JP5881288B2 - 圧電素子組付判別方法及びヘッド・サスペンション - Google Patents
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Description
置用のヘッド・サスペンションの製造などに供される圧電素子組付判別方法及びこの判別方法により判別されたヘッド・サスペンションに関する。
図23(A)は、ヘッド・サスペンションの概略平面図、(B)は、圧電素子の等価回路、(C)は、圧電素子の変形を示す動作図である。
本発明実施例の圧電素子組付判別方法は、ヘッド・サスペンションの圧電素子の組付判別を例にして説明する。
[圧電素子組付判別方法]
本実施例1の圧電素子組付判別方法では、前記ヘッド・サスペンション1,1A,1Bのアクチュエータ9,9A,9Bにおける前記P・PZT7a,N・PZT7bの組付状態を判別する。この判別により、例えば図1(A)の正常品と図1(B)のP・NG品及び図1(C)のN・NG品とを区別する。
[静電容量Cの変化の特性]
図2(A)は、圧電素子の順方向電圧状態の等価回路、(B)は、初期状態を零とした静電容量−印加電圧特性を模式的に示すグラフ、図3(A)は、一対の圧電素子の順方向逆方向電圧状態の等価回路、(B)は、各圧電素子の初期状態を零とした静電容量−印加電圧特性を模式的に示すグラフ及び合成した静電容量−印加電圧特性を模式的に示すグラフである。
[配置状態正誤判別]
図4は、一対の圧電素子の順方向逆方向電圧状態の等価回路であり、(A)は、正常品の等価回路、(B)は、P・NGの等価回路、(C)は、N・NGの等価回路、図5は、図4(A)〜(C)の各圧電素子の初期状態を零とした静電容量−印加電圧特性を模式的に示すグラフである。
[判別しきい値]
図12は、圧電素子の電圧感度を示すグラフ、図13は、判別を示す図表、図14、図15は、静電容量をしきい値と共に示すグラフである。
δC・OK(V) = (a−b')V
同様に両方P・PZTであるP・NG品については、
δC・P・NG(V) = 2aV
ここから、正常品とP・NG品のバイアス電圧VにおけるδCの差を求めると、
δC・P・NG(V)−δC・OK(V) = 2aV−(a-b')V=(a+b')V
この差が静電容量測定のばらつきに対し有意差を持つよう、バイアス電圧Vを定める必要がある。
範囲は2dと考えられるから、本測定に使用できるVの条件は、
(a+b') V >> 2d
V >> 2d/(a+b')
N・NGについては、以上と同様にして
V >>2d/(a'+b)
一般的に、ヘッド・サスペンション(DSA)に使用されるP・PZT、N・PZTは a=a'かつb=b'なので、
V >> 2d/(a+b)
即ち、バイアス電圧Vは、静電容量測定のばらつきの2倍を、単品PZTの+バイアス、-バイアスでの静電容量電圧勾配の和で割った値より十分大であることが必要である。
a = 1.6 [pF/V]
b' = 0.9[pF/V]
ここで、dを10[pF]とすると、
V>> 8[V]
上記から、正常品、P・NG品、N・NG品のバイアス電圧V,−V[V]条件の、バイアス 電圧0Vの静電容量に対する変化量δCは、a>bかつa'>b'より、次の関係にある。
製品の分布調査から、静電容量測定精度、バイアス条件によっては、実際にはより狭い範囲での判別が可能であるが、原理的な搭載異常品判別のしきい値としては、それぞれの値の中間値で十分である。
(バイアス 条件 V , 0)
δC・TH = (δC・P・NG(V)+δC・OK(V))/2 = (3a−b')V/2
δC・TL =(δC・OK(V)+δC・N・NG(V))/2 = (a−3b')V/2
今回のNGサンプル評価結果に適用してみると、V=20[V]で、
δC・TH = 40pF
δC・TL =−10pF
となる。
通常、a≒a'かつb≒b'であるから、
δC・OK(V) ≒ δC・OK(-V)
よって、
δC・TH = (δC・P・NG(V)−δC・P・NG(-V))/2 = (a+b)V
δC・TL =(δC・N・NG(V)−δC・N・NG(-V))/2 = −(a'+b')V
今回の測定結果に適用してみると、
δC・TH = 52pF
δC・TL = −47.8pF
図15のように、このしきい値で十分な余裕を持って判別が行えた。
[断線判別]
図16〜図19は、断線箇所を示すヘッド・サスペンションの要部平面図、図20、図21は、静電容量の測定結果を示すグラフである。
C(V) < Cstd /4 : 全断線 (2PZTともに接続不良)
Cstd/4 < C(V) < Cstd x 3/4 : 半断線 (1PZT接続不良)
C(V) > Cstd x 3/4 : 正常品
と判別できる。
P・PZT側が接続不良
δC・P・CUT = C・P・CUT(V)−C・P・CUT(0) = −b'V
N・PZT側が接続不良
δC・N・CUT = C・N・CUT(V)−C・N・CUT(0) = aV
ここから、δC・P・CUTとδC・N・CUTとの中央値との比較でP/Nどちらの側で接続不良が発生しているかを判別できる。
δC < (a-b')V/2 P・PZT側接続不良
(バイアス条件 V〜−V)
同様にして、
P・PZT側が接続不良
δC・P・CUT = C・P・CUT(V)−C・P・CUT(0) =−(a'+b')V
N・PZT側が接続不良
δC・N・CUT = C・N・CUT(V)−C・N・CUT(0) = (a+b)V
通常、a≒a'かつb≒b'であるから、δC・P・CUTとδC・N・CUTの中央値は0となり、
δC > 0 :P・PZT側接続不良
δC < 0 :N・PZT側接続不良
と判別できる。
[その他]
本発明の圧電素子組付判別方法は、ヘッド・サスペンションのアクチュエータに限らず、配置状態を変えて一対並列接続された圧電素子によるアクチュエータを備えた他のものにも適用することができる。
3 ベース・プレート(基部)
5 ロード・ビーム(可動部)
7a P・PZT(圧電素子)
7b N・PZT(圧電素子)
9 アクチュエータ
11 ヘッド部(可動部)
Claims (9)
- 基部と可動部との間に正極及び負極の表裏逆の配置状態に変えて一対併設並列接続された圧電素子への電圧の印加状態に応じて前記可動部を前記基部に対して前記圧電素子の併設方向へ微少移動させるアクチュエータにおける前記圧電素子の組立状態を判別する圧電素子組付判別方法であって、
前記一対の圧電素子の配置が正極及び負極の表裏で逆の併設状態を正常とすると共に前記一対の圧電素子の配置が正極及び負極の表裏で同一の併設状態を異状として前記正常及び異状の組立状態の一対の圧電素子に掛けるバイアス電圧の設定範囲での変化に対する静電容量の変化を予めそれぞれ検出し、
前記組立状態を判別するとき前記一対の圧電素子に掛けるバイアス電圧の設定範囲での変化に対する静電容量の変化を検出し、
前記組立状態を判別するときに検出された静電容量の変化の特性を前記予め検出した前記正常及び異状の組立状態の各静電容量の変化と比較することにより前記一対の圧電素子の配置が正極及び負極の表裏で逆の併設状態か、正極及び正極と負極及び負極との表裏同一の併設状態か、負極及び負極と正極及び正極との表裏同一の併設状態かを判別する、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 基部と可動部との間に正極及び負極の表裏逆の配置状態に変えて一対併設並列接続された圧電素子への電圧の印加状態に応じて前記可動部を前記基部に対して前記圧電素子の併設方向へ微少移動させるアクチュエータにおける前記圧電素子の組立状態を判別する圧電素子組付判別方法であって、
前記一対の圧電素子へ電圧を印加する回路の無断線状態を正常とすると共に断線状態又は半断線状態を異状として前記正常及び異状の組立状態の一対の圧電素子に掛けるバイアス電圧の設定範囲での変化に対する静電容量の変化を予めそれぞれ検出し、
前記組立状態を判別するとき前記一対の圧電素子に掛けるバイアス電圧の設定範囲での変化に対する静電容量の変化を検出し、
前記組立状態を判別するときに検出された静電容量の変化の特性を前記予め検出した前記正常及び異状の組立状態の各静電容量の変化と比較することにより判別する、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1又は2記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記比較は前記検出された静電容量の変化が±同一のバイアス電圧に対して対応しているか否かである、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1又は2記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記比較は前記検出された静電容量の変化量が設定されたしきい値内であるか否かである、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記検出された静電容量の変化を静電容量ゼロ及びバイアス電圧ゼロを基準に変化量として表した、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記バイアス電圧の設定範囲の最大許容値は、最大逆方向電圧であり、
この最大逆方向電圧は、前記圧電素子の伸長を完全に抑え込んだ時の外圧を発生する最大駆動電圧の20%である、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1〜6の何れか1項に記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記バイアス電圧の最小許容値は、前記検出された静電容量が測定ばらつきよりも大きな変化とする、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記判別の前に前記一対の圧電素子へ電圧を印加する回路の断線状態を確認する、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。 - 請求項1〜8の何れか1項に記載の圧電素子組付判別方法であって、
前記基部は、ヘッド・サスペンションのベース・プレートであり、
前記可動部は、前記ベース・プレートに対しロード・ビームを介して支持された読み書き用のヘッド部である、
ことを特徴とする圧電素子組付判別方法。
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