JP4321034B2 - 圧電アクチュエータおよびディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加すると伸縮する特性を備えた圧電材料により形成したアクチュエータ素子に関し、特にディスク装置におけるヘッド位置決め機構に用いられるアクチュータ素子である圧電アクチュエータと、それを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク装置は、近年、ヘッド素子の改善によりトラックに沿った線記録密度が向上している。これに伴いトラックに垂直方向の記録密度の向上が重要になり、より微細なトラックピッチを実現することが求められてきている。幅の狭いトラックに正確にヘッドを追従させるためには、ヘッドを微小に移動させる機構が必要である。
【０００３】
磁気ディスク型情報記録再生装置において、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドは、ヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（ＶＣＭとよぶ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めされた磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、副アクチュエータとして圧電体素子を用いた微小位置決め手段により、ヘッドスライダを微小駆動させ、高速、高精度の位置決めを行う提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。また、副アクチュエータとして、薄膜の圧電体素子を用いた例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５２９３６０号公報
【特許文献２】
特開平９−７３７４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような副アクチュエータを構成する圧電体素子としては、小型、軽量であること、低い印加電圧で大きな変位量が得られること、主アクチュエータと副アクチュエータがそれぞれの動作に影響を与えないことが要求される。
【０００６】
従来例では、これらの要求を同時に満たすことができないといった課題を有していた。すなわち、副アクチュエータの共振周波数を主アクチュエータの共振周波数より大きくするとともに圧電体素子の変位量を大きくするためには、副アクチュエータの剛性を大きくし、数十Ｖの高い電圧を印加する必要があった。そのため、構成が煩雑になるばかりか、回路構成も大掛かりになり、特に小型のディスク装置には適用しにくいといった課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決し、副アクチュエータとして低い印加電圧で大きな変位量を発生することができ、さらに副アクチュエータが伸縮することによって発生する曲げモードに対しても安定なアクチュエータを提供するとともに、それを用いた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】
上記課題を解決するため、本発明の圧電アクチュエータは、スリットにより分離されたフレキシブル基板と、フレキシブル基板の分離された一方の基板上に載置された第１の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと略平行にフレキシブル基板の分離された他方の基板上に載置された第２の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットのそれぞれ両端支持した場合の一次曲げモードの腹に位置し、フレキシブル基板を連結する連結部とを備えている。そのため、圧電アクチュエータの曲げモードを補強する効果が生じ、それぞれの圧電体素子ユニットがお互い逆方向に伸縮する際に発生する曲げ共振を抑制することが可能となる。
【０００９】
さらに、本発明の圧電アクチュエータは、連結部はフレキシブル基板に設けられた配線部材である。そのため、連結部に強度を持たせるとともに弾性的に支持することが可能となる。
【００１０】
さらに、連結部が複数の櫛歯状連結部であるため、より確実に曲げ共振の抑止ができる。
【００１１】
さらに、配線部材は第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとに共用の配線であるため、分離されたフレキシブル基板を結合する効果が大きくなり、曲げ共振の抑止効果が大になる。
【００１２】
さらに、連結部は分離されたフレキシブル基板を横断して設けられ、連結部の厚みがその幅より大であるため、それぞれの圧電体素子ユニットが逆方向に伸縮するのを妨げず、曲げ共振が発生すること確実に抑止できる。
【００１３】
さらに、本発明の圧電体アクチュエータは、第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体ユニットが薄膜圧電体を有し、それぞれ薄膜圧電体の上面と下面に金属膜を成膜して被覆形成した薄膜圧電体を、接着層を挟んで積層形成した構成としている。そのため、薄型、小型で印加電圧が小さくても変位量の大きい圧電アクチェータを実現できる。
【００１４】
さらに、本発明のディスク装置は、少なくともディスクと、ヘッドが搭載されたヘッドスライダと、ヘッドスライダを固定するフレクシャと、フレクシャが固定されたアームと、ディスクの所定位置にヘッドスライダを位置決めするための第１の位置決め手段と第２の位置決め手段とを有するディスク装置であって、第１の位置決め手段はアームを回転させる駆動手段であり、第２の位置決め手段はフレクシャに固定された圧電体素子によりヘッドスライダをディスクの所定位置に微動させるアクチュエータであり、アクチュエータとして上述の圧電アクチュエータを用いている。そのため、高速、高精度位置決めの可能なディスク装置を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における圧電アクチュエータおよびこれを用いたディスク装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における圧電アクチュエータよりなるアクチュエータ素子を備えたヘッド支持機構の斜視図であり、図２はそのヘッド支持機構を分解して示す斜視図である。また、図３はそのヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図である。
【００１７】
図１から図３において、ヘッド支持機構１００は、例えば磁気ヘッド１が取り付けられたスライダ２を先端部に支持するロードビーム４を有している。ロードビーム４は、ヘッドアクチュエータアーム（図示せず）に取り付けられる正方形状をした基端部４ａを有し、基端部４ａは、ビーム溶接等によってベースプレート５に固定されている。ベースプレート５は、上記ヘッドアクチュエータアームに取り付けられている。ロードビーム４には、基端部４ａから先細状に続くネック部４ｂに延出し、さらにそれに連続して、ビーム部４ｃが直線状に延出するように設けられている。ネック部４ｂの中央部には、開口部４ｄが設けられて、板バネ部４ｅを構成している。ビーム部４ｃの先端部における各側縁部には、スライダ保持基板３ａの回動を若干の隙間をもって規制する規制部４ｆがそれぞれ設けられている。
【００１８】
なお各規制部４ｆは、ビーム部４ｃの先端から基端部４ａ側に向かって直線状に延出している。図２に示すように、ビーム部４ｃ上には、ヘッド配線パターン６を有するフレクシャ７が設けられている。フレクシャ７は、ステンレススチール材をベースとしている。フレクシャ７の一端に設けられたスライダ取付部７ｘ上には、磁気ヘッド１が搭載されたスライダ２が配置されている。また、フレクシャ７には薄膜保持部８ａ、８ｂが設けられ、圧電アクチュエータ素子１０が載置されている。
【００１９】
図３に示すように、スライダ２の磁気ヘッド１が設けられた端面の下部には、４つの端子２ａ〜２ｄが並設されている。さらに、スライダ２の上面には、回転駆動される磁気ディスク（図示せず）によって生じる空気流を、スライダ２のピッチ方向（磁気ディスクの接線方向）に沿って通流させて、磁気ディスクとの間にエアー潤滑膜を形成するエアベアリング面２ｅが設けられている。エアベアリング面２ｅの中心位置は、ロードビーム４のディンプル４ｇに一致している。
【００２０】
図４はヘッド支持機構１００におけるフレクシャ７のスライダ２を搭載する先端部分の構成を示す分解斜視図である。図４において、フレクシャ７は、フレクシャ７の本体を構成するステンレススチール材をベースとするフレクシャ基板３およびスライダ保持基板３ａと、例えばポリイミドなどの樹脂により形成されたフレキシブル基板８ｃとよりなり、フレクシャ基板３およびスライダ保持基板３ａとフレキシブル基板８ｃとは面で接合されている。したがって、このフレキシブル基板８ｃによりフレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａとは機械的に連結されている。さらには、フレキシブル基板８ｃには局部的に狭い幅で形成された弾性ヒンジ部となった繋ぎ部１９ａ、１９ｂが設けられている。繋ぎ部１９ａ、１９ｂは、フレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａとの間の境目に設けられており、繋ぎ部１９ａ、１９ｂにより互いに可動自在に連結されている。フレキシブル基板８ｃのスライダ取付部７ｘには配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。また、フレキシブル基板８ｃの上面には、薄膜保持部８ａ、８ｂが互いに並列した状態でスリット３０を介して分離されて設けられ、さらに薄膜保持部８ａ、８ｂの周囲には配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが延伸されて設けられている。また、スリット３０の周囲には、圧電アクチュエータ素子１０の接地電極用のグランド配線９ｄが設けられているとともに、スリット３０の一部がフレキシブル基板８ｃによって結合されて連結部４０を形成している。また、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の周囲に配設されたグランド配線９ｄがスリット３０の両側を短絡するように形成されている。スライダ保持基板３ａには突起部３ｂが形成され、この突起部３ｂはロードビーム４の先端付近に形成されたディンプル４ｇに当接している。この突起部３ｂはディンプル４ｇによって押圧され、ディンプル４ｇを中心としてスライダ保持基板３ａが全方位にわたって回動可能に保持されている。したがって、薄膜保持部８ａと８ｂの両端はフレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａによって支持されている。
【００２１】
また、図２に示すように、フレクシャ７の他方の端部には、外部接続端子保持部７ｙが設けられている。外部接続端子保持部７ｙは、ロードビーム４の基端部４ａにおけるネック部４ｂと反対方向の側縁部に配置されている。
【００２２】
図５は、連結部４０の詳細構成を示す部分拡大斜視図であり、図６は図４におけるフレキシブル基板８ｃのＡ−Ａ断面図、図７は図４におけるフレキシブル基板８ｃのＢ−Ｂ断面図である。図５に示すように、フレキシブル基板８ｃにはスリット３０が設けられているが、圧電アクチュエータ素子１０が搭載される薄膜保持部８ａと８ｂを連結するように、フレキシブル基板８ｃが一部連結される連結部４０を設けている。連結部４０を設ける位置は、圧電アクチュエータ素子１０の伸縮長手方向の略中心である。また、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の両側に設けられたグランド配線９ｄが短絡された形の配線連結部４１が形成されている。この配線連結部４１はその線幅ｔと厚みｈがｈ＞ｔとなるように構成されている。図６のＡ−Ａ断面図が示すように、フレキシブル基板８ｃの両側にはスライダ２のヘッド１に配線するため配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが２本ずつメッキ法などによって形成されて構成されている。また、フレキシブル基板８ｃの中心部にはスリット３０が設けられ、その両側にはグランド配線９ｄが同様の方法によって形成されている。一方、連結部４０を含む断面である図７に示すように、連結部４０においてグランド配線９ｄによって、配線連結部４１が設けられ両側のグランド配線９ｄと結合している。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態における薄膜圧電体で形成した圧電アクチュエータ素子１０について説明する。図８はヘッド支持機構１００における薄膜保持部８ａ、８ｂに載置される圧電アクチュエータ素子１０の平面図である。圧電アクチュエータ素子１０は、ともに薄膜圧電体で形成され、それぞれが鏡面対称形状に配置された第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂとから構成されている。圧電アクチュエータ素子１０の全体は、柔軟性のあるコーティング樹脂１４でカバーされ、一端はこのコーティング樹脂１４で第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂとを結合部１４ａで結合している。図９は図８中のＣ−Ｃ断面図である。圧電アクチュエータ素子１０は、フレクシャ７を構成するフレキシブル基板８ｃの薄膜保持部８ａ、８ｂ（図４参照）に接着して取り付けられる。図９に示すように、圧電アクチュエータ素子１０は、左右それぞれ別々の第１の圧電体素子ユニット１０ａおよび第２の圧電体素子ユニット１０ｂが一対となって構成されている。第１の圧電体素子ユニット１０ａおよび第２の圧電体素子ユニット１０ｂは、第１の薄膜圧電体１１ａおよび第２の薄膜圧電体１１ｂとが積層配置された２層構造を有している。図から見て上部に位置する第１の薄膜圧電体１１ａの上側には第１の電極金属膜１２ａが、また下側には第２の電極金属膜１２ｂが形成されている。同様に第２の薄膜圧電体１１ｂは、第１の薄膜圧電体１１ａの下部に配置され、その両面には第３の電極金属膜１２ｃと第４の電極金属膜１２ｄとが設けられている。第２の電極金属膜１２ｂと第３の電極金属膜１２ｃとは接着剤１３で接着されている。このように、１つの圧電体素子ユニットに薄膜圧電体を２層積層する構成として印加電圧に対する変位量を大きくしている。
【００２４】
図１０は本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構１００において、圧電アクチュエータ素子１０を貼り付けたフレクシャ７をスライダを貼り付ける側から見た平面図で示している（スライダは図示せず）。図１１は図１０のＹ−Ｙ断面図であり、圧電アクチュエータ素子１０の配線の詳細を示している。
【００２５】
図１１を用いて、本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子１０の配線について説明する。圧電アクチュエータ素子１０の第１の電極金属膜１２ａ、第４の電極金属膜１２ｄにはプラス電圧が加えられ、第２の電極金属膜１２ｂ、第３の電極金属膜１２ｃはグランドレベルに落とされている。第１の電極金属膜１２ａ、第４の電極金属膜１２ｄは、それぞれフレクシャ７の中程に配置された薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂに対してワイヤボンド線１６で接続されている。第２の電極金属膜１２ｂと第３の電極金属膜１２ｃとは、グランド金属膜１７を介して薄膜圧電体素子駆動配線９ｃに接続されている。スライダのグランド配線９ｄは、スライダのアース端子であり、薄膜圧電体素子駆動配線９ｃに短絡されている。これら薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂ、９ｃは外部接続端子保持部７ｙに一方の端部が設けられており、外部の駆動回路（図示せず）に接続されている。
【００２６】
次に、このようなヘッド支持機構１００の動作について、図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構１００の側面図であり、図１３はこのヘッド支持機構１００の動作を説明するための圧電アクチュエータ素子１０の断面および圧電体への電圧印加仕様を説明する図である。図１４はヘッド支持機構１００の動作を説明するための概略構成図である。
【００２７】
圧電アクチュエータ素子１０の薄膜圧電体素子駆動配線９ｃは図１３（ａ）に示すようにグランドレベルに設定されている。薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂには図１３（ｂ）、（ｃ）に示すようにそれぞれ第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂをそれぞれ駆動する駆動電圧が印加される。この駆動電圧は、バイアス電圧Ｖ0を中心としてお互いに逆位相となっている。駆動電圧が印加されると、図１３（ａ）に示すように第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂは矢印Ｂ方向に収縮する。第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂには分極方向に電圧が印加されるため、第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂの分極が反転しその特性を損なうことはない。また、印加電圧が分極を反転させない程度に小さい場合、特性を損なうおそれがないので、薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂにはプラス・マイナスいずれの電圧を印加しても構わない。
【００２８】
図１４は第２の圧電体素子ユニット１０ｂが伸び、第１の圧電体素子ユニット１０ａが収縮したときのスライダ２の回転動作について描いた図であり、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが矢印Ｅ方向に伸び、第１の圧電体素子ユニット１０ａが矢印Ｄ方向に収縮すると、スライダ２およびスライダ保持基板３ａは突起部３ｂに当接するディンプル４ｇを中心に矢印Ｃ方向に回動する。このようにして、スライダ２上に設けられた磁気ヘッド１は、磁気ディスクに同心状態で設けられた各トラックの幅方向に移動することになる。これによりトラックから位置ずれを起こした磁気ヘッド１を所定のトラックに追従させることができ、磁気ヘッド１のオントラック性を高精度で実現することができる。なお、スライダ２には、図２に示すロードビーム４の板バネ部４ｅにより２０ｍＮ〜３０ｍＮの大きさのロード荷重が加えられており、スライダ保持基板３ａが回動される場合には、このロード荷重が、ディンプル４ｇとスライダ保持基板３ａとに作用する。したがって、スライダ保持基板３ａには、スライダ保持基板３ａとディンプル４ｇとの摩擦係数にて決定される摩擦力が作用する。この摩擦力によりスライダ保持基板３ａの突起部３ｂとディンプル４ｇとの間に位置ずれが生じない。
【００２９】
図１５（ａ）と図１６（ａ）に、このような両端が支持固定された圧電アクチュエータの基本振動モードを模式的に示し、図１５（ｂ）と図１６（ｂ）にはその場合の周波数応答特性を示している。
【００３０】
図１５では、第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂがフリーな状態、すなわち本発明の実施の形態と異なり、圧電アクチュエータ素子１０が搭載されるフレキシブル基板８ｃに連結部４０が設けられていない従来の構成の場合を示している。このような構成では、基本振動モードとして、圧電体素子ユニットの伸縮によって、それぞれの第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが矢印Ａ、Ｂのように、すなわち片方の圧電体素子ユニットは上方に撓み、他方の圧電体素子ユニットが下方に撓み波打ちする一次曲げモードの振動現象が発生する。そのため、図１５（ｂ）のＣ部に示すように低い周波数でアクチュエータ素子の共振による不安定現象が発生する。このような共振が発生すると、図４のヘッド支持機構１００におけるフレクシャ７の先端部分で、第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが搭載されている領域とスライダ２側の圧電体素子ユニットのない領域とで剛体の中立軸の位置が異なっている場合には、発生する変位に損失が生じるため精度の高い位置決めができなくなる。
【００３１】
一方、図１６（ａ）は、本発明の実施の形態である圧電アクチュエータ素子１０が搭載されるフレキシブル基板８ｃに連結部４０を設けた場合の圧電アクチュエータの基本振動モードを模式的に示し、図１６（ｂ）にはその時の周波数応答特性を示している。連結部４０が設けられる位置は、第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂの長手方向の略中心部、望ましくは前述の波打ち共振が発生する曲げモードの腹の位置としている。図１６より、連結部４０を設けることによって、波打ちする振動現象が抑制され、低周波領域での共振現象が抑えられるため高い周波数応答特性を実現できることがわかる。したがって、圧電体素子ユニットの伸縮が同一面で行われ、伸縮によって発生する変位の損失と位置ずれが発生しないため、高精度の安定動作が可能となる。
【００３２】
連結部４０は、圧電体素子ユニット１０ａと１０ｂがそれぞれ逆方向に伸縮するのに抵抗にならないとともに、曲げモードの基本振動を抑制するだけの剛性が必要となる。本実施の形態では、図５に示すように、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の両側に設けられたグランド配線９ｄが短絡された形の配線連結部４１が形成され、この配線連結部４１がその線幅ｔと厚みｈがｈ＞ｔとなるように構成されている。そのため、配線連結部４１の厚み方向に対する剛性を大きく、それぞれの第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂの長手方向への剛性を小さくすることが可能となるため、波打ち共振現象を抑制しながら圧電体素子の伸縮現象は阻害されずに、安定した動作が実現できる。
【００３３】
また、図１７には連結部４０の他の実施の形態を示し、図１０と同様に圧電アクチュエータ素子１０を貼り付けたフレクシャ７をスライダを貼り付ける側から見た平面図であるが、連結部４０を櫛形形状として複数の連結部で構成した場合について示している。連結部を複数設けることによって、連結部の強度、柔軟性を最適にすることが可能となる。
【００３４】
図１８は、本発明の実施の形態におけるディスク装置を示す。ディスク５０は主軸５１に取り付けられて、この主軸５１に直結された駆動手段（図示せず）で回転駆動される。この駆動手段としては、例えばスピンドルモータが用いられる。ヘッドアクチュエータ５２は、磁気ヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ５３がフレクシャ５４の一端部に支持固定され、さらにフレクシャ５４がアーム５５に支持固定されている。アーム５５は軸受け部５６に揺動自在に取り付けられ、他端側には第１の位置決め手段である揺動手段５７が配置されている。揺動手段５７には、偏平コイル５８を有するボイスコイルモータが用いられ、アーム５５をディスク５０の面上で矢印５９のように揺動させてヘッドスライダ５３をディスク５０のトラック上に位置させ、磁気ヘッドでそれを追従させる。さらに、本実施の形態では、ヘッドスライダ５３を微動位置決めするための第２の位置決め手段としてのヘッドアクチュエータ５２が図１から図１１に示す構成を有している。
【００３５】
そのため、微小位置決めを高精度で行うことが可能となり、小型で大記録容量のディスク装置を実現することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の実施の形態における圧電アクチュエータは、電圧印加によって伸縮変位する第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットのそれぞれ一次曲げモードの腹の位置に、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとを連結する連結部とを備えているため、圧電アクチュエータの曲げモードを補強する効果が生じ、それぞれの圧電体素子ユニットがお互い逆方向に発生する場合に、曲げ共振を抑制することが可能となる。
【００３７】
そのため高い周波数応答特性と高精度の位置決めが可能な圧電アクチュエータを実現し、それを用いた小型で大記録容量のディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図
【図４】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構に使用されるフレクシャの構成を示す分解斜視図
【図５】本発明の実施の形態における連結部の詳細構成を示す部分拡大斜視図
【図６】図４のＡ−Ａ断面図
【図７】図４のＢ−Ｂ断面図
【図８】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子の平面図
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図
【図１０】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子を貼り付けたフレクシャの平面図
【図１１】図１０のＹ−Ｙ断面図
【図１２】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の側面図
【図１３】（ａ）は本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子の断面図
（ｂ）は端子９ａへの印加電圧パターン図
（ｃ）は端子９ｂへの印加電圧パターン図
【図１４】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータの回動動作を示す概略構成図
【図１５】（ａ）は従来の圧電アクチュエータ素子の基本振動モードを示す模式図
（ｂ）はその周波数応答特性図
【図１６】（ａ）は本発明の本実施の形態における圧電アクチュエータ素子の基本振動モードを示す模式図
（ｂ）はその周波数応答特性図
【図１７】本発明の他の実施の形態における圧電アクチュエータ素子を貼り付けたフレクシャの平面図
【図１８】本発明の実施の形態におけるディスク装置の斜視図
【符号の説明】
１ 磁気ヘッド（ヘッド素子）
２ スライダ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 端子
２ｅ エアベアリング面
３ フレクシャ基板
３ａ スライダ保持基板
３ｂ 突起部
４ ロードビーム
４ａ 基端部
４ｂ ネック部
４ｃ ビーム部
４ｄ 開口部
４ｅ 板バネ部
４ｆ 規制部
４ｇ ディンプル
５ ベースプレート
６ ヘッド配線パターン
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 配線
７，５４ フレクシャ
７ｘ スライダ取付部
７ｙ 外部接続端子保持部
８ａ，８ｂ 薄膜保持部
８ｃ フレキシブル基板
９ａ，９ｂ，９ｃ 薄膜圧電体素子駆動配線
９ｄ グランド配線
１０ 圧電アクチュエータ素子
１０ａ 第１の圧電体素子ユニット
１０ｂ 第２の圧電体素子ユニット
１１ａ 第１の薄膜圧電体
１１ｂ 第２の薄膜圧電体
１２ａ 第１の電極金属膜
１２ｂ 第２の電極金属膜
１２ｃ 第３の電極金属膜
１２ｄ 第４の電極金属膜
１３ 接着剤
１４ コーティング樹脂
１４ａ 結合部
１６ ワイヤボンド線
１７ グランド金属膜
１９ａ，１９ｂ 繋ぎ部
３０ スリット
４０ 連結部
４１ 配線連結部
５０ ディスク
５１ 主軸
５２ ヘッドアクチュエータ
５３ ヘッドスライダ
５４ フレクシャ
５５ アーム
５６ 軸受け部
５７ 揺動手段
５８ 偏平コイル
５９ 矢印
１００ ヘッド支持機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加すると伸縮する特性を備えた圧電材料により形成したアクチュエータ素子に関し、特にディスク装置におけるヘッド位置決め機構に用いられるアクチュータ素子である圧電アクチュエータと、それを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク装置は、近年、ヘッド素子の改善によりトラックに沿った線記録密度が向上している。これに伴いトラックに垂直方向の記録密度の向上が重要になり、より微細なトラックピッチを実現することが求められてきている。幅の狭いトラックに正確にヘッドを追従させるためには、ヘッドを微小に移動させる機構が必要である。
【０００３】
磁気ディスク型情報記録再生装置において、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドは、ヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（ＶＣＭとよぶ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めされた磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、副アクチュエータとして圧電体素子を用いた微小位置決め手段により、ヘッドスライダを微小駆動させ、高速、高精度の位置決めを行う提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。また、副アクチュエータとして、薄膜の圧電体素子を用いた例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５２９３６０号公報
【特許文献２】
特開平９−７３７４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような副アクチュエータを構成する圧電体素子としては、小型、軽量であること、低い印加電圧で大きな変位量が得られること、主アクチュエータと副アクチュエータがそれぞれの動作に影響を与えないことが要求される。
【０００６】
従来例では、これらの要求を同時に満たすことができないといった課題を有していた。すなわち、副アクチュエータの共振周波数を主アクチュエータの共振周波数より大きくするとともに圧電体素子の変位量を大きくするためには、副アクチュエータの剛性を大きくし、数十Ｖの高い電圧を印加する必要があった。そのため、構成が煩雑になるばかりか、回路構成も大掛かりになり、特に小型のディスク装置には適用しにくいといった課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決し、副アクチュエータとして低い印加電圧で大きな変位量を発生することができ、さらに副アクチュエータが伸縮することによって発生する曲げモードに対しても安定なアクチュエータを提供するとともに、それを用いた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】
上記課題を解決するため、本発明の圧電アクチュエータは、スリットにより分離されたフレキシブル基板と、フレキシブル基板の分離された一方の基板上に載置された第１の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと略平行にフレキシブル基板の分離された他方の基板上に載置された第２の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットのそれぞれ両端支持した場合の一次曲げモードの腹に位置し、フレキシブル基板を連結する連結部とを備えている。そのため、圧電アクチュエータの曲げモードを補強する効果が生じ、それぞれの圧電体素子ユニットがお互い逆方向に伸縮する際に発生する曲げ共振を抑制することが可能となる。
【０００９】
さらに、本発明の圧電アクチュエータは、連結部はフレキシブル基板に設けられた配線部材である。そのため、連結部に強度を持たせるとともに弾性的に支持することが可能となる。
【００１０】
さらに、連結部が複数の櫛歯状連結部であるため、より確実に曲げ共振の抑止ができる。
【００１１】
さらに、配線部材は第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとに共用の配線であるため、分離されたフレキシブル基板を結合する効果が大きくなり、曲げ共振の抑止効果が大になる。
【００１２】
さらに、連結部は分離されたフレキシブル基板を横断して設けられ、連結部の厚みがその幅より大であるため、それぞれの圧電体素子ユニットが逆方向に伸縮するのを妨げず、曲げ共振が発生すること確実に抑止できる。
【００１３】
さらに、本発明の圧電体アクチュエータは、第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体ユニットが薄膜圧電体を有し、それぞれ薄膜圧電体の上面と下面に金属膜を成膜して被覆形成した薄膜圧電体を、接着層を挟んで積層形成した構成としている。そのため、薄型、小型で印加電圧が小さくても変位量の大きい圧電アクチェータを実現できる。
【００１４】
さらに、本発明のディスク装置は、少なくともディスクと、ヘッドが搭載されたヘッドスライダと、ヘッドスライダを固定するフレクシャと、フレクシャが固定されたアームと、ディスクの所定位置にヘッドスライダを位置決めするための第１の位置決め手段と第２の位置決め手段とを有するディスク装置であって、第１の位置決め手段はアームを回転させる駆動手段であり、第２の位置決め手段はフレクシャに固定された圧電体素子によりヘッドスライダをディスクの所定位置に微動させるアクチュエータであり、アクチュエータとして上述の圧電アクチュエータを用いている。そのため、高速、高精度位置決めの可能なディスク装置を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における圧電アクチュエータおよびこれを用いたディスク装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における圧電アクチュエータよりなるアクチュエータ素子を備えたヘッド支持機構の斜視図であり、図２はそのヘッド支持機構を分解して示す斜視図である。また、図３はそのヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図である。
【００１７】
図１から図３において、ヘッド支持機構１００は、例えば磁気ヘッド１が取り付けられたスライダ２を先端部に支持するロードビーム４を有している。ロードビーム４は、ヘッドアクチュエータアーム（図示せず）に取り付けられる正方形状をした基端部４ａを有し、基端部４ａは、ビーム溶接等によってベースプレート５に固定されている。ベースプレート５は、上記ヘッドアクチュエータアームに取り付けられている。ロードビーム４には、基端部４ａから先細状に続くネック部４ｂに延出し、さらにそれに連続して、ビーム部４ｃが直線状に延出するように設けられている。ネック部４ｂの中央部には、開口部４ｄが設けられて、板バネ部４ｅを構成している。ビーム部４ｃの先端部における各側縁部には、スライダ保持基板３ａの回動を若干の隙間をもって規制する規制部４ｆがそれぞれ設けられている。
【００１８】
なお各規制部４ｆは、ビーム部４ｃの先端から基端部４ａ側に向かって直線状に延出している。図２に示すように、ビーム部４ｃ上には、ヘッド配線パターン６を有するフレクシャ７が設けられている。フレクシャ７は、ステンレススチール材をベースとしている。フレクシャ７の一端に設けられたスライダ取付部７ｘ上には、磁気ヘッド１が搭載されたスライダ２が配置されている。また、フレクシャ７には薄膜保持部８ａ、８ｂが設けられ、圧電アクチュエータ素子１０が載置されている。
【００１９】
図３に示すように、スライダ２の磁気ヘッド１が設けられた端面の下部には、４つの端子２ａ〜２ｄが並設されている。さらに、スライダ２の上面には、回転駆動される磁気ディスク（図示せず）によって生じる空気流を、スライダ２のピッチ方向（磁気ディスクの接線方向）に沿って通流させて、磁気ディスクとの間にエアー潤滑膜を形成するエアベアリング面２ｅが設けられている。エアベアリング面２ｅの中心位置は、ロードビーム４のディンプル４ｇに一致している。
【００２０】
図４はヘッド支持機構１００におけるフレクシャ７のスライダ２を搭載する先端部分の構成を示す分解斜視図である。図４において、フレクシャ７は、フレクシャ７の本体を構成するステンレススチール材をベースとするフレクシャ基板３およびスライダ保持基板３ａと、例えばポリイミドなどの樹脂により形成されたフレキシブル基板８ｃとよりなり、フレクシャ基板３およびスライダ保持基板３ａとフレキシブル基板８ｃとは面で接合されている。したがって、このフレキシブル基板８ｃによりフレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａとは機械的に連結されている。さらには、フレキシブル基板８ｃには局部的に狭い幅で形成された弾性ヒンジ部となった繋ぎ部１９ａ、１９ｂが設けられている。繋ぎ部１９ａ、１９ｂは、フレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａとの間の境目に設けられており、繋ぎ部１９ａ、１９ｂにより互いに可動自在に連結されている。フレキシブル基板８ｃのスライダ取付部７ｘには配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。また、フレキシブル基板８ｃの上面には、薄膜保持部８ａ、８ｂが互いに並列した状態でスリット３０を介して分離されて設けられ、さらに薄膜保持部８ａ、８ｂの周囲には配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが延伸されて設けられている。また、スリット３０の周囲には、圧電アクチュエータ素子１０の接地電極用のグランド配線９ｄが設けられているとともに、スリット３０の一部がフレキシブル基板８ｃによって結合されて連結部４０を形成している。また、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の周囲に配設されたグランド配線９ｄがスリット３０の両側を短絡するように形成されている。スライダ保持基板３ａには突起部３ｂが形成され、この突起部３ｂはロードビーム４の先端付近に形成されたディンプル４ｇに当接している。この突起部３ｂはディンプル４ｇによって押圧され、ディンプル４ｇを中心としてスライダ保持基板３ａが全方位にわたって回動可能に保持されている。したがって、薄膜保持部８ａと８ｂの両端はフレクシャ基板３とスライダ保持基板３ａによって支持されている。
【００２１】
また、図２に示すように、フレクシャ７の他方の端部には、外部接続端子保持部７ｙが設けられている。外部接続端子保持部７ｙは、ロードビーム４の基端部４ａにおけるネック部４ｂと反対方向の側縁部に配置されている。
【００２２】
図５は、連結部４０の詳細構成を示す部分拡大斜視図であり、図６は図４におけるフレキシブル基板８ｃのＡ−Ａ断面図、図７は図４におけるフレキシブル基板８ｃのＢ−Ｂ断面図である。図５に示すように、フレキシブル基板８ｃにはスリット３０が設けられているが、圧電アクチュエータ素子１０が搭載される薄膜保持部８ａと８ｂを連結するように、フレキシブル基板８ｃが一部連結される連結部４０を設けている。連結部４０を設ける位置は、圧電アクチュエータ素子１０の伸縮長手方向の略中心である。また、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の両側に設けられたグランド配線９ｄが短絡された形の配線連結部４１が形成されている。この配線連結部４１はその線幅ｔと厚みｈがｈ＞ｔとなるように構成されている。図６のＡ−Ａ断面図が示すように、フレキシブル基板８ｃの両側にはスライダ２のヘッド１に配線するため配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが２本ずつメッキ法などによって形成されて構成されている。また、フレキシブル基板８ｃの中心部にはスリット３０が設けられ、その両側にはグランド配線９ｄが同様の方法によって形成されている。一方、連結部４０を含む断面である図７に示すように、連結部４０においてグランド配線９ｄによって、配線連結部４１が設けられ両側のグランド配線９ｄと結合している。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態における薄膜圧電体で形成した圧電アクチュエータ素子１０について説明する。図８はヘッド支持機構１００における薄膜保持部８ａ、８ｂに載置される圧電アクチュエータ素子１０の平面図である。圧電アクチュエータ素子１０は、ともに薄膜圧電体で形成され、それぞれが鏡面対称形状に配置された第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂとから構成されている。圧電アクチュエータ素子１０の全体は、柔軟性のあるコーティング樹脂１４でカバーされ、一端はこのコーティング樹脂１４で第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂとを結合部１４ａで結合している。図９は図８中のＣ−Ｃ断面図である。圧電アクチュエータ素子１０は、フレクシャ７を構成するフレキシブル基板８ｃの薄膜保持部８ａ、８ｂ（図４参照）に接着して取り付けられる。図９に示すように、圧電アクチュエータ素子１０は、左右それぞれ別々の第１の圧電体素子ユニット１０ａおよび第２の圧電体素子ユニット１０ｂが一対となって構成されている。第１の圧電体素子ユニット１０ａおよび第２の圧電体素子ユニット１０ｂは、第１の薄膜圧電体１１ａおよび第２の薄膜圧電体１１ｂとが積層配置された２層構造を有している。図から見て上部に位置する第１の薄膜圧電体１１ａの上側には第１の電極金属膜１２ａが、また下側には第２の電極金属膜１２ｂが形成されている。同様に第２の薄膜圧電体１１ｂは、第１の薄膜圧電体１１ａの下部に配置され、その両面には第３の電極金属膜１２ｃと第４の電極金属膜１２ｄとが設けられている。第２の電極金属膜１２ｂと第３の電極金属膜１２ｃとは接着剤１３で接着されている。このように、１つの圧電体素子ユニットに薄膜圧電体を２層積層する構成として印加電圧に対する変位量を大きくしている。
【００２４】
図１０は本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構１００において、圧電アクチュエータ素子１０を貼り付けたフレクシャ７をスライダを貼り付ける側から見た平面図で示している（スライダは図示せず）。図１１は図１０のＹ−Ｙ断面図であり、圧電アクチュエータ素子１０の配線の詳細を示している。
【００２５】
図１１を用いて、本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子１０の配線について説明する。圧電アクチュエータ素子１０の第１の電極金属膜１２ａ、第４の電極金属膜１２ｄにはプラス電圧が加えられ、第２の電極金属膜１２ｂ、第３の電極金属膜１２ｃはグランドレベルに落とされている。第１の電極金属膜１２ａ、第４の電極金属膜１２ｄは、それぞれフレクシャ７の中程に配置された薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂに対してワイヤボンド線１６で接続されている。第２の電極金属膜１２ｂと第３の電極金属膜１２ｃとは、グランド金属膜１７を介して薄膜圧電体素子駆動配線９ｃに接続されている。スライダのグランド配線９ｄは、スライダのアース端子であり、薄膜圧電体素子駆動配線９ｃに短絡されている。これら薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂ、９ｃは外部接続端子保持部７ｙに一方の端部が設けられており、外部の駆動回路（図示せず）に接続されている。
【００２６】
次に、このようなヘッド支持機構１００の動作について、図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構１００の側面図であり、図１３はこのヘッド支持機構１００の動作を説明するための圧電アクチュエータ素子１０の断面および圧電体への電圧印加仕様を説明する図である。図１４はヘッド支持機構１００の動作を説明するための概略構成図である。
【００２７】
圧電アクチュエータ素子１０の薄膜圧電体素子駆動配線９ｃは図１３（ａ）に示すようにグランドレベルに設定されている。薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂには図１３（ｂ）、（ｃ）に示すようにそれぞれ第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂをそれぞれ駆動する駆動電圧が印加される。この駆動電圧は、バイアス電圧Ｖ0を中心としてお互いに逆位相となっている。駆動電圧が印加されると、図１３（ａ）に示すように第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂは矢印Ｂ方向に収縮する。第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂには分極方向に電圧が印加されるため、第１の薄膜圧電体１１ａ、第２の薄膜圧電体１１ｂの分極が反転しその特性を損なうことはない。また、印加電圧が分極を反転させない程度に小さい場合、特性を損なうおそれがないので、薄膜圧電体素子駆動配線９ａ、９ｂにはプラス・マイナスいずれの電圧を印加しても構わない。
【００２８】
図１４は第２の圧電体素子ユニット１０ｂが伸び、第１の圧電体素子ユニット１０ａが収縮したときのスライダ２の回転動作について描いた図であり、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが矢印Ｅ方向に伸び、第１の圧電体素子ユニット１０ａが矢印Ｄ方向に収縮すると、スライダ２およびスライダ保持基板３ａは突起部３ｂに当接するディンプル４ｇを中心に矢印Ｃ方向に回動する。このようにして、スライダ２上に設けられた磁気ヘッド１は、磁気ディスクに同心状態で設けられた各トラックの幅方向に移動することになる。これによりトラックから位置ずれを起こした磁気ヘッド１を所定のトラックに追従させることができ、磁気ヘッド１のオントラック性を高精度で実現することができる。なお、スライダ２には、図２に示すロードビーム４の板バネ部４ｅにより２０ｍＮ〜３０ｍＮの大きさのロード荷重が加えられており、スライダ保持基板３ａが回動される場合には、このロード荷重が、ディンプル４ｇとスライダ保持基板３ａとに作用する。したがって、スライダ保持基板３ａには、スライダ保持基板３ａとディンプル４ｇとの摩擦係数にて決定される摩擦力が作用する。この摩擦力によりスライダ保持基板３ａの突起部３ｂとディンプル４ｇとの間に位置ずれが生じない。
【００２９】
図１５（ａ）と図１６（ａ）に、このような両端が支持固定された圧電アクチュエータの基本振動モードを模式的に示し、図１５（ｂ）と図１６（ｂ）にはその場合の周波数応答特性を示している。
【００３０】
図１５では、第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂがフリーな状態、すなわち本発明の実施の形態と異なり、圧電アクチュエータ素子１０が搭載されるフレキシブル基板８ｃに連結部４０が設けられていない従来の構成の場合を示している。このような構成では、基本振動モードとして、圧電体素子ユニットの伸縮によって、それぞれの第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが矢印Ａ、Ｂのように、すなわち片方の圧電体素子ユニットは上方に撓み、他方の圧電体素子ユニットが下方に撓み波打ちする一次曲げモードの振動現象が発生する。そのため、図１５（ｂ）のＣ部に示すように低い周波数でアクチュエータ素子の共振による不安定現象が発生する。このような共振が発生すると、図４のヘッド支持機構１００におけるフレクシャ７の先端部分で、第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂが搭載されている領域とスライダ２側の圧電体素子ユニットのない領域とで剛体の中立軸の位置が異なっている場合には、発生する変位に損失が生じるため精度の高い位置決めができなくなる。
【００３１】
一方、図１６（ａ）は、本発明の実施の形態である圧電アクチュエータ素子１０が搭載されるフレキシブル基板８ｃに連結部４０を設けた場合の圧電アクチュエータの基本振動モードを模式的に示し、図１６（ｂ）にはその時の周波数応答特性を示している。連結部４０が設けられる位置は、第１の圧電体素子ユニット１０ａと第２の圧電体素子ユニット１０ｂの長手方向の略中心部、望ましくは前述の波打ち共振が発生する曲げモードの腹の位置としている。図１６より、連結部４０を設けることによって、波打ちする振動現象が抑制され、低周波領域での共振現象が抑えられるため高い周波数応答特性を実現できることがわかる。したがって、圧電体素子ユニットの伸縮が同一面で行われ、伸縮によって発生する変位の損失と位置ずれが発生しないため、高精度の安定動作が可能となる。
【００３２】
連結部４０は、圧電体素子ユニット１０ａと１０ｂがそれぞれ逆方向に伸縮するのに抵抗にならないとともに、曲げモードの基本振動を抑制するだけの剛性が必要となる。本実施の形態では、図５に示すように、連結部４０のフレキシブル基板８ｃ上には、スリット３０の両側に設けられたグランド配線９ｄが短絡された形の配線連結部４１が形成され、この配線連結部４１がその線幅ｔと厚みｈがｈ＞ｔとなるように構成されている。そのため、配線連結部４１の厚み方向に対する剛性を大きく、それぞれの第１の圧電体素子ユニット１０ａ、第２の圧電体素子ユニット１０ｂの長手方向への剛性を小さくすることが可能となるため、波打ち共振現象を抑制しながら圧電体素子の伸縮現象は阻害されずに、安定した動作が実現できる。
【００３３】
また、図１７には連結部４０の他の実施の形態を示し、図１０と同様に圧電アクチュエータ素子１０を貼り付けたフレクシャ７をスライダを貼り付ける側から見た平面図であるが、連結部４０を櫛形形状として複数の連結部で構成した場合について示している。連結部を複数設けることによって、連結部の強度、柔軟性を最適にすることが可能となる。
【００３４】
図１８は、本発明の実施の形態におけるディスク装置を示す。ディスク５０は主軸５１に取り付けられて、この主軸５１に直結された駆動手段（図示せず）で回転駆動される。この駆動手段としては、例えばスピンドルモータが用いられる。ヘッドアクチュエータ５２は、磁気ヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ５３がフレクシャ５４の一端部に支持固定され、さらにフレクシャ５４がアーム５５に支持固定されている。アーム５５は軸受け部５６に揺動自在に取り付けられ、他端側には第１の位置決め手段である揺動手段５７が配置されている。揺動手段５７には、偏平コイル５８を有するボイスコイルモータが用いられ、アーム５５をディスク５０の面上で矢印５９のように揺動させてヘッドスライダ５３をディスク５０のトラック上に位置させ、磁気ヘッドでそれを追従させる。さらに、本実施の形態では、ヘッドスライダ５３を微動位置決めするための第２の位置決め手段としてのヘッドアクチュエータ５２が図１から図１１に示す構成を有している。
【００３５】
そのため、微小位置決めを高精度で行うことが可能となり、小型で大記録容量のディスク装置を実現することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の実施の形態における圧電アクチュエータは、電圧印加によって伸縮変位する第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットと、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットのそれぞれ一次曲げモードの腹の位置に、第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとを連結する連結部とを備えているため、圧電アクチュエータの曲げモードを補強する効果が生じ、それぞれの圧電体素子ユニットがお互い逆方向に発生する場合に、曲げ共振を抑制することが可能となる。
【００３７】
そのため高い周波数応答特性と高精度の位置決めが可能な圧電アクチュエータを実現し、それを用いた小型で大記録容量のディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図
【図４】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構に使用されるフレクシャの構成を示す分解斜視図
【図５】本発明の実施の形態における連結部の詳細構成を示す部分拡大斜視図
【図６】図４のＡ−Ａ断面図
【図７】図４のＢ−Ｂ断面図
【図８】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子の平面図
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図
【図１０】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子を貼り付けたフレクシャの平面図
【図１１】図１０のＹ−Ｙ断面図
【図１２】本発明の実施の形態におけるヘッド支持機構の側面図
【図１３】（ａ）は本発明の実施の形態における圧電アクチュエータ素子の断面図
（ｂ）は端子９ａへの印加電圧パターン図
（ｃ）は端子９ｂへの印加電圧パターン図
【図１４】本発明の実施の形態における圧電アクチュエータの回動動作を示す概略構成図
【図１５】（ａ）は従来の圧電アクチュエータ素子の基本振動モードを示す模式図
（ｂ）はその周波数応答特性図
【図１６】（ａ）は本発明の本実施の形態における圧電アクチュエータ素子の基本振動モードを示す模式図
（ｂ）はその周波数応答特性図
【図１７】本発明の他の実施の形態における圧電アクチュエータ素子を貼り付けたフレクシャの平面図
【図１８】本発明の実施の形態におけるディスク装置の斜視図
【符号の説明】
１ 磁気ヘッド（ヘッド素子）
２ スライダ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 端子
２ｅ エアベアリング面
３ フレクシャ基板
３ａ スライダ保持基板
３ｂ 突起部
４ ロードビーム
４ａ 基端部
４ｂ ネック部
４ｃ ビーム部
４ｄ 開口部
４ｅ 板バネ部
４ｆ 規制部
４ｇ ディンプル
５ ベースプレート
６ ヘッド配線パターン
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 配線
７，５４ フレクシャ
７ｘ スライダ取付部
７ｙ 外部接続端子保持部
８ａ，８ｂ 薄膜保持部
８ｃ フレキシブル基板
９ａ，９ｂ，９ｃ 薄膜圧電体素子駆動配線
９ｄ グランド配線
１０ 圧電アクチュエータ素子
１０ａ 第１の圧電体素子ユニット
１０ｂ 第２の圧電体素子ユニット
１１ａ 第１の薄膜圧電体
１１ｂ 第２の薄膜圧電体
１２ａ 第１の電極金属膜
１２ｂ 第２の電極金属膜
１２ｃ 第３の電極金属膜
１２ｄ 第４の電極金属膜
１３ 接着剤
１４ コーティング樹脂
１４ａ 結合部
１６ ワイヤボンド線
１７ グランド金属膜
１９ａ，１９ｂ 繋ぎ部
３０ スリット
４０ 連結部
４１ 配線連結部
５０ ディスク
５１ 主軸
５２ ヘッドアクチュエータ
５３ ヘッドスライダ
５４ フレクシャ
５５ アーム
５６ 軸受け部
５７ 揺動手段
５８ 偏平コイル
５９ 矢印
１００ ヘッド支持機構
Claims (9)
- スリットにより分離されたフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の分離された一方の基板上に載置された第１の圧電体素子ユニットと、
前記第１の圧電体素子ユニットと略平行に前記フレキシブル基板の分離された他方の基板上に載置された第２の圧電体素子ユニットと、
前記第１の圧電体素子ユニットと前記第２の圧電体素子ユニットのそれぞれ両端支持した場合の一次曲げモードの腹に位置し前記フレキシブル基板を連結する連結部と
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 連結部はフレキシブル基板に設けられた配線部材であることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
- 連結部が複数の櫛歯状連結部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
- 配線部材は第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとに共用の配線であることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
- 連結部は分離されたフレキシブル基板を横断して設けられ、前記連結部の厚みが前記連結部の幅より大であることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
- 第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットはそれぞれ逆方向に変位することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
- 第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットは薄膜圧電体を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
- 第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットは、それぞれ上面と下面に金属膜を成膜して被覆形成された薄膜圧電体を、接着層を挟んで積層形成したことを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
- 少なくともディスクと、
ヘッドが搭載されたヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダを固定するフレクシャと、
前記フレクシャが固定されたアームと、
前記ディスクの所定位置に前記ヘッドスライダを位置決めするための第１の位置決め手段と第２の位置決め手段とを有するディスク装置であって、
前記第１の位置決め手段は前記アームを回転させる駆動手段であり、
前記第２の位置決め手段は前記フレクシャに固定された圧電体素子により前記ヘッドスライダを前記ディスクの所定位置に微動させるアクチュエータであり、
前記アクチュエータが請求項１〜請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータであることを特徴とするディスク装置。
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