專利名稱：精細跟蹤在盤上記錄和復(fù)制的頭部的機構(gòu)和具有該機構(gòu)的盤驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及頭部驅(qū)動機構(gòu)，更具體來說，涉及精細跟蹤頭部位置的機構(gòu)。例如，本發(fā)明適用于具有多個磁盤的硬盤驅(qū)動器(HDD)。
隨著近來如在互聯(lián)網(wǎng)中技術(shù)的迅速發(fā)展，可得到的電子信息內(nèi)容爆炸性地增加。因此，為了存儲如此大量的信息，日益增長地需要以HDD為典型的更小和容量更大的磁盤驅(qū)動器。單位長度數(shù)據(jù)磁道(或TPI每英寸磁道)的增加的數(shù)目，即，窄磁道寬度是實現(xiàn)更小和容量更大的HDD的關(guān)鍵。另外，為了在窄磁道上閱讀和復(fù)制數(shù)據(jù)，也需要改善頭部定位精度。
曾有人提出一種所謂的微致動器作為改善定位精度的有效裝置，它除了傳統(tǒng)的頭部致動機構(gòu)外還包括用于使頭部裝置(或設(shè)有頭部裝置的滑座或支承滑座的懸架)精細定位(或微細移動)的裝置。本發(fā)明人在日本專利申請公開文本第2001-43641號中提出作為這種微致動器的一個實例的一種致動器，該致動器使用壓電元件的切變。這種致動器具有一種成層結(jié)構(gòu)，包括一個支承一頭部裝置的懸架、一個隨壓電元件切變而變形的絞接板、兩對壓電元件和電極、致動器底座和一個支承致動器底座的臂。但是，這種傳統(tǒng)的切變式壓電致動器具有下述缺陷首先，由于成層結(jié)構(gòu)，致動器的公差取決于每個構(gòu)件的尺寸公差，必然變化很大。因此，懸架安裝尺寸精度差，因而導(dǎo)致難于安裝多個盤和/或滑座接觸盤的波動彈簧壓力。另外，在一對壓電元件中的每一個具有不同的厚度的部位。懸架固定時易于相對于臂的安裝表面傾斜。波動的彈簧壓力和傾斜的懸架可能導(dǎo)致頭部事故(即損壞盤)及低劣的定位精度。
第二，這種傳統(tǒng)的切變式壓電致動器幾乎不擴大微細變形量(或行程)。例如，大家知道，利用壓電元件的縱向作用的致動器可以放大行程，但由于制造上的原因難于使切變式元件分層，因而難于提供足夠大的行程。接近超出精細定位的磁道需要聲音線圈電機(voice coil motor)的驅(qū)動，導(dǎo)致低的頭部定位速度。為了精細跟蹤的大行程縮短了置位(置位是在頭部定位操作中向著目標(biāo)位置的設(shè)置操作)所需要的時間，有效地提供了較快的置位。不利的是，小的精細跟蹤行程容易在強的干擾如外部振動下飽和，不能提供需要的補償。
本發(fā)明的另一個實際目的是提供一種精細跟蹤機構(gòu)，它可改善懸架安裝的尺寸精度。
本發(fā)明的另一個實際目的是提供一種具有加大行程的精細跟蹤機構(gòu)。
為了實現(xiàn)上述的和其它的目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供一種設(shè)置在盤驅(qū)動器中用于驅(qū)動頭部的機構(gòu)，所述頭部將數(shù)據(jù)記錄在盤上及從盤復(fù)制數(shù)據(jù)，所述機構(gòu)包括一個固定在一個臂上的底座，所述底座將懸架連接于臂，所述臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動，所述懸架支承頭部；以及一個鄰近底座設(shè)置的驅(qū)動部分，用于使所述底座變形，所述驅(qū)動部分包括一切變式壓電元件，所述壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，并且當(dāng)電壓在厚度方向上施加在壓電元件上時，使壓電元件的垂直于厚度方向的頂面和底面變形。在這種精細跟蹤機構(gòu)中的底座用作鉸接板，可減小懸架的安裝公差。在懸架安裝公差內(nèi)減小的干擾意味著懸架可以按照接近設(shè)計值的更高精度安裝。因此，在懸架向盤施加預(yù)先設(shè)定的彈性力的接觸開始停止系統(tǒng)中可以看到的彈性力更精確地趨近于設(shè)計值，從而防止了事故并改善了定位精度。用作鉸接板的底座有助于減少零件數(shù)目，降低型面，及降低精細跟蹤機構(gòu)的成本。
驅(qū)動部分可設(shè)置在底座的第一側(cè)面，而懸架可設(shè)置在底座的與第一側(cè)面相反的第二側(cè)面。由于在懸架和底座之間沒有驅(qū)動部分，因而懸架安裝公差只取決于底座的厚度公差和平面性，不承受驅(qū)動部分引起的附加尺寸公差。因此，懸架安裝公差可進一步下降。
底座可分成一個固定側(cè)和一個活動側(cè)，固定側(cè)相對于臂固定，而活動側(cè)可相對于固定側(cè)活動。精細跟蹤機構(gòu)還可包括兩對用于懸架精細定位的切變式壓電元件，在每對中的一個壓電元件設(shè)置在底座的固定側(cè)上，每對中的另一個則設(shè)置在底座的活動側(cè)。一對壓電元件連接板使每對中的兩個切變式壓電元件彼此連接起來。這種精細跟蹤機構(gòu)使用每對切變式壓電元件和壓電元件連接板來使懸架的移動量(或行程)加倍。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種設(shè)置在盤驅(qū)動器中用于驅(qū)動頭部的機構(gòu)，所述頭部在盤上記錄數(shù)據(jù)及從盤上復(fù)制數(shù)據(jù)，所述機構(gòu)包括一個將懸架連接于臂的底座，所述懸架支承頭部，所述臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動；兩對用于移動懸架的切變式壓電元件，所述切變式壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，當(dāng)電壓在所述厚度方向上施加在壓電元件上時，使壓電元件的垂直于厚度方向的頂面和底面變形，每對切變式壓電元件具有一個固定的壓電元件和一個活動壓電元件，所述固定壓電元件和活動壓電元件具有相反的極化方向；以及一對壓電元件連接板，將每對中的兩個切變式壓電元件彼此連接起來。這種精細跟蹤機構(gòu)使用每對切變式壓電元件和壓電元件連接板來使懸架的移動量(或行程)加倍。
一個電極層可以通過一絕緣層在底座上形成，該電極層用于將電壓施加在切變式壓電元件上。按照這種方式，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較，懸架安裝公差的分布可以減小。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中一個附加電極板被形成為與底座獨立的構(gòu)件，懸架設(shè)置在電極板的上方。
底座可以接地。由于底座部分地用于將電壓施加在壓電元件上，與附加電極板作為與底座分離的構(gòu)件形成的那種結(jié)構(gòu)相比較，懸架安裝公差可以被減小。
底座可以接地，需要的電壓可以施加在壓電元件連接板上，兩對切變式壓電元件可被粘合在底座上。因此，與附加電極板作為與底座分開的構(gòu)件形成，且懸架設(shè)置在電極板上方的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較，懸架安裝公差可進一步被減小。另外，與電極層通過絕緣層在底座上形成的上述結(jié)構(gòu)相比較，本發(fā)明可使制造更為容易并降低成本，這是由于不必形成絕緣層和電極層的緣故。
一對壓電元件連接板可通過一個撓性零件彼此連接起來，因而維持每個壓電元件連接板的自由變形。一對壓電元件連接板可用作將電壓施加在壓電元件上的電極，因而與附加電極板作為與底座分開的構(gòu)件形成的結(jié)構(gòu)相比較，可使制造更容易并降低成本。
每對壓電元件連接板可露出切變式壓電元件的一部分，壓電元件的暴露部分可用線連接于一個與用于驅(qū)動臂的線圖案(wire pattern)的接合部。因此，線圖案可控制臂的驅(qū)動和懸架的精細定位。
按照本發(fā)明其它方面的致動器和盤驅(qū)動器包括上述精細跟蹤機構(gòu)，并進行上述跟蹤機構(gòu)的操作。懸架安裝公差分布的減小，在盤驅(qū)動器驅(qū)動多個盤時特別有益。這是因為在懸架安裝公差變得大于設(shè)計值時，在具有預(yù)定厚度的盤驅(qū)動器中就會難于容納預(yù)定數(shù)目的盤。
本發(fā)明的其它目的和進一步的特征將對照以下附圖作進一步說明。
圖2是

圖1所示硬盤驅(qū)動器的滑座的放大立體圖。
圖3A-3C分別是圖1所示致動器細部結(jié)構(gòu)的左側(cè)視圖、平面圖和右側(cè)視圖。
圖4A和4B分別是圖3A-3C所示微動機構(gòu)的平面圖和側(cè)視圖。
圖5A和5B分別是圖3A-3C所示微動機構(gòu)的平面圖和側(cè)視圖。
圖6A-6C分別是用于說明圖3A-3C所示微動機構(gòu)的加大行程的原理的側(cè)視圖和剖視圖。
圖7A和7B是表示圖5A和5B所示微動機構(gòu)的變型的平面圖和側(cè)視圖。
圖8A和8B是表示圖5A和5B所示的微動機構(gòu)另一變型的平面圖和側(cè)視圖。
圖9A和9B仍舊是圖5A和5B所示微動機構(gòu)的平面圖和側(cè)視圖。
圖10是用于說明圖1所示硬盤驅(qū)動器中控制系統(tǒng)的框圖。
例如，殼體可以用鋁壓鑄法或用不銹鋼制成，并且有長方體形狀，一個蓋(未畫出)連接在其上以密封其內(nèi)部空間。在這個實施例中每個磁盤13具有高達100Gb/in2或更高的高記錄密度，安裝在主軸電機14的主軸上。
主軸電機14以高速如7,200rpm和10,000rpm轉(zhuǎn)動磁盤13，并包括無刷直流電機(未畫出)和作為轉(zhuǎn)子部分的主軸。例如，當(dāng)使用兩個磁盤13時，一個盤、一個隔件、一個盤和一個夾子在主軸上以上述順序疊放，并借助一個與主軸嚙合的螺栓固定。與此實施例不同，磁盤13也可以為一個磁盤，該磁盤具有一個沒有中心孔的轂部，主軸通過該轂部轉(zhuǎn)動盤。
磁頭部分包括一個滑座19，以及一個用作定位及驅(qū)動滑座19的機構(gòu)的致動器100。
如圖2所示，滑座19包括一個Al2O3-TiC(altic)制成的大致呈長方體形狀的滑座本體22，以及一個頭部裝置內(nèi)部的膜24，所述膜固定在滑座本體22的空氣外流端，由Al2O3(三氧化二鋁)制成，膜24包括一個內(nèi)部讀/寫頭部23。這里，圖2是滑座19的放大立體圖?；倔w22和頭部裝置內(nèi)部的膜24限定了一個作為載體即磁盤13相對的表面的浮動表面25，該表面25捕獲從旋轉(zhuǎn)磁盤13產(chǎn)生的氣流26。
一對導(dǎo)軌27在浮動表面25上形成，從空氣流入端延伸至空氣流出端。在每條導(dǎo)軌27的頂面(或外表面)限定所謂的空氣支承表面(下文稱為ABS)28。在ABS28上靠氣流26產(chǎn)生浮力。嵌在頭部裝置內(nèi)部的膜24內(nèi)的頭部23在ABS28上露出。滑座19的浮動系統(tǒng)并不局限于這種形式，而是可以采用公知的動壓潤滑系統(tǒng)、公知的靜壓潤滑系統(tǒng)、公知的壓電控制系統(tǒng)及任何公知的浮動系統(tǒng)。不象采用滑座19在停止時接觸盤13的接觸開始停止系統(tǒng)的本實施例那樣，滑座19可在盤13停止前在盤13上抬起，在一個位于盤13外的保持部分(有時稱為滑臺)上固定，以便以一種不與盤13接觸的方式保持滑座19，并從在盤13上的保持部分落下以便以一種不與盤13接觸的方式固定滑座19，以及當(dāng)盤13運轉(zhuǎn)時，象在動態(tài)或滑臺負載系統(tǒng)中那樣，從盤13上的保持部分落下。
頭部23包括一個磁阻/感應(yīng)復(fù)合頭部，它包括一個使用一個導(dǎo)電線圈圖案(未畫出)感應(yīng)的磁場將二進制信息寫入磁盤13的感應(yīng)頭部裝置，以及一個磁阻(下文稱為“MR”)頭部裝置，用于閱讀作為按照磁盤13產(chǎn)生的磁場變化的二進制信息的磁阻。MR頭部裝置可以采用任何類型的，例如，包括平面內(nèi)流(“CIP”)結(jié)構(gòu)和垂直于平面流(“CPP”)結(jié)構(gòu)的巨磁阻(“GMR”)型、隧道效應(yīng)磁阻型(“TMR”)以及各向異性磁阻(“AMR”)型。
參閱圖1，致動器100包括一個聲音線圈電機(圖1中未畫出)、一支承軸15和一個滑架16。圖3A-3C表示致動器100的細部結(jié)構(gòu)。圖3A-3C分別是致動器100的左側(cè)視圖、平面圖和右側(cè)視圖。如圖所示，致動器100驅(qū)動六個滑座19，以便將數(shù)據(jù)錄入三個盤13的兩側(cè)面，或從其復(fù)制數(shù)據(jù)，但是，如上所述，盤13的數(shù)目并不局限于3個。
聲音線圈電機包括在支承軸15的一側(cè)兩個座架32之間的扁平線圈34。扁平線圈34與設(shè)置在HDD11的殼體12內(nèi)的磁路(未畫出)相對地設(shè)置，致動器100按照在扁平線圈34內(nèi)流動的電流值擺動。例如，磁路包括一個在固定在殼體12內(nèi)的鐵板上固定的永久磁鐵和一個固定在滑架16上的活動磁鐵。支承軸15滑架16中的中空圓孔中，布置成在殼體12內(nèi)垂直于圖1的紙面延伸。
滑架16包括多個(例如四個)剛性臂17，每個剛性臂可圍繞支承軸15轉(zhuǎn)動或擺動地工作；多個(例如六個)懸架18，每個懸架安裝在相應(yīng)的臂17的末端，從臂17向前延伸，以及多個(例如四個)底座41，每個底座將懸架18連接于臂17。底座41構(gòu)成精細跟蹤機構(gòu)40，將對照圖4A和4B進行描述。
每個臂17上連接有一個或兩個懸架18。在相對于支承軸15的一側(cè)從側(cè)向看去，臂17呈梳狀。例如，懸架18可以是用不銹鋼制成的Watlas式懸架，它采用萬向懸架彈簧(未畫出)懸伸滑座19。懸架18也支承一個布線部分18a，該布線部分通過引線等連接于滑座19。布線部分18a表示在圖4A中，這將在下文中描述。檢測電流、讀入數(shù)據(jù)及讀出數(shù)據(jù)通過這樣的引線在頭部23和布線部分18a之間供送和輸出。布線部分18a連接于一個撓性連接印刷電路(“FPC”)板30。
懸架18向滑座19施加彈性力壓在磁盤13的表面上。下面將講到，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實施例可減小懸架18在臂17的表面上的安裝公差，因此，懸架18作用在滑座19上的分散的彈性力幾乎總是處于允許的設(shè)計范圍內(nèi)。另外，下面將講到，懸架18和滑座19中的每一個的平面性與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)相比較得到改善，因而防止在過大的彈性力和扭矩下發(fā)生頭部事故及定位精度的下降。
現(xiàn)在對照圖4A至5B描述致動器100的精細跟蹤機構(gòu)40。圖4A是致動器100的精細跟蹤機構(gòu)40的放大平面圖，圖4B是圖4A的示意側(cè)視圖。圖5A是圖4A和4B所示的底座41的放大平面圖，圖5B是圖5A的示意側(cè)視圖。
精細跟蹤機構(gòu)40提供在頭部23處于跟蹤(on-track)狀態(tài)時的精細調(diào)節(jié)，以及在找尋時間過程中與聲音線圈電機配合的快速找尋。頭部23或懸架18的精細跟蹤機構(gòu)40設(shè)置在每個懸架18和每個臂17之間，并提供一種獨立于致動器100繞支承軸15的擺動的用于移動懸架18的機構(gòu)。
精細跟蹤機構(gòu)40包括底座41、兩對壓電元件42a-42d(它們一般由附圖標(biāo)記42代表)、一個絕緣層43、一個導(dǎo)電層44、一個壓電元件連接板45、一個鑿密部分46和一個連接部分47。
底座41固定在繞支承軸15擺動的臂17和支承滑座19的懸架18上。底座41通過一個鑿密部分46固定在臂17上。底座41具有槽縫41a-41c，如圖5A所示，在圖5A中，壓電元件連接板45被取下。槽縫41a和41c是在垂直于底座41的縱向L的方向上、靠近底座41中心線C形成的，而槽縫41b則構(gòu)成相對于中心線C對稱的T形。因此，槽縫41a-41c使底座41包括一個活動部分41d，該部分固定懸架18并可相對于懸架18微動；一個活動部分41e，該部分在活動部分41d側(cè)固定壓電元件42a和42c；以及一個固定部分41f，該部分連接于臂17側(cè)并固定壓電元件42b和42d。活動部分41d和41e可相對于固定部分41f活動。
這樣，本實施例的底座41具有可使懸架18微動、用作傳統(tǒng)的鉸接板的活動部分41d。當(dāng)鉸接板插在底座41和懸架18之間時，懸架18的安裝公差受鉸接板尺寸公差的影響，但是，本實施例中除去了底座41和懸架18之間的鉸接板，與鉸接板設(shè)置在其間的結(jié)構(gòu)相比較，減小了懸架18的安裝公差的分散。因此，如圖3A所示，HDD11可容納多個盤13。當(dāng)懸架的安裝公差超過設(shè)計值時，在具有預(yù)定厚度的盤驅(qū)動器中變得難于容納預(yù)定數(shù)目的盤13。因此，懸架的減小的安裝公差當(dāng)HDD11驅(qū)動多個盤時將特別有益。另外，懸架的安裝公差的減小的分布意味著懸架可以接近于設(shè)計值的精度安裝。因此，例如象在懸架18在盤13上施加一個預(yù)先設(shè)定的彈性力的接觸開始停止系統(tǒng)中看到的那樣，彈性力變得接近于設(shè)計值，從而可防止頭部事故并改善定位精度。另外，用作鉸接板的底座41有助于減少零件數(shù)目、降低型面、降低精細跟蹤機構(gòu)40的成本。
壓電元件42是切變式壓電元件，它在垂直于其厚度方向的方向上被極化，當(dāng)在厚度方向上向壓電元件42施加電壓時使其頂面和底面垂直于厚度方向變形。當(dāng)電壓施加在其頂面和底面上時，切變式壓電元件切變或滑動變形。因此，當(dāng)一個電極例如裝在底面上，另一個電極例如裝在頂面上，施加電壓時，它在極化方向上變形。壓電元件42設(shè)置在底座41上，通過槽縫41a-41c使底座中的活動部分41d和41e變形。Cu/Ar膜通過噴濺涂覆在壓電元件42的頂面和底面上形成。
壓電元件42設(shè)置在底座41的表面41g上，而懸架18設(shè)置在底座41的與表面41g相反的表面41h上。當(dāng)壓電元件42插在底座41和懸架18之間時，懸架18的安裝公差與壓電元件的尺寸公差有關(guān)，但是，本實施例中并不象現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)那樣將壓電元件插在底座41和懸架18之間，從而與插放壓電元件的結(jié)構(gòu)相比較，減小了懸架18安裝公差的積累。這種結(jié)構(gòu)可提供與上述的不插放壓電元件的結(jié)構(gòu)相同的效果，本實施例由于既不插放鉸接板也不插放壓電元件，因而提高了效果。因此，懸架18在臂17表面上的安裝公差只取決于底座41的厚度公差和平面性，而且不受壓電元件42的尺寸或壓電元件42的(連接于圖4B的頂側(cè)的)其它零件(如壓電元件連接板45)的尺寸的影響。
下面對照圖6描述精細跟蹤機構(gòu)40是如何加大行程的。圖6A-6C分別是用于說明機構(gòu)40加大行程的原理的平面圖、示意側(cè)視圖和示意剖視圖。圖6A-6C中槽縫的布置與圖8A和8B所示相同，但是可以與圖5A和5B所示相同。
如圖6A所示，四個壓電元件42a-42d設(shè)置在底座41上壓電元件42a和42c設(shè)置在活動部分41e的一個側(cè)面上，而壓電元件42b和42d設(shè)置在固定部分41f的一個側(cè)面上。壓電元件42可以只設(shè)在一個側(cè)面(例如，42a和42b)上。每個壓電元件42可以具有不同的尺寸，但是，最好表現(xiàn)出相同于中心線C對稱的變形。因此，在活動部分41e側(cè)上的壓電元件和在固定部分41f側(cè)上的壓電元件可以具有不同的尺寸。
理論上，本發(fā)明可以按照需要維持的行程或運動的長度使用不受限制數(shù)目的壓電元件42，但是，本實施例在HDD11中使用了四個壓電元件作為典型實例。雖然壓電元件42的總數(shù)不限于四個，但是，推薦使用偶數(shù)，例如四的倍數(shù)。如上所述，在底座41中形成槽縫41a-41c，以便將底座41分成固定在懸架上，可進行擺動的活動部分41d、將壓電元件42a和42c固定在活動部分41d側(cè)的部分(或活動部分41e)和在固定側(cè)的壓電元件安裝部分41f。這些槽縫41a-41c用于增進壓電元件42的運動，使懸架18順利運動。
壓電元件42已事先按照箭頭方向被極化，如圖6A所示壓電元件42a和42d已在方向L1上被極化，而壓電元件42b和42c則在方向L2上被極化。壓電元件42a和42b構(gòu)成一對，而壓電元件42c和42d也構(gòu)成一對。因此，每對壓電元件42具有相反的極化方向。
現(xiàn)在參閱圖5A，壓電元件42在用作壓電元件42的一個電極的導(dǎo)電層44上通過一絕緣層43形成。在本實施例中，底座41是用不銹鋼制成的。絕緣層43是用聚酰亞胺制成的，在底座41上形成厚度為10μm的一個膜。例如，導(dǎo)電層44具有5μm的厚度。壓電元件連接板45也用作一個電極。因此，電壓作用在導(dǎo)電層44和壓電元件連接板45之間的壓電元件42上。因此，本實施例將導(dǎo)電層44形成為底座41上的直接電極。壓電元件連接板45用作一個電極，用不銹鋼制成。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，除壓電元件以外，還將電極板夾置在底座41和懸架18之間，但是，甚至在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，由于另一個構(gòu)件用作電極而不是設(shè)置作為獨立構(gòu)件的電極板，懸架18的安裝公差也可被減小。雖然本實施例在不銹鋼底座41上形成絕緣層43和導(dǎo)電層44的膜，但是也可以粘接一個具有絕緣層43和導(dǎo)電層44的構(gòu)件。
當(dāng)電壓施加在導(dǎo)電層44和一對壓電元件連接板45之間時，壓電元件42工作。圖6c表示一對壓電元件42c和42d的作用圖6c的上部表示電壓施加前的狀態(tài)，圖6c的下部表示電壓施加后的狀態(tài)。如圖所示，只有當(dāng)電壓施加在底座41和壓電元件連接板45之間時，已經(jīng)事先以相反的方向被極化的壓電元件42c和42d才在彼此相反的方向上切變(或滑動變形)。因此，與一個壓電元件的變形量d相比較，活動部分41e側(cè)的變形量加倍為變形量2d。因此，本實施例可加大行程而不增加機構(gòu)40的厚度。
換言之，由于在圖6c中壓電元件42d的底面固定在固定部分41f上，因而壓電元件42d的頂面變形d。變形量d使壓電元件連接板45移向左側(cè)，從而使壓電元件42c和活動部分41e變形。另外，壓電元件42c本身隨活動板41e向左側(cè)變形一個由于其自己的變形而引起的變形量d。此時，由于壓電元件42c的頂面被壓電元件連接板45在右向上固定，因而壓電元件42c的底面隨活動部分41e向左側(cè)變形。按照這種方式，壓電元件連接板45用于將固定部分41f側(cè)的壓電元件42的變形傳至活動部分41e側(cè)，以及以相同的方式固定壓電元件42c和42d的頂面。
壓電元件連接板45大致呈矩形，在圖4中部分地露出壓電元件42b和42d。壓電元件42b和42d通過導(dǎo)線49彼此導(dǎo)線粘接，壓電元件42d連接于連接部分47上的接頭47a。壓電元件42的露出部分覆蓋Au膜以利于導(dǎo)線粘接，導(dǎo)線粘接隨厚度增加而變得較為容易。導(dǎo)線涂覆樹脂以便不致于被風(fēng)或HDD11內(nèi)任何其它力振動和損壞。接頭47a連接于線圖案，該線圖案圍繞支承軸15驅(qū)動臂17。通過導(dǎo)線粘接施加在壓電元件42d和42b上的電流通過壓電元件連接板45送至壓電元件42a和42c。因此，線圖案可以控制懸架18的微小驅(qū)動，以及臂17的驅(qū)動。例如，線圖案在控制系統(tǒng)中的控制部分71內(nèi)形成，這將在下文中描述。
圖7A和7B表示作為圖5A和5B所示機構(gòu)40的變型的機構(gòu)40A。圖7A是表示底座41附近的機構(gòu)40A的示意平面圖，圖7B是圖7A的示意剖視圖。機構(gòu)40A具有底座41、壓電元件42和壓電元件連接板45(未畫出)，但是，與機構(gòu)40的不同在于，它沒有絕緣層43和導(dǎo)電層44。壓電元件42粘接在底座41上，底座41保持電接地。因此，需要的電壓可施加在機構(gòu)40A中的壓電元件連接板45上。機構(gòu)40A不需要形成絕緣層和導(dǎo)電層，從而利于制造和降低成本。
圖8A和8B表示作為圖5A和5B所示機構(gòu)40的變型的機構(gòu)40B。圖8A是表示底座41附近的機構(gòu)40B的示意平面圖，圖8B是圖8A的示意剖視圖。機構(gòu)40B具有圖5A的槽縫41a和41c，但是，與機構(gòu)40的不同在于，它沒有槽縫41b。這樣，槽縫的形狀和尺寸不局限于圖5A和5B中所示的情形。壓電元件42中的槽縫用于整體地形成底座41和準(zhǔn)備固定在懸架18上的部分41d，因此，設(shè)計成具有適當(dāng)?shù)男螤?，以便不妨礙壓電元件42的有關(guān)運動。
圖9A和9B表示作為圖5A和5B所示機構(gòu)40的變型的機構(gòu)40c。圖9A是表示底座41附近的機構(gòu)40c的示意平面圖，圖9B是圖9C的示意剖視圖。機構(gòu)40C與機構(gòu)40的不同在于，它具有由撓性部分45a連接的壓電元件連接板45A以替代壓電元件連接板45。壓電元件連接板45A是局部凹口的矩形，因而只有壓電元件42d部分露出，壓電元件42d導(dǎo)線粘接在連接部分47上的接頭47a。因此，這種連接的壓電元件連接板45與圖5A和5B所示結(jié)構(gòu)比較可減少導(dǎo)線粘接數(shù)目。由于每對壓電元件42相對變形，因而導(dǎo)線粘接最好具有足夠低的剛度，以便不致限制其變形。另外，圖9A和9B的結(jié)構(gòu)比圖5A和5B所示導(dǎo)線粘接結(jié)構(gòu)容易制造。
圖10表示HDD11中的控制系統(tǒng)70的控制框圖。在HDD11中可制成控制板等的控制系統(tǒng)70包括一個控制部分71、一個界面72、一個硬盤控制器(下文中稱為“HDD”)73、一個書寫調(diào)制部分74、一人閱讀調(diào)制部分75、一個傳感電流控制部分76和一個頭部IC77。當(dāng)然，它們不必布置成一個構(gòu)件；例如，只有頭部IC77連接于滑架16。
控制部分71覆蓋任何處理器如CPU和MPU而不管其名稱如何。控制部分71控制在控制系統(tǒng)70內(nèi)的每個部分。界面72將HDD11連接于外部設(shè)備如作為主機的個人計算機(下文中稱為“PC”)。HDC75將已由閱讀調(diào)制部分75調(diào)制的數(shù)據(jù)送至控制部分71，并將控制部分設(shè)定的電流值送至傳感電流控制部分76。雖然圖10表示控制部分對主軸電機14和致動器100(內(nèi)有電機)實現(xiàn)伺服控制，但是，HDC73也可用作這種伺服控制。
書寫調(diào)制部分74調(diào)制數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送至頭部IC77。所述數(shù)據(jù)已從主機通過界面72輸送，并準(zhǔn)備借助感應(yīng)頭部50寫到盤13上。閱讀調(diào)制部分75通過MR頭部裝置51對從盤13讀到的數(shù)據(jù)采樣而將數(shù)據(jù)調(diào)制成原信號。書寫調(diào)制部分74和閱讀調(diào)制部分75可被看作一個信號處理部分。頭部IC77用作一個預(yù)放大器。每個部分可采用本專業(yè)公知的結(jié)構(gòu)，這里將不作贅述。
在HDD11的工作中，控制部分71驅(qū)動主軸電機14并轉(zhuǎn)動盤13。盤13轉(zhuǎn)動引起的氣流引至盤13和滑座19之間，形成微小氣膜，從而產(chǎn)生使滑座19在盤面上浮動的浮動。懸架將彈性壓力在反抗滑座19的浮力的方向上施加到滑座19上。在浮力和彈性壓力之間的平衡使滑座19與盤13間隔一個不變的距離，如上所述，由懸架18施加的彈性壓力接近于設(shè)計值，從而防止事故發(fā)生。
然后，控制部分71控制致動器100。并使滑架16圍繞支承軸16轉(zhuǎn)動，使精細定位機構(gòu)40擺動，以便頭部23尋找盤13上的目標(biāo)磁道。因此，本實施例采用一種擺臂形式，其中，滑座19畫出一條圍繞支承軸15的孤形軌跡，但是，本發(fā)明也適用于直線形式，其中滑座19為直線軌跡。
起初，控制部分71控制臂17圍繞支承軸15的驅(qū)動以進行粗找尋。接著，控制部分71進行精細找尋，以便通過控制施加在機構(gòu)40內(nèi)的壓電元件42上的電壓而修正粗找尋形成的過沖。機構(gòu)40內(nèi)的大行程可有效地節(jié)約放置所需的時間，加快找尋時的放置。另外，大的行程對干擾如外部振動有大的抵抗能力。如果必要，不象本實施例那樣使行程加倍，也可以使行程為1.5倍以節(jié)約電力。
當(dāng)相應(yīng)于已經(jīng)被控制部分71確定的變形量的電壓施加到連接部分47中的接頭47a上時，圖5A和5B中的機構(gòu)40使用導(dǎo)線粘接將電壓施加在壓電元件42a和42b上。另一方面，圖9A和9B中的機構(gòu)40C使用導(dǎo)線粘接將電壓施加在壓電元件42d上，然后通過壓電元件連接板45施加在壓電元件42a-42c上。
當(dāng)電壓施加在壓電元件42上時，壓電元件42a和42b變形，使它們彼此分開，同時壓電元件42c和42d變形，使它們彼此趨近，如圖6A所示。因此，在圖5A和5B中，活動部分41e變形，然后，活動部分41f變形。因此，懸架18微動，使滑座19定位在需要的磁道上。
雖然臂17必須被移動，以便進行機構(gòu)40行程范圍外的運動，但是，本實施例的機構(gòu)40具有比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更大的行程，因此，利于迅速定位，這是由于減少了臂17移動次數(shù)的緣故。另外，如上所述，機構(gòu)40具有高定位精度，這是由于當(dāng)壓電元件連接板45相對于底座41上的表面41g傾斜時懸架18不會變得傾斜的緣故。
在書寫時間內(nèi)，控制部分71通過界面72從主機如PC(未畫出)接收數(shù)據(jù)，選擇感應(yīng)頭部裝置，以及通過HDC73將數(shù)據(jù)送至?xí)鴮懻{(diào)制部分74。在響應(yīng)中，書寫調(diào)制部分74調(diào)制數(shù)據(jù)，并將調(diào)制數(shù)據(jù)送至頭部IC77。頭部IC77放大調(diào)制數(shù)據(jù)，然后，將作為書寫電流的數(shù)據(jù)送至感應(yīng)頭部裝置。因此，感應(yīng)頭部裝置將數(shù)據(jù)寫在目標(biāo)磁道上。
在閱讀時間內(nèi)，控制部分71選擇MR頭部裝置，并將預(yù)定的傳感電流通過HDC73送至傳感電流控制部分76。在反應(yīng)中，傳感電流控制部分76將傳感電流通過頭部IC77送至MR頭部裝置。因此，MR頭部從盤13上的需要的磁道閱讀需要的數(shù)據(jù)。以MR頭部按照信號磁場變化的電阻為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)被頭部IC77放大，然后被送至閱讀調(diào)制部分75，以便被調(diào)制成原信號。調(diào)制信號通過HDC73、控制部分71和界面72送至主機(未畫出)。
另外，本發(fā)明并不局限于這些推薦實施例，在本發(fā)明中可以作出各種修改和變化而不超出本發(fā)明的精神和范圍。雖然各實施例涉及HDD，但是，本發(fā)明適用于任何種類的盤驅(qū)動器(例如，光盤驅(qū)動器)。
本發(fā)明的一個方面減少了底座和懸架之間的零件數(shù)目，可以提供懸架安裝公差變化不那么大的頭部移動機構(gòu)。因此，懸架施加在盤上的彈性力變得接近于設(shè)計值，從而防止發(fā)生事故及降低定位精度。本發(fā)明的另一個方面提供具有雙倍行程的頭部。因此，這種結(jié)構(gòu)可提供迅速的定位和快速的放置而不擺動臂。大的行程可提供對干擾如外部振動的大的抵抗能力，這是由于大的行程使機構(gòu)能夠抵銷由這種干擾施加在頭部上的大的力。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置在盤驅(qū)動器中用于驅(qū)動頭部的機構(gòu)，所述頭部將數(shù)據(jù)記錄在盤上及從盤復(fù)制數(shù)據(jù)，所述機構(gòu)包括一個固定在一個臂上的底座，所述底座將懸架連接于臂，所述臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動，所述懸架支承頭部；以及一個鄰近底座設(shè)置的驅(qū)動部分，用于使所述底座變形，所述驅(qū)動部分包括一切變式壓電元件，所述壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，并且當(dāng)電壓在厚度方向上施加在壓電元件上時，使壓電元件的垂直于厚度方向的頂面和底面變形。
2.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于所述驅(qū)動部分設(shè)置在所述底座的第一側(cè)上，而懸架設(shè)置在所述底座的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上。
3.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于所述底座被分成一個固定側(cè)和一個活動側(cè)，所述固定側(cè)相對于所述臂固定，所述活動側(cè)可相對于所述固定側(cè)變形，其中所述機構(gòu)還包括兩對用于移動懸架的切變式壓電元件，每對中的一個壓電元件設(shè)置在所述底座的固定側(cè)上，每對中的另一個則設(shè)置在所述底座的活動側(cè)上；以及一對壓電元件連接板，使每對中的兩個切變式壓電元件彼此連接。
4.一種設(shè)置在盤驅(qū)動器中用于驅(qū)動頭部的機構(gòu)，所述頭部在盤上記錄數(shù)據(jù)及從盤上復(fù)制數(shù)據(jù)，所述機構(gòu)包括一個將懸架連接于臂的底座，所述懸架支承頭部，所述臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動；兩對用于移動懸架的切變式壓電元件，所述切變式壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，當(dāng)電壓在所述厚度方向上施加在壓電元件上時，使壓電元件的垂直于厚度方向的頂面和底面變形，每對切變式壓電元件具有一個固定的壓電元件和一個活動壓電元件，所述固定壓電元件和活動壓電元件具有相反的極化方向；以及一對壓電元件連接板，將每對中的兩個切變式壓電元件彼此連接起來。
5.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于一個電極層在所述底座上通過一絕緣層形成，所述電極層用來向所述切變式壓電元件施加電壓。
6.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于所述底座接地。
7.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于所述底座接地，需要的電壓施加在所述壓電元件連接板上，兩對切變式壓電元件粘接在所述底座上。
8.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于所述一對壓電元件連接板通過一撓性部分彼此連接。
9.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于所述一對壓電元件連接板用作將電壓施加在所述壓電元件上的電極。
10.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于每對壓電元件連接板露出切變式壓電元件的一部分，壓電元件的露出部分導(dǎo)線連接于與用于驅(qū)動臂的線圖案的接頭部分。
11.一種盤驅(qū)動器，它包括一個頭部，該頭部在盤上記錄數(shù)據(jù)及從盤復(fù)制數(shù)據(jù)；一個臂，該臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動；一個懸架，該懸架支承所述頭部；以及一個用于驅(qū)動所述頭部的機構(gòu)，所述機構(gòu)包括一個底座，該底座固定在所述臂和懸架上，并將所述懸架連接于所述臂；以及一個驅(qū)動部分，該驅(qū)動部分位于底座上方，用于使所述底座變形，所述驅(qū)動部分包括切變式壓電元件，該壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，并當(dāng)電壓在所述厚度方向上施加在壓電元件上時使壓電元件垂直于厚度方向的頂面和底面變形。
12.如權(quán)利要求11所述的盤驅(qū)動器，其特征在于；在所述盤驅(qū)動器中設(shè)有多個盤。
13.一種盤驅(qū)動器，它包括一個頭部，該頭部在盤上記錄數(shù)據(jù)并從盤復(fù)制數(shù)據(jù)；一個臂，該臂圍繞一轉(zhuǎn)軸擺動；一個懸架，該懸架支承所述頭部；以及一個用于驅(qū)動所述頭部的機構(gòu)，所述機構(gòu)包括一個將懸架連接于臂的底座；兩對用于移動懸架的切變式壓電元件，所述切變式壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，并且當(dāng)電壓在所述厚度方向上施加在壓電元件上時使壓電元件的垂直于所述厚度方向的頂面和底面變形，每對切變式壓電元件具有一個固定壓電元件和一個活動壓電元件，所述固定壓電元件和活動壓電元件具有相反的極化方向；以及一對壓電元件連接板，將每對中的兩個切變式壓電元件彼此連接起來。
14.如權(quán)利要求13所述的盤驅(qū)動器，其特征在于在所述盤驅(qū)動器中設(shè)有多個盤。
全文摘要
一種精細定位機構(gòu)設(shè)置在盤驅(qū)動器中，用于驅(qū)動一個頭部，該頭部在盤上記錄數(shù)據(jù)及從盤復(fù)制數(shù)據(jù)。該機構(gòu)包括固定在臂和懸架上的底座，該底座將懸架連接在臂上，臂圍繞轉(zhuǎn)軸擺動，懸架支承頭部。一個驅(qū)動部分位于底座上方，用于使底座變形，該驅(qū)動部分包括一切變式壓電元件，該壓電元件在與壓電元件厚度方向垂直的方向上被極化，并且當(dāng)電壓在所述厚度方向上施加在壓電元件上時，使壓電元件的垂直于厚度方向的頂面和底面變形。
文檔編號G11B21/10GK1435820SQ02150218
公開日2003年8月13日 申請日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者小金澤新治 申請人:富士通株式會社