WO2004061988A1 - 微小駆動ユニットおよび記録媒体駆動装置 - Google Patents

微小駆動ユニットおよび記録媒体駆動装置 Download PDF

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WO2004061988A1
WO2004061988A1 PCT/JP2002/013821 JP0213821W WO2004061988A1 WO 2004061988 A1 WO2004061988 A1 WO 2004061988A1 JP 0213821 W JP0213821 W JP 0213821W WO 2004061988 A1 WO2004061988 A1 WO 2004061988A1
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WO
WIPO (PCT)
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piezoelectric actuator
base end
piezoelectric
drive unit
fixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2002/013821
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masaharu Hida
Tsuyoshi Mita
Kazuaki Kurihara
Original Assignee
Fujitsu Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/JP2002/013821 priority patent/WO2004061988A1/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5552Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/206Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/05Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure

Definitions

  • an elongated first piezoelectric actuator extending in a first direction from a base end fixed to a support member toward a movable end, and a first piezoelectric actuator fixed to the support member and movable from the base end to the movable end. And a second drive unit extending along the second direction.
  • micro drive units incorporated into a head assembly in a hard disk drive are widely known.
  • the two piezoelectric actuators of the micro drive unit are incorporated, for example, between a head suspension and a head slider.
  • a drive current is supplied individually to each piezoelectric actuator.
  • a wiring pattern is individually connected to each piezoelectric actuator.
  • the wiring pattern is formed on the surface of the head suspension.
  • Wiring patterns must be packed in a limited two-dimensional space.
  • a wiring pattern for write current supplied to the electromagnetic transducer when writing magnetic information and a sense sensor supplied to the electromagnetic transducer when reading magnetic information are provided on the surface of the head suspension.
  • Wiring patterns for current must be formed. The space occupied by the wiring patterns connected to the piezoelectric actuator all the time is further reduced. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a micro-drive unit capable of reliably supplying a drive current to each piezoelectric actuator with a simple structure.
  • a supporting member a driven member, A first long piezoelectric actuator extending from the base end fixed to the support member in the first direction and fixed to the driven member at the distal end, and a first end extending from the base end fixed to the support member.
  • a second piezoelectric actuator that extends in a second direction that is parallel to the first direction and that is defined in the opposite direction, and that is fixed to the driven member at its distal end; and a base end of the first piezoelectric actuator and a first piezoelectric actuator.
  • a micro drive unit is provided.
  • one wiring pattern may be commonly connected to the base end of the first piezoelectric actuator and the tip of the second piezoelectric actuator when supplying the drive current.
  • one wiring pattern may be commonly connected to the base end of the second piezoelectric actuator and the tip of the first piezoelectric actuator.
  • the occupied area of the wiring pattern can be reduced as compared with the case where the wiring patterns are individually connected to the individual piezoelectric actuators. Wiring patterns can be efficiently packed in a limited space. A sufficient space can be secured on the surface of the support member.
  • the drive current can be supplied to each piezoelectric actuator with a simple structure.
  • each piezoelectric actuator may include a first extraction electrode fixed to the exposed end on the base end side and a second extraction electrode fixed to the exposed end on the front end side.
  • Each conductive member may be constituted by a wire bonding member.
  • the conductive member may be formed based on, for example, a wire bonding method.
  • each piezoelectric actuator is arranged between a plurality of first internal electrode layers extending from the exposed end on the base end side to the tip, and between the first internal electrode layers, and has an exposed end on the tip side. It may be composed of a laminate of a plurality of second internal electrode layers extending from the first to the base end, and an active layer sandwiched between the first and second internal electrode layers.
  • the active layer contracts based on the so-called piezoelectric transverse effect. It contracts along the first and second internal electrode layers.
  • the amount of contraction of the active layer can be determined according to the magnitude of the voltage.
  • the active layer may be made of a piezoelectric material such as PNN-PT-PZ.
  • the first and second piezoelectric factories may be arranged point-symmetrically with respect to the rotation center of the driven member. In such a micro drive unit, when both the first and second piezoelectric actuators contract, the respective front ends are drawn toward the base end in the first and second piezoelectric actuators. A couple is thus created around the center of rotation. A rotational force acts on the driven member around the rotation center. The posture change of the driven member can be caused based on this rotational force.
  • the support member the long first piezoelectric actuator extending in the first direction from the base end fixed to the support member toward the movable end, and fixed to the support member
  • a second piezoelectric actuator extending in the second direction from the base end to the movable end, and a wire bonding interconnecting a base end of the first piezoelectric actuator and a movable end of the second piezoelectric actuator.
  • a member, and a micro-drive unit is provided.
  • one wiring pattern may be commonly connected to the base end of the first piezoelectric actuator and the movable end of the second piezoelectric actuator when supplying the drive current.
  • the occupied area of the wiring pattern can be reduced as compared to the case where the wiring pattern is individually connected to each piezoelectric actuator.
  • Wiring patterns can be efficiently packed in a limited space. A sufficient space can be secured on the surface of the support member.
  • a drive current can be supplied to each piezoelectric actuator with a simple structure.
  • the displacement of the movable end is sufficiently secured based on the deformation of the wire bonding member.
  • each piezoelectric actuator is disposed between a plurality of first internal electrode layers extending from the exposed end on the base end side toward the movable end and between the first internal electrode layers. It may be composed of a laminate of a plurality of second internal electrode layers extending from the exposed end on the end side toward the base end, and an active layer sandwiched between the first and second internal electrode layers. Thus, the contraction of the piezoelectric actuator is realized.
  • the active layer may be made of a piezoelectric material such as PNN-PT-PZ.
  • the micro drive unit as described above can be used in a head assembly of a recording medium drive such as a hard disk drive (HDD).
  • a recording medium drive such as a hard disk drive (HDD).
  • the first and second piezoelectric actuators may be sandwiched between a supporting member such as a head suspension and a driven member such as a head slider.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of an hard disk drive (HDD) according to a specific example of a recording medium drive.
  • HDD hard disk drive
  • FIG. 2 is an enlarged partial perspective view showing the structure of the head suspension assembly in detail.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of a flat plate member showing the arrangement of the first and second piezoelectric factories.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view schematically showing the structure of a piezoelectric actuator on a flat plate member.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of a flat plate member schematically showing the operation of the flying head slider.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view schematically showing a structure of a piezoelectric actuator according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the first and second Darling sheets used in manufacturing the piezoelectric actuator.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a stack of green sheets used in the manufacture of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing an electrode thin film formed on the laminate.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view schematically showing a structure of a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged plan view of a flat plate member schematically showing the movement of the piezoelectric actuator according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged plan view of a flat plate member schematically showing a structure of a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows the internal structure of a hard disk drive (HDD) 11 according to a specific example of a recording medium drive.
  • the HDD 11 includes, for example, a box-shaped housing main body 12 that partitions the internal space of a flat rectangular parallelepiped.
  • the accommodation space accommodates one or more magnetic disks 13 as a recording medium.
  • the magnetic disk 13 is mounted on the rotating shaft of the spindle motor 14.
  • the spindle motor 14 can rotate the magnetic disk 13 at a high speed such as, for example, 720 rpm or 1000 rpm.
  • a lid (not shown) that seals the accommodation space between the housing main body 12 and the housing main body 12 is connected to the housing main body 12.
  • a carriage 16 that swings around a vertically extending support shaft 15 is further accommodated.
  • the carriage 16 is composed of a rigid swing arm 17 extending horizontally from the support shaft 15 and a micro drive unit or head suspension assembly 18 attached to the tip of the swing arm 17. Is done.
  • the head suspension 19 extends forward from the tip of the swing arm 17.
  • a flying head slider 21 is supported at the tip of the head suspension 19.
  • the head suspension 19 functions as a support member of the present invention.
  • a pressing force is applied to the flying head slider 21 from the head suspension 19 toward the surface of the magnetic disk 13.
  • Buoyancy acts on the flying head slider 21 by the action of airflow generated on the surface of the magnetic disk 13 based on the rotation of the magnetic disk 13. Due to the balance between the pressing force of the head suspension 19 and the buoyancy, the flying head slider 21 can keep flying with relatively high rigidity while the magnetic disk 13 is rotating.
  • the flying head slider 21 can cross the surface of the magnetic disk 13 in the radial direction. Based on such movement, the flying head slider 21 is positioned at a desired recording track on the magnetic disk 13. At this time, the swing of the carriage 16 is caused by the operation of the actuator 22 such as a voice coil motor (VCM). It should just be realized through.
  • the actuator 22 such as a voice coil motor (VCM). It should just be realized through.
  • VCM voice coil motor
  • the flat plate member 24 is punched at the tip of the head suspension 19.
  • the posture of the flat plate member 24 can be changed by the action of the so-called gimbal spring 25.
  • the driven member that is, the flying head slider 21 is received on the surface of the flat plate member 24.
  • a so-called magnetic head element 26 is mounted on the flying head slider 21.
  • the magnetic head element 26 is used, for example, to write information such as a thin-film magnetic head used when writing information to the magnetic disk 13 and to read information from the magnetic disk 13. It may be composed of a read element such as a giant magnetoresistance effect element (GMR) or a tunnel junction magnetoresistance effect element (TMR).
  • GMR giant magnetoresistance effect element
  • TMR tunnel junction magnetoresistance effect element
  • a piezoelectric actuator group 27 is sandwiched between the flying head slider 21 and the flat plate member 24.
  • the piezoelectric actuator group 27 includes an elongated first piezoelectric element 28 extending from the base end 28a along the first direction DR1.
  • the first piezoelectric actuator 28 is fixed to the plate member 24 at the base end 28a.
  • the first piezoelectric actuator 28 is fixed to the flying head slider 21 at the movable end, that is, the tip 28b.
  • the piezoelectric actuator group 27 includes an elongated second piezoelectric element 29 extending from the base end 29 a along the second direction DR 2.
  • the second piezoelectric element 29 is fixed to the flat plate member 24 at the base end 29a.
  • the second piezoelectric actuator 29 is fixed to the flying head slider 21 at a movable end, that is, a tip 29b.
  • the second direction D R2 is defined parallel to and opposite to the first direction D R1.
  • an epoxy adhesive may be used for fixing the piezoelectric actuators 28 and 29, for example.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are arranged point-symmetrically with respect to a specified rotation center CR orthogonal to the upper surface of the flying head slider 21, for example. Both the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 contract Then, in the first and second piezoelectric actuators 28 and 29, the movable ends 28b and 29b are drawn toward the base ends 28a and 29a. Thus, a couple is generated around the rotation center CR. A rotating force acts on the flying head slider 21 around the rotation center CR. The attitude change of the flying head slider 21 is caused based on this rotational force.
  • FIG. 4 a first piezoelectric actuator according to the first embodiment of the present invention is shown.
  • Reference numeral 28 includes a first piezoelectric ceramic mass 31 forming the aforementioned base end 28a, and a second piezoelectric ceramic mass 32 similarly forming the leading end 28b.
  • the first extraction electrode layer 33 is fixed to the exposed surface of the first piezoelectric ceramic mass 31 on the end face of the base end 28 a of the first piezoelectric actuator 28.
  • the second extraction electrode layer 34 is fixed to the exposed surface of the second piezoelectric ceramic block 32 on the end surface of the front end 28 b of the first piezoelectric actuator 28.
  • the first and second extraction electrode layers 33 and 34 may be made of a conductive metal material such as Pt.
  • the laminate 35 of the piezoelectric ceramic layers 35a is sandwiched between the first and second piezoelectric ceramic blocks 31 and 32.
  • the first and second internal electrode layers 36 and 37 are alternately sandwiched between the piezoelectric ceramic layers 35a.
  • Each first internal electrode layer 36 penetrates through the first piezoelectric ceramic mass 31 and reaches the exposed surface of the first piezoelectric ceramic mass 31.
  • the exposed end of the first internal electrode layer 36 is connected to the first extraction electrode layer 33.
  • the first internal electrode layer 36 does not enter the second piezoelectric ceramic mass 32.
  • each second internal electrode layer 37 penetrates through the second piezoelectric ceramic mass 32 to reach the exposed surface of the second piezoelectric ceramic mass 32.
  • the exposed end of 37 is connected to the second extraction electrode layer 34.
  • the second internal electrode layer 37 does not enter the first piezoelectric ceramic mass 31.
  • the piezoelectric ceramic layer 35a sandwiched between the first and second internal electrode layers 36, 37 constitutes the active layer of the present invention.
  • the piezoelectric ceramic layer 35a may be made of a piezoelectric material such as PNN-PT-PZ.
  • a conductive metal material such as Pt may be used for the first and second internal electrode layers 36 and 37.
  • the first extraction electrode layer 33 is formed at the base end 28a, that is, the first piezoelectric ceramic mass 31. It rises from the surface of the flat plate member 24 around.
  • a conductive connection terminal 38 is attached to the exposed surface of the first extraction electrode layer 33. For the attachment, for example, a gold wire bonding method may be used.
  • a conductive terminal pad 39 is arranged on the surface of the flat plate member 24.
  • the connection terminal 38 is received by a terminal pad 39 on the flat plate member 24.
  • a conductive wiring pattern 41 extending along the surface of the head suspension 19 is connected to the terminal pad 39.
  • the wiring pattern 41 may be connected to, for example, a controller chip (not shown) in the HDD 11.
  • the second piezoelectric actuator 29 may have the same configuration as the first piezoelectric actuator 28.
  • the second extraction electrode layer 34 of the second piezoelectric element 29 and the first extraction electrode layer 33 of the first piezoelectric element 28 are connected to each other by the first conductive member 42.
  • An electrical connection is established between the second piezoelectric factory 29 and the first piezoelectric factory 28.
  • the second extraction electrode layer 34 of the first piezoelectric actuator 28 and the first extraction electrode layer 33 of the second piezoelectric actuator 29 are mutually connected by the second conductive member 43.
  • the first and second conductive members 42 and 43 are formed of wire bonding members such as gold wires. In the first and second conductive members 42, 43, a curvature is established between the connection terminal 38 and the second extraction electrode layer 34.
  • the first extraction electrode layer 3 is provided in the first piezoelectric actuator 28.
  • the drive current is transmitted from 3 to the second extraction electrode layer 34.
  • the drive current is transmitted from the second extraction electrode 34 to the first extraction electrode layer 33.
  • the electric field strength of, for example, about 1 kVZmm is applied to each piezoelectric ceramic layer 35a between the first and second internal electrode layers 36 and 37. Is applied. Based on the application of this voltage, so-called polarization is realized in each piezoelectric ceramic layer 35a in accordance with the direction of the voltage.
  • each piezoelectric ceramic layer 35a is moved in a direction perpendicular to the direction of polarization (d31 direction) based on the so-called piezoelectric transverse effect. 35 a contracts according to the magnitude of the voltage. As a result, the first and second piezoelectric actuators 28, 29 contract simultaneously.
  • the piezoelectric actuator group 27 establishes the reference attitude of the flying head slider 21 on the flat plate member 24. When a voltage is applied to the first and second piezoelectric actuators 28, 29, both the first and second piezoelectric actuators 28, 29 contract.
  • Each tip 28a, 29a is drawn toward the base end 28b, 29b.
  • the displacement of each end 28 b, 29, that is, the displacement of the movable end is absorbed by the curvature of the first and second conductive members 42, 43.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 generate couples around the rotation center CR. Based on this couple, for example, as shown in FIG. 3, the flying head slider 21 can rotate only in one direction around the rotation center CR from the reference posture. Thus, the attitude change of the flying head slider 21 on the flat plate member 24 is caused.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 expand to their original shapes.
  • the flying head slider 21 returns to the reference posture around the rotation center CR.
  • the controller chip in the HDD 11 can supply a drive current in the range of 0 V to 30 V to the first and second piezoelectric actuators 28 and 29, for example.
  • a maximum voltage of 30 V is applied to the group of piezoelectric actuators 27, the first and second piezoelectric actuators 28, 29 contract to the maximum.
  • the magnetic head element 26 must have a maximum linear movement amount of, for example, about 1.0 m, that is, a maximum stroke on the flat plate member 24 in a direction substantially perpendicular to the recording track. Can be.
  • the controller supplies a drive current to the piezoelectric actuator group 27 based on so-called support control.
  • the voltage of the drive current supplied to the group of piezoelectric actuators 27 decreases from 15 V
  • the first and second piezoelectric actuators 28, 29 expand. Flying head
  • the slider 21 rotates counterclockwise around the center of rotation CR1. In response to this rotation, the magnetic head element 26 can move in the radial direction of the magnetic disk 13.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 contract.
  • the flying head slider 21 rotates clockwise around the center of rotation CR2. In response to this rotation, the magnetic head element 26 can move in the radial direction of the magnetic disk 13 in the direction opposite to the above.
  • the magnetic head element 26 can continue to follow the recording track with high accuracy.
  • the rotation of the flying head slider 21 is used for the minute movement of the magnetic head element 26.
  • the moment of inertia generated by the flying head slider 21 during rotation is kept low. Therefore, only a relatively small moment acts on the first and second piezoelectric actuators 28, 29.
  • the natural frequency of the vibration system composed of the flying head slider 21 and the piezoelectric actuator group 27 can be increased.
  • the frequency of the servo signal can be secured in a wide frequency band.
  • the mass of the entire floating head slider 21 contributes to the generation of the moment of inertia.
  • the distance from the center of the orbit to the center of mass increases. A relatively large moment of inertia is generated.
  • a resonance phenomenon occurs with the support signal in a relatively low frequency band.
  • the head suspension assembly 18 described above only two piezoelectric actuators 28 and 29 are used to realize the rotation of the flying head slider 21.
  • the structure of the head suspension assembly 18 is simplified.
  • the structure of the piezoelectric actuator becomes complicated as the number of connection terminals increases.
  • the first piezoelectric actuator is used.
  • One wiring pattern is commonly connected to the first extraction electrode layer 33 of the first electrode 28 and the second extraction electrode layer 34 of the second piezoelectric element 29.
  • one wiring pattern is commonly connected to the second extraction electrode layer 34 of the first piezoelectric actuator 28 and the first extraction electrode layer 33 of the second piezoelectric actuator 29.
  • the occupied area of the wiring pattern can be reduced as compared with the case where the wiring patterns are individually connected to the individual extraction electrode layers 33, 34.
  • Wiring patterns can be efficiently packed in a limited space. On the surface of the head suspension 19, a sufficient space for a wiring pattern for a write current supplied to the magnetic head element 26 when writing magnetic information can be ensured.
  • a sufficient space for the wiring pattern for the sense current supplied to the magnetic head element 26 when reading the magnetic information can be secured on the surface of the head suspension assembly 19.
  • the driving current can be supplied to each of the piezoelectric actuators 28 and 29 reliably with a simple structure.
  • the laminate 35 of the first and second piezoelectric actuators 28, 29 is perpendicular to the surface of the flat plate member 24. It may be stacked in a direction.
  • first and second strip-shaped green sheets 44a and 44b having the same shape are prepared.
  • the thickness of the green sheets 44a and 44b is set to, for example, about 20 m.
  • the first and second green sheets 44a and 44b may be made of, for example, a compact of a piezoelectric material such as PNN-PT-PZ.
  • a thin film 45 of a conductive material such as Pt is added.
  • Pt may contain PNN-PT-PZ powder at a rate of 20 V o 1% or more. In forming such a thin film 45, for example, screen printing may be used. .
  • an exposed area of the green sheet is secured between the adjacent thin films 45. This exposed area completely crosses the second green sheet 44b in the width direction of the second green sheet 44b.
  • the distance L between the center line 46 of the thin film 45 defined in the width direction of the second Darling sheet 44 b and the center line 47 of the exposed area is The length may be set to 28, 29 of the second piezoelectric actuator.
  • the second green sheets 44b are successively laminated.
  • the number of laminated second Darling sheets 44b may be adjusted based on the contraction amounts of the first and second piezoelectric actuators 28, 29.
  • the upper second green sheet 44 b side is exposed to the center line 46 of the thin film 45 on the lower second green sheet 44 b side. Region centerlines 47 are superimposed.
  • One or more first green sheets 44a may be interposed between the upper and lower second Darling sheets 44b.
  • the number of the first green sheets 44a sandwiched in this manner may be adjusted based on the thicknesses of the active layers of the first and second piezoelectric actuators 28, 29.
  • the first green sheet 44a may be further overlapped below the lowermost second green sheet 44b or above the uppermost second green sheet 44b.
  • a green sheet laminate 48 is formed as shown in FIG.
  • the laminate 48 is fired in the atmosphere at, for example, about 150 ° C.
  • the first and second green sheets 44 a and 44 b superposed in order are integrated with each other based on firing. Thereafter, the laminate 48 is cut along the center lines 46 and 47 described above. In this way, a laminated body 49 composed of one row of piezoelectric actuator groups is cut out. As shown in FIG. 9, electrode thin films 51 and 52 are formed on two cut surfaces of the laminate 49, respectively.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are cut out from the laminated body 49.
  • the cut is made in a plane 53 orthogonal to the aforementioned cut plane.
  • the piezoelectric actuators 28 and 29 are completed.
  • the two completed piezoelectric actuators 28, 29 are interconnected.
  • the piezoelectric actuators 28 and 29 may be fixed to a jig.
  • the first conductive member 42 is formed between the first extraction electrode layer 33 of the first piezoelectric element 28 and the second extraction electrode layer 34 of the second piezoelectric element 29.
  • the second conductive member 43 is formed between the second extraction electrode layer 34 of the first piezoelectric actuator 28 and the first extraction electrode layer 33 of the second piezoelectric actuator 29. .
  • first and second conductive members 42 and 43 for example, a wire bonding method is used. Then, the first and second piezoelectric factories 28 and 29 are fixed to the flat plate member 24.
  • first and second A connection terminal 38 is formed between the first extraction electrode layer 33 of the piezoelectric actuators 28 and 29 and the terminal pad 39. After the connection terminals 38 are formed, the flying head slider 21 is fixed to the first and second piezoelectric actuators 28, 29.
  • FIG. 10 shows first and second piezoelectric factories 28 and 29 according to the second embodiment of the present invention.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 have the first and second piezoelectric actuators between the base ends 28a and 29a and the tips 28b and 29b.
  • An inactive layer 54 is fixed to at least one of the exposed surfaces of the second internal electrode layers 36 and 37.
  • Such an inert layer 54 may be composed of, for example, PNN—PT—PZ.
  • no current path based on the internal electrode layers 36, 37 is formed, so that the piezoelectric material does not expand or contract.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 described above employ a method of manufacturing the lower and uppermost layers of the second green sheet 44b and the uppermost layer. It suffices that many first green sheets 44a are superimposed on top of the two green sheets 44b.
  • components having the same functions and effects as those of the above-described head suspension assembly 18 and the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are denoted by the same reference numerals.
  • the drive current is supplied, for example, as is clear from FIG. 11, only the laminate 35 of the piezoelectric ceramic layers 35 a, that is, only the active layers of the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are provided. Contracts. The active layer draws the tips 28b, 29b towards the base ends 28a, 29a. On the other hand, the inert layer 54 does not shrink. The active layer, that is, the laminate 35 of the piezoelectric ceramic layer 35 a is prevented from shrinking. As a result, in the first and second piezoelectric actuators 28 and 29, the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 bend when the drive current is supplied. Based on such bending, the flying head slider 21 can change its attitude around the rotation center CR in the same manner as described above.
  • FIG. 12 shows first and second piezoelectric factories 28 and 29 according to the third embodiment of the present invention.
  • reinforcing protrusions 56 are provided at the base ends 28a and 29a and the tips 28b and 29b. Formed together.
  • the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are applied to the plate member 24 and the flying head slider 21.
  • the contact area that is, the adhesion area of the hills 28, 29 increases. Therefore, the joining strength of the flat plate member 24 and the flying head slider 21 can be increased.
  • the piezoelectric factories 28, 29 are determined from the laminate 49. What is necessary is just to pierce in the shape of.
  • the components having the same functions and effects as those of the aforementioned head suspension assembly 18 and the first and second piezoelectric actuators 28 and 29 are denoted by the same reference numerals.

Landscapes

  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

微小駆動ユニットでは、第1圧電アクチュエータ(28)は、支持部材(24)に固着される基部端(28a)から可動端(28b)に向かって第1方向に沿って延びる。第2圧電アクチュエータ(29)は、支持部材(24)に固着される基部端(29a)から可動端(29b)に向かって第2方向に沿って延びる。第1圧電アクチュエータ(28)の基部端(28a)および第2圧電アクチュエータ(29)の先端(29b)は、導電部材(42)で接続される。同様に、第2圧電アクチュエータの基部端(29a)および第1圧電アクチュエータ(28)の先端(28b)は、導電部材(43)で接続される。簡単な構造で確実に個々の圧電アクチュエータ(28、29)に駆動電流は供給されることができる。

Description

明細書 微小駆動ュニットおよび記録媒体駆動装置 技術分野
本発明は、 支持部材に固着される基部端から可動端に向かって第 1方向に沿つ て延びる長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 支持部材に固着される基部端から可 動端に向かって第 2方向に沿って延びる第 2圧電ァクチユエ一夕とを備える微小 駆動ュニットに関する。 背景技術
例えばハードディスク駆動装置 (HD D) でヘッドアセンブリに組み込まれる 微小駆動ュニットは広く知られる。 微小駆動ュニットの 2本の圧電ァクチユエ一 夕は例えばへッドサスペンションとへッドスライダとの間に組み込まれる。 個々 の圧電ァクチユエ一夕には個別に駆動電流が供給される。
駆動電流の供給にあたって個々の圧電ァクチユエ一夕には個別に配線パ夕一ン が接続される。 配線パターンはヘッドサスペンションの表面に形成される。 配線 パターンは、 限られた二次元空間内に詰め込まれなければならない。 特に、 HD Dのヘッドアセンブリでは、 ヘッドサスペンションの表面上に、 磁気情報の書き 込みにあたって電磁変換素子まで供給される書き込み電流用の配線パターンや、 磁気情報の読み出しにあたって電磁変換素子まで供給されるセンス電流用の配線 パターンが形成されなければならない。 圧電ァクチユエ一夕に接続される配線パ ターンの占有空間は一層狭められてしまう。 発明の開示
本発明は、 上記実状に鑑みてなされたもので、 簡単な構造で確実に個々の圧電 ァクチユエ一夕に駆動電流を供給することができる微小駆動ュニットを提供する ことを目的とする。
上記目的を達成するために、 第 1発明によれば、 支持部材と、 被駆動部材と、 支持部材に固着される基部端から第 1方向に沿つて延び、 先端で被駆動部材に固 着される長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 支持部材に固着される基部端から、 第 1方向に並列であって反対向きに規定される第 2方向に沿って延び、 先端で被 駆動部材に固着される長尺の第 2圧電ァクチユエ一夕と、 第 1圧電ァクチユエ一 夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の先端を相互に接続する第 1導電部材 と、 第 2圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 1圧電ァクチユエ一夕の先端を相 互に接続する第 2導電部材とを備えることを特徴とする微小駆動ュニットが提供 される。
こういった微小駆動ュニットでは、 駆動電流の供給にあたって第 1圧電ァクチ ユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の先端に共通に 1配線パターン は接続されればよい。 同様に、 第 2圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 1圧電 ァクチユエ一夕の先端に共通に 1配線パターンは接続されればよい。 個々の圧電 ァクチユエ一タに個別に配線パ夕一ンが接続される場合に比べて、 配線パターン の占有面積は縮小されることができる。 配線パターンは限られた空間内に効率的 に詰め込まれることができる。 支持部材の表面には十分なスペースが確保される ことができる。 微小駆動ユニットでは、 簡単な構造で確実に個々の圧電ァクチュ エー夕に駆動電流は供給されることができる。 電気的接続の確立にあたって、 各 圧電ァクチユエ一夕は、 基部端側の露出端に固定される第 1取り出し電極と、 先 端側の露出端に固定される第 2取り出し電極とを備えればよい。 各導電部材はヮ ィャボンディング部材で構成されればよい。 導電部材は例えばワイヤボンディン グ法に基づき形成されればよい。
例えば、 各圧電ァクチユエ一夕は、 基部端側の露出端から先端に向かって延び る複数の第 1内部電極層と、 第 1内部電極層同士の間に配置されて、 先端側の露 出端から基部端に向かって延びる複数の第 2内部電極層と、 第 1および第 2内部 電極層の間に挟み込まれる活性層との積層体から構成されればよい。 活性層に駆 動電流が供給されると、 いわゆる圧電横効果に基づき活性層は収縮する。 第 1お よび第 2内部電極層に沿って収縮する。 こうして圧電ァクチユエ一夕の収縮は実 現される。 活性層の収縮量は電圧の大きさに応じて決定されることができる。 活 性層は例えば P N N— P T— P Zといった圧電材料から構成されればよい。 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕は、 被駆動部材の回転中心を基準に点対称 に配置されればよい。 こうした微小駆動ユニットでは、 第 1および第 2圧電ァク チユエ一夕が共に収縮すると、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕では各先端は 基部端に向かって引き寄せられる。 こうして回転中心回りに偶力は生み出される。 被駆動部材には回転中心回りで回転力が作用する。 この回転力に基づき被駆動部 材の姿勢変化は引き起こされることができる。
第 2発明によれば、 支持部材と、 支持部材に固着される基部端から可動端に向 かって第 1方向に沿って延びる長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 支持部材に固 着される基部端から可動端に向かって第 2方向に沿って延びる第 2圧電ァクチュ エー夕と、 第 1圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の可 動端を相互に接続するワイヤボンディング部材とを備えることを特徴とする微小 駆動ュニットが提供される。
こういった微小駆動ュニットでは、 駆動電流の供給にあたって第 1圧電ァクチ ユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の可動端に共通に 1配線パター ンは接続されればよい。 個々の圧電ァクチユエ一夕に個別に配線パターンが接続 される場合に比べて、 配線パターンの占有面積は縮小されることができる。 配線 パターンは限られた空間内に効率的に詰め込まれることができる。 支持部材の表 面には十分なスペースが確保されることができる。 微小駆動ユニットでは、 簡単 な構造で確実に個々の圧電ァクチユエ一夕に駆動電流は供給されることができる。 しかも、 こうした微小駆動ュニットではワイヤボンディング部材の変形に基づき 可動端の変位は十分に確保される。
各圧電ァクチユエ一夕は、 前述と同様に、 基部端側の露出端から可動端に向か つて延びる複数の第 1内部電極層と、 第 1内部電極層同士の間に配置されて、 可 動端側の露出端から基部端に向かって延びる複数の第 2内部電極層と、 第 1およ び第 2内部電極層の間に挟み込まれる活性層との積層体から構成されればよい。 こうして圧電ァクチユエ一夕の収縮は実現される。 活性層は例えば P NN— P T 一 P Zといつた圧電材料から構成されればよい。
以上のような微小駆動ユニットは例えばハードディスク駆動装置 (HD D) と いった記録媒体駆動装置のへッドアセンブリで利用されることができる。 こうい つたヘッドアセンブリでは、 ヘッドサスペンションといった支持部材と、 ヘッド スライダといった被駆動部材との間に第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕は挟み 込まれればよい。 図面の簡単な説明
図 1は、 記録媒体駆動装置の一具体例に係る八ードディスク駆動装置 (HD D) の構造を概略的に示す平面図である。
図 2は、 へッドサスペンションアセンブリの構造を詳細に示す拡大部分斜視図 である。
図 3は、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕の配置を示す平板部材の拡大平面 図である。
図 4は、 平板部材上の圧電ァクチユエ一夕の構造を概略的に示す拡大斜視図で ある。
図 5は、 浮上へッドスライダの動作を概略的に示す平板部材の拡大平面図であ る。
図 6は、 第 1実施形態の変形例に係る圧電ァクチユエ一夕の構造を概略的に示 す拡大斜視図である。
図 7は、 圧電ァクチユエ一夕の製造にあたって用いられる第 1および第 2ダリ —ンシートを概略的に示す斜視図である。
図 8は、 圧電ァクチユエ一夕の製造にあたって用いられるグリーンシートの積 層体を概略的に示す斜視図である。
図 9は、 積層体に形成される電極薄膜を示す拡大斜視図である。
図 1 0は、 本発明の第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の構造を概略的に 示す拡大斜視図である。
図 1 1は、 第 2実施形態の変形例に係る圧電ァクチユエ一夕の動きを概略的に 示す平板部材の拡大平面図である。
図 1 2は、 本発明の第 3実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の構造を概略的に 示す平板部材の拡大平面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図 1は記録媒体駆動装置の一具体例に係るハ一ドディスク駆動装置 (HD D) 1 1の内部構造を概略的に示す。 この HD D 1 1は、 例えば平たい直方体の内部 空間を区画する箱形の筐体本体 1 2を備える。 収容空間には、 記録媒体としての 1枚以上の磁気ディスク 1 3が収容される。 磁気ディスク 1 3はスピンドルモー 夕 1 4の回転軸に装着される。 スピンドルモー夕 1 4は例えば 7 2 0 0 r p mや 1 0 0 0 0 r p mといった高速度で磁気ディスク 1 3を回転させることができる。 筐体本体 1 2には、 筐体本体 1 2との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバ ― (図示せず) が結合される。
収容空間には、 垂直方向に延びる支軸 1 5回りで揺動するキャリッジ 1 6がさ らに収容される。 このキャリッジ 1 6は、 支軸 1 5から水平方向に延びる剛体の 揺動アーム 1 7と、 この揺動アーム 1 7の先端に取り付けられる微小駆動ュニッ トすなわちへッドサスペンションアセンブリ 1 8とで構成される。 このへッドサ スペンションアセンブリ 1 8では、 揺動アーム 1 7の先端から前方に向かってへ ッドサスペンション 1 9が延びる。 周知の通り、 ヘッドサスペンション 1 9の先 端には浮上へッドスライダ 2 1が支持される。 へッドサスペンション 1 9は本発 明の支持部材として機能する。
浮上へッドスライダ 2 1には、 磁気ディスク 1 3の表面に向かってへッドサス ペンション 1 9から押し付け力が作用する。 磁気ディスク 1 3の回転に基づき磁 気ディスク 1 3の表面で生成される気流の働きで浮上へッドスライダ 2 1には浮 力が作用する。 ヘッドサスペンション 1 9の押し付け力と浮力とのバランスで磁 気ディスク 1 3の回転中に比較的に高い剛性で浮上へッドスライダ 2 1は浮上し 続けることができる。
こうした浮上へッドスライダ 2 1の浮上中に、 キャリッジ 1 6が支軸 1 5回り で揺動すると、 浮上へッドスライダ 2 1は半径方向に磁気ディスク 1 3の表面を 横切ることができる。 こうした移動に基づき浮上へッドスライダ 2 1は磁気ディ スク 1 3上の所望の記録トラックに位置決めされる。 このとき、 キャリッジ 1 6 の揺動は例えばボイスコイルモータ (V CM) といったァクチユエ一夕 2 2の働 きを通じて実現されればよい。 周知の通り、 複数枚の磁気ディスク 1 3が筐体本 体 1 2内に組み込まれる場合には、 隣接する磁気ディスク 1 3同士の間に 2つの へッドサスペンションアセンブリ 1 8すなわち浮上へッドスライダ 2 1が搭載さ れる。
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 1 8ではヘッドサス ペンション 1 9の先端で平板部材 2 4が打ち抜かれる。 この平板部材 2 4はいわ ゆるジンバルばね 2 5の働きで姿勢を変化させることができる。 平板部材 2 4の 表面に被駆動部材すなわち浮上ヘッドスライダ 2 1が受け止められる。 浮上へッ ドスライダ 2 1にはいわゆる磁気へッド素子 2 6が搭載される。 この磁気へッド 素子 2 6は、 例えば、 磁気ディスク 1 3に情報を書き込む際に使用される薄膜磁 気へッドといった書き込み素子と、 磁気ディスク 1 3から情報を読み取る際に使 用される巨大磁気抵抗効果素子 (GMR) やトンネル接合磁気抵抗効果素子 (T MR) といった読み取り素子とで構成されればよい。
浮上へッドスライダ 2 1と平板部材 2 4との間には圧電ァクチユエ一夕群 2 7 が挟み込まれる。 圧電ァクチユエ一夕群 2 7には、 基部端 2 8 aから第 1方向 D R 1に沿つて延びる長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8が含まれる。 第 1圧電ァ クチユエ一夕 2 8は基部端 2 8 aで平板部材 2 4に固着される。 その一方で、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8は可動端すなわち先端 2 8 bで浮上ヘッドスライダ 2 1に固着される。
同様に、 圧電ァクチユエ一夕群 2 7には、 基部端 2 9 aから第 2方向 D R 2に 沿って延びる長尺の第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9が含まれる。 第 2圧電ァクチュ ェ一夕 2 9は基部端 2 9 aで平板部材 2 4に固着される。 その一方で、 第 2圧電 ァクチユエ一夕 2 9は可動端すなわち先端 2 9 bで浮上へッドスライダ 2 1に固 着される。 第 2方向 D R 2は、 第 1方向 D R 1に並列であって反対向きに規定さ れる。 各圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の固着にあたって例えばエポキシ系接着 剤が用いられればよい。
図 3から明らかなように、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は、 例えば浮上へッドスライダ 2 1の上面に直交する規定の回転中心 C Rを基準に点 対称に配置される。 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9が共に収縮す ると、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9では各可動端 2 8 b、 2 9 bは基部端 2 8 a、 2 9 aに向かって引き寄せられる。 こうして回転中心 C R回 りに偶力は生み出される。 浮上ヘッドスライダ 2 1には回転中心 C R回りで回転 力が作用する。 この回転力に基づき浮上ヘッドスライダ 2 1の姿勢変化は引き起 こされる。
図 4に示されるように、 本発明の第 1実施形態に係る第 1圧電ァクチユエ一夕
2 8は、 前述の基部端 2 8 aを構成する第 1圧電セラミック塊 3 1と、 同様に先 端 2 8 bを構成する第 2圧電セラミック塊 3 2とを備える。 第 1圧電ァクチユエ —夕 2 8の基部端 2 8 a側の端面では、 第 1圧電セラミック塊 3 1の露出面に第 1取り出し電極層 3 3が固定される。 同様に、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8の先 端 2 8 b側の端面では、 第 2圧電セラミック塊 3 2の露出面に第 2取り出し電極 層 3 4が固定される。 第 1および第 2取り出し電極層 3 3、 3 4は例えば P tと いった導電性金属材料から構成されればよい。
第 1および第 2圧電セラミック塊 3 1、 3 2の間に圧電セラミック層 3 5 aの 積層体 3 5が挟み込まれる。 この積層体 3 5では、 圧電セラミック層 3 5 a同士 の間に交互に第 1および第 2内部電極層 3 6、 3 7が挟み込まれる。 各第 1内部 電極層 3 6は第 1圧電セラミック塊 3 1を貫通して第 1圧電セラミック塊 3 1の 露出面に迪り着く。 こうして第 1内部電極層 3 6の露出端は第 1取り出し電極層 3 3に接続される。 第 1内部電極層 3 6は第 2圧電セラミック塊 3 2内に進入す ることはない。 同様に、 各第 2内部電極層 3 7は第 2圧電セラミック塊 3 2を貫 通して第 2圧電セラミック塊 3 2の露出面に迪り着く。 こうして第 2内部電極層
3 7の露出端は第 2取り出し電極層 3 4に接続される。 反対に、 第 2内部電極層 3 7は第 1圧電セラミック塊 3 1内に進入することはない。 第 1および第 2内部 電極層 3 6、 3 7に挟み込まれる圧電セラミック層 3 5 aは本発明の活性層を構 成する。 第 1および第 2圧電セラミック塊 3 1、 3 2ゃ圧電セラミック層 3 5 a は例えば P NN - P T - P Zといった圧電性材料で構成されればよい。 第 1およ び第 2内部電極層 3 6、 3 7には例えば P tといった導電性金属材料が用いられ ればよい。
第 1取り出し電極層 3 3は基部端 2 8 aすなわち第 1圧電セラミック塊 3 1の 周囲で平板部材 2 4の表面から立ち上がる。 第 1取り出し電極層 3 3の露出面に は導電性の接続端子 3 8が取り付けられる。 取り付けには例えば金線ボンディン グ法が用いられればよい。 その一方で、 平板部材 2 4の表面には導電性の端子パ ッド 3 9が配置される。 接続端子 3 8は平板部材 2 4上の端子パッド 3 9に受け 止められる。 端子パッド 3 9には、 へッドサスペンション 1 9の表面に沿って延 びる導電性の配線パターン 4 1が接続される。 配線パターン 4 1は例えば HD D 1 1内のコント口一ラチップ (図示されず) に接続されればよい。 なお、 第 2圧 電ァクチユエ一夕 2 9は第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8と同様の構成を備えればよ い。
第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9の第 2取り出し電極層 3 4と第 1圧電ァクチユエ 一夕 2 8の第 1取り出し電極層 3 3は第 1導電部材 4 2で相互に接続される。 第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9と第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8との間で電気的接続は 確立される。 同様に、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8の第 2取り出し電極層 3 4と 第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9の第 1取り出し電極層 3 3は第 2導電部材 4 3で相 互に接続される。 第 1および第 2導電部材 4 2、 4 3は例えば金線といったワイ ャボンディング部材から構成される。 第 1および第 2導電部材 4 2、 4 3では接 続端子 3 8および第 2取り出し電極層 3 4の間で湾曲が確立される。
いま、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8の接続端子 3 8に配線パターン 4 1から所 定の電圧で駆動電流が供給されると、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8では第 1取り 出し電極層 3 3から第 2取り出し電極層 3 4に向かって駆動電流は伝わる。 第 2 圧電ァクチユエ一夕 2 9では第 2取り出し電極 3 4から第 1取り出し電極層 3 3 に向かって駆動電流は伝わる。 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9で は、 第 1および第 2内部電極層 3 6、 3 7の間で各圧電セラミック層 3 5 aに例 えば 1 k VZmm程度の電界強度で電圧が印加される。 この電圧の印加に基づき、 各圧電セラミック層 3 5 aでは電圧の向きに応じていわゆる分極が実現される。 こうして分極が確立された後に各圧電セラミック層 3 5 aに再び駆勲電流が供給 されると、 いわゆる圧電横効果に基づき、 分極の方向に直交する方向 (d 3 1方 向) に圧電セラミック層 3 5 aは電圧の大きさに応じて収縮する。 その結果、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は同時に収縮する。 駆動電流の非供給時、 例えば図 3に示されるように、 圧電ァクチユエ一夕群 2 7は平板部材 2 4上で浮上ヘッドスライダ 2 1の基準姿勢を確立する。 第 1およ び第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9に電圧が印加されると、 第 1および第 2圧 電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は共に収縮する。 各先端 2 8 a、 2 9 aは基部端 2 8 b、 2 9 bに向かって引き寄せられる。 このとき、 各先端 2 8 b、 2 9 すな わち可動端の変位は第 1および第 2導電部材 4 2、 4 3の湾曲で吸収される。 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は回転中心 C R回りで偶力を生み出 す。 この偶力に基づき、 例えば図 3に示されるように、 浮上ヘッドスライダ 2 1 は基準姿勢から回転中心 C R回りで一方向にのみ回転することができる。 こうし て平板部材 2 4上で浮上へッドスライダ 2 1の姿勢変化は引き起こされる。 電圧 の印加が解除されると、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は原形ま で伸張する。 浮上ヘッドスライダ 2 1は回転中心 C R回りで基準姿勢に復帰する。 いま、 磁気ディスク 1 3上の記録トラックに対して浮上ヘッドスライダ 2 1上 の磁気ヘッド素子 2 6が位置決めされる場面を想定する。 ここで、 HD D 1 1内 のコント口一ラチップは、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9に例え ば 0 V~ 3 0 Vの範囲で駆動電流を供給することができると仮定する。 圧電ァク チユエ一夕群 2 7に 3 0 Vの最大電圧が印加されると、 第 1および第 2圧電ァク チユエ一夕 2 8、 2 9は最大限に収縮する。 このとき、 磁気へッド素子 2 6には、 記録卜ラックにほぼ直交する方向に例えば 1 . 0 m程度の最大直線移動量すな わち最大ストロークが平板部材 2 4上で確保されることができる。
位置決めの開始にあたって、 圧電ァクチユエ一タ群 2 7には 1 5 Vの駆動電流 が供給される。 したがって、 磁気ヘッド素子 2 6は、 例えば図 5に示されるよう に、 最大ストロークの 2分の 1 (= 0 . 5 m) のストロークで平板部材 2 4上 で位置決めされる。 続いて、 キャリッジ 1 6すなわち揺動アーム 1 7の揺動に基 づき記録卜ラックに対して磁気へッド素子 2 6は位置決めされる。
記録トラックに対する磁気へッド素子 2 6の追従が始まると、 コント口一ラチ ップはいわゆるサ一ポ制御に基づき圧電ァクチユエ一夕群 2 7に駆動電流を供給 する。 圧電ァクチユエ一夕群 2 7に供給される駆動電流の電圧が 1 5 Vから減少 すると、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は伸張する。 浮上ヘッド スライダ 2 1は回転中心 C R回りに反時計 C L 1回りに回転する。 この回転に応 じて磁気へッド素子 2 6は磁気ディスク 1 3の半径方向に移動することができる。 反対に、 圧電ァクチユエ一夕群 2 7に供給される駆動電流の電圧が 1 5 Vから増 加すると、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一タ 2 8、 2 9は収縮する。 浮上へッ ドスライダ 2 1は回転中心 C R回りに時計 C L 2回りに回転する。 この回転に応 じて磁気へッド素子 2 6は磁気ディスク 1 3の半径方向に前述とは反対向きに移 動することができる。 こうして磁気へッド素子 2 6は高い精度で記録トラックを 追従し続けることができる。
以上のようなへッドサスペンションアセンブリ 1 8では、 磁気へッド素子 2 6 の微小移動にあたって浮上へッドスライダ 2 1の回転が利用される。 回転時に浮 上へッドスライダ 2 1で生成される慣性モーメントは低く抑え込まれる。 したが つて、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9には比較的に小さなモーメ ントのみが作用する。 その結果、 浮上ヘッドスライダ 2 1と圧電ァクチユエ一夕 群 2 7とで構成される振動系の固有振動数は高められることができる。 広い周波 数帯域でサ一ボ信号の周波数は確保されることができる。 これに対し、 例えば振 子の原理で浮上へッドスライダ 2 1の移動を生み出す場合には、 浮上へッドスラ イダ 2 1全体の質量が慣性モーメントの生成に寄与してしまう。 しかも、 軌道の 中心から質量中心までの距離は増大する。 比較的に大きな慣性モーメントは生み 出されてしまう。 その結果、 比較的に低い周波数帯域でサ一ポ信号との間に共振 現象は引き起こされてしまう。
しかも、 前述のヘッドサスペンションアセンブリ 1 8では、 浮上へッドスライ ダ 2 1の回転の実現にあたって 2本の圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9のみが利用 される。 ヘッドサスペンションアセンブリ 1 8の構造は簡素化される。 ここで、 例えば国際出願 P C TZ J P 0 1 / 0 2 4 1 7号に開示されるように、 へッドス ライダの回転中心回りに 4点で各々独立に駆動される圧電ァクチユエ一夕が設け られれば、 浮上ヘッドスライダと圧電ァクチユエ一夕とで構成される振動系の固 有振動数は高められることができる。 しかしながら、 この場合には、 接続端子の 増加に伴い圧電ァクチユエ一夕の構造は複雑化してしまう。
さらに、 前述のヘッドサスペンションアセンブリ 1 8では、 第 1圧電ァクチュ ェ一夕 2 8の第 1取り出し電極層 3 3および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9の第 2 取り出し電極層 3 4に共通に 1配線パターンは接続される。 同様に、 第 1圧電ァ クチユエ一夕 2 8の第 2取り出し電極層 3 4および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9 の第 1取り出し電極層 3 3に共通に 1配線パターンは接続される。 個々の取り出 し電極層 3 3、 3 4に個別に配線パターンが接続される場合に比べて、 配線パタ —ンの占有面積は縮小されることができる。 配線パターンは限られた空間内に効 率的に詰め込まれることができる。 ヘッドサスペンション 1 9の表面には、 磁気 情報の書き込みあたって磁気へッド素子 2 6に供給される書き込み電流用の配線 パターンのスペースは十分に確保されることができる。 へッドサスペンションァ センプリ 1 9の表面には、 磁気情報の読み出しにあたって磁気へッド素子 2 6に 供給されるセンス電流用の配線パターンのスペースは十分に確保されることがで きる。 へッドサスペンションアセンブリ 1 8では、 簡単な構造で確実に個々の圧 電ァクチユエ一タ 2 8、 2 9に駆動電流は供給されることができる。
なお、 前述のヘッドサスペンションアセンブリ 1 8では、 例えば図 6に示され るように、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の積層体 3 5が平板部 材 2 4の表面に垂直方向に積層されてもよい。
次に各圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の製造方法を簡単に説明する。 例えば図 7に示されるように、 同一形状の第 1および第 2帯状グリーンシート 4 4 a、 4 4 bが用意される。 グリーンシート 4 4 a、 4 4 bの厚みは例えば 2 0 m程度 に設定される。 第 1および第 2グリーンシート 4 4 a、 4 4 bは例えば P NN— P T— P Zといつた圧電材料の圧粉体で構成されればよい。 第 2グリーンシート 4 4 bの表面には例えば P tといった導電性材料の薄膜 4 5が付加される。 例え ば P tには P NN— P T— P Zの粉末が 2 0 V o 1 %以上の割合で含まれてもよ レ^ こういった薄膜 4 5の形成にあたっては例えばスクリーン印刷が用いられれ ばよい。
第 2グリーンシート 4 4 bでは、 隣接する薄膜 4 5同士の間にグリーンシート の露出域が確保される。 この露出域は第 2グリーンシート 4 4 bの幅方向に第 2 グリーンシート 4 4 bを完全に横切る。 第 2ダリ一ンシート 4 4 bの幅方向に規 定される薄膜 4 5の中心線 4 6ど、 露出域の中心線 4 7との間隔 Lは第 1および 第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の長さに設定されればよい。
続いて第 2グリーンシート 4 4 bは相次いで積層される。 積層される第 2ダリ —ンシート 4 4 bの枚数は第 1および第 2圧電ァクチユエ一タ 2 8、 2 9の収縮 量に基づき調整されればよい。 このとき、 上下の第 2グリーンシート 4 4 bの間 では、 下側第 2グリーンシート 4 4 b側の薄膜 4 5の中心線 4 6に上側第 2グリ —ンシ一卜 4 4 b側の露出域の中心線 4 7は重ね合わせられる。 上下の第 2ダリ 一ンシ一ト 4 4 bの間には 1枚以上の第 1グリーンシート 4 4 aが挟み込まれて もよい。 こうして挟み込まれる第 1グリーンシート 4 4 aの枚数は、 第 1および 第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の活性層の厚みに基づき調整されればよい。 最下層の第 2グリーンシート 4 4 bの下側や最上層の第 2グリーンシート 4 4 b の上側にさらに第 1グリーンシート 4 4 aが重ね合わせられてもよい。 こうして 図 8に示されるようにグリーンシートの積層体 4 8は形成される。
積層体 4 8は大気中で例えば 1 0 5 0 °C程度で焼成される。 順番に重ね合わせ られた第 1および第 2グリーンシート 4 4 a、 4 4 bは焼成に基づき相互に一体 化する。 その後、 前述の各中心線 4 6、 4 7に沿って積層体 4 8は切り分けられ る。 こうして 1列の圧電ァクチユエ一タ群で構成される積層体 4 9は切り出され る。 図 9に示されるように、 積層体 4 9の 2つの切断面には電極薄膜 5 1、 5 2 がそれぞれ形成される。
その後、 積層体 4 9から第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は切り 出される。 前述の切断面に直交する平面 5 3で切り込みは入れられる。 こうして 各圧電ァクチユエ一タ 2 8、 2 9は完成する。 完成した 2つの圧電ァクチユエ一 夕 2 8、 2 9は相互に連結される。 連結にあたって圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は治具に固定されればよい。 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8の第 1取り出し電極 層 3 3と第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9の第 2取り出し電極層 3 4との間に第 1導 電部材 4 2は形成される。 同様に、 第 1圧電ァクチユエ一夕 2 8の第 2取り出し 電極層 3 4と第 2圧電ァクチユエ一夕 2 9の第 1取り出し電極層 3 3との間に第 2導電部材 4 3は形成される。 第 1および第 2導電部材 4 2、 4 3の形成にあた つて、 例えばワイヤボンディング法は用いられる。 その後、 第 1および第 2圧電 ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は平板部材 2 4に固着される。 続いて第 1および第 2 圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の第 1取り出し電極層 3 3と端子パッド 3 9との 間には接続端子 3 8が形成される。 接続端子 3 8の形成後、 第 1および第 2圧電 ァクチユエ一夕 2 8、 2 9には浮上ヘッドスライダ 2 1が固着される。
図 1 0は本発明の第 2実施形態に係る第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9を示す。 この第 2実施形態に係る第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9では、 基部端 2 8 a、 2 9 aから先端 2 8 b、 2 9 bまでの間で、 第 1およ び第 2内部電極層 3 6、 3 7の少なくともいずれか一方の露出面に不活性層 5 4 が固定される。 こういつた不活性層 5 4は例えば P N N— P T— P Zで構成され ればよい。 不活性層 5 4では、 内部電極層 3 6、 3 7に基づく電流経路が形成さ れないことから、 圧電材料の伸縮は生じない。 不活性層 5 4の形成にあたって、 前述の第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の製造方法では、 最下層の 第 2グリーンシ一卜 4 4 bの下側や最上層の第 2グリーンシート 4 4 bの上側に 数多くの第 1グリーンシート 4 4 aが重ね合わせられればよい。 図中、 前述のへ ッドサスペンションアセンブリ 1 8や第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9と均等な機能や効果を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
駆動電流が供給されると、 例えば図 1 1から明らかなように、 圧電セラミック 層 3 5 aの積層体 3 5、 すなわち、 第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の活性層のみが収縮する。 活性層は、 基部端 2 8 a、 2 9 aに向けて先端 2 8 b、 2 9 bを引き寄せる。 その一方で、 不活性層 5 4は収縮しない。 活性層すな わち圧電セラミック層 3 5 aの積層体 3 5の収縮を妨げる。 その結果、 こういつ た第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9では駆動電流の供給時に第 1お よび第 2ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は屈曲する。 こういった屈曲に基づき、 浮上 ヘッドスライダ 2 1は、 前述と同様に回転中心 C R回りで姿勢を変化させること ができる。
図 1 2は本発明の第 3実施形態に係る第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9を示す。 この第 3実施形態に係る第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9では、 基部端 2 8 a、 2 9 aや先端 2 8 b、 2 9 bに補強用の突片 5 6が一 体に形成される。 こういった第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9によ れば、 平板部材 2 4や浮上ヘッドスライダ 2 1に対して第 1および第 2圧電ァク チユエ一夕 2 8、 2 9の接触面積すなわち接着面積は増大する。 したがって、 平 板部材 2 4や浮上へッドスライダ 2 1の接合強度は高められることができる。 こ うした突片 5 6の形成にあたって、 前述の第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9の製造方法では、 積層体 4 9から各圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9は所 定の形状で打ち抜かれればよい。 図中、 前述のヘッドサスペンションアセンブリ 1 8や第 1および第 2圧電ァクチユエ一夕 2 8、 2 9と均等な機能や効果を発揮 する構成には同一の参照符号が付される。

Claims

請求の範囲
1 . 支持部材と、 被駆動部材と、 支持部材に固着される基部端から第 1方向に沿 つて延び、 先端で被駆動部材に固着される長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 支 持部材に固着される基部端から、 第 1方向に並列であって反対向きに規定される 第 2方向に沿って延び、 先端で被駆動部材に固着される長尺の第 2圧電ァクチュ エー夕と、 第 1圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の先 端を相互に接続する第 1導電部材と、 第 2圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 1圧電ァクチユエ一夕の先端を相互に接続する第 2導電部材とを備えることを特 徵とする微小駆動ュニット。
2 . 請求の範囲第 1項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記各導電部材はヮ ィャボンディング部材で構成されることを特徴とする微小駆動ュニット。
3 . 請求の範囲第 2項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記各圧電ァクチュ エー夕は、 前記基部端側の露出端から前記先端に向かって延びる複数の第 1内部 電極層と、 第 1内部電極層同士の間に配置されて、 前記先端側の露出端から前記 基部端に向かって延びる複数の第 2内部電極層と、 第 1および第 2内部電極層の 間に挟み込まれる活性層との積層体から構成されることを特徴とする微小駆動ュ ニット。
4. 請求の範囲第 3項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記各圧電ァクチュ ェ一夕は、 前記基部端側の露出端に固定される第 1取り出し電極と、 前記先端側 の露出端に固定される第 2取り出し電極とを備えることを特徴とする微小駆動ュ ニット。
5 . 請求の範囲第 4項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記活性層は P NN - P T - P Zで構成されることを特徴とする微小駆動ュニット。
6 . 請求の範囲第 5項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記第 1および第 2 圧電ァクチユエ一夕は、 前記被駆動部材の回転中心を基準に点対称に配置される ことを特徴とする微小駆動ュニット。
7 . 支持部材と、 支持部材に固着される基部端から可動端に向かって第 1方向に 沿って延びる長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 支持部材に固着される基部端か ら可動端に向かって第 2方向に沿って延びる第 2圧電ァクチユエ一夕と、 第 1圧 電ァクチユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の可動端を相互に接続 するワイヤボンディング部材とを備えることを特徴とする微小駆動ュニット。
8 . 請求の範囲第 7項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記各圧電ァクチュ エー夕は、 前記基部端側の露出端から前記可動端に向かって延びる複数の第 1内 部電極層と、 第 1内部電極層同士の間に配置されて、 前記可動端側の露出端から 前記基部端に向かって延びる複数の第 2内部電極層と、 第 1および第 2内部電極 層の間に挟み込まれる活性層との積層体から構成されることを特徴とする微小駆 動ュニット。
9 . 請求の範囲第 8項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記各圧電ァクチュ エー夕は、 前記基部端側の露出端に固定される第 1取り出し電極と、 前記可動端 側の露出端に固定される第 2取り出し電極とを備えることを特徴とする微小駆動 ュニット。
1 0 . 請求の範囲第 9項に記載の微小駆動ユニットにおいて、 前記活性層は P N N - P T - P Zで構成されることを特徴とする微小駆動ュニット。
1 1 . 揺動アームと、 揺動アームの先端から前方に延びるヘッドサスペンション と、 ヘッドスライダと、 ヘッドサスペンションに固着される基部端から第 1方向 に沿って延び、 先端でへッドスライダに固着される長尺の第 1圧電ァクチユエ一 夕と、 ヘッドサスペンションに固着される基部端から、 第 1方向に並列であって 反対向きに規定される第 2方向に沿って延び、 先端でへッドスライダに固着され る長尺の第 2圧電ァクチユエ一夕と、 第 1圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の先端を相互に接続する第 1導電部材と、 第 2圧電ァクチ ユエ一夕の基部端および第 1圧電ァクチユエ一夕の先端を相互に接続する第 2導 電部材とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
1 2 . 揺動アームと、 揺動アームの先端から前方に延びるヘッドサスペンション と、 ヘッドスライダと、 ヘッドサスペンションに固着される基部端から可動端に 向かって第 1方向に沿って延びる長尺の第 1圧電ァクチユエ一夕と、 へッドサス ペンションに固着される基部端から可動端に向かって第 2方向に沿って延びる第 2圧電ァクチユエ一夕と、 第 1圧電ァクチユエ一夕の基部端および第 2圧電ァク チユエ一夕の基部端および第 2圧電ァクチユエ一夕の可動端を相互に接続するヮ ィャボンディング部材とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
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