JP2001067823A

JP2001067823A - 圧電アクチュエータ及びその製造方法及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2001067823A
Application number: JP24638899A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kurihara; 和明栗原; Masao Kondo; 正雄近藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は圧電アクチュエータの多層化及び低
電圧化を図ることを課題とする。【解決手段】圧電アクチュエータ１６は、複数の圧電
層２２がＰＴＣサーミスタ層２３及び絶縁層２４を介し
て積層された構成となっている。絶縁層２４をはさんで
形成されるＰＴＣサーミスタ層２３は、温度上昇により
抵抗を増大させる特性を有している。従って、ＰＴＣサ
ーミスタ層２３は、常温では抵抗が小さい電極として機
能し、圧電アクチュエータ１６の製造工程の分極化処理
においては温度上昇に伴って抵抗が増大して通電されな
い状態に変化する。よって、ＰＴＣサーミスタ層２３
（２３₁〜２３₆）及び圧電層２２（２２₁〜２２₄）
が積層されたまま圧電層２２（２２₁〜２２₄）に分極
化処理を施すことができる。そのため、圧電アクチュエ
ータ１６の多層化が可能になり、低電圧化を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電圧の印加により剪
断変形する圧電材を用いた圧電アクチュエータ及びその
製造方法及び磁気ディスク装置に関する。例えば磁気デ
ィスク装置においては、磁気ディスクの記録容量の増大
を図るため、磁気ヘッドによる磁気記録方式の高密度記
録化が促進されている。これに伴って、記録ビットの微
細化、ディスク回転速度の増加が進められると共に、磁
気ヘッドをシーク動作させるアクチュエータにも位置決
めの高精度化及び高速化が要求されている。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置においては、磁
気ヘッドを支持するヘッドアームが電磁型のアクチュエ
ータにより駆動され、磁気ヘッドを磁気ディスクの半径
方向に回動させる構成が採用されている。近年、磁気デ
ィスクの高密度記録化が進むと共に、ヘッドアームの先
端に磁気ヘッドを微小変位させる微動アームを取り付
け、ヘッドアームを回動させる電磁アクチュエータと微
動アームを揺動させる微動アクチュエータとを組み合わ
せた２段式アクチュエータが用いられている。

【０００３】また、磁気ディスク装置の小型軽量化、省
電力化に伴って微動アクチュエータに対しても小型化及
び省電圧化が要求されている。そこで、電磁アクチュエ
ータよりも小型化に有利な圧電素子からなる圧電アクチ
ュエータを微動アクチュエータとして採用する研究開発
が進められている。この圧電アクチュエータでは、ヘッ
ドアームの先端と微動アームの基端との間で微動アーム
を揺動させる駆動力を発生させるため、電圧が印加され
ると剪断変形するように形成された圧電体が用いられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電アクチ
ュエータは、分極化処理を行うことにより圧電体の極性
を任意の方向に規定することが可能になるため、剪断モ
ードの圧電アクチュエータでは、製造工程において、分
極方向と直交する面に分極用電極を形成して過大な電圧
を印加する必要がある。

【０００５】しかしながら、圧電体が積層構造となって
いると、各圧電層と平行となる各圧電層間に内部電極を
形成する必要があるため、この分極化を行う際に分極用
電極間が内部電極ににより導通されてしまい分極化処理
が行えない。そのため、剪断モードの圧電アクチュエー
タの製造工程では、単層の圧電体しか分極処理を行うこ
とができなかった。

【０００６】よって、従来の圧電アクチュエータでは、
剪断変形による変位量を増大しようとすると、駆動電圧
が高くなり、低電圧化を図ることが困難であった。本発
明は上記の点に鑑みてなされたものであり、圧電体の積
層化を可能にして低電圧化を図かれるようにした圧電ア
クチュエータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では下記の種々の手段を講じた事を特徴とす
るものである。第一の発明では、電圧の印加により剪断
変形する圧電材の表面に物理的な環境変化に応じて抵抗
が増大する可変抵抗電極を形成したことを特徴とする圧
電アクチュエータ。

【０００８】また、第二の発明では、電圧が印加される
と共に剪断変形を行う圧電アクチュエータの製造方法に
おいて、圧電材に物理的な環境変化により抵抗が増大す
る可変抵抗電極を形成する工程と、前記圧電材の分極方
向の両端部に分極用電極を形成する工程と、前記可変抵
抗電極が抵抗値を増大させる環境下で前記分極用電極を
用いて前記圧電材に分極化処理を行う工程と、前記分極
用電極を除去する工程と、を有することを特徴とする圧
電アクチュエータの製造方法である。

【０００９】上記した各手段は、下記のように作用す
る。上記第一の発明によれば、電圧の印加により剪断変
形する圧電材の表面に物理的な環境変化に応じて抵抗が
増大する可変抵抗電極を形成したため、圧電材の分極化
処理を行う際に可変抵抗電極の抵抗を増大させることが
可能になり、これにより、圧電材を多層化すると共に可
変抵抗電極を各圧電層間に介在させた状態で分極化する
ことが可能になる。

【００１０】また、上記構成において、可変抵抗電極が
温度上昇により抵抗が増大する正特性サーミスタよりな
るものとすれば、圧電材の分極化処理を行う際に温度を
上げることにより可変抵抗電極の抵抗を増大させること
が可能になり、これにより、圧電材を多層化すると共に
可変抵抗電極を各圧電層間に介在させた状態で分極化す
ることが可能になる。

【００１１】また、上記構成において、可変抵抗電極の
変態点が圧電材の変態点より低くすれば、圧電材に影響
しない温度で可変抵抗電極の抵抗を増大させることがで
き、これにより、圧電材を多層化すると共に可変抵抗電
極を各圧電層間に介在させた状態で分極化することが可
能になる。また、上記構成において、圧電材を複数層に
積層すると共に、少なくとも一対の圧電材間に可変抵抗
電極を介在させれば、圧電材を複数層に積層した状態で
分極化することが可能になる。

【００１２】また、上記構成において、圧電アクチュエ
ータを用いて磁気ヘッドの位置決めを行うようにすれ
ば、磁気ヘッドの位置決め精度を高めることができ、高
密度記録及び磁気ヘッドの位置決めの高速化にも対応す
ることができる。また、第二の発明によれば、圧電材に
物理的な環境変化により抵抗が増大する可変抵抗電極を
形成する工程と、圧電材の分極方向の両端部に分極用電
極を形成する工程と、可変抵抗電極が抵抗値を増大させ
る環境下で分極用電極を用いて圧電材に分極化処理を行
う工程と、分極用電極を除去する工程とを有する製造方
法により圧電材を複数層に積層した状態で分極化された
圧電アクチュエータを得ることができる。

【００１３】また、上記製造方法において、圧電材に可
変抵抗電極を形成する際、可変抵抗電極と圧電材が層状
構造をなすよう積層すれば、圧電材を複数層に積層した
状態で分極化された圧電アクチュエータを得ることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明の一実施例である
圧電アクチュエータが適用された磁気ディスク装置の構
成を示す斜視図である。図１に示されるように、磁気デ
ィスク装置１１は、磁気ヘッド１２を磁気ディスク１３
の半径方向に移動させるヘッドアーム駆動機構１４を有
する。このヘッドアーム駆動機構１４は、磁気ヘッド１
２を支持する微動アーム１５と、微動アーム１５を駆動
する一対の圧電アクチュエータ１６と、微動アーム１５
を支持するベースアーム１７と、ベースアーム１７を駆
動する電磁アクチュエータ１８とからなる。ベースアー
ム１７は、磁気ディスク装置１１のシャーシ（図示せ
ず）に回動可能に支持されており、電磁アクチュエータ
１８の駆動力により所定角度回動する。

【００１５】また、圧電アクチュエータ１６は、ベース
アーム１７の先端１７ａと微動アーム１５の基端１５ａ
との間に介在しており、後述するように電圧が印加され
ると剪断変形を生じて微動アーム１５を微小変位させ
る。尚、微動アーム１５は、基端１５ａがベースアーム
１７の先端１７ａに起立する軸２０により揺動可能に支
持されている。

【００１６】磁気ヘッド１２は、例えばＭＲ（magnetor
esistive) ヘッド又はＧＭＲ(giantmagnetoresistive)
からなり、高速回転する磁気ディスク１３の対し微小な
浮上量（例えば２０〜５０ｎｍ程度）で近接した状態で
磁気記録再生を行う。図２は微動アーム１５、圧電アク
チュエータ１６、ベースアーム１７の配置の一例を部分
的に示す平面図である。また、図３は微動アーム１５、
圧電アクチュエータ１６、ベースアーム１７の配置の一
例を部分的に示す側面図である。

【００１７】図２及び図３に示されるように、一対の圧
電アクチュエータ１６は、ベースアーム１７の先端１７
ａと微動アーム１５の基端１５ａとの間で平行に配置さ
れた状態で上下面を接着により固定されている。一対の
圧電アクチュエータ１６（１６Ａ，１６Ｂ）は、電圧が
印加されると一方の圧電アクチュエータ１６ＡがＡ方向
に剪断変形し、他方の圧電アクチュエータ１６ＢがＢ方
向に剪断変形するように設けられている。また、一方の
圧電アクチュエータ１６Ａは、逆極性の電圧が印加され
ると、Ｂ方向に剪断変形し、他方がＡ方向に剪断変形す
る。

【００１８】図４は圧電アクチュエータ１６の積層構造
を拡大して示す縦断面図である。図４に示されるよう
に、圧電アクチュエータ１６は、複数の圧電層２２がＰ
ＴＣ（positive temperature coefficient）サーミスタ
層（可変抵抗電極層）２３及び絶縁層２４を介して積層
されてなる構成となっている。尚、図４では４層の圧電
層２２（２２₁〜２２₄）が積層される構成を一例とし
て説明する。

【００１９】各圧電層２２（２２₁〜２２₄）間の位置
する上下面には、ＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜２
３₆）が形成されている。また、各圧電層２２（２２₁
〜２２₄）のうち最上段の上面及び最下段の下面には、
表面電極層２５が形成されている。そして、ＰＴＣサー
ミスタ層２３（２３₁〜２３₆）のうち互いに対向する
ＰＴＣサーミスタ層２３₁，２３₂間、ＰＴＣサーミス
タ層２３₃，２３₄間、ＰＴＣサーミスタ層２３₅，２
３₆間には、絶縁層２４（２４₁〜２４₃）が介在して
いる。

【００２０】ＰＴＣサーミスタは、正特性サーミスタと
も呼ばれており、温度上昇により抵抗を増大させる特性
を有している。従って、ＰＴＣサーミスタ層２３（２３
₁〜２３₆）は、常温では抵抗が小さい電極として機能
し、後述するように圧電アクチュエータ１６の製造工程
の分極化処理においては温度上昇に伴って抵抗が増大し
て通電されない状態に変化する。

【００２１】また、圧電層２２（２２₁〜２２₄）は、
分極化処理により矢印で示すＡ方向が分極方向になって
いる。この分極方向とは、ＰＴＣサーミスタ層２３（２
３₁〜２３₆）及び表面電極層２５に電圧が印加された
場合に剪断変形を発生する方向であり、後述する分極化
処理によって規定される。また、ＰＴＣサーミスタ層２
３は、キュリー点（およそ１５０°Ｃ）を境に高温側で
低抗率が急激に高くなる性質を有している。そのため、
分極用の側面電極を形成した後、ＰＴＣサーミスタ層２
３のキュリー点以上に温度を上げることでＰＴＣサーミ
スタ層２３（２３₁〜２３₆）が絶縁体となり、圧電層
２２（２２ ₁〜２２₄）を分極化することができる。

【００２２】従来は、圧電層２２（２２₁〜２２₄）を
積層した状態で分極化すると、ＰＴＣサーミスタ層２３
（２３₁〜２３₆）に電流が流れてしまうので圧電層２
２（２２₁〜２２₄）を分極化できず、結局、単層の圧
電層でしか分極することができないので、積層化するこ
とが難しく、アクチュエータとしての変位量を確保でき
なかった。

【００２３】しかしながら、本発明の圧電アクチュエー
タ１６では、ＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜２
３₆）を内部電極に用いることによりＰＴＣサーミスタ
層２３（２３₁〜２３₆）が介在された積層状態のまま
圧電層２２（２２₁〜２２₄）を分極することが可能と
なる。よって、本発明では、これまで不可能とされてい
た多層圧電体の分極化を可能として圧電アクチュエータ
１６による磁気ヘッド１２の位置決め精度を高めると共
に、磁気ヘッド１２の微動制御速度を高めることができ
る。

【００２４】さらに、圧電アクチュエータ１６は、薄型
化と共に多層化されており、同じ電圧でも剪断変形によ
る変位量が大きく、低電圧化が図られている。図５は圧
電アクチュエータ１６を駆動する構成を示す構成図であ
る。図５に示されるように、圧電アクチュエータ１６の
ＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜２３₆）及び表面電
極層２５は、夫々電圧を印加する電圧制御部２６に接続
されている。この電圧制御部２６は、磁気ヘッド１２の
位置決め制御システムの制御量に応じた電圧をＰＴＣサ
ーミスタ層２３（２３₁〜２３₆）及び表面電極層２５
に印加するように印加電圧を制御している。

【００２５】例えば各圧電層２２（２２₁〜２２₄）の
下面側の電極が＋、各圧電層２２（２２₁〜２２₄）の
下面側の電極が−となるように電圧を印加すると、各圧
電層２２（２２₁〜２２₄）はＡ方向に剪断変形する。
また、これと逆極性の電圧を印加すると、各圧電層２２
（２２₁〜２２₄）はＢ方向に剪断変形する。圧電アク
チュエータ１６は、印加電圧の大きさに応じて各圧電層
２２（２２₁〜２２₄）が分極方向に剪断変形するた
め、図５中破線で示すように分極方向に階段状に変位す
る。そのため、圧電アクチュエータ１６では、上段の圧
電層２２の剪断変形に下段の圧電層２２に剪断変形が加
算され、最上段の圧電層２２₁が最も大きく変位する。

【００２６】このように、複数の圧電層２２（２２₁〜
２２₄）が積層された圧電アクチュエータ１６では、同
じ電圧が印加されても単層のものよりも大きい変位量を
発生することができる。尚、ＰＴＣサーミスタ層２３
（２３₁〜２３₆）は、キュリー点（変態点）がアクチ
ュエータとしての使用温度より高く、圧電層２２（２２
₁〜２２₄）のキュリー点（変態点）より低くなくては
ならず、例えば５０°Ｃ〜５００°Ｃ、好ましくは１０
０°Ｃ〜３００°Ｃが適している、そのため、ＰＴＣサ
ーミスタ材としては、上記温度範囲１００°Ｃ〜３００
°Ｃにキュリー点を持ち、抵抗の変化率が大きい材料で
ある必要があり、一例としてはチタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ₃）系などが適している、また、圧電層２２（２
２₁〜２２₄）に用いられる圧電材料としては、１００
°Ｃ以上にキュリー点（変態点）があり、圧電定数が大
きく、分極の劣化が起こりにくいハード材が好適であ
り、一例としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧
電材等が適している。また、その他の圧電材料として
は、例えば上記ＰＴＣサーミスタ材と同系のチタン酸バ
リウム（ＢａＴｉＯ₃）系の圧電材等を用いることがで
きる。

【００２７】また、ＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜
２３₆）間の絶縁を行う絶縁層２４（２４₁〜２４₃）
の材料としては、上記チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系でも良い。尚、絶縁層２４（２４₁〜２４₃）に用い
る絶縁材としては、隣接するＰＴＣサーミスタ、圧電層
の焼成温度で一体焼成できるように、この焼成温度での
耐熱性を持つ材料であれば良いので、例えばアルミナ
（酸化アルミニウム、Ａｌ₂Ｏ₂）、シリカ（酸化ケイ
素、ＳｉＯ）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₂・２Ｓｉ
Ｏ₂）、ガラス等の材料を使用することができる。

【００２８】次に、圧電アクチュエータ１６の製造方法
について説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）は圧電アクチュ
エータ１６の製造方法の第１実施例を説明するための工
程図（その１）である。また、図７（Ｄ）〜（Ｆ）は圧
電アクチュエータ１６の製造方法の第１実施例を説明す
るための工程図（その２）である。（第１工程）図６（Ａ）に示されるように、添加剤の制
御によりチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）系材料から
なる絶縁体グリーンシート３１、ＰＴＣサーミスタグリ
ーンシート３２、圧電体グリーンシート３３を作成す
る。そして、各圧電体グリーンシート３３間に絶縁体グ
リーンシート３１、ＰＴＣサーミスタグリーンシート３
２を介在させた状態で圧電体グリーンシート３３を４層
に積層する。

【００２９】（第２工程）図６（Ｂ）に示されるよう
に、各圧電体グリーンシート３３間に絶縁体グリーンシ
ート３１、ＰＴＣサーミスタグリーンシート３２を介在
させた状態で圧電体グリーンシート３３を４層に積層し
た状態で、高温状態にして熱間プレスを施して積層され
た各グリーンシート３１〜３３を一体化する。

【００３０】その後、一体化された各グリーンシート３
１〜３３の積層体３４は、上記表面電極２５が形成され
ていない。そのため、積層体３４は、焼成する際に表面
電極２５の酸化のおそれがないので、不活性ガスを使用
しない炉内で焼成する。このように、高温で焼き固めら
れた積層体３４は、各セラミックス層が積層された状態
となる。なお、第１実施例では、圧電層２２の厚さは１
００μｍ、ＰＴＣサーミスタ層２３の厚さは１０μｍ、
絶縁層２４の厚さは１０μｍに形成される。

【００３１】また、圧電層のキュリー点は３５０°Ｃ、
ＰＴＣサーミスタ層２３のキュリー点は１５０°Ｃであ
る。よって、ＰＴＣサーミスタ層２３のキュリー点は、
圧電層２２のキュリー点よりも低い。（第３工程）図６（Ｃ）に示されるように、第２工程で
焼成された積層体３４の両側面３４ａ，３４ｂに分極用
電極３５，３６を焼き付ける。この分極用電極３５，３
６は、圧電層２２（２２₁〜２２₄）の両端面に接触す
るように設けられ、分極方向と直交する上下方向に延在
するように形成される。

【００３２】（第４工程）図７（Ｄ）に示されるよう
に、積層体３４の両側面３４ａ，３４ｂに分極用電極３
５，３６を形成した後、積層体３４の両側面３４ａ，３
４ｂに形成された分極用電極３５，３６を高圧電源３７
に接続させる。そして、積層体３４は、２００°Ｃのシ
リコンオイルバス中で２ＫＶ／ｍｍの電界を印加して分
極化処理が行われる。

【００３３】すなわち、積層体３４は、ＰＴＣサーミス
タ層２３のキュリー点（１５０°Ｃ）以上で圧電層２２
のキュリー点（３５０°Ｃ）以下の温度範囲での高温環
境下に置いた状態で、分極用電極３５，３６に高電圧が
印加されて分極化処理が行われる。このように、ＰＴＣ
サーミスタ層２３のキュリー点以上で圧電層２２のキュ
リー点以下の温度範囲においては、ＰＴＣサーミスタ層
の抵抗が増大して抵抗体となるため、分極用電極３５，
３６に接触する各圧電層２２（２２₁〜２２₄）に分極
電圧が印加される。これにより、各圧電層２２（２２₁
〜２２₄）は、ＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜２３
₆）を介在させた積層状態のまま分極されて剪断変形方
向が規定される。

【００３４】（第５工程）図７（Ｅ）に示されるよう
に、分極が終了すると、分極用電極３５，３６を研磨し
て削除する。そして、積層体３４の表面を洗浄する。（第６工程）図７（Ｆ）に示されるように、積層体３４
の上下面にＣｒ／Ｎｉ／Ａｕをスパッタ成膜して表面電
極２５を形成する。その後、ＰＴＣサーミスタ層により
形成されたＰＴＣサーミスタ層２３（２３₁〜２３₆）
に通電用ワイヤ（図示せず）を引出し、積層体３４の側
面全周を絶縁材により被覆する。これで、図４に示す圧
電アクチュエータ１６が完成する。

【００３５】このようにして製造された多層型の圧電ア
クチュエータ１６は、同じ厚さのチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）系圧電材からなる単層のアクチュエータに比
べて同じ駆動電圧でおよそ２．５倍のヘッド移動量が得
られる。そのため、圧電アクチュエータ１６は、図１に
示す磁気ディスク装置１１の微動アーム１５を駆動する
アクチュエータに適用されると、ヘッド移動量に対して
電圧を下げることが可能になり、低電圧化を図ることが
できる。（第２実施例）第２実施例の製造方法は、上記図６
（Ａ）〜（Ｃ）、図７（Ｄ）〜（Ｆ）に示す第１工程〜
第６工程と同様のため、図面は省略する。

【００３６】第２実施例の製造方法では、第１工程で
図６（Ａ）に示されるように、添加剤の制御によりチタ
ン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）系材料からなる絶縁体グ
リーンシート３１、ＰＴＣサーミスタグリーンシート３
２を作成し、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電
材により圧電体グリーンシート３３を作成する。そし
て、圧電層が２層となるように各グリーンシート３１〜
３３を積層する。

【００３７】尚、第２実施例では、圧電層２２の厚さは
１００μｍ、ＰＴＣサーミスタ層２３の厚さは１０μ
ｍ、絶縁層２４の厚さは１０μｍに形成される。また、
圧電層２２のキュリー点は３５０°Ｃ、ＰＴＣサーミス
タ層２３のキュリー点は１５０°Ｃである。よって、Ｐ
ＴＣサーミスタ層２３のキュリー点は、圧電層２２のキ
ュリー点よりも低い。

【００３８】この後の第２工程〜第６工程は、前述した
第１実施例の場合と同様であるので、その説明は省略す
る。尚、第２実施例の製造方法により製造された多層型
の圧電アクチュエータ１６は、同じ厚さとされた単層の
圧電体からなるアクチュエータに比べて同じ駆動電圧で
およそ２倍のヘッド移動量が得られる。（第３実施例）図８は圧電アクチュエータ１６の製造方
法の第３実施例を説明するための工程図である。

【００３９】図８に示されるように、第３実施例の製造
方法では、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）系材料か
らなる圧電材グリーンシート３３の上面にチタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）系ＰＴＣ材料からなるぺースト４
０をスクリーン印刷する。さらに、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ₃）系材料からなる絶縁材グリーンシート
を積層して焼成する。すなわち、圧電材グリーンシート
３３の形状に対応するマスキングが施されたスクリーン
３８上にチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）系ＰＴＣ材
料からなるぺースト４０を載置し、スキージ３９を平行
移動させて圧電材グリーンシート３３の上面にＰＴＣサ
ーミスタ層４１を積層する。そして、積層数は、圧電層
２２が２層となるように各層を積層する。

【００４０】第３実施例では、圧電層２２の厚さは５０
μｍ、ＰＴＣサーミスタ層２３の厚さは３μｍ、絶縁層
２４の厚さは１０μｍに形成される。よって、上記第１
実施例及び第２実施例のものよりもＰＴＣサーミスタ層
２３及び圧電層２２をより薄く形成することができる。
また、圧電層２２のキュリー点は３００°Ｃ、ＰＴＣサ
ーミスタ層２３のキュリー点は１５０°Ｃである。よっ
て、ＰＴＣサーミスタ層２３のキュリー点は、圧電層２
２のキュリー点よりも低い。

【００４１】この後の第２工程〜第６工程は、前述した
第１実施例の場合と同様であるので、その説明は省略す
る。尚、第３実施例の製造方法により製造された多層型
の圧電アクチュエータ１６は、同じ厚さとされた単層の
圧電体からなるアクチュエータに比べて同じ駆動電圧で
およそ２倍のヘッド移動量が得られる。（第４実施例）図９（Ａ）〜（Ｃ）は圧電アクチュエー
タ１６の製造方法の第４実施例を説明するための工程図
である。

【００４２】（第１工程）図９（Ａ）に示されるよう
に、Ｙ（イットリウム）２０３が添加された部分安定化
ジルコニア（ＰＳＺ）からなる絶縁層４２の上下両面に
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）系ＰＴＣ材からなる
ＰＴＣサーミスタ層４３を積層し、さらにチタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）系圧電材からなる圧電層４４のぺ
ーストをスクリーン印刷して積層体４５を形成する。そ
して、上記各層が積層された積層体４５を焼成する。

【００４３】尚、第４実施例では、絶縁層４２の厚さは
２０μｍ、ＰＴＣサーミスタ層４３の厚さは３μｍ、圧
電層４４の厚さは５０μｍに形成される。よって、上記
第１実施例及び第２実施例のものよりもＰＴＣサーミス
タ層４３及び圧電層４４をより薄く形成することができ
る。また、圧電層のキュリー点は３００°Ｃ、ＰＴＣサ
ーミスタ層のキュリー点は１５０°Ｃである。よって、
ＰＴＣサーミスタ層のキュリー点は、圧電層のキュリー
点よりも低い。

【００４４】（第２工程）図９（Ｂ）に示されるよう
に、焼成後、外形を所定寸法に切断した後、表面研磨を
施す。そして、積層体４５の両側端部分に分極用電極４
６を焼き付けた後、２００°Ｃのシリコンオイルバス中
で２ＫＶ／ｍｍの電界を印加して分極化処理を行う。

【００４５】（第３工程）図９（Ｃ）に示されるよう
に、分極した後、前述した第１実施例と同様に洗浄処理
し、さらに積層体４５の上下面にＣｒ／Ｎｉ／Ａｕをス
パッタ成膜して表面電極４７を形成する。その後、分極
用電極４６を研磨により除去し、ＰＴＣサーミスタ層４
３から通電用ワイヤを引き出す。さらに、積層体４５の
側面全周を絶縁材により被覆する。

【００４６】これで、圧電アクチュエータ４８が得られ
る。尚、第４実施例の製造方法により製造された多層型
の圧電アクチュエータ４８は、同じ厚さとされたチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の単層圧電体からなるアク
チュエータに比べて同じ駆動電圧でおよそ１．５倍のヘ
ッド移動量が得られる。

【００４７】また、上記実施例では、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ₃）あるいはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）により絶縁層、圧電層、ＰＴＣサーミスタ層を形成
する場合を一例として挙げたが、これに限らず、他のセ
ラッミクス材により形成するようにしても良いのは勿論
である。また、圧電材、絶縁材、及び電極は、チタン酸
バリウムを主成分とすれば、圧電材を分極化する際に高
温状態として電極の抵抗を高めることが可能になり、圧
電材を複数層に積層した状態で分極化することが可能に
なる。

【００４８】また、圧電材がチタン酸ジルコン酸鉛を主
成分とすれば、圧電定数が大きく、分極の劣化が起こり
にくい。

【００４９】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、下記の種々
の効果を実現することができる。上記請求項１記載の発
明によれば、圧電材の分極化処理を行う際に可変抵抗電
極の抵抗を増大させることが可能になり、これにより、
圧電材を多層化すると共に可変抵抗電極を各圧電層間に
介在させた状態で分極化することが可能になる。さら
に、圧電材の多層化が可能になることにより、印加電圧
に対する変位量を増大させることができ、これに伴って
低電圧化を促進することができる。

【００５０】また、請求項２記載の発明によれば、圧電
材の分極化処理を行う際に温度を上げることにより可変
抵抗電極の抵抗を増大させることが可能になり、これに
より、圧電材を多層化すると共に可変抵抗電極を各圧電
層間に介在させた状態で分極化することが可能になる。
また、請求項３記載の発明によれば、圧電材に影響しな
い温度で可変抵抗電極の抵抗を増大させることができ、
これにより、圧電材を多層化すると共に可変抵抗電極を
各圧電層間に介在させた状態で分極化することが可能に
なる。

【００５１】また、請求項４記載の発明によれば、圧電
材を複数層に積層した状態で分極化することが可能にな
る。また、請求項５記載の発明によれば、磁気ヘッドの
位置決め精度を高めることができ、高密度記録及び磁気
ヘッドの位置決めの高速化にも対応することができる。

【００５２】また、請求項６記載の発明によれば、圧電
材を複数層に積層した状態で分極化された圧電アクチュ
エータを得ることができる。また、請求項７記載の発明
によれば、圧電材を複数層に積層した状態で分極化され
た圧電アクチュエータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧電アクチュエータが
適用された磁気ディスク装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】微動アーム１５、圧電アクチュエータ１６、ベ
ースアーム１７の配置の一例を部分的に示す平面図であ
る。

【図３】微動アーム１５、圧電アクチュエータ１６、ベ
ースアーム１７の配置の一例を部分的に示す側面図であ
る。

【図４】圧電アクチュエータ１６の積層構造を拡大して
示す縦断面図である。

【図５】圧電アクチュエータ１６を駆動する構成を示す
構成図である。

【図６】圧電アクチュエータ１６の製造方法の第１実施
例を説明するための工程図（その１）である。

【図７】圧電アクチュエータ１６の製造方法の第１実施
例を説明するための工程図（その２）である。

【図８】圧電アクチュエータ１６の製造方法の第３実施
例を説明するための工程図である。

【図９】圧電アクチュエータ１６の製造方法の第４実施
例を説明するための工程図である。

【符号の説明】

１１磁気ディスク装置１２磁気ヘッド１３磁気ディスク１４ヘッドアーム駆動機構１５微動アーム１６，１６Ａ，１６Ｂ圧電アクチュエータ１７ベースアーム１８電磁アクチュエータ２２（２２₁〜２２₄）圧電層２３（２３₁〜２３₆）ＰＴＣサーミスタ層２４（２４₁〜２４₃）絶縁層２５表面電極層２６電圧制御部３１絶縁体グリーンシート３２ＰＴＣサーミスタグリーンシート３３圧電体グリーンシート３４積層体３５，３６分極用電極３７高圧電源３８スクリーン３９スキージ４０ぺースト４２絶縁層４３ＰＴＣサーミスタ層４４圧電層４５積層体４６分極用電極４７表面電極４８圧電アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧の印加により剪断変形する圧電材の
表面に物理的な環境変化に応じて抵抗が増大する可変抵
抗電極を形成したことを特徴とする圧電アクチュエー
タ。
【請求項２】前記請求項１記載の圧電アクチュエータ
であって、前記可変抵抗電極は、温度上昇により抵抗が増大する正
特性サーミスタよりなることを特徴とする圧電アクチュ
エータ。
【請求項３】前記請求項２記載の圧電アクチュエータ
であって、前記可変抵抗電極の変態点が前記圧電材の変態点より低
いことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
圧電アクチュエータであって、前記圧電材を、電極を介して複数層に積層すると共に、
少なくとも一対の前記圧電材間に介在する電極を前記可
変抵抗電極としたことを特徴とする圧電アクチュエー
タ。
【請求項５】前記請求項１乃至４のいずれかに記載の
圧電アクチュエータを用いて磁気ヘッドの位置決めを行
う構成としたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】電圧が印加されると共に剪断変形を行う
圧電アクチュエータの製造方法において、圧電材に物理的な環境変化により抵抗が増大する可変抵
抗電極を形成する工程と、前記圧電材の分極方向の両端部に分極用電極を形成する
工程と、前記可変抵抗電極が抵抗値を増大させる環境下で前記分
極用電極を用いて前記圧電材に分極化処理を行う工程
と、前記分極用電極を除去する工程と、を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方
法。
【請求項７】前記請求項８記載の圧電アクチュエータ
の製造方法であって、前記圧電材に前記可変抵抗電極を形成する際、前記可変
抵抗電極と前記圧電材が層状構造をなすよう積層するこ
とを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。