JP4984943B2 - Piezoelectric sensor device and recording device - Google Patents
Piezoelectric sensor device and recording device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4984943B2 JP4984943B2 JP2007031555A JP2007031555A JP4984943B2 JP 4984943 B2 JP4984943 B2 JP 4984943B2 JP 2007031555 A JP2007031555 A JP 2007031555A JP 2007031555 A JP2007031555 A JP 2007031555A JP 4984943 B2 JP4984943 B2 JP 4984943B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric sensor
- piezoelectric
- film
- charge amplifier
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
- G11B5/4826—Mounting, aligning or attachment of the transducer head relative to the arm assembly, e.g. slider holding members, gimbals, adhesive
- G11B5/483—Piezo-electric devices between head and arm, e.g. for fine adjustment
Description
本発明は、圧電体膜を一対の電極で挟んだ構造の圧電センサを有する圧電センサ装置及びその圧電センサ装置を内蔵する記録装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric sensor device having a piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film is sandwiched between a pair of electrodes, and a recording apparatus incorporating the piezoelectric sensor device.
圧電センサは、応力の印加により感知部に歪が発生し、その歪の大きさに応じた電気信号を出力する。また、圧電センサは、振動や衝撃により感知部に歪が発生して電気信号を出力するので、振動センサ又は衝撃センサとして使用されることもある。圧電センサでは、感知部の歪の大きさに応じた信号が出力されるので、通常感知部の厚さが薄いほど感度が高くなる。しかし、一般的な圧電センサはバルク材で構成されており、感知部の厚さを10μm以下にすることは極めて困難である。
The piezoelectric sensor generates a strain in the sensing unit due to the application of stress, and outputs an electrical signal corresponding to the magnitude of the strain. In addition, the piezoelectric sensor may be used as a vibration sensor or an impact sensor because the sensing unit is distorted by vibration or impact and outputs an electrical signal. In the piezoelectric sensor, since a signal corresponding to the magnitude of the distortion of the sensing unit is output, the sensitivity increases as the thickness of the normal sensing unit decreases. However, a general piezoelectric sensor is made of a bulk material, and it is extremely difficult to make the thickness of the
近年の情報機器には、小型化とともに高機能化が要求されており、圧電センサ(振動センサ)やジャイロセンサ等を内蔵することが検討されている。また、光ディスク装置や磁気ディスク装置等の記録装置では、ヘッドの浮上量を精密に制御するために、圧電センサを内蔵することが検討されている。 In recent years, information devices have been required to be miniaturized and highly functional, and it has been studied to incorporate a piezoelectric sensor (vibration sensor), a gyro sensor, or the like. In addition, in a recording apparatus such as an optical disk apparatus or a magnetic disk apparatus, it has been studied to incorporate a piezoelectric sensor in order to precisely control the flying height of the head.
このような用途に好適な超小型且つ高感度の圧電センサとして、薄膜技術を用いて形成された圧電体膜を一対の電極間に挟んだ構造のフィルム状圧電センサが開発されている。一般的に圧電体は抗電界以上の電圧を印加する分極処理により圧電性を示すようになるが、フィルム状圧電センサの場合は、圧電体を成膜した直後から自発分極が存在することもある。しかし、その場合も分極処理を行ったほうが分極量が増大し、圧電センサの感度が上昇する。 A film-like piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film formed using thin film technology is sandwiched between a pair of electrodes has been developed as an ultra-small and highly sensitive piezoelectric sensor suitable for such applications. In general, a piezoelectric body exhibits piezoelectricity by a polarization treatment that applies a voltage higher than the coercive electric field. However, in the case of a film-like piezoelectric sensor, spontaneous polarization may exist immediately after the piezoelectric body is formed. . However, in this case as well, the polarization amount increases and the sensitivity of the piezoelectric sensor increases when the polarization treatment is performed.
なお、本願発明に関係すると思われる従来技術として、特許文献1〜4に記載されたものがある。特許文献1には、PbTiO3又はBaTiO3を含むペロブスカイト構造の圧電性酸化膜を一対の白金電極の間に挟んだ構造の圧電センサが記載されている。また、特許文献2には、フォトリソグラフィ法によりウエハを加工して圧電センサを製造することが記載されている。 In addition, there exist some which were described in patent documents 1-4 as a prior art considered to be related to this invention. Patent Document 1 describes a piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric oxide film having a perovskite structure containing PbTiO 3 or BaTiO 3 is sandwiched between a pair of platinum electrodes. Patent Document 2 describes manufacturing a piezoelectric sensor by processing a wafer by a photolithography method.
特許文献3には、圧電体薄膜を用いて磁気ヘッドをトラック方向に移動させるアクチュエータを備えた磁気ディスク装置が記載されている。また、特許文献4には、一対の電極間に反強誘電体膜(圧電・電歪材料膜)を挟んだ構造の衝撃(圧電)センサが記載されている。この特許文献4の圧電センサでは、反強誘電体膜を形成した後、抗電界以上の電界を印加して層転移させ、形状記憶状態(蓄電状態)とする。これにより、衝撃が加えられたときに反強誘電体膜に蓄積されていた電荷が放出され、電気出力が得られる。
バルク材で構成された圧電センサでは、分極特性の経時的な劣化は殆どない。しかし、薄膜技術を用いて形成されたフィルム状圧電センサでは、圧力の検出や温度の変化に伴って基板から受ける応力の影響により分極特性が経時的に劣化し、感度が低下するという問題点がある。 In a piezoelectric sensor composed of a bulk material, the polarization characteristics hardly deteriorate with time. However, the film-shaped piezoelectric sensor formed by using the thin film technology has a problem that the polarization characteristic deteriorates with time due to the influence of the stress received from the substrate in accordance with the detection of pressure and the temperature, and the sensitivity is lowered. is there.
本発明の目的は、圧電体膜を一対の電極で挟んだ構造の圧電センサの感度を長期間にわたって良好な状態に維持することができ、信頼性の高い測定が可能な圧電センサ装置、及びその圧電センサ装置を内蔵する記録装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric sensor device capable of maintaining the sensitivity of a piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film is sandwiched between a pair of electrodes in a good state for a long period of time, and capable of performing a highly reliable measurement, and its It is to provide a recording apparatus incorporating a piezoelectric sensor device.
本発明の一観点によれば、厚さが1.5μm以下の圧電体膜を一対の電極で挟んだ構造の圧電センサと、前記圧電センサの出力を電圧に変換するチャージアンプと、前記圧電センサに前記圧電体膜の抗電界以上の電界を印加可能な電圧であるとともに前記チャージアンプを駆動可能な電圧を発生する電源と、前記電源で発生した電圧を前記チャージアンプに供給し、予め設定された時間毎に前記電源の接続先を前記チャージアンプから前記圧電センサに切り替えるスイッチ回路とを有する圧電センサ装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film having a thickness of 1.5 μm or less is sandwiched between a pair of electrodes, a charge amplifier that converts an output of the piezoelectric sensor into a voltage, and the piezoelectric sensor A voltage that can apply an electric field higher than the coercive electric field of the piezoelectric film and a voltage that can drive the charge amplifier, and a voltage generated by the power supply is supplied to the charge amplifier, and is set in advance. And a switch circuit for switching the connection destination of the power source from the charge amplifier to the piezoelectric sensor every time .
圧電センサを構成する圧電体膜はその分極量が経時的に減少し、それに伴って圧電センサの感度が低下する。圧電センサの圧電体膜に抗電界以上の電界を印加する分極処理を実施すると、圧電体膜の分極量が回復し、圧電センサの感度も回復する。本発明においては、電子回路により上記の分極処理を一定の時間毎に実施するので、圧電センサの検出感度を長期間にわたって良好な状態に維持することができ、信頼性の高い測定が可能となる。 The amount of polarization of the piezoelectric film constituting the piezoelectric sensor decreases with time, and the sensitivity of the piezoelectric sensor decreases accordingly. When a polarization process is performed in which an electric field higher than the coercive electric field is applied to the piezoelectric film of the piezoelectric sensor, the amount of polarization of the piezoelectric film is recovered and the sensitivity of the piezoelectric sensor is also recovered. In the present invention, the above polarization process is performed at regular intervals by an electronic circuit, so that the detection sensitivity of the piezoelectric sensor can be maintained in a good state for a long period of time, and highly reliable measurement is possible. .
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(圧電センサ)
図1(a)はフィルム状圧電センサを示す斜視図、図1(b)は同じくその圧電センサの感知部の断面図である。
(Piezoelectric sensor)
FIG. 1A is a perspective view showing a film-like piezoelectric sensor, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a sensing portion of the piezoelectric sensor.
本願発明者等は、フィルム状圧電センサの感度の経時的変化を調べるべく、図1(a),(b)に示すようなユニモルフ型のフィルム状圧電センサ10を作成した。この圧電センサ10は短冊状に形成されており、一方の端部が基材11に固定されている。感知部13の幅Wは1.0mm、長さLは2.0mmであり、図1(b)に示すように、Si(シリコン)基板12の上にPt(白金)からなる下部電極14と、PZTからなる圧電体膜15と、Ptからなる上部電極16とを積層して形成している。圧電体膜15の厚さは1.5μmであり、ゾルゲル法により形成している。
The inventors of the present application created a unimorph type film-shaped
この圧電センサ10に20Vの電圧を印加して分極処理を施し、LCRメータを使用して静電容量を測定した。圧電体膜の分極量が大きくなると比誘電率が大きくなるため、圧電センサ10の静電容量も増加する。従って、圧電センサ10の静電容量を測定することにより、圧電体膜の分極量を知ることができる。
The
本願発明者等は、分極処理後から1300時間にわたって圧電センサ10の静電容量の変化を調べた。その結果を図2に示す。この図2に示すように、分極処理直後の圧電センサ10の静電容量はほぼ18nFであったが、時間の経過とともに静電容量が減少することが確認された。これは、時間の経過とともにフィルム状圧電センサ10の感度が低下することを意味している。
The inventors of the present application examined the change in the capacitance of the
下記表1は、分極処理を行った直後の圧電センサ10に対し加振器により振動を加えて感度を測定した結果を示している。
Table 1 below shows the result of measuring the sensitivity by applying vibration to the
次に、本願発明者等は、温度によるフィルム状圧電センサ10の特性の変化を調べた。すなわち、圧電センサ10を分極処理した直後に静電容量を測定し、更に70℃の温度で5分程度加熱した後、常温に戻して静電容量を測定した。その結果を、下記表2に示す。
Next, the inventors of the present application examined changes in characteristics of the film-like
上述したように、分極処理を行った直後の圧電センサ10の静電容量は18nFであったが、この圧電センサ10の静電容量を分極処理から40時間経過した後に測定すると16nFとなった。この圧電センサ10に対し再度分極処理を実施した後、静電容量を測定すると18nFに戻った。このように、感度が低下した圧電センサに対し分極処理を実施すると静電容量が元に戻ることから、感度も回復するものと考えられる。
As described above, the capacitance of the
上述したように、圧電体膜を用いたフィルム状圧電センサでは、感度が低下しても分極処理を実施することにより、感度を回復することができる。逆に、一定の時間間隔で分極処理を実施すれば、圧電センサの感度の低下を回避できて、常に良好な感度で応力を検出することが可能になる。分極処理している間は応力を検出することができないため、分極処理を実施する時間間隔が短い場合は応力の検出に支障が発生するおそれがある。しかし、本願発明者等の実験結果から、分極処理してから1時間経過した時点では、フィルム状圧電センサの静電容量は殆ど変化していないことが判明している。従って、分極処理を行う時間間隔は1時間以上でよい。 As described above, in a film-like piezoelectric sensor using a piezoelectric film, the sensitivity can be recovered by performing the polarization process even if the sensitivity is lowered. On the other hand, if the polarization process is performed at regular time intervals, it is possible to avoid a decrease in sensitivity of the piezoelectric sensor and to always detect stress with a good sensitivity. Since stress cannot be detected while the polarization process is being performed, there is a possibility that the detection of stress may be hindered if the time interval for performing the polarization process is short. However, from the results of experiments by the inventors of the present application, it has been found that the capacitance of the film-like piezoelectric sensor has hardly changed at the time when one hour has elapsed since the polarization treatment. Therefore, the time interval for performing the polarization process may be 1 hour or more.
次に、本願発明者等は、フィルム状圧電センサの分極処理に必要な電圧について考察を行った。フィルム状圧電センサは、印加された応力に応じた電荷を出力する。このため、圧電センサの出力はチャージアンプに入力され、そのチャージアンプにより電圧に変換されて検出回路に出力される。チャージアンプの駆動電圧と分極処理時に圧電センサに印加する電圧とが異なる場合は2種類の電源が必要となり、高コスト化の原因となる。チャージアンプの駆動電源と圧電センサの分極処理に用いる電源とを共通化するためには、電源電圧をVcc、圧電体膜の厚さをt、圧電体膜の抗電界をEcとすると、t≦Vcc/Ecの関係を満足させることが必要となる。 Next, the inventors of the present application considered the voltage required for the polarization treatment of the film-like piezoelectric sensor. The film-like piezoelectric sensor outputs an electric charge corresponding to the applied stress. For this reason, the output of the piezoelectric sensor is input to the charge amplifier, converted into a voltage by the charge amplifier, and output to the detection circuit. If the drive voltage of the charge amplifier is different from the voltage applied to the piezoelectric sensor during the polarization process, two types of power supplies are required, which causes an increase in cost. In order to make the drive power supply of the charge amplifier and the power supply used for the polarization processing of the piezoelectric sensor common, assuming that the power supply voltage is Vcc, the thickness of the piezoelectric film is t, and the coercive electric field of the piezoelectric film is Ec, t ≦ It is necessary to satisfy the relationship of Vcc / Ec.
前述の実験に用いたフィルム状圧電センサ10のP−E(分極−印加電圧)ヒステリシス特性を測定した結果、圧電体膜の抗電界(Ec)は33kV/cmであることが判明した。チャージアンプの駆動電圧(Vcc)を5Vとすると、上述の不等式から、圧電体膜の厚さ(t)を1.5μmとすることにより、チャージアンプの駆動電源と圧電センサの分極処理に用いる電源とを共通化できることが判明した。この厚さの圧電体膜は、ゾルゲル法又はその他の方法で比較的容易に形成することが可能である。
As a result of measuring the PE (polarization-applied voltage) hysteresis characteristics of the film-like
(圧電センサ装置)
図3は、本発明の実施形態に係る圧電センサ装置を示す回路図である。
(Piezoelectric sensor device)
FIG. 3 is a circuit diagram showing the piezoelectric sensor device according to the embodiment of the present invention.
圧電センサ10は、図1に示すように、圧電体膜(PZT)を一対の電極で挟んだ構造のフィルム状圧電センサである。この圧電センサ10の一方の端子(電極)は、チャージアンプ22の入力端、及びスイッチ回路23のスイッチ23aの一方の端子にそれぞれ接続されている。また、圧電センサ10の他方の端子は、接地配線を介して電源24の負極側に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
チャージアンプ22は、演算増幅器27と、この演算増幅器27の入力端と出力端との間に接続されたコンデンサ28とにより構成されている。このチャージアンプ22の出力端(演算増幅器27の出力端)は出力端子25に接続されている。また、チャージアンプ22の一方の電源端子は、スイッチ回路23のスイッチ23bの一方の端子に接続されており、他方の電源端子は接地線を介して電源24の負極側に接続されている。
The
電源24は、その負極側が接地配線に接続されており、正極側がスイッチ回路23のスイッチ23a,23bの他方の端子に接続されている。これらのスイッチ23a,23bは、タイマ26によりオン−オフ制御される。但し、スイッチ23aとスイッチ23bとは排他的に駆動され、スイッチ23aがオンのときにはスイッチ23bはオフとなり、スイッチ23aがオフのときにはスイッチ23bはオンになる。
The
スイッチ23aがオフ、スイッチ23bがオンのときは応力検出モードとなる。この応力検出モードでは、圧電センサ10に印加された応力に応じた電圧が出力端子25から出力される。
When the
一方、スイッチ23aがオン、スイッチ23bがオフのときは分極処理モードとなる。この分極処理モードでは、電源24からスイッチ23aを介して圧電センサ10に電圧が印加され、圧電体膜が分極処理される。このとき、チャージアンプ22には駆動電圧が供給されないため、出力端子25から信号は出力されない。
On the other hand, when the
本実施形態では、応力検出モードが1時間継続した後、分極処理に要する時間だけ分極処理モードとなり、その後再び応力検出モードに戻るという動作を繰り返す。通常、分極処理に要する時間は最長で1秒程度である。 In the present embodiment, after the stress detection mode continues for one hour, the polarization processing mode is set for the time required for the polarization processing, and then the operation returns to the stress detection mode again. Usually, the time required for the polarization treatment is about 1 second at the longest.
(磁気記録装置)
図4は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置(磁気ディスク装置)を示す平面図である。
(Magnetic recording device)
FIG. 4 is a plan view showing a magnetic recording apparatus (magnetic disk apparatus) according to an embodiment of the present invention.
磁気記録装置30は、その筐体内に、円盤状の磁気記録媒体(磁気ディスク)31と、磁気記録媒体31を回転させるスピンドルモータ(図示せず)と、磁気ヘッド32と、磁気ヘッド32を保持するサスペンション33と、サスペンション33を磁気記録媒体31の半径方向に駆動制御するアクチュエータ34と、スピンドルモータ及びアクチュエータ34を駆動制御するとともに磁気ヘッド32を介して磁気記録媒体31に対しデータの書き込み及び読み出しを行う電子回路35とを有している。なお、磁気ヘッド32は、電気信号を磁気信号に変換する書き込み素子(インダクティブヘッド)と、磁気信号を電気信号に変換する読み出し素子(磁気抵抗効果素子)とを備えている。
The
スピンドルモータにより磁気記録媒体31が高速で回転すると、磁気記録媒体31の回転によって生じる空気流により、磁気ヘッド32は磁気記録媒体31から若干浮上する。その状態でアクチュエータ34により磁気ヘッド32が磁気記録媒体31の半径方向に移動し、磁気記録媒体31に対してデータの書き込み又は読み出しが行われる。サスペンション33又はHGA(ヘッドジンバルアセンブリ)には、後述するように圧電センサが取り付けられており、磁気ヘッド32の浮上量の変動を検出する。
When the
図5(a)、(b)は、サスペンション33と、そのサスペンション33に取り付けた圧電センサ10及び磁気ヘッド32を示す斜視図である。図5(a)は圧電横効果を利用して磁気ヘッド32の浮上量の変動を検出するものであり、図5(b)は圧電縦効果を利用して磁気ヘッド32の浮上量の変動を検出するものである。
5A and 5B are perspective views showing the
図5(a)の例では、磁気ヘッド32の浮上量が変動するとサスペンション33が撓み、同時に圧電センサ10も撓むため、その撓み量に応じて圧電センサ10に電荷が発生する。この電荷は、サスペンション33の面上に形成された配線33aを介してチャージアンプに伝達される。ここでは、チャージアンプ及びスイッチ回路(図3参照)は電子回路35内に組み込まれているものとする。また、配線33aとサスペンション33とは、それらの間に介在するポリイミド等の絶縁層により電気的に絶縁されている。なお、圧電センサ10の接地側の端子をサスペンション33に接続し、サスペンション33を接地配線として使用してもよい。
In the example of FIG. 5A, the
図5(b)の例では、磁気ヘッド32の浮上量が変動する際に圧電センサ10に応力が印加されるため、応力に応じた電荷が圧電センサ10に発生する。この電荷は、図5(a)に示す例と同様に、サスペンション33の面上に形成された配線(図示せず)を介してチャージアンプに伝達される。
In the example of FIG. 5B, since stress is applied to the
なお、圧電センサ10は、衝撃が加えられたときに磁気ヘッド32を退避するための退避センサや、磁気ヘッド32の上下方向及び左右方向の振動を検出する振動センサとして使用することもできる。
The
(圧電センサ装置の動作)
図6は、上述の磁気記録装置に組み込まれた圧電センサ装置の動作を示すフローチャートである。この図6と図3及び図4とを参照して、圧電センサ装置の動作を説明する。
(Operation of the piezoelectric sensor device)
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the piezoelectric sensor device incorporated in the magnetic recording apparatus described above. The operation of the piezoelectric sensor device will be described with reference to FIG. 6, FIG. 3, and FIG.
まず、ステップS11において、タイマ26が計時を開始する。タイマ26が計時している間は、電子回路35によりスピンドルモータ、アクチュエータ34及び磁気記ヘッド32が駆動され、磁気記録媒体31へのデータの書き込み及び磁気記録媒体31からのデータの読み出しが行われる。また、スイッチ23aはオフ、スイッチ23bはオン状態となり、チャージアンプ22に駆動電圧が供給される。そして、圧電センサ10に印加された応力に応じた電圧がチャージアンプ22から出力される。
First, in step S11, the
その後、一定の時間(ここでは1時間)経過すると、ステップS12においてタイマ26がタイムアップする。これによりステップS13に移行し、割り込み信号が発生する。
Thereafter, when a certain time (here 1 hour) elapses, the
この割り込み信号によりステップS14に移行し、磁気ヘッド32のドライブが中断される。そして、ステップS15に移行し、磁気ヘッド32を磁気記録媒体31上から所定の位置に退避(アンロード)させる。
By this interrupt signal, the process proceeds to step S14, and the drive of the
次に、ステップS16に移行し、スイッチ23aがオン、スイッチ23bがオフとなる。これにより、ステップS17に移行し、圧電センサ10がスイッチ23aを介して電源24に接続される。そして、圧電センサ10の圧電体膜に抗電界以上の電界が印加されて、分極処理が行われる。
Next, the process proceeds to step S16, where the
分極処理が完了したら、ステップS18に移行し、スイッチ23aがオフ、スイッチ23bがオンになる。その後、ステップS19に移行し、磁気ヘッド32が磁気記録媒体31上にロードされ、ステップS20においてヘッドドライブが再開される。このようにして磁気ヘッド32のドライブが再開されると、ステップS11に戻り、タイマ26がリセットされて計時を開始する。その後、上述の各ステップを繰り返し、一定の時間毎に圧電センサ10の圧電体膜に対し分極処理が実施される。
When the polarization process is completed, the process proceeds to step S18, where the
本実施形態では、一定の時間毎に圧電センサ10の圧電体膜に対し分極処理が自動的に実施されるので、圧電センサ10の感度を長期間にわたって良好な状態に維持することができる。従って、圧電センサ10による検出結果の信頼性が著しく向上するという効果を奏する。
In the present embodiment, since the polarization process is automatically performed on the piezoelectric film of the
また、本実施形態によれば、圧電センサ21の分極処理に使用する電源とチャージアンプ22の駆動電源とを共通化しているので、電源回路が簡素化され、コストの上昇が回避される。
Further, according to the present embodiment, since the power source used for the polarization process of the piezoelectric sensor 21 and the drive power source of the
なお、上述の実施形態では圧電センサを構成する圧電体膜がPZT膜である場合について説明したが、本発明はPZT以外の圧電効果を示す材料からなる圧電体膜を有する圧電センサにも適用することができる。また、上述の実施形態では本発明を磁気記録装置に適用した場合について説明したが、本発明は光ディスク装置に適用することもできる。 In the above-described embodiment, the case where the piezoelectric film constituting the piezoelectric sensor is a PZT film has been described. However, the present invention is also applied to a piezoelectric sensor having a piezoelectric film made of a material exhibiting a piezoelectric effect other than PZT. be able to. In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a magnetic recording apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to an optical disc apparatus.
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)圧電体膜を一対の電極で挟んだ構造の圧電センサと、
一定の時間毎に前記圧電センサの前記圧電体膜に抗電界以上の電界を印加する電子回路と
を有することを特徴とする圧電センサ装置。
(Appendix 1) a piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film is sandwiched between a pair of electrodes;
And an electronic circuit that applies an electric field equal to or greater than a coercive electric field to the piezoelectric film of the piezoelectric sensor at regular intervals.
(付記2)前記電子回路が、電源と、前記電源と前記圧電センサとの間に配置されたスイッチ回路と、設定された時間に応じて前記スイッチ回路を制御するタイマとを有することを特徴とする付記1に記載の圧電センサ装置。 (Appendix 2) The electronic circuit includes a power source, a switch circuit disposed between the power source and the piezoelectric sensor, and a timer that controls the switch circuit according to a set time. The piezoelectric sensor device according to appendix 1.
(付記3)前記電子回路が、更に前記圧電センサの出力を電圧に変換するチャージアンプを有し、該チャージアンプの駆動電圧が前記スイッチ回路を介して前記電源から供給されることを特徴とする付記2に記載の圧電センサ装置。 (Supplementary Note 3) The electronic circuit further includes a charge amplifier that converts the output of the piezoelectric sensor into a voltage, and the drive voltage of the charge amplifier is supplied from the power supply via the switch circuit. The piezoelectric sensor device according to attachment 2.
(付記4)前記電源の電圧をVcc、前記圧電体膜の抗電界をEc、前記圧電体膜の厚さをtとしたときに、t≦Vcc/Ecを満足することを特徴とする付記3に記載の圧電センサ装置。 (Supplementary note 4) Supplementary note 3 wherein t ≦ Vcc / Ec is satisfied, where Vcc is the voltage of the power source, Ec is the coercive electric field of the piezoelectric film, and t is the thickness of the piezoelectric film. The piezoelectric sensor device according to 1.
(付記5)前記タイマは、前記圧電体膜の抗電界以上の電界を印加するときに前記スイッチ回路を制御して、前記チャージアンプへの駆動電圧の供給を停止することを特徴とする付記3に記載の圧電センサ装置。 (Additional remark 5) The said timer controls the said switch circuit when applying the electric field more than the coercive electric field of the said piezoelectric material film, and stops supply of the drive voltage to the said charge amplifier, It is characterized by the above-mentioned. The piezoelectric sensor device according to 1.
(付記6)前記圧電体膜がPZTからなり、その厚さが1.5μm以下であることを特徴とする付記1に記載の圧電センサ装置。 (Appendix 6) The piezoelectric sensor device according to appendix 1, wherein the piezoelectric film is made of PZT and has a thickness of 1.5 μm or less.
(付記7)前記圧電体膜に前記抗電界以上の電界を印加する処理を実施する時間間隔が1時間以上であることを特徴とする付記1に記載の圧電センサ装置。 (Supplementary note 7) The piezoelectric sensor device according to supplementary note 1, wherein a time interval for performing a process of applying an electric field higher than the coercive electric field to the piezoelectric film is 1 hour or more.
(付記8)ディスク状の記録媒体と、
前記記録媒体に対しデータの書き込み又は読み出しを行うヘッドと、
前記ヘッドを保持するサスペンションと、
前記サスペンションを駆動するアクチュエータと、
圧電体膜と該圧電体膜を挟んで配置された一対の電極とにより構成されて前記サスペンションに取り付けられた圧電センサと、
一定の時間毎に前記圧電センサの前記圧電体膜に抗電界以上の電界を印加する電子回路と
を有することを特徴とする記録装置。
(Appendix 8) a disc-shaped recording medium;
A head for writing or reading data to or from the recording medium;
A suspension for holding the head;
An actuator for driving the suspension;
A piezoelectric sensor configured by a piezoelectric film and a pair of electrodes arranged with the piezoelectric film interposed therebetween and attached to the suspension;
And an electronic circuit that applies an electric field equal to or higher than a coercive electric field to the piezoelectric film of the piezoelectric sensor at regular intervals.
(付記9)前記電子回路は、前記圧電体膜に抗電界以上の電界を印加するときに、前記アクチュエータを制御して前記ヘッドを前記記録媒体上から退避させることを特徴とする付記8に記載の記録装置。 (Supplementary note 9) The supplementary note 8, wherein the electronic circuit controls the actuator to retract the head from the recording medium when an electric field higher than a coercive electric field is applied to the piezoelectric film. Recording device.
(付記10)前記圧電センサが、前記ヘッドの浮上量の変動を検出するものであることを特徴とする付記8に記載の記録装置。 (Supplementary note 10) The recording apparatus according to supplementary note 8, wherein the piezoelectric sensor detects a variation in a flying height of the head.
10…圧電センサ、
11…基材、
12…Si基板、
13…感知部、
14…下部電極、
15…圧電体膜、
16…上部電極、
22…チャージアンプ、
23…スイッチ回路、
23a,23b…スイッチ、
24…電源、
25…出力端子、
26…タイマ、
27…演算増幅器、
28…コンデンサ、
30…磁気記録装置、
31…磁気記録媒体、
32…磁気ヘッド、
33…サスペンション、
34…アクチュエータ、
35…電子回路。
10: Piezoelectric sensor,
11 ... base material,
12 ... Si substrate,
13 ... Sensing part,
14 ... lower electrode,
15 ... piezoelectric film,
16 ... upper electrode,
22 ... Charge amplifier,
23 ... Switch circuit,
23a, 23b ... switches,
24 ... Power supply,
25 ... Output terminal,
26: Timer,
27. Operational amplifier,
28: Capacitor,
30 ... Magnetic recording device,
31 ... Magnetic recording medium,
32 ... Magnetic head,
33 ... suspension,
34 ... Actuator,
35: Electronic circuit.
Claims (3)
前記圧電センサの出力を電圧に変換するチャージアンプと、
前記圧電センサに前記圧電体膜の抗電界以上の電界を印加可能な電圧であるとともに前記チャージアンプを駆動可能な電圧を発生する電源と、
前記電源で発生した電圧を前記チャージアンプに供給し、予め設定された時間毎に前記電源の接続先を前記チャージアンプから前記圧電センサに切り替えるスイッチ回路と
を有することを特徴とする圧電センサ装置。 A piezoelectric sensor having a structure in which a piezoelectric film having a thickness of 1.5 μm or less is sandwiched between a pair of electrodes;
A charge amplifier that converts the output of the piezoelectric sensor into a voltage;
A voltage source capable of applying an electric field higher than the coercive electric field of the piezoelectric film to the piezoelectric sensor and generating a voltage capable of driving the charge amplifier;
A piezoelectric sensor device comprising: a switch circuit that supplies a voltage generated by the power source to the charge amplifier and switches a connection destination of the power source from the charge amplifier to the piezoelectric sensor every preset time .
前記記録媒体に対しデータの書き込み又は読み出しを行うヘッドと、
前記ヘッドを保持するサスペンションと、
前記サスペンションを駆動するアクチュエータと、
厚さが1.5μm以下の圧電体膜と該圧電体膜を挟んで配置された一対の電極とにより構成されて前記サスペンションに取り付けられた圧電センサと、
前記圧電センサの出力を電圧に変換するチャージアンプと、
前記圧電センサに前記圧電体膜の抗電界以上の電界を印加可能な電圧であるとともに前記チャージアンプを駆動可能な電圧を発生する電源と、
前記電源で発生した電圧を前記チャージアンプに供給し、予め設定された時間毎に前記電源の接続先を前記チャージアンプから前記圧電センサに切り替えるスイッチ回路と
を有することを特徴とする記録装置。 A disk-shaped recording medium;
A head for writing or reading data to or from the recording medium;
A suspension for holding the head;
An actuator for driving the suspension;
A piezoelectric sensor comprising a piezoelectric film having a thickness of 1.5 μm or less and a pair of electrodes disposed with the piezoelectric film interposed therebetween, and attached to the suspension;
A charge amplifier that converts the output of the piezoelectric sensor into a voltage;
A voltage source capable of applying an electric field higher than the coercive electric field of the piezoelectric film to the piezoelectric sensor and generating a voltage capable of driving the charge amplifier;
A recording apparatus comprising: a switch circuit that supplies a voltage generated by the power source to the charge amplifier and switches a connection destination of the power source from the charge amplifier to the piezoelectric sensor every preset time .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007031555A JP4984943B2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Piezoelectric sensor device and recording device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007031555A JP4984943B2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Piezoelectric sensor device and recording device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008196926A JP2008196926A (en) | 2008-08-28 |
JP4984943B2 true JP4984943B2 (en) | 2012-07-25 |
Family
ID=39756020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007031555A Expired - Fee Related JP4984943B2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Piezoelectric sensor device and recording device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4984943B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5824892B2 (en) | 2011-06-15 | 2015-12-02 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric sensor device, ultrasonic sensor, and piezoelectric body polarization method in piezoelectric sensor device |
JP5874208B2 (en) * | 2011-06-15 | 2016-03-02 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric sensor device, ultrasonic sensor, and driving method of piezoelectric sensor device |
US8766511B2 (en) * | 2011-08-17 | 2014-07-01 | The Boeing Company | Method and system for distributed network of nanoparticle ink based piezoelectric sensors for structural health monitoring |
JP2013147195A (en) * | 2012-01-20 | 2013-08-01 | Railway Technical Research Institute | Door catching detector |
JP5873346B2 (en) * | 2012-02-03 | 2016-03-01 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Door clamp detector |
WO2017103673A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Revision Military S.A.R.L. | Armor plate damage detection system |
EP3807586A4 (en) | 2018-06-15 | 2022-02-23 | Galvion Ltd. | Armor plate system |
TWI747360B (en) * | 2020-07-03 | 2021-11-21 | 馗鼎奈米科技股份有限公司 | Method for monitoring polarization quality of piezoelectric film |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59155531U (en) * | 1983-04-06 | 1984-10-18 | 日産自動車株式会社 | pressure detection device |
JPH0482309A (en) * | 1990-07-24 | 1992-03-16 | Murata Mfg Co Ltd | Polarization method for piezoelectric body |
JPH05167124A (en) * | 1991-12-13 | 1993-07-02 | Fujitsu Ltd | Piezoelectric actuator device |
JPH10185727A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Piezoelectric converter |
KR100255641B1 (en) * | 1997-07-31 | 2000-05-01 | 윤종용 | Head flying height control method and apparatus for hard disk drive |
-
2007
- 2007-02-13 JP JP2007031555A patent/JP4984943B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008196926A (en) | 2008-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4984943B2 (en) | Piezoelectric sensor device and recording device | |
US6570730B1 (en) | Shear-based transducer for HDD read/write element height control | |
EP1315157B1 (en) | Information storage apparatus using semiconductor probe | |
JP3043311B2 (en) | Magnetic head flying control method and control device for hard disk drive | |
US6005736A (en) | Method and means for active shock protection in a magnetic disk storage device using electrostatic forces | |
JP5256267B2 (en) | Head gimbal assembly for detecting contact | |
US7813254B2 (en) | Piezoelectric reading of ferroelectric data storage media | |
JP2010146629A (en) | Thin-film magnetic head including built-in thin-film acoustic-emission sensor | |
US20100073823A1 (en) | Piezoelectric actuator, head slider and magnetic disk drive | |
JPH0668528A (en) | Information processing unit and device used for the unit | |
EP1420465B1 (en) | Driving method of piezoelectric actuator, piezoelectic actuator, and disk recording and reproducing apparatus using the same | |
US20080180849A1 (en) | Magnetic head support, manufacturing methods therefor, and magnetic disk device | |
JP2008159160A (en) | Magnetic disk device and magnetic head floating amount control method | |
JP2009205723A (en) | Head assembly and information recording device | |
JPH09178638A (en) | Measuring apparatus for static frictional force | |
JP2896127B2 (en) | Functional element comprising composite layer of magnetostrictive material and piezoelectric material and magnetic head provided with the same | |
CN115775566A (en) | Magnetic disk device and method for switching bias voltage and driving voltage of micro actuator | |
US6937418B2 (en) | Magnetic storage device having a head suspension supporting a head slider | |
JP3082929B2 (en) | Recording disk drive | |
JPH1040597A (en) | Memory apparatus | |
JP2009054230A (en) | Magnetic recording device and suspension | |
US7933190B2 (en) | Electric field read/write device and method of driving the same | |
US20090201015A1 (en) | Method and device for detecting ferroelectric polarization | |
JP2010102809A (en) | Head unit, head gimbal assembly, and magnetic recording device | |
JPH0438866A (en) | Memory device and its recording/reproducing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091016 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110816 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111011 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120403 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120416 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |