(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド位置決め手段として、ピエゾ素子により微な位置決めを行う微動アクチュエータ部と、粗な位置決めを行う粗動アクチュエータ部とによるアクチュエータを備えたヘッド位置決め装置において、
前記ピエゾ素子に発生する電圧を、劣化検出手段に設けた前記ピエゾ素子と縦続接続した抵抗器の両端に発生する電圧で検知し、測定した前記抵抗器の両端の電圧が正常なときの電圧値の範囲を超えたとき、前記ピエゾ素子の劣化を検出する劣化検出手段と、
前記ピエゾ素子の前記電気特性の劣化が検出されたときには、前記ピエゾ素子に交流の高電圧を印加することで、前記ピエゾ素子の前記欠陥部分による前記微動アクチュエータ部の性能の劣化を回復させる性能回復手段とを有することを特徴とするヘッド位置決め装置。
【請求項２】
ヘッド位置決め手段として、ピエゾ素子により微な位置決めを行う微動アクチュエータ部と、粗な位置決めを行う粗動アクチュエータ部とによるアクチュエータを備えたヘッド位置決め装置において、
前記ピエゾ素子を用いて共振回路を構成し、この共振回路の周波数を測定することで劣化による静電容量の変化を測定し、測定した静電容量が、正常なときの静電容量の範囲を超えたとき、前記ピエゾ素子の欠陥部分による前記微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出したとする劣化検出手段と、
前記ピエゾ素子の前記電気特性の劣化が検出されたときには、前記ピエゾ素子に交流の高電圧を印加することで、前記ピエゾ素子の前記欠陥部分による前記微動アクチュエータ部の性能の劣化を回復させる性能回復手段とを有することを特徴とするヘッド位置決め装置。
【請求項３】
前記微動アクチュエータを構成する前記ピエゾ素子は、圧電薄膜により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のヘッド位置決め装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のヘッド位置決め装置を有するディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重構造のアクチュエータを有するヘッド位置決め装置、およびこれを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの進展に伴って、ディスク状の記録媒体上で目標位置に高速にヘッドを移動させて位置決めを行い、大容量の映像情報、音声情報、文字情報などを高速で記録再生する高記録密度のディスク装置が、市場から強く要請されている。このため、高速高精度にヘッドの位置決めを達成する技術として、主要な駆動機構と、補助の駆動機構との二つの駆動機構を協動させてヘッドの位置決め制御を行う手法が注目されている。
【０００３】
主要な駆動機構は、主としてシーク動作や複数のトラックジャンプなどの大移動のために使用され、ボイスコイルモータなどにより、シャーシに取り付けられた軸を中心にヘッド支持機構を回転させることで、ヘッド支持機構、ヘッドおよびヘッドスライダなどを動かす。補助の駆動機構は、主としてトラック追従や１トラックジャンプなどの高速で微小な位置決めを行うために使用され、圧電素子であるピエゾ素子などにより、ヘッド支持機構の先端部で可動範囲は狭いが広帯域に制御され、ヘッドおよびヘッドスライダを駆動する。
【０００４】
主要な駆動機構と補助の駆動機構とを有した駆動機構部を、一般に二重アクチュエータ、あるいはピギーバックアクチュエータなどと呼び、主要な駆動機構を粗動アクチュエータ、補助の駆動機構を微動アクチュエータと呼ぶ。
【０００５】
従来のディスク装置においては、ヘッドを移動させる手段としてボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと呼ぶ）のみを利用したアクチュエータが一般的に用いられていた。しかし、数千、数万のトラックを横切ってヘッドを高速に移動させるためのアクチュエータで、１トラックの数十分の１といった精度でヘッドの位置決め制御を行わせるには限界がある。このため、前述したように、ヘッド位置決め手段として、ＶＣＭを駆動手段とした粗動アクチュエータにより駆動されるヘッド支持機構上に、さらに微動アクチュエータとして、制御電圧によりピエゾ素子を微動駆動するピエゾアクチュエータや、ＶＣＭと類似構造の電磁型マイクロアクチュエータを搭載した、二重アクチュエータによるヘッド位置決め装置が提案されている（例えば、特開平１０−２５５４１８号公報）。また、粗動アクチュエータで駆動されるヘッド支持機構上に微動アクチュエータとして圧電素子であるピエゾ素子を搭載し、ピエゾ素子の圧電効果と逆圧電効果の両機能を利用して高速高精度な位置決め制御が可能な二重アクチュエータ制御手法も提案されている（例えば、特開昭６０−３５３８３号公報）。
【０００６】
ところで、近年、電子機器の小型化、ポータブル化に伴ない、小型のディスク装置の利用が急速に進みつつある。このため、ディスク装置に用いられるアクチュエータの小型化も進み、例えば、圧電薄膜を用いたピエゾ素子を利用して、小型の微動アクチュエータを実現した手法も提案されている。
【０００７】
図４は、従来の、圧電薄膜を用いたピエゾ素子による微動アクチュエータの一例を示した図である。図４に示すように、微動アクチュエータ９０の一端がヘッド支持機構９９の先端部分に固定されている。ピエゾ素子は、その中心材９１を介して二枚の圧電薄膜９２、９３を備えている。これら圧電薄膜９２、９３の外側には、電極９２ａ、９３ａがそれぞれメッキ等により形成され、それぞれ任意の向きに分極処理が施されている。ピエゾ素子は、以上のように構成されて、微動アクチュエータ９０として動作する。ピエゾ素子の電極９２ａ、９３ａに電圧が印加されると、圧電薄膜９３は伸張し、逆に圧電薄膜９２は縮小する。このように、圧電薄膜９２、９３の縮小、伸張作用による変位で、ピエゾ素子は、図４に示すように曲がることになる。すなわち、例えばピエゾ素子の先端部にヘッドを設置し、電圧を印加することで生じる変位により、ピエゾ素子の先端部のヘッドを動かすなどの動作が可能となる。言い換えれば、微動アクチュエータ９０は、このような動作を行うことで位置決め制御が可能となる。
【０００８】
このようなピエゾ素子は、同じ印加電圧に対して圧電薄膜の厚みが薄いほど、高い電界が得られる。よって、圧電薄膜９２、９３は、できるだけ薄い方が望ましい。一方、圧電薄膜９２、９３の機械的強度や電気的絶縁性は、その厚みが薄いほど低下する。このため、圧電薄膜９２、９３の厚みは、歪特性と機械的強度、絶縁特性等を総合的に評価したうえで決められる。すなわち、薄膜状に形成されている圧電薄膜９２，９３は、他方で非常に脆く、その取り扱い等によって、ひび等の欠陥が生じ易いという特性も有している。このため、圧電薄膜９２、９３に生じるひび等の欠陥を検出することが極めて重要となる。このような圧電薄膜９２、９３に生じるひび等の欠陥の検出には、金属顕微鏡などによる表面観察では非常に困難であるため、超音波探傷計が使用されている。また、ピエゾ素子の変位により生じる電流を検出し、この検出結果を表示することで、その異常を発見するという手法が提案されている（例えば、特開平１１−３５４８５２号公報）。
【０００９】
さらに、ピエゾ素子の製造工程において、圧電薄膜に不純物が混入することで、不純物の混入部分にこのような欠陥が生じ易くなる。不純物の混入による欠陥部分は、上記のようなひびを惹き起すほかに、絶縁破壊特性の劣化を惹き起すというような問題もある。すなわち、絶縁破壊特性が劣化すると、ピエゾ素子は十分な伸縮動作ができなくなり、微動アクチュエータとしての位置決め精度が低下したり、位置決め動作が不可能となったりする。このため、不純物の混入などで絶縁破壊特性が劣化することに対し、検査段階で圧電薄膜の欠陥部に対応する部分を絶縁破壊によって除去し、圧電薄膜の欠陥部には局所的に電圧が印加されないようにする手法も提案されている（例えば、特開２００１−８８３１０号公報）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例で説明した微動アクチュエータの欠陥を検出する手法や、欠陥部分を絶縁破壊によって除去する手法は、ピエゾ素子の検査段階で行われる。このため、圧電薄膜の内部に潜在的に存在し、検査段階では顕在化しないような潜在的欠陥については、検査段階で未然に流出を防止できなかった。さらに、潜在的欠陥を有したピエゾ素子が微動アクチュエータに用いられると、微動アクチュエータ自身の位置決め動作がその欠陥部分による劣化を加速し、短期間に変位特性の劣化が生じるという問題があった。
【００１１】
すなわち、圧電薄膜の内部で初期には顕在化しないような欠陥は、検査段階において捕らえることができない。一方、微動アクチュエータのような位置決め動作にピエゾ素子を利用した手法は機械的な歪を利用しているため、ピエゾ素子自体がその動作により機械的ストレスを頻繁に受ける状態にある。ピエゾ素子自体がこのような機械的ストレスを受けると、不純物などによる欠陥部分が増大するなど欠陥部分の変形が進行する。この過程が繰り返されることで、初期には顕在化しないような欠陥が、変位特性の劣化として顕在化する可能性がある。言い換えれば、検査段階において正常であっても、ピエゾ素子自体の変位の繰り返しが、不純物など欠陥部分による特性の劣化を加速し、正常な場合の寿命に比べて短寿命となる。
【００１２】
このように、ピエゾ素子を利用した微動アクチュエータは、コンデンサなどの電子部品と比較して、機械的な歪を利用している。このため、ピエゾ素子自体の変位の繰り返しが、初期段階では発見できないような欠陥による特性の劣化を加速させる。その結果、例えば、薄膜内の欠陥部分による静電容量や電気抵抗の低下が生じるなど、変位特性の劣化やさらにはピエゾ素子の破壊が発生してしまう可能性があった。このため、ヘッド位置決め装置を構成する微動アクチュエータに、潜在的な欠陥を有するピエゾ素子を使用してしまうと、短期間で位置決め精度が劣化したり、さらには位置決め動作が不能となるような問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたもので、ピエゾ素子の欠陥部分による微動アクチュエータの性能の劣化を検出し、また、劣化を検出したときには劣化した性能の回復を可能とし、これによって、長寿命の安定した位置決め制御が実現できるヘッド位置決め装置、およびこれを用いたディスク装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のヘッド位置決め装置は、ヘッド位置決め手段として、ピエゾ素子により微な位置決めを行う微動アクチュエータ部と、粗な位置決めを行う粗動アクチュエータ部とによるアクチュエータを備えたヘッド位置決め装置において、前記ピエゾ素子に発生する電圧を、劣化検出手段に設けた前記ピエゾ素子と縦続接続した抵抗器の両端に発生する電圧で検知し、測定した前記抵抗器の両端の電圧が正常なときの電圧値の範囲を超えたとき、前記ピエゾ素子の劣化を検出する劣化検出手段と、前記ピエゾ素子の前記電気特性の劣化が検出されたときには、前記ピエゾ素子に交流の高電圧を印加することで、前記ピエゾ素子の前記欠陥部分による前記微動アクチュエータ部の性能の劣化を回復させる性能回復手段とを有するものである。
【００１５】
この構成により、微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子が本ヘッド位置決め装置に組み込まれた状態で変位特性の劣化を惹き起しても、劣化検出手段は、この変位特性の劣化を電気特性の劣化として検出する。さらに、このような電気特性の劣化が生じた場合には、性能回復手段は、高電圧をピエゾ素子に印加する。これにより、微動アクチュエータ部の性能の劣化に対して、その回復を可能としている。すなわち、劣化検出手段は、ヘッド位置決め装置の起動時などあらかじめ設定したときに、微動アクチュエータ部の電気特性を測定する。さらに、この測定結果に基づいて微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子の劣化の有無を検出する。劣化が検出された場合には、性能回復手段で生成された高電圧を、所定の期間ピエゾ素子に印加する。その結果、劣化の原因がピエゾ素子内の電気的ショートや絶縁破壊特性の劣化によるとき、印加した高電圧によりその原因を除去することができる。従って、本発明によれば、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能としているので、長寿命の安定した位置決め制御を実現できる。
【００１６】
また、本発明のヘッド位置決め装置は、上記劣化検出手段が、ピエゾ素子に流れる電流を電気特性として測定し、測定した前記電流の電流値が、正常なときの電流値の範囲を超えたとき、ピエゾ素子の欠陥部分による微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出したとする構成である。
【００１７】
この構成により、劣化検出手段は、ヘッド位置決め装置の起動時などあらかじめ設定したときに、微動アクチュエータ部に流れる電流値を検出する。さらに、この電流値に基づいて微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子の劣化の有無を検出する。劣化が検出された場合には、性能回復手段で生成された高電圧を、所定の期間ピエゾ素子に印加する。その結果、劣化の原因がピエゾ素子内の電気的ショートや絶縁破壊特性の劣化によるとき、印加した高電圧によりその原因を除去することができる。従って、本発明によれば、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能としているので、長寿命の安定した位置決め制御を実現できる。
【００１８】
また、本発明のヘッド位置決め装置は、上記劣化検出手段が、ピエゾ素子の静電容量を電気特性として測定し、測定した静電容量が、正常なときの静電容量の範囲を超えたとき、ピエゾ素子の欠陥部分による微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出したとする構成である。
【００１９】
この構成により、劣化検出手段は、ヘッド位置決め装置の起動時などあらかじめ設定したときに、微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子の静電容量を検出する。さらに、この静電容量に基づいて微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子の劣化の有無を検出する。劣化が検出された場合には、性能回復手段で生成された高電圧を、所定の期間ピエゾ素子に印加する。その結果、劣化の原因がピエゾ素子内の絶縁破壊特性などの劣化によるとき、印加した高電圧によりその原因を除去することができる。従って、本発明によれば、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能としているので、長寿命の安定した位置決め制御を実現できる。
【００２０】
また、本発明のヘッド位置決め装置は、ピエゾ素子の欠陥部分による微動アクチュエータ部の性能の劣化が検出されたときには、上記性能回復手段が、ピエゾ素子に交流の高電圧を印加する構成である。
【００２１】
この構成により、直流の高電圧をピエゾ素子に加えた場合に比べて、交流の高電圧を加えることで、高電圧によりピエゾ素子に与えるストレスを軽減しており、高電圧の印加による微動アクチュエータ部の性能の劣化を防止することができる。
【００２２】
また、本発明のヘッド位置決め装置は、微動アクチュエータ部を構成するピエゾ素子が、圧電薄膜により構成される。
【００２３】
この構成により、小型の微動アクチュエータ部が実現できるとともに、劣化検出手段、および性能回復手段により、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能とした長寿命の安定した位置決め制御が可能なヘッド位置決め装置が実現できる。
【００２４】
また、本発明のディスク装置は、上記ヘッド位置決め装置を有した構成である。
【００２５】
この構成により、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータ部の性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能とした、長寿命の安定したディスク装置が実現できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるヘッド位置決め装置の実施の形態について、磁気ディスク装置を例にとり、図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態であるヘッド位置決め装置の構成図である。
【００２８】
図１において、ディスク状の記録媒体の一つである磁気ディスク１１（以下ディスクと呼ぶ）に情報の記録再生を行う磁気ヘッド１２（以下ヘッドと呼ぶ）は、ヘッドスライダ１３の先端部分に一体的に取り付けられている。ヘッドスライダ１３は、微動アクチュエータ部としての微動アクチュエータ５２の先端部分に搭載され、さらに微動アクチュエータ５２は、ヘッド支持機構１４の先端部に連結されている。ヘッド支持機構１４は、磁気ディスク装置本体に設けた回転軸を中心として粗動アクチュエータ部としての粗動アクチュエータ５１により駆動され、微動アクチュエータ５２と協働してヘッド１２の位置決めを行う。このように、本ヘッド位置決め装置での位置決め機構の構成は、ヘッド位置決め手段として、粗動アクチュエータ５１と微動アクチュエータ５２との二重アクチュエータを備えた構成である。粗動アクチュエータ５１は、ボイスコイルモータなどによりヘッド支持機構１４を回転駆動することで、先端部分のヘッド１２を動かし、主としてシーク動作や複数のトラックジャンプなどの大きな移動のために使用される。一方、微動アクチュエータ５２は、ピエゾ素子などの圧電素子あるいは電歪素子（以下ピエゾ素子と呼ぶ）により構成される。これにより、微動アクチュエータ５２は、可動範囲は狭いが広帯域な位置制御をすることで、速い応答性で先端のヘッド１２を動かし、主としてトラック追従や１トラックのジャンプなどの高速で微小な位置決めに使用される。このように位置決めされたヘッド１２は、回転操作機構１７により回転するディスク１１に対して情報の記録再生を行う。
【００２９】
また、本ヘッド位置決め装置での位置決め機構は、制御部１６からの制御信号に応じて駆動され位置決めする。制御部１６は、微動アクチュエータ５２の変位量に応じた相対変位信号ｙ２、位置検出部６０で生成された現在位置信号ｙ、および所要の位置決め動作をさせるため指示された目標位置信号ｒなどに基づいて制御信号を生成する。位置検出部６０は、ディスク１１に記録されたサーボ情報をヘッド１２から読み出し、このサーボ情報に基づいてヘッド１２の現在位置を示す現在位置信号ｙを生成する。また、相対位置検出部６１は、微動アクチュエータ５２の変位量に対応した変位検出信号ｘを入力信号とし、上記変位量に応じた相対変位信号ｙ２を生成する。
【００３０】
位置決め制御部６２は、現在位置信号ｙと磁気ディスク装置全体を制御するコントローラ１０から指示された目標位置信号ｒとにより、目標位置までの位置誤差を示す位置誤差信号を生成する。さらに、位置決め制御部６２は、位置誤差信号、および相対変位信号ｙ２に対して所定の伝達特性のフィルタ処理、および増幅処理等を行い、粗動アクチュエータ５１を制御する粗動制御信号ｕ１、および微動アクチュエータ５２を制御する微動制御信号ｕ２を生成する。粗動駆動部６８は、粗動制御信号ｕ１を入力し、粗動制御信号ｕ１に応じて粗動アクチュエータ５１を駆動できる粗動駆動信号ｄ１に変換し、粗動駆動信号ｄ１により粗動アクチュエータ５１を駆動する。微動駆動部６９は、微動制御信号ｕ２を入力し、微動制御信号ｕ２に応じて微動アクチュエータ５２を駆動できる微動駆動信号ｄ２に変換し、微動駆動信号ｄ２により微動アクチュエータ５２を駆動する。このように、制御部１６は、粗動駆動信号ｄ１により粗動アクチュエータ５１を駆動することで粗なヘッド１２の位置決めを行い、微動駆動信号ｄ２により微動アクチュエータ５２を駆動することで微なヘッド１２の位置決めを行う。
【００３１】
さらに、本ヘッド位置決め装置は、微動アクチュエータ５２の位置決め性能の劣化、すなわちピエゾ素子の変位特性の劣化を検出する劣化検出手段としての劣化検出部６３、この劣化が検出されたときにその劣化を回復させるための性能回復手段としての性能回復部６４を具備している。劣化検出部６３は、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子に流れる電流の量に対応した特性検知信号ｖを入力する。すなわち、本ヘッド位置決め装置は、ピエゾ素子の電気特性の変化、特にその劣化状態を検出するために、ピエゾ素子に流れる電流を電圧に変換した特性検知信号ｖとして測定している。劣化検出部６３は、この特性検知信号ｖと所定の基準値を示す基準電圧信号とを比較し、この特性検知信号ｖが基準電圧信号による基準値を越えるとき劣化の発生を検出したと判断する。このように、劣化検出部６３は、特性検知信号ｖによりピエゾ素子の変位特性の劣化状態を検査し、この検査結果に基づく劣化検出信号ｄｅｔを出力する。性能回復部６４は、劣化検出信号ｄｅｔを入力し、劣化検出信号ｄｅｔが劣化検出を示すとき、ピエゾ素子の劣化した特性を回復させるための高電圧信号ｈｖを出力する。逆に、性能回復部６４は、劣化検出信号ｄｅｔが劣化検出を示さないときは、この高電圧信号ｈｖを出力しない。また、微動駆動部６９は、微動駆動信号ｄ２を出力する機能に加えて、特性検知信号ｖによる特性検査のために所定の電圧を発生する機能や、特性の劣化を回復させるために上記高電圧信号ｈｖを出力する機能も有している。これら微動駆動部６９の各機能は、磁気ディスク装置全体を制御するコントローラ１０からの切替指示信号ｃｎｔにより制御される。すなわち、微動駆動部６９は、コントローラ１０からの切替指示信号ｃｎｔに応じて、微動アクチュエータ５２を駆動する微動駆動信号ｄ２や高電圧信号ｈｖなどを出力する。
【００３２】
以上、本ヘッド位置決め装置は、このような劣化検出部６３、性能回復部６４、および微動駆動部６９を有することで、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子の変位特性が劣化したことを検出し、このような特性の劣化が生じた場合には、ピエゾ素子の劣化特性の回復、すなわち微動アクチュエータ５２の劣化性能の回復を行うことを可能としている。
【００３３】
以下、本実施の形態のヘッド位置決め装置によれば、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子の劣化を検出し、劣化を検出した場合にはピエゾ素子の劣化した特性を回復させることが可能となる動作について説明する。
【００３４】
劣化検出部６３は、ピエゾ素子の劣化を検査するため、ピエゾ素子に流れる電流を電圧に変換した特性検知信号ｖとして検出する。すなわち、ここでは、ピエゾ素子の電気特性としてのピエゾ素子に流れる電流の量を測定している。また、この電流の量を検出するため、コントローラ１０は、切替指示信号ｃｎｔを通じて微動駆動部６９に、微動駆動部６９より所定の一定電圧値の信号を出力するよう指示する。なお、このような劣化検出、および性能回復を行うタイミングは、例えば磁気ディスク装置の起動時毎に行うなど、所定のタイミングがコントローラ１０に設定されている。このタイミングに合せて、コントローラ１０は、劣化検出、および性能回復の動作を指示する。劣化検出部６３は、この一定電圧値の信号をピエゾ素子に印加したとき流れる電流の量を検出する。また、劣化検出部６３は、特性検知信号ｖで示される電流値が所定の範囲であるかどうかを検査する。劣化検出部６３は、この検査結果により電流値が所定の範囲外のときピエゾ素子が劣化したと判定し、劣化検出信号ｄｅｔを通じて性能回復部６４、およびコントローラ１０にその判定結果である劣化検出を通知する。すなわち、ピエゾ素子が正常である場合、特性検知信号ｖで示される電流値は、正常値としてあらかじめ定めた所定の範囲内にある。しかし、ピエゾ素子の電気特性の劣化が生じると、この劣化により電流の量も変化し、電流値は所定の範囲外となる。劣化検出部６３は、このようにしてピエゾ素子の劣化を検出し、検出したことを通知することで、劣化検出手段としての動作を行う。
【００３５】
また、性能回復部６４は、所定の高電圧値をもつ高電圧信号ｈｖを生成し、劣化検出部６３より劣化検出の通知があったとき、高電圧信号ｈｖを微動駆動部６９に出力する。さらに、コントローラ１０は、劣化検出部６３より劣化検出の通知があったとき、微動駆動部６９より上記高電圧信号ｈｖを出力するよう、切替指示信号ｃｎｔを通じて微動駆動部６９に指示する。このように、劣化が検出されたとき、ピエゾ素子は、性能回復部６４で生成した高電圧信号ｈｖが微動駆動部６９を経由して印加されることで、性能回復手段としての動作が行われる。
【００３６】
一方、劣化検出部６３は、検査結果により特性検知信号ｖで示される電流値が所定の範囲内であるときは、劣化なしと判定し、劣化検出信号ｄｅｔを通じて性能回復部６４、およびコントローラ１０にその判定結果である劣化なしを通知する。劣化なしの場合、コントローラ１０は、微動駆動部６９より微動駆動信号ｄ２を出力するよう、切替指示信号ｃｎｔを通じて微動駆動部６９に指示する。これにより、本ヘッド位置決め装置は、ヘッド１２の位置決め動作を開始する。
【００３７】
以上のような動作を行うことで、本ヘッド位置決め装置は、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子が本ヘッド位置決め装置に組み込まれ、使用される状態であっても、ピエゾ素子の劣化を検出し、その劣化が検出されれば、その劣化を回復させることが可能となる。このように、本ヘッド位置決め装置は、ピエゾ素子がヘッド位置決め装置に組み込まれた後にでも、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子の状態を定期的に検査可能としている。さらに、検査の結果により劣化の発生が確認されると、その劣化の回復をも可能としている。しかも、劣化を回復させるための高電圧信号ｈｖは、その劣化が確認されたときのみ印加するので、高電圧信号ｈｖによるストレスでの劣化を加速させることもない。
【００３８】
ところで、上述したように、圧電素子であるピエゾ素子は、検査段階では顕在化しないような潜在的欠陥を有している場合がある。このような潜在的欠陥を有したピエゾ素子が微動アクチュエータに用いられると、微動アクチュエータ自身の位置決め動作がその欠陥部分へのストレスとなり、その欠陥部分が増大するなどの変形が生じる。このような欠陥部分としては、ピエゾ素子を構成する圧電薄膜内のピンホールや、圧電薄膜の形成時に混入した不純物などがある。このような原因による欠陥は、その欠陥部分が増大するなど変形していく過程でひびや電気的ショートとなって顕在化する。また、このような欠陥を有したピエゾ素子が高湿度の環境にさらされると、結露が生じ、ピンホールやひびに水分が侵入し、やはり変位特性の劣化を惹き起すことがある。
【００３９】
本ヘッド位置決め装置における劣化検出部６３は、以上のような過程で顕在化したひびや電気的ショートなどによる劣化を検出するため、ピエゾ素子を流れる微小な電流を利用している。さらに、本ヘッド位置決め装置は、電気的ショートとして劣化が顕在化した場合、性能回復部６４で生成した高電圧信号ｈｖを微動駆動部６９から微動アクチュエータ５２に印加することで、ピエゾ素子内の電気的ショート部分を焼き切るような動作を行う。また、本ヘッド位置決め装置は、欠陥部分による絶縁破壊特性の劣化に対しても、高電圧信号ｈｖを微動アクチュエータ５２に印加することで、欠陥近辺の電極を局所的に除去し、絶縁破壊特性の劣化による影響を防いでいる。さらに、結露により変位特性の劣化が惹き起されるような場合、高電圧信号ｈｖを印加することでピエゾ素子を自己発熱させ、水分の影響を取り除くことも可能である。なお本発明は、変位特性の劣化が検出されたときのみ高電圧信号ｈｖを印加するので、高電圧信号ｈｖの印加の頻度は低く抑えられ、高電圧信号ｈｖによるストレスでの劣化が加速されることはない。
【００４０】
以上、本ヘッド位置決め装置は、容易に実現できる劣化検出部６３、性能回復部６４、および微動駆動部６９を具備している。これにより、本ヘッド位置決め装置は、ピエゾ素子の欠陥部分により惹き起される微動アクチュエータの性能の劣化を検出し、また劣化が検出されたときには、劣化した性能の回復を可能としているので、長寿命の安定した位置決め制御が実現できる。
【００４１】
図２は、本ヘッド位置決め装置における制御部１６のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。図１の構成要素に対応する構成要素については、同一の符号を付している。また、要点をわかりやすくするため、制御部１６より微動アクチュエータ５２のピエゾ素子５２０を駆動する構成例としている。
【００４２】
図２において、劣化検出部６３は、所定の基準値を示す基準電圧信号を出力する基準値回路６３１、抵抗器６３２、および基準値回路６３１からの基準電圧信号と抵抗器６３２の一端の特性検知信号ｖとを比較する比較器６３３により構成される。また、ピエゾ素子５２０の劣化を検出するときには、微動駆動部６９は、コントローラ１０からの切替指示信号ｃｎｔの指示により、所定の信号レベルの検査信号ｔをピエゾ素子５２０に対して印加している。このとき、劣化検出部６３は、ピエゾ素子を流れる電流の量に対応した特性検知信号ｖを入力する。すなわち、抵抗器６３２の一端はピエゾ素子５２０の一端に接続され、抵抗器６３２の他端は接地されており、ピエゾ素子５２０と抵抗器６３２とが縦続接続されている。これにより、劣化検出部６３は、検査信号ｔの印加で抵抗器６３２に流れる電流により生じる抵抗器６３２両端間の電圧を特性検知信号ｖとして入力する。
【００４３】
例えば、磁気ディスク装置の起動時などあらかじめ設定したときに、微動駆動部６９より、所定の一定信号レベルの検査信号ｔとして、１ボルトの一定電圧を、縦続接続したピエゾ素子５２０と抵抗器６３２に印加する。通常、圧電薄膜を用いて構成したピエゾ素子では、正常時の抵抗値がおよそ１０メガオームである。抵抗器６３２の抵抗値を１０キロオームとすると、抵抗器６３２の両端の電圧は約１ミリボルトとなる。ところが、ピエゾ素子５２０に微小な電気的ショートが発生した場合、ピエゾ素子５２０の抵抗値は、１メガオーム以下、例えば１０キロオーム程度にまで低下する。この場合の、抵抗器６３２の両端間の電圧は０．５ボルト程度となる。劣化検出部６３は、このような原理を利用して電気的ショートなどの劣化を検出する。
【００４４】
比較器６３３は、抵抗器６３２両端の特性検知信号ｖと基準値回路６３１からの出力信号を比較し、特性検知信号ｖが基準値回路６３１からの出力信号のレベルを超えたとき劣化検出と判定する。すなわち、本具体例では、特性検知信号ｖの正常値の範囲としては、ゼロレベル以上かつ基準値回路６３１からの基準電圧信号のレベル以下としている。比較器６３３は、この判定結果を劣化検出信号ｄｅｔとして性能回復部６４、およびコントローラ１０に劣化の有無を通知する。
【００４５】
性能回復部６４は、高電圧を発生する高電圧発生器６４１、およびスイッチ６４２により構成される。高電圧発生器６４１は、ピエゾ素子５２０に生じた電気的ショートの原因となる要素を焼き切るような高電圧信号ｈｖを生成する。高電圧信号ｈｖは、ピエゾ素子５２０自体の破壊を防ぐため、電圧値はピエゾ素子５２０の分解電圧以下であり、また、１キロヘルツから１０キロヘルツまでの交流信号であることが好ましい。スイッチ６４２は、劣化検出部６３より劣化検出の通知があったとき、性能回復部６４より高電圧信号ｈｖを出力する動作を行う。
【００４６】
微動駆動部６９は、微動制御信号ｕ２を微動駆動信号ｄ２に変換する駆動回路６９１、ピエゾ素子５２０を流れる電流を検出するための所定の一定信号レベルの検査信号ｔを出力する定電圧発生器６９２、およびコントローラ１０からの切替指示信号ｃｎｔの指示により出力する信号を選択するセレクタ６９３により構成される。セレクタ６９３は、通常の位置決め動作を行うとき、コントローラ１０からの指示により駆動回路６９１の出力を選択し、位置決めのための微動駆動信号ｄ２をピエゾ素子５２０、すなわち微動アクチュエータ５２に出力し、位置決め制御が実行される。しかし、例えば磁気ディスク装置の起動時などあらかじめ設定したときには、セレクタ６９３は、定電圧発生器６９２の出力を選択する。これにより、ピエゾ素子５２０に流れる電流を検出するため、微動駆動部６９は、所定の一定な電圧値の検査信号ｔを出力する。この一定な電圧を利用して、劣化検出部６３は、ピエゾ素子５２０の劣化発生の検出を行う。また、劣化の発生が検出された場合、コントローラ１０からの切替指示信号ｃｎｔは、所定の期間セレクタ６９３に対し高電圧信号ｈｖを選択するよう指示する。これにより、微動駆動部６９は、高電圧信号ｈｖをピエゾ素子５２０に印加し、電気的ショート部分を焼き切るような動作等を行う。
【００４７】
以上、図２に示すような制御部１６の構成により、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子５２０が潜在的な欠陥を有していても、この欠陥により惹き起される微動アクチュエータ５２の性能の劣化を検出し、また劣化が検出されたときには、劣化した性能の回復を可能とし、これによって、長寿命の安定した位置決め制御が実現できる。
【００４８】
図３は、本ヘッド位置決め装置における制御部１６の他の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図２の構成要素に対応する構成要素については、同一の符号を付しており、また、制御部は制御部２６で示す。さらに、要点をわかりやすくするため、制御部２６より、微動アクチュエータ５２のピエゾ素子５２０を駆動する構成例としている。本制御部２６は、位置決め制御、およびピエゾ素子５２０の劣化の検出や、劣化の回復をマイクロプロセッサを用いたデジタル処理を利用しているところが、図２で説明した制御部１６と異なっている。すなわち、制御部２６は、図２で説明した制御部１６と構成は異なっているが、ヘッド位置決め装置として同一の動作を行い同一の効果を得ることができる。
【００４９】
図３において、制御部２６は、マイクロプロセッサ２６０、メモリ２６１、ＡＤ変換器２６３、ＡＤ変換器２６４、ＤＡ変換器２６５、ＤＡ変換器２６６、駆動回路６８１、駆動回路６９１、およびこれらのデータ通信を行う共通バス２６９を有している。また、メモリ２６１には、ヘッド１２の位置決め制御を行い、さらにピエゾ素子５２０の劣化の検出や回復を行う制御プログラム２６２が格納されている。マイクロプロセッサ２６０は、この制御プログラム２６２を読み取って実行することにより、位置決め制御や、ピエゾ素子５２０の劣化の検出や回復を行うように機能する。
【００５０】
このような構成により、マイクロプロセッサ２６０は、制御プログラム２６２を順次読み取り、読み取った内容に従って実行する。特に、ピエゾ素子５２０の劣化の検出や回復を行うように機能させるための手順は、次に述べる各ステップで実現される。
【００５１】
ステップ１としては、切替指示信号ｃｎｔを通じて定電圧発生器６９２からの検査信号ｔをピエゾ素子５２０に出力するよう指示する。
【００５２】
ステップ２としては、特性検知信号ｖをデジタルデータに変換した特性検知データとして読み込む。なお、制御部１６と同様に、特性検知信号ｖは抵抗器６３２の一端およびピエゾ素子５２０の一端に接続され、抵抗器６３２の他端は接地されている。これにより、抵抗器６３２の両端間には、微動アクチュエータ５２のピエゾ素子５２０を流れる電流が電圧として現れる。この電圧は、特性検知信号ｖとして、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換器２６４に入力され、マイクロプロセッサ２６０は、共通バス２６９を介して特性検知データとして読み込む。
【００５３】
ステップ３としては、特性検知データの値が所定の値の範囲に入っているか判定し、所定の値の範囲に入ってない場合は劣化が発生したと記憶する。
【００５４】
ステップ４としては、ステップ３の判定結果に基づき、劣化が発生している場合は、ステップ５に進む。劣化が発生していない場合は、ステップ８に進む。
【００５５】
ステップ５としては、切替指示信号ｃｎｔを通じて高電圧発生器６４１からの高電圧信号ｈｖをピエゾ素子５２０に出力するよう指示する。この動作を所定の期間、あるいは所定の回数続ける。
【００５６】
ステップ６としては、特性検知データの値が所定の値の範囲に入っているか判定し、所定の値の範囲に入ってない場合は劣化修復不能と記憶する。
【００５７】
ステップ７としては、ステップ６の判定結果に基づき、劣化修復不能の場合は、ディスク装置全体を管理するメインプログラムに戻る。劣化修復済みの場合は、ステップ８に進む。
【００５８】
ステップ８としては、切替指示信号ｃｎｔを通じて駆動回路６９１からの微動駆動信号ｄ２をピエゾ素子５２０に出力するよう指示する。なお、微動駆動信号ｄ２を生成するための微動制御データは、マイクロプロセッサ２６０が位置決め制御を行うプログラムを実行することで生成される。生成された微動制御データは、デジタルデータをアナログ信号に変換するＤＡ変換器２６６により微動制御信号ｕ２に変換される。このようにして微動駆動信号ｄ２が出力される。
【００５９】
ステップ９で、メインプログラムに戻る。
【００６０】
メインプログラムは、劣化修復不能ではない場合、位置決め制御を行うプログラムを呼び出し、マイクロプロセッサ２６０による位置決め制御処理が行われる。
【００６１】
以上、図３に示すような制御部２６の構成により、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子５２０が潜在的な欠陥を有していても、この欠陥により惹き起される微動アクチュエータ５２の性能の劣化を検出し、また劣化が検出されたときには、劣化した性能の回復を可能とし、これによって、長寿命の安定した位置決め制御が実現できる。
【００６２】
なお、本発明において、微動アクチュエータ５２の位置決め性能の劣化を検出する劣化検出部６３は、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子５２０に流れる電流を利用して劣化を検出したが、例えば他の電気特性として、劣化による静電容量の変化を利用する方法などでもよい。すなわち、ピエゾ素子は一種のコンデンサであるため、例えば劣化の検出を行うとき、ピエゾ素子を用いて共振回路を構成し、この共振回路の周波数を測定することで、間接的に劣化による静電容量の変化を測定し、このようにしてピエゾ素子の劣化を検出する構成なども可能である。
【００６３】
また、本ヘッド位置決め装置を、情報が記録再生されるディスク１１、ディスク１１を回転操作する回転操作機構１７、ディスク装置全体を制御するコントローラ１０、およびこれらを組み込む本体と、一体化して組み合わすことにより、微動アクチュエータ５２を構成するピエゾ素子が潜在的な欠陥を有していても、この欠陥により惹き起される微動アクチュエータ５２の性能の劣化を検出し、また劣化が検出されたときには、劣化した性能の回復を可能とした、長寿命の安定した位置決め制御を実現するディスク装置が実現できる。
【００６４】
また、本発明において、ヘッド１２は情報の記録再生を行うヘッド１２として説明したが、一つのヘッドで情報の記録と再生とを行う構成であっても、あるいはヘッドスライダ１３に二つのヘッドを有し、一方が記録、他方が再生を行う構成であってもよい。
【００６５】
また、本発明において、ディスク１１の片面に記録や再生を行う例を挙げて説明したが、ディスク１１の両面に記録や再生を行うためのヘッド位置決め装置、およびディスク装置であっても、あるいは複数のディスクを有して一括して回転させ記録や再生を行うためのヘッド位置決め装置、およびディスク装置であってもよい。
【００６６】
また、本発明において、磁気ディスク装置を例として説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば光りヘッドを利用した形態の光ディスク装置などにも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヘッド位置決め装置は、微動アクチュエータの位置決め性能の劣化を検出する劣化検出手段としての劣化検出部、この劣化が検出されたときにその劣化を回復させるための性能回復手段としての性能回復部を具備している。また、微動駆動部は、微動駆動信号を出力する機能に加えて、劣化を検出するための所定の電圧を発生する機能や、その劣化を回復させるための高電圧信号を出力する機能も有している。これにより、微動アクチュエータを構成するピエゾ素子が本ヘッド位置決め装置に組み込まれた状態で変位特性の劣化を惹き起しても、ピエゾ素子の劣化を電気特性の劣化として劣化検出部で検出し、さらに、このような特性の劣化が生じた場合には、性能回復部からの高電圧の信号をピエゾ素子に印加することでその劣化に対して回復が可能である。
【００６８】
すなわち、劣化検出部は、磁気ディスク装置の起動時などあらかじめ設定した時に、微動アクチュエータを構成するピエゾ素子に流れる電流値、あるいはピエゾ素子の静電容量を検出する。さらに、この電流値、あるいは静電容量に基づいて微動アクチュエータを構成するピエゾ素子の劣化の有無を検査する。劣化があると判定した場合には、性能回復部で生成された高電圧信号を、微動駆動部を介して、所定の期間ピエゾ素子に印加する。その結果、劣化の原因がピエゾ素子内の電気的ショートや絶縁破壊特性の劣化によるとき、高電圧信号によりその原因を除去することができる。すなわち、顕在化した位置決め性能の劣化に対して、その劣化の原因を除去でき、劣化した位置決め性能の回復を図ることが可能となる。従って、本発明によれば、ピエゾ素子の潜在的な欠陥により惹き起される微動アクチュエータの性能の劣化を検出し、また、劣化が検出された場合には劣化した性能の回復を可能とし、これによって、長寿命の安定した位置決め制御を実現するヘッド位置決め装置、およびこれを用いたディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘッド位置決め装置を含む磁気ディスク装置の構成図
【図２】本発明のヘッド位置決め装置の制御部の具体的なブロック図
【図３】本発明のヘッド位置決め装置の制御部の他の具体的なブロック図
【図４】従来の圧電薄膜で構成されたピエゾ素子による微動アクチュエータを示す図
【符号の説明】
１０  コントローラ
１１  ディスク
１２  ヘッド
１３  ヘッドスライダ
１４  ヘッド支持機構
１６，２６  制御部
５１  粗動アクチュエータ
５２，９０  微動アクチュエータ
６０  位置検出部
６１  相対位置検出部
６２  位置決め制御部
６３  劣化検出部
６４  性能回復部
６８  粗動駆動部
６９  微動駆動部
９１  中心材
９２，９３  圧電薄膜
９２ａ，９３ａ  電極
９９  ヘッド支持機構
２６０  マイクロプロセッサ
２６１  メモリ
２６２  制御プログラム
２６３，２６４  ＡＤ変換器
２６５，２６６  ＤＡ変換器
２６９  共通バス
５２０  ピエゾ素子
６３１  基準値回路
６３２  抵抗器
６３３  比較器
６４１  高電圧発生器
６４２  スイッチ
６８１，６９１  駆動回路
６９２  定電圧発生器
６９３  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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