JP4433727B2

JP4433727B2 - フレクシャ、サスペンションおよびヘッドジンバルアセンブリ

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Publication number: JP4433727B2
Application number: JP2003310403A
Authority: JP
Inventors: 寛史山崎; 雅弘宮崎
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: US7630175B2; CN1312697C; CN1591664A; JP2005078753A; US20050047024A1

Description

本発明は、ハードディスク装置などに適用されるフレクシャ、サスペンションおよびヘッドジンバルアセンブリに関する。

記録媒体であるハードディスクに対して磁気情報の記録や再生を行う薄膜磁気ヘッドを有するヘッドスライダは、ハードディスク装置のボイスコイルモータに接続されるサスペンションに取り付けられることによりヘッドジンバルアセンブリを構成する。このヘッドジンバルアセンブリのヘッドスライダは、ハードディスクから微小距離を隔てた状態で浮上し、上記薄膜磁気ヘッドによってハードディスクに対して磁気情報の記録や再生を行う。

このようなヘッドスライダでは、ハードディスクの高密度化に伴い、ハードディスクからの磁気ヘッドの浮上量が適切に調整されると共に、目標のトラックへ位置決めするトラッキング補正が高精度かつ高速で行われることが要求される。トラッキング補正を行うものとしては、例えば、特許文献１に記載されたヘッド支持機構が知られている。このヘッド支持機構は、薄膜磁気ヘッドへの配線を行うフレクシャ上に貼り付けた薄膜圧電体の形状を変化させることによって、ヘッドスライダを回動させ、トラッキング補正を行うものである。
特開２００２−２０３３８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、圧電素子を利用することによりトラッキング補正を高精度かつ高速で行うことは可能であるが、ハードディスクからの磁気ヘッドの浮上量の調整を行うことは困難である。

そこで本発明は、トラッキング補正を高精度かつ高速で行うと共に、磁気ヘッドの浮上量を適切に調整することができるフレクシャ、サスペンションおよびヘッドジンバルアセンブリを提供することを目的とする。

本発明のフレクシャは、アーム部材上に取り付けられることによりサスペンションを構成するフレクシャであって、記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う薄膜磁気ヘッドを有するヘッドスライダが搭載されると共に、搭載されたヘッドスライダに通電するための配線を備えた本体部と、本体部上に、ヘッドスライダとアーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設され、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットと、を備え、圧電体積層ユニットの各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっていることを特徴としている。

本発明によれば、フレクシャ上に並設された圧電体積層ユニットの圧電素子に印可する電圧値を圧電素子毎に変化させることにより、個々の圧電体積層ユニットを伸張させたり撓ませたりするなど自在に形状を変化させることができる。これにより、フレクシャに搭載されたヘッドスライダをピッチング、ローリング、ヨーイングの３方向に自在に揺動させることができる。従って、高精度かつ高速なトラッキング補正が行えると共に、ハードディスクからの磁気ヘッドの浮上量を適切に調整することができる。

この場合、圧電体積層ユニットは、本体部における、ヘッドスライダからアーム部材の基端へと延びる中心線に対して略対称となるように並設されているのが好ましい。これにより、各圧電体積層ユニットのヘッドスライダに作用させる力を、同じ電圧値でほぼ均等にすることができるため、ヘッドスライダを円滑に揺動させることができる。

本発明のサスペンションは、上記のフレクシャ及びアーム部材を備え、該フレクシャの本体部上には、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットがヘッドスライダとアーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設されており、圧電体積層ユニットの各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっていることを特徴としている。本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記のフレクシャ、アーム部材、及びヘッドスライダを備え、該フレクシャの本体部上には、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットがヘッドスライダとアーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設されており、圧電体積層ユニットの各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっていることを特徴としている。

本発明のサスペンションとヘッドジンバルアセンブリによれば、上記のフレクシャを備えているため、フレクシャに搭載されたヘッドスライダをピッチング、ローリング、ヨーイングの３方向に自在に揺動させることができる。従って、高精度かつ高速なトラッキング補正が行えると共に、ハードディスクからの磁気ヘッドの浮上量を適切に調整することができる。

この場合、ヘッドスライダは、本体部に面する側面の重心を本体部に固定されているのが好ましい。これにより、ヘッドスライダが揺動した際に、反動としてサスペンションに伝わる力を低減させることができる。

本発明によれば、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットをフレクシャ上に並設し、各圧電体積層ユニットの各圧電素子に個別に印加できるようにしたので、トラッキング補正を高精度かつ高速で行うと共に、磁気ヘッドの浮上量を適切に調整することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るフレクシャを含むサスペンションを示す図であり、図２は、図１に示すサスペンションの分解図であり、図３は、本発明の実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリを示す図である。図１〜３に示すように、サスペンション１０は、主として、アーム部材１１、ベースプレート１２およびフレクシャ１を備えて構成されている。そして、図３に示すように、サスペンション１０に、ヘッドスライダ２０が搭載されることによって、ヘッドジンバルアセンブリ３０が構成される。ヘッドスライダ２０には、図示しないハードディスク（記録媒体）に対して、記録及び／又は再生を行う薄膜磁気ヘッド２１が設けられている。

サスペンション１０のアーム部材１１は、ステンレス鋼などの金属製の薄板であり、その板面に対して垂直な方向に弾性を有している。アーム部材１１の基端側には、ベースプレート１２が固定されている。そして、ベースプレート１２が図示しないハードディスク装置の回転駆動手段に取り付けられることによって、アーム部材１１が、上記回転駆動手段の駆動に応じてハードディスクに平行な面上を揺動できるようになっている。

フレクシャ１は、先端側に搭載されるヘッドスライダ２０に通電するための配線（詳細は、後述する）が配された本体部２を備えている。本体部２におけるヘッドスライダ２０の搭載位置より基端側の上面には、積層された２つ圧電素子（詳細は、後述する）６ａ，６ｂを有する２つの圧電体積層ユニット３が設けられている。このとき、圧電体積層ユニット３は、本体部２における、ヘッドスライダ２０からアーム部材１１の基端側へと延びる中心線Ｃ上に形成されたスリット７に対して略対称となるように並設されている。

図２に示すように、本体部２は、ポリイミド樹脂などからなる絶縁膜４と、ステンレス鋼などからなるフレクシャ基板５とを有している。このフレクシャ基板５は、絶縁膜４の圧電体積層ユニット３から先端までを除いた部分の下面に張り付けられている。絶縁膜４の上面には、ヘッド用配線２２と圧電素子用配線２３ａ〜２３ｅとが設けられている。ヘッド用配線２２および圧電素子用配線２３ａ〜２３ｅは、例えば、Ｃｕなどからなり、その大部分が絶縁層で被覆されたプリント配線１６となっている。

ヘッド用配線２２は、一端側がヘッドスライダ２０の薄膜磁気ヘッド２１に電気的に接続される第１ヘッド用端子１７に接続され、他端側がフレクシャ１の基端側の端子配列部１３に備えられた第２ヘッド用端子１４に接続されている。このようなヘッド用配線２２は、ヘッドスライダ２０の薄膜磁気ヘッド２１内に設けられた再生用の磁気抵抗効果素子や書込用の誘導型電磁変換素子などの素子に、第１，２ヘッド用端子１４，１７を介し図示しない外部電源によって通電するための配線である。

また、圧電素子用配線２３ａ〜２３ｅは、一端側が圧電体積層ユニット３の圧電素子６ａ，６ｂに電気的に接続される第１圧電素子用端子１８に接続され、他端側が端子配列部１３に備えられた第２圧電素子用端子１５に接続されている。圧電素子用配線２３ａ，２３ｂは、第１，２圧電素子用端子１５，１８を介し一方の圧電体積層ユニット３の各圧電素子６ａ，６ｂに、図示しない異なる外部電源によって通電するための配線である。同様に、圧電素子用配線２３ｃ，２３ｄは、第１，２圧電素子用端子１５，１８を介し他方の圧電体積層ユニット３の各圧電素子６ａ，６ｂに、図示しない異なる外部電源によって通電するための配線である。また、圧電素子用配線２３ｅは、２つの圧電体積層ユニット３の各圧電素子６において、一方の電極（図５参照）をグランドレベルにするための配線である。

図４は、ヘッドジンバルアセンブリ３０の先端部分を示す図である。同図において、ヘッドスライダ２０は、先端（図の上方）に位置する面に、薄膜磁気ヘッド２１内の素子用の電極端子２２が備えられている。この電極端子２２は、第１ヘッド用端子１７と、例えばボールボンディングによって接着されている。また、ヘッドスライダ２０は、本体部２に面する側面の重心部Ｇを含む部分が、フレクシャ１の本体部２に形成されスリット７の先端側に位置する突起部２３に接着剤などによって接着されている。従って、ヘッドスライダ２０は、先端部分と重心部Ｇとにおいて、フレクシャ１の本体部２に固定された状態となっている。突起部２３は、図２に示すアーム部材１１の先端側に設けられた突起部２４に支持されるようになっている。

図５は、本実施形態に係る圧電体積層ユニット３を示す概略断面図である。本体部２の長手方向に沿う中心線に対して略対称となるように並設された圧電体積層ユニット３は、双方共に同様の構造となっている。図５では、圧電素子用配線２３ａ，２３ｂが接続された圧電体積層ユニット３を示している。

圧電体積層ユニット３は、本体部２上に配された圧電素子６ａ上に、導電性接着剤３１を介して圧電素子６ｂが積層された構造となっている。圧電素子６ａは、薄膜の圧電膜３２と、その圧電膜３２を両面から挟むように設けられた電極３３ａ，３３ｂとが一体的に接合して構成されている。また同様に、圧電素子６ｂは、薄膜の圧電膜３４と、その圧電膜３４を両面から挟むように設けられた電極３５ａ，３５ｂとが一体的に接合して構成されている。そして、圧電素子６ａの電極３３ｂと圧電素子６ｂの電極３５ａとの間に、上記の導電性接着剤３１が介在されることによって、圧電素子６ａ，６ｂが一体的に構成して接合されている。

圧電膜３２，３４は、例えばＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（チタン酸ジルコン酸鉛；通称、ＰＺＴ）やＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）などの圧電材料からなり、該圧電材料に分極処理を施すことによって製造される。この場合、圧電膜３２，３４は、純粋に圧電材料のみで構成されるとは限られず、例えば圧電材料がＰＺＴである場合、使用目的に応じてＰｂ，Ｍｎ，Ｎｂなどの酸化物をドーパントとして微量に加えたり、複合ペロブスカイト型化合物を少量加えたりして構成してもよい。

一方、電極３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂは、例えばＰｔなどからなり、それぞれ順に、圧電素子用配線２３ａ，２３ｅ，２３ｅ，２３ｂに接続されている。圧電素子用配線２３ａ，２３ｂには、順に、外部電源３７，３８が接続されており、プラスの電圧が印可されるようになっている。従って、電極３３ａと電極３５ｂとに対して、プラスの電圧が印可されることになる。また、圧電素子用配線２３ｅは、上述したように、グランドに接続されるようになっているため、電極３３ｂ，３５ａの電位は、共にグランドレベルとなっている。

このような圧電体積層ユニット３は、外部電源３７，３８によって上下の圧電素子６ａ，６ｂに個別に印加することができる。そして、圧電素子６ａ，６ｂに印加する電圧値をそれぞれ変化させることによって、圧電体積層ユニット３の形状を自在に変化させることができる。すなわち、圧電体積層ユニット３を、本体部２の面方向（図５に示す矢印Ｘの方向）へ伸張させたり、上下方向（図５に示す矢印Ｚの方向）へ撓ませたりすることができる。

例えば、外部電源３７，３８によって電極３３ａ，３５ｂに同じ電圧値で印加した場合、圧電素子６ａ、６ｂは、厚み方向（図５中、矢印Ｚ方向）に同じ量だけ縮み、矢印Ｘ方向に同じ量だけ伸張する。また、外部電源３７の電圧値を外部電源３８の電圧値より大きくした場合は、圧電素子６ｂに比して圧電素子６ａの伸張量の方が大きくなるため、圧電体積層ユニット３は、図５の上方に反り返るように撓む。反対に、外部電源３８の電圧値を外部電源３７の電圧値より大きくした場合は、圧電素子６ａに比して圧電素子６ｂの伸張量の方が大きくなるため、圧電体積層ユニット３は、図５の下方に反り返るように撓む。

図６および図７は、圧電体積層ユニット３の形状を変化させることによってヘッドスライダ２０を移動させた状態を示す概略図である。図６では、図の左側の圧電体積層ユニット３を本体部２の面方向に伸張させている。これにより、圧電体積層ユニット３に接している絶縁膜４の左側がフレクシャ１の先端側へと押し出される状態となり、ヘッドスライダ２０が、重心部Ｇを回動中心として、図の右方向に変位する（図中、二点鎖線で示す）。一方、図の右側の圧電体積層ユニット３を本体部２の面方向に伸張させた場合は、ヘッドスライダ２０が、重心部Ｇを回動中心として、図の左方向に変位する。

このとき、圧電体積層ユニット３は、本体部２の長手方向に沿う中心線上に形成されたスリット７に対して略対称となるように並設されているため、各圧電体積層ユニット３によってヘッドスライダ２０に作用させる力を、同じ電圧値でほぼ均等にすることができる。従って、ヘッドスライダ２０を図の左右に円滑に揺動させることができる。また、ヘッドスライダ２０は、重心部Ｇにおいて本体部２に固定されているため、ヘッドスライダ２０の変位による反動としてサスペンション１０に伝わる力を低減させることができる。

このような本実施形態のヘッドジンバルアセンブリ３０では、ヘッドスライダ２０のヨーイング方向の移動を、圧電素子を利用して行うことによって微小な量移動が可能となるため、高精度かつ高速なトラッキング補正を行うことができる。

図７では、２つの圧電体積層ユニット３を同じ撓み量で撓ませている。これにより、圧電体積層ユニット３が固定されている本体部２も撓み、ヘッドスライダ２０がハードディスクＤに対して近づくように移動する（図中、二点鎖線で示す）。圧電体積層ユニット３の撓み量は、圧電体積層ユニット３の圧電素子６ａ，６ｂに印加する電圧値を変化させることによって自在に調整することができる。従って、圧電体積層ユニット３の撓み量を変化させることによって、ヘッドスライダ２０のピッチング方向の移動量を自在に調整することができるため、ハードディスクＤからの薄膜磁気ヘッド２１の浮上量を適切に調整することができる。

図８は、本実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリ３０を先端側から見た図である。ヘッドジンバルアセンブリ３０は、２つの圧電体積層ユニット３の一方のみを撓ませる、あるいは、２つの圧電体積層ユニット３を異なる撓み量で撓ませることによって、ヘッドスライダ２０をローリング方向（図８に示す矢印の方向）に傾けることができる。図８では、２つの圧電体積層ユニット３の撓み量を調整して、左側に傾いたヘッドスライダ２０をハードディスクＤに対して平行となるように、本体部２の傾きを変化させている（図中、二点鎖線で示す）。

このように、本実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリ３０によれば、ヘッドスライダ２０の左右の傾きを修正することができるため、例えば、製造後のヘッドジンバルアセンブリ３０において、従来ではヘッドスライダ２０の左右の傾きが大きいことにより不良品とされていたものを、良品として使用することが可能となる。これにより、ヘッドジンバルアセンブリ３０の生産性を向上させることができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、圧電体積層ユニット３は、３つ以上の圧電素子６を積層して構成してもよい。

また、上記実施形態では、圧電体積層ユニット３の圧電素子６ａ，６ｂにおいて、電極３３ａ，３５ｂを外部電源３７，３８に接続し、電極３３ｂ，３５ａをグランドに接続しているが、図９に示すように、電極３３ｂ，３５ａをそれぞれ外部電源３７，３８に接続するようにしてもよい。この場合、圧電素子６ａ，６ｂの間に介在させる接着剤は、絶縁性のものを使用する。

本発明の実施形態に係るフレクシャを含むサスペンションを示す図である。図１に示すサスペンションの分解図である。本発明の実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリを示す図である。図３に示すヘッドジンバルアセンブリの先端部分を示す図である。本発明の実施形態に係る圧電体積層ユニットを示す概略断面図である。圧電体積層ユニットの形状を変化させることによってヘッドスライダを移動させた状態を示す概略図である。圧電体積層ユニットの形状を変化させることによってヘッドスライダを移動させた状態を示す概略図である。本発明の実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリを先端側から見た図である。本発明の実施形態に係る圧電体積層ユニットにおける他の通電形態を示す図である。

符号の説明

１…フレクシャ、２…本体部、３…圧電体積層ユニット、４…絶縁膜、５…フレクシャ基板、６ａ，６ｂ…圧電素子、７…スリット、１０…サスペンション、１１…アーム部材、１２…ベースプレート、１３…端子配列部、１６…プリント配線、２０…ヘッドスライダ、２１…薄膜磁気ヘッド、３０…ヘッドジンバルアセンブリ、３１…導電性接着剤、３２，３４…圧電膜、３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂ…電極、３７，３８…外部電源、Ｄ…ハードディスク（記録媒体）Ｇ…重心部。

Claims

アーム部材上に取り付けられることによりサスペンションを構成するフレクシャであって、
記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う薄膜磁気ヘッドを有するヘッドスライダが搭載されると共に、前記搭載されたヘッドスライダに通電するための配線を備えた本体部と、
前記本体部上に、前記ヘッドスライダと前記アーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設され、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットと、
積層された複数の前記圧電素子のそれぞれに独立に電圧を印加するための複数の圧電素子用配線と、
を有するフレクシャと、
前記記録媒体と、
前記圧電素子用配線のそれぞれに電気的に接続された複数の電源と、
を備え、
前記圧電体積層ユニットの前記各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっており、
前記複数の電源は、前記圧電体積層ユニットの前記複数の圧電素子のそれぞれに、前記複数の圧電素子のそれぞれを前記本体部の面方向に伸張させる極性の電圧であって、互いに異なる大きさの電圧を個別に印加することができることを特徴とするハードディスク装置。
前記圧電体積層ユニットは、前記本体部における、前記ヘッドスライダから前記アーム部材の基端へと延びる中心線に対して略対称となるように並設されていることを特徴とする請求項１記載のハードディスク装置。
記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う薄膜磁気ヘッドを有するヘッドスライダが搭載されると共に、前記搭載されたヘッドスライダに通電するための配線を備えた本体部を有するフレクシャと、
前記フレクシャに取り付けられるアーム部材と、を有するサスペンションと、
前記記録媒体と、
複数の電源と、
を備え、
前記フレクシャの前記本体部上には、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットが前記ヘッドスライダと前記アーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設されており、
前記フレクシャは、積層された複数の前記圧電素子のそれぞれに独立に電圧を印加するための複数の圧電素子用配線を有し、
前記圧電体積層ユニットの前記各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっており、
前記複数の電源は、前記圧電素子用配線のそれぞれに電気的に接続されていると共に、前記圧電体積層ユニットの前記複数の圧電素子のそれぞれに、前記複数の圧電素子のそれぞれを前記本体部の面方向に伸張させる極性の電圧であって、互いに異なる大きさの電圧を個別に印加することができることを特徴とするハードディスク装置。
記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う薄膜磁気ヘッドを有するヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダが搭載されると共に、前記搭載されたヘッドスライダに通電するための配線を備えた本体部を有するフレクシャと、
前記フレクシャに取り付けられるアーム部材と、を有するヘッドジンバルアセンブリと、
前記記録媒体と、
複数の電源と、
を備え、
前記フレクシャの前記本体部上には、積層された複数の圧電素子を有する圧電体積層ユニットが前記ヘッドスライダと前記アーム部材の基端とを結ぶ線を挟むように並設されており、
前記フレクシャは、積層された複数の前記圧電素子のそれぞれに独立に電圧を印加するための複数の圧電素子用配線を有し、
前記圧電体積層ユニットの前記各圧電素子は、個別に電圧を印加可能となっており、
前記複数の電源は、前記圧電素子用配線のそれぞれに電気的に接続されていると共に、前記圧電体積層ユニットの前記複数の圧電素子のそれぞれに、前記複数の圧電素子のそれぞれを前記本体部の面方向に伸張させる極性の電圧であって、互いに異なる大きさの電圧を個別に印加することができることを特徴とするハードディスク装置。
前記ヘッドスライダは、前記本体部に面する側面の重心を前記本体部に固定されていることを特徴とする請求項４記載のハードディスク装置。