JP2010238300A - ヘッドサスペンションアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子回りの部品数および組立工数を削減したヘッドサスペンションアセンブリを提供する。
【解決手段】ヘッドサスペンションアセンブリのマイクロアクチュエータを、２つの圧電素子１５，１６と、電極として使用されるヒンジプレート１７と、電極として使用されるベースプレート１３と、ヒンジプレート１７に接合される絶縁層１８ｅと、ロードビームを支持する支持板１８とを積層配置して接合することで構成し、サスペンションフレキシャ１４のアクチュエータ駆動信号線１４ｃの終端部１４ｄをヒンジプレート１７に電気的に直接接合してマイクロアクチュエータの駆動信号を供給するようにした。圧電素子１５，１６の電極として可動部材のヒンジプレート１７および磁気ディスク装置のキャリッジアームに回動可能に固定されるベースプレート１３を共用したことで専用の電極を削減でき、部品数および組立工数を大幅に削減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドサスペンションをその揺動方向に微動変形させることによりヘッドの高精度な位置決めを行うヘッドサスペンションアセンブリおよびこれが組み込まれた磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置では、その磁気ディスクの記録トラックを高密度化することによって大容量化を達成している。その高密度の記録トラックに対してデータの読み書きを正確に行うには、記録トラックの幅方向におけるヘッドの位置決め精度を向上させることが必要である。この位置決め精度の向上には、高速かつ高精度な位置決めを可能にさせるヘッド用マイクロアクチュエータの開発が要望されている。

このような要望に対し、マイクロアクチュエータとしてたとえば圧電素子の剪断変形を利用したヘッドサスペンションアセンブリの構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されているヘッドサスペンションアセンブリによれば、磁気ディスク装置のキャリッジアームに固定されるベースプレートと、ヘッドを保持するロードビームと、これらを結合する一対の圧電素子とを有している。圧電素子は、これらの一方の面が導電性の固定側電極に接合され、さらに絶縁層を介してベースプレートに接合されている。圧電素子の他方の面は、導電性の可動側電極が接合され、さらに絶縁層を介して可動部材に接合され、この可動部材にロードビームが接合されて、全体としてヘッドサスペンションを構成している。圧電素子は、互いに逆向きに分極処理された状態で並置されており、固定側電極および可動側電極に所定の電圧が印加されると、可動側電極が固定側電極に対してそれぞれ剪断方向に個別に変位する。これにより、これらの圧電素子は、剪断変形により得られた変位を可動部材を介してヘッドサスペンションの揺動運動へと変換し、これがヘッドを磁気ディスクの記録トラックの幅方向へと変位させることを可能にしている。このようにして、キャリッジアームによって位置決めされたヘッドサスペンションは、ベースプレートに対してロードビームがその揺動方向に微動させられるので、その先端に搭載されたヘッドを記録トラックの幅方向に高速かつ高精度に位置決めできることになる。

また、このようなヘッドサスペンションアセンブリにおいて、サスペンションフレキシャをヘッドサスペンションのばね部品に精度良く貼り付け、製造していく構造も知られている（たとえば、特許文献２参照）。

この特許文献２に開示されているヘッドサスペンションアセンブリによれば、サスペンションフレキシャおよびこれを貼り付けるヘッドサスペンションのばね部品に、互いに対応するように突起部および孔部を設けている。ヘッドサスペンションアセンブリの製造時には、突起部および孔部でサスペンションフレキシャおよびヘッドサスペンションのばね部品を位置合わせしながら積層させることによりサスペンションフレキシャをばね部品に精度良く貼り付けるようにしている。

特開２００５−３１２２００号公報 特開２００４−２２０７０１号公報

しかしながら、上述のヘッドサスペンションアセンブリは、圧電素子を含む積層部分がベースプレート、絶縁層、固定側電極、圧電素子、可動側電極、絶縁層、可動部材、ロードビームで構成されており、この積層部分の部品数および組立工数が多く、製造コストが高いという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、圧電素子回りの部品数および組立工数を削減したヘッドサスペンションアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、マイクロアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリが提供される。このヘッドサスペンションアセンブリでは、前記マイクロアクチュエータが、電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるように並置された２つの圧電素子と、前記圧電素子を挟持するように配置された第１および第２の電極と、前記第１の電極と接着接合される面に絶縁層を有し、ヘッドスライダを担持するロードビームと接合されて前記ロードビームを支持する支持板と、を有している。

このようなヘッドサスペンションアセンブリによれば、圧電素子と、これを挟持する第１および第２の電極と、絶縁層を有する支持板とでマイクロアクチュエータを構成した。
また、上記目的を達成するために、上記のヘッドサスペンションアセンブリを備えた磁気ディスク装置が提供される。

上記構成のヘッドサスペンションアセンブリおよび磁気ディスク装置は、マイクロアクチュエータを少ない部品数で構成できるので、製造コストの大幅な低減を可能にするという利点がある。

ヘッドサスペンションアセンブリを示す斜視図である。 ヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。 ヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを斜め上方より見た分解斜視図である。 ヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを斜め下方より見た分解斜視図である。 支持板を示す図であって、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその底面図である。 支持板の要部を示す図であって、（Ａ）は、その部分拡大上面図、（Ｂ）はその部分拡大側面図である。 ヘッドサスペンションアセンブリを有する磁気ディスク装置の内部構成例を示す図である。

以下、実施の形態について、磁気ディスク装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１はヘッドサスペンションアセンブリを示す斜視図、図２はヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図であり、図３はヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを斜め上方より見た分解斜視図、図４はヘッドサスペンションのマイクロアクチュエータ回りを斜め下方より見た分解斜視図、図５は支持板を示す図であって、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその底面図であり、図６は支持板の要部を示す図であって、（Ａ）は、その部分拡大上面図、（Ｂ）はその部分拡大側面図である。

ヘッドサスペンションアセンブリは、図１にその全体を示したように、先端側にヘッドスライダ１１を担持したロードビーム１２と、その基端側のベースプレート１３と、これらを結合するマイクロアクチュエータとを備えたヘッドサスペンションを有している。ヘッドサスペンションアセンブリは、さらに、ヘッドスライダ１１およびマイクロアクチュエータに対して電気的な接続を行うサスペンションフレキシャ１４を有している。

ヘッドスライダ１１は、データの読み書きを行う非常に小さなヘッドを物理的に支持するとともに、そのヘッドとサスペンションフレキシャ１４との電気的接続を行うものである。ベースプレート１３は、キャリッジアームに固定されてこのヘッドサスペンションアセンブリを往復回動させるものである。

ロードビーム１２とベースプレート１３との間にあるマイクロアクチュエータは、ベースプレート１３の上に、２つの圧電素子１５，１６と、ヒンジプレート（請求項の第１の電極に対応）１７と、ロードビーム１２が固定される支持板１８とを積層配置することによって構成されている。ベースプレート１３は、たとえばステンレス鋼といった導電性のプレートによって形成され、その一端に固定側電極（請求項の第２の電極に対応）を構成する平面部１３ａを有し、その平面部１３ａに圧電素子１５，１６がたとえば導電性の接着剤によって接合される。このため、ベースプレート１３は、圧電素子１５，１６に給電する電極の１つとして機能し、ここでは、接地側電極としている。圧電素子１５，１６は、電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるようにベースプレート１３に接合されている。なお、この実施の形態では、ベースプレート１３を固定側電極として利用することで固定側電極の部材を削減しているが、必要に応じて、ベースプレート１３と圧電素子１５，１６との間に固定側電極を介在させても良い。

このように、従来の構造にあるような電極板を用いずに、一方の電極を導電性のヒンジプレート１７で構成し、他方の電極を導電性のベースプレート１３で構成し、そのヒンジプレート１７にサスペンションフレキシャ１４から直接アクチュエータ駆動電圧を印加する構成にすることで、ヘッドサスペンションアセンブリの部品数および組立工数を削減している。

圧電素子１５，１６の上面には、ヒンジプレート１７が接合されている。このヒンジプレート１７は、たとえばステンレス鋼といった導電性のプレートによって形成され、可動側電極を構成している。ヒンジプレート１７は、図４に見られるように、圧電素子１５が接合される接合面１７ａ、圧電素子１６が接合される接合面１７ｂ、および圧電素子１５，１６が接合されない非接合面１７ｃを有している。ヒンジプレート１７は、また、これら接合面１７ａ，１７ｂおよび非接合面１７ｃを部分的に分離するスリット１７ｄ，１７ｅ，１７ｆを有し、圧電素子１５，１６のベースプレート１３に対する剪断方向の変位を互いに干渉させることがないようにしている。

ヒンジプレート１７の上面には、支持板１８が接合されている。この支持板１８は、たとえばステンレス鋼といった導電性のばね部材によって形成され、ロードビーム１２を可動部材であるヒンジプレート１７の上に支持する部分を構成している。支持板１８は、図５の（Ａ）に示されるように、ヒンジプレート１７にその全体を覆うように接合されるヒンジプレート接合部（請求項の電極接合部に対応）１８ａと、このヒンジプレート接合部１８ａから延出されてロードビーム１２が接合されるロードビーム接合部１８ｂとを有している。支持板１８は、また、ヒンジプレート接合部１８ａに、ヒンジプレート１７を部分的に露出させるようにした切欠き部１８ｃと、ヒンジプレート１７の中央のスリット１７ｄに対応する位置に設けられたスリット１８ｄとを有している。切欠き部１８ｃは、可動側電極として機能しているヒンジプレート１７にサスペンションフレキシャ１４による電気的接続を直接かつ容易に行い、スリット１８ｄは、圧電素子１５，１６の剪断変形によるヒンジプレート１７の動作を妨げないようにしている。なお、切欠き部１８ｃは、ヒンジプレート１７を部分的に露出させるよう開口された開口部とすることもできる。

支持板１８は、さらに、ヒンジプレート１７との接合面側においてヒンジプレート接合部１８ａを覆うように絶縁層１８ｅが接着されている。この絶縁層１８ｅは、たとえばポリイミドとすることができ、駆動電位が印加されるヒンジプレート１７を接地電位にあるロードビーム１２から電気的に絶縁するためのものである。

ここで、絶縁層１８ｅは、支持板１８のヒンジプレート接合部１８ａの外形よりも多少大きめに形成されており、切欠き部１８ｃでは、その形状に合わせて切欠きを有している。絶縁層１８ｅは、図５の（Ｂ）に示されるように、支持板１８においてそのヒンジプレート接合部１８ａの全面に接着されるが、これより延出されるロードビーム接合部１８ｂの基部では、絶縁層１８ｅから離間してテープ状の絶縁層１８ｆが接着されている。これにより、図６の（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、絶縁層１８ｅと絶縁層１８ｆとの間には、制御溝１８ｇが形成される。この制御溝１８ｇは、接着剤が絶縁層１８ｅの縁部からロードビーム接合部１８ｂの側へはみ出るのを受け止めるためのものである。この接着剤流れの制御溝１８ｇを設けたことにより、絶縁層１８ｅを支持板１８に接着するときに接着面積の大きな絶縁層１８ｅからはみ出た接着剤をテープ状の絶縁層１８ｆで堰き止めることができる。これにより、絶縁層１８ｅからはみ出た接着剤がロードビーム接合部１８ｂの側へはみ出ることがないので、はみ出た接着剤によってロードビーム１２の質量バランスが崩れることを防止することができる。さらに、ヘッドサスペンションアセンブリのばね荷重、ピッチ・ロール特性といった機械的特性のばらつきを容易にコントロールすることも可能となる。

図２の（Ａ）に示したように、ベースプレート１３の上に圧電素子１５，１６、ヒンジプレート１７および支持板１８を積層配置することによってマイクロアクチュエータを構成した後は、圧電素子１５，１６の電気的接続が行われる。この圧電素子１５，１６の電気的接続は、その可動電極であるヒンジプレート１７とサスペンションフレキシャ１４とを接続することによって行われる。サスペンションフレキシャ１４は、たとえばステンレス鋼のプレートにポリイミドによる絶縁層を介して銅による配線を被着することで構成される。サスペンションフレキシャ１４上の配線は、ヘッドスライダ１１に対してデータの読み書きを行う信号線１４ａ，１４ｂと、マイクロアクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動信号線１４ｃとを有している。このアクチュエータ駆動信号線１４ｃの終端部１４ｄは、図２の（Ａ）に示したように、サスペンションフレキシャ１４をヘッドサスペンションに配置したときに、支持板１８の切欠き部１８ｃに位置するように形成されている。アクチュエータ駆動信号線１４ｃの終端部１４ｄは、切欠き部１８ｃを介してヒンジプレート１７に電気的に直接接続されている。その電気的な接続は、たとえば銀ペーストといった導電性接着材を用いて行われる。

上記のように構成されたヘッドサスペンションアセンブリは、ベースプレート１３のボス部１３ｂを磁気ディスク装置のキャリッジアームに固定し、ボス部１３ｂを中心に回動可能に構成される。マイクロアクチュエータは、互いに逆向きに分極処理された状態で並置された圧電素子１５，１６にベースプレート１３およびヒンジプレート１７を介してアクチュエータ駆動信号が印加される。アクチュエータ駆動信号の印加により、圧電素子１５，１６は、ベースプレート１３に対してそれぞれ剪断方向に個別に変位する。これにより、これらの圧電素子１５，１６は、それらの剪断変形により得られた変位をヒンジプレート１７および支持板１８を介してロードビーム１２に伝達し、ヘッドサスペンションを揺動運動させる。マイクロアクチュエータのこの微少な揺動運動は、ヘッドスライダ１１が搭載されるロードビーム１２の先端側では増幅されて、ヘッドスライダ１１を大きく揺動させることになる。

図７はヘッドサスペンションアセンブリを有する磁気ディスク装置の内部構成例を示す図である。
磁気ディスク装置２０では、ディスクエンクロージャ２１内に、記録媒体である磁気ディスク２２と、回動軸２３を中心として図示しないアクチュエータにより回動可能なヘッドサスペンションアセンブリ２４とが収納されている。そして、ヘッドサスペンションアセンブリ２４の先端に搭載されたヘッドスライダ１１が磁気ディスク２２を上方から走査し、磁気ディスク２２へのデータの書き込み、および磁気ディスク２２からのデータの読み取りが行われる。

また、ディスクエンクロージャ２１の裏面には、図示しないメイン基板が配設されている。このメイン基板上には、磁気ディスク２２の記録信号の変調や読み取られた信号の復調を行う回路、磁気ディスク２２の回転制御およびヘッドサスペンションアセンブリ２４の回動制御を行う制御回路などが搭載されている。そして、メイン基板とディスクエンクロージャ２１内のヘッドスライダ１１とは、サスペンションフレキシャ１４によって電気的に接続され、このサスペンションフレキシャ１４を介して記録信号や再生信号が伝送される。

ここで、ヘッドサスペンションアセンブリ２４を回動制御してヘッドスライダ１１を磁気ディスク２２の所定の記録トラックに位置決めされているときに、マイクロアクチュエータによる揺動運動で記録トラックの位置決めをさらに高速かつ高精度に行うことができる。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） マイクロアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリにおいて、
前記マイクロアクチュエータは、
電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるように並置された２つの圧電素子と、
前記圧電素子を挟持するように配置された第１および第２の電極と、
前記第１の電極と接着接合される面に絶縁層を有し、ヘッドスライダを担持するロードビームと接合されて前記ロードビームを支持する支持板と、
を有していることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記２） 前記支持板は、前記第１の電極が前記絶縁層を介して接合される電極接合部と前記ロードビームが接合されるロードビーム接合部とを有し、前記ロードビーム接合部と前記電極接合部との境界部に前記絶縁層のない制御溝を有していることを特徴とする付記１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記３） 前記制御溝は、前記支持板の前記電極接合部を覆うように接着された第１の絶縁層から離間してテープ状の第２の絶縁層を接着することで構成したことを特徴とする付記２記載のヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記４） 前記第１および第２の絶縁層は、ポリイミドで形成したことを特徴とする付記３記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
（付記５） 前記支持板は、前記絶縁層を介して前記第１の電極に接合される領域の一部が除去された切欠き部または開口部を有し、前記絶縁層のある側と反対の側に配置されたサスペンションフレキシャの信号線を前記切欠き部または前記開口部を介して前記第１の電極に直接電気的接続を行うようにしたことを特徴とする付記１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記６） 前記第１の電極は、２つの前記圧電素子が接合される第１および第２接合面および前記支持板を接合するが前記圧電素子は接合されない非接合面を互いにスリットで部分的に分離した導電性のヒンジプレートによって構成されていることを特徴とする付記１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記７） 前記第２の電極は、前記マイクロアクチュエータおよび前記ロードビームを回動駆動する導電性のベースプレートであることを特徴とする付記１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。

（付記８） ヘッドサスペンションアセンブリを備えた磁気ディスク装置において、
前記ヘッドサスペンションアセンブリは、
電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるように並置された２つの圧電素子と、
前記圧電素子を挟持するように配置された第１および第２の電極と、
前記第１の電極と接着接合される面に絶縁層を有し、ヘッドスライダを担持するロードビームと接合されて前記ロードビームを支持する支持板と、
を有するマイクロアクチュエータを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。

１１ ヘッドスライダ
１２ ロードビーム
１３ ベースプレート
１４ サスペンションフレキシャ
１５，１６ 圧電素子
１７ ヒンジプレート
１８ 支持板
２０ 磁気ディスク装置
２４ ヘッドサスペンションアセンブリ

Claims (6)

1. マイクロアクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリにおいて、
   前記マイクロアクチュエータは、
   電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるように並置された２つの圧電素子と、
   前記圧電素子を挟持するように配置された第１および第２の電極と、
   前記第１の電極と接着接合される面に絶縁層を有し、ヘッドスライダを担持するロードビームと接合されて前記ロードビームを支持する支持板と、
   を有していることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
2. 前記支持板は、前記第１の電極が前記絶縁層を介して接合される電極接合部と前記ロードビームが接合されるロードビーム接合部とを有し、前記ロードビーム接合部と前記電極接合部との境界部に前記絶縁層のない制御溝を有していることを特徴とする請求項１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
3. 前記支持板は、前記絶縁層を介して前記第１の電極に接合される領域の一部が除去された切欠き部または開口部を有し、前記絶縁層のある側と反対の側に配置されたサスペンションフレキシャの信号線を前記切欠き部または前記開口部を介して前記第１の電極に直接電気的接続を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
4. 前記第１の電極は、２つの前記圧電素子が接合される第１および第２接合面および前記支持板を接合するが前記圧電素子は接合されない非接合面を互いにスリットで部分的に分離した導電性のヒンジプレートによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
5. 前記第２の電極は、前記マイクロアクチュエータおよび前記ロードビームを回動駆動する導電性のベースプレートであることを特徴とする請求項１記載のヘッドサスペンションアセンブリ。
6. ヘッドサスペンションアセンブリを備えた磁気ディスク装置において、
   前記ヘッドサスペンションアセンブリは、
   電圧を印加することによって剪断変形を生じるタイプのもので、それぞれの剪断変形の方向が互いに逆向きになるように並置された２つの圧電素子と、
   前記圧電素子を挟持するように配置された第１および第２の電極と、
   前記第１の電極と接着接合される面に絶縁層を有し、ヘッドスライダを担持するロードビームと接合されて前記ロードビームを支持する支持板と、
   を有するマイクロアクチュエータを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。

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