JP4237394B2

JP4237394B2 - ディスク装置用サスペンション

Info

Publication number: JP4237394B2
Application number: JP2000398643A
Authority: JP
Inventors: 哲哉藤原; 健一瀧川
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: US6661618B2; US20020080532A1; JP2002197819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に内蔵されるディスク装置用サスペンションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する磁気ディスクあるいは光磁気ディスク等を備えたディスク装置において、ディスクの記録面にデータを記録したりデータを読取るために磁気ヘッドが使われている。この磁気ヘッドは、ディスクの記録面と対向するスライダと、スライダに内蔵されたトランスジューサなどを含んでおり、ディスクが高速回転することによってスライダがディスクから僅かに浮上し、ディスクとスライダとの間にエアベアリングが形成されるようになっている。前記磁気ヘッドを保持するためのサスペンションは、ロードビームと呼ばれるビーム部材と、ロードビームに固定された極薄い板ばねからなるフレキシャと、ロードビームの基部に設けるベースプレートなどを備えている。フレキシャの先端部に磁気ヘッドを構成するスライダが装着される。
【０００３】
ハードディスク装置（ＨＤＤ）においては、ディスクのトラック中心をトラック幅の±１０％以下でフォローイング制御を行う必要がある。近年のディスクの高密度化によってトラック幅は１μｍ以下になりつつあり、スライダをトラック中心に保つことが困難になる傾向がある。このためディスクの剛性を上げるなどの低振動化を図るだけでなく、スライダの位置制御をさらに正確に行う必要が生じている。
【０００４】
従来のディスク装置は、一般にボイスコイルモータのみによってサスペンションを動かすシングル・アクチュエータ方式であった。このものは、低い周波数帯域に多くの共振ピークが存在するため、ボイスコイルモータのみによってサスペンション先端のスライダ（ヘッド部）を高い周波数帯域で制御することが困難であり、サーボのバンド幅を上げることができなかった。
【０００５】
そこでボイルコイルモータ以外に、マイクロアクチュエータ部を備えたデュアル・アクチュエータ方式のサスペンションが開発されている。マイクロアクチュエータ部は、第２のアクチュエータによってロードビームの先端側あるいはスライダをサスペンションの幅方向（いわゆるスウェイ方向）に微量だけ動かすようにしている。
【０００６】
この第２のアクチュエータによって駆動される可動部は、シングル・アクチュエータ方式に比べてかなり軽量であるため、スライダを高い周波数帯域で制御することができる。このため、スライダの位置制御を行うサーボのバンド幅をシングル・アクチュエータ方式と比較して数倍高くすることができ、その分、トラックミスを少なくすることが可能となる。
【０００７】
前記第２のアクチュエータの材料として、ＰＺＴと呼ばれるジルコンチタン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３とＰｂＴｉＯ_３の固溶体）などの圧電セラミック素子が適していることが知られている。ＰＺＴは共振周波数が著しく高いため、デュアル・アクチュエータ方式における第２のアクチュエータに適している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＺＴなどの圧電セラミック素子はもろいだけでなく、その表面からパーティクルが発生することによるコンタミネーションが実用上の障害になる。このようなパーティクルが、万一、高速で回転しているディスクとスライダとの間に入り込むと、ディスクやスライダが損傷し、ディスクに記録されていたデータが消失したり、クラッシュの原因になることがある。
【０００９】
本発明者らは、圧電セラミック素子を用いたサスペンションのパーティクル発生状況を調べる試験を行った。この試験では、超音波洗浄装置によってサスペンションを液中で洗浄したのち、所定量の液中に存在する所定サイズ以上のパーティクル数をカウントした。その結果、圧電セラミック素子を用いるサスペンションは、圧電セラミック素子を用いない一般的なサスペンションと比較して、パーティクルがより多く発生することが判った。
【００１０】
前記圧電セラミック素子は、表面と裏面に電極用の金属層がスパッタリングあるいはメッキ等によって形成されている。このため圧電セラミック素子の表面あるいは裏面からパーティクルが発生する可能性はほとんどない。しかし圧電セラミック素子の側面あるいは端面は、この素子を製造する際にダイシングマシン等による切断加工等を行うため切断面が露出している。この切断面がパーティクルの発生源となり、洗浄を行うたびにパーティクルが発生し続けることになる。
【００１１】
従って本発明の目的は、パーティクルの発生を抑制することができるようなマイクロアクチュエータ部を備えたディスク装置用サスペンションを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を果たすための本発明のサスペンションは、フレキシャを設けるロードビームと、前記ロードビームの基部に設けるアクチュエータベースと、前記アクチュエータベースに形成された開口部に収容され、電圧が印加されたときに前記ロードビームを変位させる歪みを生じる圧電セラミック素子と、前記圧電セラミック素子に巻付ける電気絶縁性の合成樹脂テープからなり、該圧電セラミック素子の少なくとも両側面にわたって貼付けられて該側面を覆うカバーフィルムと、前記圧電セラミック素子の両端面と前記開口部の内面との間に充填され、前記両端面を覆った状態で圧電セラミック素子の両端部を前記アクチュエータベースに固定し、前記圧電セラミック素子に電圧が印加されたときの該圧電セラミック素子の変位を前記ロードビームに伝える電気絶縁性の接着剤とを具備している。
【００１３】
本発明のサスペンションでは、前記アクチュエータベースに前記圧電セラミック素子を収容可能な開口部を形成し、該開口部に、前記カバーフィルムが貼付けられた前記圧電セラミック素子を収容する。
また、本発明のサスペンションにおいて、前記ロードビームと前記アクチュエータベースが可撓性のヒンジ部材によって互いに連結されていてもよい。
【００１４】
前記カバーフィルムに接着剤付きの合成樹脂テープを用いてもよい。ここで言う接着剤とは、液状のものを塗布したのち硬化させるタイプの接着剤以外に、例えば紫外線等の光によって硬化させるものや、粘着剤も含む概念である。
【００１５】
前記カバーフィルムは、前記圧電セラミック素子の両側面を覆う部分と、これら両側面にわたる部分と、前記圧電セラミック素子の電極と外部の導電部材とのボンディング箇所を露出させるためのスリットまたは孔を有していてもよい。
【００１６】
また、本発明では、前記圧電セラミック素子の両端面を電気絶縁性の接着剤によって覆った状態で前記圧電セラミック素子を前記アクチュエータベースに接着する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１の実施形態のディスク装置用サスペンション１０について図１から図６を参照して説明する。
図１に示されたデュアル・アクチュエータ方式のサスペンション１０は、ロードビーム１１と、マイクロアクチュエータ部１２と、ベースプレート１３と、ヒンジ部材１４などを備えている。ロードビーム１１は、厚さが例えば１００μｍ前後のばね性を有する金属板からなる。ロードビーム１１にフレキシャ１５が取付けられる。フレキシャ１５はロードビーム１１よりもさらに薄い精密な金属製の薄板ばねからなる。フレキシャ１５の前端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ１６が設けられる。
【００１８】
図２に示すようにベースプレート１３の基部２０に円形のボス孔２１が形成されている。ベースプレート１３の基部２０と前端部２２との間に、下記圧電セラミック素子４０を収容可能な大きさの一対の開口部２３が形成されている。一対の開口部２３の間に、ベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の軸線方向）に延びる帯状の連結部２４が設けられている。連結部２４は、ベースプレート１３の幅方向（図１中に矢印Ｓで示すスウェイ方向）にある程度撓むことができる。
【００１９】
ベースプレート１３の基部２０は、図示しないボイスコイルモータによって駆動されるアクチュエータアームの先端部に固定され、ボイスコイルモータによって旋回駆動されるようになっている。このベースプレート１３は、板厚が例えば２００μｍ前後の金属板からなる。この実施形態の場合、ベースプレート１３とヒンジ部材１４とによって、この発明で言うアクチュエータベース２５が構成されている。
【００２０】
図３に示すようにヒンジ部材１４は、ベースプレート１３の基部２０に重ねて固定される基部３０と、ベースプレート１３の連結部２４と対応した位置に形成された帯状のブリッジ部３１と、ベースプレート１３の前端部２２と対応した位置に形成された中間部３２と、板厚方向に弾性変形可能な可撓性を有する一対のヒンジ部３３と、ロードビーム１１に固定される先端部３４などを有している。このヒンジ部材１４は、板厚が例えば４０μｍ前後のばね性を有する金属板からなる。
【００２１】
マイクロアクチュエータ部１２は、ＰＺＴ等の板状の圧電素子からなる一対の圧電セラミック素子４０を含んでいる。矩形の板状をなす圧電セラミック素子４０は、その厚み方向の表面５０および裏面５１（図４に示す）と、長手方向の両端に位置する端面５２，５３と、両側面５４，５５とを有している。
【００２２】
図４等に示すように、圧電セラミック素子４０の表面５０と裏面５１には、スパッタリングあるいはメッキ等によって、金属等の導電材料からなる電極６０，６１が形成されている。一方の電極６０は、銀ペースト６２によってベースプレート１３に接地される。他方の電極６１にワイヤ等の導電部材６３の一端６３ａがボンディングされる。導電部材６３の他端６３ｂは、フレキシャ１５に設けられたフレキシブルな配線部材の端子６４に接続される。圧電セラミック素子４０の両端面５２，５３と両側面５４，５５は、この素子４０を製作する際にダイシングマシン等によって切断されたカット面となっている。
【００２３】
図５と図６に示すように、圧電セラミック素子４０にカバーフィルム７０が巻付けられている。カバーフィルム７０は電気絶縁材料からなり、圧電セラミック素子４０の少なくとも両側面５４，５５を覆うようにしてこの素子４０に貼付けられている。カバーフィルム７０の材質は問わないが、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）あるいは塩化ビニール系の合成樹脂テープを基材とし、この基材の一面側に接着剤を塗布した接着剤付き樹脂テープを採用することができる。カバーフィルム７０に設けた上記接着剤により、所定厚さのカバーフィルム７０を圧電セラミック素子４０に容易に固定することができる。この明細書ではカバーフィルム７０が巻かれた状態の圧電セラミック素子４０を、フィルム付き圧電部材７１と称している。
【００２４】
なお、圧電セラミック素子４０の周囲を接着剤でコーティングすることも考えられるが、接着剤を用いる場合には、接着剤の硬化過程で生じる収縮が問題になることがある。しかるにこの実施形態のように樹脂テープを貼付けることによってカバーフィルム７０を形成すれば、接着剤を硬化させる場合のような収縮の問題を回避することができる。
【００２５】
この実施形態の場合、カバーフィルム７０は、圧電セラミック素子４０の両側面５４，５５を覆う部分７０ａ，７０ｂと、素子４０の両側面５４，５５にわたって素子４０の表面５０側を覆う部分７０ｃ、素子４０の裏面５１側を覆う部分７０ｄとを有している。図６に示すように素子４０の裏面５１側には、電極６１と前記導電部材６３（図４に示す）とのボンディング箇所７５を露出させるために、カバーフィルム７０の両端７０ｅ，７０ｆ間にスリット７６が形成されている。
【００２６】
図１に示すように一対の圧電セラミック素子４０は、互いにほぼ平行となるようにアクチュエータベース２５の開口部２３に収容されている。素子４０の両端面５２，５３は、それぞれ、開口部２３の長手方向両端の内面８０，８１と対向している。素子４０の側面５４は、ベースプレート１３の連結部２４に沿っている。
【００２７】
上記フィルム付き圧電部材７１が開口部２３に収容される。そして、圧電セラミック素子４０の一端部４０ａが電気絶縁性の接着剤９０によってヒンジ部材１４の基部３０に固定され、素子４０の他端部４０ｂが同じく接着剤９０によってヒンジ部材１４の中間部３２に固定される。すなわち、圧電セラミック素子４０の両端面５２，５３が接着剤９０によって覆われた状態で、この素子４０がアクチュエータベース２５に固定されている。接着剤９０の材質は問わないが、例えばエポキシ系接着剤を使用することができる。
【００２８】
接着剤９０は、素子４０の端面５２，５３とアクチュエータベース２５の開口部２３の内面８０，８１との間にも充填される必要がある。この接着剤９０は、圧電セラミック素子４０の歪み（変位）をより効果的にロードビーム１１に伝えるためと、素子４０の端面５２，５３や側面５４，５５等とアクチュエータベース２５との電気絶縁を十分に確保する機能も果たす。
【００２９】
これら一対の圧電セラミック素子４０は、電圧が印加されたときに、一方の素子４０が長手方向に伸びるとともに、他方の素子４０が長手方向に縮む。このように、一対の素子４０の歪む方向とストロークに応じて、ロードビーム１１側が幅方向（スウェイ方向）に所望量だけ変位することになる。
【００３０】
本発明者らは、圧電セラミック素子４０にカバーフィルム７０を巻付けた場合に、素子４０の変位（ストローク）がどの程度影響を受けるのかについて、２個のサンプル品の印加電圧と変位との関係を調べる試験を行った。その結果、サンプル１については、カバーフィルム７０を貼る前の変位が１．２μｍ、カバーフィルム７０を貼った後の変位が１．２０８μｍで、実質的な変化は見られなかった。サンプル２については、カバーフィルム７０を貼る前の変位が１．２μｍ、カバーフィルム７０を貼った後の変位が１．２２４μｍで、この場合も実質的な変化が見られなかった。すなわちサンプル１，２とも、実用上問題になるようなストロークの劣化が生じないことが確認された。
【００３１】
図７は上記サンプル１（カバーフィルムを貼った圧電セラミック素子）の電圧と変位との関係（ヒステリシスループ）を示している。図７から、ヒステリシスに関しても、カバーフィルム７０を貼る前と貼った後とで実質的な変化は見られず、圧電セラミック素子４０の特性に悪影響を与えないことが確認された。
【００３２】
この実施形態の圧電セラミック素子４０は、両側面５４，５５がカバーフィルム７０によって覆われているため、素子４０の両側面５４，５５からパーティクルが発生することを防止できる。また、素子４０の両端面５２，５３が接着剤９０によって覆われているため、素子４０の両端面５２，５３からパーティクルが発生することを防止できる。
【００３３】
以上説明したフィルム付き圧電部材７１を備えたサスペンション１０を超音波洗浄し、液中のパーティクル数をカウントする試験を実施した。その結果を図８に示す。図８中の測定値Ｌ１は、圧電セラミック素子（カバーフィルム無し）を備えたサスペンションのパーティクル数を示し、Ｌ２は前記実施形態のサスペンション１０（圧電セラミック素子４０をカバーフィルム７０で覆ったもの）のパーティクル数を示している。Ｌ３は、圧電セラミック素子を設けない従来のサスペンションのパーティクル数を示している。
【００３４】
図８中にＬ２で示されるように、前記実施形態のサスペンション１０を１回洗浄した後（すなわち洗浄２回目以降）は、圧電セラミック素子を設けないサスペンション（測定値Ｌ３）と同一レベルまでパーティクル数が減少し、圧電セラミック素子からのパーティクル発生が回避されていることが確認された。
【００３５】
図９は本発明の第２の実施形態のフィルム付き圧電部材７１′を示している。この圧電部材７１′の圧電セラミック素子４０にも、第１の実施形態と同様の材料からなるカバーフィルム７０′が巻かれている。このカバーフィルム７０′には、電極６１に対する導電部材６３（図４に示す）のボンディング箇所７５を露出させるために、孔１００が形成されている。それ以外の構成と作用については第１の実施形態のサスペンション１０と共通であるから、両者に共通の符号を付して説明は省略する。なお、カバーフィルムは圧電セラミック素子４０の両側面５４，５５のみを覆うように複数に分かれていてもよいし、あるいは圧電セラミック素子４０の外周全体を覆うものでもよい。
【００３６】
前記第１の実施形態のサスペンション１０の場合、圧電セラミック素子４０をアクチュエータベース２５に形成された開口部２３に収容しているが、素子４０を開口部２３に収容する代りに、アクチュエータベース２５の上に素子４０を重ねた状態で固定するようにしてもよい。
【００３７】
これらの実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たって、ロードビームやベースプレート、ヒンジ部材、アクチュエータベース、圧電セラミック素子、カバーフィルムの材料あるいは形態等、この発明を構成する各要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変形して実施できることは言うまでもない。また、ベースプレートとロードビームは、それぞれ、アルミニウム合金等の軽合金あるいは、軽合金とステンレス鋼のクラッド材を用いることによって軽量化を図ってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、圧電セラミック素子の少なくとも側面を覆う電気絶縁性のカバーフィルムによって、圧電セラミック素子からパーティクルが発生することを防止できる。このカバーフィルムは圧電セラミック素子の変位を実質的に阻害しないため、ストローク劣化の原因とならない。また圧電セラミック素子をアクチュエータベースの開口部に収容することにより、圧電セラミック素子を保護できるとともに、素子の変位をより効果的にロードビームに伝えることができる。また圧電セラミック素子の両側面からパーティクルが発生することを前記カバーフィルムによって防止できるとともに、圧電セラミック素子の両端面からパーティクルが発生することを素子固定用の接着剤によって防止することができる。
【００４０】
請求項２に記載した発明によれば、ロードビームとアクチュエータベースがヒンジ部材を介して互いに連結されるため、ロードビームとアクチュエータベースおよびヒンジ部材に要求されるそれぞれの特性に適した材料を用いることができ、サスペンションとしての特性を向上させることができる。
【００４１】
請求項３に記載した発明によれば、所望の厚さのカバーフィルムを圧電セラミック素子に容易に取付けることができる。
請求項４に記載した発明によれば、圧電セラミック素子に樹脂テープ等のカバーフィルムを容易に取付けることができ、かつ、圧電セラミック素子の電極に外部の導電部材をボンディングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すサスペンションの平面図。
【図２】図１に示されたサスペンションのベースプレートの平面図。
【図３】図１に示されたサスペンションのヒンジ部材の平面図。
【図４】図１に示されたサスペンションのマイクロアクチュエータ部の断面図。
【図５】図１に示されたサスペンションに使われるフィルム付き圧電部材の斜視図。
【図６】図５に示されたフィルム付き圧電部材を裏面側から見た斜視図。
【図７】図５に示されたフィルム付き圧電部材に印加する電圧と圧電部材の変位との関係を示す図。
【図８】図１に示されたサスペンションと、圧電セラミックス素子を有しないサスペンションをそれぞれ超音波洗浄した時のパーティクル数の変化を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態を示すフィルム付き圧電部材の平面図。
【符号の説明】
１０…ディスク装置用サスペンション
１１…ロードビーム
１２…マイクロアクチュエータ部
１３…ベースプレート
１４…ヒンジ部材
２３…開口部
２５…アクチュエータベース
４０…圧電セラミック素子
５４，５５…側面
６０，６１…電極
７０，７０′…カバーフィルム
９０…接着剤

Claims

フレキシャを設けるロードビームと、
前記ロードビームの基部に設けるアクチュエータベースと、
前記アクチュエータベースに形成された開口部に収容され、電圧が印加されたときに前記ロードビームを変位させる歪みを生じる圧電セラミック素子と、
前記圧電セラミック素子に巻付ける電気絶縁性の合成樹脂テープからなり、該圧電セラミック素子の少なくとも両側面にわたって貼付けられて該側面を覆うカバーフィルムと、
前記圧電セラミック素子の両端面と前記開口部の内面との間に充填され、前記両端面を覆った状態で前記圧電セラミック素子の両端部を前記アクチュエータベースに固定し、前記圧電セラミック素子に電圧が印加されたときの該圧電セラミック素子の変位を前記ロードビームに伝える電気絶縁性の接着剤と、
を具備したことを特徴とするディスク装置用サスペンション。
前記ロードビームと前記アクチュエータベースが可撓性のヒンジ部材によって互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のディスク装置用サスペンション。
前記カバーフィルムが、接着剤付きの合成樹脂テープからなることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク装置用サスペンション。
前記カバーフィルムは、前記圧電セラミック素子の両側面を覆う部分と、これら両側面にわたる部分と、前記圧電セラミック素子の電極と外部の導電部材とのボンディング箇所を露出させるスリットまたは孔を有していることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のディスク装置用サスペンション。