JP3663321B2

JP3663321B2 - Magnetic disk unit

Info

Publication number: JP3663321B2
Application number: JP21635099A
Authority: JP
Inventors: 和恭佐藤; 高司山口; 入三難波; 滋男中村
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2000113615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に、情報の書き込みと読み出しを行うヘッドを情報が記憶される磁気円板上の所定の位置に高精度に位置決めするための機構・構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ヘッドをディスク上の所望の位置に移動するためのアクチュエータとしては、ボイスコイルモータが用いられてきた。しかし、この方法では、位置決め精度の向上を図るには限界がある。そのため、より高精度な位置決め動作を行うための方法として、ボイスコイルモータと磁気ヘッドとの間に、磁気ヘッドの位置を微調整するための第２のアクチェエータを配置する構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−７３７４６号公報に記載された第２のアクチェエータの構造は、磁気ヘッドを支持する弾性部材の表面に圧電素子を上下に夫々２枚ずつ４枚貼り付け、圧電素子に電圧を印加することによって素子を伸縮させることによって、磁気ヘッドの位置を微調整させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の技術の第２のアクチェエータには、次に説明する二つの課題がある。
【０００５】
一つめは、磁気ヘッドの位置決め方向に第２のアクチュエータを変位させたときに、同時に発生するアクチュエータ表面に垂直な方向へのもれ変位である。このもれ変位は、弾性部材と圧電性平板とのひずみの差によって生じる。もれ変位は、磁気ヘッドと磁気円板の間隔を変化させてしまうので、磁気ディスク装置における読み出し感度や書き込み感度を変動させてしまったり、最悪の場合、磁気ヘッドと磁気円板の衝突をも引き起こすことになる。
【０００６】
二つめは、磁気ヘッドを支持する弾性部材に４枚の圧電性平板をはりつけるという生産性に関する課題である。はりつけ作業は、特にミリサイズの微細な部品の場合生産性が低く、また、高精度にはりつける位置を規定することは非常に困難である。
【０００７】
本発明は、これらの技術課題に鑑み、位置決め方向以外へのもれ変位が小さく、かつ、生産性の高い第２のアクチュエータを提供し、それにより高い記録密度を安価に実現できる磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明の磁気ディスク装置は、以下の手段を備える。
【００１０】
情報の書き込みと読み出しを行う磁気ヘッドと、情報が記憶される磁気円板と、前記ヘッドを支持する弾性部材と、前記弾性部材を支持する固定部材と、前記磁気ヘッドを磁気円板上の所定の位置に移動させるための粗動用第１のアクチュエータと、前記第１のアクチュエータと前記磁気ヘッドとの間に配置された微動用第２のアクチュエータとを有する磁気ディスク装置において、前記第２のアクチュエータが、圧電性を有する材料から構成され上面と下面に電極を有する一枚のまたは積層された複数枚の圧電性平板からなる板状構造体であって、前記上面と下面にある電極のうちの少なくとも一方の面の電極は２個以上に分離されており、前記圧電性平板は、分極されていない領域と、前記分極されていない領域の一部によって分離され前記圧電性平板の厚さ方向に分極された２個以上の分極領域とを内部に有し、前記圧電性平板内の２個以上の分極領域に、前記圧電性平板の上面と下面にある前記電極を用いて前記圧電性平板の厚さ方向に電界を印加することによって、前記圧電性平板が、前記圧電性平板の面内方向に変位するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置の構造を示す上面図である。
【００１３】
本実施例では、磁性膜を表面に形成した情報が記憶される磁気記録円板３１０と、磁気記録円板３１０を回転させるためのスピンドルモータ３００とを備えている。更に、磁気記録円板３１０の情報の読み出しと書き込みを行う電磁変換素子からなる磁気ヘッド（図示せず）を備え、磁気円板上に一定の間隔で浮上させるためのスライダ（図示せず）とを備えている。前記スライダは、磁気円板に対する姿勢を受動的に補正するジンバル２１０に設けられている。ジンバル２１０は、磁気ヘッド及びスライダを弾性的に支持する弾性部材であるサスペンション２００の一端側に接続されている。サスペンション２００の他端側は、固定部材であるサスペンション支持部材２３０に連接されている。
【００１４】
サスペンション支持部材２３０には、磁気ヘッドを磁気円板上の所定の位置に移動させ、粗く位置決めするために、第１のアクチュエータが設けられている。この第１のアクチュエータは、ボイスコイルモータ２５０と、ボイスコイルモータを構成する磁石２５１と、コイル２５２と、ボイスコイルモータで磁気ヘッドを位置決めするときの回転中心となるサスペンション支持部材回転軸２４１と、軸受け２４０とからなる。また、ボイスコイルモータと磁気ヘッドの間には、高精度に位置決めするために微動用第２のアクチュエータ１００が設けてある。
【００１５】
図２（ａ）は、本発明の第１実施例のサスペンション支持部材２３０から磁気ヘッドまでの磁気ヘッド支持機構全体をさらに詳しく示した上面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）で示した磁気ヘッド支持機構全体のＡ断面を示す断面図である。図２（ｃ）は、参考のために、第２のアクチュエータを有していない標準的磁気ヘッド支持機構全体を示す上面図である。
【００１６】
第２のアクチュエータ１００は、後述する圧電性平板を積層した板状構造体になっている。本実施例では、第２のアクチュエータ１００の下面を用いて、サスペンション支持部材２３０とサスペンション２００の上面同士を架橋するように配置している。第２のアクチュエータ１００の下面とサスペンション２００の上面とは、接着剤層５０１で固定している。同様に、第２のアクチュエータ１００の下面とサスペンション支持部材２３０の上面とは接着剤層５０２で固定されている。本実施例において、接着は、エポキシ系の接着剤を用いている。なお、ここでは、サスペンション２００に対して前記したスライダ２２０が固定されている側を下面、その反対側を上面として定義している。第２のアクチュエータ１００の下面には、第２のアクチュエータに電力を供給するための接続用電極１１１、１１２が形成されており、サスペンション支持部材２３０上面に形成された引き出し電極２６１、２６２とはんだを用いて電気的に接続される。はんだによる接続は、第２のアクチュエータとサスペンション保持アームとの機械的接続にも寄与している。
【００１７】
第２のアクチュエータを備えていない磁気ヘッド支持機構では、図２（ｃ）に示すように、サスペンション２００はサスペンション支持部材２３０に直接接合されている。
【００１８】
図３（ａ）は、本実施例に用いる第２のアクチュエータ１００の詳細な構造を示す上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）で示した第２のアクチュエータのＢ断面を示す断面図である。
【００１９】
本実施例の第２のアクチュエータは、圧電性を有する材料で形成された板状構造の圧電性平板１０５となっている。圧電性平板１０５は、上面に２個の電極１１８ａ、１１８ｂを下面に２個の電極１１８ｃ、１１８ｄを備えている。なお、ここでは、圧電性平板の厚さ方向で図３（ｂ）の左側を上面側、右側を下面側とする。圧電性平板１０５は、電極１１８ａと１１８ｃに挟まれた領域に分極された領域６０１を、また電極１１８ｂと１１８ｄに挟まれた領域に分極された領域６０２を有している。すなわち、一枚の圧電性平板の中に２個の分極領域を有している。
【００２０】
このように、本実施例の第２のアクチュエータは、上面と下面に電極を備え、内部に２個の分極領域を有する圧電性平板１０５からなる板状構造体となっている。
【００２１】
次に、本実施例の第２のアクチュエータの動作について説明する。
【００２２】
図４は、第２のアクチュエータを構成する圧電性平板内の分極の向きと、本アクチュエータを駆動するときの電界の状態の一例を示す断面図である。
【００２３】
圧電性平板１０５の２個の分極領域の分極の向きは、圧電性平板の厚さ方向で、かつ互いに反対向きである。このような分極状態にある圧電性平板に、図４に示すように電界を印加する。すなわち、分極領域６０１には、分極の向きと電界の向きが同じ向きになるように電界を印加し、分極領域６０２には、分極の向きと電界の向きが反対向きになるように電界を印加する。
【００２４】
図５（ａ）は、このような電界を印加したときの、第２のアクチュエータ１００の面内（位置決め方向）の変位の様子を示す上面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）で示した第２のアクチュエータの厚さ方向（アクチュエータ上面に対し垂直方向）の変位を示すＣ断面図である。
【００２５】
分極領域６０１は、分極の向きと電界の向きが同じなので、面内方向には縮み厚さ方向には伸びるように変位する。一方、分極領域６０２は、分極の向きと電界の向きが反対なので、面内方向には伸び厚さ方向には縮むように変位する。従って、第２のアクチュエータに上記した電界を印加することによって、第２のアクチュエータ１００に固定されたサスペンション２００を、サスペンション支持部材２３０に対し面内に（位置決め方向に）変位させることができる。印加する電界の強さと向きを変えることにより、サスペンション２００の先端に固定された磁気ヘッドを高精度に位置決め方向に微動させることが可能となる。なお、このとき第２のアクチュエータ１００は、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータの厚さ方向へも変位している。
【００２６】
本実施例では、第２のアクチュエータはサスペンション２００とサスペンション支持部材２３０の上面同士を架橋するように配置されているが、この効果について次に説明する。
【００２７】
まず、従来の配置方法の問題点について図６を用いて説明する。
【００２８】
図６（ａ）は、従来の配置構造で、第２のアクチュエータ１００がサスペンション２００の上面とサスペンション支持部材２３０の下面の間に挟まれるように配置された場合の、磁気ヘッド支持機構全体の断面図を示す。アクチュエータの固定には接着剤を用いている。図６（ｂ）は、図６（ａ）の磁気ヘッド支持機構を同図の左側から見たときの側面図である。
【００２９】
この場合、第２のアクチュエータを動作させて、例えば、スライダ２２０を図６（ｂ）のように右側に変位させる。すると、図６（ｂ）に示したように第２のアクチュエータ１００の右側は厚さ方向に伸び、左側は厚さ方向に縮むように変位する。この時、サスペンション２００は、第２のアクチュエータの上面に、サスペンション支持部材２３０は第２のアクチュエータの下面にそれぞれ固定されるため、この厚さ方向への変位が、サスペンション支持部材に対するサスペンションの上下方向の変位を発生させることになる。例えば、図６（ｂ）に示した場合では、サスペンション２００の右側が下に傾く。
【００３０】
従って、第２のアクチュエータを動作させ、磁気ヘッドを磁気円板上の所定の位置に位置決めしたときに、スライダ２２０と磁気円板３１０の間隔が変化してしまう。よって、磁気ヘッドの安定した読み出しと書き込みを実現することができない。
【００３１】
一方、本実施例の場合について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、第２のアクチュエータ１００がサスペンション２００の上面とサスペンション支持部材２３０の上面を架橋するように配置された場合の、磁気ヘッド支持機構全体の断面図を示す。アクチュエータの固定には接着剤を用いている。図７（ｂ）は、図７（ａ）の磁気ヘッド支持機構を同図の左側から見たときの側面図である。
【００３２】
本実施例の場合、第２のアクチュエータを動作させ、例えばスライダ２２０を図７（ｂ）の右側に変位させると、図７（ｂ）に示したように第２のアクチュエータ１００の右側は厚さ方向に伸び左側は厚さ方向に縮むように変位する。この時、サスペンション２００とサスペンション支持部材２３０が、第２のアクチュエータ１００の同一面側である下面側に固定されている。このため、この厚さ方向への変位が、サスペンション支持部材に対するサスペンションの上下方向の変位を発生させないことになる。従って、第２のアクチュエータを動作させ、磁気ヘッドを磁気円板３１０上の所定の位置に位置決めしたときにも、スライダ２２０と磁気円板の間隔を変化させることがない。よって、磁気ヘッドの安定した読み出しと書き込みを実現することができる。
【００３３】
以上のように、本実施例の第２のアクチュエータはは圧電膜が単層で、電極が上面側と下面側に夫々２対設けた構成としたため、構造が簡単で素子間のバラツキが小さく、大量生産に好適な構成である。
【００３４】
図８は、本発明の第２実施例の第２のアクチュエータの部品図である。
【００３５】
本実施例における第２のアクチュエータは、図８（ａ）、（ｂ）に示す圧電性を有する材料から構成される圧電性平板１０１、１０２を交互に積層した板状構造体になっている。圧電性の材料としては、鉛ジルコニアチタンの酸化化合物を用いている。図８（ａ）に示す圧電性平板１０１には、上面に銀パラジウム製の２個に分離された電極１１３、１１４が形成されている。同様に、図８（ｂ）に示す圧電性平板１０２にも、上面に銀パラジウム製の２個に分離された電極１１５、１１６が形成されている。なお、図８（ａ）と図８（ｂ）とでは、電極の形成される位置が図に示すように異なっており、それぞれ異なる辺に接するように形成されている。図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）に示した圧電性平板を交互に積層してなる本第２のアクチュエータの最上面に配置される圧電性平板１０３を示している。最上層の圧電性平板１０３は、図８（ｃ）に示すように、Ｂ面とＣ面で表示した対向する２面に接するように４個の電極１１３０、１１４０、１１５０、１１６０が形成されている。
【００３６】
図９は、第２実施例の第２のアクチュエータの断面図を示したものである。
【００３７】
図のように、第２のアクチュエータは、圧電性平板１０１を３枚、圧電性平板１０２を２枚、交互に積層し、最上層に圧電性平板１０３を積層した板状構造体になっている。圧電性平板１０１の上面には、２個の電極１１３と電極１１４が形成されており、圧電性平板１０２上面には、２個の電極１１５と電極１１６が形成されている。これら圧電性平板を交互に積層することで、圧電性平板１０１の下面に配置される圧電性平板１０２の上面の２個の電極１１５と電極１１６は、圧電性平板１０１の下面の電極として共用される。同様に、圧電性平板１０２の下面に配置される圧電性平板１０１の上面の２個の電極１１３と電極１１４は、圧電性平板１０２の下面の電極として共用される。
【００３８】
従って、本実施例の第２のアクチュエータは、上面と下面に電極を有する圧電性平板を４枚積層した板状構造体であり、圧電性平板の、上面と下面にある電極は、すべて２個に分離されている構造になる。なお、本実施例の第２のアクチュエータでは、最上層に圧電性平板１０３が、最下層に圧電性平板１０１が配置されているが、これらは、内部の電極保護や内部の電極の接続に使われるもので、無くても良い。
【００３９】
図１０（ａ）は、第２実施例の第２のアクチュエータを構成する上面と下面に電極を有する４枚の圧電性平板の内部の分極状態と、各電極の接続状態を示す断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の上面図である。
【００４０】
上記した上面と下面に電極を有する４枚の圧電性平板すべての内部には、上面と下面に存在する電極には挟まれた領域に、互いに分離した２個の分極領域６００が存在する。例えば、圧電性平板１０１には、上面電極１１３と下面電極１１５に挟まれれた領域と、上面電極１１４と下面電極１１６に挟まれた領域に、互いに分離した分極領域が存在する。また、圧電性平板１０２には、上面電極１１５と下面電極１１３に挟まれた領域と、上面電極１１６と下面電極１１４に挟まれた領域に、互いに分離した分極領域が存在する。これらの互いに分離した分極領域の間には、圧電性平板内の分極されていない領域の一部があり、圧電性平板内のこの未分極領域によって、前記した分極領域が２個に分離されることになる。これらの分極領域の分極の方向は、すべて圧電性平板の厚さ方向であり、本実施例の第２のアクチュエータでは、同じ圧電性平板内の２個の分極領域は、それぞれ反対の分極の向きを持っている。分極領域が圧電性平板内の未分極領域の一部によって分離されている様子を上面からみると、図１０（ｂ）に示したようになる。
【００４１】
本実施例の第２のアクチュエータを構成する電極１１３、１１４、１１５、１１６は、図１０に示したように、電極１１３は互いに接続され電極１１３ｃに、電極１１４は互いに接続され電極１１４ｃに、電極１１５は互いに接続され電極１１５ｃに、電極１１６は互いに接続され電極１１６ｃに、それぞれ統合される。
【００４２】
図１１は、上記した各電極の接続を具体的に実現するための構造を示す、第２実施例の第２のアクチュエータの側面図である。
【００４３】
図１１の（ａ）は、図８（ｃ）で示したＢ面側の側面図を、図１１の（ｂ）は、図８
（ｃ）で示したＣ面側の側面図をそれぞれ示す。なお、各圧電性平板上の電極は、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示した通りである。
【００４４】
各層に設けられた電極１１３は電極１１３ｃによって接続され、最上層の圧電性平板１０３に形成された電極１１３０（図示せず）に接続される。同じく各層に設けられた電極１１４は電極１１４ｃによって接続され、最上層の圧電性平板１０３に形成された電極１１４０に接続される。同様に各層に設けられた電極１１５は電極１１５ｃによって接続され、最上層の圧電性平板１０３に形成された電極１１５０（図示せず）に接続される。更に同様に、各層に設けられた電極１１６は電極１１６ｃによって接続され、最上層の圧電性平板１０３に形成された電極１１６０に接続される。
【００４５】
次に、第２の実施例の第２のアクチュエータの動作について説明する。
【００４６】
図１２（ａ）は、第２のアクチュエータを構成する圧電性平板内の分極の向きと、アクチュエータを駆動するときの電界の状態の一例を示す断面図である。図１２（ｂ）は、上記した駆動を実現するための電極１１３０、１１４０、１１５０、１１６０の接続構造、および、サスペンション支持部材上の引き出し電極と第２のアクチュエータの電極を接続するための接続用電極１１１、１１２の構造を示す上面図である。
【００４７】
第２のアクチュエータでは、すでに述べたように４枚の圧電性平板内の２個の分極領域の分極の向きは、すべて圧電性平板の厚さ方向である。さらに、互いに反対向きである。このような分極状態にある圧電性平板に、例えば図１２（ａ）に示すように、圧電性平板の厚さ方向に電界を印加する。本実施例の場合は、電極１１３と電極１１５に挟まれた分極領域には、分極の向きと電界の向きが同じ向きになるように電界を印加し、電極１１４と電極１１６に挟まれた分極領域には、分極の向きと電界の向きが反対向きになるように電界を印加する。具体的には、電極１１３ｃと電極１１４ｃを接続して電源４００の高電圧側に、電極１１５ｃと電極１１６ｃを接続して電源４００の低電圧側に、接続する。
【００４８】
具体的な電極の接続構造は、図１２（ｂ）に示した通りで、本第２のアクチュエータの最上層である圧電性平板１０３上で、電極１１３ｃと接続された電極１１３０と、電極１１４ｃと接続された電極１１４０とを電極１１１ｃで接続し、電極１１５ｃと接続された電極１１５０と、電極１１６ｃと接続された電極１１６０とを電極１１２ｃで接続し、さらに、電極１１１ｃを接続用電極１１１に、電極１１２ｃを接続用電極１１２に接続する。接続用電極１１１、１１２は、サスペンション支持部材２３０上の引き出し電極２６１、２６２にはんだで接続され、この引き出し電極を通して第２のアクチュエータに電界が印加される。
【００４９】
図１３は、第２実施例の第２のアクチュエータに上記した電界が印加されたときの面内の変位の状態を示す上面図である。
【００５０】
接続用電極１１１に電源４００の高電圧側を、接続用電極１１２に電源４００の低電圧側を接続すると、接続用電極１１１側は、分極領域の分極の向きと印加される電界の向きが同じであるため面内には縮み、接続用電極１１２側は、分極の向きと印加される電界の向きが反対向きであるため面内には伸びる。従って、第２のアクチュエータは、面内には図のように変位し、第２のアクチュエータに固定されたサスペンションをサスペンション支持部材に対し、角度θの変位を発生する。印加する電界の大きさや向きを変えて、この変位量や変位方向を制御して、サスペンション２００の先端に固定された磁気ヘッドを、所定の位置決め位置に高精度に微動させることが可能となる。
【００５１】
本実施例の磁気ディスク装置は、サスペンションとサスペンション支持部材の間に、第２のアクチュエータを固定するだけでよいので、生産性の高い磁気ディスク装置とすることができる。もちろん、第２のアクチュエータを第１実施例のように配置すれば、信頼性が高いだけでなく、磁気ヘッドの読み出しや、書き込みが安定した磁気ディスク装置とすることもできる。また、本実施例では、圧電性平板を積層することで一層当たりの圧電性平板の厚さを薄くできるので、圧電性平板に印加される電界の強さ（第２のアクチュエータに印加される電圧／圧電性平板の厚さ）を大きくすることができる。第２のアクチュエータの変位は上記した電界の強さに比例するので、低い電圧で大きな変位を得ることができる。
【００５２】
図１４は、本発明の第３実施例の第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【００５３】
圧電性平板の構造、分極領域の構造、および各分極領域の分極の向きは第２実施例で説明した第２のアクチュエータと同じである。本実施例では、電極の接続方法と電界の印加状態が異なっており、電極１１５ｃと電極１１４ｃとがグランドに接続され、電極１１３ｃが＋５Ｖに接続され、電極１１６ｃが・５Ｖに接続される。印加される電界はすべて圧電性平板の厚さ方向であり、電極１１３、１１５側は、分極の向きと電界の向きが同じで、電極１１４、１１６側は、分極の向きと電界の向きが反対である。この場合、図１３で示す第２実施例の第２のアクチュエータと同じような面内変位をする。グランドを固定し、電極１１３ｃと電極１１６ｃに印加する電界を変化させて、磁気ヘッドを所定の位置に高精度に微動できる。
【００５４】
本実施例の場合、第２実施例よりも、駆動回路を簡略化できる。
【００５５】
図１５は、本発明の第４実施例である磁気ディスク装置を構成する第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【００５６】
本実施例では、上面の電極が２個で下面の電極が１個の圧電性平板と、上面の電極が１個で下面の電極が２個の圧電性平板を、交互に積層した構造になっている。接触する面同士の電極は、接触する２個の圧電性平板で共用される。分極領域は、第２実施例の場合と同様で、上面の電極と下面の電極に挟まれた領域が分極領域６００となる。上面と下面のうちのいずれか一方は、必ず２個の電極に分離されているため、圧電性平板内にある分極領域も２個に分離されている。この構造は、ちょうど第２の実施例の電極１１５と１１６が予め接続されている構造と考えることができる。圧電性平板内の２個の分極領域は、第２の実施例の場合と同じように、圧電性平板内の未分極領域の一部で分離された構造ななる。分極の方向は、圧電性平板の厚さ方向であり、分極の向きは圧電性平板内の２個の分極領域で同じ向きである。電極の接続は、図１５に示したように、２個に分離した電極の一方をまとめて電極１１３ｃに、もう一方をまとめて１１４ｃとし、１個の電極はすべてまとめて１１５ｃとしてある。
【００５７】
図１６（ａ）は、本実施例の電界の印加方法の一例を示す断面図である。
【００５８】
電極１１５ｃはグランドに接続され、電極１１３ｃは＋５Ｖに接続され、電極１１４ｃは−５Ｖに接続される。電界の方向はすべて圧電性平板の厚さ方向であり、圧電性平板内の一方の分極領域では分極の向きと電界の向きが同じで、圧電性平板内のもう一方の分極領域では分極の向きと電界の向きが反対である。この場合も、第２のアクチュエータは、図１３で示す第２実施例の第２のアクチュエータと同じような面内変位をする。グランドを固定し、電極１１３ｃと電極１１４ｃに印加する電界を変化させることにより、サスペンション２００の先端に固定された磁気ヘッドを位置決め方向に高精度に微動させることが可能となる。
【００５９】
本実施例の場合第２の実施例に比べて、電極数を片側だけでも半減できるので、電極形成のプロセスが簡単になる。特に、裏面は電極を１枚としたため、全面に電極を形成すれば良くパターン形成が不要となる。
【００６０】
図１６（ｂ）も、本実施例での電界の印加方法の一例を示す断面図である。
【００６１】
電極１１５ｃはグランドに接続され、電極１１３ｃは＋１０Ｖに接続され、電極１１４ｃは０Ｖに接続される。電界の方向はすべて圧電性平板の厚さ方向であり、圧電性平板内の分極領域では分極の向きと電界の向きが常に同じである。この場合も、第２のアクチュエータは、図１３で示すように、第２実施例の第２のアクチュエータと同じような面内変位をする。グランドを固定し、電極１１３ｃと電極１１４ｃに印加する電界を変化させることにより、サスペンション２００の先端に固定された磁気ヘッドを位置決め方向に高精度に微動させることが可能となる。
【００６２】
この電界印加方法は、図１６（ａ）の印加方法に５Ｖのバイアスをかけたことに相当し、分極領域の分極の向きと印加される電界の向きが常に同じであるため、圧電性平板の分極劣化がなく、第２実施例の効果に加えて、より信頼性の高い磁気ディスク装置とすることができる。
【００６３】
図１７は、本発明の第５実施例の第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【００６４】
圧電性平板の構造および分極領域６００の構造は、第２実施例と同じであるが、各分極領域の分極の向きは第２実施例と異なっており、圧電性平板内の２個の分極領域の分極の向きは同じである。本実施例では、電極の接続方法は、第２実施例と同じである。すなわち電極１１５は電極１１５ｃに、電極１１４は電極１１４ｃに、電極１１５は電極１１５ｃに、電極１１６は電極１１６ｃに、それぞれ統合される。
【００６５】
図１８は、本実施例の第２のアクチュエータの動作を示す断面図である。
【００６６】
電極１１３ｃと電極１１６ｃは接続され、電源４００の高電圧側に、電極１１４ｃと電極１１５ｃは接続され、電源４００の低電圧側に、それぞれ接続される。この場合も、第２のアクチュエータは、図１３で説明した第２実施例の場合と同く面内変位をする。電極１１３ｃと電極１１４ｃに印加する電界を変化させることにより、サスペンション２００の先端に固定された磁気ヘッドを位置決め方向に高精度に微動させることが可能となる。
【００６７】
本実施例の効果は、第２実施例の場合と同じ効果の他に、分極が容易となり、２つの分極領域間の未分極領域での相互干渉がなく分極が安定し信頼性が高い。
【００６８】
図１９は、本発明の第６の実施例である磁気ディスク装置を構成する第２のアクチュエータの構造を示す上面図である。
【００６９】
図１９（ａ）は、本実施例の第２のアクチュエータの上面図を示しており、分極領域６００をはさむように圧電性平板に幅ｄの切り込みが形成されている。従って、第２のアクチュエータとサスペンションとを接着する領域の幅ａや、第２のアクチュエータとサスペンション支持部材とを接着する領域の幅ｂよりも、分極領域のある部分の幅ｃの方が短い。
【００７０】
図１９（ｂ）、比較のため本実施例のような切り込みが無い第２のアクチュエータの上面図を示している。
【００７１】
図２０は、本実施例に固有の効果を示す実験結果を示すグラフである。
【００７２】
横軸は切り込みの長さｄを示し、縦軸は第２のアクチュエータの面内の変位量θ（図１３に表示）を示している。図２０は、第２の実施例で説明したアクチュエータを実際に試作し、切り込みの長さと面内の変位量を測定した結果である。駆動電圧は５Ｖと１０Ｖで測定を行った。この結果、同じ駆動電圧の場合、切り込みがあるものの方が変位が大きいことがわかる。
【００７３】
このように、切り込みを入れることで所定の変位を起こすのに必要な電圧を下げることができるという効果がある。ただし、切り込み長さを大きくしすぎると第２のアクチュエータの強度が低下しこわれ易くなるので、実際の切り込み量は信頼性と併せて最適化する必要がある。
【００７４】
なお、ここで述べてきた実施例のほかにも、圧電性平板内の２個の分極領域に電界を印加する方法は、多数考えられる。２個の分極領域に異なる電界を印加すれば、すべて同様な面内変位を発生させることができる。
【００７５】
また、ここで述べてきた実施例では、圧電性平板内の分極領域は2個であったが、3個以上設けてもよい。
【００７６】
また、ここで述べてきた実施例では、第２のアクチュエータは、サスペンションとサスペンション支持部材の上面同士を架橋するように配置されるが、下面同士を架橋するように配置されていてもよい。
【００７７】
また、ここで述べてきた実施例では、第２のアクチュエータとして圧電性平板である１個の素子をサスペンションとサスペンション支持部材の上面同士を架橋するように固定しているが、２個の素子でサスペンションとサスペンション支持部材の上面同士と下面同士を架橋するように固定してもよい。その場合は、１個の素子はサスペンションとサスペンション支持部材の上面同士を架橋するように固定され、もう１個の素子は、サスペンションとサスペンション支持部材の下面同士を架橋するように固定される。
【００７８】
また、ここで述べてきた実施例では、サスペンションとサスペンション支持部材の間に第２のアクチュエータを配置しているが、サスペンション支持部材内に配置してもよいし、サスペンション内に配置してもよい。
【００７９】
また、ここで述べてきた実施例は、すべて磁気ディスク装置に関するものであるが、複数の磁気ディスク装置をならべた磁気ディスクアレイ装置に用いても良いし、磁気ディスク以外の回転記録媒体を用いた記憶装置、例えば、光ディスク装置、光磁気記録装置などに用いてももちろん良い。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、低い電圧で駆動でき、駆動時にアクチュエータ上面に対し垂直方向の変位がないため磁気ヘッドの書き込み／読み出しの信頼性が高く、かつ生産性の高い磁気ディスク装置を提供することができ、それによって、回転ディスク型情報記憶装置の記録密度を格段に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である磁気ディスク装置の構造を示す上面図である。
【図２】本発明の磁気ディスク装置に用いる磁気ヘッド支持機構全体を示す上面図および断面図である。
【図３】第１の実施例の第２のアクチュエータの構造を示す上面図および断面図である。
【図４】第１の実施例の第２のアクチュエータの分極領域を示す断面図である。
【図５】第１の実施例の第２のアクチュエータの変位を示す上面図および断面図である。
【図６】従来の第２のアクチュエータを配置した磁気ヘッド支持機構の変位を示す断面図および側面図である。
【図７】第１の実施例の第２のアクチュエータを配置した磁気ヘッド支持機構の変位を示す断面図および側面図である。
【図８】第２の実施例の第２のアクチュエータの部品図である。
【図９】第２の実施例の第２のアクチュエータの断面図である。
【図１０】第２の実施例の第２のアクチュエータの分極領域を示す断面図および上面図である。
【図１１】第２の実施例の第２のアクチュエータの側面図である。
【図１２】第２の実施例の第２のアクチュエータの電極構造を示す断面図および上面図である。
【図１３】第２の実施例の第２のアクチュエータの変位を示す上面図である。
【図１４】第３の実施例の第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【図１５】第４の実施例の第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【図１６】第４の実施例の第２のアクチュエータの電界の印加方法を示す断面図である。
【図１７】第５の実施例の第２のアクチュエータの構造を示す断面図である。
【図１８】第５の実施例の第２のアクチュエータの動作を示す断面図である。
【図１９】第６の実施例の第２のアクチュエータの構造を示す上面図である。
【図２０】第６の実施例の第２のアクチュエータの動作を示す実験結果である。
【符号の説明】
１００…第２のアクチュエータ、１１１、１１２…接続用電極、１１１ｃ、１１２ｃ、１１３、１１３ｃ、１１４、１１４ｃ、１１５、１１５ｃ、１１６、１１６ｃ、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ…電極、１２１、１２２…接続部、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５…圧電性平板、２００…サスペンション、２１０…ジンバル、２２０…スライダ、２３０…サスペンション支持部材、２４０…軸受け、２４１…サスペンション支持部材回転軸、２５０…ボイスコイルモータ、２５１…永久磁石、２５２…コイル、３００…スピンドルモータ、２６１、２６２…引き出し電極、３１０…磁気円板、４００…電源、５０１、５０２…接着剤層、６００、６０１、６０２…分極領域。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic disk device, and more particularly to a mechanism and structure for accurately positioning a head for writing and reading information at a predetermined position on a magnetic disk in which information is stored.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a voice coil motor has been used as an actuator for moving a magnetic head to a desired position on a disk. However, this method has a limit in improving positioning accuracy. Therefore, as a method for performing a positioning operation with higher accuracy, a configuration in which a second actuator for finely adjusting the position of the magnetic head is arranged between the voice coil motor and the magnetic head has been proposed.
[0003]
For example, in the structure of the second actuator described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-73746, four piezoelectric elements are attached to the surface of the elastic member that supports the magnetic head, two pieces each above and below, and a voltage is applied to the piezoelectric element. By applying and expanding the element, the position of the magnetic head is finely adjusted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described second actuator of the conventional technique has the following two problems.
[0005]
The first is a leakage displacement in the direction perpendicular to the actuator surface that occurs simultaneously when the second actuator is displaced in the positioning direction of the magnetic head. This leakage displacement is caused by a difference in strain between the elastic member and the piezoelectric flat plate. Leakage displacement changes the distance between the magnetic head and the magnetic disk, thus changing the read sensitivity and write sensitivity of the magnetic disk device, and in the worst case, the magnetic head collides with the magnetic disk. Will cause.
[0006]
The second problem is related to productivity in that four piezoelectric flat plates are attached to an elastic member that supports the magnetic head. The work of attaching is low in productivity, especially in the case of fine parts of millimeter size, and it is very difficult to define the position to be attached with high precision.
[0007]
In view of these technical problems, the present invention provides a second actuator that is small in displacement in the direction other than the positioning direction and has high productivity, and thereby can achieve a high recording density at a low cost. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the magnetic disk apparatus of the present invention comprises the following means.
[0010]
A magnetic head for writing and reading information, a magnetic disk for storing information, an elastic member for supporting the head, a fixing member for supporting the elastic member, and the magnetic head on a predetermined position on the magnetic disk In the magnetic disk apparatus, the first actuator for coarse movement for moving the first actuator to the position and the second actuator for fine movement disposed between the first actuator and the magnetic head, The second actuator is a plate-like structure composed of one or a plurality of laminated piezoelectric flat plates made of a piezoelectric material and having electrodes on the upper surface and the lower surface. An electrode on at least one surface of a certain electrode is separated into two or more, and the piezoelectric flat plate is separated by an unpolarized region and a part of the non-polarized region. And two or more polarization regions polarized in the thickness direction of the piezoelectric plate, and the electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric plate are used for two or more polarization regions in the piezoelectric plate. By applying an electric field in the thickness direction of the piezoelectric flat plate, the piezoelectric flat plate is displaced in the in-plane direction of the piezoelectric flat plate.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a top view showing the structure of the magnetic disk apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0013]
In the present embodiment, a magnetic recording disk 310 that stores information on a magnetic film formed on the surface thereof and a spindle motor 300 for rotating the magnetic recording disk 310 are provided. Furthermore, a magnetic head (not shown) including an electromagnetic transducer for reading and writing information on the magnetic recording disk 310 is provided, and a slider (not shown) for floating on the magnetic disk at a predetermined interval. It has. The slider is provided on a gimbal 210 that passively corrects the attitude relative to the magnetic disk. The gimbal 210 is connected to one end of a suspension 200 that is an elastic member that elastically supports the magnetic head and the slider. The other end of the suspension 200 is connected to a suspension support member 230 that is a fixed member.
[0014]
The suspension support member 230 is provided with a first actuator for moving the magnetic head to a predetermined position on the magnetic disk for rough positioning. The first actuator includes a voice coil motor 250, a magnet 251 constituting the voice coil motor, a coil 252, a suspension support member rotating shaft 241 serving as a rotation center when the magnetic head is positioned by the voice coil motor, It consists of a bearing 240. In addition, a second actuator 100 for fine movement is provided between the voice coil motor and the magnetic head for positioning with high accuracy.
[0015]
FIG. 2A is a top view showing in more detail the entire magnetic head support mechanism from the suspension support member 230 to the magnetic head according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a cross section A of the entire magnetic head support mechanism shown in FIG. For reference, FIG. 2C is a top view showing the entire standard magnetic head support mechanism not having the second actuator.
[0016]
The second actuator 100 is a plate-like structure in which piezoelectric flat plates described later are laminated. In the present embodiment, the lower surface of the second actuator 100 is used to bridge the upper surfaces of the suspension support member 230 and the suspension 200. The lower surface of the second actuator 100 and the upper surface of the suspension 200 are fixed with an adhesive layer 501. Similarly, the lower surface of the second actuator 100 and the upper surface of the suspension support member 230 are fixed by an adhesive layer 502. In this embodiment, an epoxy adhesive is used for adhesion. Here, the side on which the slider 220 is fixed with respect to the suspension 200 is defined as the lower surface, and the opposite side is defined as the upper surface. Connection electrodes 111 and 112 for supplying electric power to the second actuator are formed on the lower surface of the second actuator 100, and lead electrodes 261 and 262 formed on the upper surface of the suspension support member 230 and solder are used. Electrically connected. The connection by solder also contributes to the mechanical connection between the second actuator and the suspension holding arm.
[0017]
In the magnetic head support mechanism that does not include the second actuator, the suspension 200 is directly joined to the suspension support member 230 as shown in FIG.
[0018]
FIG. 3A is a top view showing a detailed structure of the second actuator 100 used in this embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view showing a B cross section of the second actuator shown in FIG.
[0019]
The second actuator of the present embodiment is a piezoelectric flat plate 105 having a plate-like structure formed of a material having piezoelectricity. The piezoelectric flat plate 105 includes two electrodes 118a and 118b on the upper surface and two electrodes 118c and 118d on the lower surface. Here, in the thickness direction of the piezoelectric flat plate, the left side in FIG. 3B is the upper surface side and the right side is the lower surface side. The piezoelectric flat plate 105 has a polarized region 601 in a region sandwiched between the electrodes 118a and 118c, and a polarized region 602 in a region sandwiched between the electrodes 118b and 118d. That is, it has two polarization regions in one piezoelectric flat plate.
[0020]
As described above, the second actuator of this example is a plate-like structure including the piezoelectric flat plate 105 having electrodes on the upper surface and the lower surface and having two polarization regions inside.
[0021]
Next, the operation of the second actuator of this embodiment will be described.
[0022]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the direction of polarization in the piezoelectric flat plate constituting the second actuator and the state of the electric field when driving the actuator.
[0023]
The polarization directions of the two polarization regions of the piezoelectric flat plate 105 are in the thickness direction of the piezoelectric flat plate and opposite to each other. An electric field is applied to the piezoelectric flat plate in such a polarization state as shown in FIG. That is, an electric field is applied to the polarization region 601 so that the polarization direction and the electric field direction are the same, and an electric field is applied to the polarization region 602 so that the polarization direction and the electric field direction are opposite to each other. To do.
[0024]
FIG. 5A is a top view showing a state of displacement in the plane (positioning direction) of the second actuator 100 when such an electric field is applied. FIG. 5B is a C cross-sectional view showing the displacement of the second actuator shown in FIG. 5A in the thickness direction (direction perpendicular to the upper surface of the actuator).
[0025]
The polarization region 601 is displaced so as to shrink in the in-plane direction and to extend in the thickness direction because the polarization direction and the electric field direction are the same. On the other hand, the polarization region 602 is displaced so as to extend in the in-plane direction and to contract in the thickness direction because the polarization direction and the electric field direction are opposite. Therefore, by applying the electric field described above to the second actuator, the suspension 200 fixed to the second actuator 100 can be displaced in the plane (in the positioning direction) with respect to the suspension support member 230. By changing the strength and direction of the applied electric field, the magnetic head fixed to the tip of the suspension 200 can be finely moved in the positioning direction with high accuracy. At this time, the second actuator 100 is also displaced in the thickness direction of the actuator as shown in FIG.
[0026]
In this embodiment, the second actuator is disposed so as to bridge the upper surfaces of the suspension 200 and the suspension support member 230. This effect will be described next.
[0027]
First, problems of the conventional arrangement method will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 6A is a conventional arrangement structure, and a cross section of the entire magnetic head support mechanism when the second actuator 100 is arranged so as to be sandwiched between the upper surface of the suspension 200 and the lower surface of the suspension support member 230. The figure is shown. An adhesive is used to fix the actuator. FIG. 6B is a side view of the magnetic head support mechanism of FIG. 6A as viewed from the left side of FIG.
[0029]
In this case, the second actuator is operated to displace the slider 220 to the right as shown in FIG. 6B, for example. Then, as shown in FIG. 6B, the right side of the second actuator 100 is displaced so as to extend in the thickness direction and the left side is contracted in the thickness direction. At this time, since the suspension 200 is fixed to the upper surface of the second actuator and the suspension support member 230 is fixed to the lower surface of the second actuator, the displacement in the thickness direction is the vertical direction of the suspension relative to the suspension support member. This will cause a displacement of. For example, in the case shown in FIG. 6B, the right side of the suspension 200 is inclined downward.
[0030]
Therefore, when the second actuator is operated and the magnetic head is positioned at a predetermined position on the magnetic disk, the distance between the slider 220 and the magnetic disk 310 changes. Therefore, stable reading and writing of the magnetic head cannot be realized.
[0031]
On the other hand, the case of a present Example is demonstrated using FIG. FIG. 7A is a cross-sectional view of the entire magnetic head support mechanism when the second actuator 100 is disposed so as to bridge the upper surface of the suspension 200 and the upper surface of the suspension support member 230. An adhesive is used to fix the actuator. FIG. 7B is a side view of the magnetic head support mechanism of FIG. 7A as viewed from the left side of FIG.
[0032]
In the case of the present embodiment, when the second actuator is operated and, for example, the slider 220 is displaced to the right side of FIG. 7B, the right side of the second actuator 100 has a thickness as shown in FIG. 7B. The left side that extends in the direction is displaced so as to shrink in the thickness direction. At this time, the suspension 200 and the suspension support member 230 are fixed to the lower surface side that is the same surface side of the second actuator 100. For this reason, the displacement in the thickness direction does not cause the vertical displacement of the suspension relative to the suspension support member. Therefore, even when the second actuator is operated and the magnetic head is positioned at a predetermined position on the magnetic disk 310, the distance between the slider 220 and the magnetic disk is not changed. Therefore, stable reading and writing of the magnetic head can be realized.
[0033]
As described above, the second actuator of this example has a single-layer piezoelectric film and two pairs of electrodes provided on the upper surface side and the lower surface side, so that the structure is simple and variation between elements is small. This configuration is suitable for mass production.
[0034]
FIG. 8 is a component diagram of the second actuator of the second embodiment of the present invention.
[0035]
The second actuator in this embodiment is a plate-like structure in which piezoelectric flat plates 101 and 102 made of a piezoelectric material shown in FIGS. 8A and 8B are alternately stacked. As the piezoelectric material, an oxide compound of lead zirconia titanium is used. A piezoelectric flat plate 101 shown in FIG. 8A has two electrodes 113 and 114 made of silver-palladium separated on the upper surface. Similarly, two electrodes 115 and 116 made of silver-palladium are formed on the upper surface of the piezoelectric flat plate 102 shown in FIG. 8B. 8A and 8B, the positions where the electrodes are formed are different as shown in the figure, and are formed so as to be in contact with different sides. FIG. 8C shows the piezoelectric flat plate 103 disposed on the uppermost surface of the second actuator formed by alternately stacking the piezoelectric flat plates shown in FIGS. 8A and 8B. As shown in FIG. 8C, the uppermost piezoelectric flat plate 103 is formed with four electrodes 1130, 1140, 1150, 1160 so as to be in contact with two opposing surfaces indicated by the B surface and the C surface. Yes.
[0036]
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the second actuator of the second embodiment.
[0037]
As shown in the figure, the second actuator has a plate-like structure in which three piezoelectric flat plates 101 and two piezoelectric flat plates 102 are alternately stacked, and the piezoelectric flat plate 103 is stacked on the uppermost layer. . Two electrodes 113 and 114 are formed on the upper surface of the piezoelectric flat plate 101, and two electrodes 115 and 116 are formed on the upper surface of the piezoelectric flat plate 102. By alternately laminating these piezoelectric flat plates, the two electrodes 115 and 116 on the upper surface of the piezoelectric flat plate 102 disposed on the lower surface of the piezoelectric flat plate 101 are shared as electrodes on the lower surface of the piezoelectric flat plate 101. The Similarly, the two electrodes 113 and 114 on the upper surface of the piezoelectric flat plate 101 disposed on the lower surface of the piezoelectric flat plate 102 are shared as electrodes on the lower surface of the piezoelectric flat plate 102.
[0038]
Therefore, the second actuator of this embodiment is a plate-like structure in which four piezoelectric flat plates having electrodes on the upper and lower surfaces are laminated, and there are two electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric flat plate. It becomes the structure which is separated. In the second actuator of this embodiment, the piezoelectric flat plate 103 is disposed in the uppermost layer and the piezoelectric flat plate 101 is disposed in the lowermost layer. These are used for internal electrode protection and internal electrode connection. Is not necessary.
[0039]
FIG. 10A is a cross-sectional view showing the polarization state inside the four piezoelectric flat plates having electrodes on the upper surface and the lower surface constituting the second actuator of the second embodiment and the connection state of each electrode. . FIG. 10B is a top view of FIG.
[0040]
Inside all the four piezoelectric flat plates having electrodes on the upper surface and the lower surface, there are two polarization regions 600 separated from each other in a region sandwiched between the electrodes existing on the upper surface and the lower surface. For example, the piezoelectric flat plate 101 has polarization regions separated from each other in a region sandwiched between the upper electrode 113 and the lower electrode 115 and a region sandwiched between the upper electrode 114 and the lower electrode 116. In addition, the piezoelectric flat plate 102 has polarization regions separated from each other in a region sandwiched between the upper electrode 115 and the lower electrode 113 and a region sandwiched between the upper electrode 116 and the lower electrode 114. Between these separated polarization regions, there is a part of the non-polarized region in the piezoelectric plate, and the unpolarized region in the piezoelectric plate separates the polarization region into two. It will be. The polarization directions of these polarization regions are all in the thickness direction of the piezoelectric plate. In the second actuator of this embodiment, the two polarization regions in the same piezoelectric plate have opposite polarization directions. have. FIG. 10B shows a state in which the polarization region is separated by a part of the unpolarized region in the piezoelectric flat plate from the upper surface.
[0041]
As shown in FIG. 10, the electrodes 113, 114, 115, and 116 constituting the second actuator of the present embodiment are connected to each other with the electrode 113 and the electrode 113c, and the electrode 114 is connected to each other and the electrode 114c. 115 are connected to each other and integrated with the electrode 115c, and the electrode 116 is connected to each other and integrated with the electrode 116c.
[0042]
FIG. 11 is a side view of the second actuator of the second embodiment showing a structure for specifically realizing the connection of each electrode described above.
[0043]
11A is a side view on the B surface side shown in FIG. 8C, and FIG. 11B is a side view of FIG.
Side views on the C-plane side shown in (c) are respectively shown. The electrodes on each piezoelectric flat plate are as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C.
[0044]
The electrodes 113 provided in each layer are connected by an electrode 113c and are connected to an electrode 1130 (not shown) formed on the uppermost piezoelectric flat plate 103. Similarly, the electrodes 114 provided in each layer are connected by an electrode 114c and connected to an electrode 1140 formed on the uppermost piezoelectric plate 103. Similarly, the electrodes 115 provided in each layer are connected by an electrode 115c, and are connected to an electrode 1150 (not shown) formed on the uppermost piezoelectric plate 103. Similarly, the electrodes 116 provided in each layer are connected by an electrode 116c and are connected to an electrode 1160 formed on the uppermost piezoelectric flat plate 103.
[0045]
Next, the operation of the second actuator of the second embodiment will be described.
[0046]
FIG. 12A is a cross-sectional view showing an example of the direction of polarization in the piezoelectric plate constituting the second actuator and the state of the electric field when the actuator is driven. FIG. 12B shows a connection structure for the electrodes 1130, 1140, 1150, and 1160 for realizing the above-described driving, and a connection for connecting the extraction electrode on the suspension support member and the electrode of the second actuator. 2 is a top view showing the structure of electrodes 111 and 112. FIG.
[0047]
In the second actuator, as described above, the polarization directions of the two polarization regions in the four piezoelectric plates are all in the thickness direction of the piezoelectric plates. Furthermore, they are opposite to each other. For example, as shown in FIG. 12A, an electric field is applied to the piezoelectric flat plate in such a polarization state in the thickness direction of the piezoelectric flat plate. In the case of this embodiment, an electric field is applied to the polarization region sandwiched between the electrode 113 and the electrode 115 so that the polarization direction and the electric field direction are the same, and the polarization sandwiched between the electrode 114 and the electrode 116. An electric field is applied to the region so that the polarization direction and the electric field direction are opposite to each other. Specifically, the electrode 113c and the electrode 114c are connected to the high voltage side of the power source 400, and the electrode 115c and the electrode 116c are connected to the low voltage side of the power source 400.
[0048]
The specific electrode connection structure is as shown in FIG. 12B. On the piezoelectric flat plate 103 which is the uppermost layer of the second actuator, the electrode 1130 connected to the electrode 113c, the electrode 114c, The connected electrode 1140 is connected by the electrode 111c, the electrode 1150 connected to the electrode 115c and the electrode 1160 connected to the electrode 116c are connected by the electrode 112c, and the electrode 111c is further connected to the connection electrode 111. The electrode 112c is connected to the connection electrode 112. The connection electrodes 111 and 112 are connected to the extraction electrodes 261 and 262 on the suspension support member 230 by solder, and an electric field is applied to the second actuator through the extraction electrodes.
[0049]
FIG. 13 is a top view showing a state of in-plane displacement when the above-described electric field is applied to the second actuator of the second embodiment.
[0050]
When the high voltage side of the power source 400 is connected to the connection electrode 111 and the low voltage side of the power source 400 is connected to the connection electrode 112, the direction of polarization in the polarization region and the direction of the applied electric field are the same on the connection electrode 111 side. Therefore, it shrinks in the plane, and the connection electrode 112 side extends in the plane because the direction of polarization and the direction of the applied electric field are opposite. Accordingly, the second actuator is displaced in the plane as shown in the figure, and the suspension fixed to the second actuator is displaced by an angle θ with respect to the suspension support member. By changing the magnitude and direction of the applied electric field and controlling the amount and direction of displacement, the magnetic head fixed to the tip of the suspension 200 can be finely moved to a predetermined positioning position with high accuracy.
[0051]
Since the magnetic disk apparatus of this embodiment only needs to fix the second actuator between the suspension and the suspension support member, it can be a highly productive magnetic disk apparatus. Of course, if the second actuator is arranged as in the first embodiment, the magnetic disk device not only has high reliability but also stable reading and writing of the magnetic head. Further, in this embodiment, since the thickness of the piezoelectric flat plate per layer can be reduced by laminating the piezoelectric flat plates, the strength of the electric field applied to the piezoelectric flat plate (the voltage applied to the second actuator). / Thickness of piezoelectric plate) can be increased. Since the displacement of the second actuator is proportional to the strength of the electric field, a large displacement can be obtained with a low voltage.
[0052]
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of the second actuator of the third embodiment of the present invention.
[0053]
The structure of the piezoelectric plate, the structure of the polarization regions, and the direction of polarization of each polarization region are the same as those of the second actuator described in the second embodiment. In this embodiment, the electrode connection method and the applied state of the electric field are different. The electrode 115c and the electrode 114c are connected to the ground, the electrode 113c is connected to + 5V, and the electrode 116c is connected to .5V. The applied electric field is all in the thickness direction of the piezoelectric plate, and the electrodes 113 and 115 have the same polarization direction and the same electric field direction, and the electrodes 114 and 116 have the opposite polarization direction and electric field direction. It is. In this case, in-plane displacement similar to that of the second actuator of the second embodiment shown in FIG. 13 is performed. The magnetic head can be finely moved to a predetermined position with high accuracy by fixing the ground and changing the electric field applied to the electrodes 113c and 116c.
[0054]
In this embodiment, the drive circuit can be simplified as compared with the second embodiment.
[0055]
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of the second actuator constituting the magnetic disk apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
[0056]
In this embodiment, a piezoelectric plate having two electrodes on the upper surface and one electrode on the lower surface and a piezoelectric plate having one electrode on the upper surface and two electrodes on the lower surface are alternately stacked. ing. The electrodes between the contacting surfaces are shared by the two piezoelectric flat plates in contact. The polarization region is the same as in the case of the second embodiment, and the region sandwiched between the upper electrode and the lower electrode becomes the polarization region 600. Since one of the upper surface and the lower surface is always separated into two electrodes, the polarization region in the piezoelectric plate is also separated into two. This structure can be considered as a structure in which the electrodes 115 and 116 of the second embodiment are connected in advance. The two polarization regions in the piezoelectric flat plate have a structure separated by a part of the unpolarized region in the piezoelectric flat plate, as in the second embodiment. The direction of polarization is the thickness direction of the piezoelectric plate, and the direction of polarization is the same in the two polarization regions in the piezoelectric plate. As shown in FIG. 15, one of the two separated electrodes is grouped as an electrode 113c, the other is grouped as 114c, and one electrode is grouped as 115c.
[0057]
FIG. 16A is a cross-sectional view showing an example of an electric field application method of the present embodiment.
[0058]
The electrode 115c is connected to the ground, the electrode 113c is connected to + 5V, and the electrode 114c is connected to -5V. The direction of the electric field is all the thickness direction of the piezoelectric plate, the polarization direction is the same in one polarization region in the piezoelectric plate, and the polarization direction is in the other polarization region in the piezoelectric plate. The direction of the electric field is opposite. Also in this case, the second actuator is displaced in the same plane as the second actuator of the second embodiment shown in FIG. By fixing the ground and changing the electric field applied to the electrodes 113c and 114c, the magnetic head fixed to the tip of the suspension 200 can be finely moved in the positioning direction with high accuracy.
[0059]
In the case of the present embodiment, the number of electrodes can be halved only on one side as compared with the second embodiment, so that the electrode forming process is simplified. In particular, since the back surface has one electrode, it is sufficient to form an electrode on the entire surface, and pattern formation is not necessary.
[0060]
FIG. 16B is also a cross-sectional view showing an example of an electric field application method in this embodiment.
[0061]
The electrode 115c is connected to the ground, the electrode 113c is connected to + 10V, and the electrode 114c is connected to 0V. The direction of the electric field is all the thickness direction of the piezoelectric flat plate, and the polarization direction and the electric field direction are always the same in the polarization region in the piezoelectric flat plate. Also in this case, as shown in FIG. 13, the second actuator is displaced in the same plane as the second actuator of the second embodiment. By fixing the ground and changing the electric field applied to the electrodes 113c and 114c, the magnetic head fixed to the tip of the suspension 200 can be finely moved in the positioning direction with high accuracy.
[0062]
This electric field application method is equivalent to applying a bias of 5 V to the application method of FIG. 16A, and the direction of polarization in the polarization region is always the same as the direction of the applied electric field. There is no polarization deterioration, and in addition to the effect of the second embodiment, a more reliable magnetic disk device can be obtained.
[0063]
FIG. 17 is a sectional view showing the structure of the second actuator of the fifth embodiment of the present invention.
[0064]
The structure of the piezoelectric plate and the structure of the polarization region 600 are the same as those of the second embodiment, but the polarization directions of the respective polarization regions are different from those of the second embodiment, and the two polarization regions in the piezoelectric plate are different. The direction of polarization is the same. In this embodiment, the electrode connection method is the same as in the second embodiment. That is, the electrode 115 is integrated with the electrode 115c, the electrode 114 is integrated with the electrode 114c, the electrode 115 is integrated with the electrode 115c, and the electrode 116 is integrated with the electrode 116c.
[0065]
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the operation of the second actuator of this embodiment.
[0066]
The electrode 113c and the electrode 116c are connected, the electrode 114c and the electrode 115c are connected to the high voltage side of the power supply 400, and are connected to the low voltage side of the power supply 400, respectively. Also in this case, the second actuator is displaced in the same plane as in the second embodiment described with reference to FIG. By changing the electric field applied to the electrodes 113c and 114c, the magnetic head fixed to the tip of the suspension 200 can be finely moved in the positioning direction with high accuracy.
[0067]
In addition to the same effect as in the second embodiment, the effect of this embodiment is easy to polarize, there is no mutual interference in the unpolarized region between the two polarized regions, the polarization is stable, and the reliability is high.
[0068]
FIG. 19 is a top view showing the structure of the second actuator constituting the magnetic disk apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
[0069]
FIG. 19A shows a top view of the second actuator of the present embodiment, in which a notch having a width d is formed in the piezoelectric flat plate so as to sandwich the polarization region 600. Accordingly, the width c of the portion having the polarization region is shorter than the width a of the region where the second actuator and the suspension are bonded and the width b of the region where the second actuator and the suspension support member are bonded.
[0070]
FIG. 19B shows a top view of a second actuator without a cut as in this embodiment for comparison.
[0071]
FIG. 20 is a graph showing experimental results showing effects unique to this example.
[0072]
The abscissa indicates the cut length d, and the ordinate indicates the in-plane displacement amount θ (shown in FIG. 13) of the second actuator. FIG. 20 shows the results of actually making a prototype of the actuator described in the second embodiment and measuring the cut length and the in-plane displacement. The drive voltage was measured at 5V and 10V. As a result, it can be seen that the displacement is larger in the case of the cut when the driving voltage is the same.
[0073]
As described above, there is an effect that the voltage required to cause the predetermined displacement can be lowered by making the cut. However, if the cutting length is too large, the strength of the second actuator is likely to be deteriorated, so the actual cutting amount needs to be optimized together with the reliability.
[0074]
In addition to the embodiments described here, there are many possible methods for applying an electric field to two polarization regions in a piezoelectric flat plate. If different electric fields are applied to the two polarization regions, the same in-plane displacement can be generated.
[0075]
In the embodiment described here, the number of polarization regions in the piezoelectric flat plate is two, but three or more may be provided.
[0076]
In the embodiment described here, the second actuator is arranged so as to bridge the upper surfaces of the suspension and the suspension support member, but may be arranged so as to bridge the lower surfaces.
[0077]
In the embodiment described here, one element, which is a piezoelectric flat plate, is fixed as the second actuator so as to bridge the upper surfaces of the suspension and the suspension support member. You may fix so that the upper surfaces and lower surfaces of a suspension and a suspension support member may bridge | crosslink. In that case, one element is fixed so as to bridge the upper surfaces of the suspension and the suspension support member, and the other element is fixed so as to bridge the lower surfaces of the suspension and the suspension support member.
[0078]
In the embodiment described here, the second actuator is arranged between the suspension and the suspension support member. However, the second actuator may be arranged in the suspension support member or in the suspension. .
[0079]
The embodiments described here all relate to a magnetic disk device, but may be used in a magnetic disk array device in which a plurality of magnetic disk devices are arranged, or a rotational recording medium other than a magnetic disk is used. Of course, it may be used for a storage device such as an optical disk device or a magneto-optical recording device.
[0080]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic disk device that can be driven at a low voltage and has high magnetic head writing / reading reliability and high productivity because there is no displacement in the direction perpendicular to the upper surface of the actuator during driving. Thus, the recording density of the rotating disk type information storage device can be remarkably increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing a structure of a magnetic disk apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a top view and a cross-sectional view showing the entire magnetic head support mechanism used in the magnetic disk apparatus of the present invention. FIGS.
FIGS. 3A and 3B are a top view and a cross-sectional view showing a structure of a second actuator of the first embodiment. FIGS.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a polarization region of a second actuator of the first embodiment.
FIGS. 5A and 5B are a top view and a cross-sectional view showing the displacement of the second actuator of the first embodiment. FIGS.
FIGS. 6A and 6B are a cross-sectional view and a side view showing a displacement of a magnetic head support mechanism in which a conventional second actuator is arranged.
FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view and a side view showing the displacement of the magnetic head support mechanism in which the second actuator of the first embodiment is disposed. FIGS.
FIG. 8 is a component diagram of a second actuator of the second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a second actuator of the second embodiment.
FIGS. 10A and 10B are a sectional view and a top view showing a polarization region of a second actuator of the second embodiment. FIGS.
FIG. 11 is a side view of a second actuator of the second embodiment.
FIGS. 12A and 12B are a sectional view and a top view showing an electrode structure of a second actuator of the second embodiment. FIGS.
FIG. 13 is a top view showing the displacement of the second actuator of the second embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a structure of a second actuator of a third embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a structure of a second actuator of a fourth embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a method of applying an electric field of a second actuator of a fourth embodiment.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a structure of a second actuator of a fifth embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the operation of the second actuator of the fifth embodiment.
FIG. 19 is a top view showing the structure of the second actuator of the sixth embodiment.
FIG. 20 is an experimental result showing the operation of the second actuator of the sixth example.
[Explanation of symbols]
100 ... second actuator, 111, 112 ... connection electrode, 111c, 112c, 113, 113c, 114, 114c, 115, 115c, 116, 116c, 1130, 1140, 1150, 1160, 118a, 118b, 118c, 118d ... Electrodes 121, 122 ... Connections 101, 102, 103, 104, 105 ... Piezoelectric flat plate, 200 ... Suspension, 210 ... Gimbal, 220 ... Slider, 230 ... Suspension support member, 240 ... Bearing, 241 ... Suspension support Rotating member rotation shaft, 250 ... voice coil motor, 251 ... permanent magnet, 252 ... coil, 300 ... spindle motor, 261, 262 ... extraction electrode, 310 ... magnetic disk, 400 ... power source, 501, 502 ... adhesive layer, 600 , 601, 602... Polarization region

Claims

A magnetic head for writing and reading information, a magnetic disk for storing information, an elastic member for supporting the head, a fixing member for supporting the elastic member, and a predetermined magnetic head on the magnetic disk A magnetic disk device having a first actuator for moving the first actuator to a position of the first actuator, and a second actuator disposed between the first actuator and the magnetic head,
The second actuator is a plate-like structure made of a piezoelectric flat plate having electrodes on the upper surface and the lower surface, and the electrode on at least one of the electrodes on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric flat plate is 2 And the piezoelectric flat plate is divided into a non-polarized region and two or more polarized regions separated by a part of the non-polarized region and polarized in the thickness direction of the piezoelectric flat plate. And applying an electric field in the thickness direction of the piezoelectric flat plate to two or more polarization regions in the piezoelectric flat plate using the electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric flat plate. The magnetic disk device is characterized in that the piezoelectric flat plate is displaced in an in-plane direction of the piezoelectric flat plate.

2. The magnetic disk device according to claim 1, wherein the plate-like structure is a plate-like structure in which two or more piezoelectric flat plates having electrodes on the upper and lower surfaces are laminated.

3. The disk device according to claim 1, wherein the second actuator has a polarization direction of two or more polarization regions in the piezoelectric flat plate that is a thickness direction of the piezoelectric flat plate and has a direction. A magnetic disk drive including a disk having an opposite direction.

3. The magnetic disk device according to claim 1, wherein the second actuator is separated into one electrode on one surface of the piezoelectric flat plate and two or more electrodes on the other surface, at least. The piezoelectric flat plates laminated two or more are laminated so that the surfaces on which one electrode is formed or the surfaces on which two or more electrodes are formed are in contact with each other. Magnetic disk unit.

3. The magnetic disk device according to claim 1, wherein the electrodes on the surfaces in contact with each other of the piezoelectric plates on which at least two of the second actuators are stacked are in contact with each other. A magnetic disk device, wherein the magnetic disk devices are stacked so as to be shared with each other.

3. The magnetic disk drive according to claim 1 , wherein the second actuator has a cut formed in the piezoelectric flat plate so as to sandwich two or more polarization regions in the piezoelectric flat plate. Magnetic disk unit.