(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に設けられた機能部材と他端に設けられたコイル部を有し、１つの面内の重心位置で揺動自在に支持されているアーム部と、前記コイル部に対して所定のエアギャップを介して配置され、前記コイル部に磁界を作用させる永久磁石ユニットとを備えた揺動型アクチュエータにおいて、
前記コイル部は、前記１つの面において前記重心位置を通りかつ前記アーム部の一端から他端に向かう直線を取り囲む方向に巻回されているコイル本体を有し、前記永久磁石ユニットは、前記コイル部に前記１つの面と垂直な方向でかつ前記揺動方向の一端側と他端側に逆向きの磁界が作用するように設けられることを特徴とする揺動型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気ディスク用アクチュエータのような揺動型アクチュエータに係り、特に、磁気ヘッドのような機能部材を円弧軌跡状に揺動させる揺動型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気ディスク等の記録媒体の記録トラックに、情報を書き込んだり、読み出したりする磁気ヘッドを位置決めさせるために、アクチュエータが使用される。このアクチュエータとしては、揺動型のものと直動式のものがあり、ここでは一例として例えば特開平８−１６３８５１号公報等に開示された揺動型のアクチュエータについて説明する。
図１７は従来の揺動型アクチュエータを示す概略構成図、図１８は図１７に示すアクチュエータの側面図である。図示するように、２は例えば磁気ディスク等の磁気記録媒体であり、このアクチュエータ４が揺動することにより、この先端に設けた機能部材、例えば磁気ヘッド６が磁気ディスク２の半径方向へ移動することになる。
【０００３】
このアクチュエータ４の固定側の永久磁石ユニット７は、例えば２つのヨーク８を有し、このヨーク８の対向面側には４つの永久磁石９がそれぞれ極性を異にして対向させて固定してある。対向する永久磁石９間には、所定の厚さの空隙部１０を形成するように各ヨーク８は支柱１２によって組み立てられており、全体として磁気回路を形成している。１４はアーム部であり、この一端には上記磁気ヘッド６が取り付けられ、他端にはコイル部１６が取り付けられ、このコイル部１６は、図示例では水平面内に略４角形状に巻回されたコイル本体１８を有している。そして、このコイル本体１８を上記永久磁石ユニット７の空隙部１０に位置させ、図１７に示すアーム部１４の全体の重心の位置にて支持軸２０によりアーム部１４を水平面内に揺動自在或いは回転自在に支持している。
【０００４】
そして、コイル部１６に信号電流を通電すると、フレミングの左手の法則に従ってコイル部１６に支持軸２０の回りの駆動力Ｆ１、Ｆ２が作用し、アーム５を回転揺動させ、アーム５に固着した磁気ヘッド６を磁気ディスク２上の所定の記録トラックに位置決めするのである。尚、回転方向の切り換えは、コイル部１６への通電電流の向きを反転させることによって行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、磁気ディスク等の記録媒体の大容量化及び読み出し・書き込みの高速化に伴い、ディスク情報のｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅを行なうアクチュエータの制御においても、高精度な高速位置決めが必要となってきている。この要請に応えるためには、アクチュエータ自体を制御するサーボ信号の制御周波数帯域をより広くすることが必要である。しかしながら、アクチュエータには、一般的にそれ自体に固有の共振周波数を有している。このうち比較的周波数の低い共振は、例えば図１７において発生した２つの駆動力Ｆ１、Ｆ２が合力となってこれに対向する反力Ｆｒが支持軸２０に加わることから発生することが一因となっている。この共振周波数は１．８インチディスクドライブ乃至３．５インチディスクドライブでは一般的には１ＫＨｚ〜５ＫＨｚ程度の範囲内であり、従って、サーボ信号の制御周波数の帯域は、この共振周波数の影響を避けるために１ＫＨｚ以下の周波数帯域で行わなければならず、高精度で且つ高速な位置決めを十分に行なうことができなかった。このように、共振周波数が高くなれば、その分、サーボ信号の制御周波数帯域を広げることができ、より高精度な位置決め制御が可能であるが、現状では上述した理由から制御周波数帯域は１ＫＨｚ以下に押さえ込まれている。
【０００６】
この場合、アクチュエータの共振周波数を高くするには、アクチュエータ自体の重量を減少すればよいが、駆動力を発生するコイル本体１８に流す電流に上限があるために、過度に重量を減少させることができない。
また、上記アクチュエータ構造では、支持軸２０に作用する合力Ｆｒが大きな振動荷重となり、これがために、位置決め精度が低下してしまうのみならず、装置の寿命も低下するという問題があった。更には、上記したようなコイル部１６の構造では、アーム部１４が揺動した時に発生するトルクのリニアリティが劣り、アーム部１４のスムーズな揺動ができない場合もあった。
そこで、上述した問題点を解決するために、支持軸である揺動中心に半径方向からの負荷を加えないようにしたトルクを発生するアクチュエータが、ＨＢＸ−Ｈｉｇｈ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｃｔｕａｔｏｒとして開発された（ＩＤＥＭＡ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｆｏｒｕｍ  ’９８  Ｊａｐａｎ：１９９８年４月発行）。
【０００７】
図１９はこのアクチュエータを示す斜視図、図２０は図１９に示すアクチュエータの上面図である。図中、１００は先端に磁気ヘッド等が設けられるアームであり、点１０２を中心として揺動可能に支持されている。このアーム１００の他端には、図中、上下方向へ巻回されて略揺動方向へ長くなされたコイル１０４が設けられる。１０６は、上下に配置された略半円状の２枚のヨークであり、両ヨーク１０６の中間にセンターヨーク１０７を配置している。この両ヨーク１０６内側対向面にそれぞれ部分円弧状の永久磁石１０８を設けている。そして、上記コイル１０４は、上記センターヨーク１０７を間にして挟むようにして位置され、このコイル１０４に流れる制御電流と上記永久磁石１０８からの磁界との間で働く電磁作用により、偶力Ｆ３、Ｆ４を発生するようになっている。この場合には、揺動中心１０２に作用する力は、キャンセルされるのでアクチュエータ自体の共振周波数を比較的高く設定できる利点を有するが、発生するトルクのリニアリティを重要視していることから、コイル１０４の幅Ｌ１を非常に小さく設定し、しかも永久磁石１０８も左右に大きく分離して各永久磁石１０８を非常に小さな円弧形状としている。
【０００８】
このため、発生トルクのリニアリティはある程度高く維持できるが、コイル１０４と永久磁石１０８の交差領域が少ないことから発生トルクがかなり小さくなってしまうという問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、支持軸に加わる反力を抑制して共振周波数を高くすることによって、発生トルクが大きく、高精度で且つ高速な位置決めが可能な揺動型アクチュエータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、一端に設けられた機能部材と他端に設けられたコイル部を有し、１つの面内の重心位置で揺動自在に支持されているアーム部と、前記コイル部に対して所定のエアギャップを介して配置され、前記コイル部に磁界を作用させる永久磁石ユニットとを備えた揺動型アクチュエータにおいて、前記コイル部は、前記１つの面において前記重心位置を通りかつ前記アーム部の一端から他端に向かう直線を取り囲む方向に巻回されているコイル本体を有し、前記永久磁石ユニットは、前記コイル部に前記１つの面と垂直な方向でかつ前記揺動方向の一端側と他端側に逆向きの磁界が作用するように設けられることを特徴とする揺動型アクチュエータである。
【００１０】
このように、トルクアーム長がアーム部の略揺動（回転）周方向となっているので、コイル部のコイル本体で作用するトルクはアクチュエータの回転中心に反力を及ぼすことがなく、アクチュエータの共振周波数を高くすることが可能となる。
この場合、例えば前記コイル本体は、前記アーム部の長さ方向に沿った軸の周囲を回るように巻回されている。
また、例えば前記コイル部は、前記アーム部の揺動面に沿った方向には長く設定され、前記揺動面に直交する方向には短く設定されている。
また、例えば前記コイル部は、前記アーム部の長さ方向に幅広に形成されており、且つ前記永久磁石ユニットは、前記アーム部の揺動方向に沿った円弧形状になされている。
【００１１】
これにより、コイル部と永久磁石ユニットの交差領域が、アーム部の全揺動範囲に亘って広くなり、発生トルクを大きくすることができると共に、アーム部の揺動範囲内における発生トルクの均一性も高く維持することが可能となる。
また、例えば前記アーム部の長さ方向に沿った軸は、前記アーム部の揺動点と前記コイル部の中心とを結ぶ線分として定義される。
本発明の関連技術は、１つの面内で揺動自在に設けられたアーム部と、このアーム部の一端に設けられた機能部材と、前記アーム部の他端に設けられたコイル部と、このコイル部に対して所定のエアギャップを介して配置された永久磁石ユニットとよりなる揺動型アクチュエータにおいて、前記コイル部は、前記アーム部の長さ方向に沿った軸の周囲を回るように巻回されたコイル本体を有している。
【００１２】
これにより、コイル部のコイル本体に作用する推力の方向とアクチュエータの回転力の接線方向は垂直になるため、アクチュエータの回転中心には振動方向と垂直にコイル駆動力が伝達するが、これらは相殺されることになる。このため、回転中心には反力がほとんど発生せず、これによりアクチュエータの共振周波数を高くすることが可能となる。このことは特開平５−２５７５３４号公報や特開平５−３０４７５５号公報に記載されている通りである。
この場合、例えば前記アーム部は、このアーム部と前記機能部材と前記コイル部を含む重量の重心位置で揺動自在に支持されている。また、前記コイル本体は、前記軸の方向に沿って所定の幅を有し、且つ前記軸上に屈曲部を有している。更に、例えば前記永久磁石ユニットは、前記コイル部の同一の水平部分に対して前記中心軸を境として左右で互いに異なる方向へ磁界を形成するために、前記水平部分を上下方向より前記所定のエアギャップを介して挟み込むように配置された少なくとも４つの永久磁石を有している。
【００１３】
これにより、永久磁石ユニットにて挟まれたコイル部は、この中心軸を境として左右でアーム部の長さ方向に沿った軸と平行に互いに逆方向に回転力（偶力）が発生することになる。
また、例えば前記永久磁石は、前記アーム部の揺動方向に沿った円弧形状に成形されている。更に、例えば前記永久磁石ユニットは、前記アーム部の揺動方向に沿って配置された上ヨークと下ヨークとセンターヨークを有し、前記上ヨークと前記センターヨークのそれぞれの対向面側及び前記センターヨークと前記下ヨークのそれぞれの対向面側に、それぞれ互いに極性を異ならせて前記永久磁石を設けるようにして構成されている。また、例えば前記コイル部と前記アーム部は、熱可塑性樹脂によりインジェクションモールド成形することによって一体的に形成されている。
【００１４】
ここで、  熱可塑性樹脂の種類は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の公知の樹脂（好ましくは耐熱性樹脂がよい）を用い得る。これらの樹脂の内では、縦弾性率（測定法：ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８）が１０×１０4 ｋｇ／ｃｍ2 以上（好ましくは１３×１０4 ｋｇ／ｃｍ2 ）のものが好ましい。特に熱可塑性樹脂として液晶ポリマー（溶融状態で液晶性を示す）の一種である液晶性ポリエステル樹脂（主鎖中に剛直鎖をを有するポリエステル）使用すると好ましい。
液晶ポリエステル樹脂には、（ａ）パラヒドロキシ安息酸とポリエチレンテレフタレートとの共重合体、（ｂ）ポリ−ｐ−ヒドロキシベンゾエートと芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオールの共重合体、（ｃ）ポリ−ｐ−ヒドロキシベンゾエートとナフトエ酸との共重合体等の種々の基本組成を有するものがあるが、強度および弾性率の点で全芳香族のもの（（ｂ）、（ｃ））が好ましく、（ｃ）のものがより好ましい。特に（ｃ）の全芳香族系ポリエステル樹脂は、成形時に剛直な分子鎖が流動方向に配向するため、その方向の縦弾性率が大となる他に、振動吸収特性が良く、線膨張率が小さい（金属に近い）という利点がある。
【００１５】
液晶ポリマーでは完全溶融温度より低い液晶状態温度で成形を行なうと、流動性が高く成形が容易となる。特に縦弾性率（引張弾性率）が１６×１０4 ｋｇ／ｃｍ2 以上の液晶ポリマーを使用するとよい。このような液晶ポリマーの具体例としては、全芳香族のサーモトロピック液晶性ポリエステルであるベクトラＡ１３０（１８×１０4 ）（単位はｋｇ／ｃｍ2 、以下同じ）、Ｃ１３０（１６×１０4 ）、Ａ２３０（３０×１０4 ）、Ｂ２３０（３８×１０4 ）、Ａ４１０（２１×１０4 ）、Ａ４２２（１８×１０4 ）、Ｃ４００（１７×１０4 ）、Ａ５４０（１６×１０4 ）（以上セラニーズ社）、ＸＹＤＡＲ  ＲＣ−２１０（１６．２×１０4 ）、Ｇ−４３Ｃ（１６．１×１０4 ）（以上ダートコ社）などが挙げられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る揺動型アクチュエータの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は偶力によって回転する原理を示す原理図、図２は本発明の第１実施例の揺動型アクチュエータを示す原理図、図３はアーム部を主に示す斜視図、図４は図３に示すアーム部の部分断面図、図５は永久磁石ユニットを示す平面図、図６は永久磁石ユニットを示す側面図、図７は永久磁石とアーム部等との位置関係を示す透視図である。
まず、本発明の揺動型アクチュエータを説明する前に、本発明のアクチュエータにも適用される偶力の回転について説明する。
【００１７】
本発明において、支持軸に加わる反力の問題を解決するために利用する原理を図１に示す。図１において偶力Ｆが任意の重心Ｇをもっている剛体２２に加えられものと仮定する。偶力のモーメント（トルク）Ｔ＝Ｆ・Ｌである。本発明では、剛体２２が重心Ｇに位置されている支持軸に回転自在に支持されているので、剛体は支持軸に何らの反力をも及ぼさずに偶力によって回転することになる。本発明では剛体は、機能部材と駆動コイル部を取り付けたアーム部であり、永久磁石ユニットがアーム部に一対の力を加えることになる。また、アーム部は、その重心におかれた支持軸に支持される。
【００１８】
本発明は、上記した原理を導入して支持軸に加わる反力を小さくしている。図２は本発明の揺動型アクチュエータ２４の基本的な構成要素を示しており、このアクチュエータ２４は長尺のアーム部２６を有し、その一端に機能部材として例えば磁気ヘッド２８を設け、他端にコイル部３０を設けている。このアーム部２６は、これと磁気ヘッド２８とコイル部３０を含む重量の重心Ｇにおいて、図示しないベースより起立した支持軸２０により水平面内において揺動乃至旋回自在に支持されている。この支持軸２０がアーム部６の揺動乃至回転の中心となり、その揺動方向に沿った水平面が揺動面となる。また、コイル部３０側には、これと所定のエアギャップ（磁気ギャップ）を介して図示しないベースに固定された永久磁石ユニット３２が配置されており、上記コイル部３０に制御された信号電流を流すことにより、フレミングの左手の法則により上記永久磁石ユニット３２との間で生ずる電磁力により、アーム部２６を揺動し得るようになっている。
【００１９】
図３及び図４にも示すように、ここで本発明において特徴的なことは、コイル部３０において線材を巻回することによって形成されるコイル本体３４は、上記アーム部２６の長さ方向に沿った軸３６の周囲を回るように巻回されている点である。換言すれば、コイル本体３４の線材は、軸３６と直交する平面内に巻回されつつ、少しずつ軸３６の軸方向に移動し、結果的に上記コイル本体３４は両面が開放された矩形状の箱のように巻回形成される。これにより、コイル部３０に関してアーム部２６の揺動方向に沿った方向の長さＬ２は長く設定され、揺動面と直交する方向の長さＬ３は短く設定される。そして、このコイル部３０の構造により、トルクアーム長をアーム部２６の揺動周方向にとることが可能となる。更に、このコイル部３０に関してアーム部２６の長さ方向の幅Ｗ１はかなり大きく設定されており、後述する永久磁石からの磁界との間で大きなトルクを発生するようになっている。
尚、ここでアーム部２６の長さ方向に沿った軸３６とは、アーム部２６が直線状の場合にはその中心軸でよいが、後述するようにアーム部２６が途中で屈曲したり、非対称になっている場合もあるので、ここでは揺動の中心軸（支持軸２０）と直交し、且つコイル部３０の中心を通る線分として定義する。
【００２０】
上記軸３６は、アーム部２６の内部の重心Ｇを通る仮想的な線であり、このアーム部２６が略直線状の場合には、この軸３６が、上記箱状のコイル本体３４の内部の中心点を通過するように全体が取り付けられている。従って、このコイル本体３４は、軸３６の長さ方向に沿って所定の幅Ｗ１を有することになる。ここで、アーム部２６とコイル部１６との接合は、接着前に行なってもよいが、これに代えて本実施例では特開平８−１６３８５１号公報等に開示されたような樹脂モールド成形により、一体的に強固に結合されており、アクチュエータの軽量化を図ることができるようにしている。このモールドに使用する樹脂としては、ヤング率が高く、剛性も高い、例えば液晶ポリマー等を用いることで共振周波数を上げることもできる。このため、コイル本体３４の線材同士は、樹脂により固定され、更に、図３及び図４に示すようにコイル部３０の上下の両面部分は線材が露出しているが、側面部分は樹脂により覆われた構造となっている。
【００２１】
一方、上記コイル部３０に対して磁気的な駆動力を発生させる永久磁石ユニット３２は、図５及び図６に示すように、上ヨーク３８とセンターヨーク４０と下ヨーク４２とをそれぞれ所定の間隙を隔ててこれらの各ヨークの隅部及び中央部を磁性材料（例えばＳＵＳ４３０）よりなる連結ネジ４４で結合している。そして、上ヨーク３８とセンターヨーク４０の対向面同士及びセンターヨーク４０と下ヨーク４２の対向面同士には、それぞれ互いに極性を異ならせた８個の永久磁石４６Ａ〜４６Ｈが取り付け固定されており、対向する永久磁石との間で所定の間隙のエアギャップ５０Ａ、５０Ｂを形成している。
【００２２】
この場合、軸３６を境として左右で異なる方向へ磁界を形成するようになっており、例えば図６において上段左側の一対の永久磁石４６Ａ、４６Ｂはエアギャップ５０Ａを介して上向きに磁界を形成し、これに対して上段右側の一対の永久磁石４６Ｅ、４６Ｆはエアギャップ５０Ａを介して下向きに磁界を形成するように各永久磁石の磁性が設定されている。これにより、１つの磁気回路を構成している。同様に、図中、下段左側の一対の永久磁石４６Ｃ、４６Ｄはエアギャップ５０Ｂを介して上記とは逆に下向きに磁界を形成し、これに対して下段右側の永久磁石４６Ｇ、４６Ｈはエアギャップ５０Ｂを介して上記とは逆に上向きに磁界を形成するように各永久磁石の磁性が設定されている。これにより、１つの磁気回路が形成される。従って、センターヨーク４０には、２つの磁気回路の磁界が同じ方向となるように設定されている。尚、図示例では、８つの永久磁石を用いているが、少なくとも上段の４つの永久磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｅ、４６Ｆ或いは下段の４つの永久磁石４６Ｃ、４６Ｄ、４６Ｇ、４６Ｈのいずれか一方の磁石群を用いれば本発明の作用効果を発揮することが可能である。
【００２３】
そして、各エアギャップ５０Ａ、５０Ｂに、前記コイル部３０の水平部分３０Ａ、３０Ｂが各永久磁石と僅かなスペース（エアギャップ）を介して離間された状態で水平方向へ揺動可能に位置される。この場合、各永久磁石４６Ａ〜４６Ｈは、コイル部３０の揺動方向に沿った略円弧状に成形されており、しかも、隣接する永久磁石同士、例えば４６Ａと４６Ｅ、或いは４６Ｂと４６Ｆ等はほとんど隙間がない状態で配置されて、磁気効率を高めるようになっている。また、これにより永久磁石ユニット３２とコイル部１６の交差領域が大きくなって、大きなトルクを発生することができるようになっている。また、永久磁石を互いに隣接して配置させることにより、従来のアクチュエータと同等の大きさに収まるようにしている。図７は、アクチュエータ組み立て後におけるコイル部３０と永久磁石との位置関係を示しており、アーム部２６は、永久磁石ユニット３２の中心から水平面内においてプラス、マイナス方向へ所定の角度θだけ揺動できるようになっている。この揺動角の範囲内でディスクの半径全体をカバーできるのは勿論のこと、各連結ネジ４４とも干渉しないように設定されているのは勿論である。尚、この角度θは、最大２０度程度となるように設定されている。
【００２４】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
以上のように構成されたコイル部３０のコイル本体３４に、制御電流を流すことにより、その電流の大きさに応じてアーム部２６が揺動乃至旋回することになる。具体的には、コイル本体３４に制御電流が流れると、コイル本体３４の各水平部分３０Ａ、３０Ｂと永久磁石４６Ａ〜４６Ｈからの磁界との間でフレミングの左手の作用により電磁力が発生する。ここで仮に、図３及び図８にも示すように、上段の水平部分３０Ａ（図６参照）の中心よりも一方の半分側に駆動力ｆ１が発生したと仮定すると、他方の半分側には、上記推力ｆ１と大きさが略同じで方向が反対側となる推力ｆ２が発生する。これらの関係は偶力であり、回転力のみが支持軸２０に作用する。
【００２５】
一方、上記したと同様の関係が下段の水平部分３０Ｂにおいても生じている。すなわち、下段の水平部分３０Ｂの中心よりも一方の半分側（推力ｆ１側に対応）には、推力ｆ３が発生し、他方の半分側には、上記推力ｆ３と大きさが略同じで方向が反対側となる推力ｆ４が発生する。これらの関係も偶力であり、回転力のみが支持軸２０に作用する。図８においては推力ｆ１，ｆ３及びｆ２，ｆ４は互いに平行に記載されているが、実際には上下に略重なった状態となり、また、それぞれの片側水平部分の略中央に位置することになる。ここで、推力ｆ１、ｆ３及びｆ２、ｆ４によって発生するトルクのアーム長は、両推力ｆ１、ｆ３とｆ２、ｆ４との間の距離となり、このトルクアーム長は、アーム部２６の略揺動方向に沿った方向となっている。
【００２６】
この結果、推力ｆ１＋ｆ３と推力ｆ２＋ｆ４が大きさが同じで方向が互いに反対方向となり、支持軸２０に回転力のみが発生することになり、制御電流の大きさ及び方向に応じた角度だけアーム部２６は支持軸２０を回転中心として回転乃至揺動することになる。ここで、コイル部３０に発生する推力ｆ１、ｆ３或いはｆ２、ｆ４の方向とアーム部２６の回転力の接線方向５２は垂直になるため、アーム部２６の回転中心である支持軸２０には、アーム部２６の回転方向の振動と垂直にコイル推力が伝達するが、これらは相殺されるので、支持軸２０には反力がほとんど発生しないことになる。これにより、アクチュエータ２４の共振周波数を高くすることが可能となる。
【００２７】
このように、アクチュエータ自体の重量を軽くしないでも、従来と同様のフォーマットのアクチュエータとにおいて共振周波数を高くできるので、その分、サーボ信号の周波数帯域を広げることができて、高精度な位置決め制御を行なうことができる。
また、回転の中心である支持軸２０に作用する推力は、大きさが同じで方向が互いに反対であるために相殺され、支持軸２０には反力或いは振動荷重が発生することもなくなり、寿命も長くすることができる。更に、発生するトルクのリニアリティも向上させることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明のアクチュエータの第２実施例について説明する。
図９は本発明の第２実施例を示す平面図、図１０は第２実施例のアーム部を主に示す平面図、図１１は第２実施例の永久磁石ユニットを示す平面図である。
この第２実施例は、第１実施例の永久磁石の端部を僅かに切り落としたような形状となるようにその形状を少し変え、これに対応させてコイル本体の中央を窪ませた点を除き、先の第１実施例と基本的な構成はほとんど同じである。尚、第１実施例と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図９乃至図１１に示すように略円弧形状の永久磁石４６Ａ〜４６Ｄ及び４６Ｅ〜４６Ｈの中心側の外側隅部５６、５８は磁気特性を改善するために切り欠かれており、これに対応させて磁気特性を改善する目的でコイル部３０のコイル本体３４の中央部は、支持軸２０の方向へやや円弧状に窪ませるようにして屈曲部６０が形成されている。この結果、コイル部３０と永久磁石４６Ａ〜４６Ｄとが交差する領域を広くして発生トルクを大きく維持しつつ、アーム部２６の揺動時のトルク変動のリニアリティ等も一層向上させることが可能となる。また、ここではコイル本体３４は、非常に幅が小さくて長さ（図１０中において上下方向）が少しずつ異なる多数のコイル分割体３４Ａ〜３４Ｅを巻回して形成し、これらを直列に接続することにより、コイル本体３４を立体的に作り上げている。これにより、その長さ方向を少しずつ変化させて連続的に巻回する場合と比較して、コイル本体３４を容易に製造することが可能となる。
また、アーム部２６の途中には、貫通孔６２が設けられており、全体の重量をできるだけ軽量化するようになっている。この第２実施例の場合にも先に説明した第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、アクチュエータ自体の共振周波数を高くできるのみならず、支持軸２０において反力や振動荷重が発生することを抑制でき、更には、磁気特性の改善により発生トルクのリニアリティも向上させることが可能である。
【００３０】
以上のような本発明のアクチュエータは図１２及び図１３に示すように揺動して動作する。ここでアーム部２６の中心を通る軸３６に対する左右の最大揺動角（回転角θ２）は例えば１３度程度である。この場合、コイル本体３４は軸３６の方向に沿って幅広に形成されており、しかも隣接する永久磁石４６Ａ〜４６Ｄ同士も全体的に連続する円弧形状になされているので、アーム部２６の全揺動範囲に亘ってコイル本体３４と永久磁石４６Ａ〜４６Ｄの交差エリアが大きくなっており、大きなトルクを発生することができる。しかも、コイル本体３４の中央部に屈曲部６０を設けて磁界の分布を調整しているので、アーム部２６の全揺動範囲に亘って発生トルクの変動を抑制することができ、トルクのリニアリティを一層向上させることができる。
【００３１】
以上のような本発明のアクチュエータによれば、支持軸２０に加わる振動荷重は、理論的には零であるが、実際には、従来のアクチュエータに加わっていた振動荷重の１０％以下まで大幅に低下させることができた。また、図１４は振動周波数とその時の振動の大きさ（ｄｂ：デシベル）との関係を示す概略的なグラフであり、従来では共振周波数が１ＫＨｚ〜５ＫＨｚ程度の範囲内であったが、本発明では１０ＫＨｚ〜２０ＫＨｚ程度まで共振周波数を上げることができた。このようにして、高精度の位置決め及び高速動作が可能なアクチュエータで、所望するトラックへ接近した後、そのトラックへセトリングするまでの時間、すなわちセトリングタイム特性を評価したところ、従来では４〜６ｍｓｅｃを要していたが、本発明のアクチュエータでは２〜５ｍｓｅｃとなり、大幅にセトリングタイムを短縮することができた。
また、表１は本発明のアクチュエータのアームの振れ角θ（図７参照）とその時の推力及びトルクとの関係を示すものである。
【００３２】
【表１】
0004038894.tif 000002
【００３３】
尚、この時のエアギャップの磁束密度分布は、０．８３１〜０．８４０（Ｔ：テスラ）である。これによれば、トルクのリニアリティは４．４％であり、従来のリニアリティ約８％よりも大幅に改善できたことが判明した。
また、上記各実施例では、アーム部２６が略直線状である場合を例にとって説明したが、これに限定されず、このアーム部２６が、図１５に示すように先端の方で屈曲しているような形状の場合にも適用することができる。この場合にはアーム部２６に沿った軸３６は、支持軸（揺動中心）２０とコイル部３０の中心とを結ぶ線分となる。また、アーム部２６とコイル部３０との取付角度は９０度に限定されず、図１６に示すようにアーム部２６がコイル部３０に対して斜めに傾いて取り付けられ、取付角度αが９０度以外の値になるように設定した場合にも本発明を適用できる。この場合には、アーム部２６に沿った軸３６は、コイル部３０に対して角度αに傾斜した線分となる。
尚、上記各実施例の永久磁石の形状は単に一例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変形は可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の揺動型アクチュエータによれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
コイル部の線材を、アーム部の長手方向に沿った軸の周囲を回るように巻回させてコイル本体を形成してトルクアーム長をアーム部の略揺動周方向となるように設定したので、回転の中心となる支持軸に伝達される振動原因となるコイル推力は相殺され、ここに反力や振動荷重が発生することを抑制することができ、この結果、アクチュエータの共振周波数を高くすることができる。このため、コイル部に流す制御電流の周波数帯域を広げることができるので、高精度で、且つ高速な位置決め動作を行なうことができる。
また、トルクのリニアリティも、改善することが可能となる。
また、コイル部をアーム部の長さ方向に幅広に形成し、永久磁石ユニット全体をアーム部の揺動方向に沿った円弧形状とすることにより、発生トルクを大きく維持しつつ、そのリニアリティも高く維持することができる。特に、コイル本体の中心に屈曲部を形成して磁界の分布を調整することにより、発生トルクを高く維持したまま、更にトルクのリニアリティを向上させることができる。
また、トルクアーム長を略揺動方向に設定することで、揺動の中心に対し半径方向のスペースが比較的小さくてもコイルや永久磁石ユニットの設置ができるので、ハードディスクドライブユニットの小型化にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転力のみによって回転する原理を示す原理図である。
【図２】本発明の第１実施例の揺動型アクチュエータを示す原理図である。
【図３】アーム部を主に示す斜視図である。
【図４】図３に示すアーム部の部分断面図である。
【図５】永久磁石ユニットを示す平面図である。
【図６】永久磁石ユニットを示す側面図である。
【図７】永久磁石とアーム部等との位置関係を示す透視図である。
【図８】コイル部に加わる推力を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例を示す平面図である。
【図１０】第２実施例のアーム部を主に示す平面図である。
【図１１】第２実施例の永久磁石ユニットを示す平面図である。
【図１２】第２実施例のアーム部の揺動状態を示す図である。
【図１３】第２実施例のアーム部の揺動状態を示す図である。
【図１４】振動周波数とその時の振動の大きさ（ｄｂ：デシベル）との関係を示す概略的なグラフである。
【図１５】本発明のアーム部の変形例を示す図である。
【図１６】本発明のアーム部の他の変形例を示す図である。
【図１７】従来の揺動型アクチュエータを示す概略構成図である。
【図１８】図１７に示すアクチュエータの側面図である。
【図１９】アクチュエータを示す斜視図である。
【図２０】図１９に示すアクチュエータの上面図である。
【符号の説明】
２４  揺動型アクチュエータ
２６  アーム部
２８  磁気ヘッド（機能部材）
３０  コイル部
３２  永久磁石ユニット
３４  コイル本体
３６  軸
３８  上ヨーク
４０  センターヨーク
４２  下ヨーク
４６Ａ〜４６Ｈ  永久磁石
５０Ａ，５０Ｂ  エアギャップ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【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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【図２０】
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