JP2009223965A - Actuator, magnetic head assembly, and magnetic disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドの微小変位の制御に好適なアクチュエータ、そのアクチュエータを用いた磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置に関する。 The present invention relates to an actuator suitable for controlling a minute displacement of a magnetic head used in a magnetic disk device, a magnetic head assembly using the actuator, and a magnetic disk device.
近年、多くの情報機器において、小さな部品の微小距離の移動制御にアクチュエータが用いられるようになった。例えば、光学系を備えた情報機器においては、焦点補正や傾角制御にアクチュエータが使用されている。また、インクジェットプリンタや磁気ディスク装置では、プリンタヘッド又は磁気ヘッドの移動制御にアクチュエータが使用されている。近年、これらの情報機器の小型化及び高性能化が促進されており、それにともなって微小距離の移動を高精度に制御可能なアクチュエータが要望されている。 In recent years, actuators have been used in many information devices for movement control of small parts at a minute distance. For example, in information equipment equipped with an optical system, an actuator is used for focus correction and tilt angle control. In an ink jet printer or a magnetic disk device, an actuator is used for movement control of the printer head or the magnetic head. In recent years, miniaturization and high performance of these information devices have been promoted, and accordingly, an actuator capable of controlling movement of a minute distance with high accuracy is desired.
磁気ディスク装置の場合、大容量化の要求に伴って、磁気ディスク1枚当たりの記録容量が著しく増大している。磁気ディスクの大きさを変えずに記録容量を増大するためには、単位長さ当たりのトラック数(Track Per Inch:TPI)を多くすること、つまりトラック幅を狭くして高密度に配置することが必須である。このため、磁気ディスクの半径方向の磁気ヘッドの位置制御を精密に行うことが必要になる。 In the case of a magnetic disk device, the recording capacity per magnetic disk has been remarkably increased with the demand for larger capacity. In order to increase the recording capacity without changing the size of the magnetic disk, the number of tracks per unit length (Track Per Inch: TPI) should be increased, that is, the track width should be narrowed and arranged at a high density. Is essential. For this reason, it is necessary to precisely control the position of the magnetic head in the radial direction of the magnetic disk.
磁気ヘッド(記録素子及び再生素子)は、スライダーと呼ばれるほぼ直方体の形状の部材の先端に配置される。従来の磁気ディスク装置では、スライダーを支持するサスペンションアームを電磁アクチュエータ(ボイスコイルモータ)により磁気ディスクの面に平行な方向に所定の角度範囲内で回転させて磁気ヘッドの位置決めを行っている。しかしながら、トラック密度が高くなると、単に電磁アクチュエータでサスペンションアームを回転駆動するだけでは、磁気ヘッドの位置決めを精密に制御することが困難になってきた。 The magnetic head (recording element and reproducing element) is disposed at the tip of a substantially rectangular parallelepiped member called a slider. In a conventional magnetic disk apparatus, a suspension arm that supports a slider is rotated within a predetermined angle range in a direction parallel to the surface of the magnetic disk by an electromagnetic actuator (voice coil motor) to position the magnetic head. However, as the track density increases, it has become difficult to precisely control the positioning of the magnetic head by simply rotating the suspension arm with an electromagnetic actuator.
このため、トラック幅方向の位置決め精度を高めるべく、スライダーとサスペンションとの間にマイクロアクチュエータを配置し、マイクロアクチュエータによりスライダーを駆動して磁気ヘッドの微小な位置決めを行う方法が提案されている。 For this reason, in order to increase the positioning accuracy in the track width direction, a method has been proposed in which a microactuator is disposed between the slider and the suspension and the slider is driven by the microactuator to position the magnetic head minutely.
本発明に関連すると思われる文献として特許文献1及び2が存在する。
特許文献1には、圧電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挟みこむように配置して、スライダーに回転運動を与えることによりトラック方向の位置決めを行うアクチュエータが記載されている。
特許文献2には、スライダーの側方に配置された圧電素子により、スライダーをトラック方向に変位させて位置決めを行うアクチュエータが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されたアクチュエータは、スライダーとサスペンションとの間に圧電素子を配置するため、磁気ディスクの面に垂直な方向の厚さが大きくなってしまう。このため、磁気ディスク(磁気記録媒体)を複数搭載する磁気ディスク装置では搭載枚数を削減する必要が生じるおそれがある。
However, since the actuator described in
一方、特許文献2に記載されたアクチュエータでは、スライダーを並進移動させる場合、スライダーの重心移動によりサスペンションの振動が大きくなり、サスペンションの共振周波数により制御帯域が低下し、高速追随性が不十分となるおそれがある。また、特許文献2に記載された構造のアクチュエータではスライダーに回転運動を与えようとすると十分な変位量が確保できないおそれがある。 On the other hand, in the actuator described in Patent Document 2, when the slider is moved in translation, the vibration of the suspension increases due to the movement of the center of gravity of the slider, the control band decreases due to the resonance frequency of the suspension, and the high-speed followability becomes insufficient. There is a fear. Further, in the actuator having the structure described in Patent Document 2, there is a possibility that a sufficient amount of displacement cannot be ensured if a rotational motion is applied to the slider.
本発明の目的は、対象物を所定の面内で精度良く微小変位させることが可能であり、高速追随性に優れたアクチュエータを提供することである。 An object of the present invention is to provide an actuator that can accurately displace a target object within a predetermined plane with high accuracy and is excellent in high-speed tracking.
また、本発明の他の目的は、磁気ヘッドを磁気ディスクの面と平行な面内で精度良く微小変位させることが可能であり、高速追随性に優れた磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a magnetic head assembly and a magnetic disk device that are capable of finely displacing a magnetic head in a plane parallel to the surface of the magnetic disk with high precision and excellent in high-speed tracking. That is.
本発明の一観点によれば、対象物の幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記対象物の前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、支持部材に固定された第1の梁部材と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、クランク状の屈曲部を有し、前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記対象物を支持する柱状部材とを備えたことを特徴とするアクチュエータが提供される。 According to one aspect of the present invention, a pair of piezoelectric elements that are disposed on both sides in the width direction of an object and expand and contract in the front-rear direction of the object by applying a voltage, and the pair of piezoelectric elements in one of the expansion and contraction directions The first beam member fixed to the support member and the pair of piezoelectric elements are held at the other end in the expansion / contraction direction, and the first and second piezoelectric elements are expanded and contracted to extend the first A second beam member that is displaced so as to approach or leave the beam member side; and a columnar member that has a crank-shaped bent portion, connects the first and second beam members, and supports the object. An actuator characterized by comprising:
上記観点のアクチュエータによれば、圧電素子に電圧を印加して第2の梁部材を第1の梁部材側に接近又は離れるように変位させると、柱部材が所定面内で変形する。この柱部材はクランク状の屈曲部を有し、その屈曲部の中心に対して点対称に形成されているため、屈曲部にはその中心周りに回転させるような力が作用する。これにより、圧電素子の変位が柱部材の屈曲部によって回転方向の変位に変換される。本観点のアクチュエータは、対象物の重心が屈曲部の中心と一致するように接合されているため、屈曲部の回転変位により対象物が重心周りに回転する。これにより、対象物の先端が所定面に沿って幅方向に変位するが、対象物の重心は並進移動しないため制御帯域が高く高速追随性にすぐれたアクチュエータが得られる。また、圧電素子の伸縮運動が柱部材を介して拡大されるため大きな変位量が得られる。 According to the actuator of the above aspect, when a voltage is applied to the piezoelectric element to displace the second beam member so as to approach or leave the first beam member side, the column member is deformed within a predetermined plane. Since this column member has a crank-like bent portion and is formed in point symmetry with respect to the center of the bent portion, a force that rotates around the center acts on the bent portion. Thereby, the displacement of the piezoelectric element is converted into the displacement in the rotational direction by the bent portion of the column member. In the actuator of this aspect, since the center of gravity of the object is joined so as to coincide with the center of the bent part, the object rotates around the center of gravity due to the rotational displacement of the bent part. As a result, the tip of the object is displaced in the width direction along the predetermined surface, but the center of gravity of the object does not move in translation, so that an actuator having a high control band and excellent high-speed tracking is obtained. In addition, since the expansion and contraction motion of the piezoelectric element is expanded through the column member, a large amount of displacement can be obtained.
上記観点のアクチュエータにおいて、前記第1の梁部材、前記第2の梁部材及び前記柱部材を50μm以下の厚さに形成すると好適である。これらの部材を50μm以下とすることにより、上述の所定面に垂直な方向についてアクチュエータ大きさを小さくすることができる。また、これらの部材を薄く形成することにより、屈曲部の変位量がより大きくなり好適である。 In the actuator according to the above aspect, it is preferable that the first beam member, the second beam member, and the column member are formed to a thickness of 50 μm or less. By setting these members to 50 μm or less, the size of the actuator can be reduced in the direction perpendicular to the predetermined plane. In addition, it is preferable to make these members thin to increase the amount of displacement of the bent portion.
上記観点において、前記圧電素子は、異なる極性の前記層間電極が対向して電圧の印加により伸縮する活性部と、電圧の印加により伸縮しない不活性部とを有し、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材は、前記不活性部において前記圧電素子を保持するように構成すると好適である。この場合、第1及び第2の梁部材と圧電素子との接合部分は、電圧を印加しても伸縮しないため、接着剤などにより良好に接合することができる。 In the above aspect, the piezoelectric element has an active part that the interlayer electrodes of different polarities face each other and expands and contracts when a voltage is applied, and an inactive part that does not expand and contract when a voltage is applied, and the first beam member and It is preferable that the second beam member is configured to hold the piezoelectric element in the inactive portion. In this case, since the joint portion between the first and second beam members and the piezoelectric element does not expand or contract even when a voltage is applied, it can be favorably joined with an adhesive or the like.
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るアクチュエータを磁気ディスク装置の磁気ヘッドアセンブリに適用した例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, an example in which the actuator according to the present invention is applied to a magnetic head assembly of a magnetic disk device will be described.
(磁気ディスク装置)
図1は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリを備えた磁気ディスク装置10を示す平面図である。この図1に示すように磁気ディスク装置10は、金属製の筐体内に、円盤状の磁気記録媒体(磁気ディスク)11と、磁気記録媒体11を回転させるスピンドルモータ(図示せず)と、磁気ヘッド(記録素子及び再生素子)16(後述の図2参照)が設けられたスライダー13と、スライダー13を支持するサスペンションアーム(支持部材)14と、サスペンションアーム14を駆動する電磁アクチュエータ(ボイスコイルモータ)15と、磁気ヘッド16を介して磁気記録媒体11に対し情報の記録及び再生行う電子回路(図示せず)とにより構成されている。
(Magnetic disk unit)
FIG. 1 is a plan view showing a
磁気記録媒体11は、スピンドルモータの回転軸12aに固定され、スピンドルモータにより高速で回転する。サスペンションアーム14は、基端側(中心軸15a側)のキャリッジアーム14aと、先端側のサスペンション14bとにより構成される。スライダー13は、サスペンション14bの先端のジンバル14c(後述の図2参照)の磁気記録媒体11側に配置される。サスペンションアーム14は電磁アクチュエータ15により駆動制御され、中心軸15aを中心として所定の角度範囲内を回転する。
The
(アクチュエータ)
図2は、スライダー13、アクチュエータ20及びサスペンション14bを示す模式図である。図3(a)〜(c)は、アクチュエータ20及びスライダー13の形状を示す三面図であり、図3(a)はサスペンション14b側から見た上面図を、図3(b)はスライダー13の先端側から見た正面図を、図3(c)は図3(a)の右端側からアクチュエータ20を見た側面図をそれぞれ示す。なお、図2において、一点鎖線は部材同士が接合される箇所を示している。また、以下の説明では図中の矢印Tの方向を上(又は下)方向、矢印Wの方向をトラック幅方向、矢印Lを長さ方向と呼ぶものとする。
(Actuator)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the
図2及び図3に示すように、本実施形態のアクチュエータ20は、スライダー13の両側に配置された一対の圧電素子30と、圧電素子30及びスライダー13の上方に配置されたヒンジ(板状の部材)40とにより構成される。スライダー13は、ヒンジ40を介してサスペンション14bの先端部に設けられたジンバル14cの下側に配置される。アクチュエータ20は、ジンバル14cの下面に接合される。なお、図2中の符号16は、スライダー13の先端側に端面に設けられた磁気ヘッド(記録素子及び再生素子)を模式的に示している。記録素子としては、例えば単磁極ヘッドが使用され、再生素子としては例えばMR(Magneto Resistive)素子、GMR(Giant Magneto Resistive)素子又はTMR(Tunnel Magneto Resistive)素子が使用される。これらの記録素子及び再生素子は、成膜工程とパターニング工程とを繰り返して作製される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
圧電素子30は、図2及び図3(c)に示すように複数の圧電膜31の間に層間電極32を挟んで構成された積層構造を有している。この圧電素子30の長さ方向の両側の端面には、それぞれ異なる極性の電源に接続され(または片方が電源に接続し、残りの片方がグランドに接続され)た共通電極35が形成されている。一方の側(先端側、図3(c)において左側)の共通電極35は上から数えて偶数番目の層間電極32に電気的に接続され、他方の側(基端側、図3(c)において右側)の共通電極35は上から数えて奇数番目の層間電極32に電気的に接続されている。これらの共通電極35は、図示しない金属細線を通じてサスペンション14bの面上に絶縁物を介して形成された配線(図示せず)に電気的に接続されている。
The
図3(c)に示すように圧電素子30には、異なる共通電極35に接続された層間電極32同士が対向し、電圧の印加により長さ方向に伸縮する活性領域D2と伸縮に寄与しない不活性領域D1とが形成されている。この不活性領域D1は後述するヒンジ40の梁部材42、43の接合部(図2の斜線部j、k)の下方に位置する。圧電素子30は、スライダー13の両側(トラック幅方向の両側)に所定の間隔(スライダー13の回転運動に障害とならない程度の間隔)を開けて配置されている。
As shown in FIG. 3C, the
ヒンジ40は、例えばステンレス等の金属板からなる。図2及び図3に示すように、ヒンジ40は、トラック幅方向に伸びる梁部材42及び梁部材43、並びに梁部材42と梁部材43とを連結する柱部材41を備えている。梁部材42は、図2及び図3(b)に示すように接着剤33cにより一対の圧電素子30と基端側の接合部(図2の斜線部j)で接合されている。また、梁部材43は、接着剤33aにより一対の圧電素子30と先端側の接合部(図2の斜線部k)で接合されている。圧電素子30とヒンジ40との接合部は圧電素子30が電圧を印加しても伸縮しない不活性領域D1に設けられているため、接着剤33a、33cにより良好に接合することができる。
The
柱部材41は、梁部材42、43に垂直な方向に伸びる先端側柱部41a及び基端側柱部41cと、先端側柱部41a及び基端側柱部41cの端部に連結されたクランク部41bとからなる。図3(a)に示すように、先端側柱部41aは梁部材43から伸び、基端側柱部41cは梁部材42から伸びている。クランク部41bは停止時にはトラック幅方向に伸びている。図3(a)に示すように、柱部材41はクランク部41bの中心に対して点対称となるように形成されている。柱部材41とスライダー13とは、クランク部41bの下方(図2の斜線部l)で接着剤33bにより接合されている。アクチュエータ20を上方から見ると、クランク部41bの中心はスライダー13の重心と重なっている。
The
ヒンジ40は、梁部材42の上方で接着剤33dを介してサスペンション14b(ジンバル14c)の接合部(図2の斜線部m)と接合され、これによりアクチュエータ20がサスペンション14bに支持される。
The
(アクチュエータ及びスライダーの動作)
図4(a)、(b)は、アクチュエータの動作にともなうスライダーの変位を示す模式図である。
(Actuator and slider operation)
4A and 4B are schematic views showing the displacement of the slider accompanying the operation of the actuator.
図4(a)に示すように、圧電素子30に電圧を印加しない場合、先端側柱部41a及び基端側柱部41bは梁部材42に垂直な方向に伸びている。この場合、スライダー13の中心軸は、磁気ディスクのトラックの伸びる方向(鎖線E−E´)に一致している。
As shown in FIG. 4A, when no voltage is applied to the
共通電極35を介して両方の圧電素子30に電圧を供給すると、図4(b)の矢印Aに示すように、両方の圧電素子30が長さ方向に収縮する。圧電素子30の収縮する長さは、印加された電圧に対応する。
When a voltage is supplied to both the
基端側の梁部材42はサスペンション14bに固定されているため、この圧電素子30の収縮によっては変位しない。一方、先端側の梁部材43はサスペンション14bに固定されていないため、図4(b)に示すように圧電素子30の収縮により梁部材42側に引き寄せられる。この梁部材43の変位により柱部材41は変形するが、柱部材41はクランク部41bの中心(スライダー13の重心Gと一致している)に対して点対称に形成されているため、クランク部41bのそれぞれの端部には先端側柱部41a及び基端側柱部41cから反対方向の力(矢印A1及び矢印A2)が作用する。これにより、クランク部41bは矢印Bに示すように、中心(スライダー13の重心G)周りに回転する方向に変位する。スライダー13はクランク部41bで接合されているためクランク部41bの変位によりその重心G周りに回転し、その中心軸は鎖線F−F´に示すように変化する。これにより、スライダー13の先端側に取り付けられた磁気ヘッド16は変位量Cだけトラック幅方向に変位する。
Since the proximal-
すなわち、柱部材41は圧電素子30による伸縮運動をスライダー13の重心Gを中心とする回転運動に変換する。さらに、柱部材41による駆動はスライダー13の重心G(回転中心)の近傍で行われるため、磁気ヘッドが形成されたスライダー13の先端部の変位は拡大される。これにより、従来よりも大きな変位量(図4(b)の符号C)を得ることができる。
That is, the
尚、上述の例では圧電素子30が収縮する場合について説明したが、圧電素子30が伸びる場合にはスライダー13を収縮するときとは逆の向きに回転させることができる。
In the above-described example, the case where the
本実施形態においては、電磁アクチュエータ15によりサスペンションアーム14を駆動してスライダー13の位置を決定し、更にサスペンション14bとスライダー13との間に介在するアクチュエータ20(一対の圧電素子30及びヒンジ40よりなる)により磁気ヘッド16の位置を微調整するので、トラック密度が高い磁気記録媒体のトラックに磁気ヘッドを追随させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、サスペンション14b(ジンバル14c)に固定されたアクチュエータ20によりスライダー13をその重心周りに回転させることにより重心移動をさせずに変位させるので、共振を励起させることがない。このため制御帯域を上げて高速追随性を良好なものとすることができる。
Further, in the present embodiment, the
更に、本実施形態においては、アクチュエータ20の一部を構成する柱部材41により圧電素子30の変位をスライダー13先端の回転変位に拡大して変換するため、従来よりも大きな変位量を得ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the displacement of the
更に、本実施形態においては、アクチュエータ20の一部を構成する一対の圧電素子30がスライダー13の両側に配置されているので、磁気記録媒体に垂直な方向に必要なスペースが少なくてすみ、磁気記録媒体を複数搭載する磁気ディスク装置においても磁気記録媒体の搭載枚数を削減する必要がない。
Further, in this embodiment, since the pair of
(製造方法)
以下、本実施形態に係るアクチュエータ及び磁気ヘッドアセンブリの製造方法について図2を参照して説明する。
(Production method)
Hereinafter, the manufacturing method of the actuator and the magnetic head assembly according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、圧電素子30の作製方法について説明する。圧電膜31の材料としてPNN(ニッケル酸ニオブ酸鉛)−PT(チタン酸鉛)−PZ(ジルコン酸鉛)を使用し、層間電極32の材料としてPt(白金)を使用することができる。圧電膜31の材料は上記以外にもPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料を用いてもよい。まず、PNN−PT−PZセラミックスグリーンシートを用意し、このPNN−PT−PZセラミクスグリーンシートの表面にPtを主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷する。
First, a method for manufacturing the
その後、この導電ペーストが印刷されたPNN−PT−PZセラミックスグリーンシートを所定の枚数積層し、大気中で1050℃の温度で焼成して、圧電体積層セラミックスシートを形成する。次いで、この圧電他積層セラミックスシートを所望のサイズに切断して圧電体積層物を得る。最後に圧電体積層物の両端面上にPt等の導電体膜を形成して、共通電極35とし、図2に示す圧電素子30が得られる。尚、PNN−PT−PZは電圧の印加により分極しやすい圧電材料であるため、この材料を圧電膜31に用いる場合には予め分極処理を行わなくてもよい。この材料を圧電膜31に用いた場合には、分極方向の反転が容易に生じるため、圧電素子30は電圧の極性を入れ替えても収縮方向にのみ変化する。
Thereafter, a predetermined number of PNN-PT-PZ ceramic green sheets printed with this conductive paste are laminated and fired at 1050 ° C. in the atmosphere to form a piezoelectric laminated ceramic sheet. Next, this piezoelectric other laminated ceramic sheet is cut into a desired size to obtain a piezoelectric laminate. Finally, a conductor film such as Pt is formed on both end faces of the piezoelectric laminate to form the
次に、ステンレス板を所定の形状に加工して、ヒンジ40を形成する。そしてこのヒンジ40と圧電素子30の斜線部j、k(図2参照)とを接着剤33a及び接着剤33cにより接合し、ヒンジ40(クランク部41b)とスライダー13の斜線部l(図2参照)とを接着剤33bにより接合する。これにより、本実施形態に係るアクチュエータが完成する。
Next, the stainless steel plate is processed into a predetermined shape to form the
そして、ヒンジ40(梁部材42)とサスペンション14b(ジンバル14c)の斜線部m(図2参照)とを接着剤33dにより接合する。このようにして、本実施形態に係るアクチュエータ20を備えた磁気ヘッドアセンブリが完成する。
Then, the hinge 40 (beam member 42) and the hatched portion m (see FIG. 2) of the
(変位量の検証)
以下、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリの磁気ヘッドの変位量を調べた結果について説明する。図3に示す構造のアクチュエータ及びスライダーを備えた磁気ヘッドアセンブリにおいて、各部を以下のように設定したものを設計した。
(Verification of displacement)
Hereinafter, the result of examining the displacement amount of the magnetic head of the magnetic head assembly according to the present embodiment will be described. A magnetic head assembly provided with the actuator and slider having the structure shown in FIG. 3 was designed with each part set as follows.
スライダー13の大きさは、長さL1を850μm、幅W5を700μm、高さT3を240μmとした。圧電素子30の大きさは、長さL1を850μm、幅W4が200μm、高さT2を200μmとした。圧電素子30はこの圧電膜31を11層と層間電極32を10層積層してなる。圧電膜31の材料はPNN−PT−PZとし、各層の厚さT4は20μmとした。層間電極32の厚さは2μmとした。
The
ヒンジ40の材料はSUS(ステンレス)とし、その大きさは、長さL1を850μm、幅W1を1110μm、厚さT1を20μmとした。尚ヒンジ40の厚さは50μm以下であればよい。ヒンジ40の厚さT1が薄いほどスライダの変位量を大きくすることができるが、製造時の取り扱い易さ等を考慮して20μmとした。梁部材42の幅L2及び梁部材43の幅L3は共に100μmとした。柱部材41の先端側柱部41aの長さL4及び基端側柱部41cの長さL4´は共に300μmとし、クランク部41bの長さW2は150μmとした。また、先端側柱部41a及び基端側柱部41cの幅W3、並びにクランク部41bの幅L5は共に50μmとした。
The material of the
以上のように設計した磁気ヘッドアセンブリに対し、シミュレーション計算を行って、スライダー13の端面に配置された磁気ヘッドの変位量を計算した。図5は、スライダーの変位量をシミュレーションした結果を示す図である。このシミュレーションにより、両方の圧電素子30に30[V]の電圧を供給した場合、磁気ヘッドの変位量はトラック幅方向に177nm〜200nmとなることが確認できた。
A simulation calculation was performed on the magnetic head assembly designed as described above, and the amount of displacement of the magnetic head arranged on the end face of the
(変形例)
上述の実施形態では本発明に係るアクチュエータを磁気ヘッドアセンブリに適用した例について説明したが、本発明に係るアクチュエータはインクジェットプリンタのプリンタヘッド又はその他の情報機器の部品の微小範囲の移動制御に使用してもよい。
(Modification)
In the above-described embodiment, the example in which the actuator according to the present invention is applied to the magnetic head assembly has been described. However, the actuator according to the present invention is used for movement control of a minute range of a printer head of an ink jet printer or other information equipment components. May be.
また、上述の例では圧電素子30の圧電膜31に対して分極処理を行わない場合を例に説明したが、圧電膜31に異なる材料を用いて分極処理を行うことにより、伸縮方向に駆動するようにしてもよい。
Moreover, although the case where the polarization process is not performed on the
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)対象物の幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記対象物の前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、支持部材に固定された第1の梁部材と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により、前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、クランク状の屈曲部を有し、前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記対象物を支持する柱状部材と、を備えたことを特徴とするアクチュエータ。 (Supplementary note 1) A pair of piezoelectric elements that are arranged on both sides in the width direction of an object and expand and contract in the front-rear direction of the object by applying a voltage, and hold the pair of piezoelectric elements at one end in the expansion and contraction direction In addition, the first beam member fixed to the support member and the pair of piezoelectric elements are held at the other end in the expansion / contraction direction, and the piezoelectric element expands and contracts to the first beam member side. A second beam member that is displaced so as to approach or leave, and a columnar member that has a crank-shaped bent portion, connects the first and second beam members, and supports the object. An actuator characterized by that.
(付記2)前記第1の梁部材、前記第2の梁部材及び前記柱部材が50μm以下の厚さに形成されていることを特徴とする付記1に記載のアクチュエータ。
(Appendix 2) The actuator according to
(付記3)前記第1の梁部材、前記第2の梁部材及び前記柱部材が金属板により一体的に形成されていることを特徴とする付記2に記載のアクチュエータ。 (Appendix 3) The actuator according to appendix 2, wherein the first beam member, the second beam member, and the column member are integrally formed of a metal plate.
(付記4)前記圧電素子は、シート状の圧電膜と層間電極とを交互に積層した構造を有することを特徴とする付記1に記載のアクチュエータ。
(Additional remark 4) The said piezoelectric element has a structure which laminated | stacked the sheet-like piezoelectric film and the interlayer electrode alternately, The actuator of
(付記5)前記圧電素子は、異なる極性の層間電極が対向して電圧の印加により伸縮する活性部と、電圧の印加により伸縮しない不活性部とを有し、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材は、前記不活性部において前記圧電素子を保持していることを特徴とする付記1に記載のアクチュエータ。
(Supplementary Note 5) The piezoelectric element includes an active part that is opposed to an interlayer electrode having different polarities and expands and contracts when a voltage is applied, and an inactive part that does not expand and contract when a voltage is applied. The actuator according to
(付記6)磁気記録媒体に情報の記録及び再生を行う磁気ヘッドを備えたスライダーと、前記スライダーを保持するサスペンションと、前記スライダーと前記サスペンションとの間に介在して前記スライダーをその重心を中心として所定の角度範囲内で回転させるアクチュエータとを備えた磁気ヘッドアセンブリであって、前記アクチュエータは、前記スライダーの幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記スライダーの前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、前記サスペンションに固定された第1の梁部材と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、クランク状の屈曲部を有し、前記屈曲部の中心に対して点対称に形成されて前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記屈曲部の中心と前記スライダーの重心とが一致するように前記屈曲部において前記スライダーを支持する柱状部材と、を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。 (Appendix 6) A slider having a magnetic head for recording and reproducing information on a magnetic recording medium, a suspension for holding the slider, and a slider interposed between the slider and the suspension so that the slider is centered on the center of gravity. And a pair of actuators that are arranged on both sides in the width direction of the slider and expand and contract in the front-rear direction of the slider when a voltage is applied. The piezoelectric element, the pair of piezoelectric elements are held at one end in the expansion / contraction direction, the first beam member fixed to the suspension, and the pair of piezoelectric elements at the other end in the expansion / contraction direction And is displaced so as to approach or leave the first beam member side by expansion and contraction of the piezoelectric element. A second beam member, a crank-shaped bent portion, formed symmetrically with respect to the center of the bent portion, connecting the first and second beam members, and the center of the bent portion; A magnetic head assembly comprising: a columnar member that supports the slider at the bent portion so that a center of gravity of the slider coincides.
(付記7)情報を磁気的に記録可能な磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報の記録及び再生を行う磁気ヘッドを備えたスライダーと、前記スライダーを保持するサスペンションと、前記スライダーと前記サスペンションとの間に介在して前記スライダーをその重心を中心として所定の角度範囲内で回転させるアクチュエータと、前記サスペンションを駆動して前記スライダーを前記磁気記録媒体の半径方向に移動させる起動手段とを備えた磁気ディスク装置であって、前記アクチュエータは、前記スライダーの幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記スライダーの前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、前記サスペンションに固定された第1の梁部材と、前記一対の圧電素子をその前後方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、クランク状の屈曲部を有し、前記屈曲部の中心に対して点対称に形成されて前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記屈曲部の中心と前記スライダーの重心とが一致するように前記屈曲部において前記スライダーを支持する柱状部材と、を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。 (Appendix 7) A magnetic recording medium capable of magnetically recording information, a slider including a magnetic head for recording and reproducing information on the magnetic recording medium, a suspension holding the slider, the slider, and the suspension And an actuator for rotating the slider within a predetermined angle range about its center of gravity, and an activation means for driving the suspension to move the slider in the radial direction of the magnetic recording medium. The actuator is disposed on both sides in the width direction of the slider, and a pair of piezoelectric elements that expand and contract in the front-rear direction of the slider when a voltage is applied, and the pair of piezoelectric elements in the expansion and contraction direction. And a first beam member fixed to the suspension, A second beam member that holds the pair of piezoelectric elements at the other end in the front-rear direction, and that is displaced so as to approach or leave the first beam member side by expansion and contraction of the piezoelectric element; It has a bent portion, is formed point-symmetrically with respect to the center of the bent portion, connects the first and second beam members, and the center of the bent portion and the center of gravity of the slider coincide with each other. And a columnar member that supports the slider at the bent portion.
10…磁気ディスク装置、11…磁気記録媒体(磁気ディスク)、12a…回転軸、13…スライダー、14…サスペンションアーム、14a…キャリッジアーム、14b…サスペンション、14c…ジンバル、15…電磁アクチュエータ、15a…中心軸、16…磁気ヘッド、30…圧電素子、31…圧電膜、32…層間電極、33a〜33d…接着剤、35…共通電極、40…ヒンジ(板状の部材)、41…柱部材、41a…先端側柱部、41b…クランク部、41c…基端側柱部、42…基端側の梁部材(第1の梁部材)、43…先端側の梁部材(第2の梁部材)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、支持部材に固定された第1の梁部材と、
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、
クランク状の屈曲部を有し、前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記対象物を支持する柱状部材と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。 A pair of piezoelectric elements that are arranged on both sides in the width direction of the object and expand and contract in the front-rear direction of the object by application of a voltage;
Holding the pair of piezoelectric elements at one end in the expansion and contraction direction, and a first beam member fixed to the support member;
A second beam member that holds the pair of piezoelectric elements at the other end in the expansion / contraction direction, and that is displaced so as to approach or leave the first beam member side by expansion / contraction of the piezoelectric element;
A columnar member having a crank-shaped bend, connecting the first and second beam members, and supporting the object;
An actuator comprising:
前記スライダーの幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記スライダーの前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、前記サスペンションに固定された第1の梁部材と、
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、
クランク状の屈曲部を有し、前記屈曲部の中心に対して点対称に形成されて前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記屈曲部の中心と前記スライダーの重心とが一致するように前記屈曲部において前記スライダーを支持する柱状部材と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。 A slider provided with a magnetic head for recording and reproducing information on a magnetic recording medium, a suspension for holding the slider, and a slider interposed between the slider and the suspension so that the slider is centered on its center of gravity. A magnetic head assembly having an actuator that rotates within a range, the actuator comprising:
A pair of piezoelectric elements disposed on both sides in the width direction of the slider and extending and contracting in the front-rear direction of the slider by application of a voltage;
Holding the pair of piezoelectric elements at one end in the expansion and contraction direction, and a first beam member fixed to the suspension;
A second beam member that holds the pair of piezoelectric elements at the other end in the expansion / contraction direction, and that is displaced so as to approach or leave the first beam member side by expansion / contraction of the piezoelectric element;
It has a crank-like bent part, is formed point-symmetrically with respect to the center of the bent part, connects the first and second beam members, and the center of the bent part and the center of gravity of the slider coincide with each other A columnar member that supports the slider at the bent portion;
A magnetic head assembly comprising:
前記スライダーの幅方向の両側に配置され、電圧の印加によって前記スライダーの前後方向に伸縮する一対の圧電素子と、
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の一方の端部で保持するとともに、前記サスペンションに固定された第1の梁部材と、
前記一対の圧電素子をその伸縮方向の他方の端部で保持するとともに、前記圧電素子の伸縮により前記第1の梁部材側に接近又は離れるように変位する第2の梁部材と、
クランク状の屈曲部を有し、前記屈曲部の中心に対して点対称に形成されて前記第1及び第2の梁部材を連結するとともに、前記屈曲部の中心と前記スライダーの重心とが一致するように前記屈曲部において前記スライダーを支持する柱状部材と、
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic recording medium capable of magnetically recording information, a slider including a magnetic head for recording and reproducing information on the magnetic recording medium, a suspension holding the slider, and between the slider and the suspension A magnetic disk device comprising an actuator for interveningly rotating the slider within a predetermined angle range centered on its center of gravity, and an activation means for driving the suspension to move the slider in the radial direction of the magnetic recording medium And the actuator is
A pair of piezoelectric elements disposed on both sides in the width direction of the slider and extending and contracting in the front-rear direction of the slider by application of a voltage;
Holding the pair of piezoelectric elements at one end in the expansion and contraction direction, and a first beam member fixed to the suspension;
A second beam member that holds the pair of piezoelectric elements at the other end in the expansion / contraction direction, and that is displaced so as to approach or leave the first beam member side by expansion / contraction of the piezoelectric element;
It has a crank-like bent part, is formed point-symmetrically with respect to the center of the bent part, connects the first and second beam members, and the center of the bent part and the center of gravity of the slider coincide with each other A columnar member that supports the slider at the bent portion;
A magnetic disk drive comprising:
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JP2008068253A JP2009223965A (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Actuator, magnetic head assembly, and magnetic disk device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102456357A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-16 | 希捷科技有限公司 | Compact microactuator head assembly |
-
2008
- 2008-03-17 JP JP2008068253A patent/JP2009223965A/en not_active Withdrawn
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CN102456357A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-16 | 希捷科技有限公司 | Compact microactuator head assembly |
JP2012094237A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Seagate Technology Llc | Gimbal assembly and method for manufacturing the same |
CN102456357B (en) * | 2010-10-22 | 2016-08-10 | 希捷科技有限公司 | Compact micro-actuator head stack |
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