TWI447723B - 掃描裝置之懸臂式作動器 - Google Patents

Description

掃描裝置之懸臂式作動器

本發明係關於掃描裝置之懸臂式作動器，掃描裝置具有掃描磁頭，尤指光學磁頭，包括焦透鏡，最好配置在記錄和/或重製資訊用之裝置。

配置於光學掃描裝置且包括具有焦透鏡的光學磁頭之作動器，旨在把光束，尤指雷射光束，發射到光碟上，光碟是設計做為資訊載體，並接收該光碟反射之光束。光碟利用支持裝置保持於其內，但可轉動。作動器可設計成二臂之懸臂式作動器，其光學磁頭係配置在其自由端。懸臂可繞軸線樞動，並運動末端連同光學磁頭，形成在與光碟記錄表面平行延伸的平面(追蹤平面)呈弧形，並以其垂直於此平面(聚焦平面)的磁頭聚焦。懸臂式作動器得以達成快速存取於記錄載體上之各種位置。

例如，US 2004/0148619 A1記載有如此之懸臂式作動器，係配置在支持件上，可繞軸線樞動，為達成此舉，在其末端區，包括磁力驅動器，即配置在光學磁頭對立側，該磁力驅動器形成磁力配置，永久配置在支持件上，而線圈配置在懸臂上，該線圈之作業電流受到控制。在背離磁力驅動器之樞動軸線側，即焦透鏡側，懸臂包括彈性區，有葉片彈簧配置，在其自由端支持光學磁頭。形成懸臂之第二磁力驅動器，在其磁頭側部署於該彈性區，該彈性區部份被剩餘懸臂包圍，而該第二磁力驅動器能夠在聚焦方向運動該自由端，亦即磁頭。其缺點是，懸臂的磁頭側部份，重量密集，結果，懸臂繞軸線搖動，附帶增加其慣性。

本發明旨在設計一種掃描裝置之懸臂式作動器，提高該懸臂式作動器之靈敏性。

掃描裝置之懸臂式作動器包括懸臂，設計成槓桿，安裝於支持件，得以繞垂直於該槓桿延伸的軸線樞動，又包括磁力驅動器，供發動懸臂的運動，以槓桿支持掃描磁頭。磁力驅動器設計有至少一印刷線圈，具有至少一層，以增加磁場強度。

在較佳具體例中，懸臂式作動器之懸臂設計成二臂槓桿，安裝於支持件，得以繞垂直於該槓桿延伸的軸線樞動，其中掃描磁頭是光學磁頭，具有焦透鏡。與配置在支持件上各形成磁力驅動器的磁鐵合作之線圈，配置在懸臂之一槓桿臂上，其一供光學磁頭繞軸線在追蹤方向搖動，另一供該光學磁頭垂直於此樞動平面在聚焦方向運動。形成磁力驅動器的至少一線圈，尤指繞軸線在搖動，即追蹤運動者，係設計成印刷線圈，設至少一層，提高磁場強度。

此造成懸臂式作動器減輕重量，另外增加線圈之磁場強度，有大為提高懸臂靈敏性之效應。此層容易在印刷線圈製造過程中施加，即使用微電子科技中常見的塗佈方法。以此方式設計的懸臂式作動器，可在相當縮短的時間內，存取記錄載體上之各種位置。

線圈特別可設計成多層，在各該層間包括一層以增加磁場強度。惟此等層宜只形成於只負責磁力驅動器之線圈區域。關於追蹤線圈(供懸臂繞軸線搖動，包括與樞動軸線徑向對準之二相位繞組，以及與樞動軸線共軸配置的二相位繞組)，此等區域係由徑向對準的相位繞組所形成。進一步提高懸臂作動器的靈敏度(與減少存取於特別記錄載體上各種位置有關)，係以配置彼此相鄰的複數追蹤線圈所達成，結果提供增加徑向對準的相位繞組數量。

進一步減輕懸臂之重量，係藉供光學磁頭在聚焦方向運動用之磁力驅動器，部署於支持追蹤線圈的槓桿臂所達成。其中發動追蹤方向的線圈，即聚焦線圈，亦設有至少一層，提高磁場強度。由懸臂俯視圖可見，聚焦線圈被凹部包圍，此凹部呈圓弧形狀，旨在容納U形斷面的軛股部，並連接於磁鐵。在此聚焦線圈中，彎曲的相位繞組負實磁力驅動器和聚焦運動，故該聚焦線圈可設一層提高磁場強度，或設計成多層，則該線圈設有多層提高磁場強度。

此至少一層提高磁場強度，可由強磁性材料製成，例如肥粒鐵。

茲以附圖所示具體例詳述本發明如下。

第1圖所示員臂式作動器，係供光學掃描裝置(圖上未示)之用，包括扭力上剛性之懸臂1，設計成二臂槓桿，槓桿臂I和II間之重心CG，安裝於支持件2，如第4圖所示，可繞垂直於懸臂1延伸的樞動軸線SA樞動。槓桿I在末端側，支持具有焦透鏡之光學磁頭3。多層印刷線圈4和5(各形成與樞動軸線SA徑向對準之二相位繞組，和與樞動軸線SA共軸對準之二相位繞組)，整合於另一槓桿臂II。線圈4和5操作上連接於磁鐵6和7，永久性附設於支持件，並部署於該線圈4和5，利用此等磁鐵6,7形成懸臂1之磁力驅動器。OP表示部署光學磁頭3之光碟。

此槓桿II包括邊緣區8，與樞動軸線共軸延伸，並有共軸設計的凹部9，與該邊緣區8隔開，在各上、下側被印刷線圈5包圍。連接於磁鐵7的U形軛10之股部，以非接觸方式與凹部9結合，其中磁鐵7本身共軸包容邊緣區8，其外側有遊隙SP。以此方式形成的磁力驅動器，使懸臂1垂直於樞動平面在聚焦方向f運動。

在此第一磁力驅動器和樞動軸線SA間之區域內，呈環段形狀並永久性附設於支持件之磁鐵6，與樞動軸線SA共軸配置，並與懸臂1隔開。線圈4部署於此磁鐵6。此等線圈4和磁鐵6形成的磁力驅動器，用來發生懸臂1繞樞動軸線SA搖動，尤其是在相對於光碟OP徑向的追蹤方向t之追蹤運動。

支持光學磁頭3的槓桿I以不轉動方式連接於軸承襯套11，包括可彈性彎曲區域12，在垂直於樞動平面的聚焦方向f運動此磁頭3。槓桿臂II在光學磁頭3和區域12間之區域內，牢靠連接於此槓桿臂I，單獨保持於此區域內，因此在背離光學磁頭之可彎曲區域12側，始終自由懸於其邊緣區8。由於槓桿臂I下側和上側加設之凹溝13，區域12遠較此槓桿臂I的厚度減小，其中設計的厚度，使槓桿II一旦受到與磁鐵7形成之第一磁力驅動器時，另外硬性槓桿臂I之頭側部份，按聚焦方向f運動。槓桿臂I繞樞動軸線SA搖動，亦因二槓桿臂I和II間之牢固連接而起，因與磁鐵6形成的第二磁力驅動器引起槓桿臂II的搖動，造成槓桿臂I之搖動，從而引起懸臂1之搖動。

第2圖特別表示線圈4,5和相關磁鐵6,7之設計和配置，以及槓桿臂II之自由懸掛配置，其特徵為，與軸承襯套11之遊隙SP。線圈4各形成四個銅Cu層4.1至4.4，而線圈5形成五個銅層5.1至5.5；該線圈4和5內嵌於懸臂1的塑膠材料內，使此等線圈4,5末端以表面齊平。

第3a和3b圖表示多層線圈4和5細節。第3a圖所示中央線圈4在層4.1至4.4之間設有肥粒鐵層14，在上側末端有如此肥粒鐵層14，該肥粒鐵層14提高磁場強度。

於此，肥粒鐵層14各位於徑向對準的相位繞組Sr之諸層間。線圈5之磁場強度亦因肥粒鐵層14而提高。在該線圈5中，肥粒鐵層配置在共軸彎曲之相位繞組Sk內。以此方式形成的線圈4和5，得以明顯增加懸臂式作動器在任一方向f,t的靈敏度。例如，彼此鄰接配置並增加磁場強度的複數多層線圈4，得以在追蹤方向t提高靈敏度遠超過50%。

第4圖表示懸臂1配置和安裝於支持件2。樞銷15永久性配置於該支持件2，懸臂1係以軸承襯套11樞支於該樞銷15。部署於懸臂1及其光學磁頭3的光碟OP，位置於對其平行配置。懸臂1繞樞動軸線SA搖動，促使光學磁頭3按追蹤方向相對於光碟OP運動，見第1圖。利用槓桿II運動，可使特殊點聚焦於光碟OP，因此，光學頭部3在聚焦方向f係垂直於追蹤方向。

1．．．懸臂

2．．．支持件

3．．．光學磁頭

4,5．．．線圈

6,7．．．磁鐵

8．．．邊緣區

9．．．凹部

10．．．U形軛

11．．．軸承襯套

12．．．彈性彎曲區

13．．．凹溝

14．．．肥粒鐵層

15．．．樞銷

4.1-4.4．．．銅Cu層

5.1-5.5．．．銅層

Sr,Sk．．．相位繞組

I,II．．．槓桿臂

SA．．．樞動軸線

SP．．．遊隙

OP．．．光碟

f．．．聚焦方向

t．．．追蹤方向

第1圖為懸臂式作動器連同線圈和磁鐵配置之俯視透視圖；

第2圖為懸桿作動之縱向斷面圖；

第3a圖表示追蹤線圈；

第3b圖表示聚焦線圈；

第4圖為懸臂式作動器在支持件上之縱向斷面圖。

1．．．懸臂

3．．．光學磁頭

4,5．．．線圈

6,7．．．磁鐵

9．．．凹部

10．．．U形軛

11．．．軸承襯套

12．．．彈性彎曲區

13．．．凹溝

I,II．．．槓桿臂

SA．．．樞動軸線

SP．．．遊隙

Claims (7)

1. 一種掃描裝置之懸臂式作動器，包括：懸臂，設計成槓桿，該懸臂支持掃描磁頭，並安裝於支持件，使其可繞垂直於槓桿延伸的軸線樞動；磁力驅動器，有至少一印刷線圈(4,5)，促使掃描磁頭運動，其特徵為，印刷線圈(4,5)，設有複數平面層(4.1-4.4,5.1-5.5)，和一層(14)，包括強磁性材料，以提高磁場強度，係配置在各平面層(4.1-4.4,5.1-5.5)之間者。
2. 如申請專利範圍第1項之懸臂式作動器，其中磁力驅動器之印刷線圈(4)，適於促使繞軸(SA)搖動運動(t)，作為追蹤線圈(4)者。
3. 如申請專利範圍第2項之懸臂式作動器，其中供發起追蹤運動(t)磁力驅動器之印刷線圈(4)，包括相對於樞動軸線(SA)徑向延伸之二相位繞組(Sr)，和相對於樞動軸線(SA)共軸延伸之二相位繞組(Sk)，而徑向對準之相位繞組(PWr)具有提高之磁場強度者。
4. 如申請專利範圍第3項之懸臂式作動器，其中複數追蹤線圈(4)彼此相鄰，並相對於樞動軸線(SA)共軸配置者。
5. 如申請專利範圍第1至4項任一項之懸臂式作動器，其中肥粒鐵是用做強磁性材料者。
6. 如申請專利範圍第1至4項任一項之懸臂式作動器，其中印刷線圈(4,5)係內嵌於懸臂(1)之材料內者。
7. 如申請專利範圍第1至4項任一項之懸臂式作動器，其中平面層(4.1-4.4,5.1-5.5)各由銅形成者。