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JP4594069B2 - Driving method of piezoelectric actuator - Google Patents
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Description

本発明は圧電アクチュエータの駆動方法に関するものであり、特に、抗電界の低いソフト材を用いた圧電アクチュエータの側面に露出する電極のマイグレーションに起因する劣化を抑制するための駆動方法に特徴のある圧電アクチュエータの駆動方法に関するものである。   The present invention relates to a driving method of a piezoelectric actuator, and in particular, a piezoelectric device characterized by a driving method for suppressing deterioration due to migration of an electrode exposed on a side surface of the piezoelectric actuator using a soft material having a low coercive electric field. The present invention relates to an actuator driving method.

近年、情報機器の小型化・精密化が進んでおり、微小な移動距離が必要なアクチュエータの需要が高まっている。
例えば、光学系の焦点補正や傾角制御、インクジェットプリンタ装置、磁気ディスク装置のヘッドアクチュエータ等では、微小距離を移動制御することができる圧電アクチュエータが必要となっている。
In recent years, miniaturization and refinement of information equipment have progressed, and the demand for actuators that require a minute movement distance has increased.
For example, in a focus correction and tilt angle control of an optical system, a head actuator of an ink jet printer device, a magnetic disk device, etc., a piezoelectric actuator capable of moving and controlling a minute distance is required.

特に、磁気ディスク装置では、圧電アクチュエータに要求される制御距離が大きいため、アクチュエータに印加される電界がかなり大きく、また、動作環境も厳しく、高温・高湿環境での動作を保証しなければならず、高い信頼性が要求されている。   In particular, in a magnetic disk device, since the control distance required for the piezoelectric actuator is large, the electric field applied to the actuator is considerably large, and the operating environment is severe, and operation in a high temperature and high humidity environment must be guaranteed. Therefore, high reliability is required.

上記の要求特性の内、変位特性を満足するものとして各種の圧電アクチュエータが知られており(例えば、特許文献1乃至特許文献3参照)、また、特許文献1においては電極の剥離を防止して信頼性を高めるために電極材料圧電アクチュエータを構成するセラミックスを混入することが提案されている。 Among the above required characteristics, various piezoelectric actuators are known as satisfying the displacement characteristics (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In Patent Document 1, peeling of electrodes is prevented. being mixed ceramics constituting the piezoelectric actuator material in order to increase the reliability has been proposed.

この様な変位特性に優れた圧電アクチュエータにおいては、ヘッドの変位ストロークを上げるためにPb(Ni、Nb)O3 −PbTiO3 −PbZrO3 (PNN−PT−PZ)等の圧電定数の高い材料を使用しているので、ここで図12を参照して従来の積層型圧電アクチュエータを説明する。 In such a piezoelectric actuator having excellent displacement characteristics, a material having a high piezoelectric constant such as Pb (Ni, Nb) O 3 -PbTiO 3 -PbZrO 3 (PNN-PT-PZ) is used to increase the displacement stroke of the head. Since it is used, a conventional multilayer piezoelectric actuator will now be described with reference to FIG.

図12参照
図12は従来の積層型圧電アクチュエータの概略的斜視図であり、PNN−PT−PZ等の圧電体層41となるグリーンシート上にAu等の内部電極層42をスクリーン印刷し、次いで、その上に新たなグリーンシートを重ね再び内部電極層42をスクリーン印刷し、この工程を必要とする積層数だけ繰り返して圧電体ブロックを形成する。
See FIG.
FIG. 12 is a schematic perspective view of a conventional multilayer piezoelectric actuator, in which an internal electrode layer 42 such as Au is screen-printed on a green sheet to be a piezoelectric layer 41 such as PNN-PT-PZ, and then on that. A new green sheet is overlaid and the internal electrode layer 42 is screen-printed again, and this process is repeated as many times as necessary to form a piezoelectric block.

次いで、圧電体ブロックを大気中で例えば、1050℃で焼成し、圧電体ブロックをカットソーにより所定の大きさに切断し、側面にAu等を蒸着し、露出する内部電極層42を交互に接続する表面電極43を設けたものである。   Next, the piezoelectric block is fired in the atmosphere at, for example, 1050 ° C., the piezoelectric block is cut into a predetermined size with a cut-and-sew, Au or the like is evaporated on the side surface, and the exposed internal electrode layers 42 are alternately connected. A surface electrode 43 is provided.

この様な圧電アクチュエータを駆動する場合に、変位特性に優れた圧電アクチュエータを構成する圧電材料は抗電界が低いため、駆動時に分極が反転しないよう常に正負どちらか一方向に電圧を印加しており、基本的に電圧の正負が反転することはない。   When driving such a piezoelectric actuator, the piezoelectric material that constitutes a piezoelectric actuator with excellent displacement characteristics has a low coercive electric field, so a voltage is always applied in either positive or negative direction so that polarization does not reverse during driving. Basically, the polarity of the voltage is not reversed.

なお、ストロークを大きくするために交流的な電圧を印加して駆動することもあるが、その場合には、直流バイアス電圧を調整して印加電圧の最大値が正の抗電界以上であり且つ最小値が負の抗電界以上であるか或いは印加電圧の最大値が正の抗電界以下であり且つ最小値が負の抗電界以下であり、印加電圧の正負の両方において抗電界以上の電圧を印加して駆動している。
特開2004−308234号公報 特開2003−284362号公報 特開2003−061370号公報
In order to increase the stroke, an AC voltage may be applied for driving. In this case, the maximum value of the applied voltage is equal to or greater than the positive coercive electric field by adjusting the DC bias voltage. The value is greater than or equal to the negative coercive field, or the maximum value of the applied voltage is less than or equal to the positive coercive field and the minimum value is less than or equal to the negative coercive field. Driving.
JP 2004-308234 A JP 2003-284362 A JP 2003-061370 A

上述のような電圧印加方法で、かつ高温・高湿環境下で圧電アクチュエータを動作し続けると絶縁抵抗が低下するという劣化現象が極端に早くなるという問題があり、この劣化の原因は、側面に電極が露出していることによるマイグレーションと考えられている。   There is a problem that the deterioration phenomenon that the insulation resistance decreases when the piezoelectric actuator continues to operate under the high voltage and high humidity environment with the voltage application method as described above is extremely fast. It is considered migration due to the exposed electrodes.

即ち、圧電アクチュエータにおいて、直流電圧を印加し続けると、特に、高湿環境では電極材料などが、一方の電極から他方の電極に向かって電界に引かれて拡散するマイグレーションが起こりやすくなる。   That is, if a direct current voltage is continuously applied to the piezoelectric actuator, migration is particularly likely in an environment of high humidity in which an electrode material is diffused by being attracted by an electric field from one electrode toward the other electrode.

図13参照
この様なマイグレーションに対する耐性を高めるためには図13に示すように、側面に電極が露出しないような構成をとることも可能であるが、そのような構成の場合、壁44が変位量を拘束してしまい、圧電アクチュエータが本来持っている変位量を低減させてしまい、要求される変位特性を満たせないことが多い。
以上の事情から、依然として信頼性まで含めた高性能圧電アクチュエータが開発されていないのが現状である。
See FIG.
In order to increase the resistance to such migration, it is possible to adopt a configuration in which the electrode is not exposed on the side surface as shown in FIG. 13, but in such a configuration, the wall 44 restricts the displacement amount. As a result, the amount of displacement inherent in the piezoelectric actuator is reduced, and the required displacement characteristics are often not satisfied.
From the above situation, the high performance piezoelectric actuator including the reliability has not been developed yet.

したがって、本発明は、側面に露出している電極に起因するマイグレーションを抑制して信頼性を高めることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to improve the reliability by suppressing migration caused by the electrodes exposed on the side surfaces.

図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明するが、上図は圧電アクチュエータの駆動回路図であり、下図は駆動電圧波形図である。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも2周期以上の駆動波形を印加した後、電圧を反転させた駆動波形を2周期以上印加することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記印加電圧の最大値が正の抗電界以上であり且つ最小値が負の抗電界以上であるか或いは印加電圧の最大値が正の抗電界以下であり且つ最小値が負の抗電界以下であり、前記反転しない状態の駆動波形の絶対値の最大値と前記反転させた駆動波形の絶対値の最大値とが等しいことを特徴とする
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. 1. The upper diagram is a drive circuit diagram of a piezoelectric actuator. Is a drive voltage waveform diagram.
To solve the Figure 1 reference above problems, the present invention is small after applying Kutomo least two periods of the driving waveform, the piezoelectric actuator and applying the driving waveform obtained by inverting the voltage least two periods A driving method, wherein the maximum value of the applied voltage is greater than or equal to a positive coercive field and the minimum value is greater than or equal to a negative coercive field, or the maximum value of the applied voltage is less than or equal to a positive coercive field and the minimum value is The maximum value of the absolute value of the drive waveform that is equal to or less than a negative coercive electric field and is not inverted is equal to the maximum value of the absolute value of the inverted drive waveform .

このように、一定時間経過後、スイッチ手段2を用いて印加電圧の正負を反転させることで、圧電アクチュエータ1の側面に露出する電極の拡散を抑制することができる。
この場合には、少なくとも初期においては1時間以上の周期で反転させことが望ましいが、最も短い周期としては2周期の駆動波形となる。
In this way, after a predetermined time has elapsed, the switch means 2 is used to reverse the polarity of the applied voltage, whereby the diffusion of the electrode exposed on the side surface of the piezoelectric actuator 1 can be suppressed.
In this case, it is desirable to invert at least at an initial period of one hour or longer, but the shortest period is a two-cycle driving waveform.

この場合の印加電圧としては、peak to zeroの電圧波形でも良いし、或いは、ストロークをより大きくするために、電源として直流バイアス電源3と交流駆動電源4を用いて印加電圧の最大値が正の抗電界以上であり且つ最小値が負の抗電界以上であるか或いは印加電圧の最大値が正の抗電界以下であり且つ最小値が負の抗電界以下である電圧波形で、反転しない状態の駆動波形の絶対値の最大値と前記反転させた駆動波形の絶対値の最大値とが等しい電圧波形を用いる。 In this case, the applied voltage may be a peak-to-zero voltage waveform, or the maximum value of the applied voltage is positive using a DC bias power supply 3 and an AC drive power supply 4 as power supplies in order to increase the stroke. A voltage waveform that is greater than or equal to the coercive field and has a minimum value that is greater than or equal to a negative coercive field or that has a maximum applied voltage that is less than or equal to a positive coercive field and that has a minimum value that is less than or equal to a negative coercive field . A voltage waveform in which the maximum absolute value of the drive waveform is equal to the maximum absolute value of the inverted drive waveform is used.

この場合の印加電圧の反転周期は等間隔でも良いし、或いは、徐々に短くするようにしても良く、稼働時間の累積により蓄積した拡散原子が増加するので、反転周期を徐々に短くすることによって、マイグレーションを効果的に抑制することができる。
なお、頻繁に反転を行ってもマイグレーションによる絶縁抵抗の低下を効果的に抑制することができるが、反転回数が飛躍的に増大すると分極反転に起因する劣化が加速される。
In this case, the inversion period of the applied voltage may be equal, or may be gradually shortened. Since accumulated diffusion atoms increase due to accumulation of operating time, the inversion period is gradually shortened. Migration can be effectively suppressed.
In addition, even if frequent inversion is performed, a decrease in insulation resistance due to migration can be effectively suppressed. However, when the number of inversions increases dramatically, deterioration due to polarization inversion is accelerated.

また、印加電圧の反転時の電圧変化率は0であることが望ましく、それによってスムーズな反転駆動が可能になる。
この様な電圧反転時においては、反転直後の最初のパルスにおいては駆動は若干不安定になるが、反転時の電圧変化率が0でない場合には不安定性が大きくなる。
Further, it is desirable that the voltage change rate when the applied voltage is reversed is 0, which enables smooth inversion driving.
In such a voltage inversion, the driving is slightly unstable in the first pulse immediately after the inversion, but the instability becomes large when the voltage change rate at the inversion is not zero.

また、印加電圧の反転時に、タイマを利用して印加電圧を反転させることが望ましい。 即ち、タイマにより稼働時間をカウントすることによって、印加電圧がオンの時間のみを基準にして印加電圧の反転を精度良く行うことができる。   It is desirable to reverse the applied voltage using a timer when the applied voltage is reversed. That is, by counting the operation time by the timer, the applied voltage can be accurately inverted with reference to only the time when the applied voltage is on.

上述の駆動方法は、電極が側面に露出している積層型圧電アクチュエータ1において特に効果的である。   The above driving method is particularly effective in the multilayer piezoelectric actuator 1 in which the electrodes are exposed on the side surfaces.

また、圧電アクチュエータ1としては、抗電圧が小さな、例えば、100kV/cm以下のPbTiO3 、Pb(Zr、Ti)O3 、PNN、Pb(Ni、Nb)O3 −PbTiO3 −PbZrO3 、Pb(Mg、Nb)O3 、或いは、Pb(Mg、Nb)O3 −Pb(Zr、Ti)O3 のいずれかを主成分とする圧電体の場合に効果的になる。 The piezoelectric actuator 1 has a low coercive voltage, for example, PbTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 , PNN, Pb (Ni, Nb) O 3 —PbTiO 3 —PbZrO 3 , Pb of 100 kV / cm or less. This is effective in the case of a piezoelectric body mainly composed of (Mg, Nb) O 3 or Pb (Mg, Nb) O 3 —Pb (Zr, Ti) O 3 .

なお、圧電アクチュエータ1の側面に露出する電極は、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Au、Ir、或いは、Ir酸化物等のグリーンシートと同時に焼成できる導電材料が望ましい。   The electrode exposed on the side surface of the piezoelectric actuator 1 is preferably a conductive material that can be fired simultaneously with a green sheet such as Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Au, Ir, or Ir oxide.

また、電極の圧電体に対する密着性を高めるためには、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Au、Ir、或いは、Ir酸化物のいずれかとセラミックス、特に、圧電アクチュエータ1の組成と同一のセラミックスとからなる混合材料を用いることが望ましい。   Further, in order to improve the adhesion of the electrode to the piezoelectric body, any one of Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Au, Ir, or Ir oxide and ceramics, in particular, the same ceramic as the composition of the piezoelectric actuator 1 is used. It is desirable to use a mixed material consisting of

また、上述の圧電アクチュエータ1の駆動方法により磁気ヘッドの移動制御を行う移動制御機構を備えることによって信頼性の高い磁気ディスク装置を構成することが可能になる。   Further, by providing a movement control mechanism that controls the movement of the magnetic head by the above-described driving method of the piezoelectric actuator 1, a highly reliable magnetic disk device can be configured.

この磁気ディスク装置には、稼働時間をディスクに保存する稼働時間記憶機構或いは電圧反転のタイミングを決定するタイマの少なくとも一方を具備することが望ましい。   The magnetic disk device preferably includes at least one of an operation time storage mechanism for storing operation time on the disk and a timer for determining timing of voltage reversal.

本発明によれば、正または負に電圧を印加し、正負の電圧を反転させずに、変位量制御を行い、一定時間経過後に、印加電圧を反転させることで電極材料のマイグレーションを抑制しているので、圧電アクチュエータの変位量を低下させることなく、高温・高湿環境において安定な動作を得ることができる。   According to the present invention, a positive or negative voltage is applied, the displacement amount is controlled without reversing the positive and negative voltages, and the migration of the electrode material is suppressed by reversing the applied voltage after a certain time has elapsed. Therefore, a stable operation can be obtained in a high temperature and high humidity environment without reducing the displacement amount of the piezoelectric actuator.

本発明は、抗電圧が小さな100kV/cm以下のPbTiO3 、Pb(Zr、Ti)O3 、PNN、Pb(Ni、Nb)O3 −PbTiO3 −PbZrO3 、Pb(Mg、Nb)O3 、或いは、Pb(Mg、Nb)O3 −Pb(Zr、Ti)O3 のいずれかを主成分とする圧電体からなる積層型圧電アクチュエータに正または負に電圧を印加して変位量制御を行い、一定時間経過後に、最短の場合には2周期の駆動波形を印加した後、通常は1時間後に電圧の正負を反転させて変位量制御を行い、この電圧反転を周期的に繰り返し行うものである。 In the present invention, PbTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 , PNN, Pb (Ni, Nb) O 3 —PbTiO 3 —PbZrO 3 , Pb (Mg, Nb) O 3 having a low coercive voltage of 100 kV / cm or less. Alternatively, the displacement amount can be controlled by applying a voltage positively or negatively to a laminated piezoelectric actuator made of a piezoelectric material mainly composed of any one of Pb (Mg, Nb) O 3 —Pb (Zr, Ti) O 3. After a certain period of time, in the shortest case, after applying a drive waveform of 2 cycles, normally, after 1 hour, the polarity of the voltage is reversed to control the amount of displacement, and this voltage reversal is repeated periodically. It is.

ここで、図2及び図3を参照して、本発明の実施例1の圧電アクチュエータの駆動方法を説明するが、まず、圧電アクチュエータの製造方法から説明する。
まず、PbO、NiO、Nb2 5 、TiO2 、及び、ZrO2 の各原料を所定量秤量し、溶媒として純水(H2 O)またはアルコールを用いて、ボールミルによって湿式粉砕しながら混合する。
なお、この場合の各原料はいずれも粉末状であり、例えば、各原料がモル%において、PbO:NiO:Nb2 5 :TiO2 :ZrO2 =50:8.3:16.3:17:8になるように秤量する。
Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the drive method of the piezoelectric actuator of Example 1 of this invention is demonstrated, First, it demonstrates from the manufacturing method of a piezoelectric actuator.
First, PbO, NiO, Nb 2 O 5 , TiO 2 , and ZrO 2 raw materials are weighed in predetermined amounts and mixed using a pure water (H 2 O) or alcohol as a solvent and wet pulverizing with a ball mill. .
Each raw material in this case is in a powder form. For example, when each raw material is mol%, PbO: NiO: Nb 2 O 5 : TiO 2 : ZrO 2 = 50: 8.3: 16.3: 17 : Weigh to 8

次いで、湿式混合したスラリーをミルから取り出し、ボールを分離除去したのち、乾燥器中で溶媒の水を蒸発させることによって粉末を乾燥させる。
次いで、乾燥した粉末を電気炉に入れ、例えば、850℃で3時間仮焼成させてペロブスカイト構造を有するPb(Ni、Nb)O3 −PbTiO3 −PbZrO3 (PNN−PT−PZ)の化合物からなる仮焼粉末を得る。
Next, the wet-mixed slurry is taken out of the mill, the balls are separated and removed, and then the solvent water is evaporated in a dryer to dry the powder.
Next, the dried powder is put into an electric furnace and, for example, preliminarily fired at 850 ° C. for 3 hours, from a compound of Pb (Ni, Nb) O 3 —PbTiO 3 —PbZrO 3 (PNN-PT-PZ) having a perovskite structure. A calcined powder is obtained.

次いで、得られた粉末に対し、溶媒、バインダ、可塑剤、及び、分散剤を添加し、再び、ボールミルを用いて湿式混練する。
この場合の溶媒としてはエチルアルコールを、バインダとしてはポリビニルブチラールを、可塑剤としてはフタル酸ジブチルを、分散剤としてはセルナ501(中京油脂社製商品名)を用いるものであり、混合比は粉末100重量部に対して、
エチルアルコール 35.0重量部
ポリビニルブチラール 5.0重量部
フタル酸ジブチル 1.9重量部
セルナ501(中京油脂社製商品名) 1.8重量部
とする。
Next, a solvent, a binder, a plasticizer, and a dispersant are added to the obtained powder, and wet-kneaded again using a ball mill.
In this case, ethyl alcohol is used as the solvent, polyvinyl butyral is used as the binder, dibutyl phthalate is used as the plasticizer, and Celna 501 (trade name, manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) is used as the dispersant, and the mixing ratio is powder. For 100 parts by weight
Ethyl alcohol 35.0 parts by weight Polyvinyl butyral 5.0 parts by weight Dibutyl phthalate 1.9 parts by weight Serna 501 (trade name, manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) 1.8 parts by weight.

次いで、混練したスラリーをミルから取り出し、ボールを分離除去したのち、脱泡器の中に入れてエチルアルコールを蒸発させてスラリーの粘度を調整する。
次いで、粘度を調整したスラリーをドクターブレード法によって、マイラーシート上に、厚さが、例えば、焼成後に0.1mmになるようにシート状に形成し、乾燥させることによってグリーンシートとしたのち、乾燥したグリーンシートを切断し、所定の大きさに打ち抜く。
Next, the kneaded slurry is taken out from the mill, and after the balls are separated and removed, the balls are placed in a defoamer to evaporate ethyl alcohol to adjust the viscosity of the slurry.
Next, the slurry with adjusted viscosity is formed on a mylar sheet by a doctor blade method so that the thickness becomes, for example, 0.1 mm after firing, and dried to obtain a green sheet, followed by drying. The green sheet is cut and punched to a predetermined size.

次いで、グリーンシートを電気炉において、例えば、500℃で4時間熱処理することによってグリーンシート中のバインダ或いは可塑剤等の有機成分を飛ばして脱脂したのち、脱脂したグリーンシートを再び電気炉において、963℃以下、例えば、900℃において6時間焼成することによって、aPbNi1/3 Nb2/3 3 −bPbTiO3 −cPbZrO3 の組成のセラミックスを得ることができる。
なお、この場合、組成比a,b,cは、上記の秤量比の場合には、a≒0.5、b≒0.34、c≒0.16となる。
Next, the green sheet is heat treated at, for example, 500 ° C. for 4 hours to degrease the organic component such as a binder or a plasticizer in the green sheet, and then the degreased green sheet is again washed in the electric furnace at 963 A ceramic having a composition of aPbNi 1/3 Nb 2/3 O 3 —bPbTiO 3 —cPbZrO 3 can be obtained by firing at 900 ° C. or less, for example, 900 ° C. for 6 hours.
In this case, the composition ratios a, b, and c are a≈0.5, b≈0.34, and c≈0.16 in the above-described weighing ratio.

次いで、得られた焼成体を1mm×1mmの大きさに加工したのち、焼成体の両面にAuを蒸着して電極を形成することによって、単層の圧電アクチュエータが得られる。   Next, after processing the obtained fired body to a size of 1 mm × 1 mm, Au is vapor-deposited on both surfaces of the fired body to form electrodes, thereby obtaining a single-layer piezoelectric actuator.

図2参照
このように作製したサンプルを80℃,80%の高温・高湿の環境に置き、図2に示すように約225Vの電圧を50時間毎に電圧反転させて加速劣化試験を行った。
その結果、試験前は、502GΩあった絶縁抵抗は、200時間後には、2.85GΩまでしか低下しなかった。
See Figure 2
The sample thus prepared was placed in a high-temperature and high-humidity environment of 80 ° C. and 80%, and an accelerated deterioration test was performed by reversing the voltage of about 225 V every 50 hours as shown in FIG.
As a result, the insulation resistance, which was 502 GΩ before the test, decreased only to 2.85 GΩ after 200 hours.

図3参照
一方、同時に作成した他のサンプルを80℃,80%の高温・高湿の環境に置き、図3に示すように約225Vの電圧を連続的に印加して加速劣化試験を行った結果、試験前は492GΩあった絶縁抵抗は、200時間後には0.911GΩまで低下し、電圧を反転させた場合に比べて3倍以上絶縁抵抗が低下した。
See Figure 3
On the other hand, another sample prepared at the same time was placed in a high temperature and high humidity environment of 80 ° C. and 80%, and an accelerated deterioration test was conducted by applying a voltage of about 225 V continuously as shown in FIG. The insulation resistance, which was 492 GΩ before, decreased to 0.911 GΩ after 200 hours, and the insulation resistance decreased more than three times compared to when the voltage was inverted.

この結果から、電圧の印加方向を一定時間経過後に変更することで圧電アクチュエータの絶縁抵抗低下を抑制する効果が判明した。
この場合の絶縁抵抗低下はマイグレーションによる拡散電極材料の蓄積によるものと考えられるので、電圧の印加方向を変更する周期をより短くすれば、拡散電極材料の蓄積が少なくなるので、絶縁抵抗低下をより効果的に抑制することができる。
From this result, it has been found that the effect of suppressing a decrease in the insulation resistance of the piezoelectric actuator by changing the voltage application direction after a certain time has elapsed.
In this case, the decrease in insulation resistance is thought to be due to the accumulation of diffusion electrode material due to migration.Therefore, if the cycle for changing the voltage application direction is made shorter, the accumulation of diffusion electrode material will decrease, so the insulation resistance will decrease further. It can be effectively suppressed.

なお、電圧印加方向を反転することで、圧電アクチュエータの分極方向も反転されるため、分極反転による圧電効果の劣化が懸念されるが、10万時間の信頼性保証考慮した場合、1時間毎に電極印加方向の反転を行ったとしても、10万回の分極反転回数にすぎず、十分実用に耐え得ると考えられる。   By reversing the voltage application direction, the polarization direction of the piezoelectric actuator is also reversed. Therefore, there is a concern about deterioration of the piezoelectric effect due to polarization reversal. Even if the direction of application of the electrode is reversed, the number of polarization reversals is only 100,000 times, and it is considered that the electrodes can be sufficiently put into practical use.

次に、図4及び図5を参照して、本発明の実施例2の積層型圧電アクチュエータの駆動方法を説明するが、まず、積層型圧電アクチュエータの製造方法を説明する。
まず、上記の実施例1と同様な方法でグリーンシートを作成するが、この場合には、焼成後の厚さが38μmになるようにする。
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the driving method of the multilayer piezoelectric actuator according to the second embodiment of the present invention will be described. First, the manufacturing method of the multilayer piezoelectric actuator will be described.
First, a green sheet is prepared by the same method as in the first embodiment. In this case, the thickness after firing is set to 38 μm.

次いで、グリーンシート上に、例えば、白金ペーストをスクリーン印刷法によって印刷することによって内部電極層を形成したのち、内部電極層をスクリーン印刷したグリーンシートを4枚重ねるとともに、何も印刷していないグリーンシートを上下に重ねたのち、プレスを用いて、例えば、100℃の熱を加えながら一軸加圧成形する。
なお、何も印刷していないグリーンシートは、全体の厚さが薄い場合に、良好な焼成が行われないために設けるものであり、素子特性には直接影響しないものである。
Next, after forming an internal electrode layer on the green sheet by, for example, printing a platinum paste by a screen printing method, four green sheets on which the internal electrode layer is screen-printed are stacked, and nothing is printed on the green sheet. After the sheets are stacked one on top of the other, using a press, for example, uniaxial pressure molding is performed while applying heat at 100 ° C.
The green sheet on which nothing is printed is provided because good firing is not performed when the entire thickness is small, and does not directly affect the element characteristics.

以降は、上記の実施例1と同様に加熱脱脂処理したのち焼成することによって焼成体を形成し、得られた焼成体を所定の大きさに切断して切り出すことによって内部電極を4層備えた3層構造の積層型圧電アクチュエータが得られる。   Thereafter, a fired body was formed by firing after heat degreasing as in Example 1 above, and the fired body thus obtained was cut into a predetermined size and cut out to have four layers of internal electrodes. A laminated piezoelectric actuator having a three-layer structure is obtained.

図4参照
図4は、本発明の実施例2に用いる駆動回路図であり、印加電圧をベースを決定する直流バイアス電源13、交流駆動電源14、及び、圧電アクチュエータ11に印加する駆動電圧の極性を反転するためのスイッチ手段12によって構成される。
See Figure 4
FIG. 4 is a drive circuit diagram used in Embodiment 2 of the present invention, in which the polarity of the drive voltage applied to the DC bias power supply 13, the AC drive power supply 14, and the piezoelectric actuator 11 that determines the base of the applied voltage is reversed. Switch means 12 is provided.

図5参照
図5は本発明の実施例2における駆動電圧波形図であり、直流バイアス電源13により正の駆動電圧波形の最低値及び負の駆動電圧波形の最大値が0Vになるように設定する。 積層型圧電アクチュエータを80℃,80%の高温・高湿環境に置き、交流駆動電源14により約57Vの正弦波電圧を周波数1kHzで50時間毎に電圧反転させるのである。
See Figure 5
FIG. 5 is a drive voltage waveform diagram according to the second embodiment of the present invention. The DC bias power supply 13 sets the minimum value of the positive drive voltage waveform and the maximum value of the negative drive voltage waveform to 0V. The laminated piezoelectric actuator is placed in a high-temperature and high-humidity environment of 80 ° C. and 80%, and a sine wave voltage of about 57 V is inverted at a frequency of 1 kHz every 50 hours by the AC drive power supply 14.

因に、同じ条件で、電圧反転を行わず加速劣化試験を行ったところ、試験前は、411GΩあった絶縁抵抗は、78時間後後には、4.44GΩまで低下した。
この結果からみると、実施例1の単層型圧電アクチュエータと積層型圧電アクチュエータにおける直流電圧と正弦波電圧でも劣化の度合いに大差はなかった。
したがって、実用的な積層型圧電アクチュエータにおいても、一定時間経過後に印加電圧を反転させることにより劣化抑制することが可能である。
By the way, when an accelerated deterioration test was performed without voltage reversal under the same conditions, the insulation resistance, which was 411 GΩ before the test, decreased to 4.44 GΩ after 78 hours.
From this result, there was no significant difference in the degree of deterioration between the DC voltage and the sine wave voltage in the single-layer piezoelectric actuator and the multilayer piezoelectric actuator of Example 1.
Therefore, even in a practical multilayer piezoelectric actuator, it is possible to suppress deterioration by reversing the applied voltage after a lapse of a certain time.

次に、図6を参照して、本発明の実施例3の圧電アクチュエータの駆動方法を説明するが、電圧反転タイミングが異なるだけで他の構成は上記の実施例2と全く同様であるので、駆動電圧波形のみを説明する。   Next, with reference to FIG. 6, the driving method of the piezoelectric actuator according to the third embodiment of the present invention will be described. However, the other configuration is exactly the same as the second embodiment except that the voltage inversion timing is different. Only the drive voltage waveform will be described.

図6参照
図6は、本発明の実施例3の圧電アクチュエータの駆動方法における駆動電圧波形の説明図であり、ここでも約57Vの正弦波電圧を周波数1kHzで印加するが、電圧反転を順次短縮して行うものである。
See FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a driving voltage waveform in the driving method of the piezoelectric actuator according to the third embodiment of the present invention. Here, a sine wave voltage of about 57 V is applied at a frequency of 1 kHz, but the voltage inversion is sequentially shortened. Is.

電圧反転による拡散電極成分の逆方向拡散の効果は、蓄積稼働時間の増大とともに薄れていくので、電圧反転を順次短縮して行うことによって、蓄積稼働時間の増大に伴う絶縁抵抗の低下を効果的に抑制することができる。   The effect of reverse diffusion of the diffusion electrode component due to voltage reversal diminishes as the storage operation time increases, so by sequentially reducing the voltage reversal, the insulation resistance can be effectively reduced as the storage operation time increases. Can be suppressed.

次に、図7乃至図11を参照して本発明の実施例4の磁気ディスク装置を説明する。
図7参照
図7は、上述の圧電アクチュエータの駆動方法を採用した本発明の実施例4の磁気ディスク装置の本体部を示す要部斜視図であり、磁気ディスク装置20は、磁気ディスク21に書き込まれた磁気情報を読み取るとともに、磁気ディスク31に磁気情報を書き込む磁気センサを備えたスライダー22、サスペンション(図示を省略)を介してスライダー22を先端部に取り付けた微動アーム23、微動アーム23を駆動する一対の圧電アクチュエータ24、微動アーム23を軸26により揺動支持するとともに磁気ディスク装置20のシャーシ(図示を省略)に回動可能に支持されたベースアーム25、ベースアーム25を駆動する電磁アクチュエータ27によって構成される。
この場合、圧電アクチュエータ24は、その上下面が微動アーム23の後端部とベースアーム25の先端部に接着固定されている。
Next, a magnetic disk device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
See FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing the main part of the main part of the magnetic disk apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, which employs the above-described piezoelectric actuator driving method. The magnetic disk apparatus 20 is a magnetic disk written on the magnetic disk 21. A slider 22 having a magnetic sensor for reading information and writing magnetic information to the magnetic disk 31, a fine movement arm 23 having the slider 22 attached to the tip via a suspension (not shown), and a pair of driving the fine movement arm 23 The piezoelectric actuator 24 and the fine movement arm 23 are swingably supported by a shaft 26, and are configured by a base arm 25 rotatably supported by a chassis (not shown) of the magnetic disk device 20 and an electromagnetic actuator 27 for driving the base arm 25. Is done.
In this case, the upper and lower surfaces of the piezoelectric actuator 24 are bonded and fixed to the rear end portion of the fine movement arm 23 and the front end portion of the base arm 25.

図8参照
図8は、本発明の実施例4の磁気ディスク装置の機能を示すブロック図であり、磁気ディスク装置20には、圧電アクチュエータ24を電圧反転させながら駆動する駆動回路30、磁気ディスク装置20の稼働時間を計測・積算するタイマー28、計測・積算した稼働時間を磁気ディスク21の稼働時間記録領域に直接書き込む制御回路29が設けられてる。
See FIG.
FIG. 8 is a block diagram illustrating functions of the magnetic disk device according to the fourth embodiment of the present invention. The magnetic disk device 20 includes a drive circuit 30 that drives the piezoelectric actuator 24 while inverting the voltage, and the operation of the magnetic disk device 20. A timer 28 for measuring and integrating time is provided, and a control circuit 29 for directly writing the measured and accumulated operating time in the operating time recording area of the magnetic disk 21 is provided.

図9参照
図9は、駆動回路の回路構成図であり、連動する一対のスイッチ手段31、直流バイアス電源32、及び、交流駆動電源33からなる。
See FIG.
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the drive circuit, and includes a pair of switch means 31, a DC bias power supply 32, and an AC drive power supply 33 that are linked.

図10参照
図10は、駆動電圧のタイムチャートの一例であり、ここでは50時間毎に反転させた場合を示している。
図に示すように、直流バイアス電圧を調整することによって、平均電圧値が正の場合においては、印加電圧の最大値V+maxが正の抗電界+Ec 以上であり且つ最小値V+minが負の抗電界−Ec 以上に設定し、電圧を反転させて平均電圧値が負の場合においては、印加電圧の最大値V-maxが正の抗電界+Ec 以下であり且つ最小値V-minが負の抗電界−Ec 以下に設定する。
See FIG.
FIG. 10 is an example of a time chart of the driving voltage, and here shows a case where the driving voltage is inverted every 50 hours.
As shown in the figure, by adjusting the DC bias voltage, when the average voltage value is positive, the maximum value V + max of the applied voltage is not less than the positive coercive electric field + E c and the minimum value V + min is When the negative coercive electric field −E c is set and the voltage is inverted and the average voltage value is negative, the maximum value V −max of the applied voltage is equal to or less than the positive coercive electric field + E c and the minimum value V −. Set min to be equal to or less than the negative coercive electric field −E c .

この様な駆動波形電圧を印加することによってストロークを大きく取ることができるとともに、平均電圧値が正の場合においては、印加電圧が負になっても負の抗電界−Ec を越えず、また、平均電圧値が負の場合においては、印加電圧が正になっても正の抗電界+Ec を越えないので分極反転による劣化を抑制することができる。 By applying such a drive waveform voltage, the stroke can be increased, and when the average voltage value is positive, even if the applied voltage becomes negative, the negative coercive electric field −E c is not exceeded. When the average voltage value is negative, even if the applied voltage becomes positive, it does not exceed the positive coercive electric field + E c , so that deterioration due to polarization inversion can be suppressed.

図11参照
図11は、一般的な使用状態における圧電アクチュエータ制御のフローチャートであり、電源をオンにした段階で後述する工程で磁気ディスクに直接書き込んだ積算稼働時間を読み出し、経過時間を判定する。
See FIG.
FIG. 11 is a flowchart of the piezoelectric actuator control in a general use state. When the power is turned on, the accumulated operation time directly written on the magnetic disk in the process described later is read to determine the elapsed time.

経過時間が予め設定した設定値を越えていない場合には、稼働を続行し、圧電アクチュエータを駆動して書き込み・読み出しを行い、その間の稼働時間をタイマーで計測して積算し、書き込み・読み出しを続行する場合には逐次、経過時間の判定を行う。   If the elapsed time does not exceed the preset value, continue operation, drive the piezoelectric actuator to perform writing / reading, measure the operation time during that time with a timer, add up, write / read When continuing, the elapsed time is sequentially determined.

判定の結果、積算稼働時間が設定値を越えた場合には、駆動回路のスイッチ手段を動作させて電圧印加方向を反転させて圧電アクチュエータを駆動して書き込み・読み出しを行うとともに、蓄積稼働時間をクリアしたのち、逐次、経過時間の判定を行う。   If the accumulated operating time exceeds the set value as a result of the determination, the switch means of the drive circuit is operated to reverse the voltage application direction to drive the piezoelectric actuator to perform writing / reading, and to increase the accumulated operating time. After clearing, the elapsed time is sequentially determined.

磁気ディスクの使用を終了する場合には、終了ボタンをオンし、オンの入力によってタイマーで計測・積算した稼働時間を制御回路の指令によって磁気ディスクの稼働時間セイブ領域に自動的に直接書き込んでセイブし、セイブが終了すると電源を自動的にオフにする。   To end the use of the magnetic disk, turn on the end button, and automatically write the operating time measured and accumulated by the timer with the ON input directly into the operating time save area of the magnetic disk according to the command of the control circuit. When the save ends, the power is automatically turned off.

このように、本発明の実施例4においては、実際の稼働時間を基準に印加電圧の反転時間を制御しているので、マイグレーションに伴う拡散電極成分の蓄積量を正確に反映したタイミングで印加電圧の反転を行うことができ、信頼性が向上する。   As described above, in Example 4 of the present invention, since the reversal time of the applied voltage is controlled based on the actual operation time, the applied voltage is accurately reflected in the amount of accumulation of the diffusion electrode component accompanying migration. Can be reversed, improving reliability.

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、各実施例に記載した電圧及び周波数は単なる一例であり、用途に応じて適宜変更されるものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the conditions and configurations described in the embodiments, and various modifications are possible. For example, the voltages described in the embodiments The frequency and the frequency are merely examples, and may be changed as appropriate according to the application.

また、上記の各実施例においては、圧電アクチュエータを構成する圧電材料はPNN−PT−PZであるが、PNN−PT−PZに限られるものではなく、抗電界が100kV/cm2 以下のソフト材料であれば良い。 In each of the above embodiments, the piezoelectric material constituting the piezoelectric actuator is PNN-PT-PZ, but is not limited to PNN-PT-PZ, and a soft material having a coercive electric field of 100 kV / cm 2 or less. If it is good.

この様なソフト材料としては、PbTiO3 、Pb(Zr,Ti)O3 、Pb(Ni,Nb)O3 、Pb(Mg,Nb)O3 、或いは、Pb(Mg,Nb)O3 −Pb(Zr,Ti)O3 等が挙げられる。 Such soft materials include PbTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 , Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Mg, Nb) O 3 , or Pb (Mg, Nb) O 3 —Pb. (Zr, Ti) O 3 and the like.

また、上記の各実施例においては、電極をAuで構成しているがAuに限られるものではなく、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Ir、或いは、Ir酸化物等を用いても良いものであり、いずれにしてもグリーンシートと一緒に焼成できる導電材料であれば良い。   In each of the above embodiments, the electrode is made of Au, but is not limited to Au, and Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Ir, Ir oxide, or the like may be used. In any case, any conductive material that can be fired together with the green sheet may be used.

さらには、圧電体に対する電極に密着性を向上するために、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Au、Ir、或いは、Ir酸化物からなる電極材料にセラミックスを混入することが望ましく、特に、圧電アクチュエータを構成する組成と同じセラミックスを用いた場合には、焼成温度や、不所望な成分の拡散による特性劣化を考慮する必要がない。   Furthermore, in order to improve the adhesion to the electrode to the piezoelectric body, it is desirable to mix ceramics into an electrode material made of Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Au, Ir, or Ir oxide, When the same ceramic as the composition constituting the piezoelectric actuator is used, there is no need to consider the firing temperature or deterioration of characteristics due to diffusion of undesired components.

また、上記の各実施例に示した反転周期は単なる一例であり、10万時間の保証を考えると1時間以上の周期で反転させることが望ましい。   In addition, the inversion period shown in each of the above embodiments is merely an example, and it is desirable to invert at a period of 1 hour or more in consideration of a guarantee of 100,000 hours.

また、上記の実施例3においては反転周期の短縮を連続的に行っているが、ステップ的に行っても良いものであり、例えば、初期稼働時には50時間毎に電圧反転を行い、積算稼働時間が2000時間経過後は40時間毎に行い、積算稼働時間が4000時間経過後は30時間毎に行うようにしても良い。   In the third embodiment, the inversion cycle is continuously shortened. However, the inversion cycle may be performed stepwise. For example, the voltage inversion is performed every 50 hours during the initial operation, and the integrated operation time is obtained. However, it may be performed every 40 hours after 2000 hours, and every 30 hours after 4000 hours have elapsed.

ここで再び図1を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図1参照
(付記1) 少なくとも2周期以上の駆動波形を印加した後、電圧を反転させた駆動波形を2周期以上印加することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記印加電圧の最大値が正の抗電界以上であり且つ最小値が負の抗電界以上であるか或いは印加電圧の最大値が正の抗電界以下であり且つ最小値が負の抗電界以下であり、前記反転しない状態の駆動波形の絶対値の最大値と前記反転させた駆動波形の絶対値の最大値とが等しいことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記前記印加電圧の反転が少なくとも1回以上行われ、且つ、前記反転周期が等間隔であることを特徴とする付記1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法
(付記前記印加電圧の反転が少なくとも1 回以上行われ、且つ、前記反転周期を徐々に短くすることを特徴とする付記1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法
(付記前記印加電圧の反転時の電圧変化率が0であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記前記印加電圧の反転時に、タイマを利用して印加電圧を反転させることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法
(付記前記圧電アクチュエータ1が、電極が側面に露出している積層型圧電アクチュエータ1であることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記前記圧電アクチュエータ1が、抗電圧が100kV/cm以下のソフト材であることを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記前記圧電アクチュエータ1が、PbTiO、Pb(Zr,Ti)O 、Pb(Ni,Nb)O、Pb(Ni,Nb)O−PbTiO−PbZrO、Pb(Mg,Nb)O、或いは、Pb(Mg,Nb)O−Pb(Zr,Ti)Oのいずれかを主成分とする圧電体で構成されることを特徴とする付記記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記前記圧電アクチュエータ1の側面に露出する電極が、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Au、Ir、或いは、Ir酸化物のいずれかであることを特徴とする付記乃至付記8のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記10前記電極が圧電アクチュエータ1の側面に露出する電極が、Ag、Pd、Ag−Pd、Pt、Au、Ir、或いは、Ir酸化物のいずれかとセラミックスとからなることを特徴とする付記乃至付記8のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記11前記電極に含まれるセラミックスの組成が、圧電アクチュエータ1の組成と同一であることを特徴とする付記10に記載の圧電アクチュエータの駆動方法。
(付記12) 付記1乃至付記11のいずれか1に記載の圧電アクチュエータの駆動方法により磁気ヘッドの移動制御を行う移動制御機構を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
(付記13) 稼働時間をディスクに保存する稼働時間記憶機構を備えたことを特徴とする付記12に記載の磁気ディスク装置。
(付記14前記電圧反転のタイミングを決定するタイマを具備したことを特徴とする付記12または付記13に記載の磁気ディスク装置。
The detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG. 1 again.
1 again (Appendix 1) A drive method for a piezoelectric actuator , wherein a drive waveform having an inverted voltage is applied for at least two cycles after a drive waveform of at least two cycles has been applied. The maximum value of the voltage is not less than the positive coercive field and the minimum value is not less than the negative coercive field, or the maximum value of the applied voltage is not more than the positive coercive field and the minimum value is not more than the negative coercive field, A method for driving a piezoelectric actuator, wherein the maximum absolute value of the drive waveform in the non-inverted state is equal to the maximum absolute value of the inverted drive waveform.
(Supplementary Note 2) The inversion of the applied voltage is performed at least once, and the drive method for a piezoelectric actuator according to note 1, wherein the inversion period is equidistant.
(Supplementary note 3 ) The piezoelectric actuator driving method according to supplementary note 1, wherein the applied voltage is inverted at least once and the inversion cycle is gradually shortened.
(Supplementary Note 4 ) The method for driving a piezoelectric actuator according to any one of Supplementary notes 1 to 3 , wherein a rate of voltage change when the applied voltage is inverted is zero.
(Supplementary note 5 ) The method for driving a piezoelectric actuator according to any one of supplementary notes 1 to 4 , wherein when the applied voltage is reversed, the applied voltage is reversed using a timer.
(Supplementary note 6 ) The piezoelectric actuator driving method according to any one of supplementary notes 1 to 5 , wherein the piezoelectric actuator 1 is a stacked piezoelectric actuator 1 with electrodes exposed on the side surfaces.
(Supplementary note 7 ) The piezoelectric actuator driving method according to any one of supplementary notes 1 to 6 , wherein the piezoelectric actuator 1 is a soft material having a coercive voltage of 100 kV / cm or less.
(Supplementary Note 8) The piezoelectric actuator 1 is, PbTiO 3, Pb (Zr, Ti) O 3, Pb (Ni, Nb) O 3, Pb (Ni, Nb) O 3 -PbTiO 3 -PbZrO 3, Pb (Mg, The piezoelectric actuator according to appendix 7 , wherein the piezoelectric actuator is composed of a piezoelectric body mainly composed of Nb) O 3 or Pb (Mg, Nb) O 3 —Pb (Zr, Ti) O 3 . Driving method.
(Additional remark 9 ) The electrode exposed to the side surface of the said piezoelectric actuator 1 is either Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Au, Ir, or an Ir oxide, Additional remark 6 thru | or Additional remark 8 characterized by the above-mentioned. The method for driving a piezoelectric actuator according to any one of the above.
Appendix (Supplementary Note 10) The electrode electrode exposed on the side surfaces of the piezoelectric actuator 1, the Ag, Pd, Ag-Pd, Pt, Au, Ir, or characterized by comprising a ceramics either Ir oxide The driving method of the piezoelectric actuator according to any one of 6 to appendix 8 .
(Supplementary note 11 ) The method for driving a piezoelectric actuator according to supplementary note 10, wherein the composition of the ceramic contained in the electrode is the same as that of the piezoelectric actuator 1.
(Supplementary Note 12) A magnetic disk apparatus characterized by comprising a movement control mechanism controlling the movement of the magnetic head by the drive method for a piezoelectric actuator according to any one of Supplementary Notes 1 to Appendix 11.
(Additional remark 13 ) The magnetic disk apparatus of Additional remark 12 provided with the operation time memory | storage mechanism which preserve | saves operation time on a disk.
(Supplementary note 14 ) The magnetic disk device according to supplementary note 12 or 13 , wherein a timer for determining the timing of the voltage reversal is provided.

本発明の活用例としては、磁気ディスク装置の圧電アクチュエータの駆動が典型的なものであるが、磁気ディスク装置に限られるものではなく、光学系の焦点補正や傾角制御に用いる圧電アクチュエータの駆動方法、或いは、インクジェットプリンタ装置の圧電アクチュエータの駆動方法にも適用されるものである。   As an application example of the present invention, driving of a piezoelectric actuator of a magnetic disk device is typical, but the present invention is not limited to a magnetic disk device, and a driving method of a piezoelectric actuator used for focus correction and tilt angle control of an optical system. Alternatively, the present invention is also applied to a method for driving a piezoelectric actuator of an ink jet printer apparatus.

本発明の原理的構成の説明図である。It is explanatory drawing of the fundamental structure of this invention. 本発明の実施例1における駆動電圧波形図である。It is a drive voltage waveform figure in Example 1 of this invention. 比較例における駆動電圧波形図である。It is a drive voltage waveform figure in a comparative example. 本発明の実施例2に用いる駆動回路図である。It is a drive circuit diagram used for Example 2 of the present invention. 本発明の実施例2における駆動電圧波形図である。It is a drive voltage waveform figure in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における駆動電圧波形図である。It is a drive voltage waveform figure in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の磁気ディスク装置の本体部を示す要部斜視図である。It is a principal part perspective view which shows the main-body part of the magnetic disc apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4の磁気ディスク装置の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of the magnetic disk apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における駆動回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the drive circuit in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における駆動電圧のタイムチャートである。It is a time chart of the drive voltage in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における一般的な使用状態における圧電アクチュエータ制御のフローチャートである。It is a flowchart of the piezoelectric actuator control in the general use condition in Example 4 of this invention. 従来の積層型圧電アクチュエータの概略的斜視図である。It is a schematic perspective view of the conventional multilayer piezoelectric actuator. 従来の壁を設けた積層型圧電アクチュエータの概略的斜視図である。It is a schematic perspective view of the multilayer piezoelectric actuator provided with the conventional wall.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧電アクチュエータ
2 スイッチ手段
3 直流バイアス電源
4 交流駆動電源
11 圧電アクチュエータ
12 スイッチ手段
13 直流バイアス電源
14 交流駆動電源
20 磁気ディスク装置
21 磁気ディスク
22 スライダー
23 微動アーム
24 圧電アクチュエータ
25 ベースアーム
26 軸
27 電磁アクチュエータ
28 タイマー
29 制御回路
30 駆動回路
31 スイッチ手段
32 直流バイアス電源
33 交流駆動電源
41 圧電体層
42 内部電極層
43 表面電極
44 壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric actuator 2 Switch means 3 DC bias power supply 4 AC drive power supply 11 Piezoelectric actuator 12 Switch means 13 DC bias power supply 14 AC drive power supply 20 Magnetic disk apparatus 21 Magnetic disk 22 Slider 23 Fine movement arm 24 Piezoelectric actuator 25 Base arm 26 Shaft 27 Electromagnetic Actuator 28 Timer 29 Control circuit 30 Drive circuit 31 Switch means 32 DC bias power supply 33 AC drive power supply 41 Piezoelectric layer 42 Internal electrode layer 43 Surface electrode 44 Wall

Claims (4)

少なくとも2周期以上の駆動波形を印加した後、電圧を反転させた駆動波形を2周期以上印加することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法であって、
前記印加電圧の最大値が正の抗電界以上であり且つ最小値が負の抗電界以上であるか或いは印加電圧の最大値が正の抗電界以下であり且つ最小値が負の抗電界以下であり、
前記反転しない状態の駆動波形の絶対値の最大値と前記反転させた駆動波形の絶対値の最大値とが等しいことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
A method for driving a piezoelectric actuator, comprising: applying a drive waveform having a voltage inverted after applying a drive waveform of at least two cycles ;
The maximum value of the applied voltage is not less than the positive coercive field and the minimum value is not less than the negative coercive field, or the maximum value of the applied voltage is not more than the positive coercive field and the minimum value is not more than the negative coercive field. Yes,
A method for driving a piezoelectric actuator, wherein the maximum absolute value of the drive waveform in the non-inverted state is equal to the maximum absolute value of the inverted drive waveform.
前記印加電圧の反転が少なくとも1回以上行われ、且つ、前記反転周期が等間隔であることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータの制御方法。 2. The method of controlling a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the applied voltage is inverted at least once and the inversion period is an equal interval. 前記印加電圧の反転が少なくとも1 回以上行われ、且つ、前記反転周期を徐々に短くすることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータの制御方法。 The method for controlling a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the applied voltage is inverted at least once and the inversion cycle is gradually shortened. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータの駆動方法により磁気ヘッドの移動制御を行う移動制御機構を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。 4. A magnetic disk apparatus comprising a movement control mechanism for performing movement control of a magnetic head by the method for driving a piezoelectric actuator according to claim 1 .
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