KR20030043749A - 자기 헤드 지지 기구 및 자기 헤드 위치 결정 제어 기구 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 압전 소자를 이용한 새로운 자기 헤드 정밀 위치 결정 제어용 메카니즘을 제공함으로써, 적은 부품 개수로 구성할 수 있고, 보다 높은 정밀도로 자기 헤드를 위치 결정할 수 있는 자기 헤드 지지 기구 및 자기 헤드 위치 결정 장치를 제공하는 것이다.
고정 부재(11)와, 상기 고정 부재에 지지된 압전 소자(13)와, 상기 압전 소자(13) 상에 설치되고, 자기 헤드(14)를 탑재하는 헤드 지지 부재(12)를 갖고, 상기 헤드 지지 부재(12)와 압전 소자(13)로 가속도 센서가 구성되는 자기 헤드 지지 기구이다. 상기 가속도 센서로 자기 헤드(14)에 가해지는 가속도를 검출할 수 있으므로, 검출한 가속도에 따른 자기 헤드(14)의 위치 결정 제어가 가능해진다. 압전 소자(13)는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 분극하고 있다. 또한, 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖는다.
Description
본 발명은 압전 소자를 이용한 위치 결정 제어에 관한 것으로, 특히 압전 소자를 이용하여 검출한 가속도를 이용하여 자기 헤드를 정밀하게 위치 결정 제어하는 기술에 관한 것이다.
아암에 탑재된 자기 헤드의 정밀한 위치 결정 제어는, 예를 들어 일본 특허공개 평11-31368호 공보에 기재되어 있다. 여기에 기재된 자기 디스크용 액튜에이터는, 고정 부재, 이 위에 탑재된 2개의 압전 소자, 이들 압전 소자 상에 탑재된 힌지 및 선단부에 자기 헤드가 탑재된 헤드 지지 부재로 이루어진다. 2개의 압전 소자에 전압을 인가함으로써 발생하는 변형을 이용하여 힌지 구조를 거쳐서 자기 헤드 선단부의 정밀한 위치 결정을 행한다. 힌지 구조는, 자기 헤드 선단부의 변위를 크게 잡기 위해 이용되고 있다.
그러나, 상기 종래 기술은 힌지 구조를 이용하고 있으므로, 부품 개수가 많아져, 또한 구조가 복잡해진다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 압전 소자를 이용한 새로운 자기 헤드 정밀 위치 결정 제어용 메카니즘을 제공함으로써, 적은 부품 개수로 구성할 수 있고, 보다 높은 정밀도로 자기 헤드를 위치 결정할 수 있는 자기 헤드 지지 기구 및 자기 헤드 위치 결정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 자기 헤드 지지 기구의 원리를 도시한 도면.
도2는 본 발명의 가속도 검출 원리를 도시한 도면.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 도면.
도4는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예를 도시한 도면.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시한 도면.
도6은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 제3 실시 형태의 전극 구성을 도시한 도면.
도8은 본 발명의 제4 실시 형태를 도시한 도면.
도9는 본 발명의 제5 실시 형태를 도시한 도면.
도10은 본 발명의 제5 실시 형태의 전극 구성을 도시한 도면.
도11은 본 발명의 제5 실시 형태의 변형예의 전극 구성을 도시한 도면.
도12는 본 발명의 제6 실시 형태를 도시한 도면.
도13은 본 발명의 자기 헤드 지지 기구와 자기 디스크와의 관계를 도시한 도면.
도14는 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 차동 증폭기의 구성을 도시한 도면.
도15는 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 피드백계의 구성을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 고정 부재
12 : 헤드 지지 부재
13 : 압전 소자
14 : 자기 헤드
15 : 샤프트
16 : 압전 소자 본체
17 : 홈
18a, 18b : 검출 전극
19 : 차동 증폭기
20 : 가요성 배선 기판
21, 22 : 검출 전극
23, 24 : 전극 패턴
25, 26 : 인출 배선
27, 29 : 절연층
30 : 인출부
32 : 절연 영역
34, 35 : 검출 전극
36, 37 : 접지 전극
38, 39 : 검출 전극
40, 41 : 접지 전극
42, 43 : 검출 전극
44 : 접지 전극
45 : 절연층
46, 47 : 전극 패턴
48, 49 : 인출 전극 패턴
50 : 배선 패턴
51, 52 : 분기부
53, 56 : 가요성 배선 기판
54, 55 : 분기부
57, 58 : 분기부
59 : 가요성 배선 기판
본 발명은 고정 부재와, 상기 고정 부재에 지지된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고, 상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구이다. 상기 가속도 센서로 자기 헤드에 가해지는 가속도를 검출할 수 있으므로, 검출한 가속도에 따른 높은 정밀도의 자기 헤드의 위치 결정 제어가 가능해진다. 또한, 압전 소자는 어디까지나 가속도를 검출하는 것으로, 압전 소자의 변위를 이용하여 자기 헤드의 위치 결정을 행하는 것은 아니다. 따라서, 힌지 등의 부품을 필요로 하지 않아, 구성이 간단하다.
예를 들어, 자기 헤드에 가해지는 가속도를 효과적으로 검출하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 분극하고 있다.
예를 들어, 자기 헤드에 가해지는 가속도를 효과적으로 검출하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖는다.
예를 들어, 자기 헤드에 가해지는 가속도를 효과적으로 검출하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈의 방향으로 분극되어 있다.
예를 들어, 자기 헤드에 가해지는 가속도를 효과적으로 검출하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 헤드 지지 부재에 면한다.
예를 들어, 상기 압전 소자는 자기 헤드에 가해지는 가속도를 효과적으로 검출하기 위해, 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 고정 부재에 면하도록 설치되어 있다.
예를 들어, 가속도 센서의 출력 신호를 외부로 취출하기 위해, 상기 자기 헤드 지지 기구는 상기 압전 소자 상에 설치된 전극에 전기적으로 접속되는 가요성 배선 기판을 갖는다.
예를 들어, 상기 자기 헤드 지지 기구는 상기 압전 소자와 상기 헤드 지지 부재 사이의 전기적 절연을 확립하기 위해, 이들 사이에 설치된 절연층을 갖는다.
예를 들어, 가속도 센서의 감도를 향상시키기 위해, 상기 압전 소자는 그 일단부가 상기 헤드 지지 부재의 근원 단부에 일치하도록 위치 결정되고, 또한 상기 근원에서의 상기 헤드 지지 부재의 폭보다도 작다.
예를 들어, 상기 압전 소자는 2개의 볼록부를 갖고, 상기 볼록부 상의 각각에 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 갖는다.
예를 들어, 검출 출력의 취출에 의해 높은 자유도를 갖게 하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자의 2개의 면에 걸치도록 형성된 검출 전극을 갖는다.
예를 들어, 가속도 센서의 감도를 향상시키기 위해, 상기 헤드 지지 부재는 그 근원 부근에 절연 영역을 갖고, 상기 압전 소자에 설치된 전극이 상기 절연 영역에 접한다.
예를 들어, 상기 압전 소자는 검출 신호의 취출을 높은 검출 감도로 용이하게 행할 수 있도록 하기 위해, 상기 압전 소자의 일측면에, 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 복수개 갖는다.
예를 들어, 검출 신호의 취출을 높은 검출 감도로 용이하게 행할 수 있도록 하기 위해, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자의 일측면에, 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 복수개 갖고, 상기 압전 소자의 분극 방향에 대향하는 측면에 접지 전극을 갖는다.
예를 들어, 고정 부재가 접지 전위에 없는 경우에는, 상기 고정 부재는 그일면에 형성된 인출 전극 패턴을 갖고, 상기 압전 소자의 전극에 접속된다.
예를 들어, 고정 부재가 접지 전위에 없는 경우에는, 상기 고정 부재는 그 일면에 형성된 인출 전극 패턴을 갖고, 상기 자기 헤드 지지 기구는 또한 가요성 배선 기판을 갖고, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자 상에 형성된 복수의 전극을 갖고, 상기 전극은 상기 전극 패턴 및 상기 가요성 배선 기판에 전기적으로 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 고정 부재와, 이 위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖는 자기 헤드 지지 기구와, 상기 자기 헤드의 위치 신호를 상기 압전 소자의 출력 신호로 보정하는 제어부를 갖고, 상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구이다.
일예로서, 상기 제어부는 상기 압전 소자의 출력 신호를 외란으로 하는 외란 옵서버를 갖는다.
또한, 본 발명은 적어도 1매의 자기 디스크와, 자기 헤드를 지지하는 자기 헤드 지지 기구를 갖고, 상기 자기 헤드 지지 기구는 고정 부재와, 이 위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고, 상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구이다.
또한, 본 발명은 적어도 1매의 자기 디스크와, 자기 헤드를 지지하는 자기 헤드 지지 기구와, 제어부를 갖고, 상기 자기 헤드 지지 기구는 고정 부재와, 이위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고, 상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되고, 상기 제어부는 상기 자기 헤드의 위치 신호를 상기 압전 소자의 출력 신호로 보정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구이다.
<본 발명의 원리>
처음에, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 가속도 검출의 원리를 설명한다.
도1은 자기 헤드 지지 기구를 모식적으로 도시한 사시도이다. 자기 헤드 지지 기구는 고정 부재(11), 헤드 지지 부재(12) 및 압전 소자(13)를 구비한다. 고정 부재(11)는 캐리지라고도 불리우며, 또한 헤드 지지 부재(12)는 서스펜션이라고도 불리운다. 또한, 고정 부재(11)와 헤드 지지 부재(12)를 포함하는 조립체는 아암, 캐리지, 캐리지 아암 또는 액튜에이터라고도 불리우는 경우가 있다.
고정 부재(11)의 선단부 부분에, 압전 소자(13)가 부착되어 있다. 압전 소자(13)는 압전 진동자로서 기능한다. 압전 소자(13) 상에는, 헤드 지지 부재(12)의 일단부가 부착되어 있다. 또한, 헤드 지지 부재(12)의 타단부에는 자기 헤드(14)가 부착되어 있다. 고정 부재(11)는 샤프트(15)에 부착되어 있다. 샤프트(15)는, 도시하지 않은 보이스 코일 모터 등의 구동 수단에 의해, 피봇 동작을 함으로써, 자기 헤드(14)를 도시하지 않은 디스크 상에 위치 결정한다.
도2의 (a)에 도시한 바와 같이, 헤드 지지 부재(12)의 중심에 가속도(G)가 인가되면, 압전 소자(13) 상에 있는 지지점을 중심으로 하여 자기 헤드 지지 부재(12)는 회전 운동한다. 여기서, 지지점 주위에 발생하는 회전 모멘트(M)는 자기 헤드(14) 및 헤드 지지 부재(12)의 질량을 m, 중심과 지지점 사이의 거리를 L이라 하면, M = m * G * L로 나타낸다. 이 회전 모멘트(M)에 따른 왜곡이 압전 소자(13)에 생겨, 이 왜곡에 의거하여 발생하는 전하(전기 신호)를 검출함으로써 가속도(G)를 검출한다. 이와 같이, 헤드 지지 부재(12)와 압전 소자(13)로 가속도 센서가 형성되어 있다.
이 가속도(G)를 효율적으로 검출하기 위해, 압전 소자(13)는 도2의 (b)에 도시한 바와 같은 구성이다. 압전 소자(13)는 압전 단결정으로 형성된 압전 소자 본체(16)를 구비한다. 압전 단결정은 예를 들어, 니오븀산 리튬(LiNbO3)이나 탄탈산 리튬(LiTa02) 등이다. 압전 세라믹스는 예를 들어 티탄산 지르콘산납(PZT)이다. 압전 소자 본체(16)는 예를 들어, 압전 세라믹스의 단일판이다. 압전 소자 본체(16)의 일면에는 홈(17)이 형성되어 있다. 이 홈(17)에 의해, 압전 소자 본체(16)는 2개의 볼록부(18a, 18b)를 갖는다. 압전 소자(13)의 분극 방향, 환언하면 압전 소자 본체(16)의 분극 방향은 홈(17)에 평행하다. 일예로서, 검출 전극이 볼록부(18a, 18b)에 각각 설치되고, 검출 전극에 대향하는 압전 소자 본체(16)의 면에는 접지 전극이 형성된다. 이들 전극은 예를 들어 은의 소부나, 니켈/크롬 베이스의 금의 스패터 등으로 형성된다. 차동 증폭기(19)의 출력 전압(Vout)은 가속도 센서의 출력 신호이다. 압전 소자 본체(16)의 치수나 홈(17)의 깊이는 헤드 지지 부재(12)의 크기나 무게, 헤드 지지 부재(12)와 압전 소자(13)와의 거리, 가속도 센서의 원하는 감도 등을 고려하여 결정한다.
상기 구성의 압전 소자(13)는 고정 부재(11)의 선단부 부분에 위치하고 있다. 이 부착은 압전 소자(13)의 홈(17)이 샤프트(15)의 회전 중심과 자기 헤드(14)를 잇는 직선, 환언하면 고정 부재(11)의 길이 방향 또는 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향으로 직교하는 방향으로 연장되도록 한다. 또한, 압전 소자(13)는 헤드 지지 부재(12)의 근원 부분에 위치하고 있다. 압전 소자(13)의 부착은 압전 소자(13)의 바닥면이 고정 부재(11)에 면하고, 볼록부(18a, 18b)가 헤드 지지 부재(12)에 면하고 있도록 한다. 또는, 압전 소자(13)의 바닥면이 헤드 지지 부재(12)에 면하고, 볼록부(18a, 18b)가 고정 부재(11)에 면하고 있도록 해도 좋다.
자기 헤드(14) 및 헤드 지지 부재(12)에 가속도(G)가 인가되면, 도2의 화살표 A, B로 나타낸 방향으로 압전 소자(13)가 왜곡된다. 환언하면, 압전 소자(13)의 볼록부(18a, 18b)는 각각 다른 방향 A, B로 미끄러짐 진동한다. 따라서, 볼록부(18a, 18b)에는 상이한 부합의 전하가 발생한다. 이들의 전하는 차동 증폭기(19)의 반전 입력 및 비반전 입력에 부여된다. 차동 증폭기(19)는 이들의 입력 전압을 증폭하고, 검출 신호(Vout)를 출력한다. 차동 증폭기(19)로 다른 전하를 차동 증폭하므로, 검출 신호(Vout)는 고출력, 저노이즈의 신호가 된다. 검출 신호(Vout)는 상기 회전 모멘트(M)와 비례 관계에 있으므로, 검출 신호(Vout)는 가속도(G)를 나타내고 있다. 이와 같이 하여, 자기 헤드(14)에 작용하는 가속도를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 원리는 고정 부재(11)와, 고정 부재(11)에 지지된 압전 소자(13)와, 압전 소자(13) 상에 설치되고, 자기 헤드(14)를 탑재하는 헤드 지지 부재(12)를 갖고, 헤드 지지 부재(12)와 압전 소자(13)로 가속도 센서를 구성하는 새로운 자기 헤드 위치 결정 메카니즘을 갖는 것이다. 본 발명은 압전 소자(13)를 가속도 센서의 구성 요소로서 이용하고 있으므로, 전술한 공개 공보에 기재되어 있는 바와 같은 압전 소자의 변위를 자기 헤드에 효과적으로 전달하기 위한 힌지를 필요로 하지 않는다. 힌지가 있으면, 헤드 지지 부재(12)의 강성의 저하나, 길이 방향의 움직임이 발생되고, 순수한 회전 모멘트를 검지할 수 없다. 또한, 같은 이유로부터 압전 소자의 분극 방향은 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향에 직교하는 방향이며, 상기 공보에 기재된 바와 같은 압전 소자의 변위에 의해 자기 헤드의 이동시키기 위해 길이 방향으로 분극한 압전 소자와는 다르다. 또한, 힌지를 이용하고 있지 않으므로, 자기 헤드 지지 기구를 적은 부품수로 구성할 수 있다. 또, 상기 직교(직각)와는 엄밀한 90°가 되어야만 하는 것을 의미하고 있지 않다. 즉, 직교라 함은, 90°를 포함하는 어떤 허용된 범위를 포함한다. 허용된 범위라 함은, 가속도를 원하는 조건으로 검출할 수 있는 각도의 범위이다. 직교하고 있는 경우가 가장 감도가 좋지만, 어느 정도 다르더라도 원하는 조건(예를 들어, 검출 정밀도)이 간주되는 것이면, 90°와는 다른 각도일지라도 좋다.
압전 소자(13)는 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈(17)을 갖고, 홈(17) 방향으로 분극되어 있지만, 다른 구성의 압전 소자를 이용할 수 있다. 예를 들어, 홈은 1개에 한정되지 않고, 복수개의 홈을 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 설치해도 좋다. 또한, 2개의 블럭형의 압전 소자를 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 평행하게 나열한 것이라도 좋다. 블럭형의 압전 소자의 분극 방향은 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향이다. 또, 전극 배치(부착)는 도2에 도시한 방법에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 다양한 방법이 가능하다.
<제1 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다. 제1 실시 형태는, 이하에 설명하는 전극의 인출 방법을 구비한다.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 도면이다. 도3 중, 전술한 구성 요소와 동일한 것에는 동일 참조 번호를 부여하고 있다. 도3의 (a)에 도시한 바와 같이, 볼록부(18a, 18b)가 헤드 지지 부재(12)에 면하도록 배치된 압전 소자(13)로부터 검출 신호(Vout)를 취출하기 위해, 가요성 배선 기판(20)이 이용되고 있다. 도3의 (b)는 가요성 배선 기판(20)의 바닥면도이다. 가요성 배선 기판(20)은 가요성 절연층(27) 상에 형성된 전극 패턴(23, 24)을 갖는다. 이 전극 패턴(23, 24)은 각각, 압전 소자(13)의 2개의 볼록부(18a, 18b) 상에 형성된 전극(21, 22) 상에 위치 결정되고, 도전성이나 이방 도전성의 접착제 등을 이용하여 전기적으로 접속된다. 전극 패턴(23, 24)에는 각각 인출 배선(25, 26)이 접속되고, 차동 증폭기(19)와의 전기적 접속이 형성된다. 압전 소자(13)는 바닥면에 접지 전극을 갖고, 이 접지 전극은 금속 등의 도전 재료로 형성된 고정 부재(11)에 고정되어 있다. 이 고정에는, 도전성 또는 이방 도전성의 에폭시 접착제 등을 이용한다. 이에 의해,압전 소자(13)의 접지 전극으로부터 접지 신호선을 인출하는 배선을 고정 부재(11) 상에 설치할 필요는 없다.
도4에 도시한 바와 같이, 가요성 배선 기판(20) 상에 절연층(29)을 설치하고, 절연층(29) 상에 헤드 지지 부재(12)를 설치하고, 에폭시 등의 접착제로 고정한다. 이에 의해, 금속 등의 도전 재료로 형성되는 헤드 지지 부재(12)와 가요성 배선 기판(20)을 전기적으로 절연할 수 있다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태는, 이하에 설명하는 헤드 지지 부재(12) 상에 있어서의 압전 소자(13)의 크기 및 배치를 갖는다.
압전 소자(압전 진동자)를 이용한 센서는, 왜곡에 의해 발생하는 전하를 검지하는 것이다. 그 검지 방식에는, 발생 전하를 그대로 검지하는 전하 검지 방식과, 전압으로서 검지하는 전압 검지 방식이 있다. 전술한 제1 실시 형태는, 전압 검지 방식을 이용하고 있다. 전하 검지 방식의 발생 최대 감도는 압전 소자의 재료 정수에 의존하는 것이다. 한편, 전압 검지 방식은 왜곡이 발생하는 압전 소자의 사이즈를 바꿈으로써 그 왜곡량을 바꾸어, 최대 발생 전압을 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 압전 소자 이외의 부재를 변경하지 않는 경우, 즉 전술한 자기 헤드(14) 및 헤드 지지 부재(12)의 질량(m)이나, 중심과 지지점 사이의 거리(L)가 고정치인 경우에는 압전 소자의 면적[도2의 예에서는, 볼록부(18a, 18b)의 표면적]이 작으면 작을수록 발생 전압이 커진다. 덧붙여서, 헤드 지지 부재(12) 상의 압전 소자(13)의 위치를 그 근원에 근접시키면 근접시킬수록 거리(L)를 실질적으로길게 할 수 있다.
이상의 점을 고려한 압전 소자(13)의 구성 및 배치를 도5에 도시한다. 압전 소자(13)의 홈 방향의 폭은, 헤드 지지 부재(12)의 단부(12a)의 폭보다도 작다. 또한, 압전 소자(13)의 단부는 헤드 지지 부재(12)의 단부(12a)와 일치하고, 압전 소자(13)의 측면과 헤드 지지 부재(12)의 단부면이 연속하도록 위치 결정되어 있다. 이에 의해, 최대 발생 전압을 보다 크게, 환언하면 보다 고감도의 가속도 센서를 구성할 수 있다.
<제3 실시 형태>
본 발명의 제3 실시 형태는, 이하에 설명하는 헤드 지지 부재(12) 상에 있어서의 압전 소자(13)의 부착 구조를 갖는다.
전술한 제1 및 제2 실시 형태와 같이, 제3 실시 형태에서도 도6에 도시한 바와 같이, 압전 소자(13)의 홈(17)은 헤드 지지 부재(12)의 길이 방향에 대해 직각 방향을 향하고 있고(도면의 부호 R이 이를 나타내고 있음), 분극 방향은 홈(17)이 연장되는 방향과 동일하다. 이 압전 소자(13)는 헤드 지지 부재(12)에 형성된 절연 영역(32)에 직접 부착되어 있다. 도6의 예에서는 압전 소자(13)의 바닥면이 절연 영역(32)에 면하는 배치이지만, 2개의 볼록부(18a, 18b)가 절연 영역(32)에 면하는 배치라도 좋다. 또, 압전 소자(13)의 바닥면을 헤드 지지 부재(12)에 배치하는 경우는 절연 영역(32)이 없더라도 되는 것은 물론이다. 압전 소자(13)는 접착제를 이용하여 헤드 지지 부재(12)에 고정된다. 절연 영역(32)은 예를 들어, 금속 재료로 형성된 헤드 지지 부재(12) 상에 설치된 폴리이미드 등의 절연 물질의 막이다. 절연 영역(32)은 헤드 지지 부재(12)의 근원 부근에 설치되고, 압전 소자(13)의 크기보다도 약간 큰 면적을 갖는다. 절연 영역(32)을 설치한 것으로, 압전 소자(13)는 헤드 지지 부재(12)로부터 전기적으로 절연된다. 덧붙여서, 이 절연 영역(32)을 설치한 것으로, 전술한 가요성 배선 기판(20)을 이용하는 일 없이 압전 소자(13)의 검출 전극으로부터 신호선을 인출할 수 있다. 가요성 배선 기판(20)이 헤드 지지 부재(12)와 압전 소자(13) 사이에 개재하면, 여기서 에너지 전파 손실이 발생할 가능성이 있다. 이에 대해, 압전 소자(13)를 헤드 지지 부재(12)에 직접 부착함으로써, 압전 소자(13)는 전파 손실 없이 진동 에너지를 검지할 수 있다. 따라서, 가속도 센서의 보다 한 층 고감도화가 가능해진다.
도7은, 도6에 도시한 구성을 이용한 경우의 전극 구성을 도시한 도면이다.
도7의 (a)의 상측은 제1 전극 구성예를 도시하고, 우측은 압전 소자의 정면도, 좌측은 좌측면도이다. 검출 전극(34, 35)은 압전 소자 본체(16)의 2개의 볼록부의 상면 전체면에 각각 설치되는 동시에, 분극 방향에 있는 좌측면의 일부(상부)로 돌아 들어가도록 설치되어 있다. 접지 전극(36)은, 압전 소자 본체(16)의 바닥면 전체면에 설치되는 동시에, 좌측면의 일부(하부)로 돌아 들어가도록 설치되어 있다. 즉, 전극의 돌아 들어감 부분이 압전 소자 본체(16)의 일측면에 설치되어 있다. 헤드 지지 부재(12)의 절연 영역(32)이 검출 전극(34, 35) 상에 설치되고, 접지 전극(36)은 고정 부재(11) 상에 직접 설치된다. 압전 소자 본체(16)의 좌측면 상으로 돌아 들어간 전극 부분에, 와이어 등의 신호선을 납땜 등으로 접속한다.
도7의 (a)의 하측 도면은, 상측 도면의 변형예를 도시한다. 접지 전극(37)은 압전 소자 본체(16)의 우측면으로 돌아 들어가 있다. 즉, 전극의 돌아 들어감 부분이 압전 소자 본체(16)의 대향하는 양방의 측면에 설치되어 있다. 이 전극 배치에 의해, 압전 소자(13)의 양측으로부터 전극에 액세스할 수 있으므로, 와이어 등의 신호선의 배치 자유도가 보다 향상된다.
도7의 (b)의 상측 도면은 전극 배치의 다른 예를 도시하고, 하측 도면은 이 전극 배치의 변형예이다. 검출 전극(38, 39)은 압전 소자 본체(16)의 2개의 볼록부의 상면 전체면에 형성되어 있는 동시에, 분극 방향으로 평행하면서 또한 대향하는 2개의 측면, 환언하면 홈(17)이 연장되어 있는 방향에 평행하고 또한 대향하는 2개의 측면의 일부(상부)로 돌아 들어가도록 형성되어 있다. 접지 전극(40)은 압전 소자 본체(16)의 바닥면 전체면에 설치되는 동시에, 분극 방향에 있는 우측면의 일부(하부)로 돌아 들어가도록 설치되어 있다.
도7의 (b)의 하측에 도시한 변형예의 접지 전극(41)은, 홈(17)을 사이에 두고 마주보는 양측면의 하부로 돌아 들어가도록 형성되어 있다. 이 전극 배치를 이용한 압전 소자는 도7의 (c)에 모식적으로 도시한 바와 같이 위치 결정된다. 검출 전극(38, 39)은 헤드 지지 부재(12)의 절연 영역(32)(도6)에 접촉하고, 홈(17)을 사이에 두고 대향하는 2개의 측면의 돌아 들어감 부분에, 차동 증폭기(19)에 접속된 와이어 등의 신호선이 납땜 등으로 접속된다. 접지 전극(41)은 고정 부재(11)에 직접 접속되는 동시에, 돌아 들어감 부분의 한 쪽에 접지선이 접속된다.
이와 같이, 제3 실시 형태에 따르면, 가요성 배선 기판을 이용하고 있지 않으므로, 헤드 지지 부재(12)로부터 전파 손실 없이 진동 에너지를 압전 소자(13)에전달할 수 있고, 게다가 압전 소자가 생성되는 신호를 외부로 용이하게 출력할 수 있다.
<제4 실시 형태>
본 발명의 제4 실시 형태는, 이하에 설명하는 전극 배치를 갖고 있다.
도8은 제4 실시 형태를 도시한 도면이다. 압전 소자 본체(16)의 분극 방향에 있는 한 쪽 측면에 2개의 검출 전극(42, 43)이 설치되고, 다른 쪽 측면에 접지 전극(44)이 설치되어 있다. 검출 전극(42, 43)은 각각, 홈(17)을 사이에 두고 이격 배치되어 있다. 환언하면, 검출 전극(42, 43)은 2개의 볼록부의 측면에 각각 설치되어 있다. 또한, 접지 전극(44)은 측면 전체면에 형성되어 있다. 이들의 전극에 와이어 등의 신호선을 납땜 등으로 접속하여 검지한 신호를 차동 증폭기(19)에 전달한다. 전술한 바와 같이, 분극 방향은 홈(17)에 따른 방향이므로, 분극 방향 측면에 전극을 설치하여 신호를 검지함으로써, 고감도로 가속도를 검출할 수 있다.
<제5 실시 형태>
도9는 본 발명의 제5 실시 형태를 도시한 분해 사시도이다. 고정 부재(11) 상에 폴리이미드 등의 절연층(45)이 형성되고, 그 위에 압전 소자(13)의 바닥면에 형성된 접지 전극에 접하는 전극 부분을 갖는 배선 패턴(50)이 형성되어 있다. 압전 소자(13)는 이 배선 패턴(50)을 거쳐서 접지된다. 이 구성은 예를 들어, 고정 부재(11)가 접지 전위에 대해 부유하고 있는 경우 등, 고정 부재(11)가 접지되어 있지 않은 경우에 유효하다.
이 경우, 검출 전극으로부터의 신호선의 인출은, 예를 들어 도10에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다. 도1O의 (a), 도10의 (b) 및 도10의 (c)는 모두 가요성 배선 기판을 이용한 구성예이다. 도10의 (a)에 도시한 가요성 배선 기판(20)은 인출부(30)의 절연 기판 상에 도3의 (c)에 도시한 바와 같은 전극 패턴을 갖는다. 이 전극 패턴이 압전 소자(13)의 검출 전극에 접하고 있다. 도10의 (b)에 도시한 가요성 배선 기판(53)은 압전 소자(13)의 2개의 볼록부 전체면에 대응하는 분기부(51, 52)를 갖는다. 분기부(51, 52)에는 전극 패턴이 형성되고, 압전 소자(13)의 검출 전극에 접하고 있다. 도10의 (c)에 도시한 가요성 배선 기판(56)은 압전 소자(13)의 2개의 볼록부의 일부분에 대응하는 분기부(54, 55)를 갖는다. 이 분기부(54, 55)는 압전 소자(13)의 검출 전극의 단부에만 접하고 있다.
도10의 (a) 내지 도10의 (c)의 변형예로서, 배선 패턴(50) 대신에, 압전 소자(13)의 접지 전극의 인출도 가요성 배선 기판을 이용하여 행하도록 할 수 있다. 이 경우에는, 가요성 배선 기판은 또한, 압전 소자(13)의 접지 전극에 접속하는 분기부를 갖는다.
또한, 도1O의 (a) 내지 도10의 (c)의 변형예로서, 전술한 제1 실시 형태와 같이, 금속 재료 등의 도전 재료로 형성된 고정 부재(11) 상에 직접 압전 소자(13)의 바닥면이 접하도록 할 수 있다.
또한, 도10의 (a) 내지 도10의 (c)의 변형예로서, 도7에 도시한 검출 전극 및 접지 전극 중 어느 한 쪽 또는 양 쪽, 및 도8에 도시한 검출 전극(42, 43)을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 도8에 도시한 검출 전극(42, 43)을 이용한 경우에는도11에 도시한 바와 같이, 분기부(57, 58)를 갖는 가요성 배선 기판(59)을 사용한다. 분기부(57, 58)는 각각 전극 패턴을 갖고, 도전성 접착제를 이용하여 검출 전극(42, 43)에 각각 접착한다. 이 경우, 전술한 제1 실시 형태와 같이 금속 재료 등의 도전 재료로 형성된 고정 부재(11) 상에 직접 압전 소자(13)의 바닥면이 접하도록 할 수도 있다.
<제6 실시 형태>
도12는 본 발명의 제6 실시 형태를 도시한 분해 사시도이다. 제6 실시 형태는 압전 소자(13)를 그 볼록부가 고정 부재(11)에 면하도록 설치한 것이다. 볼록부에 형성된 검출 전극에 대응하여 고정 부재(11) 상의 절연층(45) 상에, 전극 패턴(46, 47)이 형성되어 있다. 압전 소자(13)의 검출 전극은 도전성 접착제를 이용하여 전극 패턴(46, 47) 상에 고정된다. 전극 패턴(46, 47)으로부터는 각각 인출 전극 패턴(48, 49)이 연장되어 있다.
제6 실시 형태는, 전술한 제1 내지 제5 실시 형태의 구성을 이용하여, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 전극 패턴(46, 47) 대신에 도10의 (a) 내지 도10의 (c)에 도시한 바와 같은 가요성 배선 기판을 이용할 수 있다. 이 경우, 도10의 (a)에 도시한 가요성 배선 기판(20)의 인출부(30), 도10의 (b)에 도시한 분기부(51, 52) 및 도10의 (c)에 도시한 분기부(54, 55)의 전극 패턴이 각각 압전 소자(13)의 검출 전극에 접하도록 배치된다. 또한, 도7이나 도9에 도시한 전극 구성을 이용할 수도 있다.
이상 설명한 본 발명의 자기 헤드 지지 기구는, 도13에 도시한 바와 같이 자기 디스크 장치 내의 자기 디스크(80)에 대해 소정의 위치에 설치되어 있다. 도13은 고정 부재(11)가 자기 디스크(80)의 하측으로 연장되어 있는 예를 도시하고 있다. 고정 부재(11)에 지지된 압전 소자(13) 상에 고정된 헤드 지지 부재(12) 상에 있는 자기 헤드[디스크(80) 하부에 숨겨져 있음](14)는, 자기 디스크(80)의 이면에 형성된 기록면 상에 위치한다. 샤프트(15)는 도시를 생략하는 보이스 코일 모터로 회전 구동되고, 자기 헤드(14)가 기록면 상을 미끄럼 이동한다. 마찬가지로 자기 헤드 지지 기구가 디스크(80)의 상측에도 설치되고, 자기 디스크(80)의 표면에 형성된 기록면에 데이터를 기록 및 판독할 수 있다. 또한, 원하는 기록 용량에 따라서, 자기 디스크(80)는 복수매 적층되고, 각 자기 디스크에 대해 1세트의 자기 헤드 지지 기구가 설치된다. 물론, 자기 디스크(80)의 한 쪽면에만 자기 헤드를 배치하는 경우라도, 본 발명의 자기 헤드 지지 기구를 이용할 수 있다.
또, 도13의 (b)는 압전 소자(13)를 그 이면이 고정 부재(11)에 면하도록 배치한 모든 실시 형태를 의미하고 있다. 따라서, 전극이나 인출선 등의 도시를 의도적으로 생략하고 있다. 물론, 도13의 (a)에 도시한 바와 같이 이용되는 자기 헤드 지지 기구는 압전 소자(13)의 이면을 헤드 지지 부재(12)에 면하도록 배치한 구성이라도 좋다.
<제7 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제7 실시 형태를 설명한다. 제7 실시 형태는 상기 자기 헤드 지지 기구의 가속도 센서의 검출 신호에 의거하여, 자기 헤드(14)의 위치를 미소 제어하는 제어계를 포함하는 자기 헤드 위치 결정 장치이다. 이 제어계는 자기 헤드(14)의 위치를 지시하는 본래의 위치 신호를 보정하는 것이다.
도14는 전술한 차동 증폭기(19)의 일구성예를 도시한 회로도이다. 차동 증폭기(19)는 압전 소자(13)의 2개의 검출 전극으로부터 취출된 신호(S1, S2)를 받는다. 차동 증폭기(19)는 2개의 연산 증폭기(60, 61), 저항(R1 내지 R7), 캐패시터(C1 내지 C5)를 포함한다. 기준 전압(Vref1)이 부여된 차동 증폭기(60)는 신용(S1, S2)을 차동 증폭하고, 그 출력을 연산 증폭기(61)에 입력한다. 연산 증폭기(61)의 아날로그 출력은 하이패스ㆍ필터를 거쳐서 A/D 변환되어, 다음에 설명하는 피드백 제어계에 부여된다.
도15는 가속도 센서의 검출 신호를 이용한 피드백 제어계를 도시한 블럭도이다. 도시한 피드백계는 모델화한 제어 대상(62), 외란 옵서버(63) 및 가산기(64)로 이루어진다. 자기 헤드의 위치를 지시하는 입력 신호는 이 피드백 제어계에서 보정되어, 실위치 신호로서 보이스 코일 모터에 출력된다. 이 피드백계는 예를 들어 소프트웨어에 의해 구성된다.
제어 대상(62)은 전류/토크 변환기(65), 가산기(67) 및 2회 적분기(68)를 갖는다. 가속도 센서의 검출 신호(Vout)는 외란(D)으로서 가산기(67)에 부여된다. 외란 옵서버(63)는 전류/토크 변환기(69), 토크/전류 변환기(70) 및 가산기(71)를 갖는다. 외란 옵서버(63)는 보정 신호(D/K)(K는 행렬로 표시되는 계수)를 가산기(64)에 출력한다.
가산기(64)는 입력 신호(i)(전류)와 외란 옵서버(63)의 출력(D/K)을 입력하여, i-D/K를 제어 대상(62)에 출력한다. 전류/토크 변환기(65)는 i-D/K에 K를 곱한 Ki-D를 가산기(67)에 출력한다. 가산기(67)는 Ki-D와 외란(가속도)(D)을 입력하고, Ki(토크)를 2회 적분기(68) 및 외란 옵서버(63)에 출력한다. 2회 적분기(68)의 출력은 입력 신호를 검출한 가속도로 보정한 실위치 신호이다. 외란 옵서버(63)의 가산기(71)의 전류/토크 변환기(69)는 전류(i)에 계수(K')(= K)를 곱한 K'i를 가산기(71)에 출력한다. 가산기(71)는 가산기(67)가 출력하는 Ki로부터 K'i를 감산하고, 그 출력을 D'(외란으로부터 추정된 토크, D'= D)를 토크/전류 변환기(70)에 출력한다. 토크/전류 변환기는 D'에 i/K를 곱하여, 그 연산 결과 D/K를 가산기(64)에 출력한다.
이와 같이, 검출한 가속도를 외란으로 하는 외란 옵서버(63)를 이용하고 있으므로, 가속도의 영향을 배제한 자기 헤드의 위치 결정이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 적은 부품 개수로 구성할 수 있고, 가속도의 영향을 배제하여 높은 정밀도로 자기 헤드를 위치 결정할 수 있는 자기 헤드 지지 기구 및 자기 헤드 위치 결정 장치를 제공할 수 있다.
Claims (20)
- 고정 부재와, 상기 고정 부재에 지지된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고, 상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 분극하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈 방향으로 분극되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 헤드 지지 부재에 면하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 헤드 지지 부재의 길이 방향 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 고정 부재에 면하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 자기 헤드 지지 기구는 상기 압전 소자 상에 설치된 전극에 전기적으로 접속되는 가요성 배선 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 자기 헤드 지지 기구는 상기 압전 소자와 상기 헤드 지지 부재 사이에 설치된 절연층을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 그 일단부가 상기 헤드 지지 부재의 근원 단부에 일치하도록 위치 결정되고, 또한 상기 근원에서의 상기 헤드 지지 부재의 폭보다도 작은 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 2개의 볼록부를 갖고, 상기 볼록부 상의 각각에 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자의 2개의 면에 걸치도록 형성된 검출 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 헤드 지지 부재는 그 근원 부근에 절연 영역을 갖고, 상기 압전 소자에 설치된 전극이 상기 절연 영역에 접하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자의 일측면에, 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 복수개 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자의 일측면에, 검출 신호를 취출하기 위한 검출 전극을 복수개 갖고, 상기 압전 소자의 분극 방향에 대향하는 측면에 접지 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 고정 부재는 그 일면에 형성된 인출 전극 패턴을 갖고, 상기 압전 소자의 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 제1항에 있어서, 상기 고정 부재는 그 일면에 형성된 인출 전극 패턴을 갖고, 상기 자기 헤드 지지 기구는 또한 가요성 배선 기판을 갖고, 상기 압전 소자는 상기 압전 소자 상에 형성된 복수의 전극을 갖고, 상기 전극은 상기 전극 패턴 및 상기 가요성 배선 기판에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 지지 기구.
- 고정 부재와, 이 위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖는 자기 헤드 지지 기구와,상기 자기 헤드의 위치 신호를 상기 압전 소자의 출력 신호로 보정하는 제어부를 갖고,상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구.
- 제17항에 있어서, 상기 제어부는 상기 압전 소자의 출력 신호를 외란으로 하는 외란 옵서버를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구.
- 적어도 1매의 자기 디스크와, 자기 헤드를 지지하는 자기 헤드 지지 기구를 갖고,상기 자기 헤드 지지 기구는 고정 부재와, 이 위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고,상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되는 것을특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구.
- 적어도 1매의 자기 디스크와, 자기 헤드를 지지하는 자기 헤드 지지 기구와, 제어부를 갖고,상기 자기 헤드 지지 기구는 고정 부재와, 이 위에 설치된 압전 소자와, 상기 압전 소자 상에 설치되고, 자기 헤드를 탑재하는 헤드 지지 부재를 갖고,상기 헤드 지지 부재와 압전 소자를 포함하는 가속도 센서가 구성되고,상기 제어부는 상기 자기 헤드의 위치 신호를 상기 압전 소자의 출력 신호로 보정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 위치 결정 제어 기구.
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