專利名稱：壓電體驅(qū)動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)方法、以及盤(pán)記錄重放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用薄膜壓電體元件的壓電體驅(qū)動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)方法、以及搭載了該壓電體驅(qū)動(dòng)器的盤(pán)記錄重放裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，使用微型機(jī)技術(shù)的超小型的壓電體驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)或泵等微小機(jī)械的開(kāi)發(fā)十分活躍。其中，壓電體驅(qū)動(dòng)器被開(kāi)發(fā)用于需要在微小區(qū)域中高精度定位的盤(pán)記錄重放裝置(以下稱為磁盤(pán)裝置)的磁頭定位和噴墨打印機(jī)。
例如，在磁盤(pán)裝置中，采用以下組裝。通常，將進(jìn)行信息的記錄重放的磁頭面對(duì)盤(pán)狀記錄媒體(以下稱為盤(pán))搭載在磁頭滑塊上，并安裝在驅(qū)動(dòng)臂上。通過(guò)音圈電機(jī)(以下稱為VCM)擺動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器臂，對(duì)盤(pán)上的規(guī)定磁跡位置進(jìn)行定位，由磁頭進(jìn)行記錄重放。但是，隨著記錄密度的提高，僅用這樣的現(xiàn)有的VCM的定位中，不能確保充分的精度。
因此，提出以下技術(shù)方案除了使用VCM的定位部件以外，還使用基于采用壓電體元件的壓電體驅(qū)動(dòng)器的微小定位部件，對(duì)磁頭滑塊進(jìn)行微小驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行高速、高精度的定位(超高TII化とピギ一バクアクチュエ一タ(IDEMA Japan News No.32、pp4-7、國(guó)際デイスクドライブ協(xié)會(huì)發(fā)行))。
作為用于這樣的壓電體驅(qū)動(dòng)器的壓電體元件，有以生片(green sheet)疊層方式或厚膜多層形成方式進(jìn)行多層化的陶瓷方式、以及利用薄膜技術(shù)進(jìn)行制作的薄膜方式。
但是，在使用這些壓電體元件的壓電體驅(qū)動(dòng)器中，通過(guò)施加電壓產(chǎn)生的壓電體元件的位移量產(chǎn)生隨時(shí)間惡化的現(xiàn)象。為了使壓電體驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)定地工作而不產(chǎn)生這樣的惡化，需要抑制該壓電體元件的初始極化特性的時(shí)間性變化。因此，在制造階段中要在極化的穩(wěn)定化等方面下工夫。
例如，作為使極化特性穩(wěn)定的方法，公開(kāi)了以下方案(日本專利2814607號(hào)公報(bào)(圖3))對(duì)按與以往相同的方法制作的壓電體驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)施加1小時(shí)以上、最好是施加10小時(shí)左右的在從電壓0V至該壓電體驅(qū)動(dòng)器的最高使用電壓之間進(jìn)行振動(dòng)的正弦波，來(lái)實(shí)現(xiàn)壓電體驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定。
在該方法中，在使用壓電體元件前，例如施加0V至150V的正弦波進(jìn)行穩(wěn)定。如果施加1小時(shí)、最好是10小時(shí)的這樣的高電壓，則在通過(guò)薄膜技術(shù)制作的壓電體元件的情況下，有時(shí)產(chǎn)生絕緣電阻的惡化。而且，這樣的方法是使壓電體驅(qū)動(dòng)器的初始位移量稍稍降低來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的方法，所以如果與初始極化狀態(tài)的位移比較，則實(shí)際工作狀態(tài)下的位移量變小，也存在壓電體驅(qū)動(dòng)器的性能稍稍下降的問(wèn)題。
此外，關(guān)于壓電體薄膜具有非對(duì)稱滯后特性，公開(kāi)了以下方案在(100)方位的單結(jié)晶氧化鎂(MgO)基板上形成(100)方位的鉑(Pt)膜，在其上通過(guò)濺射法對(duì)(001)取向的鈦酸鋯酸鉛(PZT)膜進(jìn)行成膜的結(jié)構(gòu)(Appl.Phys.Lett.70(11)，1378-1380，17 March 1997、“piezoelectric properties of c-axisoriented Pb(Zr，Ti)O3thin film”)。但是，在該文獻(xiàn)中，完全沒(méi)有公開(kāi)用于進(jìn)行壓電體元件的極化穩(wěn)定和防止絕緣電阻等惡化的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法和壓電體驅(qū)動(dòng)器、以及使用該壓電體驅(qū)動(dòng)器的磁盤(pán)裝置，在將使用了主要通過(guò)薄膜技術(shù)制作的壓電體元件的壓電體驅(qū)動(dòng)器搭載在磁盤(pán)裝置的狀態(tài)下使惡化的極化特性得以恢復(fù)，長(zhǎng)期穩(wěn)定，并且持續(xù)地獲得大的位移。
本發(fā)明的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法是壓電體元件具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化；作為用于使所述壓電體元件在垂直于所述壓電體元件的膜厚方向的方向上位移來(lái)進(jìn)行位置控制的位置控制電壓，面對(duì)所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大的方向，在所述壓電體元件的膜厚方向施加相當(dāng)于所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值為0.4以下電場(chǎng)的電壓。
在該驅(qū)動(dòng)方法中，由于壓電體元件在極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化，所以即使在極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上施加位置控制電壓，也不產(chǎn)生極化的混亂，沒(méi)有位移量變動(dòng)。另一方面，對(duì)于極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大的方向，由于位置控制電壓比極化反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電壓小，所以難以產(chǎn)生極化的混亂。這些結(jié)果可進(jìn)行位移量穩(wěn)定的壓電體元件的驅(qū)動(dòng)。
再有，膜厚方向上的極化稱為膜整體上看時(shí)的極化的平均狀態(tài)，壓電體薄膜的區(qū)域不必在所有膜厚方向上極化，或極化矢量面向膜厚方向。此外，負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度在壓電體元件的極化-電場(chǎng)極化曲線中，是負(fù)方向的電場(chǎng)軸和極化曲線的交點(diǎn)(以下稱為負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1)，正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度在同樣的極化曲線中，是正方向的電場(chǎng)軸和極化曲線的交點(diǎn)(以下稱為正極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2)。
而且，本發(fā)明的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法是面對(duì)膜厚方向上極化的壓電體元件，在所述壓電體元件的膜厚方向上施加位置控制電壓，在垂直于膜厚方向的方向上產(chǎn)生位移來(lái)進(jìn)行位置控制，同時(shí)將使恢復(fù)惡化的極化的極化恢復(fù)電壓重疊施加在所述位置控制電壓上，通過(guò)與所述位置控制電壓切換施加，或在沒(méi)有施加所述位置控制電壓時(shí)進(jìn)行施加，在位置控制動(dòng)作中或位置控制動(dòng)作的中止期間恢復(fù)惡化的極化。
根據(jù)該驅(qū)動(dòng)方法，通過(guò)將恢復(fù)壓電體元件的極化惡化的極化恢復(fù)電壓重疊在位置控制電壓上，并與位置控制電壓切換施加，或在不施加位置控制電壓時(shí)進(jìn)行施加，即使在驅(qū)動(dòng)壓電體元件時(shí)產(chǎn)生位移量的惡化，也可以將壓電體驅(qū)動(dòng)器原封不動(dòng)裝入在磁盤(pán)裝置等中，恢復(fù)壓電體元件的極化惡化。由此，能夠可靠性高地實(shí)現(xiàn)需要高精度的壓電體驅(qū)動(dòng)器。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制電路方框圖。
圖2是施加在該實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器上的位置控制電壓和極化恢復(fù)電壓的合成波形圖。
圖3A是施加在該實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器上的位置控制電壓的波形圖。
圖3B是施加在該實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器上的極化恢復(fù)電壓的波形圖。
圖4是在該實(shí)施例的變形例的壓電體驅(qū)動(dòng)器中疊層兩層壓電體元件結(jié)構(gòu)的壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制電路方框圖。
圖5是表示將本發(fā)明第2實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器、以及搭載了該壓電體驅(qū)動(dòng)器的磁頭支持機(jī)構(gòu)應(yīng)用于磁盤(pán)裝置的例子的主要部分的斜視圖。
圖6A是該實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器的壓電體元件附近部分的平面圖。
圖6B是該壓電體元件的X-X線的剖面圖。
圖7是用于驅(qū)動(dòng)該實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路方框圖。
圖8A是本發(fā)明的第3實(shí)施例的壓電體元件1的剖面圖。
圖8B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖8C是對(duì)該壓電體元件施加的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1的位置控制電壓的電壓波形圖。
圖8D是對(duì)該壓電體元件施加的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件2的位置控制電壓的電壓波形圖。
圖8E是對(duì)該壓電體元件施加的比較用驅(qū)動(dòng)條件1的位置控制電壓的電壓波形圖。
圖9A是該實(shí)施例的比較用的壓電體元件50的剖面圖。
圖9B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖9C是對(duì)該壓電體元件施加的比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件1的位置控制電壓的電壓波形圖。
圖10A是本發(fā)明第4實(shí)施例的壓電體元件1的剖面圖。
圖10B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖10C是對(duì)該壓電體元件施加的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3的位置控制電壓和極化恢復(fù)電壓的合成電壓波形圖。
圖11A是該實(shí)施例的比較用的壓電體元件50的剖面圖。
圖11B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖11C是對(duì)該壓電體元件施加的比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件2的位置控制電壓和極化恢復(fù)電壓的合成電壓波形圖。
圖12A是該實(shí)施例的比較用的壓電體元件55的剖面圖。
圖12B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖12C是對(duì)該壓電體元件施加的比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件的位置控制電壓和極化恢復(fù)電壓的合成電壓波形圖。
圖13A是該實(shí)施例的壓電體元件1的剖面圖。
圖13B是該壓電體元件的P-E滯后特性圖。
圖13C是對(duì)該壓電體元件施加的重疊了比較用驅(qū)動(dòng)條件2的偏置電壓的位置控制電壓的電壓波形圖。
圖14是表示該實(shí)施例中基于本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3的驅(qū)動(dòng)方法的極化恢復(fù)時(shí)間的極化恢復(fù)效果的結(jié)果圖。
圖15和圖16表示將極化恢復(fù)電壓重疊在位置控制電壓上的情況的例子。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。再有，在以下說(shuō)明的附圖中，對(duì)相同元件附以相同的標(biāo)號(hào)。
第一實(shí)施方式圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制電路方框圖。壓電體元件1由第1導(dǎo)體3、第2導(dǎo)體4和被它們夾置的壓電體薄膜2構(gòu)成。再有，第1導(dǎo)體3、第2導(dǎo)體4和壓電體薄膜2通過(guò)濺射等薄膜技術(shù)形成，通過(guò)光刻和腐蝕被加工為圖示的正方體形狀。該壓電體元件1的尺寸例如在產(chǎn)生位移的方向(在圖1中，為Y所示的方向)的長(zhǎng)度方向上為2mm，其厚度約3μm。通常，為了利用壓電作用，需要使壓電體元件1產(chǎn)生初始極化。在圖1中，極化方向如圖中箭頭P所示為厚度方向。此外，作為滯后特性，具有正電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小于負(fù)電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度特性。再有，滯后矢量不必完全垂直于膜表面，在傾斜的情況下考慮其垂直分量就可以，也可以是平均的膜厚方向。即，壓電體薄膜2的區(qū)域不必在所有膜厚方向上極化。此外，壓電體元件1的形狀也不一定必須是正方體。例如，根據(jù)使用的裝置的形狀，也可以是梯形狀、三角形狀等各種形狀。
在夾置該壓電體薄膜2的第1導(dǎo)體3和第2導(dǎo)體4上連接開(kāi)關(guān)電路8。從輸入端子13將位置控制用信號(hào)S1輸入到位置控制電壓電路10，經(jīng)放大后作為位置控制電壓Q1輸出到開(kāi)關(guān)電路8。該位置控制電壓Q1和來(lái)自極化恢復(fù)電壓電路11的極化恢復(fù)電壓Q2由開(kāi)關(guān)電路8進(jìn)行切換并施加在壓電體元件1上。即，與使用中、初始極化特性相比，壓電體元件1產(chǎn)生惡化時(shí)，將用于恢復(fù)這種惡化的極化恢復(fù)電壓Q2通過(guò)開(kāi)關(guān)電路8按輸入到輸入端子9的開(kāi)關(guān)信號(hào)S2指令的時(shí)間、即用于恢復(fù)極化特性所必要的時(shí)間(以下稱為極化恢復(fù)時(shí)間H)施加在壓電體元件1上。而且，極化恢復(fù)電壓Q2的上限值由二極管等限制電路12來(lái)限制，由此構(gòu)成控制電路。
再有，圖1所示的電路方框圖作為本發(fā)明的一例來(lái)說(shuō)明，所以對(duì)于開(kāi)關(guān)電路8、位置控制電壓電路10或限制電路12等來(lái)說(shuō)，可根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)變更。例如，在高精度控制并輸出來(lái)自極化恢復(fù)電壓電路11的電壓情況下，不需要限制電路12，不使用該電路也可以。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路8的切換，可以將位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2自由地施加在壓電體元件1上。通過(guò)施加位置控制電壓Q1，壓電體元件1在Y方向上位移，但在本實(shí)施例中，將這種位移動(dòng)作用作驅(qū)動(dòng)器。即，使一個(gè)端部固定，使另一個(gè)端部實(shí)質(zhì)上為自由端，固定在該自由端上控制的對(duì)象物，可進(jìn)行對(duì)象物的精密定位。
下面，使用圖2、圖3A和圖3B說(shuō)明施加在壓電體元件1上的電壓和恢復(fù)位移量惡化的動(dòng)作。圖2是將位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2合成后的波形圖，正電壓的施加是施加與極化相同方向的電場(chǎng)的方向。圖3A和圖3B是位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2各自的波形圖。壓電體元件1的位移量由壓電體薄膜上施加的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定。如果壓電體薄膜2的厚度固定，則電壓和電場(chǎng)為簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，所以以下分別說(shuō)明沒(méi)有電場(chǎng)的位置控制電壓Q1、極化恢復(fù)電壓Q2。
在該壓電體元件1使用中極化特性惡化時(shí)，如圖2所示，如果將以大于位置控制電壓Q1的邊界值D的電壓G為峰值的極化恢復(fù)電壓Q2施加極化恢復(fù)時(shí)間H，則可恢復(fù)壓電體元件1的下降了的極化特性。作為這種極化恢復(fù)電壓Q2的G值，期望為極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的1倍以上、5倍以下，1.5倍至2倍左右的范圍是最合適的值。即，為了恢復(fù)極化混亂的狀態(tài)，至少需要施加極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度以上的電場(chǎng)。但是，如果施加的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度以上的電壓過(guò)高，則產(chǎn)生絕緣阻抗不斷下降的現(xiàn)象。因此，為了不產(chǎn)生這樣的絕緣電阻的下降，期望在極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的5倍以下。特別是為了可靠地恢復(fù)滯后的惡化，并且不產(chǎn)生絕緣阻抗的下降，極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的1.5倍至2倍左右范圍是最合適的值。
為了將極化恢復(fù)電壓Q2施加在壓電體元件1上，在施加圖3A所示的位置控制電壓Q1中，由開(kāi)關(guān)電路8切換為圖3B所示的極化恢復(fù)電壓并在壓電體元件1上施加滯后恢復(fù)時(shí)間H。該合成的電壓波形是圖2所示的電壓波形，將該電壓施加在壓電體元件1上。在施加位置控制電壓Q1使壓電體驅(qū)動(dòng)器工作時(shí)位移量惡化的情況下，通過(guò)將極化恢復(fù)電壓Q2施加極化恢復(fù)時(shí)間H，可進(jìn)行位移量的恢復(fù)。
作為這種極化恢復(fù)電壓Q2的施加方法，也可以在使壓電體驅(qū)動(dòng)器每隔固定的工作時(shí)間就定期地施加?；蛘撸┘邮箟弘婓w驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生固定的位移量的電壓，例如由磁頭讀取磁盤(pán)的伺服信號(hào)，設(shè)置檢測(cè)該伺服信號(hào)電平是否在某個(gè)閾值以下的檢測(cè)部件，如果在閾值以下則判斷為惡化的施加方法等，只要可在將壓電體驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)器上的狀態(tài)下施加極化恢復(fù)電壓Q2，就沒(méi)有特別限定。
再有，在壓電體驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有進(jìn)行位置控制動(dòng)作時(shí)，也可以施加極化恢復(fù)電壓Q2來(lái)恢復(fù)極化。
而且，在本實(shí)施例中論述了單層結(jié)構(gòu)的壓電體驅(qū)動(dòng)器，但也可以形成將壓電體元件疊層的疊層結(jié)構(gòu)的壓電體驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)進(jìn)行疊層，不僅剛性提高，而且產(chǎn)生位移的力也增大，對(duì)于重量比較大的對(duì)象物，也可以高精度定位。
圖4是本實(shí)施例的變形例的壓電體驅(qū)動(dòng)器，表示將壓電體元件疊層兩層結(jié)構(gòu)的壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制電路方框圖。第一層壓電體元件26由第1導(dǎo)體28和第2導(dǎo)體29、以及被它們夾置的壓電體薄膜30構(gòu)成。而第二層壓電體元件27由第1導(dǎo)體31和第2導(dǎo)體32、以及被它們夾置的壓電體薄膜33構(gòu)成。由粘結(jié)層50將它們粘結(jié)，以使第一層壓電體元件26、第二層壓電體元件27的各自極化方向P相反，形成疊層壓電體結(jié)構(gòu)。以下設(shè)該疊層壓電體結(jié)構(gòu)為疊層壓電體元件60。將這樣構(gòu)成的疊層壓電體元件60的第1導(dǎo)體28、31、第2導(dǎo)體29、32分別連接，并將它們連接到控制電路。控制電路的結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)相同，在相同的元件上附以相同的標(biāo)號(hào)，所以省略說(shuō)明。通過(guò)這樣的構(gòu)成，可分別對(duì)第一層壓電體元件26和第二層壓電體元件27施加與圖1所示的壓電體元件1同樣的位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2，可以進(jìn)行位置控制動(dòng)作和極化恢復(fù)動(dòng)作。
此外，在本實(shí)施例中，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路8來(lái)切換位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2，但本發(fā)明不限于此。例如，也可以設(shè)置將極化恢復(fù)電壓Q2重疊在位置控制電壓Q1上的重疊電路，將該重疊電路重疊的電壓施加在壓電體元件上。而且，如果重疊的電壓在預(yù)先設(shè)定的電壓以上，由限制電路12將其限制在該設(shè)定電壓后施加在壓電體元件上就可以。此外，還有在沒(méi)有施加位置控制電壓Q1，壓電體元件1不工作時(shí)施加極化恢復(fù)電壓Q2的方法。
第二實(shí)施方式圖5是表示將本發(fā)明第2實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器和搭載了該壓電體驅(qū)動(dòng)器的磁頭支持機(jī)構(gòu)應(yīng)用于磁盤(pán)裝置的例子的主要部分的斜視圖。該磁盤(pán)裝置的特征在于，在現(xiàn)有的VCM構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器中，還附加本發(fā)明的壓電體驅(qū)動(dòng)器的兩級(jí)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)。
磁頭支持機(jī)構(gòu)100由剛性比較低的懸臂104、板彈簧部105、剛性比較大的臂106、柔軟片103、在該柔軟片103上面對(duì)磁盤(pán)200設(shè)置的磁頭滑塊102、搭載在該磁頭滑塊102上的磁頭(未圖示)和粘結(jié)固定在柔軟片103上的壓電體元件108構(gòu)成。再有，柔軟片103的其一個(gè)端部固定在懸臂104上。懸臂104的剛性設(shè)計(jì)得比較低，其另一端部構(gòu)成板彈簧部105，將該板彈簧部105固定在臂106上。而且，臂106由軸承部110可自由旋轉(zhuǎn)地支撐。通過(guò)臂106上安裝的音圈112和未圖示的磁鐵，構(gòu)成VCM。磁頭支持機(jī)構(gòu)100通過(guò)該VCM在與磁盤(pán)200表面平行的方向上可在規(guī)定的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
而且，驅(qū)動(dòng)壓電體元件108，以便將搭載在磁頭滑塊102上的磁頭高精度定位在磁盤(pán)200的規(guī)定磁跡位置。即，該磁頭支持機(jī)構(gòu)100是用VCM進(jìn)行粗定位，通過(guò)包含壓電體元件108的壓電體驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行微調(diào)整的兩級(jí)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)。
以下，說(shuō)明磁盤(pán)裝置的工作。磁盤(pán)200由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件220以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在磁盤(pán)裝置的記錄重放時(shí)，通過(guò)伴隨磁盤(pán)200的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣流產(chǎn)生上浮力、以及將磁頭滑塊102向磁盤(pán)200表面?zhèn)荣x能的賦能力的力平衡，磁頭滑塊102以固定的上浮量上浮，磁頭以該固定的上浮狀態(tài)進(jìn)行記錄重放。再有，將磁頭滑塊102向磁盤(pán)200表面?zhèn)荣x能的賦能力主要通過(guò)磁頭支持機(jī)構(gòu)100的板彈簧部105來(lái)施加。
以這樣的上浮狀態(tài)進(jìn)行記錄重放，但為了將磁頭定位在規(guī)定的磁跡位置，臂106通過(guò)VCM以軸承部110為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。在現(xiàn)有的磁盤(pán)裝置中，僅用這樣的定位機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)付，而為了進(jìn)行更高密度記錄，用壓電體元件108進(jìn)行非常高精度的微調(diào)整。
圖6A表示該壓電體元件108附近部分的平面形狀。而圖6B是圖6A所示的X-X線的剖面圖。在柔軟片103上，一對(duì)壓電體元件108A、108B由粘結(jié)層107粘結(jié)固定在面對(duì)懸臂104的縱向方向的中心線Y-Y線的對(duì)稱位置上。各個(gè)壓電體元件108A、108B以Y-Y線、即垂直于配置壓電體元件108A、108B的同一平面的平面為基準(zhǔn)的鏡面對(duì)稱形狀，其剖面結(jié)構(gòu)也相同。
即，以?shī)A置壓電體薄膜1082形成第1導(dǎo)體1083和第2導(dǎo)體1084，由此分別構(gòu)成壓電體元件108A、108B。再有，也有在這些壓電體元件108A、108B的表面上形成絕緣性的保護(hù)樹(shù)脂膜的情況。各個(gè)壓電體元件108A、108B的第1導(dǎo)體1083和第2導(dǎo)體1084分別用引線109與柔軟片103的電極焊盤(pán)103A連接。在柔軟片103上形成從電極焊盤(pán)103A連接到用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置在磁盤(pán)裝置中的壓電體元件108A、108B的控制電路(未圖示)的壓電體電極布線103B。此外，用于將磁頭滑塊102上搭載的磁頭(未圖示)和磁盤(pán)裝置的控制部(未圖示)進(jìn)行連接的磁頭電極布線103C形成在一對(duì)壓電體元件108A、108B的中央部的柔軟片103上。再有，控制電路可以與控制磁盤(pán)裝置的電路一體地構(gòu)成，也可以單獨(dú)構(gòu)成。
在將磁頭(未圖示)高精度地微調(diào)整到規(guī)定的磁跡位置時(shí)，如下那樣進(jìn)行。如圖6A所示，例如將電壓施加在各個(gè)壓電體元件108A、108B上，以使一個(gè)壓電體元件108A在箭頭M的方向上位移，另一個(gè)壓電體元件108B在箭頭K的方向上位移。其結(jié)果，進(jìn)行各個(gè)壓電體元件108A、108B的位移合成，可以使磁頭在箭頭C的方向上位移。而在使磁頭在與箭頭C相反的方向上位移時(shí)，在壓電體元件108A、108B上施加與上述相反的電壓就可以。由此，即使為了提高磁盤(pán)200的記錄密度而將磁跡間距微細(xì)化，通過(guò)使用這種壓電體元件108，也可以高精度并且高速地定位。
下面，用圖7說(shuō)明這種壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制方式。圖7是用于驅(qū)動(dòng)壓電體元件108的驅(qū)動(dòng)電路方框圖。由磁頭101檢測(cè)記錄在磁盤(pán)200中的伺服信號(hào)，并由信號(hào)放大器40進(jìn)行放大。將該信號(hào)輸入到作為檢測(cè)部件的電平檢測(cè)電路41，通過(guò)比較輸出電平之差，判定位移的時(shí)間性變化量。即，求出磁頭101位于磁盤(pán)200的磁跡中央部時(shí)的輸出電平與將某個(gè)固定的電壓施加在壓電體元件108A、108B上偏離磁跡的中央位置時(shí)的輸出電平之差。如果判定為該輸出電平之差在預(yù)先設(shè)定的電平差以下，則由開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生器42產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)并輸入到開(kāi)關(guān)電路8A、8B。根據(jù)該開(kāi)關(guān)信號(hào)，從開(kāi)關(guān)電路8A、8B向壓電體元件108A、108B輸入固定時(shí)間的極化恢復(fù)電壓Q2。再有，由磁頭101檢測(cè)出的信號(hào)還傳送到磁盤(pán)裝置的信號(hào)處理電路45，進(jìn)行伺服信息和數(shù)據(jù)的讀取處理。
另一方面，磁頭101的定位由位置控制電壓電路10放大從輸入端子13輸入的位置控制用信號(hào)S2。在壓電體元件108A上，施加通過(guò)開(kāi)關(guān)電路8A放大的位置控制電壓Q1，在另一個(gè)壓電體元件108B上，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路8B施加輸入到相位反轉(zhuǎn)電路43后進(jìn)行反轉(zhuǎn)的電壓-Q1。此外，限制電路12A、12B限制極化恢復(fù)電壓Q2的最大電壓，使其相對(duì)于正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2為固定的電平。由此，構(gòu)成壓電體驅(qū)動(dòng)器的控制電路。
以下，說(shuō)明該壓電體驅(qū)動(dòng)器的工作。在通常工作時(shí)，由VCM將磁頭101定位在磁盤(pán)200的規(guī)定磁跡位置附近，而且將從輸入端子13輸入的位置控制用信號(hào)S2用位置控制電壓電路10放大，在一個(gè)壓電體元件108A上施加原來(lái)的電壓，在另一個(gè)壓電體元件108B上施加反轉(zhuǎn)的電壓。通過(guò)該電壓，壓電體元件108A、108B進(jìn)行上述的動(dòng)作，將磁頭101高精度定位在目標(biāo)磁跡位置。
接著，對(duì)于壓電體元件108A、108B的位移量的時(shí)間性變化，如下那樣檢測(cè)。在由磁頭讀取磁跡中記錄的伺服信息時(shí)，由電平檢測(cè)電路41檢測(cè)磁頭處于磁跡中央位置時(shí)的輸出電平、以及在施加某一固定位置控制電壓Q1而使磁頭偏離中央位置時(shí)的輸出電平。伺服信息的輸出在磁頭101位于磁盤(pán)200的磁跡中央部時(shí)呈現(xiàn)最大輸出電平。在該狀態(tài)下，如果在壓電體元件108A、108B上施加固定的位置控制電壓Q1，則由于磁頭101偏離磁跡中央部，所以與最大輸出電平相比，輸出電平下降。由電平檢測(cè)電路41檢測(cè)隨著該磁頭101的位置移動(dòng)而變化的輸出電平之差。這樣，只要利用記錄在磁盤(pán)200中的伺服信號(hào)來(lái)掌握磁頭101位置，就可以求出用于位置控制的位置控制電壓Q1和磁頭101的位置變化量的關(guān)系。
例如，在壓電體元件108中產(chǎn)生時(shí)間性惡化，其位移量減少時(shí)，對(duì)壓電體元件108施加固定的位置控制電壓Q1，使從磁跡中央部的偏離變小。因此，施加位置控制電壓Q1產(chǎn)生位移時(shí)的輸出電平和最大輸出電平之差變小。通過(guò)圖7所示的電平檢測(cè)電路41求出該輸出電平之差。在判斷為該輸出電平之差減少至預(yù)先設(shè)定的電平值時(shí)，由開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生器42將開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到開(kāi)關(guān)電路8A、8B。在輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)后，根據(jù)該信號(hào)信息，將極化恢復(fù)電壓Q2在壓電體元件108A、108B上施加預(yù)先設(shè)定時(shí)間。通過(guò)施加該極化恢復(fù)電壓Q2，由于壓電體元件108A、108B的極化大致恢復(fù)到初始狀態(tài)，所以可以輸出位移量也大體為初始的位移量。由于該極化恢復(fù)電壓Q2在磁盤(pán)裝置工作中都可施加，所以可以實(shí)現(xiàn)可靠性非常高的壓電體驅(qū)動(dòng)器和磁盤(pán)裝置。
再有，在本實(shí)施例的壓電體驅(qū)動(dòng)器中，判斷輸出電平之差減少到預(yù)先設(shè)定的電平值的情況，以便施加極化恢復(fù)電壓Q2，但本發(fā)明不限于此。例如，還有每隔60分鐘施加極化恢復(fù)電壓Q2的方法等。通過(guò)施加這樣的極化恢復(fù)電壓，可以可靠地恢復(fù)到初始的極化狀態(tài)，還可以大幅度減小位移量的變動(dòng)。
此外，在本實(shí)施例中說(shuō)明了單層結(jié)構(gòu)的壓電體元件，但即使是第1實(shí)施例的變形例中說(shuō)明的疊層壓電體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的壓電體元件，也可采用同樣的裝置結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法。
而且，在本實(shí)施例中，通過(guò)電平檢測(cè)電路41從磁盤(pán)的伺服信息中檢測(cè)磁頭位于磁跡中央位置時(shí)的輸出電平、以及施加某一固定位置控制電壓Q1進(jìn)行微動(dòng)時(shí)的輸出電平，但不限定于伺服信息。
第3實(shí)施方式在本發(fā)明的第3實(shí)施例中，以單層結(jié)構(gòu)的壓電體元件為例來(lái)說(shuō)明用于上述壓電體驅(qū)動(dòng)器中的壓電體元件的結(jié)構(gòu)、使用該壓電體元件而不施加極化恢復(fù)電壓的驅(qū)動(dòng)方法的結(jié)果。
本實(shí)施例的壓電體元件如下制作。使用膜厚100nm的鉑(以下稱為Pt)膜作為第1導(dǎo)體3，使用通過(guò)濺射法制作的膜厚3μm的鈦酸鋯酸鉛(以下稱為PZT)薄膜作為壓電體薄膜2。首先，在具有(100)方位的氧化鎂(以下稱為MgO)單結(jié)晶基板上600℃下以(100)取向成膜100nm的Pt。接著，在600℃下成膜3μm的PZT，以(001)取向來(lái)形成。接著，在室溫下成膜厚度為100nm的Pt，作為第2導(dǎo)體4。然后，通過(guò)腐蝕進(jìn)行變?yōu)橐?guī)定的壓電體形狀的加工，然后腐蝕除去MgO基板，制作成圖1所示的壓電體元件1。
通過(guò)X射線衍射來(lái)測(cè)定這樣獲得的PZT薄膜。其結(jié)果，確認(rèn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。而且，根據(jù)該衍射分布進(jìn)行導(dǎo)帶(リ一トベルト)解析的結(jié)果，在PZT薄膜中90％以上為(001)取向，即在鈣鈦礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，可確認(rèn)c軸朝向垂直于膜表面的方向。
再有，在制作圖4所示的疊層壓電體元件60的情況下，在兩片MgO基板上分別疊層成膜第1導(dǎo)體28、31、壓電體薄膜30、33和第2導(dǎo)體29、32，在用粘結(jié)層50粘結(jié)它們后，腐蝕除去一個(gè)MgO基板。在腐蝕除去一個(gè)MgO基板后，在另一個(gè)MgO基板上露出由粘結(jié)層50疊層的薄膜結(jié)構(gòu)。對(duì)該薄膜進(jìn)行光刻、腐蝕，在形成圖4所示的圖形后，只要腐蝕除去另一個(gè)MgO基板，就可獲得圖4所示的疊層壓電體元件60。
圖8B表示上述那樣形成的壓電體元件1的極化-電場(chǎng)(P-E)極化特性。橫軸為電場(chǎng)(E)，縱軸為極化(P)。再有，圖8A是圖1所示的壓電體元件1的剖面圖，標(biāo)號(hào)P表示極化方向。本實(shí)施例的壓電體元件1從第1導(dǎo)體3向第2導(dǎo)體4極化。作為極化曲線的與橫軸(電場(chǎng)軸)的交點(diǎn)之一的負(fù)極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1與極化方向P的電場(chǎng)為相反方向，約-140kV/cm。而作為另一個(gè)交點(diǎn)的正極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2與極化方向P的電場(chǎng)為同一方向，約80kV/cm。從上述可知，本實(shí)施例的壓電體元件1在極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向、即與正極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2相同方向上極化。再有，Pr1是殘留極化。
如以上說(shuō)明，即使這樣制作的壓電體薄膜2不實(shí)施積聚(balling)處理，也自然產(chǎn)生極化，并且可獲得非對(duì)稱的極化特性。
再有，在沒(méi)有獲得充分的極化特性的成膜方法的情況下，進(jìn)行積聚處理，使壓電體極化也可以。而且，作為膜的形成方法，可以使用激光擦除法或溶膠凝膠法等。
下面說(shuō)明在這樣制作的壓電體元件1上施加位置控制電壓Q1時(shí)的電壓造成的位移惡化量的時(shí)間性變化特性。在圖8A所示的極化方向中，具有圖8B所示的非對(duì)稱的極化特性的壓電體元件1的情況下，使極化惡化的負(fù)方向的電場(chǎng)特別重要。圖8C、圖8D和圖8E表示對(duì)上述壓電體元件1施加不同的位置控制電壓Q1時(shí)的各自電壓波形圖。
圖8C是位置控制電壓Q1＝9V，電場(chǎng)為30kV/cm，以負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1和正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的中點(diǎn)S為基準(zhǔn)，在正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2側(cè)僅偏置30kV/cm的驅(qū)動(dòng)條件。將該條件稱為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1。
圖8D是Q1＝16.8V，電場(chǎng)為56kV/cm，相對(duì)于負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1為0.4倍的值。將該條件稱為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件2。
圖8E是Q1＝21V，電場(chǎng)為70kV/cm，相對(duì)于負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1為0.5倍的值。將該條件稱為比較用驅(qū)動(dòng)條件1。再有，所有頻率都為1kHz，單純施加正弦波。
而且，作為比較，對(duì)于圖9A、圖9B和圖9C所示的壓電體元件，進(jìn)行同樣的可靠性評(píng)價(jià)。從圖9A和圖9B可知，該壓電體元件50的極化方向與圖8的壓電體元件1為相反方向，極化特性相同。對(duì)這樣的壓電體元件50同樣施加頻率為1kHz、正弦波的位置控制電壓Q1。此時(shí)的位置控制電壓Q1為Q1＝16.8V，電場(chǎng)為56kV/cm。將該條件稱為比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件。再有，在這些位置控制電壓Q1的施加中，極化惡化造成的位移量惡化在圖8A所示的壓電體元件1中主要影響施加在負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1側(cè)的電壓，圖9A所示的壓電體元件50的情況下，主要影響正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2側(cè)的電壓。
上述各個(gè)驅(qū)動(dòng)條件下將位置控制電壓Q1施加1000小時(shí)的位移惡化量示于表1。
表1

從表1可知，在圖8A所示的極化方向P與正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2為相同方向，并且位置控制電壓Q1相當(dāng)于負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的0.4倍的值以下的電壓時(shí)，1000小時(shí)后的位移惡化量為1％至3％，非常小。特別是在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1時(shí)，位移的時(shí)間性惡化為1％。再有，對(duì)于本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1的位移量的變動(dòng)，還在5000小時(shí)進(jìn)行了測(cè)定，即使經(jīng)過(guò)5000小時(shí)，位移量的變化也在1％以下。
以下，說(shuō)明獲得這樣穩(wěn)定的位移量的理由。從圖8B可知，正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2和負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的中央值S的值在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1的壓電體元件1中為-30kV/cm。因此，在圖8C的位置控制電壓Q1時(shí)，施加在負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1側(cè)的位置控制電壓Q1僅施加比中心值S的電壓小的電壓。與具有現(xiàn)有的對(duì)稱形狀的滯后特性的壓電體元件比較，在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1的壓電體元件1情況的基礎(chǔ)上，以施加在正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2側(cè)的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。此外，對(duì)于正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的方向，即使施加該正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2以上的電壓，也是極化恢復(fù)的方向，所以不產(chǎn)生位移惡化。在這樣的基礎(chǔ)上，位置控制電壓Q1用正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2側(cè)施加的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以難以產(chǎn)生極化的混亂，使位移量的時(shí)間性變化受到抑制。因此，對(duì)于負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的方向，只要施加相當(dāng)于在中心值S和電場(chǎng)零點(diǎn)0范圍內(nèi)的電壓，基本上可抑制位移量的時(shí)間性變化。本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件1的情況下，由于壓電體薄膜2的膜厚為3μm，所以0V至-9V之間的電壓相當(dāng)于這樣的穩(wěn)定電壓范圍。在施加-9V的電壓時(shí)，可以獲得0.36μm的位移量，所以可充分使用。再有，對(duì)于正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的方向，由于最好施加正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2以上的電壓，所以可獲得約1μm的總的位移量。只要在該電壓范圍內(nèi)限定施加位置控制電壓Q1，不需要施加極化恢復(fù)電壓Q2。
在圖8D所示的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件2的情況下，在位置控制電壓Q1中主要引起極化惡化的電壓是施加在負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1側(cè)的電壓，最大為-16.8V。如果將其以位置控制電壓Q1和負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1之比來(lái)表示，則為Q1/EC1＝0.4。
相反，在比較用驅(qū)動(dòng)條件1時(shí)，1000小時(shí)后的位移惡化量為10％，可看出不耐用。從這些結(jié)果可看出，在本實(shí)施例的壓電體元件1中，位移惡化量主要受負(fù)方向上施加的位置控制電壓Q1的最大值和負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1之比的影響。
此外，可知在Q1/EC1＝0.4～0.5的范圍內(nèi)位移的時(shí)間性惡化有增大的傾向，在Q1/EC1≈0.43時(shí)，不進(jìn)行極化恢復(fù)處理情況下超過(guò)實(shí)用上的容許值的5％。但是，如果考慮到壓電體薄膜的厚度偏差，則難以容許該值(Q1/EC1≈0.43)，為了可靠地保證為實(shí)用上的容許值的5％，必需設(shè)定為Q1/EC1≤0.4。即，從這些結(jié)果可看出，在具有圖8A所示的極化方向P、負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1比正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的絕對(duì)值大的非對(duì)稱的極化特性的壓電體元件1中，最好是設(shè)定位置控制電壓Q1，以使Q1/EC1≤0.4。再有，在上述條件是不進(jìn)行極化恢復(fù)處理的情況下，如果可進(jìn)行極化恢復(fù)處理，則也可施加更大的電壓。
另一方面，在比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件1中，1000小時(shí)后的位移惡化量為25％，可知產(chǎn)生比較大的惡化。這是因?yàn)闃O化方向相反，在該壓電體元件50的情況下，如果取與影響極化惡化的正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2之比，則Q1/EC2＝0.7。
第四實(shí)施方式在本發(fā)明的第4實(shí)施例中，說(shuō)明使用按第3實(shí)施例說(shuō)明的制造方法制作的壓電體元件1、使該壓電體元件1的極化方向反轉(zhuǎn)的壓電體元件50、以及具有對(duì)稱的極化特性的壓電體元件55，施加極化恢復(fù)電壓情況下的驅(qū)動(dòng)方法的結(jié)果。
在第4實(shí)施例中，使用這些壓電體元件，基于在位置控制電壓Q1上施加偏置電壓的驅(qū)動(dòng)方法、以及施加極化恢復(fù)電壓Q2的驅(qū)動(dòng)方法來(lái)求出位移的變動(dòng)量、和高溫高濕環(huán)境中的絕緣阻抗的時(shí)間性變化特性。
壓電體元件1在與第3實(shí)施例相同的制作條件下，其負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1為-140kV/cm，正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2為+80kV/cm，極化方向P是與正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2相同的方向。將其示于圖10A和圖10B，但它們與圖8A和圖8B相同。
壓電體元件50的負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1和正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的值與壓電體元件1分別相同，但極化方向P是負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的方向。將其示于圖11A和圖11B，但它們與圖9A和圖9B相同。在按與壓電體元件1相同的制造條件制作后，通過(guò)進(jìn)行反方向的極化處理來(lái)獲得該壓電體元件50。
此外，如圖12A和圖12B所示，壓電體元件55的負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1和正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的絕對(duì)值大致相同，具有對(duì)稱的極化特性，極化方向P是與正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2相同的方向。對(duì)于該壓電體元件55，在按與壓電體元件1相同的條件制作后進(jìn)行熱處理而形成對(duì)稱的極化特性，其極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度使用80kV/cm的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度。
使用上述三種壓電體元件1、50、55，求出施加重疊了偏置電壓的位置控制電壓Q1的驅(qū)動(dòng)方法和施加極化恢復(fù)電壓Q2的驅(qū)動(dòng)方法的效果。
本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3是使用壓電體元件1，如圖10C所示，作為位置控制電壓Q1，與第3實(shí)施例同樣為1kHz的正弦波，施加Q1＝±21V(±70kV/cm)，同時(shí)每隔60分鐘在與極化方向相同的方向上施加1秒鐘的極化恢復(fù)電壓Q2的驅(qū)動(dòng)方法。該極化恢復(fù)電壓Q2為正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的約1.5倍的值。此外，極化恢復(fù)時(shí)間H根據(jù)后述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖14)為1秒。
比較用驅(qū)動(dòng)條件1為使用壓電體元件1并形成圖8E所示的驅(qū)動(dòng)條件，但它與使用壓電體元件1的第1實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)條件完全相同。
比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件2是使用圖11A和圖11B所示的壓電體元件50，施加圖11C所示的位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2的驅(qū)動(dòng)方法。這種情況下的位置控制電壓Q1是1kHz的正弦波，Q1＝±21V(±70kV/cm)，極化恢復(fù)電壓Q2為負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的約1.5倍的值。此外，極化恢復(fù)時(shí)間H同樣為1秒。
此外，比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件是使用圖12A和圖12B所示的壓電體元件55，施加圖12C所示的位置控制電壓Q1和極化恢復(fù)電壓Q2的驅(qū)動(dòng)方法。再有，該驅(qū)動(dòng)條件與圖10C所示的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3相同。
而且，比較用驅(qū)動(dòng)條件2使用圖13A和圖13B所示的壓電體元件1，如圖13C所示，施加與比較用驅(qū)動(dòng)條件1同樣的1kHz的正弦波，Q1＝±21V(±70kV/cm)的電壓，而且將重疊了+21V(+70kV/cm)的DC偏置電壓W的電壓作為位置控制電壓Q1來(lái)施加的驅(qū)動(dòng)方法。因此，在這種情況的驅(qū)動(dòng)條件中，在壓電體元件1上不施加使極化方向惡化的反方向的電場(chǎng)。
在施加這些位置控制電壓Q1中，極化的惡化主要由施加在與極化方向相反方向的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度側(cè)的電壓產(chǎn)生。
求出對(duì)于上述五個(gè)驅(qū)動(dòng)條件的時(shí)間性變化的位移惡化量，但首先說(shuō)明基于極化恢復(fù)時(shí)間H的極化恢復(fù)效果。圖14是在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3的驅(qū)動(dòng)方法中，求出基于極化恢復(fù)時(shí)間H的極化恢復(fù)效果的結(jié)果。再有，在圖14中，極化恢復(fù)時(shí)間H是施加規(guī)定的極化恢復(fù)電壓Q2的時(shí)間。此外，極化恢復(fù)率是以百分率表示施加極化恢復(fù)電壓Q2來(lái)恢復(fù)極化惡化量與施加了60分鐘的圖10C所示的位置控制電壓Q1時(shí)的極化惡化量的比例。例如，在施加60分鐘的位置控制電壓Q1，由初始狀態(tài)惡化了30％時(shí)，如果施加極化恢復(fù)電壓Q2來(lái)恢復(fù)90％，則相對(duì)于初始狀態(tài)，可抑制為3％的惡化。再有，極化恢復(fù)電壓Q2為正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的約1.5倍的值，即Q2＝+36V(+120kV/cm)，施加極化恢復(fù)時(shí)間H后測(cè)定極化的恢復(fù)率。
從圖14可知，在約0.01秒時(shí)恢復(fù)90％左右，在0.01秒時(shí)恢復(fù)到95％，而在1秒時(shí)完全恢復(fù)。實(shí)用上可容許的位移惡化量在5％以下。本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3的情況下，在60分鐘后，施加極化恢復(fù)電壓Q2之前的位移量約為5％，在該位移量中，如果將極化恢復(fù)電壓Q2施加0.01秒左右，則每隔固定時(shí)間使位移量恢復(fù)，所以位移的惡化不積蓄。因此，可知在間歇地施加極化恢復(fù)電壓Q2的情況下，只要在0.01秒以上就可以。
另一方面，如果過(guò)長(zhǎng)地施加極化恢復(fù)電壓Q2，不僅離子遷移等產(chǎn)生的絕緣阻抗的惡化可能性增大，而且進(jìn)行位置控制的時(shí)間變短，實(shí)用上產(chǎn)生不便。從在溫度85℃、濕度85％的高溫高濕環(huán)境中施加相同的極化恢復(fù)電壓Q2的實(shí)驗(yàn)中，可得到極化恢復(fù)時(shí)間H在70秒以上時(shí)絕緣阻抗的變動(dòng)超過(guò)容許值。此外，由于極化恢復(fù)時(shí)間H在60秒左右時(shí)恢復(fù)效果飽和，所以進(jìn)行其以上的施加將導(dǎo)致絕緣擊穿和絕緣阻抗的惡化，所以不期望這樣的施加。從這些結(jié)果中，可確認(rèn)滯后恢復(fù)時(shí)間在0.01秒至60秒的范圍較好，而且0.1秒至10秒的范圍是更好的范圍。根據(jù)該結(jié)果，在本實(shí)施例中，極化恢復(fù)電壓Q2的極化恢復(fù)時(shí)間H為1秒。
此外，在初始狀態(tài)中施加了±21V時(shí)的位移量是壓電體元件1、壓電體元件50和壓電體元件55都為約±0.8μm，確認(rèn)大致相同。然后，以上述條件施加電壓，每隔固定時(shí)間測(cè)定位移量的變動(dòng)。表2是1000小時(shí)后的位移惡化量，表示相對(duì)于初始狀態(tài)的惡化比例。此外，關(guān)于施加極化恢復(fù)電壓Q2的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3、比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件2和比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件，也表示1小時(shí)后和經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的極化恢復(fù)電壓Q2施加之前與施加后的位移量。
表2

從表2可知，在比較用驅(qū)動(dòng)條件1時(shí)，經(jīng)過(guò)1小時(shí)惡化5％，在1000小時(shí)后惡化10％。由于實(shí)用上的容許界限為5％，所以難以將該比較用驅(qū)動(dòng)條件1供給實(shí)用。
但是，在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3中，經(jīng)過(guò)1小時(shí)施加極化恢復(fù)電壓Q2之前惡化5％，但在施加極化恢復(fù)電壓Q2后良化至1％的惡化。而且，經(jīng)過(guò)1000小時(shí)，在施加極化恢復(fù)電壓Q2之前有5％的惡化，但惡化基本上不再擴(kuò)大。而在施加極化恢復(fù)電壓Q2后變?yōu)?％的惡化量，被良化。即，在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3中，可知經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間，可以抑制到2％～5％的變動(dòng)。因此，可看到每隔固定時(shí)間施加極化恢復(fù)電壓Q2來(lái)進(jìn)行極化恢復(fù)，對(duì)于防止位移的時(shí)間性惡化具有極大的效果。在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3的情況下，即使位置控制電壓Q1為負(fù)的最大值，與負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1相比，仍有充分的裕度。由于該裕度較大，可判斷其在防止極化惡化上具有大的效果。此外，即使極化惡化，因其惡化程度小，以及正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2的絕對(duì)值比負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的絕對(duì)值小等，在施加極化恢復(fù)電壓Q2時(shí)大致恢復(fù)到初始的極化狀態(tài)。
而在比較用驅(qū)動(dòng)條件2中，經(jīng)過(guò)1小時(shí)和經(jīng)過(guò)1000小時(shí)后的惡化都在1％以下，可獲得良好的結(jié)果。用該比較用驅(qū)動(dòng)條件2可獲得良好效果的理由在于，在位置控制電壓Q1上施加+21V的DC偏置電壓W，因而不施加與極化方向相反方向的電壓。
另一方面，在比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件2中，通過(guò)施加極化恢復(fù)電壓Q2，可改善到作為容許值限界的5％。在該驅(qū)動(dòng)條件的情況下，位置控制電壓Q1的正的最大電壓D如圖11C所示，是與正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2大致相同的值。由于極化為反方向，所以如果施加與正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2相同的電壓，則極化容易混亂，但通過(guò)施加極化恢復(fù)電壓可改善位移惡化量。但是，由于負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的絕對(duì)值大，所以需要施加大的極化恢復(fù)電壓Q2，有可能在施加恢復(fù)電壓時(shí)瞬間產(chǎn)生絕緣擊穿，而且在長(zhǎng)時(shí)間時(shí)容易產(chǎn)生絕緣阻抗的惡化，需要特別注意。
此外，關(guān)于比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件，通過(guò)施加極化恢復(fù)電壓Q2，位移的時(shí)間性惡化得到某種程度改善，但由于施加極化恢復(fù)電壓Q2之前的惡化量大，所以不能達(dá)到作為實(shí)用上容許值的5％以下。該比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件的壓電體元件55具有對(duì)稱形狀的極化特性，負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1和正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2取大致相同的值。如果在這樣特性的壓電體元件55上施加位置控制電壓Q1，則負(fù)的最大值F如圖12C所示，由于成為接近負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1的值，所以容易產(chǎn)生極化的惡化。對(duì)于這種極化的惡化，通過(guò)施加極化恢復(fù)電壓Q2進(jìn)行恢復(fù)。但是，由于與本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3相比，恢復(fù)前的變動(dòng)量大，所以最終恢復(fù)的位移惡化量為稍大的值。
如以上那樣，對(duì)于位移的時(shí)間性變化特性，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3和比較用驅(qū)動(dòng)條件2呈現(xiàn)非常良好的結(jié)果，顯然通過(guò)施加極化恢復(fù)電壓可獲得極大的改善效果。另一方面，比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件2和比較用元件B驅(qū)動(dòng)條件在恢復(fù)電壓施加之前超過(guò)容許值，但如果施加極化恢復(fù)電壓，則可得到在容許值內(nèi)的結(jié)果。因此，在這些驅(qū)動(dòng)條件的情況下，不是施加60分鐘的位置控制電壓Q1，而限制在產(chǎn)生5％惡化前的時(shí)間來(lái)施加極化恢復(fù)電壓Q2就可以。
下面，對(duì)于本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3、比較用驅(qū)動(dòng)條件2和比較性位移的時(shí)間性惡化小的比較用驅(qū)動(dòng)條件1，在溫度85℃、濕度85％的高溫高濕環(huán)境中施加同樣的電壓，測(cè)定絕緣阻抗的變動(dòng)。制作的壓電體元件1的初始絕緣阻抗三種試料都為約10GΩ，將其惡化至1MΩ以下的時(shí)刻定義為絕緣不良，求出累計(jì)故障率。其結(jié)果示于表3。
表3

從表3可知，在比較用驅(qū)動(dòng)條件1和本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3時(shí)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)，累計(jì)故障率仍為0％，可獲得良好的結(jié)果。但是，在比較用驅(qū)動(dòng)條件2時(shí)，在經(jīng)過(guò)10小時(shí)后累計(jì)故障率為70％，經(jīng)過(guò)100小時(shí)后累計(jì)故障率為100％。比較用驅(qū)動(dòng)條件2的累計(jì)故障率非常大的原因在于，由于施加+21V的DC偏置電壓W，促使離子遷移，在壓電體薄膜2上產(chǎn)生損傷。
再有，比較用元件A驅(qū)動(dòng)條件的情況下，由于極化恢復(fù)電壓大，所以可發(fā)現(xiàn)一部分試料有時(shí)在恢復(fù)電壓施加時(shí)產(chǎn)生瞬間的絕緣擊穿，有時(shí)產(chǎn)生絕緣阻抗的微小惡化。但是，對(duì)于沒(méi)有產(chǎn)生這樣的瞬間的絕緣擊穿的試料來(lái)說(shuō)，絕緣阻抗的惡化在容許界限以內(nèi)。
從這些結(jié)果中，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的位移量的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，施加極化恢復(fù)電壓的驅(qū)動(dòng)方法顯然是有效的。而且，可看出為了獲得高溫高濕環(huán)境下的絕緣阻抗的穩(wěn)定性，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3是最有效的驅(qū)動(dòng)方法。
根據(jù)以上結(jié)果，如本發(fā)明驅(qū)動(dòng)條件3那樣，使用具有正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2比負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1小的P-E滯后曲線的壓電體元件1，通過(guò)每隔規(guī)定時(shí)間施加極化恢復(fù)電壓Q2，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的壓電體驅(qū)動(dòng)器。
再有，在本實(shí)施方式中，作為壓電體元件，說(shuō)明了負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1＝-140kV/cm和正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2＝80kV/cm的壓電體元件的情況，但本發(fā)明不限于此。正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2和負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1取不同的值，如果是在極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上具有極化方向P的壓電體薄膜，則可獲得同樣的效果。
這樣，本發(fā)明是在壓電體驅(qū)動(dòng)器的使用中通過(guò)按適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)施加極化恢復(fù)電壓Q2，使壓電體的極化大致返回到初始狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)方法。用于該極化恢復(fù)的驅(qū)動(dòng)方法是將壓電體驅(qū)動(dòng)器使用中產(chǎn)生的小的極化惡化定期或間歇恢復(fù)的方法。相對(duì)于需要高溫、強(qiáng)電場(chǎng)、長(zhǎng)時(shí)間等條件的現(xiàn)有的極化處理工序，本發(fā)明可在非常簡(jiǎn)單的條件下，并且在裝入裝置的狀態(tài)下進(jìn)行極化處理工序。此外，如果將該壓電體驅(qū)動(dòng)器例如設(shè)置在磁盤(pán)裝置中，則可作為驅(qū)動(dòng)器工作，同時(shí)定期地施加極化恢復(fù)電壓來(lái)恢復(fù)位移量。
再有，在本實(shí)施例中，每隔60分鐘施加一秒固定電壓的極化恢復(fù)電壓，而極化恢復(fù)電壓也可以不固定。例如，通過(guò)隨著變動(dòng)值來(lái)增大極化恢復(fù)電壓，使極化恢復(fù)也可以。此外，在本實(shí)施例中，每隔固定時(shí)間施加極化恢復(fù)電壓，但不限定于該間隔。對(duì)應(yīng)于壓電體元件的特性就可以，而時(shí)間間隔也可以是不固定的。
此外，在本實(shí)施例中，切換位置控制電壓和極化恢復(fù)電壓并施加在壓電體元件上，但也可以設(shè)置將極化恢復(fù)電壓重疊在位置控制電壓上的重疊電路，將重疊后的電壓作為極化恢復(fù)電壓來(lái)施加。例如，圖15和圖16表示將極化恢復(fù)電壓重疊在位置控制電壓上的情況的例子。
圖15表示施加電壓V1和V2之間的位置控制電壓Q1并進(jìn)行位置控制(用區(qū)域A表示的時(shí)間)，同時(shí)在其上重疊極化恢復(fù)電壓Q2來(lái)進(jìn)行極化恢復(fù)情況(區(qū)域B表示的時(shí)間)下的電壓施加方法。作為極化恢復(fù)電壓Q2，是相當(dāng)于V11-V1的電壓，將其重疊在位置控制電壓Q1上來(lái)施加。由此，可一邊進(jìn)行位置控制一邊進(jìn)行極化恢復(fù)處理。再有，極化恢復(fù)處理中進(jìn)行位置控制的磁跡位置按與區(qū)域A控制的位置不同的位置進(jìn)行控制。
圖16是相對(duì)于位置控制電壓Q1，連續(xù)增大極化恢復(fù)電壓Q2同時(shí)施加在壓電體元件上的方法。這種情況下，位置控制的磁跡位置緩慢移動(dòng)，但可在該移動(dòng)點(diǎn)上進(jìn)行位置控制，并且可同時(shí)進(jìn)行極化恢復(fù)處理。
這些情況下，在極化恢復(fù)電壓超過(guò)預(yù)先設(shè)定的電壓時(shí)，限制電路開(kāi)始工作，限制并施加電壓，以達(dá)到該設(shè)定值。從上述說(shuō)明可知，施加極化恢復(fù)電壓來(lái)恢復(fù)極化的當(dāng)中可在常溫下進(jìn)行，所以可在將壓電體驅(qū)動(dòng)器裝入裝置的狀態(tài)下進(jìn)行恢復(fù)動(dòng)作。
而且，在本實(shí)施例中，具有正的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2比負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1小的P-E滯后曲線，使用極化為正方向的壓電體元件，但本發(fā)明不限于此。即，在具有正極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC2比負(fù)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度EC1大的P-E滯后曲線的壓電體元件的情況下，如果以負(fù)方向的極化為基準(zhǔn)并施加與上述相反方向的電壓，則可獲得同樣的效果。
此外，由于在驅(qū)動(dòng)壓電體驅(qū)動(dòng)器并使用磁盤(pán)裝置的狀態(tài)下，還可檢測(cè)壓電體元件的位移量的變動(dòng)，所以在變動(dòng)量為預(yù)先設(shè)定的等級(jí)值時(shí)，可施加用于恢復(fù)極化的極化恢復(fù)電壓，獲得始終固定的位移量，所以能夠可靠地進(jìn)行高精度的微動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中壓電體元件具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化；作為用于使所述壓電體元件在垂直于所述壓電體元件的膜厚方向的方向上位移來(lái)進(jìn)行位置控制的位置控制電壓，面對(duì)所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大的方向，在所述壓電體元件的膜厚方向施加相當(dāng)于所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值為0.4以下電場(chǎng)的電壓。
2.一種壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中壓電體元件具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化；作為用于使所述壓電體元件在垂直于所述壓電體元件的膜厚方向的方向上位移來(lái)進(jìn)行位置控制的位置控制電壓，面對(duì)所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大的方向，施加小于以正的電場(chǎng)側(cè)的所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度規(guī)定的寬度的中心值與電場(chǎng)零點(diǎn)之差的電場(chǎng)相當(dāng)?shù)碾妷骸?br> 3.一種壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中面對(duì)膜厚方向上極化的壓電體元件，在所述壓電體元件的膜厚方向上施加位置控制電壓，在垂直于膜厚方向的方向上產(chǎn)生位移來(lái)進(jìn)行位置控制，同時(shí)將使恢復(fù)惡化的極化的極化恢復(fù)電壓重疊施加在所述位置控制電壓上，通過(guò)與所述位置控制電壓切換施加，或在沒(méi)有施加所述位置控制電壓時(shí)進(jìn)行施加，在位置控制動(dòng)作中或位置控制動(dòng)作的中止期間恢復(fù)惡化的極化。
4.如權(quán)利要求3所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述壓電體元件具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化。
5.如權(quán)利要求3或4所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述極化恢復(fù)電壓的施加時(shí)間在0.01秒以上、60秒以下。
6.如權(quán)利要求3或4所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中間歇地施加所述極化恢復(fù)電壓。
7.如權(quán)利要求3或4所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中還具有檢測(cè)所述壓電體元件的位移量變動(dòng)的檢測(cè)部件，在所述位移量低于預(yù)先設(shè)定的水平時(shí)，將所述極化恢復(fù)電壓施加在所述壓電體元件上。
8.如權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述壓電體元件由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、以及由所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述壓電體元件由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、以及使用由兩個(gè)所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜并將所述第二導(dǎo)體之間連接的疊層壓電體構(gòu)成。
10.一種壓電體驅(qū)動(dòng)器，包括控制電路，該控制電路包括壓電體元件，具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化；以及位置控制電壓電路，施加用于使所述壓電體元件向垂直于膜厚方向位移的位置控制電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述控制電路還包括極化恢復(fù)電壓電路，施加用于恢復(fù)所述壓電體元件的極化的極化恢復(fù)電壓。
12.一種壓電體驅(qū)動(dòng)器，包括壓電體元件，在膜厚方向上進(jìn)行極化；位置控制電壓電路，施加用于使所述壓電體元件向垂直于膜厚方向位移的位置控制電壓；極化恢復(fù)電壓電路，施加用于恢復(fù)所述壓電體元件的極化的極化恢復(fù)電壓；以及控制電路，控制所述位置控制電壓電路和所述極化恢復(fù)電壓電路。
13.如權(quán)利要求12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述壓電體元件具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化-電場(chǎng)滯后特性，在所述壓電體元件的膜厚方向上、并且所述極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化。
14.如權(quán)利要求11或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述控制電路還包括切換所述位置控制電壓電路和所述極化恢復(fù)電壓電路的開(kāi)關(guān)電路。
15.如權(quán)利要求11或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述控制電路還包括將所述極化恢復(fù)電壓重疊在所述位置控制電壓上的重疊電路。
16.如權(quán)利要求15所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述控制電路還包括將從所述重疊電路輸出的輸出電壓限制至預(yù)先設(shè)定的電壓的限制電路。
17.如權(quán)利要求10或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述壓電體元件由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、以及被所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求10或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述壓電體元件由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、以及使用由兩個(gè)所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜并將所述第二導(dǎo)體之間連接的疊層壓電體構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求10或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述壓電體元件由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、由所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜成對(duì)構(gòu)成，各個(gè)所述第一導(dǎo)體、所述第二導(dǎo)體、被所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的所述壓電體薄膜在同一平面上，并且以垂直于所述同一平面的平面為基準(zhǔn)，鏡面對(duì)稱地配置。
20.如權(quán)利要求10或12所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器，其中，所述壓電體元件成對(duì)使用由第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、使用兩個(gè)被所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體夾置的壓電體薄膜并將所述第二導(dǎo)體之間連接的疊層壓電體結(jié)構(gòu)，各個(gè)所述疊層壓電體結(jié)構(gòu)在同一平面上，并且以垂直于所述同一平面的平面為基準(zhǔn)，鏡面對(duì)稱地配置。
21.一種磁頭支持機(jī)構(gòu)，包括磁頭，進(jìn)行記錄和重放的至少其中之一；磁頭滑塊，搭載所述磁頭；柔軟片，安裝所述磁頭滑塊；以及壓電體驅(qū)動(dòng)器，包括與所述磁頭滑塊相鄰并固定在所述柔軟片上的壓電體元件和使所述壓電體元件伸縮進(jìn)行位置控制的控制電路；所述壓電體驅(qū)動(dòng)器是權(quán)利要求19或20所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器。
22.一種磁性硬盤(pán)存儲(chǔ)器，包括盤(pán)狀記錄媒體；磁頭，在所述盤(pán)狀記錄媒體上進(jìn)行記錄和重放的至少其中之一；磁頭滑塊，搭載所述磁頭；柔軟片，安裝所述磁頭滑塊；壓電體驅(qū)動(dòng)器，包括與所述磁頭滑塊相鄰并固定在所述柔軟片上的壓電體元件和使所述壓電體元件伸縮進(jìn)行位置控制的控制電路；支撐所述柔軟片的臂；軸承部，將所述臂旋轉(zhuǎn)自由地支撐；以及轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使所述臂在所述盤(pán)狀記錄媒體的半徑方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；所述壓電體驅(qū)動(dòng)器是權(quán)利要求19或20所述的壓電體驅(qū)動(dòng)器。
23.如權(quán)利要求22所述的磁性硬盤(pán)存儲(chǔ)器，其中，還包括電平檢測(cè)電路，在由所述磁頭讀取記錄在所述盤(pán)狀記錄媒體的伺服信息時(shí)，檢測(cè)出在所述盤(pán)狀記錄媒體的記錄磁跡的中央位置的輸出電平與將預(yù)先設(shè)定的位置控制電壓施加在壓電體元件上時(shí)的輸出電平之差；在所述輸出電平之差為預(yù)先設(shè)定的電平值以下時(shí)，由所述控制電路向所述壓電體元件施加壓電體薄膜。
全文摘要
一種壓電體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法。壓電體元件(1)具有正的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度和負(fù)的電場(chǎng)側(cè)的極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值的絕對(duì)值為不同的非對(duì)稱的極化－電場(chǎng)滯后，在壓電體元件(1)的膜厚方向上、并且極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值小的方向上極化；作為用于使壓電體元件(1)在垂直于壓電體元件(1)的膜厚方向的方向上位移來(lái)進(jìn)行位置控制的位置控制電壓Q1，面對(duì)極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大的方向，在壓電體元件(1)的膜厚方向施加相當(dāng)于極化轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度的值為0.4以下電場(chǎng)的電壓。而且，該方法將恢復(fù)壓電體元件(1)的極化惡化的極化恢復(fù)電壓Q2重疊在位置控制電壓Q1上，與位置控制電壓Q1進(jìn)行切換施加，或在沒(méi)有施加位置控制電壓Q1時(shí)進(jìn)行施加，由此恢復(fù)極化特性的惡化，可以使位移特性長(zhǎng)期穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G11B5/55GK1501575SQ20031011652
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者喜多弘行, 桑島秀樹(shù), 樹(shù) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社