JP2008206298A - Piezoelectric actuator - Google Patents

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Katsuharu Hida
勝春 肥田
Shigeyoshi Umemiya
茂良 梅宮
Masao Kondo
正雄 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator that is high in control band and excellent in positioning accuracy to be ready for high-density magnetic disks. <P>SOLUTION: A moving mechanism includes: a driving member whose size in the direction of length varies according to applied voltage; an auxiliary member that is so formed that it is shorter than the driving member, is bonded to a side face of the driving member substantially parallel to the direction in which the length of the driving member varies, and prevents following to variation in length; and a driven body that is rotationally driven by interaction between the driving member and the auxiliary member. The remaining portion of the side face of the driving member other than the portion where the auxiliary member is bonded is bonded onto the outer circumferential surface of the driven body. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子を用いたアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator using a piezoelectric element.

近年、情報機器の小型化、精密化が進んでおり、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、微小距離を移動制御することができるアクチュエータが必要となっている。このような状況の中で、磁気ディスク装置は市場の拡大と装置の高性能化に伴い、記憶容量の大容量化は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。しかし、ディスクの直径を変えずに、高記録密度化を行う為には、単位長さあたりのトラック数(TPI)を大きくする必要がある。つまり、トラックの幅を狭くすることが不可欠である。このため、トラックの幅方向のヘッドの位置精度が高くなることが不可欠となり、高位置決め精度が可能なヘッドアクチュエータが望まれている。   In recent years, miniaturization and refinement of information equipment have progressed. For example, in the focus correction and tilt angle control of an optical system, the head actuator of an ink jet printer device, a magnetic disk device, etc., there is an actuator that can move and control a minute distance. It is necessary. Under such circumstances, the increase in the storage capacity of the magnetic disk apparatus has become more and more important as the market expands and the performance of the apparatus increases. Generally, an increase in capacity of a magnetic disk device is achieved by increasing a storage capacity per disk. However, in order to increase the recording density without changing the diameter of the disk, it is necessary to increase the number of tracks (TPI) per unit length. In other words, it is essential to narrow the track width. For this reason, it is indispensable that the positional accuracy of the head in the track width direction is high, and a head actuator capable of high positioning accuracy is desired.

従来のヘッド位置決めには、ヘッド(スライダー)を保持しているサスペンションの固定部にある電磁アクチュエータにより行っていた。従来は媒体の記録密度がこの方式でも十分カバーできる範囲にあった。しかし、近年の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、ヘッドの位置決めの不正確さから、ヘッドの読み取り、書き込み不良が発生する恐れがある。位置決めを正確にするため、スライダーを直接移動させるマイクロアクチュエータをスライダーとサスペンションとの間に配置する方式がある。この方式によるアクチュエータは、コアアースアクチュエータ(電磁アクチュエータ)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移動させることが可能である。
特開2001−84723号公報
Conventional head positioning has been performed by an electromagnetic actuator in a fixed portion of a suspension holding a head (slider). Conventionally, the recording density of the medium is in a range that can be sufficiently covered by this method. However, due to the increase in recording density accompanying the recent increase in capacity of recording apparatuses, there is a risk that head reading and writing defects may occur in the conventional method due to inaccurate head positioning. In order to make positioning accurate, there is a system in which a microactuator that directly moves the slider is disposed between the slider and the suspension. The actuator according to this system can finely move the head attached to the tip of the arm independently of the operation of the core earth actuator (electromagnetic actuator).
JP 2001-84723 A

上記方式には、スライダーとサスペンションの間にマイクロアクチュエータを配置するものと、スライダーと同一平面(スライダー側面)にマイクロアクチュエータを配置するものとがある。前者の方式では、マイクロアクチュエータの厚さ分のスペースを確保する必要となり、ディスクを複数枚搭載する磁気ディスク装置では搭載枚数に制限が生じる場合がある。後者の方式では、駆動方式によっては、スライダーが並進移動し、サスペンションの共振を励起させて、制御帯域をあげることが困難となる。また、単純にスライダーの側面にユニモルフ型のマイクロアクチュエータを配置しただけでは、スライダーの回転方向とマイクロアクチュエータの反りの方向に違いが生じるため、スライダーの変位量を大きくすることが困難となる。   In the above-mentioned methods, there are a type in which a microactuator is arranged between a slider and a suspension, and a type in which a microactuator is arranged on the same plane (side surface of the slider) as the slider. In the former method, it is necessary to secure a space corresponding to the thickness of the microactuator, and there are cases where the number of mounted disks is limited in a magnetic disk device mounted with a plurality of disks. In the latter method, depending on the driving method, it is difficult to increase the control band by translating the slider and exciting the resonance of the suspension. Further, simply disposing the unimorph type microactuator on the side surface of the slider makes a difference between the direction of rotation of the slider and the direction of warping of the microactuator, making it difficult to increase the amount of displacement of the slider.

本発明は、高密度磁気ディスクに対応した制御帯域の高い位置決め制度に優れたアクチュエータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an actuator excellent in a positioning system with a high control band corresponding to a high-density magnetic disk.

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明の移動機構は、印加電圧に応じて長さ方向の長さが変化する駆動部材と、前記駆動部材よりも短く形成され、前記駆動部材の前記長さが変化する方向と略平行な側面に接着され、前記長さの変化への追従を妨げる補助部材と、前記駆動部材と前記補助部材との相互作用によって回転駆動される被駆動体とを備え、前記被駆動体の外周面上に、前記駆動部材のうち前
記補助部材が接着された側面の残存部が固着されている。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. In other words, the moving mechanism of the present invention is configured such that the length in the length direction changes according to the applied voltage, and is formed shorter than the drive member, and is substantially parallel to the direction in which the length of the drive member changes. An auxiliary member that is bonded to a side surface and prevents follow-up to the change in length, and a driven body that is rotationally driven by the interaction between the driving member and the auxiliary member, and an outer peripheral surface of the driven body The remaining part of the side surface to which the auxiliary member is bonded is fixed to the driving member.

本発明の移動機構によれば、駆動部材よりも短く形成された補助部材が駆動部材の側面に接着され、駆動部材のうち補助部材が接着された側面の残存部が被駆動体の外周面に固着される。そのため、本発明の移動機構が備える駆動部材に電圧を印加した場合、駆動部材の反りの方向と被駆動体との回転駆動方向との緩和がなされ、駆動部材と同じ長さに形成された補助部材を備える移動機構よりも、被駆動体の変位量を増加させることが可能となる。   According to the moving mechanism of the present invention, the auxiliary member formed shorter than the driving member is bonded to the side surface of the driving member, and the remaining portion of the side surface of the driving member to which the auxiliary member is bonded is on the outer peripheral surface of the driven body. It is fixed. Therefore, when a voltage is applied to the drive member provided in the moving mechanism of the present invention, the direction of warpage of the drive member and the rotational drive direction of the driven body are alleviated, and the auxiliary formed with the same length as the drive member The displacement amount of the driven body can be increased as compared with the moving mechanism including the member.

また、本発明の移動機構は、前記駆動部材が、前記被駆動体の外周面上で回転対称位置に少なくとも1組以上あるものであってもよい。また、本発明の移動機構は、前記駆動部材が、活性層を複数持つ積層圧電素子であってもよい。さらに、本発明の移動機構は、前記補助部が、ジルコニア、ステンレスおよびアルミナのいずれかであってもよい。   In the moving mechanism of the present invention, the drive member may be at least one set in a rotationally symmetric position on the outer peripheral surface of the driven body. In the moving mechanism of the present invention, the driving member may be a laminated piezoelectric element having a plurality of active layers. Furthermore, in the moving mechanism of the present invention, the auxiliary portion may be any one of zirconia, stainless steel, and alumina.

本発明によれば、高密度磁気ディスクに対応した制御帯域の高い位置決め制度に優れたアクチュエータを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the actuator excellent in the positioning system with a high control band corresponding to a high-density magnetic disk.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the following embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

<発明の骨子>
図1は、本発明を適用可能な磁気ディスク装置の平面図である。図1に示す磁気ディスク装置1は、回転可能な磁気ディスク2と、磁気ディスク2から情報を読み出し、磁気ディスク2に情報を書き込むための磁気ヘッドを有するスライダー3を備える。スライダー3が、本発明の被駆動体に相当する。
<Outline of the invention>
FIG. 1 is a plan view of a magnetic disk apparatus to which the present invention is applicable. A magnetic disk device 1 shown in FIG. 1 includes a rotatable magnetic disk 2 and a slider 3 having a magnetic head for reading information from the magnetic disk 2 and writing information to the magnetic disk 2. The slider 3 corresponds to the driven body of the present invention.

スライダー3は、略矩形の形状をしており、サスペンション4の先端部分に取り付けられる。サスペンション4の根本部分はキャリッジアーム5に固定されている。キャリッジアーム5は、電磁アクチュエータ6によりアーム軸7を中心として回転される。図1中の矢印で示すように、スライダー3は、磁気ディスク2の半径方向に移動可能である。   The slider 3 has a substantially rectangular shape and is attached to the tip portion of the suspension 4. The base part of the suspension 4 is fixed to the carriage arm 5. The carriage arm 5 is rotated about an arm shaft 7 by an electromagnetic actuator 6. As shown by the arrows in FIG. 1, the slider 3 can move in the radial direction of the magnetic disk 2.

図2にマイクロアクチュエータ22を有する磁気ヘッド支持機構の構成例を斜視図として示す。この磁気ヘッド支持機構は、電磁変換素子21を設けたスライダー3と、このスライダー3を支持するサスペンション4とを有し、スライダー3の側面(外周面)に、マイクロアクチュエータ22を設けたものである。マイクロアクチュエータ22は、スライダー3をサスペンション4に対して微小変位させる。本実施形態のスライダー3は、縦の寸法が1250ミクロンであり、横の寸法が1000ミクロンである。ただし、これらは例示であって、本発明はこの寸法に限定されない。   FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a magnetic head support mechanism having a microactuator 22. This magnetic head support mechanism includes a slider 3 provided with an electromagnetic conversion element 21 and a suspension 4 that supports the slider 3, and a microactuator 22 is provided on a side surface (outer peripheral surface) of the slider 3. . The microactuator 22 slightly displaces the slider 3 with respect to the suspension 4. The slider 3 of this embodiment has a vertical dimension of 1250 microns and a horizontal dimension of 1000 microns. However, these are examples, and the present invention is not limited to these dimensions.

図2は、サスペンション4の先端部分を示しており、サスペンション4の先端は内部に切り欠きが設けられている。その切り欠きにジンバル部23が配置される。ジンバル部23の一部とサスペンション4の先端とは?がっている。スライダー3の上面側とジンバル部23の下面側とがマイクロアクチュエータ22を介して接着され、スライダー3はジンバル部23に固定される。   FIG. 2 shows a tip portion of the suspension 4, and the tip of the suspension 4 is notched inside. A gimbal portion 23 is disposed in the notch. What is a part of the gimbal part 23 and the tip of the suspension 4? I'm scared. The upper surface side of the slider 3 and the lower surface side of the gimbal portion 23 are bonded via the microactuator 22, and the slider 3 is fixed to the gimbal portion 23.

マイクロアクチュエータ22は、圧電素子(ピエゾ素子)24と部材25とからなり、圧電素子24の側面と部材25の側面とを接着剤で接着させる。本実施形態による圧電素子24は、厚さ152ミクロンであり、部材25は、厚さ20ミクロンである。これらは
、例示であって、本発明はこれに限定されない。圧電素子24が、本発明の駆動部材に相当する。また、部材25が、本発明の補助部材に相当する。
The microactuator 22 includes a piezoelectric element (piezo element) 24 and a member 25, and bonds the side surface of the piezoelectric element 24 and the side surface of the member 25 with an adhesive. The piezoelectric element 24 according to the present embodiment has a thickness of 152 microns, and the member 25 has a thickness of 20 microns. These are merely examples, and the present invention is not limited thereto. The piezoelectric element 24 corresponds to the driving member of the present invention. The member 25 corresponds to an auxiliary member of the present invention.

図3に圧電素子24の側面図を示す。圧電素子24は、圧電層31と電極層32とからなる多層構造である。電極層32に電圧を印加した場合、電極層32に挟まれた活性層33は伸縮する。すなわち、圧電層31は、厚さ方向に分極されており、電極層32に挟まれた活性層33が圧電横効果により伸縮し、圧電素子24は、長さ方向に伸縮する。言い換えれば、圧電素子24は、圧電層31の積層方向と交差する方向に伸縮する。   FIG. 3 shows a side view of the piezoelectric element 24. The piezoelectric element 24 has a multilayer structure including a piezoelectric layer 31 and an electrode layer 32. When a voltage is applied to the electrode layer 32, the active layer 33 sandwiched between the electrode layers 32 expands and contracts. That is, the piezoelectric layer 31 is polarized in the thickness direction, the active layer 33 sandwiched between the electrode layers 32 expands and contracts due to the piezoelectric lateral effect, and the piezoelectric element 24 expands and contracts in the length direction. In other words, the piezoelectric element 24 expands and contracts in a direction intersecting with the stacking direction of the piezoelectric layers 31.

電極層32に駆動電圧が印加された場合、圧電素子24の長さ方向の長さが縮み、電極層32に印加されていた駆動電圧が開放されると、圧電素子24の長さの縮みが元に戻る。本実施形態では、圧電素子24の圧電層31を構成する圧電材料としてPNN−PT−PZセラミックスを使用する。また、本実施形態では、圧電素子24の電極層32を構成する電極材料としてPtを使用する。   When a drive voltage is applied to the electrode layer 32, the length in the length direction of the piezoelectric element 24 is reduced, and when the drive voltage applied to the electrode layer 32 is released, the length of the piezoelectric element 24 is reduced. Return to the original. In the present embodiment, PNN-PT-PZ ceramics is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric layer 31 of the piezoelectric element 24. In the present embodiment, Pt is used as an electrode material constituting the electrode layer 32 of the piezoelectric element 24.

本実施形態では、部材25として、ジルコニア、ステンレス、アルミナを使用することができる。部材25の長さは、圧電素子24の長さよりも短くなっている。そのため、圧電素子24の側面に部材25を接着した場合、圧電素子24の側面には、部材25と接していない部分がある。部材25が接着された圧電素子24の側面のうち部材25が接していない部分にスライダー3の側面を接着させる。この場合、圧電素子24とスライダー3の間に接着部26を設けて、圧電素子24とスライダー3とを接着させる。このようにして、マイクロアクチュエータ22は、スライダー3の側面に配置される。   In the present embodiment, zirconia, stainless steel, or alumina can be used as the member 25. The length of the member 25 is shorter than the length of the piezoelectric element 24. Therefore, when the member 25 is bonded to the side surface of the piezoelectric element 24, there is a portion that is not in contact with the member 25 on the side surface of the piezoelectric element 24. The side surface of the slider 3 is bonded to the portion of the side surface of the piezoelectric element 24 to which the member 25 is bonded, that is not in contact with the member 25. In this case, an adhesive portion 26 is provided between the piezoelectric element 24 and the slider 3 to bond the piezoelectric element 24 and the slider 3. In this way, the microactuator 22 is disposed on the side surface of the slider 3.

複数のマイクロアクチュエータ22をスライダー3の側面に配置する場合、スライダー3は、重心を中心とした回転対称位置にマイクロアクチュエータ22が配置される。   When a plurality of microactuators 22 are arranged on the side surface of the slider 3, the microactuators 22 are arranged at rotationally symmetric positions around the center of gravity of the slider 3.

スライダー3にマイクロアクチュエータ22を配置する場合、スライダー3の側面に2つのマイクロアクチュエータ22を配置する。この場合、スライダー3の側面の一つにマイクロアクチュエータ22を備え付け、重心を中心として180度回転させた側面にさらにマイクロアクチュエータ22を備え付ける。このようにすることにより、スライダー3の回転対称位置にマイクロアクチュエータ22が配置される。   When the microactuator 22 is disposed on the slider 3, two microactuators 22 are disposed on the side surface of the slider 3. In this case, the microactuator 22 is provided on one of the side surfaces of the slider 3, and the microactuator 22 is further provided on the side surface rotated 180 degrees around the center of gravity. By doing so, the microactuator 22 is arranged at the rotationally symmetric position of the slider 3.

圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、圧電素子24の長さ方向に圧電素子24の長さが縮む。圧電素子24と部材25とが接着されている部分については、部材25が圧電素子24側に反ることにより、圧電素子24は部材25が接着されていない外側に反る。したがって、部材25は、圧電素子24の長さ方向の縮みに応じ、圧電素子24と協働して、マイクロアクチュエータ22の反りを発生させる。   When a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24, the length of the piezoelectric element 24 is reduced in the length direction of the piezoelectric element 24. As for the portion where the piezoelectric element 24 and the member 25 are bonded, the piezoelectric element 24 is warped to the outside where the member 25 is not bonded because the member 25 is warped to the piezoelectric element 24 side. Therefore, the member 25 generates a warp of the microactuator 22 in cooperation with the piezoelectric element 24 according to the contraction of the piezoelectric element 24 in the length direction.

図4に従来のマイクロアクチュエータ41の上面図を示す。従来のマイクロアクチュエータ41は、圧電素子24と部材42とが同じ長さとなっている。   FIG. 4 shows a top view of a conventional microactuator 41. In the conventional microactuator 41, the piezoelectric element 24 and the member 42 have the same length.

図5に従来のマイクロアクチュエータ41の挙動を示す。従来のマイクロアクチュエータ41は、圧電素子24の長さと部材42の長さは同じ長さであり、圧電素子24の側面全体と部材42の側面全体とが接着されている。そのため、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、圧電素子24の長さ方向に圧電素子24の長さが縮むことにより部材42が圧電素子24側に反る。そして、部材42が圧電素子24側に反ることにより、圧電素子24は、部材42が接着されていない外側に反る。すなわち、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、従来のマイクロアクチュエータ41は、反る挙動を示す。   FIG. 5 shows the behavior of the conventional microactuator 41. In the conventional microactuator 41, the length of the piezoelectric element 24 and the length of the member 42 are the same length, and the entire side surface of the piezoelectric element 24 and the entire side surface of the member 42 are bonded. Therefore, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24, the length of the piezoelectric element 24 is reduced in the length direction of the piezoelectric element 24, so that the member 42 warps toward the piezoelectric element 24. And when the member 42 warps to the piezoelectric element 24 side, the piezoelectric element 24 warps to the outside where the member 42 is not bonded. That is, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24, the conventional microactuator 41 exhibits a warping behavior.

図6に本実施形態によるマイクロアクチュエータ22の上面図を示す。図6に示すよう
に、本実施形態によるマイクロアクチュエータ22は、部材25の長さが圧電素子24の長さよりも短くなっている。
FIG. 6 shows a top view of the microactuator 22 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the microactuator 22 according to the present embodiment, the length of the member 25 is shorter than the length of the piezoelectric element 24.

図7に本実施形態によるマイクロアクチュエータ22の挙動を示す。マイクロアクチュエータ22は、圧電素子24に比べて部材25の長さが短い。圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、圧電素子24の長さが縮むことにより、部材25が圧電素子24側に反る。そして、部材25が圧電素子24側に反ることにより、圧電素子24の端部のうち部材25が接着されている部分は、部材25が接着されていない外側に反る。   FIG. 7 shows the behavior of the microactuator 22 according to the present embodiment. The microactuator 22 has a member 25 shorter than the piezoelectric element 24. When a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24, the length of the piezoelectric element 24 is reduced, so that the member 25 is warped toward the piezoelectric element 24 side. Then, when the member 25 is warped to the piezoelectric element 24 side, a portion of the end portion of the piezoelectric element 24 where the member 25 is bonded is warped to the outside where the member 25 is not bonded.

このように、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、圧電素子24の長さが縮むので、部材25が接着されていない部分の長さが縮む方向に移動する。その結果、本実施形態によるマイクロアクチュエータ22は、反りと縮みの両方を合わせた挙動を示す。すなわち、本実施形態によるマイクロアクチュエータ22は、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、圧電素子24のうち部材25が接着されている部分は、部材25が接着されていない側に反り、圧電素子24のうち部材25が接着されていない部分はその長さが縮む方向に移動するという挙動を示す。   As described above, when the driving voltage is applied to the piezoelectric element 24, the length of the piezoelectric element 24 is shortened, so that the length of the portion where the member 25 is not bonded is reduced. As a result, the microactuator 22 according to the present embodiment exhibits a behavior that combines both warpage and shrinkage. That is, in the microactuator 22 according to the present embodiment, when a drive voltage is applied to the piezoelectric element 24, the portion of the piezoelectric element 24 where the member 25 is bonded warps to the side where the member 25 is not bonded, A portion of the member 24 to which the member 25 is not bonded exhibits a behavior of moving in a direction in which the length is reduced.

図8に、従来のマイクロアクチュエータ41を備え付けたスライダー3の上面図を示す。図8に示すように、1組のマイクロアクチュエータ41が対向するようにスライダー3の側面に備え付けられている。従来のマイクロアクチュエータ41は、部材42の長さが圧電素子24の長さと同じである。   FIG. 8 shows a top view of the slider 3 provided with the conventional microactuator 41. As shown in FIG. 8, a pair of microactuators 41 are provided on the side surface of the slider 3 so as to face each other. In the conventional microactuator 41, the length of the member 42 is the same as the length of the piezoelectric element 24.

図9に、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合における、従来のマイクロアクチュエータ41を備え付けたスライダー3の変位を示す。圧電素子24に30Vの電圧を印加した場合、スライダー3は、重心を中心として、矢印Aの方向に回転移動することにより、スライダー3は、矢印Aの方向に166nm変位する。   FIG. 9 shows the displacement of the slider 3 provided with the conventional microactuator 41 when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24. When a voltage of 30 V is applied to the piezoelectric element 24, the slider 3 rotates in the direction of the arrow A around the center of gravity, so that the slider 3 is displaced by 166 nm in the direction of the arrow A.

図10に、本実施形態のマイクロアクチュエータ22を備え付けたスライダー3の上面図を示す。図10に示すように、1組のマイクロアクチュエータ22が対向するようにスライダー3の側面に備え付けられている。図10に示すマイクロアクチュエータ22は、部材25の長さが圧電素子24の長さの4割となっている。ただし、圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率は例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。   FIG. 10 shows a top view of the slider 3 provided with the microactuator 22 of the present embodiment. As shown in FIG. 10, a pair of microactuators 22 are provided on the side surface of the slider 3 so as to face each other. In the microactuator 22 shown in FIG. 10, the length of the member 25 is 40% of the length of the piezoelectric element 24. However, the ratio of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 is an example, and the present invention is not limited to this.

図11に、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合における本実施形態のマイクロアクチュエータ22の挙動とスライダー3の移動を示す。圧電素子24Aおよび圧電素子24Bに駆動電圧を印加した場合、圧電素子24Aの長さは図11の矢印Bの方向に縮み、圧電素子24Bの長さは図10の矢印Cの方向に縮む。   FIG. 11 shows the behavior of the microactuator 22 and the movement of the slider 3 when the driving voltage is applied to the piezoelectric element 24. When a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24A and the piezoelectric element 24B, the length of the piezoelectric element 24A contracts in the direction of arrow B in FIG. 11, and the length of the piezoelectric element 24B contracts in the direction of arrow C in FIG.

圧電素子24Aの長さが縮むことにより、スライダー3と接着されている圧電素子24Aの端部は、圧電素子24Aの長さが縮む方向(図11の矢印Bの方向)に移動する。また、圧電素子24Aの長さが縮むことにより、部材25と接着されている圧電素子24Aの部分は、部材25が接着されていない外側に反る。このように、マイクロアクチュエータ22は、縮みと反りの挙動を示す。   When the length of the piezoelectric element 24A is reduced, the end portion of the piezoelectric element 24A bonded to the slider 3 moves in the direction in which the length of the piezoelectric element 24A is reduced (the direction of arrow B in FIG. 11). Further, since the length of the piezoelectric element 24A is shortened, the portion of the piezoelectric element 24A bonded to the member 25 warps to the outside where the member 25 is not bonded. Thus, the microactuator 22 exhibits the behavior of shrinkage and warping.

圧電素子24Bの長さが縮むことにより、スライダー3と接着されている圧電素子24Bの端部は、圧電素子24Bの長さが縮む方向(図11の矢印Cの方向)に移動する。また、圧電素子24Bの長さが縮むことにより、部材25と接着されている圧電素子24Bの部分は、部材25が接着されていない外側に反る。このように、マイクロアクチュエータ22は、縮みと反りの挙動を示す。   By reducing the length of the piezoelectric element 24B, the end of the piezoelectric element 24B bonded to the slider 3 moves in the direction in which the length of the piezoelectric element 24B is reduced (the direction of arrow C in FIG. 11). Further, since the length of the piezoelectric element 24B is shortened, the portion of the piezoelectric element 24B bonded to the member 25 warps to the outside where the member 25 is not bonded. Thus, the microactuator 22 exhibits the behavior of shrinkage and warping.

マイクロアクチュエータ22が縮みと反りの挙動を示すことにより、マイクロアクチュエータ22と接着されたスライダー3は、重心を中心として、図11の矢印Dの方向に回転移動する。   When the microactuator 22 shows the behavior of contraction and warpage, the slider 3 bonded to the microactuator 22 rotates in the direction of arrow D in FIG.

図12に、圧電素子24に駆動電圧を印加した場合における、本実施形態のマイクロアクチュエータ22を備えつけたスライダー3の変位を示す。圧電素子24に30Vの電圧を印加した場合、スライダー3は、重心を中心として、矢印Eの方向に回転移動することにより、スライダー3は、矢印Eの方向に238nm変位する。マイクロアクチュエータ22を備え付けたスライダー3の変位量238nmは、従来のマイクロアクチュエータ41を備え付けたスライダー3の変位量166nmに対して約40%増加している。   FIG. 12 shows the displacement of the slider 3 provided with the microactuator 22 of the present embodiment when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24. When a voltage of 30 V is applied to the piezoelectric element 24, the slider 3 rotates in the direction of arrow E around the center of gravity, so that the slider 3 is displaced by 238 nm in the direction of arrow E. The displacement amount 238 nm of the slider 3 provided with the microactuator 22 is increased by about 40% with respect to the displacement amount 166 nm of the slider 3 provided with the conventional microactuator 41.

従来のマイクロアクチュエータ41の圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、従来のマイクロアクチュエータ41は反りのみのため、スライダー3の回転方向とマイクロアクチュエータ41の移動方向に歪みが生じる。   When a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24 of the conventional microactuator 41, the conventional microactuator 41 is only warped, so that distortion occurs in the rotation direction of the slider 3 and the movement direction of the microactuator 41.

一方、マイクロアクチュエータ22の圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、マイクロアクチュエータ22の端部のうち部材25と接着している部分は反り、部材25と接着していない部分の長さが縮む。そのため、スライダー3の回転方向とマイクロアクチュエータ22の移動方向の歪みが緩和され、スライダー3の変位量が増加する。   On the other hand, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24 of the microactuator 22, the portion of the end portion of the microactuator 22 that is bonded to the member 25 warps, and the length of the portion that is not bonded to the member 25 is reduced. Therefore, distortion in the rotation direction of the slider 3 and the movement direction of the microactuator 22 is alleviated, and the displacement amount of the slider 3 increases.

図13に、部材25の長さとスライダー3の変位量の関係を示す。図13の縦軸は、スライダー3の変位量(nm)を示しており、横軸は、圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)を示している。圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)が小さくなるほど、すなわち部材25の長さが短くなるほど、スライダー3の変位量(nm)は増加する。圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)が20%以下になると飽和状態に近づいている。   FIG. 13 shows the relationship between the length of the member 25 and the amount of displacement of the slider 3. The vertical axis of FIG. 13 indicates the displacement amount (nm) of the slider 3, and the horizontal axis indicates the ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24. As the ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 decreases, that is, as the length of the member 25 decreases, the displacement (nm) of the slider 3 increases. When the ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 is 20% or less, the saturation state is approached.

圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)が小さすぎると、スライダー3を支持する圧電素子24の比率が大きくなり、圧電素子24が破損する恐れがある。圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)は、所望のスライダー3の変位量とマイクロアクチュエータ22の強度によって決めればよい。例えば、ノートパソコンの場合は、強度を優先して、圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)を大きくしたり、サーバーに使用されるパーソナルコンピュータの場合は、変位量を優先して圧電素子24の長さに対する部材25の長さの比率(%)を小さくしたりする。   If the ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 is too small, the ratio of the piezoelectric element 24 that supports the slider 3 increases, and the piezoelectric element 24 may be damaged. The ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 may be determined by the desired amount of displacement of the slider 3 and the strength of the microactuator 22. For example, in the case of a notebook computer, priority is given to strength, and the ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 is increased. In the case of a personal computer used for a server, the amount of displacement is increased. The ratio (%) of the length of the member 25 to the length of the piezoelectric element 24 is preferentially reduced.

次に、本実施形態のマイクロアクチュエータ22の作製方法を説明する。本実施形態では、圧電材料としてPNN−PT−PZセラミックスを使用し、電極材料はPtを使用している。この場合、PNN−PT−PZセラミックスを圧電材料として使用することに代えて、PZTセラミックスや他のセラミックス等を圧電材料として使用してもよい。また、Ptを電極材料として使用することに代えて、AgPd等を電極材料として使用してもよい。   Next, a manufacturing method of the microactuator 22 of this embodiment will be described. In this embodiment, PNN-PT-PZ ceramic is used as the piezoelectric material, and Pt is used as the electrode material. In this case, instead of using PNN-PT-PZ ceramics as the piezoelectric material, PZT ceramics or other ceramics may be used as the piezoelectric material. Further, instead of using Pt as an electrode material, AgPd or the like may be used as an electrode material.

PNN−PT−PZセラミックスグリーンシート上にPt電極を所望の枚数スクリーン印刷して積層する。その後、大気中において1050℃で焼成し、ダイシングソーを用いて所定の幅で切断することにより圧電素子24が得られる。このように、得られた圧電素子24は、圧電材料からなる活性層33を複数積層した構造となる。   A desired number of Pt electrodes are screen-printed and stacked on a PNN-PT-PZ ceramic green sheet. After that, the piezoelectric element 24 is obtained by firing at 1050 ° C. in the atmosphere and cutting with a dicing saw with a predetermined width. Thus, the obtained piezoelectric element 24 has a structure in which a plurality of active layers 33 made of a piezoelectric material are stacked.

本実施形態では、部材25として、ジルコニア、ステンレス、アルミナを使用しているが、他の材料を部材25として使用してもよい。圧電素子24と部材25とを接着剤で接
着することによりマイクロアクチュエータ22が作製される。
In the present embodiment, zirconia, stainless steel, and alumina are used as the member 25, but other materials may be used as the member 25. The microactuator 22 is manufactured by bonding the piezoelectric element 24 and the member 25 with an adhesive.

本実施形態によれば、マイクロアクチュエータ22の圧電素子24に駆動電圧を印加した場合、マイクロアクチュエータ22のうち部材25と接着している部分では反り、一方、部材25と接着していない部分の長さが縮む方向に移動するため、スライダー3の回転方向とマイクロアクチュエータ22の移動方向の歪みを緩和することができる。その結果、スライダー3の変位量が増加することにより、高密度磁気ディスクに対応した制御帯域の高い位置決め制度に優れたアクチュエータを提供することができる。   According to the present embodiment, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24 of the microactuator 22, the portion of the microactuator 22 that is bonded to the member 25 warps, while the length of the portion that is not bonded to the member 25 is long. Therefore, the distortion in the rotation direction of the slider 3 and the movement direction of the microactuator 22 can be reduced. As a result, an increase in the amount of displacement of the slider 3 can provide an actuator excellent in a positioning system with a high control band corresponding to a high-density magnetic disk.

〈変形例1〉
上記実施形態では、スライダー3に一組のマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成を示した。しかし、しかし、本発明はこれに限られない。すなわち、スライダー3に二組のマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成であってもよい。
<Modification 1>
In the above-described embodiment, the configuration in which the slider 3 is provided with a set of microactuators 22 has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the slider 3 may be provided with two sets of microactuators 22.

スライダー3に二組のマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成例を図14に示す。図14に示すように、マイクロアクチュエータ22Aおよびマイクロアクチュエータ22Bをスライダー3に備え付けることについては、上記実施形態と同様である。本変形例1では、さらに、マイクロアクチュエータ22Cおよびマイクロアクチュエータ22Dをスライダー3に備え付けるように、上記実施形態を以下のように変形する。   A configuration example in which two sets of microactuators 22 are provided on the slider 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 14, the microactuator 22 </ b> A and the microactuator 22 </ b> B are provided on the slider 3 in the same manner as in the above embodiment. In the first modification, the above-described embodiment is further modified as follows so that the microactuator 22C and the microactuator 22D are provided on the slider 3.

まず、マイクロアクチュエータ22Aが備え付けられたスライダー3の側面と同一側面上に、マイクロアクチュエータ22Aと対称であるマイクロアクチュエータ22Cを備え付ける。すなわち、中心線1401を対称軸として、マイクロアクチュエータ22Cをマイクロアクチュエータ22Aの線対称となるように、スライダー3に備え付ける。   First, a microactuator 22C that is symmetrical to the microactuator 22A is provided on the same side as the side of the slider 3 provided with the microactuator 22A. That is, the microactuator 22C is provided on the slider 3 so as to be symmetrical with respect to the microactuator 22A with the center line 1401 as the axis of symmetry.

そして、マイクロアクチュエータ22Bが備え付けられたスライダー3の側面と同一側面上に、マイクロアクチュエータ22Bと対称であるマイクロアクチュエータ22Dを備え付ける。すなわち、中心線1401を対称軸として、マイクロアクチュエータ22Dをマイクロアクチュエータ22Bの線対称となるように、スライダー3に備え付ける。   A microactuator 22D that is symmetrical to the microactuator 22B is provided on the same side as the side of the slider 3 provided with the microactuator 22B. That is, the microactuator 22D is provided on the slider 3 so as to be symmetrical with respect to the microactuator 22B with the center line 1401 as the axis of symmetry.

このように変形することにより、スライダー3の回転方向を2つにすることが可能となる。すなわち、圧電素子24Aおよび圧電素子24Bに駆動電圧を印加した場合、マイクロアクチュエータ22Aおよびマイクロアクチュエータ22Bが縮みと反りの挙動を示すことにより、スライダー3は、重心を中心として、矢印Fの方向に回転移動する。一方、圧電素子24Cおよび圧電素子24Dに駆動電圧を印加した場合、マイクロアクチュエータ22Cおよびマイクロアクチュエータ22Dが縮みと反りの挙動を示すことにより、スライダー3は、重心を中心として、矢印Gの方向に回転移動する。   By deforming in this way, the rotation direction of the slider 3 can be made two. That is, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24A and the piezoelectric element 24B, the microactuator 22A and the microactuator 22B exhibit the behavior of contraction and warping, so that the slider 3 rotates in the direction of the arrow F around the center of gravity. Moving. On the other hand, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24C and the piezoelectric element 24D, the microactuator 22C and the microactuator 22D exhibit the behavior of contraction and warping, so that the slider 3 rotates in the direction of the arrow G around the center of gravity. Moving.

本変形例1によれば、スライダー3の回転方向とマイクロアクチュエータ22の移動方向の歪みを緩和することによりスライダー3の変位量を増加させ、さらに、スライダー3の回転方向を複数にすることが可能となる。   According to the first modification, it is possible to increase the amount of displacement of the slider 3 by relaxing the distortion in the rotation direction of the slider 3 and the movement direction of the microactuator 22, and to further increase the number of rotation directions of the slider 3. It becomes.

また、本発明は、多角形のスライダーにマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成であってもよい。例えば、6角形あるいは8角形のスライダーにマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成であってもよい。この場合、上記実施形態で説明したように、多角形のスライダーは、重心を中心とした回転対称位置にマイクロアクチュエータ22が配置される。   Further, the present invention may have a configuration in which the microactuator 22 is provided on a polygonal slider. For example, the micro actuator 22 may be provided on a hexagonal or octagonal slider. In this case, as described in the above embodiment, the microactuator 22 is arranged at a rotationally symmetric position around the center of gravity of the polygonal slider.

本発明を適用可能な磁気ディスク装置の平面図である。1 is a plan view of a magnetic disk device to which the present invention is applicable. マイクロアクチュエータ22を有する磁気ヘッド支持機構の構成例の斜視図である。3 is a perspective view of a configuration example of a magnetic head support mechanism having a microactuator 22. FIG. 圧電素子24の側面図である。3 is a side view of a piezoelectric element 24. FIG. 従来のマイクロアクチュエータ41の上面図である。FIG. 6 is a top view of a conventional microactuator 41. 従来のマイクロアクチュエータ41の挙動を示した図である。It is a figure showing the behavior of the conventional microactuator 41. 本実施形態のマイクロアクチュエータ22の上面図である。It is a top view of the microactuator 22 of this embodiment. 本実施形態のマイクロアクチュエータ22の挙動を示した図である。It is the figure which showed the behavior of the microactuator 22 of this embodiment. 従来のマイクロアクチュエータ41を備え付けたスライダー3の上面図である。It is a top view of the slider 3 provided with the conventional microactuator 41. FIG. 従来のマイクロアクチュエータ41を備え付けたスライダー3の変位を示した図である。It is the figure which showed the displacement of the slider 3 provided with the conventional microactuator 41. FIG. 本実施形態のマイクロアクチュエータ22を備え付けたスライダー3の上面図である。It is a top view of the slider 3 provided with the microactuator 22 of this embodiment. 圧電素子24に駆動電圧を印加した場合における本実施形態のマイクロアクチュエータ22の挙動とスライダー3の移動を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the behavior of the microactuator 22 and the movement of the slider 3 when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 24. 本実施形態のマイクロアクチュエータ22を備えつけたスライダー3の変位を示した図である。It is the figure which showed the displacement of the slider 3 provided with the microactuator 22 of this embodiment. 部材25の長さとスライダー3の変位量の関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the length of a member 25 and the amount of displacement of a slider 3. スライダー3に二組のマイクロアクチュエータ22を備え付けた構成例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example in which two sets of microactuators 22 are provided on the slider 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁気ディスク装置
2 磁気ディスク
3 スライダー
4 サスペンション
5 キャリッジアーム
6 電磁アクチュエータ
7 アーム軸
21 電磁変換素子
22 マイクロアクチュエータ
23 ジンバル部
24 圧電素子
25 部材
26 接着部
31 圧電層
32 電極層
33 活性層
41 マイクロアクチュエータ
42 部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic disk apparatus 2 Magnetic disk 3 Slider 4 Suspension 5 Carriage arm 6 Electromagnetic actuator 7 Arm axis | shaft 21 Electromagnetic conversion element 22 Microactuator 23 Gimbal part 24 Piezoelectric element 25 Member 26 Adhesion part 31 Piezoelectric layer 32 Electrode layer 33 Active layer 41 Microactuator 42 members

Claims (4)

印加電圧に応じて長さ方向の長さが変化する駆動部材と、
前記駆動部材よりも短く形成され、前記駆動部材の前記長さが変化する方向と略平行な側面に接着され、前記長さの変化への追従を妨げる補助部材と、
前記駆動部材と前記補助部材との相互作用によって回転駆動される被駆動体とを備え、
前記被駆動体の外周面上に、前記駆動部材のうち前記補助部材が接着された側面の残存部が固着されている移動機構。
A drive member whose length in the length direction changes according to the applied voltage;
An auxiliary member that is formed shorter than the drive member, is bonded to a side surface substantially parallel to the direction in which the length of the drive member changes, and prevents follow-up to the change in length;
A driven body that is rotationally driven by the interaction between the driving member and the auxiliary member;
A moving mechanism in which a remaining portion of a side surface of the driving member to which the auxiliary member is bonded is fixed to an outer peripheral surface of the driven body.
前記駆動部材は、前記被駆動体の外周面上で回転対称位置に少なくとも1組以上ある請求項1に記載の移動機構。   2. The moving mechanism according to claim 1, wherein at least one set of the driving member is located at a rotationally symmetric position on an outer peripheral surface of the driven body. 前記駆動部材は、活性層を複数持つ積層圧電素子である請求項1または2に記載の移動機構。   The moving mechanism according to claim 1, wherein the driving member is a laminated piezoelectric element having a plurality of active layers. 前記補助部材は、ジルコニア、ステンレスおよびアルミナのいずれかである請求項1から3のいずれかに記載の移動機構。   The moving mechanism according to claim 1, wherein the auxiliary member is any one of zirconia, stainless steel, and alumina.
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