特許 5881288 圧電素子組付判別方法及びヘッド・サスペンション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881288

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】圧電素子組付判別方法及びヘッド・サスペンション

(51)【国際特許分類】

   G11B 21/10 20060101AFI20160225BHJP

   G11B 21/21 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   G11B21/10 N

   G11B21/21 C

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2010-261577(P2010-261577)

(22)【出願日】2010年11月24日

(65)【公開番号】特開2012-113782(P2012-113782A)

(43)【公開日】2012年6月14日

【審査請求日】2013年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110629

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100166615

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】新井 幹男

【審査官】 斎藤 眞

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４１８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００３６４７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ２１／１０

Ｇ１１Ｂ ２１／１６−２１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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3】

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4】

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5】

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6】

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7】

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8】

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9】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に内蔵されるディスク装
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。

【背景技術】

【0002】

近年、情報機器の小型化、精密化が急速に進展し、微小距離で位置決め制御が可能なマイクロ・アクチュエータの需要が高まっている。例えば、光学系の焦点補正や傾角制御、インクジェット・プリンタ装置、磁気ディスク装置（ＨＤＤ）のヘッド・サスペンション等の技術分野での要請がある。

【0003】

例えば、磁気ディスク装置では、単位長さあたりのトラック数 (TPI : Track Per inch)を増大して記憶容量を大きくしているため、トラックの幅が益々狭くなっている。

【0004】

このため、トラック幅方向の磁気ヘッド位置決め精度の向上が必要となり、微細領域で高精度の位置決めが可能なアクチュエータが望まれていた。

【0005】

こうした要請に応えるために、本願出願人は、キャリッジを駆動するボイスコイル・モータの他にベース・プレートとロード・ビームとの間に圧電素子を設けたデュアル・アクチュエータ方式のヘッド・サスペンションを既に提案している。（例えば、特許文献１）
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。

【0006】

図２３（Ａ）のように、ヘッド・サスペンション１０１は、基部のベース・プレート１０３とロード・ビーム１０５との間に一対の圧電素子１０７ａ，１０７ｂが向きを変えて併設され、アクチュエータ１０９が構成されている。ロード・ビーム１０５の先端側には、読み書き用のヘッド部１１１が支持され、ロード・ビーム１０５及びヘッド部１１１が可動部を構成している。

【0007】

図２３（Ｂ）のように、圧電素子１０７ａ，１０７ｂへ電圧を印加すると、その印加状態に応じ、図２３（Ｃ）のように一対の圧電素子１０７ａ，１０７ｂが伸長圧縮の逆方向へ変形し、図２３（Ａ）のように、ロード・ビーム１０５を介しヘッド部１１１がベース・プレート１０３に対して圧電素子１０７ａ，１０７ｂの併設方向であるスウェイ方向へ微少移動されるようになっている。

【0008】

ヘッド・サスペンション１０１は、このような構造及び動作をするため、圧電素子１０７ａ，１０７ｂが設計通りに取り付けられている必要がある。

【0009】

しかし、一対の圧電素子１０７ａ，１０７ｂは、表裏を含めて外観の区別ができず、誤組み付けのまま出荷される恐れがあった。

【0010】

これに対し、圧電素子１０７ａ，１０７ｂに目印を付けて外観を区別する方法もあるが、コンタミの発生を招く恐れがあるため、採用には無理がある。

【0011】

一方、アクチュエータ１０９に通電し、ヘッド部１１１の実際のストロークを測定することで圧電素子１０７ａ，１０７ｂの誤組み付けを判別することは可能である。

【0012】

しかし、実際のストロークは僅かに５０〜１００nｍであり、その測定には高額の高精度測定が必要となる。

【0013】

さらに、特許文献２では、ヘッド・サスペンション１０１に強制変位を与え、その時に得られるシグナルから圧電素子１０７ａ，１０７ｂの不良や組付け方向を検査する方法が開示されている。

【0014】

図２４（Ａ）は、ヘッド・サスペンションをＨＤＤに組み込んだ状態の要部概略図、図２４（Ｂ）は、ヘッド・サスペンション単体での支持状態を示す概略図である。

【0015】

図２４（Ａ）、（Ｂ）を比較しても明らかなように、ヘッド・サスペンション１０１単体での支持状態とＨＤＤに組み込んだ状態とでは、ロード・ビーム１０５の負荷が異なり、判別のためのヘッド・サスペンション１０１単体での加振時におけるロード・ビーム１０５の動きが定まらず、得られるデータも安定しないため、正確な判別が困難になるという問題がある。

【0016】

さらに、アクチュエータ１０９の回路断線の判断も困難であるという問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開２０１０−８６６４９号公報

【特許文献2】ＵＳＰ６６３９４１１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

解決しようとする問題点は、圧電素子組付け状態の正確な判別を簡易に行うことが困難な点である。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明は、圧電素子組付け状態の正確な判別を簡易に行なうことを可能とするために、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。

【発明の効果】

【0020】

本発明の圧電素子組付判別方法は、上記構成であるから、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の特性相違により圧電素子の組立状態を簡易かつ正確に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】圧電素子の組付けたヘッド・サスペンションに係り、（Ａ）は、正常品の平面図、（Ｂ）は、正同極（Ｐ・ＮＧ）品の平面図、（Ｃ）は、負同極（Ｎ・ＮＧ）品の平面図である。（実施例１）

【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である。（実施例１）

【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。（実施例１）

【図4】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の等価回路である。（実施例１）

【図5】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。（実施例１）

【図6】判別原理を示しバイアス電圧０Ｖ〜２０Ｖでの静電容量変化を単純化したグラフである。である。（実施例１）

【図7】バイアス電圧２条件（２０Ｖ，０Ｖ）での静電容量を示すグラフである。（実施例１）

【図8】判別原理を示しバイアス電圧２０Ｖ〜−２０Ｖでの静電容量変化を単純化したグラフである。（実施例１）

【図9】バイアス電圧２条件（２０Ｖ，−２０Ｖ）での静電容量を示すグラフである。（実施例１）

【図10】バイアス電圧２０Ｖ〜−２０Ｖでの静電容量変化の測定結果を示すグラフである。（実施例１）

【図11】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グラフである。（実施例１）

【図12】圧電素子の電圧感度を示すグラフである。（実施例１）

【図13】判別を示す図表である。（実施例１）

【図14】静電容量をしきい値と共に示すグラフである。（実施例１）

【図15】静電容量をしきい値と共に示すグラフである。（実施例１）

【図16】断線箇所を示すヘッド・サスペンションの要部平面図である。（実施例１）

【図17】断線箇所を示すヘッド・サスペンションの要部平面図である。（実施例１）

【図18】断線箇所を示すヘッド・サスペンションの要部平面図である。（実施例１）

【図19】断線箇所を示すヘッド・サスペンションの要部平面図である。（実施例１）

【図20】静電容量の測定結果を示すグラフである。（実施例１）

【図21】静電容量の測定結果を示すグラフである。（実施例１）

【図22】（Ａ）は、全断線の静電容量、（Ｂ）は、半断線の静電容量、（Ｃ）は、無断線の静電容量を示す等価回路である。（実施例１）

【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。（従来例）

【図24】（Ａ）は、ヘッド・サスペンションをＨＤＤに組み込んだ状態の要部概略図、（Ｂ）は、ヘッド・サスペンション単体での支持状態を示す概略図である。（従来例）

【発明を実施するための形態】

【0022】

圧電素子組付け状態の正確な判別を簡易に行うことを可能にするという目的を、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の特性相違により圧電素子の組立状態を判別することで実現した。

【実施例1】

【0023】

［ヘッド・サスペンション］
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。

【0024】

図１は、圧電素子の組付けたヘッド・サスペンションに係り、（Ａ）は、正常品の平面図、（Ｂ）は、正同極（Ｐ・ＮＧ）品の平面図、（Ｃ）は、負同極（Ｎ・ＮＧ）品の平面図である。

【0025】

図1のように、ヘッド・サスペンション１は、基部のベース・プレート３とロード・ビーム５との間に一対のＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛）等の圧電素子７ａ，７ｂが正極、負極の向きを表裏変えて併設並列接続され、アクチュエータ９が構成されている。

【0026】

ロード・ビーム５の先端側には、読み書き用のヘッド部１１が支持され、ロード・ビーム５及びヘッド部１が可動部を構成している。ヘッド部１１は、フレキシャ１３のタングにスライダ１５が取り付けられることにより構成されている。フレキシャ１３は、ロード・ビーム５にレーザー・スポット溶接などにより取り付けられている。

【0027】

図1（Ａ）が設計通りの正常品の一例であり、図のフレキシャ１３配置側の平面をベース・プレート３側から見て左側の圧電素子７ａが正極（斜線）上向き、同右側の圧電素子７ｂが負極（白抜き）上向きに配置されている。フレキシャ１３に配索された素子用の配線が各極に接続され、裏面において各極が導電性接着剤などによりベース・プレート３側に接続され、並列接続となっている。

【0028】

以下、正極が図１（Ａ）の上面側にある圧電素子７ａをP(Positive)・PZT７ａ、同下面側にある圧電素子７ｂをN(Negative)・PZT７ｂとする。

【0029】

したがって、アクチュエータ９のP・PZT７ａ，N・PZT７ｂへ電圧を印加すると、その印加状態に応じ、同様に一対のP・PZT７ａ，N・PZT７ｂが伸長圧縮の逆方向へ変形し、ロード・ビーム５を介しヘッド部１１がベース・プレート３に対してP・PZT７ａ，N・PZT７ｂの併設方向であるスウェイ方向へ微少移動されるようになっている。 図1（Ｂ）は、左右双方のP・PZT７ａ，N・PZT７ｂが正極（斜線）上向きに配置された正同極（Ｐ・ＮＧ）品のヘッド・サスペンション１Ａである。

【0030】

図1（Ｃ）は、左右双方のP・PZT７ａ，N・PZT７ｂが負極（白抜き）上向きに配置された負同極（Ｎ・ＮＧ）品のヘッド・サスペンション１Ｂである。
［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。

【0031】

具体的には、前記P・PZT７ａ，N・PZT７ｂに掛けるバイアス電圧Ｖの設定範囲での変化に対する静電容量Ｃの変化を検出し、前記組立状態を前記検出された静電容量Ｃの変化の特性相違により判別する。
［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。

【0032】

図２（Ａ）の圧電素子７に順方向のバイアス電圧を掛けると、静電容量−印加電圧特性は、ヒステリシスをもって図２（Ｂ）の特性１７のようになる。

【0033】

前記ヘッド・サスペンション１のP・PZT７ａ，N・PZT７ｂは、図３（Ａ）の等価回路で示され、バイアス電圧を掛けると、ヒステリシスをもって図３（Ｂ）上図のように、P・PZT７ａの静電容量−印加電圧特性１９、N・PZT７ｂの静電容量−印加電圧特性２１となる。これら静電容量−印加電圧特性１９、２１が合成されると図３（Ｂ）下図の左右ほぼ対象のＶ型の特性２３となる。
［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。

【0034】

図４（Ａ）〜（Ｃ）の等価回路で示される正常品、Ｐ・ＮＧ品、Ｎ・ＮＧ品に設定範囲でバイアス電圧Ｖを掛けると、特性２７，２９，３１が得られた。

【0035】

バイアス電圧Ｖ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P・PZT７ａ，N・PZT７ｂ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。

【0036】

バイアス電圧Ｖの設定範囲での最小許容値は、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なるようにする。

【0037】

図６は、判別原理を示しバイアス電圧０Ｖ〜２０Ｖでの静電容量変化を単純化したグラフ、図７は、バイアス電圧２条件（２０Ｖ，０Ｖ）での静電容量を示すグラフ、図８は、判別原理を示しバイアス電圧２０Ｖ〜−２０Ｖでの静電容量変化を単純化したグラフ、図９は、バイアス電圧２条件（２０Ｖ，−２０Ｖ）での静電容量を示すグラフである。

【0038】

図６、図７は、特性相違を静電容量の変化量が設定範囲内であるか否かで判別する原理、図８、図９は、特性相違を静電容量の変化が±同一のバイアス電圧に対して対応しているか否かで判別する原理である。この場合の判別は、P・PZT７ａ，N・PZT７ｂの並列接続の正誤である。

【0039】

図６、図７の場合には、設定範囲でのバイアス電圧２条件（２０Ｖ，０Ｖ）での静電容量の差が、正常品でδ１＝２０．７、Ｐ・ＮＧ品でδ２＝６８．７、Ｎ・ＮＧ品でδ３＝−３２．６となり、正常品のδ１＝２０．７と比較することで、正常品かＰ・ＮＧ品或いはＮ・ＮＧ品かを判別することが可能である。

【0040】

図８、図９の場合には、バイアス電圧２条件（２０Ｖ，−２０Ｖ）での静電容量の差がさらに明確となり、特性相違を静電容量の変化が±同一のバイアス電圧に対して対応しているか否かで判別することができる。

【0041】

すなわち、バイアス電圧２条件（２０Ｖ，−２０Ｖ）での静電容量の差が、正常品でδ１＝５．３、Ｐ・ＮＧ品でδ２＝９９．１、Ｎ・ＮＧ品でδ３＝−９３．５となり、正常品でδ１＝５．３がほぼ零に近く、バイアス電圧２条件（２０Ｖ，−２０Ｖ）での静電容量が±同一のバイアス電圧（２０Ｖ，−２０Ｖ）に対して対応しているのに対し、Ｐ・ＮＧ品或いはＮ・ＮＧ品は、全く対応しない点で判別することができる。

【0042】

図１０は、バイアス電圧２０Ｖ〜−２０Ｖでの静電容量変化の測定結果を示すグラフ、図１１は、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グラフである。

【0043】

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のヘッド・サスペンション１，１Ａ，１Ｂのアクチュエータ９にバイアス電圧２０Ｖ〜−２０Ｖを掛けた静電容量の測定値が図１０のように得られる。この図１０の生データを、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図１１のように標準化して表す。この図１１を用いることで、前記原理のように正常品とＰ・ＮＧ品或いはＮ・ＮＧ品との区別を簡易に判別することができる。
［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。

【0044】

前記特性相違は、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も判別できる。

【0045】

図１２のように、P・PZTの+バイアス 領域での静電容量の電圧感度の大きさをa, −バイアス領域での電圧感度の大きさをｂとする。同様に N・PZTについてもa', b'とする。

【0046】

バイアス電圧Ｖを印加した時の、正常品（ＯＫ品）のバイアス０Ｖを基準とする静電容量δC・OK(V)は、図１３のように、
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。

【0047】

静電容量測定のばらつきの範囲をdとすると、バイアス2条件の静電容量差のばらつきの
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。

【0048】

今回のNGサンプル評価の結果からは、
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。

【0049】

δC・Ｐ・ＮＧ > δC・OK > δC・Ｎ・ＮＧ
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。

【0050】

正常品と判別されるδCの上限、加減をδCTH,δCTLとおくと、
（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。

【0051】

図１４のように、このしきい値で正しく判別が行えた。

【0052】

a,bの測定サンプルが少ないため、若干しきい値のδCが−側にシフトしている。

【0053】

（バイアス 条件 V ，−V）
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。

【0054】

２バイアス条件の電圧差が大きいほど、特性の差が拡大され、判別精度が向上することも以上から示される。
［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。

【0055】

図１６〜図１９は、それぞれのサンプルにおいて矢印の箇所で配線をカットしたものであり、バイアス電圧をかけると図１６、図１７は、左側のP・PZTのみ通電され、図１８、図１９は、左側のN・PZTのみ通電される。

【0056】

図１６、図１７の静電容量−印加電圧特性は、図２０のように得られ、図１８、図１９の静電容量−印加電圧特性は、図２１のように得られた。

【0057】

したがって、図２０、図２１のような特性を正常品の特性と比較することで、回路の断線状態を判別することができる。

【0058】

さらに述べると、圧電素子へ給電する配線の接続不良、その断線モードの判別には、2条件のδCおよび、内1条件の静電容量C(V)を用いる。

【0059】

図２５（Ａ）は、全断線の静電容量、（Ｂ）は、半断線の静電容量、（Ｃ）は、無断線の静電容量を示す等価回路である。

【0060】

通常、Ｐ・PZT,N・PZTの静電容量はほぼ等しいから、静電容量(規格値Cstdの2PZT DSA)に全断線、半断線が発生した場合の静電容量は、図２２（Ａ）〜（Ｃ）のように、０、Cstd／２、Cstdとなる。

【0061】

よって、
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。

【0062】

これに加え、半断線の場合、バイアス2条件の静電容量差δCを測定することで、どちらの圧電素子への配線が接続不良となっているかを判別できる。

【0063】

（バイアス条件 V〜 0）
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。

【0064】

δC > (a−b')V/2 N・PZT側接続不良
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。

【0065】

但し、半断線不良とPZT搭載不良（配置状態誤）が同時に発生している場合があるので、完全な不良モード同定には、PZTとテールパッドの導通検査を組み合わせる必要がある。すなわち、ＮＧと判定された製品の配線が接続されているＰＺＴの電極部と、対応する配線テールパッド部間の導通検査により、配線の断線を確認する。
［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。

【0066】

バイアス２条件Ｖ１，Ｖ２は、１条件が０Ｖであるか、Ｖ１＝−Ｖ２である必要はない。すなわち、最大駆動電圧の２０％以内、且つ判別ができる電圧差があれば良く、本発明実施例のサンプルの場合、−５Ｖ、＋１５Ｖでも良い。

【符号の説明】

【0067】

１，１Ａ，１Ｂ ヘッド・サスペンション
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）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】