(57)【要約】【課題】  ヘッドジンバルアセンブリの共振性能を向上させたマイクロアクチュエータを提供する。【解決手段】  マイクロアクチュエータは、フレーム２５２と圧電素子２４２、２４３を含む構成である。フレーム２５２は、スライダ２１４を支持する頂支持板と、サスペンション２１６と連結する底支持板と、頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含む構成である。頂支持板は回転板及びこの回転板とサイドアームとを連結する連結アームを含む構成である。圧電素子２４２、２４３はサイドアーム上に装着されており、各圧電素子２４２、２４３は励起されることによりサイドアームを選択的に動作させる。ここで、サスペンション２１６はディンプルを備えているロードビームを含み、このディンプルは使用中に回転板と係合し且つこの回転板を支持している。【選択図】      図８
2007179727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドジンバルアセンブリであって、マイクロアクチュエータ、スライダ、及び前記マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションを含み、
前記マイクロアクチュエータは、フレームと、圧電素子と、を含み、
前記フレームは、前記スライダを支持する頂支持板と、前記サスペンションと連結する底支持板と、前記頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記頂支持板は、回転板と、当該回転板と前記サイドアームと連結する連結アームとを含み、前記圧電素子は、各サイドアーム上に装着されており、前記各圧電素子は励起されることにより前記サイドアームを選択的に動作させ、
ここで、前記サスペンションは、ディンプルを備えたロードビームを含み、当該ディンプルは使用中に前記回転板と係合し且つ当該回転板を支持する、
ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２】
前記頂支持板の連結アームは、曲線構造を有している、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項３】
前記連結アームは、前記フレームの縦軸に沿って同じ位置で前記サイドアームと連結する、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項４】
前記連結アームは、前記回転板の中心を対称軸として点対称に当該回転板に連結されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項５】
前記底支持板と連結するサイドアームの間には内凹部、若しくは、スペースが形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項６】
前記圧電素子は、セラミック圧電素子、薄膜圧電素子、若しくはＰＭＮ−ＰＴ圧電素子である、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項７】
前記各圧電素子は、単層構造若しくは多層構造である、
ことを特徴とする請求項６記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項８】
前記各圧電素子は、前記サスペンションの接続パッドと電気的に連結する接続パッドを備え、
前記サスペンションの少なくとも１つの接続パッドは、前記サスペンションを接地させる接地部を備えている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項９】
前記回転板には、前記スライダの使用中に前記連結アームとの干渉を防止するように当該スライダを支持する階段部を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
前記階段部は、重合体積層、エポキシ層、若しくは金属層からなる、
ことを特徴とする請求項９記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１１】
前記スライダ、回転板、ディンプルの中心は、同一軸線上に重ね合わせられる、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１２】
前記フレーム上で、前記頂支持板と相対する一端には、サイドアームの間に装着される剛性材料若しくは剛性塊が形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１３】
前記フレームのサイドアームの底支持板に隣接する箇所にはアームメンバーが形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１４】
前記アームメンバーは、前記底支持板に向かって湾曲している、
ことを特徴とする請求項１３記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１５】
前記アームメンバーは、互いに対向するように延在し、前記底支持板と平行している、
ことを特徴とする請求項１３記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１６】
前記各連結アームとサイドアームが互いに連結される位置には、溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１７】
前記溝部は、部分的なエッチング方式により形成されている、
ことを特徴とする請求項１６記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
前記溝部は、使用中においてスライダに対向するように連結アームの前表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１６記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１９】
前記溝部は、使用中においてスライダの反対面に向かうように連結アームの後表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１６記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２０】
前記底支持板の各サイドアームと連結する箇所には通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２１】
前記各連結アームとサイドアームが互いに連結される位置には溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２０記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２２】
前記底支持板の各サイドアームと連結する箇所には溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２３】
前記底支持板の溝部は、部分的なエッチング方式により形成されている、
ことを特徴とする請求項２２記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２４】
前記各連結アームとサイドアームが互いに連結される位置には溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２２記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２５】
前記底支持板の厚さと前記サイドアームの高さはほぼ同じである、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２６】
前記フレームは、セラミック材料若しくは金属材料から形成される、
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２７】
ディスクドライブ装置であって、
マイクロアクチュエータ、スライダ、及び前記マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションからなるヘッドジンバルアセンブリと、前記ヘッドジンバルアセンブリと連結する駆動アームと、磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータと、を含み、
前記マイクロアクチュエータは、フレームと、圧電素子と、を含み、
前記フレームは、前記スライダを支持する頂支持板と、前記サスペンションと連結する底支持板と、前記頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記頂支持板は、回転板と、当該回転板と前記サイドアームとを連結する連結アームとを含み、前記圧電素子は、各サイドアーム上に装着されてあり、前記各圧電素子は励起されることにより前記サイドアームを選択的に動作させ、
ここで、前記サスペンションは、ディンプルを備えたロードビームを含み、当該ディンプルは使用中に前記回転板と係合し且つ当該回転板を支持する、
ことを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項２８】
ヘッドジンバルアセンブリに適用されるマイクロアクチュエータであって、
当該マイクロアクチュエータは、フレームと、圧電素子と、を含み、
前記フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、前記頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、前記サイドアームの底支持板に隣接する位置に形成されているアームメンバーと、を含み、
ここで、前記頂支持板は、回転板と、当該回転板と前記サイドアームとを連結する連結アームとを含み、前記圧電素子は、各サイドアーム上に装着されてあり、前記各圧電素子は励起されることにより前記サイドアームを選択的に動作させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項２９】
前記アームメンバーは、前記底支持板に向かって湾曲している、
ことを特徴とする請求項２８記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３０】
前記アームメンバーは、互いに対向するように延在し、前記底支持板と平行している、
ことを特徴とする請求項２８記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３１】
前記底支持板の厚さと前記サイドアームの高さはほぼ同じである、
ことを特徴とする請求項２８記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３２】
前記フレームは、セラミック材料若しくは金属材料から形成される、
ことを特徴とする請求項２８記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３３】
ヘッドジンバルアセンブリに適用されるマイクロアクチュエータであって、
当該マイクロアクチュエータは、フレームと、圧電素子と、を含み、
前記フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、前記頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記頂支持板は、回転板と、当該回転板と前記サイドアームとを連結する連結アームとを含み、前記圧電素子は、各サイドアーム上に装着されてあり、前記各圧電素子は励起されることにより前記サイドアームを選択的に動作させ、
ここで、前記各連結アームとサイドアームが互いに連結される位置には溝部が形成されている、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項３４】
前記溝部は、部分的なエッチング方式により形成されている、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３５】
前記溝部は、使用中においてスライダに対向するように連結アームの前表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３６】
前記溝部は、使用中においてスライダの反対面に向かうように連結アームの後表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３７】
前記底支持板の各サイドアームと連結する箇所には通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３８】
前記底支持板の各サイドアームと連結する箇所には溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３９】
前記底支持板の溝部は、部分的なエッチング方式により形成されている、
ことを特徴とする請求項３８記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４０】
前記底支持板の厚さと前記サイドアームの高さはほぼ同じである、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４１】
前記フレームは、セラミック材料若しくは金属材料から形成される、
ことを特徴とする請求項３３記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４２】
マイクロアクチュエータの製造方法であって、
一対のサイドアームと当該サイドアームと連結する底支持板を提供するステップと、
回転板と連結アームからなる頂支持板を提供するステップと、
圧電素子を提供し、且つ当該圧電素子を前記サイドアームに装着するステップと、
接着剤により頂支持板を前記２つのサイドアームに粘着するステップと、
前記接着剤を硬化してマイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４３】
マイクロアクチュエータの製造方法であって、
セラミック粉末材料を混合するステップと、
前記混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧するステップと、
一対のサイドアームと当該サイドアームと連結する底支持板を提供し、接着剤により頂支持板を前記サイドアームの間に接着することによりフレームを形成するステップと、
前記フレームを焼結することにより、前記頂支持板を前記サイドアームに固定するステップと、
圧電素子を提供し、且つ当該圧電素子を前記サイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４４】
前記焼結ステップにおいて、焼結温度は６００〜８００℃である、
ことを特徴とする請求項４３記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４５】
前記底支持板はセラミック材料から形成される、
ことを特徴とする請求項４３記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４６】
マイクロアクチュエータの製造方法であって、
セラミック粉末材料を混合するステップと、
前記混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧するステップと、
前記シート状材料を加工して、一対のサイドアーム、当該サイドアームと連結する底支持板、回転板及び当該回転板と連結する連結アームからなる頂支持板、を形成するステップと、
接着剤により前記頂支持板を前記サイドアームの間に接着することによりフレームを形成するステップと、
前記フレームを焼結することにより、前記頂支持板を前記サイドアームに固定するステップと、
圧電素子を提供し、且つ当該圧電素子を前記フレームのサイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４７】
ヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
圧電素子をマイクロアクチュエータのサイドアームに装着するステップと、
スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、
マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記スライダと前記サスペンションに電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、
前記スライダに対して性能テストを行うステップと、
前記ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【請求項４８】
ヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
圧電素子をマイクロアクチュエータのサイドアームに装着するステップと、
マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、
スライダを前記マイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションに電気的に接続するステップと、
前記スライダに対して性能テストを行うステップと、
前記ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【請求項４９】
ヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、
圧電素子をマイクロアクチュエータのサイドアームに装着するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、
スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションに電気的に接続するステップと、
前記スライダに対して性能テストを行うステップと、
前記ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含む、
ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録ディスクドライブ装置に係り、特に、ディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に適用されるマイクロアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブ装置は、磁気媒体を用いてデータを記録する装置としてよく利用されている。このディスクドライブ装置は、磁気媒体の上方に設けられた移動式の記録／再生ヘッドによって、該磁気媒体からのデータの記録／再生を選択的に行う装置である。
【０００３】
従来、ユーザは、磁気ディスク装置に対し、高記録密度化、記録／再生操作の迅速化及び高精度化を要望してきた。このため、磁気ディスク装置の各メーカは、例えば、磁気ディスクのトラック幅やトラックピッチを小さくしてトラックの密度を増加させ、間接的に磁気ディスクの記録容量を増加させることで、記録密度の高い磁気ディスクドライブ装置を鋭意開発してきた。ただし、トラック密度の増加に伴い高密度化した磁気ディスクに対して、迅速且つ高精度に記録／再生操作を行うために、記録／再生ヘッドに対する位置制御にも高精度化が要求されていた。しかしながら、従来の技術を利用して記録／再生ヘッドを迅速且つ高精度的に磁気ディスクに配置させることは、トラック密度の増加に伴い極めて難しくなってきている。このようなトラック密度のますますの増加に伴って、記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善させる技術が検討されている。
【０００４】
各メーカは記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善するために、第二駆動器（即ちマイクロアクチュエータ）を採用している。このマイクロアクチュエータは、１つの主駆動器と共に駆動することにより、記録／再生ヘッドの位置決め精度の向上、及び操作の迅速化を実現している。このマイクロアクチュエータが備えられたハードディスクドライブを二駆動器システムと呼んでいる。
【０００５】
従来、記録／再生操作の速度を高め、高密度の磁気ディスクでの記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現するために、様々な二駆動器システムが開発されてきた。このような二駆動器システムは、１つの主駆動器であるボイスコイルモータと、１つの副駆動器であるマイクロアクチュエータ（例えば、圧電素子マイクロアクチュエータ）と、を含む構成である。ボイスコイルモータはサーボ制御システムにより制御され、該サーボ制御システムは駆動アームを回転させる。この駆動アームは、記録／再生ヘッドを搭載しており、これにより該記録／再生ヘッドを記録媒体の特定のトラック上に位置決めする。圧電素子（ＰＺＴ素子）マイクロアクチュエータはボイスコイルモータ駆動器と共に使用されることで、記録／再生操作の迅速化、及び記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現している。すなわち、ボイスコイルモータ駆動器は、記録／再生ヘッドの位置決めを低い精度で祖調整し、圧電素子マイクロアクチュエータは記録媒体に対する記録／再生ヘッドの位置決めを高い精度で微調整する。これら２つの駆動器を用いることにより、高密度の磁気ディスクから情報の記録／再生操作を迅速且つ高精度に行うことができる。
【０００６】
従来、記録／再生ヘッドの位置決めに使用されるマイクロアクチュエータは圧電素子を含む構成である。このような圧電素子マイクロアクチュエータは、該マイクロアクチュエータ上の圧電素子を選択的に伸縮又は拡張するように該圧電素子を駆動させる電子回路構造を有している。圧電素子マイクロアクチュエータは、このような構造を有していることで、圧電素子の伸縮又は拡張によってマイクロアクチュエータを駆動させ、更には記録／再生ヘッドを動作させることができる。この記録／再生ヘッドの動作は、ボイスコイルモータ駆動器のみを使用している磁気ディスクドライブユニットと比べ、記録／再生ヘッドの位置をより迅速且つ高精度に調整することができる。このような従来例に関する圧電素子マイクロアクチュエータは、多くの特許文献に開示されている。例えば、発明の名称が「ヘッド素子の微小位置決め用アクチュエータ、該アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置、該アクチュエータの製造方法及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」である特許文献１や、発明の名称が「微小位置決め用アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」である特許文献２に開示されている。他の圧電素子マイクロアクチュエータの従来例としては、例えば、特許文献３及び特許文献４にも開示されている。
【０００７】
図１は、従来のディスクドライブユニットを示す図である。磁気ディスク１０１は、スピンドルモータ１０２上に装着され、このスピンドルモータ１０２の駆動で回転させられる。ボイスコイルモータアーム１０４にはヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１００が搭載されており、このヘッドジンバルアセンブリ１００はスライダ１０３を備えたマイクロアクチュエータ１０５を含み、このスライダ１０３には記憶／再生ヘッドが配置されている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）は、ボイスコイルモータアーム１０４の動作を制御し、更には、スライダ１０３が磁気ディスク１０１の表面で一つのトラックから他のトラックへ移動することを制御する。これにより、記憶／再生ヘッドは磁気ディスク１０１に対して情報の記録／再生を行うことができる。ディスクドライブユニットを駆動する場合は、記憶／再生の変換設備（transducer）が集積されているスライダ１０３と、回転する磁気ディスク１０１との間に空気流によって揚力が生じる。この揚力は、ヘッドジンバルアセンブリ１００のサスペンションに印加され、弾性力の大きさが同一で方向が相反する際には互いに平衡となる。これにより、ボイスコイルモータアーム１０４は、磁気ディスク１０１が回転する際に、その表面の上方に一定の浮上量が維持される。
【０００８】
図２は、図１における二駆動器を含むディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ１００を示す図である。さて、スライダ１０３は、ボイスコイルモータとヘッドジンバルアセンブリ１００の固有許容差のため、迅速且つ正確に位置決めを制御できないことがある。従って、記憶／再生ヘッドは、磁気ディスクからの情報を確実に記録／再生できないおそれもある。そこで、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５を提供することにより、スライダと記憶／再生ヘッドの位置決めを実行する制御精度を向上させている。具体的には、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、ボイスコイルモータよりも小さい幅度でスライダ１０３の位置を調整し、これによりボイスコイルモータとヘッドジンバルアセンブリ１００の共振許容差を補う。この圧電素子マイクロアクチュエータ１０５により、例えば、更に小さいトラックピッチに応用させることも可能となり、また、ディスクドライブ装置のトラック密度（ＴＰＩ、毎インチ当たりのトラック数）を５０％向上させると共に、スライダのシーク時間と位置決め時間を減少させることもできる。このようにして、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、ディスクドライブ装置内の情報記録ディスク表面の記録密度を大幅に向上させる。
【０００９】
また、図２に示すように、ヘッドスタックアセンブリ１００はフレキシャ１０８を有したサスペンション１０６を備えている。フレキシャ１０８は、圧電マイクロアクチュエータ１０５を搭載するためのサスペンションタング１１０とスライダ１０３を備えている。このフレキシャ１０８のサスペンションタング１１０の両側には外側に向いた二つの導線１１２、１１４が設置されている。各導線の一端は活動プレート１１６に接続され、もう一端は複数の導線１１８に接続されている。更に、この複数の導線１１８は、接続パッド１２０と相互連結している。
【００１０】
そして、図３に示すように、従来の圧電マイクロアクチュエータ１０５は金属フレーム１３０を有している。この金属フレーム１３０は、頂部プレート１３２と、底部プレート１３４と、該底部プレート１３４と前記頂部プレート１３２を連結するための両側のサイドアーム１３６、１３８を備えている。これら二つのサイドアーム１３６、１３８には圧電ユニット１４０、１４２が別々に装着されている。なお、スライダ１０３は頂部プレート１３２上に装着されている。
【００１１】
また、図４及び図５に示すように、圧電マイクロアクチュエータ１０５は、自身の金属フレーム１３０の底部プレート１３４を介して、サスペンションタング１１０上に装着される。この底部プレート１３４は、エポキシ樹脂接着剤若しくはレーザ溶接等の方式を用いてサスペンションタング１１０上に装着される。また、３つの電気接続ボール１５０（金ボール半田付け、若しくは、ハンダボール半田付け；gold ball bonding or solder ball bonding、 GBB or SBB）により、圧電マイクロアクチュエータ１０５は圧電ユニット１４０、１４２の両側のサスペンション導線１１８に固定される。また圧電マイクロアクチュエータ１０５は、複数のボール、例えば四つの電気接続ボール（ＧＢＢ若しくはＳＢＢ）１５２によって、スライダ１０３をサスペンション導線１１８に接続させることで、このスライダ１０３上にある記録／再生ユニットに電気接続させている。ここで、サスペンション導線１１８を介して圧電ユニット１４０、１４２に電圧を印加した場合、圧電ユニット１４０、１４２の収縮及び拡張によって、サイドアーム１３６、１３８の側面方向に湾曲が引き起される。このような湾曲現象によって、金属フレーム１３０はせん断の変形を生じることになり、金属フレーム１３０の形状が四角形から平行四辺形に変形する。従って、金属フレーム１３０は頂部プレート１３２の移動を引き起させることになる。更には、この頂部プレート１３２上に設置されているスライダ１０３を、磁気ディスクトラックに沿って移動させる、または側部方向に変位させることになり、記録／再生ヘッドの位置を正確に調整させることが可能となる。以上の方式により、スライダの位置移動を制御して、高精度な位置調整を行うことができる。
【００１２】
また、圧電素子１４０，１４２が変形する際にスライダ２１４の移動の自在性を確保するために、スライダ１０３の底辺とサスペンション１０６のサスペンションタング(suspension tongue)１１０の間には平行ギャップ１８０が形成されている。このサスペンション１０６のサスペンションロードビーム１９２には、サスペンションタング１１０を支持するディンプル１９０が設置されている。
【００１３】
図６は、圧電素子１４０,１４２に電圧を印加した際の圧電素子マイクロアクチュエータ１０５の動作状態を示す図である。例えば、第一の半周期において、マイクロアクチュエータ１０５のプラス性を有した圧電素子１４０にプラスのサイン電圧を印加した場合、この圧電素子１４０は収縮され、これによりサイドアーム１３６が波状に変形される。スライダ１０３は、頂支持板１３２に装着されているため、この変形により左側に移動若しくは揺動が引き起こされる。同じく第二の半周期において、マイクロアクチュエータ１０５のプラス性を有した圧電素子１４２にマイナスのサイン電圧を印加した場合、圧電素子１４２は収縮され、これによりサイドアーム１３８が波状に変形される。スライダ１０３はこの変形により右側に移動若しくは揺動が引き起こされる。もちろん、この動作は電気的な制御周期及び圧電素子の極性方向に依存し、その動作原理は既によく知られている。
【００１４】
圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、平行移動或いは揺動に似た方式で動作する。この方式において、圧電素子１４０，１４２は間欠的に伸縮されて、これにより圧電素子マイクロアクチュエータは波状に変形され、さらにスライダも揺動に似た方式で移動する。この間欠的な動作により、サスペンションタング１１０とサスペンションタング１１０に装着されている底支持板１３４の間には反作用力が発生する。このような反作用力によりサスペンションが共振され、このサスペンションの共振はディスクドライブ装置の性能、特に、サーボ帯域幅に影響を及ぼす。
【００１５】
例えば、図７は、従来の圧電素子マイクロアクチュエータの共振試験データを示す図である。同図に示すように、圧電素子マイクロアクチュエータが動作する（圧電素子を励起する）場合、サスペンションの一番大きな反作用力によってサスペンションの共振現象が発生する。曲線１６０は、サスペンションの基板が揺動又は励起される時に形成される共振特性を図示し、曲線１７０は、マイクロアクチュエータの圧電素子が励起される時に形成される共振特性を図示している。図に示すように、曲線１６０と曲線１７０は同じような形状を描いている。
【００１６】
従って、このような従来技術の欠点を解消する、改善されたシステムを提供することが望まれていた。
【特許文献１】特開２００２−１３３８０３号公報
【特許文献２】特開２００２−０７４８７１号公報
【特許文献３】米国特許６６７１１３１号
【特許文献４】米国特許６７００７４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、ヘッドジンバルアセンブリの共振性能を向上させたマイクロアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリに係り、このヘッドジンバルアセンブリは、マイクロアクチュエータと、スライダと、マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含む構成である。またマイクロアクチュエータはフレームと圧電素子を含む構成である。フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含む構成である。さらに頂支持板は回転板及びこの回転板とサイドアームとを連結する連結アームを含む構成である。圧電素子はサイドアーム上に装着されている。各圧電素子は励起されることによりサイドアームを選択的に動作させる。ここで、サスペンションはディンプルを備えているロードビームを含み、このディンプルは使用中に回転板と係合し且つこの回転板を支持する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、ディスクドライブ装置に係り、このディスクドライブ装置は、マイクロアクチュエータ、スライダ、及びマイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションからなるヘッドジンバルアセンブリと、ヘッドジンバルアセンブリと連結する駆動アームと、磁気ディスクと、磁気ディスクを駆動するスピンドルモータと、を含む構成である。またマイクロアクチュエータはフレームと圧電素子を含む構成である。フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、頂支持板と持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含む構成である。さらに頂支持板は回転板及びこの回転板とサイドアームとを連結する連結アームを含む構成である。圧電素子はサイドアーム上に装着されている。各圧電素子は励起されることによりサイドアームを選択的に動作させる。サスペンションはディンプルを備えているロードビームを含み、このディンプルは使用中に回転板と係合し、且つこの回転板を支持することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、マイクロアクチュエータに係り、このマイクロアクチュエータはフレームと圧電素子を含む構成である。フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、サイドアームの底支持板に隣接する位置に形成されているアームメンバーと、を含む構成である。また頂支持板は回転板と、この回転板とサイドアームとを連結する連結アームを含む構成である。さらに圧電素子はサイドアーム上に装着されており、各圧電素子は励起されることによりサイドアームを選択的に動作させる。
【００２１】
また、本発明は、マイクロアクチュエータに係り、このマイクロアクチュエータはフレームと圧電素子を含む構成である。フレームは、スライダを支持する頂支持板と、サスペンションと連結する底支持板と、頂支持板と底支持板を互いに連結する一対のサイドアームと、を含む構成である。ここで、頂支持板は回転板と、この回転板とサイドアームとを連結する連結アームとを含む構成である。さらに圧電素子はサイドアーム上に装着されており、各圧電素子は励起されることによりサイドアームを選択的に動作させる。また各連結アームのサイドアームと互いに連結される位置には溝部が形成されている。
【００２２】
また、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリの製造方法に係り、この方法は、圧電素子をマイクロアクチュエータの相応するサイドアームに装着するステップと、スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、スライダとサスペンションに電気的に接続するステップと、圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、スライダに対して性能テストを行うステップと、ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、もう１つのヘッドジンバルアセンブリの製造方法に係り、この方法は、圧電素子をマイクロアクチュエータのサイドアームに装着するステップと、マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、スライダとサスペンションに電気的に接続するステップと、スライダに対して性能テストを行うステップと、ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明はもう１つのヘッドジンバルアセンブリの製造方法に係り、この方法は、マイクロアクチュエータフレームをサスペンションに装着するステップと、圧電素子をマイクロアクチュエータのサイドアームに装着するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して電気的なテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着するステップと、スライダとサスペンションに電気的に接続するステップと、スライダに対して性能テストを行うステップと、ヘッドジンバルアセンブリを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明はマイクロアクチュエータの製造方法に係り、この方法は、一対のサイドアームとこのサイドアームと連結する底支持板を提供するステップと、回転板と連結アームからなる頂支持板を提供するステップと、圧電素子を提供し且つこの圧電素子をサイドアームに装着するステップと、接着剤により頂支持板を２つのサイドアームに接着するステップと、接着剤を硬化してマイクロアクチュエータを形成するステップと、マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明はマイクロアクチュエータの製造方法に係り、この方法は、セラミック粉末材料を混合するステップと、混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧するステップと、一対のサイドアームとこのサイドアームと連結する底支持板を提供し、接着剤により頂支持板をサイドアームの間に接着することによりフレームを形成するステップと、フレームを焼結することにより、頂支持板をサイドアームに固定するステップと、圧電素子を提供し且つこの圧電素子をサイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成するステップと、マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明はマイクロアクチュエータの製造方法に係り、この方法は、セラミック粉末材料を混合するステップと、混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧するステップと、シート状材料を加工して、一対のサイドアームと、このサイドアームと連結する底支持板と、回転板及びこの回転板とを連結する連結アームからなる頂支持板と、を形成するステップと、接着剤により頂支持板をサイドアームの間に接着することによりフレームを形成するステップと、フレームを焼結することにより、頂支持板をサイドアームに固定するステップと、圧電素子を提供し且つこの圧電素子をフレームのサイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成するステップと、マイクロアクチュエータを検査するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例について説明する。なお、添付した図面の中で、同一部分または相当する部分には同一の符号を付す。既述したように、本発明は、ヘッドジンバルアセンブリ内の共振性能を改善すると共に、マイクロアクチュエータの使用によりスライダを優れた精度で駆動させることを課題とする。また本発明は、回転式圧電素子マイクロアクチュエータを提供することにより、ヘッドジンバルアセンブリの共振性能を向上させる。ヘッドジンバルアセンブリの共振性能を向上させることにより、ディスクドライブ装置の性能特性も向上させることができる。
【００２９】
以下、ヘッドジンバルアセンブリに適用されるマイクロアクチュエータの幾つかの実施形態について説明する。なお、圧電素子マイクロアクチュエータは、図示したヘッドジンバルアセンブリの特定の構造にかかわらず、マイクロアクチュエータを備えることで共振性能を向上させるいずれかのディスクドライブ装置に適用できることは勿論である。即ち、本発明はいずれかの分野のいずれかのマイクロアクチュエータを含む適宜な装置に応用されることができる。
【００３０】
図８乃至図１３は、本発明の模範的な実施形態に係る圧電素子マイクロアクチュエータ２１２を含むヘッドジンバルアセンブリ２１０を示す図である。ヘッドジンバルアセンブリ２１０は、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と、スライダ２１４と、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２及びスライダ２１４を支持するサスペンション２１６と、を含む構成である。
【００３１】
図８，図１１，図１２に示すように、サスペンション２１６は、基板２１８と、ロードビーム２２０と、ヒンジ２２２と、フレキシャ２２４と、フレキシャ２２４上に位置する内外サスペンショントレース２２６、２２７と、を含む構成である。基板２１８は、サスペンション２１６をディスクドライブ装置のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動アームに連結させるための取付け孔２２８を備えている。この基板２１８の形状は、ディスクドライブ装置の配置及び種類によって異なっていてもよい。また基板２１８は、比較的に硬い材料又は剛性を備えた材料（例えば金属製等）により製造され、これによりサスペンション２１６を安定的にボイスコイルモータの駆動アームに固定させることができる。
【００３２】
ヒンジ２２２は、例えば半田付け等の方式により、基板２１８とロードビーム２２０上に連結される。図に示すように、このヒンジ２２２は、基板２１８の取付け孔２２８とマッチングする孔２３０を有している。またヒンジ２２２は、ロードビーム２２０を支持するために用いられる固持部材２３２を含む構成である。
【００３３】
ロードビーム２２０は、例えば半田付け等の方式により、ヒンジ２２２の固持部材２３２に固定されている。このロードビーム２２０には、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と係合するディンプル２３４が形成されている（図１０乃至図１２を参照）。図１０に示すように、ディンプル２３４はスライダ２１４の中心に位置している。
【００３４】
フレキシャ２２４は、例えば溶接又は重ね合わせ（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）等の方式により、ヒンジ２２２とロードビーム２２０に装着される。このフレキシャ２２４は頂部区域若しくはサスペンションタング２３８を含む構成であり、このサスペンションタング２３８は、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２をサスペンション２１６に固定するために使用される（図１０乃至図１２を参照）。フレキシャ２２４のサスペンショントレース２２６，２２７は、複数の接続パッド２４０（外部制御システムと連結する）と、スライダ２１４と、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２上の圧電素子２４２，２４３と、を電気的に接続する。これらのサスペンショントレース２２６、２２７はフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を適用することができ、適宜な数の導線が備えられている。
【００３５】
図９、図１０、図１２に示すように、接続パッド２４４は内部サスペンショントレース２２６に直接接続されて、当該内部サスペンショントレース２２６を圧電素子２４２，２４３の接続パッド２４６に電気的に接続させる。同様に、接続パッド２４８は外部サスペンショントレース２２７に直接接続されて、当該外部サスペンショントレース２２７をスライダ２１４上の接続パッド２５０に電気的に接続させる。
【００３６】
ディスクドライブ装置はボイスコイルモータを備えており、このボイスコイルモータにより駆動アームが回転制御され、更には、ヘッドジンバルアセンブリ２１０を駆動制御させる。従って、スライダ２１４及び記録／再生ヘッドは、ディスクドライブ装置の磁気ディスクのトラック上で動作することができる。圧電素子マイクロアクチュエータ２１２により、ディスクドライブ装置の迅速且つ正確な位置決め制御を実現させ、更にはスライダ動作中のシーク時間と位置決め時間を減少させることもできる。このように圧電素子マイクロアクチュエータ２１２を装着したディスクドライブ装置は、二駆動システムを形成しており、記録／再生ヘッドに対して、ボイスコイルモータが低精度な位置調整を行い、圧電素子マイクロアクチュエータが高精度な位置調整を行う構成とすることができる。
【００３７】
図１２、図１３は、スライダ２１４及びサスペンション２１６から圧電素子マイクロアクチュエータ２１２を分離した斜視図である。同図に示すように、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、マイクロアクチュエータフレーム２５２と、このマイクロアクチュエータのフレーム２５２のサイドアームに装着されている圧電素子２４２、２４３と、を含む構成である。
【００３８】
マイクロアクチュエータフレーム２５２は、頂支持板２５４と、底支持板２５６と、頂支持板２５４及び底支持板２５６を連結するサイドアーム２５８，２５９と、を含む構成である。頂支持板２５４は、回転板２６０と、回転板２６０を支持してサイドアーム２５８，２５９に連結する連結アーム若しくは連結ブリッジ２６２，２６４と、を備えている。なお、マイクロアクチュエータフレーム２５２は、金属材料から形成されることが好ましいが、いずれかの適宜な材料（例えば、セラミック材料）から形成されてもよい。
【００３９】
サイドアーム２５８，２５９は、頂支持板２５４と底支持板２５６を介し相対して形成されている。図に示すように、底支持板２５６と連結するサイドアーム２５８，２５９の間には内凹部（inner notch）若しくはスペース２５７が形成されている。これような構造によりサイドアーム２５８，２５９は、より大きくて効率的な長さと、より広い動作自由度を持つことができる。
【００４０】
図１２に示すように、連結ブリッジ２６２は曲線構造を有し、且つ相反する端部２６２ａ、２６２ｂを備え、連結ブリッジ２６４は曲線構造を有し、且つ相反する端部２６４ａ、２６４ｂを備えている。端部２６２ａ、２６４ａは回転板２６０と連結し、また端部２６２ｂ、２６４ｂは、相対するサイドアーム２５８，２５９に連結されている。本実施例において、端部２６２ｂ、２６４ｂはＹ軸上の同じ位置で相対するサイドアーム２５８，２５９に連結されており、即ち、端部２６２ｂ、２６４ｂの連結点から相対するサイドアーム２５８，２５９の末端までの距離は同一になっている。また端部２６２ａ、２６４ａは回転板２６０の中心を対称軸として点対称にこの回転板２６０に連結されている。即ち、端部２６２ａ、２６４ａの連結点は、回転板２６０の重心に対して対称となるように設けられている。圧電素子２４２，２４３が使用中に励起された場合、このような構造により、回転板２６０はその重心を中心として回転する。なお、連結ブリッジ２６２，２６４は他の適宜な形状や連結構造に形成されてあってもよい。
【００４１】
マイクロアクチュエータフレーム２５２のサイドアーム２５８，２５９の外側表面には、圧電素子２４２，２４３が装着されている。この圧電素子２４２，２４３には接続パッド２４６（例えば、２つ）が設置されている。この接続パッドは圧電素子２４２，２４３を内部サスペンショントレース２２６上に電気的に接続するために使用される。各圧電素子２４２，２４３は、セラミック圧電素子、薄膜圧電素子、若しくは、ＰＭＮ−ＰＴ圧電素子等を適用でき、また単層構造若しくは多層構造を適用することもできる。
【００４２】
図９、図１０、図１２に示すように、底支持板２５６は、マイクロアクチュエータフレーム２５２をサスペンション２１６に装着するために用いられる。具体的には、底支持板２５６は、エポキシ接着剤、樹脂、若しくはレーザー溶接等の方式により、フレキシャ２２４の頂部区域又はサスペンションタング２３８上に固定されている。また、圧電素子２４２，２４３上に設置されている圧電接続パッド２４６（例えば、２つの接続パッド）は、電気接続ボール２６６（金ボール半田付け又はハンダボール半田付け；GBB or SBB）により、内部サスペンショントレース２２６の接続パッド２４４に電気的に連結されている。これにより、内部サスペンショントレース２２６を通じて圧電素子２４２，２４３に電圧を印加させる。
【００４３】
本実施形態において、内部サスペンショントレース２２６の１つの接続パッド２４４は、電極部２７０及び接地部２７２（ground part）を含む構成である（図１２を参照）。接続パッド２４４は、接地部２７２によりサスペンション２１６（例えば、ステンレス材料からなる）を接地させ、また複数の接続パッド２４０により、内部サスペンショントレース２２６の１本のトレースを圧電素子２４２，２４３に連結させることで、これらの接続パッド２４０と外部制御システムとの連結が確保される。
【００４４】
頂支持板２５４は、マイクロアクチュエータフレーム２５２をスライダ２１４上に固定させる。具体的には、回転板２６０は、重合体積層、エポキシ層、若しくは、金属層からなる階段部２７２に構成される。スライダ２１４は、回転板２６０の階段部２７４に部分的に装着され、これにより圧電素子マイクロアクチュエータ２１２が動作する場合、スライダ２１４と連結アーム或は連結ブリッジ２６２，２６４が当接せず、若しくは互いの干渉が防止される。また、スライダ２１４上の複数の接続パッド２５０（例えば６つの接続パッド）は、例えば電気接続ボール２７８（金ボール半田付け又はハンダボール半田付け；GBB or SBB）により、頂支持部２７６の接続パッド２４８に電気的に連結される。これにより、頂支持部２５４をスライダ２１４に接続させ、またスライダ２１４及びその記録／再生ヘッドをサスペンション２１６の外部サスペンショントレース２２７に電気的に接続させる。
【００４５】
本実施形態において、各外部サスペンショントレース２２７は、それぞれスライダ２１４の側辺と隣接する湾曲部２６８を含む構成である。圧電素子マイクロアクチュエータ２１２が動作する場合、このような構造は、外部サスペンショントレース２２７の剛性により発生した応力を逃すのに役立ち、従って、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２が更にスムーズに動作させることができる。
【００４６】
また、サスペンションロードビーム２２０のディンプル２３４は回転板２６０の重心を支持している。これにより、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２とディンプル２３４の間には平行ギャップがなくなり、従って容易に製造することができる。この構造は従来の技術と異なり、具体的にはギャップを制御する、或いはサスペンションタングの剛性を制御することによってサスペンションタングの変形を防止する必要がなくなる。
【００４７】
本実施形態において、スライダ２１４は、頂支持板２５６の回転板２６０に装着され、これによりスライダ２１４の重心と回転板２６０の重心が充分に重なり合うことになる。また、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の底支持板２５４はサスペンションタング２３８上に装着され、これにより回転板２６０の重心とサスペンション２１６のディンプル２３４が充分に重なり合うことになる。圧電素子２４２，２４３を励起させることで回転板２６０を回転する場合、スライダ２１４及び回転板２６０は、この構造によりサスペンションのディンプル２３４を中心として回転することができる。
【００４８】
図１４（ａ）は，圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の２つの圧電素子２４２，２４３の間の電気的な１つの連結構造を示す図であり、図１４（ｂ）はその動作電圧を示す図である。同図に示すように、これらの圧電素子２４２，２４３は、同じ極化方向を有し、且つ共用接地端子を有している。そして、圧電素子２４２，２４３を駆動させるためにサイン電圧が印加される。図１５（ａ）は、弛緩状態になっている圧電素子マイクロアクチュエータ２１２を示し、図１５（ｂ）は、電圧を印加後の圧電素子マイクロアクチュエータ２１２を示す図である。図１５（ｂ）に示すように、駆動電圧が第一の半周期になった場合、圧電素子２４２，２４３は収縮され、２つのサイドアーム２５８，２５９が外側に向かって湾曲される。２つの連結ブリッジ２６２，２６４は回転板２６０の重心に対して、お互いに離れるように回転板２６０に連結されており、また回転板２６０上に装着されたスライダ２１４は、重心を中心として右側に回転される。電圧が第二の半周期になった場合、圧電素子２４２，２４３は復元若しくは拡張され、またスライダ２１４も回転しながら元に戻される。
【００４９】
図１６（ａ）は、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の２つの圧電素子２４２，２４３の間の電気的な他の連結構造を示す図であり、図１６（ｂ）はその動作電圧を示す図である。同図に示すように、これらの圧電素子２４２，２４３は、相反する極化方向を有し、また同じ接地端子を有している。そして、２つの異なるサイン電圧を圧電素子２４２，２４３に印加し、これにより圧電素子２４２，２４３をそれぞれ駆動させる。駆動電圧が第一の半周期になった場合、圧電素子２４２，２４３のうち一方がプラス性の極化方向を持ち、もう一方の圧電素子はマイナス性の極化方向を持つ。これにより圧電素子２４２，２４３は収縮され、２つのサイドアーム２５８，２５９が外側に向かって湾曲される。２つの連結ブリッジ２６２，２６４は回転板２６０の重心に対して、お互いに離れるように回転板２６０に連結されており、また回転板２６０の上に装着されたスライダ２１４は、重心を中心として右側に回転される（図１５（ｂ）を参照）。電圧が第二の半周期になった場合、圧電素子２４２，２４３は復元若しくは拡張され、またスライダ２１４も回転しながら元に戻される。
【００５０】
図１７、図１８は圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の共振テストのデータを示す図であり、図１７は共振増幅率を示し、図１８は共振位相を示している。図に示すように、曲線２８０，２８４はサスペンションの基板が揺動又は励起される時の共振増幅率と位相を示している。曲線２８２，２８６は圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の圧電素子２４２，２４３が励起される時の共振増幅率と位相を示している。圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、従来の揺動方式ではなく回転方式により動作するため、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の動作過程において、サスペンションには更に小さい反作用力が印加され、これにより共振性能が向上されるようになった。即ち、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、図７に示す従来のモデルのように、サスペンション共振モデルが形成されない。これにより圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、ディスクドライブ装置の性能特性を顕著に改善させ、また高いサーボ帯域幅を達成させることができる。
【００５１】
同様に、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は従来の揺動方式ではなく回転方式により動作するため、サスペンション構造、特にサスペンションタングの構造の簡素化を図ることができる。これによりサスペンションの製造が簡単になり、製造コストの低減を図ることができる。また、荷重を減らすことにより、ヘッドジンバルアセンブリの静態及び動態性能（例えば、防振性能）を向上させることができる。
【００５２】
図１９は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ３１２を示す図である。この実施形態において、剛性材料若しくは剛性塊３９０（金属材料から構成される）は、マイクロアクチュエータフレーム２５２のサイドアーム２５８と２５９の間に装着され、また底支持板２５６により支持されている。圧電素子マイクロアクチュエータ３１２が動作する時、このような構造はサイドアーム２５８と２５９の不協調な変形を防止することができる。圧電素子マイクロアクチュエータ３１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ３１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５３】
図１９ａは、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ３１２ａを示す図である。このマイクロアクチュエータ３１２ａは、図１９に示すマイクロアクチュエータ３１２と類似しており、実施形態において異なる点は、底支持板２５６ａの厚さがサイドアーム２５８、２５９の高さと同一に設置されている点である。圧電素子マイクロアクチュエータ３１２ａが動作する時、このような構造や材料はサイドアーム２５８と２５９の不協調な変形を防止することができる。
【００５４】
図２０は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ４１２を示す図である。この実施形態において、マイクロアクチュエータフレーム２５２のサイドアーム２５８，２５９の底支持板２５６に隣接する箇所には、アームメンバー４９２，４９４（arm member）が形成されている。同図に示すように、これらのアームメンバー４９２，４９４は底支持板２５６に向けて湾曲され、また底支持板２５６と接合する自由端を備えている。このような構造はサイドアーム２５８と２５９の不協調な変形を防止することができる。圧電素子マイクロアクチュエータ４１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ４１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５５】
図２１は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ５１２を示す図である。この実施形態において、マイクロアクチュエータフレーム２５２のサイドアーム２５８，２５９の底支持板２５６に隣接する箇所には、アームメンバー５９２，５９４が形成されている。同図に示すように、これらのアームメンバー５９２，５９４は互いに対向して延在され、また底支持板２５６とほぼ平行している。またこれらのアームメンバー５９２，５９４は、互いに接合する自由端を備えている。このような構造はサイドアーム２５８と２５９の不協調な変形を防止することができる。圧電素子マイクロアクチュエータ５１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ５１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５６】
図２２は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ６１２を示す図である。この実施形態において、各連結ブリッジ２６２，２６４との連結部位に隣接する箇所には、例えば部分的なエッチング方式により溝部６９６が形成されている（溝部６９６の一方だけを図示している）。図に示すように、この溝部６９６は、使用中においてスライダ２１４に対向するように連結ブリッジ２６２，２６４の前表面若しくは内表面に形成される。このように部分的に形成された溝部６９６は、成型過程を容易にすることができる。圧電素子マイクロアクチュエータ６１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ６１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５７】
図２３は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ７１２を示す図である。この実施形態において、各連結ブリッジ２６２，２６４のサイドアーム２５８，２５９との連結部位に隣接する箇所には、例えば部分的なエッチング方式により溝部７９６が形成されている。図に示すように、この溝部７９６は、使用中においてスライダ２１４の反対面に向かうように連結ブリッジ２６２，２６４の後表面に形成される。このように部分的に形成された溝部７９６は成型過程を容易にさせることができる。圧電素子マイクロアクチュエータ７１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ７１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５８】
図２４は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ８１２を示す図である。この実施形態において、底支持板２５６は、サイドアーム２５８，２５９との連結部位に隣接する箇所に通孔８９８が形成されている（通孔８９８の一方だけを図示している）。これらの通孔８９８は、圧電素子マイクロアクチュエータ８１２が動作する時、連結剛性を低減させる効果がある。圧電素子マイクロアクチュエータ８１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ８１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００５９】
図２５は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ９１２を示す図である。この実施形態において、底支持板２５６は、サイドアーム２５８，２５９と隣接する箇所に、例えば部分的なエッチング方式による溝部９８８が形成されている。これらの溝部９８８は、圧電素子マイクロアクチュエータ９１２が動作する時、連結剛性を低減させる効果がある。圧電素子マイクロアクチュエータ９１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ９１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００６０】
図２６は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ１０１２を示す図である。この実施形態において、底支持板２５６は、サイドアーム２５８，２５９と隣接する箇所に、例えば部分的なエッチング方式による溝部１０８８が形成されている。また、各連結ブリッジ２６２，２６４のサイドアーム２５８，２５９との連結部位に隣接する箇所には、例えば部分的なエッチング方式により溝部１０９６が形成されている（溝部１０９６の一方だけを図示している）。図に示すように、この溝部１０９６は、使用中においてスライダ２１４に対向するように連結ブリッジ２６２，２６４の前表面若しくは内表面に形成される。これらの溝部１０８８、１０９６は、圧電素子マイクロアクチュエータ１０１２が動作する時、連結剛性を低減させる効果がある。圧電素子マイクロアクチュエータ１０１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ１０１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００６１】
図２７は、本発明の別の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ１１１２を示す図である。この実施例において、底支持板２５６は、サイドアーム２５８，２５９と隣接する箇所に通孔１１９８が形成されている（通孔１１９８の一方だけを図示している）。なお、各連結ブリッジ２６２，２６４のサイドアーム２５８，２５９との連結部位に隣接する箇所には、例えば部分的なエッチング方式により溝部１１９６が形成されている（溝部１１９６の一方だけを図示している）。図に示すように、溝部１１９６は、使用中においてスライダ２１４に対向するように連結ブリッジ２６２，２６４の前表面若しくは内表面に形成される。これらの通孔１１９８及び溝部１１９６は、圧電素子マイクロアクチュエータ１１１２が動作する時、連結剛性を低減させる効果がある。圧電素子マイクロアクチュエータ１１１２のその他の部材は、記述した圧電素子マイクロアクチュエータ２１２と基本的に同じなので、ここではマイクロアクチュエータ２１２と同じ符号を付して表示する。構造において少し異なる点があるが、圧電素子マイクロアクチュエータ１１１２と圧電素子マイクロアクチュエータ２１２は、実質的に同様の動作原理である。
【００６２】
図２２乃至図２７に示す通孔または溝部は、いずれかの適宜な組み合わせによりマイクロアクチュエータフレーム２５２に形成されることが可能である。また、これらの通孔または溝部には、圧電素子マイクロアクチュエータが動作する時の連結剛性を低減させる適宜な構造があることはもちろんである。
【００６３】
図２８は、本発明の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。工程開始後（図２８のステップ１）に、圧電素子をマイクロアクチュエータフレームに取り付ける（図２８のステップ２）。このマイクロアクチュエータフレーム及び圧電素子は、図８乃至図２７に示した実施形態の構造を持つことができる。次に、スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着する（図２８のステップ３）。続いて、マイクロアクチュエータフレームをヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに装着する（図２８のステップ４）。このマイクロアクチュエータフレームは、図８乃至図１２に示す方式によりサスペンションに装着される。続いて、圧電素子とスライダをサスペンションに電気的に接続する（図２８のステップ５及びステップ６）、また圧電素子に対して電気的なテスト、及びスライダに対して性能テストを行う（図２８のステップ７及びステップ８）。最後に、組み合わせに対して検査を行い（図２８のステップ９）、これにより、製造及び組立の工程が終了する（図２８のステップ１０）。
【００６４】
図２９は、本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。工程開始後（図２９のステップ１）に、圧電素子をマイクロアクチュエータフレームに取り付ける（図２９のステップ２）。このマイクロアクチュエータフレーム及び圧電素子は、図８乃至図２７に示した実施形態の構造を持つことができる。次に、このマイクロアクチュエータフレームをヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに装着する（図２９のステップ３）。このマイクロアクチュエータフレームは、図８乃至図１２に示す方式によりサスペンションに装着される。続いて、圧電素子をサスペンションに電気的に接続し（図２９のステップ４）、また圧電素子に対して電気的なテストを行う（図２９のステップ５）。次に、スライダを該マイクロアクチュエータフレームに装着する（図２９のステップ６）。続いて、スライダをサスペンションに電気的に接続し（図２９のステップ７）、またスライダに対して性能テストを行う（図２９のステップ８）。最後に、組み合わせに対して検査を行い（図２９のステップ９）、これにより製造及び組立の工程が終了する（図２９のステップ１０）。
【００６５】
図３０は、本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。工程開始後（図３０のステップ１）に、マイクロアクチュエータフレームをヘッドジンバルアセンブリのサスペンションに装着する（図３０のステップ２）。このマイクロアクチュエータフレームは、図８乃至図２７に示す構造を持ち、また図８乃至図２７に示す方式によりサスペンションに装着される。次に、圧電素子をマイクロアクチュエータフレームに装着する（図３０のステップ３）。このマイクロアクチュエータフレームは図８乃至図２７に示す実施形態における構造を持つことができる。続いて、圧電素子をサスペンションに電気的に接続し（図３０のステップ４）、また、圧電素子に対して電気的なテストを行う（図３０のステップ５）。続いて、スライダをマイクロアクチュエータフレームに装着する（図３０のステップ６）。さらに、スライダをサスペンションに電気的に接続し（図３０のステップ７）、またスライダに対して性能テストを行う（図３０のステップ８）。最後に、組み合わせに対して検査を行い（図３０のステップ９）、これにより製造及び組立の工程が終了する（図３０のステップ１０）。
【００６６】
図３１に示すように、本発明の実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造方法では、工程開始後（ステップ４００）に、まず一対のサイドアームと、このサイドアームと連結する底支持板を提供する（ステップ４０１）。また、回転板と連結アームからなる頂支持板を提供する（ステップ４０２）。続いて、圧電素子を提供し、且つこの圧電素子をサイドアームに装着する（ステップ４０３）。その後、接着剤により頂支持板を２つのサイドアームの間に接着する（ステップ４０４）。この接着剤を硬化させて、マイクロアクチュエータを形成する（ステップ４０５）。さらにマイクロアクチュエータを検査し（ステップ４０６）、これにより製造工程が終了する（ステップ４０７）。
【００６７】
図３２は、上記製造方法を詳細に説明するための図である。まず、回転板４１７及び回転板４１７の両側に形成されている連結アーム４１８を含む頂支持板４１６を提供する。同時に、底支持板４１１及びこの底支持板４１１の両側にそれぞれ連結されている一対のサイドアーム４１３を提供する。その後、圧電素子４１４を提供し、且つこの圧電素子４１４をサイドアーム４１３に装着する。その後、サイドアーム４１３の内側に接着剤４１５（例えば、エポキシ接着剤）を塗布し（頂支持板４１６の連結アーム４１８のエッジに塗布する、若しくは両方に塗布することもできる）、また頂支持板４１６を２つのサイドアーム４１３の間に配置することで、頂支持板４１６と２つのサイドアーム４１３が接着剤４１５により連結される。その後、接着剤４１５を硬化させて、頂支持板４１６を固定させる。最後に、この部品を検査する。
【００６８】
図３３に示すように、本発明の他の実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造方法では、工程開始後（ステップ５００）、まずセラミック粉末材料を混合する（ステップ５０１）。その後、混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧する（ステップ５０２）。シート状材料を加工して、回転板及びこの回転板と連結する連結アームからなる頂支持板を形成する（ステップ５０３）。また、一対のサイドアームとこのサイドアームと連結する底支持板を提供し、接着剤によって頂支持板をサイドアームの間に接着することによりフレームを形成する（ステップ５０４）。さらにフレームを焼結することにより、頂支持板をサイドアームに固定する（ステップ５０５）。圧電素子を提供し、且つこの圧電素子をサイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成する（ステップ５０６）。最後に、マイクロアクチュエータを検査し（ステップ５０７）、これにより製造工程が終了する（ステップ５０８）。
【００６９】
なおステップ５０５において、焼結温度を６００〜８００℃に設置することが好ましい。この温度範囲の場合、焼結工程を充分に実施することができ、これにより焼結品質を確保することができる。ここで、頂支持板、サイドアーム、及びサイドアームと連結する底支持板はセラミック材料から形成されるため、焼結工程により、両者が固く固定されてマイクロアクチュエータを形成することができる。
【００７０】
図３４に示すように、本発明の他の実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造方法では、まず、セラミック粉末材料を混合する（ステップ６０１）。混合したセラミック粉末材料をシート状材料に押圧する（ステップ６０２）。シート状材料を加工して、一対のサイドアーム、このサイドアームと連結する底支持板、回転板、この回転板と連結する連結アームからなる頂支持板、を形成する（ステップ６０３）。その後接着剤により、頂支持板をサイドアームの間に接着することによりフレームを形成する（ステップ６０４）。フレームを焼結することにより、頂支持板をサイドアームに固定する（ステップ６０５）。圧電素子を提供し、且つこの圧電素子をフレームのサイドアームに装着することによりマイクロアクチュエータを形成する（ステップ６０６）。最後に、マイクロアクチュエータを検査する（ステップ６０７）。
【００７１】
本発明の幾つかの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータ２１２、３１２、３１２a、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２、９１２、１０１２、１１１２を含むヘッドジンバルアセンブリ２１０は、ディスクドライブ装置（ＨＤＤ）に適用されることができる。このディスクドライブ装置は、図１に示す構造を適用することができる。ディスクドライブ装置の構造、動作及び製造プロセスは、当業者に広く周知されている技術であるため、それに対しての説明は省略する。圧電素子マイクロアクチュエータは、これを利用するいずれかの圧電素子マイクロアクチュエータを備えたディスクドライブ装置、若しくは圧電素子マイクロアクチュエータを備えた何れかの装置に応用することができる。具体的には、この圧電素子マイクロアクチュエータは、高い回転速度（ＲＰＭ）を備えたディスクドライブ装置に適用されることができる。
【００７２】
以上、好ましい実施形態に従って本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱せずに様々な変形が可能であり、そして本発明は本明細書に記載した細部に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来のディスクドライブユニットの斜視図である。
【図２】従来のヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。
【図３】図２におけるヘッドジンバルアセンブリのスライダ及び圧電素子マイクロアクチュエータの斜視図である。
【図４】図２に示すヘッドジンバルアセンブリの局部の斜視図である。
【図５】図２に示すヘッドジンバルアセンブリの側面図である。
【図６】図２におけるヘッドジンバルアセンブリのスライダ及び圧電素子マイクロアクチュエータの使用状態を示す上面図である。
【図７】従来の圧電素子マイクロアクチュエータの共振試験データを示すグラフである。
【図８】本発明の１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータを含むヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。
【図９】図８に示すヘッドジンバルアセンブリの局部の斜視図である。
【図１０】図８に示すヘッドジンバルアセンブリの局部の側面図である。
【図１１】図８に示すヘッドジンバルアセンブリのサスペンションの分解斜視図である。
【図１２】図８に示すヘッドジンバルアセンブリの分解斜視図である。
【図１３】図８に示すヘッドジンバルアセンブリの中で、圧電素子マイクロアクチュエータとスライダを除去した後の分解斜視図である。
【図１４】本発明の１つの実施形態における図８に示す圧電素子マイクロアクチュエータの圧電素子を示す図であり、（ａ）は圧電素子の間の電気的な連結構造、（ｂ）圧電素子に印加した電圧を示す図である。
【図１５】図８に示すヘッドジンバルアセンブリのスライダと圧電素子マイクロアクチュエータを示す上面図であり、（ａ）弛緩状態、（ｂ）電圧を供給した状態を示す図である。
【図１６】本発明のもう１つの実施形態における図８に示す圧電素子マイクロアクチュエータの圧電素子を示す図であり、（ａ）は圧電素子の間の電気的な連結構造、（ｂ）圧電素子に印加したもう１つの電圧を示す図である。
【図１７】図８に示す圧電素子マイクロアクチュエータの共振増幅率の試験データを示すグラフである。
【図１８】図８に示す圧電素子マイクロアクチュエータの共振位相の試験データを示すグラフである。
【図１９】本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図１９ａ】本発明の１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２０】本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２１】本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２２】本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２３】本発明の他の実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの底部から見た斜視図である。
【図２４】本発明のもう１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２５】本発明のもう１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２６】本発明のもう１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２７】本発明のもう１つの実施形態における圧電素子マイクロアクチュエータの上部から見た斜視図である。
【図２８】本発明の実施形態における製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の他の実施形態における製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【図３０】本発明のもう１つの実施形態における製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の１つの実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【図３２】１つのマイクロアクチュエータの分解斜視図を示し、図３１に示すマイクロアクチュエータの製造及び装備フローチャートを説明するための図である。
【図３３】本発明の他の実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【図３４】本発明の他の実施形態におけるマイクロアクチュエータの製造及び組立の工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
２１０：ヘッドジンバルアセンブリ、２１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、２１４：スライダ、２１６：サスペンション、２１８：基板、２２０：ロードビーム、２２２：ヒンジ、２２４：フレキシャ、２２６：サスペンショントレース、２３４：ディンプル、２３８：サスペンションタング、２４２、２４３：圧電素子、２５２：マイクロアクチュエータフレーム、２５４：頂支持板、２５６：底支持板、２５８、２５９：サイドアーム、２６０：回転板、２６２、２６４：連結ブリッジ、
３１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、３９０：剛性材料、
４１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、４９２、４９４：アームメンバー、
５１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、５９２、５９４：アームメンバー、
６１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、６９６：溝部、
７１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、７９６：溝部、
８１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、８９８：通孔、
９１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、９８８：溝部、
１０１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、１０８８、１０９６：溝部、
１１１２：圧電素子マイクロアクチュエータ、１１９６：溝部、１１９８：通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007179727.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１９ａ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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