專利名稱：壓電元件安裝狀態(tài)檢測方法及頭懸架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造例如頭懸架時檢測使用的壓電元件安裝狀態(tài)的方法，該頭懸架為設(shè)置在例如個人電腦的信息處理裝置的磁盤驅(qū)動器中的設(shè)備。本發(fā)明還涉及通過壓電元件安裝狀態(tài)檢測制造的頭懸架。
背景技術(shù)：
小尺寸精密信息設(shè)備迅速發(fā)展，由于對這種設(shè)備的使用，對能夠進(jìn)行微小距離定位控制的微執(zhí)行器的需求增長。例如，校正焦距和傾角的光學(xué)系統(tǒng)、控制墨頭的噴墨打印機(jī)，以及控制頭的磁盤驅(qū)動器特別需要微執(zhí)行器。磁盤驅(qū)動器通過增加每英寸的軌道數(shù)量(TPI)，即通過使磁盤上的每個軌道的寬度變窄來增加存儲容量。因此，大容量磁盤驅(qū)動器需要能夠在跨過軌道的細(xì)微范圍內(nèi)精確定位頭的執(zhí)行
ο為滿足上述需要，申請公開號為2010-86649的日本未審專利中公開了一種使用雙執(zhí)行器系統(tǒng)的頭懸架。該雙執(zhí)行器系統(tǒng)除了使用了驅(qū)動連接頭懸架的托架的常用音圈電機(jī)外，還使用了壓電元件。圖23A為簡略示出了頭懸架的平面圖，圖23B為壓電元件的等效電路，以及圖23C 示出了壓電元件的變形。在圖23A中，頭懸架101具有基板103，負(fù)載梁105，以及一對壓電元件107a和 107b。壓電元件107a和107b被設(shè)置為相反極性以形成執(zhí)行器109。負(fù)載梁105的前端支撐讀/寫頭111。負(fù)載梁105和頭111形成可移動構(gòu)件。在圖2 中，壓電元件107a和107b根據(jù)向其施加的電壓而變形。即，取決于施加的電壓，壓電元件107a和107b如圖23C所示的沿膨脹和收縮方向相反地變形。因此，頭 111相對基板103通過負(fù)載梁105在擺動方向微小地移動，所述擺動方向即壓電元件107a 和107b并排設(shè)置的方向。為了精確地允許頭111這樣細(xì)微的移動，壓電元件107a和107b必須根據(jù)設(shè)計精確地安裝在頭懸架101上。然而，根據(jù)外表很難區(qū)分壓電元件107a和107b以及其頂部和底部表面。鑒于此， 可能錯誤地安裝壓電元件107a和107b到頭懸架101上。為了避免上述情況，存在一種使壓電元件107a(107b)具有標(biāo)識的技術(shù)，以使壓電元件107a和107b能夠從外表上區(qū)分。然而這種技術(shù)增加了污染問題，因而難以采用。有另一種技術(shù)，對執(zhí)行器109施加電壓，測量頭111的實(shí)際行程，并確定壓電元件 107a和107b是否正確地安裝在頭懸架101上。頭111的實(shí)際行程是非常小的，例如50至lOOnm，因此，該實(shí)際行程僅能通過非常
昂貴的精密測量裝置測得。美國專利No. 6639411公開了另一種技術(shù)。該技術(shù)強(qiáng)制移置頭懸架101，并且根據(jù)此時獲得的信號，確定壓電元件107a和107b的方向以及壓電元件是否正確地安裝在頭懸架101上。圖24A為示出了圖23A的頭懸架101安裝在硬盤驅(qū)動器上的簡略視圖，以及圖MB 為示出了在自由狀態(tài)下單獨(dú)支撐的頭懸架101的視圖。從圖24A和MB的對比明顯看出，單獨(dú)支撐的頭懸架101區(qū)別于安裝在硬盤驅(qū)動器并在負(fù)載梁105上接收負(fù)載的頭懸架101。當(dāng)單獨(dú)支撐的頭懸架101接收用于測試的振動時，頭懸架101的負(fù)載梁105不穩(wěn)定地運(yùn)動以提供不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確地確定頭懸架101的壓電元件107a和107b的安裝狀態(tài)。另外，上述的相關(guān)技術(shù)難以檢測與執(zhí)行器109連接的線路中的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確檢測執(zhí)行器的壓電元件的安裝狀態(tài)的方法。為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的一個方面提供了一種檢測在基礎(chǔ)構(gòu)件和可移動構(gòu)件之間安裝以形成執(zhí)行器的一對壓電元件的安裝狀態(tài)的方法，該壓電元件以相反極性并排設(shè)置并互相平行地電連接，以及當(dāng)對壓電元件施加電壓時，在壓電元件并排設(shè)置的方向上相對基礎(chǔ)構(gòu)件細(xì)微地移動可移動構(gòu)件。該方法包括檢測關(guān)于施加在壓電元件的偏置電壓變化的壓電元件電容的變化的步驟，該偏置電壓在預(yù)定范圍內(nèi)變化，以及根據(jù)檢測的電容變化的特性來確定壓電元件安裝狀態(tài)的步驟。本發(fā)明的該方面根據(jù)檢測的電容變化的特性，準(zhǔn)確且容易地確定了壓電元件是否準(zhǔn)確地安裝以形成執(zhí)行器。


圖IA至IC是示出了頭懸架和安裝在其上的壓電元件的平面圖，其中圖IA示出了正常產(chǎn)品，圖IB示出了每個壓電元件的正極在頂部的廢品(P-NG廢品)，以及圖IC示出了每個壓電元件的負(fù)極在頂部的廢品(N-NG廢品)；圖2A示出了施加了正向偏置電壓的壓電元件的等效電路；圖2B是示出了具有零初始狀態(tài)的圖2A的壓電元件的電容-電壓特性曲線圖表；圖3A示出了施加了正向/反向偏置電壓的一對壓電元件的等效電路；圖;3B是示出了具有零初始狀態(tài)的圖3A的壓電元件的電容-電壓特性曲線圖表以及示出了由兩個壓電元件的特性構(gòu)成的組合電容-電壓特性曲線的圖表；圖4A至4C是施加了正向/反向偏置電壓的一對壓電元件的等效電路，其中圖4A 示出了正常產(chǎn)品，圖4B示出了 P-NG廢品，以及圖4C示出了 P-NG廢品；圖5是示出了具有零初始狀態(tài)的圖4A至4C的壓電元件的電容_電壓特性曲線的圖表；圖6是簡單示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的檢測原理的相對于范圍在OV至20V 的偏置電壓的電容變化的圖表；圖7是示出了相對于20V和OV的兩種情況的偏置電壓的電容值圖表；圖8是簡單示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的檢測原理的關(guān)于范圍在20V至-20V 的偏置電壓的電容變化的圖表；
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圖9是示出了關(guān)于20V和-20V的兩種情況的偏置電壓的電容值圖表；圖10是示出了帶有關(guān)于范圍在20V至-20V的偏置電壓的電容值的電容變化的圖表；圖11是根據(jù)零電容和零偏置電壓將圖10的圖表標(biāo)準(zhǔn)化的圖表；圖12是示出了根據(jù)基于本發(fā)明一個實(shí)施例的檢測原理的電壓靈敏度圖表；圖13是根據(jù)圖12的檢測原理的用于區(qū)別壓電元件的表；圖14和15是分別示出了根據(jù)圖12的檢測原理的電容值的分布和閾值；圖16至19是示出了與壓電元件連接的線路中的故障的局部平面圖；圖20是示出了在圖16和17的壓電元件的實(shí)例樣品上測量的電容-電壓特性曲線的圖表；圖21是示出了在圖18和19的壓電元件的實(shí)例樣品上測量的電容-電壓特性曲線的圖表；圖22A至22C是分別與一對壓電元件的實(shí)例樣品的電容值一起表示的等效電路， 其中圖22A具有完全線路故障，圖22B具有單一線路故障，以及圖22C沒有線路故障；圖23A至23C是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的具有一對壓電元件的頭懸架的視圖，其中圖23A是頭懸架的平面圖，圖2 是壓電元件的等效電路，以及圖23C是示出了壓電元件的變形的模型；圖24A示出了在硬盤驅(qū)動器中的磁盤上的圖23A的頭懸架；以及圖24B示出了在自由狀態(tài)下單獨(dú)支撐的圖23A的頭懸架。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明根據(jù)相對于在預(yù)定范圍內(nèi)變化的偏置電壓的壓電元件的電容變化特性檢測安裝以形成執(zhí)行器的壓電元件的安裝狀態(tài)。在每個實(shí)施例中，將參照附圖具體說明檢測在頭懸架上安裝以形成執(zhí)行器的一對壓電元件的安裝狀態(tài)的方法的實(shí)例。圖IA至IC是示出了頭懸架和安裝在其上的壓電元件的平面圖。在圖IA中，頭懸架為壓電元件正確安裝在其上的正常產(chǎn)品。在圖IB中，頭懸架為每個正極在頂部的壓電元件錯誤地安裝在其上的廢品(P-NG廢品)。在圖IC中，頭懸架為每個負(fù)極在頂部的壓電元件錯誤地安裝在其上的廢品(N-NG廢品)。頭懸架1具有作為基礎(chǔ)構(gòu)件的基板3、負(fù)載梁5、以及執(zhí)行器9。執(zhí)行器9由例如 PZT (鋯鈦酸鉛)制成的并設(shè)置在基板3和負(fù)載梁5之間的一對壓電元件形成。該壓電元件以相反極性并排設(shè)置。S卩，如果正確設(shè)置，則壓電元件之一被設(shè)置為其正極在頂部和負(fù)極在底部，以及另一個壓電元件設(shè)置為其負(fù)極在頂部和正極在底部。負(fù)載梁5的前端支撐一個讀/寫頭11。該負(fù)載梁和頭11形成可移動構(gòu)件。即，在作為基礎(chǔ)構(gòu)件的基板3和作為移動構(gòu)件的負(fù)載梁5和頭11之間安裝壓電元件以形成執(zhí)行器9。頭11包括連接到彎曲部分13的舌部的滑塊15。該彎曲部分13例如通過激光點(diǎn)焊固定在負(fù)載梁上。在圖IA中，頭懸架1為包括正確設(shè)置以形成正常狀態(tài)的執(zhí)行器9的壓電元件7a 和7b的正常產(chǎn)品。該正常狀態(tài)表示為P-N-正常狀態(tài)。當(dāng)從彎曲部分13側(cè)觀察時，如圖IA所示，基板3處于下側(cè)，左壓電元件7a具有在頂部的正極(通過陰影矩形表示)以及右壓電元件7b具有在頂部的負(fù)極(通過空白矩形表示)。彎曲部分13包括連接到壓電元件7a 和7b的頂部電極的線路。在相對側(cè)，壓電元件7a和7b的底部電極通過例如導(dǎo)電膠連接到基板3。S卩，壓電元件7a和7b相互平行地電連接。在以下說明中，在頂部具有正極的壓電元件表示為P-PZT，并且在頂部具有負(fù)極的壓電元件表示為N-PZT。當(dāng)施加電壓時，執(zhí)行器9的P-PZT 7a和N-PZT 7b根據(jù)施加電壓相反地變形以使得P-PZT 7a和N-PZT 7b之一膨脹而另一個收縮，由此相對基板3通過負(fù)載梁5在擺動方向上稍許地移動頭11，所述擺動方向即P-PZT 7a和N-PZT7b并排設(shè)置的方向。在圖IB中，頭懸架IA為僅包括在錯誤狀態(tài)下設(shè)置在執(zhí)行器9A上的P-PZT 7a的 P-NG廢品。該錯誤狀態(tài)表示為P-P-錯誤狀態(tài)。在圖IC中，頭懸架IB為僅包括在錯誤狀態(tài)下設(shè)置在執(zhí)行器9B上的N-PZT 7b的 N-NG廢品。該錯誤狀態(tài)表示為N-N-錯誤狀態(tài)。將說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測在頭懸架上安裝壓電元件以形成執(zhí)行器的安裝狀態(tài)的方法。該方法檢測頭懸架1、1A和IB的執(zhí)行器9、9A和9B中的壓電元件，以區(qū)分圖 IA的正常產(chǎn)品和圖IB和IC的廢品。該方法施加在預(yù)定范圍變化的偏置電壓到壓電元件上，檢測壓電元件的相對于預(yù)定范圍內(nèi)的偏置電壓變化的電容變化，以及根據(jù)壓電元件的電容變化特性確定壓電元件的狀態(tài)。圖2A示出了施加了正向偏置電壓的壓電元件的等效電路，圖2B是示出了具有零初始狀態(tài)的圖2A的壓電元件的電容-電壓特性曲線圖表，圖3A示出了施加了正向/反向偏置電壓的一對壓電元件的等效電路，以及圖3B是示出了具有零初始狀態(tài)的圖3A的壓電元件的電容-電壓特性曲線圖表以及示出了由兩個壓電元件的特性構(gòu)成的組合電容-電壓特性曲線的圖表。當(dāng)接收正向偏置電壓時，圖2A的壓電元件7表現(xiàn)出如圖2B所示的帶有遲滯的電容-電壓特性曲線17。圖3A的等效電路對應(yīng)于圖IA的頭懸架1中設(shè)置的P-PZT 7a和N-PZT 7b。當(dāng)接收偏置電壓時，如在3B上部圖表中所示，P-PZT 7a表現(xiàn)出電容-電壓特性曲線19，以及N-PZT 7b表現(xiàn)出具有遲滯的電容-電壓特性曲線21。組合電容-電壓特性曲線19和21，如在圖 3B下部圖表中所述，該特性曲線19和21形成了基本左右對稱并且成V型的電壓-電容特性曲線23。圖4A至4C是施加了正向/反向偏置電壓的一對壓電元件的等效電路。圖4A對應(yīng)于正常產(chǎn)品的圖1A。圖4B對應(yīng)于P-NG廢品的圖1B。圖4C對應(yīng)于N-NG廢品的圖1C。 圖5是示出了具有零初始狀態(tài)的圖4A至4C的壓電元件的電容-電壓特性曲線的圖表。在圖4A至4C以及其它附圖中，“0K”表示正常產(chǎn)品，“P-NG”表示P-NG廢品，以及 “N-NG”表示N-NG廢品。當(dāng)施加偏置電壓時，圖4A的正常產(chǎn)品表現(xiàn)出圖5的電容-電壓特性曲線27，圖4B 的P-NG廢品表現(xiàn)出圖5的電容-電壓特性曲線29，以及圖4C的N-NG廢品表現(xiàn)出圖5的電容-電壓特性曲線31。
施加在壓電元件的偏置電壓的變化范圍的最大值為最大反向偏置電壓，該最大反向偏置電壓為生成外部壓力以完全抑制壓電元件的膨脹的最大驅(qū)動電壓的20%。設(shè)置施加在壓電元件的偏置電壓的變化范圍的最小值，以使要檢測的電容的變化超出測量的波動或變化。圖6是簡單示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測原理的關(guān)于范圍在OV至20V的偏置電壓的圖4A至圖4C的壓電元件實(shí)例的電容變化的圖表，圖7是示出了關(guān)于20V和OV的兩種情況的偏置電壓的圖4A至圖4C的壓電元件實(shí)例的電容值圖表，圖8是簡單示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測原理的關(guān)于范圍在20V至-20V的偏置電壓的圖4A至圖4C的壓電元件實(shí)例的電容變化的圖表，圖9是示出了關(guān)于20V和-20V的兩種情況的偏置電壓的圖 4A至圖4C的壓電元件實(shí)例的電容值圖表。圖6和7的檢測原理根據(jù)壓電元件在電容上的變化(電容變化)是否在給定范圍內(nèi)來確定壓電元件的安裝狀態(tài)。圖8和9的檢測原理根據(jù)相對于具有相同絕對值的正和負(fù)偏置電壓，壓電元件的電容變化是否相似地呈現(xiàn)來確定壓電元件的安裝狀態(tài)。即，檢測是否檢測的電容變化特性表明了關(guān)于正偏置電壓的電容變化對應(yīng)于關(guān)于負(fù)偏置電壓的電容變化，來確定圖8和9的壓電元件的安裝狀態(tài)，上述負(fù)偏置電壓與上述正偏置電壓具有相同的絕對值。每個檢測原理確定了 P-PZT 7a和N-PZT 7b是否準(zhǔn)確設(shè)置并相互平行地連接。在圖6和7中，相對于20V和OV到的兩種情況的偏置電壓，具有P_N_正常狀態(tài) (圖4A)的壓電元件的正常產(chǎn)品的電容差δ 1為20. 7，具有P-P-錯誤狀態(tài)(圖4Β)的壓電元件的P-NG廢品的電容差δ 2為68. 7，以及具有N-N-錯誤狀態(tài)(圖4C)的壓電元件的 N-NG廢品的電容差δ 3為-32. 6。因此，通過將檢測的電容差與為20. 7的正規(guī)電容差δ 1 對比，能夠?qū)⒕哂蠵-P和N-N錯誤狀態(tài)的P-NG廢品和N-NG廢品分別與正常產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分。在圖8和9中，關(guān)于20V和-20V的兩種情況的偏置電壓的壓電元件的電容差可被清楚地觀測到。圖8和9的檢測原理檢查了關(guān)于具有相同絕對值的正和負(fù)偏置電壓的壓電元件的電容值是否相互對應(yīng)。關(guān)于20V和-20V的偏置電壓，具有Ρ_Ν_正常狀態(tài)的正常產(chǎn)品的壓電元件顯示電容差δ 1為5.3，具有P-P-錯誤狀態(tài)的P-NG廢品的壓電元件顯示電容差δ 2為99. 1，以及具有N-N-錯誤狀態(tài)的N-NG廢品的壓電元件顯示電容差δ 3為-93. 5。P-N-正常狀態(tài)的壓電元件的電容差近似為0。即，關(guān)于具有相同絕對值的正和負(fù)偏置電壓QOV和-20V)， P-N-正常狀態(tài)的壓電元件顯示了近似相同的電容值。另一方面，關(guān)于具有相同絕對值的正和負(fù)偏置電壓，P-P-錯誤或N-N-錯誤狀態(tài)的壓電元件顯示了十分不同的電容值。圖10是示出了具有關(guān)于范圍在20V至-20V的偏置電壓的圖4Α至圖4C的壓電元件實(shí)例的電容值的指示電容變化的圖表，以及圖11是根據(jù)零電容和零偏置電壓將圖10的圖表標(biāo)準(zhǔn)化的圖表。通過施加范圍在20V至-20V的偏置電壓到圖1Α、1Β和IC的執(zhí)行器實(shí)例9、9Α和 9Β (對應(yīng)于圖4Α、4Β和4C的執(zhí)行器9、9Α和9Β)上，來測量圖10的電容值。通過根據(jù)作為變化的0電容和0偏置電壓對圖10的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，以獲得圖11的圖表。圖11的圖表可用于容易地將正常產(chǎn)品與P-NG廢品和N-NG廢品區(qū)分開。圖12是示出了根據(jù)基于本發(fā)明實(shí)施例的檢測原理的圖4Α至4C的壓電元件實(shí)例的電壓靈敏度圖表，圖13是用于區(qū)別壓電元件的表格，圖14是示出了根據(jù)圖12的檢測原理的關(guān)于20V和OV的兩種狀態(tài)的偏置電壓的圖4A至4C的壓電元件實(shí)例的電容值的分布以及閾值的圖表，以及圖15是示出了根據(jù)圖12的檢測原理的關(guān)于20V和-20V的兩種狀態(tài)的偏置電壓的圖4A至4C的壓電元件實(shí)例的電容值的分布以及閾值的圖表。壓電元件也可通過這樣的方式檢測通過檢查檢測的電容值變化特性是否表明了檢測的電容值在閾值范圍內(nèi)變化來確定壓電元件的安裝狀態(tài)。在圖12中，“a”為關(guān)于正偏置電壓的P-PZT電容的電壓靈敏度，“b”為關(guān)于負(fù)偏置電壓的P-PZT電容的電壓靈敏度，“a' ”為關(guān)于正偏置電壓的N-PZT電容的電壓靈敏度， "b' ”為關(guān)于負(fù)偏置電壓的N-PZT電容的電壓靈敏度。在圖13中，關(guān)于偏置電壓V的具有P-N-正常狀態(tài)的正常產(chǎn)品的電容差δ Cok(V) 如以下表達(dá)δ Cok (V) = (a-b' )V相似地，關(guān)于偏置電壓V的具有P-P-錯誤狀態(tài)的P-NG廢品的電容差δ Cpng(V) 如以下表達(dá)δ Cpng (V) = 2aV正常產(chǎn)品和P-NG廢品的電容值之間的差如下δ Cpng (V) - δ Cok (V) = 2aV_ (a_b ‘ ) V = (a+b ‘ ) V設(shè)置偏置電壓V以使關(guān)于電容測量波動的差“(a+b' )V”具有有效值。如果電容測量波動在范圍“d”之中，則關(guān)于兩種情況的兩個偏置電壓的電容差變化范圍將為“2d”。因此，用于發(fā)現(xiàn)P-NG廢品的電壓V如下(a+b ‘ ) V > > 2dV >> 2d/(a+b‘)相似地，用于發(fā)現(xiàn)N-NG廢品的電壓V如下V >> 2d/(a' +b)形成頭懸架的執(zhí)行器的P-PZT和N-PZT —般滿足“a = a' ”以及“b = b' ”，因此，用于檢測壓電元件的電壓V如下V >> 2d/(a+b)S卩，得出了用于檢測執(zhí)行器的偏置電壓V必須顯著地大于通過加倍電容檢測波動范圍并將加倍的結(jié)果除以正偏置電壓范圍和負(fù)偏置電壓范圍中的電容-電壓斜度的和而得到的值。根據(jù)在P-NG廢品實(shí)例和N-NG廢品實(shí)例上的檢測，得到以下值a = 1. 6[pF/V]b' =0.9 [pF/V]如果d為10 [pF]，則電壓V必須為V > > 8 [V]由于a>b并且a' >b'，在OV偏置電壓的電容值與在V (或_V)偏置電壓的電容值之間的正常產(chǎn)品的電容差S Cok，P-NG廢品的電容差δ Cpng，以及N-NG廢品的電容差 δ Cnng具有以下關(guān)系δ Cpng > δ Cok > δ Cnng根據(jù)實(shí)例的分布研究，正常產(chǎn)品和廢品實(shí)際上可通過取決于電容測量準(zhǔn)確性和偏置電壓的較窄閾值范圍來互相區(qū)分。實(shí)質(zhì)上，電容差S Cok和δ Cpng的中間值以及電容差 δ Cok和δ Cnng的中間值可作為閾值用于檢測壓電元件。用于確定正常產(chǎn)品的關(guān)于偏置電壓V和O的電容差范圍的上限δ Cth和下限 δ Ctl如下δ Cth = (δ Cpng (V) + δ Cok (V)) /2 = (3a_b ‘ ) V/2δ Ctl = ( δ Cok (V) + δ Cnng (V)) /2 = (a_3b ‘ ) V/2通過使用從在實(shí)例上進(jìn)行的檢測得到的上述值，得到關(guān)于偏置電壓V = 20[V]的以下值δ Cth = 40pFδ Ctl = -IOpF如圖14所示，通過這些閾值，使正常產(chǎn)品和廢品互相區(qū)分。由于用于測量“a”和“b”的實(shí)例數(shù)量較少，閾值稍微向負(fù)側(cè)偏移。將會說明用于通過使用偏置電壓V和-V發(fā)現(xiàn)正常產(chǎn)品的電容差的上限δ Cth和下限SCtl。通常，“a”近似等于“a' ”并且“b”近似等于“b ‘ ”，因此，SCok(V)近似等于 δ Cok (-V)。相應(yīng)地，閾值將會如下δ Cth = (δ Cpng (V) - δ Cpng (_V)) /2 = (a+b) Vδ Ctl = ( δ Cnng(V)-δ Cnng(-V))/2 = _(a' +b' )V通過使用從實(shí)例檢測得到的值，得到以下值δ Cth = 52pFδ Ctl = -47. 8pF如圖15所示，通過這些閾值，使正常產(chǎn)品和廢品互相區(qū)分。由于用于檢測的兩個偏置電壓之間的差增加，電容差擴(kuò)大以提高檢測的準(zhǔn)確性。圖16至19是示出了與壓電元件連接的線路的斷開示例的局部平面圖，圖20是示出了在圖16和17的壓電元件的實(shí)例上測量的電容-電壓特性曲線的圖表，以及圖21是示出了在圖18和19的壓電元件的實(shí)例上測量的電容-電壓特性曲線的圖表。在圖16至19中，每個執(zhí)行器具有在箭頭指示的位置上的電路斷開。當(dāng)施加偏置電壓在圖16和17任一執(zhí)行器上時，僅左側(cè)的壓電元件P-PZT通電。相似地，當(dāng)施加偏置電壓在圖18和19任一執(zhí)行器上時，僅右側(cè)的壓電元件N-PZT通電。得到如圖20所示的圖16和17的實(shí)例的電容-電壓特性曲線以及得到如圖21所示的圖18和19的執(zhí)行器的實(shí)例的電容-電壓特性曲線.將給定產(chǎn)品或頭懸架的電容-電壓特性曲線，例如圖20和21示出的其中之一，與正常產(chǎn)品的電容-電壓特性曲線進(jìn)行對比，能夠確定給出的頭懸架是否具有線路斷開。由此，確定壓電元件的安裝狀態(tài)確定了壓電元件在接收電壓的電路中是否包含斷開。在給具有兩個壓電元件的執(zhí)行器提供電源的線路中的連接故障以及該連接故障的類型，將通過發(fā)現(xiàn)關(guān)于兩種情況的偏置電壓的執(zhí)行器的電容差S C和關(guān)于兩個偏置電壓之一的執(zhí)行器的電容值來確定。這將會更詳細(xì)地說明。圖22A至22C是分別與一對壓電元件的實(shí)例的電容值一起表示的等效電路，其中圖22A具有完全線路斷開，圖22B具有單一線路斷開(半斷開)，以及圖22C沒有線路斷開。
通常，P-PZT的電容與N-PZT的電容基本上相等。圖22C的沒有線路斷開的正常產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)電容值Cstd，圖22A的帶有完全線路斷開的廢品具有0電容值，以及帶有單一線路斷開的廢品具有“Cstd/2”的電容值。給出的頭懸架顯示了關(guān)于偏置電壓V的電容值C(V)。如果C(V) < Cstd/4，則確定該頭懸架具有完全線路斷開，即，執(zhí)行器的一對壓電元件的每個都具有連接故障。如果 Cstd/4 < C(V) < CstdX 3/4，則確定該頭懸架具有單一線路斷開，即，執(zhí)行器的壓電元件的一個具有連接故障。如果C(V) >CstdX3/4，則確定該頭懸架為正常的。如果確定了給出的頭懸架的壓電元件之一有線路斷開，則通過測量關(guān)于兩種情況的兩個偏置電壓的電容差SC確定具有故障的壓電元件。采用兩種情況的偏置電壓V和0，得到如以下的P-PZT的線路斷開δ Cpcut = δ Cpcut (V)-Cpcut (0) =-b ‘ V其中“pcut”表示具有線路斷開的P-PZT。相似地，得到如以下的N-PZT的線路斷開δ Cncut = δ Cncut (V) -Cncut (0) = aV其中“ncut，，表示具有線路斷開的N-PZT。通過將給定的電容差δ C與δ Cpcut和δ Cncut的中間值進(jìn)行對比，能夠找出給定的產(chǎn)品或頭懸架中的哪個壓電元件具有線路斷開。即，如果SC> (a-b' )V/2，則N-PZT 具有線路斷開，以及如果SC < (a-b' )V/2，則P-PZT具有線路斷開。根據(jù)偏置電壓V和-V，得到如以下的P-PZT的線路斷開δ Cpcut = Cpcut (V)-Cpcut (-V) = ~(a' +b' )V相似地，得到如以下的N-PZT的斷開δ Cncut = Cncut (V)-Cncut (-V) = (a+b) V通常，“a”近似等于“a' ”以及“b”近似等于“b‘ ”，因此，δ Cpcut和δ Cncut的中間值為0。相應(yīng)地，如果δΟΟ，則確定給出的頭懸架的P-PZT具有線路斷開，以及如果 δ C < 0，則確定給出的頭懸架的N-PZT具有線路斷開。存在單一線路斷開和設(shè)置錯誤同時發(fā)生在給出的產(chǎn)品或頭懸架中的可能性。因此，精確地識別錯誤類型需要將確定給出的頭懸架的壓電元件的安裝狀態(tài)與檢測關(guān)于尾墊的PZT的導(dǎo)電性進(jìn)行組合。即，如果確定頭懸架為具有P-P-錯誤和N-N-錯誤狀態(tài)之一，則必須在頭懸架的壓電元件的電極與線路尾墊之間進(jìn)行導(dǎo)電性檢測，以確定是否存在線路斷開。根據(jù)本發(fā)明的檢測安裝在物體上的壓電元件的安裝狀態(tài)的方法不僅可應(yīng)用于頭懸架的執(zhí)行器，也可應(yīng)用于其它設(shè)備的執(zhí)行器，只要該每個執(zhí)行器具有一對相互以相反極性并排設(shè)置的壓電元件。用于本發(fā)明的方法的兩種情況的偏置電壓值Vl和V2不局限于Vl (=給定值)和 V2 ( = 0V)，或者Vl (=給定值)和V2 ( = -VI)。偏置電壓Vl和V2可取任意值，只要其在最大驅(qū)動電壓的20%以內(nèi)并且具有可識別的電壓差。例如，偏置電壓Vl和V2在說明書的實(shí)例中可為-5V和+15V。
10
權(quán)利要求
1.一種檢測一對壓電元件的安裝狀態(tài)的方法，所述一對壓電元件被安裝成在基礎(chǔ)構(gòu)件和可移動構(gòu)件之間形成執(zhí)行器，所述壓電元件以相反極性并排設(shè)置并互相平行地電連接， 并且當(dāng)對所述壓電元件施加電壓時，在所述壓電元件并排設(shè)置的方向上相對于所述基礎(chǔ)構(gòu)件細(xì)微地移動所述可移動構(gòu)件，所述方法包括以下步驟檢測關(guān)于施加在所述壓電元件上的偏置電壓變化的所述壓電元件電容的變化，所述偏置電壓在預(yù)定范圍內(nèi)變化；以及根據(jù)檢測的電容變化的特性，確定所述壓電元件的安裝狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定步驟檢查是否所述檢測的電容變化特性表明關(guān)于正偏置電壓的電容變化對應(yīng)于關(guān)于負(fù)偏置電壓的電容變化，所述負(fù)偏置電壓與所述正偏置電壓具有相同的絕對值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定步驟檢查是否所述檢測的電容變化特性表明所述檢測的電容變化在閾值范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)零電容值和零偏置電壓值使所述檢測的電容變化標(biāo)準(zhǔn)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述偏置電壓的預(yù)定范圍的最大值為最大反向偏置電壓，所述最大反向偏置電壓為完全抑制所述壓電元件膨脹的最大驅(qū)動電壓的20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述偏置電壓的預(yù)定范圍的最小值被設(shè)置成使任何所述檢測的電容變化都超出測量的波動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定步驟確定所述壓電元件是否被準(zhǔn)確設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定步驟確定所述壓電元件在所述壓電元件接收電壓的電路中是否包含斷開。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基礎(chǔ)構(gòu)件為頭懸架的基板，以及可移動構(gòu)件為由連接到所述基板的負(fù)載梁所支撐的讀/寫頭。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法檢測的頭懸架，包括基板，其用作所述基礎(chǔ)構(gòu)件；以及讀/寫頭，其用作所述可移動構(gòu)件，并由連接到所述基板的負(fù)載梁支撐。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測安裝以在基礎(chǔ)構(gòu)件和可移動構(gòu)件之間形成執(zhí)行器的一對壓電元件的安裝狀態(tài)的方法，執(zhí)行器中的所述壓電元件以相反極性并排設(shè)置并互相平行地電連接，以及當(dāng)對所述壓電元件施加電壓時，在所述壓電元件并排設(shè)置的方向上相對所述基礎(chǔ)構(gòu)件細(xì)微地移動所述可移動構(gòu)件。所述方法檢測關(guān)于施加在所述壓電元件的偏置電壓變化的所述壓電元件電容的變化，所述偏置電壓在預(yù)定范圍內(nèi)變化，以及根據(jù)檢測的電容變化的特性來確定壓電元件安裝狀態(tài)。所述方法準(zhǔn)確和容易地確定所述壓電元件是否被準(zhǔn)確安裝在執(zhí)行器上。
文檔編號G11B5/55GK102479517SQ20111039173
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者新井干男 申請人:日本發(fā)條株式會社