CN1497593A - 压电驱动器和盘装置 - Google Patents

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Abstract

一种采用对压电驱动器的弯曲模态进行加强、不会发生在压电驱动器伸缩时产生的弯曲共振的压电驱动器的磁盘装置。装载由缝隙分离开的柔软片基板、分别在被分离开的柔软片基板上伸缩位移的第一压电体元件单元和第二压电体元件单元，在构成当压电体元件单元被两端支撑的情况下的一次弯曲模态的腹部的位置上，设置夹着缝隙地连接柔软片基板的连接部。

Description

压电驱动器和盘装置
技术领域
本发明涉及一种由在施加电压时具有伸缩特性的压电材料形成的压电驱动器元件，特别是涉及一种用在磁盘装置的磁头位置确定机构中的压电驱动器，和使用该压电驱动器的磁盘装置。
背景技术
近年来，磁盘装置通过磁头元件的改进提高了沿着磁道的线记录密度。与此相伴，垂直于磁道方向的记录密度的提高变得重要，需要实现更微细的磁道间距。为了使磁头正确地追随宽度很窄的磁道，必须要有使磁头移动微小的机构。
在磁盘型信息记录重放装置中，对磁盘进行信息记录重放的磁头，安装在装载于磁头滑块上的驱动器臂上。利用音圈马达(称为VCM)摆动该驱动器臂，将磁头定位于磁盘上的规定磁道位置上，进行记录重放。但是，在提高记录密度的同时，仅利用这种现有的VCM不能确保十分精确的定位。因而，提出了下述方案：除了VCM位置确定机构之外，作为副驱动器还采用利用压电体元件的微小位置确定机构，利用该微小位置确定机构对磁头滑块进行微小驱动，实现高速、高精度的定位(例如，参照特许第2529360号公报)。并且，作为副驱动器，公开了采用薄膜压电体元件的例子(例如，参照特开平9-73746号公报)。
但是，作为构成这种副驱动器的压电体元件，需要小型化、重量轻，可以以较低的施加电压获得较大的位移量，对主驱动器和副驱动器各自的工作不会产生影响。
在现有的例子中，存在不能同时满足这些要求的问题。即，由于副驱动器的共振频率比主驱动器的共振频率大并且压电体元件的位移量大，所以副驱动器的刚性大，作为驱动电压必须施加数十伏的高电压。因而，不仅结构复杂，而且电路结构规模大，特别是在小型磁盘装置中，存在难以适用的问题。
发明内容
本发明的目的是，解决上述现有的问题，提供一种作为副驱动器利用较低的施加电压即可产生较大的位移量、进而对于由于伸缩产生的弯曲模态进行稳定操作的驱动器，同时提供一种采用该驱动器的磁盘装置。
本发明的压电驱动器，配有：由缝隙分离开的柔软片基板、载置于被分离开的柔软片基板中的一个基板上的第一压电体元件单元、与第一压电体元件单元大致平行地载置于柔软片基板中的另一个基板上的第二压电体元件单元、通过夹住缝隙将柔软片基板连接起来的连接部。
因而，可以产生对压电驱动器的弯曲模态进行加强的效果，可以抑制在各个压电体元件单元相互向相反方向伸缩时所产生的弯曲共振。
附图说明
图1是本发明的实施形式中的磁头支撑机构的透视图。
图2是同一个磁头支撑机构的分解透视图。
图3是在同一个磁头支撑机构中使用的滑块的透视图。
图4是表示在同一个磁头支撑机构中使用的柔软片的结构的分解透视图。
图5是表示同一个连接部的详细结构的局部放大透视图。
图6是图4的A-A剖视图。
图7是图4的B-B剖视图。
图8是本发明实施形式中的压电驱动器元件的平面图。
图9是图8的C-C剖视图。
图10是粘贴本发明实施形式中的压电驱动器元件的柔软片的平面图。
图11是图10的Y-Y剖视图。
图12是本发明实施形式中的磁头支撑机构的侧视图。
图13(a)是同一压电驱动器元件的剖视图。
图13(b)是向薄膜压电体元件驱动配线9a施加电压的分布图。
图13(c)是向薄膜压电体元件驱动配线9b施加电压的分布图。
图14是表示本发明实施形式中的压电驱动器的摆动动作的概括结构图。
图15(a)是表示现有的压电驱动器元件的基本振动模态的模式图。
图15(b)是其频率应答特性图。
图16(a)表示本发明实施形式中的压电驱动元件的基本振动模态的模式图。
图16(b)是其频率应答特性图。
图17是粘贴本发明另一个实施形式中的压电驱动器元件的柔软片的平面图。
图18是本发明实施形式中的磁盘装置的透视图。
具体实施方式
下面，利用附图说明本发明的实施形式。
图1是由配有本发明实施形式中的压电驱动器构成的驱动器元件的磁头支撑机构的透视图，图2是将该磁头支撑机构分解表示的透视图，图3是在该磁头支撑机构中使用的滑块的透视图。
在图1至图3中，磁头支撑机构100，例如具有利用前端部支撑安装有磁头1的滑块2的负荷梁4。负荷梁4具有安装在磁头驱动器臂(图中未示出)上的呈正方形的基端部4a，基端部4a通过激光束焊接等固定到基板5上。基板5被安装到上述磁头驱动器臂上。负荷梁4是由从基端部4a呈前细状沿续的颈部4b、和与该颈部4b相连的梁部4c呈直线状延伸而构成的。在颈部4b的中央部中，构成设有开口部4d的板簧部4e。在梁部4c前端部中的各侧边缘部上，分别设有具有一定间隙地限制滑块保持基板3a的旋转的限制部4f。
另外，各限制部4f从梁部4c的前端部向基端部4a侧呈直线状延伸。如图2所示，在梁部4c上设有具有磁头配线图案的柔软片7。柔软片7以不锈钢材料为基础。在设置于柔软片7一端上的滑块安装部7x上，配置装载有磁头1的滑块2。并且，在柔软片7上设有薄膜保持部8a、8b，载置压电驱动器元件10。
如图3所示，在滑块2的设有磁头1的端面下部，并列设置四个端子2a～2d。进而，在滑块2的上面设置空气轴承面2e，该空气轴承面是使由被旋转驱动的磁盘(图中未示出)产生的空气流沿着滑块2的节距方向(磁盘的切线方向)流动、在与磁盘之间形成空气润滑膜的面。空气轴承面2e的中心位置与负荷梁4的负荷窝4g一致。
图4是表示磁头支撑机构100中柔软片7的装载滑块2的前端部分的结构的分解透视图。在图4中，柔软片7由构成柔软片7主体的以不锈钢材料为基础的柔软片基板3和滑块保持基板3a、例如由聚酰亚胺等树脂形成的柔软片基板8c构成将柔软片基板3和滑块保持基板3a与柔软片基板8c面结合在一起。因而，利用该柔软片基板8c将柔软片基板3和滑块保持基板3a机械连接在一起。进而，在柔软片基板8c上设有由局部狭窄地形成的弹性铰接部构成的连接部19a、19b。连接部19a、19b设置在柔软片基板3和滑块保持基板3a之间的交界处，同时，连接部19a、19b可相互自由运动地连接起来。在柔软片基板8c的滑块安装部7x上设有配线6a、6b、6c、6d。并且，在柔软片基板8c的上面，成相互并列的状态经由缝隙30分离开地设有薄膜保持部8a、8b，进而，在薄膜保持部8a、8b周围延伸设置配线6a、6b、6c、6d。
并且，在缝隙30的周围设有压电驱动器元件10的接地电极用接地配线9d，同时缝隙30的一部分被柔软片基板8c结合起来，形成连接部40。并且，在连接部40的柔软片基板8c上，以将缝隙30两侧短路的方式形成配置在缝隙30周围的接地配线9d。在滑块保持基板3a上形成突起部3b，该突起部3b与形成于负荷梁4前端附近的负荷窝4g接触。该突起部3b被负荷窝4g推压，以负荷窝4g为中心可全方位旋转地保持滑块保持基板3a。因而，薄膜保持部8a和8b的两端部被粘贴并支撑在形成刚性体的不锈钢材料制成的柔软片基板3和滑块保持基板3a上。
并且，如图2所示，在柔软片7的另一端上，设有外部连接端子保持部7y。外部连接端子保持部7y，配置在与负荷梁4基端部4a中的颈部4b相反方向的侧边部上。
图5是表示连接部40的详细结构的局部放大透视图，图6是图4中的柔软片基板8c的A-A剖视图，图7是图4中柔软片基板8c的B-B剖视图。如图5所示，在柔软片基板8c上设有缝隙30，而以将装载有压电驱动器元件10的薄膜保持部8a和8b连接起来的方式、设置与柔软片基板8c局部连接的连接部40。设置连接部40的位置位于压电驱动器元件10的伸缩长度方向的大致中心。并且，更优选地，薄膜保持部8a和8b两端支撑在柔软片基板3和滑块保持基板3a上，在其一次弯曲模态中构成腹部的位置上。并且，在连接部40的柔软片基板8c上，形成配线连接部41，该配线连接部41使设置在缝隙30两侧的接地配线9d短路。该配线连接部41以其线宽t和厚度h满足h＞t的方式构成。
如图6的A-A剖视图所示，在柔软片基板8c两侧，用于在滑块2的磁头1上配线的配线6a、6b、6c、6d每两根地通过电镀法等形成。并且，在柔软片基板8c的中心部上设有缝隙30，在其两侧上利用相同的方法形成接地配线9d。另一方面，如表示包含连接部40的剖面的图7所示，在连接部40中，利用接地配线9d设置配线连接部41，与两侧的接地配线9d结合。
下面，对利用本发明实施形式中的薄膜压电体形成的压电驱动器元件10进行说明。图8是载置于磁头支撑机构100中的薄膜保持部8a、8b上的压电驱动器元件10的平面图。压电驱动器元件10由薄膜压电体形成，由分别以镜面对称的形状配置的第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b构成。压电驱动器元件10的整体，被柔软的涂敷树脂14所覆盖，一端利用涂敷树脂14在结合部14a处将第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b结合起来。图9是图8中的C-C剖视图。压电驱动器元件10粘接并安装到构成柔软片7的柔软片基板8c的薄膜保持部8a、8b(参照图4)上。如图9所示，压电驱动器元件10由左右各第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b形成一对而构成。第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b具有将第一薄膜压电体11a和第二薄膜压电体11b层叠配置起来的2层结构。在第一薄膜压电体11a的上侧，形成第一电极金属膜12a，并且在下侧形成第二电极金属膜12b。同样地，第二薄膜压电体11b配置在第一薄膜压电体11a的下部，在其两个面上设有第三电极金属膜12c和第四电极金属模12d。第二电极金属膜12b和第三电极金属膜12c由粘结剂13粘接起来。这样，在一个压电体元件单元上，作为层叠两层薄膜压电体的结构，相对于施加电压的位移量增大。
图10表示在本发明实施形式中的磁头支撑机构100中、从粘贴到滑块上的一侧观察的粘贴压电驱动器元件10的柔软片7的平面图(滑块在图中未示出)。图11是图10的Y-Y剖视图，表示压电驱动器元件10的配线的详细情况。如图10所示，在周围设有形成配线6的图案的连接部40的柔软片8c上，如图中单点划线所示，粘结并安装图8所示的压电驱动器元件10。
利用图11，说明本发明实施形式中的压电驱动器元件10的配线。在压电驱动器元件10的第一电极金属膜12a、第四电极金属膜12d上施加正电压，第二电极金属膜12b、第三电极金属膜12c下降至接地电平。第一电极金属膜12a、第四电极金属膜12d借助引线接合线16相对于分别配置在柔软片7上的薄膜压电体元件驱动配线9a、9b连接起来。第二电极金属膜12b和第三电极金属膜12c，经由接地金属膜17连接到薄膜压电体元件驱动配线9c上。滑块的接地配线9d是滑块的接地端子，短路于薄膜压电体元件驱动配线9c。这些薄膜压电体元件驱动配线9a、9b、9c的一个端部设置在外部连接端子保持部7y上，连接到外部的驱动电路(图中未示出)上。
下面，参照图12～图14说明这样的磁头支撑机构100的工作。图12是本发明实施形式中的磁头支撑机构100的侧视图，图13是用于说明磁头支撑机构100的工作的压电驱动器元件10中的一个压电体元件单元的剖面和向压电体施加电压的形式的图示。图14是用于说明磁头支撑机构100的工作的概括结构图。
如图13(a)所示，压电驱动器元件10的压电体元件单元10a或10b的薄膜压电体元件驱动配线9c设定为接地电平。如图13(b)、(c)所示，在薄膜压电体元件驱动配线9a、9b上，施加分别驱动各第一薄膜压电体11a、第二薄膜压电体11b的驱动电压。该驱动电压以偏压V0为中心相互成相反的相位。当施加驱动电压时，如图13(a)所示，第一薄膜压电体11a、第二薄膜压电体11b沿箭头B的方向收缩。由于在第一薄膜压电体11a、第二薄膜压电体11b上沿极化方向施加电压，所以不会使第一薄膜压电体11a、第二薄膜压电体11b的极性反转、损害其特性。并且，在施加电压小到不会使极性反转的程度的情况下，由于不会对特性造成损害，所以也可以不在薄膜压电体元件驱动配线9a、9b上施加正、负任何一种电压。
图14是表示第二压电体元件单元10b伸长、第一压电体元件单元10a收缩时的滑块2的旋转动作。当第二压电体元件单元10b沿箭头E方向伸长、第一压电体元件单元10a沿箭头D方向收缩时，滑块2和滑块保持基板3a以与突起部3b接触的负荷窝4g为中心沿箭头C的方向旋转。这样，设置在滑块2上的磁头1，沿着以同心状态设置在磁盘上的各个磁道的宽度方向移动。借此，可以使产生从磁道上的位置偏离的磁头1追随规定的磁道，可以高精度地实现磁头1的追迹性。
另外，在滑块2上，借助图2所示的负荷梁4的板簧4e施加20mN～30mN大小的负荷，在使滑块保持基板3a旋转的情况下，该负荷作用在负荷窝4g和滑块保持基板3a上。因此，在滑块保持基板3a上，作用摩擦力，所述摩擦力由滑块保持基板3a和负荷窝4g的摩擦系数来确定。利用该摩擦力，使得滑块保持基板3a的突起部3b和负荷窝4g之间不会产生位置偏差。
在图15(a)和图16(a)中，示意表示出了作为压电驱动元件10被两端支撑地固定在柔软片基板3和滑块保持基板3a上的情况下的基本振动模态的一次弯曲模态，图15(b)和图16(b)表示这种情况下的频率应答特性。
在图15中，第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b成自由状态，即，与本发明的实施形式不同，表示在装载有压电驱动器元件10的柔软片基板8c上没有设置连接部40的情况。在这种结构中，作为基本振动模态，通过压电体元件单元10a和10b的伸缩，如箭头A、B所示，即产生一个压电体元件单元向上方弯曲、另一个压电体元件单元向下方弯曲波动的一次弯曲模态的振动现象。因此，如图15(b)的C部分所示，以较低的频率产生由驱动器元件的共振造成的不稳定现象。
由于在柔软片基板8c上装载压电驱动器元件10的区域、和在滑块保持基板3a上装载柔软片基板8c的区域中，刚性体的中性轴位置不同，所以由于在这种共振产生的位移中造成的损失，不能进行高精度的定位。
另一方面，图16(a)示意地表示在作为本发明实施形式的装载压电驱动器元件10的柔软片基板8c上设置连接部40的情况下的压电驱动器的基本振动模态，在图16(b)中表示这时的频率应答特性。设有连接部40的位置是第一压电体元件单元10a和第二压电体元件单元10b的长度方向的大致中心部、优选为产生前述波动共振的弯曲模态腹部的位置。由图16可知，通过设置连接部40，可以抑制波动振动现象，实现用于抑制低频区域中的共振现象的高频应答特性。因而，在同一个面上进行压电体元件单元的伸缩，由于不会发生因伸缩产生的位移损失和位置偏差，所以可以进行高精度的稳定工作。
连接部40，在压电体元件单元10a和10b分别向相反方向伸缩时，不应成为该伸缩阻力，同时，需要有恰好可以抑制弯曲模态基本振动的刚性。在本实施形式中，如图5所示，在连接部40的柔软片基板8c上，形成使设置在缝隙30两侧上的接地配线9d短路的配线连接部41。并且，该配线连接部41以其线宽t和厚度h满足h＞t的方式构成。因而，相对于配线连接部41的厚度方向的刚性增大，可以减小朝向各第一压电体元件单元10a、第二压电体元件单元10b的长度方向的刚性。因此，既抑制了波动共振现象又不会阻碍压电元件的伸缩现象，可以实现稳定的工作。
并且，在图17中表示连接部40的另一种实施形式，与图10一样，是从粘贴滑块的一侧观察的粘贴有压电驱动器元件10的柔软片7的平面图。在本实施形式中，表示为连接部40形成梯级状由多个连接部构成的情况。通过设置多个连接部，可以使连接部的强度、柔软性达到最佳。
图18表示本发明实施形式中的盘装置。盘50安装在主轴51上，利用与该主轴51直接连接的驱动机构(图中未示出)进行旋转驱动。作为该驱动机构，例如采用主轴马达。
磁头驱动器52，其具有磁头(图中未示出)的磁头滑块53支撑固定在柔软片54的一端上，进而，柔软片54支撑固定在臂55上。臂55可自由摆动地安装在轴承部56上，在另一端侧上配置作为第一定位机构的摆动机构57。摆动机构57采用具有扁平线圈58的音圈马达。臂55在盘50的面上如箭头59所示地摆动，磁头滑块53位于盘50的磁道上，磁头追随该磁道。进而，在本实施形式中，作为用于对磁头滑块53进行微动定位的第二定位机构的磁头驱动器52具有如图1至图11所示的结构。因而，可以以高精度进行微小位置确定，可以实现小型的大记录容量磁盘装置。
如上所述，本发明实施形式中的压电驱动器，具有对压电驱动器的弯曲模态进行加强的效果，在各压电体元件单元产生相互反向的方向的情况下，可以抑制弯曲共振。
因此，实现了可以高频率应答特性和可以高精度定位的压电驱动器，利用这种压电驱动器，可以提供小型、大存储容量的盘装置。

Claims (11)

1、一种压电驱动器，具有：
被缝隙分离开的柔软片基板，
载置于分离开的前述柔软片基板的一方基板上的第一压电体元件单元，
与前述第一压电体元件单元大致平行地载置于前述柔软片基板的另一方基板上的第二压电体元件单元，
和夹着前述缝隙地连接前述柔软片基板抑制前述柔软片基板的波动共振现象的连接部。
2、一种压电驱动器，具有：
被缝隙分离开的柔软片基板，
载置于分离开的前述柔软片基板的一方基板上的第一压电体元件单元，
与前述第一压电体元件单元大致平行地载置于前述柔软片基板的另一方基板上的第二压电体元件单元，
和设置在前述压电体元件单元长度方向的大致中心部上的夹着前述缝隙连接前述柔软片基板的连接部。
3、如权利要求1所述的压电驱动器，其中
将前述连接部设置在成为分别两端支撑前述第一压电体元件单元和前述第二压电体元件单元的情况下的一次弯曲模态的腹部的位置。
4、如权利要求1或2所述的压电驱动器，其中
前述连接部是设置在前述柔软片基板上的配线构件。
5、如权利要求1或2所述的压电驱动器，其中
前述连接部为多个梯级状的连接部。
6、如权利要求4所述的压电驱动器，其中
前述配线构件是共用于前述第一压电体元件单元和前述第二压电体元件单元的配线。
7、如权利要求1或2所述的压电驱动器，其中
前述连接部横跨被分离开的柔软片基板地设置，前述连接部的厚度比前述连接部的宽度大。
8、如权利要求1或2所述的压电驱动器，其中
前述第一压电体元件单元和前述第二压电体元件单元分别向相反方向位移。
9、如权利要求1或2所述的压电驱动器，其中
前述第一压电体元件单元和前述第二压电体元件单元具有薄膜压电体。
10、如权利要求9所述的压电驱动器，其中
前述第一压电体元件单元和前述第二压电体元件单元，夹着粘结层地层叠形成有分别在上面和下面成膜金属膜而被覆形成的薄膜压电体。
11、一种盘装置，配有：
至少一个盘，
装载磁头的磁头滑块，
固定前述磁头滑块的柔软片，
固定前述柔软片的臂，
使前述臂粗动的第一位置确定机构，
和使固定在前述臂上的磁头滑块微动的第二位置确定机构，
前述第二位置确定机构是具有压电体元件的驱动器，前述驱动器是权利要求1至权利要求10中任意一项所记载的压电驱动器。
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