(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流駆動電圧に関係して両極が相互に相対変位自在になっているコンデンサを装備し、該コンデンサの両極の相対移動により所定の対象物を変位させるマイクロアクチュエータの検査方法において、
交流駆動電圧を、その周波数を所定範囲内で変化させつつ、前記コンデンサへ供給し、
前記コンデンサの電流から交流駆動電圧の各周波数に対する所定高調波成分に係る電流値を検出し、
前記所定高調波成分の周波数ｆａと電流値Ｉとの関係を前記マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉとして検出し、
前記マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉに基づいて前記マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項２】
所定高調波成分とは第２高調波成分であることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項３】
第１の電気特性ｆａ−Ｉにおいて周波数ｆａを、ｆａ・（１／高調波の倍数）により周波数ｆｂへ変換するとともに、各ｆｂの電流値は該ｆｂに対応のｆａに係る電流値Ｉとして、第２の電気特性ｆｂ−Ｉを検出し、
第２の電気特性ｆｂ−Ｉに基づいて前記マイクロアクチュエータについて機械特性の良否を判断する、
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項４】
機械特性とは周波数−速度特性であることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項５】
第１の電気特性ｆａ−Ｉに対応する機械特性を前記マイクロアクチュエータについての基準の機械特性と対比することにより、前記マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する、
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項６】
前記マイクロアクチュエータは、基板と、該基板に回転自在に支持されるステージと、該ステージの周辺に沿って適宜間隔で配置される複数個の前記コンデンサとを備え、
前記コンデンサは、前記基板に固定される固定電極と、前記ステージに固定され前記固定電極に対して相対変位自在の可動電極とを備え、
前記コンデンサへの交流駆動電圧の変化により前記ステージが前記基板に対する回転位置を変化させることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項７】
前記固定電極及び前記可動電極は、複数個の櫛歯部分をもち、互いに自分の櫛歯部分が相手側の隣り合う２個の櫛歯部分の間へ部分挿入されるように、配置され、かつ前記コンデンサへの交流駆動電圧の制御により相互の挿入量を変更されるようになっていることを特徴とする請求項６記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項８】
各コンデンサは、１個の可動電極と、該可動電極の変位方向両側から前記可動電極を挟むように配置される２個の固定電極とを有していることを特徴とする請求項７記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項９】
前記コンデンサはハードディスク装置に装備され、
前記ハードディスク装置は、記録媒体としてのディスクの放射方向へ先端側を移動自在に基端側を支持されるサスペンション、該サスペンションの先端部に基端部を取り付けられるジンバル、前記基板を前記ジンバルの先端部に固定される前記マイクロアクチュエータ、前記マイクロアクチュエータのステージに固定されるスライダ、及び前記ステージと一体に変位し前記所定の対象物としての磁気ヘッドを有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータの検査方法。
【請求項１０】
交流駆動電圧に関係して両極が相互に相対変位自在になっているコンデンサを装備し、該コンデンサの両極の相対移動により所定の対象物を変位させるマイクロアクチュエータの検査装置において、
交流駆動電圧を、その周波数を所定範囲内で変化させつつ、前記コンデンサへ供給する駆動電圧供給手段、
前記コンデンサの電流から交流駆動電圧の各周波数に対する所定高調波成分に係る電流値を検出する電流値検出手段、
前記所定高調波成分の周波数ｆａと電流値Ｉとの関係を前記マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉとして検出する第１の電気特性検出手段、及び
前記マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉに基づいて前記マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する判断手段、
を有していることを特徴とするマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１１】
所定高調波成分とは第２高調波成分であることを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１２】
第１の電気特性ｆａ−Ｉにおいて周波数ｆａを、ｆａ・（１／高調波の倍数）により周波数ｆｂへ変換するとともに、各ｆｂの電流値は該ｆｂに対応のｆａに係る電流値Ｉとして、第２の電気特性ｆｂ−Ｉを検出する第２の電気特性検出手段を有し、
前記判断手段は、第２の電気特性ｆｂ−Ｉに基づいて前記マイクロアクチュエータについて機械特性の良否を判断する、
ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１３】
機械特性とは周波数−速度特性であることを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１４】
前記判断手段は、第１の電気特性ｆａ−Ｉに対応する機械特性を前記マイクロアクチュエータについての基準の機械特性と対比することにより、前記マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する、
ことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１５】
前記マイクロアクチュエータは、基板と、該基板に回転自在に支持されるステージと、該ステージの周辺に沿って適宜間隔で配置される複数個の前記コンデンサとを備え、
前記コンデンサは、前記基板に固定される固定電極と、前記ステージに固定され前記固定電極に対して相対変位自在の可動電極とを備え、
前記コンデンサへの交流駆動電圧の変化により前記ステージが前記基板に対する回転位置を変化させることを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１６】
前記固定電極及び前記可動電極は、複数個の櫛歯部分をもち、互いに自分の櫛歯部分が相手側の隣り合う２個の櫛歯部分の間へ部分挿入されるように、配置され、かつ前記コンデンサへの交流駆動電圧の制御により相互の挿入量を変更されるようになっていることを特徴とする請求項１５記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１７】
各コンデンサは、１個の可動電極と、該可動電極の変位方向両側から前記可動電極を挟むように配置される２個の固定電極とを有していることを特徴とする請求項１６記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【請求項１８】
前記コンデンサはハードディスク装置に装備され、
前記ハードディスク装置は、記録媒体としてのディスクの放射方向へ先端側を移動自在に基端側を支持されるサスペンション、該サスペンションの先端部に基端部を取り付けられるジンバル、前記基板を前記ジンバルの先端部に固定される前記マイクロアクチュエータ、前記マイクロアクチュエータのステージに固定されるスライダ、及び前記ステージと一体に変位し前記所定の対象物としての磁気ヘッドを有していることを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置において磁気ヘッドのトラッキング制御に使用するマイクロアクチュエータの検査方法及び検査装置に関し、詳しくはマイクロアクチュエータの機械特性を安価な測定機により検査できる方法検査方法及び検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハードディスク装置では、サスペンションが、先端側が記録媒体としてのディスクの放射方向へ変位自在となるように基端側を回転自在に支持され、データ読書き用の磁気ヘッドがサスペンションの先端部に取り付けられ、サスペンションは、磁気ヘッドがディスクの所望トラックの対応位置へ来るように、揺動位置をボイスコイルモータへの駆動電流により制御されている。しかし、ハードディスク装置の大容量化に伴い、ハードディスク装置上のトラックピッチの間隔が減少するため、サスペンションアームの揺動位置の制御だけでは、ディスクの回転中、磁気ヘッドを良好にトラッキングすることが不十分となりつつある。そこで、磁気ヘッドをディスク上のトラックに合わせるために、サスペンションの揺動制御にマイクロアクチュエータの制御を付加することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロマシンは実用化された製品が少なく、マイクロマシンの周波数−速度特性の検査については、研究レベルでの高価な計測系を用いた発表が大半であり、量産を前提とした低コスト、高信頼性、高スループットの測定系の発表はない。しかしながら、櫛型マイクロアクチュエータの周波数−速度特性の検査方法として考えられる技術及びその問題点は次のとおりである。
【０００４】
（ａ）櫛型マイクロアクチュエータの側面にレーザ光を当て、反射光のピッチシフトで、櫛型マイクロアクチュエータの速度を測定する。該検査方法では、面内振動ＬＤＶ（レーザードップラ速度計）等の高価な測定機器が必要となり、また、複数個の櫛型マイクロアクチュエータを同時に測定する、いわゆる並列測定が困難である。
（ｂ）櫛型マイクロアクチュエータの駆動電圧（２〜２００ＫＨｚ）にパルス発生器６０ＭＨｚの高周波を重畳し、コンデンサ経由でグランドへ抜ける電力を測定する。該検査方法では、高周波回路が複雑かつ部品点数大となり、信頼性が低く、また、高精度の基板設計が必要になる。
（ｃ）顕微鏡から取り込んだ櫛型マイクロアクチュエータの振動状態を画像処理して、振幅を測定する。この検査方法でも、測定機器が高価となり、複数個の櫛型マイクロアクチュエータの周波数−速度特性を同時に測定する並列測定が困難であり、また、プログラムの開発負担も大きい。
（ｄ）櫛型マイクロアクチュエータに駆動電圧を印加して、変位させ、その変位状態で容量測定を行う。該検査方法では、３ｐＦの容量の２割程度の変動を測定するので、高精度の測定系が必要であり、また、容量測定に時間がかかるとともに、櫛型マイクロアクチュエータの静的な状態しか検査できない。
【０００５】
本発明の目的は、レーザ測定器のような高価な機器を省略して、機械特性を検査することのできるマイクロアクチュエータの検査方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、交流駆動電圧に関係して両極が相互に相対変位自在になっているコンデンサを装備し、該コンデンサの両極の相対移動により所定の対象物を変位させる。このようなマイクロアクチュエータの検査方法において、交流駆動電圧を、その周波数を所定範囲内で変化させつつ、コンデンサへ供給し、コンデンサの電流から交流駆動電圧の各周波数に対する所定高調波成分に係る電流値を検出し、所定高調波成分の周波数ｆａと電流値Ｉとの関係をマイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉとして検出し、マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉに基づいてマイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する。
【０００７】
マイクロアクチュエータのコンデンサへ供給する交流駆動電圧の変化範囲は、例えば１ｋＨｚ〜４０ｋＨｚであり、一般的には２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚである。典型的なマイクロアクチュエータでは、コンデンサは複数個装備され、それらコンデンサは並列に接続され、全部のコンデンサの可動電極は一体に変位するように連結されている。
【０００８】
高調波成分の電流値は、例えはＦＦＴ（高速フーリェ変換器）等を用いて検出する。ＦＦＴは、高価なものではなく、例えば一般的なデジタルオシロスコープにも装備されている。交流駆動電圧の周波数を所定範囲内で変化させるときの周波数の変化は、連続的な変化、及び所定量ずつの不連続の変化の両方を含むものとする。
【０００９】
対象物を変位させる駆動源として使用されるコンデンサについて、その機械特性と第１の電気特性とには所定の対応関係があることは、後で詳述されるように、本発明者により突き止められている。第１の発明では、高価な測定器を使用しなければならない機械特性を検査する代わりに、安価な測定器により測定可能な第１の電気特性を調べて、機械特性の良否を判断することができる。
【００１０】
一般的なデジタルオシロスコープは、複数の入力チャンネルを有しており、複数個のマイクロアクチュエータにおけるコンデンサの各電流をデジタルオシロスコープの各入力チャンネルに入力させれば、複数のマイクロアクチュエータの機械特性を同時に検査して、検査効率を高めることができる。面内振動ＬＤＶ（レーザードップラ速度計）により機械特性を直接測定する場合には、縦横の格子状に並んだマイクロアクチュエータの複数個のチップについて機械特性を同時に検査することは困難である。
【００１１】
第２の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１の発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、所定高調波成分とは第２高調波成分である。
【００１２】
第３の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１又は第２の発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、第１の電気特性ｆａ−Ｉにおいて周波数ｆａを、ｆａ・（１／高調波の倍数）により周波数ｆｂへ変換するとともに、各ｆｂの電流値は該ｆｂに対応のｆａに係る電流値Ｉとして、第２の電気特性ｆｂ−Ｉを検出し、第２の電気特性ｆｂ−Ｉに基づいてマイクロアクチュエータについて機械特性の良否を判断する。
【００１３】
高調波の倍数とは、高調波の周波数／基本波の周波数であり、例えば、基本波が２ｋＨｚで、高調波として第２高調波を選択した場合には、高調波の倍数＝４ｋＨｚ／２ｋＨｚ＝２である。したがって、所定高調波成分が第２高調波である場合には、ｆｂ＝ｆａ／２となり、ｆｂは基本波の周波数になる。
【００１４】
機械特性における周波数は、通常、高調波ではなく、基本周波数に係るものであるので、第２の電気特性ｆ２−Ｉに基づいてマイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断することにより、コンデンサの機械特性との対応関係がより明瞭になる。
【００１５】
第４の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１〜第３のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、機械特性とは周波数−速度特性である。
【００１６】
第５の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１〜第４のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、第１の電気特性ｆａ−Ｉに対応する機械特性をマイクロアクチュエータについての基準の機械特性と対比することにより、マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する。
【００１７】
第１の電気特性ｆａ−Ｉに対応する機械特性と前記マイクロアクチュエータについての基準の機械特性との対比は、例えば、速度のピーク値、速度のピーク値となる周波数、及び特性線におけるピーク両側部分の形状等が対比対象に選択され、選択された対比対象に基づいて各マイクロアクチュエータの機械特性の良否が判断される。
【００１８】
第６の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１〜第５のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、マイクロアクチュエータは、基板と、該基板に回転自在に支持されるステージと、該ステージの周辺に沿って適宜間隔で配置される複数個のコンデンサとを備え、コンデンサは、基板に固定される固定電極と、ステージに固定され固定電極に対して相対変位自在の可動電極とを備え、コンデンサへの交流駆動電圧の変化によりステージが基板に対する回転位置を変化させる。
【００１９】
ステージは、好ましくは基板から浮かされ、基板に摺動することなく、基板に対して回転自在になっている。
【００２０】
第７の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第６の発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、固定電極及び可動電極は、複数個の櫛歯部分をもち、互いに自分の櫛歯部分が相手側の隣り合う２個の櫛歯部分の間へ部分挿入されるように、配置され、かつコンデンサへの交流駆動電圧の制御により相互の挿入量を変更されるようになっている。
【００２１】
第８の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第７の発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、各コンデンサは、１個の可動電極と、該可動電極の変位方向両側から可動電極を挟むように配置される２個の固定電極とを有している。
【００２２】
第９の発明のマイクロアクチュエータの検査方法によれば、第１〜第８のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査方法において、コンデンサはハードディスク装置に装備され、ハードディスク装置は、記録媒体としてのディスクの放射方向へ先端側を移動自在に基端側を支持されるサスペンション、該サスペンションの先端部に基端部を取り付けられるジンバル、基板をジンバルの先端部に固定されるマイクロアクチュエータ、マイクロアクチュエータのステージに固定されるスライダ、及びステージと一体に変位し所定の対象物としての磁気ヘッドを有している。
【００２３】
ハードディスク装置等において磁気ヘッドのフォーカシング制御用に利用するマイクロアクチュエータについて、寸法及びコンデンサ容量を例示すると、基板の縦×横が１．７ｍｍ×２．１ｍｍ、基板の下面からステージの上面までの高さ寸法が０．２ｍｍであり、並列接続されたコンデンサの全体の容量は２．５ｐＦ〜３．５ｐＦである。
【００２４】
第１０の発明のマイクロアクチュエータの検査装置は次のものを有している。・交流駆動電圧に関係して両極が相互に相対変位自在になっているコンデンサを装備し、該コンデンサの両極の相対移動により所定の対象物を変位させるマイクロアクチュエータの検査装置において
・交流駆動電圧を、その周波数を所定範囲内で変化させつつ、コンデンサへ供給する駆動電圧供給手段
・コンデンサの電流から交流駆動電圧の各周波数に対する所定高調波成分に係る電流値を検出する電流値検出手段
・所定高調波成分の周波数ｆａと電流値Ｉとの関係をマイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉとして検出する第１の電気特性検出手段
・マイクロアクチュエータについての第１の電気特性ｆａ−Ｉに基づいてマイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する判断手段
【００２５】
第１１の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１の発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、所定高調波成分とは第２高調波成分である。
【００２６】
第１２の発明のマイクロアクチュエータの検査装置は、第１０又は第１１の発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、第１の電気特性ｆａ−Ｉにおいて周波数ｆａを、ｆａ・（１／高調波の倍数）により周波数ｆｂへ変換するとともに、各ｆｂの電流値は該ｆｂに対応のｆａに係る電流値Ｉとして、第２の電気特性ｆｂ−Ｉを検出する第２の電気特性検出手段を有している。判断手段は、第２の電気特性ｆｂ−Ｉに基づいてマイクロアクチュエータについて機械特性の良否を判断する。
【００２７】
第１３の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１０〜第１２のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、機械特性とは周波数−速度特性である。
【００２８】
第１４の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１０〜第１３のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、判断手段は、第１の電気特性ｆａ−Ｉに対応する機械特性をマイクロアクチュエータについての基準の機械特性と対比することにより、マイクロアクチュエータの機械特性の良否を判断する。
【００２９】
第１５の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１０〜第１４のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、マイクロアクチュエータは、基板と、該基板に回転自在に支持されるステージと、該ステージの周辺に沿って適宜間隔で配置される複数個のコンデンサとを備え、コンデンサは、基板に固定される固定電極と、ステージに固定され固定電極に対して相対変位自在の可動電極とを備え、コンデンサへの交流駆動電圧の変化によりステージが基板に対する回転位置を変化させる。
【００３０】
第１６の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１５の発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、固定電極及び可動電極は、複数個の櫛歯部分をもち、互いに自分の櫛歯部分が相手側の隣り合う２個の櫛歯部分の間へ部分挿入されるように、配置され、かつコンデンサへの交流駆動電圧の制御により相互の挿入量を変更されるようになっている。
【００３１】
第１７の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１６の発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、各コンデンサは、１個の可動電極と、該可動電極の変位方向両側から可動電極を挟むように配置される２個の固定電極とを有している。
【００３２】
第１８の発明のマイクロアクチュエータの検査装置によれば、第１０〜第１７のいずれかの発明のマイクロアクチュエータの検査装置において、コンデンサはハードディスク装置に装備され、ハードディスク装置は、記録媒体としてのディスクの放射方向へ先端側を移動自在に基端側を支持されるサスペンション、該サスペンションの先端部に基端部を取り付けられるジンバル、基板をジンバルの先端部に固定されるマイクロアクチュエータ、マイクロアクチュエータのステージに固定されるスライダ、及びステージと一体に変位し所定の対象物としての磁気ヘッドを有している。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はハードディスク装置１０の主要部概略図である。ディスク１１の記録面には複数個のトラック１２が同心的にかつ放射方向へ所定のピッチで配列されている。ディスク１１の記録面は、また、等角度間隔で複数個のセクタ１３に分割されている。各トラック１２の各セクタ１３には領域１４が存在し、各領域１４にはトラック１２及びセクタ１３を識別する情報が記録されている。揺動部材１７は、軸１９の中心線の周りに回転自在に軸１９に結合するアーム１８、及びアーム１８からディスク１１の方へ突出するサスペンション２０を有している。ボイスコイルモータ２１は、サスペンション２０とは反対側においてアーム１８に固定されている。ヘッド装置２２はサスペンション２０の先端部に取り付けられている。制御回路装置２６は、データ読書き回路２７、マイクロアクチュエータ駆動回路２８、及びコイル駆動回路２９を有している。データ読書き回路２７は、ヘッド装置２２の磁気ヘッド４４（図３）へデータ書き込み信号を出力し、磁気ヘッド４４からのデータ読み出し信号を入力される。マイクロアクチュエータ駆動回路２８はマイクロアクチュエータ３４（図２）へその駆動信号を出力する。コイル駆動回路２９はボイスコイルモータ２１へ駆動信号を出力する。磁気ヘッド４４（図３）への駆動電圧制御によりサスペンション２０の揺動位置が制御され、さらに、マイクロアクチュエータ３４（図２）への駆動電圧制御によりサスペンション２０に対する磁気ヘッド４４の回転方向位置が制御される。すなわち、磁気ヘッド４４は、ディスク１１の放射方向位置を、ボイスコイルモータ２１への駆動電圧制御により荒調整され、マイクロアクチュエータ３４への駆動電圧制御により微調整され、トラッキングの精度を飛躍的に高めることができる。
【００３４】
図２はヘッド装置２２の先端部の概略構成図である。ジンバル３３は、弾性変形自在であり、一端部をサスペンション２０の先端部に固定されている。マイクロアクチュエータ３４は、ジンバル３３の他端部に取り付けられる。スライダ３５は、ディスク１１の記録面に対峙するように、マイクロアクチュエータ３４に取り付けられている。
【００３５】
図３はマイクロアクチュエータ３４をスライダ３５の取り付け側から見た図である。図４はマイクロアクチュエータ３４を側方から見た概略構成図である。アンカー３８は、一端部をほぼ正方形の基板４０のほぼ中心に固定され、他端部において、ほぼ正方形のステージ３９のほぼ正方形の中心穴のほぼ中心に位置している。例えば６個を１組とする各組の板ばね４３は、アンカー３８の周りに９０°間隔の４個所に位置し、アンカー３８から放射方向外側へ張り出し、ステージ３９が基板４０から所定高さとなるように、アンカー３８の他端部とステージ３９の内周部とを相互に連結している。複数個の櫛型コンデンサ４１は、磁気ヘッド４４の近傍の辺部の中央範囲４５を除いて、ステージ３９の外周側全体を包囲しており、範囲４５には、磁気ヘッド４４への接続のためのフレキシブルワイアーと呼ばれる接続配線（図示せず）が配置されている。各櫛型コンデンサ４１は、ステージ３９の外周部に固定されている１個の可動電極４６（図４）を含む。図４において、スライダ３５は、周辺部をステージ３９の端面に固定され、ステージ３９と一体にアンカー３８の周りに回転する。端子４２は、基板４０の所定の辺部に沿って設けられ、櫛型コンデンサ４１の電極や磁気ヘッド４４へ接続されている。
【００３６】
図５は櫛型コンデンサ４１の詳細図である。図５の櫛型コンデンサ４１はスライダ３５から基板４０の方へ見たものである。櫛型コンデンサ４１は、１個の可動電極４６と、該可動電極４６をその幅方向両側から挟むように配置される第１の固定電極４９及び第２の固定電極５０とを有し、ステージ３９から外へ張り出す方向へ長く延びている。可動電極４６は、基端側をステージ３９の外周部に固定されているラーメン構造の支持部と、該支持部の延び方向へほぼ等間隔に配列され該支持部の幅方向の両側の側縁部から外側へ突出する複数個の櫛歯部分５１，櫛歯部分５２とを有している。なお、可動電極４６は基板４０から浮いた状態になっている。第１の固定電極４９及び第２の固定電極５０は、基板４０に固定され、可動電極４６の幅方向両側において可動電極４６の長手方向へ可動電極４６に沿って延びている。第１の固定電極４９及び第２の固定電極５０は、その延び方向へ等間隔にかつ可動電極４６と等しい高さに配置されて櫛歯部分５１，５２の方へ突出する複数個の櫛歯部分５３，５４をそれぞれ有している。櫛歯部分５１，５３とは、可動電極４６の延び方向へ交互に配列され、互いに相手側の２個の歯部分の間へ部分挿入されている。また、櫛歯部分５２，５４は、可動電極４６の延び方向へ交互に配列され、互いに相手側の２個の歯部分の間へ部分挿入されている。アンカー３８の周りにおけるステージ３９の回転変位と一体的な櫛歯部分５１，５２の変位に伴い、櫛歯部分５３の間への櫛歯部分５１の挿入量及び櫛歯部分５４の間への櫛歯部分５２の挿入量は変化するが、櫛歯部分５３の間への櫛歯部分５１の挿入量の変化分をΔとすると、櫛歯部分５４の間への櫛歯部分５２の挿入量の変化分は−Δとなる。
【００３７】
図６はマイクロアクチュエータ３４の機械的等価モデルを示している。ｋはマイクロアクチュエータ３４に装備される計２４個の板ばね４３の総合のばね定数である。ｍは、ステージ３９及びそれに固定されている全部の物体、すなわちスライダ３５及び磁気ヘッド４４を合計した質量である。ｃは、ステージ３９と基板４０との間に介在するダンパ５７の減衰係数であり、マイクロアクチュエータ３４では、櫛歯部分５１−櫛歯部分５３間、及び櫛歯部分５２−櫛歯部分５４間に存在する空気がダンパ５７として作用する。
【００３８】
図７はマイクロアクチュエータ３４の種々の周波数−変位特性を示している。図７において横軸はマイクロアクチュエータ３４に与える振動の周波数であり、縦軸は、マイクロアクチュエータ３４におけるアンカー３８の周りの可動電極４６の回転変位ｘである。ｘは、微小であるので、可動電極４６の回転変位は直線変位に近似できる。基準の周波数−変位特性は、マイクロアクチュエータ３４の良好な周波数−変位特性を示すものである。ｍが不適切であるマイクロアクチュエータ３４の周波数−変位特性は、変位ｘのピークが基準の周波数−変位特性のピークより高過ぎる周波数−変位特性となる。ｃが不適切であるマイクロアクチュエータ３４の周波数−変位特性は、変位ｘのピークが基準の周波数−変位特性のピークより低過ぎる周波数−変位特性となる。ｋが不適切であるマイクロアクチュエータ３４の周波数−変位特性は、変位ｘがピークとなる周波数が基準の周波数−変位特性の周波数より所定値以上大きい方へずれる。なお、図７では、周波数−変位特性について基準と基準外とを対比しているが、周波数−速度特性について基準と基準外とを同様に対比することもできる。
【００３９】
図８はマイクロアクチュエータ３４の機械的等価モデルについての機械的特性に関する式である。なお、以降、明細書の各式番号で表される式は図８、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、及び図１５の式番号の式と一致する。図面では、分数及び平方根が明確に表されている。図６のマイクロアクチュエータ３４の機械的等価モデルで示される１次自由振動系の運動方程式は
ｍ・ｄ／ｄｔ２・（ｘ２）＋Ｃ・ｄ／ｄｔ・ｘ    ＋ｋ・ｘ＝Ｆ０・ｓｉｎ  ωｔ・・・  （１）
で表わされる。
（１）式を解いて、一般解を得て、十分時間が経過した後の定常状態での変位ｘを求めると、変位ｘは
ｘ＝Ａ・ｓｉｎ  ωｔ・・・  （２）となる。
ただし、Ａ＝（Ｆ０／ｋ）  ／√［  ｛１−（ω／ωｎ）２｝２  ＋  （２ζ／ωｎ）２］・・・（３）である。
速度ｖはｖ＝  Ａ・ω・ｃｏｓωｔ・・・（４）で表わされる。ここで固有角振動数  ωｎ＝√（ｋ／ｍ）・・・（５）、  減衰比  ζ＝ｃ／２・√（ｍ・ｋ）・・・（６）である。発明の実施の形態として提示する測定方法では、正常な１自由度振動系の周波数特性が図７の基準のような形状であれば良品と判断する。具体的には、共振点でのピーク値と周波数が規定の範囲内にあり、かつ共振点が一つであることを良品の基準とする。したがって、ばね定数ｋ、質量ｍ、減衰係数ｃを個別に求めることは考えない。
【００４０】
図９は櫛型コンデンサ４１の電気的等価回路である。電気回路では櫛型コンデンサ４１は容量Ｃ１，Ｃ２で表わされる。駆動時は、２つの駆動電極にバイアス電圧Ｖ０に逆相電圧が印加され、静電気力により櫛型コンデンサ４１に変位ｘを与える。この変位により等価回路中の容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。マイクロアクチュエータ３４は左右対称に設計されているため、一方の容量減少は他方の増加となり、その変化量は同じである。
【００４１】
可動電極４６に流れる電流としてのグランド（ＧＮＤ）電流を解析する。以下では、図９に示すＧＮＤ電流ｉに、印加される電圧の周波数の第２高調波成分が含まれることを算出する。図１０〜図１３はマイクロアクチュエータ３４の電気的等価回路についての式である。
ｉ＝ｉ１  ＋ｉ２  ＝ｄ／ｄｔ・Ｑ１  ＋ｄ／ｄｔ・Ｑ２  ＝  ｄ／ｄｔ・｛Ｃ１・（Ｖ０＋Ｖｄ１・ｓｉｎ  ωｔ）｝  ＋  ｄ／ｄｔ・  ｛Ｃ２・（Ｖ０−Ｖｄ２・ｓｉｎ  ωｔ）｝・・・（１１）
ここで、図９より、Ｃ１＝Ｃ０−Ｃｘ・・・（１２）、Ｃ２＝  Ｃ０＋Ｃｘ・・・（１３）を代入する。
【００４２】
ｉ＝  ｄ／ｄｔ・｛（Ｃ０−Ｃｘ）・（Ｖ０＋  Ｖｄ１・ｓｉｎ  ωｔ）｝  ＋  ｄ／ｄｔ・｛（Ｃ０＋Ｃｘ）・（Ｖ０−  Ｖｄ２・ｓｉｎ  ωｔ）｝  ・・・（１４）、＝ｄ／ｄｔ・｛２Ｃ０・Ｖ０  ＋  Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ  −  Ｃｘ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ｝・・・（１５）
【００４３】
一方、容量変化分はアクチュエータの変位ｘに比例するので、変化容量  Ｃｘは（２）よりＣｘ  ＝Ｌ０・Ａ・ｓｉｎ  ωｔ・・・（２１）である。ただし、Ｌ０はマイクロアクチュエータ３４の高さに比例する定数である。したがって式（ディスク１１）はｉ＝  ｄ／ｄｔ・｛２Ｃ０・Ｖ０＋Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ  −  Ｌ０・Ａ・ｓｉｎ  ωｔ（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ｝・・・（２２）、＝ｄ／ｄｔ・｛２Ｃ０・Ｖ０  ＋  Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ  −  Ｌ０・Ａ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・ｓｉｎ２ωｔ｝・・・（２３）と表わされる。ここで、第１項はｄ／ｄｔ・（２Ｃ０・Ｖ０）＝０・・・（２４）、第２項はｄ／ｄｔ・｛Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ｓｉｎ  ωｔ｝・・・（２５）、＝  Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ωｃｏｓ  ωｔ・・・（２６）と表される。第３項はｄ／ｄｔ・｛  Ｌ０・Ａ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・ｓｉｎ２ωｔ｝・・・（２７）、＝ｄ／ｄｔ・［｛Ｌ０・Ａ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）（１−ｃｏｓ２ωｔ）｝／２］・・・（２８）、    ＝  ｛Ｌ０・Ａ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・（２ω）・ｓｉｎ（２ωｔ）｝／２・・・（２９）と表される。
【００４４】
したがってＧＮＤ電流ｉは、ｉ  ＝  Ｃ０  （Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ω・ｃｏｓ  ωｔ＋｛Ｌ０  ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・Ａ・（２ω）・ｓｉｎ（２ωｔ）  ｝／２・・・（３１）で表される。
【００４５】
一方、マイクロアクチュエータ３４の速度ｖは、式（４）で示すように    ｖ＝  Ａωｃｏｓ  ωｔ  で表わされる。式（３１）の電流ｉの第２項と速度ｖを比較すると、ｓｉｎがｃｏｓとなり（位相が９０度進み）、定数Ｌ０・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）／２が掛けられ、周波数が第２高調波（２ωｔ）となっていることが分かる。第１項もω・ｃｏｓ  ωｔを含むので速度のディメンジョンを有する。したがって、電流ｉの第２項は、速度ｖの第２高調波であり、マイクロアクチュエータ３４の高さＬ０と印加電圧の和（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）に比例することが証明された。
【００４６】
次に、ＧＮＤ電流の周波数特性を調べる。式（３１）で表されるＧＮＤ電流の周波数特性を得るため、基本成分ｉｂａｓｅと第２高調波成分ｉ２ｎｄに分けると、ｉｂａｓｅ  ＝  Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・  ω・ｃｏｓ  ωｔ・・・（３２）、ｉ２ｎｄ  ＝  Ｌ０・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・Ａ・ω・ｓｉｎ２ωｔ・・・（３３）である。最大値を求めるため、ｃｏｓ  ωｔ＝１、ｓｉｎ２ωｔ＝１とすると、ｉｂａｓｅ  ＝  Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・ω・・・（３４）、ｉ２ｎｄ  ＝  Ｌ０  （Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・Ａ・ω・・・（３５）、＝  ｛（Ｆ０／ｋ）Ｌ０  ・（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）・ω｝／√［｛  ｛１−（ω／ωｎ）２｝２  ＋（２ζ／  ωｎ）２］・・・（３６）で表される。
【００４７】
ｉｂａｓｅは、ωの１次関数で、Ｃ０・（Ｖｄ１−Ｖｄ２）・・・（４１）に比例する。ｉ２ｎｄはω０＝√（１−２ζ２）・ωｎ・・・（４２）で極大となる。ただし、固有角振動数  ωｎ＝√（ｋ／ｍ）・・・（４３）、減衰比  ζ＝ｃ／｛２√（ｍ・ｋ）｝である。
【００４８】
図１４は図９の櫛型コンデンサ４１の電気的等価回路に基づいて算出した角速度ωとＧＮＤ電流ｉとの関係を示すグラフである。横軸を角速度ωとすると、ｉｂａｓｅとｉ２ｎｄの値は図１４のようになる。したがって、マイクロアクチュエータ３４への交流駆動電圧の角速度ωを走査しつつ、各角速度ωにおける交流電流値からＦＦＴ（高速フーリェ変換）により基本波及び高調波の成分の電流値を測定し、所定の角速度範囲における角速度ω−ＧＮＤ電流ｉ特性を求めれば、ｉｂａｓｅ及びｉ２ｎｄについて、図１４のような特性線が得られることが推測される。ただし、図１４では、ＧＮＤ電流ｉは絶対値で表されている。
【００４９】
ＧＮＤ電流の試験測定装置と実測結果について説明する。図１５はマイクロアクチュエータ３４の角速度ω−ＧＮＤ電流ｉ特性を検出する試験測定装置の概略構成図である。パーソナルコンピュータ５９、パルス発生器６０、電力源６１、デジタルオシロスコープ６２、及び差動トランス６３が設けられる。パルス発生器６０は、パーソナルコンピュータ５９から指示される角速度ωの正弦波交流を差動トランス６３の一次側へ出力する。電力源６１は、差動トランス６３の二次側の中間タップへ所定電圧を印加する。差動トランス６３の一次側へのパルス発生器６０からの正弦波交流の印加により、二次側には、一次側と同一の角速度でかつ相互に逆位相の二次正弦波交流が生成され、これらが櫛型コンデンサ４１の第１の固定電極４９及び第２の固定電極５０へ印加される。櫛型コンデンサ４１の可動電極４６はデジタルオシロスコープ６２の入力端子へ接続され、可動電極４６のＧＮＤ電流を測定するため、マイクロアクチュエータ３４のＧＮＤ線をデジタルオシロスコープ６２の入力に接続して入力抵抗で電圧に変換する。デジタルオシロスコープ６２の入力抵抗は例えば１ＭΩである。実測値から計算すると、ＧＮＤ電流ｉは数十ｎＡという値で極めて小さいことが分かるが、入力抵抗で１００ｍＶ程度に変換されることでＦＦＴ演算で周波数成分に分離が可能である。また、実用的なシステムとするにはＦＦＴ演算の速いデジタルオシロスコープ６２を選定する必要がある。また、２次高調波のＳＮ比を上げるためには、基本波成分を減少させる必要がある。これは差動電圧のＶｐｐの差を小さくして安定させることで達成できる。本測定装置では、差動トランス６３として、差動電圧変換に温度変化が少なく、電圧差が小さいオーディオ用トランスを使用している。パーソナルコンピュータ５９は、デジタルオシロスコープ６２がＦＦＴにより第２高調波の電流値を検出しだい、パルス発生器６０へ角速度ωを所定量増大する指示を出し、こうして、パルス発生器６０から出力される正弦波交流の角速度ωは所定範囲の下限から上限へ所定量ずつ増大していく。
【００５０】
測定対称となっているマイクロアクチュエータ３４の周波数は２次高調波を考慮しても最大で１００ｋＨｚである。また、マイクロアクチュエータ３４の容量も３ｐＦと小さい。したがって、時定数ＣＲ＝３ｐＦ×１ＭΩ＝３×１０−６であり、１００ｋＨｚに対して十分マージンがある。しかし、周波数と時定数が近くなるような場合、デジタルオシロスコープ６２の入力抵抗１ＭΩで受けず、高抵抗のアンプをデジタルオシロスコープ６２の入力端子の前段に追加する等の対策が必要である。
【００５１】
図１６は試作したマイクロアクチュエータの速度−周波数特性をレーザードップラ速度計ＬＤＶと、ＧＮＤ電流の第２高調波のＦＦＴ演算で実測した測定結果とを対比して示す。測定周波数は１．２ｋＨｚからサスペンション２０ｋＨｚの範囲で、第２高調波は２．４４ｋＨｚから４０ｋＨｚの範囲に分布する。印加電圧は１０＋１０ｓｉｎ  ωｔ［Ｖ］である。レーザードップラ速度計の測定では、このアクチュエータの共周波数は７．６ｋＨｚである。これに対して、ＧＮＤ電流の第２高調波は１５．２ｋＨｚに共振周波数がある。ＧＮＤ電流の基本波は測定周波数全体でほぼ平坦である。これは式（３２）においてＣ０  （Ｖｄ１−Ｖｄ２）が極めて小さいことを示している。図１６の測定結果は、式（３１）から求めた図１４の特性と同じである。さらに第２高調波の特性を周波数が１／２の点（基本周波数上）にプロットした特性はＬＤＶによる測定結果と良好な相似を示していることが分かる。したがって、マイクロアクチュエータ３４のＧＮＤ電流の第２高調波の強度を測定し、周波数−速度の共振特性を得る方法は正しいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスク装置の主要部概略図である。
【図２】ヘッド装置の先端部の概略構成図である。
【図３】マイクロアクチュエータをスライダの取り付け側から見た図である。
【図４】マイクロアクチュエータを側方から見た概略構成図である。
【図５】櫛型コンデンサの詳細図である。
【図６】マイクロアクチュエータの機械的等価モデルを示す図である。
【図７】マイクロアクチュエータの種々の周波数−変位特性を示す図である。
【図８】マイクロアクチュエータの機械的等価モデルについての機械的特性に関する式である。
【図９】櫛型コンデンサの電気的等価回路である。
【図１０】マイクロアクチュエータの電気的等価回路についての式である。
【図１１】マイクロアクチュエータの電気的等価回路についての式である。
【図１２】マイクロアクチュエータの電気的等価回路についての式である。
【図１３】マイクロアクチュエータの電気的等価回路についての式である。
【図１４】図９の櫛型コンデンサの電気的等価回路に基づいて算出した角速度ωとＧＮＤ電流ｉとの関係を示すグラフである。
【図１５】マイクロアクチュエータの角速度ω−ＧＮＤ電流ｉ特性を検出する試験測定装置の概略構成図である。
【図１６】試作したマイクロアクチュエータの速度−周波数特性をレーザードップラ速度計ＬＤＶとＧＮＤ電流の第２高調波のＦＦＴ演算で実測した測定結果とを対比して示す図である。
【符号の説明】
１０    ハードディスク装置
３４    マイクロアクチュエータ
３５    スライダ
３９    ステージ
４１    櫛型コンデンサ
４３    板ばね
４４    磁気ヘッド
４６    可動電極
４９    第１の固定電極
５０    第２の固定電極
５１，５２，５３，５４    櫛歯部分
５９    パーソナルコンピュータ
６０    パルス発生器
６２    デジタルオシロスコープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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