JP2008199880A - アクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供すること。
【解決手段】摩擦駆動型アクチュエータを共振駆動して高速に移動した後に、残存する振動が収束するのを待って、あるいは残存する振動を強制的に収束させてから、摩擦駆動型アクチュエータを伸縮駆動して高精度に位置決めすることにより、高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法に関し、特に、共振駆動モードと伸縮駆動モードとを有するアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法に関する。

近年、ハードディスク装置や光ディスク装置等の情報記録読出装置における記録媒体の記録容量の増加に伴い、記録密度の高密度化およびデータの記録／読出に要するシークタイムの短縮が求められている。そのため、情報記録読出装置における情報記録読出ヘッド駆動装置（以下、ヘッド駆動装置と言う）にも、記録密度の高密度化のための高精度化とシークタイムの短縮のための高速化が求められている。

そこで、ヘッド駆動装置のアクチュエータとして電気−機械変換素子の一種である圧電素子を用いた摩擦駆動型アクチュエータを使用し、高精度化と高速化を両立するための提案が行われている。例えば、圧電素子の共振を用いた変移量の大きい（数μｍ程度）高速駆動方法（以下、共振駆動と言う）と、圧電素子の伸縮を用いた変移量の小さい（数ｎｍ程度）高精度駆動方法（以下、伸縮駆動と言う）の２つの駆動方法を備えるヘッド駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。同様に、高速かつ高精度なアクチュエータの駆動方法として、共振駆動で目的とする位置の近くまで高速移動させてから、最後に伸縮駆動で高精度に位置決めする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２２２８６９号公報 特開２００４−２７４８３７号公報

しかし、図１２に示すように、共振駆動では、例えばタイミングＴ１で共振駆動を終了しても、その後も暫くはアクチュエータに振動が残存し、時間Ｔと共に減衰していく。従って、特許文献１および２の方法においては、図１２のタイミングＴ１直後のような振動が残存した状態で摩擦駆動型アクチュエータを伸縮駆動しても、伸縮駆動の微少な変位が残存した振動に影響されて高精度な位置決めができないという不具合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えば情報記録読出装置におけるヘッド駆動装置等において求められる高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．電気−機械変換素子を駆動源とする摩擦駆動型アクチュエータと、
駆動モードとして前記摩擦駆動型アクチュエータを共振振動させる共振駆動モードと前記摩擦駆動型アクチュエータを伸縮させる伸縮駆動モードとを有する駆動回路と、
前記駆動回路に前記駆動モードを前記共振駆動モードから伸縮駆動モードに切り換えさせる制御回路とを備えたアクチュエータユニットにおいて、
前記制御回路は、前記駆動回路の駆動モードを前記共振駆動モードから前記伸縮駆動モードへ切り換える際に、前記共振駆動モードを終了し、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が収束した状態で前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とするアクチュエータユニット。

２．前記制御回路は、前記共振駆動モードを終了してから所定時間が経過した後に前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とする１に記載のアクチュエータユニット。

３．前記共振駆動モードを終了してから所定時間の間、前記伸縮駆動モードでの駆動を規制する切換規制部を備えたことを特徴とする１に記載のアクチュエータユニット。

４．前記制御回路は、前記共振駆動モードを終了してから前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の振幅が所定値以下に収束するまでの時間が経過した後に前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とする１に記載のアクチュエータユニット。

５．前記摩擦駆動型アクチュエータの振動状態を検知する振動検知部を備え、
前記制御回路は、前記振動検知部によって前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が所定値以下となったことが検知された場合に、前記伸縮駆動モードへの切り換えを許容することを特徴とする１に記載のアクチュエータユニット。

６．前記振動検知部によって検知された前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の状態に基づいて、前記電気−機械変換素子に、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動を抑制する振動抑制信号を印加する振動抑制回路を備えたことを特徴とする５に記載のアクチュエータユニット。

７．前記共振駆動モードの終了時に、前記電気−機械変換素子に残存する電荷を除去する放電回路を備えたことを特徴とする１に記載のアクチュエータユニット。

８．前記電気−機械変換素子は、圧電素子であることを特徴とする１乃至７の何れか１項に記載のアクチュエータユニット。

９．１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータユニットを備えたことを特徴とする情報記録読出ヘッド駆動装置。

１０．９に記載の情報記録読出ヘッド駆動装置を備えたことを特徴とする情報記録読出装置。

１１．電気−機械変換素子を駆動源とする摩擦駆動型アクチュエータを共振振動させる共振駆動工程と、前記摩擦駆動型アクチュエータを伸縮させる伸縮駆動工程とを備え、前記共振駆動工程から前記伸縮駆動工程に切り換え可能なアクチュエータユニットの駆動方法において、
前記共振駆動工程から前記伸縮駆動工程への切り換えの際に、前記共振駆動工程を終了し、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が収束した状態で前記伸縮駆動工程に切り換えることを特徴とするアクチュエータユニットの駆動方法。

１２．前記共振駆動工程を終了してから所定時間が経過した後に前記伸縮駆動工程に切り換える切換工程を備えたことを特徴とする１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

１３．前記共振駆動工程を終了してから所定時間の間、前記伸縮駆動工程への移行を規制する切換規制工程を備えたことを特徴とする１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

１４．前記共振駆動工程を終了してから前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の振幅が所定値以下に収束するまでの時間が経過した後に前記伸縮駆動工程に切り換えることを特徴とする１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

１５．前記摩擦駆動型アクチュエータの振動状態を検知する振動検知工程を備え、
前記振動検知工程において前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が所定値以下となったことが検知された場合に、前記伸縮駆動工程への切り換えを許容することを特徴とする１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

１６．前記振動検知工程において検知された前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の状態に基づいて、前記電気−機械変換素子に、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動を抑制する振動抑制信号を印加する振動抑制工程を備えたことを特徴とする１５に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

１７．前記共振駆動工程の終了時に、前記電気−機械変換素子に残存する電荷を除去する放電工程を備えたことを特徴とする１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

本発明によれば、摩擦駆動型アクチュエータを共振駆動して高速に移動した後に、残存する振動が収束するのを待って、あるいは残存する振動を強制的に収束させてから、摩擦駆動型アクチュエータを伸縮駆動して高精度に位置決めするので、高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

最初に、本発明のアクチュエータユニットを構成する要部である摩擦駆動型アクチュエータを用いた情報記録読出装置の一例であるハードディスク装置について、図１を用いて説明する。図１は、摩擦駆動型アクチュエータを用いたハードディスク装置の構成を示す模式図である。

図１において、ハードディスク装置１は、回転軸１１を中心にして回転する記録媒体１０、アーム２１および摩擦駆動型アクチュエータの一例であるトラス型アクチュエータ３０等で構成される。アーム２１は、先端に記録ヘッド２０を備え、他端に軸受け２２を備える。トラス型アクチュエータ３０は、アーム２１の軸受け２２側の端面に接触し、摩擦駆動でアーム２１を軸受け２２を中心に回動させる。摩擦駆動型アクチュエータの構成については、図２で詳述する。

後述する駆動方法によって摩擦駆動型アクチュエータ３０が駆動されることで、アーム２１が摩擦駆動型アクチュエータ３０により摩擦駆動されて軸受け２２を中心に回動して記録ヘッド２０を記録媒体１０の回転軸１１からの法線方向に略沿った方向に移動させ、記録媒体１０上の記録ヘッド２０の位置を移動させる。

次に、上述した摩擦駆動型アクチュエータの構成と動作について、図２乃至図４を用いて説明する。図２は、摩擦駆動型アクチュエータの構成の一例を示す模式図で、図２（ａ）はトラス型アクチュエータ３０、図２（ｂ）は分割電極型アクチュエータ３６である。

図２（ａ）において、トラス型アクチュエータ３０は、チップ３３、積層型もしくはロール型等の圧電素子３１および３２、ベース３４およびバネ３５等で構成される。チップ３３は、アーム２１等の被駆動物の端面に接触する摩擦部材である。圧電素子３１および３２は、一方の端面がチップ３３に対して所定の角度を持って接着等の方法で取り付けられ、他方の端面がベース３４に接着等の方法で取り付けられて支持されている。バネ３５は、ベース３４をアーム２１方向に押圧Ｐで付勢することにより、チップ３３をアーム２１の端面に押圧Ｐで付勢して接触させる付勢部材である。ここに、圧電素子３１および３２は、本発明における電気−機械変換素子である。

図３は、トラス型アクチュエータ３０の動作を説明するための模式図で、図３（ａ）は共振駆動モードでの駆動状態、図３（ｂ）および（ｃ）は伸縮駆動モードでの駆動状態を示す。

図３（ａ）において、トラス型アクチュエータ３０は、共振駆動モードにおいては、トラス型アクチュエータ３０を含む駆動系全体の共振周波数近傍の周波数で共振駆動されると、圧電素子３１の伸張あるいは収縮と圧電素子３２の収縮あるいは伸張とが適切な位相差を持って繰り返されて共振振動が起こる。その結果、チップ３３の先端は楕円運動を行う。この楕円運動が摩擦によって被駆動物に伝達され、被駆動物が移動される。

一方、伸縮駆動モードにおいては、例えば図３（ｂ）に示すように、圧電素子３２のみを伸張させる、あるいは圧電素子３２を伸張させるとともに圧電素子３１を収縮させることで、チップ３３の先端が図の左側に変位する。逆に圧電素子３１のみを伸張させる、あるいは圧電素子３１を伸張させるとともに圧電素子３２を収縮させることで、図３（ｃ）に示すように、チップ３３の先端が図の右側に変位する。この変位が摩擦によって被駆動物に伝達され、被駆動物が移動される。伸縮駆動による変位量は、共振駆動の振幅に比べて例えば１／１０００程度と非常に小さいので、高精度な位置決め等に適している。

伸張駆動モードは、図３に示したような圧電素子の伸縮による動作だけでなく、圧電素子によるインパクト駆動によって実施することも可能である。その場合は、図の左側への変位と右側への変位の速度とを異ならせて繰り返し駆動することにより、共振駆動モードよりも小さいピッチで被駆動物を図の右側あるいは左側の一方向へ駆動することが可能となる。

図２（ｂ）に戻って、分割電極型アクチュエータ３６は薄板状のアクチュエータであって、振動板３７、圧電素子３８、図示しない圧電素子３９およびバネ３５等で構成される。振動板３７は、一端にアーム２１等の被駆動物の端面に接触する摩擦部材であるチップ部３７ａを有する。圧電素子３８は、振動板３７の片面に接着等で取り付けられた薄板状のセラミックで、その面上に４つの領域に分割して設けられた電極３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを持つ。圧電素子３９も同様に、振動板３７を挟んで圧電素子３８と向かい合う位置に接着等で取り付けられた薄板状のセラミックで、その面上に４つの領域に分割して設けられた電極３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを持つ。

バネ３５は、振動板３７のチップ部３７ａと反対側の端部をアーム２１方向に押圧Ｐで付勢することにより、チップ部３７ａをアーム２１の端面に押圧Ｐで付勢して接触させる付勢部材である。

ここでは、１枚の圧電素子３８上に４つの分割電極３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを設けた構成を例示したが、その代わりに、全面電極３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを備えた４枚の小型の圧電素子を、図２（ｂ）と同様に振動板３７上に配置してもよい。圧電素子３９についても同様である。図２（ｂ）の例であれば、振動板３７の両面に合計８枚の板状の圧電素子が配置されることになる。

圧電素子３８において、電極３８ａと、圧電素子３８の面上で電極３８ａと対角の位置にある電極３８ｃとは電気的に接続され、同様に電極３８ｂと、圧電素子３８の面上で電極３８ｂと対角の位置にある電極３８ｄとも電気的に接続されている。圧電素子３９においても同様に、電極３９ａと、圧電素子３９の面上で電極３９ａと対角の位置にある電極３９ｃとは電気的に接続され、同様に電極３９ｂと、圧電素子３９の面上で電極３９ｂと対角の位置にある電極３９ｄとも電気的に接続されている。

さらに、電極３８ａと振動板３７を挟んで向かい合う位置にある電極３９ａとは電気的に接続され、同様に電極３８ｂと振動板３７を挟んで向かい合う位置にある電極３９ｂとは電気的に接続されている。

図４は、分割電極型アクチュエータ３６の動作を説明するための模式図で、図４（ａ）は共振駆動モードでの駆動状態、図４（ｂ）および（ｃ）は伸縮駆動モードでの駆動状態を示す。ここでは、図を見やすくするために、圧電素子３８を図示せず、チップ部３７ａを含む振動板３７と４つの分割電極３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄだけを図示する。

図４（ａ）において、分割電極型アクチュエータ３６は、共振駆動モードにおいては、分割電極型アクチュエータ３６を含む駆動系全体の共振周波数近傍の周波数で共振駆動されると、圧電素子３８の電極３８ａと３８ｃの下部の圧電素子および図示しない電極３９ａと３９ｃの下部の圧電素子の伸張あるいは収縮と電極３８ｂと３８ｄの下部の圧電素子および図示しない電極３９ｂと３９ｄの下部の圧電素子の収縮あるいは伸張とが適切な位相差を持って繰り返されて共振振動する。その結果、チップ部３７ａの先端は楕円運動を行う。この楕円運動が摩擦によって被駆動物に伝達され、被駆動物が移動される。

一方、伸縮駆動モードにおいては、図４（ｂ）に示すように、圧電素子３８の電極３８ｂと３８ｄの下部の圧電素子および図示しない電極３９ｂと３９ｄの下部の圧電素子のみを伸張させる、あるいは圧電素子３８の電極３８ｂと３８ｄの下部の圧電素子および図示しない電極３９ｂと３９ｄの下部の圧電素子を伸張させるとともに、電極３８ａと３８ｃの下部の圧電素子および図示しない電極３９ａと３９ｃの下部の圧電素子を収縮させることで、チップ部３７ａの先端は図の左側に変位する。

逆に圧電素子３８の電極３８ａと３８ｃの下部の圧電素子および図示しない電極３９ａと３９ｃの下部の圧電素子のみを伸張させる、あるいは圧電素子３８の電極３８ａと３８ｃの下部の圧電素子および図示しない電極３９ａと３９ｃの下部の圧電素子を伸張させるとともに、電極３８ｂと３８ｄの下部の圧電素子および図示しない電極３９ｂと３９ｄの下部の圧電素子を収縮させることで、図４（ｃ）に示すように、チップ部３７ａの先端は図の右側に変位する。この変位が摩擦によって被駆動物に伝達され、被駆動物が移動される。伸縮駆動による変位量は、共振駆動の振幅に比べて例えば１／１０００程度と非常に小さいので、高精度な位置決めに適している。

伸張駆動モードは、図４に示したような圧電素子の伸縮による動作だけでなく、圧電素子によるインパクト駆動によって実施することも可能である。その場合は、図の左側への変位と右側への変位の速度とを異ならせて繰り返し駆動することにより、共振駆動モードよりも小さいピッチで被駆動物を図の右側あるいは左側の一方向へ駆動することが可能となる。

なお、図２（ｂ）および図４に示した分割電極型アクチュエータ３６については、例えば「国際公開第ＷＯ２００３／０７５４４５号パンフレット」等にリニアアクチュエータ用振動体として詳述されている。

本発明は、図２に示したトラス型アクチュエータ３０および分割電極型アクチュエータ３６に限って適用できるものではなく、その他の摩擦駆動型アクチュエータ全般にも適用可能であるが、以後の説明においては、トラス型アクチュエータ３０を摩擦駆動型アクチュエータの代表例として説明する。

次に、本発明におけるアクチュエータユニットの構成について、図５を用いて説明する。図５は、本発明におけるアクチュエータユニットの構成の一例を示すブロック図である。

図５において、アクチュエータユニット３は、トラス型アクチュエータ３０、駆動回路１００および制御回路２００等で構成される。トラス型アクチュエータ３０については、図２（ａ）と同じである。トラス型アクチュエータ３０の積層型圧電素子３１および３２は、駆動回路１００および制御回路２００により駆動される。制御回路２００は、例えばマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、トラス型アクチュエータ３０の駆動全般を制御する。

駆動回路１００は、第１駆動波形生成部１１１、第１電流増幅部１１３、第２駆動波形生成部１２１、第２電流増幅部１２３等で構成される。第１駆動波形生成部１１１は、圧電素子３１の駆動波形を生成し、第１電流増幅部１１３は、第１駆動波形生成部１１１で生成された駆動波形を電流増幅した駆動信号ＤＳ１を圧電素子３１に印加する。同様に、第２駆動波形生成部１２１は、圧電素子３２の駆動波形を生成し、第２電流増幅部１２３は、第２駆動波形生成部１２１で生成された駆動波形を電流増幅した駆動信号ＤＳ２を圧電素子３２に印加する。

次に、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第１の実施の形態について、図６を用いて説明する。図６は、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第１の実施の形態を説明するための摩擦駆動型アクチュエータの振動波形の模式図である。本第１の実施の形態においては、共振駆動と伸縮駆動との間に待ち時間を設けることで、残存振動が伸縮駆動に与える不具合を解消する。

図６において、タイミングＴ１までの時間は共振駆動モードでの駆動状態（共振駆動工程）であり、駆動回路１００により、トラス型アクチュエータ３０の圧電素子３１と３２とに駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とが印加され、トラス型アクチュエータ３０は共振振動している。駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とは、例えばトラス型アクチュエータ３０の共振周波数近傍の周波数で適切な位相差を有した矩形波である。あるいは、矩形波の代わりに正弦波であってもよい。タイミングＴ１で、制御回路２００からの制御信号が駆動回路１００に入力されて駆動信号ＤＳ１とＤＳ２の印加が停止されても、トラス型アクチュエータ３０には暫くの間振動が残存し、時間Ｔと共に振幅Ｗが減衰していく。

制御回路２００により、タイミングＴ１から所定時間ΔＴだけ待ち時間が設けられる（切換工程）。所定時間ΔＴは、残存振動の振幅Ｗが伸縮駆動での駆動精度に実質的に影響を与えない値（以下、所定値と言う）以下に収束するのに必要な待ち時間である。所定時間ΔＴ経過後、制御回路１００から、トラス型アクチュエータ３０を伸縮駆動するための駆動信号が出力される（伸縮駆動工程）。例えば、駆動信号ＤＳ１が出力されて圧電素子３１が伸張され、図３（ｃ）に示したように、チップ３３が図の右方向に変位する。

以上に述べたように、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第１の実施の形態によれば、共振駆動停止後、残存振動の振幅Ｗが所定値以下に収束するのに必要な所定時間ΔＴだけ待ち時間を設けた後に伸縮駆動を行うことで、伸縮駆動の微少な変位が残存振動に影響されて高精度な位置決めができないという不具合を解消することができ、高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することができる。

上述した本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第１の実施の形態においては、制御回路２００によって、残存振動の振幅Ｗが所定値以下に収束するのに必要な所定時間ΔＴだけ待ち時間が設けられるとしたが、例えば図７に示すように、制御部２００と第１駆動波形生成部１１１および第２駆動波形生成部１２１との間に切換規制部３００を設けてもよい。図７は、切換規制部３００の一例を示す模式図で、図７（ａ）は回路ブロック図、図７（ｂ）はタイミングチャートである。

図７（ａ）において、制御部２００から出力されたトラス型アクチュエータ３０を伸縮駆動するための伸縮駆動指示信号２０１ａは、切換規制部３００のアンドゲートＡＮＤの一方の入力端子に接続される。一方、制御部２００から出力されたトラス型アクチュエータ３０を共振駆動するための共振駆動指示信号２０１ｂは、切換規制部３００の抵抗ＲとキャパシタＣとからなるタイマ回路とインバータＩとを介して、切換規制部３００のアンドゲートＡＮＤの他方の入力端子に接続される。切換規制部３００のアンドゲートＡＮＤの出力は、規制期間を持つ伸縮駆動指示信号３０１ａとして第１駆動波形生成部１１１および第２駆動波形生成部１２１に入力される。

図７（ｂ）において、共振駆動指示信号２０１ｂが高電位Ｈから低電位Ｌに変化して共振駆動が停止されると、抵抗ＲとキャパシタＣの接点の電位は時定数ＣＲで低下し、インバータＩの出力Ｂは、時定数ＣＲで決定される所定時間ΔＴ後に低電位Ｌから高電位Ｈに変化する。図７（ｂ）に示したように、所定時間ΔＴ経過前に制御回路２００から伸縮駆動指示信号２０１ａが出力されても、アンドゲートＡＮＤにより伸縮駆動指示信号２０１ａの伝達が規制される（切換規制工程）。所定時間ΔＴ経過後に、規制期間を持つ伸縮駆動指示信号３０１ａとして第１駆動波形生成部１１１および第２駆動波形生成部１２１に伝達される。

伸縮駆動指示信号２０１ａが所定時間ΔＴ経過後に出力された場合（図の一点鎖線の状態）には、伸縮駆動指示信号２０１ａに同期して規制期間を持つ伸縮駆動指示信号３０１ａが高電位Ｈとなり、第１駆動波形生成部１１１および第２駆動波形生成部１２１に伝達される。

上述した切換規制部３００の一例によれば、抵抗ＲあるいはキャパシタＣの値を調整することで、共振振動の残存振動に合わせて、伸縮駆動指示信号２０１ａの伝達を規制する所定時間ΔＴを簡単に変更することができる。

次に、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第２の実施の形態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本発明におけるアクチュエータユニットの構成の第２の例を示すブロック図である。本第２の実施の形態においては、残存振動が所定値以下となったことを検知してから伸縮駆動に移行することで、残存振動が伸縮駆動に与える不具合を解消する。

図８において、圧電素子３１および３２は、駆動信号を印加する駆動電極に加えて、振動状態を検知するための信号電極を別途備えるか、あるいは駆動電極を信号電極として兼用する構成となっている。トラス型アクチュエータ３０のその他の部分は、図２（ａ）および図５に示したものと同じである。駆動回路１００も図５と同じである。

上述した圧電素子３１および３２の信号電極の信号（振動信号ＶＳ１およびＶＳ２）は振動検知部４００に入力され、振動検知部４００でトラス型アクチュエータ３０の振動状態が検知される（振動検知工程）。ここでは振動信号ＶＳ１およびＶＳ２の両方が振動検知部４００に入力されるとしたが、どちらか片方であってもよい。振動検知部４００の振動検知信号４００ａは制御回路２００に入力され、制御回路２００によって、トラス型アクチュエータ３０の振動状態に応じた駆動制御が行われる。

振動信号ＶＳ１およびＶＳ２として、例えば圧電素子３１および３２の信号電極の電位を用いれば、トラス型アクチュエータ３０の振動の振幅あるいは位相を検知することができる。また、振動信号ＶＳ１およびＶＳ２として、例えば圧電素子３１および３２の信号電極に流れる電流を用いれば、トラス型アクチュエータ３０の振動の位相を検知することができる。

図９は、制御回路２００によって行われる駆動制御の一例を説明するための、トラス型アクチュエータ３０の振動状態を示す模式図で、上述した振動信号ＶＳ１およびＶＳ２を用いて検知される振動の振幅を示してある。

図９において、図１２に示したように、トラス型アクチュエータ３０は、タイミングＴ１までは共振駆動モードで駆動されている。タイミングＴ１で共振駆動モードが終了されると、トラス型アクチュエータ３０の残存振動の振幅は徐々に減衰していく。上述した振動信号ＶＳ１およびＶＳ２を用いて残存振動の振幅Ｗを検出し、振幅Ｗが所定値Ｗｔｈ以下となる状態が振動検知部４００によって検知され、振動検知信号４００ａが出力される（振動検知工程）。

図９に示すように、振動検知信号４００ａは、残存振動の初期には短いパルスであるが、残存振動が減衰するにしたがってパルス幅が広がり、残存振動が収束してその振幅が所定値Ｗｔｈ以下となるタイミングＴ２１以降は常時高電位Ｈとなる。従って、制御回路２００によって振動検知信号４００ａが常時高電位ＨとなるタイミングＴ２１が検出されると、制御回路２００によって、トラス型アクチュエータ３０の伸縮駆動モードでの駆動が許容される。

上述した摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第２の実施の形態によれば、残存振動の振幅が所定値Ｗｔｈ以下となるタイミングＴ２１が検出され、それ以降、伸縮駆動モードでの駆動が許容されるので、環境温度やトラス型アクチュエータ３０に加わる負荷の変動によらず、残存振動が十分収束した状態で伸縮駆動モードでの駆動に移行でき、高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することができる。

次に、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第３の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、摩擦駆動型アクチュエータの振動波形の一例を示す模式図で、図１０（ａ）は図６に示したと同じ第１の実施の形態での振動波形を、図１０（ｂ）は第３の実施の形態での振動波形を示している。

第１および第２の実施の形態では、摩擦駆動型アクチュエータの共振駆動終了後、所定の時間なり所定の振幅なりの判断基準に基づいて、残存振動が収束するのを待ってから伸縮駆動を開始するが、本第３の実施の形態では、強制的に残存振動を抑制することで、共振駆動終了から伸縮駆動開始までの時間の短縮を図る。

図１０（ａ）において、タイミングＴ１までの時間は共振駆動モードでの駆動状態であり、駆動回路１００により、トラス型アクチュエータ３０の圧電素子３１と３２とに駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とが印加され、トラス型アクチュエータ３０は共振振動している。駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とは、トラス型アクチュエータ３０の共振周波数近傍の周波数で、適切な位相差を有した矩形波である。

タイミングＴ１で、制御回路２００からの制御信号が駆動回路１００に入力されて駆動信号ＤＳ１とＤＳ２の印加が停止されても、トラス型アクチュエータ３０には暫くの間振動が残存し、時間Ｔと共に振幅が減衰していく。従って、残存振動が収束したタイミングＴ２以降に伸縮駆動モードへの切換が行われる。

一方、本第３の実施の形態を示す図１０（ｂ）においても、タイミングＴ１までは図１０（ａ）と同じである。タイミングＴ１以降、図８に示した振動検知部４００によって検知された残存振動の位相に基づいて、制御回路２００は、駆動回路１００を介して、トラス型アクチュエータ３０の圧電素子３１と３２とに、残存振動の位相とは逆位相の振動を生じさせる駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とを印加する（振動抑制工程）。ここに、制御回路２００および駆動回路１００は本発明における振動抑制回路として機能し、逆位相の振動を生じさせる駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とは本発明における駆動抑制信号として機能する。

図１０（ｂ）において振幅Ｗは圧電素子の伸び状態を表していることから、タイミングＴ１以降に、残存振動の位相とは逆位相となる振動を生じさせる駆動信号、すなわち、圧電素子が伸びている状態では縮み方向、縮んでいる状態では伸び方向になるような駆動信号を印加することにより、振動を急激に減衰させることができる。

これによって残存振動が強制的に停止され、残存振動は図１０（ａ）の場合よりも時間ＴＸだけ早いタイミングＴ２１で収束する。振動検知部４００によって残存振動の収束が検知されれば、残存振動の位相とは逆位相の振動を生じさせる駆動信号ＤＳ１とＤＳ２の印加が終了され、タイミングＴ２１から伸縮駆動が開始される。

以上に述べたように、本第３の実施の形態によれば、摩擦駆動型アクチュエータの共振駆動終了後、残存振動の位相とは逆位相の振動を生じさせる駆動信号ＤＳ１とＤＳ２とを印加して残存振動を抑制することで、より積極的に共振駆動終了から伸縮駆動開始までの時間を短縮することができる。

次に、本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第４の実施の形態について、図１１を用いて説明する。図１１は、本第４の実施の形態を示す圧電素子３１周辺の回路ブロック図である。圧電素子３２周辺の回路ブロック図については、圧電素子３１周辺と同じであるので、省略する。本第４の実施の形態においては、共振駆動終了時に圧電素子に残存する電荷および残存振動によって励起される電荷を放電することで、残存振動が伸縮駆動に与える不具合を解消する。

図１１において、駆動回路１００の駆動信号ＤＳ１は、圧電素子３１の電極３１ａと３１ｂとの間に印加される。図１１（ａ）においては、圧電素子３１の電極３１ａと接地ＧＮＤとの間に放電回路５０１が、電極３１ｂと接地ＧＮＤとの間に放電回路５０３が設けられ、共振駆動終了のタイミングＴ１に同期して圧電素子３１に蓄積された電荷および残存振動によって励起される電荷が接地ＧＮＤに放電される（放電工程）。放電回路５０１および５０３は、どちらか一方だけでもよい。ここに、放電回路５０１および５０３は本発明における振動抑制回路として機能する。

図１１（ｂ）には、上述した放電回路の具体例として、アナログスイッチ５０５および５０７を用いた例を示す。アナログスイッチ５０５および５０７のオン／オフは、制御回路２００によって制御され、共振駆動終了のタイミングＴ１に同期して圧電素子３１に蓄積された電荷および残存振動によって励起される電荷が接地ＧＮＤに放電される（放電工程）。アナログスイッチ５０５および５０７は、どちらか一方だけが設けられてもよい。

図１１（ｃ）には、上述した放電回路の具体例として、高インピーダンスの抵抗５０９および５１１を用いた例を示す。共振駆動時には抵抗５０９および５１１は高インピーダンスのために存在しないと同様であり、共振駆動終了後の残存振動時には、残存振動によって励起される電荷は微少であるために、高インピーダンスの抵抗５０９および５１１を介してでも、十分に接地ＧＮＤに放電することができる。抵抗５０９および５１１は、どちらか一方だけが設けられてもよい。

なお、図１１に示した放電回路は一例であり、この他の電荷を圧電素子から接地に伝送する種々のエネルギー伝送回路も用いることができる。

以上に述べたように、本第４の実施の形態によれば、摩擦駆動型アクチュエータの共振駆動終了後、圧電素子に蓄積された電荷および残存振動によって励起される電荷を接地に放電することで、共振駆動終了から伸縮駆動開始までの時間を短縮することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、摩擦駆動型アクチュエータを共振駆動して高速に移動した後に、残存する振動が収束するのを待って、あるいは残存する振動を強制的に収束させてから、摩擦駆動型アクチュエータを伸縮駆動して高精度に位置決めするので、高精度化と高速化を両立することのできる摩擦駆動型アクチュエータを備えたアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を提供することができる。

尚、本発明に係るアクチュエータユニット、情報記録読出ヘッド駆動装置、情報記録読出装置、およびアクチュエータユニットの駆動方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

摩擦駆動型アクチュエータを用いたハードディスク装置の構成を示す模式図である。 摩擦駆動型アクチュエータの構成の一例を示す模式図である。 トラス型アクチュエータの動作を説明するための模式図である。 分割電極型アクチュエータの動作を説明するための模式図である。 アクチュエータユニットの構成の一例を示すブロック図である。 本発明における摩擦駆動型アクチュエータの駆動方法の第１の実施の形態を説明するための模式図である。 切換規制部の一例を示す回路ブロック図である。 本発明におけるアクチュエータユニットの構成の第２の例を示すブロック図である。 制御回路によって行われる駆動制御を説明するための、トラス型アクチュエータの振動状態を示す模式図である。 摩擦駆動型アクチュエータの駆動波形の一例を示す模式図である。 第４の実施の形態を示す圧電素子周辺の回路ブロック図である。 共振振動停止後の残存振動の状態を示す模式図である。

符号の説明

１ ハードディスク装置
３ アクチュエータユニット
１０ 記録媒体
１１ 回転軸
２０ 記録ヘッド
２１ アーム
２２ 軸受け
３０ アクチュエータ
３１ 圧電素子
３１ａ、３１ｂ 駆動電極
３２ 圧電素子
３３ チップ（摩擦部材）
３４ ベース
３５ バネ（付勢部材）
３６ 分割電極型アクチュエータ
３７ 振動板
３８、３９ 圧電素子
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ 電極
１００ 駆動回路
１１１ 第１駆動波形生成部
１１３ 第１電流増幅部
１２１ 第２駆動波形生成部
１２３ 第２電流増幅部
２００ 制御回路
３００ 切換規制部
４００ 振動検知部
５０１、５０３ 放電回路
５０５、５０７ アナログスイッチ
５０９、５１１ 高インピーダンス抵抗
ＤＳ１ 駆動信号
ＤＳ２ 駆動信号
ＶＳ１ 振動信号
ＶＳ２ 振動信号

Claims (17)

1. 電気−機械変換素子を駆動源とする摩擦駆動型アクチュエータと、
   駆動モードとして前記摩擦駆動型アクチュエータを共振振動させる共振駆動モードと前記摩擦駆動型アクチュエータを伸縮させる伸縮駆動モードとを有する駆動回路と、
   前記駆動回路に前記駆動モードを前記共振駆動モードから伸縮駆動モードに切り換えさせる制御回路とを備えたアクチュエータユニットにおいて、
   前記制御回路は、前記駆動回路の駆動モードを前記共振駆動モードから前記伸縮駆動モードへ切り換える際に、前記共振駆動モードを終了し、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が収束した状態で前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とするアクチュエータユニット。
2. 前記制御回路は、前記共振駆動モードを終了してから所定時間が経過した後に前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
3. 前記共振駆動モードを終了してから所定時間の間、前記伸縮駆動モードでの駆動を規制する切換規制部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
4. 前記制御回路は、前記共振駆動モードを終了してから前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の振幅が所定値以下に収束するまでの時間が経過した後に前記伸縮駆動モードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
5. 前記摩擦駆動型アクチュエータの振動状態を検知する振動検知部を備え、
   前記制御回路は、前記振動検知部によって前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が所定値以下となったことが検知された場合に、前記伸縮駆動モードへの切り換えを許容することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
6. 前記振動検知部によって検知された前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の状態に基づいて、前記電気−機械変換素子に、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動を抑制する振動抑制信号を印加する振動抑制回路を備えたことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータユニット。
7. 前記共振駆動モードの終了時に、前記電気−機械変換素子に残存する電荷を除去する放電回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
8. 前記電気−機械変換素子は、圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のアクチュエータユニット。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータユニットを備えたことを特徴とする情報記録読出ヘッド駆動装置。
10. 請求項９に記載の情報記録読出ヘッド駆動装置を備えたことを特徴とする情報記録読出装置。
11. 電気−機械変換素子を駆動源とする摩擦駆動型アクチュエータを共振振動させる共振駆動工程と、前記摩擦駆動型アクチュエータを伸縮させる伸縮駆動工程とを備え、前記共振駆動工程から前記伸縮駆動工程に切り換え可能なアクチュエータユニットの駆動方法において、
    前記共振駆動工程から前記伸縮駆動工程への切り換えの際に、前記共振駆動工程を終了し、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が収束した状態で前記伸縮駆動工程に切り換えることを特徴とするアクチュエータユニットの駆動方法。
12. 前記共振駆動工程を終了してから所定時間が経過した後に前記伸縮駆動工程に切り換える切換工程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。
13. 前記共振駆動工程を終了してから所定時間の間、前記伸縮駆動工程への移行を規制する切換規制工程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。
14. 前記共振駆動工程を終了してから前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の振幅が所定値以下に収束するまでの時間が経過した後に前記伸縮駆動工程に切り換えることを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。
15. 前記摩擦駆動型アクチュエータの振動状態を検知する振動検知工程を備え、
    前記振動検知工程において前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動が所定値以下となったことが検知された場合に、前記伸縮駆動工程への切り換えを許容することを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。
16. 前記振動検知工程において検知された前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動の状態に基づいて、前記電気−機械変換素子に、前記摩擦駆動型アクチュエータの残存振動を抑制する振動抑制信号を印加する振動抑制工程を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。
17. 前記共振駆動工程の終了時に、前記電気−機械変換素子に残存する電荷を除去する放電工程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータユニットの駆動方法。

Images