JP4840788B2

JP4840788B2 - マイクロアクチュエータ装置並びにヘッドサスペンションアセンブリおよび記憶媒体駆動装置

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Publication number: JP4840788B2
Application number: JP2009535946A
Authority: JP
Inventors: 雄亮野島; 新治小金沢
Original assignee: Toshiba Storage Device Corp
Current assignee: Toshiba Storage Device Corp
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JPWO2009044489A1; WO2009044489A1; US20100195251A1; US8098461B2

Description

本発明は、例えばハードディスク駆動装置といった記憶媒体駆動装置に関し、特に、そういった記憶媒体駆動装置に組み込まれるマイクロアクチュエータ装置およびヘッドサスペンションアセンブリに関する。

例えば特許文献１に記載されるように、１対の圧電素子を用いるマイクロアクチュエータ装置は広く知られる。このマイクロアクチュエータ装置では個々の圧電素子は上下１対の支持板に挟み込まれる。上側の支持板は、圧電素子から作用する引っ張り力に対して下側の支持板の歪みよりも大きい歪みを生成する。圧電素子の引っ張り力に基づく支持板の延びだけでなく歪みの差に基づく支持板の曲げ変形に基づきヘッドスライダの変位は引き起こされる。
日本国特開２００２−８３４７６号公報日本国特開２００２−７４８７０号公報日本国特開２００４−１９９８２３号公報

こういったマイクロアクチュエータ装置では圧電素子は上下１対の支持板に挟み込まれることから、脆弱な圧電素子は確実に保護されることができる。その一方で、前述の曲げ変形はヘッドサスペンションの捻れモードや曲げモードに連動する。こうしてヘッドサスペンションの固有振動数は低下してしまう。制御帯域の拡大は阻害されてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、確実に制御帯域の拡大に寄与することができるマイクロアクチュエータ装置を提供することを目的とする。本発明は、そういったマイクロアクチュエータ装置を備えるヘッドサスペンションアセンブリおよび記憶媒体駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、マイクロアクチュエータ装置は、所定の支持部材に固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板とを備える。

こういったマイクロアクチュエータ装置では第１圧電素子の伸縮に応じて第１接合板は固定板に対して相対的に変位する。第１接合板の変位は第１連結片から支持板に伝達される。第１連結片は支持板に駆動力を付与する。同様に、第２圧電素子の伸縮に応じて第２接合板は固定板に対して相対的に変位する。第２接合板の変位は第２連結片から支持板に伝達される。第２連結片は支持板に駆動力を付与する。こうして支持板は固定板に対して相対的に変位する。例えば固定板の表面を含む１平面に直交する回転軸回りで支持板は揺動することができる。

このマイクロアクチュエータ装置では第１圧電素子は第１下側支持板および第１上側支持板に挟み込まれる。第１圧電素子の強度は補強される。第１圧電素子の脆弱性は補完される。同様に、第２圧電素子は第２下側支持板および第２上側支持板に挟み込まれる。第２圧電素子の強度は補強される。第２圧電素子の脆弱性は補完される。しかも、第１上側支持板は、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する。第１圧電素子は曲げ変形から解放される。同様に、第２上側支持板は、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する。第２圧電素子は曲げ変形から解放される。第１および第２圧電素子の伸縮に応じてねじれモードや曲げモードの振動は確実に抑制されることができる。マイクロアクチュエータ装置の制御帯域は広く確保されることができる。

こういったマイクロアクチュエータ装置では、前記第１下側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第１下側支持板の縦弾性係数の積は、前記第１上側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第１上側支持板の縦弾性係数の積に等しく設定される。その結果、第１上側支持板は、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する。ここでは、前記第１下側支持板、第１圧電素子および第１上側支持板は、第１圧電素子の中立面を基準に対称形状に形作られる。

同様に、前記第２下側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第２下側支持板の縦弾性係数の積は、前記第２上側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第２上側支持板の縦弾性係数の積に等しく設定される。その結果、第２上側支持板は、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する。ここでは、前記第２下側支持板、第２圧電素子および第２上側支持板は、第２圧電素子の中立面を基準に対称形状に形作られる。

本技術によれば、ヘッドサスペンションアセンブリは、ジンバルを区画するフレキシャと、ジンバルに固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板と、支持板に固着されるヘッドスライダとを備えればよい。

本技術によれば、記憶媒体駆動装置は、ジンバルを区画するフレキシャと、ジンバルに固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板と、支持板に固着されて、記憶媒体に向き合わせられるヘッドスライダとを備えればよい。

本発明に係る記憶媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置を概略的に示す平面図である。ヘッドサスペンションアセンブリの拡大部分斜視図である。マイクロアクチュエータ装置の構造を概略的に示す拡大分解斜視図である。フレキシブルプリント基板の拡大平面図である。ヘッドサスペンションアセンブリの拡大部分平面図である。下側支持板、圧電素子および上側支持板の垂直断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明に係る記憶媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。ベース１３は例えばアルミニウムといった金属材料から鋳造に基づき成形されればよい。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき１枚の板材から成形されればよい。

収容空間には、記憶媒体としての１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモータ１５に装着される。スピンドルモータ１５は例えば５４００ｒｐｍや７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。

収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、垂直方向に延びる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には、支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。キャリッジブロック１７は例えば押し出し成形に基づきアルミニウムから成型されればよい。

個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンションアセンブリ２１が取り付けられる。ヘッドサスペンションアセンブリ２１は、キャリッジアーム１９の先端から前方に延びるヘッドサスペンション２２を備える。ヘッドサスペンション２２にはフレキシャが張り合わせられる。後述されるように、ヘッドサスペンション２２の先端でフレキシャにはジンバルが区画される。ジンバルに浮上ヘッドスライダ２３が搭載される。ジンバルの働きで浮上ヘッドスライダ２３はヘッドサスペンション２２に対してその姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダ２３には磁気ヘッドすなわち電磁変換素子が搭載される。ヘッドサスペンション２２は、磁気ディスク１４の表面に向かって浮上ヘッドスライダ２３を接近させる押し付け力を発揮する。

磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダ２３には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧はヘッドサスペンション２２の押し付け力に釣り合う。こうして磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ２３は浮上し続けることができる。

キャリッジブロック１７には例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４といった動力源が接続される。ＶＣＭ２４の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２２の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダ２３の浮上中に支軸１８回りでキャリッジアーム１９が揺動すると、浮上ヘッドスライダ２３は半径方向に磁気ディスク１４の表面を横切ることができる。こうした浮上ヘッドスライダ２３の移動に基づき電磁変換素子は目標記録トラックに対して位置決めされることができる。

ヘッドサスペンション２２の先端には、ヘッドサスペンション２２の先端から前方に延びる長尺部材すなわちロードタブ２５が区画される。ロードタブ２５はキャリッジアーム１９の揺動に基づき磁気ディスク１４の半径方向に移動することができる。ロードタブ２５の移動経路上には磁気ディスク１４の外側でランプ部材２６が配置される。ロードタブ２５はランプ部材２６に受け止められる。ランプ部材２６およびロードタブ２５は協働でいわゆるロードアンロード機構を構成する。ランプ部材２６は例えば硬質プラスチック材料から成形されればよい。

図２に示されるように、ヘッドサスペンションアセンブリ２１ではフレキシャ３１の先端でジンバル３２が区画される。ジンバル３２は例えばステンレス鋼の薄板材から打ち抜き加工されればよい。ジンバル３２の表面にはフレキシブルプリント基板３３が重ね合わせられる。フレキシブルプリント基板３３は例えばジンバル３２の表面に接着される。フレキシブルプリント基板３３から外れた位置でジンバル３２の表面には本発明の一実施形態に係るマイクロアクチュエータ装置３４が受け止められる。マイクロアクチュエータ装置３４は浮上ヘッドスライダ２３を受け止める。浮上ヘッドスライダ２３はジンバル３２の働きで磁気ディスク１４の表面に対して浮上姿勢を変化させることができる。

浮上ヘッドスライダ２３は、例えば平たい直方体に形成される基材すなわちスライダ本体３５を備える。スライダ本体３５は例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルチック）といった硬質の非磁性材料から形成されればよい。スライダ本体３５は媒体対向面すなわち浮上面３６で磁気ディスク１４に向き合う。浮上面３６には平坦なベース面すなわち基準面３７が規定される。磁気ディスク１４が回転すると、スライダ本体３５の前端から後端に向かって浮上面３６には気流３８が作用する。

スライダ本体３５の空気流出側端面には絶縁性の非磁性膜すなわち素子内蔵膜３９が積層される。この素子内蔵膜３９に電磁変換素子４１が組み込まれる。素子内蔵膜３９は例えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）といった比較的に軟質の絶縁非磁性材料から形成されればよい。

浮上面３６には、前述の気流３８の上流側すなわち空気流入側でベース面３７から立ち上がる１筋のフロントレール４２が形成される。フロントレール４２はベース面３７の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。同様に、浮上面３６には、気流３８の下流側すなわち空気流出側でベース面３７から立ち上がるリアセンターレール４３が形成される。リアセンターレール４３はスライダ幅方向の中央位置に配置される。リアセンターレール４３は素子内蔵膜３９に至る。浮上面３７には左右１対のリアサイドレール４４、４４がさらに形成される。リアサイドレール４４は空気流出側でスライダ本体３５の側端に沿ってベース面３７から立ち上がる。リアサイドレール４４、４４同士の間にリアセンターレール４３は配置される。

フロントレール４２、リアセンターレール４３およびリアサイドレール４４、４４の頂上面にはいわゆる空気軸受け面（ＡＢＳ）４５、４６、４７、４７が規定される。空気軸受け面４５、４６、４７の空気流入端でフロントレール４４、リアセンターレール４５およびリアサイドレール４６の頂上面には段差が区画される。気流３８が浮上面３７に受け止められると、段差の働きで空気軸受け面４５、４６、４７には比較的に大きな正圧すなわち浮力が生成される。しかも、フロントレール４２の後方すなわち背後には大きな負圧が生成される。これら浮力および負圧の釣り合いに基づき浮上ヘッドスライダ２３の浮上姿勢は確立される。

空気軸受け面４６の空気流出側でリアセンターレール４３には電磁変換素子４１が埋め込まれる。電磁変換素子４１は例えば書き込み素子と読み出し素子とを備える。書き込み素子にはいわゆる薄膜磁気ヘッドが用いられる。薄膜磁気ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。この磁界の働きで磁気ディスク１４に情報は書き込まれる。その一方で、読み出し素子には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられる。ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子では磁気ディスク１４から作用する磁界の向きに応じてスピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。電磁変換素子４１は素子内蔵膜３９の表面に読み出し素子の読み出しギャップや書き込み素子の書き込みギャップを臨ませる。ただし、空気軸受け面４６の空気流出側で素子内蔵膜３９の表面には硬質の保護膜が形成されてもよい。こういった硬質の保護膜は素子内蔵膜３９の表面で露出する書き込みギャップの先端や読み出しギャップの先端を覆う。保護膜には例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が用いられればよい。

浮上ヘッドスライダ２３の空気流出側端面すなわち素子内蔵膜３９の表面には３対の電極端子５１、５２、５３が配置される。１対の電極端子５１は例えば電磁変換素子４１の書き込み素子に電気的に接続される。電極端子５１から書き込み素子に書き込み電流が供給される。書き込み電流の供給に応じて例えば薄膜コイルパターンで磁界は生成される。１対の電極端子５２は例えば電磁変換素子４１の読み出し素子に電気的に接続される。電極端子５２から読み出し素子にセンス電流が供給される。電極端子５２からセンス電流の電圧変化は取り出される。１対の電極端子５３は熱アクチュエータに接続される。熱アクチュエータは、例えば電磁変換素子４１に組み込まれる電熱線パターンを備える。電熱線パターンは例えば書き込み素子および読み出し素子の間に配置されればよい。電熱線パターンに電力が供給されると、電熱線パターンは発熱する。発熱に応じて例えば書き込み素子は熱膨張する。こうして書き込みギャップの先端で素子内蔵膜３９は磁気ディスク１４に向かって盛り上がる。浮上ヘッドスライダ２３の浮上中、電熱線パターンの発熱量に応じて書き込みギャップの先端は磁気ディスク１４に接近することができる。電極端子５１、５２、５３はフレキシブルプリント基板３３上の配線パターン５４に個別に接続される。接続にあたって例えばワイヤボンディングは用いられる。

図３に示されるように、マイクロアクチュエータ装置３４は、ジンバル３２の表面に固定される固定板５６を備える。固定板５６は例えば裏面の全面でジンバル３２の表面に接着される。固定板５６およびジンバル３２の間には接着層５７が確立される。接着層５７は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。接着層５７には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。

固定板５６には第１および第２下側支持板５８ａ、５８ｂが連結される。第１下側支持板５８ａは、固定板５６に連結される基端から先端に向かって広がる。同様に、第２下側支持板５８ｂは、固定板５６に連結される基端から先端に向かって広がる。第２下側支持板５８ｂは第１下側支持板５８ａに並列に延びる。第１および第２下側支持板５８ａ、５８ｂとジンバル３２との接着は回避される。第１および第２下側支持板５８ａ、５８ｂはジンバル３２に対して相対移動することができる。固定板５６並びに第１および第２下側支持板５８ａ、５８ｂは例えば１枚のステンレス鋼薄板から打ち抜き加工されればよい。

第１下側支持板５８ａの表面には第１圧電素子５９が重ね合わせられる。第１圧電素子５９は圧電セラミック製の薄板６１を備える。薄板６１は例えばＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺといった圧電性材料から構成される。薄板６１の裏面には第１電極層６２が形成される。第１電極層６２は薄板６１の裏面を覆う。同様に薄板６１の表面には第２電極層６３が形成される。第２電極層６３は薄板６１の表面を覆う。第１下側支持板５８ａの先端で薄板６１の端面は第１取り出し電極６４で覆われる。同様に第１下側支持板５８ａの基端で薄板６１の端面は第２取り出し電極６５で覆われる。第１電極層６２は第１取り出し電極６４に接続される。第１電極層６２および第２取り出し電極６５の間には端面および裏面の稜線に沿って隙間が確保される。電気的に両者の導通は阻止される。同様に、第２電極層６３は第２取り出し電極６５に接続される。第２電極層６３および第１取り出し電極６４の間には端面および裏面の稜線に沿って隙間が確保される。電気的に両者の導通は阻止される。いずれの場合も隙間は最小限に留められる。電気的に導通が阻害されればよい。第１電極層６２は隙間以外で薄板６１の裏面全面を完全に覆う。第２電極層６３は隙間以外で薄板６１の表面全面を覆う。第１電極層６２は全面で第１下側支持板５８ａに接着される。第１電極層６２および第１下側支持板５８ａの間には接着層６６が確立される。接着層６６の輪郭で第１下側支持板５８ａには第１接合領域が区画される。接着層６６は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。接着層６６には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。

同様に、第２下側支持板５８ｂの表面には第２圧電素子６７が重ね合わせられる。第２圧電素子６７は前述と同様に圧電セラミック製の薄板６８を備える。薄板６８の裏面には第１電極層６９が形成される。第１電極層６９は薄板６８の裏面を覆う。同様に薄板６８の表面には第２電極層７１が形成される。第２電極層７１は薄板６８の表面を覆う。第２下側支持板５８ｂの先端で薄板６８の端面は第１取り出し電極７２で覆われる。同様に第２下側支持板５８ｂの基端で薄板６８の端面は第２取り出し電極７３で覆われる。第１電極層６９は第１取り出し電極７２に接続される。第１電極層６９および第２取り出し電極７３の間には端面および裏面の稜線に沿って隙間が確保される。電気的に両者の導通は阻止される。同様に、第２電極層７１は第２取り出し電極７３に接続される。第２電極層７１および第１取り出し電極７２の間には端面および裏面の稜線に沿って隙間が確保される。電気的に両者の導通は阻止される。いずれの場合も隙間は最小限に留められる。第１電極層６９は隙間以外で薄板６８の裏面全面を完全に覆う。第２電極層７１は隙間以外で薄板６８の表面全面を覆う。第１電極層６９は全面で第２下側支持板５８ｂに接着される。第１電極層６９および第２下側支持板５８ｂの間には接着層７４が確立される。接着層７４の輪郭で第２下側支持板５８ｂには第２接合領域が区画される。接着層７４は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。こういった接着層７４には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。接着層７４の剛性の働きで各電極層６９、７１の剛性は補強される。

第１圧電素子５９には第１上側支持板７５が重ね合わせられる。第１上側支持板７５は第１圧電素子５９の第２電極層６３の全面に接着される。第１上側支持板７５および第２電極層６３の間には接着層７６が確立される。この接着層７６の輪郭で第１上側支持板７５には第３接合領域が区画される。こうして第１接合領域および第３接合領域の間に第１圧電素子５９は挟み込まれる。同様に、第２圧電素子６７には第２上側支持板７７が重ね合わせられる。第２上側支持板７７は第２圧電素子６７の第２電極層７１の全面に接着される。第２上側支持板７７および第２電極層７１の間には接着層７８が確立される。この接着層７８の輪郭で第２上側支持板７７には第４接合領域が区画される。こうして第２接合領域および第４接合領域の間に第２圧電素子６７は挟み込まれる。第１および第２上側支持板７５、７７は例えばステンレス鋼といった金属製薄板から成形されればよい。接着層７６、７８は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。接着層７６、７８には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。

第１下側支持板５８ａの先端で第１上側支持板７５の表面には第１接合板７９が重ね合わせられる。第１接合板７９は全面で第１上側支持板７５の表面に接合される。接合にあたって第１接合板７９および第１上側支持板７５の間には接着層８１が確立される。同様に、第２下側支持板５８ｂの先端で第２上側支持板７７の表面には第２接合板８２が重ね合わせられる。第２接合板８２は全面で第２上側支持板７７の表面に接合される。接合にあたって第２接合板８２および第２上側支持板７７の間には接着層８３が確立される。接着層８１、８３は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。接着層８１、８３には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。

第１接合板７９には長尺の第１連結片８４が連結される。第１連結片８４は、第１接合板７９に連結される基端から先端に向かって延びる。すなわち、第１連結片８４は、第１下側支持板５８ａの先端から基端に向かって延びる。第１連結片８４と第１上側支持板７５との接着は回避される。第１連結片８４は第１上側支持板７５に対して相対移動することができる。同様に、第２接合板８２には長尺の第２連結片８５が連結される。第２連結片８５は、第２接合板８２に連結される基端から先端に向かって延びる。すなわち、第２連結片８５は、第２下側支持板５８ｂの先端から基端に向かって延びる。第２連結片８５と第２上側支持板７７との接着は回避される。第２連結片８５は第２上側支持板７７に対して相対移動することができる。

第１および第２連結片８４、８５の先端には支持板８６が連結される。支持板８６は例えば固定板５６の上方に配置されればよい。支持板８６と第１および第２上側支持板７５、７７との接着は回避される。支持板８６は第１および第２上側支持板７５、７７に対して相対移動することができる。支持板８６の表面には浮上ヘッドスライダ２３が重ね合わせられる。浮上ヘッドスライダ２３は支持板８６に固着される。固着にあたって支持板８６および浮上ヘッドスライダ２３の間には接着層８７が確立される。接着層８７は支持板８６の表面全面に広がる。第１および第２接合板７９、８２、第１および第２連結片８４、８５並びに支持板８６は協働でいわゆるヒンジプレートを構成する。こうしたヒンジプレートは例えば１枚のステンレス鋼薄板から打ち抜き加工されればよい。接着層８７は比較的に高い剛性を備えることが望まれる。接着層８７には例えばエポキシ系接着剤が用いられればよい。

図４に示されるように、フレキシブルプリント基板３３は樹脂製の薄膜８８を備える。薄膜８８には、前述の第１および第２圧電素子５９、６７の前方すなわち気流３８の流出側でジンバル３２に接着される第１接着片８８ａと、第１および第２圧電素子５９、６７の後方すなわち気流３８の流入側でジンバル３２に接着される第２接着片８８ｂとが区画される。第１接着片８８ａおよび第２接着片８８ｂは長尺の接続片８８ｃで相互に接続される。第１接着片８８ａには１対の長尺片８８ｄ、８８ｄが接続される。長尺片８８ｄはマイクロアクチュエータ装置３４および浮上ヘッドスライダ２３を迂回しつつキャリッジアーム１９に向かって延びる。長尺片８８ｄはヘッドサスペンション２２の表面に受け止められる。

第１接着片８８ａの表面には３対の導電パッド８９、９１、９２が形成される。１対の導電パッド８９は導電端子５１、５１に個別に接続される。１対の導電パッド９１は導電端子５２、５２に個別に接続される。１対の導電パッド９２は導電端子５３、５３に個別に接続される。個々の導電パッド８９、９１、９２には配線パターン９３が個別に接続される。配線パターン９３は長尺片８８ｄの表面に沿って延びる。

第１接着片の表面には第１電極用パッド９４が形成される。第１電極用パッド９４には第１および第２圧電素子５９、６７の第１取り出し電極６４、７２が接続される。接続にあたって例えばワイヤボンディングは用いられることができる。第１電極用パッド９４には配線パターン９５が接続される。配線パターン９５は一方の長尺片８８ｄの表面に沿って延びる。

第２接着片８８ｂの表面には第２電極用パッド９６が形成される。第１電極用パッド９４および第２電極用パッド９６の間に第１および第２圧電素子５９、６７は配置される。第２電極用パッド９６には第１および第２圧電素子５９、６７の第２取り出し電極６５、７３が接続される。接続にあたって例えばワイヤボンディングは用いられることができる。第２電極用パッド９６には配線パターン９７が接続される。配線パターン９７は接続片８８ｃに沿って第１接着片８８ａに導かれる。配線パターン９７は他方の長尺片８８ｄの表面に沿って延びる。こうして個々の長尺片８８ｄ、８８ｄには均等に配線パターン９３、９５、９７が割り振られる。

ここでは、第１圧電素子５９の薄板６１では第１電極層６２から第２電極層６３に向かって分極が確立される。その一方で、第２圧電素子６７の薄板６８では第２電極層７１から第１電極層６９に向かって分極が確立される。したがって、第１電極用パッド９４から第２電極用パッド９６に向かって電圧が印加されると、第１圧電素子５９では薄膜６１の圧電効果に基づき第１電極層６２および第２電極層６３は相互に遠ざかる。第１圧電素子５９は第１および第２電極層６２、６３に沿って収縮する。その結果、図５に示されるように、第１接合板７９は固定板５６に向かって変位する。第１接合板７９の変位は第１連結片８４から支持板８６に伝達される。第１連結片８４は気流３８の流入側に向かって支持板８６に駆動力を付与する。このとき、第２圧電素子６７では薄膜６８の圧電効果に基づき第１電極層６９および第２電極層７１は相互に接近する。第２圧電素子６７は第１および第２電極層６９、７１に沿って伸張する。その結果、図５に示されるように、第２接合板８２は固定板５６から遠ざかる。第２接合板８２の変位は第２連結片８５から支持板８６に伝達される。第２連結片８５は気流３８の流出側に向かって支持板８６に駆動力を付与する。こうして浮上ヘッドスライダ２３はジンバル３２に直交する回転軸回りで回転する。記録トラックの幅方向に電磁変換素子４１の変位は得られる。反対に、第２電極用パッド９６から第１電極用パッド９４に向かって電圧が印加されると、浮上ヘッドスライダ２３は当該回転軸回りに反対向きに回転する。

このマイクロアクチュエータ装置３４では第１圧電素子５９は第１下側支持板５８ａおよび第１上側支持板７５に挟み込まれる。第１圧電素子５９の強度は補強される。第１圧電素子５９の脆弱性は補完される。同様に、第２圧電素子６７は第２下側支持板５８ｂおよび第２上側支持板７７に挟み込まれる。第２圧電素子６７の強度は補強される。第２圧電素子６７の脆弱性は補完される。

以上のようなマイクロアクチュエータ装置３４では、例えば図６に示されるように、第１圧電素子５９の変形にあたって第１下側支持板５８ａには第１圧電素子５９から引っ張り力（または圧縮力）が作用する。第１下側支持板５８ａで引っ張り力の方向に直交する断面Ａ_１の面積および第１下側支持板５８ａの縦弾性係数Ｅ_１の積Ａ_１Ｅ_１は、第１上側支持板７５で引っ張り力の方向に直交する断面の面積Ａ_２および第１上側支持板７５の縦弾性係数Ｅ_２の積Ａ_２Ｅ_２に等しく設定される。その結果、第１圧電素子５９は曲げ変形から解放されることができる。同様に、第２下側支持板５８ｂで引っ張り力の方向に直交する断面Ａ_１の面積および第２下側支持板５８ｂの縦弾性係数Ｅ_１の積Ａ_１Ｅ_１は、第２上側支持板７７で引っ張り力の方向に直交する断面の面積Ａ_２および第２上側支持板７７の縦弾性係数Ｅ_２の積Ａ_２Ｅ_２に等しく設定される。その結果、第２圧電素子６７は曲げ変形から解放されることができる。こういった積Ａ_１Ｅ_１の実現にあたってマイクロアクチュエータ装置３４では第１下側支持板５８ａ、第１圧電素子５９および第１上側支持板７５は第１圧電素子５９の中立面９８を基準に対称形状に形作られる。同様に、第２下側支持板５８ｂ、第２電素子６７および第２上側支持板７７は第２圧電素子６７の中立面９８を基準に対称形状に形作られる。

ここで、例えば第１圧電素子５９が収縮すると、第１圧電素子５９および第１下側支持板５８ａの境界に沿って第１剪断応力Ｐ_１が発生する。同様に、第１圧電素子５９および第１上側支持板７５の境界に沿って第２剪断応力Ｐ_２が発生する。第１剪断応力Ｐ_１に基づき境界には第１歪みε_１が発生する。第２剪断応力Ｐ_２に基づき境界には第２歪みε_２が発生する。第１歪みε_１および第２歪みε_２は以下の通りに定義される。

このとき、Ｐ_１＝Ｐ_２、かつ、ε_１＝ε_２が成立すると、第１圧電素子５９で曲げ変形は回避されることができる。したがって、

が導き出される。しかも、第１圧電素子５９および第１下側支持板５８ａの接合面と第１圧電素子５９および第１上側支持板７５の接合面とは第１圧電素子５９の幅寸法を共有することから、第１下側支持板５８ａの板厚ｔ_１および第１下側支持板の縦弾性係数Ｅ_１の積ｔ_１Ｅ_１が第１上側支持板７５の板厚ｔ_２および第１上側支持板７５の縦弾性係数Ｅ_２の積ｔ_２Ｅ_２に等しく設定されれば、第１圧電素子５９で曲げ変形は回避されることができる。同様に、第２下側支持板５８ｂの板厚ｔ_１および第２下側支持板５８ｂの縦弾性係数Ｅ_１の積ｔ_１Ｅ_１が第２上側支持板７７の板厚ｔ_２および第２上側支持板７７の縦弾性係数Ｅ_２の積ｔ_２Ｅ_２に等しく設定されれば、第２圧電素子６７で曲げ変形は回避されることができる。

Claims

所定の支持部材に固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板とを備えることを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
請求項１に記載のマイクロアクチュエータ装置において、前記第１下側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第１下側支持板の縦弾性係数の積は、前記第１上側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第１上側支持板の縦弾性係数の積に等しいことを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
請求項２に記載のマイクロアクチュエータ装置において、前記第２下側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第２下側支持板の縦弾性係数の積は、前記第２上側支持板で前記引っ張り力の方向に直交する断面の面積および第２上側支持板の縦弾性係数の積に等しいことを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
請求項１に記載のマイクロアクチュエータ装置において、前記第１下側支持板、第１圧電素子および第１上側支持板は、第１圧電素子の中立面を基準に対称形状に形作られることを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
請求項４に記載のマイクロアクチュエータ装置において、前記第２下側支持板、第２圧電素子および第２上側支持板は、第２圧電素子の中立面を基準に対称形状に形作られることを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
ジンバルを区画するフレキシャと、ジンバルに固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板と、支持板に固着されるヘッドスライダとを備えることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
ジンバルを区画するフレキシャと、ジンバルに固定される固定板と、固定板に連結される基端から先端に向かって延びる第１下側支持板と、固定板に連結される基端から先端に向かって第１下側支持板に並列に延びる第２下側支持板と、第１下側支持板の表面に重ね合わせられて、第１下側支持板に区画される第１接合領域で第１下側支持板に接合される第１圧電素子と、第２下側支持板の表面に重ね合わせられて、第２下側支持板に区画される第２接合領域で第２下側支持板に接合される第２圧電素子と、第１圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第１接合領域の間に第１圧電素子を挟み込み、第１圧電素子から作用する引っ張り力に対して第１下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第１上側支持板と、第２圧電素子の表面に接合領域で接合されて当該接合領域および第２接合領域の間に第２圧電素子を挟み込み、第２圧電素子から作用する引っ張り力に対して第２下側支持板の歪みに等しい歪みを生成する第２上側支持板と、第１下側支持板の先端で第１上側支持板の表面に接合される第１接合板と、第２下側支持板の先端で第２上側支持板の表面に接合される第２接合板と、第１接合板に連結される基端から先端に向かって延びる第１連結片と、第２接合板に連結される基端から先端に向かって第１連結片に並列に延びる第２連結片と、第１および第２連結片の先端に連結される支持板と、支持板に固着されて、記憶媒体に向き合わせられるヘッドスライダとを備えることを特徴とする記憶媒体駆動装置。