JP2007043789A - マイクロアクチュエータ、それを用いたヘッドジンバルアッセンブリ、ハードディスクドライブ、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度の向上、駆動範囲の拡大化、製造工程の簡略化、製造コストの削減を図ることができるマイクロアクチュエータを提供すること。
【解決手段】 位置決め対象物を搭載するステージ４と、このステージ４が一体的に固定装着されるフレーム２と、このフレーム２に装備され印加される駆動信号に基づいて伸縮変形する圧電部材３と、この圧電部材に駆動信号を印加する駆動装置と、を備え、圧電素子３を、伸縮することによりフレーム２に回転力を付勢するよう配置した。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロアクチュエータにかかり、特に、回転駆動用マイクロアクチュエータに関する。また、これを装備したヘッドジンバルアッセンブリ、及び、ハードディスクドライブに関する。さらに、マイクロアクチュエータあるいはヘッドジンバルアッセンブリの製造方法に関する。

情報記憶装置であるハードディスクドライブは、記憶媒体である磁気ディスクに対してデータの記録再生を行う磁気ヘッドスライダを装着したヘッドジンバルアッセンブリを搭載している。そして、ヘッドジンバルアッセンブリは、磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを先端部に装着するばね性を有するフレキシャと、このフレキシャ上に形成され磁気ヘッドスライダに対する信号の伝達を行うＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）と、上記フレキシャを支持するロードビームと、を備えている。また、このロードビームが、ベースプレートを介してヘッドアームに装着される。さらに、複数のヘッドジンバルアッセンブリが、各ヘッドアームを介してキャリッジにて積層固定され、ボイスコイルモータにて回転駆動されるよう軸支されることで、ヘッドスタックアッセンブリが構成される。

そして、ヘッドジンバルアッセンブリは、ボイスコイルモータによって回転駆動されることで、その先端部に装着された磁気ヘッドスライダの位置決めを行う。しかし、近年では、磁気ディスクの高記録密度化により、かかる制御では磁気ヘッドの位置決め精度が不十分である。そこで、磁気ヘッドスライダをさらに微小駆動可能なマイクロアクチュエータを介して、フレキシャに搭載する技術が開示されている。その一例を特許文献１に示す。

特許文献１に示すマイクロアクチュエータは、磁気ヘッドスライダの記録再生素子部が形成された先端部分を遥動駆動させるものである。具体的には、略平行に配置された、タング面への固定部と磁気ヘッドスライダを保持して可動する可動部とを有し、当該固定部と可動部との各中心付近を電圧が印加されることにより伸縮する２本の連結部材にて連結して構成している。そして、２本の連結部材をそれぞれ伸縮させることで、固定部に対して可動部を遥動駆動させることができる。これにより、磁気ヘッドスライダの先端部に位置する記録再生素子部の微小位置決め制御を実現できる。

また、特許文献１では、連結部材であるＰＺＴなどの圧電部材はその強度が脆弱であることから、さらに補強部材を備えたことを特徴としている。

特開２００１−１１８２３０号公報

しかしながら、従来例におけるマイクロアクチュエータは、圧電部材を加工して上述した形状のアクチュエータを成形しなければならず、製造工程が複雑になるという問題を生じる。また、アクチュエータ自体の強度を確保すべく、補強部材を設けるという構造の複雑化に伴い、製造工程の複雑化、製造コストの増加を招く、という問題が生じる。

さらには、近接して配置された２本の連結部材を伸縮させて遥動させているため、その伸縮差によって遥動範囲が決定されることから、駆動範囲が狭い、という問題も生じる。

このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、強度の向上、駆動範囲の拡大化、製造工程の簡略化、製造コストの削減を図ることができるマイクロアクチュエータを提供することをその目的とする。

そこで、本発明の一形態であるマイクロアクチュエータは、
位置決め対象物を搭載するステージと、このステージが一体的に固定装着されるフレームと、このフレームに装備され印加される駆動信号に基づいて伸縮変形する圧電部材と、この圧電部材に駆動信号を印加する駆動装置と、を備え、
圧電素子を、伸縮することによりフレームに回転力を付勢するよう配置した、
ことを特徴としている。

このとき、フレームの少なくとも一部が回転中心又はその付近に対して引張られる、あるいは、押し出されるよう、圧電素子を配置した、ことを特徴としている。

さらに、圧電素子を、フレーム上の回転中心を通る部材及び当該部材との連結箇所を除いた一部と、回転中心又はその付近と、を連結して伸縮可能なよう配置した、ことを特徴としている。

上記発明によると、フレームの一部と回転中心又はその付近とを連結する圧電素子を、駆動装置にて駆動信号を印加して伸縮させることにより、フレームの一部が回転中心等に対して引張られる、あるいは、押し出される。すると、フレーム自身に、回転中心を中心とする回転力が生じる。これにより、フレームと一体的に固定装着されているステージが回転付勢され、これに搭載された位置決め対象物を回転駆動することができ、その微小位置決めを行うことができる。従って、圧電素子とは別の部材であるフレームによりマイクロアクチュエータ自体の強度の向上を図ることができると共に、回転駆動が可能なことにより広範囲な位置決め制御を実現することができる。

また、フレームを、回転中心を通る軸フレームと、この軸フレームの一端又は両端にほぼ直交して設けられた１つ又は２つの端部フレームと、により構成し、
圧電素子を、端部フレームと軸フレームとを連結して伸縮するよう配置した、
ことを特徴としている。

このとき、軸フレームの回転中心付近に、当該軸フレームから突出する圧電素子の連結領域を形成した、ことを特徴としている。

これにより、圧電素子の伸縮により、端部フレームが軸フレームの回転中心付近に対して引張られる、あるいは、押し出されるため、効果的にフレーム自身に回転力を生じさせることができる。

また、圧電素子を、それぞれ逆の伸縮動作を行うよう１つの端部フレームの軸フレームとの連結箇所を挟んで両側にそれぞれ設けた、ことを特徴としている。このとき、軸フレームの両端にそれぞれ端部フレームを設けた場合に、軸フレームを境界として同一側に設けられた各圧電素子を、それぞれ逆に伸縮動作するよう配置した、ことを特徴としている。これにより、全ての圧電素子を伸縮させることで、回転中心周りに同一方向の回転力を生じさせることができる。従って、効率よく位置決め対象物を回転駆動させることができる。

また、ステージを支持する軸部をフレームの回転中心に貫通させて当該フレームに固定装備し、この貫通された軸部の端部をマイクロアクチュエータの荷重受け部とする、ことを特徴としている。これにより、ステージの軸部を中心に回転駆動させることができ、回転動作の円滑化を図ることができる。

また、本発明の他の形態であるヘッドジンバルアッセンブリは、位置決め対象物としてステージに磁気ヘッドスライダを搭載した上記マイクロアクチュエータをフレキシャの先端部に備えた、ことを特徴としている。このとき、フレームの回転中心を、フレキシャを保持するロードビームに形成された磁気ディスク側に向かって突出するディンプルにて軸支するよう、マイクロアクチュエータを備えた、ことを特徴としている。特に、フレームから貫通されたステージの軸部の端部を、ディンプルにて軸支すると望ましい。さらに、上記ヘッドジンバルアッセンブリを備えたハードディスクドライブを構成する。

このように、磁気ヘッドスライダの位置決め対象物として上記マイクロアクチュエータをハードディスクドライブに利用することで、磁気ヘッドスライダに形成された記録再生素子部分を回転つまり広範囲に遥動させることができ、高精度な位置決め制御を行うことができる。従って、高記録密度の磁気ディスクに対するデータ記録再生精度の向上を図ることができ、ハードディスクドライブの小型化、及び、大容量化を図ることができる。

また、本発明の他の形態であるマイクロアクチュエータの製造方法として、シリコン基板上に薄膜ＰＺＴを成膜する工程と、シリコン基板をフレーム成形する工程と、ＰＺＴを当該ＰＺＴが伸縮することによりフレームに回転力を付勢可能な形状に成形する工程と、位置決め対象物を搭載するステージをフレームに一体的に固定装備する工程と、を有することを特徴としている。

このとき、ステージをフレームに装備する工程は、フレームの回転中心にステージを支持する軸部を貫通させて固定装備する、ことを特徴としている。また、上記フレームを成形する工程と、ＰＺＴを成形する工程は、エッチング成形である、ことを特徴としている。

さらに、上記製造方法にて製造されたマイクロアクチュエータをフレキシャの先端部に装備する工程を備えたヘッドジンバルアッセンブリの製造方法は、マイクロアクチュエータをフレキシャに装備する工程が、フレームから貫通されたステージの軸部の端部を、フレキシャを保持するロードビームに形成された磁気ディスク側に向かって突出するディンプルにて軸支して装備した、ことを特徴としている。

これにより、シリコン基板上に成膜された薄膜ＰＺＴを、シリコン基板ごとフレームとして利用し、また、成膜されているＰＺＴも利用することができる。そして、新たにフレームにＰＺＴを装備する工程を有しないため、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。さらに、エッチングにてフレームやＰＺＴの形状を成形するため、機械的ストレスが内在することを抑制すると共に、複雑な形状のものを成形することができる。

本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、マイクロアクチュエータ自体の強度の向上を図ることができると共に、回転駆動が可能なことにより広範囲な位置決め制御を実現することができる。また、シリコン基板上に成膜されたＰＺＴを、シリコン基板ごと用いてアクチュエータを成形することができるため、製造工程の簡略化、製造コストの削減を図ることができる、という従来にない優れた効果を有する。

本発明であるマイクロアクチュエータは、位置決め対象物を搭載するフレームに、圧電素子にて回転力を付勢し、位置決め対象物を回転駆動することに特徴を有する。また、フレームをシリコン基板にて形成すると共に、そのシリコン基板上に成膜したＰＺＴを圧電素子として用いる、という製造方法にも特徴を有する。

以下、実施例では、位置決め対象物を磁気ヘッドスライダとし、本発明であるマイクロアクチュエータをヘッドジンバルアッセンブリに搭載して、ハードディスクドライブに利用する場合を一例として説明する。かかる場合には、磁気ヘッドスライダの記録再生素子部の微小位置決め制御を行う。但し、本発明であるマイクロアクチュエータは、磁気ヘッドスライダの位置決め制御を行うことに限定されず、他の位置決め対象物を搭載して位置決めを行うために用いてもよい。

本発明の第１の実施例を、図１乃至図９を参照して説明する。図１は、本発明であるマイクロアクチュエータが搭載されるハードディスクドライブを示し、図２はヘッドジンバルアッセンブリを示す。図３乃至図７は、マイクロアクチュエータの構成及び動作を示す。図８乃至図９は、マイクロアクチュエータの製造方法を示す。

［構成］
図１に示すハードディスクドライブ５０は、記憶媒体である磁気ディスク３０に対してデータの記録再生を行う磁気ヘッドスライダ１を搭載したヘッドジンバルアッセンブリ１０を、筐体４０に収容して備えている。なお、磁気ディスク３０は複数枚備えられており、各磁気ディスク３０に対応して複数のヘッドジンバルアッセンブリ１０がキャリッジにて積層されて設けられ、ヘッドスタックアッセンブリ２０を構成している。

そして、ヘッドスタックアッセンブリ２０は、ボイスコイルモータにて回転駆動されるよう軸支されている。このボイスコイルモータにて回転駆動されることで、各ヘッドジンバルアッセンブリ１０の先端部に装着された磁気ヘッドスライダ１１の位置決め制御を行う。そして、さらに、本発明では、各ヘッドジンバルアッセンブリ１０毎に、磁気ヘッドスライダ１１を保持する磁気ヘッド用のマイクロアクチュエータ１（以下、アクチュエータと呼ぶ）を備え、磁気ヘッドスライダ１の記録再生素子部分の微小位置決め制御を行う。以下、特に、ヘッドジンバルアッセンブリ１０、及び、アクチュエータ１について詳述する。なお、図２では、ヘッドジンバルアッセンブリ１０の構成を簡略化して図示している。

図２に示すように、ヘッドジンバルアッセンブリ１０は、磁気ヘッドスライダ１１と、この磁気ヘッドスライダ１１を先端部に装着するばね性を有するフレキシャ１２と、このフレキシャ１２上に形成され磁気ヘッドスライダ１１に対する信号の伝達を行うＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）と、上記フレキシャ１２を支持するロードビーム１３と、を備えている。そして、このロードビーム１３が、ベースプレート１４を介してヘッドアーム１５に装着される。

そして、磁気ヘッドスライダ１１は、上述したように微小位置決め行うアクチュエータ１を介してフレキシャ１２に備えられため、フレキシャ１２は、後述するようにアクチュエータ１が装着可能であって、その駆動の妨げとならないよう構成されている。

続いて、図３乃至図６を参照して、アクチュエータ１の構成について詳述する。図３（ａ）には、アクチュエータ本体の平面図を示し、図３（ｂ）には、その側面図を示す。また、図４（ａ）には、アクチュエータ本体に装着されるステージ４の平面図を示し、図４（ｂ）には、その側面図を示す。そして、図５には、図３に示すアクチュエータ本体に図４に示すステージ４が装着されて構成されたアクチュエータ１の側面図を示す。さらに、図６には、このアクチュエータ１をヘッドジンバルアッセンブリ１０に装着したときの側面図を示す。

まず、図３（ａ）に示すように、アクチュエータ１の位置決め動作を生じるアクチュエータ本体は、フレーム２とＰＺＴ３（圧電素子）とにより構成されている。なお、フレーム２は、シリコンにて形成されており、後述するように、シリコン基板上に薄膜ＰＺＴが成膜されたものを用いて、フレーム２とＰＺＴ３とを成形している。そのため、フレーム２とＰＺＴ３とは、一体的に形成されている。

フレーム２は、略Ｈ字状に形成されている。具体的には、略平行の２本の端部フレーム２１，２２と、各端部フレーム２１，２２に直交し、それぞれのほぼ中心を連結する軸フレーム２３，２４とにより構成されている。

端部フレーム２１，２２は、所定の長さと厚みをする断面が略長方形の棒状部材である。ここで、端部フレーム２１，２２のうち、図３（ａ）で右側に位置するものを先端側端部フレーム２１と呼び、左側に位置するものを後端側端部フレーム２２と呼ぶ。これは、便宜上、搭載される磁気ヘッドスライダ１１の記録再生素子部が形成されている端部を先端部と設定し、これに対応して上記のように呼ぶこととする。

また、軸フレーム２３，２４は、上記端部フレーム２１，２２よりも肉厚の薄い板状の部材である。そして、その中心部分をフレーム自身の回転中心とし、後述するステージ４の支持軸４２が挿通される軸穴２７が形成されている。ここで、便宜上、軸フレーム２３，２４のうち、回転中心（軸孔２７）から図３（ａ）で右側、つまり、先端側端部フレーム２１側を先端側軸フレーム２３と呼び、回転中心から図３（ａ）で左側、つまり、後端側端部フレーム２２側を後端側軸フレーム２４と呼ぶ。また、各軸フレーム２３，２４の回転中心付近は、その幅が狭くなるよう内側に向かって切り欠き（凹部）が形成されている。

さらに、軸フレーム２３，２４の軸孔２７形成箇所には、軸フレーム２３，２４とほぼ垂直に突出し、端部フレーム２１，２２とほぼ平行に延びる、幅広のＰＺＴ連結部２５，２６が形成されている。このＰＺＴ連結部２５，２６は、軸フレーム２３，２４よりも肉厚であり、端部フレーム２１，２２とほぼ同様の厚みにて形成されている。ここで、ＰＺＴ連結部２５，２６のうち、先端側端部フレーム２１に向かって右側（図３（ａ）では下側）を右側ＰＺＴ連結部２５と呼び、先端側に向かって左側（図３（ａ）では上側）を左側ＰＺＴ連結部２６と呼ぶ。なお、ＰＺＴ連結部２５，２６は、後述するように、ＰＺＴ３を軸フレーム２３，２４の回転中心付近に容易に連結するために設けられている。

そして、上記フレーム２は、図３（ｂ）に示すように、上面がほぼ平坦に形成されており、積層状態にてＰＺＴ３が設けられている。なお、ＰＺＴ３は、印加される駆動信号に基づいて伸縮変形する部材である。

ＰＺＴ３は、４つの部材に分かれて形成されており、それぞれ端部フレーム２１，２２とＰＺＴ連結部２６とを連結するよう配置されている。具体的には、まず、先端側端部フレーム２１の先端側に向かって右側部分（図３（ａ）では下側部分）と、右側ＰＺＴ連結部２５と、を連結するＰＺＴ３ａが備えられている。そして、同様に、先端側端部フレーム２２の左側部分（図３（ａ）では上側部分）と、左側ＰＺＴ連結部２６と、を連結するＰＺＴ３ｂが備えられている。さらに、後端部側端部フレーム２２にも同様に、それぞれの左右部分（図３（ａ）では上側と下側部分）と、各ＰＺＴ連結部２６，２５と、をそれぞれ連結するＰＺＴ３ｄ，３ｃが備えられている。これにより、端部フレーム２１，２２と軸フレーム２３，２４とが、ＰＺＴ３にて連結された状態となっている。

ここで、各ＰＺＴ３は、略直角三角形形状に形成されており、その直角部分が端部フレーム２１，２２と軸フレーム２３，２４との直交する部分に対応するよう設けられている。つまり、直角部分を含む一辺部分が端部フレーム２１と連結し、もう一辺が軸フレーム２３とほぼ平行に位置し、１つの頂点部分がＰＺＴ連結部２５，２６と連結された状態にある。このように、ＰＺＴ３は、軸フレーム２５，２６上には配置されてはいない。つまり、軸フレーム２３，２４と端部フレーム２１，２２との連結箇所と軸孔２７（回転中心）とを結ぶ直線状には配置されない。これは、後述するように、ＰＺＴの伸縮によりフレーム２自身に、その回転中心周りの回転力を付勢するためである。

そして、各ＰＺＴ３は、連結された端部フレーム２１，２２とＰＺＴ連結部２５，２６との間において、軸フレーム２３，２４に沿って、それらが引張り合うよう、あるいは、押し合うよう、所定の電圧が印加されることにより収縮したり伸張するよう設定されている。

また、各ＰＺＴ３には、それぞれ駆動信号である電圧が印加されるための端子が形成されている（図示せず）。そして、この端子には、後述するように、マイクロアクチュエータを設置する装置上に形成された電圧を印加するためのトレース配線が接続されることとなる。

次に、図４を参照してアクチュエータ１を構成するステージ４について説明する。ステージ４は、略長方形で板状のステージ板４１と、そのほぼ中心に固着された断面円形で棒状の支持軸４２（軸部）と、により構成されている。ステージ板４１は、磁気ヘッドスライダ１１を載置して搭載するため、当該磁気ヘッドスライダ１１よりの大きな形状に形成されている。また、支持軸４２は、上記フレーム２に形成されている軸孔２７に挿通可能なよう公差を有するほぼ同一の径に形成されている。また、ステージ板４１及び支持軸４２は、セラミックや所定の金属などにより形成され、望ましくは、衝撃を吸収するために延性部材がよい。そして、ハーフエッチによる成形や、別途成形されたステージ板４１と支持軸４２とを組み立てて成形するなど、材料や成形方法は任意である。

そして、上記ステージ４は、図５に示すように、支持軸４２がフレーム２の軸孔２７に挿通され、かかる挿通部分に接着剤などが充填されて固着される。これにより、アクチュエータ本体とステージ４とが一体的となったアクチュエータ１が形成される。このとき、ステージ４のステージ板４１がフレーム２のＰＺＴ３装備側に位置するものの、当該ＰＺＴ３とステージ板４１との間には、所定の隙間が形成されている。従って、後述するように、ＰＺＴ３の動作がステージによって妨げられることは無い。また、支持軸４２は、その端部が軸孔２７を貫通するまで挿通される。そして、後述するように、この支持軸４２の端部が、マイクロアクチュエータが装着される装置と当接して、マイクロアクチュエータ自身の荷重受け部となると共に、その回転支点となる。

上述のようにして構成したアクチュエータ１を、ヘッドジンバルアッセンブリ１０の先端部に装着したときの様子を図６に示す。なお、この図においては、上方が磁気ディスク側となる。

この図に示すように、アクチュエータ１は、先端側端部フレーム２１及び後端側端部フレーム２２の下面側が、ロードビーム１３に装備されたフレキシャ１２に接着剤などで固着されることによって装着される。なお、先端側端部フレーム２１がヘッドジンバルアッセンブリ１０の先端側に位置するよう装着される。このとき、回転中心となる軸孔２７に挿通されたステージ４の支持軸４２の端部が、ロードビーム１３から磁気ディスク側に突出するディンプル１３ａの突起端と接触される。なお、ディンプル１３ａと支持軸４２とは固定されず、また、フレキシャ１２は薄板にて構成されておりばね性を有している。このため、支持軸４２の端部にてマイクロアクチュエータ自体の荷重がディンプル１３ａにて支持されると共に、かかるディンプル１３ａを支点として回転自在となっている。

そして、図６に示すように、ステージ４上には、磁気ヘッドスライダ１１が載置され、接着剤や半田などで固着される。このとき、記録再生素子部１１ａがヘッドジンバルアッセンブリ１０の先端側に、つまり、フレーム２の先端側端部フレーム２１側に位置するよう磁気ヘッドスライダ１１は配置される。さらに、この磁気ヘッドスライダ１１は、フレキシャ１２上に形成された記録再生信号を伝達するためのトレース配線と半田接続される。

このとき、フレキシャ１２は本体部と分離部とに分かれて構成されており、分離部に先端側端部フレーム２１が装着される。但し、本体部と分離部とはＦＰＣによって形成されたトレース配線によって一体的に連結されている。そして、分離部側では、例えば、トレース配線を分離部から浮かせて設置し、ステージ４上の磁気ヘッドスライダ１１に接続させる。また、フレキシャ１２の本体部からは、例えば、アクチュエータ１の各ＰＺＴ３に駆動電圧を印加するためのトレース配線が設置され、ＰＺＴ３上の接続端子に接続される。但し、トレース配線の接続方法は、上記方法に限定されない。例えば、フレキシャの裏側に形成され、アクチュエータ１のＰＺＴ３に接続されていてもよい。

［動作］
次に、図７を参照して、アクチュエータ１の動作を説明する。なお、この図においては、ステージ４を省略して図示している。また、上述同様に、図の右側をアクチュエータ１の先端側とし、図の下側をアクチュエータ１の先端側に向かって右側として説明する。

図７に示すように、各ＰＺＴ３にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、それぞれが伸縮する。ここで、まず、符号３ａに示すＰＺＴに着目すると、矢印にて示すように軸フレーム２３に沿った方向に収縮する。すると、連結されている先端側端部フレーム２１の右側部分には、右側ＰＺＴ連結部２５に向かって引張られる方向に力が付勢される。つまり、先端側端部フレーム２１の一部が回転中心付近に向かって引張られる。これにより、フレーム２自体には軸孔２７（支持軸４２）を中心に、矢印Ｙ１に示す方向に回転力が付勢される。

同時に、先端側軸フレーム２３を挟んで反対側に配置され、先端側端部フレーム２１の左側部分（図では上側部分）と左側ＰＺＴ連結部２６とを連結する、符号３ｂに示すＰＺＴが、矢印に示すように軸フレーム２３に沿った方向に伸張する。すると、連結されている先端側端部フレーム２１の左側部分には、左側ＰＺＴ連結部２６から押し出される方向に力が付勢される。つまり、先端側端部フレーム２１の一部が回転中心付近から押し出される。これにより、フレーム２自体には、上述した矢印Ｙ１方向と同一方向に、軸孔２７（支持軸４２）を中心とした回転力が付勢される。つまり、軸フレーム２３を挟んでそれぞれ逆方向に伸縮するようＰＺＴ３ａ，３ｂを配置し、かつ、駆動させることで、効率よく回転駆動させることができる。

さらに、後端側端部フレーム２２とＰＺＴ連結部２５，２６とをそれぞれ連結する符号３ｃ，３ｄに示すＰＺＴを、上述同様に、それぞれ逆方向に伸縮させる。このとき、軸フレーム２３，２４を境界として同一側に設けられたＰＺＴ、例えば、符号３ａと３ｃ、３ｂと３ｄとが、それぞれ逆方向に伸縮するよう電圧を印加する。つまり、図７に示すように、符号３ｃのＰＺＴは軸フレーム２４に沿った方向に伸張させ、符号３ｄのＰＺＴは収縮させる。すると、連結されている後端側端部フレーム２１の右側部分（図では下側部分）には、右側ＰＺＴ連結部２５から押し出される方向に力が付勢され、後端側端部フレーム２１の左側部分（図では上側部分）には、左側ＰＺＴ連結部２６に向かって引張られる方向に力が付勢される。これにより、フレーム２自体には、矢印Ｙ２方向に軸孔２７（支持軸４２）を中心とした回転力が付勢される。その結果、Ｙ１とＹ２とが同一方向となり、フレーム２に対して同一方向の回転力が効率よく付勢されることとなる。

また、各ＰＺＴ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをそれぞれ図７に示す方向とは逆方向に伸縮させることで、矢印Ｙ１，Ｙ２とは、逆回転方向にフレーム２を回転させることも可能である。

そして、上述したフレーム２の回転に伴い、軸孔２７に固定装備されたステージ４も回転することとなる。これにより、ステージ４上に装着された磁気ヘッドスライダ１１の記録再生素子部の位置を、支持軸４２を中心に回転、つまり、磁気ヘッドスライダ１１のほぼ中心を支点として遥動駆動させることができる。そして、上記アクチュエータ１を介して磁気ヘッドスライダ１１を装着したヘッドジンバルアッセンブリ１０を構成し、これを用いてハードディスクドライブ５０を構成することで、ほぼ磁気ディスク面に沿って磁気ヘッドスライダ１１を遥動させることができる。つまり、ボイスコイルモータによる駆動以外による磁気ヘッドスライダ１１の微小位置決めを行うことができる。特に、上記構成によると、フレーム２の強度が高く、広範囲な位置決め制御を実現することができる。

ここで、上記では、アクチュエータ１には４つのＰＺＴ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを装備したが、必ずしもそのような数であることに限定されない。少なくとも１つが設けられていればよい。なお、複数を設ける場合には、フレーム２に同一方向の回転力が付勢されるよう配置、及び、伸縮させるとよい。

また、ＰＺＴ３の形状、配置位置、さらには、伸縮方向も、図示したものに限定されず、伸縮することによりフレーム２に回転力を付勢するような形状、配置位置、伸縮方向に設定されていればよい。例えば、端部フレーム２１，２２の軸フレーム２３，２４との連結部分以外の箇所と、回転中心である軸孔２７や軸フレーム２３，２４とを連結して、伸縮するよう配置してもよい。

また、上記では、フレーム２と一体的に回転するステージ４を設けたアクチュエータ１を説明したが、ステージ４は必ずしも装備されていなくてもよい。フレーム２上に磁気ヘッドスライダ１１が装着できるスペースを確保できれば、かかるスペースに位置決め対象物を装着してもよい。

［製造方法］
次に、上述したアクチュエータ１の製造方法を、図８乃至図９を参照して説明する。まず、図８（ａ）に示すフレーム２の部材となるシリコン基板１０１，１０１’に対して、図８（ｂ）に示すように電極層１０２，１０２’と薄膜のＰＺＴ層１０３，１０３’を成膜し、これを２つ用意する。そして、図８（ｃ）に示すように、一方のシリコン基板をひっくり返し、ＰＺＴ１０３，１０３’同士を貼り合わせる。その後、図８（ｄ）に示すように、上側のシリコン基板層１０３’をエッチングにより除去する。これにより、最下層のシリコン基板１０１は後にフレーム２となり、その上部に積層されている電極層１０３、ＰＺＴ層１０２，１０２’、電極層１０３’は、後にＰＺＴ３となる。以下では、シリコン基板１０１をフレーム２と、電極層１０３，１０３’を含めたＰＺＴ層１０２，１０２’をＰＺＴ３と図示する。

続いて、図９（ａ）に示すように、シリコン基板１０１を上述したフレーム２の形状（図３参照）となるようエッチング成形する。このとき、積層されたＰＺＴ３のフレーム２との接合部分以外は、積層面側に露出するよう、完全にシリコン基板１０１を除去する。続いて、図９（ｂ）に示すように、ＰＺＴ３を上述した形状（図３参照）、つまり、４つの分離したＰＺＴ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとなるよう、エッチング成形する。さらに、図９（ｃ）に示すように、フレーム２のほぼ中心に貫通孔２７を形成するためのエッチングを行う。その後、図９（ｄ）に示すように、ステージ４の支持軸４２を貫通孔２７に装着させ、ステージ４を接着剤などで固着することで、アクチュエータ１を製造することができる。

これにより、予め薄膜ＰＺＴが上面に成膜されているシリコン基板を用いることで、フレーム２とＰＺＴ３の一体構造を容易に構成することができる。従って、製造工程の簡略化、及び、製造コストの削減を図ることができる。さらに、エッチングにてフレーム２やＰＺＴ３の形状を成形するため、機械的ストレスが内在することを抑制すると共に、複雑な形状のものを成形することができる。

さらにその後、上記アクチュエータ１をヘッドジンバルアッセンブリ１０に搭載する場合には、アクチュエータ１のフレーム２の端部（先端側端部フレーム２１、後端側端部フレーム）を、フレキシャ１２（本体部、分離部）に接着固定する。このとき、回転中心となる軸孔２７に挿通されたステージ４の支持軸４２の端部が、ロードビーム１３のディンプル１３ａの突起端と当接するよう配置して、アクチュエータ１を装着する。続いて、予めステージ上に装着した、あるいは、この段階において装着した磁気ヘッドスライダ１１と、フレキシャ上に設置されたトレース配線との半田接続を行う。同時に、トレース配線とＰＺＴ３に形成された接続端子との半田接続も行う。このようにして、上述したマイクロアクチュエータ１を磁気ヘッドスライダ１１を駆動するために用いるべく、ヘッドジンバルアッセンブリ、さらには、ハードディスクドライブを製造する。

本発明のマイクロアクチュエータは、ヘッドジンバルアッセンブリ（ハードディスクドライブ）に搭載して、磁気ヘッドスライダを微小位置決めするために用いることができるため、産業上の利用可能性を有する。

マイクロアクチュエータが搭載されるハードディスクドライブの一例を示す斜視図である。 マイクロアクチュエータが搭載されるヘッドスタックアッセンブリの一例を示す斜視図である。 マイクロアクチュエータ本体の構成を示す図である。図３（ａ）は上面図を示し、図３（ｂ）は側面図を示す。 ステージの構成を示す図である。図４（ａ）は上面図を示し、図４（ｂ）は側面図を示す。 マイクロアクチュエータ本体にステージを搭載したマイクロアクチュエータの構成を示す側面図である。 マイクロアクチュエータを搭載したヘッドジンバルアッセンブリの先端部の様子を示す図である。 マイクロアクチュエータの動作を説明するための説明図である。 マイクロアクチュエータの製造方法を示す説明図である。 マイクロアクチュエータの製造方法を示す説明図であり、図８の続きを示す。

符号の説明

１ マイクロアクチュエータ
２ フレーム
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ＰＺＴ（圧電素子）
４ ステージ
２１ 先端側端部フレーム（端部フレーム）
２２ 後端側端部フレーム（端部フレーム）
２３ 先端側軸フレーム（軸フレーム）
２４ 後端側軸フレーム（軸フレーム）
２５，２６ ＰＺＴ連結部（連結領域）
４１ ステージ板
４２ 支持軸（軸部）
１０ ヘッドジンバルアッセンブリ
１１ 磁気ヘッドスライダ
１２ フレキシャ
１３ ロードビーム
１４ ベースプレート
１５ ヘッドアーム
２０ ヘッドスタックアッセンブリ
３０ 磁気ディスク
４０ 筐体
５０ ハードディスクドライブ
１３ａ ディンプル

Claims (18)

1. 位置決め対象物を搭載するステージと、このステージが一体的に固定装着されるフレームと、このフレームに装備され印加される駆動信号に基づいて伸縮変形する圧電部材と、この圧電部材に駆動信号を印加する駆動装置と、を備え、
   前記圧電素子を、伸縮することにより前記フレームに回転力を付勢するよう配置した、
   ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
2. 前記フレームの少なくとも一部が回転中心又はその付近に対して引張られる、あるいは、押し出されるよう、前記圧電素子を配置した、ことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータ。
3. 前記圧電素子を、前記フレーム上の前記回転中心を通る部材及び当該部材との連結箇所を除いた一部と、前記回転中心又はその付近と、を連結して伸縮可能なよう配置した、ことを特徴とする請求項２記載のマイクロアクチュエータ。
4. 前記フレームを、前記回転中心を通る軸フレームと、この軸フレームの一端又は両端にほぼ直交して設けられた１つ又は２つの端部フレームと、により構成し、
   前記圧電素子を、前記端部フレームと前記軸フレームとを連結して伸縮するよう配置した、
   ことを特徴とする請求項３記載のマイクロアクチュエータ。
5. 前記軸フレームの回転中心付近に、当該軸フレームから突出する前記圧電素子の連結領域を形成した、ことを特徴とする請求項４記載のマイクロアクチュエータ。
6. 前記圧電素子を、それぞれ逆の伸縮動作を行うよう１つの前記端部フレームの前記軸フレームとの連結箇所を挟んで両側にそれぞれ設けた、ことを特徴とする請求項４又は５記載のマイクロアクチュエータ。
7. 前記軸フレームの両端にそれぞれ前記端部フレームを設けた場合に、前記軸フレームを境界として同一側に設けられた前記各圧電素子を、それぞれ逆に伸縮動作するよう配置した、ことを特徴とする請求項６記載のマイクロアクチュエータ。
8. 前記ステージを支持する軸部を前記フレームの回転中心に貫通させて当該フレームに固定装備し、この貫通された軸部の端部をマイクロアクチュエータの荷重受け部とする、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載のマイクロアクチュエータ。
9. 前記フレームは、シリコン基板であり、前記圧電素子は、前記シリコン基板上に予め成膜された薄膜ＰＺＴである、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載のマイクロアクチュエータ。
10. 前記位置決め対象物として前記ステージに磁気ヘッドスライダを搭載した請求項１乃至９記載のマイクロアクチュエータをフレキシャの先端部に備えた、ことを特徴とするヘッドジンバルアッセンブリ。
11. 前記フレームの回転中心を、前記フレキシャを保持するロードビームに形成された磁気ディスク側に向かって突出するディンプルにて軸支するよう、前記マイクロアクチュエータを備えた、ことを特徴とする請求項１０記載のヘッドジンバルアッセンブリ。
12. 前記フレームから貫通された前記ステージの軸部の端部を、前記ディンプルにて軸支した、ことを特徴とする請求項１１記載のヘッドジンバルアッセンブリ。
13. 請求項１０乃至１２記載のヘッドジンバルアッセンブリを備えたことを特徴とするハードディスクドライブ。
14. シリコン基板上に薄膜ＰＺＴを成膜する工程と、前記シリコン基板をフレーム成形する工程と、前記ＰＺＴを当該ＰＺＴが伸縮することにより前記フレームに回転力を付勢可能な形状に成形する工程と、位置決め対象物を搭載するステージを前記フレームに一体的に固定装備する工程と、を有することを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
15. 前記ステージをフレームに装備する工程は、前記フレームの回転中心に前記ステージを支持する軸部を貫通させて固定装備する、ことを特徴とする請求項１４記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
16. 前記フレームを成形する工程と、前記ＰＺＴを成形する工程は、エッチング成形である、ことを特徴とする請求項１４又は１５記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
17. 請求項１乃至９記載のマイクロアクチュエータを製造することを特徴とする請求項１４，１５又は１６記載の製造方法。
18. 請求項１４乃至１７記載の製造方法にて製造されたマイクロアクチュエータをフレキシャの先端部に装備する工程を備えたヘッドジンバルアッセンブリの製造方法であって、
    前記マイクロアクチュエータを前記フレキシャに装備する工程は、前記フレームから貫通された前記ステージの軸部の端部を、前記フレキシャを保持するロードビームに形成された磁気ディスク側に向かって突出するディンプルにて軸支して装備した、ことを特徴とするヘッドジンバルアッセンブリの製造方法。
    
    

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