(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が記憶される回転ディスクと、この回転ディスクに対し情報の書き込みと読み出しを行うヘッドと、前記ヘッドを支持する支持部材と、前記支持部材を回転ディスク上の所定の位置に移動させるための第１のアクチュエータとを有してなる磁気ディスク装置において、
前記支持部材に支持され前記回転ディスクの記録面に対して垂直な軸のまわりに回転する回転運動が可能な可動部材と、前記可動部材を前記垂直な軸の周りに回転運動させるための駆動力発生部材とからなる第２のアクチュエータを有し、
前記ヘッドが前記可動部材に搭載され、
前記駆動力発生部材が、前記可動部材上に薄膜形成法によって形成された軟磁性膜と永久磁石膜のいずれか一方と、前記軟磁性膜と永久磁石膜のいずれか一方に対向させて前記支持部材上に形成された軟磁性膜からなるヨークと、該ヨークに表面実装されたコイルとを含んで形成され、
前記可動部材の回転中心とこの可動部材に搭載される部品を含む全体の重心とが一致していることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
前記支持部材に対する前記可動部材の位置を検出するための櫛歯状のセンサが前記支持部材または前記可動部材に在ることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に情報の書き込みと読み出しを行うヘッドを情報が記憶される回転ディスク上の所定の位置に高精度に位置決めするための機構構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気ディスク装置は、情報が記憶される回転ディスクと、このディスクに情報の書き込みと読み出しを行うヘッドと、これらのヘッドを回転ディスク上の所定の位置に位置決めするためのアクチュエータとを含んで構成されている。
【０００３】
一例として磁気ディスク装置の構造を図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は従来の磁気ディスク装置の上面図、図１７は図１６に示す従来の磁気ディスク装置のＥ−Ｅ線矢視断面図である。図示の装置は、回転ディスクとして磁性膜を表面に形成した磁気ディスク１５を、ヘッドとして電磁変換素子からなる磁気ヘッド３１を、アクチュエータとして永久磁石１４０とコイル１４１からなるボイスコイルモータ１４２を有している。磁気ヘッド３１は、磁気ヘッドを磁気ディスク１５の記録面上に浮遊させる機能を有するスライダ３０に取り付けられ、さらに、このスライダ３０は、スライダを支持する機能を有するロードアーム１２内に形成されたジンバル板１０に固定され支持される。ロードアーム１２はベース板１９に植立されたピボット軸１３に固定されており、磁気ディスク１５の記録面に平行な面内、つまり前記ピボット軸１３に垂直な面内で前記ピボット軸１３の軸線を回転中心として回転運動可能なように保持される。
【０００４】
ピボット軸１３とベース板１９の間には、ピボット軸１３がベース板１９に対し容易に回転運動できるように軸受１７が挟んである。ピボット軸１３には、固定された複数のロードアームが互いにぶつからないようにスペーサ１８が固定され、さらにスペーサ１８のピボット軸１３を挟んでロードアーム１２に対向するところには、コイル１４１が取り付けられている。コイル１４１に電流を流すと、コイルは、このコイルを挟むようにベース板１９に固定された永久磁石１４０から電磁力を受け、ピボット軸１３を中心にしてピボット軸１３とともにピボット軸１３に垂直な面内で回転運動を行う。コイル１４１と永久磁石１４０がボイスコイルモータ１４２を構成しているのである。このコイル１４１の回転運動に伴い、ピボット軸１３に固定されたロードアーム１２もピボット軸１３を中心にして回転運動を行い、磁気ディスク１５の所定の位置にスライダ３０に取り付けられた磁気ヘッド３１を位置決めする動作が行われる。通常、外径が３．５インチ以下の磁気ディスクを用いる磁気ディスク装置では、ここで説明した位置決め動作に使用する駆動電源として電圧１２Ｖ以下の直流電源が用いられる。
【０００５】
このような磁気ディスク装置に対しては、高記録密度化に対する強い要求があり、これを実現するための一つの方法は、回転ディスクに対する書き込み読み出し用ヘッドの位置決め誤差を低減し、より狭い領域に情報を記憶させることである。図１６及び図１７で述べた磁気ディスク装置においては、磁気ディスク面に対する磁気ヘッドの位置決め動作は、ボイスコイルモータ１４２からなる第１のアクチュエータによって行われているが、この方法での位置決め精度の向上には限界がある。より高精度な位置決め動作を行うための一つの方法としては、磁気ヘッドに近い位置に、磁気ヘッドの位置を微調整するための第２のアクチュエータを搭載するという方法が考えられる。
【０００６】
図１８は、特開昭６２−２５０５７０号公報に記載された磁気ヘッドの位置微調整用アクチュエータの構造を示す。また、図１９は、図１８に示したアクチュエータのＦ−Ｆ線矢視断面を示す。磁気ヘッド３１を浮遊させる機能を有するスライダ３０に、鉛、ジルコニウム、チタンの酸化物（ＰＺＴ）を主成分とする積層された圧電体４００、４０１、４０２、４０３、４０４とスライダの一部からなる片持ち梁が形成され、この梁の自由端側の先端部に磁気ヘッド３１が取り付けられている。各圧電体の両端には、圧電体に電圧を印加するための電極５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７が形成されており、電極５０２、５０４、５０６は電極５００に、電極５０３、５０５、５０７は電極５０１に、それぞれ接続されている。電極５００と５０１に電圧を印加することにより、それぞれの圧電体が伸縮し、それによって圧電体とスライダの一部からなる片持ち梁がたわみ、磁気ヘッドの位置を片持ち梁の軸線に対し垂直な方向に移動することができる。すなわちこの片持ち梁がアクチュエータの機能を有している。
【０００７】
図１８と図１９に示したアクチュエータは、磁気ヘッドをロードアームの運動方向に対し垂直な方向に高精度に位置決めするためのものであるが、片持ち梁を構成する圧電体とスライダの一部の向きを変えることによって、磁気ヘッドを図１６で示したロードアームの運動方向に対し平行な方向に相対運動させることもできるようになり、ボイスコイルモータによる位置決めの誤差を補正するように磁気ヘッドに位置を微調整することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、圧電体とスライダの一部で構成した片持ち梁型アクチュエータを用いることによって、磁気ヘッドの位置決め精度を向上させることが可能であるが、このアクチュエータには次に説明するような三つの課題がある。
【０００９】
一つめは、駆動電圧が高いという課題である。圧電体を用いた片持ち梁型アクチュエータの場合、１μｍの変位を得るためには、数１０Ｖから１００Ｖの高電圧を必要とする。しかし、すでに述べたように外径３．５インチ以下の磁気ディスクを用いる磁気ディスク装置では、最大電圧が１２Ｖの直流電源を用いて位置決め用のボイスコイルモータを駆動するため、このままでは、ボイスコイルモータによる位置決め機構で生じる１μｍ程度の位置決め誤差を補正するためには、高電圧用の電源を別に用意しなければならない。このことは、磁気ディスク装置の小型化や低価格化に対して大きな問題になる。
【００１０】
二つめは、ロードアームによる位置決めを行う際に、磁気ヘッドが振動するという課題である。磁気ヘッドが取り付けられているのが、片持ち梁型アクチュエータの自由端側の先端であるため、ボイスコイルモータによる位置決め動作でロードアームが加速度をもって動いた時には、片持ち梁の先端にロードアームの運動方向に平行な向きの力が働き、その力によって磁気ヘッドが振動するのである。振動がおさまるには時間がかかるため、所定の位置に磁気ヘッドを高精度に位置決めするために必要な時間が相対的に長くなってしまう。このことは、磁気ディスク装置の情報書き込み速度や情報読み出し速度の高速化に対して大きな問題になる。
【００１１】
三つめは、長さ１ｍｍから数ｍｍのスライダの一部に複数の圧電体と電極を固定しなければならないため、加工が非常に難しいという課題である。図１８で示したアクチュエータは、スライダの表面に順次圧電膜や電極膜を積層していくという工程では加工できないため、１ｍｍ以下の複数の微小な圧電体と電極からなる部材をまず形成し、さらにその部材をスライダに形成した梁状の部分に固定する必要がある。このような加工は、半導体素子などで用いられる基板上に膜を積層していくという工程よりもはるかに複雑で、大量生産に向かない加工である。このことは、アクチュエータの生産効率の高めるということに対して大きな問題となる。
【００１２】
本願発明は、これらの問題点に鑑み、駆動電圧が低く、読み出し／書き込み用のヘッドを支持する支持部材の運動にともなうヘッドの振動が少なく、かつ半導体素子の製造工程とほぼ同様な工程で製造可能な高精度位置決め用のアクチュエータを提供し、さらに本願発明のアクチュエータを用いることにより、高い記録密度を安価に実現できる小型で高速の読み出し／書き込みが可能な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の磁気ディスク装置は、情報が記憶される回転ディスクと、この回転ディスクに対し情報の書き込みと読み出しを行うヘッドと、前記ヘッドを支持する支持部材と、前記支持部材を回転ディスク上の所定の位置に移動させるための第１のアクチュエータとを有してなる磁気ディスク装置において、前記支持部材に支持され前記回転ディスクの記録面に対して垂直な軸のまわりに回転する回転運動が可能な可動部材と、前記可動部材を前記垂直な軸の周りに回転運動させるための駆動力発生部材とからなる第２のアクチュエータを有し、前記ヘッドが前記可動部材に搭載され、前記駆動力発生部材が、前記可動部材上に薄膜形成法によって形成された軟磁性膜と永久磁石膜のいずれか一方と、前記軟磁性膜と永久磁石膜のいずれか一方に対向させて前記支持部材上に形成された軟磁性膜からなるヨークと、該ヨークに表面実装されたコイルとを含んで形成され、前記可動部材の回転中心とこの可動部材に搭載される部品を含む全体の重心とが一致していることを特徴とする。
【００１４】
この場合において、前記支持部材に対する前記可動部材の位置を検出するための櫛歯状のセンサが前記支持部材または前記可動部材に在ることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。以下に説明する各実施例は、ロードアームから磁気ヘッドにかけての部分以外の構造は前記図１６，図１７を参照して説明した従来技術と同じであり、説明は省略する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアーム１２の磁気ヘッド側端部の構造を示す平面図である。また、図２は、図１に示すロードアームのＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２９】
まず、図１及び図２を用いて、本実施例の磁気ディスク装置の特徴であるロードアームの構造を説明する。本磁気ディスク装置において、ロードアーム１２は、情報の書き込みと読み出しを行う磁気ヘッド３１を支持する支持部材であり、磁気ヘッド３１は、磁気ヘッドを情報を記憶する磁気ディスク上に浮遊させる機能を有するスライダ３０に取り付けられており、スライダ３０はジンバル板１０に固定されている。ロードアーム１２先端部には、可動部材支持バネ１１１、１１２で支持された板状でほぼ長方形の可動部材１１が配置されており、同じく長方形の前記ジンバル板１０は可動部材１１に支持されている。ロードアーム１２、可動部材１１及びジンバル板１０は、図２に示すように、ほぼ同一の面内に長軸を一致させて順に並ぶように配置されている。この場合、ロードアーム１２、可動部材１１及びジンバル板１０の長軸は必ずしも一致させる必要はない。
【００３０】
前記ジンバル板１０は可動部材１１を挟んでロードアーム１２と対向するように配置され、かつ、このジンバル板１０と可動部材１１はともに、ロードアーム１２と一体構造になっている。可動部材支持バネ１１１、１１２は、ロードアーム１２の先端部両側にロードアーム１２の軸線に平行に突出して形成され、次いで互いに対向する方向に稲妻状に屈折して可動部材１１の側面に一体に結合されている。ロードアーム１２の先端の中央部分には、平面図でみて四角形に切り取られた凹みが形成され、可動部材１１のロードアーム１２側の部分はこの凹みに所定の隙間をおいてはまり込んだ形になっている。可動部材１１のロードアーム１２と反対側の端の中央部分にも、同様に平面図でみて四角形に切り取られた凹みが形成され、ジンバル板１０の可動部材１１側の部分はこの凹みに所定の隙間をおいてはまり込んだ形になっている。可動部材１１のジンバル板１０側の端部の前記凹みの両側の先端部１１Ａ内側には軸線側に向かう突出部１１Ｂが形成され、この突出部がジンバル板１０の側面と結合されて一体となりジンバル板１０を支持している。
【００３１】
本実施例では、可動部材１１の一方の端にジンバル板１０が配置された構造になっており、可動部材１１のもう一方の端（ロードアーム１２に近い方の端、すなわちロードアーム１２のくぼみにはまり込んだ部分）の表面には軟磁性材料からなる膜２０が形成されている。ロードアーム１２上の、前記軟磁性膜２０の前記軸線に垂直な方向の端部に対向する位置には、同じように軟磁性材料からなるコの字形のヨーク２１１、２１２が形成され、ヨーク２１１、２１２にはコイル２２１、２２２がそれぞれ形成されている。コイル２２１にはロードアーム１２上に配置された電極２３１、２３２が、コイル２２２には同じくロードアーム１２上に配置された電極２３３，２３４が、それぞれ接続されている。
【００３２】
可動部材支持バネ１１１、１１２は、ともにロードアーム運動方向に対し平行な向きのバネ定数の方が、垂直な向きのバネ定数よりも大きくなるような構造になっており、コイル２２１の電極２３１、２３２やコイル２２２の電極２３３、２３４に通電することにより発生する、ヨーク２１１や２１２と可動部材１１上の軟磁性膜２０との間の磁気吸引力により、可動部材１１は、ロードアーム１２に対して、図１の紙面に平行な面内で回転運動をすることができるようになっている。可動部材１１はその面を磁気ディスク１５の記録面にほぼ平行させているから、前記回転運動は磁気ディスク１５の記録面にほぼ垂直な線を回転軸として回転することとなる。そして、前記可動部材１１と、ヨーク２１１、２１２、コイル２２１、２２２、軟磁性膜２０で構成された駆動力発生部材とが、本実施例の動作原理のところで説明する磁気ヘッド位置決め用の第２のアクチュエータを構成する。
【００３３】
図３は、本実施例における前記可動部材１１の運動を、幾何学的に説明するための平面図である。図３でハッチングを施した部分が、ロードアーム１２に可動部材支持バネ１１１、１１２で支持された可動部材１１である。すでに述べたように、可動部材１１の一方の端には、ジンバル板１０が形成され、他方の端には、軟磁性膜２０が固定されている。また、ジンバル板１０の裏面（軟磁性膜２０が形成されている面を表面とする）には、磁気ヘッド３１が取り付けられたスライダ３０が固定されている。従って、可動部材１１には、ジンバル板１０、軟磁性膜２０、スライダ３０、磁気ヘッド３１が搭載されていることになり、前記した磁気吸引力によって、これらすべてがロードアーム１２に対して回転運動をすることになる。これら可動部材１１に搭載された部品を含む可動部材全体の重心を図３のＧ点で示す。
【００３４】
一方、可動部材１１は、可動部材支持バネ１１１、１１２でロードアーム１２に対して支持されているが、すでに説明した可動部材支持バネのバネ定数の異方性から、ロードアーム上に固定されたヨークとコイルから磁気吸引力を受けると、可動部材支持バネを結ぶ線（図３の縦の一点鎖線、すなわち可動部材支持バネ１１１、１１２の支持点を結ぶ線）と可動部材の中心線（図３の横の一点鎖線、すなわち可動部材１１の軸線）の交点を回転中心にして回転運動することになる。本発明においては、可動部材全体の重心であるＧ点を可動部材の回転中心に一致させている。
【００３５】
次に、本実施例の磁気ディスク装置に用いるロードアームの製造方法について説明する。本実施例に用いるロードアーム１２は、まず、ステンレスの薄い板をエッチング加工して、ジンバル板１０や可動部材１１や支持バネ１１１、１１２の構造を一体形成する。次に、鉄とニッケルの化合物からなる軟磁性の箔を軟磁性膜２０として、可動部材１１上でジンバル板１０が形成されている場所と反対の場所に、接着剤を用いて固定する。次に、鉄とニッケルの化合物からなる軟磁性のヨーク２１１、２１２と、これに銅の被服線を多数巻きつけて作成したコイル２２１、２２２を、ロードアーム１２上の前記軟磁性膜２０と対向する位置に、接着剤で固定する。最後に、ジンバル板１０の裏面に、磁気ヘッド３１が固定されているスライダ３０を接着剤で固定して、本実施例の磁気ディスク装置に用いるロードアームとする。
【００３６】
なお、本実施例では、ロードアーム１２はステンレスの薄い板をエッチング加工して形成しているが、シリコンウエハをエッチング加工して形成してもよい。また、金属性の基板の上に、フォトレジストで型を作成し、その中に銅のメッキ膜を成長させ、最後にフォトレジストと金属性の基板を溶剤とエッチング液でそれぞれ溶解させて形成してもよい。
【００３７】
また、本実施例では、軟磁性膜２０として鉄とニッケルの化合物からなる箔を用いているが、ロードアーム１２上にスパッタリング法もしくは真空蒸着法で、鉄とニッケルの化合物もしくはニッケルの薄膜を直接形成してもよい。同様に、ヨーク２１１、２１２とコイル２２１、２２２の部分も、ロードアーム上に絶縁膜、コイルとなる第１層電極、第１層層間絶縁膜、ヨークとなる軟磁性膜、第２層層間絶縁膜、コイルとなる第２層電極、を順次積層してモノリシック型の構造にしてもよい。
【００３８】
図４は、本発明の第１の実施例である磁気ディスク装置の全体を表す平面図、図５は、図４で示した磁気ディスク装置全体のＢ−Ｂ線矢視断面図である。本実施例の磁気ディスク装置の基本的な構造は、図１６及び図１７で示した従来の磁気ディスク装置と同様で、磁性膜を表面に形成した情報が記憶される磁気ディスク１５、情報の読み出しと書き込みを行う電磁変換素子からなる磁気ヘッド３１、取り付けられた磁気ヘッドを磁気ディスク上に浮遊させるためのスライダ３０、スライダを支持するロードアーム１２、ロードアーム１２を磁気ディスク１５上の所定の位置に位置決めするためのボイスコイルモータ１４２から構成されている。ロードアーム１２には、図１から図３で説明したジンバル板１０、可動部材１１、可動部材支持バネ１１１、１１２、ヨーク２１１、２１２、コイル２２１、２２２が一体に形成されている。磁気ディスク１５は、スピンドルモータ１６により回転し、ロードアーム１２は、ピボット軸１３に固定されベース板（図４、５には図示せず））に対し回転運動可能なように保持される。ロードアーム１２には、コイル１４１が固定され、ベース板上に固定されている永久磁石１４０と対になってボイスコイルモータ１４２を構成している。
【００３９】
次に、本実施例の磁気ディスク装置における、位置決めの動作原理について説明する。
スライダ３０に固定された磁気ヘッド３１は、スライダ３０によって磁気ディスク１５の記録面上を浮遊しながら、第１のアクチュエータであるボイスコイルモータ１４２によってロードアーム１２を移動（ピボット軸１３を回転中心とする回転運動）させることにより、磁気ディスク１５上の所定の位置に位置決めされる。しかし、すでに述べたようにボイスコイルモータ１４２による位置決め精度には限界があり、目標とする位置と実際の位置との間には誤差がある。この誤差量を検出し補正に必要な移動量を求めて、その補正量に対応した電流を、コイル２２１または２２２に通電する。
【００４０】
例えば、電極２３１、２３２を用いてコイル２２１に通電すると、ヨーク２１１と軟磁性膜２０との間に磁気吸引力が働き、軟磁性膜２０がヨーク２１１の方に引き寄せられる。この時、可動部材１１を支持する可動部材支持バネのバネ定数が、ロードアーム運動方向に平行な向きに大きく、ロードアーム運動方向に垂直な向きに小さくなっているので、可動部材全体は、ヨーク２１１に向かって平行運動するのではなく、ロードアームに対し反時計回りに回転運動することになる。この時の回転中心は、図３で説明した通りである。可動部材１１が、ロードアーム１２に対して、磁気ディスク１５の記録面に垂直かつ前記重心点Ｇを通る軸のまわりに反時計回りに回転運動することによって、可動部材１１内のジンバル板１０に固定されているスライダ３０も反時計回りに回転運動し、スライダ３０に取り付けられた磁気ヘッド３１がロードアーム１２に対して回転運動することになる。このときの磁気ヘッド３１の移動量は、コイル２２１または２２２に通電する電流値、コイルの巻き数、可動部材支持バネのバネ定数によって決まる。したがって、ボイスコイルモータ１４２によって位置決めされた実際の位置と、目標とする位置の誤差を検出し、その値に応じた電流をコイル２２１及びまたは２２２に流すことによって、目標とする位置に磁気ヘッド３１を位置決めすることが可能となる。このように、ヨーク２１１、２１２、コイル２２１、２２２、軟磁性膜２０が駆動力発生部材として機能し、可動部材１１と組み合わされて、磁気ヘッド３１の高精度位置決め用の第２のアクチュエータを構成している。
【００４１】
最後に本実施例で説明した磁気ディスク装置の効果について説明する。
まず、本実施例で最も重要な機能を有する第２のアクチュエータのうち、可動部材１１は、ロードアーム１２と一体で形成できるので、組立などの複雑な工程を一切用いずに従来のロードアームの加工とまったく同じ方法で作ることが可能である。また、ヨーク、コイル、軟磁性膜からなる駆動力発生部材は、すべて、部品をロードアーム１２上に表面実装することができるので、非常に量産性に優れた構造になっている。ヨーク２１１，２１２、コイル２２１，２２２、軟磁性膜２０については、表面実装部品を用いるかわりに、製造方法のところで述べたようにロードアーム上に直接スパッタリング法や真空蒸着法により膜を積層しても作ることができ、こうすることによって駆動力発生部材についても組立工程を一切用いずに作ることが可能である。
【００４２】
また、すでに述べたように、可動部材１１と可動部材１１と共に動くジンバル板１０、スライダ３０、磁気ヘッド３１、軟磁性膜す２０べてを合わせた可動部材１１全体の重心を、ロードアーム１２に対して回転運動する可動部材１１の回転中心と一致させているので、位置決め動作によってロードアーム１２が加速度をもって運動し、ロードアーム１２の先端にある可動部材１１に慣性力がかかった場合でも、可動部材１１は、まったく振動することがない。従って、きわめて高速に、磁気ヘッド３１を所定の位置に位置決めすることが可能になる。
【００４３】
さらに、電磁吸引力は、低い電圧でも大きな引力を発生させることができるため、ボイスコイルモータ１４２による位置決め機構で生じる１μｍ程度の位置決め誤差を補正するためには、５Ｖ程度の直流電源があれば十分で、磁気ディスク装置の中に搭載されている電源をそのまま用いることが可能である。
【００４４】
以上述べてきたことから明らかなように、本実施例の磁気ディスク装置は、（１）従来の磁気ディスク装置の製造方法とほとんど同じ方法で製造することができ、（２）ロードアーム１２の運動時にも磁気ヘッド３１が振動しないので高速位置決めが可能で、（３）５Ｖ程度の低電圧で駆動できる磁気ヘッド位置決め機構を有しているので容易に位置決め精度を向上でき、高記録密度化を実現できるなどの効果を奏するものである。
【００４５】
本実施例における問題点として、駆動力発生部材に用いているコイルが発生させる磁気力が、磁気ヘッド３１に悪影響を及ぼし、情報の書き込みと読み出しのノイズになるということが考えられる。しかし、図５に示したように、磁気ヘッド３１と磁気ディスク１５との間隔ａに対し、駆動力発生部材と磁気ヘッドの距離ｂははるかに大きく、ａが５０ナノメートル程度であるのに対し、ｂは１ミリメートル程度ある。磁気力の程度は、距離の２乗に反比例して小さくなるので、駆動力発生部材の書き込みや読み出しに対する影響は、磁気ヘッド３１に対し、１０のマイナス１９乗程度である。磁気ヘッド３１のもつ磁気力と、駆動力発生部材がもつ磁気力の差を考慮しても、上記した値は、駆動力発生部材が発生させる磁気力の書き込みや読み出しに対する影響がほとんど無視できることを示しており、駆動力発生部材によるノイズはまったく問題にならないことがわかる。
【００４６】
図６は、本発明の第２の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアーム１２の構造を示す平面図である。本実施例と前記第１の実施例の相違点は、本実施例の可動部材１１は、３本の可動部材支持バネ１１１、１１２、１１３によってロードアーム１２に対して支持されている点である。ジンバル板１０、軟磁性膜２０、ヨーク２１１、２１２、コイル２２１、２２２、電極２３１、２３２、２３３、２３４の構造は第１の実施例とまったく同じである。可動部材支持バネの特性としては、可動部材支持バネ１１１、１１２は、第１の実施例と同様にロードアーム運動方向に平行な向きのバネ定数が垂直な向きのバネ定数よりも大きくなってなっているが、可動部材１１の軸線上に配置されて可動部材１１とロードアーム１２を結合している可動部材支持バネ１１３は、ロードアーム運動方向に平行な向きのバネ定数が垂直な向きのバネ定数よりも小さくなっている。
【００４７】
この場合、可動部材１１が、ロードアーム１２に対して、磁気ディスク１５の記録面にほぼ平行な面内（図６の紙面に平行な面内）で回転運動するという性質は第１の実施例の時と同じであるが、可動部材１１のジンバル板１０の反対側（ロードアーム１２に近い側）が、可動部材支持バネ１１３によって支持されているので、可動部材１１の紙面に対し垂直な方向への位置ずれを第１の実施例のときよりも低減することができる。すなわち、本実施例においては、前記第１の実施例における第２のアクチュエータに可動部材支持バネ１１３を追加したものを第２のアクチュエータとしており、これにより、磁気ヘッド位置決め用の第２のアクチュエータの動作をより安定化することが可能になる。
【００４８】
もちろん、このようなロードアームも、ステンレスのエッチング加工で第１の実施例の場合とまったく同様に容易に作ることができる。
【００４９】
図７は、本発明の第３の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの構造を示す平面図である。本実施例と前記第２の実施例の相違点は、ロードアーム１２の先端部の凹みの底辺をなす部分と可動部材１１の前記底辺に対向する辺の間の間隔が広くなり、第２の実施例で説明した可動部材支持バネ１１３が櫛歯状部材１２３を介して可動部材１１に結合されていること、またロードアーム１２の櫛歯状部材１２３に対向する位置に、同じような櫛歯状部材１２１、１２２が櫛歯状部材１２３に噛み合う形に形成されていること、さらに、これら櫛歯状部材１２１、１２２、１２３の上に、櫛歯状の電極２３５、２３６、２３７が形成されていることであり、その他の構造は、第２の実施例で説明したロードアームの構造とまったく同じである。本実施例は、前記第２の実施例における第２のアクチュエータに、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を検出するためのセンサを加えたものである。
【００５０】
本実施例のヘッド位置決め用アクチュエータとしての動作は、先の実施例のものと同じである。すなわち、まず、ロードアーム１２を直接動かすボイスコイルモータ１４２によって、磁気ヘッド３１を所定の位置近くに移動させる。次に、最終的な目標の位置と実際の位置との誤差を検出してその差を補正するようにコイル２２１，２２２に電流を流す。すると、可動部材１１上の軟磁性膜２０が、ロードアーム１２上のヨーク２１１、２１２とコイル２２１、２２２から磁気吸引力を受け、その力によって、可動部材がロードアームに対して回転運動し、磁気ヘッド３１の位置を最終目標位置に高精度に位置決めする。
【００５１】
ただ、このような位置決め方式を用いる場合、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を正確に知っておく必要がある。というのは、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置によって、位置決めのためにどちらのコイルに通電したらよいかということや位置決めに必要な電流値が大きく異なるからである。第１の実施例や第２の実施例で説明した磁気ディスク装置では、コイル２２１，２２２に流した電流値と可動部材支持バネ１１１，１１２，１１３のバネ定数から、可動部材１１のロードアーム１２に対する位置を推定していた。本実施例では、櫛歯状部材１２１、１２２、１２３上の櫛歯状電極２３５、２３６、２３７を、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を検出するためのセンサとして用いている。すなわち、電極２３５と２３７間の静電容量と、電極２３６と２３７間の静電容量を計測することによって、ロードアームに対する可動部材の位置を直接検出している。
【００５２】
もちろん、このようなロードアームも、ステンレスのエッチング加工で第１の実施例の場合とまったく同様に容易に作ることができる。また、櫛歯状部材上の櫛歯状電極は、スパッタリング法または真空蒸着法により、櫛歯状部材上または櫛歯状部材上に形成された絶縁膜上に直接形成されるので、特別な組立工程を必要とせずに製造することが可能である。
【００５３】
このような装置を用いることにより、ロードアームに対する可動部材の位置を、高精度にしかも速く得ることができるので、本実施例で説明した磁気ディスク装置は、第１や第２の実施例で説明した磁気ディスク装置よりも、より高速化や高密度化に有利である。
【００５４】
図８は、本発明の第４の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの構造を示す平面図である。本実施例と前記第１の実施例の相違点は、前記第２の実施例におけるロードアーム１２先端の中央部分の凹みに代えて先端部に軸線に対称に二つの凹みを設けた点と、可動部材１１のロードアーム１２側の端部に、前記二つの凹みに所定の間隔をおいてはまりあう二つの突起部１１Ｅを対称に設けた点と、この二つの突起部１１Ｅの間に形成される凹みの底辺１１Ｃを、前記ロードアーム１２の二つの凹みの間に形成された突起部１２Ａ先端にヒンジ機構部１１４を介して結合し、可動部材支持バネ１１１、１１２、１１３を無くした点と、前記二つの突起部１１Ｅ表面それぞれに軟磁性材料からなる軟磁性膜２０１、２０２が形成されている点である。突起部１２Ａ先端は三角形にとがらせた形状になっており、その先端の幅の狭い部分で前記底辺１１Ｃに接続していて、可動部材１１が突起部１２Ａに対してこの接続部で、この接続部があたかもヒンジをなしているかのように回転可能となっている。前記ヨーク２１１，２１２は、それぞれ軟磁性膜２０１、２０２に対向する位置のロードアーム１２上に配置されている。他の構成は前記第１の実施例と同じであり、説明を省略する。
【００５５】
本実施例においては、可動部材１１と、軟磁性膜２０１、２０２と、ヨーク２１１，２１２と、コイル２２１，２２２と、電極２３１，２３２，２３３，２３４と、ヒンジ機構部１１４とを含んで、ヘッド位置決めのための第２のアクチュエータが構成されている。
【００５６】
可動部材１１は底辺１１Ｃと突起部１２Ａの先端との接続部であるヒンジ機構部１１４によってロードアーム１２に支持されており、可動部材１１は、ロードアーム１２に対して、このヒンジ機構部を中心にして磁気ディスク１５の記録面に平行な面内で回転運動できるようになっている。可動部材１１の一方の端には、ジンバル板１０があり、もう一方の端には軟磁性材料からなる軟磁性膜２０１、２０２が形成されている。すでに述べてきた実施例と同様に、ジンバル板１０の裏面には、磁気ヘッド３１が取り付けられたスライダ３０が固定されている。ロードアーム１２上の軟磁性膜２０１に対向する位置には、軟磁性材料からなるヨーク２１１、コイル２２１、コイルに通電するための電極２３１、２３２が配置され、軟磁性膜２０２に対向する位置には、軟磁性材料からなるヨーク２１２、コイル２２２、コイルに通電するための電極２３３、２３４が配置されている。可動部材１１及び可動部材１１に搭載されているジンバル板１０、磁気ヘッド３１、スライダ３０、軟磁性膜２０１，２０２すべてをあわせたものの重心は、ヒンジ機構部のある位置に一致させている。
【００５７】
本実施例のロードアームの製造方法や、磁気ヘッドの位置決め動作の原理は、第１の実施例で説明したものと同じである。本実施例のロードアーム１２では、可動部材１１が可動部材支持バネで支持されるかわりにヒンジ機構部１１４で支持されているが、この効果について簡単に説明する。可動部材支持バネは、第１の実施例のところで述べたように、ロードアーム運動方向に平行な向きのバネ定数の方が、垂直な向きのバネ定数よりも大きくなるようにしてあり、これによって可動部材が、ロードアームに対して回転運動するようにしてある。しかし、ロードアーム運動方向に平行な向きのバネ定数を無限に大きくすることはできないので、位置決め動作によってロードアームが加速度をもって運動したとき、可動部材にわずかではあるがロードアーム運動方向に平行な向きの並進運動が生じる。この並進運動成分は、磁気ヘッドの位置決めの精度を劣化させるひとつの要因になる。しかし、本実施例のように可動部材１１がヒンジ機構部１１４で支持されていれば、上記した並進運動成分は完全に除去できるので、より高精度な位置決めが可能となる。もちろん、可動部材全体の重心とヒンジ機構部１１４の位置すなわち可動部材の回転中心が一致しているので、第１の実施例同様、位置決め動作によってロードアーム１２が加速度をもって運動し、ロードアーム１２の先端にある可動部材１１に慣性力がかかった場合でも、可動部材１１は、まったく振動することがない。
【００５８】
図９は、本発明の第５の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの構造を示す平面図である。また、図１０は、このロードアームのＣ−Ｃ線矢視断面図である。すでに述べたように、第１の実施例においては、駆動力発生部材として軟磁性膜２０、ヨーク２１１，２１２、コイル２２１，２２２を用い、磁気吸引力を利用して可動部材を回転運動させていた。本実施例と前記第１の実施例の相違点は、駆動力発生部材として、軟磁性膜２０に代えて平板状の永久磁石２４が同じ位置に配置されていること、コイル２５を装着した上部ヨーク２６が永久磁石２４の真上に配置されていること、上部ヨーク２６は上部ヨーク固定部材２６１によってロードアーム１２に固定、支持されていること、である。すなわち、本実施例における第２のアクチュエータは、永久磁石２４、コイル２５を装着した上部ヨーク２６、及び上部ヨーク２６を支持固定する上部ヨーク固定部材２６１を含んでなる駆動力発生部材と、可動部材１１を含んで構成されている。他の構成は前記第１の実施例と同じであり、説明を省略する。
【００５９】
コイル２５はその軸線が永久磁石２４の平板面に垂直になるように配置され、コイル２５と永久磁石２４の間に作用するローレンツ力を利用して可動部材１１を回転運動させている。これら駆動力発生部材と可動部材１１とで第２のアクチュエータを構成している。可動部材１１は、可動部材支持バネ１１１、１１２によって、ロードアーム１２に対して回転運動可能なように支持されている。このとき、ジンバル板１０や磁気ヘッド３１などを含む可動部材全体の重心は可動部材の回転中心に一致している。可動部材の一方の端（ロードアーム１２から遠い方の端）には、ジンバル板１０が形成され、磁気ヘッド３１が取り付けられたスライダ３０が固定されている。可動部材１１のもう一方の端部の表面の前記第１の実施例で軟磁性膜２０が形成された位置には、永久磁石２４が固定されている。コイル２５が装着された上部ヨーク２６は、前記した永久磁石２４の真上に位置するように、上部ヨーク固定部材２６１によってロードアームに固定されている。このとき、永久磁石２４とコイル２５が直接触れないように、上部ヨーク固定部材２６１の高さを調節しておく。コイル２５には、電流を流すための電極２３８、２３９が接続されている。
【００６０】
次に、本実施例のロードアームの製造方法を簡単に説明する。永久磁石２４は、可動部材１１の上に接着剤で固定するか、または、スパッタリング法や真空蒸着法により、可動部材１１上に直接成膜する。上部ヨーク２６は、鉄とニッケルの化合物からなる板を機械加工して作成し、その表面に銅の被覆電線を巻いて作ったコイル２５を接着剤で固定する。図１１に、上部ヨーク２６の構造を示す。ただし、コイル２５については、上部ヨーク２６表面に絶縁膜、第１層電極、層間絶縁膜、第２層電極を積層して作成した、モノリシック型のコイルを用いてもよい。上部ヨーク２６には、上部ヨーク固定部材２６１が接着剤により固定され、これらは、ちょうどコイル２５が永久磁石の真上に位置するようにロードアーム１２に固定される。
【００６１】
次に、本実施例の磁気ディスク装置の動作を説明する。第１のアクチュエータであるボイスコイルモータ１４２によりロードアーム１２を位置決めした後、目標位置との差に応じた電流を電極２３８、２３９を通してコイル２５に通電する。この電流に応じて、コイル２５にローレンツ力が働くが、コイルはロードアーム１２に固定されているので、永久磁石２４が反力を受け、可動部材１１を回転運動させる。この可動部材１１の回転運動により、磁気ヘッド３１が目標位置に位置決めされる。
【００６２】
最後に、本実施例の効果を説明する。第１の実施例で用いていた磁気吸引力の大きさは、流す電流の２乗にほぼ比例するため、位置決めに必要な電流値を求めるためには複雑な計算を行う必要がある。一方、本実施例で用いているローレンツ力の大きさは、流す電流に比例しているので、位置決めに必要な電流値の計算が容易で位置決めの高速化に一層有利な構造になっている。なお、本実施例では、永久磁石２４が可動部材２４上に配置され、永久磁石２４の上方に位置するように、磁場発生手段を構成するコイル２５を装着した上部ヨーク２６が支持部材であるロードアームに固定されているが、逆に、永久磁石２４をロードアーム上に配置し、ロードーム上の永久磁石２４の上部に位置するようにコイル２５を装着した上部ヨーク２６を可動部材に固定しても同様の効果が得られる。
【００６３】
図１２は、本発明の第６の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの構造を示す平面図である。本実施例は、前記第５の実施例において、ロードアーム１２上の、永久磁石２４の端部（ロードアーム１２の軸線に垂直な方向の端部）に対向する位置に、位置検出用コイル２７１、２７２を配置したものである。他の構成は前記第５の実施例と同じであり、説明を省略する。第３の実施例で説明したように、磁気ヘッド位置決め用の第２のアクチュエータを有する磁気ディスク装置においては、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を知る必要がある。本実施例は、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を、可動部材１１上にある永久磁石２４の運動によって位置検出用コイル２７１、２７２に生じる電磁誘導電圧を用いて検出する。
【００６４】
このような装置を用いることにより、ロードアーム１２に対する可動部材１１の位置を、高精度にしかも速く得ることができるので、本実施例で説明した磁気ディスク装置は、第３の実施例同様高速化や高密度化に一層有利である。
【００６５】
図１３は、本発明の第７の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアーム１２の構造を示す平面図である。また、図１４は、このロードアーム１２のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【００６６】
本実施例においては、ロードアーム１２の先端に凹みが形成され、その凹みにはまり込む形でジンバル板１０が支持され、このジンバル板１０の内部に可動部材１１が形成されている。可動部材１１は、ロードアーム１２側の中央部分に凹み１１Ｄをもつ長方形をなし、周縁にジンバル板１０と所定の隙間をおいて形成される。ジンバル板１０には、可動部材１１の凹み１１Ｄに所要の隙間をおいて嵌まりあう形の突起部１０Ａが形成されており、可動部材１１は、前記突起部１０Ａの先端部のヒンジ機構部１１４によってジンバル板１０に支持され、ジンバル板１０に対して、磁気ディスク１５の記録面とほぼ平行な面内で回転運動を行うようになっている。
【００６７】
可動部材１１の裏面には、磁気ヘッド３１を取り付けたスライダ３０が固定され、可動部材１１の前記凹み１１Ｄの両側を形成する突起部１１Ｅ上面には、軟磁性膜２０１、２０２が固定されている。ジンバル板１０上の軟磁性膜２０１、２０２のロードアーム１２の軸線方向の端部に対向する位置には、軟磁性材料よりなるヨーク２１１、２１２、コイル２２１、２２２がそれぞれ固定されており、コイル２２１に通電するための電極２３１、２３２、コイル２２２に通電するための電極２３３、２３４はロードアーム上に形成されている。可動部材１１及び可動部材に搭載されている磁気ヘッド３１、スライダ３０、軟磁性膜２０１、２０２を合わせた全体の重心は、ヒンジ機構部１１４の位置に一致している。なお、ヒンジ機構部１１４は、ロードアーム１２、ジンバル板１０及び可動部材１１を板材から切り抜く際に、板材を所定の寸法に切り残してジンバル板１０と可動部材１１をつながった状態にした部分であり、通常のヒンジ機構のように、穴とそれに嵌まりあうピンとで構成されたものではない。ジンバル板上のコイルとロードアーム上の電極との接続には、ワイヤボンディング法を用いている（図１３、１４には図示せず）。
【００６８】
本実施例においては、可動部材１１と、軟磁性膜２０１、２０２と、ヨーク２１１、２１２と、コイル２２１、２２２と、電極２３１、２３２、２３３、２３４及びヒンジ機構部１１４を含んでヘッド位置決めのための第２のアクチュエータが構成されている。本実施例の動作は、第１の実施例と同じであるが、可動部材が、すべてジンバル板の中に含まれてしまうので、第１の実施例よりもロードアームの大きさを小型化できるという効果がある。
【００６９】
図１５は、本発明の第８の実施例である磁気ディスク装置に搭載されるロードアーム１２の構造を示す平面図である。本実施例が前記第１の実施例と異なるのは、可動部材１１の可動部材支持バネ１１１、１１２よりもロードアーム１２側の部分の幅がジンバル板１０側の部分よりも狭くなっており、これに合わせてロードアーム１２の先端に形成されている凹みの幅も狭くしてある点である。その他の構成は前記第１の実施例と同じであり、説明は省略する。ロードアーム１２の先端に形成されている凹みの幅を狭くしたため凹みの両側の部分の幅が大きくなり、可動部材１１に形成された軟磁性膜２０に対向してロードアーム１２上に配置されるヨーク２１１，２１２やコイル２２１，２２２のためのスペースを十分にとることができ、第２のアクチュエータの能力を大きくできる。また、この実施例の場合、可動部材１１及び可動部材１１の搭載された部材を合わせた全体の重心の位置を可動部材１１の回転中心と一致させるため、可動部材１１の可動部材支持バネ１１１、１１２よりもロードアーム１２側の部分の軸線方向の長さを長くしたり、軟磁性膜２０の重さを重くするなどの調整が必要である。
【００７０】
また上記各実施例では、前記可動部材１１は、ロードアーム１２もしくはジンバル板１０に、可動部材支持バネあるいはヒンジ機構部１１４で弾性支持されているが、可動部材支持バネもヒンジ機構部１１４も、弾性変形の範囲内で可動部材１１の回転動作を実現している。このため、コイル２２１，２２２やコイル２５の励磁による回転力がそれらコイルの消磁により消滅すると、可動部材１１は自動的に基準位置（いずれの方向にも回転していない位置）に復帰する。したがって、第２のアクチュエータの駆動量は常に基準位置からの移動（回転）量として算定され、算定が容易である。
【００７１】
上記各実施例によれば、従来ヘッドを支持する支持部材（ロードアーム）の位置決めに使用されているボイスコイルモータに加え、５ボルト以下の低い電圧で駆動でき、支持部材の位置決め動作時に振動がなく、複雑な組立工程を必要とせずに形成することが可能な、ヘッド位置決め用の第２のアクチュエータを提供することができ、それによって、回転ディスク型情報記憶装置の記録密度を格段に高くすることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、５ボルト以下の低い電圧で駆動でき、ヘッドを支持する支持部材の位置決め動作時に振動がなく、複雑な組立工程を必要とせずに形成することが可能な、ヘッド位置決め用のアクチュエータを提供することができ、それにより、回転ディスク型情報記憶装置の記録密度を格段に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図２】図１に示すロードアームのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の磁気ディスク装置に搭載されたロードアームにおける可動部材の回転中心を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の磁気ディスク装置の部分を示す平面図である。
【図５】図４の磁気ディスク装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図８】本発明の第４の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図９】本発明の第５の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図１０】図９に示すロードアームのＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームに用いる上部ヨークの裏面図である。
【図１２】本発明の第６の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図１３】本発明の第７の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図１４】図１３に示す実施例のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施例の磁気ディスク装置に搭載されるロードアームの平面図である。
【図１６】従来の磁気ディスク装置の平面図である。
【図１７】従来の磁気ディスク装置のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１８】従来の磁気ディスク装置に搭載される位置決め用微動アクチェエータの平面図である。
【図１９】図１８の位置決め用微動アクチェエータのＦ−Ｆ線断面図である。
【符号の説明】
１０  ジンバル板                          １０Ａ  突起部
１１  可動部材                            １１Ａ  先端部
１１Ｂ  突出部                            １１Ｃ  底辺
１１Ｄ  凹み                              １１Ｅ  突起部
１２  ロードアーム                        １２Ａ  突起部
１３  ピボット軸                          １５  磁気ディスク
１６  スピンドルモータ                    １７  軸受け
１８  スペーサ                            １９  ベース板
２０  軟磁性膜                            ２４  永久磁石
２５  コイル                              ２６  上部ヨーク
３０  スライダ                            ３１  磁気ヘッド
１１１、１１２、１１３  可動部材支持バネ  １１４  ヒンジ機構部
１２１、１２２、１２３  くし歯状部材      １４０  永久磁石
１４１  コイル                            １４２  ボイスコイルモータ
２０１、２０２  軟磁性膜                  ２１１、２１２  ヨーク
２２１、２２２  コイル                    ２３１〜２３９  電極
２６１  上部ヨーク固定部材
２７１、２７２  位置検出用コイル
４００〜４０４  圧電体                    ５００〜５０７  電極
【図１】
0003653602.tif 000002
【図２】
0003653602.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003653602.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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