(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクの所望の位置に位置決めするためにヘッドを微小移動させる微小移動機構であって、
回転軸周りに揺動するアームとヘッドを支持するサスペンションに固定されて前記サスペンションを前記アームに接続するベースと、
前記ベース上の前記サスペンションが接続される面と反対の面に設けられ、前記ベースを変形させる駆動部とを有し、
前記ベースは、前記アームに対して固定された固定側と、当該固定側に対して変形可能な可動側に分離され、
前記駆動部は、
一方は前記ベースの固定側に、他方は前記ベースの可動側に設けられ、厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する対の剪断型圧電素子と、
前記対の剪断型圧電素子を接続する圧電素子結合板とを有することを特徴とする微小移動機構。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記ベース上に設けられた二対の前記剪断型圧電素子と、
前記各対の剪断型圧電素子をそれぞれ接続する一対の圧電素子結合板とを有することを特徴とする請求項１記載の微小移動機構。
【請求項３】
前記一対の圧電素子結合板の各々は前記剪断型圧電素子の一部を露出し、前記アームを駆動するための配線パターンとの接合部に前記圧電素子の露出部が結線されていることを特徴とする請求項２記載の微小移動機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の微小移動機構を有することを特徴とするディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にヘッドの駆動機構に係り、特にヘッドを微小移動させる機構に関する。本発明は、例えば、複数枚の磁気ディスクを駆動するハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネット等の急速な発達に伴い、利用される電子情報量は爆発的な勢いで増加している。このため、ＨＤＤに代表される磁気ディスク装置は大量の情報を保存しておくため、小型、大容量化への要求がますます高まっている。ＨＤＤの小型・大容量化を進めるためには、単位長さ当たりのデータトラック数（ＴＰＩ）の増加、つまり、トラックの幅を狭くすることが不可欠である。また、狭いトラックに対してデータの読み書きが正確に行うためには、ヘッドの位置決め精度を一層向上させる必要がある。
【０００３】
位置決め精度を向上する有効な手段として、従来のヘッドアクチュエータ機構に加え、ヘッド素子（又はヘッド素子を備えたスライダ、若しくはスライダを支持するサスペンション）を微小に駆動する手段を備えた、いわゆるマイクロアクチュエータが提案されている。本発明者は、このようなマイクロアクチュエータの一例として圧電素子の剪断変形を利用したアクチュエータを公開特許２００１年第４３６４１号公報において提案している。かかるアクチュエータは、ヘッド素子を支持するサスペンション、圧電素子の変形に伴って変形するヒンジプレートと、一対の圧電素子及び電極、アクチュエータベース、アクチュエータベースを支持するアームを含む積層構造を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の剪断型圧電アクチュエータは以下の問題を有していた。
【０００５】
第１に、積層構造からアクチュエータの公差は各部材の寸法公差に依存し、必然的にばらつきが大きかった。このため、サスペンションの良好な取り付け寸法精度を得ることが難しく、複数枚のディスクを搭載することが困難になったり、スライダがディスクに当接するバネ圧も変動したりする。また、一対の圧電素子の厚さが異なれば、サスペンションはアーム取り付け面に対して傾斜して固定されるおそれもあった。スライダによるバネ圧の変動やサスペンションの傾斜は、クラッシュ（ディスクに傷をつけること）の発生や位置決め精度の低下をもたらしたりする。
【０００６】
第２に、従来の剪断型圧電アクチュエータは微小変形量（ストローク）を大きくすることが困難であった。例えば、圧電素子の縦効果を利用するアクチュエータは、積層することによりストロークを大きくすることができることが知られているが、剪断型素子は製造上の理由から積層化が難しく、ストロークを大きくすることが困難であった。微小変形量の範囲外のトラックにアクセスするにはボイスコイルモータの移動が必要であり、これではヘッドの位置決め速度の低下を招く。また、大きなストロークはセトリング（ヘッド位置決め動作における目標位置への整定動作）に必要な時間を短縮し、セトリングの高速化に効果的である。また、ストロークが小さいと外部振動などの外乱に対して飽和して所望の特性が得られないという問題も有する。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決する新規かつ有用な微小移動機構を提供することを概括的な目的とする。
【０００８】
より特定的には、本発明は、サスペンションの取り付け寸法精度の良い微小移動機構を提供することを例示的な目的とする。
【０００９】
また、本発明は、増加したストロークを可能にする微小移動機構を提供することを別の例示的な目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての微小移動機構は、ディスクの所望の位置に位置決めするためにヘッドを微小移動させる微小移動機構であって、回転軸周りに揺動するアームとヘッドを支持するサスペンションに固定されて前記サスペンションを前記アームに接続するベースと、前記ベース上の前記サスペンションが接続される面と反対の面に設けられ、前記ベースを変形させる駆動部とを有し、前記ベースは、前記アームに対して固定された固定側と、当該固定側に対して変形可能な可動側に分離され、前記駆動部は、一方は前記ベースの固定側に、他方は前記ベースの可動側に設けられ厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する対の剪断型圧電素子と、前記対の剪断型圧電素子を接続する圧電素子結合板とを有することを特徴とする。かかる微小移動機構は、ベースが変形可能でヒンジプレートの機能を兼ねているので、サスペンションの取り付け公差のばらつきを低減することができる。サスペンションの取り付け公差のばらつきを低減することは、サスペンションを設計値に近い精度で取り付け可能であることを意味する。従って、コンタクトスタートストップ方式などサスペンションがディスクに一定の弾性力を印加する場合の弾性力が設計値に近くなり、クラッシュの発生や位置決め精度の低下を防止することができる。また、ベースがヒンジプレートを兼ねることは微小移動機構の部品点数の削減、薄型化、低コスト化に資するものである。
【００１１】
また、サスペンションとベースとの間には駆動部が介在しないので、サスペンションの取り付け交差はベースの厚さ交差・平面度のみに依存して駆動部の寸法公差バラツキの影響を受けない。この結果、サスペンションの取り付け公差のばらつきを更に低減することができる。
【００１２】
前記駆動部は、前記ベース上に設けられた二対の前記剪断型圧電素子と、前記各対の剪断型圧電素子をそれぞれ接続する一対の圧電素子結合板とを有してもよい。かかる微小移動機構は、各対の剪断方圧電素子と圧電素子結合板により、サスペンションの移動量（ストローク）を２倍にすることができる。
【００１４】
前記ベースには前記剪断型圧電素子に前記電圧を印加するための電極層が絶縁層を介して形成されていてもよい。これにより、新たな電極板をベースと別部材として形成してその上にサスペンションが積層される従来の構造よりもサスペンションの取り付け交差のばらつきを低減することができる。
【００１５】
前記ベースはアースされていてもよい。ベースが圧電素子に電圧を印加する機能の一端を担うので、新たな電極板をベースと別部材として形成するよりもサスペンションの取り付け公差のばらつきを低減することができる。
【００１６】
前記ベースはアースされ、前記圧電素子連結板には所望の電圧が印加され、前記二対の剪断型圧電素子は前記ベースに接着されていてもよい。これにより、新たな電極板をベースと別部材として形成してその上にサスペンションが積層される従来の構造よりもサスペンションの取り付け交差のばらつきを低減することができる。また、ベースに絶縁層を介して電極層を形成する上述の方法に比べて、絶縁層及び電極層を形成する必要がなくなるので製造の容易化と低コスト化に資する。
【００１７】
前記一対の圧電素子連結板は可撓性を有する部分によって接続されていることを特徴とする。これにより、各圧電素子連結板の自由な変位を確保することができる。前記一対の圧電素子連結板は前記圧電素子に前記電圧を印加する電極として機能してもよい。これにより、新たな電極板をベースと別部材として形成するよりも製造の容易化と低コスト化に資する。
【００１８】
前記一対の圧電素子連結板の各々は前記剪断型圧電素子の一部を露出し、前記ベースを駆動するための配線パターンとの接合部に前記圧電素子の露出部が結線されていてもよい。これにより、配線パターンはアームの駆動とサスペンションの微小駆動を制御することができる。
【００１９】
本発明の更に別の側面としてのディスク装置やアクチュエータは上述の微小移動機構を有する。これにより、かかるディスク装置は上述の微小移動機構の作用を奏する。ディスク装置が複数枚のディスクを駆動する場合に、上述のサスペンションの取り付け公差のばらつきの低減は効果を特に有効である。なぜならば、サスペンションの取り付け寸法が設計値よりも大きく異なれば、所定の厚さを有するディスク装置の内部に所定枚数のディスクを収めることが困難になるからである。
【００２０】
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態としてのハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）１１を説明する。ＨＤＤ１１は、図１に示すように、筐体１２内に、記録担体としての複数の磁気ディスク１３と、スピンドルモータ１４と、磁気ヘッド部とを収納する。ここで，図１は、ＨＤＤ１１の内部構造の概略平面図である。
【００２２】
筐体１２は、例えば、アルミダイカストベースやステンレスなどから構成され、直方体形状を有し、内部空間を密閉する図示しないカバーが結合される。本実施形態の磁気ディスク１３は高い面記録密度、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ２以上を有する。磁気ディスク１３は、その中央に設けられた孔を介してスピンドルモータ１４のスピンドルに装着される。
【００２３】
スピンドルモータ１４は、例えば、７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍなどの高速で磁気ディスク１３を回転し、例えば、図示しないブラシレスＤＣモータとそのロータ部分であるスピンドルを有する。例えば、２枚の磁気ディスク１３を使用する場合、スピンドルには、ディスク、スペーサー、ディスク、クランプと順に積まれてスピンドルと締結したボルトによって固定される。本実施形態と異なり、磁気ディスク１３は中央孔を有さずにハブ有するディスクであってもよく、その場合、スピンドルはハブを介してディスクを回転する。
【００２４】
磁気ヘッド部は、スライダ１９と、スライダ１９の位置決め及び駆動機構として機能するアクチュエータ１００とを有する。
【００２５】
スライダ１９は、図２に示すように、略直方体に形成されるＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、スライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し及び書き込み用のヘッド２３を内蔵するＡｌ２Ｏ３（アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。ここで、図２は、スライダ１９の拡大斜視図である。スライダ本体２２及びヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面、即ち、浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００２６】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれたヘッド２３はＡＢＳ２８で露出する。なお、スライダ１９の浮上方式はかかる形態に限られず、既知の動圧潤滑方式、静圧潤滑方式、ピエゾ制御方式、その他の浮上方式を適用することができる。また、停止時にスライダ１９がディスク１３に接触するコンタクトスタートストップ方式を採用する本実施形態とは異なり、ダイナミックローディング又はランプロード方式のように、停止時にスライダ１９をディスク１３から持ち上げてディスク１３の外側にある保持部（ランプと呼ばれる場合もある）でスライダ１９をディスク１３と非接触に保持し、起動時に保持部からディスク１３上に落としてもよい。
【００２７】
ヘッド２３は、導電コイルパターン（図示せず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込む誘導書き込みヘッド素子（以下、「インダクティブヘッド素子」という。）と、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を読み取る磁気抵抗効果（以下、「ＭＲ」という。）ヘッド素子とを有するＭＲインダクティブ複合ヘッドである。ＭＲヘッド素子は、（ＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎ  Ｐｌａｎｅ）構造を利用したＧＭＲ、ＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ）構造を利用したＧＭＲを含む）ＧＭＲ（巨大磁気抵抗：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、ＡＭＲ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）等種類を問わない。
【００２８】
再び図１に戻って、アクチュエータ１００は、図１には図示しないボイスコイルモータと、支軸１５と、キャリッジ１６とを有する。また、図３にアクチュエータ１００をより詳細に示す。図３（ａ）は、アクチュエータ１００の構成を示す左側面図、図３（ｂ） は同平面図、図３（ｃ） は同右側面図である。ここでは、３枚のディスクの両面を記録再生する６個のスライダ１９を駆動するアクチュエータ１００を示しているが、ディスクの枚数が３枚に限定されないことは上述の通りである。
【００２９】
ボイスコイルモータは、支軸１５の他方の側に設けられた２本のヨーク３２に挟まれてフラットコイル３４を有する。フラットコイル３４は図示しないＨＤＤ１１の筐体１２側に設けられた磁気回路に対向して設けられており、フラットコイル３４に流される電流の値に応じてアクチュエータ１００が揺動する。磁気回路は、例えば、筐体１２内に固定された鉄板に固定された永久磁石と、キャリッジ１６に固定された可動磁石を有する。支軸１５は、キャリッジ１６に設けられた円筒中空孔に嵌合し、筐体１２内に図１の紙面に垂直に延びるように配置される。
【００３０】
キャリッジ１６は、支軸１５の周りに回転又は揺動可能に設けられる剛体のアーム１７と、このアーム１７の先端に取り付けられてアーム１７から前方に延びるサスペンション１８と、アーム１７にサスペンション１８を接続するベース４１とを備える。ベース４１は、図４を参照して後述される微小移動機構４０を構成する。
【００３１】
各アーム１７の先端部に一又は二のサスペンション１８が取り付けられている。アーム１７は、支軸１５の一方の側には側面から見ると櫛状に形成されている。サスペンション１８は、例えば、ステンレス製のワトラス形サスペンションであり、図示しないジンバルばねによってスライダ１９を片持ち支持する。また、サスペンション１８はスライダ１９にリード線などを介して接続される配線部１８ａも支持する。配線部１８ａは後述する図４に示されている。かかるリード線を介して、ヘッド２３と配線部１８ａとの間でセンス電流、書き込み情報及び読み出し情報が供給及び出力される。配線部は図３（ｂ）に示すアーム１７の下を通る中継フレキシブル回路基板（中継ＦＰＣ）３０に接続される。
【００３２】
スライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に抗して弾性力がサスペンション１８から加えられている。本実施形態では、サスペンション１８のアーム１７面に対する取り付け交差は、後述するように、従来よりも低減されているのでサスペンション１８がスライダ１９に印加する弾性力のばらつきも概ね設計された許容範囲内に維持される。また、サスペンション１８及びスライダ１９の平坦度も、後述するように、従来よりも改善されている。このため過度の弾性力やねじれ力によるクラッシュや位置決め精度の低下を防止することができる。
【００３３】
以下、図４及び図５を参照して、アクチュエータ１００の微小移動機構４０のより詳細な構造について説明する。ここで、図４（ａ）はアクチュエータ１００の微小移動機構４０の拡大平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の概略側面図である。図５（ａ）は、図４に示すベース４１の拡大平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の概略側面図である。
【００３４】
微小移動機構４０はヘッド２３がオントラック状態にある場合の微調節を行うことに加えて、シーク時にボイスコイルモータと協調し、高速シークを実現することができる。ヘッド２３又はサスペンション１８の微小移動機構４０は、各サスペンション１８とアーム１７との間に設けられ、アクチュエータ１００の支軸１５回りの揺動とは独立にサスペンション１８を微小移動させる機構である。
【００３５】
微小移動機構４０は、ベース４１と、二対の圧電素子４２ａ乃至４２ｄ（なお、参照番号「４２」はこれらを総括するものとする）と、絶縁層４３と、導体層４４と、圧電素子結合板４５と、カシメ部４６と、接続部４７とを有する。
【００３６】
ベース４１は、支軸１５周りに揺動するアーム１７とスライダ１９を支持するサスペンション１８に固定されてサスペンション１８をアーム１７に接続する。ベース４１はカシメ部４６によってアーム１７に固定されている。ベース４１は、圧電素子連結板４５が図４（ａ）から除去された図５（ａ）に示すように、スリット４１ａ乃至４１ｃを有する。スリット４１ａ及び４１ｃは、ベースの長手方向Ｌに垂直にベース４１の中央線Ｃ付近まで形成され、スリット４１ｂはＴ字形状を有して中央線Ｃに対して対称に形成される。この結果、スリット４１ａ乃至４１ｃは、ベース４１を、サスペンション１８が固定されてサスペンション１８と共に微小移動可能な可動部４１ｄと、可動部４１ｄ側の圧電素子４２ａ及び４２ｃを搭載する可動部４１ｅと、アーム１７側に接続されて圧電素子４２ｂ及び４２ｄが搭載される固定部４１ｆとを有する。可動部４１ｄ及び４１ｅは固定部４１ｆに対して可動である。
【００３７】
このように、本実施形態のベース４１はサスペンション１８を微小変形可能な可動部４１ｄを有して従来のヒンジプレートの機能も兼ねている。ヒンジプレートがベース４１とサスペンション１８との間に介在すると、サスペンション１８の取り付け公差はヒンジプレートの寸法公差の影響を受けることになるが、本実施形態ではベース４１とサスペンション１８との間には従来のようにヒンジプレートが介在していないので、サスペンション１８の取り付け公差のばらつきをヒンジプレートが介在するよりも低減することができる。これにより、図３（ａ）に示すように、ＨＤＤ１１には複数枚のディスク１３を収めることができる。サスペンションの取り付け寸法が設計値よりも大きく異なれば、所定の厚さを有するディスク装置の内部に所定枚数のディスクを収めることが困難になる。このため、サスペンション１８の取り付け公差のばらつきを低減する効果は、ＨＤＤ１１が複数枚のディスクを駆動する場合に特に有効である。また、サスペンション１８の取り付け交差のばらつきを低減することは、サスペンション１８を設計値に近い精度で取り付け可能であることを意味する。従って、コンタクトスタートストップ方式などサスペンション１８がディスク１３に一定の弾性力を印加する場合の弾性力が設計値に近くなり、クラッシュの発生や位置決め精度の低下を防止することができる。更に、ベース４１がヒンジプレートを兼ねることは微小移動機構４０の部品点数の削減、薄型化、低コスト化に資するものである。
【００３８】
圧電素子４２は、厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する剪断型圧電素子である。剪断型圧電素子は、上下面に電極を介して電圧を印加すると剪断変形又は滑り変形をする。従って、一方（例えば、下面）の電極を設置した状態で電極に他方（例えば、上面）電圧を印加すると分極方向に変形する。圧電素子４２は、ベース４１上に設けられ、スリット４１ａ乃至４１ｃを介してベース４１の可動部４１ｄ及び４１ｅを変形させる。圧電素子４２の上下面にはＣｒ／Ａｕがスパッタによって成膜されている。
【００３９】
まず、圧電素子４２は、ベース４１の一面４１ｇに設けられ、サスペンション１８はベース４１の一面４１ｇに対向する他面４１ｈに設けられている。圧電素子４２がベース４１とサスペンション１８との間に介在すると、サスペンション１８の取り付け公差は圧電素子の寸法公差の影響を受けることになるが、本実施形態ではベース４１とサスペンション１８との間には従来のように圧電素子が介在していないので、サスペンション１８の取り付け公差のばらつきを圧電素子が介在するよりも低減することができる。これにより、ヒンジプレートが介在しない場合について上述したのと同様の効果を奏し、本実施形態は、ヒンジプレートも圧電素子も有しないのでその効果は更に大きい。この結果、サスペンション１８のアーム１７面に対する取り付けの公差はベース４１部材の厚さ公差及び平面度のみに依存し、圧電素子４２や圧電素子４２の（図４（ｂ）における上面側で結合する）部材（例えば、圧電素子結合板４５など）の寸法の影響を受けない。
【００４０】
以下、図６を参照して、微小移動機構４０のストローク増加の原理について説明する。ここで、図６（ａ）は微小移動機構４０のストローク増加の原理を説明するための平面図、図６（ｂ）はその概略側面図、図６（ｃ）は圧電素子の動作を説明するための概略断面図である。なお、図６におけるスリットの配置は後述する図８と同様であるが図５と同様であってもよい。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、ベース４１上には４つの圧電素子４２ａ乃至４２ｄ、即ち、可動部４１ｅ側に圧電素子４２ａ及び４２ｃ、固定部４１ｆ側に圧電素子４２ｂ及び４２ｄが固定されている。また、圧電素子４２は片側（例えば、４２ａ及び４２ｂ）のみに配置されてもよい。また、各圧電素子４２の大きさは異なってもよいが、中央線Ｃに関して対称の変位であることが好ましい。このため、可動部４１ｅ側の圧電素子と固定部４１ｆ側の圧電素子の大きさは異なってもよい。
【００４２】
本発明の原理的には、圧電素子４２の個数は確保したいストロークに応じていくらでも多くできるが、ＨＤＤ１１での典型例として本実施形態は４つの圧電素子４２を備えている。圧電素子４２の総数は４つに限定されないものの、偶数、好ましくは、４の倍数である。上述したように、ベース４１には、サスペンション１８が固定されて揺動運動する可動部４１ｄと、可動側の圧電素子４２ａ及び４２ｃを搭載する部分（可動部４１ｅ）と、固定側の圧電素子搭載部４１ｆに分割されるように、スリット４１ａ乃至４１ｃが形成されている。これらのスリット４１ａ乃至４１ｃは、圧電素子４２の変位を拡大し、サスペンション１８を円滑に微小移動させる機能を有する。
【００４３】
圧電素子４２は図６（ａ）の矢印方向に予め分極されている。即ち、圧電素子４２ａ及び４２ｃはＬ１方向に、圧電素子４２ｂ及び４２ｄはＬ２方向に予め分極されている。圧電素子４２ａ及び４２ｂは対であり、圧電素子４２ｃ及び４２ｄが対である。従って、各対の圧電素子４２の分極方向は対向している。
【００４４】
図５（ａ）を参照するに、圧電素子４２はベース４１上に絶縁層４３を介した圧電素子４２の電極として機能する導体層４４上に形成されている。本実施形態では、ベース４１はステンレス製である。絶縁層４３はポリイミドから構成され、厚さ１０ｕｍを有してベース４１上に成膜されている。導体層４４の厚さは、例えば、５μｍであり、絶縁層４３上に成膜されている。圧電素子結合板４５は電極としても機能する。この結果、圧電素子４２は導体層４４と圧電素子結合板４５との間で電圧が印加される。本実施形態では、このように、ベース上４１上に直接電極としての導体層４４が形成されている。また、圧電素子結合板４５は電極を兼ねており、例えば、ステンレスから形成される。従来はベース４１とサスペンション１８との間に圧電素子と電極板も介在していたが、従来の方式においても本実施形態のように独立した部材としての電極板を介在させずに他の部材が電極を兼ねればサスペンション１８の取り付け公差のばらつきは低減される。なお、通常キャリッジ１６は、電源のグラウンドに設置されているため、固定部４１ｆはグラウンドに設置された状態である。なお、本実施形態は、ステンレス製のベース４１に絶縁層４３と導体層４４を成膜しているが、絶縁層４３及び導体層４４を有する部材又は電極板を接着してもよい。
【００４５】
さて、導体層４４と圧電素子結合板４５との間に電圧が印加されると圧電素子４２は動作する。図６（ｃ）は一対の圧電素子４２ｃ及び４２ｄの動作を示しており、図６（ｃ）の上側は電圧を印加する前の状態、図６（ｃ）の下側は電圧を印加した後の状態を示している。同図に示すように、ベース４１と圧電素子結合板４５との間に電圧を印加すれば、予め逆方向に分極された圧電素子４２ｃ及び４２ｄは互いに逆向きに剪断変形（又は滑り変形）する。これにより、可動部４１ｅ側の変位量は、一の圧電素子の変位量ｄと比べて２倍の変位量２ｄが得られることとなる。このように、本実施形態によれば、微小移動機構４０の厚さを増加せずに、ストロークを大きくすることができる。
【００４６】
即ち、図６（ｃ）において、圧電素子４２ｄの底面は固定部４１ｆに固定されているので、圧電素子４２ｄの上面がｄだけ変位することになる。変位量ｄは圧電素子結合板４５を左側に変位させ、その結果、圧電素子４２ｃ及び可動部４１ｅを左側に変位させる。また、圧電素子４２ｃ自体も自身の変位により変位量ｄだけ可動部４１ｅと共に左側に変位する。この際、圧電素子４２ｃの上面は圧電素子結合板４５によって右方向の変位が固定されているので圧電素子４２ｃの底面が可動部４１ｅと共に左側に変位する。このように、圧電素子結合板４５は、固定部４１ｆ側の圧電素子４２の変位を可動部４１ｅ側に伝達すると共に、可動部４１ｅ側の圧電素子４２の上面を固定する機能を有する。なお、上述の原理は圧電素子４２ｃ及び４２ｄにもそのまま当てはまる。
【００４７】
図４においては、圧電素子結合板４５は略矩形状を有して圧電素子４２ｂ及び４２ｄの一部を露出する。圧電素子４２ｂ及び４２ｄはワイヤ４９でワイヤボンディングされ、圧電素子４２ｄは接続部４７の端子４７ａに接続されている。圧電素子４２の露出部は、Ａｕ膜がついており簡単にワイヤボンディングで結線することができるが、厚さは、厚いほうが安定してボンディングすることが可能となる。また、ＨＤＤ１１内部での風等の加振力によってワイヤが振動されられても破損することのないように、ワイヤには樹脂のコーティングが施してある。端子４７ａはアーム１７を支軸１５周りに駆動する配線パターンに接続されている。ワイヤボンディングを介して圧電素子４２ｄ及び４２ｂに印加される電流は圧電素子結合板４５を介して圧電素子４２ａ及び４２ｃにも供給される。これにより、配線パターンはアーム１７の駆動とサスペンション１８の微小駆動を制御することができる。配線パターンは、例えば、以下に説明する制御系７０の制御部７１に形成される。
【００４８】
図７に図５に示す微小移動機構４０の変形例としての微小移動機構４０Ａを示す。図７（ａ）は微小移動機構４０Ａのベース４１付近の概略平面図で、図７（ｂ）は図７（ａ）の概略側面図である。微小移動機構４０Ａは、ベース４１と、圧電素子４２と、図示しない圧電素子結合板４５を有するが、絶縁層４３及び導体層４４を有しない。圧電素子４２はベース４１に接着されており、ベース４１は電気的にグランドに維持されている。このため、微小移動機構４０Ａは圧電素子結合板４５の方に所望の電圧を印加すればよい。かかる微小移動機構４０Ａは、ベース４１に絶縁層及び導体層を設ける必要がないので、製造の容易性と低コスト化に向く。
【００４９】
図８に図５に示す微小移動機構４０の変形例としての微小移動機構４０Ｂを示す。図８（ａ）は微小移動機構４０Ｂのベース４１付近の概略平面図で、図８（ｂ）は図８（ａ）の概略側面図である。微小移動機構４０Ｂは、スリット４１ａ及び４１ｃを有するが、スリット４１ｂを有しない点で、微小移動機構４０と異なる。このように、スリットの形状及び配置は図５の形状に限定されない。圧電素子４２間のスリットは、ベース４１と、サスペンション１８に固定される部分４１ｄを一体で形成することが目的であるため、圧電素子４２同士の相対変位を妨げないような形状に適当に設計される。
【００５０】
図９に図５に示す微小移動機構４０の変形例としての微小移動機構４０Ｃを示す。図９（ａ）は微小移動機構４０Ｃのベース４１付近の概略平面図で、図９（ｂ）は図９（ａ）の概略側面図である。微小移動機構４０Ｃは、圧電素子結合板４５が可撓性を有する部分４５ａによって連結された圧電素子結合板４５Ａを有する点で微小移動機構４０と異なる。圧電素子結合板４５Ａは、圧電素子４２ｄのみを露出させるように矩形状の一部が切り欠かれた形状を有し、圧電素子４２ｄと接続部４７の端子４７ａはワイヤボンディングされる。このように、圧電素子結合板４５を結合することによってワイヤボンディングの数を図５に示す構造よりも削減することができ、各対の圧電素子４２は相対的に変位するため、その変位を拘束しないように十分に低剛性にしておく方が好ましい。図５に示す構造のワイヤボンディングの困難性から図９に示す構造は製造が容易である。
【００５１】
図１０に、ＨＤＤ１１の制御系７０の制御ブロック図を示す。かかる制御系７０は、ヘッド２３がインダクティブヘッドとＭＲヘッドとを有する場合の制御例である。ＨＤＤ１１の制御系７０は、制御部７１、インターフェース７２、ハードディスクコントローラ（以下、「ＨＤＣ」という。）７３、ライト変調部７４、リード復調部７５、センス電流制御部７６、ヘッドＩＣ７７とを有し、コントロールボードなどとしてＨＤＤ１１内に具現化される。もちろん、ヘッドＩＣ７７のみがキャリッジ１６に装着されるなど、一体的に構成されなくてもよい。
【００５２】
制御部７１は、ＣＰＵ、ＭＰＵなど名称の如何を問わずいかなる処理部を含み、制御系７０の各部を制御する。インターフェース７２は、例えば、ＨＤＤ１１を上位装置であるパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）などの外部装置に接続する。ＨＤＣ７３は、リード復調部７５によって復調されたデータを制御部７１に送信したり、ライト変調部７４にデータを送信したり、センス電流制御部７６に制御部７１によって設定された電流値を送信したりする。また、図１１では、制御部７１がスピンドルモータ１４とアクチュエータ１００（のモータ）をサーボ制御するが、ＨＤＣ７３がかかるサーボ制御機能を有してもよい。また、制御部７１は、サスペンション１８の微小移動機構４０を制御する。
【００５３】
ライト変調部７４は、例えば、インターフェース７２を介して上位装置から供給され、インダクティブヘッドによってディスク１３に書き込まれるデータを変調してヘッドＩＣ７７に供給する。リード復調部７５はＭＲヘッドがディスク１３読み取ったデータをサンプリングして元の信号に復調する。ライト変調部７４とリード復調部７５が一体の信号処理部として把握されてもよい。ヘッドＩＣ７７はプリアンプとして機能する。なお、各部には当業界で既知のいかなる構成をも適用することができるので、その詳細な構造はここでは省略する。
【００５４】
ＨＤＤ１１の動作において、制御部７１は、スピンドルモータ１４を駆動してディスク１３を回転させる。ディスク１３の回転に伴う空気流をスライダ１９とディスク１３との間に巻き込み微小な空気膜を形成し、スライダ１９にはディスク面から浮上する浮力が作用する。一方、サスペンション１８はスライダ１９の浮力と対向する方向に弾性押付力をスライダ１９に加えている。かかる浮力と弾性力との釣り合いにより、スライダ１９とディスク１３との間が一定に離間する。上述したように、サスペンション１８が印加する弾性押付力は設計値に近いので、クラッシュの発生を防止することができる。
【００５５】
次に、制御部７１は、アクチュエータ１００を制御してキャリッジ１６を支軸１５回りに回動させ、また、微小移動機構４０を揺動させることによってヘッド２３をディスク１３の目的のトラック上にシークさせる。本実施形態は、このようにスライダ１９の軌跡が支軸１５の周りに円弧を描くスイングアーム式であるが、本発明は、スライダ１９の軌跡が直線状であるリニア式の適用を妨げるものではない。制御部７１は、まず、アーム１７の支軸１５周りの駆動を制御して、粗いシークを行う。次いで、微小移動機構４０の圧電素子４２に印加される電圧を制御することによって粗いシークに起因するオーバーシュートを補正する細かいシークを行う。微小移動機構４０における大きなストロークは、シーク時におけるセトリングに必要な時間の短縮によるセトリングの高速化に効果的である。また、大きなストロークは外部振動などの外乱に対して高い耐性を与える。なお、必要があれば、本実施形態のようにストロークを２倍にせずに、例えば、１．５倍にして代わりに省電力化を図ることもできる。
【００５６】
制御部７１が決定した変位量に相当する電圧が接続部４７の端子４７ａに印加されると、図５に示す微小移動機構４０においてはワイヤボンディングを介して圧電素子４２ｄ及び４２ｂに印加される。かかる電圧は圧電素子結合板４５を介して圧電素子４２ａ及び４２ｃにも印加される。また、図９に示す微小移動機構４０Ｃにおいてはワイヤボンディングを介して圧電素子４２ｄに印加される。かかる電圧は圧電素子結合板４５を介して圧電素子４２ａ乃至４２ｃにも印加される。
【００５７】
圧電素子４２に電圧が印加されると、図６（ａ）に示すように、圧電素子４２ａ及び４２ｂは互いに離れるように変位し、圧電素子４２ｃ及び圧電素子４２ｄは互いに引き合うように変位する。この結果、図５においては、可動部４１ｅが変位して可動部４１ｄが変位する。これにより、サスペンション１８が微小移動して所望のトラックにスライダ１９を位置決めさせる。
【００５８】
微小移動機構４０のストローク範囲外の変位に対してはアーム１７を移動しなければならないが、本実施形態の微小移動機構４０は従来よりも増加したストローク量を有するためにアーム１７を移動させる回数が減少して高速の位置決めに有利である。また、上述したように、サスペンション１８は、たとえ圧電素子結合板４５がベース４１の表面４１ｇに対して傾斜していても、その影響を受けて傾斜しないので、微小移動機構４０は高い位置決め精度を有する。
【００５９】
書き込み時には、制御部７１は、インターフェース７２を介して図示しないＰＣなどの上位装置から得たデータを受信し、インダクティブヘッドを選択し、ＨＤＣ７３を介してライト変調部７４に送信する。これに応答して、ライト変調部７４はデータを変調した後に当該変調されたデータをヘッドＩＣ７７に送信する。ヘッドＩＣ７７は、かかる変調されたデータを増幅した後でインダクティブヘッドに書き込み電流として供給する。これにより、インダクティブヘッドは目的のトラックにデータを書き込む。
【００６０】
読み出し時には、制御部７１はＭＲヘッドを選択し、所定のセンス電流を、ＨＤＣ７３を介してセンス電流制御部７６に送信する。これに応答して、センス電流制御部７６はセンス電流を、ヘッドＩＣ７７を介してＭＲヘッドに供給する。これにより、ＭＲヘッドは、ディスク１３の所望のトラックから所望の情報を読み出す。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。また、本実施形態はＨＤＤについて説明したが、本発明はその他の種類のディスク装置（光ディスク装置など）にも適用可能である。
【００６２】
（付記１）  ディスク装置に設けられ、ディスクに記録再生を施すヘッドを微小移動させる微小移動機構であって、回転軸周りに揺動するアームとヘッドを支持するサスペンションに固定されて前記サスペンションを前記アームに接続するベースと、前記ベース上に設けられ、前記ベースを変形させる駆動部とを有し、前記駆動部は、厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する剪断型圧電素子を有することを特徴とする微小移動機構。（１）
（付記２）  前記駆動部は前記ベースの第１の側に設けられ、前記サスペンションは前記ベースの前記第１の側に対向する第２の側に設けられることを特徴とする付記１記載の微小移動機構。（２）
（付記３）  前記ベースは、前記アームに対して固定された固定側と、当該固定側に対して変形可能な可動側に分離され、前記微小移動機構は、厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する、前記サスペンションを微小移動させる二対の剪断型圧電素子であって、各対の剪断型圧電素子の一方は前記ベース上の固定側に、他方は前記ベースの可動側に設けられた二対の剪断型圧電素子と、前記各対の剪断型圧電素子をそれぞれ接続する一対の圧電素子連結板とを更に有することを特徴とする付記１記載の微小移動機構。
【００６３】
（付記４）  ディスク装置に設けられ、ディスクに記録再生を施すヘッドを微小移動させる微小移動機構であって、回転軸周りに揺動するアームに、ヘッドを支持するサスペンションを接続するベースと、厚さ方向に直交する方向に分極され、前記厚さ方向に電圧が印加されることによって前記厚さ方向に垂直な上下面が変位する、前記サスペンションを微小移動させる二対の剪断型圧電素子であって、各対の剪断型圧電素子の一方は固定に、他方に対して可動に設けられて前記分極の方向が対向する二対の剪断型圧電素子と、前記各対の剪断型圧電素子をそれぞれ接続する一対の圧電素子連結板とを有することを特徴とする微小移動機構。（３）
（付記５）  前記ベースには前記剪断型圧電素子に前記電圧を印加するための電極層が絶縁層を介して形成されていることを特徴とする付記４記載の微小移動機構。
【００６４】
（付記６）  前記ベースはアースされていることを特徴とする付記４記載の微小移動機構。
【００６５】
（付記７）  前記ベースはアースされ、前記圧電素子連結板には所望の電圧が印加され、前記二対の剪断型圧電素子は前記ベースに接着されていることを特徴とする付記４記載の微小移動機構。
【００６６】
（付記８）  前記一対の圧電素子連結板は可撓性を有する部分によって接続されていることを特徴とする付記４記載の微小移動機構。
【００６７】
（付記９）  前記一対の圧電素子連結板は前記圧電素子に前記電圧を印加する電極として機能する付記４記載の微小移動機構。
【００６８】
（付記１０）  前記一対の圧電素子連結板の各々は前記剪断型圧電素子の一部を露出し、前記アームを駆動するための配線パターンとの接合部に前記圧電素子の露出部が結線されていることを特徴とする請求項４記載の微小移動機構。（４）
（付記１１）  付記１乃至１０のうちいずれか一項記載の微小移動機構を有することを特徴とするディスク装置。（５）
（付記１２）  前記ディスク装置は複数枚のディスクを有する付記１１記載のディスク装置。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の一側面によれば、ベースとサスペンションとの間に介在する部材数が少ないので、微小移動機構はサスペンションの取り付け交差のばらつきの少ない微小移動機構を提供することができる。この結果、サスペンションがディスクに印加する弾性力は設計値に近くなり、クラッシュの発生や位置決め精度の低下を防止することができる。本発明の別の側面によれば、増加したストロークを有する微小移動機構を提供することができる。この結果、アームの揺動を行わずに高速の位置決めを行うことができると共に高速セトリングを行うことができる。また、大きなストロークは外部振動などの外乱に対して高い耐性を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例としてのハードディスクドライブの内部構造を示す平面図である。
【図２】  図１に示すハードディスクドライブのスライダの拡大斜視図である。
【図３】  図１に示すアクチュエータの詳細な構造を示す左右側面図及び平面図である。
【図４】  図３に示すアクチュエータの微小移動機構を示す平面図及び側面図である。
【図５】  図３に示す微小移動機構のベース付近の構造を示す平面図及び側面図である。
【図６】  図３に示す微小移動機構のストローク増加の原理について説明する平面図、側面図及び断面図である。
【図７】  図５に示す微小移動機構の変形例を示す平面図及び側面図である。
【図８】  図５に示す微小移動機構の別の変形例を示す平面図及び側面図である。
【図９】  図５に示す微小移動機構の更に別の変形例を示す平面図及び側面図である。
【図１０】  図１に示すハードディスクドライブの制御系を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１１              ハードディスクドライブ
１９              スライダ
２３              ヘッド
４０、４０Ａ      微小移動機構
４１              ベース
４１ｄ、４１ｅ    可動部
４１ｆ            固定部
４２              剪断型圧電素子
４３              絶縁層
４４              導体層
４５              圧電素子結合板
４７              接続部
４７ａ            端子
７０              制御系
７１              制御部
１００            アクチュエータ
【図１】
0004117723.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004117723.tif 000007
【図７】
0004117723.tif 000008
【図８】
0004117723.tif 000009
【図９】
0004117723.tif 000010
【図１０】
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