JP2001320102A - 圧電アクチュエ−タ - Google Patents
圧電アクチュエ−タInfo
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで製造できかつ大変位を得ることが
できる圧電アクチュエ−タを提供する。 【解決手段】 圧電材料からなる板状体に二つの駆動部
分を有する一体型の圧電アクチュエ−タであって、当該
駆動部分の伸縮方向が非平行であることを特徴とした。
できる圧電アクチュエ−タを提供する。 【解決手段】 圧電材料からなる板状体に二つの駆動部
分を有する一体型の圧電アクチュエ−タであって、当該
駆動部分の伸縮方向が非平行であることを特徴とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料を用いた
アクチュエ−タであって、特に記録装置、光学機器等の
精密位置決め装置に利用される圧電アクチュエ−タに関
する。
アクチュエ−タであって、特に記録装置、光学機器等の
精密位置決め装置に利用される圧電アクチュエ−タに関
する。
【０００２】
【従来の技術】電界を印加することによって変位を得る
圧電現象を利用した圧電素子は、微少変位制御、応答性
に優れ、従来から記録装置、光学機器等のの微少変位制
御装置に利用されている。圧電アクチュエ−タは、分極
処理の施された圧電体に電極を介して電界を印加するこ
とにより変位を得る。特に大変位を得るためには、電極
に挟まれた圧電体層の分極方向が一層おきに逆方向とな
るように積層された構造を有し、各圧電体層の分極方向
と同じ方向に電界を印加することによって圧電体の当該
方向における伸張変位を得る積層型圧電アクチュエ−タ
が用いられる。近年、コンピュ−タ、家電製品等におい
て、その記録装置であるハ−ドディスクの高記録密度化
に伴い、記録書き込み、読み取り用のヘッドの高度な位
置決め制御が要求され、従来から変位機構として使用さ
れているＶＣＭ（ボイスコイルモ−タ）だけではそれに
対応することが困難な水準に達しつつある。そこでＶＣ
Ｍによる粗動変位機構の二次微少変位素子として、圧電
アクチュエ−タを利用する方法が提案されている（例え
ば、特開平１０−１３６６６５）。
圧電現象を利用した圧電素子は、微少変位制御、応答性
に優れ、従来から記録装置、光学機器等のの微少変位制
御装置に利用されている。圧電アクチュエ−タは、分極
処理の施された圧電体に電極を介して電界を印加するこ
とにより変位を得る。特に大変位を得るためには、電極
に挟まれた圧電体層の分極方向が一層おきに逆方向とな
るように積層された構造を有し、各圧電体層の分極方向
と同じ方向に電界を印加することによって圧電体の当該
方向における伸張変位を得る積層型圧電アクチュエ−タ
が用いられる。近年、コンピュ−タ、家電製品等におい
て、その記録装置であるハ−ドディスクの高記録密度化
に伴い、記録書き込み、読み取り用のヘッドの高度な位
置決め制御が要求され、従来から変位機構として使用さ
れているＶＣＭ（ボイスコイルモ−タ）だけではそれに
対応することが困難な水準に達しつつある。そこでＶＣ
Ｍによる粗動変位機構の二次微少変位素子として、圧電
アクチュエ−タを利用する方法が提案されている（例え
ば、特開平１０−１３６６６５）。
【０００３】記録書き込み、読み取り用のヘッドを変位
させるための微少変位素子として圧電アクチュエ−タを
利用した方法としては、以下のような方法が知られてい
る。例えば、二つの矩形の圧電素子をサスペンション上
に平行に配置し、電圧を印加することによって一方の圧
電素子を伸長させると同時にもう一方の圧電素子を収縮
させるいわゆるプッシュ・プルによってサスペンション
およびその先端に配置されたヘッドを圧電素子の伸縮方
向と直交方向に回転させ所望の変位を得る。この場合一
つの圧電素子で変位を得る場合に比べて大きな変位を得
ることが出来る。
させるための微少変位素子として圧電アクチュエ−タを
利用した方法としては、以下のような方法が知られてい
る。例えば、二つの矩形の圧電素子をサスペンション上
に平行に配置し、電圧を印加することによって一方の圧
電素子を伸長させると同時にもう一方の圧電素子を収縮
させるいわゆるプッシュ・プルによってサスペンション
およびその先端に配置されたヘッドを圧電素子の伸縮方
向と直交方向に回転させ所望の変位を得る。この場合一
つの圧電素子で変位を得る場合に比べて大きな変位を得
ることが出来る。
【０００４】また、上述の特開平１０−１３６６６５で
は、例えば、圧電材料から構成される板状体に少なくと
も一つの孔部を設けることにより、固定部と可動部とこ
れらを接続する少なくとも二つの梁部とが一体的に形成
され、当該梁部に固定部と可動部を結ぶ方向に伸縮する
変位発生部が構成されている圧電アクチュエ−タが開示
されている（図５）。この場合少なくとも一つの孔部を
設けることにより、変位発生部を含む少なくとも二つ以
上の梁部と固定部、可動部を一体に形成することができ
る。また、例えば変位発生部を含む二つの梁部を有する
圧電アクチュエ−タの場合においても上述のプッシュプ
ルによって駆動することによって大きな変位を得る事が
可能であるとともに、孔部の幅を小さくして梁部を接近
させることによってより大きな変位量を得ることができ
る。
は、例えば、圧電材料から構成される板状体に少なくと
も一つの孔部を設けることにより、固定部と可動部とこ
れらを接続する少なくとも二つの梁部とが一体的に形成
され、当該梁部に固定部と可動部を結ぶ方向に伸縮する
変位発生部が構成されている圧電アクチュエ−タが開示
されている（図５）。この場合少なくとも一つの孔部を
設けることにより、変位発生部を含む少なくとも二つ以
上の梁部と固定部、可動部を一体に形成することができ
る。また、例えば変位発生部を含む二つの梁部を有する
圧電アクチュエ−タの場合においても上述のプッシュプ
ルによって駆動することによって大きな変位を得る事が
可能であるとともに、孔部の幅を小さくして梁部を接近
させることによってより大きな変位量を得ることができ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら二つの圧
電素子を使用する場合は、部品点数が増加するととも
に、組み立ての際の位置精度が確保することが困難であ
り、コスト増の要因となる。
電素子を使用する場合は、部品点数が増加するととも
に、組み立ての際の位置精度が確保することが困難であ
り、コスト増の要因となる。
【０００６】一方、特開平１０−１３６６６５では二つ
の梁部を接近させることによってより大きな変位量を得
ることができる旨開示されているが、孔部の存在は伸長
する変位部分と収縮する変位部分を分離することによる
変位量拡大、応力低減の観点から好ましいものの、孔部
の幅を狭くすることは製造上の困難を伴い、当該手段に
よって変位量を拡大することは現実的には難しい。
の梁部を接近させることによってより大きな変位量を得
ることができる旨開示されているが、孔部の存在は伸長
する変位部分と収縮する変位部分を分離することによる
変位量拡大、応力低減の観点から好ましいものの、孔部
の幅を狭くすることは製造上の困難を伴い、当該手段に
よって変位量を拡大することは現実的には難しい。
【０００７】これらの理由から、変位を発生する二つの
駆動部分を含んだ一体の圧電アクチュエ−タであって、
容易に製造することができかつ変位を拡大しやすい構造
が望まれていた。
駆動部分を含んだ一体の圧電アクチュエ−タであって、
容易に製造することができかつ変位を拡大しやすい構造
が望まれていた。
【０００８】本発明は上記問題を解決するために鋭意検
討した結果見いだされたものであり、低コストで製造で
きかつ大変位を得ることができる圧電アクチュエ−タを
提供することを目的とする。
討した結果見いだされたものであり、低コストで製造で
きかつ大変位を得ることができる圧電アクチュエ−タを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電アクチュエ
−タは、圧電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有
する一体型の圧電アクチュエ−タであって、当該駆動部
分の伸縮方向が非平行であることを特徴とする。
−タは、圧電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有
する一体型の圧電アクチュエ−タであって、当該駆動部
分の伸縮方向が非平行であることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の圧電アクチュエ−タは、圧
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、当該駆動部分の伸縮方
向が非平行である圧電アクチュエ−タであって、板状体
の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆動部分が当
該Ｖ字形状板状体の二つの梁部に設けられていることを
特徴とする。
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、当該駆動部分の伸縮方
向が非平行である圧電アクチュエ−タであって、板状体
の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆動部分が当
該Ｖ字形状板状体の二つの梁部に設けられていることを
特徴とする。
【００１１】また、本発明の圧電アクチュエ−タは、圧
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、板状体の主面の形状が
略三角形であり、二つの駆動部分が当該三角形状板状体
の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形成するように設け
られていることを特徴とする。
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、板状体の主面の形状が
略三角形であり、二つの駆動部分が当該三角形状板状体
の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形成するように設け
られていることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の圧電アクチュエ−タは、圧
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、当該駆動部分の伸縮方
向が非平行である圧電アクチュエ−タであって、板状体
の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆動部分が設
けられている当該Ｖ字形状板状体の二つの梁部の先端部
分と梁部の結合部分に非駆動部分が設けられていること
を特徴とする。
電材料からなる板状体に二つの駆動部分を有する一体型
の圧電アクチュエ−タにおいて、当該駆動部分の伸縮方
向が非平行である圧電アクチュエ−タであって、板状体
の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆動部分が設
けられている当該Ｖ字形状板状体の二つの梁部の先端部
分と梁部の結合部分に非駆動部分が設けられていること
を特徴とする。
【００１３】また、本発明の圧電アクチュエ−タは、板
状体の主面の形状が略三角形であり、二つの駆動部分が
当該三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を
形成するように設けられている圧電アクチュエ−タであ
って、略Ｖ字形状の結合側の角部およびＶ字形状の開口
側の辺を含む端部あるいは二つの角部に非駆動部を設け
ていることを特徴とする。
状体の主面の形状が略三角形であり、二つの駆動部分が
当該三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を
形成するように設けられている圧電アクチュエ−タであ
って、略Ｖ字形状の結合側の角部およびＶ字形状の開口
側の辺を含む端部あるいは二つの角部に非駆動部を設け
ていることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の変位素子は、固定部分およ
び当該固定部分と同一の軸で連結されており、当該軸を
中心として回転可能な可動部分を有する変位素子であっ
て、板状体の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆
動部分が当該Ｖ字形状板状体の二つの梁部に設けられ、
かつ二つの梁部の先端部分と梁部の結合部分に非駆動部
分が設けられている圧電アクチュエ−タあるいは二つの
駆動部分が三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字
形状を形成するように設けられている圧電アクチュエ−
タであって、略Ｖ字形状の結合側の角部およびＶ字形状
の開口側の辺を含む端部あるいは二つの角部に非駆動部
を設けていること圧電アクチュエ−タを固定部および可
動部と接合することによって当該固定部および可動部を
連結し、かつ当該接合部が圧電アクチュエ−タの非駆動
部であることを特徴とする。
び当該固定部分と同一の軸で連結されており、当該軸を
中心として回転可能な可動部分を有する変位素子であっ
て、板状体の主面の形状が略Ｖ字形状であり、二つの駆
動部分が当該Ｖ字形状板状体の二つの梁部に設けられ、
かつ二つの梁部の先端部分と梁部の結合部分に非駆動部
分が設けられている圧電アクチュエ−タあるいは二つの
駆動部分が三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字
形状を形成するように設けられている圧電アクチュエ−
タであって、略Ｖ字形状の結合側の角部およびＶ字形状
の開口側の辺を含む端部あるいは二つの角部に非駆動部
を設けていること圧電アクチュエ−タを固定部および可
動部と接合することによって当該固定部および可動部を
連結し、かつ当該接合部が圧電アクチュエ−タの非駆動
部であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施例によって具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定
されるものではない。
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定
されるものではない。
【００１６】図１は第一および第二の発明に係る圧電ア
クチュエ−タの構成を示す。圧電材料から一体的に作製
された板状体２２は略Ｖ字形状をなし、二つの梁部に駆
動部が配設されている。本発明に係る圧電アクチュエ−
タは、一体的に作製されるため、二つ以上の圧電アクチ
ュエ−タで変位素子を組む場合に比べて、部品点数が少
なく、かつ高い組み立て精度を得易く、工数の低減ひい
てはコスト低減に寄与する。駆動部は、例えば、厚み方
向に対向する両主面に電極を設け分極することにより構
成されるが、内部電極と圧電体層を交互に積層し、圧電
体層を一層毎に逆方向に分極した積層構造とすること
で、より低い電圧で大きな変位を得ることができる。二
つの駆動部は同方向に分極しても良く、逆方向に分極し
ても良い。この場合、分極方向が同方向の場合は二つの
駆動部に印加する電圧の極性を逆転し、逆方向に分極し
た場合は電圧の極性を同方向とすることによって一方の
駆動部を伸長させるとともにもう一方の駆動部を収縮さ
せるいわゆるプッシュ・プルによって駆動することがで
きる。二つの梁部の結合部分に固定部、先端に可動部を
接続することによって回転変位を得る事ができる。
クチュエ−タの構成を示す。圧電材料から一体的に作製
された板状体２２は略Ｖ字形状をなし、二つの梁部に駆
動部が配設されている。本発明に係る圧電アクチュエ−
タは、一体的に作製されるため、二つ以上の圧電アクチ
ュエ−タで変位素子を組む場合に比べて、部品点数が少
なく、かつ高い組み立て精度を得易く、工数の低減ひい
てはコスト低減に寄与する。駆動部は、例えば、厚み方
向に対向する両主面に電極を設け分極することにより構
成されるが、内部電極と圧電体層を交互に積層し、圧電
体層を一層毎に逆方向に分極した積層構造とすること
で、より低い電圧で大きな変位を得ることができる。二
つの駆動部は同方向に分極しても良く、逆方向に分極し
ても良い。この場合、分極方向が同方向の場合は二つの
駆動部に印加する電圧の極性を逆転し、逆方向に分極し
た場合は電圧の極性を同方向とすることによって一方の
駆動部を伸長させるとともにもう一方の駆動部を収縮さ
せるいわゆるプッシュ・プルによって駆動することがで
きる。二つの梁部の結合部分に固定部、先端に可動部を
接続することによって回転変位を得る事ができる。
【００１７】図２は第三の発明に係る圧電アクチュエ−
タの構成を示す。圧電材料から一体的に作製された板状
体３３は略三角形状をなし、二つの駆動部分２，３が当
該三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形
成するように設けられている。三角形状板状体の二つの
駆動部分２，３が略Ｖ字形状を形成しているので、Ｖ字
形状板状体の場合と同様の変位を得る事ができる。ま
た、板状体の形状を略三角形状とすることで、Ｖ字形状
の圧電アクチュエ−タに比べてさらに機械的強度の高い
圧電アクチュエ−タを提供することが可能となるととも
に、製造工程を簡略化することができる。二つの駆動部
分は上述の第一の発明および第二の発明と同様の方法で
構成することができる。
タの構成を示す。圧電材料から一体的に作製された板状
体３３は略三角形状をなし、二つの駆動部分２，３が当
該三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形
成するように設けられている。三角形状板状体の二つの
駆動部分２，３が略Ｖ字形状を形成しているので、Ｖ字
形状板状体の場合と同様の変位を得る事ができる。ま
た、板状体の形状を略三角形状とすることで、Ｖ字形状
の圧電アクチュエ−タに比べてさらに機械的強度の高い
圧電アクチュエ−タを提供することが可能となるととも
に、製造工程を簡略化することができる。二つの駆動部
分は上述の第一の発明および第二の発明と同様の方法で
構成することができる。
【００１８】図３は第４の発明に係る圧電アクチュエ−
タおよびそれを利用した第６の発明に係る変位素子を示
す。圧電材料から一体的に作製された板状体４４は略Ｖ
字形状をなし、二つの梁部に駆動部２，３が配設されて
いる。二つの梁部の先端および二つの梁部の結合部は電
極を形成しない非電極部４、５とする。この非電極部に
おいて変位素子の可動部６および固定部７と接続する。
可動部６および固定部７は一つの固定軸８で結合されて
おり、可動部は固定軸８を中心とした回転方向に可動な
構造を有する。当該固定軸８を二つの梁部の伸張方向の
延長線上の間に位置するようにＶ字形状の圧電アクチュ
エ−タを接続することにより、固定軸８を中心として可
動部６の回転運動が発生する。この回転運動により、固
定軸８を挟んで板状体４４の反対側に位置する可動部の
末端部分を、板状体４４と固定軸８を結ぶ延長線に直角
方向に変位させることが可能となる。可動部６の末端部
の変位量は固定軸から末端までの距離を大きくすること
で大きくすることができるとともに、板状体の梁部と固
定軸８の距離を、小さくすることによって拡大すること
ができる。特開平１０−１３６６６５に開示される圧電
アクチュエ−タのうち例えば図５に示す構造の圧電アク
チュエ−タでは変位量を拡大するためには二つの梁部を
接近させる必要があるが、その場合梁部間の距離が小さ
くなればなるほど孔部の形成が困難となり、変位量拡大
の障害となる。これに対して本発明の場合、固定軸８と
板状体の梁部との距離は組み立て時に任意に設定できる
ので、固定軸８と板状体の梁部との距離を小さくするこ
とは変位量拡大の障害とならない。可動部６と固定部７
は一体的に形成されているものでもよく、別個に形成さ
れているものでもよい。一体的に形成されている場合
は、例えばヒンジ部を設け、当該ヒンジ部を可動部と固
定部の固定軸とみなすことができる。可動部と固定部を
別個に形成する場合は、それらの結合を兼ねた回転軸を
形成する。可動部が回転軸を中心として回転運動をすれ
ば、可動部と固定部が固定軸以外の部分で連結されてい
ても差し支えない。また、板状体４４の梁部の先端部お
よび結合部に非電極部を設け、当該非電極部で固定部お
よび可動部と接続することによって、ノイズとなる所望
の回転方向以外の変位、例えば板状体の主面に垂直な方
向の変位を抑制することができる。すなわち、本発明
は、梁部の駆動部の伸張方向の変位を利用し、この場合
駆動部はそれ以外の方向の変位も生じているが、非電極
部で可動部および固定部と接合することによってこれら
の好ましくない変位が直接可動部および固定部に作用す
ることを回避し、ノイズ成分を低減することができる。
同様の理由から、板状体の駆動部の上下には可動部およ
び固定部を形成しないか、あるいは非接触とすることが
好ましい。
タおよびそれを利用した第６の発明に係る変位素子を示
す。圧電材料から一体的に作製された板状体４４は略Ｖ
字形状をなし、二つの梁部に駆動部２，３が配設されて
いる。二つの梁部の先端および二つの梁部の結合部は電
極を形成しない非電極部４、５とする。この非電極部に
おいて変位素子の可動部６および固定部７と接続する。
可動部６および固定部７は一つの固定軸８で結合されて
おり、可動部は固定軸８を中心とした回転方向に可動な
構造を有する。当該固定軸８を二つの梁部の伸張方向の
延長線上の間に位置するようにＶ字形状の圧電アクチュ
エ−タを接続することにより、固定軸８を中心として可
動部６の回転運動が発生する。この回転運動により、固
定軸８を挟んで板状体４４の反対側に位置する可動部の
末端部分を、板状体４４と固定軸８を結ぶ延長線に直角
方向に変位させることが可能となる。可動部６の末端部
の変位量は固定軸から末端までの距離を大きくすること
で大きくすることができるとともに、板状体の梁部と固
定軸８の距離を、小さくすることによって拡大すること
ができる。特開平１０−１３６６６５に開示される圧電
アクチュエ−タのうち例えば図５に示す構造の圧電アク
チュエ−タでは変位量を拡大するためには二つの梁部を
接近させる必要があるが、その場合梁部間の距離が小さ
くなればなるほど孔部の形成が困難となり、変位量拡大
の障害となる。これに対して本発明の場合、固定軸８と
板状体の梁部との距離は組み立て時に任意に設定できる
ので、固定軸８と板状体の梁部との距離を小さくするこ
とは変位量拡大の障害とならない。可動部６と固定部７
は一体的に形成されているものでもよく、別個に形成さ
れているものでもよい。一体的に形成されている場合
は、例えばヒンジ部を設け、当該ヒンジ部を可動部と固
定部の固定軸とみなすことができる。可動部と固定部を
別個に形成する場合は、それらの結合を兼ねた回転軸を
形成する。可動部が回転軸を中心として回転運動をすれ
ば、可動部と固定部が固定軸以外の部分で連結されてい
ても差し支えない。また、板状体４４の梁部の先端部お
よび結合部に非電極部を設け、当該非電極部で固定部お
よび可動部と接続することによって、ノイズとなる所望
の回転方向以外の変位、例えば板状体の主面に垂直な方
向の変位を抑制することができる。すなわち、本発明
は、梁部の駆動部の伸張方向の変位を利用し、この場合
駆動部はそれ以外の方向の変位も生じているが、非電極
部で可動部および固定部と接合することによってこれら
の好ましくない変位が直接可動部および固定部に作用す
ることを回避し、ノイズ成分を低減することができる。
同様の理由から、板状体の駆動部の上下には可動部およ
び固定部を形成しないか、あるいは非接触とすることが
好ましい。
【００１９】図４は第５の発明に係る圧電アクチュエ−
タおよびそれを利用した第６の発明に係る変位素子を示
す。圧電材料から一体的に作製された板状体５５の主面
の形状は略三角形であり、二つの駆動部分２，３が当該
三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形成
するように設けられている。Ｖ字形状の開口側の端部お
よび結合側に位置する角部は電極を形成しない非電極部
４、５とする。この非電極部において変位素子の可動部
６および固定部７と接続する。可動部６および固定部７
は一つの固定軸８で結合されており、可動部は固定軸８
を中心とした回転方向に可動な構造を有する。当該固定
軸８を二つの駆動部の伸縮方向の延長線上の間に位置す
るように三角形状の圧電アクチュエ−タを接続すること
により、固定軸８を中心として可動部６の回転運動が発
生する。この回転運動により、固定軸８を挟んで板状体
５５の反対側に位置する可動部の末端部分を、板状体５
５と固定軸８を結ぶ延長線に直角方向に変位させること
が可能となる。可動部６の末端部の変位量は固定軸から
末端までの距離を大きくすることで大きくすることがで
きるとともに、板状体の駆動部と固定軸８の距離を、小
さくすることによって拡大することができる。本発明の
場合、固定軸８と板状体の駆動部との距離は組み立て時
に任意に設定できるので、固定軸８と板状体の駆動部と
の距離を小さくすることは、上述の第４および第６の発
明の説明における引用例で想定されるような変位量拡大
の障害とならない。また、図５と同様な形状の圧電アク
チュエ−タで孔部を設けないもの、すなわち、孔部を有
しないで、平行に配置された二つの駆動部を有する一体
的に構成された圧電アクチュエ−タの場合にも変位量拡
大のためには、二つの駆動部間距離を小さくする必要が
あるが、この場合伸張する駆動部と収縮する駆動部を接
近させることは、信頼性の観点からは不利であるが、本
発明の圧電アクチュエ−タは、二つの駆動部がＶ字形状
をなし、駆動部間距離が十分に確保されるので信頼性が
高い。固定軸８と板状体の駆動部との距離を小さくする
際、三角形状中央部の非電極部と固定軸が干渉する場合
は、固定軸用の孔部を設けることができる。可動部６と
固定部７は一体的に形成されているものでもよく、別個
に形成されているものでもよい。一体的に形成されてい
る場合は、例えばヒンジ部を設け、当該ヒンジ部を可動
部と固定部の固定軸とみなすことができる。可動部と固
定部を別個に形成する場合は、それらの結合を兼ねた回
転軸を形成する。また、板状体５５の駆動部で形成され
るＶ字形状の開口側の端部および結合側に位置する角部
に電極を形成しない非電極部を設け、当該非電極部で固
定部および可動部と接続することによって、ノイズとな
る所望の回転方向以外の変位、例えば板状体の主面に垂
直な方向の変位を抑制することができる。すなわち、本
発明は、駆動部の面内長手方向の変位を利用し、この場
合駆動部はそれ以外の方向の変位も生じているが、非電
極部で可動部および固定部と接合することによってこれ
らの好ましくない変位が直接可動部および固定部に作用
することを回避し、ノイズ成分を低減することができ
る。同様の理由から、板状体の駆動部の上下には可動部
および固定部を形成しないか、あるいは非接触とするこ
とが好ましい。
タおよびそれを利用した第６の発明に係る変位素子を示
す。圧電材料から一体的に作製された板状体５５の主面
の形状は略三角形であり、二つの駆動部分２，３が当該
三角形状板状体の二辺方向に平行かつ略Ｖ字形状を形成
するように設けられている。Ｖ字形状の開口側の端部お
よび結合側に位置する角部は電極を形成しない非電極部
４、５とする。この非電極部において変位素子の可動部
６および固定部７と接続する。可動部６および固定部７
は一つの固定軸８で結合されており、可動部は固定軸８
を中心とした回転方向に可動な構造を有する。当該固定
軸８を二つの駆動部の伸縮方向の延長線上の間に位置す
るように三角形状の圧電アクチュエ−タを接続すること
により、固定軸８を中心として可動部６の回転運動が発
生する。この回転運動により、固定軸８を挟んで板状体
５５の反対側に位置する可動部の末端部分を、板状体５
５と固定軸８を結ぶ延長線に直角方向に変位させること
が可能となる。可動部６の末端部の変位量は固定軸から
末端までの距離を大きくすることで大きくすることがで
きるとともに、板状体の駆動部と固定軸８の距離を、小
さくすることによって拡大することができる。本発明の
場合、固定軸８と板状体の駆動部との距離は組み立て時
に任意に設定できるので、固定軸８と板状体の駆動部と
の距離を小さくすることは、上述の第４および第６の発
明の説明における引用例で想定されるような変位量拡大
の障害とならない。また、図５と同様な形状の圧電アク
チュエ−タで孔部を設けないもの、すなわち、孔部を有
しないで、平行に配置された二つの駆動部を有する一体
的に構成された圧電アクチュエ−タの場合にも変位量拡
大のためには、二つの駆動部間距離を小さくする必要が
あるが、この場合伸張する駆動部と収縮する駆動部を接
近させることは、信頼性の観点からは不利であるが、本
発明の圧電アクチュエ−タは、二つの駆動部がＶ字形状
をなし、駆動部間距離が十分に確保されるので信頼性が
高い。固定軸８と板状体の駆動部との距離を小さくする
際、三角形状中央部の非電極部と固定軸が干渉する場合
は、固定軸用の孔部を設けることができる。可動部６と
固定部７は一体的に形成されているものでもよく、別個
に形成されているものでもよい。一体的に形成されてい
る場合は、例えばヒンジ部を設け、当該ヒンジ部を可動
部と固定部の固定軸とみなすことができる。可動部と固
定部を別個に形成する場合は、それらの結合を兼ねた回
転軸を形成する。また、板状体５５の駆動部で形成され
るＶ字形状の開口側の端部および結合側に位置する角部
に電極を形成しない非電極部を設け、当該非電極部で固
定部および可動部と接続することによって、ノイズとな
る所望の回転方向以外の変位、例えば板状体の主面に垂
直な方向の変位を抑制することができる。すなわち、本
発明は、駆動部の面内長手方向の変位を利用し、この場
合駆動部はそれ以外の方向の変位も生じているが、非電
極部で可動部および固定部と接合することによってこれ
らの好ましくない変位が直接可動部および固定部に作用
することを回避し、ノイズ成分を低減することができ
る。同様の理由から、板状体の駆動部の上下には可動部
および固定部を形成しないか、あるいは非接触とするこ
とが好ましい。
【００２０】本発明の圧電アクチュエ−タに使用する圧
電材料は特に限定するものではないが、高い圧電定数を
有するものとして例えばＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系の圧
電材料を用いることができる。本発明にかかる圧電アク
チュエ−タは積層構造の場合、例えば以下に示すグリ−
ンシ−ト法により作製することができるが、その製法は
特に限定するものではない。圧電セラミックス粉をバイ
ンダ、溶剤とともに混練、調整したのち、ドクタ−ブレ
−ド法によりグリ−ンシ−トを作製し、所定の内部電極
パタ−ンに導電性ペ−ストをスクリ−ン印刷後積層し、
積層体を得る。必要に応じてパンチング等の形状加工を
施した後、脱バインダ後焼結した後切断し、所定の電界
で一層おきに逆方向に分極し圧電アクチュエ−タを得
る。
電材料は特に限定するものではないが、高い圧電定数を
有するものとして例えばＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系の圧
電材料を用いることができる。本発明にかかる圧電アク
チュエ−タは積層構造の場合、例えば以下に示すグリ−
ンシ−ト法により作製することができるが、その製法は
特に限定するものではない。圧電セラミックス粉をバイ
ンダ、溶剤とともに混練、調整したのち、ドクタ−ブレ
−ド法によりグリ−ンシ−トを作製し、所定の内部電極
パタ−ンに導電性ペ−ストをスクリ−ン印刷後積層し、
積層体を得る。必要に応じてパンチング等の形状加工を
施した後、脱バインダ後焼結した後切断し、所定の電界
で一層おきに逆方向に分極し圧電アクチュエ−タを得
る。
【００２１】一方、本発明の圧電アクチュエ−タを単層
構造で作製する場合は、例えば圧電セラミックス粉を加
圧成形して所定の形状の成形体とした後、焼結し、必要
に応じて加工した後、さらに電極を形成し分極すること
によって得られる。
構造で作製する場合は、例えば圧電セラミックス粉を加
圧成形して所定の形状の成形体とした後、焼結し、必要
に応じて加工した後、さらに電極を形成し分極すること
によって得られる。
【００２２】（実施例１）圧電材料としてＰｂ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ３系の圧電材料を用い、原料粉をバインダ−、
溶媒とともに混練した後、ドクタ−ブレ−ド法によって
２０ｕｍのシ−トを成形した。当該シ−トを積層し、両
側を電極に挟まれた活性層が６層の駆動部を有する積層
体とした後、角度９０°のＶ字形状を構成するためのパ
ンチングを施した。その後脱バインダ−処理および焼結
を行ない、所定の形状に切断加工した後、駆動部を一層
ごとに逆方向、かつ厚み方向で同一シ−ト上に位置する
二の駆動部の分極方向が互いに逆方向になるように分極
処理を施し本発明の圧電アクチュエ−タを得た。Ｖ字形
状の先端０．８ｍｍおよびＶ字形状の結合部分は分極処
理されない非駆動部分とし、梁部に形成された二の駆動
部の長さは２．６ｍｍ、梁部の幅は０．８ｍｍとした。
可動部と固定部を固定軸で接続し、上記圧電アクチュエ
−タをその非駆動部で可動部および固定部と接続した。
固定軸から駆動部への距離は１．３ｍｍとした。両駆動
部に５Ｖの電圧を印加したところ、固定軸から７ｍｍに
位置する可動部の先端で、固定軸の回転方向に０．７ｕ
ｍの変位を得た。
Ｔｉ）Ｏ３系の圧電材料を用い、原料粉をバインダ−、
溶媒とともに混練した後、ドクタ−ブレ−ド法によって
２０ｕｍのシ−トを成形した。当該シ−トを積層し、両
側を電極に挟まれた活性層が６層の駆動部を有する積層
体とした後、角度９０°のＶ字形状を構成するためのパ
ンチングを施した。その後脱バインダ−処理および焼結
を行ない、所定の形状に切断加工した後、駆動部を一層
ごとに逆方向、かつ厚み方向で同一シ−ト上に位置する
二の駆動部の分極方向が互いに逆方向になるように分極
処理を施し本発明の圧電アクチュエ−タを得た。Ｖ字形
状の先端０．８ｍｍおよびＶ字形状の結合部分は分極処
理されない非駆動部分とし、梁部に形成された二の駆動
部の長さは２．６ｍｍ、梁部の幅は０．８ｍｍとした。
可動部と固定部を固定軸で接続し、上記圧電アクチュエ
−タをその非駆動部で可動部および固定部と接続した。
固定軸から駆動部への距離は１．３ｍｍとした。両駆動
部に５Ｖの電圧を印加したところ、固定軸から７ｍｍに
位置する可動部の先端で、固定軸の回転方向に０．７ｕ
ｍの変位を得た。
【００２３】（実施例２）実施例１と同様の方法により
形状を三角形状とした圧電アクチュエ−タを作製した。
Ｖ字形状の配置をなす駆動部の間に非駆動部が存在し、
三角形状を構成すること以外は、実施例１と同様であ
る。駆動部が成すＶ字形状の開口側に位置する辺を含む
非駆動部分で可動部と接続し、Ｖ字形状の結合側で固定
部と接続した。固定軸から駆動部への距離は１．３ｍｍ
とした。両駆動部に５Ｖの電圧を印加したところ、固定
軸から７ｍｍに位置する可動部の先端で、固定軸の回転
方向に０．０．５ｕｍの変位を得た。
形状を三角形状とした圧電アクチュエ−タを作製した。
Ｖ字形状の配置をなす駆動部の間に非駆動部が存在し、
三角形状を構成すること以外は、実施例１と同様であ
る。駆動部が成すＶ字形状の開口側に位置する辺を含む
非駆動部分で可動部と接続し、Ｖ字形状の結合側で固定
部と接続した。固定軸から駆動部への距離は１．３ｍｍ
とした。両駆動部に５Ｖの電圧を印加したところ、固定
軸から７ｍｍに位置する可動部の先端で、固定軸の回転
方向に０．０．５ｕｍの変位を得た。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧電アクチュエ
−タおよびそれを利用した変位素子によれば、変位量の
拡大が容易であり、かつ製造および組み立てが容易であ
ることから低コストに寄与し、更に高い信頼性を兼ね備
えた圧電アクチュエ−タ、変位素子を提供することがで
きる。
−タおよびそれを利用した変位素子によれば、変位量の
拡大が容易であり、かつ製造および組み立てが容易であ
ることから低コストに寄与し、更に高い信頼性を兼ね備
えた圧電アクチュエ−タ、変位素子を提供することがで
きる。
【図１】本発明の圧電アクチュエ−タの構成例を示す図
である。
である。
【図２】本発明の圧電アクチュエ−タの構成例を示す図
である。
である。
【図３】本発明の圧電アクチュエ−タおよび変位素子の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図４】本発明の圧電アクチュエ−タおよび変位素子の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図５】従来の圧電アクチュエ−タの構成例を示す図で
ある。
ある。
１１ 圧電板状体 ２２ 圧電板状体 ２、３ 駆動部 ４，５ 非駆動部 ６ 可動部 ７ 固定部 ８ 固定軸 ３３ 圧電板状体 ４４ 圧電板状体 ５５ 圧電板状体
Claims (6)
- 【請求項１】 圧電材料からなる板状体に二つの駆動部
分を有する一体型の圧電アクチュエ−タであって、当該
駆動部分の伸縮方向が非平行であることを特徴とする圧
電アクチュエータ。 - 【請求項２】 板状体の主面の形状が略Ｖ字形状であ
り、二つの駆動部分が当該Ｖ字形状板状体の二つの梁部
に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧
電アクチュエ−タ。 - 【請求項３】 板状体の主面の形状が略三角形であり、
二つの駆動部分が当該三角形状板状体の二辺方向に平行
かつ略Ｖ字形状を形成するように設けられていることを
特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエ−タ。 - 【請求項４】 二つの梁部の先端部分と梁部の結合部分
に非駆動部分が設けられていることを特徴とする請求項
１及び２に記載の圧電アクチュエ−タ。 - 【請求項５】 略Ｖ字形状の結合側の角部およびＶ字形
状の開口側の辺を含む端部あるいは二つの角部に非駆動
部を設けていることを特徴とする請求項３に記載の圧電
アクチュエ−タ。 - 【請求項６】 固定部分および当該固定部分と同一の軸
で連結されており、当該軸を中心として回転可能な可動
部分を有する変位素子であって、請求項４に記載の圧電
クチュエ−タの二つの梁部の先端部分と梁部の結合部分
の非駆動部分あるいは請求項５に記載の圧電アクチュエ
−タのＶ字形状の開口側の端部および結合側に位置する
角部において固定部および可動部と接合することによっ
て当該固定部および可動部を連結し、かつ当該接合部が
非駆動部であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000136649A JP2001320102A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 圧電アクチュエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000136649A JP2001320102A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 圧電アクチュエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320102A true JP2001320102A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18644560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000136649A Pending JP2001320102A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 圧電アクチュエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001320102A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061988A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Fujitsu Limited | 微小駆動ユニットおよび記録媒体駆動装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146970A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-06 | Kyocera Corp | 回転位置決め装置 |
| JPH059195U (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電式微小送り装置 |
| JPH11500598A (ja) * | 1995-02-23 | 1999-01-12 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 超音波駆動エレメント |
-
2000
- 2000-05-10 JP JP2000136649A patent/JP2001320102A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146970A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-06 | Kyocera Corp | 回転位置決め装置 |
| JPH059195U (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電式微小送り装置 |
| JPH11500598A (ja) * | 1995-02-23 | 1999-01-12 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 超音波駆動エレメント |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061988A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Fujitsu Limited | 微小駆動ユニットおよび記録媒体駆動装置 |
| US7501740B2 (en) | 2002-12-27 | 2009-03-10 | Fujitsu Limited | Microscale driving unit and recording disk drive |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070417 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101217 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110509 |