(57)【要約】【課題】配線が簡便で、低電圧で変位量の大きい圧電アクチュエータ素子とその駆動方法を得る。【解決手段】圧電薄膜の両面に第一の電極と第二の電極を備えるとともに圧電薄膜が第一の電極から第二の電極方向に分極されて設けられた圧電体素子を並列に接続した第一の圧電体素子ユニットと第二の圧電体素子ユニットとを備え、これらの圧電体素子ユニットを直列あるいは並列に接続し、直列あるいは並列に接続した両端に電圧を印加することで、２端子のみで駆動が可能であり、さらに駆動電源の数を削減でき、小型で低電力駆動が可能な圧電アクチュエータ素子を実現できる。【選択図】  図１
2004281651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に第１の電極と第２の電極とを有し、前記第１の電極から前記第２の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を前記第２の電極同士を対向させて積層した第１の圧電体素子ユニットと、両面に第３の電極と第４の電極とを有し、前記第３の電極から前記第４の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を前記第４の電極同士を対向させて積層した第２の圧電体素子ユニットとを備え、
前記第１の圧電体素子ユニットの前記第２の電極側と前記第２の圧電体素子ユニットの前記第４の電極側とを短絡接続するとともに、前記第１の圧電体素子ユニットの前記第１の電極側と前記第２の圧電体素子ユニットの前記第３の電極側とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする圧電アクチュエータ素子。
【請求項２】
両面に第１の電極と第２の電極とを有し、前記第１の電極から前記第２の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を前記第２の電極同士を対向させて積層した第１の圧電体素子ユニットと、両面に第３の電極と第４の電極とを有し、前記第３の電極から前記第４の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を前記第４の電極同士を対向させて積層した第２の圧電体素子ユニットとを備え、
前記第１の圧電体素子ユニットの前記第１の電極側と前記第２の圧電体素子ユニットの前記第４の電極側とを接続するとともに、前記第１の圧電体素子ユニットの前記第２の電極側と前記第２の圧電体素子ユニットの前記第３の電極側とを接続し、前記第１の電極または前記第４の電極と前記第２の電極または前記第３の電極とに電圧を印加することを特徴とする圧電アクチュエータ素子。
【請求項３】
分極方向が同一の一対の圧電体素子を並列に接続した第１の圧電体素子ユニットよりなる第１駆動回路と、
分極方向が前記第１の圧電体素子ユニットと逆方向の一対の圧電体素子を並列に接続した第２の圧電体素子ユニットよりなる第２駆動回路と、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを直列に接続する第３駆動回路とを備え、
前記第３駆動回路の両端にそれぞれ逆位相の電圧を印加して前記第１の圧電体素子ユニットおよび前記第２の圧電体素子ユニットを駆動することを特徴とする圧電アクチュエータ素子の駆動方法。
【請求項４】
分極方向が同一の一対の圧電体素子を並列に接続した第１の圧電体素子ユニットよりなる第１駆動回路と、
分極方向が前記第１の圧電体素子ユニットと逆方向の一対の圧電体素子を並列に接続した第２の圧電体素子ユニットよりなる第２駆動回路と、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを並列に接続する第３駆動回路とを備え、
前記第３駆動回路の両端にそれぞれ電圧を印加して前記第１の圧電体素子ユニットおよび前記第２の圧電体素子ユニットを駆動することを特徴とする圧電アクチュエータ素子の駆動方法。
【請求項５】
第３駆動回路の両端に印加する電圧がそれぞれ逆位相であることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ素子の駆動方法。
【請求項６】
第３駆動回路の片側が接地されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加すると伸縮する特性を備えた圧電材料により形成したアクチュエータ素子に関し、特にディスク装置におけるヘッド位置決め機構に用いられる圧電アクチュータ素子とその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク装置は、近年のヘッド素子などの改善によりトラックに沿った線記録密度が向上している。これに伴いトラックに垂直方向の記録密度の向上が重要になり、より微細なトラックピッチを実現することが求められてきている。幅の狭いトラックに正確にヘッド素子を追従させるためには、ヘッド素子を微少に移動させる機構が必要である。
【０００３】
磁気ディスク型情報記録再生装置（磁気ディスク装置）では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うための磁気ヘッドがヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（ＶＣＭとよぶ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めされた磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかしながら、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、副アクチュエータとして圧電体素子であるＰＺＴを用いた微少位置決め手段を付加してヘッドスライダを微少駆動させ、高速、高精度の位置決めを行う方法が提案されている。圧電体素子としてはセラミック積層タイプの厚膜タイプや薄膜タイプがあり、特に薄膜タイプの圧電体素子を用いた例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図８は、従来のこのような磁気ディスク装置のアクチュエータアームに設けられた圧電アクチュエータ素子を用いた副アクチュエータの概略を示す平面図であり、図９は図８のＤ−Ｄ断面図を示している。圧電アクチュエータ素子１００は、ともに薄膜圧電体で形成され、それぞれが鏡面対称形状に配置された第１の圧電体素子ユニット１００ａと第２の圧電体素子ユニット１００ｂとが一対となって、アクチュエータアーム１４０を構成するフレキシブル基板を構成する樹脂基板１２２に接着固定されている。第１の圧電体素子ユニット１００ａと第２の圧電体素子ユニット１００ｂのうちの片方が伸長する方向（矢印Ｅ）に変位し、一方が収縮する方向（矢印Ｄ）に変位することによって、先端に設けられたヘッドスライダ１０１を微少に回転させ、ヘッドスライダ１０１の先端に取り付けられた磁気ヘッド１３０を微少移動させている。また、図９に示すように、第１の圧電体素子ユニット１００ａおよび第２の圧電体素子ユニット１００ｂは、第１の薄膜圧電体１１１ａおよび第２の薄膜圧電体１１１ｂとが積層配置された２層構造を有している。第１の薄膜圧電体１１１ａの上側には第１電極１１２ａが、また下側には第２電極１１２ｂが形成されている。同様に第２の薄膜圧電体１１１ｂは、第１の薄膜圧電体１１１ａの下部に配置され、その両面には第３電極１１２ｃと第４電極１１２ｄとが設けられている。第２電極１１２ｂと第３電極１１２ｃとは接着剤１１３で接着されている。また、それぞれ第１の圧電体素子ユニット１００ａ、第２の圧電体素子ユニット１００ｂの端部には、電極端子部を形成するためのビアホール部１１４、１１５と端子接続部１１６、１１７が設けられている。図９に示すようにビアホール部１１４、１１５は、第２電極１１２ｂと第３電極１１２ｃとを短絡するための端子接続部１１６、１１７を形成するためのものであり、端子線１１８により共通電極としての接地電極１１９に接続されている。一方、第１の圧電体素子ユニット１００ａの第１電極１１２ａと第４電極１１２ｄとは端子線１２０に接続されて電圧印加手段１２１ａによって所定の電圧が印加されている。またさらに、第２の圧電体素子ユニット１００ｂの第１電極１１２ａと第４電極１１２ｄとが端子線１２０に接続されて電圧印加手段１２１ｂによって所定の電圧が印加されている。また、これらの第１の圧電体素子ユニット１００ａと第２の圧電体素子ユニット１００ｂはアクチュエータアーム１４０のフレキシブル基板の、樹脂のみの基板が構成されている樹脂基板１２２に接合されて搭載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３４８０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような副アクチュエータを構成する圧電アクチュエータ素子としては、小型、軽量であることはもちろんであるが、特に小型ディスク装置用としては、圧電アクチュエータ素子の配線数を減らして組み立て性を向上させることやその製造プロセスが簡便であること、さらにより低電圧駆動として圧電体素子のマイグレーションを抑制することなどが要求される。
【０００７】
従来では、これらの要求を満たすことができないといった課題を有していた。すなわち、セラミック積層の厚膜タイプを実際に圧電素子として使用する際には、分極の乱れ（反転など）を防止するために正極方向のみに電圧印加する図１０に示すようなユニポーラ駆動の駆動回路とする必要があった。したがって、３端子の配線が必要であった。さらに、このような厚膜タイプは、圧電体素子の膜厚が大きいため容量が小さく、結果的に、駆動電圧に高電圧を必要とし、しかもＡＣ駆動であっても、時間軸で平均した場合、ＤＣ成分が等価的に印加され絶縁破壊を引き起こしやすいという課題があった。
【０００８】
一方、薄膜タイプを用いた場合には、成膜時に膜表面方向が正極に自然分極されるため、あえて分極形成処理（ポーリング処理）を必要とせず、形成された分極の抗電界が１００Ｋｖ／ｃｍ以上と高く、膜厚当たりの圧電特性（ｄ定数）が高いことから低電圧駆動が可能になる。したがって、図１１に示すように、バイアス電圧を印加せずに０電位を中心としたバイポーラ駆動が可能となり、マイグレーション性能にとって優位な駆動方法とすることができる。しかしながら、この場合でも左右素子が全くの同一素子でなく、左右素子のどちらか片方に欠陥がある場合には電圧印加バランスが崩れてしまうので、素子の共通端子にグランド電極を設け、左右素子に均等に電圧印加されるように３端子の配線が必要であった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決し、アクチュエータとして配線の簡便な２端子のみで駆動でき、なおかつ低電圧で変位量が大きく、圧電体素子の信頼性を向上させることが可能な圧電アクチュエータ素子とその駆動方法を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の圧電アクチュエータ素子は、両面に第１の電極と第２の電極とを有し、第１の電極から第２の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を第２の電極同士を対向させて積層した第１の圧電体素子ユニットと、両面に第３の電極と第４の電極とを有し、第３の電極から第４の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を第４の電極同士を対向させて積層した第２の圧電体素子ユニットとを備え、第１の圧電体素子ユニットの第２の電極側と第２の圧電体素子ユニットの第４の電極側とを短絡接続するとともに、第１の圧電体素子ユニットの第１の電極側と第２の圧電体素子ユニットの第３の電極側とにそれぞれ逆位相の電圧を印加する構成としている。
【００１１】
この構成により、圧電アクチュエータ素子として２端子素子とすることが可能となり、圧電アクチュエータ素子の組み立てプロセスの簡略化を図れる。
【００１２】
また、本発明の圧電アクチュエータ素子は、両面に第１の電極と第２の電極とを有し、第１の電極から第２の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を第２の電極同士を対向させて積層した第１の圧電体素子ユニットと、両面に第３の電極と第４の電極とを有し、第３の電極から第４の電極方向に分極された圧電薄膜よりなる少なくとも２つの圧電体素子を第４の電極同士を対向させて積層した第２の圧電体素子ユニットとを備え、第１の圧電体素子ユニットの第１の電極側と第２の圧電体素子ユニットの第４の電極側とを接続するとともに、第１の圧電体素子ユニットの第２の電極側と第２の圧電体素子ユニットの第３の電極側とを接続し、第１の電極または第４の電極と第２の電極または第３の電極とに電圧を印加する構成としている。
【００１３】
この構成により、圧電アクチュエータ素子として２端子素子とすることが可能になり、圧電アクチュエータ素子の組み立てプロセスの簡略化が図られるとともに、より低電圧で変位させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の圧電アクチュエータ素子の駆動方法は、分極方向が同一の一対の圧電体素子を並列に接続した第１の圧電体素子ユニットよりなる第１駆動回路と、分極方向が前記第１の圧電体素子ユニットと逆方向の一対の圧電体素子を並列に接続した第２の圧電体素子ユニットよりなる第２駆動回路と、第１駆動回路と第２駆動回路とを直列に接続する第３駆動回路とを備え、第３駆動回路の両端にそれぞれ逆位相の電圧を印加して第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットを駆動する駆動方法である。
【００１５】
この方法により、２端子配線による安定した駆動が可能となる。
【００１６】
また、本発明の圧電アクチュエータ素子の駆動方法は、分極方向が同一の一対の圧電体素子を並列に接続した第１の圧電体素子ユニットよりなる第１駆動回路と、分極方向が第１の圧電体素子ユニットと逆方向の一対の圧電体素子を並列に接続した第２の圧電体素子ユニットよりなる第２駆動回路と、第１駆動回路と第２駆動回路とを並列に接続する第３駆動回路とを備え、第３駆動回路の両端にそれぞれ電圧を印加して第１の圧電体素子ユニットおよび第２の圧電体素子ユニットを駆動する駆動方法である。
【００１７】
この方法により、２端子駆動が可能となるとともに、より低電圧で駆動することが可能になる。
【００１８】
さらに、第３駆動回路の両端に印加する電圧がそれぞれ逆位相にすることで、変位量を増倍することが可能になる。
【００１９】
また、第３駆動回路の片側を接地することによって、駆動電源回路をシンプルにすることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における圧電アクチュエータ素子およびその駆動方法について図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における圧電アクチュエータ素子の構成を示す概要図である。
【００２２】
図１に示すように、実施の形態１における圧電アクチュエータ素子は、一対の圧電体素子ユニットにより構成されている。すなわち、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とが基板３上に鏡面対称形状に配置されている。第１の圧電体素子ユニット１は第１の圧電体素子４と第２の圧電体素子５とが積層されて構成され、第１の圧電体素子４の両側には第１の電極である第１電極６と第２の電極である第２電極７が形成されている。また第２の圧電体素子５の両側にも第１の電極である第３電極８と第２の電極である第４電極９が形成されている。さらに、第２電極７と第４電極９とは接着剤１０によって接合されている。また一方、第２の圧電体素子ユニット２は第３の圧電体素子１１と第４の圧電体素子１２とが積層されて構成され、第３の圧電体素子１１の両側には第３の電極である第５電極１３と第４の電極である第６電極１４が形成されている。また、第４の圧電体素子１２の両側にも第３の電極である第７電極１５と第４の電極である第８電極１６が形成されている。さらに、第６電極１４と第８電極１６とは接着剤１０によって接合されている。接着剤１０は導電性接着剤でもよい。
【００２３】
また、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とは、それぞれの第２電極７、第４電極９、第６電極１４、第８電極１６が配線部材１７によって短絡接続されている。ここで配線部材１７は第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２のそれぞれの電極を部分的に連結して構成してもよいし、別途の配線部材を設けて配線接続してもよい。また、それぞれ第１の圧電体素子４、第２の圧電体素子５、第３の圧電体素子１１、第４の圧電体素子１２は図１の矢印に示す方向に分極されている。さらに、第１の圧電体素子ユニット１を構成する第１電極６と第３電極８が配線部材１８で短絡接続され、第２の圧電体素子ユニット２を構成する第５電極１３と第７電極１５とが配線部材１９で短絡接続され、それぞれに所定電圧が印加されるための端子部２０と端子部２１を備えている。また、それぞれ第１の圧電体素子４、第２の圧電体素子５、第３の圧電体素子１１、第４の圧電体素子１２は、単結晶ＭｇＯ基板上の電極上にスパッタリングや真空蒸着などの薄膜形成法によって形成されたＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）の圧電薄膜を用いている。このような圧電薄膜は、印加電圧に対する分極反転までの動作域が広いため、逆位相の電圧を印加した場合でもマイグレーションが発生しにくく、信頼性の高い圧電体素子を得ることができる。また、これらの圧電薄膜によって圧電体素子ユニットを形成する際には、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とを同一ＭｇＯ基板上に同時に形成し、その後、エッチングなどによって分割することで、それぞれのユニットの特性バラツキをなくすことができる。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１における圧電アクチュエータ素子の駆動回路の概要図である。実施の形態１における駆動回路は、分極方向が同一の一対の圧電体素子３０が並列に接続された第１の圧電体素子ユニット３１よりなる第１駆動回路３２と、第１の圧電体素子ユニット３１と分極方向が逆方向の一対の圧電体素子３３が並列に接続された第２の圧電体素子ユニット３４よりなる第２駆動回路３５とが直列に接続された第３駆動回路３６とより構成され、この第３駆動回路の両端の端子部３７、３８にそれぞれ逆位相の電圧を印加するように構成している。
【００２５】
図３は、実施の形態１における圧電アクチュエータ素子を駆動するための印加電圧波形図である。図３は横軸に時間、縦軸に印加する電圧を示し、図２の端子部３７に印加される電圧を電圧曲線５１で示し、同じく端子部３８に印加される電圧を電圧曲線５２で示している。
【００２６】
このように、図２に示す駆動回路において、図３に示すように絶対値が等しく逆位相の駆動電圧を第１の圧電体素子ユニット１（３１）と第２の圧電体素子ユニット２（３４）とに印加する。第１の圧電体素子ユニット１（３１）は電圧曲線５１のプラス電圧が印加されると伸長し、逆に電圧曲線５１のマイナス電圧が印加されると収縮する。一方、この時、第２の圧電体素子ユニット２（３４）は電圧曲線５２のマイナス電圧が印加されると収縮し、同じく電圧曲線５２のプラス電圧が印加されると伸長する。これによって圧電アクチュエータ素子として変位を発生することができる。したがって、このように構成した圧電アクチュエータ素子を用いると、図８に示すように圧電アクチュエータ素子１００を、アクチュエータアーム１４０を構成するフレキシブル基板の樹脂基板１２２に接着固定し、先端に設けられたヘッドスライダ１０１を微少に回転させ、ヘッドスライダ１０１の先端に取り付けられた磁気ヘッド１３０を微少移動させることが可能となる。
【００２７】
また、図３では、印加電圧の最大値を５Ｖとしているが、印加電圧は所望変位量に応じて可変可能としている。
【００２８】
ここで、図１に示すような、実施の形態１の構成においては、第１の圧電体素子ユニット１の第１電極６と第３電極８とにプラス電圧が印加されると、第２電極７および第４電極９にはマイナス電圧が誘起される。一方、第２の圧電体素子ユニット２の第５電極１３と第７電極１５とにマイナス電圧が印加されると、第６電極１４および第８電極１６にはプラス電圧が誘起される。ここで、印加される電圧の絶対値が等しい場合、第２電極７、第４電極９、第６電極１４および第８電極１６とは配線部材１７によって短絡しているので電圧が相殺され、電圧はゼロとなる。したがって、第２電極７、第４電極９、第６電極１４、第８電極１６は見掛け上接地電極と同じになるとともに、第１の圧電素子ユニット１と第２の圧電素子ユニット２との特性バラツキがないため、特に接地する必要がない。そのため、２端子のみの配線によって駆動が可能となり、配線構成が簡便となり組み立て性、信頼性が向上する。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における圧電アクチュエータ素子の構成を示す概要図である。
【００３０】
実施の形態２における圧電アクチュエータ素子は、その主要構成要素は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同一構成要素については同一符号を付与して説明する。すなわち、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とが基板３上に鏡面対称形状に配置されている。第１の圧電体素子ユニット１は第１の圧電体素子４と第２の圧電体素子５とが積層されて構成され、第１の圧電体素子４の両側には第１の電極である第１電極６と第２の電極である第２電極７が形成されている。また第２の圧電体素子５の両側にも第１の電極である第３電極８と第２の電極である第４電極９が形成されている。さらに、第２電極７と第４電極９とは接着剤１０によって接合されている。また一方、第２の圧電体素子ユニット２は第３の圧電体素子１１と第４の圧電体素子１２とが積層されて構成され、第３の圧電体素子１１の両側には第３の電極である第５電極１３と第４の電極である第６電極１４が形成されている。また、第４の圧電体素子１２の両側にも第３の電極である第７電極１５と第４の電極である第８電極１６が形成されている。さらに、第６電極１４と第８電極１６とは接着剤１０によって接合されている。接着剤１０は導電性接着剤でもよい。
【００３１】
また、それぞれ第１の圧電体素子４、第２の圧電体素子５、第３の圧電体素子１１、第４の圧電体素子１２は、単結晶ＭｇＯ基板上の電極上にスパッタリングや真空蒸着などの薄膜形成法によって形成されたＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）の圧電薄膜を用いている。このような圧電薄膜は、印加電圧に対する分極反転までの動作域が広いため、逆位相の電圧を印加した場合でもマイグレーションが発生しにくく、信頼性の高い圧電体素子を得ることができる。また、これらの圧電薄膜によって圧電体素子ユニットを形成する際には、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とを同一基板上に同時に形成し、その後、エッチングなどによって分割することで、それぞれのユニットの特性バラツキをなくすことができる。
【００３２】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２との配線接続構成である。すなわち、第１の圧電体素子ユニット１と第２の圧電体素子ユニット２とは、第１の圧電体素子ユニット１の第１電極６と第３電極８とを短絡接続する配線部材２２が、第２の圧電体素子ユニット２の第６電極１４と第８電極１６とを短絡接続する配線部材２３に短絡接続されている。一方、第１の圧電体素子ユニット１の第２電極７と第４電極９とを接続する配線部材２４が、第２の圧電体素子ユニット２の第５電極１３と第７電極１５とを接続する配線部材２５に短絡接続されている。
【００３３】
それぞれの圧電体素子ユニットに電圧を印加するための端子部２６、２７が、第１の圧電体素子ユニット１の第３電極８あるいは第１電極６と、第２の圧電体素子ユニット２の第５電極１３あるいは第７電極１５とに設けられている。また、端子部２６は配線部材２２、２３、端子部２７は配線部材２４、２５に接続してもよい。
【００３４】
図５は、本発明の実施の形態２における圧電アクチュエータ素子の駆動回路の概要図である。実施の形態２における駆動回路は、分極方向が同一の一対の圧電体素子４０が並列に接続された第１の圧電体素子ユニット４１よりなる第１駆動回路４２と、第１の圧電体素子ユニット４１と分極方向が逆方向の一対の圧電体素子４３が並列に接続された第２の圧電体素子ユニット４４よりなる第２駆動回路４５と、それらが並列に接続された第３駆動回路４６とより構成され、この第３駆動回路４６の両端にそれぞれ所定の電圧を印加する端子部４７、４８が設けられている。
【００３５】
図６、図７に、実施の形態２における圧電アクチュエータ素子を駆動する駆動方法に関わる印加電圧の駆動波形を示す。それぞれの図は横軸に時間、縦軸に印加する電圧を示している。ここで、図４に示される第１の圧電体素子ユニット１あるいは図５に示される第１の圧電体素子ユニット４１に印加される電圧は電圧曲線６０で示している。一方、図４に示される第２の圧電体素子ユニット２あるいは図５に示される第２の圧電体素子ユニット４４に印加される電圧を電圧曲線６１で示している。
【００３６】
図６は、図５の回路両端に駆動電源２台によって端子部４７と端子部４８にそれぞれ逆位相の電圧を印加した例を示している。端子部４７に印加される電圧曲線６１と端子部４８に印加される電圧曲線６２を示している。図５に示す実施の形態２の駆動回路と、図２に示す実施の形態１の駆動回路とを比較すると、図２では分極方向が逆方向のユニットを直列に接続し、図５では分極方向が逆方向のユニットを並列に接続している。したがって、図６に示すように両端に逆位相の電圧を印加すると、実施の形態１に比較して変位量は倍増される。それゆえ、実施の形態１において±５Ｖの印加電圧で得られた変位量を、図６の電圧曲線６３と電圧曲線６４で示すような±２．５Ｖの印加電圧で得ることが可能となる。
【００３７】
また、実施の形態２においても、特に接地する必要がなく、２端子のみの配線によって駆動が可能となり、配線構成が簡便となり組み立て性、信頼性が向上する。
【００３８】
さらに、図７は実施の形態２における圧電アクチュエータ素子を駆動する駆動方法に関わる印加電圧駆動波形の他の実施例を示し、図５の両端に印加する電圧を片側のみに印加し、他端を接地して駆動する場合の駆動波形である。前述のように、実施の形態２では、分極が逆方向のユニットを並列に接続している。そのため、図５の端子部４７のみに電圧を印加し、端子部４８を接地することによっても変位させることが可能となり、駆動電源を１台とすることができる。図７に示すように、印加される電圧は、端子部４７に印加される電圧曲線７０のみである。ここで、プラス電圧が印加される間には第１の圧電体素子ユニット１（４１）は伸長し、第２の圧電体素子ユニット２（４４）が収縮する。一方、マイナス電圧が印加される間には第１の圧電体素子ユニット１（４１）が収縮し、第２の圧電体素子ユニット２（４４）が伸長する。このように、片側のみに±５Ｖの電圧を印加し、片側を接地すると、両側に逆位相の±５Ｖを印加した場合に比べ、変位量は半分になるが駆動電源として１台のみで駆動が可能となる。
【００３９】
また、図７中の電圧曲線７１は、電圧曲線７０に比べて変位量を倍にするために片側に±１０Ｖを印加した例を示している。
【００４０】
このように、図６および図７に示す駆動方法では、駆動配線数を１本で済ませることが可能となる。したがって、圧電アクチュエータ素子としてフレキシブル基板に配線を形成する場合には、配線数が減ることによってフレキシブル基板の剛性を低減することが可能となる。特に、アクチェータアームが可動する際には、フレキシブル基板の反力が低減されるため、余分の負荷電力が低減され、小型、軽量の駆動装置に好適な圧電アクチュエータ素子を実現することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の圧電アクチュエータ素子とその駆動方法によれば、圧電薄膜の両面に第１の電極と第２の電極を備えるとともに圧電薄膜が第１の電極から第２の電極方向に分極されて設けられた圧電体素子を並列に接続した第１の圧電体素子ユニットと第２の圧電体素子ユニットとを備え、これらの圧電体素子ユニットを直列あるいは並列に接続し、直列あるいは並列に接続した両端に電圧を印加することで、２端子のみで駆動が可能であり、さらに駆動電源の数を削減でき、小型で低電力駆動が可能な圧電アクチュエータ素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における圧電アクチュエータ素子の構成を示す概要図
【図２】同圧電アクチュエータ素子の駆動回路の概要図
【図３】同圧電アクチュエータ素子を駆動するための印加電圧波形図
【図４】本発明の実施の形態２における圧電アクチュエータ素子の構成を示す概要図
【図５】同圧電アクチュエータ素子の駆動回路の概要図
【図６】同圧電アクチュエータ素子を駆動するための印加電圧波形図
【図７】同圧電アクチュエータ素子を駆動するための他実施例における印加電圧波形図
【図８】従来の磁気ディスク装置のアクチュエータアームに設けられた圧電アクチュエータ素子を用いた副アクチュエータの概略を示す平面図
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図
【図１０】従来の厚膜タイプの場合のユニポーラ駆動の駆動回路の概要図
【図１１】従来の薄膜タイプの場合のバイポーラ駆動の駆動回路の概要図
【符号の説明】
１，３１，４１  第１の圧電体素子ユニット
２，３４，４４  第２の圧電体素子ユニット
３  基板
４  第１の圧電体素子
５  第２の圧電体素子
６  第１電極
７  第２電極
８  第３電極
９  第４電極
１０  接着剤
１１  第３の圧電体素子
１２  第４の圧電体素子
１３  第５電極
１４  第６電極
１５  第７電極
１６  第８電極
１７，１８，１９，２２，２３，２４，２５  配線部材
２０，２１，２６，２７，３７，３８，４７，４８  端子部
３０，３３，４０，４３  圧電体素子
３２，４２  第１駆動回路
３５，４５  第２駆動回路
３６，４６  第３駆動回路
５１，５２，６１，６２，６３，６４  電圧曲線
【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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