KR100960771B1 - 압전 액추에이터 및 디스크 장치 - Google Patents

압전 액추에이터 및 디스크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전 액추에이터의 굽힘 모드를 보강하여, 압전 액추에이터의 신축시에 발생하는 굽힘 공진이 발생하지 않는 압전 액추에이터와 이를 이용한 디스크 장치에 관한 것이다.
슬릿에 의해 분리된 플렉시블 기판과, 분리된 플렉시블 기판의 각각에 신축 변위하는 제 1 압전체 소자 유닛 및 제 2 압전체 소자 유닛을 탑재하여, 슬릿을 끼워서 플렉시블 기판을 연결하는 연결부를 압전체 소자 유닛이 양단 지지된 경우의 1차 굽힘 모드의 복부(腹部)가 되는 위치에 마련하였다.

Description

압전 액추에이터 및 디스크 장치{PIEZOELECTRIC ACTUATOR AND DISC DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 헤드 지지 기구의 사시도,
도 2는 상기 헤드 지지 기구의 분해 사시도,
도 3은 상기 헤드 지지 기구에 사용되는 슬라이더의 사시도,
도 4는 상기 헤드 지지 기구에 사용되는 플렉셔(flexure)의 구성을 나타내는 분해 사시도,
도 5는 상기 플렉셔의 연결부의 상세 구성을 나타내는 부분 확대 사시도,
도 6은 도 4의 A-A 단면도,
도 7은 도 4의 B-B 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에서의 압전 액추에이터 소자의 평면도,
도 9는 도 8의 C-C 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에서의 압전 액추에이터 소자를 부착한 플렉셔의 평면도,
도 11은 도 10의 Y-Y 단면도,
도 12는 본 발명의 실시예에 있어서의 헤드 지지 기구의 측면도,
도 13a는 상기 헤드 지지 기구의 압전 액추에이터 소자의 단면도,
도 13b는 박막 압전체 소자 구동 배선(9a)으로의 인가 전압 패턴도,
도 13c는 박막 압전체 소자 구동 배선(9b)으로의 인가 전압 패턴도,
도 14는 본 발명의 실시예에 있어서의 압전 액추에이터의 회전 동작을 나타내는 개략 구성도,
도 15a는 종래의 압전 액추에이터 소자의 기본 진동 모드를 나타내는 모식도,
도 15b는 그 주파수 응답 특성도,
도 16a는 본 발명의 실시예에 있어서의 압전 액추에이터 소자의 기본 진동 모드를 나타내는 모식도,
도 16b는 그 주파수 응답 특성도,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 압전 액추에이터 소자를 부착한 플렉셔의 평면도,
도 18은 본 발명의 실시예에 있어서의 디스크 장치의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 자기 헤드 2 : 슬라이더
3 : 플렉셔 기판 4 : 로드 빔
5 : 베이스 플레이트 6 : 헤드 배선 패턴
7, 54 : 플렉셔
본 발명은 전압을 인가하면 신축하는 특성을 갖춘 압전 재료에 의해 형성한 액추에이터 소자에 관한 것으로, 특히 디스크 장치에서의 헤드 위치 결정 기구에 사용하는 압전 액추에이터와, 이를 이용한 디스크 장치에 관한 것이다.
디스크 장치는 최근 들어 헤드 소자의 개선에 의해 트랙에 따른 선 기록 밀도가 향상되고 있다. 이에 따라, 트랙에 수직 방향의 기록 밀도의 향상이 중요해져서, 보다 미세한 트랙 피치를 실현하는 것이 요구되고 있다. 폭이 좁은 트랙에 정확히 헤드를 추종시키기 위해서는, 헤드를 미소하게 이동시키는 기구가 필요하다.
자기 디스크형 정보 기록 재생 장치에 있어서, 자기 디스크에 대하여 정보의 기록 재생을 수행하는 자기 헤드는 헤드 슬라이더에 탑재되어 액추에이터 아암에 부착되어 있다. 이 액추에이터 아암을 보이스 코일 모터(이하, VCM이라 칭함)에 의해 요동시키고, 자기 디스크상의 소정의 트랙 위치에 자기 헤드를 위치 결정하여 기록 재생을 하고 있다. 그러나, 기록 밀도의 향상과 함께, 이러한 종래의 VCM만으로 위치 결정하는 것으로는 충분한 정밀도를 확보할 수 없게 되었다. 이 때문에, VCM의 위치 결정 수단에 부가하여, 부 액추에이터로서 압전체 소자를 이용한 미소 위치 결정 수단을 사용하여, 이 미소 위치 결정 수단에 의해 헤드 슬라이더를 미소 구동시켜서, 고속, 고정밀도의 위치 결정을 수행하는 제안이 이루어져 있다(예컨대, 일본 특허 공보 제 2529360 호 참조). 또한, 부 액추에이터로서 박막의 압전체 소자를 이용한 예가 개시되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 1997-73746 호 참조).
그런데, 이러한 부 액추에이터를 구성하는 압전체 소자로서는, 소형, 경량일 것, 낮은 인가 전압으로 큰 변위량을 얻을 수 있을 것, 주 액추에이터와 부 액추에이터가 각각의 동작에 영향을 주지 않을 것이 요구된다.
종래 예에서는, 이들 요구를 동시에 만족시킬 수 없다는 과제를 갖고 있었다. 즉, 부 액추에이터의 공진 주파수를 주 액추에이터의 공진 주파수보다 크게 하고, 또한 압전체 소자의 변위량을 크게 하기 위해서는, 부 액추에이터의 강성을 크게 하여, 구동 전압으로서 수십 볼트의 높은 전압을 인가해야만 했다. 그 때문에, 구성이 번잡해질 뿐 아니라, 회로 구성도 대규모가 되어, 특히 소형의 디스크 장치에는 적용하기 어렵다는 과제를 가지고 있었다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하여 부 액추에이터로서 낮은 인가 전압으로 큰 변위량을 발생시키고, 또한 신축함으로써 발생하는 굽힘 모드에 대하여 안정 동작을 하는 액추에이터를 제공하는 동시에, 이를 이용한 디스크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 압전 액추에이터는 슬릿에 의해 분리된 플렉시블 기판과, 분리된 플렉시블 기판의 한쪽 기판상에 탑재된 제 1 압전체 소자 유닛과, 제 1 압전체 소자 유닛과 대략 평행하게 플렉시블 기판의 다른쪽 기판상에 탑재된 제 2 압전체 소 자 유닛과, 슬릿을 사이에 두고 플렉시블 기판을 연결하는 연결부를 갖는다.
그 때문에, 압전 액추에이터의 굽힘 모드를 보강하는 효과가 생겨, 각각의 압전체 소자 유닛이 서로 역방향으로 신축할 때에 발생하는 굽힘 공진을 억제하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 압전 액추에이터로 이루어진 액추에이터 소자를 구비한 헤드 지지 기구의 사시도이며, 도 2는 그 헤드 지지 기구를 분해하여 도시한 사시도이며, 도 3은 그 헤드 지지 기구에 사용되는 슬라이더의 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 있어서, 헤드 지지 기구(100)는 예컨대 자기 헤드(1)가 부착된 슬라이더(2)를 선단부에서 지지하는 로드 빔(4)을 가지고 있다. 로드 빔(4)은 헤드 액추에이터 아암(도시하지 않음)에 부착되는 정사각형 형상을 한 기단부(4a)를 가지며, 기단부(4a)는 빔 용접 등에 의해 베이스 플레이트(5)에 고정되어 있다. 베이스 플레이트(5)는 상기 헤드 액추에이터 아암에 부착되어 있다. 로드 빔(4)은 기단부(4a)로부터 테이퍼형으로 계속되는 네크부(4b)와, 네크부(4b)에 연속하여 빔부(4c)가 직선형으로 연장되어 구성되어 있다. 네크부(4b)의 중앙부에는 개구부(4d)가 마련되어 판 스프링부(4e)를 구성하고 있다. 빔부(4c)의 선단부에 있어서의 각 측면 가장자리부에는, 슬라이더 유지 기판(3a)의 회전을 약간 의 간극을 두고 규제하는 규제부(4f)가 각각 마련되어 있다.
또한, 각 규제부(4f)는 빔부(4c)의 선단부로부터 기단부(4a)측을 향하여 직선형으로 연장되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 빔부(4c)상에는 헤드 배선 패턴(6)을 갖는 플렉셔(7)가 설치되어 있다. 플렉셔(7)는 스테인리스 강재를 베이스로 하고 있다. 플렉셔(7)의 일단부에 설치된 슬라이더 부착부(7x)상에는 자기 헤드(1)가 탑재된 슬라이더(2)가 배치되어 있다. 또한, 플렉셔(7)에는 박막 유지부(8a, 8b)가 설치되고, 압전 액추에이터 소자(10)가 탑재되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 슬라이더(2)의 자기 헤드(1)가 설치된 단부면의 하부에는, 4개의 단자(2a 내지 2d)가 병설되어 있다. 또한, 슬라이더(2)의 상면에는, 회전 구동되는 자기 디스크(도시하지 않음)에 의해 발생하는 공기류를 슬라이더(2)의 피치 방향(자기 디스크의 접선 방향)을 따라 통과시켜, 자기 디스크와의 사이에 공기 윤활막을 형성하는 공기 베어링면(2e)이 마련되어 있다. 공기 베어링면(2e)의 중심 위치는 로드 빔(4)의 딤플(4g)에 일치하고 있다.
도 4는 헤드 지지 기구(100)에 있어서의 플렉셔(7)의 슬라이더(2)를 탑재하는 선단 부분의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 4에 있어서, 플렉셔(7)는 플렉셔(7)의 본체를 구성하는 스테인리스 강재를 베이스로 하는 플렉셔 기판(3) 및 슬라이더 유지 기판(3a)과, 예컨대 폴리이미드 등의 수지에 의해 형성된 플렉시블 기판(8c)으로 이루어지고, 플렉셔 기판(3) 및 슬라이더 유지 기판(3a)과 플렉시블 기판(8c)은 면 접합되어 있다. 따라서, 이 플렉시블 기판(8c)에 의해 플렉셔 기판(3)과 슬라이더 유지 기판(3a)은 기계적으로 연결되어 있다. 또한, 플렉시블 기판(8c)에는 국부적으로 좁은 폭으로 형성된 탄성 힌지부로 된 이음부(19a, 19b)가 마련되어 있다. 이음부(19a, 19b)는 플렉셔 기판(3)과 슬라이더 유지 기판(3a) 사이의 경계선에 마련되어 있는 동시에, 이음부(19a, 19b)가 서로 가동 가능해지도록 연결되어 있다. 플렉시블 기판(8c)의 슬라이더 설치부(7x)에는 배선(6a, 6b, 6c, 6d)이 설치되어 있다. 또한, 플렉시블 기판(8c)의 상면에는, 박막 유지부(8a, 8b)가 서로 병렬한 상태로 슬릿(30)을 사이에 두고 분리되어 마련되고, 또한 박막 유지부(8a, 8b)의 주위에는 배선(6a, 6b, 6c, 6d)이 연신하여 설치되어 있다.
또한, 슬릿(30)의 주위에는, 압전 액추에이터 소자(10)의 접지 전극용의 그라운드 배선(9d)이 설치되어 있는 동시에, 슬릿(30)의 일부가 플렉시블 기판(8c)에 의해 결합되어 연결부(40)를 형성하고 있다. 또한, 연결부(40)의 플렉시블 기판(8c) 상에는, 슬릿(30)의 주위에 배치된 그라운드 배선(9d)이 슬릿(30)의 양측을 단락하도록 형성되어 있다. 슬라이더 유지 기판(3a)에는 돌기부(3b)가 형성되며, 이 돌기부(3b)는 로드 빔(4)의 선단부 부근에 형성된 딤플(4g)에 접촉하고 있다. 이 돌기부(3b)는 딤플(4g)에 의해 가압되고, 딤플(4g)을 중심으로 하여 슬라이더 유지 기판(3a)이 전체 방위에 걸쳐 회전 가능하게 유지되어 있다. 따라서, 박막 유지부(8a, 8b)는 그 양단부가 강체로 된 스테인리스 강재인 플렉셔 기판(3)과 슬라이더 유지 기판(3a)에 부착되어 지지되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 플렉셔(7)의 타단부에는, 외부 접속 단자 유지부(7y)가 마련되어 있다. 외부 접속 단자 유지부(7y)는 로드 빔(4)의 기단부(4a)에서의 네크부(4b)와 반대 방향의 측면 가장자리부에 배치되어 있다.
도 5는 연결부(40)의 상세 구성을 나타내는 부분 확대 사시도이며, 도 6은 도 4에 있어서의 플렉시블 기판(8c)의 A-A 단면도이며, 도 7은 도 4에 있어서의 플렉시블 기판(8c)의 B-B 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 플렉시블 기판(8c)에는 슬릿(30)이 설치되어 있지만, 압전 액추에이터 소자(10)가 탑재되는 박막 유지부(8a, 8b)를 연결하도록, 플렉시블 기판(8c)이 일부 연결되는 연결부(40)를 마련하고 있다. 연결부(40)를 마련하는 위치는 압전 액추에이터 소자(10)의 신축 길이 방향의 대략 중심이다. 또한, 보다 바람직하게는 박막 유지부(8a, 8b)가 플렉셔 기판(3)과 슬라이더 유지 기판(3a)에 양단 지지되며, 그 1차 굽힘 모드에 있어서 복부가 되는 위치에 마련하고 있다. 또한, 연결부(40)의 플렉시블 기판(8c)상에는, 슬릿(30)의 양측에 설치된 그라운드 배선(9d)이 단락된 형태의 배선 연결부(41)가 형성되어 있다. 이 배선 연결부(41)는 그 선폭(t)과 두께(h)가 h>t가 되도록 구성되어 있다.
도 6의 A-A 단면도가 나타내는 바와 같이, 플렉시블 기판(8c)의 양측에는 슬라이더(2)의 헤드(1)에 배선하기 위해 배선(6a, 6b, 6c, 6d)이 2개씩 도금법 등에 의해 형성되어 구성되어 있다. 또한, 플렉시블 기판(8c)의 중심부에는 슬릿(30)이 설치되고, 그 양측에는 그라운드 배선(9d)이 동일한 방법에 의해 형성되어 있다. 한편, 연결부(40)를 포함하는 단면인 도 7에 도시한 바와 같이, 연결부(40)에 있어서 그라운드 배선(9d)에 의해 배선 연결부(41)가 마련되어, 양측의 그라운드 배선(9d)과 결합하고 있다.
다음에, 본 발명의 실시예에 있어서의 박막 압전체에서 형성한 압전 액추에이터 소자(10)에 대하여 설명한다. 도 8은 헤드 지지 기구(100)에 있어서의 박막 유지부(8a, 8b)에 탑재되는 압전 액추에이터 소자(10)의 평면도이다. 압전 액추에이터 소자(10)는 모두 박막 압전체로 형성되어, 각각이 거울면 대칭 형상으로 배치된 제 1 압전체 소자 유닛(10a)과 제 2 압전체 소자 유닛(10b)으로 구성되어 있다. 압전 액추에이터 소자(10)의 전체는 유연성이 있는 코팅 수지(14)로 커버되며, 일단부는 코팅 수지(14)로 제 1 압전체 소자 유닛(10a)과 제 2 압전체 소자 유닛(10b)을 결합부(14a)에서 결합하고 있다. 도 9는 도 8 중의 C-C 단면도이다. 압전 액추에이터 소자(10)는 플렉셔(7)를 구성하는 플렉시블 기판(8c)의 박막 유지부(8a, 8b)(도 4 참조)에 접착하여 부착된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 압전 액추에이터 소자(10)는, 좌우 각각 별개의 제 1 압전체 소자 유닛(10a)과 제 2 압전체 소자 유닛(10b)이 한 쌍으로 구성되어 있다. 제 1 압전체 소자 유닛(10a) 및 제 2 압전체 소자 유닛(10b)은 제 1 박막 압전체(11a)와 제 2 박막 압전체(11b)가 적층 배치된 2층 구조를 가지고 있다. 제 1 박막 압전체(11a)의 위쪽에는 제 1 전극 금속막(12a)이, 또한 아래쪽에는 제 2 전극 금속막(12b)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 박막 압전체(11b)는 제 1 박막 압전체(11a)의 하부에 배치되며, 그 양면에는 제 3 전극 금속막(12c)과 제 4 전극 금속막(12d)이 설치되어 있다. 제 2 전극 금속막(12b)과 제 3 전극 금속막(12c)은 접착제(13)로 접착되어 있다. 이와 같이, 1개의 압전체 소자 유닛에 박막 압전체를 2층 적층하는 구성으로 하여 인가 전압에 대한 변위량을 크게 하고 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 있어서의 헤드 지지 기구(100)에 있어서, 압전 액추에이터 소자(10)를 부착한 플렉셔(7)를 슬라이더를 부착한 측면에서 본 평면도로 나타내고 있다(슬라이더는 도시하지 않음). 도 11은 도 10의 Y-Y 단면도이며, 압전 액추에이터 소자(10)의 배선의 상세를 나타내고 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 주위에 배선(6)의 패턴이 형성되고 연결부(40)를 마련한 플렉시블 기판(8c) 상에, 도 8에 나타내는 압전 액추에이터 소자(10)가 도면의 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 접착하여 부착되어 있다.
도 11을 이용하여, 본 발명의 실시예에 있어서의 압전 액추에이터 소자(10)의 배선에 대하여 설명한다. 압전 액추에이터 소자(10)의 제 1 전극 금속막(12a) 및 제 4 전극 금속막(12d)에는 플러스 전압이 가해지고, 제 2 전극 금속막(12b) 및 제 3 전극 금속막(12c)은 그라운드 레벨로 떨어져 있다. 제 1 전극 금속막(12a) 및 제 4 전극 금속막(12d)은 각각 플렉셔(7)에 배치된 박막 압전체 소자 구동 배선(9a, 9b)에 대하여 와이어 본드선(16)으로 접속되어 있다. 제 2 전극 금속막(12b) 및 제 3 전극 금속막(12c)은 그라운드 금속막(17)을 사이에 두고 박막 압전체 소자 구동 배선(9c)에 접속되어 있다. 슬라이더의 그라운드 배선(9d)은 슬라이더의 어스 단자이며, 박막 압전체 소자 구동 배선(9c)에 단락되어 있다. 이들 박막 압전체 소자 구동 배선(9a, 9b, 9c)은 외부 접속 단자 유지부(7y)에 일 단부가 마련되어 있고, 외부의 구동 회로(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
다음에, 이러한 헤드 지지 기구(100)의 동작에 대하여, 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 실시예에 있어서의 헤드 지지 기구(100)의 측면도이며, 도 13a 내지 도 13c는 헤드 지지 기구(100)의 동작을 설명하기 위한 압전 액추에이터 소자(10)중의 하나의 압전체 소자 유닛의 단면 및 압전체로의 전압 인가 수단을 설명하는 도면이다. 도 14는 헤드 지지 기구(100)의 동작을 설명하기 위한 개략 구성도이다.
압전 액추에이터 소자(10)의 압전체 소자 유닛(10a 또는 10b)의 박막 압전체 소자 구동 배선(9c)은 도 13a에 도시한 바와 같이 그라운드 레벨로 설정되어 있다. 박막 압전체 소자 구동 배선(9a, 9b)에는 도 13b 및 도 13c에 도시한 바와 같이, 각각 제 1 박막 압전체(11a)와 제 2 박막 압전체(11b)를 각각 구동하는 구동 전압이 인가된다. 이 구동 전압은 바이어스 전압(V0)을 중심으로 하여 서로 반대상으로 되어 있다. 구동 전압이 인가되면, 도 13a에 도시한 바와 같이 제 1 박막 압전체(11a) 및 제 2 박막 압전체(11b)는 화살표(B) 방향으로 수축한다. 제 1 박막 압전체(11a) 및 제 2 박막 압전체(11b)에는 분극 방향으로 전압이 인가되기 때문에, 제 1 박막 압전체(11a) 및 제 2 박막 압전체(11b)의 분극이 반전하여 그 특성을 손상시키는 일이 없다. 또한, 인가 전압이 분극을 반전시키지 않을 정도로 작은 경우, 특성을 손상시킬 우려가 없기 때문에, 박막 압전체 소자 구동 배선(9a, 9b)에는 플러스·마이너스 중 어느 한쪽 전압을 인가하여도 상관없다.
도 14는 제 2 압전체 소자 유닛(10b)이 신장하고, 제 1 압전체 소자 유닛(10a)이 수축했을 때의 슬라이더(2)의 회전 동작에 대하여 도시한 도면이다. 제 2 압전체 소자 유닛(10b)이 화살표(E) 방향으로 신장하고, 제 1 압전체 소자 유닛(10a)이 화살표(D) 방향으로 수축하면, 슬라이더(2) 및 슬라이더 유지 기판(3a)은 돌기부(3b)에 접촉하는 딤플(4g)을 중심으로 화살표(C) 방향으로 회전한다. 이와 같이 하여, 슬라이더(2)상에 마련된 자기 헤드(1)는 자기 디스크에 동심 상태로 설치된 각 트랙의 폭 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라, 트랙으로부터 위치 어긋남을 일으킨 자기 헤드(1)를 소정의 트랙에 추종시킬 수 있어, 자기 헤드(1)의 온트랙성(on-track property)을 고정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 슬라이더(2)에는, 도 2에 도시한 로드 빔(4)의 판 스프링부(4e)에 의해 20mN 내지 30mN의 크기의 로드 하중이 가해져 있어, 슬라이더 유지 기판(3a)이 회전되는 경우에는, 로드 하중이 딤플(4g)과 슬라이더 유지 기판(3a)에 작용한다. 따라서, 슬라이더 유지 기판(3a)에는 슬라이더 유지 기판(3a)과 딤플(4g)의 마찰 계수로 결정되는 마찰력이 작용한다. 이 마찰력에 의해 슬라이더 유지 기판(3a)의 돌기부(3b)와 딤플(4g) 사이에 위치 어긋남이 발생하지 않는다.
도 15a 및 도 16a에, 압전 액추에이터 소자(10)가 플렉셔 기판(3)과 슬라이더 유지 기판(3a)에 양단 지지 고정된 경우의 기본 진동 모드인 1차 굽힘 모드를 모식적으로 나타내며, 도 15b 및 도 16b에는 그 경우의 주파수 응답 특성을 나타내고 있다.
도 15a 및 도 15b에서는, 제 1 압전체 소자 유닛(10a)과 제 2 압전체 소자 유닛(10b)이 자유로운 상태, 즉 본 발명의 실시예와 달리 압전 액추에이터 소자(10)가 탑재되는 플렉시블 기판(8c)에 연결부(40)가 마련되고 있지 않은 경우를 나타내고 있다. 이러한 구성에서는, 기본 진동 모드로서 압전체 소자 유닛(10a, 10b)의 신축에 의해, 화살표(A, B)와 같이, 즉 한쪽 압전체 소자 유닛은 상방으로 휘고, 다른쪽 압전체 소자 유닛이 하방으로 휘어 물결치는 1차 굽힘 모드의 진동 현상이 발생한다. 그 때문에, 도 15b의 C부에 도시한 바와 같이 낮은 주파수로 액추에이터 소자의 공진에 의한 불안정 현상이 발생한다.
플렉시블 기판(8c)에 압전 액추에이터 소자(10)가 탑재된 영역과 슬라이더 유지 기판(3a)에 플렉시블 기판(8c)을 탑재한 영역에서 강체의 중립축의 위치가 다르기 때문에, 이러한 공진에 의해 발생하는 변위에 손실이 생기므로, 정밀도가 높은 위치 결정을 할 수 없게 된다.
한편, 도 16a는 본 발명의 실시예인 압전 액추에이터 소자(10)가 탑재되는 플렉시블 기판(8c)에 연결부(40)를 마련했을 경우의 압전 액추에이터의 기본 진동 모드를 모식적으로 나타내며, 도 16b에는 그 때의 주파수 응답 특성을 나타내고 있다. 연결부(40)가 마련되는 위치는 제 1 압전체 소자 유닛(10a)과 제 2 압전체 소자 유닛(10b)의 길이 방향의 대략 중심부, 바람직하게는 상술한 물결침 공진이 발생하는 굽힘 모드의 복부의 위치로 하고 있다. 도 16a 및 도 16b로부터 연결부(40)를 마련함으로써, 물결치는 진동 현상이 억제되어 저주파 영역에서의 공진 현상이 억제되기 때문에, 높은 주파수 응답 특성을 실현할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 압전체 소자 유닛의 신축이 동일면에서 이루어지고, 신축에 의해 발생하는 변위의 손실과 위치 어긋남이 발생하지 않기 때문에, 고정밀도의 안정 동작이 가능해진다.
연결부(40)는 압전체 소자 유닛(10a, 10b)이 각각 역방향으로 신축할 때에, 그 신축의 저항이 되지 않는 동시에, 굽힘 모드의 기본 진동을 억제하는 만큼의 강성이 필요해진다. 본 실시예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 연결부(40)의 플렉시블 기판(8c)상에, 슬릿(30)의 양측에 마련된 그라운드 배선(9d)을 단락하는 배선 연결부(41)를 형성하고 있다. 또한, 이 배선 연결부(41)는 그 선폭(t)과 두께(h)가 h>t가 되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 배선 연결부(41)의 두께 방향에 대한 강성을 크게 하고, 각각의 제 1 압전체 소자 유닛(10a) 및 제 2 압전체 소자 유닛(10b)의 길이 방향으로의 강성을 작게 하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 물결침 공진 현상을 억제하면서 압전체 소자의 신축 현상은 저해되지 않고서, 안정된 동작을 실현할 수 있다.
또한, 도 17에는 연결부(40)의 다른 실시예를 나타내며, 도 10과 마찬가지로, 압전 액추에이터 소자(10)를 부착한 플렉셔(7)를 슬라이더를 부착한 측면에서 본 평면도이다. 본 실시예에서는 연결부(40)를 사다리 형상으로 하여 복수의 연결부로 구성한 경우에 대하여 나타내고 있다. 연결부를 복수 마련함으로써, 연결부의 강도, 유연성을 최적으로 하는 것이 가능해진다.
도 18은 본 발명의 실시예에서의 디스크 장치를 나타낸다. 디스크(50)는 주축(51)에 부착되어, 이 주축(51)에 직결된 구동 수단(도시하지 않음)으로 회전 구동된다. 이 구동 수단으로서는, 예컨대, 스핀들 모터가 사용된다. 헤드 액추에이터(52)는 자기 헤드(도시하지 않음)를 갖는 헤드 슬라이더(53)가 플렉셔(54)의 일단부에 지지 고정되고, 또한 플렉셔(54)가 아암(55)에 지지 고정되어 있다. 아암(55)은 베어링부(56)에 요동 가능하게 부착되고, 타단부측에는 제 1 위치 결정 수단인 요동 수단(57)이 배치되어 있다. 요동 수단(57)에는, 편평 코일(58)을 갖 는 보이스 코일 모터가 사용되고 있다. 아암(55)을 디스크(50)의 면상에서 화살표(59)와 같이 요동시켜서 헤드 슬라이더(53)를 디스크(50)의 트랙상에 위치시키고, 자기 헤드로 이것을 추종시킨다. 또한, 본 실시예에서는, 헤드 슬라이더(53)를 미동 위치 결정하기 위한 제 2 위치 결정 수단으로서의 헤드 액추에이터(52)가 도 1 내지 도 11에 도시한 구성을 갖고 있다. 그 때문에, 미소 위치 결정을 고정밀도로 하는 것이 가능해져, 소형으로 대기록 용량의 디스크 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 있어서의 압전 액추에이터는 압전 액추에이터의 굽힘 모드를 보강하는 효과가 발생하여, 각각의 압전체 소자 유닛이 서로 역방향으로 발생하는 경우에, 굽힘 공진을 억제하는 것이 가능해진다.
그 때문에, 높은 주파수 응답 특성과 고정밀도의 위치 결정이 가능한 압전 액추에이터를 실현하여, 이것을 사용한 소형인 대기록 용량의 디스크 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 압전 액추에이터에 있어서,
    제 1 플렉시블 기판과 제 2 플렉시블 기판을 형성하는 슬릿을 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 플렉시블 기판이 동일면 내에 그리고 동일면을 따라서 마련되고, 슬릿에 의해 분리된 플렉시블 기판과,
    상기 제 1 플렉시블 기판 상에 탑재된 제 1 압전체 소자 유닛과,
    상기 제 1 압전체 소자 유닛과 대략 평행하게 상기 제 2 플렉시블 기판 상에 탑재되고, 슬릿에 의해 상기 제 1 압전체 소자 유닛과 서로 분리된 제 2 압전체 소자 유닛과,
    상기 슬릿을 사이에 두고 연신되고 상기 제 1 플렉시블 기판을 상기 제 2 플렉시블 기판에 연결해서 상기 제 1 플렉시블 기판과 상기 제 2 플렉시블 기판의 파동 공진(wavy resonance) 현상을 억제하는 연결부를 갖고,
    상기 연결부는 상기 제 1 압전체 소자 유닛과 상기 제 2 압전체 소자 유닛이 각각 일차 굽힘 모드의 복부(腹部)로 되는 위치에 마련되고,
    상기 제 1 및 제 2 압전체 소자 유닛의 각각이 제 1 단부와 제 2 단부를 구비하고,
    상기 제 1 압전체 소자 유닛의 상기 제 1 및 제 2 단부가 상기 제 1 플렉시블 기판 상에 지지되며,
    상기 제 2 압전체 소자 유닛의 상기 제 1 및 제 2 단부가 상기 제 2 플렉시블 기판 상에 지지되는
    압전 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제 1 및 제 2 플렉시블 기판에 마련된 배선 부재인
    압전 액추에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 복수의 사다리형 연결부인
    압전 액추에이터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배선 부재는 상기 제 1 압전체 소자 유닛과 상기 제 2 압전체 소자 유닛에 공용 배선인
    압전 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제 1 및 제 2 플렉시블 기판을 횡단해서 마련되고, 상기 연결부의 두께가 상기 연결부의 폭보다 큰
    압전 액추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압전체 소자 유닛과 상기 제 2 압전체 소자 유닛은 서로 역방향으로 이동하도록 구성되는
    압전 액추에이터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압전체 소자 유닛 및 상기 제 2 압전체 소자 유닛은 각각 박막 압전체를 갖는
    압전 액추에이터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 압전체 소자 유닛 및 상기 제 2 압전체 소자 유닛은 각각 상면과 하면에 금속막을 성막하여 피복 형성된 박막 압전체를, 접착층을 사이에 두고 적층 형성한
    압전 액추에이터.
  9. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔(flexure)와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동(粗動)시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동(微動)시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 1 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  10. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 2 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  11. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 3 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  12. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 4 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  13. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 5 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  14. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 6 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  15. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 7 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
  16. 디스크 장치에 있어서,
    (a) 디스크와,
    (b) 자기 헤드가 탑재된 헤드 슬라이더와,
    (c) 상기 헤드 슬라이더를 고정하는 플렉셔와,
    (d) 상기 플렉셔가 고정되는 아암과,
    (e) 상기 아암을 조동시키도록 구성된 제 1 위치 결정 장치와,
    (f) 상기 아암 상에 고정된 헤드 슬라이더를 미동시키도록 구성된 제 2 위치 결정 장치를 구비하고,
    상기 제 2 위치 결정 장치는 압전체 소자를 갖는 액추에이터이며,
    상기 액추에이터가 제 8 항에 기재된 압전 액추에이터인
    디스크 장치.
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