JP2007059048A - ディスクドライブ装置用のマイクロアクチュエータ及びヘッドジンバルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 記録・再生ヘッドの位置調整を正確に行うことができるマイクロアクチュエータを提供する。
【解決手段】 本発明のマイクロアクチュエータ２１２は金属フレーム２５２を含み、該金属フレーム２５２は、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンション２１６に連結されている底支持板２５６と、ヘッドジンバルアセンブリのスライダ２１４を支持する頂支持板２５４と、底支持板２５６と頂支持板２５４をお互いに連結する一対のサイドアーム２５８、２５９と、を含む構成である。サイドアーム２５８、２５９は、底支持板２５６と頂支持板２５４のそれぞれの側辺から直交するように延在している。各サイドアームには圧電素子２４２，２４３が装着されている。また、各圧電素子２４２，２４３は複数の圧電部２６０，２６２を含み、各圧電素子２４２，２４３の通電によりサイドアーム２５８，２５９を選択的に移動させる。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、データ記録用ディスクドライブ装置に係り、特にディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に使用されるマイクロアクチュエータに関する。より詳しくは、記録及び再生ヘッドの位置調整を正確に実行させることができるマイクロアクチュエータに関する。

ディスクドライブ装置は、磁気媒体を用いてデータを記録する装置としてよく利用されている。このディスクドライブ装置は、磁気媒体の上方に設けられた移動式の記録／再生ヘッドによって、該磁気媒体からのデータの記憶／再生を選択的に行う装置である。

従来、ユーザは、磁気ディスク装置に対し、高記録密度化、記憶／再生操作の迅速化及び高精度化を要望してきた。このため、磁気ディスク装置の各メーカは、例えば、磁気ディスクのトラック幅やトラックピッチを小さくしてトラックの密度を増加させ、間接的に磁気ディスクの記録容量を増加させることで、記録密度の高い磁気ディスクドライブ装置を鋭意開発してきた。但し、トラック密度の増加に伴い高密度化した磁気ディスクに対して、迅速且つ高精度に記憶／再生操作を行うために、記録／再生ヘッドに対する位置制御にも高精度化が要求されていた。しかしながら、従来の技術を利用して記録／再生ヘッドを迅速且つ高精度的に磁気ディスクに配置させることは、トラック密度の増加に伴い極めて難しくなってきている。このようなトラック密度のますますの増加に伴って、記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善させる技術が検討されている。

各メーカは記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善するために、第二駆動器（即ちマイクロアクチュエータ）を採用している。このマイクロアクチュエータは、１つの主駆動器と共に駆動し、記録／再生ヘッドの位置決め及び記憶／再生操作を行う。このマイクロアクチュエータが備えられたハードディスクドライブを二駆動器システムと呼んでいる。

従来、記憶／再生操作の速度を高め、高密度の磁気ディスクでの記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現するために、二駆動器システムが多く開発されてきた。このような二駆動器システムは、１つの主駆動器であるボイスコイルモータと、１つの副駆動器であるマイクロアクチュエータ（例えば、圧電素子マイクロアクチュエータ）と、を含む構成である。ボイスコイルモータはサーボ制御システムにより制御され、該サーボ制御システムは駆動アームの回転を引き起こさせる。この駆動アームは、記録／再生ヘッドを搭載しており、該記録／再生ヘッドを記録媒体の特定のトラック上に配置させる。圧電素子マイクロアクチュエータはボイスコイルモータ駆動器と共に使用されることで、記憶／再生操作の迅速化、及び記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現する。すなわち、ボイスコイルモータ駆動器は、記録／再生ヘッドの位置決めを低い精度で調整するが、圧電素子マイクロアクチュエータは記録媒体に対する記録／再生ヘッドの位置決めを高い精度で調整する。これら２つの駆動器を用いることにより、高密度の磁気ディスクから情報の記憶／再生を迅速且つ高精度に行うことができる。

従来、記憶／再生ヘッドの位置決めに使用されるマイクロアクチュエータは圧電素子を含む構成である。このような圧電素子マイクロアクチュエータは、該マイクロアクチュエータ上の圧電素子を選択的に伸縮又は拡張するように該圧電素子を駆動させる電子回路構造を有している。圧電素子マイクロアクチュエータは、このような構造を有していることで、圧電素子の伸縮又は拡張によってマイクロアクチュエータを駆動させ、更には記憶／再生ヘッドを動作させることができる。この記憶／再生ヘッドの動作は、ボイスコイルモータ駆動器のみを使用している磁気ディスクドライブユニットと比べ、記憶／再生ヘッドの位置をより迅速且つ高精度に調整することができる。このような従来例に関する圧電素子マイクロアクチュエータは、多くの特許文献に開示されている。例えば、発明の名称が「ヘッド素子の微小位置決め用アクチュエータ、該アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置、該アクチュエータの製造方法及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」である特許文献１や、発明の名称が「微小位置決め用アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」である特許文献２に開示されている。

図１及び図２は、従来のディスクドライブユニットを示す図である。磁気ディスク１０１は、スピンドルモータ１０２上に装着され、このスピンドルモータ１０２の駆動により回転する。ボイスコイルモータアーム１０４にはヘッドジンバルアセンブリ１００が搭載されており、このヘッドジンバルアセンブリ１００はスライダ１０３を備えたマイクロアクチュエータ１０５を含み、このスライダ１０３には記憶／再生ヘッドが配置されている。ボイスコイルモータは、ボイスコイルモータアーム１０４の動作を制御し、更には、スライダ１０３が磁気ディスク１０１の表面で一つのトラックから他のトラックへ移動することを制御する。これにより、記憶／再生ヘッドは磁気ディスク１０１に対して情報の記録／再生を行うことができる。ディスクドライブユニットを駆動する場合は、記憶／再生ヘッドを含むスライダ１０３と、回転する磁気ディスク１０１との間に空気流によって揚力が生じる。この揚力は、ヘッドジンバルアセンブリ１００のサスペンションに印加され、弾性力の大きさが同一で方向が相反する際には互いに平衡となる。これにより、ボイスコイルモータアーム１０４は、磁気ディスク１０１が回転する際に、その表面の上方に一定の浮上量が維持される。

図３は、図１及び図２の中で二駆動器を含むディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ１００を示す図である。さて、スライダ１０３は、ボイスコイルモータとヘッドジンバルアセンブリ１００の固有許容差のため、迅速且つ正確に位置決めを制御できないことがある。従って、記憶／再生ヘッドは、磁気ディスクからの情報を確実に記録／再生できないおそれもある。そこで、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５を提供することにより、スライダと記憶／再生ヘッドの位置決めを実行する制御精度を向上させている。具体的には、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、ボイスコイルモータよりも小さい幅度でスライダ１０３の位置を調整し、これによりボイスコイルモータとヘッドジンバルアセンブリ１００の共振許容差を補う。この圧電素子マイクロアクチュエータ１０５により、例えば、更に小さいトラックピッチに応用させることも可能となり、また、ディスクドライブ装置のトラック密度（ＴＰＩ、毎インチ当たりのトラック数）を５０％向上させると共に、スライダのシーク時間と位置決め時間を減少させることもできる。このようにして、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、ディスクドライブ装置内の情報記録ディスク表面の記録密度を大幅に向上させる。

図３及び図４に示すように、従来の圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、２つのセラミックアーム若しくはサイドアーム１０７を備えたＵ字状セラミックフレームを含み、セラミックアーム１０７毎に圧電素子が配置されている。２つのセラミックアーム１０７は、その中央部にスライダ１０３を固定支持し、且つ、セラミックアーム１０７の動作によりスライダ１０３を移動させる。この圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、サスペンション１１３のフレキシャ１１４に機械的に連結されている。圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、３つの導電性連結ボール１０９（金ボール半田付け、若しくは、ハンダボール半田付け；gold ball bonding or solder ball bonding、 GBB or SBB）によりセラミックアーム１０７の両側に位置するサスペンショントレース１１０に固定される。なお、スライダ１０３は、４つの金属ボール１０８（GBB、若しくは、SBB）によってサスペンショントレース１１０に装着される。

図５は、スライダ１０３が圧電素子マイクロアクチュエータ１０５に装着される過程を示す図である。図５に示すように、スライダ１０３は、２つの接着位置１０６（図３を参照）でエポキシ樹脂接着剤１１２により２つのセラミックアーム１０７に連結される。これにより、スライダ１０３は圧電素子マイクロアクチュエータ１０５のセラミックアーム１０７の駆動によって動作する。この圧電素子マイクロアクチュエータ１０５の各セラミックアーム１０７には圧電素子１１６が装着されてあり、この圧電素子１１６に通電することによってスライダ１０３の動作が制御される。即ち、サスペンショントレース１１０によって電圧が印加された際に、圧電素子１１６が伸縮され、Ｕ字状のフレームの２つのセラミックアーム１０７が変形される。従って、スライダ１０３は磁気ディスクのトラック上で移動し、これにより記憶／再生ヘッドの位置を高精度に調整する。このような方式により、スライダ１０３の位置移動を制御することができ、更には、スライダの位置を高精度に調整することができる。

上述のように、ディスクドライブ装置は圧電素子マイクロアクチュエータによって、効率的且つ信頼性の高いスライダの高精度位置調整の方法を提供しているが、種々の問題も存在している。具体的には、上述の方法ではＵ字状のセラミックフレームを含んでいるが、セラミック材料の脆弱性によって自身の耐衝撃性に影響を与えている。したがって、振動が発生した際には、セラミック材料の脆弱性のため、セラミック微粒子を産出することもある。更には、マイクロアクチュエータの付加ユニットは、ヘッドジンバルアセンブリの静態及び動態性能に影響を与える（例えば、共振性能及び浮上の安定性）。また、セラミック材料は、製造とプロセス処理にも影響を与えている。
以上の問題点に鑑みて、この問題を解決するヘッドジンバルアセンブリ及びディスクドライブ装置に適用されるマイクロアクチュエータを提供することが望まれていた。
特開２００２−１３３８０３号公報 特開２００２−０７４８７１号公報

本発明の第一の目的は、上記目的を解決することのできる、金属フレームを含むマイクロアクチュエータを提供することにある。
本発明の第二の目的は、上記目的を解決することのできる、複数の圧電部を含むマイクロアクチュエータを提供することにある。
本発明の第三の目的は、上記目的を解決することのできる、ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータを提供することにある。

本発明は、ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、このマイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、底支持板と頂支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、各サイドアームに装着される圧電素子と、を含み、ここで、サイドアームは、底支持板と頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、各圧電素子は複数の圧電部を含み、各圧電素子への通電によりサイドアームを選択的に移動させることを特徴とする。

また、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、一対のサイドアームと、板体と、当該板体と一対のサイドアームを連結する複数の連結アームと、各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、各圧電素子の通電によりサイドアームを選択的に移動させる、ことを特徴とする。

また、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、一対のサイドアームと、サイドアームの間に連結されている板体と、各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、各圧電素子の通電によりサイドアームを選択的に移動させる、ことを特徴とする。

また、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、板体と、当該板体の一方に連結されている第一対のサイドアーム及び当該板体の他方に連結されている第二対のサイドアームと、各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、各圧電素子の通電によりサイドアームを選択的に移動させることを特徴とする。

また、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリであって、マイクロアクチュエータと、スライダと、マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含み、ここで、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、底支持板と頂支持板をお互いに連結する一対のサイドアームと、各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、ここで、サイドアームは、底支持板と頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、各圧電素子は複数の圧電部を含み、各圧電素子の通電によりサイドアームを選択的に移動させることを特徴とする。

また、本発明は、ディスクドライブ装置であって、ヘッドジンバルアセンブリと、ヘッドジンバルアセンブリに連結される駆動アームと、磁気ディスクと、該磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、を含み、ここで、ヘッドジンバルアセンブリは、マイクロアクチュエータと、スライダと、前記マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含み、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、金属フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、底支持板と頂支持板をお互いに連結する一対のサイドアームと、各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、ここで、サイドアームは、底支持板と頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、各圧電素子は複数の圧電部を含み、各圧電素子の通電によりサイドアームを選択的に移動させる、ことを特徴とする。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明する。なお、添付した図面の中で、同一部分または相当する部分には同一の符号を付す。
上述のように、本発明は、記憶／再生ヘッドの位置をマイクロアクチュエータによって高精度に調整することを特徴とする。本発明では、圧電マイクロアクチュエータを提供することにより、耐衝撃性、スライダの静態性能及び共振性能、若しくはヘッドジンバルアセンブリの製造性能を向上させる。これらヘッドジンバルアセンブリの各種性能を向上させることにより、ディスクドライブ装置全体の性能若しくは製造性能も向上させることができる。

続いて、ヘッドジンバルアセンブリに備えられるマイクロアクチュエータの複数の実施形態に関して説明する。ここで、該マイクロアクチュエータは、添付した図面のようなヘッドジンバルアセンブリの特定構造に限られるものではなく、何れかのマイクロアクチュエータに備えられて、各種性能を向上させることを目的としたディスクドライブ装置に適用されるものである。即ち、本発明は、マイクロアクチュエータが備えられた様々な分野の装置に適用される。

〔第１の実施形態〕
図６乃至図１３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータ２１２を含むヘッドジンバルアセンブリ２１０を示した図である。このヘッドジンバルアセンブリ２１０は、圧電マイクロアクチュエータ２１２と、スライダ２１４と、これら圧電マイクロアクチュエータ２１２とスライダ２１４を支持若しくは搭載するサスペンション２１６と、を含む構成である。

上述のように、このサスペンション２１６は、基板２１８と、ロードビーム２２０と、ヒンジ２２２と、フレキシャ２２４と、該フレキシャ２２４上の内外サスペンショントレース２２６，２２７と、を含む構成である。基板２１８は、取付け孔２２８を通して、サスペンション２１６がディスクドライブ装置のボイスコイルモータの駆動アームに連結される。この基板２１８の形状は、ディスクドライブ装置の配置関係及び種類によって変更することができる。また、基板２１８は、硬い若しくは剛性の高い材料（例えば、金属）によって形成されており、これにより、サスペンション２１６を安定的にボイスコイルモータの駆動アームに固定することができる。

ヒンジ２２２は、例えば、半田付けによって、基板２１８とロードビーム２２０に装着される。図に示すように、このヒンジ２２２は、基板２１８の取付け孔２２８と対応する孔２３０を備えている。なお、ヒンジ２２２は、ロードビーム２２０を支持する際に使用される固定バー２３２を更に備えている。

ロードビーム２２０は、例えば、半田付けによって、ヒンジ２２２の固定バー２３２上に固定される。このロードビーム２２０には、フレキシャ２２４に係合する突起部２３４が形成されている（図８を参照）。ここで、ロードビーム２２０は、剛性体として機能している。また、ロードビーム２２０には、選択的にリフトタブ２３６が形成されてあり、磁気ディスクが回転しない場合、ヘッドジンバルアセンブリ２１０は、このリフトタブ２３６によって磁気ディスクから離間することができる。

フレキシャ２２４は、半田付け、若しくは重ね合わせ（lamination）によって、ヒンジ２２２とロードビーム２２０に装着される。このフレキシャ２２４には、圧電マイクロアクチュエータ２１２をサスペンション２１６に連結するために用いられるサスペンションタング２３８が備えられている（図８、図１２を参照）。このサスペンションタング２３８は、ロードビーム２２０上の突起部２３４と互いに係合する。また、ロードビーム２２０には、位置制限装置２２１が更に延在されており、これにより、ディスクドライブ装置が駆動する場合、若しくはサスペンションやディスクドライブ装置等に機械的な振動が生じた場合に、サスペンションタング２３８の動作を制限することができる。なお、フレキシャ２２４のサスペンショントレース２２６，２２７は、複数の接続パッド２４０（外部の制御システムと連結する）を通じて、スライダ２１４、圧電マイクロアクチュエータ２１２上の圧電素子２４２，２４３に電気的に連結される。このサスペンショントレース２２６，２２７は、フレキシブルプリント回路（FPC）からなり、また、何れかの適当な数量を持つトレースであればよい。

図７、図８及び図１２に示すように、接続パッド２４４は、内部サスペンショントレース２２６と直接連結されており、これにより、内部サスペンショントレース２２６と圧電マイクロアクチュエータ２１２の接続パッド２４６が電気的に連結される。また、接続パッド２４８は、外部サスペンショントレース２２７と直接連結されており、これにより、外部サスペンショントレース２２７とスライダ２１４上の接続パッド２５０が電気的に連結される。

ボイスコイルモータはディスクドライブ装置に配置されて、駆動アームの駆動を制御し、更には、ヘッドジンバルアセンブリ２１０の駆動を制御する。これにより、ヘッドジンバルアセンブリ２１０は、ディスクドライブ装置内の磁気ディスク上に予定される何れかの情報トラックにスライダ２１４及び記憶／再生ヘッドを位置決めさせる。この圧電マイクロアクチュエータ２１２は、ディスクドライブ装置の正確且つ迅速な位置制御を実現するために適用される。これにより、磁気ディスクの動作過程において、スライダ２１４のシーク時間と位置決め時間が減少される。従って、ヘッドジンバルアセンブリ２１０がディスクドライブ装置内に一体的に形成された際には、二駆動器システムが形成されている。ここで、ボイスコイルモータは記憶／再生ヘッドの大きな位置調整を行い、圧電マイクロアクチュエータ２１２は記憶／再生ヘッドの小さな位置調整を実施する。

図１１及び図１２は、圧電マイクロアクチュエータ２１２を、スライダ２１４及びサスペンション２１６から取り出す過程を示した図である。これらの図に示すように、圧電マイクロアクチュエータ２１２は、フレーム２５２と、このフレーム２５２上に装着される圧電素子２４２，２４３と、を含む構成である。このフレーム２５２は、頂支持板２５４と、底支持板２５６と、この頂支持板２５４と底支持板２５６を連結するサイドアーム２５８，２５９と、を有している。圧電素子２４２，２４３は、フレーム２５２のサイドアーム２５８，２５９にそれぞれ装着されて圧電マイクロアクチュエータ２１２が形成される。このフレーム２５２は金属によって形成されている。しかしながら、フレーム２５２は、他の適当な材料から形成してもよく、例えば、硬質重合体から形成されることもできる。

図１１に示すように、サイドアーム２５８，２５９は、頂支持板２５４と底支持板２５６の２つの対向する端部から延在して形成される。この図に示すように、頂支持板２５４、底支持板２５６、及び対応するサイドアーム２５８，２５９の間には、複数の凹部が形成されている。これにより、サイドアーム２５８，２５９は、より大きな動作の自由度を持つことが可能である。

図７、図８、図１１、図１２に示すように、圧電素子２４２，２４３は、それぞれ２つの圧電部２６０，２６２を含む。また、圧電素子２４２，２４３には、複数の接続パッド２４６（実施形態では２つの接続パッド）が形成されており、これにより、圧電素子２４２，２４３と内部サスペンショントレース２２６が電気的に連結される。圧電部２６０，２６２は、セラミック圧電素子、若しくは薄膜圧電素子から適用されることができ、また、単層、若しくは多層構造に形成されることもできる。

本発明の１つの実施形態において、図９に示すように、圧電部２６０，２６２は、それぞれ分散型（bulktype）セラミック圧電構造をしている。本発明の実施形態における他の変形例の一つとして、図９に示すように、圧電部２６０，２６２は、ベース２７０と、圧電構造２７２と、を含む構成である。ベース２７０はセラミック材料によって形成され、圧電構造２７２は多層圧電構造に形成されることができる。多層圧電構造は複数の電極２７４，２７６を含み、電極の間には圧電クリスタルが挟まれている。電極２７４，２７６に電圧が印加された際に、圧電クリスタルは圧電特性を持って作動する。他の変形例として、圧電構造２７２は単層圧電構造になることも可能である。また、他の変形例において、圧電部２６０，２６２はベース２７０を備えずに圧電構造だけを備えていてもよい。

また、他の変形例において、図１０に示すように、圧電部２６０，２６２は、それぞれ薄膜圧電片を含む構成とすることもできる。図に示すように、圧電部２６０，２６２は、それぞれ二層圧電構造２７８及びベース２８０を有している。二層圧電構造２７８の中で各層は、２つの電極２８２を備え、該２つの電極２８２の間には、薄膜圧電層２８４が挟まれている。二層圧電構造２７８の２つの層面は、エポキシ樹脂接着剤によって連結される。本発明の実施形態において、ベース２８０は、シリコン材料や酸化マグネシウム材料などから形成されることができる。電極２８２に電圧が印加された際には、圧電層２８４は圧電特性をもって作動する。

図７、図８、図１３に示すように、フレーム２５２は、底支持板２５６を介してサスペンション２１６上に連結される。例えば、この底支持板２５６は、エポキシ樹脂接着剤、樹脂、レーザ溶接等の接着方式により、フレキシャ２２４のサスペンションタング２３８上に装着される。また、対応する圧電素子２４２，２４３上に位置する複数の圧電接続パッド２４６（例えば、２つの接続パッド）は、導電性連結ボール２８６（金ボール半田付け、若しくはハンダボール半田付け；GBB 若しくは SBB）を通じて内部サスペンショントレース２２６上に対応する接続パッド２４４と電気的に連結される。これにより、電圧が内部サスペンショントレース２２６を通じて圧電素子２４２，２４３に印加される。

フレーム２５２は、頂支持板２５４を介してスライダ２１４に連結される。具体的には、このスライダ２１４の一端に、浮上板２８８上のスライダ接続パッド２４８に対応するように複数の接続パッド２５０（例えば、４つの接続パッド）が配置されている。頂支持板２５４は、その上に位置するスライダ２１４を支持し、また、スライダ接続パッド２４８は、例えば、導電性連結ボール２９０（金ボール半田付け、若しくはハンダボール半田付け；GBB 若しくは SBB）等を通じてスライダ２１４上の対応する接続パッド２５０と電気的に連結される。これにより、頂支持板２５４はスライダ２１４に連結され、また、スライダ２１４及びその記録再生素子は、サスペンション２１６の外部サスペンショントレース２２７に電気的に連結される。なお、サスペンションタング２３８とスライダ２１４の間には、平行間隙２９２が形成されている。これにより、スライダ２１４が作動する際には、このスライダ２１４を自在に移動させることができる（図８を参照）。

本発明の実施形態において、ヘッドジンバルアセンブリ２１０の形成工程は、次のとおりである。即ち、先ず、圧電素子２４２，２４３を、フレーム２５２上の対応するサイドアームに連結し（図１１を参照）、その後、スライダ２１４をこのフレーム２５２の上に連結し（図１２を参照）、最後に、スライダ２１４と圧電素子２４２，２４３を備えたフレーム２５２をサスペンション２１６に連結する（図１３を参照）。

圧電マイクロアクチュエータ２１２は、圧電素子２４２，２４３が備えられたフレーム２５２を含んでいるため、強い耐衝撃性を持っている。このような構造は、体積が小さくて、スライダの静態性能を向上させることができる（例えば、共振性能及び浮上の安定性）。また、金属フレームは、レーザ溶接によりトレース一体型（CIS）若しくはトレース組合型（TSA）のサスペンションに簡単に連結されることができ、従って、製造工程において、更に高精度に制御することができる。また、このような構造とすることにより、製造とプロセス処理がより簡単になる。更に、圧電マイクロアクチュエータ２１２は、高い共振性能を持つ長いストロークにより動作させることができる。

〔第２の実施形態〕
図１４、図１５は、本発明の第２の実施形態に関する圧電マイクロアクチュエータ３１２を示す図である。本実施形態において、フレーム３５２は、サイドアーム３５８，３５９と、板体３６４と、板体３６４とサイドアーム３５８，３５９を連結する連結アーム３６６，３６８と、を含む構成である。図に示すように、サイドアーム３５８，３５９は交差するように板体３６４に連結されている。ここで、連結アーム３６６はサイドアーム３５８の前部に連結されてあり、連結アーム３６８はサイドアーム３５９の後部に連結されてある。圧電部２６０，２６２を含む圧電素子２４２，２４３は、それぞれのサイドアーム３５８，３５９に装着されている。

スライダ２１４は、その後側面（trailing side edge）がサイドアーム３５８に装着されており、その前側面（leading side edge）がサイドアーム３５９に装着されている。このスライダ２１４は、エポキシ樹脂接着剤３９４等によりフレーム３５２に装着されている。図１５に示すように、プラスの電圧が圧電素子２４２，２４３に印加された際には、圧電素子２４２，２４３が縮み、この縮み動作によってサイドアーム３５８，３５９が曲げられる。このような動作は、スライダ２１４を両側からお互いに反対する方向に引き出し、これによりスライダ２１４を回転させる捻りモーメントが発生する。なお、第２の実施形態の圧電マイクロアクチュエータ３１２は、第１の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータ２１２と同一部分または相当する部分には、同一符号を付しその部分の詳細な説明は省略する。

〔第３の実施形態〕
図１６、図１７は、本発明の第３の実施形態に関する圧電マイクロアクチュエータ４１２を示す図である。第３の実施形態の圧電マイクロアクチュエータ４１２は第２の実施形態の圧電マイクロアクチュエータ３１２と大体類似している。異なる構成としては、フレーム４５２が、交差するように板体４６４に連結されているサイドアーム４５８，４５９を含み、連結アーム４６６はサイドアーム４５８の後部に連結され、連結アーム４６８はサイドアーム４５９の前部に連結されたことである。スライダ２１４は、その前側面（leading side edge）がサイドアーム４５８に装着されており、その後側面（trailing side edge）がサイドアーム４５９に装着されている。また、このスライダ２１４はフレーム４５２に部分的に装着されている。スライダ２１４は、エポキシ樹脂接着剤４９４等によりフレーム４５２に装着されている。図１７に示すように、この圧電マイクロアクチュエータ４１２の動作は、圧電マイクロアクチュエータ３１２とほぼ同様の動作をする。

〔他の実施形態４〕
図１８は、本発明の第４の実施形態に関する圧電マイクロアクチュエータ５１２を示す図面である。本実施形態において、圧電マイクロアクチュエータ５１２はＮ字形状であり、該圧電マイクロアクチュエータ５１２は、サイドアーム５５８，５５９と、該サイドアーム５５８，５５９に連結されている板体５６４と、を含む構成である。同図に示すように、サイドアーム５５８，５５９と板体５６４は交差するように連結されている。ここで、板体５６４の一端はサイドアーム５５８の前部に連結されてあり、板体５６４の相反する一端はサイドアーム５５９の後部に連結されてある。圧電部２６０，２６２を含む圧電素子２４２，２４３は、それぞれのサイドアーム５５８，５５９に装着されている。また、スライダ２１４（図示せず）は、サイドアーム５５８，５５９のそれぞれの自由端に装着されることができる。

〔他の実施形態５〕
図１９は、本発明の第５の実施形態に関する圧電マイクロアクチュエータ６１２を示す図面である。この圧電マイクロアクチュエータ６１２は圧電マイクロアクチュエータ５１２と大体類似している。異なる構成としては、フレーム６５２が、交差するように板体６６４に連結されているサイドアーム６５８，６５９を含み、ここで板体６６４の一端はサイドアーム６５８の後部に連結され、板体６６４の相反する一端はサイドアーム６５９の前部に連結されたことである。

〔他の実施形態６〕
図２０、図２１は、本発明の第６の実施形態に関する圧電マイクロアクチュエータ７１２を示す図面である。本実施例において、圧電マイクロアクチュエータ７１２はＨ字形に形成されている。具体的には、フレーム７５２は、板体７６４と、この板体７６４に連結されているそれぞれ一対のサイドアームと、を含む構成である。即ち、この板体７６４の一側端には、一対のサイドアーム７５８a、７５８ｂが備えられてあり、その対向する他の一側端には、一対のサイドアーム７５９a、７５９ｂが備えられてある。上述のように、圧電マイクロアクチュエータ７１２は４つの圧電素子２４２a、２４２ｂ、２４３a、２４３ｂを含み、これらの圧電素子は、それぞれ４つのサイドアーム７５８a、７５８ｂ、７５９a、７５９ｂに連結されている。図２１は、圧電マイクロアクチュエータ７１２の装配図である。

以上、本発明の実施形態において説明した圧電マイクロアクチュエータ２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２を含むヘッドジンバルアセンブリ２１０は、ハードディスクドライブ（HDD）に適用されることができる。このハードディスクドライブは図１に示すような装置とすることができる。なお、ハードディスクドライブの構造、動作、及び製造プロセスは、当業者にとって周知の技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。圧電マイクロアクチュエータは、何れかのマイクロアクチュエータを備えているディスクドライブ装置、並びに何れかのマイクロアクチュエータを備えている装置に応用されることができる。特に実施形態として、この圧電マイクロアクチュエータは、高い回転速度を有するディスクドライブ装置に適用されることができる。

以上、好ましい実施形態に従って本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱せずに様々な変形が可能であり、そして本発明は本明細書に記載した細部に限定されるものではない。

従来技術におけるディスクドライブユニットの斜視図である。 従来技術のディスクドライブユニットの一部斜視図である。 従来技術のヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。 図３に示すヘッドジンバルアセンブリの一部拡大斜視図である。 図３、図４に示すヘッドジンバルアセンブリのマイクロアクチュエータ内にスライダを装着する過程を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータを含むヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。 図６に示すヘッドジンバルアセンブリの一部の斜視図である。 図７に示すヘッドジンバルアセンブリの側面図である。 図６に示す圧電マイクロアクチュエータの圧電素子の一実施例を示す断面図である。 図６に示す圧電マイクロアクチュエータの圧電素子の他の実施例を示す断面図である。 図６に示す圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 図６に示すヘッドジンバルアセンブリの展開斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るマイクロアクチュエータの支持部材の図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は支持部材の組立図、（ｃ）はスライダが装着されているマイクロアクチュエータの分解図、（ｄ）は組立図である。 本発明の第２の実施形態に係るスライダ及び圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 図１４に示すスライダ及び圧電マイクロアクチュエータの装着後の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るスライダ及び圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 図１６に示すスライダ及び圧電マイクロアクチュエータの装着後の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 本発明の第６の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータの展開斜視図である。 図２０に示す圧電マイクロアクチュエータの装着後の斜視図である。

符号の説明

２１０：ヘッドジンバルアセンブリ、２１２：圧電マイクロアクチュエータ、２１４：スライダ、２１６：サスペンション、２１８：基板、２２０：ロードビーム、２２２：ヒンジ、２２４：フレキシャ、２２６：内部サスペンショントレース、２２７：外部サスペンショントレース、２２８：取付け孔、
２５２：フレーム、２４２，２４３：圧電素子、２５４：頂支持板、２５６：底支持板、２５８，２５９：サイドアーム、２６０，２６２：圧電部、２７０：ベース、２７２：圧電構造、２７８：二層圧電構造、２８０：ベース、２８８：浮上板、
３１２：圧電マイクロアクチュエータ、３５２：フレーム、３５８，３５９：サイドアーム、３６４：板体、３６６，３６８：連結アーム、
４１２：圧電マイクロアクチュエータ、４５２：フレーム、４５８，４５９：サイドアーム、４６４：板体、４６６：連結アーム、
５１２：圧電マイクロアクチュエータ、５５８，５５９：サイドアーム、５６４：板体、
６１２：圧電マイクロアクチュエータ、６５８，６５９：サイドアーム、６６４：板体、
７１２：圧電マイクロアクチュエータ、７５２：フレーム、７５８ａ，７５８ｂ，７５９ａ，７５９ｂ：サイドアーム、７６４：板体、

Claims (38)

1. ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、
   当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
   前記金属フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、前記底支持板と前記頂支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、前記各サイドアームに装着される圧電素子と、を含み、
   ここで、前記サイドアームは、前記底支持板と前記頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、前記各圧電素子への通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
   ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
2. 前記各圧電素子は、少なくとも２つ以上の圧電部を含む、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. 前記各圧電素子は、セラミック圧電素子、若しくは、薄膜圧電素子である、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。
4. 前記各圧電素子は単層圧電片を含む、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。
5. 前記各圧電素子は多層圧電片を含む、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。
6. 前記各圧電部はベースと圧電構造を含む、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。
7. 前記圧電構造は多層圧電片であり、当該多層圧電片は複数の電極及び前記複数の電極の間に挟まれる圧電クリスタルを含む、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. 前記各圧電部はベースと多層圧電構造を含む、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。
9. 前記多層圧電構造の各層には２つの電極が備えられてあり、前記２つの電極の間には１つの薄膜圧電層が挟まれている、ことを特徴とする請求項８記載のマイクロアクチュエータ。
10. ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、
    当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
    前記金属フレームは、一対のサイドアームと、板体と、当該板体と前記一対のサイドアームを連結する複数の連結アームと、前記各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、前記各圧電素子の通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
11. 前記サイドアームは交差するように前記板体に連結されてあり、その中で、一方の連結アームは該１つのサイドアームの前部に連結され、他方の連結アームは他の１つのサイドアームの後部に連結される、ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータ。
12. 前記各圧電素子は、少なくとも２つの圧電部を含む、ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータ。
13. 前記各圧電素子は、セラミック圧電素子、若しくは、薄膜圧電素子である、ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータ。
14. 前記各圧電素子は単層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータ。
15. 前記各圧電素子は多層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータ。
16. ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、
    当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
    前記金属フレームは、一対のサイドアームと、前記サイドアームの間に連結されている板体と、前記各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、前記各圧電素子の通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
17. 前記サイドアームは交差するように前記板体に連結されており、その中で、一方の連結アームは該１つのサイドアームの前部に連結され、他方の連結アームは他の１つのサイドアームの後部に連結される、ことを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータ。
18. 前記各圧電素子は、少なくとも２つの圧電部を含む、ことを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータ。
19. 前記各圧電素子は、セラミック圧電素子、若しくは、薄膜圧電素子である、ことを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータ。
20. 前記各圧電素子は単層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータ。
21. 前記各圧電素子は多層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータ。
22. ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、
    当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
    前記金属フレームは、板体と、当該板体の一方に連結されている第一対のサイドアーム及び当該板体の他方に連結されている第二対のサイドアームと、前記各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、ここで、前記各圧電素子の通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
23. 前記各圧電素子は、少なくとも２つの圧電部を含む、ことを特徴とする請求項２２記載のマイクロアクチュエータ。
24. 前記各圧電素子は、セラミック圧電素子、若しくは、薄膜圧電素子である、ことを特徴とする請求項２２記載のマイクロアクチュエータ。
25. 前記各圧電素子は単層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項２２記載のマイクロアクチュエータ。
26. 前記各圧電素子は多層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項２２記載のマイクロアクチュエータ。
27. ヘッドジンバルアセンブリであって、
    マイクロアクチュエータと、スライダと、前記マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含み、
    ここで、当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
    前記金属フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、前記底支持板と前記頂支持板をお互いに連結する一対のサイドアームと、前記各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、
    ここで、前記サイドアームは、前記底支持板と前記頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、前記各圧電素子の通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
    ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
28. 前記各圧電素子は、少なくとも２つの圧電部を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
29. 前記各圧電素子は、セラミック圧電素子、若しくは、薄膜圧電素子である、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
30. 前記各圧電素子は単層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
31. 前記各圧電素子は多層圧電片を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
32. 前記各圧電部はベースと圧電構造を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
33. 前記圧電構造は多層圧電構造であり、当該多層圧電構造は複数の電極及び前記複数の電極の間に挟まれる圧電クリスタルを含む、ことを特徴とする請求項３２記載のヘッドジンバルアセンブリ。
34. 前記各圧電部はベースと多層圧電構造を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
35. 前記多層圧電構造の各層には２つの電極が備えられてあり、前記２つの電極の間には１つの薄膜圧電層が挟まれている、ことを特徴とする請求項３４記載のヘッドジンバルアセンブリ。
36. 前記スライダは磁気記録用の記録再生素子を含む、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
37. 前記底支持板は、前記サスペンションのサスペンションタングに連結されている、ことを特徴とする請求項２７記載のヘッドジンバルアセンブリ。
38. ディスクドライブ装置であって、
    ヘッドジンバルアセンブリと、前記ヘッドジンバルアセンブリに連結される駆動アームと、磁気ディスクと、該磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、を含み、
    ここで、前記ヘッドジンバルアセンブリは、マイクロアクチュエータと、スライダと、前記マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含み、
    当該マイクロアクチュエータは金属フレームを含み、
    前記金属フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに連結されている底支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂支持板と、前記底支持板と前記頂支持板をお互いに連結する一対のサイドアームと、前記各サイドアームに装着されている圧電素子と、を含み、
    ここで、前記サイドアームは、前記底支持板と前記頂支持板のそれぞれの側辺から直交するように延在してあり、前記各圧電素子は複数の圧電部を含み、前記各圧電素子の通電により前記サイドアームを選択的に移動させる、
    ことを特徴とするディスクドライブ装置。
    

Images