JP2006185493A - アクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッドスライダの変位量の増大が図られたアクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るアクチュエータ３０においては、圧電素子３４Ａ，３４Ｂが駆動することで、スライダ搭載部４０に取り付けられるヘッドスライダＳＬが変位する。なお、このアクチュエータ３０においては、アーム部３６Ａ，３６Ｂの他端部３６ｃ側、すなわち連結部３８から離れた側が固定される。そのため、圧電素子３４Ａ，３４Ｂが駆動すると、連結部３８によって互いに連結されたアーム部３６Ａ，３６Ｂの一端部３６ｂ側が変位する。そして、アーム部３６Ａ，３６Ｂの一端部３６ｂ側の変位に伴って、連結部３８から延びるスライダ搭載部４０が変位することにより、ヘッドスライダＳＬの変位が実現される。このようなアクチュエータ３０は、従来のアクチュエータ５０よりヘッドスライダＳＬの変位量が大きい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置に関するものである。

従来、この技術の分野におけるアクチュエータは、例えば、下記特許文献１に開示されている。この公報に記載のアクチュエータは、一対の可動部（アーム部）と、両可動部の一端部側で互いに連結する固定部（連結部）と、可動部の外側に配設された圧電／電歪素子とを備えている。そして、可動部の他端部側には、所定部品が挟持されるようにして取り付けられる。このアクチュエータにおいては、固定部の位置を所定の方法により固定すると共に、圧電／電歪素子を駆動させて可動部をたわませることにより、可動部の一端部側の移動に追従するように部品が変位する。なお、この部品の変位は、可動部の延在方向に対して直交する方向に沿った変位であり、略一直線状の変位である。
特開２００２−２９９７１３号公報

ここで、アクチュエータは、その変位量が大きければ大きい程、ヘッドスライダ等の部品を所定長さだけ変位させる際に要する駆動電力が少なくてすむ。そのため、省電力及び省エネルギの観点から、わずかな消費電力で大きな変位を得ることができるアクチュエータが待望されていた。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ヘッドスライダの変位量の増大が図られたアクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、略平行に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部を、アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、連結部からアーム部に対して略平行に延びて一対のアーム部の間に介在し、薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを備えることを特徴とする。

このアクチュエータは、アーム部の外側面に取り付けられた圧電素子が駆動することにより、スライダ搭載部に取り付けられるヘッドスライダが変位するものである。なお、このアクチュエータにおいては、ヘッドスライダを変位させる際に、アーム部の他端部側、すなわち連結部から離れた側を固定する。そのため、圧電素子が駆動すると、連結部によって互いに連結されたアーム部の一端部側が変位する。そして、アーム部の一端部側の変位に伴って、連結部から延びるスライダ搭載部が変位することにより、ヘッドスライダの変位が実現される。すなわち、このアクチュエータは、連結部から離れた側のアーム部を固定した状態で、ヘッドスライダの駆動が可能である。このようなアクチュエータは、従来のアクチュエータに比べてヘッドスライダの変位量が大きい。

また、一対のアーム部の外幅をＷ（ｍｍ）、各アーム部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｗが、１．０〜３．０であることが好ましい。この場合、アクチュエータは、十分な変位量を得ることができる。

また、圧電素子は、複数の圧電層と複数の電極層とを有しており、圧電層と電極層とが交互に積層されていることが好ましい。

また、アーム部及び連結部は、単結晶シリコンで構成されていてもよく、金属材料で構成されていてもよい。

本発明に係るスライダユニットは、略平行に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部を、アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、連結部からアーム部に対して略平行に延びて一対のアーム部の間に介在するスライダ搭載部と、各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有するアクチュエータと、薄膜磁気ヘッドが形成されており、アクチュエータのスライダ搭載部に取り付けられるヘッドスライダとを備えることを特徴とする。

このスライダユニットにおいては、アクチュエータのアーム部の外側面に取り付けられた圧電素子が駆動することにより、スライダ搭載部に取り付けられたヘッドスライダが変位するものである。なお、このアクチュエータにおいては、ヘッドスライダを変位させる際に、アーム部の他端部側、すなわち連結部から離れた側を固定する。そのため、圧電素子が駆動すると、連結部によって互いに連結されたアーム部の一端部側が変位する。そして、アーム部の一端部側の変位に伴って、連結部から延びるスライダ搭載部が変位することにより、ヘッドスライダの変位が実現される。すなわち、このアクチュエータは、連結部から離れた側のアーム部を固定した状態で、ヘッドスライダの駆動が可能である。このようなアクチュエータを備えたスライダユニットは、従来のアクチュエータを備えたスライダユニットに比べてヘッドスライダの変位量が大きい。

本発明に係るサスペンションは、薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダと、略平行に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部を、アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、連結部からアーム部に対して略平行に延びて一対のアーム部の間に介在し、ヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有するアクチュエータと、アクチュエータが主面に搭載されると共に、アクチュエータの各アーム部の他端部側においてアーム部が固定されたスプリングプレートと、スプリングプレートから所定距離だけ離間した状態でスプリングプレートを片持支持するロードビームとを備えることを特徴とする。

このサスペンションにおいては、アクチュエータのアーム部の外側面に取り付けられた圧電素子が駆動することにより、スライダ搭載部に取り付けられるヘッドスライダが変位する。なお、このアクチュエータにおいては、アーム部の他端部側、すなわち連結部から離れた側がスプリングプレートに固定されている。そのため、圧電素子が駆動すると、連結部によって互いに連結されたアーム部の一端部側が変位する。そして、アーム部の一端部側の変位に伴って、連結部から延びるスライダ搭載部が変位することにより、ヘッドスライダの変位が実現されている。すなわち、このアクチュエータは、連結部から離れた側のアーム部を固定した状態で、ヘッドスライダの駆動が可能である。このようなアクチュエータを備えたサスペンションは、従来のアクチュエータを備えたサスペンションに比べてヘッドスライダの変位量が大きい。

また、ロードビームは、スプリングプレートの裏面と対面する面部を有し、面部のアクチュエータのスライダ搭載部に対応する位置には、スライダ搭載部に向けて突出する突起が形成されていることが好ましい。すなわち、アクチュエータが搭載されるスプリングプレートがたわんで、スライダ搭載部にロードビームに形成された突起から力が働いた場合であっても、このサスペンションにおいては、アーム部における応力集中の緩和が図られているため、アクチュエータが破損する事態が有意に低減されている。

本発明に係るハードディスク装置は、記録媒体と、記録媒体に対向する薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダと、ヘッドスライダを駆動するアクチュエータとを備えるハードディスク装置であって、アクチュエータは、略平行に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部を、アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、連結部からアーム部に対して略平行に延びて一対のアーム部の間に介在し、ヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有することを特徴とする。

このハードディスク装置においては、アクチュエータのアーム部の外側面に取り付けられた圧電素子が駆動することにより、スライダ搭載部に取り付けられたヘッドスライダが変位する。なお、このアクチュエータにおいては、ヘッドスライダを変位させる際に、アーム部の他端部側、すなわち連結部から離れた側を固定する。そのため、圧電素子が駆動すると、連結部によって互いに連結されたアーム部の一端部側が変位する。そして、アーム部の一端部側の変位に伴って、連結部から延びるスライダ搭載部が変位することにより、ヘッドスライダの変位が実現される。すなわち、このアクチュエータは、連結部から離れた側のアーム部を固定した状態で、ヘッドスライダの駆動が可能である。このようなアクチュエータを備えたハードディスク装置は、従来のアクチュエータを備えたハードディスク装置に比べてヘッドスライダの変位量が大きい。

本発明によれば、ヘッドスライダの変位量の増大が図られたアクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係るアクチュエータ、スライダユニット、サスペンション及びハードディスク装置を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１は、本実施形態のハードディスク装置を示す概略構成図である。ハードディスク装置１は、その筐体１０内に、記録媒体としてのハードディスク１２と、ヘッドスライダ（以下、単にスライダと称する。）ＳＬを有するヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）２０とを備えている。なお、スライダＳＬは、ハードディスク１２から磁気記録情報を読み取り、またハードディスク１２に磁気記録情報を記録するための部品であり、ハードディスク１２からの浮上量を調整するためのスライダレール等の図示は省略している。また、ハードディスク装置１には、ハードディスク１２への情報の記録及び再生等の各種制御をおこなう制御部１４及びスライダＳＬをハードディスク１２上から退避させておくためのランプ機構１６が設けられている。さらに、ハードディスク１２は、図示を省略しているスピンドルモータによって回転される。

ヘッドスタックアセンブリ２０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により支軸１８周りに回転自在に支持されたアクチュエータアーム２２と、このアクチュエータアーム２２に接続されたサスペンション２４とから構成される組立体を、図の奥行き方向に複数個重ねたものである。そして、このサスペンション２４の先端に、ハードディスク１２に対向するようにスライダＳＬが取り付けられている。

次に、このハードディスク装置１におけるスライダＳＬの保持状態を、図２〜図４を参照しつつ説明する。

スライダＳＬは、幅０．７ｍｍ×長さ０．８５ｍｍ×厚さ０．２３ｍｍの略直方体形状を有しており、このスライダＳＬ内に形成された薄膜磁気ヘッドＨが、ハードディスク１２に対面するエアベアリング面（ＡＢＳ）に露出している。そして、本実施形態におけるスライダＳＬは、２段型サーボコントロール方式によって位置制御されており、ＶＣＭだけでなくアクチュエータ３０によっても位置制御がおこなわれている。このアクチュエータ３０は、ＶＣＭよりも微細にスライダＳＬの位置制御をおこなうデバイスであり、スライダＳＬをサスペンション２４のロードビーム２６に対して相対変位させるものである。すなわち、スライダＳＬを比較的大きく移動させる際はボイスコイルモータによってサスペンション２４を回転させ、スライダＳＬの微小移動をおこなう際はアクチュエータ３０を駆動させる。

このアクチュエータ３０は、シリコンフレーム３２と、一対の圧電素子３４Ａ，３４Ｂによって構成されている。

シリコンフレーム３２は、単結晶シリコンによって一体的に形成されており、直方体の一端面から平行な２本のスリットが形成された略Ｅ字状断面を有している。このシリコンフレーム３２は、具体的には、平行に延びる一対のアーム部３６Ａ，３６Ｂと、アーム部３６Ａ，３６Ｂを連結する連結部３８と、アーム部３６Ａ，３６Ｂの間に介在するように連結部３８から延びるスライダ搭載部４０とから構成されている。

各アーム部３６Ａ，３６Ｂは、長さ（Ｌ）１．５ｍｍ×幅０．１ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの短冊形状を有しており、その主面３６ａ同士が対面している。そして、各アーム部３６Ａ，３６Ｂの一端部３６ｂの間に、幅０．７５ｍｍ×長さ０．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの直方体形状を有する連結部３８が介在し、この連結部３８がアーム部３６Ａ，３６Ｂの一端部３６ｂ，３６ｂ同士を連結している。幅０．４５ｍｍ×長さ１．０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの直方体形状を有するスライダ搭載部４０は、この連結部３８からアーム部３６Ａ，３６Ｂの延在方向と同一方向に、アーム部３６Ａ，３６Ｂの他端部３６ｃまで延びている。そして、スライダＳＬは、このスライダ搭載部４０の遊端からわずかに（例えば、０．３ｍｍ）はみ出すように、スライダ搭載部４０の中央部から遊端よりの位置に搭載されると共に、接着剤によって固定されている。

また、アクチュエータ３０の圧電素子３４Ａ，３４Ｂは、各アーム部３６Ａ，３６Ｂの外側面（主面３６ａの反対面）３６ｄに、アーム部３６Ａ，３６Ｂの全長に亘って、その外側面３６ｄ全面を覆うようにエポキシ系、シリコーン系、アクリル系等の接着剤で接着されている。圧電素子３４Ａ，３４Ｂは、幅０．１５ｍｍ×長さ１．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの単板構造となっており、ＰＺＴ等の圧電セラミック素体３４ａの表裏面にそれぞれ電極３４ｂ，３４ｂが形成されている。また、圧電素子３４Ａ，３４Ｂは一方向に延びて方形板状になっており、その長手方向がアーム部３６Ａ，３６Ｂの延在方向（長手方向）に沿うように取り付けられている。それにより、電極３４ｂ，３４ｂ間に所定電圧を印加した際の圧電素子３４Ａ，３４Ｂの変位を、アーム部３６Ａ，３６Ｂに効果よく伝達することができる。

そして、アクチュエータ３０にスライダＳＬが取り付けられたスライダユニット４２は、図２及び図４に示すように、サスペンション２４のロードビーム２６に片持支持されたジンバル（スプリングプレート）２８上に設置されている。より具体的には、スライダユニット４２は、ジンバル２８のタング部２８ａの搭載面２８ｂ上に搭載され、接着剤４４によって固定されている。なお、接着剤４４は、アーム部３６Ａ，３６Ｂそれぞれの他端部３６ｃ及び他端部３６ｃ周辺の圧電素子３４Ａ，３４Ｂの一部分にのみ塗布されている。そして、ジンバル２８のタング部２８ａの裏面２８ｃと、ロードビーム２６のジンバル対向面部（面部）２７とが、所定距離だけ離間した状態で対面しており、このジンバル対向面部２７のスライダ搭載部４０に対応する位置には、ジンバル２８のタング部２８ａのロードビーム２６方向への過度の変位を規制するためのディンプル（突起）２６ａが、スライダ搭載部４０の向きに突出するように形成されている。

次に、図５を参照しつつ、アクチュエータ３０の駆動について説明する。

上述したように、アクチュエータ３０は、アーム部３６Ａ，３６Ｂの他端部３６ｃ側のアーム部３６Ａ，３６Ｂ及び圧電素子３４Ａ，３４Ｂが、ジンバル２８に接続されている（図５（ａ）参照）。そして、一方の圧電素子３４Ａに対して伸長するように電圧を印加すると共に、他方の圧電素子３４Ｂに対して短縮するように電圧を印加すると、アーム部３６Ａ，３６Ｂの一端部３６ｂ側が同一方向（図中の矢印Ａ方向）に変位する（図５（ｂ）参照）。すると、シリコンフレーム３２の連結部３８には、圧電素子３４Ａから圧電素子３４Ｂへ向かう方向の力が加わり、連結部３８も、アーム部３６Ａ，３６Ｂの変位方向と同じ方向に変位する。このとき、連結部３８は、もとの状態に対して角度θだけ傾く。

このように連結部３８が傾くと、ジンバル２８に接着されていないスライダ搭載部４０が、連結部３８の傾斜に合わせて角度θだけ傾く。それにより、スライダ搭載部４０に搭載されたスライダＳＬが回動するように変位して、スライダＳＬ先端の中心位置が点Ｐから点Ｑまで距離Ｄ１だけ移動する。このように、このアクチュエータ３０においては、連結部３８から離れた側（すなわち、他端部３６ｃ側）のアーム部３６Ａ，３６Ｂを固定した状態にすることにより、ヘッドスライダＳＬの駆動が可能となる。

ここで、従来のアクチュエータの駆動について、図６及び図７を参照しつつ説明する。

従来のアクチュエータ５０は、シリコンフレーム５２と、上述した一対の圧電素子３４Ａ，３４Ｂとによって構成されている。シリコンフレーム５２は、略Ｕ字状に一体的に形成されており、平行に延びる一対のアーム部５４Ａ，５４Ｂと、アーム部５４Ａ，５４Ｂの一端部５４ａ側において一対のアーム部５４Ａ，５４Ｂを連結する連結部５６とで構成されている。各アーム部５４Ａ，５４Ｂは、長さ（Ｌ）１．５ｍｍ×幅０．０５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの短冊形状を有している。また、連結部５６は、幅０．７５ｍｍ×長さ０．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの直方体形状を有しており、その両側からアーム部５４Ａ，５４Ｂが平行に突出した形になっている。そしてスライダＳＬは、アーム部５４Ａ，５４Ｂの他端部５４ｂ側でスライダＳＬが挟持されるように、各アーム部５４Ａ，５４Ｂの内側面５４ｃに接着剤５５によって固定されている。なお、このアクチュエータ５０においては、スライダＳＬを駆動するために、連結部５６にのみ接着剤４４が塗布される（図７（ａ）参照）。

そして、一方の圧電素子３４Ａに対して短縮するように電圧を印加すると共に、他方の圧電素子３４Ｂに対して伸長するように電圧を印加すると、アーム部５４Ａ，５４Ｂに挟持されたスライダＳＬが、アーム部５４Ａ，５４Ｂを図７の矢印Ｃ方向（２つのアーム部５４Ａ，５４Ｂの配置面内でアーム部５４Ａ，５４Ｂの長手方向に略直交する向き）に平行移動する。このとき、スライダＳＬ先端の中心位置が点Ｒから点Ｓまで距離（変位量）Ｄ２だけ移動する。

発明者らは、鋭意研究の末、本実施形態に係るアクチュエータ３０によるスライダＳＬの変位量が、従来のアクチュエータ５０によるスライダＳＬの変位量よりも増大可能なことを見出した。すなわち、圧電素子３４Ａ，３４Ｂに所定電圧を印加した場合に、アクチュエータ３０の変位量Ｄ１の方が、アクチュエータ５０の変位量Ｄ２よりも大きくなるとの知見を得た。具体的には、図８に示すように寸法の異なるアクチュエータ３０Ａ〜３０Ｄと、従来のアクチュエータ５０とを用いて、スライダＳＬ変位量の比較試験をおこなった。ここで、図８（ａ）に示すアクチュエータ３０Ａ、図８（ｂ）に示すアクチュエータ３０Ｂ、図８（ｃ）に示すアクチュエータ３０Ｃ及び図８（ｄ）に示すアクチュエータ３０Ｄはいずれも、各アーム部３６Ａ，３６Ｂの長さＬが１．５０ｍｍである。また、アクチュエータ３０Ａとアクチュエータ３０Ｂは、連結部３８の長さが０．３０ｍｍで、アクチュエータ３０Ｃとアクチュエータ３０Ｄは、連結部３８の長さが０．５０ｍｍである。さらに、アクチュエータ３０Ａとアクチュエータ３０Ｃは、圧電素子３４Ａ，３４Ｂの外側面の離間距離（外幅）Ｗが１．０５ｍｍで、スライダ搭載部４０の幅が０．３５ｍｍであるのに対し、アクチュエータ３０Ｂとアクチュエータ３０Ｄは、圧電素子３４Ａ，３４Ｂの外幅Ｗが０．９０ｍｍで、スライダ搭載部４０の幅が０．２０ｍｍである。

さらに、図９の表に示すように、圧電素子３４Ａ，３４Ｂの外幅Ｗ、アーム部３６Ａ，３６Ｂの長さ（Ｌ）及び連結部長さを様々に変えて計１２個のアクチュエータサンプルを準備し、アクチュエータ５０である比較サンプルと変位量の比較をおこなった。具体的には、それぞれのサンプルに同じだけの電圧を印加し、スライダＳＬ先端の中心位置（点Ｐ、点Ｓ）の変位量を測定した。その結果は図９の表及び図１０のグラフに示すとおりである。ここで、図１０は、各アクチュエータの上記変位量と、アーム長さＬと、圧電素子３４Ａ，３４Ｂの外幅との比（Ｌ／Ｗ）との関係を示したグラフである。この図１０のグラフにおいては、縦軸が変位量（μｍ）で、横軸がＬ／Ｗ比である。

図９の表及び図１０のグラフより、上述したアクチュエータ３０と同様のアクチュエータ（すなわち、サンプル１〜１２）の方が、（たとえＬ／Ｗ比が同じであっても）従来のアクチュエータ５０に比べて大きい変位量を示すことがわかる。また、Ｌ／Ｗ比が高いアクチュエータ３０の方が、より大きい変位を示すことがわかる。これは、アーム長さＬに比例する微小伸び量ΔＬを圧電素子の外幅Ｗで割った値がｓｉｎθであって、このｓｉｎθとスライダＳＬの変位量Ｄ１とが比例関係にあるために、この変位量Ｄ１とＬ／Ｗ比とが近似的に比例関係となっているためである。従って、変位量を増大する上では、Ｌ／Ｗ比を高くすることが好ましく、より好ましくは１．０〜３．０の範囲である。すなわち、Ｌ／Ｗ比が１．０〜３．０の範囲内である場合には、上記寸法のアクチュエータの変位が０．５０μｍ以上となり、トラック密度５０ＫＰＴＩ（１インチ幅に５万トラック）への対応が可能なアクチュエータとなる。

なお、図１０のグラフにおいては、連結部長さが０．５ｍｍであるサンプルの近似線を実線で示し、連結部長さが０．３ｍｍであるサンプルの近似線を破線で示している。この２本の近似線より、連結部長さが短いほうが傾きが大きい（すなわち、Ｌ／Ｗ比に対する変位量の増加率が高い）ことがわかる。

以上で詳細に説明したように、アクチュエータ３０及びアクチュエータ３０Ａ〜３０Ｄにおいては、アーム部３６Ａ，３６Ｂの他端部３６ｃ側をジンバル２８に固定し、アーム部３６Ａ，３６Ｂの外側面３６ｄに取り付けられた圧電素子３４Ａ，３４Ｂを駆動することにより、スライダ搭載部４０に取り付けられるヘッドスライダＳＬが変位する。そして、このようなアクチュエータ３０，３０Ａ〜３０Ｄは、上述したように、従来のアクチュエータ５０に比べて、スライダＳＬの変位量を増大することができる。この理由としては、従来のアクチュエータ５０における変位が、主に平行移動によるものであるのに対し、本実施形態に係るアクチュエータ３０，３０Ａ〜３０Ｄにおける変位が、主に連結部３８付近を回転中心とする回転移動によるものであるためと考えられる。すなわち、圧電素子３４Ａ，３４Ｂの微小駆動を連結部３８の回転駆動に転換することで、連結部３８と連動するスライダ搭載部４０上に連結部３８から離して搭載されたスライダＳＬが大きく変位する。そのため、適宜、スライダＳＬのスライダ搭載部４０からのはみだし量を増やすことによって、より変位量を増大させることも可能である。

ところで、従来のアクチュエータ５０には、以下に示す技術的課題もあった。

すなわち、従来のアクチュエータ５０は、アーム部５４Ａ，５４Ｂの内側面５４ｃにスライダＳＬを接着固定させる構造を取っているため、その接着に用いる接着剤の量がばらついたり、接着剤の塗布位置がばらついたりすると、アクチュエータ５０の動特性がばらつくため、アクチュエータ５０を高精度に制御することが難しかった。そのため、高精度のアクチュエータ５０を得るためには、精度のよいディスペンサを備えたロボットシステムが必要となり、その設置には多大な手間と費用を要する。一方、アクチュエータ３０においては、スライダ搭載部４０上への搭載という取り付け方法が採用されているため、アーム部の内側面に接着する従来の取り付け方法に比べて、接着剤の供給量による影響を小さく、上記ロボットシステムなどの高精度の接着剤供給装置を必ずしも用いる必要がなくなった。

また、図４及び図１１（ａ）に示すように、ジンバル２８の下面２８ｃに対面するロードビーム２６のジンバル対向面部２７には、スライダＳＬの浮上を安定させるディンプル２６ａが形成されている。そして、ＡＢＳ側からスライダＳＬに衝撃が加わった場合には、スライダＳＬがロードビーム２６の方向に変位する。このとき、スライダＳＬのディンプル２６ａ対応部分には、ディンプル２６ａに起因する大きな力が働き、スライダＳＬを接着固定しているアーム部５４Ａ，５４Ｂの端部に曲げモーメントが発生して、アーム部５４Ａ，５４Ｂがロードビーム２６側に反る（図１１（ｂ）参照）。すなわち、従来のアクチュエータ５０においては、ＡＢＳ側からスライダＳＬに衝撃が加わった場合、アーム部５４Ａ，５４Ｂはディンプル２６ａを支点とした曲げ状態となり、スライダＳＬとアーム部５４Ａ，５４Ｂとの接着部分付近に非常に大きな応力が発生して、場合によってはアーム部５４Ａ，５４Ｂ及び圧電素子３４Ａ，３４Ｂが破壊されることがあった。なお、アーム部５４Ａ，５４Ｂや圧電素子３４Ａ，３４Ｂの厚みを増すことによって、アーム部５４Ａ，５４Ｂ内の応力を緩和させることも考えられるが、剛性の増大に伴うスライダＳＬの変位量低下を招いてしまう。一方、アクチュエータ３０では、ディンプル２６ａに対応するスライダ搭載部４０部分に力が働いても、図１２に示すように、拘束されていない連結部３８側が浮くため、アーム部３６Ａ，３６Ｂにはほとんど曲げモーメントが発生しない。そのため、衝撃時におけるアーム部３６Ａ，３６Ｂ内の応力集中が十分に緩和されており、アクチュエータ３０が破損する事態が有意に低減されている。また、アーム部３６Ａ，３６Ｂの最大応力の発生部は、アーム部３６Ａ，３６Ｂと連結部３８との境界部分となり、ディンプル２６ａからの位置が遠くなる。そのため、従来に比べて、スライダ搭載部４０に発生する応力が小さくなる。すなわち、アクチュエータ３０は、従来に比べて大幅に耐衝撃性が向上している。

以上で説明したアクチュエータ３０は、例えば、以下に示す製造方法によって作製することができる。

まず、アクチュエータ３０を作製するにあたり、単結晶シリコン基板６０を準備する（図１３（ａ）参照）。このシリコン基板６０は、上述したシリコンフレーム３２となるべきものであり、表面６０ａの面方位は（１１０）面である。なお、説明の簡便化のために、シリコン基板６０は一部分のみを図で示している。次に、シリコン基板６０の表面６０ａ及び裏面６０ｂに、熱酸化法、ＣＶＤ法及びスパッタリングのいずれかを用いて、ＳｉＮ膜６２を成膜する（図１３（ｂ）参照）。なお、このＳｉＮ膜６２を成膜する前に、表面６０ａ及び裏面６０ｂにＳｉＯ_２膜を成膜してもよい。

そして、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、シリコン基板６０の表面６０ａ上に形成されたＳｉＮ膜６２を部分的に除去し、（１１１）面に平行な方向に延びるスリット６４Ａ〜６４Ｄを形成する（図１３（ｃ）参照）。なお、内側の２本のスリット６４Ｂ，６４Ｃの離間距離によってスライダ搭載部４０の幅が規定され、２本のスリット６４Ｂ，６４Ｃのそれぞれの幅によってスライダ搭載部４０とアーム部３６Ａ，３６Ｂとの間の離間距離が規定される。また、内側の２本のスリット６４Ｂ，６４Ｃと外側の２本のスリット６４Ａ，６４Ｄとの離間距離によって、アーム部３６Ａ，３６Ｂの幅が規定される。続いて、ＳｉＮ膜６２をマスクにして、濃度４０％、温度６０℃のＫＯＨ溶液でシリコン基板６０をエッチングし、スリット６４Ａ〜６４Ｄに対応した領域に溝６６Ａ〜６６Ｄを形成する（図１３（ｄ）参照）。

このエッチング処理は、シリコン基板６０の面方位によってエッチング速度が異なる、いわゆる異方性エッチングとなり、（１１０）面におけるエッチング速度が（１１１）面におけるエッチング速度に比べて格段に高い。そのため、上述のエッチング処理によって、シリコン基板６０の厚さ方向のエッチングが、比較的に速い速度で進行する。それにより、ＳｉＮ膜６２が形成されていない領域のシリコン基板６０が、その厚さ方向にエッチング除去される。一方、溝６６Ａ〜６６Ｄに直交する面である（１１１）面におけるエッチング速度は非常に遅いため、その（１１１）面が各溝６６Ａ〜６６Ｄの側壁面となる。

次に、ダイシングソー、スライサー、ワイヤーソー等を用いて、外側の２本の溝６６Ａ，６６Ｄの内側面に沿ってシリコン基板６０を切断し、シリコン基板６０から断面形状がＥ字形状であるブロック６８を切り出す（図１３（ｅ）参照）。そして、ブロック６８の両側の外壁面６８ａに、細長い短冊状の圧電素子長尺体７０をエポキシ系接着剤を用いて貼り付け、加熱硬化する（図１３（ｆ）参照）。最後に、ワイヤーソー、ダイシングソー等を用いて、圧電素子長尺体７０が取り付けられたブロック６８を、溝６６Ｂ，６６Ｃに直交する方向に切り分けることにより、上述したアクチュエータ３０の作製が完了する（図１３（ｇ）参照）。すなわち、ブロック６８の切断によって、圧電素子長尺体７０がアクチュエータ３０の圧電素子３４Ａ，３４Ｂとなり、この圧電素子３４Ａ，３４Ｂが取り付けられた部分がアーム部３６Ａ，３６Ｂとなり、溝６６Ｂ，６６Ｃに挟まれた部分がスライダ搭載部４０となり、残りの部分が連結部３８となる。

上述した製造方法のように、アクチュエータ３０の構成材料に単結晶シリコンを用いることにより、アーム部３６Ａ，３６Ｂ内には結晶欠陥が少なくなっており、それによりアーム部３６Ａ，３６Ｂを高精度で制御することができる。また、単結晶シリコンは、ハードディスク装置の使用温度範囲では塑性変形せずに弾性変形することから、制御性が高いアクチュエータを実現することができる。

また、このアクチュエータ３０は、半導体製造プロセス等に利用される微細加工が可能なフォトリソグラフィ技術や、マイクロマシニング技術を利用するため、アクチュエータ３０の小型化が可能であり、ピコスライダ、フェムトスライダ等に用いることできる。さらに、フォトリソグラフィ技術を利用することにより、シリコンフレーム３２を一体成形することができるため、製造が容易である。しかも、金属フレームアクチュエータを一体成形する場合とは異なり、アーム部の折り曲げ加工が不要である点からも、製造が容易といえる。

また、この構造をシリコンの単結晶基板のエッチング加工で作製することで、非常に高精度、且つ、安価となる。シリコンの＜１１０＞面方位の基板であると、これに垂直な方向に＜１１１＞面が存在する。そのため、この面がアーム部３６Ａ，３６Ｂの側壁面となるように、エッチング用のマスクをパターニングし、ＫＯＨやＴＭＡＨでエッチングすると、高精度なアクチュエータ３０を得ることができる。

また、金属ブロックを用いた金属フレームにより、アクチュエータ３０と同様のアクチュエータ３０Ｅを作製することもできる。この場合、まず、アクチュエータ３０Ｅを作製するにあたり、ステンレス（ＳＵＳ４３０）等の金属ブロック８０を準備する（図１４（ａ）参照）。次に、この金属ブロック８０を、エッチング、切削等によって断面凸状のブロック８２に加工する（図１４（ｂ）参照）。そして、このブロック８２の両側面に、アーム部３６Ａ，３６Ｂとなるステンレス製の細長い短冊状の薄板８４（厚さ５０μｍ）及び圧電素子３４Ａ，３４Ｂとなる圧電素子長尺体７０をエポキシ系接着剤で貼り付け、加熱硬化する（図１４（ｃ）参照）。最後に、ワイヤーソー等を用いて、薄板８４及び圧電素子長尺体７０が取り付けられたブロック８２を切り分けることにより、アクチュエータ３０Ｅの作製が完了する（図１４（ｄ）参照）。

金属フレームを有するアクチュエータ３０Ｅは、バネ性に優れているため、スライダＳＬの変位量増大に適している。また、ステンレス等の金属は、他の材料に比べて加工性がよいため、作製が容易である。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、アクチュエータのアーム部と連結部とは、必ずしも一体である必要はなく、適宜別体にしてもよい。また、圧電素子は、適宜、単板構造の圧電素子から多層積層構造の圧電素子に変更してもよい。すなわち、図１５に示すように、多層構造の各圧電素子３５Ａ，３５Ｂは、圧電セラミック素体３５ａの内部に、内部電極３５ｂ，３５ｃが交互に積層されている。圧電セラミック素体３５ａの一方の端面には各内部電極３５ｂの端部が露出しており、これらは外部電極３５ｄに接続されている。一方、圧電セラミック素体３５ａの他方の端面には各内部電極３５ｃの端部が露出しており、これらは外部電極３５ｅに接続されている。さらに、アクチュエータのフレームは、シリコンフレームや金属フレームに限らず、ジルコニアフレーム等であってもよい。

本発明の実施形態に係るハードディスク装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係るスライダユニットを示した斜視図である。 図２のスライダユニットの分解斜視図である。 図２のスライダユニットのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 （ａ）は変形前のアクチュエータを示した図であり、（ｂ）は変形後のアクチュエータを示した図である。 従来のアクチュエータを示した斜視図である。 （ａ）は変形前のアクチュエータを示した図であり、（ｂ）は変形後のアクチュエータを示した図である。 図２に示したアクチュエータとは寸法の異なるアクチュエータを示した図である。 図８に示したアクチュエータを含む寸法の異なる各アクチュエータの寸法値を示した表である。 図９に示した各アクチュエータの比較試験の結果を示したグラフである。 （ａ）は変形前の従来のアクチュエータを示した図であり、（ｂ）は変形後の従来のアクチュエータを示した図である。 図２に示したアクチュエータが変形した状態を示したＩＶ−ＩＶ線断面図である。 単結晶シリコンを用いた製造方法を示した図である。 金属ブロックを用いた製造方法を示した図である。 積層型圧電素子を用いる態様を示した図である。

符号の説明

１…ハードディスク装置、１２…ハードディスク、２４…サスペンション、２６…ロードビーム、２６ａ…ディンプル、２７…ジンバル対向面部、２８…ジンバル、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ…アクチュエータ、３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ…圧電素子、３６Ａ，３６Ｂ…アーム部、３８…連結部、４０…スライダ搭載部、４２…スライダユニット、Ｈ…薄膜磁気ヘッド、ＳＬ…ヘッドスライダ。

Claims (9)

1. 略平行に延びる一対のアーム部と、
   前記一対のアーム部を、前記アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、
   前記連結部から前記アーム部に対して略平行に延びて前記一対のアーム部の間に介在し、薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、
   前記各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、前記アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを備えるアクチュエータ。
2. 前記一対のアーム部の外幅をＷ（ｍｍ）、前記各アーム部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｗが、１．０〜３．０である、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記圧電素子が、複数の圧電層と複数の電極層とを有しており、前記圧電層と前記電極層とが交互に積層されている、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記アーム部及び前記連結部が単結晶シリコンで構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記アーム部及び前記連結部が金属材料で構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
6. 略平行に延びる一対のアーム部と、前記一対のアーム部を、前記アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、前記連結部から前記アーム部に対して略平行に延びて前記一対のアーム部の間に介在するスライダ搭載部と、前記各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、前記アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有するアクチュエータと、
   薄膜磁気ヘッドが形成されており、前記アクチュエータの前記スライダ搭載部に取り付けられるヘッドスライダとを備えるスライダユニット。
7. 薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダと、
   略平行に延びる一対のアーム部と、前記一対のアーム部を、前記アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、前記連結部から前記アーム部に対して略平行に延びて前記一対のアーム部の間に介在し、前記ヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、前記各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、前記アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータが主面に搭載されると共に、前記アクチュエータの前記各アーム部の他端部側において前記アーム部が固定されたスプリングプレートと、
   前記スプリングプレートから所定距離だけ離間した状態で前記スプリングプレートを片持支持するロードビームとを備えるサスペンション。
8. 前記ロードビームは、前記スプリングプレートの裏面と対面する面部を有し、前記面部の前記アクチュエータの前記スライダ搭載部に対応する位置には、前記スライダ搭載部に向けて突出する突起が形成されている、請求項７に記載のサスペンション。
9. 記録媒体と、前記記録媒体に対向する薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダと、前記ヘッドスライダを駆動するアクチュエータとを備えるハードディスク装置であって、
   前記アクチュエータは、
   略平行に延びる一対のアーム部と、
   前記一対のアーム部を、前記アーム部それぞれの一端側において連結する連結部と、
   前記連結部から前記アーム部に対して略平行に延びて前記一対のアーム部の間に介在し、前記ヘッドスライダが取り付けられるスライダ搭載部と、
   前記各アーム部の外側面にそれぞれ取り付けられると共に、前記アーム部の延在方向に沿って延びる一対の圧電素子とを有する、ハードディスク装置。

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