JP3699893B2

JP3699893B2 - Magnetic disk unit

Info

Publication number: JP3699893B2
Application number: JP2000290351A
Authority: JP
Inventors: 幹夫徳山; 利彦清水; 広光増田; 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: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP2002093086A

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、磁気ヘッドを目標トラックに精密に位置決めするためのマイクロアクチュエータを搭載した磁気ヘッド支持機構及びそれを用いた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の磁気ディスク装置の大容量化に伴い、磁気ヘッドは目標トラックに対して非常に高精度な位置決めをしなければならなくなっている。そのため、磁気ディスク装置ではキャリッジ回転中心に対して磁気ヘッドと反対側に設けたボイスコイルモータで粗く移動し、サスペンション部分に微動用のアクチュエータを備えた構成の駆動機構が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−１６３１１号公報では、粗動アクチュエータに加えてロードビームと磁気ヘッドを備えたサスペンションの間にマイクロアクチュエータを設けて駆動する構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロアクチュエータには、従来はコイルと磁石を用いた電磁型も検討されたが、最近近年では剛性や製造コストの観点からＰＺＴ等の圧電素子を用いた圧電型が実用化されつつある。
【０００５】
しかし、圧電素子は脆性材料であるため衝撃や摺動に弱く、摺動部分や、衝撃時または圧電素子駆動時の応力の集中する部分から塵埃が発生しやすいという欠点を持っている。磁気ディスク装置においては、記録密度向上の観点から磁気ヘッドを搭載したスライダの浮上面とディスク表面との間隔(浮上量)が数十ｎｍと非常に小さいため、塵埃が発生した場合には適正な浮上量を保つことが困難になり記録・再生できなくなり、最悪の場合にはスライダおよびディスクの破損が生じることがあり、磁気ディスク装置の信頼性の低下につながる。そのため圧電素子を使用する際には、可能な限り摺動部分を廃し、磁気ディスク装置外部から衝撃が加わった場合や圧電素子を駆動した場合に発生する応力をできる限り小くしなければならないという課題がある。
【０００６】
また、上記の信頼性と量産性を確保するために、圧電素子の使用個数を少なくしたいという課題もある。
【０００７】
さらに、磁気ディスク装置の稼動停止時に磁気ヘッドをディスクの外側に待避させるロード・アンロード機構を採用する磁気ディスク装置では、外部衝撃によりディスクとサスペンションが変形して両者が接触する事により、ディスク面が損傷することを避けるために、サスペンションをディスクの外に完全に待避させる事が課題である。このためにマイクロアクチュエータの幅を小さくしたいという課題もある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題（の少なくとも一つ）を解決するもので、圧電素子の個数が少なく、構成が簡単で、摺動部が少なく正確に位置決めが出きるアクチュエータ構成とそれを用いた磁気ディスク装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、マイクロアクチュエータを、ロードビームの長手方向中心線に対して一方側で、マイクロアクチュエータ搭載部のキャリッジ側のアクチュエータ固定部と磁気ヘッド側のアクチュエータ固定部とに跨るように設け、前記中心線に対して他方側で、キャリッジ側アクチュエータ固定部と磁気ヘッド側アクチュエータ固定部とを、前記中心線に向って凸な形状を有する伸縮可能な柔軟な１本の腕部で連結する。
これにより、マイクロアクチュエータは固定部以外では動作時及び、衝撃時共に他の部材と接触することがないため、摺動による塵埃の発生を回避できる。また、衝撃時には腕部が衝撃時に発生する応力を分担し、動作時には腕部が自由に変形することにより、マイクロアクチュエータへの応力の集中を緩和することができ、磁気ディスク装置の信頼性を向上することができる。
さらに、腕部をロードビーム長手方向中心線に向かって凸な形状とすることにより、腕部の経路長を長くしながらロードビーム長手方向中心線から腕部の最遠点までの距離を小さくできるので、マイクロアクチュエータの動作を阻害することなくロードビーム長手方向中心線回りの慣性モーメントを小さくでき、これによりねじれ振動を抑えることができる。
【００１０】
また、マイクロアクチュエータの個数を減少させることができる。
【００１１】
また、上記手段において、マイクロアクチュエータをロードビーム長手方向中心線に対して前記磁気ディスクの中心から遠い側に設け、腕部をロードビーム長手方向中心線に対して磁気ディスクの中心に近い側に設け、磁気ヘッドをロード・アンロード機構によって磁気ディスクの外に退避させた状態で腕部が前記磁気ディスクの外側に位置するようにした場合、腕部の形状は磁気ディスクの中心から遠ざかる方向に凸形状となるので、磁気ヘッドをロード・アンロード機構によって磁気ディスクの外に退避させたときに、小さな退避角度で腕部を磁気ディスクの外側に退避することができ、腕部とディスクとの接触を回避できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用した磁気ディスク装置の斜視図であり、図２はそのサスペンションの斜視図、図３はサスペンションの側面図、図４はサスペンションの上面図、図５はマイクロアクチュエータの動作説明図、図６は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
本実施例では、ロードビーム１の先端部にフレクシャ２を介して磁気ヘッドを搭載したスライダ３が取り付けられている。ロードビーム１はマイクロアクチュエータ搭載部４の一端に溶接等で固定されており、マイクロアクチュエータ搭載部４の他端にはマウント５が一体形成されている。マウント５は別体として溶接等で固定してもよい。この、ロードビーム１からマウント５までをここではサスペンションと称する。なお、マウント５はキャリッジ６に、かしめ等で固定されている。キャリッジ６がボイスコイルモータの駆動力によって、ピボット軸７を中心に回転運動することにより、磁気ヘッドは、ディスク８上の任意の半径位置にアクセスすることができる。さらに、マイクロアクチュエータ搭載部４に圧電素子（ピエゾ素子）で構成されたマイクロアクチュエータ９が固定される。このマイクロアクチュエータ９を駆動することで、磁気ヘッドの微少な位置合わせを行うものである。
【００１５】
図２、図６の段差部は、マイクロアクチュエータ９を固定するための固定場所４５であり、マイクロアクチュエータを容易に固定できるようにすると共に、マイクロアクチュエータが上方向に大きく突出しないようにしている。この段差部は、プレス、或いは、エッチング等によりマイクロアクチュエータを位置決めしやすいように凹に加工したものである。本実施例のマイクロアクチュエータ搭載部４は、腕部４１と磁気ヘッド側マイクロアクチュエータ固定部４２とキャリッジ側マイクロアクチュエータ固定部４３により一体的に構成してある。
【００１６】
腕部４１は、マイクロアクチュエータ９と接触・摺動しないように長手方向中心線１０により２分割される搭載部４のディスク中心側の搭載部４に配置し、マイクロアクチュエータは外側のマイクロアクチュエータ搭載部４に配置している。マイクロアクチュエータ９と腕部４１とを、中心線１０を境に別々に配置することにより両者が接触・摺動することはない。換言すると、マイクロアクチュエータと腕部を高さ方向に重ねる構造の場合に、発生する可能性のある接触・摺動を防止できる。更に、腕部４１の一端は磁気ヘッド側マイクロアクチュエータ固定部４２に接合され、他端はキャリッジ側マイクロアクチュエータ固定部４３に接合されている。また、腕部４１は、マイクロアクチュエータ９の動作を阻害しない程度に柔軟となるように、ディスクの中心から遠ざかる方向に凸形状としている。マイクロアクチュエータ搭載部４は衝撃時の過度の変形を回避し、かつ、サスペンション全体の高さを小さくするため、０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の厚さが望ましい。
【００１７】
また、マイクロアクチュエータ搭載部４は製作公差の低減と製造コストの低減のため、プレスによる打ち抜き、またはエッチング加工を用いて形成されることが望ましい。
【００１８】
腕部４１はマイクロアクチュエータ９の動作を阻害しない程度に、回転方向には柔軟で、面方向には剛でなければならない。そのためには、腕部の経路長（形状の中心線に添う長さ）を長くすることと、腕部の幅を小さくすることが有効である。しかし、サスペンション全幅（サスペンション長手方向中心線からみた腕部の最遠点までの距離）が大きくなるにつれて、サスペンション長手方向中心軸に対する慣性モーメントが大きくなるため、長手方向中心軸に関するサスペンションのねじれ振動が増加し、磁気ヘッド位置決め動作に悪影響を及ぼすという問題がある。そのため、腕部はサスペンション全幅を小さくしながら経路長の長い形状にすることが望ましい。そのような要求に対して、本実施例に示すようにＵ字型とすることにより、例えばＶ字型の腕形状と比較して、サスペンションの長手中心軸に関する慣性モーメントをあまり大きくせずに経路長を長くすることができると共に、腕部４１がマイクロアクチュエータ９と接触・摺動することを回避できる。
【００１９】
本実施例ではＵ字型としたが、コの字型としてもよい。但し、Ｕ字形状とした方が応力集中は少なく望ましい。さらに、腕部41をサスペンション長手方向中心線10に向かって凸な形状とする事により、サスペンション長手方向中心線10回りの慣性モーメントを小さくできる。これによりねじれ振動を抑える事ができる。また、ディスク停止時に磁気ヘッドをディスクの外に待避させるロード・アンロード機構を採用する磁気ディスク装置では、衝撃によりディスクとサスペンションの一部が接触して、ディスク表面が損傷する可能性がある。この損傷を防ぐために、サスペンションはディスクの外に完全に待避させる必要がある。本実施例では、腕部41を中心線１０に向かって凸な形状とすることにより、サスペンションの全幅を小さくできる。このため、サスペンションを完全にディスク面から待避させる距離（角度）が小さくてよい。すなわち、結果として待避させる事が容易となる。
【００２０】
腕部４１の幅に関しては、マイクロアクチュエータ搭載部の厚さが０．１５〜０．３ｍｍ程度であるため、加工時の腕部断面形状のばらつき抑制や加工性の観点からマイクロアクチュエータの厚さと同等以上であることが望ましく、０.３〜０.４ｍｍ程度の幅が望ましい。
【００２１】
図５に、マイクロアクチュエータを駆動した時のサスペンションの変形状態の1例を示す。マイクロアクチュエータ９の中の矢印は、マイクロアクチュエータ９の伸縮方向を示している。マイクロアクチュエータ９には、上部電極（図示せず）と下部電極（図示せず）が設けられ、導電性を有する接着剤（図示せず）によってマイクロアクチュエータ搭載部４に固定される。マイクロアクチュエータ搭載部４は、マウント５やキャリッジ６を介して電気的には０電位となっている。
【００２２】
図５に示すように、上部電極に信号が入力された状態では、マイクロアクチュエータ９は信号の電極（正、負）により伸縮をする。伸縮方向は分極の方向と信号の電極の組み合わせにより決める事ができる。また、伸縮の大きさは信号の電圧の大きさにより制御する。例えば図５（１）に示すように、マイクロアクチュエータ９が長手方向には縮む変形をした場合には、サスペンション全体は図５(１)のように中心線に対して下側に変形する。これにより、スライダ３（図示せず）も中心線下側に微動することが可能となる。また、図５（２）に示すようにマイクロアクチュエータ９が長手方向に伸びる変形をした場合には、サスペンション全体では図５（２）のように中心線に対して上側に変形する。その結果、図５（１）とは逆の方向にスライダ３（図示せず）を微動させることができる。
【００２３】
この場合、マイクロアクチュエータ搭載部４の腕部４１は、図５に示すようにサスペンション長手方向と幅方向の両方向に容易に変形できる形状であるため、マイクロアクチュエータ９の動作を妨げる恐れがない。
【００２４】
これらの構成により、マイクロアクチュエータ９は、固定部以外ではマイクロアクチュエータ搭載部４と接触する個所が無い。また、動作時や磁気ディスク装置に衝撃が加わり、マイクロアクチュエータ９が変形した場合にでも、マイクロアクチュエータ９とマイクロアクチュエータ搭載部４の間に接触する場所が存在しないため、マイクロアクチュエータ９が摺動する恐れもなく、塵埃発生により磁気ディスク装置の信頼性が低下する恐れがない。また、衝撃力が加わった時に、マイクロアクチュエータ９にはロードビーム１の慣性力が加わるが、マイクロアクチュエータ搭載部４の腕部４１がそれを分担するため、マイクロアクチュエータ９に生じる応力が緩和される。このため、マイクロアクチュエータ９が損傷しにくくなり、磁気ディスク装置としての信頼性を高くすることができる。
【００２５】
なお、特開平１１−１６３１１号公報の構造では、スライダ側のマイクロアクチュエータ固定部は、３本の支持ビームの交点を中心として回転動作をする。このため、マイクロアクチュエータも固定部にならって変形しなければならない。結果として、マイクロアクチュエータがスライダの駆動に要する以外の変形をすることになり、マイクロアクチュエータに生じる応力が大きくなるため、応力集中部より塵埃が発生しやすいという問題がある。しかし、本発明においては図５のように腕部４１はサスペンション長手方向・幅方向ともに柔軟にできるので、マイクロアクチュエータ９の変形を拘束することがないため、塵埃発生の危険性を低下することができ、磁気ディスク装置の信頼性を向上することができる。
【００２６】
次に、図７に腕部４１形状をＵ字型からＶ字型にした第２の実施例を示す。また、図８に腕部４１形状を直線とした第３の実施例を示す。
【００２７】
第１実施例との違いは腕部４１の形状だけである。第１実施例のＵ字型から、第２実施例のＶ字型、第３実施例の直線型になるに従い、腕部４１の中心線距離は短くなり、サスペンション長手方向の剛性は増加する。このため、マイクロアクチュエータの変位力が一定の場合には、スライダの微小変位量が少なくなるため、第１の実施例と同じ量の変位をさせる場合は大きな電力が必要となる。一方、剛性が向上することにより、サスペンションの固有振動数が増加し、ディスク回転に伴う空気流などの外乱によるサスペンション振動を小さくできる。この結果として、外乱によるスライダの振動振幅を小さくできるという利点もある。また、固有値の振動数が増加するために、制御しやすいという利点もある。
【００２８】
第２実施例、第３実施例ともに、第１実施例と同様に、マイクロアクチュエータ９と腕部４１を別々の場所に設けているので、両者が摺動して発塵するという問題はない。また、１個のマイクロアクチュエータにより、スライダを微小変位させるため、信頼性と生産性（量産性）に優れている。さらに、第２の実施例では第１の実施例と同様に、腕部４１をＶ字型とし、マイクロアクチュエータの方向に凸形状としている。これにより、腕部４１の剛性を低下させることができると共に、マイクロアクチュエータ９の全幅を小さくする事ができる。また、これはディスク中心から遠ざかる方向に凸形状となるために、外部衝撃によりマイクロアクチュエータ搭載部とディスクとが接触しにくいという第１実施例と同じ利点もある。
【００２９】
各種の腕形状における変位量を計算により求め、第１実施例の変位で無次元化すると、第１実施例の変位１に対して、第２実施例では約０．８、第３実施例では約０．２しか生じない。この結果により、第１実施例のＵ字型が最も柔軟であり、圧電素子駆動時に磁気ヘッドの変位量が最も大きいことがわかる。この事から、スライダの大きな変位量が必要な場合には第１実施例のＵ形状を、また、スライダ変位量よりもサスペンションの固有値（振動数）の向上が必要な場合には、第２、第３実施例の腕部４１形状を選択すればよい。
【００３０】
図９及び図１０は、本発明の第４実施例、第5実施例を示した上面図である。両実施例と第１実施例の違いは、耐衝撃性能の向上を目的として、マイクロアクチュエータ搭載部４に腕部４１を２本設けている点である。第４実施例では、ディスク８側の腕部４１は、ディスク中心から遠ざかる方向に凸となっている。すなわち、サスペンション長手方向中心線１０に向いている。このため、同図に示すように、ロード・アンロード（Ｌ・ＵＬ）機構を有する磁気ディスク装置において、スライダがディスク外に待避した場合に、ディスク側の腕部４１はディスク８の外に完全に待避するので、衝撃により両者が接触する事は無い。これは第１の実施例と同様である。
【００３１】
ここで、本実施例のＬ・ＵＬ機構はサスペンション１の先端に設けたタブ１１がランプ２０に乗り上げて待避する機構であるが、本実施例の効果はこの機構に限定されるものではない。ディスクから遠い側の腕部４１は、磁気ヘッド側マイクロアクチュエータ固定部４２とキャリッジ側マイクロアクチュエータ固定部４３を、ディスク中心から遠ざかる方向（ディスク側の腕部41と同一方向）に凸のＵ字型形状ので連接している。これにより、マイクロアクチュエータ９の取付け位置を、第1実施例と同じように、マイクロアクチュエータ搭載部４の外側にしたままで、ディスクから遠い側の腕部４１を新たに設けることを可能としている。マイクロアクチュエータ９を外側に設けることにより、小さな力でスライダの大きな変位を得ることが可能となる。
【００３２】
この外側の腕部４１は、外部から衝撃力が加わった時にマイクロアクチュエータ９に発生する応力を緩和することができる。具体的には、ディスク面に対して垂直方向の衝撃が加わった場合に、２つの腕部４１により、衝撃時のサスペンション１の慣性力をマイクロアクチュエータ９と分担して受け止めるために、第１の実施例と比較して、マイクロアクチュエータ９に生じる応力を低下することが可能となる。この結果として、磁気ディスク装置の耐衝撃性能を向上し、信頼性を高くすることができる。ディスクから遠い側の腕部４１による効果は、それが無い場合のマイクロアクチュエータ９の最大応力を１とすると、その３０％から４０％程度を低減する事が可能となる。腕部４１の剛性を上げると、衝撃によるマイクロアクチュエータ９の最大応力を低減できるので耐衝撃性能を向上させる事が可能となる。
【００３３】
一方、腕部４１を２つ設ける事、及び、腕部４１の剛性を上げる事は、マイクロアクチュエータ９の伸縮の妨げになる恐れがある。これを避けるために、本実施例では、腕部４１形状をＵ字型としている。また、ディスク８から遠い側の腕部４１を、ディスク８から遠ざかる方向に凸とする事により、Ｕ字型の大きさに制約がなくなり、マイクロアクチュエータ９の伸縮方向に剛性の低い腕部４１を提供することができる。その結果、外部衝撃に強く、かつ、マイクロアクチュエータ９により、十分なスライダ変位を得る事が可能となる。
【００３４】
第４実施例と第５実施例の違いは、第５実施例では２つの腕部４１をサスペンション長手方向中心線１０に向かって凸なＵ字型形状としている点である。ディスク８から遠い側の腕部４１をサスペンション長手方向中心線１０に向かって凸なＵ字型形状とすることにより、前記中心線１０まわりのサスペンション搭載部４の慣性力を小さくできる。これにより、サスペンション１のねじり振動を小さくする事ができる。また、本実施例においても、第４の実施例と同様に、腕部４１によりマイクロアクチュエータ９の最大応力を低減できるので、耐衝撃性能を向上させる事ができる。
【００３５】
なお、図１０において、マイクロアクチュエータ９と中心線１０を挾んで反対側の腕部４１を前述のようにＵ形状とせずに直線で結ぶ構成としてもよい。この場合、アクチュエータ９を駆動することで発生する変位量は、図１０の構成の駆動電流と同じ量を加えた場合、小さくなる。しかし、面方向剛性を向上できる利点がある。
【００３６】
次に図１１に第６の実施例を示す。図１０の実施例との相違点は、中心線１０を挾んでマイクロアクチュエータ９に対向する位置にマイクロアクチュエータ９と略同じ形状の腕部５０をダミーアクチュエータとして設けた点である。この腕部５０を設けることで中心線１０に対する左右の質量バランスを取ることができる。このように、バランスを取ることでサスペンションの外力（ディスク回転に伴い発生する空気流等の外力）により、中心線に対してねじれ方向に発生するねじれ振動を抑制することができる。ねじれ振動は、磁気ヘッドをディスク半径方向に移動させるための、位置決め精度劣化させる。本実施例の構成とすることにより、１本のマイクロアクチュエータで構成した場合に問題となる、質量アンバランスを無くし、ねじれ振動を抑制できるので、磁気ヘッドを高い位置決め精度で位置決めすることができる。
【００３７】
また、ダミーマイクロアクチュエータにより、外部衝撃が加わった場合でも、ダミーアクチュエータが衝撃の１部を分担して受けるため、マイクロアクチュエータ４１に加わる衝撃力を緩和することができる。すなわち、耐衝撃性能を向上することができる。例えば、磁気ディスク装置を落下させた場合に、サスペンションをディスク面に近接、或いは遠ざかる方向に加速度が作用する。マイクロアクチュエータはピエゾ素子等で構成されており、ピエゾ素子はセラミックスの脆性材料のため、衝撃力に弱く、衝撃力を受けることで割れなどが発生し、その機能を失うという問題がある。このため、ダミーのアクチュエータである腕部５０を設けることで、先に述べたように衝撃力を緩和して、装置の長寿命化を図ることができると言う利点もある。なお、本構成は、図１０の実施例に限らず他の実施例に適用できることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、腕部をロードビーム長手方向中心線に向かって凸な形状とすることにより、腕部の経路長を長くしながらロードビーム長手方向中心線から腕部の最遠点までの距離を小さくできるので、マイクロアクチュエータの動作を阻害することなくロードビーム長手方向中心線回りの慣性モーメントを小さくでき、これによりねじれ振動を抑えることができる。また、マイクロアクチュエータは固定部以外では動作時、衝撃時ともに他の部材と接触することがないため、摺動による塵埃の発生を回避できる。また、衝撃時には連結部材が衝撃時に発生する応力を分担し、動作時には連結部材が自由に変形することにより、マイクロアクチュエータへの応力の集中を緩和することができる。また、マイクロアクチュエータの使用個数を減らす事ができる。また、外部衝撃を受けたときに、腕部とディスクとの接触を回避する事ができる。これらの事項より、磁気ディスク装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のサスペンションを搭載する磁気ディスク装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例のサスペンションの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例のサスペンションの側面図である。
【図４】本発明の第１実施例のサスペンションの上面図である。
【図５】本発明の第１実施例のマイクロアクチュエータ動作時の変形図である。
【図６】図2のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の第２実施例のサスペンションの斜視図である。
【図８】本発明の第３実施例のマイクロアクチュエータ搭載部の上面図である。
【図９】本発明の第４実施例のサスペンションの上面図である。
【図１０】本発明の第５実施例のサスペンションの上面図である。
【図１１】本発明の第６実施例のサスペンションの上面図である。
【符号の説明】
１…ロードビーム、２…フレクシャ、３…スライダ、４…マイクロアクチュエータ搭載部、５…マウント、６…キャリッジ、７…ピボット軸、８…ディスク、９…マイクロアクチュエータ、４１…腕部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic disk device, and more particularly to a magnetic head support mechanism equipped with a microactuator for precisely positioning a magnetic head on a target track and a magnetic disk device using the same.
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in capacity of magnetic disk devices, the magnetic head has to be positioned with very high accuracy with respect to the target track. For this reason, a drive mechanism has been proposed in which the magnetic disk device is roughly moved by a voice coil motor provided on the opposite side of the magnetic head with respect to the center of rotation of the carriage, and the suspension portion includes an actuator for fine movement.
[0003]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-16311 discloses a configuration in which a microactuator is provided between a suspension provided with a load beam and a magnetic head in addition to a coarse actuator.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, an electromagnetic type using a coil and a magnet has been studied as a microactuator, but recently, a piezoelectric type using a piezoelectric element such as PZT is being put into practical use from the viewpoint of rigidity and manufacturing cost.
[0005]
However, since the piezoelectric element is a brittle material, it is vulnerable to impact and sliding, and has a defect that dust is likely to be generated from a sliding part and a part where stress is concentrated at the time of impact or driving the piezoelectric element. In magnetic disk devices, the distance (floating amount) between the flying surface of the slider on which the magnetic head is mounted and the disk surface is as small as several tens of nanometers from the viewpoint of improving the recording density. It becomes difficult to maintain the flying height and recording / reproduction cannot be performed. In the worst case, the slider and the disk may be damaged, leading to a decrease in the reliability of the magnetic disk device. Therefore, when using a piezoelectric element, the sliding part should be eliminated as much as possible, and the stress generated when an impact is applied from the outside of the magnetic disk device or when the piezoelectric element is driven must be made as small as possible. There is.
[0006]
In addition, there is a problem that it is desired to reduce the number of piezoelectric elements used in order to ensure the above-described reliability and mass productivity.
[0007]
Furthermore, in a magnetic disk device that employs a load / unload mechanism that retracts the magnetic head to the outside of the disk when the operation of the magnetic disk device is stopped, the disk and suspension are deformed by an external impact, and both come into contact with each other. In order to avoid damage, it is a challenge to have the suspension completely retracted outside the disk. Therefore, there is a problem that the width of the microactuator is desired to be reduced.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve (at least one of) the above-mentioned problems, and uses an actuator configuration in which the number of piezoelectric elements is small, the configuration is simple, the sliding portion is small, and positioning can be accurately performed. To provide a magnetic disk device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the microactuator is straddled between the actuator fixing part on the carriage side of the microactuator mounting part and the actuator fixing part on the magnetic head side on one side with respect to the longitudinal center line of the load beam. The carriage-side actuator fixing portion and the magnetic head-side actuator fixing portion are provided on the other side with respect to the center line, and can be expanded and contracted by one flexible arm portion having a convex shape toward the center line. connect.
Thereby, since the microactuator is not in contact with other members at the time of operation and impact other than the fixed portion, generation of dust due to sliding can be avoided. In addition, the arm part shares the stress generated during the impact at the time of impact, and the arm part freely deforms during the operation, thereby reducing the stress concentration on the microactuator and improving the reliability of the magnetic disk device can do.
Furthermore, by making the arm portion convex toward the load beam longitudinal center line, the distance from the load beam longitudinal center line to the farthest point of the arm portion can be reduced while increasing the path length of the arm portion. Therefore, the moment of inertia around the center line in the longitudinal direction of the load beam can be reduced without hindering the operation of the microactuator, thereby suppressing torsional vibration.
[0010]
Further, it is possible to reduce the number of micro-actuators.
[0011]
In the above means, the microactuator is provided on the side far from the center of the magnetic disk with respect to the load beam longitudinal center line, and the arm is provided on the side near the center of the magnetic disk with respect to the load beam longitudinal center line. When the arm is positioned outside the magnetic disk with the magnetic head retracted to the outside by the load / unload mechanism, the shape of the arm protrudes away from the center of the magnetic disk. than a shape, when retracted out of the magnetic disk by the loading and unloading mechanism of the magnetic head, small retraction angle can retract the arms on the outside of the magnetic disk, the arms and the disc Contact can be avoided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
1 is a perspective view of a magnetic disk device to which the present invention is applied, FIG. 2 is a perspective view of the suspension, FIG. 3 is a side view of the suspension, FIG. 4 is a top view of the suspension, and FIG. FIG. 6 and FIG. 6 are AA sectional views of FIG.
[0014]
In this embodiment, a slider 3 on which a magnetic head is mounted is attached to the tip of the load beam 1 via a flexure 2. The load beam 1 is fixed to one end of the microactuator mounting portion 4 by welding or the like, and a mount 5 is formed integrally with the other end of the microactuator mounting portion 4. The mount 5 may be fixed separately by welding or the like. This load beam 1 to mount 5 is referred to herein as a suspension. The mount 5 is fixed to the carriage 6 by caulking or the like. The carriage 6 rotates about the pivot shaft 7 by the driving force of the voice coil motor, so that the magnetic head can access an arbitrary radial position on the disk 8. Furthermore, a microactuator 9 composed of a piezoelectric element (piezo element) is fixed to the microactuator mounting portion 4. By driving the microactuator 9, the magnetic head is finely aligned.
[0015]
2 and 6 is a fixing place 45 for fixing the microactuator 9, which makes it possible to easily fix the microactuator and prevents the microactuator from protruding greatly upward. This stepped portion is formed into a concave shape so that the microactuator can be easily positioned by pressing or etching. The microactuator mounting portion 4 of this embodiment is integrally configured by an arm portion 41, a magnetic head side microactuator fixing portion 42, and a carriage side microactuator fixing portion 43.
[0016]
The arm portion 41 is arranged on the mounting portion 4 on the disk center side of the mounting portion 4 divided into two by the longitudinal center line 10 so as not to contact and slide with the microactuator 9, and the microactuator is an outer microactuator mounting portion. 4 is arranged. By disposing the microactuator 9 and the arm portion 41 separately with the center line 10 as a boundary, they do not contact and slide. In other words, in the case where the microactuator and the arm are stacked in the height direction, it is possible to prevent contact / sliding that may occur. Further, one end of the arm portion 41 is joined to the magnetic head side microactuator fixing portion 42, and the other end is joined to the carriage side microactuator fixing portion 43. Further, the arm portion 41 has a convex shape in a direction away from the center of the disk so as to be flexible so as not to hinder the operation of the microactuator 9. The microactuator mounting portion 4 desirably has a thickness of about 0.15 mm to 0.3 mm in order to avoid excessive deformation during impact and to reduce the overall height of the suspension.
[0017]
Further, the microactuator mounting portion 4 is preferably formed by using stamping or etching to reduce manufacturing tolerances and manufacturing costs.
[0018]
The arm portion 41 must be flexible in the rotational direction and rigid in the plane direction so as not to hinder the operation of the microactuator 9. For this purpose, it is effective to increase the path length of the arm portion (the length along the center line of the shape) and to reduce the width of the arm portion. However, as the overall suspension width (distance from the suspension longitudinal center line to the farthest point of the arm) increases, the moment of inertia with respect to the suspension longitudinal center axis increases, so the torsional vibration of the suspension with respect to the longitudinal center axis There is a problem that the magnetic head positioning operation is adversely affected. Therefore, it is desirable that the arm portion has a long path length while reducing the overall suspension width. In response to such a demand, by using a U-shape as shown in the present embodiment, for example, a route without significantly increasing the moment of inertia with respect to the longitudinal central axis of the suspension as compared with a V-shaped arm shape. The length can be increased and the arm portion 41 can be prevented from contacting and sliding with the microactuator 9.
[0019]
In this embodiment, it is U-shaped, but it may be U-shaped. However, it is preferable to use a U shape because there is less stress concentration. Furthermore, the moment of inertia around the suspension longitudinal center line 10 can be reduced by making the arm portion 41 convex toward the suspension longitudinal center line 10. Thereby, torsional vibration can be suppressed. Also, in a magnetic disk device that employs a load / unload mechanism that retracts the magnetic head outside the disk when the disk is stopped, the disk and the suspension may come into contact with each other due to an impact, and the disk surface may be damaged. To prevent this damage, the suspension must be completely retracted outside the disk. In this embodiment, by making the arm portion 41 convex toward the center line 10, the overall width of the suspension can be reduced. For this reason, the distance (angle) for completely retracting the suspension from the disk surface may be small. That is, as a result, it becomes easy to save.
[0020]
Regarding the width of the arm portion 41, since the thickness of the microactuator mounting portion is about 0.15 to 0.3 mm, it is equal to the thickness of the microactuator from the viewpoint of suppressing variation in the cross-sectional shape of the arm portion during processing and workability. Desirably, the width is preferably about 0.3 to 0.4 mm.
[0021]
FIG. 5 shows an example of the deformation state of the suspension when the microactuator is driven. The arrow in the microactuator 9 indicates the expansion / contraction direction of the microactuator 9. The microactuator 9 is provided with an upper electrode (not shown) and a lower electrode (not shown), and is fixed to the microactuator mounting portion 4 with a conductive adhesive (not shown). The microactuator mounting portion 4 is electrically at zero potential via the mount 5 and the carriage 6.
[0022]
As shown in FIG. 5, in a state where a signal is input to the upper electrode, the microactuator 9 expands and contracts by the signal electrodes (positive and negative). The expansion / contraction direction can be determined by the combination of the polarization direction and the signal electrode. Further, the size of the expansion and contraction is controlled by the magnitude of the signal voltage. For example, as shown in FIG. 5 (1), when the microactuator 9 is deformed to contract in the longitudinal direction, the entire suspension is deformed downward with respect to the center line as shown in FIG. 5 (1). As a result, the slider 3 (not shown) can also be moved finely below the center line. When the microactuator 9 is deformed to extend in the longitudinal direction as shown in FIG. 5 (2), the entire suspension is deformed upward with respect to the center line as shown in FIG. 5 (2). As a result, the slider 3 (not shown) can be finely moved in the direction opposite to that shown in FIG.
[0023]
In this case, the arm portion 41 of the microactuator mounting portion 4 has a shape that can be easily deformed in both the suspension longitudinal direction and the width direction as shown in FIG.
[0024]
With these configurations, the microactuator 9 has no portion that contacts the microactuator mounting portion 4 except for the fixed portion. Further, even when an impact is applied to the magnetic disk device during operation or when the microactuator 9 is deformed, there is no place for contact between the microactuator 9 and the microactuator mounting portion 4, and therefore the microactuator 9 slides. There is no fear, and there is no fear that the reliability of the magnetic disk device will be lowered by the generation of dust. In addition, when an impact force is applied, the inertial force of the load beam 1 is applied to the microactuator 9, but the arm portion 41 of the microactuator mounting portion 4 shares the stress, so that the stress generated in the microactuator 9 is relieved. . For this reason, the microactuator 9 is hardly damaged, and the reliability as the magnetic disk device can be increased.
[0025]
In the structure of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16311, the microactuator fixing portion on the slider side rotates around the intersection of the three support beams. For this reason, the microactuator must also be deformed following the fixed part. As a result, the microactuator undergoes deformation other than that required for driving the slider, and the stress generated in the microactuator becomes large, so that there is a problem that dust is likely to be generated from the stress concentration portion. However, in the present invention, as shown in FIG. 5, since the arm portion 41 can be made flexible in both the longitudinal direction and the width direction of the suspension, the deformation of the microactuator 9 is not constrained, and the risk of dust generation may be reduced. Thus, the reliability of the magnetic disk device can be improved.
[0026]
Next, FIG. 7 shows a second embodiment in which the shape of the arm portion 41 is changed from a U shape to a V shape. FIG. 8 shows a third embodiment in which the shape of the arm portion 41 is a straight line.
[0027]
The only difference from the first embodiment is the shape of the arm portion 41. As the U-shape of the first embodiment is changed to the V-shape of the second embodiment and the linear shape of the third embodiment, the center line distance of the arm portion 41 becomes shorter and the rigidity in the suspension longitudinal direction increases. For this reason, when the displacement force of the microactuator is constant, the amount of minute displacement of the slider is reduced. Therefore, when the same amount of displacement as in the first embodiment is performed, a large amount of electric power is required. On the other hand, by improving the rigidity, the natural frequency of the suspension is increased, and suspension vibration due to disturbance such as an air flow accompanying disk rotation can be reduced. As a result, there is also an advantage that the vibration amplitude of the slider due to disturbance can be reduced. In addition, since the frequency of the eigenvalue increases, there is an advantage that it is easy to control.
[0028]
In both the second and third embodiments, as in the first embodiment, the microactuator 9 and the arm portion 41 are provided at different locations, so there is no problem that both slide and generate dust. In addition, since the slider is slightly displaced by one microactuator, it is excellent in reliability and productivity (mass productivity). Further, in the second embodiment, as in the first embodiment, the arm portion 41 is V-shaped and has a convex shape in the direction of the microactuator. Thereby, the rigidity of the arm part 41 can be reduced, and the entire width of the microactuator 9 can be reduced. Further, since this has a convex shape in a direction away from the center of the disk, it has the same advantage as the first embodiment that the microactuator mounting portion and the disk are difficult to contact due to external impact.
[0029]
When the displacement amounts in various arm shapes are calculated and made dimensionless by the displacement of the first embodiment, the displacement of the first embodiment is about 0.8 in the second embodiment and the displacement of the first embodiment is about 0.8. Only about 0.2 occurs. From this result, it can be seen that the U-shape of the first embodiment is the most flexible, and the displacement amount of the magnetic head is the largest when the piezoelectric element is driven. From this, the U shape of the first embodiment is used when a large amount of displacement of the slider is required, and the second, when the eigenvalue (frequency) of the suspension needs to be improved over the slider displacement amount. What is necessary is just to select the arm part 41 shape of 3rd Example.
[0030]
9 and 10 are top views showing the fourth and fifth embodiments of the present invention. The difference between the two embodiments and the first embodiment is that two arm portions 41 are provided on the microactuator mounting portion 4 for the purpose of improving impact resistance. In the fourth embodiment, the arm portion 41 on the disc 8 side is convex in a direction away from the disc center. That is, it faces the suspension longitudinal centerline 10. Therefore, as shown in the figure, in a magnetic disk device having a load / unload (L / UL) mechanism, when the slider is retracted outside the disk, the arm 41 on the disk side is completely outside the disk 8. The two will not come into contact with each other due to impact. This is the same as in the first embodiment.
[0031]
Here, the L / UL mechanism of this embodiment is a mechanism in which the tab 11 provided at the tip of the suspension 1 rides on the ramp 20 and is retracted. However, the effect of this embodiment is not limited to this mechanism. The arm portion 41 on the side far from the disk is a U-shape projecting in a direction away from the center of the disk (the same direction as the arm portion 41 on the disk side) of the magnetic head side microactuator fixing portion 42 and the carriage side microactuator fixing portion 43. Concatenated in shape. As a result, it is possible to newly provide the arm portion 41 on the side far from the disk while keeping the mounting position of the microactuator 9 outside the microactuator mounting portion 4 as in the first embodiment. By providing the microactuator 9 outside, it is possible to obtain a large displacement of the slider with a small force.
[0032]
The outer arm portion 41 can relieve stress generated in the microactuator 9 when an impact force is applied from the outside. Specifically, in order to receive the inertial force of the suspension 1 at the time of impact by the microactuator 9 when the impact in the direction perpendicular to the disk surface is applied, the first arm 41 receives the first force. Compared with the embodiment, the stress generated in the microactuator 9 can be reduced. As a result, the impact resistance performance of the magnetic disk device can be improved and the reliability can be increased. If the maximum stress of the microactuator 9 in the absence of the arm portion 41 on the side far from the disk is 1, it is possible to reduce about 30% to 40%. When the rigidity of the arm portion 41 is increased, the maximum stress of the microactuator 9 due to the impact can be reduced, so that the impact resistance performance can be improved.
[0033]
On the other hand, providing two arm portions 41 and increasing the rigidity of the arm portion 41 may hinder the expansion and contraction of the microactuator 9. In order to avoid this, in this embodiment, the shape of the arm portion 41 is U-shaped. Further, by making the arm portion 41 far from the disk 8 convex in the direction away from the disk 8, the U-shaped size is not restricted, and the arm portion 41 having low rigidity in the extending and contracting direction of the microactuator 9 is provided. Can be provided. As a result, it is strong against external impacts, and a sufficient slider displacement can be obtained by the microactuator 9.
[0034]
The difference between the fourth embodiment and the fifth embodiment is that in the fifth embodiment, the two arm portions 41 are U-shaped so as to protrude toward the center line 10 in the suspension longitudinal direction. By making the arm portion 41 far from the disk 8 into a U-shape that is convex toward the center line 10 in the longitudinal direction of the suspension, the inertial force of the suspension mounting portion 4 around the center line 10 can be reduced. Thereby, the torsional vibration of the suspension 1 can be reduced. Also in this embodiment, as in the fourth embodiment, the maximum stress of the microactuator 9 can be reduced by the arm portion 41, so that the impact resistance performance can be improved.
[0035]
In FIG. 10, the arm 41 on the opposite side sandwiching the microactuator 9 and the center line 10 may be connected by a straight line instead of being U-shaped as described above. In this case, the amount of displacement generated by driving the actuator 9 becomes small when the same amount as the drive current of the configuration of FIG. 10 is added. However, there is an advantage that the rigidity in the plane direction can be improved.
[0036]
Next, FIG. 11 shows a sixth embodiment. A difference from the embodiment of FIG. 10 is that an arm portion 50 having substantially the same shape as the microactuator 9 is provided as a dummy actuator at a position facing the microactuator 9 with the center line 10 therebetween. By providing this arm part 50, the right and left mass balance with respect to the center line 10 can be achieved. In this way, by balancing, torsional vibration generated in the torsional direction with respect to the center line can be suppressed by the external force of the suspension (external force such as an air flow generated as the disk rotates). Torsional vibration degrades the positioning accuracy for moving the magnetic head in the disk radial direction. By adopting the configuration of this embodiment, mass imbalance, which is a problem when configured with one microactuator, can be eliminated and torsional vibration can be suppressed, so that the magnetic head can be positioned with high positioning accuracy.
[0037]
In addition, even when an external impact is applied by the dummy microactuator, since the dummy actuator shares and receives a part of the impact, the impact force applied to the microactuator 41 can be reduced. That is, impact resistance can be improved. For example, when the magnetic disk device is dropped, acceleration acts in a direction in which the suspension approaches or moves away from the disk surface. The microactuator is composed of a piezo element or the like. Since the piezo element is a brittle material of ceramics, there is a problem that it is weak against an impact force, cracks occur when it receives the impact force, and its function is lost. For this reason, by providing the arm portion 50 which is a dummy actuator, there is an advantage that the impact force can be relaxed and the life of the apparatus can be extended as described above. Needless to say, the present configuration is applicable not only to the embodiment of FIG. 10 but also to other embodiments.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the arm portion is convex toward the center line in the longitudinal direction of the load beam, thereby increasing the path length of the arm portion from the longitudinal center line of the load beam to the farthest point of the arm portion. Since the distance can be reduced, the moment of inertia around the center line in the longitudinal direction of the load beam can be reduced without hindering the operation of the microactuator, thereby suppressing torsional vibration. Further, since the microactuator does not come into contact with other members at the time of operation and impact except for the fixed portion, generation of dust due to sliding can be avoided. Further, the stress is generated by the connecting member at the time of impact, and the connecting member is freely deformed at the time of operation, so that the stress concentration on the microactuator can be reduced. In addition, the number of microactuators used can be reduced. Further, it is possible to avoid contact between the arm and the disk when subjected to an external impact. From these matters, the reliability of the magnetic disk device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a magnetic disk drive on which a suspension according to a first embodiment of the present invention is mounted.
FIG. 2 is a perspective view of a suspension according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the suspension according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a top view of the suspension according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a modified view when the microactuator of the first embodiment of the present invention is operated.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 7 is a perspective view of a suspension according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a top view of a microactuator mounting portion of a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a top view of a suspension according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a top view of a suspension according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a top view of a suspension according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Load beam, 2 ... Flexure, 3 ... Slider, 4 ... Microactuator mounting part, 5 ... Mount, 6 ... Carriage, 7 ... Pivot shaft, 8 ... Disk, 9 ... Microactuator, 41 ... Arm part.

Claims

A magnetic disk; a slider having a magnetic head for writing information to and reading the magnetic disk; a voice coil motor for generating a driving force for the magnetic head to access an arbitrary radial position on the magnetic disk; A carriage that rotates about a pivot axis by a driving force of a voice coil motor, a flexure for flexibly supporting the slider, a load beam for applying an appropriate load to the slider, and a link to the load beam in a magnetic disk device comprising a microactuator mounting portion which is a micro-actuator provided in the micro-actuator mounting portion, a fixing portion for fixing the microactuator mounting portion on the carriage,
The microactuator is provided on one side with respect to the longitudinal center line of the load beam so as to straddle the actuator fixing portion on the carriage side of the microactuator mounting portion and the actuator fixing portion on the magnetic head side,
On the other side of the center line, the carriage-side actuator fixing portion and the magnetic head-side actuator fixing portion are connected by one flexible arm that can be extended and contracted with a shape that is convex toward the center line. A magnetic disk device characterized by that.

2. The magnetic disk device according to claim 1, further comprising a load / unload mechanism for retracting the magnetic head out of the magnetic disk, wherein the microactuator is located farther from the center of the magnetic disk than the center line. The arm portion is provided on a side near the center of the magnetic disk with respect to the center line, and the arm portion is in the state where the magnetic head is retracted out of the magnetic disk by the load / unload mechanism. A magnetic disk device characterized by being positioned outside the magnetic disk.