專利名稱：磁頭組件的壓電致動(dòng)器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及記錄媒體驅(qū)動(dòng)管理記錄或記錄媒體中的信息儲(chǔ)存。本發(fā)明特別涉及于包括擺動(dòng)臂，從擺動(dòng)臂前端伸出的磁頭懸臂，磁頭滑動(dòng)器，和能改變磁頭滑動(dòng)器相對(duì)磁頭懸臂姿態(tài)的微致動(dòng)器的記錄媒體驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)11-273041中的披露，例如，已知的磁頭組件有時(shí)包括插入于磁頭滑動(dòng)器和磁頭懸臂之間的壓電致動(dòng)器。第一公共附件被固定于磁頭組件的磁頭懸臂上。一對(duì)平行壓電致動(dòng)器從第一公共附件伸向磁頭滑動(dòng)器。一對(duì)平行壓電致動(dòng)器從第一公共附件延伸朝向磁頭滑動(dòng)器。各個(gè)壓電致動(dòng)器的尖端耦合于固定在磁頭滑動(dòng)器上的第二公共附件。磁頭滑動(dòng)器被允許響應(yīng)壓電致動(dòng)器的伸展和收縮在第一公共附件周圍擺動(dòng)。磁頭滑動(dòng)器的擺動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)磁頭滑動(dòng)器在磁或硬盤的徑向上精細(xì)或較小的位移。磁頭滑動(dòng)器精細(xì)的位移能使滑動(dòng)器上的讀/寫(xiě)磁頭以高精度跟循磁盤上的記錄磁道。
電或伺服信號(hào)被提供給壓電致動(dòng)器用于伺服控制磁頭滑動(dòng)器的擺動(dòng)。如果伺服信號(hào)的頻率變高，磁頭滑動(dòng)器能仍以高精度被定位于記錄磁道上。提高讀/寫(xiě)磁頭的定位精度的改善導(dǎo)致磁盤的記錄密度的提高。
磁頭滑動(dòng)器和壓電致動(dòng)器建立一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。相應(yīng)的，如果伺服信號(hào)的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的自然頻率吻合，磁頭滑動(dòng)器將產(chǎn)生不正常位移，即諧振。在這種情況，磁頭的位置不能被控制。如果振動(dòng)系統(tǒng)的自然頻率被升高，伺服信號(hào)的頻率范圍能被擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)的，本發(fā)明的目的是提供一種有助于提供給壓電致動(dòng)器的電信號(hào)頻率范圍的擴(kuò)展的磁頭組件。
根據(jù)本發(fā)明，提供的磁頭組件包括支撐體；磁頭滑動(dòng)器；和放于支撐體和磁頭滑動(dòng)器之間用于當(dāng)電信號(hào)被切斷時(shí)建立磁頭滑動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)的壓電致動(dòng)器裝置，其中，所述壓電致動(dòng)器設(shè)備產(chǎn)生僅在預(yù)定方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸改變磁頭滑動(dòng)器的姿態(tài)的力偶。
這種磁頭組件利用磁頭旋轉(zhuǎn)來(lái)完成精細(xì)或較小的磁頭或傳感器元件的移動(dòng)。與基于擺動(dòng)的磁頭滑動(dòng)器被移動(dòng)的情形相比，旋轉(zhuǎn)時(shí)磁頭滑動(dòng)器中慣性力矩能被減少。僅較小的力矩作用于壓電致動(dòng)器設(shè)備的單個(gè)壓電致動(dòng)器上，因此包含磁頭滑動(dòng)器和壓電致動(dòng)器設(shè)備的振動(dòng)系統(tǒng)的自然頻率能被提高。電信號(hào)或伺服信號(hào)的頻率能被設(shè)置在更寬的范圍。
另外，磁頭組件僅在預(yù)定方向上簡(jiǎn)單地圍繞旋轉(zhuǎn)軸從標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)改變磁頭滑動(dòng)器的的姿態(tài)。與從標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)至少在兩個(gè)方向改變磁頭姿態(tài)的情形相比，能簡(jiǎn)化壓電致動(dòng)器設(shè)備的壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。因?yàn)閴弘娭聞?dòng)器設(shè)備能包括很少的壓電致動(dòng)器，所以能減少如金球的連接至壓電致動(dòng)器設(shè)備的電端口數(shù)目。電信號(hào)能以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可靠地被提供給壓電致動(dòng)器設(shè)備。
例如，壓電致動(dòng)器設(shè)備可以包括在第一方向上延伸的第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端被連接至支撐體，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接至磁頭滑動(dòng)器；和在反平行于第一方向的第二方向上延伸的第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端連接至支撐體，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接至磁頭滑動(dòng)器。特別的是，根據(jù)提供的電信號(hào)，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被允許在第一方向上收縮，而根據(jù)提供的電信號(hào)，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被允許在反平行于第一方向的第二方向上收縮。這種磁頭組件僅利用一對(duì)加長(zhǎng)的壓電致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)磁頭滑動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)。磁頭組件的結(jié)構(gòu)能被簡(jiǎn)化。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器可以被彼此對(duì)稱圍繞于旋轉(zhuǎn)軸周圍來(lái)實(shí)現(xiàn)力偶的產(chǎn)生。
磁頭組件還可以包括分別連接至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的第一外部電極；分別沿第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器表面從前端伸向底端的第二外部電極。這種磁頭組件允許第一和第二外部電極被放在僅鄰近各加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端。從而如金球的端口能容易的連接或鍵合至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器。電信號(hào)能用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)被提供給第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器。
每個(gè)第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器可以包括第一內(nèi)部電極層，在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器底端第一內(nèi)部電極層的外端連接至第一外部電極，第一內(nèi)部電極層從外端向加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端延伸；第二內(nèi)部電阻層每個(gè)放置于各相鄰第一內(nèi)部電極層之間且被在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器頂端第二內(nèi)部電極層的外端連接至第二外部電極，第二內(nèi)部電極層從外端伸向加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器底端；以及插入于第一和第二內(nèi)部電極層之間的有源壓電傳感器層。當(dāng)電信號(hào)被提供至有源壓電傳感器層時(shí)，基于所謂的橫向效應(yīng)，有源壓電傳感器層在垂直于電信號(hào)方向的d31方向上收縮。特別的是，有源壓電傳感器層沿第一和第二內(nèi)部電極層收縮。從而實(shí)現(xiàn)壓電致動(dòng)器的收縮。收縮量依賴于所加電壓的強(qiáng)度。有源壓電傳感器層可以由例如PNN-PT-PZ的壓電材料制成。
每個(gè)第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器還可以包含放于加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的尾端和前端間第一和第二內(nèi)部電極層至少之一的外表面上的無(wú)源壓電傳感器層。依賴于提供的電信號(hào)，有源壓電傳感器僅在第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器中收縮。無(wú)源壓電傳感器層用于阻止有源壓電傳感器層收縮。結(jié)果，當(dāng)提供電信號(hào)時(shí)，這種加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被允許彎曲。彎曲和收縮一起產(chǎn)生前述力偶。無(wú)源壓電傳感器層可由與有源壓電傳感器層相同的材料制成。
上述的這種磁頭組件可被引入如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)的磁盤驅(qū)動(dòng)器，和其它類型的記錄盤驅(qū)動(dòng)器。
圖.10為原理上描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的支撐板的放大透視圖示。
圖.11為用于原理上描述根據(jù)第二實(shí)施方案的加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的支撐板的放大平面圖示。
圖.12為用于原理上描述根據(jù)第三實(shí)施方案修改的加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的支撐板的放大平面圖示。
圖.13為用于原理上描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的支撐板的放大平面圖示。
具體實(shí)施例方式
圖.1原理上描述了硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作為記錄媒體驅(qū)動(dòng)器或存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器的例子。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器11包括確定一平坦平行六面體的內(nèi)部空間的盒形主封裝12。至少一個(gè)磁記錄盤13被提供于主封裝12的內(nèi)部空間中。磁記錄盤13被安裝于主軸馬達(dá)14的驅(qū)動(dòng)桿上。允許主軸馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)磁記錄盤13以例如7,200rpm或10,000rpm的較高旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。封蓋(未被畫(huà)出)被耦合至主封裝12上來(lái)確定主封裝12和它自身之間的閉合的內(nèi)部空間。
托架16也被提供于主封裝12的內(nèi)部空間用于在垂直支撐軸15周圍作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。托架16包括從垂直支撐軸15沿水平方向延伸的剛性擺動(dòng)臂17，和連接至擺動(dòng)臂17前端或頂端的磁頭懸臂組件18。磁頭懸臂裝置18包括從擺動(dòng)臂17前端向前伸出的彈性磁頭懸臂19。如常規(guī)上所知，飛行磁頭滑動(dòng)器21在接近其前端被磁頭懸臂19所支撐。根據(jù)本發(fā)明，磁頭懸臂19用作支撐件。
磁頭懸臂19用于驅(qū)使飛行磁頭滑動(dòng)器21朝向磁記錄盤13的表面。當(dāng)磁記錄盤13旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛行磁頭滑動(dòng)器21被允許接受沿旋轉(zhuǎn)磁記錄盤13產(chǎn)生的氣流。氣流用于產(chǎn)生飛行磁頭滑動(dòng)器21的升高。從而，當(dāng)磁記錄盤13旋轉(zhuǎn)時(shí)飛行磁頭滑動(dòng)器21以通過(guò)升高和磁頭懸臂19的驅(qū)使力之間的平衡建立的較高穩(wěn)定性被允許飛行于磁記錄盤13的表面上。
當(dāng)托架16在飛行磁頭滑動(dòng)器21飛行期間被驅(qū)動(dòng)在支撐軸15的周圍擺動(dòng)時(shí)，飛行磁頭滑動(dòng)器21被允許穿過(guò)在磁記錄盤13半徑方向上定義于磁記錄盤13上的記錄磁道。這種徑向運(yùn)動(dòng)用于定位飛行磁頭滑動(dòng)器21于磁記錄盤13上目標(biāo)記錄磁道正上方。在這種情形下，例如，如音頻線圈馬達(dá)(VCM)的電磁致動(dòng)器22能被用來(lái)實(shí)現(xiàn)托架16的擺動(dòng)。如常規(guī)所知，在兩個(gè)或多個(gè)磁記錄盤13被引入主封裝12的內(nèi)部空間中的情形下，一對(duì)彈性磁頭懸臂裝置18被安裝于相鄰磁記錄盤13間的單個(gè)公共擺動(dòng)臂17上。
如圖.2所示，支撐板24在磁頭懸臂裝置18的磁頭懸臂19的前端被沖孔。支撐板24允許根據(jù)所謂的萬(wàn)向彈簧25的動(dòng)作改變其姿態(tài)。飛行磁頭滑動(dòng)器21被接收于支撐板24的表面上。磁傳感器元件26被安裝于飛行磁頭滑動(dòng)器21上。例如，磁傳感器元件26可以包括諸如薄膜磁頭的、被用于把磁信息寫(xiě)入磁記錄盤13的寫(xiě)元件，和如巨磁阻(GMR)元件的讀元件以及隧道結(jié)磁阻(TMR)元件的、被用于從磁記錄盤13讀出磁信息的讀元件。
壓電致動(dòng)器設(shè)備27被放于飛行磁頭滑動(dòng)器21和支撐板24之間。壓電致動(dòng)器設(shè)備27包括第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28。第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28在底端28a被固定至支撐板24。設(shè)計(jì)第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28在第一方向DR1從底部伸出。第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28的頂端28b在第一方向DR1被固定至飛行磁頭滑動(dòng)器21上。同樣，壓電致動(dòng)器設(shè)備27包括第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器29。第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器29在底端29a被固定至支撐板24上。設(shè)計(jì)第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器29在第二方向DR2從底端29a伸出。第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器29的頂端29b在第二方向DR2上被固定至飛行磁頭滑動(dòng)器21上。第二方向DR2被設(shè)成反平行于第一方向DR1。例如，包括環(huán)氧樹(shù)脂的粘合劑被用來(lái)固定第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29至支撐板24和飛行磁頭滑動(dòng)器21上。
從圖.3明顯看出，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29被對(duì)稱放于與飛行磁頭滑動(dòng)器21的上表面垂直設(shè)定的預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸CR周圍。因此，當(dāng)?shù)谝缓偷诙娱L(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29收縮時(shí)，在旋轉(zhuǎn)軸CR周圍產(chǎn)生力偶。從而飛行磁頭滑動(dòng)器21接收基于產(chǎn)生的力偶在旋轉(zhuǎn)軸CR周圍旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力?；谑┘域?qū)動(dòng)力，飛行滑動(dòng)器21的姿態(tài)圍繞旋轉(zhuǎn)軸CR能被改變。
如圖.4所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28包括形成第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28的底端28a的第一壓電陶瓷模塊31，和同樣形成第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28頂端28a的第二壓電陶瓷模塊32。第一外部電極層33被耦合至第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28的底端28a的端面上，即，第一壓電陶瓷模塊31所暴露的表面。同樣，第二外部電極層34被耦合至第一加長(zhǎng)電極致動(dòng)器28的頂端28b的端面上，即，第二壓電陶瓷模塊32所暴露的表面。第一和第二外部電極層33，34可以由例如Pt的導(dǎo)電的金屬材料組成。
壓電陶瓷層35a的堆疊層35被插入于第一和第二壓電陶瓷模塊31，32之間。第一和第二內(nèi)部電極層36，37被交替的夾在堆層35中相鄰的壓電陶瓷層35a間。第一內(nèi)部電極層36被設(shè)計(jì)來(lái)穿透第一壓電陶瓷模塊31來(lái)達(dá)到第一壓電陶瓷模塊31的外表面。以這種方式，第一內(nèi)部電極層36的外端被連接至第一外部電極層33。第一內(nèi)部電極層36被保持在第二壓電陶瓷模塊32的外面。同樣，第二內(nèi)部電極層37被設(shè)計(jì)穿透第二壓電陶瓷模塊32來(lái)到達(dá)第二壓電陶瓷模塊32的外表面。第二內(nèi)部電極層37的外端從而被連接至第二外部電極層34。第二內(nèi)部電極層37被保持在第一壓電陶瓷模塊31的外面。根據(jù)本發(fā)明，第一和第二內(nèi)部電極層36，37之間的壓電陶瓷層35a相應(yīng)于有源壓電傳感器層。與壓電陶瓷層35a相同，第一和第二壓電陶瓷模塊31，32可以由例如PNN-PT-PZ的壓電材料制成。第一和第二內(nèi)部電極層36，37可以由例如Pt的導(dǎo)電材料組成。
表面電極層38被耦合至第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28中堆層35的外表面。表面電極層38被設(shè)計(jì)從接近頂端28b的第二壓電陶瓷模塊32的外表面伸向第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28的底端28a。表面電極層38可以用來(lái)固定最外壓電陶瓷層35a至第一內(nèi)部電極層36上。表面電極層38在一端被連接至第二外部電極層34。表面電極層38的另一端終止于與第一外部電極層33相距的位置。特別的是，表面電極層38和第一外部電極層33之間禁止電連接。根據(jù)本發(fā)明，表面電極層38和第二外部電極層34從而相應(yīng)于一個(gè)第二外部電極。表面電極層38可以由例如Pt的導(dǎo)電材料組成。
第一外部電極層33和表面電極層38被設(shè)計(jì)位于第一壓電陶瓷模塊31周圍的支撐板24的表面上。例如金球的導(dǎo)電端39被連接至第一外部電極層33的暴露表面。焊膏被用來(lái)連接導(dǎo)電端39至第一外部電極層33。同樣，如金球的導(dǎo)電端41在第一壓電陶瓷模塊31的周圍被連接至表面電極層38。
另一方面，導(dǎo)電端壓點(diǎn)(pad)42，43被放于支撐板24的表面上。導(dǎo)電端39，41分別被接納于導(dǎo)電端壓電42，43。導(dǎo)電端壓點(diǎn)42，43被耦合至鋪于磁頭懸臂19表面的導(dǎo)電導(dǎo)線圖形44上。導(dǎo)電導(dǎo)線圖形44可以被連接至未被畫(huà)出、被引入HDD 11中的控制芯片上。
假設(shè)預(yù)定電壓的電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電端39，41被加于第一壓電致動(dòng)器28上。在第一和第二內(nèi)部電極層36，37間，單個(gè)壓電陶瓷層35a被允許接受例如約1KV/mm的電場(chǎng)強(qiáng)度。在單個(gè)壓電陶瓷層35a中，被加電壓用于產(chǎn)生相應(yīng)于所加電壓的方向的極化。當(dāng)在極化后電信號(hào)進(jìn)一步被提供至單個(gè)壓電陶瓷層35a時(shí)，基于所謂的橫向效應(yīng)，壓電陶瓷層35a在垂直于極化方向的d31方向上收縮。收縮量依賴于所加電壓強(qiáng)度。以這種方式，能實(shí)現(xiàn)第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28的收縮。應(yīng)注意的是，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器29可以具有與第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28相同的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)沒(méi)有電信號(hào)被提供于壓電致動(dòng)器設(shè)備27時(shí)，例如，如圖.3所示，壓電致動(dòng)器設(shè)備27被用于在支撐板24上建立飛行磁頭滑動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)。當(dāng)電壓被施加于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29都以前述方式收縮。在第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29中，頂端28b，29b被朝底端28a，29a后拉。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的動(dòng)作圍繞旋轉(zhuǎn)軸CR產(chǎn)生一個(gè)力偶。產(chǎn)生的力偶導(dǎo)致飛行磁頭滑動(dòng)器從標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)僅以預(yù)定方向在旋轉(zhuǎn)軸CR周圍旋轉(zhuǎn)。以這種方式，支撐板24上的飛行磁頭滑動(dòng)器21的姿態(tài)能被改變。當(dāng)電信號(hào)的供給被終止時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29被允許伸長(zhǎng)直到他們回到原形狀。飛行磁頭滑動(dòng)器21從而圍繞旋轉(zhuǎn)軸CR恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)。
現(xiàn)在，假定飛行磁頭滑動(dòng)器21上的磁傳感器元件26要被放于磁記錄盤13的特定的記錄磁道上。在這種情形，HDD 11的控制器芯片被設(shè)置來(lái)提供例如0V和30V之間的電信號(hào)至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29。當(dāng)最大電壓30V被施加于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29收縮最大量。這里，磁傳感器元件26被允許在支撐板24上以垂直于記錄磁道的橫向上移動(dòng)或偏移約1.0μm的最大線性量或行程。
在開(kāi)始定位磁傳感器元件26之前，15V的電信號(hào)被提供至壓電致動(dòng)器設(shè)備27上。因此，例如，如圖.5所示，磁傳感器元件26在支撐板24上被移動(dòng)最大行程的一半，即0.5μm的移動(dòng)。其后，基于托架16或擺動(dòng)臂17的擺動(dòng)，磁傳感器元件26被粗略放于目標(biāo)記錄磁道上。
當(dāng)磁傳感器元件26開(kāi)始跟循目標(biāo)記錄磁道時(shí)，根據(jù)伺服控制，控制芯片提供電信號(hào)至壓電致動(dòng)器設(shè)備27。當(dāng)電信號(hào)電壓被減少到15V以下時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29變長(zhǎng)。飛行磁頭滑動(dòng)器21從而被驅(qū)動(dòng)在旋轉(zhuǎn)軸CR周圍以逆時(shí)鐘方向CL1旋轉(zhuǎn)。飛行磁頭滑動(dòng)器21的這種旋轉(zhuǎn)允許磁傳感器元件26在磁記錄盤13的徑向上移動(dòng)。當(dāng)電信號(hào)的電壓被升高15V以上時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29收縮。飛行磁頭滑動(dòng)器21從而被驅(qū)動(dòng)在旋轉(zhuǎn)軸CR的周圍以順時(shí)鐘方向CL2旋轉(zhuǎn)。飛行磁頭滑動(dòng)器21的這種旋轉(zhuǎn)允許磁傳感器元件26沿磁記錄盤13徑向的反方向移動(dòng)。以這種方式，磁傳感器元件26被促使以較高精度跟蹤目標(biāo)記錄磁道。
磁頭懸臂裝置18利用飛行磁頭21的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)磁傳感器元件26的精細(xì)或較小的移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)時(shí)飛行磁頭滑動(dòng)器21中的慣性力矩能被減小。僅較小的力矩作用于各加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29上，因此包含飛行磁頭滑動(dòng)器21和壓電致動(dòng)器設(shè)備27的振動(dòng)系統(tǒng)的自然頻率能被提高。電信號(hào)或伺服信號(hào)頻率能在更寬頻率范圍內(nèi)設(shè)置。相反，在飛行磁頭滑動(dòng)器21基于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)的情形中，飛行磁頭滑動(dòng)器21的總質(zhì)量貢獻(xiàn)于慣性力矩的產(chǎn)生。另外，質(zhì)心和軌跡中心之間距離增加。更大的慣性力矩被迫作用在飛行磁頭滑動(dòng)器21上。伺服信號(hào)傾向于在相對(duì)較低的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生共振。
另外，磁頭懸臂裝置18僅利用一對(duì)加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行磁頭滑動(dòng)器21的旋轉(zhuǎn)。磁頭懸臂裝置18的結(jié)構(gòu)能被簡(jiǎn)化。另外，導(dǎo)電端口39，41能容易的被連接至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29被允許以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)接收電信號(hào)。這里，四個(gè)加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器能被放于飛行磁頭滑動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸周圍，如國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/JP01/02417中所公布的。同樣，包括飛行磁頭滑動(dòng)器和四個(gè)加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的振動(dòng)系統(tǒng)中的自然頻率能被提高。但是，電連接端將被增加，因此加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
如圖.6所示，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的表面電極層38可以被疊放于前述磁頭懸臂裝置18的支撐板24的表面上。在這種情況，表面電極層38被疊放于第一壓電陶瓷模塊31周圍的支撐板24上的導(dǎo)電端口壓點(diǎn)43上。例如，導(dǎo)電粘合劑可以被用來(lái)在導(dǎo)電端口壓點(diǎn)43上固定表面電極層38。導(dǎo)電粘合劑實(shí)現(xiàn)了支撐板24與第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29之間的物理連接，以及表面電極層38與導(dǎo)電端口壓點(diǎn)43之間的電連接。這種類型的第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29用于可靠地避免飛行磁頭滑動(dòng)器21與第一和第二內(nèi)部電極層36，37以及表面電極層38之間的電連接或接觸。
接著，將對(duì)制備加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的方法作簡(jiǎn)要描述。如圖.7所示，第一和第二綠色板條(green sheet strip)51a，51b被首先預(yù)備。第一和第二綠色板條51a，51b具有相同形狀。綠色板條51a，51b的厚度可以被設(shè)為例如約20μm。綠色板條51a，51b可以由例如PNN-PT-PZ的壓電材料的粉末制成。如Pt的導(dǎo)電材料的薄膜52被加至各第二綠色板條51b的表面上。絲網(wǎng)印刷可以被用來(lái)形成薄膜52。
暴露區(qū)域被保持在相鄰的薄膜52間的第二綠色板條51b上。暴露區(qū)域被允許在垂直于第二綠色板條51b經(jīng)向的橫向上完全交叉第二綠色板條51b。中心線54能被在橫向上定義于各薄膜52上。中心線55也能被定義于各暴露區(qū)域上。中心線54，55之間的距離L被設(shè)為與第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的長(zhǎng)度相等。
然后，第二綠色板條51b被順序的疊放起來(lái)。第二綠色板條51b的數(shù)目可以被設(shè)為依賴于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29中將收縮的量。上第二綠色板條51b上暴露區(qū)域的中心線55與下第二綠色板條51b上薄膜52的中心線53對(duì)準(zhǔn)。一個(gè)或多個(gè)第一綠色板條51a可以被插入于上和下第二綠色板條51b之間。被插入的第一綠色板條51a的數(shù)目可以被設(shè)為依賴于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的有源壓電傳感器層的預(yù)期的厚度。第一綠色板條51a也可以被疊放于最下第二綠色板條51b下表面和/或最上第二綠色板條1b的上表面上。綠色板條51a，51b的堆層56能最終獲得如圖.8所示。
然后，堆層56在1,050攝氏度的溫度，普通大氣壓下被烘焙。疊放的第一和第二綠色板條51a，51b在烘焙中被整合。其后，堆層56沿前述中心線54，55被切割和分割。堆層段57以這種方式被獲得。各堆層段57包括一排加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器。如圖.9所示，電極薄膜58被形成延伸于最上第一綠色板條51a的段的暴露表面上的堆層段57上。電極薄膜58可以由例如Pt的導(dǎo)電材料制成。同樣，電極薄膜59，61被形成遍布于堆層段57的切割或橫截面上。一切割面上的電極薄膜59被連接至電極薄膜58。暴露區(qū)域被維持在電極薄膜58，61間的堆層段57上。
然后，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29從堆層段57中被切割出。切割是沿與前述切割面交叉成直角的平面62進(jìn)行。從而獲得第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29最終被粘合至支撐板24和上述飛行磁頭滑動(dòng)器21上。
本發(fā)明者測(cè)量了磁傳感器元件26的偏移或移動(dòng)量以及用于定位磁傳感器元件26的伺服控制期間的共振頻率。測(cè)量中激光多普勒速度計(jì)和伺服分析儀被使用。九個(gè)有源壓電傳感器層，即九個(gè)壓電陶瓷層35a被建立于各第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29中。當(dāng)?shù)谝缓偷诙娱L(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的前端28b，29b被如上所述連接至飛行磁頭滑動(dòng)器21時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的底端28a，29a被粘合至陶瓷襯底。由峰峰值30V的正弦波組成的電信號(hào)被提供至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29上。證明了超過(guò)1.0μm的偏移量。共振頻率超過(guò)20kHz。
圖.10描述了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29。無(wú)源壓電傳感器層63被疊放于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29中底端28a，29a和頂端28b，29b之間的第一和第二內(nèi)部電極層36，37中至少之一的暴露表面上。無(wú)源壓電傳感器層63可以由例如PNN-PT-PZ的壓電物質(zhì)制成。因?yàn)樵诨趦?nèi)部電極層36，37的無(wú)源壓電傳感器層63中沒(méi)有電信號(hào)通路被建立，壓電傳感器層63中沒(méi)有收縮和延長(zhǎng)。多個(gè)第一綠色板條51a可以被疊放于最低第二綠色板條51b的下表面或最上第二綠色板條51b的上表面上，以便以制備第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的前述方法加上無(wú)源壓電傳感器層63。注意，相同的標(biāo)注號(hào)被放于與前述磁頭懸臂裝置18及第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29相同的結(jié)構(gòu)或元件上。
當(dāng)電信號(hào)被提供加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29時(shí)，從圖.11很明顯，壓電陶瓷層35a的堆層35，即有源壓電傳感器層在第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29中獨(dú)自收縮。有源壓電傳感器層的收縮用于朝底端28a，29a回拉前端28b，29b。另一方面，在無(wú)源壓電傳感器層63中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)收縮。無(wú)源壓電傳感器層63用于防止有源壓電傳感器層，即壓電陶瓷層35a的堆層35的收縮。當(dāng)電信號(hào)被提供于第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29時(shí)，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29被允許彎曲。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的彎曲驅(qū)動(dòng)飛行磁頭滑動(dòng)器21以與前述相同的方式圍繞旋轉(zhuǎn)軸CR旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明者也測(cè)量了磁傳感器的偏移或位移量，以及基于這一第二實(shí)施方案，以與前述相同方式用于定位磁傳感器元件26的伺服控制時(shí)的共振頻率。五個(gè)有源壓電傳感器層，即，五個(gè)壓電陶瓷層35a被建立于各第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29內(nèi)。證明超過(guò)1.0μm的偏移量。共振頻率超過(guò)20KHz。與前述第一實(shí)施方案相同的偏移量能被維持，無(wú)關(guān)于有源壓電傳感器層數(shù)目的減少。特別的是，用很少的壓電傳感器層，飛行磁頭滑動(dòng)器21姿態(tài)的更大改變能被實(shí)現(xiàn)。
這里，例如，如圖.12所示，第一和第二加長(zhǎng)壓電傳感器28，29可以到處縱向延伸磁頭滑動(dòng)器21。以這種方式，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1.4μm的偏移量。共振頻率仍被維持在超過(guò)20KHz的范圍。
圖.13描述了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29。在這一第三實(shí)施方案中，附加模塊64被連接至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的底端28a，29a和頂端28b，29b上用于加強(qiáng)。這種第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29允許第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29在更大的接觸面積上接觸支撐板24以及飛行磁頭滑動(dòng)器21。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29能被以更大面積粘合至支撐板24及飛行磁頭滑動(dòng)器21。因此，第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29和支撐板24及飛行磁頭滑動(dòng)器21間的結(jié)合強(qiáng)度能被提高。另外，1.0μm以上的偏移量能被維持。共振頻率能被升高到20KHz以上。第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29可以從堆層段57以預(yù)定形狀沖出，使得以前述制備第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29的方式形成附加模塊64。注意，相同的標(biāo)注號(hào)被放于與那些前述磁頭懸臂裝置18及第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器28，29相同的結(jié)構(gòu)或元件上。
權(quán)利要求
1.一種磁頭組件包括支撐體；磁頭滑動(dòng)器；以及被放于支撐體和磁頭滑動(dòng)器之間的壓電致動(dòng)器設(shè)備，用于當(dāng)電信號(hào)的供給被切斷時(shí)建立磁頭滑動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備產(chǎn)生僅在預(yù)定方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸改變磁頭滑動(dòng)器姿態(tài)的力偶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭組件，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備包括第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器當(dāng)提供電信號(hào)時(shí)在第一方向上收縮；以及第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器當(dāng)提供電信號(hào)時(shí)在反平行于第一方向的第二方向上收縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的磁頭組件，其中所述第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被彼此對(duì)稱地圍繞旋轉(zhuǎn)軸放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭組件，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備包括在第一方向上延伸的第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端被連接于支撐體，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接于磁頭滑動(dòng)器；以及在反平行于第一方向的第二方向上延伸的第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端被連接至支撐體，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接至磁頭滑動(dòng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的磁頭組件，其中所述第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被彼此對(duì)稱的圍繞旋轉(zhuǎn)軸放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的磁頭組件，還包括分別連接至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器底端的第一外部電極；以及分別沿第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的表面從頂端向底端延伸的第二外部電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁頭組件，其中每個(gè)所述第一和第二加長(zhǎng)電極致動(dòng)器包括第一內(nèi)部電極層，在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端的第一內(nèi)部電極層的外端處連接至第一外部電極，所述第一內(nèi)部電極層從加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的外端向頂端延伸；第二內(nèi)部電極層，每個(gè)被放于相鄰的第一內(nèi)部電極層之間，在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器頂端的第二內(nèi)部電極層的外端處被連接至第二外部電極，所述第二內(nèi)部電極層從加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的外端伸向底端；以及被放于第一和第二內(nèi)部電極層之間的有源壓電傳感器層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的磁頭組件，其中所述有源壓電傳感器層由PNN-PT-PZ制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的磁頭組件，其中每個(gè)第一和第二加長(zhǎng)電極致動(dòng)器還包括疊放于加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器后尾和頂端之間的第一和第二內(nèi)部電極層中至少之一的外表面上的無(wú)源壓電傳感器層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的磁頭組件，其中所述無(wú)源壓電傳感器層由PNN-PT-PZ制成。
11.一種記錄媒體驅(qū)動(dòng)器包括擺動(dòng)臂；從擺動(dòng)臂前端伸出的磁頭懸臂；磁頭滑動(dòng)器；以及放于磁頭懸臂和磁頭滑動(dòng)器之間用于當(dāng)電信號(hào)供給被切斷時(shí)建立磁頭滑動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)的壓電致動(dòng)器設(shè)備，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備產(chǎn)生僅沿預(yù)定方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸改變磁頭滑動(dòng)器姿態(tài)的力偶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備包括當(dāng)提供電信號(hào)時(shí)在第一方向上收縮的第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器；以及當(dāng)提供電信號(hào)時(shí)在反平行第一方向的第二方向上收縮的第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被彼此對(duì)稱地圍繞旋轉(zhuǎn)軸放置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)備包括在第一方向上延伸的第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端被連接至磁頭懸臂，第一加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接至磁頭滑動(dòng)器；以及在反平行第一方向的第二方向上延伸的第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端被連接至磁頭懸臂，第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的頂端被連接至磁頭滑動(dòng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器被彼此對(duì)稱地圍繞旋轉(zhuǎn)軸放置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，還包括分別被連接至第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端的第一外部電極；以及分別沿第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的表面從頂端向底端延伸的第二外部電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中各所述第一和第二加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器包括第一內(nèi)部電極層，在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端的第一內(nèi)部電極層的外端處連接至第一外部電極，所述第一內(nèi)部電極層從加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的外端向頂端延伸；第二內(nèi)部電極層，每個(gè)被放于相鄰第一內(nèi)部電極層之間，在接近加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器頂端的第二內(nèi)部電極層的外端處被連接至第二外部電極，所述第二內(nèi)部電極層從加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的外端向底端延伸；以及被放于第一和第二內(nèi)部電極層之間的有源壓電傳感器層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述有源壓電傳感器層由PNN-PT-PZ制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)第一和第二加長(zhǎng)電極致動(dòng)器還包括疊放于加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器后尾和頂端之間的第一和第二內(nèi)部電極層中至少之一的外表面上的無(wú)源壓電傳感器層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的記錄媒體驅(qū)動(dòng)器，其中所述無(wú)源壓電傳感器層由PNN-PT-PZ制成。
全文摘要
壓電致動(dòng)器設(shè)備包括一對(duì)加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器。當(dāng)沒(méi)有電信號(hào)被提供于壓電致動(dòng)器設(shè)備時(shí)，加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器建立磁頭滑動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)。當(dāng)電信號(hào)被施加于壓電致動(dòng)器設(shè)備時(shí)，頂端被朝加長(zhǎng)壓電致動(dòng)器的底端回拉。壓電致動(dòng)器設(shè)備產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)磁頭滑動(dòng)器從標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)僅沿預(yù)定方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的力偶。與磁頭滑動(dòng)器基于擺動(dòng)而移動(dòng)的情形相比，旋轉(zhuǎn)時(shí)磁頭滑動(dòng)器中的慣性力矩能被減少。由磁頭滑動(dòng)器和壓電致動(dòng)器設(shè)備組成的振動(dòng)系統(tǒng)中的自然頻率能被提高。電信號(hào)或伺服信號(hào)的頻率能被在更寬頻率范圍內(nèi)設(shè)置。
文檔編號(hào)H02N2/02GK1412744SQ0210750
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月17日
發(fā)明者三田剛, 肥田勝春, 栗原和明 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社