポジショナーは、最大２００ミクロ
ンの範囲内で動作することができる。
【００１８】図４及び５に示すように、各たわみ継手３
０は、一対のスリット３６によって基部３４から分離さ
れる継手部３２を有する。継手部３２はトランスデュー
サ２２に固着されている。基部３４はハウジング１２に
取り付けられている。継手部３２は、ジンバル３８によ
って基部３４に結合されている。ジンバル３８によっ
て、トランスデューサ２２はハウジング１２の回りに回
転可能である。
【００１９】ハウジング１２はアルミニウムを材料とし
て形成することができる。たわみ継手３０は鋼材で形成
することが可能である。この組合せによれば、比較的低
い共振周波数を持つポジショナー構造が得られるという
ことが確認されている。このために、このハウジングで
は、起動されたとき、迅速に振動が減衰することによっ
て、比較的短い整定時間が達成される。整定時間が短い
と、それだけポジショナー１０の速度が速くなる。鋼製
インサート３０も、比較的降伏強度が高く、ライフサイ
クルが長いので、ポジショナーは、ジンバル３８を損傷
することなく反復起動することができる。鋼製たわみ継
手インサート３０について説明したが、インサート３０
はアルミニウムのような他の材料で形成することもでき
るということは理解できよう。
【００２０】図６は、ハウジング１２にトランスデュー
サ２２を組み付ける方法を図解したものである。まず、
トランスデューサ２２をたわみ継手インサート３０に取
り付けて、単独のサブアセンブリとする。次に、このト
ランスデューササブアセンブリを開口部１４に挿入す
る。そして、トランスデューサ２２に電界をかけ、ハウ
ジングの移動量を測定する。
【００２１】次に、図６b に示すように、一方のたわみ
継手インサート３０を開口部１４内で動かす。インサー
ト３０のジンバル３８によって、トランスデューサ２２
は開口部１４内で回転可能である。トランスデューサ２
２に再度電界をかけ、ハウジングの移動量を測定する。
一方のたわみ継手インサート３０を動かして、電界をト
ランスデューサ２２に印加し、ハウジングの移動量を測
定するプロセスをいくつかのインサート３０の移動位置
について繰り返す。次に、データを解析して、ｚ軸方向
の移動量が最小となるインサート３０の位置を決定す
る。
【００２２】図２に示すように、複数のハウジング溝４
２に接着剤４０を注入して、たわみ継手インサート３０
及びトランスデューサ２２をハウジング１４に固定する
ようにすることも可能である。組み立てプロセスで片方
のインサート３０を移動させる場合について説明した
が、トランスデューサ２２を駆動し、ハウジングの移動
量を測定する各サイクルの間に両方のインサート３０を
移動させるようにすることが可能なことは理解できよ
う。たわみ継手インサート３０によって、トランスデュ
ーサ２２は、開口部内で、ハウジングの遠端１８のｚ軸
方向の移動量が最小となる位置に動かすことが可能とな
る。
【００２３】ハウジング１２は、ハウジング１２のねじ
り剛性を大きくするねじり横木４４を設けることが望ま
しい。ねじり剛性を大きくすると、電界をトランスデュ
ーサ２２に印加したときのｚ軸方向の平面外移動が小さ
くなる。
【００２４】図７は、対象物を２つの方向に移動させる
ことができるポジショナー１００の別の実施形態を示し
たものである。この実施形態において、ポジショナー１
００はハウジング１０６に２つの内側開口部１０２及び
１０４を有する。各開口部１０２及び１０４は、内部に
それぞれ電気／機械トランスデューサ１０８及び１１０
を有する。これらのトランスデューサ１０８及び１１０
は、たわみ継手インサート１１２及び１１４によってハ
ウジング１０６に結合することができる。トランスデュ
ーサ１０８及び１１０は、デバイスの膨張または収縮を
起こさせる駆動回路（図示省略）に接続されている。
【００２５】トランスデューサの各段は、それぞれトラ
ンスデューサ１０８及び１１０によって偏向される平行
六面体として形成することができる。ハウジング１０６
には、剛性を小さくし、ポジショナー１００の蝶番継手
を形成する内部スリット１１６及び切欠部１１８を設け
てもよい。ただし、ポジショナー１００は、これらのス
リット１１６や切欠部１１８がなくとも実施可能である
ということは理解できよう。また、ハウジング１０６
は、各開口部１０２及び１０４内にねじれ横木１２０を
設けてもよい。
【００２６】ハウジング１０６の遠端には、顕微鏡プロ
ーブや試験用取付け具のような対象物をポジショナーに
取り付けることができるようにするための取り付け穴１
２２を設けてもよい。この遠端はｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を
有する座標系内にある。基端にも、ポジショナーを剛構
造体に取り付けるための取り付け穴１２４を設けること
ができる。
【００２７】トランスデューサ１０８の膨張／収縮は、
ハウジング遠端のｙ軸沿いの移動を引き起こすモーメン
トを生じさせる。また、トランスデューサ１１０の膨張
／収縮は、ハウジング遠端のｘ軸沿いの移動を引き起こ
すモーメントを生じさせる。トランスデューサ１０８及
び１１０は、図６a及び６bに示した方法で組み立てるこ
とによって、ｚ軸方向の平面外移動量が最小となるトラ
ンスデューサ位置を見つけることが望ましい。
【００２８】図８は、磁気記録ヘッドの動電気試験を行
うことができるテスタ２００内に組み込まれたポジショ
ナー１００を示したものである。テスタ２００内には、
スピンドル２０４によって回転させられる磁気ディスク
２０２がある。さらに、テスタ２００はヘッド−ジンバ
ルアセンブリ（ＨＧＡ）２０８を支持することができる
取付け具２０６を有する。ここでは、ＨＧＡ取付け具を
用いる場合について図示、説明したが、個々に記録ヘッ
ドを支持する取付け具をテスタ２００に取り付けること
が可能なことはもちろんである。
【００２９】取付け具２０６は、ポジショナー１００の
遠端に固着される。ポジショナー１００は、ＨＧＡ２０
８の粗移動を行うｘ−ｙテーブル２１０に取り付けられ
る。テスタ２００は、ｘ−ｙテーブル２１０及びポジシ
ョナー１００を駆動することができる駆動回路／テスタ
回路２１２を具備する。駆動回路／テスタ回路２１２
は、コンピュータ２１４及びＨＧＡ２０８の磁気記録ヘ
ッドに接続されている。テスタ回路２１２及びコンピュ
ータ２１４は磁気記録ヘッドの種々の電気特性を測定
し、記憶するための試験ルーチンを実行する。また、コ
ンピュータ２１４は、ＨＧＡ２０８を回転ディスク２０
２に対して相対的に移動させるために、ｘ−ｙテーブル
２１０及びポジショナー１００の駆動回路を制御するこ
とができる。
【００３０】動作については、まずオペレーターが取付
け具２０６にＨＧＡ２０８を装着すると、ｘ−ｙテーブ
ル２１０がＨＧＡ２０８をディスク２０２の近傍まで移
動させる。そして、コンピュータ２１４がＨＧＡ ２０
８のヘッドについて一連の電気試験を行う。ポジショナ
ーのトランスデューサは、試験ルーチン実行時にヘッド
の微細運動を行わせるように駆動することができる。例
えば、ポジショナー１００は、磁気抵抗ヘッドのずれを
測定するための電気試験中にＨＧＡ２０８を移動させる
ことができる。試験後、ｘ−ｙテーブル２１０は、オペ
レーターが部品を取り換えて、上記プロセスを繰り返す
ことができるように、ＨＧＡ２０８を元の位置に移動さ
せる。
【００３１】以上、本発明を特定の実施形態について説
明し、添付図面に図示したが、これらの実施形態はもっ
ぱら例示説明のためのものであって、広義に解釈される
本発明を限定するものではなく、当業者にとっては種々
の他の修正態様を想到することが可能であるから、本発
明は本願で開示し、説明した特定の構造及び構成に限定
されるものではない。例えば、図７に示すポジショナー
１００が図８のテスタに組み込まれるとして説明した
が、図８に示し、説明したシステムで図２のポジショナ
ー使用することができるということは理解できよう。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、磁気記録ヘッドなどデ
バイスの位置決めを正確かつ迅速に行うことができ、こ
の種のデバイスの製造、試験における能率を著しく改善
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のポジショナーの平面図である。
【図２】 本発明実施形態のポジショナーの平面図であ
る。
【図３】 ポジショナーの偏向位置における平面図であ
る。
【図４】 たわみ継手の平面図である。
【図５】 図４に示すたわみ継手の立側面図である。
【図６】 ポジショナーのハウジングの開口部内に配置
されたトランスデューサと一対のたわみ継手インサート
を示す断面図である。
【図７】 他の実施形態のポジショナーを示す斜視図で
ある。
【図８】 本発明のポジショナーを使用する磁気記録ヘ
ッドのダイナミックテスタの斜視図である。
【符号の説明】
１０ ポジショナー、１２ ハウジング、１４ 開口
部、２２ 電気／機械トランスジューサ、２４ 電極、
２６ 駆動回路。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の内側開口部を有するハウジング
    と、 上記第１の内側開口部内に配置された第１の電気／機械
    トランスデューサと、 上記第１の電気／機械トランスデューサを上記ハウジン
    グに結合する少なくとも２つの第１のたわみ継手インサ
    ートと、を具備したポジショナー。
  2. 【請求項２】 上記ハウジングに複数の溝を設け、その
    溝に上記第１のたわみ継手インサートをハウジングに固
    着するための接着剤をさらに具備した請求項１記載のポ
    ジショナー。
  3. 【請求項３】 上記第１の電気／機械トランスデューサ
    に電界をかけてその第１の電気／機械トランスデューサ
    に膨張／収縮を生じさせ、かつハウジングの移動を生じ
    させる駆動回路をさらに具備した請求項１記載のポジシ
    ョナー。
  4. 【請求項４】 記録ヘッドを試験するテスタにおいて、 ディスクと、 上記ディスクを回転させるスピンドルと、 記録ヘッドを支持する取付け具と、 上記ディスク近傍まで記録ヘッドを移動させる第１のポ
    ジショナーと、 上記第１のポジショナーに結合されていて、上記記録ヘ
    ッドを上記ディスクに対して相対的に移動させる第２の
    ポジショナーで、 上記取付け具に結合され、第１の内側開口部を有するハ
    ウジングと、 上記第１の内側開口部内に設けられた第１の電気／機械
    トランスデューサと、 上記第１の電気／機械トランスデューサを上記ハウジン
    グに結合する少なくとも２つの第１のたわみ継手インサ
    ートと、を具備する第２のポジショナーと、 上記第１の電気／機械トランスデューサに電界をかけて
    上記ハウジングの移動を生じさせるための駆動回路と、 上記記録ヘッドに接続されていてその記録ヘッドを試験
    するテスタ回路と、を具備したテスタ。
  5. 【請求項５】 電気／機械トランスデューサ及びハウジ
    ングを具備するポジショナー用のたわみ継手インサート
    において、 電気／機械トランスデューサに取り付けられる継手部
    と、 スリットによって上記継手部と分離され、上記ハウジン
    グに取り付けられる基部と、 上記継手部を上記基部に結合するジンバルと、を具備し
    たたわみ継手インサート。
  6. 【請求項６】 ポジショナーを組み立てる方法におい
    て、 ａ）電気／機械トランスデューサを少なくとも２つの第
    １のたわみ継手インサートに取り付けるステップと、 ｂ）上記電気／機械トランスデューサ及び上記第１のた
    わみ継手インサートをハウジングの内側開口部に挿入す
    るステップと、 ｃ）電界を上記電気／機械トランスデューサにかけて、
    上記ハウジングを移動させるステップと、 ｄ）ハウジングの移動量を測定するステップと、 ｅ）上記第１のたわみ継手インサートの１つを動かすス
    テップと、 ｆ）上記ステップ（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すステップ
    と、を具備した方法。
  7. 【請求項７】 上記ステップ（ｆ）の後に、上記第１の
    たわみ継手インサートを接着するステップをさらに具備
    した請求項６記載の方法。
JP10139627A 1997-06-18 1998-05-21 圧電式ナノポジショナー Pending JPH11232806A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/878,236 US5903085A (en) 1997-06-18 1997-06-18 Piezoelectric nanopositioner
US08/878236 1997-06-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11232806A true JPH11232806A (ja) 1999-08-27

Family

ID=25371638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10139627A Pending JPH11232806A (ja) 1997-06-18 1998-05-21 圧電式ナノポジショナー

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5903085A (ja)
JP (1) JPH11232806A (ja)
KR (1) KR19990006411A (ja)
DE (1) DE19826984A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009541079A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 ユ スン Ｍｅｍｓベース形のナノポジショナおよびナノマニピュレータ
JP2010022159A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Akita Univ 作動変換型変位拡大装置
JP2016073006A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 有限会社メカノトランスフォーマ ステージ装置およびそれに用いる駆動機構
JP2017067570A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 学校法人金沢工業大学 試料保持・走査機構、走査型プローブ顕微鏡及び探針の製造方法

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639581B1 (en) 1995-11-17 2003-10-28 Immersion Corporation Flexure mechanism for interface device
US6104125A (en) * 1998-01-26 2000-08-15 Industrial Technology Research Institute Linear actuator
US6249064B1 (en) * 1998-06-05 2001-06-19 Seagate Technology Llc Magneto-striction microactuator
US6697043B1 (en) 1999-12-21 2004-02-24 Immersion Corporation Haptic interface device and actuator assembly providing linear haptic sensations
US6236201B1 (en) * 1999-02-01 2001-05-22 Guzik Technical Enterprises Magnetic head and disk tester with pitch correction
GB2363245B (en) 1999-04-21 2003-07-16 Seagate Technology Llc Adaptive h-infinity hardware controller for disc drive actuator control
US6693622B1 (en) 1999-07-01 2004-02-17 Immersion Corporation Vibrotactile haptic feedback devices
US8169402B2 (en) * 1999-07-01 2012-05-01 Immersion Corporation Vibrotactile haptic feedback devices
US7561142B2 (en) * 1999-07-01 2009-07-14 Immersion Corporation Vibrotactile haptic feedback devices
US6638625B1 (en) * 1999-09-22 2003-10-28 Npoint, Inc. Linear nanopositioning translational motion stage based on novel composite materials
US6609430B1 (en) 2000-05-09 2003-08-26 Shrinivas G. Joshi Low profile transducer for flow meters
US6445284B1 (en) 2000-05-10 2002-09-03 Juan Manuel Cruz-Hernandez Electro-mechanical transducer suitable for tactile display and article conveyance
US6940277B2 (en) * 2000-11-17 2005-09-06 University Of South Florida Giant magnetoresistance based nanopositioner encoder
US6820495B2 (en) * 2000-11-21 2004-11-23 Csir Strain/electrical potential transducer
US6791669B2 (en) 2001-04-12 2004-09-14 Nikon Corporation Positioning device and exposure apparatus including the same
US6736361B2 (en) 2001-09-04 2004-05-18 Nline Corporation Semiconductor wafer positioning system and method
EP1493530A1 (de) * 2003-07-04 2005-01-05 HESS, Peter Werkzeugkopf mit piezoelektrischen Aktuatoren
US7348709B2 (en) * 2004-04-16 2008-03-25 Npoint, Inc. Heavy-load nanopositioner with dual-parallel flexure design
DE502005005160D1 (de) * 2005-05-12 2008-10-02 Physik Instr Pi Gmbh & Co Kg Miniaturisierte zweiachsen-piezo-betätigungseinrichtung
CN1306248C (zh) * 2005-08-26 2007-03-21 哈尔滨工业大学 宏／微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统
CN1306247C (zh) * 2005-08-26 2007-03-21 哈尔滨工业大学 宏／微双重驱动的大行程高速纳米级精度的平面定位系统
DE102006034162B4 (de) * 2006-04-21 2008-11-27 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Piezoelektrische Einachsen-Verstelleinrichtung
US7554154B2 (en) * 2006-07-28 2009-06-30 Alpha Omega Semiconductor, Ltd. Bottom source LDMOSFET structure and method
DE102006044285A1 (de) * 2006-08-14 2008-02-21 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Verstelleinrichtung mit hoher Positionsauflösung, auch im Nano- oder Subnanometerbereich
US8169750B1 (en) * 2006-09-11 2012-05-01 Guzik Technical Enterprises Removable nanopositioning cartridge for magnetic head and disk testers
WO2009046445A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Halcyon Molecular Sequencing nucleic acid polymers with electron microscopy
EP2349638A4 (en) * 2008-10-09 2013-10-02 Newcastle Innovation Ltd POSITIONING SYSTEM AND METHOD
GB0908780D0 (en) * 2009-05-21 2009-07-01 Univ Leiden A nano-scale manipulator
US8958270B2 (en) 2010-07-07 2015-02-17 California Institute Of Technology Monolithic flexure pre-stressed ultrasonic horns
KR101678065B1 (ko) * 2010-12-09 2016-12-07 삼성전자 주식회사 위치 정렬 장치 및 이의 조인트 모듈
EP3118630A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Positioning arm for and method of placing a scan head on a support surface
CN105666158A (zh) * 2016-03-15 2016-06-15 安徽机电职业技术学院 一种带有电动调节装置的工作台
US10184607B2 (en) * 2016-05-18 2019-01-22 Aerotech, Inc. Open frame, parallel, two axis flexure stage with yaw compensation
WO2024035597A2 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Renaissance Scientific, Inc. Nanopositioner and piezoelectric actuator

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3891869A (en) * 1973-09-04 1975-06-24 Scarpa Lab Inc Piezoelectrically driven ultrasonic generator
US4087715A (en) * 1976-11-18 1978-05-02 Hughes Aircraft Company Piezoelectric electromechanical micropositioner
JPS58213484A (ja) * 1982-06-04 1983-12-12 Nec Corp 差動型変位発生機構
US4506154A (en) * 1982-10-22 1985-03-19 Scire Fredric E Planar biaxial micropositioning stage
US4694477A (en) * 1983-12-21 1987-09-15 Hewlett-Packard Company Flexure stage alignment apparatus
US4613782A (en) * 1984-03-23 1986-09-23 Hitachi, Ltd. Actuator
JPS61177177A (ja) * 1985-01-29 1986-08-08 Tokyo Juki Ind Co Ltd 圧電素子を用いたアクチユエ−タ
US4727278A (en) * 1985-10-04 1988-02-23 Micro Pulse Systems, Inc. Piezoelectric multiaxis micropositioner
DE3632964A1 (de) * 1986-09-27 1988-04-07 Physik Instr Pi Gmbh & Co Prod Piezoelektrisches stellglied
US4886382A (en) * 1987-02-09 1989-12-12 Nec Corporation Printing hammer comprising two hinge parts coupling an arm to a base member on both sides of a hinge coupling the arm to a piezoelectric actuator
US4874978A (en) * 1987-06-09 1989-10-17 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Device for magnifying displacement of piezoelectric element or the like and method of producing same
DE3841416A1 (de) * 1987-12-09 1989-07-13 Max Co Ltd Vorrichtung zur vergroesserung sehr kleiner verschiebungen und druckkopf unter verwendung dieser vorrichtung
JP2615392B2 (ja) * 1988-03-31 1997-05-28 工業技術院長 工具微動台
JPH02106983A (ja) * 1988-10-17 1990-04-19 Murata Mfg Co Ltd 圧電機能部品
US5015850A (en) * 1989-06-20 1991-05-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Microfabricated microscope assembly
EP0510698B1 (en) * 1991-04-25 1995-06-28 Nec Corporation Displacement amplification mechanism using piezoelectric element
US5351412A (en) * 1991-06-11 1994-10-04 International Business Machines Corporation Micro positioning device
DE69318662T2 (de) * 1992-10-02 1998-11-26 Philips Electronics Nv Elektromechanische Verschiebevorrichtung und geeigneter Aktuator zur Verwendung in einer derartigen Verschiebevorrichtung
US5604413A (en) * 1994-09-07 1997-02-18 Polytechnic University Apparatus for improving operational performance of a machine or device
JP2658930B2 (ja) * 1994-12-27 1997-09-30 日本電気株式会社 圧電型回転駆動装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009541079A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 ユ スン Ｍｅｍｓベース形のナノポジショナおよびナノマニピュレータ
JP2010022159A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Akita Univ 作動変換型変位拡大装置
JP2016073006A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 有限会社メカノトランスフォーマ ステージ装置およびそれに用いる駆動機構
JP2017067570A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 学校法人金沢工業大学 試料保持・走査機構、走査型プローブ顕微鏡及び探針の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE19826984A1 (de) 1999-01-14
KR19990006411A (ko) 1999-01-25
US5903085A (en) 1999-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11232806A (ja) 圧電式ナノポジショナー
KR100465392B1 (ko) 저장 장치용 암 조립체, 저장 장치 및 밀리액추에이터 제어 방법
US7719798B2 (en) Rotational micro-actuator integrated with suspension of head gimbal assembly, and disk drive unit with the same
US7768746B2 (en) Rotational micro-actuator with a rotatable plate, head gimbal assembly and disk drive device with the same
KR101534343B1 (ko) 플렉셔 통합형 마이크로액추에이터용 시스템, 방법 및 장치
US6501210B1 (en) Positioning mechanism having elongate bending elements oriented perpendicular to the direction of movement
US6922305B2 (en) Apparatus and method for reducing vibrational excitation in storage devices with dual stage actuators
US20060193087A1 (en) Rotational PZT micro-actuator, head gimbal assembly, and disk drive unit with the same
US20070139824A1 (en) Rotational PZT micro-actuator and manufacturing method thereof
US20080297948A1 (en) Suspension, head gimbal assembly and manufacturing method thereof, and disk drive unit with the same
JP2012094237A (ja) ジンバルアセンブリおよびその製造方法
US20070223145A1 (en) Micro-actuator including U-shaped frame and metal support frame, and manufacturing method thereof
US6006614A (en) Apparatus and method for improving dynamic characteristics of a fine-positioning mechanism in a magnetic head/disk tester
JP2019192323A (ja) 追加のマイクロアクチュエータ対を有する二段ヘッドサスペンション組立体
US8154821B2 (en) Magnetic head-positioning servo system, magnetic head test system and magnetic disk test system
US6801377B2 (en) Performance test method of head gimbal assembly with precise positioning actuator
JP2004118994A (ja) ディスクドライブのスライダ検査装置
EP1437715B1 (en) Suspension for magnetic head
US6989949B2 (en) Performance test method of head gimgal assembly with precise positioning actuator
US7643253B2 (en) HGA rotational micro-actuator including an s-shaped frame and method of making thereof
JP3124617B2 (ja) 微動駆動機構
US6934111B2 (en) System, method, and apparatus for testing a head gimbal assembly
US20230267955A1 (en) Non-Right Angle Parallelogram PZT For Suspension Resonance Improvement
JP2003123460A (ja) 磁気ディスク装置及び加速度センサ実装方法
JPH11260011A (ja) ヘッド支持機構