(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形状を呈し、かつ、互いに対向する第一及び第二主面と、前記第一及び第二主面の長辺方向で互いに対向する第一及び第二端面と、を有する圧電体と、
前記第一主面上に配置されている第一電極と、
前記第一主面における前記第一端面側の端部上に前記第一電極と離間して配置されている第二電極と、
前記第一電極と対向するように前記圧電体内に配置された第三電極と、
前記圧電体における前記第一端面側の端部内に配置され、前記第二電極と前記第三電極とに電気的に接続された第一スルーホール導体と、を備え、支持部材に変位を伝達するための圧電素子であって、
前記圧電体は、前記第一電極から前記第三電極までの領域である活性領域と、前記第三電極から前記第二主面までの領域である不活性領域と、を有し、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記長辺方向から見て互いに重なるように配置されている、圧電素子。
【請求項２】
長方形状を呈し、かつ、互いに対向する第一及び第二主面と、前記第一及び第二主面の長辺方向で互いに対向する第一及び第二端面と、を有する圧電体と、
前記第一主面上に配置されている第一電極と、
前記第一主面における前記第一端面側の端部上に前記第一電極と離間して配置されている第二電極と、
前記第一電極と対向するように前記圧電体内に配置された第三電極と、
前記圧電体における前記第一端面側の端部内に配置され、前記第二電極と前記第三電極とに電気的に接続された第一スルーホール導体と、を備え、支持部材に変位を伝達するための圧電素子であって、
前記圧電体は、前記第一電極から前記第三電極までの領域である活性領域と、前記第三電極から前記第二主面までの領域である不活性領域と、を有し、
前記第一及び第二主面の短辺方向における前記第一電極の両端は、前記第一主面と前記第二主面とが対向する方向から見て、前記短辺方向における前記圧電体の両端と一致している、圧電素子。
【請求項３】
前記第三電極と前記第一主面との間隔は、前記第三電極と前記第二主面との間隔よりも長い、請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第二電極と前記第三電極との間に配置された第四電極を更に備え、
前記第一スルーホール導体は、
前記第二電極と前記第四電極とに接続された第一導体と、
前記第三電極と前記第四電極とに接続された第二導体と、を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記第一導体と前記第二導体とは、前記第一主面と前記第二主面とが対向する方向から見て離間している、請求項４に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記第一導体は、前記第二導体よりも前記第一端面側に配置されている、請求項４又は５に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記第二主面上に配置されている第五電極と、
前記圧電体における前記第一端面側の前記端部内に配置され、前記第三電極と前記第五電極とに電気的に接続された第二スルーホール導体と、を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子と、
前記圧電素子を前記第一主面側で支持する支持部材と、を備え、
前記支持部材は、
前記第一電極に電気的に接続される第一接続部と、
前記第二電極に電気的に接続される第二接続部と、を有する、圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子及び圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに対向する第一及び第二主面を有する圧電素子と、圧電素子を支持する支持部材と、を備えた圧電アクチュエータが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、ハードディスク装置（ＨＤＤ）用のサスペンションのアクチュエータベースが上記支持部材に相当しており、圧電素子は、その変位をアクチュエータベースに伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、変位量の向上を図ることが可能な圧電素子及び圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電素子は、長方形状を呈し、かつ、互いに対向する第一及び第二主面と、第一及び第二主面の長辺方向で互いに対向する第一及び第二端面と、を有する圧電体と、第一主面上に配置されている第一電極と、第一主面における第一端面側の端部上に第一電極と離間して配置されている第二電極と、第一電極と対向するように圧電体内に配置された第三電極と、圧電体における第一端面側の端部内に配置され、第二電極と第三電極とに電気的に接続された第一スルーホール導体と、を備え、圧電体は、第一電極から第三電極までの領域である活性領域と、第三電極から第二主面までの領域である不活性領域と、を有する。
【０００６】
本発明に係る圧電素子では、圧電体の第一主面側が活性領域であり、圧電体の第二主面側が不活性領域である。これにより、圧電体では、第一主面側での変位量が第二主面側での変位量よりも大きくなる。したがって、圧電素子は、伸びる方向に変位する際、第一主面側が湾曲外側となるように撓もうとする。このため、例えば第一主面側が支持部材により支持され、第一主面側から圧電素子に作用する拘束力が、第二主面側から圧電素子に作用する拘束力より大きい場合でも、拘束力の違いによる圧電素子の撓みが抑制される。更に、圧電体における第一端面側の端部では、第一スルーホール導体が配置されていることにより、機械的強度が高い。このため、拘束力の違いによる圧電素子の撓みが更に抑制される。このように、圧電素子の変形が抑制されるので、圧電素子の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電素子が支持部材に伝達する変位量の向上を図ることが可能となる。
【０００７】
第三電極と第一主面との間隔は、第三電極と第二主面との間隔よりも長くてもよい。この場合、第三電極と第一主面との間隔が、第三電極と第二主面との間隔以下の場合と比べて、不活性領域により、圧電素子の変位が抑制され過ぎることがなく、圧電素子の変位量の向上がより図り易い。
【０００８】
第二電極と第三電極との間に配置された第四電極を更に備え、第一スルーホール導体は、第二電極と第四電極とに接続された第一導体と、第三電極と第四電極とに接続された第二導体と、を有してもよい。この場合、例えば、焼成の際に第一及び第二導体が収縮して形成されたとしても、第一及び第二導体のそれぞれの収縮量は、第一及び第二導体に分離されていない場合の第一スルーホール導体全体の収縮量よりも小さくなる。このため、第一スルーホール導体における導電不良の発生を抑制することが可能となる。
【０００９】
第一導体と第二導体とは、第一主面と第二主面とが対向する方向から見て離間していてもよい。この場合、例えば、焼成の際に第一及び第二導体が収縮して形成されたとしても、第一及び第二導体は第四電極の異なる部分に接続されているため、第一スルーホール導体における導電不良の発生を一層抑制することが可能となる。
【００１０】
第一導体は、第二導体よりも第一端面側に配置されていてもよい。この場合、第二導体が第一導体よりも第一端面側に配置されている場合に比べて、第二電極の面積を狭くすると共に、第一電極の面積を広くすることができる。これにより、活性領域を増やすことができる。この結果、圧電素子の変位量の向上をより図り易くなる。
【００１１】
第二主面上に配置されている第五電極と、圧電体における第一端面側の端部内に配置され、第三電極と第五電極とに電気的に接続された第二スルーホール導体と、を更に備えてもよい。この場合、第一及び第二スルーホール導体により機械的につながった第二電極と第五電極とが、圧電体の第一端面側の端部を挟持する。このため、圧電体の第一端面側の端部では、機械的強度がより高くなる。
【００１２】
本発明に係る圧電アクチュエータは、上記圧電素子と、圧電素子を第一主面側で支持する支持部材と、を備え、支持部材は、第一電極に電気的に接続される第一接続部と、第二電極に電気的に接続される第二接続部と、を有してもよい。
【００１３】
本発明に係る圧電アクチュエータでは、上述のように、圧電素子の第一主面側が支持部材により支持されている。このため、第一主面側から圧電素子に作用する拘束力が、第二主面側から圧電素子に作用する拘束力より大きい場合でも、拘束力の違いによる圧電素子の変形が抑制される。これにより、圧電素子の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、変位量の向上を図ることが可能となる。また、第一及び第二電極がいずれも第一主面上に配置されているので、支持部材の第一及び第二接続部を第一主面側に集約することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、変位量の向上を図ることが可能な圧電素子及び圧電アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態に係るサスペンションを示す概略平面図である。
【図２】図１に示されたII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図１に示された圧電素子を第一主面側から見た平面図である。
【図４】図１のサスペンションの動作を説明するための断面図である。
【図５】図１のサスペンションの動作を説明するための斜視図である。
【図６】比較例に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための断面図である。
【図７】比較例に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための斜視図である。
【図８】第二及び第三実施形態に係る圧電素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１７】
［第一実施形態］
図１〜図３を参照して、第一実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を説明する。第一実施形態は、ＨＤＤ用のサスペンション１０が圧電アクチュエータを含んでいる例である。図１は、第一実施形態に係るサスペンションを示す概略平面図である。図２は、図１に示されたII−II線に沿っての断面図である。図３は、図１に示された圧電素子を第一主面側から見た平面図である。
【００１８】
図１に示されたデュアル・アクチュエータ方式のサスペンション１０は、ロードビーム１１と、マイクロアクチュエータ部１２と、ベースプレート１３と、ヒンジ部材１４と、を備えている。
【００１９】
ロードビーム１１は、ばね性を有する金属板からなる。ロードビーム１１の厚さは、例えば１００μｍ程度である。ロードビーム１１の先端部には、フレキシャ１５が取付けられている。フレキシャ１５は、ロードビーム１１よりもさらに薄い金属製の薄板ばねからなる。フレキシャ１５の前端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ１６が配置されている。
【００２０】
ベースプレート１３の基部２０に、円形のボス孔２１が形成されている。ベースプレート１３の基部２０と前端部２２との間には、後述する圧電素子４０を収容可能な大きさの一対の開口部２３が形成されている。一対の開口部２３の間に、ベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の長手方向）に延びる帯状の連結部２４が設けられている。連結部２４は、ベースプレート１３の幅方向（サスペンション１０の長手方向と交差する方向）への所定範囲の撓みが許容されるように構成されている。
【００２１】
ベースプレート１３の基部２０は、図示しないボイスコイルモータによって駆動されるアクチュエータアームの先端部に固定されている。これにより、ベースプレート１３は、ボイスコイルモータによって旋回駆動される。ベースプレート１３は、ステンレス鋼などの金属板からなる。ベースプレート１３の厚さは、例えば２００μｍ程度である。本実施形態の場合、ベースプレート１３とヒンジ部材１４とによって、アクチュエータベース２５が構成されている。
【００２２】
ヒンジ部材１４は、基部３０と、ブリッジ部３１と、中間部３２と、一対のヒンジ部３３と、先端部３４と、を有している。基部３０は、ベースプレート１３の基部２０に重ねて固定されている。ブリッジ部３１は、帯状を呈し、ベースプレート１３の連結部２４と対応した位置に形成されている。中間部３２は、ベースプレート１３の前端部２２と対応した位置に形成されている。各ヒンジ部３３は、板厚方向に弾性変形可能な可撓性を有している。先端部３４は、ロードビーム１１に固定されている。ヒンジ部材１４は、ばね性を有する金属板からなる。ヒンジ部材１４の厚さは、例えば５０μｍ程度である。
【００２３】
マイクロアクチュエータ部１２には、一対の圧電素子４０が配置されている。各圧電素子４０は、いわゆる積層型圧電素子である。各圧電素子４０は、図２にも示されるように、圧電体４１と、第一電極４２と、第二電極４３と、第三電極４４と、第一スルーホール導体Ｃ１と、を備えている。
【００２４】
圧電体４１は、長方形平板状を呈している。圧電体４１は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂと、第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄと、を有している。第一及び第二主面４１ａ，４１ｂは、長方形状を呈し、かつ、圧電体４１の厚さ方向（第一方向Ｄ１）で互いに対向している。なお、長方形状には、角部が面取りされている長方形の形状、及び、角部が丸められている長方形の形状が含まれる。第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄは、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの長辺方向（第二方向Ｄ２）で互いに対向している。第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄは、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂを接続するように、第一方向Ｄ１に延びている。
【００２５】
圧電体４１の外形寸法は、例えば長手方向長さ１．５ｍｍ、短手方向長さ０．３５ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍである。圧電体４１は、圧電セラミックからなる。圧電セラミックとしては、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＰＴ［ＰｂＴｉＯ３］、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、又はチタン酸バリウム［ＢａＴｉＯ３］などが挙げられる。圧電体４１は、例えばＰＺＴなどの圧電セラミック材料で構成されている。
【００２６】
図３にも示されるように、第一及び第二電極４２，４３は、それぞれ第一主面４１ａ上に配置されている。第一及び第二電極４２，４３は、それぞれ矩形状を呈している。第一主面４１ａの短辺方向における第一電極４２の両端は、第一方向Ｄ１から見て、第一主面４１ａの短辺方向における圧電体４１の両端と一致している。第一電極４２の第二方向Ｄ２の一端は、第一方向Ｄ１から見て、第二端面４１ｄと一致している。第一電極４２の第二方向Ｄ２の他端は、第一方向Ｄ１から見て、第一端面４１ｃから離間している。第一電極４２の第二方向Ｄ２の長さは、例えば１．２ｍｍである。
【００２７】
第一主面４１ａの短辺方向における第二電極４３の両端は、第一方向Ｄ１から見て、第一主面４１ａの短辺方向における圧電体４１の両端と一致している。第二電極４３の第二方向Ｄ２の一端は、第一方向Ｄ１から見て、第二端面４１ｄから離間している。第二電極４３の第二方向Ｄ２の他端は、第一方向Ｄ１から見て、第一端面４１ｃと一致している。第二電極４３の第二方向Ｄ２の長さは、例えば０．２ｍｍである。
【００２８】
第一電極４２の第二方向Ｄ２の他端と第一端面４１ｃとの離間距離は、第二電極４３の第二方向Ｄ２の長さよりも長く、例えば０．３ｍｍである。即ち、第一及び第二電極４２，４３は、第二方向Ｄ２に離間して配置されている。第一主面４１ａにおける第一電極４２及び第二電極４３から露出した領域、即ち、露出領域４１ｅの第二方向Ｄ２の長さは、例えば０．１ｍｍである。
【００２９】
第一及び第二電極４２，４３の厚さは、２００〜５００ｎｍ程度である。第一及び第二電極４２，４３は、Ｃｒ／Ｎｉ−Ｃｕ／Ａｕ積層構造（圧電体４１側から順にＣｒ層、Ｎｉ−Ｃｕ合金層、Ａｕ層が積層された構造）からなる。即ち、第一及び第二電極４２，４３は、同じ積層構造を有している。第一及び第二電極４２，４３は、例えばスパッタリング法により形成されている。なお、第一及び第二電極４２，４３は、スパッタリング法以外の方法（例えば焼き付け法、電解めっき法、又は蒸着法など）により形成されていてもよい。第一及び第二電極４２，４３は、単層の同じ金属層（Ｃｒ層、Ｎｉ−Ｃｕ合金層、Ａｕ層、又はＮｉ層など）として形成されていてもよい。
【００３０】
第三電極４４は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂと対向すると共に略平行に配置されている。即ち、第三電極４４は、第一電極４２と対向するように圧電体４１内に配置されている。第三電極４４の第一端面４１ｃ側の端部は、第一端面４１ｃに露出している。第三電極４４の第二端面４１ｄ側の端部は、第二端面４１ｄに露出している。第三電極４４の厚さは、１μｍ程度である。第三電極４４は、積層型の電気素子の内部電極として通常用いられる導電性材料（例えばＡｇ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔやそれらの合金など）からなる。第三電極４４は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。
【００３１】
圧電体４１は、第一〜第三電極４２〜４４により規定される第一〜第三領域４１１〜４１３を有している。第一領域４１１は、第一電極４２から第三電極４４までの領域である。第二領域４１２は、第三電極４４から第二主面４１ｂまでの領域である。第二領域４１２は、第一端面４１ｃから第二端面４１ｄにわたっている。即ち、第二領域４１２の第二方向Ｄ２の両端は、圧電体４１の第二方向Ｄ２の両端と一致している。第三領域４１３は、第一及び第二領域４１１，４１２以外の領域であって、第二電極４３及び露出領域４１ｅから第三電極４４までの領域である。第三領域４１３は、第一端面４１ｃ側の端部の領域の一部である。
【００３２】
第三領域４１３内には、第一スルーホールＴ１が設けられている。第一スルーホールＴ１は、第一スルーホールＴ１の中心軸の位置が、第一端面４１ｃから、例えば０．１ｍｍの位置となるように設けられている。第一スルーホールＴ１は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの短辺方向の中央に設けられている。第一スルーホールＴ１の直径は、例えば０．０３ｍｍである。第一スルーホールＴ１は、第三領域４１３を第一方向Ｄ１に貫通している。第一スルーホールＴ１の第一方向Ｄ１の長さは、例えば０．０４ｍｍである。
【００３３】
第一領域４１１は、圧電的に活性な領域、即ち、活性領域である。第一領域４１１は、第一及び第二電極４２，４３に所定の電圧が印加されると、電界が印加されて変位する。第二及び第三領域４１２，４１３は、圧電的に不活性な領域、即ち、不活性領域である。第二及び第三領域４１２，４１３は、第一及び第二電極４２，４３に所定の電圧が印加されても、電界が印加されないため、変位しない。
【００３４】
第三電極４４と第一主面４１ａとの第一方向Ｄ１での間隔ｄ１は、第三電極４４と第二主面４１ｂとの第一方向Ｄ１での間隔ｄ２よりも長い。間隔ｄ１は、例えば０．４ｍｍ程度である。間隔ｄ２は、例えば０．２ｍｍ程度である。
【００３５】
第一スルーホール導体Ｃ１は、第一スルーホールＴ１内に配置されている。即ち、第一スルーホール導体Ｃ１は、圧電体４１における第一端面４１ｃ側の端部内に配置されている。第一スルーホール導体Ｃ１は、第二電極４３と第三電極４４とに電気的に接続されている。これにより、第二電極４３と第三電極４４とは同じ極性とされている。第一スルーホール導体Ｃ１は、例えば圧電体４１よりも高硬度のＰｔ、Ｐｄ等の材料からなる。
【００３６】
各圧電素子４０は、圧電素子４０の長手方向が、ベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の軸線方向）に沿うようにして、対応する開口部２３に収容されている。即ち、各圧電素子４０は、対応する開口部２３に配置されている。
【００３７】
各圧電素子４０は、第一端面４１ｃ側の端部において、ヒンジ部材１４の基部３０に支持されるように、基部３０に導電性樹脂５０を介して固定されている。詳細には、第二電極４３及び第一端面４１ｃは、導電性樹脂５０を介して基部３０に固定されている。導電性樹脂５０は、導電性材料（例えば金属粒子など）を含有する樹脂である。基部３０は、接続部５１を有している。接続部５１は、第二電極４３と対向すると共に、導電性樹脂５０を介して第二電極４３に電気的に接続されている。
【００３８】
各圧電素子４０は、第二端面４１ｄ側の端部において、ヒンジ部材１４の中間部３２に支持されるように、中間部３２に導電性樹脂５０を介して固定されている。詳細には、第一電極４２は、導電性樹脂５０を介して中間部３２に固定されている。中間部３２は、接続部５２を有している。接続部５２は、第一電極４２と対向すると共に、導電性樹脂５０を介して第一電極４２に電気的に接続されている。
【００３９】
圧電素子４０は、上述したように、基部３０及び中間部３２により拘束されて支持されている。基部３０及び中間部３２は、圧電素子４０を拘束して支持する支持部材として機能する。即ち、圧電素子４０は、第一主面４１ａ側から圧電体４１に作用する拘束力が、第二主面４１ｂ側から圧電体４１に作用する拘束力より大きい状態で、第二方向Ｄ２の両端部で支持部材に拘束されて支持されている。本実施形態においては、サスペンション１０が、圧電素子４０と、支持部材と、を備える圧電アクチュエータを含むこととなる。
【００４０】
次に、図４及び図５を参照して、サスペンション１０（圧電アクチュエータ）の動作について説明する。図４は、図１のサスペンションの動作を説明するための断面図である。図５は、図１のサスペンションの動作を説明するための斜視図である。
【００４１】
図４の（ａ）に示された圧電素子４０では、第一及び第二電極４２，４３に電圧が印加されていない。したがって、圧電体４１には電界が印加されていない。第一及び第二電極４２，４３に所定の電界が印加されると、第一スルーホール導体Ｃ１及び第三電極４４を通じて、圧電体４１のうち第一領域４１１に所定の電界が印加される。これにより、第一領域４１１が第二方向Ｄ２に伸びようとする。
【００４２】
上述したように、圧電素子４０は、第一主面４１ａ側から圧電体４１に作用する拘束力が、第二主面４１ｂ側から圧電体４１に作用する拘束力よりも大きい状態で、第二方向Ｄ２における両端部で支持部材に拘束されて支持されている。この拘束力の違いのため、圧電体４１の第一主面４１ａ側の領域は、同じく圧電体４１の第二主面４１ｂ側の領域よりも変位が阻害され易い。したがって、圧電素子４０は、第二主面４１ｂ側が湾曲外側となるように撓もうとする。
【００４３】
圧電体４１の第二主面４１ｂ側に配置された第二領域４１２は、不活性領域である。このため、第二領域４１２は、変位しようとせず、圧電素子４０が撓もうとするのを抑制する。また、第三領域４１３も、不活性領域であるため、変位しようとしない。その上、第三領域４１３内には、第一スルーホール導体Ｃ１が設けられているため、第三領域４１３の機械的強度が高い。したがって、第三領域４１３は、支持部材と一体的になって、圧電素子４０が撓もうとするのを抑制する。
【００４４】
この結果、図４の（ｂ）及び図５に示されるように、第一主面４１ａ側が湾曲外側となる圧電素子４０の撓みが抑制された状態で、圧電素子４０が変位する。このように、圧電素子４０の撓み変形が抑制されるので、圧電素子４０の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。以上のことから、本実施形態においては、圧電素子４０の撓み変形が抑制され、圧電素子４０の変位（伸びる方向での変位）を適切に支持部材に伝達させることができる。
【００４５】
図６及び図７を参照して、比較例に係る圧電素子及び圧電アクチュエータの動作について説明する。図６は、比較例に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための断面図である。図７は、比較例に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための斜視図である。
【００４６】
図６の（ａ）に示されるように、比較例に係る圧電素子４０Ｚは、第一スルーホール導体Ｃ１の代わりに、端面電極４９を備える点で、圧電素子４０と主に相違し、その他の点で圧電素子４０と一致している。端面電極４９は、第一端面４１ｃ上に全面的に配置されている。端面電極４９は、第三電極４４の第一端面４１ｃ側の端部と電気的に接続されている。
【００４７】
図４の（ａ）に示された圧電素子４０と同様に、図６の（ａ）に示された圧電素子４０Ｚでは、第一及び第二電極４２，４３に電圧が印加されていない。したがって、圧電体４１には電界が印加されていない。第一及び第二電極４２，４３に電圧が印加されると、端面電極４９及び第三電極４４を通じて、圧電体４１のうち第一領域４１１に所定の電界が印加される。これにより、第一領域４１１が第二方向Ｄ２に伸びようとする。
【００４８】
圧電素子４０Ｚは、圧電素子４０と同様に、第二方向Ｄ２における両端部で支持部材に拘束されて支持されている。したがって、拘束力の違いから、圧電素子４０Ｚは、第二主面４１ｂ側が湾曲外側となるように撓もうとする。ここで、第二領域４１２は、圧電素子４０Ｚがこのように撓もうとするのを抑制する。
【００４９】
しかしながら、図６の（ｂ）及び図７に示されるように、第二主面４１ｂ側が湾曲外側となる圧電素子４０Ｚの撓みは、第二領域４１２によっては、十分に抑制されない。このように、圧電素子４０Ｚの撓み変形が生じる結果、圧電素子４０Ｚの変位（伸びる方向での変位）を適切に支持部材に伝達させることができない。例えば、第二領域４１２を厚くすることによって、圧電素子４０Ｚの撓み変形は抑制されるものの、第一領域４１１の厚さが相対的に薄くなる。このため、圧電素子４０Ｚの変位も抑制されてしまい、圧電素子４０のように変位量の向上を図ることができない。
【００５０】
以上説明したように、圧電素子４０では、圧電体４１の第一主面４１ａ側が活性領域であり、圧電体４１の第二主面４１ｂ側が不活性領域である。これにより、圧電体４１では、第一主面４１ａ側での変位量が第二主面４１ｂ側での変位量よりも大きくなる。したがって、圧電素子４０は、伸びる方向に変位する際、第一主面４１ａ側が湾曲外側となるように撓もうとする。このため、第一主面４１ａ側が支持部材により支持され、第一主面４１ａ側から圧電素子４０に作用する拘束力が、第二主面４１ｂ側から圧電素子４０に作用する拘束力より大きい場合でも、拘束力の違いによる圧電素子４０の撓みが抑制される。
【００５１】
更に、圧電体４１における第一端面４１ｃ側の端部に位置する第三領域４１３では、第一スルーホール導体Ｃ１が配置されていることにより、機械的強度が高い。このため、拘束力の違いによる圧電素子４０の撓みが更に抑制される。このように、圧電素子４０の撓み変形が抑制されるので、圧電素子４０の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電素子４０の変位量の向上を図ることが可能となる。上述のように、第二領域４１２を厚くすることにより、圧電素子４０の撓みを抑制する場合、圧電素子４０の変位も抑制されてしまう。これに対して、本実施形態では、不活性領域である第三領域４１３を利用して、圧電素子４０の撓みを抑制するため、圧電素子４０の変位が抑制されない。
【００５２】
圧電素子４０では、間隔ｄ１は、間隔ｄ２よりも長い。即ち、活性領域である第一領域４１１の厚さは、不活性領域である第二領域４１２の厚さよりも厚い。このため、間隔ｄ１が、間隔ｄ２以下の場合と比べて、不活性領域により、圧電素子４０の変位が抑制され過ぎることがなく、圧電素子４０の変位量の向上がより図られ易い。
【００５３】
圧電アクチュエータでは、このように、圧電素子４０の第一主面４１ａ側が支持部材により支持され、第一主面４１ａ側から圧電素子４０に作用する拘束力が、第二主面４１ｂ側から圧電素子４０に作用する拘束力より大きい場合でも、拘束力の違いによる圧電素子４０の変形が抑制される。これにより、圧電素子４０の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電アクチュエータの変位量の向上を図ることが可能となる。
【００５４】
圧電素子４０では、第一及び第二電極４２，４３がいずれも第一主面４１ａ上に配置されているので、支持部材の接続部５１，５２を第一主面４１ａ側に集約することができる。
【００５５】
［第二実施形態］
図８（ａ）を参照して、第二実施形態に係る圧電素子の構成を説明する。図８（ａ）は、第二実施形態に係る圧電素子の構成を示す断面図である。
【００５６】
図８（ａ）に示されるように、第二実施形態に係る圧電素子４０Ａは、主に、第四電極４５を備える点と、第一スルーホール導体Ｃ１が第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２を有する点と、第一スルーホールは、スルーホールＴ１１，Ｔ１２を有する点とで、第一実施形態に係る圧電素子４０とは相違している。
【００５７】
第四電極４５は、第三領域４１３内において、第二電極４３と第三電極４４との間に配置されている。第四電極４５は、第二及び第三電極４３，４４と対向すると共に略平行に配置されている。即ち、第四電極４５は、第二及び第三電極４３，４４と対向するように圧電体４１内に配置されている。第四電極４５の第一端面４１ｃ側の端部は、第一端面４１ｃに露出している。第四電極４５の第二方向Ｄ２の長さは、例えば０．２ｍｍである。第四電極４５の厚さは、１μｍ程度である。第四電極４５は、例えば第三電極４４と同じ材料により形成されている。
【００５８】
スルーホールＴ１１は、第三領域４１３内において、第二電極４３と第四電極４５との間に設けられている。スルーホールＴ１１は、スルーホールＴ１１の中心軸の位置が、第一端面４１ｃから、例えば０．０６ｍｍの位置となるように設けられている。スルーホールＴ１１は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの短辺方向の中央に設けられている。スルーホールＴ１１の直径は、例えば０．０３ｍｍである。スルーホールＴ１１は、第二電極４３と第四電極４５との間の領域を第一方向Ｄ１に貫通している。スルーホールＴ１１の第一方向Ｄ１の長さは、例えば０．０２ｍｍである。
【００５９】
スルーホールＴ１２は、第三領域４１３において、第四電極４５と第三電極４４との間に設けられている。スルーホールＴ１２は、スルーホールＴ１２の中心軸の位置が、第一端面４１ｃから、例えば０．１４ｍｍの位置となるように設けられている。スルーホールＴ１２は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの短辺方向の中央に設けられている。スルーホールＴ１２の直径は、例えば０．０３ｍｍである。スルーホールＴ１２は、第四電極４５と第三電極４４との間の領域を第一方向Ｄ１に貫通している。スルーホールＴ１２の第一方向Ｄ１の長さは、例えば０．０２ｍｍである。
【００６０】
第一導体Ｃ１１は、スルーホールＴ１１内に配置され、第二電極４３と第四電極４５とに電気的に接続されている。第二導体Ｃ１２は、スルーホールＴ１２内に配置され、第四電極４５と第三電極４４とに電気的に接続されている。第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とは、第一方向Ｄ１から見て第二方向Ｄ２に離間している。第一導体Ｃ１１は、第二導体Ｃ１２よりも第一端面４１ｃ側に配置されている。
【００６１】
以上のように構成された圧電素子４０Ａでも、圧電体４１の第一主面４１ａ側が活性領域であり、圧電体４１の第二主面４１ｂ側が不活性領域である。更に、圧電体４１における第一端面４１ｃ側の端部内には、第一スルーホール導体Ｃ１が配置されている。このため、拘束力の違いによる圧電素子４０Ａの撓みが抑制され、圧電素子４０Ａの変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電素子４０Ａの変位量の向上を図ることが可能となる。
【００６２】
圧電素子４０の製造において行われる焼成の際に、第一スルーホール導体Ｃ１は、金属材料の焼結に伴って収縮して形成される。これにより、第一スルーホール導体Ｃ１と第二及び第三電極４３，４４との間で断線が生じたり、第一スルーホール導体Ｃ１と第二及び第三電極４３，４４との接続面積が減少したりする。第一スルーホール導体Ｃ１の第一方向Ｄ１の長さが長いほど、第一スルーホール導体Ｃ１の体積が大きくなるため、第一スルーホール導体Ｃ１の絶対的な収縮量が大きくなる。
【００６３】
圧電素子４０Ａでは、第一スルーホール導体Ｃ１は、第四電極４５により互いに電気的に接続された第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とに分離して設けられている。即ち、第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２の第一方向Ｄ１の長さのそれぞれは、分離されてない状態の第一スルーホール導体Ｃ１全体の第一方向Ｄ１の長さよりも短い。したがって、第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２のそれぞれの収縮量は、第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２に分離されていない状態の第一スルーホール導体Ｃ１全体の収縮量よりも小さい。
【００６４】
これにより、第一導体Ｃ１１と第二電極４３との間で断線が生じたり、第一導体Ｃ１１と第二電極４３との接続面積が減少したりすることが抑制される。また、第二導体Ｃ１２と第三電極４４との間で断線が生じたり、第二導体Ｃ１２と第三電極４４との接続面積が減少したりすることが抑制される。圧電素子４０Ａでは、このようにスルーホールＴ１１，Ｔ１２が短く、第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２が短いので、第一スルーホール導体Ｃ１における導電不良の発生を抑制することが可能となる。
【００６５】
第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とは、第一方向Ｄ１から見て離間しており、重なっていない。即ち、第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とは、第四電極４５の異なる部分に接続されている。このため、焼成の際に、第一及び第二導体Ｃ１１，Ｃ１２が収縮して形成されたとしても、第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とが、第一方向Ｄ１から見て重なっている場合と比べて、導電不良の発生を一層抑制することが可能となる。
【００６６】
第一導体Ｃ１１は、第二導体Ｃ１２よりも第一端面４１ｃ側に配置されている。このため、第二導体Ｃ１２が第一導体Ｃ１１よりも第一端面４１ｃ側に配置されている場合に比べて、第二電極４３の面積を狭くすると共に、第一電極４２の面積を広くすることができる。即ち、第二電極４３の第二端面４１ｄ側の端部を第一端面４１ｃに近づけると共に、第一電極４２の第一端面４１ｃ側の端部を第二端面４１ｄから遠ざけることができる。これにより、圧電体４１の活性領域である第一領域４１１を増やすことができる。この結果、圧電素子４０Ａの変位量の向上をより図り易くなる。
【００６７】
［第三実施形態］
図８（ｂ）を参照して、第三実施形態に係る圧電素子の構成を説明する。図８（ｂ）は、第三実施形態に係る圧電素子の構成を示す断面図である。
【００６８】
図８（ｂ）に示されるように、第三実施形態に係る圧電素子４０Ｂは、主に、第五電極４６を備える点と、第二スルーホール導体Ｃ２を第二領域４１２内に備える点と、第二領域４１２内に第二スルーホールＴ２が設けられる点とで、第一実施形態に係る圧電素子４０とは相違している。第五電極４６は、第二主面４１ｂの第一端面４１ｃ側の端部上に配置されている。第五電極４６の第一端面４１ｃ側の端部は、第一方向Ｄ１から見て、第一端面４１ｃと一致している。第五電極４６の第二方向Ｄ２の長さは、例えば０．２ｍｍである。第五電極４６は、例えば第一及び第二電極４２，４３と同じ厚さ、かつ、同じ材料により形成されている。
【００６９】
第一スルーホールＴ１は、第一スルーホールＴ１の中心軸の位置が、第一端面４１ｃから、例えば０．０６ｍｍの位置となるように設けられている。第二スルーホールＴ２は、第二領域４１２の第一端面４１ｃ側の端部内に設けられている。第二スルーホールＴ２は、第一方向Ｄ１から見て、第一スルーホールＴ１よりも第二端面４１ｄ側に設けられている。第二スルーホールＴ２は、第二スルーホールＴ２の中心軸の位置が、第一端面４１ｃから、例えば０．１４ｍｍの位置となるように設けられている。第二スルーホールＴ２は、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの短辺方向の中央に設けられている。第二スルーホールＴ２の直径は、例えば０．０３ｍｍである。第二スルーホールＴ２は、第二領域４１２を第一方向Ｄ１に貫通している。第二スルーホールＴ２の第一方向Ｄ１の長さは、例えば０．０２ｍｍである。第二スルーホール導体Ｃ２は、第二スルーホールＴ２内に配置され、第四電極４５と第五電極４６とに電気的に接続されている。第一スルーホール導体Ｃ１と第二スルーホール導体Ｃ２とは、第一方向Ｄ１から見て離間している。
【００７０】
以上のように構成された圧電素子４０Ｂでも、圧電体４１の第一主面４１ａ側が活性領域であり、圧電体４１の第二主面４１ｂ側が不活性領域である。更に、圧電体４１における第一端面４１ｃ側の端部内には、第一スルーホール導体Ｃ１が配置されている。このため、拘束力の違いによる圧電素子４０Ｂの撓みが抑制され、圧電素子４０Ｂの変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電素子４０Ｂの変位量の向上を図ることが可能となる。
【００７１】
これに加えて、圧電体４１における第一端面４１ｃ側の端部内には、第二スルーホール導体Ｃ２が配置されている。第一及び第二スルーホール導体Ｃ１，Ｃ２は、第二及び第五電極４３，４６を互いに接続している。これにより、第二及び第五電極４３，４６が、圧電体４１の第一端面４１ｃ側の端部を挟持した状態となっている。このため、圧電体４１の第一端面４１ｃ側の端部では、機械的強度が一層高い。したがって、拘束力の違いによる圧電素子４０Ｂの撓みが更に抑制され、圧電素子４０Ｂの変位を適切に支持部材に伝達させることができる。この結果、圧電素子４０Ｂの変位量の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
圧電素子４０Ｂは、第五電極４６を備えているので、第二主面４１ｂ側で電気接続することが可能である。したがって、設計の自由度が高まる。また、第一スルーホール導体Ｃ１と第二スルーホール導体Ｃ２とは、第一方向Ｄ１から見て離間しており、重なっていない。このため、第一スルーホール導体Ｃ１と第二スルーホール導体Ｃ２とが、第一方向Ｄ１から見て重なっている場合と比べて、第一及び第二スルーホール導体Ｃ１，Ｃ２における導電不良の発生を抑制することが可能となる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００７４】
例えば圧電素子４０，４０Ａ，４０Ｂにおいて、間隔ｄ１は、間隔ｄ２以下であってもよい。圧電素子４０Ａは、第二電極４３と第四電極４５との間に更に電極を備え、第一スルーホール導体Ｃ１は、各電極間を接続する導体を更に有していてもよい。この場合、第一スルーホール導体Ｃ１における導電不良の発生を更に抑制することが可能となる。また、圧電素子４０Ｂは、第五電極４６を備えていなくてもよい。また、圧電素子４０Ａでは、第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とが、第一方向Ｄ１から見て部分的に重なっていてもよい。この場合、第一導体Ｃ１１と第二導体Ｃ１２とが、第一方向Ｄ１から見て全体的に重なっている場合よりも、導電不良の発生を抑制することが可能となる。また、圧電素子４０Ｂでは、第一スルーホール導体Ｃ１と第二スルーホール導体Ｃ２とが、第一方向Ｄ１から見て部分的に重なっていてもよい。この場合、第一スルーホール導体Ｃ１と第二スルーホール導体Ｃ２とが、第一方向Ｄ１から見て全体的に重なっている場合よりも、導電不良の発生を抑制することが可能となる。
【００７５】
本発明は、ＨＤＤ用のサスペンション１０のマイクロアクチュエータ部１２以外の圧電アクチュエータに用いることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…サスペンション、３０…基部、３２…中間部、４０，４０Ａ，４０Ｂ…圧電素子、４１…圧電体、４１ａ…第一主面、４１ｂ…第二主面、４１ｃ…第一端面、４１ｄ…第二端面、４１１…第一領域、４１２…第二領域、４１３…第三領域、４２…第一電極、４３…第二電極、４４…第三電極、４５…第四電極、４６…第五電極、５１…接続部、５２…接続部、Ｄ１…第一方向、Ｃ１…第一スルーホール導体、Ｃ１１…第一導体、Ｃ１２…第二導体、Ｃ２…第二スルーホール導体。
【図１】
0006361640.tif 000002
【図２】
0006361640.tif 000003
【図３】
0006361640.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006361640.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006361640.tif 000008
【図８】
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