JP3728999B2 - 微小位置決めアクチュエータ、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及び該アクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の微小位置決めアクチュエータ、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置では、ヘッドサスペンションアセンブリのサスペンションの先端部に取り付けられた磁気ヘッドスライダを、回転する磁気ディスクの表面から浮上させ、その状態で、この磁気ヘッドスライダに搭載された薄膜磁気ヘッド素子により磁気ディスクへの記録及び／又は磁気ディスクからの再生が行われる。
【０００３】
近年、磁気ディスク装置の大容量化及び高密度記録化に伴い、ディスク半径方向（トラック幅方向）の密度の高密度化が進んできており、従来のごときボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）のみによる制御では、磁気ヘッドの位置を正確に合わせることが難しくなってきている。
【０００４】
磁気ヘッドの精密位置決めを実現する手段の一つとして提案されているのが、従来のＶＣＭよりさらに磁気ヘッドスライダ側にもう１つのアクチュエータ機構、例えば小型ＶＣＭ、圧電素子又はＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）等、を搭載し、ＶＣＭで追従しきれない微細な精密位置決めを、その２次的なアクチュエータによって行なう技術である（例えば、特開平６−２５９９０５号公報、特開平６−３０９８２２号公報、特開平８−１８０６２３号公報参照）。
【０００５】
この種のアクチュエータのうち、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間に挿入して磁気ヘッドスライダを変位させる圧電素子型のアクチュエータが本出願人によって提案されている。
【０００６】
このアクチュエータは、サスペンションに固着される固定部と、磁気ヘッドスライダに固着される可動部と、これら固定部及び可動部間を連結しており、印加される電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部とから主として構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアクチュエータは、空きスペース少ない磁気ヘッドスライダの近傍に配置するものであることから、アクチュエータ自体を小型化することが要求され、しかも十分な変位を確保するために、変位発生ビーム部を細くかつ２つの変位発生ビーム部間の間隔をできるだけ狭くした構造を有している。
【０００８】
ヘッドサスペンションアセンブリにおいては、アクチュエータの動きを阻害しないために、磁気ヘッドスライダ及びアクチュエータ間、並びにアクチュエータ及びサスペンション間に間隙を置いて組み立てる必要がある。しかしながら、このような間隙を設けることは、逆にアクチュエータに大きな衝撃荷重が印加される可能性が大きくなってしまう。特に上述のごとき構造を有する圧電素子型のアクチュエータは、圧電材料自体が脆弱であることのみならずその変位発生ビーム部が非常に細い構造を有しているため、この部分に衝撃荷重が印加されることは問題である。
【０００９】
従って本発明は、従来技術の上述した問題点を解消するものであり、その目的は、アクチュエータの動作を阻害することなくしかも耐衝撃性が高い微小位置決めアクチュエータ、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、位置決めする対象物と支持機構との間に固着して対象物を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えている微小位置決めアクチュエータが提供される。
【００１１】
さらに本発明によれば、少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと支持機構との間に固着して薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えている薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータが提供される。
【００１２】
さらにまた本発明によれば、少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと、磁気ヘッドスライダに固着されており薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行う圧電現象を利用したアクチュエータと、このアクチュエータが固着されておりアクチュエータを支持するための支持機構と、アクチュエータが、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えているヘッドサスペンションアセンブリが提供される。
【００１３】
変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、２つの変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材がアクチュエータに取り付けられている。このため、アクチュエータの横方向の動きが阻害されることなく、しかも縦方向に剛性を有するので耐衝撃性が高くなる。
【００１５】
また、アクチュエータが、２つの変位発生ビーム部間の溝に充填された弾性部材を含んでいることも好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態として、ヘッドサスペンションアセンブリの全体をスライダ側から見た平面図であり、図２は図１の実施形態におけるアクチュエータ及び磁気ヘッドスライダのフレクシャへの取り付け構造を示す分解斜視図であり、図３は同じく図１の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、ヘッドサスペンションアセンブリは、サスペンション１０の先端部に磁気ヘッド素子の精密位置決めを行うためのアクチュエータ１１を取り付け、そのアクチュエータ１１に磁気ヘッド素子を有するスライダ１２を固着して構成される。
【００１８】
周知のように、磁気ディスク駆動装置には、このようなヘッドサスペンションアセンブリを取り付けた駆動アームを変位させてアセンブリ全体を動かす主アクチュエータ（ＶＣＭ）が設けられている。アクチュエータ１１は、そのような主アクチュエータでは駆動できない微細な変位を可能にするために設けられている。
【００１９】
このアクチュエータ１１は、後述するように、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料層を含む多層構造であり、磁気ヘッドスライダ１２とは機械的に、サスペンション１０とは電気的及び機械的に接続されている。その大きさは、例えば、１．２５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．３ｍｍの磁気ヘッドスライダ１２とほぼ同等の大きさである。アクチュエータ１１の配置位置としては、本実施形態では、アクチュエータ１１の機械的、電気的性能を考慮して、サスペンション１０の先端部の磁気ヘッドスライダ１２からやや後方にずらした位置としている。
【００２０】
本実施形態では、アクチュエータ１１及び磁気ヘッドスライダ１２が、共に、磁気ディスク媒体の表面に対向するように、サスペンション１０の磁気ディスク媒体と対向する側の面上に取り付けられている。なお、図示されていないが、サスペンション１０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２１】
サスペンション１０は、アクチュエータ１１を介してスライダ１２を一方の端部に設けられた舌部１６で担持する弾性を有するフレクシャ１３と、フレクシャ１３を支持固着しておりこれも弾性を有するロードビーム１４と、ロードビーム１４の基部に設けられたベースプレート１５とから主として構成されている。
【００２２】
ロードビーム１４は、アクチュエータ１１を介してスライダ１２を磁気ディスク方向に押さえつけるための弾性を持っている。
【００２３】
一方、フレクシャ１３は、ロードビーム１４に設けられたディンプルに押圧される軟らかい舌部１６を持ち、この舌部１６でアクチュエータ１１を介してスライダ１２を柔軟に支えるような弾性を持っている。本実施形態のように、フレクシャ１３とロードビーム１４とが独立した部品である３ピース構造のサスペンションでは、フレクシャ１３の剛性はロードビーム１４の剛性より低くなっている。
【００２４】
フレクシャ１３は、本実施形態では、厚さ約２５μｍのステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４ＴＡ）によって構成されている。
【００２５】
フレクシャ１３上には、積層薄膜パターンによる複数のリード導体を含む可撓性の配線部材１７が形成されている。即ち、配線部材１７は、フレクシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）のごとく金属薄板上にプリント基板を作成するのと同じ公知のパターニング方法で形成されている。例えば、厚さ約５μｍのポリイミド等の樹脂材料による第１の絶縁性材料層、パターン化された厚さ約４μｍのＣｕ層（リード導体層）及び厚さ約５μｍのポリイミド等の樹脂材料による第２の絶縁性材料層をこの順序でフレクシャ１３側から順次積層することによって形成される。ただし、磁気ヘッド素子及び外部回路と接続するための接続パッドの部分は、Ｃｕ層上にＡｕ層が積層形成されており、その上に絶縁性材料層は形成されていない。
【００２６】
本実施形態においてこの配線部材１７は、磁気ヘッド素子に接続される片側２本、両側で計４本のリード導体を含む第１の配線部材１７ａと、アクチュエータ１１に接続される片側２本、両側で計４本のリード導体を含む第２の配線部材１７ｂとから構成されている。
【００２７】
第１の配線部材１７ａのリード導体の一端は、フレクシャ１３の先端部に設けられた接続パッド１８に接続されている。接続パッド１８は、磁気ヘッドスライダ１２の端子電極に金ボンディング、ワイヤボンディング又はステッチボンディング等により接続されている。第１の配線部材１７ａのリード導体の他端は外部回路と接続するための接続パッド１９に接続されている。
【００２８】
第２の配線部材１７ｂのリード導体の一端は、フレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドに接続されており、この接続パッドはアクチュエータ１１の端子電極に接続されている。第２の配線部材１７ｂのリード導体の他端は外部回路と接続するための接続パッド１９に接続されている。
【００２９】
ロードビーム１４は、先端に向けて幅が狭くなる形状の約６０〜６５μｍ厚の弾性を有するステンレス鋼板で構成されており、フレクシャ１３をその全長に渡って支持している。ただし、フレクシャ１３とロードビーム１４との固着は、複数の溶接点によるピンポイント固着によってなされている。
【００３０】
ベースプレート１５は、ステンレス鋼又は鉄で構成されており、ロードビーム１４の基部に溶接によって固着されている。このベースプレート１５を取り付け部２０で固定することによって、サスペンション１０の可動アーム（図示なし）への取り付けが行われる。なお、フレクシャ１３とロードビーム１４とを別個に設けず、ベースプレートとフレクシャ−ロードビームとの２ピース構造のサスペンションとしてもよい。
【００３１】
図２により詳細に示すように、アクチュエータ１１は、固定部１１ａ及び可動部１１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄを有する。変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部１１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極１１ｅ〜１１ｇが形成されている。
【００３２】
特に本実施形態では、図２及び図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アクチュエータ１１の変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの側方に補強部材３２及び３３が取り付けられている。これら補強部材３２及び３３は、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板３２は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部１１ｃの側方において固定部１１ａ及び可動部１１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板３３は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部１１ｄの側方において固定部１１ａ及び可動部１１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板３２及び３３は、アクチュエータ１１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ１１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００３３】
これら金属帯板３２及び３３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板３２及び３３と固定部１１ａ及び可動部１１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００３４】
図２に示すように、フレクシャ１３の舌部１６には、アクチュエータ１１の固定部１１ａの上面が接着剤によって接着されている。アクチュエータ１１の固着方法としては、その他に、アクチュエータ１１の固定部１１ａに設けられた端子電極１１ｅ〜１１ｇをフレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドにハンダ接続すること、又は固定部１１ａに設けられた端子電極１１ｅ〜１１ｇをフレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドに導電接着剤を用いて接着することであっても良い。アクチュエータ１１の可動部１１ｂは、磁気ヘッドスライダ１２の後端側（磁気ヘッド素子１２ｂの形成端側）の所定部１２ａにその下面が接着剤により接着されることによって固着されている。
【００３５】
上述のごとく、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの一端は固定部１１ａを介してフレクシャ１３に連結され、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの他端は可動部１１ｂを介してスライダ１２に連結されている。また、補強部材３２及び３３は、横方向の動きに対して可撓性を有している。従って、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの伸縮によりスライダ１２が横方向に変位して、磁気ヘッド素子が磁気ディスクの記録トラックと交差するように弧状に変位する。
【００３６】
以下、アクチュエータ１１の構造についてより詳しく説明する。
【００３７】
変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄにおける圧電・電歪材料層がＰＺＴ等のいわゆる圧電材料から構成されている場合、この圧電・電歪材料層には、通常、変位性能向上のための分極処理が施されている。この分極処理による分極方向は、アクチュエータ１１の厚さ方向である。電極層に電圧を印加したときの電界の向きが分極方向と一致する場合、両電極間の圧電・電歪材料層はその厚さ方向に伸長（圧電縦効果）し、その面内方向では収縮（圧電横効果）する。一方、電界の向きが分極方向と逆である場合、圧電・電歪材料層はその厚さ方向に収縮（圧電縦効果）し、その面内方向では伸長（圧電横効果）する。そして、一方の変位発生ビーム部と他方の変位発生ビーム部とに、収縮を生じさせる電圧を交互に印加すると、一方の変位発生ビーム部の長さと他方の変位発生ビーム部の長さとの比率が変化し、これによって両変位発生ビーム部はアクチュエータ１１の面内において同方向に撓む。前述したように、補強部材３２及び３３は、横方向の動きに対して可撓性を有しているので、この撓みによって、固定部１１ａに対し可動部１１ｂが、電圧無印加時の位置を中央として図２の矢印２１に示す横方向に揺動することになる。この揺動は、可動部１１ｂが、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの伸縮方向に対しほぼ直交する方向に弧状の軌跡を描く変位であり、揺動方向はアクチュエータの面内に存在する。従って、磁気ヘッド素子も弧状の軌跡を描いて揺動することになる。このとき、電圧と分極とは向きが同じなので、分極減衰のおそれがなく、好ましい。なお、両変位発生ビーム部に交互に印加する電圧が変位発生ビーム部を伸長させるものであっても、同様な揺動が生じる。
【００３８】
アクチュエータ１１としては、両変位発生ビーム部に、互いに逆の変位が生じるような電圧を同時に印加してもよい。即ち、一方の変位発生ビーム部と他方の変位発生ビーム部とに、一方が伸長したとき他方が収縮し、一方が収縮したとき他方が伸長するような交番電圧を同時に印加してもよい。このときの可動部１１ｂの揺動は、電圧無印加時の位置を中央とするものとなる。この場合、駆動電圧を同じとしたときの揺動の振幅は、電圧を交互に印加する場合の約２倍となる。ただし、この場合、揺動の一方の側では変位発生ビーム部を伸長させることになり、このときの駆動電圧は分極の向きと逆となる。このため、印加電圧が高い場合や継続的に電圧印加を行う場合には、圧電・電歪材料の分極が減衰するおそれがある。従って、分極と同じ向きに一定の直流バイアス電圧を加えておき、このバイアス電圧に前記交番電圧を重畳したものを駆動電圧とすることにより、駆動電圧の向きが分極の向きと逆になることがないようにする。この場合の揺動は、バイアス電圧だけを印加したときの位置を中央とするものとなる。
【００３９】
アクチュエータ１１は、所定箇所に電極層を設けた圧電・電歪材料の板状体に孔部および切り欠きを形成することにより、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄ、固定部１１ａ並びに可動部１１ｂを一体的に形成した構造となっている。従って、アクチュエータの剛性および寸法精度を高くでき、組立誤差が生じる心配もない。また、アクチュエータ自体の製造に接着剤を用いないため、変位発生ビーム部の変形によって応力が生じる部分に接着剤層が存在しない。このため、接着剤層による伝達ロスや、接着強度の経年変化などの問題も生じない。
【００４０】
なお、圧電・電歪材料とは、逆圧電効果または電歪効果により伸縮する材料を意味する。圧電・電歪材料は、上述したようなアクチュエータの変位発生ビーム部に適用可能な材料であれば何であってもよいが、剛性が高いことから、通常、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等のセラミックス圧電・電歪材料が好ましい。
【００４１】
補強部材３２及び３３がアクチュエータ１１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ１１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材３２及び３３が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ１１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００４２】
図４は本発明の他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００４３】
同図に示すように、アクチュエータ４１は、固定部４１ａ及び可動部４１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄを有する。変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部４１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極４１ｅ〜４１ｇが形成されている。
【００４４】
本実施形態では、特に、アクチュエータ４１の変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄの側方に補強部材４２及び４３が取り付けられている。これら補強部材４２及び４３は、変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板４２は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部４１ｃの側方において固定部４１ａ及び可動部４１ｂの側面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板４３は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部４１ｄの側方において固定部４１ａ及び可動部４１ｂの側面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板４２及び４３は、アクチュエータ４１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ４１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００４５】
これら金属帯板４２及び４３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板４２及び４３と固定部４１ａ及び可動部４１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００４６】
補強部材４２及び４３がアクチュエータ４１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ４１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材４２及び４３が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ４１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００４７】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図５は本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００４９】
同図に示すように、アクチュエータ５１は、固定部５１ａ及び可動部５１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄを有する。変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部５１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極５１ｅ〜５１ｇが形成されている。
【００５０】
本実施形態では、特に、アクチュエータ５１の２つの変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄ間の溝に、補強部材５４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材５４は、アクチュエータ５１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ５１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００５１】
補強部材５４がアクチュエータ５１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ５１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材５４が縦方向の動きにはある程度の剛性を有しているので、アクチュエータ５１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００５２】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
図６は本発明のまたさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００５４】
同図に示すように、アクチュエータ６１は、固定部６１ａ及び可動部６１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄを有する。変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部６１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極６１ｅ〜６１ｇが形成されている。
【００５５】
本実施形態では、特に、アクチュエータ６１の変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄの側方に補強部材６２及び６３が取り付けられている。これら補強部材６２及び６３は、変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板６２は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部６１ｃの側方において固定部６１ａ及び可動部６１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板６３は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部６１ｄの側方において固定部６１ａ及び可動部６１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板６２及び６３は、アクチュエータ６１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ６１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００５６】
本実施形態ではさらに、アクチュエータ６１の２つの変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄ間の溝に、補強部材６４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材６４は、アクチュエータ６１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ６１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００５７】
金属帯板６２及び６３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板６２及び６３と固定部６１ａ及び可動部６１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００５８】
補強部材６２及び６３、さらに補強部材６４がアクチュエータ６１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ６１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材６２及び６３、さらに補強部材６４が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ６１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００５９】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
図７は本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００６１】
同図に示すように、アクチュエータ７１は、固定部７１ａ及び可動部７１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄを有する。変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部７１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極７１ｅ〜７１ｇが形成されている。
【００６２】
本実施形態では、特に、アクチュエータ７１の変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄの側方に補強部材７２及び７３が取り付けられている。これら補強部材７２及び７３は、変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板７２は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部７１ｃの側方において固定部７１ａ及び可動部７１ｂの側面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板７３は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部７１ｄの側方において固定部７１ａ及び可動部７１ｂの側面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板７２及び７３は、アクチュエータ７１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ７１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００６３】
本実施形態ではさらに、アクチュエータ７１の２つの変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄ間の溝に、補強部材７４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材７４は、アクチュエータ７１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ７１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００６４】
金属帯板７２及び７３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板７２及び７３と固定部７１ａ及び可動部７１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００６５】
補強部材７２及び７３、さらに補強部材７４がアクチュエータ７１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ７１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材７２及び７３、さらに補強部材７４が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ７１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００６６】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
上述した実施形態においては、外付けされる補強部材として金属帯板を用いているが、本発明の補強部材はこれに限定されるものではなく、金属と同等の弾性を有する材料による帯板であれば使用可能である。また、帯板に限らず、一方向に可撓性を有しかつこれとは直交する方向に剛性を有する部材であれば使用可能である。さらに、形状も上述した実施形態の形状に限定されるものではない。
【００６８】
以上、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリを用いて本発明を説明したが、本発明は、このようなアクチュエータにのみ限定されるものではなく、薄膜磁気ヘッド素子以外のあらゆる対象物について微小位置決めするアクチュエータにも適用可能である。
【００６９】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、２つの変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材がアクチュエータに取り付けられている。このため、アクチュエータの横方向の動きが阻害されることなく、しかも縦方向に剛性を有するので耐衝撃性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、ヘッドサスペンションアセンブリの全体をスライダ側から見た平面図である。
【図２】図１の実施形態におけるアクチュエータ及び磁気ヘッドスライダのフレクシャへの取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図３】図１の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図６】本発明のまたさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１０ サスペンション
１１、４１、５１、６１、７１ アクチュエータ
１１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ 固定部
１１ｂ、４１ｂ、５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ 可動部
１１ｃ、１１ｄ、４１ｃ、４１ｄ、５１ｃ、５１ｄ、６１ｃ、６１ｄ、７１ｃ、７１ｄ 変位発生ビーム部
１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇ、７１ｅ、７１ｆ、７１ｇ 端子電極
１２ 磁気ヘッドスライダ
１３ フレクシャ
１４ ロードビーム
１５ ベースプレート
１６ 舌部
１７ 配線部材
１７ａ 第１の配線部材
１７ｂ 第２の配線部材
１８、１９ 接続パッド
２０ 取り付け部
３２、３３、４２、４３、５４、６２、６３、６４、７２、７３、７４ 補強部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の微小位置決めアクチュエータ、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置では、ヘッドサスペンションアセンブリのサスペンションの先端部に取り付けられた磁気ヘッドスライダを、回転する磁気ディスクの表面から浮上させ、その状態で、この磁気ヘッドスライダに搭載された薄膜磁気ヘッド素子により磁気ディスクへの記録及び／又は磁気ディスクからの再生が行われる。
【０００３】
近年、磁気ディスク装置の大容量化及び高密度記録化に伴い、ディスク半径方向（トラック幅方向）の密度の高密度化が進んできており、従来のごときボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）のみによる制御では、磁気ヘッドの位置を正確に合わせることが難しくなってきている。
【０００４】
磁気ヘッドの精密位置決めを実現する手段の一つとして提案されているのが、従来のＶＣＭよりさらに磁気ヘッドスライダ側にもう１つのアクチュエータ機構、例えば小型ＶＣＭ、圧電素子又はＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）等、を搭載し、ＶＣＭで追従しきれない微細な精密位置決めを、その２次的なアクチュエータによって行なう技術である（例えば、特開平６−２５９９０５号公報、特開平６−３０９８２２号公報、特開平８−１８０６２３号公報参照）。
【０００５】
この種のアクチュエータのうち、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間に挿入して磁気ヘッドスライダを変位させる圧電素子型のアクチュエータが本出願人によって提案されている。
【０００６】
このアクチュエータは、サスペンションに固着される固定部と、磁気ヘッドスライダに固着される可動部と、これら固定部及び可動部間を連結しており、印加される電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部とから主として構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアクチュエータは、空きスペース少ない磁気ヘッドスライダの近傍に配置するものであることから、アクチュエータ自体を小型化することが要求され、しかも十分な変位を確保するために、変位発生ビーム部を細くかつ２つの変位発生ビーム部間の間隔をできるだけ狭くした構造を有している。
【０００８】
ヘッドサスペンションアセンブリにおいては、アクチュエータの動きを阻害しないために、磁気ヘッドスライダ及びアクチュエータ間、並びにアクチュエータ及びサスペンション間に間隙を置いて組み立てる必要がある。しかしながら、このような間隙を設けることは、逆にアクチュエータに大きな衝撃荷重が印加される可能性が大きくなってしまう。特に上述のごとき構造を有する圧電素子型のアクチュエータは、圧電材料自体が脆弱であることのみならずその変位発生ビーム部が非常に細い構造を有しているため、この部分に衝撃荷重が印加されることは問題である。
【０００９】
従って本発明は、従来技術の上述した問題点を解消するものであり、その目的は、アクチュエータの動作を阻害することなくしかも耐衝撃性が高い微小位置決めアクチュエータ、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、位置決めする対象物と支持機構との間に固着して対象物を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えている微小位置決めアクチュエータが提供される。
【００１１】
さらに本発明によれば、少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと支持機構との間に固着して薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えている薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータが提供される。
【００１２】
さらにまた本発明によれば、少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと、磁気ヘッドスライダに固着されており薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行う圧電現象を利用したアクチュエータと、このアクチュエータが固着されておりアクチュエータを支持するための支持機構と、アクチュエータが、固定部と、可動部と、固定部及び可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、これら変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えているヘッドサスペンションアセンブリが提供される。
【００１３】
変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、２つの変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材がアクチュエータに取り付けられている。このため、アクチュエータの横方向の動きが阻害されることなく、しかも縦方向に剛性を有するので耐衝撃性が高くなる。
【００１５】
また、アクチュエータが、２つの変位発生ビーム部間の溝に充填された弾性部材を含んでいることも好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態として、ヘッドサスペンションアセンブリの全体をスライダ側から見た平面図であり、図２は図１の実施形態におけるアクチュエータ及び磁気ヘッドスライダのフレクシャへの取り付け構造を示す分解斜視図であり、図３は同じく図１の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、ヘッドサスペンションアセンブリは、サスペンション１０の先端部に磁気ヘッド素子の精密位置決めを行うためのアクチュエータ１１を取り付け、そのアクチュエータ１１に磁気ヘッド素子を有するスライダ１２を固着して構成される。
【００１８】
周知のように、磁気ディスク駆動装置には、このようなヘッドサスペンションアセンブリを取り付けた駆動アームを変位させてアセンブリ全体を動かす主アクチュエータ（ＶＣＭ）が設けられている。アクチュエータ１１は、そのような主アクチュエータでは駆動できない微細な変位を可能にするために設けられている。
【００１９】
このアクチュエータ１１は、後述するように、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料層を含む多層構造であり、磁気ヘッドスライダ１２とは機械的に、サスペンション１０とは電気的及び機械的に接続されている。その大きさは、例えば、１．２５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．３ｍｍの磁気ヘッドスライダ１２とほぼ同等の大きさである。アクチュエータ１１の配置位置としては、本実施形態では、アクチュエータ１１の機械的、電気的性能を考慮して、サスペンション１０の先端部の磁気ヘッドスライダ１２からやや後方にずらした位置としている。
【００２０】
本実施形態では、アクチュエータ１１及び磁気ヘッドスライダ１２が、共に、磁気ディスク媒体の表面に対向するように、サスペンション１０の磁気ディスク媒体と対向する側の面上に取り付けられている。なお、図示されていないが、サスペンション１０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２１】
サスペンション１０は、アクチュエータ１１を介してスライダ１２を一方の端部に設けられた舌部１６で担持する弾性を有するフレクシャ１３と、フレクシャ１３を支持固着しておりこれも弾性を有するロードビーム１４と、ロードビーム１４の基部に設けられたベースプレート１５とから主として構成されている。
【００２２】
ロードビーム１４は、アクチュエータ１１を介してスライダ１２を磁気ディスク方向に押さえつけるための弾性を持っている。
【００２３】
一方、フレクシャ１３は、ロードビーム１４に設けられたディンプルに押圧される軟らかい舌部１６を持ち、この舌部１６でアクチュエータ１１を介してスライダ１２を柔軟に支えるような弾性を持っている。本実施形態のように、フレクシャ１３とロードビーム１４とが独立した部品である３ピース構造のサスペンションでは、フレクシャ１３の剛性はロードビーム１４の剛性より低くなっている。
【００２４】
フレクシャ１３は、本実施形態では、厚さ約２５μｍのステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４ＴＡ）によって構成されている。
【００２５】
フレクシャ１３上には、積層薄膜パターンによる複数のリード導体を含む可撓性の配線部材１７が形成されている。即ち、配線部材１７は、フレクシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）のごとく金属薄板上にプリント基板を作成するのと同じ公知のパターニング方法で形成されている。例えば、厚さ約５μｍのポリイミド等の樹脂材料による第１の絶縁性材料層、パターン化された厚さ約４μｍのＣｕ層（リード導体層）及び厚さ約５μｍのポリイミド等の樹脂材料による第２の絶縁性材料層をこの順序でフレクシャ１３側から順次積層することによって形成される。ただし、磁気ヘッド素子及び外部回路と接続するための接続パッドの部分は、Ｃｕ層上にＡｕ層が積層形成されており、その上に絶縁性材料層は形成されていない。
【００２６】
本実施形態においてこの配線部材１７は、磁気ヘッド素子に接続される片側２本、両側で計４本のリード導体を含む第１の配線部材１７ａと、アクチュエータ１１に接続される片側２本、両側で計４本のリード導体を含む第２の配線部材１７ｂとから構成されている。
【００２７】
第１の配線部材１７ａのリード導体の一端は、フレクシャ１３の先端部に設けられた接続パッド１８に接続されている。接続パッド１８は、磁気ヘッドスライダ１２の端子電極に金ボンディング、ワイヤボンディング又はステッチボンディング等により接続されている。第１の配線部材１７ａのリード導体の他端は外部回路と接続するための接続パッド１９に接続されている。
【００２８】
第２の配線部材１７ｂのリード導体の一端は、フレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドに接続されており、この接続パッドはアクチュエータ１１の端子電極に接続されている。第２の配線部材１７ｂのリード導体の他端は外部回路と接続するための接続パッド１９に接続されている。
【００２９】
ロードビーム１４は、先端に向けて幅が狭くなる形状の約６０〜６５μｍ厚の弾性を有するステンレス鋼板で構成されており、フレクシャ１３をその全長に渡って支持している。ただし、フレクシャ１３とロードビーム１４との固着は、複数の溶接点によるピンポイント固着によってなされている。
【００３０】
ベースプレート１５は、ステンレス鋼又は鉄で構成されており、ロードビーム１４の基部に溶接によって固着されている。このベースプレート１５を取り付け部２０で固定することによって、サスペンション１０の可動アーム（図示なし）への取り付けが行われる。なお、フレクシャ１３とロードビーム１４とを別個に設けず、ベースプレートとフレクシャ−ロードビームとの２ピース構造のサスペンションとしてもよい。
【００３１】
図２により詳細に示すように、アクチュエータ１１は、固定部１１ａ及び可動部１１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄを有する。変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部１１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極１１ｅ〜１１ｇが形成されている。
【００３２】
特に本実施形態では、図２及び図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アクチュエータ１１の変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの側方に補強部材３２及び３３が取り付けられている。これら補強部材３２及び３３は、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板３２は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部１１ｃの側方において固定部１１ａ及び可動部１１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板３３は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部１１ｄの側方において固定部１１ａ及び可動部１１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板３２及び３３は、アクチュエータ１１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ１１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００３３】
これら金属帯板３２及び３３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板３２及び３３と固定部１１ａ及び可動部１１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００３４】
図２に示すように、フレクシャ１３の舌部１６には、アクチュエータ１１の固定部１１ａの上面が接着剤によって接着されている。アクチュエータ１１の固着方法としては、その他に、アクチュエータ１１の固定部１１ａに設けられた端子電極１１ｅ〜１１ｇをフレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドにハンダ接続すること、又は固定部１１ａに設けられた端子電極１１ｅ〜１１ｇをフレクシャ１３の舌部１６に形成された接続パッドに導電接着剤を用いて接着することであっても良い。アクチュエータ１１の可動部１１ｂは、磁気ヘッドスライダ１２の後端側（磁気ヘッド素子１２ｂの形成端側）の所定部１２ａにその下面が接着剤により接着されることによって固着されている。
【００３５】
上述のごとく、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの一端は固定部１１ａを介してフレクシャ１３に連結され、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの他端は可動部１１ｂを介してスライダ１２に連結されている。また、補強部材３２及び３３は、横方向の動きに対して可撓性を有している。従って、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの伸縮によりスライダ１２が横方向に変位して、磁気ヘッド素子が磁気ディスクの記録トラックと交差するように弧状に変位する。
【００３６】
以下、アクチュエータ１１の構造についてより詳しく説明する。
【００３７】
変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄにおける圧電・電歪材料層がＰＺＴ等のいわゆる圧電材料から構成されている場合、この圧電・電歪材料層には、通常、変位性能向上のための分極処理が施されている。この分極処理による分極方向は、アクチュエータ１１の厚さ方向である。電極層に電圧を印加したときの電界の向きが分極方向と一致する場合、両電極間の圧電・電歪材料層はその厚さ方向に伸長（圧電縦効果）し、その面内方向では収縮（圧電横効果）する。一方、電界の向きが分極方向と逆である場合、圧電・電歪材料層はその厚さ方向に収縮（圧電縦効果）し、その面内方向では伸長（圧電横効果）する。そして、一方の変位発生ビーム部と他方の変位発生ビーム部とに、収縮を生じさせる電圧を交互に印加すると、一方の変位発生ビーム部の長さと他方の変位発生ビーム部の長さとの比率が変化し、これによって両変位発生ビーム部はアクチュエータ１１の面内において同方向に撓む。前述したように、補強部材３２及び３３は、横方向の動きに対して可撓性を有しているので、この撓みによって、固定部１１ａに対し可動部１１ｂが、電圧無印加時の位置を中央として図２の矢印２１に示す横方向に揺動することになる。この揺動は、可動部１１ｂが、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄの伸縮方向に対しほぼ直交する方向に弧状の軌跡を描く変位であり、揺動方向はアクチュエータの面内に存在する。従って、磁気ヘッド素子も弧状の軌跡を描いて揺動することになる。このとき、電圧と分極とは向きが同じなので、分極減衰のおそれがなく、好ましい。なお、両変位発生ビーム部に交互に印加する電圧が変位発生ビーム部を伸長させるものであっても、同様な揺動が生じる。
【００３８】
アクチュエータ１１としては、両変位発生ビーム部に、互いに逆の変位が生じるような電圧を同時に印加してもよい。即ち、一方の変位発生ビーム部と他方の変位発生ビーム部とに、一方が伸長したとき他方が収縮し、一方が収縮したとき他方が伸長するような交番電圧を同時に印加してもよい。このときの可動部１１ｂの揺動は、電圧無印加時の位置を中央とするものとなる。この場合、駆動電圧を同じとしたときの揺動の振幅は、電圧を交互に印加する場合の約２倍となる。ただし、この場合、揺動の一方の側では変位発生ビーム部を伸長させることになり、このときの駆動電圧は分極の向きと逆となる。このため、印加電圧が高い場合や継続的に電圧印加を行う場合には、圧電・電歪材料の分極が減衰するおそれがある。従って、分極と同じ向きに一定の直流バイアス電圧を加えておき、このバイアス電圧に前記交番電圧を重畳したものを駆動電圧とすることにより、駆動電圧の向きが分極の向きと逆になることがないようにする。この場合の揺動は、バイアス電圧だけを印加したときの位置を中央とするものとなる。
【００３９】
アクチュエータ１１は、所定箇所に電極層を設けた圧電・電歪材料の板状体に孔部および切り欠きを形成することにより、変位発生ビーム部１１ｃ及び１１ｄ、固定部１１ａ並びに可動部１１ｂを一体的に形成した構造となっている。従って、アクチュエータの剛性および寸法精度を高くでき、組立誤差が生じる心配もない。また、アクチュエータ自体の製造に接着剤を用いないため、変位発生ビーム部の変形によって応力が生じる部分に接着剤層が存在しない。このため、接着剤層による伝達ロスや、接着強度の経年変化などの問題も生じない。
【００４０】
なお、圧電・電歪材料とは、逆圧電効果または電歪効果により伸縮する材料を意味する。圧電・電歪材料は、上述したようなアクチュエータの変位発生ビーム部に適用可能な材料であれば何であってもよいが、剛性が高いことから、通常、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等のセラミックス圧電・電歪材料が好ましい。
【００４１】
補強部材３２及び３３がアクチュエータ１１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ１１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材３２及び３３が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ１１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００４２】
図４は本発明の他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００４３】
同図に示すように、アクチュエータ４１は、固定部４１ａ及び可動部４１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄを有する。変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部４１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極４１ｅ〜４１ｇが形成されている。
【００４４】
本実施形態では、特に、アクチュエータ４１の変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄの側方に補強部材４２及び４３が取り付けられている。これら補強部材４２及び４３は、変位発生ビーム部４１ｃ及び４１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板４２は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部４１ｃの側方において固定部４１ａ及び可動部４１ｂの側面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板４３は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部４１ｄの側方において固定部４１ａ及び可動部４１ｂの側面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板４２及び４３は、アクチュエータ４１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ４１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００４５】
これら金属帯板４２及び４３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板４２及び４３と固定部４１ａ及び可動部４１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００４６】
補強部材４２及び４３がアクチュエータ４１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ４１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材４２及び４３が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ４１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００４７】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図５は本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００４９】
同図に示すように、アクチュエータ５１は、固定部５１ａ及び可動部５１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄを有する。変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部５１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極５１ｅ〜５１ｇが形成されている。
【００５０】
本実施形態では、特に、アクチュエータ５１の２つの変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄ間の溝に、補強部材５４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部５１ｃ及び５１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材５４は、アクチュエータ５１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ５１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００５１】
補強部材５４がアクチュエータ５１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ５１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材５４が縦方向の動きにはある程度の剛性を有しているので、アクチュエータ５１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００５２】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
図６は本発明のまたさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００５４】
同図に示すように、アクチュエータ６１は、固定部６１ａ及び可動部６１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄを有する。変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部６１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極６１ｅ〜６１ｇが形成されている。
【００５５】
本実施形態では、特に、アクチュエータ６１の変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄの側方に補強部材６２及び６３が取り付けられている。これら補強部材６２及び６３は、変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板６２は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部６１ｃの側方において固定部６１ａ及び可動部６１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板６３は、横方向に突出した円弧形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部６１ｄの側方において固定部６１ａ及び可動部６１ｂの変位発生ビーム部側の面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板６２及び６３は、アクチュエータ６１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ６１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００５６】
本実施形態ではさらに、アクチュエータ６１の２つの変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄ間の溝に、補強部材６４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部６１ｃ及び６１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材６４は、アクチュエータ６１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ６１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００５７】
金属帯板６２及び６３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板６２及び６３と固定部６１ａ及び可動部６１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００５８】
補強部材６２及び６３、さらに補強部材６４がアクチュエータ６１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ６１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材６２及び６３、さらに補強部材６４が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ６１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００５９】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
図７は本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【００６１】
同図に示すように、アクチュエータ７１は、固定部７１ａ及び可動部７１ｂを有し、さらに、これらを接続する２本の棒状の変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄを有する。変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄには、両側に電極層が存在する圧電・電歪材料層が少なくとも１層設けられており、電極層に電圧を印加することにより伸縮を発生する構成となっている。圧電・電歪材料層は、逆圧電効果又は電歪効果により伸縮する圧電・電歪材料からなる。固定部７１ａには、上述の電極層に接続されている３つの端子電極７１ｅ〜７１ｇが形成されている。
【００６２】
本実施形態では、特に、アクチュエータ７１の変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄの側方に補強部材７２及び７３が取り付けられている。これら補強部材７２及び７３は、変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄの側面に平行な面を有しており弾性を備えた薄い金属帯板から構成されている。即ち、金属帯板７２は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部７１ｃの側方において固定部７１ａ及び可動部７１ｂの側面にそれぞれ接着されており、また、金属帯板７３は、一部が横方向に凹んだ波型形状となるようにその両端部が変位発生ビーム部７１ｄの側方において固定部７１ａ及び可動部７１ｂの側面にそれぞれ接着されている。これにより、金属帯板７２及び７３は、アクチュエータ７１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ７１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位には剛性を有することとなる。
【００６３】
本実施形態ではさらに、アクチュエータ７１の２つの変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄ間の溝に、補強部材７４として、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性部材が充填されている。２つの変位発生ビーム部７１ｃ及び７１ｄ間の溝が狭幅でありかつ深い形状であるため、この弾性部材７４は、アクチュエータ７１の横方向の変位には可撓性を有し、アクチュエータ７１の縦方向（衝撃荷重がかかる方向）の変位にはある程度の剛性を有することとなる。
【００６４】
金属帯板７２及び７３は、例えばステンレス薄板（ＳＵＳ３０４）、リン青銅薄板、又はベリリウム銅薄板のごとき弾性を有する薄い金属帯板で構成されている。なお、金属帯板７２及び７３と固定部７１ａ及び可動部７１ｂとの接着には、例えばフッ素系弾性樹脂、エポキシ系弾性樹脂等の弾性接着剤を用いてもよい。
【００６５】
補強部材７２及び７３、さらに補強部材７４がアクチュエータ７１の横方向の動きに対して可撓性を有しているので、アクチュエータ７１のその方向の動きが阻害されることはない。また、補強部材７２及び７３、さらに補強部材７４が縦方向の動きには剛性を有しているので、アクチュエータ７１のこの方向に印加される衝撃荷重に対して耐性が高くなる。
【００６６】
本実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
上述した実施形態においては、外付けされる補強部材として金属帯板を用いているが、本発明の補強部材はこれに限定されるものではなく、金属と同等の弾性を有する材料による帯板であれば使用可能である。また、帯板に限らず、一方向に可撓性を有しかつこれとは直交する方向に剛性を有する部材であれば使用可能である。さらに、形状も上述した実施形態の形状に限定されるものではない。
【００６８】
以上、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリを用いて本発明を説明したが、本発明は、このようなアクチュエータにのみ限定されるものではなく、薄膜磁気ヘッド素子以外のあらゆる対象物について微小位置決めするアクチュエータにも適用可能である。
【００６９】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、変位発生ビーム部とは別個の位置で固定部及び可動部間を連結しており、横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、２つの変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材がアクチュエータに取り付けられている。このため、アクチュエータの横方向の動きが阻害されることなく、しかも縦方向に剛性を有するので耐衝撃性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、ヘッドサスペンションアセンブリの全体をスライダ側から見た平面図である。
【図２】図１の実施形態におけるアクチュエータ及び磁気ヘッドスライダのフレクシャへの取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図３】図１の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図６】本発明のまたさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態におけるアクチュエータの構造を示しており、（Ａ）は支持機構側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１０ サスペンション
１１、４１、５１、６１、７１ アクチュエータ
１１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ 固定部
１１ｂ、４１ｂ、５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ 可動部
１１ｃ、１１ｄ、４１ｃ、４１ｄ、５１ｃ、５１ｄ、６１ｃ、６１ｄ、７１ｃ、７１ｄ 変位発生ビーム部
１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇ、７１ｅ、７１ｆ、７１ｇ 端子電極
１２ 磁気ヘッドスライダ
１３ フレクシャ
１４ ロードビーム
１５ ベースプレート
１６ 舌部
１７ 配線部材
１７ａ 第１の配線部材
１７ｂ 第２の配線部材
１８、１９ 接続パッド
２０ 取り付け部
３２、３３、４２、４３、５４、６２、６３、６４、７２、７３、７４ 補強部材
Claims (6)
- 位置決めする対象物と支持機構との間に固着して前記対象物を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、該固定部及び該可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、該変位発生ビーム部とは別個の位置で前記固定部及び前記可動部間を連結しており、前記横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、前記変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えていることを特徴とする微小位置決めアクチュエータ。
- 前記２つの変位発生ビーム部間の溝に充填された弾性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
- 少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと支持機構との間に固着して前記薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行うための、圧電現象を利用したアクチュエータであって、固定部と、可動部と、該固定部及び該可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、該変位発生ビーム部とは別個の位置で前記固定部及び前記可動部間を連結しており、前記横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、前記変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ。
- 前記２つの変位発生ビーム部間の溝に充填された弾性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
- 少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと、該磁気ヘッドスライダに固着されており前記薄膜磁気ヘッド素子を横方向に変位させることにより位置決めを行う圧電現象を利用したアクチュエータと、該アクチュエータが固着されており該アクチュエータを支持するための支持機構とを備えており、前記アクチュエータが、固定部と、可動部と、該固定部及び該可動部間を連結しており、電気信号に応じて伸縮する２つの互いに平行な変位発生ビーム部と、該変位発生ビーム部とは別個の位置で前記固定部及び前記可動部間を連結しており、前記横方向の変位には可撓性を有しかつ縦方向の変位には剛性を有するべく、前記変位発生ビーム部の側面に平行な面を備えた弾性を有する１対の金属帯板からなる補強部材とを備えていることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
- 前記アクチュエータが、前記２つの変位発生ビーム部間の溝に充填された弾性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
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