JP2007265570A - 微小変位機構及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、被駆動部材と固定部との間にアクチュエータを配置することなく、効率的に精度よく被駆動部材を変位させることのできる微小変位機構及びそのような微小変位機構を有する磁気ディスク装置を提供することを課題とする。
【解決手段】被駆動部材５を微小変位させる微小変位機構は、固定部６ａに固定され被駆動部材５を回転可能に支持するアクチュエータを有する。アクチュエータは被駆動部材５の対向する側面にそれぞれ取り付けられた一対の圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂを含む。一対の圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂは被駆動部材５の重心に対して点対称をなす位置に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は微小変位機構に係り、特に圧電アクチュエータを用いた微小変位機構及びそのような微小変位機構を用いて磁気ヘッドを微小変位させる磁気ディスク装置に関する。

情報機器の小型化、精密化に伴い、微小な変位又は移動を精度よく実現できるアクチュエータへの需要が高まっている。例えば、光学系の焦点補正や傾角制御、インクジェットプリンタ装置、磁気ディスク装置のヘッドアクチュエータ等では、微小距離の移動を制御することができるマイクロアクチュエータが必要となっている。

一方、磁気ディスク装置に関し、市場の拡大と装置の高性能化に伴い、記録容量の大容量化が益々重要となってきている。一般に磁気ディスク装置の大容量化はディスク1枚あたりの記憶容量を大きくすることで達成される。ディスクの大きさ、すなわち直径を変えずに高記録密度を達成するためには、単位長さあたりのトラック数（ＴＰＩ）を大きくすること、すなわち、トラックの幅を狭くすることが不可欠である。このため、トラックの幅方向におけるヘッドの位置精度を高くすることが必要であり、高精度で位置決めが可能な磁気ヘッド用マイクロアクチュエータの開発が要望されている。

従来のヘッド位置決めには、ヘッド（スライダ）を保持しているサスペンションの固定部にあるコアースアクチュエータが用いられていた。従来はこの方式でも媒体の記録密度を十分カバーできていた。しかし、記録装置の大容量化に伴う記録密度の高密度化により、従来方式ではヘッドの位置決め精度が不十分となり、ヘッドの読み取り、書き込み不良が発生するおそれがある。

そこで、ヘッド位置決め精度の改善対策として、スライダを直接変位させるマイクロアクチュエータをスライダとサスペンションの間に配置する構成が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。マイクロアクチュエータはコアアースアクチュエータの動作とは独立にアームの先端に取り付けられたヘッドを微小変位させることが可能である。
特開２００１−３２７１７８号公報 特開２００３−２８４３６２号公報

上述の特許文献１及び２に開示されたマイクロアクチュエータは、スライダとサスペンションの間に圧電アクチュエータを配置し、アクチュエータを駆動してサスペンションに対してスライダを微小変位させる構成である。この構成では、アクチュエータを設ける分、スライダ部分の厚みが増大する。したがって、この構成を複数のディスクを重ねて搭載した磁気ディスク装置に適用した場合、上下の磁気ディスクの間に圧電アクチュエータとスライダが配置されるため、磁気ディスクの間に圧電アクチュエータ分の厚みを余分に確保するスペースが必要となる。このため、磁気ディスク装置の厚みが増大したり、あるいは、磁気ディスクの搭載枚数に制限が生じるといった問題がある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、被駆動部材と固定部との間にアクチュエータを配置することなく、効率的に精度よく被駆動部材を変位させることのできる微小変位機構及びそのような微小変位機構を有する磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、被駆動部材を微小変位させる微小変位機構であって、固定部と、該固定部に固定され、該被駆動部材を回転可能に支持するアクチュエータとを有し、前記アクチュエータは前記被駆動部材の対向する側面にそれぞれ取り付けられた一対の圧電アクチュエータを含み、該一対の圧電アクチュエータは前記被駆動部材の重心に対して点対称をなす位置に配置されていることを特徴とする微小変位機構が提供される。

本発明による微小変位機構において、前記圧電アクチュエータの各々は帯状の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されていることが好ましい。また、前記圧電アクチュエータは、帯状の部材と、該帯状の部材に固着された帯状の圧電素子とを有することが好ましい。

また、本発明による微小変位機構において、前記圧電アクチュエータの各々はＬ字型の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されていることが好ましい。前記Ｌ字型の圧電アクチュエータは、Ｌ字状の部材と、該Ｌ字状の部材の直交して延在する２つの部分の各々に固着された圧電素子を有することとしてもよい。前記２つの部分の各々の両側面に圧電素子がそれぞれ固着されていることとしてもよい。

さらに、本発明による微小変位機構において、前記アクチュエータは前記被駆動部材の対向する前記側面にそれぞれ取り付けられた他の一対の圧電アクチュエータ更に含み、該他の一対の圧電アクチュエータは前記被駆動部材の重心に対して点対称な位置に配置されていることとしてもよい。前記圧電アクチュエータの各々はＬ字型の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されており、前記Ｌ字型の圧電アクチュエータは、Ｌ字状の部材と、該Ｌ字状の部材の直交して延在する２つの部分の各々の両側面に圧電素子がそれぞれ固着されていることとしてもよい。

上述の発明による微小変位機構において、前記圧電素子は、電極−圧電材料−電極、よりなる活性層を少なくとも２層以上含み、前記部材はジルコニアよりなることが好ましい。

また、本発明によれば、磁気ヘッドを有するスライダと、該スライダを支持するサスペンションと、前記スライダを微小変位させる微小変位機構とを有する磁気ディスク装置であって、該微小変位機構は、前記サスペンションに固定され、前記スライダを回転可能に支持するアクチュエータを有し、該アクチュエータは前記スライダの対向する側面にそれぞれ取り付けられた一対の圧電アクチュエータを含み、該一対の圧電アクチュエータは前記スライダの重心に対して点対称をなす位置に配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置が提供される。

本発明によれば、被駆動部材の側面に点対称にアクチュエータを取り付けるため、アクチュエータは固定部と被駆動部材の間に設ける必要はない。したがって、微小変位機構の厚み寸法は被駆動部材の厚みを超えることがなく、微小変位機構が用いられた装置の厚みを増大させることはない。また、被駆動部材の側面に点対称にアクチュエータを取り付けて、被駆動部材の重心を中心に回転させるため、被駆動部材を微小変位させたときの重心の移動がなく、被駆動部材の微小変位に起因した振動の発生を抑制することができる。

まず、本発明による圧電アクチュエータを用いた微小変位機構により磁気ヘッドを微小変位させる磁気ディスク装置について説明する。図１は、本発明に係る磁気ディスク装置の内部を示す平面図である。

図１に示す磁気ディスク装置１はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、外装としてハウジング２を有する。ハウジング２の内部には、回転軸３に装着されて回転する磁気ディスク４と、磁気ディスク４に対して情報記録と情報再生を行う磁気ヘッドが搭載されたスライダ５と、スライダ５を保持するサスペンション６と、サスペンション６が固定されてアーム軸７を中心に磁気ディスク４の表面に沿って移動するキャリッジアーム８と、キャリッジアーム８を駆動する電磁アクチュエータ９とが設けられている。なお、ハウジング２にはカバー（図示せず）が取り付けられて、ハウジング２とカバーで形成された内部空間に上述の構成部品が収容される。

磁気ディスク４への情報の記録及び磁気ディスク４に記憶された情報の再生時には、磁気回路で構成された電磁アクチュエータ９によってキャリッジアーム８を駆動して、回転している磁気ディスク４上の所望のトラックに磁気ヘッドを位置決めする。この際、サスペンション６の先端に設けられた微小変位機構によってスライダ５を微小変位させることで、スライダ５に設けられた磁気ヘッドを、回転する磁気ディスク４上の所望のトラックに精度よく位置決めすることができる。スライダ５に搭載された磁気ヘッドは、磁気ディスク４の回転に伴って、磁気ディスク４の各トラック上の微小領域に順次近接する。

情報の記録時には、電気的な記録信号が、このように磁気ディスク４に近接した磁気ヘッドに入力される。磁気ヘッドは、各微小領域に記録信号に応じて磁界を印加し、当該記録信号に担持された情報を各微小領域の磁化方向として記録する。情報の再生時には、各微小領域に記録された情報が、磁気ヘッドによって、各微小領域の磁化に応じた電気的な再生信号として取り出される。

図２は、図１に示すスライダ及びサスペンションの側面図である。図２には、図１に示すキャリッジアーム８の先端部分が示されており、上述したように、キャリッジアーム８の先端部分にサスペンション６が固定されている。サスペンション６は、磁気ディスク４に対して接離する方向（図２のＹ１，Ｙ２方向）に曲がる板バネとして機能する。磁気ヘッドを有するスライダ５は圧電アクチュエータ１０を介してサスペンション６に取り付けられている。なお、圧電アクチュエータ１０は、後述のように、スライダ５の対向する側面の各々に取り付けられると共にサスペンション６に対して固定されることにより、スライダ５を回転可能に支持する。圧電アクチュエータ１０は、図１に示す電磁アクチュエータ９とは独立にスライダ５を駆動することにより磁気ヘッドを微小変位させる。スライダ５を圧電アクチュエータ１０により微小変位させることにより、磁気ヘッドが磁気ディスク４に対して精度よく位置決めされる。

図３は本発明の第１実施例による微小移変位機構を構成する圧電アクチュエータとサスペンションの先端部分の分解斜視図である。

微小変位される被駆動部材としてのスライダ５は、比較的平たい直方体であり、一つの側面５ａ（以下、前面５ａと称する）の中央部に磁気ヘッド１２が形成されている。前面５aの一端側から延在する側面５ｂに、圧電アクチュエータ１０Ａが固定される。圧電アクチュエータ１０Ａは、スライダ５の厚みにほぼ等しい幅の帯状に形成されたユニモルフ型の圧電アクチュエータであり、電圧が印加されると図中矢印Ａで示す方向に湾曲する。 また、前面５ａの他端から延在する側面５ｃに、圧電アクチュエータ１０Ｂが固定される。圧電アクチュエータ１０Ｂは、圧電アクチュエータ１０Ａと同様に、スライダ５の厚みにほぼ等しい幅の帯状に形成されたユニモルフ型の圧電アクチュエータであり、電圧が印加されると図中矢印Ｂで示す方向に湾曲する。

圧電アクチュエータ１０Ａは、その端部１０Ａａが、スライダ５の前面５ａと反対側の後面５ｄに一致した状態で、スライダ５の側面５ｂに沿って側面５ｂの中央より前面５ａに近い部分まで延在する。圧電アクチュエータ１０Ａの前面５ａ側の端部１０Ａｂは、接着剤によりスライダ５の側面５ｂに固定される。すなわち、圧電アクチュエータ１０Ａは、その端部１０Ａｂ付近のみ、接着剤によりスライダ５に固定されており、固定されていない部分は、圧電アクチュエータ１０Ａが湾曲するときに、スライダ５の側面５ｂから離間することができる。また、圧電アクチュエータ１０Ａの後面５ｄ側の端部１０Ａａの付近のみ、サスペンション６のジンバル部６ａに接着剤により固定される。図３において、接着剤でジンバル部６ａに固定される部分がＣで示されている。

圧電アクチュエータ１０Ｂは、その端部１０Ｂａが、スライダ５の前面５ａに一致した状態で、スライダ５の側面５ｃに沿って側面５ｃの中央より後面５ｄに近い部分まで延在する。圧電アクチュエータ１０Ｂの後面５ｄ側の端部１０Ｂｂは、接着剤によりスライダ５の側面５ｃに固定される。すなわち、圧電アクチュエータ１０Ｂは、その端部１０Ｂｂ付近のみ、接着剤によりスライダ５に固定されており、固定されていない部分は、圧電アクチュエータ１０Ｂが湾曲するときに、スライダ５の側面５ｃから離間することができる。また、圧電アクチュエータ１０Ｂの前面５ａ側の端部１０Ｂａの付近のみ、サスペンション６のジンバル部６ａに接着剤により固定される。図３において、接着剤でジンバル部６ａに固定される部分がＣで示されている。

スライダ５はほぼ均一な材料で形成されており、その重心位置は平面形状の中央位置（図３のＧで示す点）とみなすことができる。したがって、圧電アクチュエータ１０Ａ及び１０Ｂは、スライダ５の重心位置に関して点対称な位置に配置されている。

図４は圧電アクチュエータ１０Ａをサスペンション６側から見た平面図である。圧電アクチュエータ１０Ａは、ジルコニアやアルミナ等のセラミックスで形成された帯状の部材１４と、帯状の部材１４の一側面に固着された圧電素子部１６とを有する。

帯状の部材１４はセラミックスではあるが、僅かに弾性変形することができる。したがって、その片面に接着剤により固定された圧電素子部１６が収縮することにより、圧電素子１６側が内側となって湾曲する。これが、圧電アクチュエータ１０Ａが作動した状態に相当する。圧電素子部１６の収縮が解除されると部材１４はもとの平坦な状態に戻る。また、圧電素子部１６に用いる材料によっては、逆電圧を印加すると伸張し、圧電アクチュエータ１０Ａを圧電素子１６側が外側となるように湾曲させることもできる。

図４において、部材１４に接着剤１８Ａ，１８Ｂが設けられた状態が示されている。接着剤１８Ａは圧電アクチュエータ１０Ａをジンバル部６ａに固定するための接着剤であり、接着剤１８Ｂは圧電アクチュエータ１０Ａをスライダ５に固定するための接着剤である。

上述のように、本実施例の帯状の部材１４は、物性が安定しているセラミックスの中でも比較的靭性が大きく曲がりやすい材料として、ジルコニアを用いているが、アルミナ等の他のセラミックス材を用いることもできる。さらに、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いることもできる。本実施例では、圧電素子部１６は、圧電材料セラミックスとしてＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺを用い、電極材料としてプラチナ（Ｐｔ）を用いたが、より一般的な圧電材料であるＰＺＴを用いてもよい。また、電極材料もＰｔに限られず、適宜適当な電極材料を用いることができる。

本実施例による圧電素子部１６は、ＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺセラミックスグリーンシート上にＰｔ電極ペーストをスクリーン印刷して所望の枚数だけ積層し、その積層体を大気中で１０５０℃の温度で焼結することにより得られる。焼結して得られた積層体は所定の幅及び長さに切断されて、圧電素子部１６となる。このようにして形成された圧電素子部１６は、帯状の部材１４にその全面が接着されて固定される。なお、部材１４上に圧電セラミックスペースと電極ペーストとを印刷法により塗布し、焼結して直接圧電素子部１６を形成してもよい。

なお、圧電アクチュエータ１０Ｂは、圧電アクチュエータ１０Ａと同じ構成の部材であり、ジンバル部６ａに固定するための接着部が異なるのみである。

本実施例による微小変位機構は、被駆動部材であるスライダ５と、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂと、固定部であるジンバル部６ａとにより構成される。また、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂとスライダ５及びジンバル部６ａとの固定構造も微小変位機構に含まれる。

本実施例による微小変位機構において、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂに所定の駆動電圧が印加されると、圧電アクチュエータ１０Ａは矢印Ａ方向に湾曲し、圧電アクチュエータ１０ｂは矢印Ｂ方向に湾曲しようとする。圧電アクチュエータ１０Ａの端部１０Ａａと圧電アクチュエータ１０Ｂの端部１０Ｂａは、それぞれジンバル部６ａに固定されて拘束されているので変位することはできない。よって、端部１０Ａｂと端部１０Ｂｂが変位するように湾曲する。ただし、端部１０Ａｂと端部１０Ｂｂはスライダ５に固定されてその間の距離（間隔）は変化できない。したがって、端部１０Ａｂと端部１０Ｂｂの相対的な位置（間隔）は変わらずに圧電アクチュエータ１０Ａと圧電アクチュエータ１０Ｂが湾曲するには、端部１０Ａｂと端部１０Ｂｂが微小な角度だけ回転することとなる。上述のように、圧電アクチュエータ１０Ａ及び１０Ｂは、スライダ５の重心位置に関して点対称な位置に配置されているので、端部１０Ａｂと端部１０Ｂｂはスライダ５の重心位置を中心にして僅かに回転する。すなわち、スライダ５はその重心位置を中心に回転することとなる。

スライダ５が重心位置を中心に回転すると、図３に示すように、前面５ａに設けられた磁気ヘッド１２がスライダ５の回転に応じて矢印Ｄ方向に変位する。これにより、磁気ヘッド１２を微小変位させることができる。磁気ヘッド１２の変位量は、圧電アクチュエータ１０Ａ及び１０Ｂに印加する電圧を変えることにより制御することができる。

また、圧電素子部１６を分極しにくいハード材で形成して、圧縮及び伸縮の両方できるようにすれば、駆動電圧を反転することで、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂを両方向に曲げ変形させることができ、これにより、スライダを両方向に微小回転させることもできる。

本実施例による微小変位機構として、平面形状が１ｍｍ×１．２５ｍｍで、厚みが２５０〜３００μｍのピコスライダをスライダ５とし、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂの長さを０．７ｍｍとして、シミュレーションを行った。その結果、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に１２５ｎｍとなることが確認された。

次に、本発明の第２実施例による微小変位機構について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は本発明の第２実施例による微小変位機構の分解斜視図であり、図６は図５に示す圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。図５及び図６において、図３及び図４に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施例では、帯状の圧電アクチュエータ１０Ａ，１０ＢをＬ字型の圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂとしている。すなわち、図６に示すように、図４に示す圧電アクチュエータ１０Ａに帯状の部材２２を取り付けて、Ｌ字型の圧電アクチュエータ２０Ａに形成している。部材２２は部材１４と同じジルコニアで形成されており、スライダ５に接着される側とは反対側の端部に接着される。ジンバル部６ａに接着される部分は、部材１４ではなく部材２２の端部となる。圧電アクチュエータ２０Ｂも、圧電アクチュエータ２０Ａと同様な構成であり、ジンバル部６ａに接着される部分のみが異なる。

なお、図５において、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂが取り付けられたスライダ５全体の大きさがジンバル部６ａより大きく描かれているが、図面をわかりやすくするために大きく描かれているものであり、Ｌ字型の圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂを含む全体が、ジンバル部６ａの範囲内に収まる大きさである。

本実施例によれば、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂを駆動すると、部材１４が湾曲するとともに、Ｌ字型を形成するために取り付けられた部材２２も湾曲する。したがって、Ｌ字型の圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂは、真直な部材２２のみが湾曲する上述の第１実施例の圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂよりも大きく変形する。したがって、Ｌ字型の圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂに支持されたスライダ５も、大きく変位させることができる。

本実施例による微小変位機構として、平面形状が１ｍｍ×１．２５ｍｍで、厚みが２５０〜３００μｍのピコスライダをスライダ５とし、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂの部材１４の長さを０．７ｍｍとし、部材２２の長さを０．３５ｍｍとして、シミュレーションを行った。その結果、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に３９６ｎｍとなることが確認された。これは、上述の第１実施例において得られる変位量の３倍以上であった。

次に、本発明の第３実施例による微小変位機構について、図７を参照しながら説明する。図７は本発明の第３実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。図７において、図６に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本発明の第３実施例による微小変位機構は、図５に示す第２実施例による微小変位機構と基本的に同じ構成であるが、図７に示すように、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂの部材２２にも圧電素子部が取り付けられて、圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂが形成されている点が異なる。

圧電アクチュエータ３０Ａは、図７に示すように、Ｌ字型を形成する部材２２の側面に圧電素子部３２が固定されている。圧電素子部３２は圧電素子部１６と同様にして形成された圧電素子であり、部材２２の側面に接着剤により全面が接着される。なお、図示はしないが、圧電アクチュエータ３０Ｂも、圧電アクチュエータ３０Ａと同様な構成であり、ジンバル部６ａに接着される部分のみが異なる。

本実施による微小変位機構では、圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂを駆動する際、圧電素子部１６と共に圧電素子部３２にも駆動電圧を加えることにより、部材２２も湾曲させる。これにより、Ｌ字型の圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂをより大きく変形させることができる。

本実施例による微小変位機構として、平面形状が１ｍｍ×１．２５ｍｍで、厚みが２５０〜３００μｍのピコスライダをスライダ５とし、圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂの部材１４の長さを０．７ｍｍとし、部材２２の長さを０．３５ｍｍとして、シミュレーションを行った。その結果、圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に４２７ｎｍとなることが確認された。部材２２への圧電素子部３２の追加により、上述の第２実施例において得られる変位量より３１ｎｍ大きい変位量が得られた。

次に、本発明の第４実施例による微小変位機構について、図８を参照しながら説明する。図８は本発明の第４実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。図８において、図７に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本発明の第４実施例による微小変位機構は、図５に示す第２実施例による微小変位機構と基本的に同じ構成であるが、図８に示すように、圧電アクチュエータ２０Ａ，２０Ｂの部材１４の両側面に圧電素子が取り付けられ、且つ部材２２の両側面にも圧電素子部が取り付けられて、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂが形成されている点が異なる。

圧電アクチュエータ４０Ａは、図８に示すように、部材１４の両側面に圧電素子部１６Ａ，１６Ｂが接着剤により全面接着され、Ｌ字型を形成する部材２２の両側面にも圧電素子部３２Ａ，３２Ｂが全面接着されている。なお、図示はしないが、圧電アクチュエータ４０Ｂも、圧電アクチュエータ４０Ａと同様な構成であり、ジンバル部６ａに接着される部分のみが異なる。

本実施例による微小変位機構では、圧電アクチュエータ３０Ａ，３０Ｂを駆動する際、圧電素子部１６Ａと共に圧電素子部３２Ａに駆動電圧を加えることにより、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂを図８中矢印Ａで示す方向に変形させることができる。また、圧電素子部１６Ａと圧電素子部３２Ａを駆動せずに、圧電素子部１６Ｂと共に圧電素子部３２Ｂに駆動電圧を加えることにより、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂを図８中矢印Ｂで示す方向に変形させることができる。したがって、本実施例による微小変位機構では、圧電素子部１６Ａと圧電素子部３２Ａに駆動電圧を印加することにより、図５における矢印Ｄで示す方向（左回り方向とする）にスライダ５を回転させることができ、圧電素子部１６Ｂと圧電素子部３２Ｂに駆動電圧を加えることにより、図５における矢印Ｄと反対の方向（右回りとする）にスライダ５を回転させることができる。

本実施例による微小変位機構として、平面形状が１ｍｍ×１．２５ｍｍで、厚みが２５０〜３００μｍのピコスライダをスライダ５とし、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの部材１４の長さを０．７ｍｍとし、部材２２の長さを０．３５ｍｍとして、シミュレーションを行った。その結果、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの圧電素子部１６Ａと圧電素子部３２Ａに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として左回りに回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に３２８ｎｍとなることが確認された。また、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの圧電素子部１６Ｂと圧電素子部３２Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として右回りに回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に２７９ｎｍとなることが確認された。一方向での変位量は第３実施例より減少するが、両方向の変位量を加えると、３２８＋２７９＝６０７ｎｍもの変位量が得られることが確認された。

なお、左回りと右回りとで変位量に差があるのは、左回り方向では圧電アクチュエータ４０Ａ，４０ＢのＬ字型の角度が狭まる方向であるに、右回りでは反対にＬ字型の角度が広がる方向であるため、圧電アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの剛性特性が、左回り方向と右回り方向とで異なるためと推定される。

次に、本発明の第５実施例による微小変位機構について、図９を参照しながら説明する。図９は本発明の第５実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図であり、スライダ５を支持している状態が示されている。図９において、図８に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本発明の第５実施例による微小変位機構は、図８に示すようなＬ字型の圧電アクチュエータを、スライダの両側に２個ずつ合計４個取り付けたものである。このような構成の場合、圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂによるスライダ５の変位方向と、圧電アクチュエータ５０Ｃ，５０Ｄによるスライダ５の変位方向とが同じになるように、各圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄの圧電素子を選択的に駆動する。例えば、圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂの圧電素子部１６Ａと３２Ａに駆動電圧を印加して駆動する場合、圧電アクチュエータ５０Ｃ，５０Ｄの圧電素子部１６Ｂと３２Ｂに駆動電圧を印加して駆動する。

本実施例による微小変位機構として、平面形状が１ｍｍ×１．２５ｍｍで、厚みが２５０〜３００μｍのピコスライダをスライダ５とし、圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄの部材１４の長さを０．６ｍｍとし、部材２２の長さを０．３ｍｍとして、シミュレーションを行った。その結果、圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂの圧電素子部１６Ａと圧電素子部３２Ａに４５Ｖの駆動電圧を印加し、圧電アクチュエータ５０Ｃ，５０Ｄの圧電素子部１６Ｂと圧電素子部３２Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として左回りに回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に２２５ｎｍとなることが確認された。圧電アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂの圧電素子部１６Ｂと圧電素子部３２Ｂに４５Ｖの駆動電圧を印加し、圧電アクチュエータ５０Ｃ，５０Ｄの圧電素子部１６Ａと圧電素子部３２Ａに４５Ｖの駆動電圧を印加すると、スライダ５がその重心を中心として右回りに回転変位し、スライダ５の前面５ａの変位量が磁気ディスクの径方向に２２５ｎｍとなることが確認された。このように、左回りと右回りとで、駆動電圧が同じであればスライダ５の変位量が同じとなることが確認された。

以上のように、上述の実施例によれば、スライダ５の側面に点対称に圧電アクチュエータを取り付けるため、圧電アクチュエータはジンバル部６ａとスライダ５の間に設ける必要はない。したがって、微小変位機構の厚み寸法はスライダの厚みを超えることがなく、微小変位機構が用いられた磁気ディスク装置の厚みを増大させることはない。

また、圧電アクチュエータをＬ字型とすることで、スライダの回転変位量を大きくとることができ、簡単で小さな微小変位機構により効率的に大きな変位を得ることができる。

さらに、スライダ５の側面に点対称にアクチュエータを取り付けて、スライダの重心を中心に回転させるため、スライダ５を微小変位させたときの重心の移動がなく、スライダの微小変位に起因した振動の発生を抑制することができる。

上述の実施例では、４５Ｖの駆動電圧を圧電アクチュエータに印加したが、より大きな駆動電圧を印加すれば、より大きな変位を得ることができる。あるいは、圧電アクチュエータの部材の厚みを小さくして湾曲しやすくすれば、より大きな変位を得ることができる。また、上述の実施例では圧電セラミックスとしてＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺを用いたが、圧電セラミックスとして一般的に用いられるＰＺＴを用いることもできる。この場合、圧電アクチュエータの部材の両側に圧電素子を設けなくても、圧電素子を部材の片側のみに設けておき、駆動電圧の印加方向を反対にすることにより、スライダを逆方向に変位させることができる。

本発明に係る磁気ディスク装置の内部を示す平面図である。 図１に示すスライダとサスペンションの先端部分の側面図である。 本発明の第１実施例による微小変位機構の分解斜視図である。 図３に示す圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。 本発明の第２実施例による微小変位機構の分解斜視図である。 図５に示す圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。 本発明の第３実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。 本発明の第４実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図である。 本発明の第５実施例による微小変位機構に用いられる圧電アクチュエータをサスペンション側から見た平面図であり、スライダを支持している状態が示されている。

符号の説明

１ 磁気ディスク装置
４ 磁気ディスク
５ スライダ
６ サスペンション
６ａ ジンバル部
８ キャリッジアーム
１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ，５０Ａ，
５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 圧電アクチュエータ
１２ 磁気ヘッド
１４，２２ 部材
１６，１６Ａ，１６Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ 圧電素子部
１８Ａ，１８Ｂ 接着剤

Claims (10)

1. 被駆動部材を微小変位させる微小変位機構であって、
   固定部と、
   該固定部に固定され、該被駆動部材を回転可能に支持するアクチュエータと
   を有し、
   前記アクチュエータは前記被駆動部材の対向する側面にそれぞれ取り付けられた一対の圧電アクチュエータを含み、該一対の圧電アクチュエータは前記被駆動部材の重心に対して点対称をなす位置に配置されていることを特徴とする微小変位機構。
2. 請求項１記載の微小変位機構であって、
   前記圧電アクチュエータの各々は帯状の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されていることを特徴とする微小変位機構。
3. 請求項２記載の微小変位機構であって、
   前記圧電アクチュエータは、帯状の部材と、該帯状の部材に固着された帯状の圧電素子とを有することを特徴とする微小変位機構。
4. 請求項１記載の微小変位機構であって、
   前記圧電アクチュエータの各々はＬ字型の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されていることを特徴とする微小変位機構。
5. 請求項４記載の微小変位機構であって、
   前記Ｌ字型の圧電アクチュエータは、Ｌ字状の部材と、該Ｌ字状の部材の直交して延在する２つの部分の各々に固着された圧電素子を有することを特徴とする微小変位機構。
6. 請求項５記載の微小変位機構であって、
   前記２つの部分の各々の両側面に圧電素子がそれぞれ固着されていることを特徴とする微小変位機構。
7. 請求項１記載の微小変位機構であって、
   前記アクチュエータは前記被駆動部材の対向する前記側面にそれぞれ取り付けられた他の一対の圧電アクチュエータ更に含み、該他の一対の圧電アクチュエータは前記被駆動部材の重心に対して点対称をなす位置に配置されていることを特徴とする微小変位機構。
8. 請求項７記載の微小変位機構であって、
   前記圧電アクチュエータの各々はＬ字型の圧電アクチュエータよりなり、一端側が前記被駆動部材の前記側面に固定され、他端側が前記固定部に固定されており、
   前記Ｌ字型の圧電アクチュエータは、Ｌ字状の部材と、該Ｌ字状の部材の直交して延在する２つの部分の各々の両側面に圧電素子がそれぞれ固着されていることを特徴とする微小変位機構。
9. 請求項３，５，６，８のうちいずれか一項記載の微小変位機構であって、
   前記圧電素子は、電極−圧電材料−電極、よりなる活性層を少なくとも２層以上含み、
   前記部材はジルコニアよりなることを特徴とする微小変位機構。
10. 磁気ヘッドを有するスライダと、
    該スライダを支持するサスペンションと、
    前記スライダを微小変位させる微小変位機構と
    を有する磁気ディスク装置であって、
    該微小変位機構は、前記サスペンションに固定され、前記スライダを回転可能に支持するアクチュエータを有し、
    該アクチュエータは前記スライダの対向する側面にそれぞれ取り付けられた一対の圧電アクチュエータを含み、
    該一対の圧電アクチュエータは前記スライダの重心に対して点対称をなす位置に配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。

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