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特開2024-63037サスペンションストローク増加のための多層ＰＺＴ電極構成
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024063037
(43)【公開日】2024-05-10
(54)【発明の名称】サスペンションストローク増加のための多層ＰＺＴ電極構成
(51)【国際特許分類】
H10N 30/50 20230101AFI20240501BHJP
H10N 30/20 20230101ALI20240501BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20240501BHJP
G11B 21/21 20060101ALI20240501BHJP
G11B 5/60 20060101ALI20240501BHJP
H02N 2/04 20060101ALI20240501BHJP
【ＦＩ】
H10N30/50
H10N30/20
H10N30/853
G11B21/21 C
G11B5/60 P
H02N2/04
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024020269
(22)【出願日】2024-02-14
(62)【分割の表示】P 2019167400の分割
【原出願日】2019-09-13
(31)【優先権主張番号】62/730,979
(32)【優先日】2018-09-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/565,060
(32)【優先日】2019-09-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】517151084
【氏名又は名称】マグネコンプ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＮＥＣＯＭＰＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100121728
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 勝守
(74)【代理人】
【識別番号】100165803
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 修平
(72)【発明者】
【氏名】ロン ジャン
(72)【発明者】
【氏名】クエン チー イー
(72)【発明者】
【氏名】ダビッド グライス
(72)【発明者】
【氏名】ピーター ハーン
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン フー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ディスクデバイス用サスペンションのためのマイクロアクチュエータ及びそのアセンブリを提供する。
【解決手段】２段作動式（ＤＳＡ）サスペンション４０において、圧電アクチュエータアセンブリ３９は、上面及び底面を含む第１ＰＺＴ層４１、底面が第１ＰＺＴ層の上面の上方に配置されており上面及び底面を含む第２ＰＺＴ層４２、底面が第２ＰＺＴ層の上面の上方に配置されており上面及び底面を含む第３ＰＺＴ層４３、第１電極４６Ａ、第２電極４６Ｂ、第３電極４６Ｃ及び第４電極４６Ｄを含む。第２ＰＺＴ層及び第３ＰＺＴ層の活性ＰＺＴ長さが、第１ＰＺＴ層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、第３電極が第２電極よりも短く構成されている。
【選択図】図４Ａ
【解決手段】２段作動式（ＤＳＡ）サスペンション４０において、圧電アクチュエータアセンブリ３９は、上面及び底面を含む第１ＰＺＴ層４１、底面が第１ＰＺＴ層の上面の上方に配置されており上面及び底面を含む第２ＰＺＴ層４２、底面が第２ＰＺＴ層の上面の上方に配置されており上面及び底面を含む第３ＰＺＴ層４３、第１電極４６Ａ、第２電極４６Ｂ、第３電極４６Ｃ及び第４電極４６Ｄを含む。第２ＰＺＴ層及び第３ＰＺＴ層の活性ＰＺＴ長さが、第１ＰＺＴ層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、第３電極が第２電極よりも短く構成されている。
【選択図】図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１端部及び第２端部を有する圧電アクチュエータアセンブリであって、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第１層の上面の上方に配置された第２層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第２層の上面の上方に配置された第３層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層及び前記第３層の間の少なくとも一部に配置された第３電極と、
前記第３層の上面の少なくとも一部上に配置された第４電極とを含み、
前記第２層及び前記第３層の活性ＰＺＴ長さが、前記第１層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第２電極よりも短く構成されていることを特徴とする、圧電アクチュエータアセンブリ。
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第１層の上面の上方に配置された第２層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第２層の上面の上方に配置された第３層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層及び前記第３層の間の少なくとも一部に配置された第３電極と、
前記第３層の上面の少なくとも一部上に配置された第４電極とを含み、
前記第２層及び前記第３層の活性ＰＺＴ長さが、前記第１層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第２電極よりも短く構成されていることを特徴とする、圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項2】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．０５～０．１５ｍｍ短くなるように構成されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項3】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．１２ｍｍ短くなるように構成されている、請求項２に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項4】
前記第３電極よりも０．１０～０．３０ｍｍ短くなるように構成された前記第４電極をさらに含む、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項5】
前記第４電極が前記第３電極よりも０．２０ｍｍ短くなるように構成されている、請求項４に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項6】
前記第１層の単一活性圧電層と前記第２層の単一活性圧電層が、前記第３層の単一活性圧電層よりも０．１０～０．３０ｍｍ長い活性長を有する、請求項４に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項7】
前記第１層の単一活性圧電層と前記第２層の単一活性圧電層が、前記第３層の単一活性圧電層よりも０．２０ｍｍ長い活性長を有する、請求項６に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項8】
マイクロアクチュエータであって、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第１層の上面の上方に配置された第２層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第２層の上面の上方に配置された第３層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層及び前記第３層の間の少なくとも一部に配置された第３電極と、
前記第３層の上面の少なくとも一部上に配置された第４電極とを含み、
前記第２層及び前記第３層の活性ＰＺＴ長さが、前記第１層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第２電極よりも短く構成されていることを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第１層の上面の上方に配置された第２層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第２層の上面の上方に配置された第３層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層及び前記第３層の間の少なくとも一部に配置された第３電極と、
前記第３層の上面の少なくとも一部上に配置された第４電極とを含み、
前記第２層及び前記第３層の活性ＰＺＴ長さが、前記第１層の活性ＰＺＴ長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第２電極よりも短く構成されていることを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項9】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．０５～０．１５ｍｍ短く構成されている、請求項８に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項10】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．１２ｍｍ短くなるように構成されている、請求項８に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項11】
前記第３電極よりも０．１０～０．３０ｍｍ短くなるように構成された前記第４電極をさらに含む、請求項８に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項12】
前記第４電極が前記第３電極よりも０．２０ｍｍ短くなるように構成されている、請求項１１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項13】
前記第１層の単一活性圧電層及び前記第２層の単一活性圧電層が前記第３層の単一活性圧電層よりも０．１０～０．３０ｍｍ長いＰＺＴ活性長を有する、請求項１１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項14】
前記第１層の単一活性圧電層及び前記第２層の単一活性圧電層が前記第３層の単一活性圧電層よりも０．２０ｍｍ長いＰＺＴ活性長を有する、請求項１１に記載のマイクロアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願のクロスリファレンス）
本願は２０１８年９月１３日に出願された米国仮出願番号６２／７３０９７９からの優先権を主張するものであり、その全ては参照として本願明細書に組み込まれる。
本願は２０１８年９月１３日に出願された米国仮出願番号６２／７３０９７９からの優先権を主張するものであり、その全ては参照として本願明細書に組み込まれる。
【0002】
（技術分野）
本発明の実施形態は、ディスクドライブ用サスペンションの分野に関する。より具体的には、ディスクデバイス用サスペンションのためのマイクロアクチュエータの分野に関する。
本発明の実施形態は、ディスクドライブ用サスペンションの分野に関する。より具体的には、ディスクデバイス用サスペンションのためのマイクロアクチュエータの分野に関する。
【背景技術】
【0003】
一般的なディスクドライブユニットは、ディスクドライブ上に記憶されたデータを構成する１と０の磁気記録パターンを含んだ回転磁気ディスクを含んでいる。磁気ディスクは、駆動モータによって駆動される。ディスクドライブユニットは、磁気読み取り／書き込みがロードビームの遠位端部に近接して取り付けられたディスクドライブサスペンションをさらに含んでいる。サスペンションまたはロードビームにおける「近位」端部は、支持された端部であり、すなわちアクチュエータアームに据え込み加工された、または取り付けられたベースプレートに最も近い端部である。サスペンションまたはロードビームにおける「遠位」端部は、近位端部の反対側の端部であり、すなわち「遠位」端部は片持ち端部である。
【0004】
サスペンションはアクチュエータアームに連結され、ヘッドスライダをデータディスクの適切なデータトラックの上方に配置させるためにサスペンションを円弧状に動かすボイスコイルモータに連結されている。ヘッドスライダは、そのスライダを前後左右に揺らすジンバルに搭載され、それにより、ヘッドスライダは、ディスクの振動、バンピング等の慣性事象、及びディスク表面の不規則性など、様々な変動を許容してディスクの適切なデータトラックに追従するようになっている。
【0005】
１段作動式ディスクドライブサスペンションと２段作動式（ＤＳＡ）サスペンションとが知られている。１段作動式サスペンションでは、ボイスコイルモータのみがサスペンションを動かすようになっている。
【0006】
ＤＳＡサスペンションにおいて、サスペンション上に配置される小さなアクチュエータは、ヘッドスライダを適切なデータトラックの上方に配置させるために、ヘッドスライダを動かす。アクチュエータは、ボイスコイルモータよりもヘッドスライダの微細な位置決め及び高いサーボ帯域幅を提供する。アクチュエータは、特定のＤＳＡサスペンション設計によってサスペンション上の様々なところに配置されてもよい。一般に、左右両側のアクチュエータは、ロードビームまたはロードビームの遠位端部を回転させるためにプッシュプル方式で作用する。初期のＤＳＡサスペンションのいくつかは、アクチュエータをベースプレート上に配置させ、圧電マイクロアクチュエータ（ＰＺＴｓ）の動作でロードビーム全体を回転させる。ＤＳＡサスペンションで使用されるアクチュエータは、ミリアクチュエータまたはマイクロアクチュエータと呼ばれる。データトラック幅が縮小し続けるにつれ、近年、ＤＳＡサスペンションは一般的になっている。
【発明の概要】
【0007】
圧電アクチュエータアセンブリが記載される。前記アセンブリは、単一の活性圧電層を含む第１層を含んでおり、第１層は上面と底面とを含んでいる。アセンブリは、単一の活
性圧電層として第２層も含んでおり、第２層は上面と底面とを有し、第２層の底面は第１層の上面の上方に配置されている。前記アセンブリは、単一の活性圧電層として第３層を含んでおり、第３層は上面と底面とを有し、第３層の底面は第２層の上面の上方に配置されている。第１電極は、第１層の底面の少なくとも一部上に配置されている。第２電極は、第１層と第２層との間の少なくとも一部に配置され、第３電極は、第２層と第３層の間の少なくとも一部に配置され、第４電極は、第３層の上面の少なくとも一部上に配置されている。第２層と第３層の活性ＰＺＴの長さが、第１層の活性ＰＺＴの長さよりも短くなるように、第３電極は第２電極よりも短く構成されている。
性圧電層として第２層も含んでおり、第２層は上面と底面とを有し、第２層の底面は第１層の上面の上方に配置されている。前記アセンブリは、単一の活性圧電層として第３層を含んでおり、第３層は上面と底面とを有し、第３層の底面は第２層の上面の上方に配置されている。第１電極は、第１層の底面の少なくとも一部上に配置されている。第２電極は、第１層と第２層との間の少なくとも一部に配置され、第３電極は、第２層と第３層の間の少なくとも一部に配置され、第４電極は、第３層の上面の少なくとも一部上に配置されている。第２層と第３層の活性ＰＺＴの長さが、第１層の活性ＰＺＴの長さよりも短くなるように、第３電極は第２電極よりも短く構成されている。
【0008】
上述の概要は、本開示の各実施形態またはすべての態様を表すことを意図するものではない。さらに、前記の概要は、本明細書に示す新規の様態及び特徴のいくつかの例として単に提供しているに過ぎない。本開示の上記と他の特徴及び利点は、添付された図面及び特許請求の範囲と関連するとき、本発明を実施するための実施形態及び様態の詳細な説明によって容易に明らかである。
【0009】
本開示の利点及び特徴が得られる方法で説明するために、本開示の実施形態が、添付された図面に示された特定の実施例を参照することによってなされる。これらの図面は、本開示の単なる例示的様態を示し、従ってその範囲を限定するとみなされるものではない。それらの原理は、以下の図面を用いることで追加の特定及び詳細と共に示され、説明される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本開示の実施形態は、添付された図面を参照して説明され、図面を通して類似または同等の要素を示すために同一の符号が用いられる。図面は、寸法通りに示されておらず、例示的説明として提供される。本実施形態のいくつかの様態は、例の適用を参照して以下に説明され、本開示の範囲に限定することを意図するものではない。多くの特定の詳細、関係及び方法は、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために示されることが理解されるべきである。しかしながら、当業者は、本発明が１つ以上の特定の詳細なく、または他の方法を用いて実施され得ることを容易に認識するであろう。他の例において、周知の構造または操作は、本発明の実施形態を不明瞭にすることを避けるために詳細に示されない。本発明の実施形態は、いくつかの行為が異なる順序で起こり得る及び／または他の行為若しくは事象と同時に起こり得るため、説明された行為または事象の順序に限定されない。さらに、全ての説明された行為または事象が、本発明の実施形態に係る方法を行うのに必要というわけではない。
【0012】
図１は、従来のＤＳＡサスペンション１０とマイクロアクチュエータアセンブリ９の断面図を示す。静電アクチュエータ及び他のタイプのマイクロアクチュエータモータが提案され、使用されているが、圧電素子がしばしばマイクロアクチュエータモータとして使用される。他の圧電材料も知られ、使用されているが、一般に圧電材料はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が使用される。以下の説明及び特許請求の範囲では、簡略化のために、マイクロアクチュエータはしばしば省略形で「ＰＺＴ」として言及されるが、圧電材料がチタン酸ジルコン酸鉛である必要はないことが認められる。従って、本明細書で使用される「ＰＺＴ」という用語は、任意の圧電材料または任意の圧電材料からなる任意の圧電デバイスを示すことができる。
【0013】
マイクロアクチュエータアセンブリ９は、第１ＰＺＴ層１１、第２ＰＺＴ層１２及び第３ＰＺＴ層１３を含み得る。第１ＰＺＴ層１１は、マイクロアクチュエータアセンブリ９の底層であってもよい。第１ＰＺＴ層１１は、活性ＰＺＴ１１Ａ及び不活性ＰＺＴ１１Ｂを有し得る。第２ＰＺＴ層１２は、マイクロアクチュエータアセンブリ９の中間層であってもよい。第２ＰＺＴ層１２は、活性ＰＺＴ１２Ａ及び不活性ＰＺＴ１２Ｂを有し得る。第１ＰＺＴ層１１は、第２ＰＺＴ層１２の下側に接着され得る。第３ＰＺＴ層１３は、マイクロアクチュエータアセンブリ９の上層であってもよい。第３ＰＺＴ層１３は、活性ＰＺＴ１３Ａ及び不活性ＰＺＴ１３Ｂを有し得る。第３ＰＺＴ層１３は、第２ＰＺＴ層１２の上面上で第２ＰＺＴ層１２に接着され得る。
【0014】
マイクロアクチュエータアセンブリ９は、導電性接着剤（ＥＣＡ）１４を用いて、ＤＳＡサスペンション１０のトレースジンバル歪み部１５と連結される。いくつかの実施形態では、トレースジンバル歪み部１５及びＥＣＡ１４は、金層によって分離され得る。金層は耐腐食性を与え、トレースジンバル歪み部１５に対し導電性を向上させ得る。
【0015】
一般に、従来のマイクロアクチュエータアセンブリ９がＤＳＡサスペンション１０として使用されるとき、３層全てのＰＺＴ電極はより高いストロークを目指し極大化される。第１ＰＺＴ層１１は、トレースジンバル歪み部１５に接合されているため、第２ＰＺＴ層１２及び第３ＰＺＴ層１３よりも長い不活性ＰＺＴ部を有する。図１は、第１ＰＺＴ層１１の活性長Ａが第２ＰＺＴ層１２の活性長Ｂ及び第３ＰＺＴ層１３の活性長Ｃよりも短いことを示す。
【0016】
図２は、伸張モードにおける従来のＤＳＡアセンブリ１０を示す。図１に関して記載されているように、活性長Ｃ及びＢが活性長Ａよりも長いため、第３ＰＺＴ層１３及び第２ＰＺＴ層１２は、第１ＰＺＴ層１１よりも長く伸張すると想定される。しかしながら、それらの層は互いに接着されているため、図２に示されるように３つのＰＺＴ層間の不均衡な伸張がＰＺＴを凸形状に湾曲させる。さらに、第１ＰＺＴ層１１が、近位及び遠位端部でトレースジンバル歪み部１５に接合されることで、第１ＰＺＴ層１１の伸張はさらに抑制され、凸形状の湾曲がさらに増大し、そしてＰＺＴ伸張モード下で、総ストロークを低減させるために負のストローク変位δ１がもたらされる。
【0017】
図３は、収縮モードにおける従来のＤＳＡアセンブリ１０を示す。活性長Ｃ及びＢが活性長Ａよりも長いため、第３ＰＺＴ層１３及び第２ＰＺＴ層１２は第１ＰＺＴ層１１よりも長く収縮すると想定される。しかしながら、それらの層は互いに接着しているため、図３に示されるように、３つのＰＺＴ層間の不均衡な収縮がＰＺＴを凹形状に湾曲させる。さらに、第１ＰＺＴ層１１が近位及び遠位端部でトレースジンバル歪み部１５に接合されることで、第１ＰＺＴ層１１の伸張をさらに抑制し、凹形状の湾曲がさらに増大し、そしてＰＺＴ収縮モード下で、総ストロークを低減させるために正のストローク変位δ２がもたらされる。従って、ＰＺＴ層における電極長構成により、従来のマイクロアクチュエー
タアセンブリ９は、ＰＺＴ伸張モード及び収縮モード下で低いストロークを有している。本願は、ストローク低減の問題を解決し、サスペンションストロークを増加させるために、マイクロアクチュエータアセンブリ９の新規構成を提供する。
タアセンブリ９は、ＰＺＴ伸張モード及び収縮モード下で低いストロークを有している。本願は、ストローク低減の問題を解決し、サスペンションストロークを増加させるために、マイクロアクチュエータアセンブリ９の新規構成を提供する。
【0018】
図４Ａは、本開示の一実施形態に係るＤＳＡサスペンション４０とマイクロアクチュエータアセンブリ３９の断面図を示す。マイクロアクチュエータアセンブリ３９は、第１ＰＺＴ層４１、第２ＰＺＴ層４２及び第３ＰＺＴ層４３を含み得る。第１ＰＺＴ層４１は、活性ＰＺＴ４１Ａ及び不活性ＰＺＴ４１Ｂを有し得る。第２ＰＺＴ層４２は、活性ＰＺＴ４２Ａ及び不活性ＰＺＴ４２Ｂを有し得る。第３ＰＺＴ層４３は、活性ＰＺＴ４３Ａ及び不活性ＰＺＴ４３Ｂを有し得る。
【0019】
第１ＰＺＴ層４１は、マイクロアクチュエータアセンブリ３９の底層になり得る。第２ＰＺＴ層４２は、マイクロアクチュエータアセンブリ３９の中間層になり得る。第１ＰＺＴ層４１は、第２ＰＺＴ層４２の下側に接着され得る。第３ＰＺＴ層４３は、マイクロアクチュエータアセンブリ３９の上層になり得る。第３ＰＺＴ層４３は、第２ＰＺＴ層４２の上面上で第２ＰＺＴ層４２に接着され得る。マイクロアクチュエータアセンブリ３９は、導電性接着剤（ＥＣＡ）４４を介してトレースジンバル歪み部４５を含むＤＳＡサスペンション４０と電気的に連結される。いくつかの実施形態において、トレースジンバル歪み部４５及びＥＣＡ４４は、金層によって切り離され得る。金層は耐腐食性を与え、トレースジンバル歪み部４５に対し導電性を向上させ得る。
【0020】
図４Ａに示されるように、種々の層の活性ＰＺＴの長さとそれらの層との間にあるＰＺＴ電極４６の長さが異なっている。第２ＰＺＴ層４２の活性長４Ｂ及び第３ＰＺＴ層４３の活性長４Ｃが第１ＰＺＴ層４１の活性長４Ａよりも短くなるように、第２ＰＺＴ層４２と第３ＰＺＴ層４３との間にあるＰＺＴ電極（４６Ｂ）は短くされ得る。第２ＰＺＴ層４２及び第３ＰＺＴ層４３が、第１ＰＺＴ層４１の活性長４Ａよりも短い活性長４Ｂ及び４Ｃを有するため、第２ＰＺＴ層４２及び第３ＰＺＴ層４３は、ＰＺＴ伸張モード下で第１ＰＺＴ層４１よりも短い伸張を有し、それにより、マイクロアクチュエータ３９は、図４Ｂの上図に示されるような凹形状に湾曲し、総ストロークを増加させるために、伸張モード下で正のストローク変位δ４ａが生じる。逆に、ＰＺＴ収縮モードでは、第２ＰＺＴ層４２及び第３ＰＺＴ層４３は、第１ＰＺＴ層４１の活性長４Ａよりも短い活性長４Ｂ及び４Ｃを有するため、ＰＺＴ収縮モード下で、第２ＰＺＴ層４２及び第３ＰＺＴ層４３は、第１ＰＺＴ層４１よりも短い収縮を有し、それにより、マイクロアクチュエータ３９は、図４Ｂの下図に示されるような凸形状に湾曲し、総ストロークを増加させるために、ＰＺＴ収縮モード下で負のストローク変位δ４ｂが生じる。いくつかの実施形態において、第２ＰＺＴ層４２と第３ＰＺＴ層４３との間にあるＰＺＴ電極４６Ｂは、第１ＰＺＴ層４１上に配置されたＰＺＴ電極４６Ｄよりも０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍ短くなり得、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは、５～１０％増加し得る。いくつかの実施形態では、第２ＰＺＴ層４２と第３ＰＺＴ層４３との間にあるＰＺＴ電極４６Ｂは、第１ＰＺＴ層４１上に配置されるＰＺＴ電極４６Ｄよりも０．１２ｍｍ短くなり得、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは７．３％増加し得る。
【0021】
図５は、ＤＳＡサスペンション４０の一部としてマイクロアクチュエータアセンブリ３９の他の実施形態を示す。図５に示されるように、種々の層の活性ＰＺＴの長さとＰＺＴ電極４６の長さが異なっている。第３ＰＺＴ層４３の活性長５Ｃが、第２ＰＺＴ層４２の活性長５Ｂ及び第１ＰＺＴ層４１の活性長５Ａよりも短くなるように、第３ＰＺＴ層４３の活性ＰＺＴ４３Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ａは短くなっている。いくつかの実施形態では、第３ＰＺＴ層４３の活性ＰＺＴ４３Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ａは、第１ＰＺＴ層４１の活性ＰＺＴ４１Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ｃよりも０．１０～０．３０ｍｍ短くなり得る。第３ＰＺＴ層４３の活性ＰＺＴ４３Ａ上に配置されるＰＺＴ電
極４６Ａがこの範囲内で短いとき、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは１５～２５％増加し得る。いくつかの実施形態によると、第３ＰＺＴ層４３の活性ＰＺＴ４３Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ａは、第１ＰＺＴ層４１の活性ＰＺＴ４１Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ｃよりも０．２ｍｍ短くなり得、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは１８．６％増加し得る。
極４６Ａがこの範囲内で短いとき、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは１５～２５％増加し得る。いくつかの実施形態によると、第３ＰＺＴ層４３の活性ＰＺＴ４３Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ａは、第１ＰＺＴ層４１の活性ＰＺＴ４１Ａ上に配置されるＰＺＴ電極４６Ｃよりも０．２ｍｍ短くなり得、マイクロアクチュエータアセンブリ３９のストロークは１８．６％増加し得る。
【0022】
図６は、本開示の一実施形態に係る２層を有するマイクロアクチュエータアセンブリ６０の断面図を示す。マイクロアクチュエータアセンブリ６０は、第１ＰＺＴ層６１及び第２ＰＺＴ層６２を含む。第１ＰＺＴ層６１は、活性ＰＺＴ６１Ａ及び不活性ＰＺＴ６１Ｂを有するように構成されている。第２ＰＺＴ層６２は、活性ＰＺＴ６２Ａ及び不活性ＰＺＴ６２Ｂを有するように構成されている。
【0023】
図６に示されるように、種々の層の活性ＰＺＴの長さとそれらの層との間にあるＰＺＴ電極６６の長さが異なっている。第１ＰＺＴ層６１と第２ＰＺＴ層６２との間にあるＰＺＴ電極（６６Ｂ）は、第２ＰＺＴ層６２の活性長６８Ａが第１ＰＺＴ層６１の活性長６８Ｂよりも短くなるように構成されている。この結果、本明細書に記載されたように、ＰＺＴ伸張モードでは凹形状のような有益な湾曲プロファイルを可能とする。逆に、ＰＺＴ収縮モード下でのマイクロアクチュエータ６０は、本明細書の記載と同様に、総ストロークを増加させるために凸形状に湾曲するように構成されている。マイクロアクチュエータ６０の実施形態は、本明細書に記載された技術を用いて構成されるＰＺＴ層及びＰＺＴ電極を含む。
【0024】
図７は、本開示の一実施形態に係る４層を有するマイクロアクチュエータアセンブリ７０の断面図を示す。マイクロアクチュエータアセンブリ７０は、第１ＰＺＴ層７１、第２ＰＺＴ層７２、第３ＰＺＴ層７３及び第４ＰＺＴ層７４を含む。第１ＰＺＴ層７１は、活性ＰＺＴ７１Ａ及び不活性ＰＺＴ７１Ｂを有するように構成されている。第２ＰＺＴ層７２は、活性ＰＺＴ７２Ａ及び不活性ＰＺＴ７２Ｂを有するように構成されている。第３ＰＺＴ層７３は、活性ＰＺＴ７３Ａ及び不活性ＰＺＴ７３Ｂを有するように構成されている。第４ＰＺＴ層７４は、活性ＰＺＴ７４Ａ及び不活性ＰＺＴ７４Ｂを有するように構成されている。
【0025】
図７に示されるように、種々の層の活性ＰＺＴの長さとそれらの層との間にあるＰＺＴ電極７６の長さが異なっている。ＰＺＴ電極７６は、第４ＰＺＴ層７４の活性長７８Ｂが第１ＰＺＴ層７１の活性長７８Ｃよりも短くなるように構成されている。ＰＺＴ電極７６はさらに、第４ＰＺＴ層７４の活性長７８Ｂが、第２ＰＺＴ層７２の活性長７８Ａよりも短くなるように構成されている。ＰＺＴ電極７６はさらに、第４ＰＺＴ層７４の活性長７８Ｂが第３ＰＺＴ層７３の活性長７８Ｄよりも短くなるように構成されている。この結果、本明細書に記載されたように、ＰＺＴ伸張モード下では凹形状のような有益な湾曲プロファイルを可能とする。逆に、マイクロアクチュエータアセンブリ７０は、ＰＺＴ収縮モード下で、総ストロークを増加させるために凸形状に湾曲するように構成されている。マイクロアクチュエータ７０の実施形態は、本明細書に記載された技術を用いて構成されたＰＺＴ層及びＰＺＴ電極を含む。
【0026】
本明細書に記載された実施形態は、低いストロークを生み出し得る、従来の多層ＰＺＴ電極構成によって問題を解決する。それらの構成は、伸張モードではＰＺＴが凸形状に変形し、収縮モードではＰＺＴが凹形状に変形し得ることで、低い総ストロークをもたらす。逆に、本発明は総ストロークを増加させるために、伸張モードではＰＺＴが凹形状に変形し、収縮モードではＰＺＴが凸形状に変形し得る。
【0027】
本開示の上記説明は、当業者が本開示の作製または使用を可能とするために提供される
。本開示の種々の改変は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱しない範囲で他の変更に適用され得る。従って、本開示は、本明細書で述べられた実施例及びデザインに限定することを意図するものではないが、本明細書で開示された原理及び新規の特徴に矛盾しない最も広い範囲に一致する。
。本開示の種々の改変は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱しない範囲で他の変更に適用され得る。従って、本開示は、本明細書で述べられた実施例及びデザインに限定することを意図するものではないが、本明細書で開示された原理及び新規の特徴に矛盾しない最も広い範囲に一致する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１端部及び第２端部を有する圧電アクチュエータアセンブリであって、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第１層の上面の上方に配置された第２層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層の上面の少なくとも一部に配置された第３電極とを含み、
前記第２層の活性圧電層長さが、前記第１層の活性圧電層長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第１電極よりも短く構成されており、
前記第２層は、ＰＺＴ伸長モード下で前記第１層よりも短い伸長を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凹形状に湾曲し、ストロークが増加し、
前記第２層は、ＰＺＴ収縮モード下で前記第１層よりも短い収縮を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凸形状に湾曲し、ストロークが増加する、ことを特徴とする、圧電アクチュエータアセンブリ。
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が前記第１層の上面の上方に配置された第２層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層の上面の少なくとも一部に配置された第３電極とを含み、
前記第２層の活性圧電層長さが、前記第１層の活性圧電層長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第１電極よりも短く構成されており、
前記第２層は、ＰＺＴ伸長モード下で前記第１層よりも短い伸長を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凹形状に湾曲し、ストロークが増加し、
前記第２層は、ＰＺＴ収縮モード下で前記第１層よりも短い収縮を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凸形状に湾曲し、ストロークが増加する、ことを特徴とする、圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項2】
前記第１層及び前記第２層のそれぞれは、不活性部を含み、
前記第１層及び前記第２層のそれぞれの前記不活性部は、前記圧電アクチュエータアセンブリの前記第１端部に配置されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
前記第１層及び前記第２層のそれぞれの前記不活性部は、前記圧電アクチュエータアセンブリの前記第１端部に配置されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項3】
前記第１電極と前記第３電極とは、前記圧電アクチュエータアセンブリの前記第１端部において接続して、前記第１層及び前記第２層の第１端部を覆う、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項4】
前記第２電極は、前記第２層の上面及び前記第１層の底面の一部上に配置されるように、前記第１層及び前記第２層の第２端部を覆って前記圧電アクチュエータアセンブリの前記第２端部を覆う、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項5】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．０５～０．１５ｍｍ短くなるように構成されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項6】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．１２ｍｍ短くなるように構成されている、請求項５に記載の圧電アクチュエータアセンブリ。
【請求項7】
マイクロアクチュエータであって、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第１層の上面の上方に配置された第２層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層の上面の少なくとも一部に配置された第３電極とを含み、
前記第２層の活性圧電層長さが、前記第１層の活性圧電層長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第１電極よりも短く構成されていることを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を含む第１層と、
単一活性圧電層を含むとともに、上面及び底面を有し、該底面が第１層の上面の上方に配置された第２層と、
前記第１層の底面の少なくとも一部上に配置された第１電極と、
前記第１層及び前記第２層の間の少なくとも一部に配置された第２電極と、
前記第２層の上面の少なくとも一部に配置された第３電極とを含み、
前記第２層の活性圧電層長さが、前記第１層の活性圧電層長さよりも短くなるように、前記第３電極が前記第１電極よりも短く構成されていることを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項8】
前記第２層は、ＰＺＴ伸長モード下で前記第１層よりも短い伸長を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凹形状に湾曲し、ストロークが増加し、
前記第２層は、ＰＺＴ収縮モード下で前記第１層よりも短い収縮を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凸形状に湾曲し、ストロークが増加する、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
前記第２層は、ＰＺＴ収縮モード下で前記第１層よりも短い収縮を有し、それにより、前記圧電アクチュエータアセンブリは凸形状に湾曲し、ストロークが増加する、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項9】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．０５～０．１５ｍｍ短く構成されている、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項10】
前記第３電極が前記第２電極よりも０．１２ｍｍ短くなるように構成されている、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項11】
前記第１層及び前記第２層のそれぞれは、不活性部を含み、
前記第１層及び前記第２層のそれぞれの前記不活性部は、前記マイクロアクチュエータの前記第１端部に配置されている、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
前記第１層及び前記第２層のそれぞれの前記不活性部は、前記マイクロアクチュエータの前記第１端部に配置されている、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項12】
前記第１電極と前記第３電極とは、前記マイクロアクチュエータの前記第１端部において接続して、前記第１層及び前記第２層の第１端部を覆う、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項13】
前記第２電極は、前記第２層の上面及び前記第１層の底面の一部上に配置されるように、前記第１層及び前記第２層の第２端部を覆って前記圧電アクチュエータアセンブリの前記第２端部を覆う、請求項７に記載のマイクロアクチュエータ。