JP2016122674A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子の損傷を抑制することが可能な圧電アクチュエータを提供すること。【解決手段】圧電アクチュエータは、圧電素子４０Ａと、圧電素子４０Ａを支持する支持部材と、を備えている。圧電素子４０Ａは、略長方形状を呈し且つ互いに対向する第一及び第二主面４１ａ，４１ｂと、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの長手方向で互いに対向し且つ長手方向に直交する幅方向に延びる第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄと、を含む圧電体４１と、第一主面４１ａに配置された第一外部電極４２と、第二主面４１ｂに配置された第二外部電極４３と、を有している。圧電体４１は、長手方向に直交する断面において湾曲している。支持部材は、圧電素子４０Ａを第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側で支持している。【選択図】図３

Description

本発明は、圧電アクチュエータに関する。

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（たとえば、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。

特開２００２−１８４１４０号公報

本発明は、圧電素子の損傷を抑制することが可能な圧電アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明者らは、圧電素子の損傷を抑制することが可能な圧電アクチュエータについて、調査研究を行った。その結果、本発明者らは、以下の事実を見出した。

近年、電子機器では、小型化又は薄型化が進んでいる。それに伴って、電子機器に搭載される圧電素子においても、小型化又は薄型化が求められる。しかしながら、圧電素子の剛性は、厚さが薄くなるほど低下し、又、幅が狭くなるほど低下する。したがって、圧電素子が小型化又は薄型化された場合、圧電素子（圧電体）の剛性が低下し、駆動時にクラックが入る等して、圧電素子が損傷し易くなる。

以下、圧電素子が損傷し易くなるという上記問題点について、図８〜図１０を参照して、説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、圧電素子１００は、圧電体１０１と、外部電極１０２，１０３と、を備えている。圧電体１０１は、平面視で長方形状を呈する平板状の圧電体であり、厚さ方向で互いに対向する一対の主面１０１ａ，１０１ｂを有する。外部電極１０２は、主面１０１ａに配置されている。外部電極１０３は、主面１０１ｂに配置されている。外部電極１０２の厚さと外部電極１０３の厚さとは同等である。

図８（ｃ）に示されるように、圧電素子１００は、圧電アクチュエータ１１０に備えられている。すなわち、圧電アクチュエータ１１０は、圧電素子１００と、圧電素子１００を支持する支持部材１１１と、を備えている。圧電素子１００は、主として主面１０１ａ側が樹脂１１３及び導電性樹脂１１４により支持部材１１１に固定されている。詳細には、圧電素子１００は、主面１０１ａ側から圧電体１０１に作用する拘束力が、主面１０１ｂ側から圧電体１０１に作用する拘束力より大きい状態で支持部材１１１に拘束されて支持されている。

圧電素子１００は、外部電極１０２，１０３を通して圧電体１０１に所定の電界が印加されると、図９の（ａ）に示されるような駆動前の状態から、図９に（ｂ）に示されるような駆動時の状態へと変化する。圧電素子１００は、駆動時の状態において、一対の主面１０１ａ，１０１ｂが対向する方向に対して直交する方向である駆動方向Ｄ０に伸長する。

このとき、圧電素子１００（圧電体１０１）の剛性が低下していると、圧電素子１００は、図１０の（ａ）に示されるように、駆動前の状態では駆動方向Ｄ０に略平行に支持部材１１１に支持され、撓んでいなかったとしても、図１０の（ｂ）に示されるように、駆動時の状態では撓んで変形する。すなわち、圧電素子１００は、上述した状態で支持部材１１１に拘束されて支持されているため、駆動時の状態では拘束力が小さい主面１０１ｂ側が湾曲外側となるように撓む。このように、圧電素子１００が撓んで変形することにより、圧電素子１００が損傷し易くなる。

かかる研究結果を踏まえ、本発明者らは、圧電素子の損傷を抑制することが可能な圧電アクチュエータを見出した。

すなわち、本発明に係る圧電アクチュエータは、圧電素子と、圧電素子を支持する支持部材と、を備える圧電アクチュエータであって、圧電素子は、略長方形状を呈し且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手方向で互いに対向し且つ長手方向に直交する幅方向に延びる第一及び第二端面と、を含む圧電体と、第一主面に配置された第一外部電極と、第二主面に配置された第二外部電極と、を有し、圧電体は、長手方向に直交する断面において湾曲しており、支持部材は、圧電素子を第一及び第二端面側で支持している。

本発明に係る圧電アクチュエータでは、圧電素子は、第一及び第二端面側で支持部材により支持されている。圧電アクチュエータは、圧電体が第一及び第二主面の長手方向に変位することで、駆動される。圧電体は、長手方向に直交する断面において湾曲している。このため、圧電素子では、湾曲していない従来の圧電素子よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子が撓み変形することを抑え、圧電素子の損傷を抑制することができる。

本発明に係る圧電アクチュエータは、圧電素子と、圧電素子を支持する支持部材と、を備える圧電アクチュエータであって、圧電素子は、略長方形状を呈し且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手方向で互いに対向し且つ長手方向に直交する幅方向に延びる第一及び第二端面と、を含む圧電体と、第一主面に配置された第一外部電極と、第二主面に配置された第二外部電極と、を有し、圧電体は、第一及び第二主面の少なくともいずれか一方に、長手方向に延びる突条部が設けられており、支持部材は、圧電素子を第一及び第二端面側で支持している。

本発明に係る圧電アクチュエータでは、圧電素子は、第一及び第二端面側で支持部材により支持されている。圧電アクチュエータは、圧電体が長手方向に変位することで、駆動される。圧電体は、第一及び第二主面の少なくともいずれか一方に、長手方向に延びる突条部が設けられている。このため、圧電素子では、突条部が設けられていない従来の圧電素子よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子が撓み変形することを抑え、圧電素子の損傷を抑制することができる。

本発明によれば、圧電素子の損傷を抑制することが可能な圧電アクチュエータを提供することができる。

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１に示されたII−II線に沿った断面構成を説明するための図である。 第一実施形態に係る圧電素子の構成及びその固定構造について説明するための図である。 第一実施形態に係るサスペンションの動作を説明するための図である。 第一実施形態の変形例に係る圧電素子の構成を説明するための図である。 第二実施形態に係る圧電素子の構成及びその固定構造について説明するための図である。 第二実施形態の変形例に係る圧電素子の構成を説明するための図である。 （ａ）は従来の圧電素子の斜視図であり、（ｂ）は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は従来の圧電素子の固定構造について説明するための図である。 図８（ａ）のIX−IX線に沿った断面図であり、従来の圧電素子の動作を説明するための図である。 図８（ｃ）のX−X線に沿った断面図であり、従来のサスペンションの動作を説明するための図である。

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。

［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線に沿った断面構成を説明するための図である。図３（ａ）は図１に示された圧電素子の斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線に沿った断面図であり、図３（ｃ）は図１に示された圧電素子の固定構造を説明するための図である。

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。

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、たとえば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。

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４０Ａ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。

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、たとえば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。

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、たとえば５０μｍ程度である。

マイクロアクチュエータ部１２には、一対の圧電素子４０Ａが配置されている。各圧電素子４０Ａは、いわゆる積層型圧電素子である。各圧電素子４０Ａは、図２及び図３にも示されるように、圧電体４１と、第一外部電極４２と、第二外部電極４３と、を備えている。

圧電体４１は、平面視で長方形状を呈する板状の圧電体である。圧電体４１は、圧電体４１の厚さ方向で互いに対向する第一及び第二主面４１ａ，４１ｂと、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの長手方向（以下、単に「長手方向」という）で互いに対向し且つ長手方向に直交する幅方向（以下、単に「幅方向」という）に延びる一対の第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄと、長手方向に延び且つ幅方向で互いに対向する一対の第一及び第二側面４１ｅ，４１ｆと、を有している。

圧電体４１は、長手方向に直交する断面において、第二主面４１ｂ側が凸となるように湾曲し、アーチ状をなしている。圧電体４１は、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。圧電体４１は、圧電体４１を幅方向に二等分する仮想的な面である中央面（以下、単に「中央面」という）に対して面対称をなしている。圧電体４１の外形寸法は、たとえば、長さ（第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ間の距離）１．０ｍｍ、幅（第一及び第二側面１１ｅ，１１ｆ間の距離）０．３ｍｍ、厚さ（第一及び第二主面４１ａ，４１ｂ間の距離）０．０５ｍｍである。長手方向に直交する断面における圧電体４１の湾曲の曲率半径は、たとえば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。

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）Ｏ_３］、ＰＴ［ＰｂＴｉＯ_３］、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム［ＢａＴｉＯ_３］などが挙げられる。圧電体４１は、たとえば、ＰＺＴなどの圧電セラミック材料で構成されている。

第一外部電極４２は、第一主面４１ａに沿って第一主面４１ａに配置されている。第一外部電極４２は、第一主面４１ａの全部を覆うように配置されている。第一外部電極４２の厚さは、たとえば２００〜５００ｎｍ程度に設定される。

第二外部電極４３は、第二主面４１ｂに沿って第二主面４１ｂに配置されている。第二外部電極４３は、第二主面４１ｂの全部を覆うように配置されている。第二外部電極４３の厚さは、第一外部電極４２の厚さと同じに設定される。すなわち、第二外部電極４３の厚さは、たとえば２００〜５００ｎｍ程度に設定される。

本実施形態では、第一及び第二外部電極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）とされている。すなわち、第一及び第二外部電極４２，４３は、同じ積層構造を有している。第一及び第二外部電極４２，４３は、スパッタリング法により形成されている。第一及び第二外部電極４２，４３は、スパッタリング法以外の方法（たとえば、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。第一及び第二外部電極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。

各圧電素子４０Ａは、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。すなわち、各圧電素子４０Ａは、対応する開口部２３に配置されている。

各圧電素子４０Ａは、第一端面４１ｃ側において、ヒンジ部材１４の中間部３２に支持されるように、中間部３２に樹脂５０によって固定されている。詳細には、圧電体４１の第一端面４１ｃと、圧電体４１の第一及び第二側面４１ｅ，４１ｆの第一端面４１ｃ側の一部分と、圧電素子４０Ａ（第一外部電極４２）における第一主面４１ａ側且つ第一端面４１ｃ側の一部分と、がそれぞれ樹脂５０を介して中間部３２に固定されている。また、第一端面４１ｃ側において、第二外部電極４３上には導電性樹脂５１が形成されている。第二外部電極４３は、導電性樹脂５１により図示しない電気配線に接続されている。導電性樹脂５１は、導電性材料（たとえば金属粒子など）を含有する樹脂である。

各圧電素子４０Ａは、第二端面４１ｄ側において、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５１によって固定されている。詳細には、圧電体４１の第二端面４１ｄと、圧電体４１の第一及び第二側面４１ｅ，４１ｆの第二端面４１ｄ側の一部分と、圧電素子４０Ａ（第一外部電極４２）における第一主面４１ａ側且つ第二端面４１ｄ側の一部分と、がそれぞれ導電性樹脂５１を介して基部３０に固定されている。第一外部電極４２は、導電性樹脂５１により図示しない電気配線に接続されている。

圧電素子４０Ａは、上述したように、ヒンジ部材１４の中間部３２及び基部３０により拘束されて支持されている。中間部３２及び基部３０は、圧電素子４０Ａを拘束して支持する支持部材として機能する。すなわち、圧電素子４０Ａ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、支持部材（中間部３２及び基部３０）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４０Ａと、支持部材（中間部３２及び基部３０）と、を備える圧電アクチュエータを含むこととなる。

次に、上述した圧電素子４０Ａの製造方法について説明する。

まず、圧電セラミック粉のペーストを得て、ペーストから所定厚さのグリーンシートを作成する（シート工法）。グリーンシートに電極を印刷してもよい。また、グリーンシートを重ね合わせて積層体としてもよい。次に、グリーンシート又はその積層体を積層方向にプレス処理し、圧電体グリーンを得る。

プレス処理は、目的の形状にあわせて行われる。すなわち、本実施形態では、圧電体グリーンが湾曲し、長手方向に直交する断面において、圧電体グリーンにおける第二主面４１ｂに対応する面側が凸となるようにプレス処理する。プレス処理は、たとえば、１００ＭＰａ程度で行われるのが好ましい。続いて、得られた圧電体グリーンに脱バインダ処理を施した後、焼成し、圧電体基板を得る。なお、焼成後の圧電体基板の各主面に対し、研磨処理等の表面処理を行ってもよい。

次に、圧電体基板の各主面上に電極膜を形成する。各電極膜は、印刷法、スパッタリング法又は蒸着法などにより形成される。以上の工程により、圧電体基板及び電極膜を備える圧電素子基板が得られる。圧電体基板は、個片化された状態の複数の圧電体４１が繋がった状態であり、各電極膜は、個片化された状態の複数の第一及び第二外部電極４２，４３が繋がった状態であり、圧電素子基板は、個片化された状態の複数の圧電素子４０Ａが繋がった状態である。

次に、圧電素子基板に分極処理を行う。分極処理では、たとえば、１００℃の温度下で、電界強度２ｋＶ／ｍｍの電圧を５分間程度印加する。続いて、分極処理後の圧電素子基板を製品形状に切断する。これにより、個片化された圧電体４１及び第一及び第二外部電極４２，４３を備える圧電素子４０Ａが得られる。

次に、図４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、第一実施形態に係るサスペンションの動作を説明するための図である。

図４の（ａ）に示された圧電素子４０Ａでは、第一及び第二外部電極４２，４３に電圧が印加されておらず、第一及び第二外部電極４２，４３を通して圧電体４１に電界が印加されていない。第一及び第二外部電極４２，４３に電圧が印加され、第一及び第二外部電極４２，４３を通して圧電体４１に所定の電界が印加されることにより圧電素子４０Ａが駆動されると、圧電素子４０Ａは、図４の（ｂ）に示されるように、駆動方向Ｄ１に伸長する。ここでは、駆動方向Ｄ１は長手方向である。すなわち、圧電素子４０Ａの長手方向での変位が圧電アクチュエータの駆動に利用されている。

圧電素子４０Ａは、上述したように、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、支持部材（中間部３２及び基部３０）に拘束されて支持されている。このため、圧電素子４０Ａは、支持部材に拘束されて支持されている状態では、圧電体４１における第一主面４１ａ側の領域は、同じく圧電体４１における第二主面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４０Ａは、第二主面４１ｂ側が湾曲外側となるように撓もうとする。しかしながら、上述したように、圧電素子４０Ａは、長手方向に直交する断面において湾曲している。このため、圧電素子４０Ａの剛性（曲げ剛性）が高まり、図４の（ｂ）に示されるように、第二主面４１ｂ側が湾曲外側となる撓みが抑制されることとなる。

以上のことから、第一実施形態においては、圧電素子４０Ａの撓み変形が抑制されるので、圧電素子４０Ａの撓み変形に伴う圧電素子の損傷を抑制することができる。

以上説明したように、第一実施形態では、サスペンション１０は、圧電素子４０Ａと、支持部材と、を備えている。圧電素子４０Ａは、略長方形状を呈し且つ互いに対向する第一及び第二主面４１ａ，４１ｂと、長手方向で互いに対向し且つ幅方向に延びる第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄと、を含む圧電体４１と、第一主面４１ａに配置された第一外部電極４２と、第二主面４１ｂに配置された第二外部電極４３と、を有している。圧電体４１は、長手方向に直交する断面において湾曲している。支持部材は、圧電素子４０Ａを第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側で支持している。

圧電素子４０Ａは、第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側で支持部材により支持されている。サスペンション１０は、圧電体４１が長手方向に変位することで、駆動される。圧電体４１は、長手方向に直交する断面において湾曲している。このため、圧電素子４０Ａは、湾曲していない従来の圧電素子１００よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子４０Ａが撓み変形することを抑え、圧電素子４０Ａの損傷を抑制することができる。

上述のように、圧電素子の変位は、小型化又は薄型化されるほど向上するものの、圧電素子の剛性は、小型化又は薄型化されるほど低下する。圧電素子４０Ａは、圧電体４１が湾曲していない従来の圧電素子１００と略同等のサイズである。圧電素子４０Ａは、圧電体４１の幅方向の長さを長くしたり、圧電体４１の厚さを厚くしたりすることなく、剛性を向上させているので、従来の圧電素子１００と同等の変位を維持することができる。更に、圧電素子４０Ａは、撓み変形することが抑えられるので、その変位を適切に支持部材に伝達することができる。

圧電素子４０Ａでは、圧電体４１が、中央面に対して面対称をなしている。このため、圧電素子４０Ａは、中央面よりも第一側面４１ｅ側の部分と、中央面よりも第二側面４１ｆ側の部分とで、変位の程度に差異が生じ難い。したがって、圧電素子４０Ａは、その変位をより適切に支持部材に伝達することができる。

圧電素子４０Ａでは、圧電体４１が長手方向に直交する断面において湾曲しているので、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの識別性を高めることができる。従来の圧電素子では、裏表を識別するために、たとえば識別マークを設ける必要があった。第一実施形態の圧電素子４０Ａによれば、このような識別マークを省略することができる。

圧電素子４０Ａが撓み変形した場合、圧電素子４０Ａが支持部材から剥離し易くなる。第一実施形態では、圧電素子４０Ａの撓み変形が抑制されるので、このような剥離の発生を抑制することができる。

圧電素子４０Ａは、たとえば厚さ０．２ｍｍ以下としてもよい。圧電素子４０Ａは、厚さが薄くなればなるほど剛性が低下し、撓み易くなる。第一実施形態によれば、圧電素子４０Ａの厚さが０．２ｍｍ以下の場合でも、圧電素子４０Ａの撓み変形を抑制することができる。

続いて、図５を参照して、第一実施形態の変形例に係る圧電素子について説明する。図５（ａ）は第一実施形態の変形例に係る圧電素子の斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のVｂ−Vｂ線に沿った断面図である。

図５に示されるように、第一実施形態の変形例に係る圧電素子４０Ｂは、圧電体４１の湾曲の形状の点で圧電素子４０Ａと相違し、その他の点で一致している。圧電素子４０Ｂでは、圧電体４１は、長手方向に直交する断面において、波型に湾曲している。圧電体４１は、幅方向の中央において第二主面４１ｂ側が凹となり、幅方向の両端部において第二主面４１ｂ側が凸となるように湾曲している。圧電体４１は、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。圧電体４１は、中央面に対して面対称をなしている。長手方向に直交する断面における圧電体４１の湾曲の曲率半径は、たとえば、圧電体４１の幅方向の長さの１／４程度である。

このように圧電素子４０Ｂにおいても、圧電体４１は、長手方向に直交する断面において湾曲している。このため、圧電素子４０Ｂは、湾曲していない従来の圧電素子１００よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子４０Ｂが撓み変形することを抑え、圧電素子４０Ｂの損傷を抑制することができる。

［第二実施形態］
図６を参照して、第二実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を説明する。図６（ａ）は第二実施形態に係る圧電素子の斜視図であり、（ｂ）は図６（ａ）のVIｂ−VIｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は図６（ａ）に示された圧電素子の固定構造について説明するための図である。

図６に示されるように、第二実施形態に係る圧電アクチュエータは、圧電素子４０Ｃにおける圧電体４１の形状の点で第一実施形態に係る圧電アクチュエータと相違し、その他の点で一致している。圧電体４１は、第二主面４１ｂに、長手方向に延びる一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられている。

突条部４４ａは、第二主面４１ｂにおいて、第一側面４１ｅに沿って長手方向に延びている。突条部４４ｂは、第二主面４１ｂにおいて、第二側面４１ｆに沿って長手方向に延びている。一対の突条部４４ａ，４４ｂは、長手方向に直交する断面における形状が矩形状である。圧電体４１は、中央面に対して面対称をなしている。一対の突条部４４ａ，４４ｂは、たとえば、幅（幅方向の長さ）が圧電体４１の幅（幅方向の長さ）の１／７であり、高さ（厚さ方向の長さ）が圧電体４１の高さ（厚さ方向の長さ）の１／３である。一対の突条部４４ａ，４４ｂは、第一端面４１ｃから第二端面４１ｄまで延びている。一対の突条部４４ａ，４４ｂは、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。すなわち、圧電体４１は、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。

圧電素子４０Ｃの製造方法は、グリーンシート又はその積層体を作成する工程において、一対の突条部４４ａ，４４ｂに対応する部分に小さなグリーンシートを積層させる点で、圧電素子４０Ａの製造方法と相違し、その他の点で一致している。

以上説明したように、第二実施形態では、圧電素子４０Ｃの圧電体４１は、第二主面４１ｂに、長手方向に延びる一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられている。このため、圧電素子４０Ｃは、突条部が設けられていない従来の圧電素子１００よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子４０Ｃが撓み変形することを抑え、圧電素子４０Ｃの損傷を抑制することができる。

圧電素子４０Ｃは、一対の突条部４４ａ，４４ｂが圧電体４１の一部分にしか設けられていないため、従来の圧電素子１００と体積が略同等である。したがって、圧電素子４０Ｃにおいても、従来の圧電素子１００よりも剛性を向上させながら、従来の圧電素子１００と同等の変位を維持することができる。

圧電素子４０Ｃでは、圧電体４１は第二主面４１ｂに一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられているので、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの識別性を高めることができる。したがって、第二実施形態の圧電素子４０Ｃによれば、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂを識別するための識別マークを省略することができる。

続いて、図７を参照して、第二実施形態の変形例に係る圧電素子について説明する。図７（ａ）は第二実施形態の変形例に係る圧電素子の斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線に沿った断面図である。

図７に示されるように、第二実施形態の変形例に係る圧電素子４０Ｄは、圧電体４１の第二主面４１ｂに一対の突条部４４ａ，４４ｂの代わりに、突条部４４ｃが設けられている点で圧電素子４０Ｃと相違し、その他の点で一致している。

突条部４４ｃは、第二主面４１ｂにおいて、幅方向の中央部分に設けられ、長手方向に延びている。突条部４４ｃは、長手方向に直交する断面における形状が矩形状である。圧電体４１は、中央面に対して面対称をなしている。突条部４４ｃは、たとえば、幅（幅方向の長さ）が圧電体４１の幅（幅方向の長さ）の１／５であり、高さ（厚さ方向の長さ）が圧電体４１の高さ（厚さ方向の長さ）の１／３である。突条部４４ｃは、第一端面４１ｃから第二端面４１ｄまで延びている。突条部４４ｃは、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。すなわち、圧電体４１は、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等である。

このように圧電素子４０Ｄにおいても、圧電体４１は、第二主面４１ｂに、長手方向に延びる突条部４４ｃが設けられている。このため、圧電素子４０Ｄは、突条部が設けられていない従来の圧電素子１００よりも断面係数が大きく、駆動時の曲げに対する強度が向上する。したがって、圧電素子４０Ｄが撓み変形することを抑え、圧電素子４０Ｄの損傷を抑制することができる。

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。

圧電素子４０Ａでは、圧電体４１は長手方向に直交する断面において、第二主面４１ｂ側が凸となるように湾曲しているが、圧電体４１は長手方向に直交する断面において湾曲していればよく、たとえば、第一主面４１ａ側が凸となるように湾曲していてもよい。また、圧電素子４０Ｂでは、圧電体４１は幅方向の中央において第二主面４１ｂ側が凹となり、幅方向の両端部において第二主面４１ｂ側が凸となるように湾曲しているが、幅方向の中央において第一主面４１ａ側が凹となり、幅方向の両端部において第一主面４１ａ側が凸となるように湾曲していてもよい。

圧電素子４０Ｃでは、圧電体４１は第二主面４１ｂに一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられているが、圧電体４１は第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの少なくともいずれか一方に、長手方向に延びる突条部が設けられていればよく、突条部の数、突条部の長手方向に直交する断面における形状、及び突条部の配置等は限定されない。したがって、たとえば、第一主面４１ａに一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられていてもよい。また、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの両方に一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられていてもよい。

同様に、圧電素子４０Ｄでは、第一主面４１ａに突条部４４ｃが設けられていてもよい。また、第一及び第二主面４１ａ，４１ｂの両方に突条部４４ｃが設けられていてもよい。

圧電素子４０Ａ〜４０Ｄでは、圧電体４１は、長手方向の全ての位置において、長手方向に直交する断面における形状が略同等であるが、長手方向の位置により、長手方向に直交する断面における形状が異なっていてもよい。圧電体４１は、長手方向の中央部分において、最も撓み変形し易くなる。したがって、たとえば、圧電素子４０Ａ，４０Ｂでは、圧電体４１は、長手方向の中央部分において湾曲し、第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側の両端部分において湾曲しない形状としてもよい。また、圧電素子４０Ｃでは、圧電体４１は、長手方向の中央部分において一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられ、第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側の両端部分において一対の突条部４４ａ，４４ｂが設けられない形状としてもよい。また、圧電素子４０Ｄでは、圧電体４１は、長手方向の中央部分において突条部４４ｃが設けられ、第一及び第二端面４１ｃ，４１ｄ側の両端部分において突条部４４ｃが設けられていない形状としてもよい。

圧電素子４０Ａ〜４０Ｄでは、ヒンジ部材１４の中間部３２及び基部３０が支持部材として機能しているが、これに加えて、たとえばベースプレート１３の前端部２２、基部２０、及び連結部２４が支持部材として機能してもよい。

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。

１０…サスペンション、１１…ロードビーム、１２…マイクロアクチュエータ部、１３…ベースプレート、１４…ヒンジ部材、２５…アクチュエータベース、３０…基部、３２…中間部、４０Ａ〜４０Ｄ…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、４４ａ〜４４ｃ…突条部。

Claims (2)

1. 圧電素子と、前記圧電素子を支持する支持部材と、を備える圧電アクチュエータであって、
   前記圧電素子は、
   略長方形状を呈し且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手方向で互いに対向し且つ前記長手方向に直交する幅方向に延びる第一及び第二端面と、を含む圧電体と、
   前記第一主面に配置された第一外部電極と、
   前記第二主面に配置された第二外部電極と、を有し、
   前記圧電体は、前記長手方向に直交する断面において湾曲しており、
   前記支持部材は、前記圧電素子を前記第一及び第二端面側で支持している、
   圧電アクチュエータ。
2. 圧電素子と、前記圧電素子を支持する支持部材と、を備える圧電アクチュエータであって、
   前記圧電素子は、
   略長方形状を呈し且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手方向で互いに対向し且つ前記長手方向に直交する幅方向に延びる第一及び第二端面と、を含む圧電体と、
   前記第一主面に配置された第一外部電極と、
   前記第二主面に配置された第二外部電極と、を有し、
   前記圧電体は、前記第一及び第二主面の少なくともいずれか一方に、前記長手方向に延びる突条部が設けられており、
   前記支持部材は、前記圧電素子を前記第一及び第二端面側で支持している、
   圧電アクチュエータ。
   
   
   
   
   
   
   

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