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JP3669923B2 - Magnetic head suspension - Google Patents
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JP3669923B2 - Magnetic head suspension - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブ(HDD)用の磁気ヘッドを支持すると共に、該磁気ヘッドを微動させ得る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションに関する。
【0002】
【従来の技術】
HDDにおいては、記録密度の増大に伴って、トラック密度も増大されており、現在では20kTPI(Tracks per inch)を越えるものも製品化されている。今後、さらにトラック密度が増大すると、現状のVCM(Voice Coil Motor)を用いたアクチュエータのみでは磁気ヘッドの位置決めが困難になることが予想される。斯かる観点から、従来のVCMに加えて、VCMと磁気ヘッドとの間に微動アクチュエータを備えた2段アクチュエータ型を採用し、高精度な磁気ヘッドの位置決めを行う方法が提案されている。
【0003】
圧電素子の伸縮動作を利用した微動アクチュエータであって、磁気ヘッドサスペンションにおけるベースプレートとロードビームとの間に配置されたものは、例えば、特開平11-16311号公報,特許第2529380号公報及び“Piezoelectric Microactuator for Dual Stage Control”(R.B.Evans et al,IEEE Transaction on Magnetics,Vol.35 No.2 pp.977-982, March 1999)等に記載されている。
【0004】
前記先行技術文献に記載された微動アクチュエータは、2つの圧電素子と、該圧電素子が配設されるヒンジ部とを備えている。前記ヒンジ部は、ベースプレートに接合されるベースプレート側基板部と、ロードビームに接合されるロードビーム側基板部と、該両基板部を連結する複数の梁部とを有している。前記2つの圧電素子は、前記ヒンジ部のベースプレート側基板部とロードビーム側基板部とに亘るように配設され、さらに、一方が伸びたときは他方が縮むように構成されている。従って、前記2つの圧電素子を伸縮させることにより、前記ロードビーム側基板部がベースプレート側基板部に対して回転し、これにより、前記ロードビームの先端部に装着された磁気ヘッドが前記アクチュエータ及び磁気ヘッドサスペンションの中心軸に対して直交する方向へ移動するようになっている。一般的に、磁気ヘッドサスペンションの中心軸は、前記磁気ヘッドが位置する部分のトラック接線方向と略同一方向を向いている為、前記微動アクチュエータの伸縮動作によって磁気ヘッドはトラックを横切る方向へ移動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、磁気ヘッドの浮動特性の安定化を図りつつ、該磁気ヘッドの高精度な位置決め制御を行う為には、前記ヒンジ部は、基本的には、アクチュエータの回転方向の剛性、即ち、前記ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部の基板面内方向の剛性が低く、且つ、該基板面に垂直方向の剛性(以下、縦剛性と記す)が高いものが好ましい。
【0006】
即ち、前記ヒンジ部のアクチュエータ回転方向の剛性が高いと、圧電素子の伸縮によって前記梁部が変形する際、該圧電素子が前記基板部から受ける反力が大きくなり、これにより、該圧電素子の伸縮量が低下する恐れがある。斯かる圧電素子の伸縮量の低下は、所望の磁気ヘッド変位量を得る際の圧電素子への印加電圧の増加を招く。
【0007】
一方、前記ヒンジ部の縦剛性が低いと、圧電素子に掛かる縦方向の力が大きくなる。即ち、磁気ヘッドサスペンションにおいては、磁気ヘッドをディスク面に押しつける力(荷重)を発生させる為に、前記ロードビームの基部に荷重曲げ領域が形成されているが、前記ヒンジ部の縦剛性が低いと、圧電素子に縦方向の力が掛かる。斯かる圧電素子への縦方向の力の付加は、圧電素子とヒンジ部における基板部とを接合する接着剤層に加わる応力の増加を招き、この接合の信頼性を低下させる。
【0008】
前記ヒンジ部の縦剛性を高くする方法としては、梁の数を増やす,梁の幅を広くする,又は梁の長さを短くする等の手段が考えられるが、これらは何れも回転方向の剛性をも増大させてしまう。
【0009】
本発明は、前記従来技術における問題点に鑑みなされたものであり、ヒンジ部における回転方向の剛性の増大を有効に防止しつつ、縦剛性を増大させ得る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、ベースプレートと、ロードビームと、該ベースプレート及びロードビームの間に配置されて両者を連結すると共に、ロードビームをベースプレートに対して揺動させる微動アクチュエータとを備えた磁気ヘッドサスペンションであって、前記微動アクチュエータは、ヒンジ部と、少なくとも一対の圧電素子とを備え、前記ヒンジ部は、前記ベースプレートに連結されるベースプレート側基板部と、前記ロードビームに連結されるロードビーム側基板部と、該ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部を連結する梁部とを有し、前記一対の圧電素子は、先端部及び基端部がそれぞれ前記ロードビーム側基板部及びベースプレート側基板部に連結され、且つ、一方が伸長すると他方が短縮するように構成されており、前記梁部は、前記ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部にそれぞれ連結される基端部及び先端部を有し、該両端部間における長手方向中心軸上に、微動アクチュエータの回転中心軸が位置するように構成された中央梁と、該中央梁を挟んだ両側に配置された少なくとも一対の側方梁であって、各側方梁が前記ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部にそれぞれ連結される基端部及び先端部を有し、且つ、各側方梁の長手方向中心軸が前記微動アクチュエータの回転中心軸において交差するように構成された少なくとも一対の側方梁とを有し、前記微動アクチュエータの回転中心軸が、前記中央梁の基端部からL/3の地点に位置している磁気ヘッドサスペンションを提供する。
【0011】
好ましくは、前記少なくとも一対の側方梁の各長手方向中心軸は、前記中央梁の長手方向中心軸に対し等角度で交差するものとすることができる。
一の態様においては、前記ヒンジ部は、前記ベースプレートと一体形成されているものとすることができる。
他の態様においては、前記ヒンジ部は、前記ロードビームと一体形成されているものとすることができる。
さらに、他の態様においては、前記ヒンジ部は、前記ベースプレート及びロードビームとは別体とすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションの好ましい一実施の形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。
図1及び図2は、それぞれ、本実施の形態に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンション1の正面図(磁気ディスク側から視た図)及び背面図である。又、図3は、圧電素子を接着する前の状態における磁気ヘッドサスペンションの正面図である。さらに、図4は、微動アクチュエータに用いられた単層圧電素子の正面図であり、図5は、ヒンジ部及びベースプレートの拡大正面図である。
【0013】
図1〜図3に良く示されるように、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1は、キャリッジアーム等の支持軸に取り付けられるベースプレート10と、該ベースプレート10から先方へ延びるロードビーム20と、該ベースプレート及びロードビーム間に配置され、両部材を連結させる微動アクチュエータ30と、前記ロードビーム20に長手方向に沿って接合されるフレクシャ40と、該フレクシャ40に支持される磁気ヘッド(図示せず)とを備えている。
【0014】
前記ベースプレートの基端部が取り付けられる支持軸の基部には粗動アクチュエータとして機能するVCM(図示せず)が取り付けられており、VCMを作動させることにより、磁気ヘッドサスペンション全体が磁気ディスクに対して粗動するようになっている。
【0015】
前記ベースプレート10には基端側にボール挿通用のボス部11が形成されており、該ボス部11を前記支持軸に対してかしめることにより、ベースプレート10が前記支持軸に装着される。該ベースプレート10は、例えば、厚さ0.2mm程度のステンレスから形成することができる。
【0016】
前記ロードビーム20は、基端側において荷重曲げ部21を有しており、且つ、該荷重曲げ部21以外の領域には、剛性を高める為のフランジ曲げ部22を有している。前記荷重曲げ部21においては、ロードビーム20が磁気ディスクへ近づく方向(図1及び図3においては紙面の上方)に曲げ加工がなされており、磁気ヘッドサスペンション1がHDDに実装される際には該荷重曲げ部21が所定量曲げ戻され、これにより、磁気ヘッドを磁気ディスクへ押しつける為の荷重が発生するようになっている。該ロードビーム20は、例えば、厚さ0.03〜0.07mmのステンレスを用いて形成することができる。
【0017】
前記フレクシャ40は、磁気ヘッドをピッチ方向及びロール方向に柔軟に動ける状態で支持する為に備えられるものであり、該フレクシャ40を備えることにより、磁気ヘッドを磁気ディスクのうねりに追従させることが可能となる。
該フレクシャ40は、図3に示されるように、先端部に磁気ヘッド装着部41を有している。該磁気ヘッド装着部41の裏面側には、前記ロードビームの先端に形成されたディンプルと呼ばれる突起23が常時接触しており、前記ロードビーム20の荷重曲げ部21による荷重が前記突起23を介して磁気ヘッドに作用するようになっている。該フレクシャ40は、さらに、前記磁気ヘッドと外部部材とを電気的に接続する為のヘッド信号配線42を有している。好ましくは、該ヘッド信号配線42はフレクシャ基板に一体的に形成される。該ヘッド信号配線42は、先端部及び基端部に、それぞれ、磁気ヘッド側端子42a及びヘッド信号配線端子42bを有している。前記磁気ヘッド側端子42aは磁気ヘッドの端子と金ボールディング等により接続され、一方、前記ヘッド信号配線端子42bはFPC(図示せず)に接続される。なお、該ヘッド信号配線端子42bは、前記微動アクチュエータ30の側方に配されたフレクシャのパッドステージ43に位置させることができる。好ましくは、該パッドステージ43には、後述する圧電素子との接続部となる圧電素子端子42cを設けることができる。
【0018】
斯かるフレクシャ40は、例えば、厚さ0.02〜0.03mmのステンレスからなる基板を有するものとすることができ、該基板上にポリイミド絶縁層,銅からなる配線導体及びポリイミド保護層の各パターンを積層することにより形成することができる。なお、フレクシャのロードビームへの接合は、溶接により行うことができる。
【0019】
前記微動アクチュエータ30は、前記ベースプレート10と前記ロードビーム20とを連結するヒンジ部31と、該ヒンジ部31上に配設された少なくとも一対の圧電素子35とを備えている。
【0020】
前記ヒンジ部31は、前記ベースプレート10に連結されるベースプレート側基板部32と、前記ロードビーム20に連結されるロードビーム側基板部33と、該両基板32,33を連結する梁部34とを有している。本実施の形態においては、図3及び図5に良く示されるように、前記ベースプレート側基板部32はベースプレート10に一体形成されており、一方、前記ロードビーム側基板部33はロードビーム20に溶接等により接合されている。なお、前記「ベースプレート又はロードビームに連結される」なる用語は、ベースプレート又はロードビームに一体的に形成される態様をも含む概念である。
【0021】
前記梁部34は、中央に配置された中央梁34aと、該中央梁34aを挟んで両側に配された一対の側方梁34bとを有している。
【0022】
前記中央梁34aは、図1及び図3に良く示されるように、長手方向中心軸が、後述するアクチュエータの回転中心軸50を通り且つ磁気ヘッドサスペンションの長手軸に平行に延びるアクチュエータ揺動中心線51上に位置している。前記一対の圧電素子35は、前記中央梁34aを挟んだ両側において、伸縮方向が磁気ヘッドサスペンションの長手方向に沿うように配設されている。具体的には、該圧電素子35は、磁気ヘッドサスペンションの長手方向に沿った長手軸を有する直方体形状であり、先端部及び基端部がそれぞれ前記ロードビーム側基板部33及びベースプレート側基板部32に連結されている。各圧電素子35は、ヒンジ部31の基板面に垂直な厚み方向に分極された圧電性部材(piezoelectric element)と、該圧電性部材の上面及び下面に配設されたCr/Au等からなる電極部材とを備えている。前記一対の圧電素子35の分極方向は、互いに逆向きとされており、これにより、厚み方向に電圧を印加すると、一方の圧電素子が伸長し且つ他方の圧電素子が短縮し、前記磁気ヘッドが前記アクチュエータ回転中心軸50回りに揺動するようになっている。
【0023】
他方、前記側方梁34bは、それぞれの長手方向中心軸が前記アクチュエータ回転軸50と交差するように、先端部がロードビーム側基板部33に連結され且つ基端部がベースプレート側基板32に連結されている。好ましくは、該側方梁34bは、前記中央梁34aを挟んで両側に配置される一対の梁とすることができ、該中央梁34aに対するそれぞれの傾斜角を等しくすることができる。
【0024】
このように構成された前記中央梁34a及び側方梁34bは、それぞれ、片持ち梁及び両端固定梁として作用する。以下、各梁の作用について詳細に説明する。
即ち、前記アクチュエータ回転中心軸50は、前記中央梁34a上に位置している。従って、前記圧電素子35を作用させて磁気ヘッドをアクチュエータ回転中心軸50回りに揺動させると、該中央梁34aは、基端部が固定された状態で、先端部だけがアクチュエータ回転軸50回りに揺動することになる。即ち、前記圧電素子35を作用させると、中央梁34aは、基端部と先端部との間で水平方向に撓むことになる。このように、基端部と先端部との間にアクチュエータ回転中心軸50が位置する前記中央梁34aは、アクチュエータ回転方向の荷重に対し、片持ち梁として作用する。なお、該アクチュエータ回転中心軸50の中央梁長手方向位置については後述する。
【0025】
他方、前記一対の側方梁34bは、前述のように、それぞれの長手方向中心軸が前記アクチュエータ回転中心軸50と交差するように、先端部及び基端部がそれぞれロードビーム側基板33及びベースプレート側基板32に連結されている。従って、前記圧電素子35を作用させて前記磁気ヘッドを揺動させると、該側方梁34bは、先端部と基端部との間で撓むというよりは、前記アクチュエータ回転中心軸50回りに全体的に移動することになる。このように、該側方梁34bは、アクチュエータ回転方向の荷重に対し、両端固定梁として作用する。なお、該側方梁34bは、縦方向荷重に対しては、片持ち梁として作用するものとみなし得る。
【0026】
前記圧電素子35は、種々の大きさを有し得るが、例えば、長さ1.0mm〜5.0mm、幅0.8mm〜2.0mm、厚さ0.12mm〜0.25mmとすることができる。又、前記圧電部材及び電極部材の厚みは、それぞれ、例えば、0.10mm〜0.20mm及び0.1〜1μmとすることができる。
又、前記ベースプレート側基板部32及びロードビーム側基板部33と圧電素子35との連結には、例えば、銀等の金属微粒子をフィラーとして含む導電性接着剤を用いることができる。接着領域は、例えば、前記圧電素子35の基端部及び先端部のそれぞれ約0.3mmの領域とすることができる。
【0027】
さらに、前記圧電素子35のうち,前記ヒンジ部31に接着されない側の電極は、超音波ボンディングによる金ワイヤによって、前記フレクシャに形成された圧電素子端子42cに接続される。斯かる構成において前記ヒンジ部31を接地電位とすれば、前記圧電素子端子42cに印加する電圧を変化させるだけで、前記圧電素子35の伸縮を制御性良くコントロールすることができる。
【0028】
このように構成された磁気ヘッドサスペンション1においては、以下の効果を奏する。即ち、従来の磁気ヘッドサスペンションにおけるヒンジ部は、全ての梁が両端固定梁として作用する。このようなヒンジ構造を用いた場合、縦剛性を増大させるべく梁の数を増やすと、アクチュエータ回転方向の剛性も比例的に増大してしまう。
これに対し、本実施の形態においては、前述のように、アクチュエータ回転方向の荷重に対し、片持ち梁として作用する中央梁34aを有するヒンジ部31を備えている。従って、本実施の形態においては、十分な縦剛性を得つつ、アクチュエータ回転方向の剛性の増大を有効に防止することができる。以下、斯かる効果について詳細に説明する。
【0029】
図6は、片持ち梁の先端部に荷重を付加した際の該片持ち梁の撓みを模式的に表した図である。図6において、片持ち梁の長手方向をx軸、荷重の付加方向をy軸としている。該片持ち梁の先端部にy軸方向の力Fが付加された場合、該片持ち梁の先端部の撓みδが小さいとすると、
y=F/YI×(lx2/2-x3/6)
dy/dx=F/YI×(lx-x2/2)
となる。ここで、Yはヤング率、Iは断面2次モーメントである。
【0030】
従って、前記片持ち梁の先端部における接線がx軸に対してなす角度△θ、及び片持ち梁先端部の変位δは、
tan△θ=[dy/dx]x=l=(F/YI)×(l2/2)
δ=[y]x=l=(F/YI)×(l3/3)
となる。該両式から、片持ち梁先端部における接線がx軸と交差する点のx座標xcは、
c=l-δ/tan△θ=l/3
となる。このように、xcは梁に付加される力には依存せず、梁の長さのみで定まる。該xcが前記アクチュエータ回転中心軸50の中央梁長手方向位置に相当する。即ち、前記中央梁34aの長さをLとすると、前記アクチュエータ回転中心軸50は、中央梁34aの基端部からL/3の地点に位置する。例えば、前記中央梁34aの長さを1.2mmとすると、前記アクチュエータ回転中心軸50は該中央梁34aの長手方向中心軸上であって且つ基端部から約0.4mmの地点に位置することになる。
【0031】
ここで、前記アクチュエータ回転中心軸回りの梁の回転方向剛性(角度1ラジアン回転する際に発生する力のモーメント)を考える。1本の片持ち梁及び1本の両端固定梁のそれぞれの回転モーメントをKh1及びKh2とすると、
h1=YtsW1 3/9l1 ・・・(1)
h2=(YtsW2 3/l2 3)×(q+l2)2 ・・・(2)
となる。ここで、tsは梁の厚さ、W1及びl1は片持ち梁(中央梁34a)の幅及び長さ、W2及びl2は両端固定梁(側方梁34b)の幅及び長さ、qはアクチュエータ回転中心軸50と両端固定梁の両端部のうち該アクチュエータ回転中心軸50に近い方の端部との水平距離である。
【0032】
なお、前記(2)式は、回転量が微少であるため近似的に成り立つ。
従って、前記中央梁34aの幅及び長さをW1=0.30mm及びl1=1.19mm、前記側方梁34bの幅及び長さをW2=0.20mm及びl2=1.10mmとし、且つ、q=1.10mmとすると、ステンレスのヤング率Y=1.93×1011N/m2であるから、前記式(1)及び式(2)から、
h1=0.10N・m/rad
h2=1.15N・m/rad
となる。このように、1本の両端固定梁の回転方向剛性は、1本の片持ち梁の回転方向剛性の10倍以上である。
【0033】
前述のように、従来の磁気ヘッドサスペンションにおけるヒンジ部は、全ての梁が両端固定梁とされている。これに対し、本実施の形態においては、中央梁34aがアクチュエータ回転方向の荷重に対して片持ち梁として作用する。従って、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1は、従来に比して、アクチュエータ回転方向の剛性を低くすることができる。
【0034】
一方、片持ち梁の縦方向剛性は以下の通りである。即ち、片持ち梁の縦方向剛性をKh1vとすると、
h1v=Yts 3W1/9l1 ・・・(3)
となる。前記式(3)に、前記と同様の寸法値を代入すると、Kh1v=0.0467N・m/radとなる。
ここで、片持ち梁の先端部に縦方向(基板面に垂直方向)の力Fh1vが加わった場合の該片持ち梁先端部の変位δh1vは、
δh1v=Fh1v(l1-xc)2/Kh1v=Fh1v/Kh1v×(2l1/3)2
で表される。例えば、Fh1v=10gfであるとすると、縦方向変位δh1v=1.3μmとなる。
【0035】
本実施の形態におけるヒンジ部全体の縦剛性は、斯かる計算によって定められる片持ち梁として作用する1本の中央梁34aの剛性に、両端固定梁として作用する2本の側方梁34bの剛性が加わったものとなるから、中央梁34a(片持ち梁)先端部に10gfの力が加わったとしても、ヒンジ部全体の縦方向変位は1μm以下になるものと考えられる。
【0036】
このように、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1の微動アクチュエータ30は、圧電素子35に無理な負担を掛けることなく、ヒンジ部31が縦方向荷重を有効に支持することができる。従って、圧電素子35とヒンジ部31とを接合する接着剤層の劣化等を有効に防止でき、磁気ヘッドの浮動特性を安定化させることができる。
【0037】
次に、前記の梁剛性に基づき、印加電圧に対する磁気ヘッド変位とアクチュエータ回転中心軸-圧電素子中心軸間距離rd(図1参照)との関係、並びに微動アクチュエータのみの主共振周波数と前記rdとの関係について検討する。図7及び図8に、それぞれ、磁気ヘッド変位/印加電圧のrd依存性、及び微動アクチュエータ主共振周波数のrd依存性を示す。なお、圧電素子幅は1.2mmとし、圧電素子厚tpは0.12mm,0.13mm及び0.20mmとした。
【0038】
図7に示すように、rdを1.3mmとし、且つ、圧電素子厚tpを0.15mmとした場合、ヘッド変位/印加電圧は0.028μm/Vとなる。又、圧電素子厚tpを0.12mmとした場合には、ヘッド変位/印加電圧は0.033μm/Vとなる。このように、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1においては、磁気ヘッドを十分微少に移動させることができる。
【0039】
又、図8から明らかなように、rdが0.6mm〜0.7mm以上であれば、微動アクチュエータ30のみの主共振周波数は10kHzを越える。従って、主共振周波数が10kHzを越えるロードビームを使用すれば、微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンション全体の主共振周波数として10kHzを越える周波数を得ることができる。このように、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1においては、サスペンション全体の主共振周波数を高くすることができ、これにより、磁気ヘッドの高速位置制御が可能となる。
【0040】
以上のように、本実施の形態に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンション1においては、回転方向剛性の増大を招くことなく、十分な縦剛性を得ることができる。従って、荷重劣化を有効に防止しつつ、磁気ヘッドの十分な変位量を得ることができる。さらに、磁気ヘッドサスペンション全体の主共振周波数を高めることができ、これにより、磁気ヘッドヘッドを高速に移動させることができる。
【0041】
実施の形態2.
次に、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンション1′の他の実施の形態について説明する。図9及び図10に、それぞれ、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1′の圧電素子装着前の裏面図及び正面図を示す。なお、前記実施の形態1におけると同一又は相当部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0042】
図9及び図10に示されるように、本実施の形態は、ヒンジ部31′の構造のみが前記実施の形態1と相違している。即ち、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンションにおける微動アクチュエータのヒンジ部31′は、ベースプレート10ではなく、ロードビーム20に一体形成されている。なお、ヒンジ部31′のベースプレート10への連結は、溶接によって行われる。
【0043】
前記実施の形態1において説明したように、一般的に、ロードビーム20は厚さ0.03〜0.07mmのステンレスで形成され、且つ、ベースプレート10は厚さ約0.2mmのステンレスで形成される。従って、本実施の形態においては、前記実施の形態1に比して、ヒンジ部31′の厚みを薄くすることができ、これにより、梁の剛性を低めて、より大きなヘッド変位を得ることができる。
【0044】
実施の形態3.
以下、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションのさらに他の実施の形態について説明する。図11及び図12に、それぞれ、本実施の形態3に係る磁気ヘッドサスペンション1″の圧電素子装着前の裏面図及び正面図を示す。なお、前記実施の形態と同一又は相当部材には、同一符号を付してその説明を省略する。
【0045】
図11及び図12に示されるように、本実施の形態は、ヒンジ部31″の構造のみが前記各実施の形態と相違している。即ち、本実施の形態に係る磁気ヘッドサスペンション1″における微動アクチュエータのヒンジ部31″は、ベースプレート10及びロードビーム20とは別体の部材とされている。該ヒンジ部31″は、ベースプレート側基板及びロードビーム側基板が、それぞれ、ベースプレート及びロードビームと重合しており、該重合部分において溶接により連結されている。
【0046】
斯かる実施の形態3においては、ヒンジ部の板厚を自由に選択することができるので、前記各実施の形態における効果に加えて、梁の設計の自由度を拡大することができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションは、ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部を連結する梁部を有するヒンジ部と、先端部及び基端部がそれぞれ前記ロードビーム側基板部及びロードビーム側基板部に連結され、且つ、一方が伸長すると他方が短縮するように構成された少なくとも一対の圧電素子とを含む微動アクチュエータを備えている。そして、前記梁部は、長手方向中心軸上に微動アクチュエータの回転中心軸が位置するように構成された長さLの中央梁と、長手方向中心軸が前記微動アクチュエータの回転中心軸において交差するように構成された少なくとも一対の側方梁とを有しており、前記微動アクチュエータの回転中心軸が、前記中央梁の基端部からL/3の地点に位置されている。従って、前記中央梁が回転方向荷重に対して片持ち梁として作用し、該中央梁を挟んで両側に位置する前記一対の側方梁が両端固定梁として作用するので、ヒンジ部における回転方向の剛性の増大を有効に防止しつつ、縦剛性を増大させることができる。従って、荷重劣化を有効に防止しつつ、磁気ヘッドの十分な変位量を得ることができる。
【0048】
又、前記少なくとも一対の側方梁の前記中央梁に対する傾斜角を等しくすれば、ヒンジ部の回転方向双方の剛性を均一化することができ、これにより、圧電素子への印加電圧に対する磁気ヘッドの変位量を回転方向双方に関し等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンション1の実施の形態1における正面図(磁気ディスク側から視た図)である。
【図2】図2は、図1に示された磁気ヘッドサスペンションの裏面図である。
【図3】図3は、図1及び図2に示された磁気ヘッドサスペンションの圧電素子装着前の正面図である。
【図4】図4は、図1及び図2に示された磁気ヘッドサスペンションにおける圧電素子の正面図である。
【図5】図5は、図1及び図2に示された磁気ヘッドサスペンションにおけるヒンジ部の拡大正面図である。
【図6】図6は、先端部に荷重を付加した際の片持ち梁の撓みを模式的に表した図である。
【図7】図7は、印加電圧に対する磁気ヘッド変位とアクチュエータ回転中心軸-圧電素子中心軸間距離rdとの関係を示すグラフである。
【図8】図8は、微動アクチュエータのみの主共振周波数とrdとの関係を示すグラフである。
【図9】図9は、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションの他の形態の裏面図であり、圧電素子装着前の状態を示している。
【図10】図10は、図9に示された磁気ヘッドサスペンションの正面図である。
【図11】図11は、本発明に係る微動アクチュエータ付磁気ヘッドサスペンションのさらに他の形態の裏面図であり、圧電素子装着前の状態を示している。
【図12】図12は、図11に示された磁気ヘッドサスペンションの正面図である。
【符号の説明】
1 磁気ヘッドサスペンション
10 ベースプレート
20 ロードビーム
30 微動アクチュエータ
31 ヒンジ部
32 ベースプレート側基板部
33 ロードビーム側基板部
34a 中央梁
34b 側方梁
35 圧電素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic head suspension with a fine movement actuator that supports a magnetic head for a hard disk drive (HDD) and can finely move the magnetic head.
[0002]
[Prior art]
In the HDD, the track density is increased as the recording density is increased, and a product exceeding 20 kTPI (Tracks per inch) has been commercialized. If the track density further increases in the future, it is expected that it will become difficult to position the magnetic head only with an actuator using the current VCM (Voice Coil Motor). From such a viewpoint, in addition to the conventional VCM, a method of positioning the magnetic head with high accuracy by adopting a two-stage actuator type having a fine actuator between the VCM and the magnetic head has been proposed.
[0003]
A fine actuator using the expansion / contraction operation of a piezoelectric element, which is disposed between a base plate and a load beam in a magnetic head suspension, is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16311, Japanese Patent No. 2529380, and “Piezoelectric” Microactuator for Dual Stage Control "(RBEvans et al, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 35 No. 2 pp.977-982, March 1999).
[0004]
The fine actuator described in the prior art document includes two piezoelectric elements and a hinge portion on which the piezoelectric elements are disposed. The hinge portion includes a base plate side substrate portion joined to the base plate, a load beam side substrate portion joined to the load beam, and a plurality of beam portions connecting the both substrate portions. The two piezoelectric elements are arranged so as to extend over the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion of the hinge portion, and further, when one of them extends, the other contracts. Therefore, by extending and contracting the two piezoelectric elements, the load beam side substrate portion rotates with respect to the base plate side substrate portion, whereby the magnetic head attached to the tip end portion of the load beam moves the actuator and the magnetic head. The head suspension moves in a direction perpendicular to the central axis of the head suspension. In general, since the central axis of the magnetic head suspension is oriented substantially in the same direction as the track tangential direction of the portion where the magnetic head is located, the magnetic head moves in a direction crossing the track by the expansion / contraction operation of the fine actuator. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to perform high-precision positioning control of the magnetic head while stabilizing the floating characteristics of the magnetic head, the hinge portion basically has rigidity in the rotational direction of the actuator, that is, the base plate. It is preferable that the side substrate portion and the load beam side substrate portion have low rigidity in the substrate surface direction and high rigidity in the direction perpendicular to the substrate surface (hereinafter referred to as longitudinal rigidity).
[0006]
That is, when the rigidity of the hinge portion in the direction of rotation of the actuator is high, when the beam portion is deformed by expansion and contraction of the piezoelectric element, a reaction force that the piezoelectric element receives from the substrate portion becomes large. There is a risk that the amount of expansion and contraction decreases. Such a decrease in the amount of expansion / contraction of the piezoelectric element causes an increase in the voltage applied to the piezoelectric element when a desired amount of displacement of the magnetic head is obtained.
[0007]
On the other hand, when the longitudinal rigidity of the hinge portion is low, the longitudinal force applied to the piezoelectric element increases. That is, in the magnetic head suspension, a load bending region is formed at the base of the load beam in order to generate a force (load) for pressing the magnetic head against the disk surface. However, if the longitudinal rigidity of the hinge portion is low, A longitudinal force is applied to the piezoelectric element. Addition of a longitudinal force to such a piezoelectric element causes an increase in stress applied to the adhesive layer that joins the piezoelectric element and the substrate portion in the hinge portion, and reduces the reliability of this joining.
[0008]
As a method of increasing the longitudinal rigidity of the hinge part, means such as increasing the number of beams, increasing the width of the beam, or shortening the length of the beam are conceivable. Will also increase.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and provides a magnetic head suspension with a fine motion actuator that can increase the longitudinal rigidity while effectively preventing an increase in the rigidity of the hinge portion in the rotational direction. With the goal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a base plate, a load beam, and a fine actuator disposed between the base plate and the load beam to connect the two and swing the load beam with respect to the base plate. The fine head actuator includes a hinge portion and at least a pair of piezoelectric elements, and the hinge portion is connected to the base plate side substrate portion connected to the base plate and the load beam. A load beam side substrate portion and a beam portion connecting the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion, and the pair of piezoelectric elements has a distal end portion and a base end portion, respectively, of the load beam side substrate portion. and it is connected to the base plate side substrate part, and, as if one is extended and the other shortened The beam portion has a proximal end portion and a distal end portion connected to the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion, respectively, and a fine movement actuator is provided on the longitudinal center axis between the both end portions. A central beam configured so that the rotation center axis of the central beam is positioned, and at least a pair of side beams disposed on both sides of the central beam, each side beam including the base plate side substrate portion and the load beam At least a pair of side portions each having a base end portion and a tip end portion respectively connected to the side substrate portion and configured such that the longitudinal center axis of each side beam intersects the rotation center axis of the fine actuator possess a beam, the central axis of rotation of said fine actuator to provide a magnetic head suspension is positioned at a point L / 3 from the proximal end of the central beam.
[0011]
Preferably, each of the central longitudinal axis of said at least one pair of side beams can be made to intersect in pairs to such an angle to the longitudinal central axis of the central beam.
In one aspect, the said hinge part shall be integrally formed with the said base plate.
In another aspect, the hinge portion may be formed integrally with the load beam.
Furthermore, in another aspect, the hinge portion can be separate from the base plate and the load beam.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a preferred embodiment of a magnetic head suspension with a fine actuator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1 and 2 are a front view (viewed from the magnetic disk side) and a rear view of the magnetic head suspension 1 with a fine actuator according to the present embodiment, respectively. FIG. 3 is a front view of the magnetic head suspension in a state before the piezoelectric element is bonded. Further, FIG. 4 is a front view of a single-layer piezoelectric element used for a fine actuator, and FIG. 5 is an enlarged front view of a hinge part and a base plate.
[0013]
1 to 3, the magnetic head suspension 1 according to the present embodiment includes a base plate 10 attached to a support shaft such as a carriage arm, a load beam 20 extending forward from the base plate 10, A fine movement actuator 30 disposed between the base plate and the load beam and connecting both members, a flexure 40 joined to the load beam 20 along the longitudinal direction, and a magnetic head (not shown) supported by the flexure 40 And.
[0014]
A VCM (not shown) that functions as a coarse actuator is attached to the base of the support shaft to which the base end of the base plate is attached. By operating the VCM, the entire magnetic head suspension is attached to the magnetic disk. Coarse movement is made.
[0015]
The base plate 10 is formed with a boss portion 11 for ball insertion on the base end side, and the base plate 10 is attached to the support shaft by caulking the boss portion 11 with respect to the support shaft. The base plate 10 can be formed of stainless steel having a thickness of about 0.2 mm, for example.
[0016]
The load beam 20 has a load bending portion 21 on the base end side, and a flange bending portion 22 for increasing rigidity in a region other than the load bending portion 21. The load bending portion 21 is bent in the direction in which the load beam 20 approaches the magnetic disk (above the paper surface in FIGS. 1 and 3), and when the magnetic head suspension 1 is mounted on the HDD. The load bending portion 21 is bent back by a predetermined amount, whereby a load for pressing the magnetic head against the magnetic disk is generated. The load beam 20 can be formed using, for example, stainless steel having a thickness of 0.03 to 0.07 mm.
[0017]
The flexure 40 is provided to support the magnetic head in a state in which it can move flexibly in the pitch direction and the roll direction. By providing the flexure 40, the magnetic head can follow the undulation of the magnetic disk. It becomes.
As shown in FIG. 3, the flexure 40 has a magnetic head mounting portion 41 at the tip. A projection 23 called a dimple formed at the tip of the load beam is always in contact with the back surface side of the magnetic head mounting portion 41, and the load by the load bending portion 21 of the load beam 20 passes through the projection 23. It acts on the magnetic head. The flexure 40 further has a head signal wiring 42 for electrically connecting the magnetic head and an external member. Preferably, the head signal wiring 42 is formed integrally with the flexure substrate. The head signal wiring 42 has a magnetic head side terminal 42a and a head signal wiring terminal 42b at the distal end portion and the proximal end portion, respectively. The magnetic head side terminal 42a is connected to the terminal of the magnetic head by gold boulding or the like, while the head signal wiring terminal 42b is connected to an FPC (not shown). The head signal wiring terminal 42 b can be positioned on a flexure pad stage 43 disposed on the side of the fine actuator 30. Preferably, the pad stage 43 can be provided with a piezoelectric element terminal 42c serving as a connection portion with a piezoelectric element described later.
[0018]
Such a flexure 40 may have, for example, a substrate made of stainless steel having a thickness of 0.02 to 0.03 mm, and each pattern of a polyimide insulating layer, a wiring conductor made of copper, and a polyimide protective layer is laminated on the substrate. Can be formed. The flexure can be joined to the load beam by welding.
[0019]
The fine actuator 30 includes a hinge portion 31 that connects the base plate 10 and the load beam 20, and at least a pair of piezoelectric elements 35 disposed on the hinge portion 31.
[0020]
The hinge portion 31 includes a base plate side substrate portion 32 connected to the base plate 10, a load beam side substrate portion 33 connected to the load beam 20, and a beam portion 34 connecting both the substrates 32 and 33. Have. In this embodiment, as well shown in FIGS. 3 and 5, the base plate side substrate portion 32 is formed integrally with the base plate 10, while the load beam side substrate portion 33 is welded to the load beam 20. Etc. are joined together. The term “connected to the base plate or the load beam” is a concept including an aspect in which the base plate or the load beam is integrally formed.
[0021]
The beam portion 34 includes a central beam 34a disposed in the center and a pair of side beams 34b disposed on both sides of the central beam 34a.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 3, the central beam 34a has an actuator oscillation center line whose longitudinal center axis extends through a rotation center axis 50 of an actuator described later and extends parallel to the longitudinal axis of the magnetic head suspension. 51 is located. The pair of piezoelectric elements 35 are arranged on both sides of the central beam 34a so that the expansion / contraction direction is along the longitudinal direction of the magnetic head suspension. Specifically, the piezoelectric element 35 has a rectangular parallelepiped shape having a longitudinal axis along the longitudinal direction of the magnetic head suspension, and the distal end portion and the proximal end portion thereof are the load beam side substrate portion 33 and the base plate side substrate portion 32, respectively. It is connected to. Each piezoelectric element 35 includes a piezoelectric element polarized in a thickness direction perpendicular to the substrate surface of the hinge portion 31, and electrodes made of Cr / Au or the like disposed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric member. And a member. The polarization directions of the pair of piezoelectric elements 35 are opposite to each other, so that when a voltage is applied in the thickness direction, one piezoelectric element expands and the other piezoelectric element shortens, and the magnetic head The actuator swings about the rotation axis 50 of the actuator.
[0023]
On the other hand, the side beam 34b has a distal end portion connected to the load beam side substrate portion 33 and a proximal end portion connected to the base plate side substrate 32 so that the respective longitudinal center axes thereof intersect the actuator rotation axis 50. Has been. Preferably, the side beams 34b can be a pair of beams arranged on both sides of the central beam 34a, and the respective inclination angles with respect to the central beam 34a can be made equal.
[0024]
The central beam 34a and the side beam 34b thus configured act as a cantilever beam and a both-end fixed beam, respectively. Hereinafter, the operation of each beam will be described in detail.
That is, the actuator rotation center shaft 50 is located on the central beam 34a. Therefore, when the piezoelectric element 35 is operated to swing the magnetic head around the actuator rotation axis 50, the central beam 34a is fixed at the base end and only the tip is around the actuator rotation axis 50. Will swing. That is, when the piezoelectric element 35 is operated, the central beam 34a bends in the horizontal direction between the proximal end portion and the distal end portion. As described above, the central beam 34a in which the actuator rotation center shaft 50 is located between the base end portion and the tip end portion acts as a cantilever with respect to the load in the actuator rotation direction. The position in the longitudinal direction of the central beam of the actuator rotation center shaft 50 will be described later.
[0025]
On the other hand, as described above, the pair of side beams 34b has the load beam side substrate 33 and the base plate at the distal end and the proximal end, respectively, so that the respective longitudinal central axes intersect the actuator rotation central axis 50. It is connected to the side substrate 32. Accordingly, when the magnetic head is swung by the action of the piezoelectric element 35, the side beam 34b does not bend between the distal end portion and the proximal end portion but around the actuator rotation center axis 50. It will move as a whole. Thus, the side beam 34b acts as a both-ends fixed beam with respect to the load in the actuator rotation direction. The side beam 34b can be regarded as acting as a cantilever beam with respect to a longitudinal load.
[0026]
The piezoelectric element 35 may have various sizes, for example, a length of 1.0 mm to 5.0 mm, a width of 0.8 mm to 2.0 mm, and a thickness of 0.12 mm to 0.25 mm. The thicknesses of the piezoelectric member and the electrode member can be set to, for example, 0.10 mm to 0.20 mm and 0.1 to 1 μm, respectively.
For connecting the base plate side substrate portion 32 and the load beam side substrate portion 33 to the piezoelectric element 35, for example, a conductive adhesive containing metal fine particles such as silver as a filler can be used. The adhesion region can be, for example, a region of about 0.3 mm at each of the proximal end portion and the distal end portion of the piezoelectric element 35.
[0027]
Further, the electrode of the piezoelectric element 35 that is not bonded to the hinge portion 31 is connected to a piezoelectric element terminal 42c formed on the flexure by a gold wire formed by ultrasonic bonding. In such a configuration, if the hinge portion 31 is set to the ground potential, the expansion and contraction of the piezoelectric element 35 can be controlled with high controllability only by changing the voltage applied to the piezoelectric element terminal 42c.
[0028]
The magnetic head suspension 1 configured as described above has the following effects. That is, in the hinge portion in the conventional magnetic head suspension, all the beams act as both-end fixed beams. When such a hinge structure is used, if the number of beams is increased to increase the longitudinal rigidity, the rigidity in the direction of rotation of the actuator is also proportionally increased.
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the hinge portion 31 having the central beam 34a acting as a cantilever beam with respect to the load in the rotation direction of the actuator is provided. Therefore, in this embodiment, it is possible to effectively prevent an increase in the rigidity in the actuator rotation direction while obtaining a sufficient vertical rigidity. Hereinafter, such an effect will be described in detail.
[0029]
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the bending of the cantilever when a load is applied to the tip of the cantilever. In FIG. 6, the longitudinal direction of the cantilever is taken as the x-axis, and the load application direction is taken as the y-axis. When a force F in the y-axis direction is applied to the tip of the cantilever, assuming that the deflection δ of the tip of the cantilever is small,
y = F / YI × (lx 2/2-x 3/6)
dy / dx = F / YI × (lx-x 2/2)
It becomes. Here, Y is Young's modulus, and I is the second moment of section.
[0030]
Therefore, the angle Δθ formed by the tangent at the tip of the cantilever with respect to the x axis and the displacement δ of the tip of the cantilever are:
tan △ θ = [dy / dx ] x = l = (F / YI) × (l 2/2)
δ = [y] x = l = (F / YI) × (l 3/3)
It becomes. From both equations, the x coordinate x c of the point where the tangent at the tip of the cantilever crosses the x axis is:
x c = l-δ / tan △ θ = l / 3
It becomes. Thus, x c is independent of the force applied to the beam, it determined only by the length of the beam. The x c corresponds to the position of the actuator rotation center shaft 50 in the longitudinal direction of the central beam. That is, if the length of the central beam 34a is L, the actuator rotation center shaft 50 is located at a point L / 3 from the base end of the central beam 34a. For example, if the length of the central beam 34a is 1.2 mm, the actuator rotation central axis 50 is located on the central axis in the longitudinal direction of the central beam 34a and about 0.4 mm from the base end. Become.
[0031]
Here, the rigidity in the rotational direction of the beam around the actuator rotation center axis (the moment of force generated when rotating by an angle of 1 radian) is considered. If the rotational moments of one cantilever and one fixed beam are K h1 and K h2 ,
K h1 = Yt s W 1 3 / 9l 1・ ・ ・ (1)
K h2 = (Yt s W 2 3 / l 2 3 ) × (q + l 2 ) 2 (2)
It becomes. Here, t s is the thickness of the beam, W 1 and l 1 are the width and length of the cantilever beam (center beam 34a), and W 2 and l 2 are the width and length of the both-end fixed beam (side beam 34b). Here, q is the horizontal distance between the actuator rotation center axis 50 and the end portion closer to the actuator rotation center axis 50 among the both ends of the fixed beam at both ends.
[0032]
The equation (2) is approximately established because the rotation amount is very small.
Thus, the central beam 34a of the width and length of W 1 = 0.30 mm and l 1 = 1.19 mm, the width and length of the side beams 34b and W 2 = 0.20 mm and l 2 = 1.10 mm, and, When q = 1.10 mm, the Young's modulus of stainless steel Y = 1.93 × 10 11 N / m 2 , so from the above formula (1) and formula (2),
K h1 = 0.10N ・ m / rad
K h2 = 1.15N ・ m / rad
It becomes. Thus, the rotational direction rigidity of one end-fixed beam is 10 times or more the rotational direction rigidity of one cantilever beam.
[0033]
As described above, in the hinge portion in the conventional magnetic head suspension, all the beams are fixed at both ends. On the other hand, in the present embodiment, the central beam 34a acts as a cantilever beam with respect to the load in the actuator rotation direction. Therefore, the magnetic head suspension 1 according to the present embodiment can reduce the rigidity in the direction of rotation of the actuator as compared with the conventional case.
[0034]
On the other hand, the longitudinal rigidity of the cantilever is as follows. That is, if the longitudinal rigidity of the cantilever is K h1v ,
K h1v = Yt s 3 W 1 / 9l 1 ··· (3)
It becomes. Substituting the same dimension values into the above equation (3) yields K h1v = 0.0467 N · m / rad.
Here, when a force F h1v in the vertical direction (perpendicular to the substrate surface) is applied to the tip of the cantilever, the displacement δ h1v of the tip of the cantilever is
δ h1v = F h1v (l 1 -x c) 2 / K h1v = F h1v / K h1v × (2l 1/3) 2
It is represented by For example, when F h1v = 10 gf, the longitudinal displacement Δ h1v = 1.3 μm.
[0035]
The longitudinal rigidity of the entire hinge portion in the present embodiment is equal to the rigidity of one central beam 34a acting as a cantilever beam determined by such calculation, and the rigidity of two side beams 34b acting as both-end fixed beams. Therefore, even if a force of 10 gf is applied to the tip of the central beam 34a (cantilever beam), the longitudinal displacement of the entire hinge portion is considered to be 1 μm or less.
[0036]
Thus, in the fine movement actuator 30 of the magnetic head suspension 1 according to the present embodiment, the hinge portion 31 can effectively support the longitudinal load without imposing an excessive burden on the piezoelectric element 35. Therefore, it is possible to effectively prevent deterioration of the adhesive layer that joins the piezoelectric element 35 and the hinge portion 31, and to stabilize the floating characteristics of the magnetic head.
[0037]
Next, based on the rigidity of the beam, the relationship between the displacement of the magnetic head with respect to the applied voltage and the distance rd (see FIG. 1) between the actuator rotation center axis and the piezoelectric element center axis, and the main resonance frequency of the fine actuator and the rd Consider the relationship. 7 and 8 show the rd dependence of the displacement / applied voltage of the magnetic head and the rd dependence of the fine resonance actuator main resonance frequency, respectively. The piezoelectric element width was 1.2 mm, and the piezoelectric element thickness tp was 0.12 mm, 0.13 mm, and 0.20 mm.
[0038]
As shown in FIG. 7, when rd is 1.3 mm and the piezoelectric element thickness tp is 0.15 mm, the head displacement / applied voltage is 0.028 μm / V. When the piezoelectric element thickness tp is 0.12 mm, the head displacement / applied voltage is 0.033 μm / V. Thus, in the magnetic head suspension 1 according to the present embodiment, the magnetic head can be moved sufficiently finely.
[0039]
Further, as apparent from FIG. 8, when rd is 0.6 mm to 0.7 mm or more, the main resonance frequency of only the fine actuator 30 exceeds 10 kHz. Therefore, if a load beam having a main resonance frequency exceeding 10 kHz is used, a frequency exceeding 10 kHz can be obtained as the main resonance frequency of the entire magnetic head suspension with a fine actuator. Thus, in the magnetic head suspension 1 according to the present embodiment, the main resonance frequency of the entire suspension can be increased, thereby enabling high-speed position control of the magnetic head.
[0040]
As described above, in the magnetic head suspension with fine movement actuator 1 according to the present embodiment, sufficient longitudinal rigidity can be obtained without increasing the rotational direction rigidity. Therefore, a sufficient amount of displacement of the magnetic head can be obtained while effectively preventing load deterioration. In addition, the main resonance frequency of the entire magnetic head suspension can be increased, thereby moving the magnetic head head at high speed.
[0041]
Embodiment 2. FIG.
Next, another embodiment of the magnetic head suspension with fine movement actuator 1 'according to the present invention will be described. 9 and 10 show a back view and a front view, respectively, of the magnetic head suspension 1 ′ according to the present embodiment before mounting the piezoelectric element. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent member in the said Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0042]
As shown in FIGS. 9 and 10, the present embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the hinge portion 31 ′. That is, the hinge portion 31 ′ of the fine actuator in the magnetic head suspension according to the present embodiment is formed integrally with the load beam 20 instead of the base plate 10. The hinge part 31 'is connected to the base plate 10 by welding.
[0043]
As described in the first embodiment, generally, the load beam 20 is formed of stainless steel having a thickness of 0.03 to 0.07 mm, and the base plate 10 is formed of stainless steel having a thickness of about 0.2 mm. Therefore, in the present embodiment, the thickness of the hinge portion 31 ′ can be reduced as compared with the first embodiment, thereby reducing the rigidity of the beam and obtaining a larger head displacement. it can.
[0044]
Embodiment 3 FIG.
The following will describe still another embodiment of the magnetic head suspension with a fine actuator according to the present invention. 11 and 12 are a rear view and a front view, respectively, of the magnetic head suspension 1 ″ according to the third embodiment before the piezoelectric element is mounted. Note that the same or corresponding members as those of the above-described embodiment are the same. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted.
[0045]
As shown in FIGS. 11 and 12, this embodiment is different from the above embodiments only in the structure of the hinge portion 31 ″. That is, in the magnetic head suspension 1 ″ according to this embodiment. The hinge portion 31 ″ of the fine actuator is a separate member from the base plate 10 and the load beam 20. The hinge portion 31 ″ includes a base plate side substrate and a load beam side substrate, respectively, as a base plate and a load beam. It has superposed | polymerized and it connects by welding in this superposition | polymerization part.
[0046]
In the third embodiment, since the thickness of the hinge portion can be freely selected, the degree of freedom in designing the beam can be expanded in addition to the effects in the respective embodiments.
[0047]
【The invention's effect】
A magnetic head suspension with a fine actuator according to the present invention includes a hinge portion having a beam portion for connecting a base plate side substrate portion and a load beam side substrate portion, and a distal end portion and a base end portion which are the load beam side substrate portion and the load beam, respectively. A fine movement actuator is provided that includes at least a pair of piezoelectric elements that are coupled to the side substrate portion and configured such that when one is extended, the other is shortened. The beam portion intersects the central beam having a length L configured so that the rotation center axis of the fine movement actuator is positioned on the longitudinal center axis, and the longitudinal center axis intersects with the rotation center axis of the fine movement actuator. And at least a pair of side beams configured as described above, and a rotation center axis of the fine actuator is located at a point of L / 3 from a base end portion of the center beam. Therefore, the central beam acts as a cantilever with respect to the rotation direction load, the pair of side beams located on both sides of the central beam is because they act as a fixed-fixed beam, the rotational direction of the hinge portion The longitudinal rigidity can be increased while effectively preventing the increase in rigidity. Therefore, a sufficient amount of displacement of the magnetic head can be obtained while effectively preventing load deterioration.
[0048]
Further, if the inclination angles of the at least one pair of side beams with respect to the central beam are made equal, the rigidity in both the rotational directions of the hinge portion can be made uniform, whereby the magnetic head can be applied to the voltage applied to the piezoelectric element. The amount of displacement can be made equal in both directions of rotation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view (viewed from a magnetic disk side) in a first embodiment of a magnetic head suspension 1 with a fine actuator according to the present invention.
FIG. 2 is a back view of the magnetic head suspension shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a front view of the magnetic head suspension shown in FIGS. 1 and 2 before mounting a piezoelectric element.
4 is a front view of a piezoelectric element in the magnetic head suspension shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
5 is an enlarged front view of a hinge portion in the magnetic head suspension shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the bending of a cantilever beam when a load is applied to the distal end portion.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between magnetic head displacement and actuator rotation central axis-piezoelectric element central axis distance rd with respect to applied voltage.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the main resonance frequency of only the fine actuator and rd.
FIG. 9 is a rear view of another embodiment of the magnetic head suspension with a fine actuator according to the present invention, showing a state before the piezoelectric element is mounted.
FIG. 10 is a front view of the magnetic head suspension shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a back view of still another embodiment of the magnetic head suspension with a fine actuator according to the present invention, showing a state before the piezoelectric element is mounted.
FIG. 12 is a front view of the magnetic head suspension shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic head suspension 10 Base plate 20 Load beam 30 Fine movement actuator 31 Hinge part 32 Base plate side board | substrate part 33 Load beam side board | substrate part 34a Center beam 34b Side beam 35 Piezoelectric element

Claims (5)

ベースプレートと、ロードビームと、該ベースプレート及びロードビームの間に配置されて両者を連結すると共に、ロードビームをベースプレートに対して揺動させる微動アクチュエータとを備えた磁気ヘッドサスペンションであって、
前記微動アクチュエータは、ヒンジ部と、少なくとも一対の圧電素子とを備え、
前記ヒンジ部は、前記ベースプレートに連結されるベースプレート側基板部と、前記ロードビームに連結されるロードビーム側基板部と、該ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部を連結する梁部とを有し、
前記一対の圧電素子は、先端部及び基端部がそれぞれ前記ロードビーム側基板部及びベースプレート側基板部に連結され、且つ、一方が伸長すると他方が短縮するように構成されており、
前記梁部は、前記ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部にそれぞれ連結される基端部及び先端部を有し、該両端部間における長手方向中心軸上に、微動アクチュエータの回転中心軸が位置するように構成された長さLの中央梁と、
該中央梁を挟んだ両側に配置された少なくとも一対の側方梁であって、各側方梁が前記ベースプレート側基板部及びロードビーム側基板部にそれぞれ連結される基端部及び先端部を有し、且つ、各側方梁の長手方向中心軸が前記微動アクチュエータの回転中心軸において交差するように構成された少なくとも一対の側方梁とを有し、
前記微動アクチュエータの回転中心軸は、前記中央梁の基端部からL/3の地点に位置していることを特徴とする磁気ヘッドサスペンション。
A magnetic head suspension comprising a base plate, a load beam, and a fine movement actuator disposed between the base plate and the load beam to connect the two and swing the load beam with respect to the base plate,
The fine actuator includes a hinge part and at least a pair of piezoelectric elements,
The hinge portion has a base plate side substrate portion connected to the base plate, a load beam side substrate portion connected to the load beam, and a beam portion connecting the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion. And
The pair of piezoelectric elements are configured such that a distal end portion and a proximal end portion are connected to the load beam side substrate portion and the base plate side substrate portion , respectively, and when one of them extends, the other shortens.
The beam portion has a proximal end portion and a distal end portion connected to the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion, respectively, and the rotation central axis of the fine actuator is on the longitudinal central axis between the both end portions. A central beam of length L configured to be positioned;
At least a pair of side beams arranged on both sides of the central beam, each side beam having a base end portion and a tip end portion connected to the base plate side substrate portion and the load beam side substrate portion, respectively. and, and, and at least I have a pair of side beams longitudinal central axis of each side beam is configured to intersect at the central axis of rotation of said fine actuator,
The magnetic head suspension according to claim 1, wherein a rotation center axis of the fine actuator is located at a point of L / 3 from a base end portion of the central beam .
前記少なくとも一対の側方梁の各長手方向中心軸は、前記中央梁の長手方向中心軸に対し等角度で交差していることを特徴とする請求項1に記載の磁気ヘッドサスペンション。It said at least a pair of side each longitudinal central axis of the beam, the magnetic head suspension according to claim 1, characterized in that intersect in pairs to such an angle to the longitudinal central axis of the central beam. 前記ヒンジ部は、前記ベースプレートと一体形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気ヘッドサスペンション。  The magnetic head suspension according to claim 1, wherein the hinge portion is integrally formed with the base plate. 前記ヒンジ部は、前記ロードビームと一体形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気ヘッドサスペンション。  The magnetic head suspension according to claim 1, wherein the hinge portion is integrally formed with the load beam. 前記ヒンジ部は、前記ベースプレート及びロードビームとは別体とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気ヘッドサスペンション。  3. The magnetic head suspension according to claim 1, wherein the hinge portion is separate from the base plate and the load beam.
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