CN1252717C - 用于头部元件的精确定位致动器以及具有此致动器的头部器件 - Google Patents

用于头部元件的精确定位致动器以及具有此致动器的头部器件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于头部元件的精确定位致动器以及具有此致动器的头部器件。该精确定位致动器固定到头部滑动器上，所述头部滑动器设置有至少一个头部元件，所述致动器用于对所述至少一个头部元件进行精确定位，其中，所述致动器包括：基座；以及一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到头部滑动器侧面的滑动器固定部分。所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，用于使所述臂部件响应施加到其上的驱动信号而位移。所述致动器层在从所述滑动器固定部分向前的位置上终止于所述臂部件的所述侧面上。

Description

用于头部元件的精确定位致动器 以及具有此致动器的头部器件
技术领域
本发明涉及一种用于头部元件如薄膜磁头元件或光头元件的精确定位致动器，并且涉及一种具有此致动器的头部器件。
背景技术
在磁盘驱动装置中，用于从磁盘读/写磁信息的薄膜磁头元件一般在磁头滑动器上形成，所述滑动器在操作时在旋转磁盘上飞行。滑动器分别在悬架的各个顶端部分被支撑。
近来，在磁盘中沿着径向或沿着磁道宽度方向上的记录或再现密度(磁道密度)迅速增加，以满足当今磁盘驱动装置中数据存储容量和密度总是增加的要求。为了提高磁道密度，仅使用音圈电机(VCM)来控制磁头元件相对于磁盘磁道的位置从未表现出足够的准确度。
为了解决此问题，在比VCM更靠近磁头滑动器的位置上安装辅助致动器机构，以便执行仅靠VCM所不能实现的细微精确定位。用于实现磁头精确定位的技术例如在美国专利5745319和日本专利公开号08180623A中描述。
对于精确定位的致动器，有各种致动器结构，如载荷梁结构致动器和背负式(piggy-back)结构致动器。
载荷梁结构致动器具有两个连接到悬架载荷梁上的PZT压电元件。这些PZT元件以某种方式驱动使得互相支撑以移动载荷梁，从而对安装在载荷梁上的磁头滑动器执行细微的精确定位。
背负式结构致动器由I字形的PZT压电材料形成，其中，PZT压电材料的一个端部固定到悬架，另一端部固定到磁头滑动器，并且在这些端部之间连接可移动的柱形臂。驱动PZT以对直接连接到此致动器的磁头滑动器执行细微的精确定位。在悬架上，致动器和磁头滑动器依次叠放，即，致动器夹在悬架和滑动器之间形成叠放的悬臂结构。
然而，前述常规精确定位致动器有以下各种问题：
(1)在相对较低的频率下发生机械共振；
(2)由于致动器整体包含压电材料，如易碎材料的PZT，因此耐震强度非常差。具体地，在背负式结构致动器的情况中，由于叠放致动器和磁头滑动器形成悬臂结构，因此随时容易发生震动并且耐震强度极低；
(3)随着磁头滑动器的尺寸不同，磁头元件在精确定位操作过程中的行程发生变化。因而，难以总是获得足够的行程；
(4)在组装头部万向节部件(head gimbal assembly)(HGA)时非常难以控制；
(5)具体地，在背负式结构致动器的情况中，由于是阶梯形叠放结构，因此，环绕磁头滑动器的HGA的总厚度增加致动器的厚度；
(6)在背负式结构致动器的情况中，由于是三维的和复杂的连接结构，因此，在组装HGA时极难控制，并且不可能使用常规HGA组装设备，从而使生产率很低；以及
(7)为了不干涉背负式结构致动器的运动，在组装时必需在致动器和磁头滑动器之间以及在致动器和悬架之间保持气隙。然而，形成此种气隙将更加降低耐震强度并很难精确地保持气隙不变。具体地，由于难以精确地保持悬架、致动器和磁头滑动器平行，因此磁头性质降低。
为了解决上述各种问题，提议致动器设置一对金属板可移动臂，用于在可移动臂之间的空间内固定和夹住磁头滑动器(现在未决的美国专利09/972939)。根据此种致动器，机械共振频率得到提高，耐震强度大大改善并且可期望有足够的行程。
然而，此种提议的致动器有以下问题：
(A)用于致动器的材料受到限制，因为此材料必须提供非常大的位移；
(B)为了实现大的位移需要高的驱动电压作用到致动器上，这对磁头元件的电磁转换特性产生有害影响；以及
(C)在设计致动器形状时灵活性十分低，因为致动器的材料和结构受限，并因此致动器的驱动器结构和驱动方向被限定。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于头部元件的精确定位致动器以及一种具有此致动器的头部器件，从而，可更有效地获得所需的行程，同时保持已提议的致动器的前述优点，已提议的致动器具有在可移动臂中夹住磁头滑动器侧面的结构。
根据本发明，提供一种直接固定到悬架和头部滑动器上的精确定位致动器，所述头部滑动器设置有至少一个头部元件，所述致动器用于对所述至少一个头部元件进行精确定位，其中，所述致动器包括：固定到所述悬架的基座；以及一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部滑动器侧面的滑动器固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述滑动器固定部分向前的位置上。
而且，根据本发明，提供一种包括头部滑动器和直接固定到一个悬架和所述头部滑动器上的精确定位致动器的头部器件，所述头部滑动器设置有至少一个头部元件，所述致动器用于对所述至少一个头部元件进行精确定位，其中，所述致动器包括：固定到所述悬架的基座；以及一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部滑动器侧面的滑动器固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述滑动器固定部分向前的位置上。
致动器层从滑动器固定部分终止返回，以便致动器层不在滑动器固定部分上层叠。因而，可移动臂的刚性增加得不大，而是保持较低，因此，即使致动器层不具有提供大位移的能力，也可期望致动器有大的行程。结果，致动器层可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器层选择能提供低位移的材料。进而，由于致动器的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
进而，由于致动器固定头部滑动器使得滑动器安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使连接致动器，环绕头部滑动器的HGA的厚度也不增加。而且，致动器和头部滑动器不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于头部滑动器夹在可移动臂之间，因此，实际上向滑动器传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到头部滑动器顶端的通常位置。因而，有可能为头部滑动器提供足够的行程。
优选地，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50％或更远的位置。在此情况下，更优选地，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50-75％处。
优选地，所述致动器层的起始位置位于所述基座的一个侧面上。即，优选地，所述致动器层即使长度较短也在基座上层叠。
还优选地，所述致动器层的起始位置位于所述致动器后缘的前面。
优选地，所述一对可移动臂中的每一个形成的使得在所述头部滑动器的所述侧面和所述可移动臂之间存在气隙，但在所述滑动器固定部分没有气隙。
优选地，所述致动器层包括在所述臂部件的侧面上形成或粘附的压电元件。
进一步优选地，所述致动器的主要部分由烧结陶瓷或金属板制成。
优选地，所述至少一个头部元件是至少一个薄膜磁头元件。
进而，根据本发明，提供一种头部器件，此器件包括以薄板形状形成并设置有至少一个头部元件的头部部分以及直接固定到一个悬架和所述头部部分上并用于对所述至少一个头部元件进行精确定位的精确定位致动器部分，其中，所述致动器部分包括：固定到所述悬架的基座；以及一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部部分侧面的头部固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述头部固定部分向前的位置上。
致动器层从头部固定部分终止返回，以便致动器层不在头部固定部分上层叠。因而，可移动臂的刚性增加得不大，而是保持较低，因此，即使致动器层不具有提供大位移的能力，也可期望致动器部分有大的行程。结果，致动器层可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器层选择能提供低位移的材料。进而，由于致动器部分的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
进而，由于致动器部分固定头部部分使得头部部分安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使连接致动器部分，环绕头部部分的HGA的厚度也不增加。而且，致动器部分和头部部分不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于头部部分夹在可移动臂之间，因此，实际上向头部部分传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到头部部分顶端的通常位置。因而，有可能为头部部分提供足够的行程。
由于头部部分以薄板形状形成并且致动器部分整体固定到头部部分，由致动器部分驱动的位移部分的质量非常轻，并且即使用非常小的驱动力也可期望有充分的位移。而且，头部元件可在头部部分中通过常规制造工艺来制作。另外，由于致动器具有在成形后固定到头部部分的单独结构，因此可使用能提供足够位移的致动器组件。
优选地，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50％或更远的位置。在此情况下，更优选地，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50-75％处。
优选地，所述致动器层的起始位置位于所述基座的一个侧面上。即，优选地，所述致动器层即使长度较短也在基座上层叠。
还优选地，所述致动器层的起始位置位于所述致动器后缘的前面。
进一步优选地，所述致动器部分进一步包括从所述基座延伸并位于所述一对可移动臂之间的静止部分，所述静止部分与所述可移动臂隔开。在此情况下，所述静止部分具有至少一个空气轴承表面(ABS)。由于至少一个ABS在静止部分上形成，因此，即使头部部分被撞击，ABS的空间状态也不会改变从而总是保持磁头器件的稳定飞行特性。
优选地，所述致动器层包括在所述臂部件的侧面上形成或粘附的压电元件。
进一步优选地，所述致动器的主要部分由烧结陶瓷或金属板制成。
优选地，所述至少一个头部元件是至少一个薄膜磁头元件。
本发明的其它目的和优点将从以下结合附图对本发明优选实施例的描述中清楚。
附图说明
图1为简略示出本发明优选实施例中具有精确定位致动器的磁头器件的分解斜视图；
图2为示出图1实施例中磁头器件的平面视图，此视图从空气轴承表面(ABS)侧观察；
图3为示出图1实施例中磁头器件的致动器层的末端位置与可移动臂的行程之间的关系并且示出致动器层末端位置与可移动臂刚性之间的关系的特性图；
图4为示出图1实施例中磁头器件的致动器层的起始位置与可移动臂的行程之间关系的特性图；
图5示出致动器层起始位置的位移量；
图6为示出本发明另一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件的平面视图，此图从ABS侧观察；
图7a为简略示出本发明又一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件的斜视图；
图7b为示出图7a实施例中磁头滑动器结构的斜视图；
图8a为简略示出本发明还一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件的斜视图；以及
图8b为示出图8a实施例中磁头滑动器结构的斜视图；
具体实施方式
图1简略示出在本发明优选实施例中具有精确定位致动器的磁头器件，图2示出从ABS观察的图1实施例的磁头器件。
在这些图中，参考号10指具有薄膜层10c的磁头部分，薄膜层10c包括薄膜磁头元件10b及其端电极，11指致动器部分。磁头部分10中的薄膜层10c具有约35-50μm的厚度并且在非常薄的基片10a上形成，基片10a例如为约50μm厚。致动器部分11位于磁头部分10的元件形成表面的后侧，并且例如通过粘附而固定到磁头部分10的侧面。
致动器部分11具有基座11a、一对从基座11a延伸且与此基座基本正交的可移动臂11b和11c、以及从基座11a向前延伸并且也与此基座保持基本正交的静止部分11d。静止部分11d在可移动臂11b和11c之间形成，并且与这些可移动臂有间距。通过分别把可移动臂11b和11c的顶端部分粘附到磁头部分10的侧面，磁头部分10和致动器部分11相互固定。
如这些附图所示，静止部分11d的表面基本与磁头部分10的元件形成表面正交，ABS 11e在静止部分11d的表面上形成。
磁头部分10的基片10a包括Al2O3-TiC基片，Al2O3-TiC基片一般用于常规磁头中。然而，在此实施例中，Al2O3-TiC基片的厚度(即沿磁头滑动器的前-后方向上的长度)非常薄。磁头部分10的薄膜磁头元件10b及其端电极例如使用常规薄膜集成技术而制造。
在此实施例中，致动器部分11主要由烧结陶瓷主体如氧化锆主体形成，并具有E形部分。此致动器部分11的可移动臂11b和11c由臂部件11f、11g和致动器层11h、11i构成，并具有在臂部件11f和11g的侧面上通过半导体集成技术分别形成的压电(PZT)结构。致动器层11h和11i不仅在臂部件11f和11g的侧面上形成而且也在基座11a的侧面上形成。
在此实施例中，重要的是致动器层11h和11i不向臂部件11f和11g的顶端部分延伸，在臂部件顶端部分所述部件固定到磁头部分10，但终止于从这些顶端部分向前的位置上。根据此结构，可移动臂11b和11c的刚性增加得不大，而是保持较低。因而，即使致动器层11h和11i不具有提供大位移的能力，也可期望致动器有大的行程。
结果，致动器层11h和11i可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器层11h和11i选择能提供低位移的材料。进而，由于致动器部分的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
图3示出在因此构造的磁头器件的每个致动器层的末端位置和可移动臂的行程之间的关系，以及致动器层的末端位置和可移动臂的刚性之间的关系。
通过模拟可移动臂顶端的位移或行程如何随致动器层末端位置的变化而变化以及可移动臂的刚性如何随致动器层末端位置的变化而变化，获得上述关系。致动器层的末端位置用比例L1/L0表示，在这，L1为基座前缘和致动器层末端位置之间的距离，如图2所示，L0(在此实施例中，L0＝1.2mm)为臂部件的总长度(基座前缘和臂部件顶端之间的长度，如图2所示)。可移动臂的刚性用使磁头部分位移1μm所需的力表示。在图3中，致动器层的起始位置固定在致动器部分的后端位置上，即在基座11a的后缘上。
从图3显而易见，如果致动器层形成得终止于从顶端部分向前的位置上，在臂部件的总长为1.2mm并且磁头部分的厚度为约100μm的条件下优选终止于L1/L0≥50％的位置上，更优选在相同条件下终止于75％≥L1/L0≥50％的位置上，其中，臂部件在顶端部分固定到磁头部分，那么，可移动臂的刚性可保持为相对较低的常数值并且也可获得足够的行程。
图4示出因此构造的磁头器件的致动器层的起始位置的位移量和可移动臂的行程之间的关系。通过模拟可移动臂顶端的位移或行程如何随致动器层的初始部分从致动器后端向前的移动量的变化而变化，获得此种关系，这里，致动器层的末端位置固定，并且基座前缘和致动器层末端位置之间的距离L1为提供最大行程的长度L1＝0.75mm(L1/L0＝62.5％)。如图5所示，致动器层起始位置的移动量用基座11a的后缘和致动器层起始位置之间的距离B1表示。此移动量可用B1/B0表示，在这，B0为基座11a的前缘和后缘之间的距离。在此实施例中，B0＝0.3mm。
从图4显而易见，如果致动器层起始位置的移动量等于或小于0.3mm(B1/B0≤0.3mm/0.3mm＝1)，优选等于或小于0.2mm(B1/B0≤0.2mm/0.3mm＝2/3)，那么，行程不会明显降低。换而言之，在致动器层起始位置位于基座侧面的情况下，行程不会明显降低。这是假设由于致动器层在基座的侧面上层叠，所以此基座的刚性增加，并因而确保到悬架的紧密固定，使致动器的行程增加。
由于此致动器部分11用磁头部分10单独制造，因此除了压电效应结构以外，任何类型的致动器结构，如静电效应结构、电致伸缩效应结构和电磁感应结构，都易于采用。
在此实施例中，由磁头部分10和致动器部分11组合而成的磁头器件的尺寸例如为1.5mm×1.3mm×0.3mm。然而，有可能制造尺寸为1.25mm×1.0mm×0.3mm的磁头器件，这个尺寸与常规磁头器件的基本相同。
经信号电极(未示出)向致动器层11h和11i施加驱动电压，可移动臂11b和11c横向线性位移，如箭头12所示。因而，磁头部分10以相似方式横向线性位移，以便精确定位磁头元件10b。
由于作为可移动部件的磁头部分10较薄并且在质量上非常轻，因此即使施加非常小的驱动力也可期望有足够的位移。重要的是，位移仅发生在磁头部分10处，而在ABS 11e处不发生位移，其中ABS 11e在致动器部分11的静止部分11d上形成。因此，ABS 11e的空间状态不会改变，以便总是保持磁头器件的稳定飞行特性。
由于致动器层终止于从致动器部分固定到磁头部分的部分向前的位置上的事实，并且由于可移动部件质量非常轻，因此可得到以下各种优点：
(a)可利用低压驱动型致动器来避免对磁头元件的电磁转换特性产生有害影响；
(b)致动器可用表现出小位移力的结构和材料形成；
(c)在设计致动器时可以期望有高度的灵活性；以及
(d)悬架的振动特性不会降低，因为在相对较高的频率下发生机械共振。
进而，由于在此实施例中，致动器部分保持磁头部分使得磁头部分安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使形成致动器部分，环绕磁头部分的HGA的厚度也不增加。而且，致动器部分和磁头部分不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于磁头部分夹在可移动臂之间，因此，实际上向磁头部分传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到磁头部分顶端的通常位置。因而，有可能为磁头部分提供足够的行程。
图6示出在本发明另一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件，此器件从ABS侧观察。
在图中，参考号60指具有薄膜磁头元件(未示出)的磁头滑动器，并且61指例如通过粘附而固定到磁头滑动器60侧面上的致动器。
致动器61具有基座61a、以及一对从基座61a延伸且与此基座基本正交的可移动臂61b和61c。通过分别把可移动臂61b和61c的顶端部分61d和61e粘附到磁头滑动器60的侧面，磁头滑动器60和致动器61相互固定。
在此实施例中，致动器61主要由烧结陶瓷主体如氧化锆主体形成，并大致具有U形段。此致动器61的可移动臂61b和61c由臂部件61f、61g和致动器层61h、61i构成，并具有在臂部件61f和61g的侧面上通过半导体集成技术分别形成的压电(PZT)结构。致动器层61h和61i不仅在臂部件61f和61g的侧面上形成而且也在基座61a的侧面上形成。
各个可移动臂61b和61c的顶端部分61d和61e向内弯曲，即向着磁头滑动器60弯曲，以便只有这些顶端部分61d和61e连接到磁头滑动器60的侧面并且在可移动臂61b、61c的剩余部分与磁头滑动器60的侧面之间存在气隙。
在此实施例中，重要的是，致动器层61h和61i不向臂部件61f和61g的顶端部分61d和61e延伸，在顶端部分所述部件固定到磁头滑动器60，但终止于从这些顶端部分向前的位置上。根据此结构，可移动臂61b和61c的刚性增加得不大，而是保持较低。因此，即使致动器层61h和61i不具有提供大位移的能力，也可期望致动器有大的行程。
结果，致动器层61h和61i可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器61选择能提供低位移的材料。进而，由于致动器的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
在此实施例中，致动器层起始位置的长度、位移和移动量基本与图1实施例的相似。
由于此致动器61与磁头滑动器60单独制造，因此除了压电效应结构以外，任何类型的致动器结构，如静电效应结构、电致伸缩效应结构和电磁感应结构，都易于采用。
由于致动器层终止于从致动器固定到磁头滑动器的部分向前的位置上的事实，因此可得到以下各种优点：
(a)可利用低压驱动型致动器来避免对磁头元件的电磁转换特性产生有害影响；
(b)致动器可用表现出小位移力的结构和材料形成；以及
(c)在设计致动器时可以期望有高度的灵活性；
进而，由于在此实施例中，致动器保持磁头滑动器使得滑动器安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使连接致动器，环绕磁头滑动器的HGA的厚度也不增加。而且，致动器和磁头滑动器不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于磁头滑动器夹在可移动臂之间，因此，实际上向滑动器传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到滑动器顶端的通常位置。因而，有可能为磁头滑动器提供足够的行程。
图7a简略示出本发明又一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件，图7b示出图7a实施例中磁头滑动器的结构。
在这些附图中，参考号70指具有在基片上形成的薄膜磁头元件70a的磁头滑动器，并且71指例如通过粘附而固定到磁头滑动器70侧面上的致动器。
致动器71具有基座71a、以及一对从基座71a延伸且与此基座基本正交的可移动臂71b和71c。通过分别把可移动臂71b和71c的顶端部分71d和71e粘附到磁头滑动器70的侧面，磁头滑动器70和致动器71相互固定。
通过把诸如不锈钢板的弹性金属板切割成单个致动器块并把它们每个都弯成三维形状，从而形成致动器71的主要部分，其中，所述致动器块每一个都具有所需的平面形状。此致动器71的可移动臂71b和71c由臂部件71f、71g和致动器层71h、71i构成，并具有在臂部件71f和71g的侧面上通过半导体集成技术分别形成的压电(PZT)结构。致动器层71h和71i不仅在臂部件71f和71g的侧面上形成而且也在基座71a的侧面上形成。
各个可移动臂71b和71c的顶端部分71d和71e向内弯曲，即向着磁头滑动器70弯曲，以便只有这些顶端部分71d和71e连接到磁头滑动器70的侧面并且在可移动臂71b、71c的剩余部分与磁头滑动器70的侧面之间存在气隙。
在此实施例中，重要的是，由弹性金属板形成致动器71的主要部分，并且致动器层71h和71i不向臂部件71f和71g的顶端部分71d和71e延伸，在顶端部分所述部件固定到磁头滑动器70，但终止于从这些顶端部分向前的位置上。根据此结构，可移动臂71b和71c的刚性增加得不大，而是保持较低。因而，即使致动器层71h和71i不具有提供大位移的能力，也可期望致动器有大的行程。
结果，致动器层71h和71i可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器71选择能提供低位移的金属板。进而，由于致动器的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
在此实施例中，致动器层起始位置的长度、位移和移动量基本与图1实施例的相似。
由于此致动器71与磁头滑动器70单独制造，因此除了压电效应结构以外，任何类型的致动器结构，如静电效应结构、电致伸缩效应结构和电磁感应结构，都易于采用。
由于致动器层终止于从致动器固定到磁头滑动器的部分向前的位置上的事实，因此可得到以下各种优点：
(a)可利用低压驱动型致动器来避免对磁头元件的电磁转换特性产生有害影响；
(b)致动器可用表现出小位移力的结构和材料形成；以及
(c)在设计致动器时可以期望有高度的灵活性；
进而，由于在此实施例中，致动器保持磁头滑动器使得滑动器安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使连接致动器，环绕磁头滑动器的HGA的厚度也不增加。而且，致动器和磁头滑动器不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于磁头滑动器夹在可移动臂之间，因此，实际上向滑动器传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到滑动器顶端的通常位置。因而，有可能为磁头滑动器提供足够的行程。
图8a简略示出本发明又一实施例中具有精确定位致动器的磁头器件，图8b示出图8a实施例中磁头滑动器的结构。
在这些附图中，参考号80指具有在基片上形成的薄膜磁头元件80a的磁头滑动器，并且81指例如通过粘附而固定到磁头滑动器80表面上的致动器，此表面与滑动器的ABS相对。
致动器81具有基座81a、一对从基座81a延伸且与此基座基本正交的可移动臂81b和81c、以及在可移动臂81b和81c的顶端部分连接的耦合部分81d。通过把耦合部分81d粘附到磁头滑动器80与ABS相对的表面上，磁头滑动器80和致动器81相互固定。
通过把诸如不锈钢板的弹性金属板切割成单个致动器块并把它们每个都弯成三维形状，形成致动器81的主要部分，其中，所述致动器块每一个都具有所需的平面形状。此致动器81的可移动臂81b和81c由臂部件81f、81g和致动器层81h、81i构成，并具有在臂部件81f和81g的侧面上通过半导体集成技术分别形成的压电(PZT)结构。致动器层81h和81i不仅在臂部件81f和81g的侧面上形成而且也在基座81a的侧面上形成。
只有连接在各个可移动臂81b和81c的顶端部分之间的耦合部分81d固定到磁头滑动器80与ABS相对的侧面，并且在可移动臂81b、81c与磁头滑动器80的侧面之间存在气隙。
在此实施例中，重要的是，由弹性金属板形成致动器81的主要部分，并且致动器层81h和81i不向臂部件81f和81g的顶端部分延伸，在顶端部分所述部件固定到磁头滑动器80，但终止于从这些顶端部分向前的位置上。根据此结构，可移动臂81b和81c的刚性增加得不大，而是保持较低。因而，即使致动器层81h和81i不具有提供大位移的能力，也可期望致动器有大的行程。
结果，致动器层81h和81i可用低电压驱动，因此对于磁头元件的电磁转换特性不产生有害影响。而且，可以为致动器81选择能提供低位移的金属板。进而，由于致动器的材料和结构不受限制，因此在设计致动器形状时灵活性非常高。
进而，在此实施例中，由于磁头滑动器80固定到耦合部分81d，因此用于固定的面积充分增加，并因而滑动器实现牢固和可靠的固定。滑动器与耦合部分81d的此种固定，不但因固定面积增加而提供增加的固定强度，而且，当震动施加到磁盘驱动装置时由于应力垂直作用到此固定部分而不是以剪切方向作用，因此对上下运动的耐震强度提高。
在此实施例中，致动器层起始位置的长度、位移和移动量基本与图1实施例的相似。
由于此致动器81与磁头滑动器80单独制造，因此除了压电效应结构以外，任何类型的致动器结构，如静电效应结构、电致伸缩效应结构和电磁感应结构，都易于采用。
由于致动器层终止于从致动器固定到磁头滑动器的部分向前的位置上的事实，因此可得到以下各种优点：
(a)可利用低压驱动型致动器来避免对磁头元件的电磁转换特性产生有害影响；
(b)致动器可用表现出小位移力的结构和材料形成；以及
(c)在设计致动器时可以期望有高度的灵活性；
进而，由于在此实施例中，致动器保持磁头滑动器使得滑动器安装在可移动臂之间的空间内，因此，即使连接致动器，环绕磁头滑动器的HGA的厚度也不增加。而且，致动器和磁头滑动器不形成悬臂结构，耐震强度可得到大大提高。另外，由于磁头滑动器夹在可移动臂之间，因此，实际上向滑动器传递位移的可移动臂的顶端部分可以延伸到滑动器顶端的通常位置。因而，有可能为磁头滑动器提供足够的行程。
在前述实施例中，描述用于薄膜磁头元件的精确定位致动器。然而，显而易见，除了薄膜磁头元件以外，本发明可用于精确定位致动器，其中致动器用于诸如光头元件的头部元件。
只要不偏离本发明的精神和范围，可构造许多相差很大的本发明实施例。应该理解，除了后附权利要求所定义的以外，本发明并不局限于本文中所描述的特定实施例。

Claims (29)

1.一种直接固定到悬架和头部滑动器上的精确定位致动器，所述头部滑动器设置有至少一个头部元件，所述致动器用于对所述至少一个头部元件进行精确定位，其中，所述致动器包括：
固定到所述悬架的基座；以及
一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部滑动器侧面的滑动器固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述滑动器固定部分向前的位置上。
2.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50％处或更远的位置。
3.如权利要求2所述的致动器，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50-75％处。
4.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器层的起始位置位于所述基座的一个侧面上。
5.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器层的起始位置位于所述致动器后缘的前面。
6.如权利要求1所述的致动器，其中，所述一对可移动臂中的每一个形成为使得在所述头部滑动器的所述侧面和所述可移动臂之间存在气隙，但在所述滑动器固定部分没有气隙。
7.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器层包括在所述臂部件的侧面上形成或粘附的压电元件。
8.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器的主要部分由烧结陶瓷制成。
9.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器的主要部分由金属板制成。
10.如权利要求1所述的致动器，其中，所述至少一个头部元件是至少一个薄膜磁头元件。
11.一种包括头部滑动器和直接固定到一个悬架和所述头部滑动器上的精确定位致动器的头部器件，所述头部滑动器设置有至少一个头部元件，所述致动器用于对所述至少一个头部元件进行精确定位，其中，所述致动器包括：
固定到所述悬架的基座；以及
一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部滑动器侧面的滑动器固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述滑动器固定部分向前的位置上。
12.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50％处或更远的位置。
13.如权利要求12所述的头部器件，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50-75％处。
14.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述致动器层的起始位置位于所述基座的一个侧面上。
15.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述致动器层的起始位置位于所述致动器后缘的前面。
16.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述一对可移动臂中的每一个形成为使得在所述头部滑动器的所述侧面和所述可移动臂之间存在气隙，但在所述滑动器固定部分没有气隙。
17.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述致动器的主要部分由烧结陶瓷制成。
18.如权利要求11所述的头部器件，其中，所述致动器的主要部分由金属板制成。
19.一种头部器件，此器件包括以薄板形状形成并设置有至少一个头部元件的头部部分以及直接固定到一个悬架和所述头部部分上并用于对所述至少一个头部元件进行精确定位的精确定位致动器部分，其中，所述致动器部分包括：
固定到所述悬架的基座；以及
一对可移动臂，所述臂从所述基座延伸并具有在其顶端部分固定到所述头部部分侧面的头部固定部分，所述一对可移动臂中的每一个都包括臂部件和在所述臂部件侧面上形成的致动器层，以产生一个力使所述臂部件响应施加到所述致动器层上的驱动信号而位移，所述致动器层沿所述臂部件的所述侧面延伸到所述头部固定部分向前的位置上。
20.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50％处或更远的位置。
21.如权利要求20所述的头部器件，其中，所述致动器层在其上终止的所述向前位置是在所述臂部件的总长距所述基座的50-75％处。
22.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器层的起始位置位于所述基座的一个侧面上。
23.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器层的起始位置位于所述致动器后缘的前面。
24.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器部分进一步包括从所述基座延伸并位于所述一对可移动臂之间的静止部分，所述静止部分与所述可移动臂隔开。
25.如权利要求24所述的头部器件，其中，所述静止部分具有至少一个空气轴承表面。
26.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器层包括在所述臂部件的侧面上形成或粘附的压电元件。
27.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器部分的主要部分由烧结陶瓷制成。
28.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述致动器部分的主要部分由金属板制成。
29.如权利要求19所述的头部器件，其中，所述至少一个头部元件是至少一个薄膜磁头元件。
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