JPH01287977A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH01287977A JPH01287977A JP63117754A JP11775488A JPH01287977A JP H01287977 A JPH01287977 A JP H01287977A JP 63117754 A JP63117754 A JP 63117754A JP 11775488 A JP11775488 A JP 11775488A JP H01287977 A JPH01287977 A JP H01287977A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- epoxy resin
- aln
- powder
- aluminum nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔分野の概要〕
本発明は圧電効果を利用し、電気的入力エネルギーを変
位や力の機械エネルギーに変換する圧電アクチュエータ
に関し、特に熱放散性を良くした窒化アルミニウム焼結
粉末を充填材として配合した樹脂により、アクチュエー
タ表面を被覆した圧電アクチュエータに関する。
位や力の機械エネルギーに変換する圧電アクチュエータ
に関し、特に熱放散性を良くした窒化アルミニウム焼結
粉末を充填材として配合した樹脂により、アクチュエー
タ表面を被覆した圧電アクチュエータに関する。
圧電アクチュエータは、電磁式アクチュエータが電流駆
動であるのに対して電圧駆動であり、本質的に消費電力
が少なく、又、応答性が優れている等の長所がある。
動であるのに対して電圧駆動であり、本質的に消費電力
が少なく、又、応答性が優れている等の長所がある。
この様な利点からインパクトドツトプリンタのヘッド部
に使用され実用化されている。プリンタヘッドとしての
圧電アクチュエータの駆動はＩ ＫＨｚ以上のパルス電
圧駆動で使用されており、長時間にわたり駆動する時は
圧電アクチュエータ素子が発熱して、温度が１００℃程
に昇温し、第５図に示す様に圧電アクチュエータ素子が
昇温すると、アクチュエータの特性として重要な変位量
も温度上昇にともない減少する。又、圧電アクチュエー
タの発熱のためプリンタを連続駆動する用途に対しては
、圧電アクチュエータ素子を大きくするとか、駆動周波
数を低くするとかの対策を必要とし、装置の小型化に限
界を生じ、又、装置も大きくなる等の問題があった。
に使用され実用化されている。プリンタヘッドとしての
圧電アクチュエータの駆動はＩ ＫＨｚ以上のパルス電
圧駆動で使用されており、長時間にわたり駆動する時は
圧電アクチュエータ素子が発熱して、温度が１００℃程
に昇温し、第５図に示す様に圧電アクチュエータ素子が
昇温すると、アクチュエータの特性として重要な変位量
も温度上昇にともない減少する。又、圧電アクチュエー
タの発熱のためプリンタを連続駆動する用途に対しては
、圧電アクチュエータ素子を大きくするとか、駆動周波
数を低くするとかの対策を必要とし、装置の小型化に限
界を生じ、又、装置も大きくなる等の問題があった。
本発明はかかる点に鑑み、窒化アルミニウム焼結粉末を
充填剤として配合したエポキシ樹脂を、アクチュエータ
表面に露出している電極端面に塗布していた樹脂に代わ
って圧電アクチュエータの外装部材とし使用するもので
、電極端面の電気絶縁と熱放散性を向上させた圧電アク
チュエータを提供する事を目的とする。
充填剤として配合したエポキシ樹脂を、アクチュエータ
表面に露出している電極端面に塗布していた樹脂に代わ
って圧電アクチュエータの外装部材とし使用するもので
、電極端面の電気絶縁と熱放散性を向上させた圧電アク
チュエータを提供する事を目的とする。
本発明は窒化アルミニウム焼結体を粉砕して得た粉末を
充填剤として配合した樹脂を、圧電アクチュエータ表面
に露出している電極端面の電気絶縁と、放熱を目的とし
て外装材として圧電アクチュエータの４面を被覆し構成
するもので、窒化アルミニウム焼結体粉末には熱伝導性
を向上させるための焼結助剤として、良く知られたＹ２
Ｏ３等を３重量％〜５重量％を添加させる事が望ましい
。
充填剤として配合した樹脂を、圧電アクチュエータ表面
に露出している電極端面の電気絶縁と、放熱を目的とし
て外装材として圧電アクチュエータの４面を被覆し構成
するもので、窒化アルミニウム焼結体粉末には熱伝導性
を向上させるための焼結助剤として、良く知られたＹ２
Ｏ３等を３重量％〜５重量％を添加させる事が望ましい
。
又、窒化アルミニウム粉末を充填する樹脂は黒色とし、
被覆した樹脂表面は放熱面積を大きくするため、表面を
フィン状、又は被覆表面に無数の突起を取り付けた構造
とする。
被覆した樹脂表面は放熱面積を大きくするため、表面を
フィン状、又は被覆表面に無数の突起を取り付けた構造
とする。
即ち、本発明は
１、圧電体を複数枚積層し焼結して形成される積層型圧
電アクチュエータに於て、該アクチュエータの外壁に窒
化アルミニウム粉末を配合した樹脂組成物を密接被覆し
構成したことを特徴とする圧電アクチュエータ。
電アクチュエータに於て、該アクチュエータの外壁に窒
化アルミニウム粉末を配合した樹脂組成物を密接被覆し
構成したことを特徴とする圧電アクチュエータ。
２、窒化アルミニウム粉末を充填したエポキシ樹脂組成
物は窒化アルミニウム粉末の量を重量比で５０〜８０ｗ
ｔ％としたことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチ
ュエータ。
物は窒化アルミニウム粉末の量を重量比で５０〜８０ｗ
ｔ％としたことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチ
ュエータ。
３、圧電アクチュエータの外壁へ密接被覆する窒化アル
ミニウムを充填した外装材は形状をフィン状突起、又は
被覆した面上に突起を取り付けた構造としたことを特徴
とする請求項１．２記載の圧電アクチュエータである。
ミニウムを充填した外装材は形状をフィン状突起、又は
被覆した面上に突起を取り付けた構造としたことを特徴
とする請求項１．２記載の圧電アクチュエータである。
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
まず、外装材としてのエポキシ樹脂組成物に充填剤とし
て配合される窒化アルミニウム（以下ＡＬＮと称す）の
焼結体について説明する。
て配合される窒化アルミニウム（以下ＡＬＮと称す）の
焼結体について説明する。
ＡＬＮの焼結体は９９％以上の高純度ＡＬＮ粉末と、添
加剤としてのＹ２Ｏ３５ｗｔ％と有機バインダーとを混
合したのち、非酸化性雰囲気に於て、１９００℃で２時
間焼成して作った。
加剤としてのＹ２Ｏ３５ｗｔ％と有機バインダーとを混
合したのち、非酸化性雰囲気に於て、１９００℃で２時
間焼成して作った。
このようにして作られたＡＬＮ焼結体の特性は熱伝導率
１８０〜２００Ｗ／ｍｋ、比抵抗＞１０′３Ωｃｍであ
り、熱伝導性と電気絶縁性に優れた材料である。
１８０〜２００Ｗ／ｍｋ、比抵抗＞１０′３Ωｃｍであ
り、熱伝導性と電気絶縁性に優れた材料である。
このＡＬＮ焼結体を粉砕して径が８０μｍ以下の粉末と
し、充填剤としてエポキシ樹脂に配合した。使用したエ
ポキシ樹脂とＡＬＮ粉末との配合による熱伝導率は第４
図に示す如＜ ＡＬＮ粉末の量が増加するにつれ熱伝導
率は大きくなり、６０％以上で８５Ｗ／ｍｋ以上に達し
通常の金属材料に比べてほぼ同等の特性を示す。本実施
例では、ＡＬＮ粉末を６５％配合して外装材とした。
し、充填剤としてエポキシ樹脂に配合した。使用したエ
ポキシ樹脂とＡＬＮ粉末との配合による熱伝導率は第４
図に示す如＜ ＡＬＮ粉末の量が増加するにつれ熱伝導
率は大きくなり、６０％以上で８５Ｗ／ｍｋ以上に達し
通常の金属材料に比べてほぼ同等の特性を示す。本実施
例では、ＡＬＮ粉末を６５％配合して外装材とした。
第２図は、１．４ｍｍＸ ３ｍｍＸ ９ｍｍの積層型圧
電アクチュエータで外装前の構造を示す斜視図である。
電アクチュエータで外装前の構造を示す斜視図である。
リード線２により士、−の電圧が外部電極３と接続する
内部電極１に印加される。内部電極間隔は１００μｍ（
図では誇張して広くして示す）でかつ側面４面に露出し
ている。第１図は本発明によるＡＬＮ粉末を配合した樹
脂で表面を被覆した積層型圧電アクチュエータを示しＡ
ＬＮ粉末を６５％配合したエポキシ樹脂組成物を側面４
面に直接塗布し硬化して外装部材４を形成する。尚、使
用するエポキシ樹脂の色は熱放散性を良くするため黒色
がよく、又圧電アクチュエータ表面に形成するＡＬＮ充
填材による外装材の形状は、第５図に示すフィン形状、
或いは被覆面に無数の突起を形成することにより、より
放熱特性を良くし圧電アクチュエータの実動作時に於け
る素子の昇温を抑制する。
内部電極１に印加される。内部電極間隔は１００μｍ（
図では誇張して広くして示す）でかつ側面４面に露出し
ている。第１図は本発明によるＡＬＮ粉末を配合した樹
脂で表面を被覆した積層型圧電アクチュエータを示しＡ
ＬＮ粉末を６５％配合したエポキシ樹脂組成物を側面４
面に直接塗布し硬化して外装部材４を形成する。尚、使
用するエポキシ樹脂の色は熱放散性を良くするため黒色
がよく、又圧電アクチュエータ表面に形成するＡＬＮ充
填材による外装材の形状は、第５図に示すフィン形状、
或いは被覆面に無数の突起を形成することにより、より
放熱特性を良くし圧電アクチュエータの実動作時に於け
る素子の昇温を抑制する。
本発明により構成した圧電アクチュエータをプリンタヘ
ッドに組み込み、１５０ｖ、ＩＫＨｚのパルス電圧を印
加し駆動した時、作動時の圧電アクチュエータの表面温
度は約９０℃であった。これは従来表面の電気絶縁を目
的としてエポキシ樹脂組成物で外装した場合に比べ８〜
１２℃低いものである。
ッドに組み込み、１５０ｖ、ＩＫＨｚのパルス電圧を印
加し駆動した時、作動時の圧電アクチュエータの表面温
度は約９０℃であった。これは従来表面の電気絶縁を目
的としてエポキシ樹脂組成物で外装した場合に比べ８〜
１２℃低いものである。
又第３図に示す圧電アクチュエータ表面にフィン状に本
発明のＡＬＮ充填樹脂を用い整形した圧電アクチュエー
タでは、更に平均５℃の温度低下が見られた。このこと
は、圧電アクチュエータの温度上昇による変位の減少を
少なくし、かつ連続パルス駆動を可能にするもので有り
、一方装置の小型化と高速動作等圧電アクチュエータの
特性向上及び信頼性向上に大きく寄与するものである。
発明のＡＬＮ充填樹脂を用い整形した圧電アクチュエー
タでは、更に平均５℃の温度低下が見られた。このこと
は、圧電アクチュエータの温度上昇による変位の減少を
少なくし、かつ連続パルス駆動を可能にするもので有り
、一方装置の小型化と高速動作等圧電アクチュエータの
特性向上及び信頼性向上に大きく寄与するものである。
尚、圧電アクチュエータを被覆する窒化アルミニウム粉
末を充填したエポキシ樹脂中の窒化アルミニウムの重量
比は、第４図に示す様に充填比が少ない時は熱伝導率の
値は低くなり放熱効果では５０％以上必要であり、一方
ＡＬＮの充填率を高める時は充填剤を混入した樹脂は固
く、又樹脂によくまじらずＡＬＮの混入量は８０ｗｔ％
程度が限度である。
末を充填したエポキシ樹脂中の窒化アルミニウムの重量
比は、第４図に示す様に充填比が少ない時は熱伝導率の
値は低くなり放熱効果では５０％以上必要であり、一方
ＡＬＮの充填率を高める時は充填剤を混入した樹脂は固
く、又樹脂によくまじらずＡＬＮの混入量は８０ｗｔ％
程度が限度である。
以上述べた如（本発明によれば、圧電アクチュエータの
電極端面の電気絶縁材として窒化アルミニウム焼結粉末
を充填剤として配合したエポキシ樹脂組成物を圧電アク
チュエータの外装材として用い、熱放散性の優れた圧電
アクチュエータの提供が可能となり、プリンタ等の高速
動作、小型化、信頼性の向上した圧電アクチュエータ応
用装置が提供出来る。
電極端面の電気絶縁材として窒化アルミニウム焼結粉末
を充填剤として配合したエポキシ樹脂組成物を圧電アク
チュエータの外装材として用い、熱放散性の優れた圧電
アクチュエータの提供が可能となり、プリンタ等の高速
動作、小型化、信頼性の向上した圧電アクチュエータ応
用装置が提供出来る。
第１図は、本発明による窒化アルミニウムを含んだエポ
キシ樹脂で外装した積層型圧電アクチュエータを示す図
。 （ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 第２図は、積層型圧電アクチュエータの外観図。 （ａ）は電極端子側斜視図、（ｂ）は電極端面側正面図
。 第３図は、本発明による窒化アルミニウム粉末をエポキ
シ樹脂へ充填した外装材の表面に凹凸を設けた圧電アク
チュエータの正面図。 第４図は、窒化アルミニウム粉末（ＡＬＮ）をエポキシ
樹脂へ充填した外装材の樹脂中のＡＬＮの重量比と熱伝
導率との関係を示す図。 第５図は、２Ｘ３Ｘ９ｍｍ積層型圧電アクチュエータの
変位と温度との関係を示す図。 １・・・圧電アクチュエータ。 ２・・・リード線。 ３・・・外部電極。 ４・・・外装部材。 ５・・・内部電極。 特許出願人 東北金属工業株式会社 第１図 （ａン （ｂ〕第２図 （ａ）（ｂ） 第３図 ＡｆｌＮのニホＤ午シ内ｉ丁■旨）Ｕ丁ｎりに咎しヒＱ
（＊ｌ−４□）文イ立、１１ とノｕｉ’ｐと）
キシ樹脂で外装した積層型圧電アクチュエータを示す図
。 （ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 第２図は、積層型圧電アクチュエータの外観図。 （ａ）は電極端子側斜視図、（ｂ）は電極端面側正面図
。 第３図は、本発明による窒化アルミニウム粉末をエポキ
シ樹脂へ充填した外装材の表面に凹凸を設けた圧電アク
チュエータの正面図。 第４図は、窒化アルミニウム粉末（ＡＬＮ）をエポキシ
樹脂へ充填した外装材の樹脂中のＡＬＮの重量比と熱伝
導率との関係を示す図。 第５図は、２Ｘ３Ｘ９ｍｍ積層型圧電アクチュエータの
変位と温度との関係を示す図。 １・・・圧電アクチュエータ。 ２・・・リード線。 ３・・・外部電極。 ４・・・外装部材。 ５・・・内部電極。 特許出願人 東北金属工業株式会社 第１図 （ａン （ｂ〕第２図 （ａ）（ｂ） 第３図 ＡｆｌＮのニホＤ午シ内ｉ丁■旨）Ｕ丁ｎりに咎しヒＱ
（＊ｌ−４□）文イ立、１１ とノｕｉ’ｐと）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧電体を複数枚積層し焼結して形成される積層型圧
電アクチュエータに於て、該アクチュエータの外壁に窒
化アルミニウム粉末を配合した樹脂組成物を密接被覆し
構成したことを特徴とする圧電アクチュエータ。 ２、窒化アルミニウム粉末を充填したエポキシ樹脂組成
物は窒化アルミニウム粉末の量を重量比で５０〜８０ｗ
ｔ％としたことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチ
ュエータ。 ３、圧電アクチュエータの外壁へ密接被覆する窒化アル
ミニウムを充填した外装材は、形状をフィン状突起、又
は被覆した面上に突起を取り付けた構造としたことを特
徴とする請求項１、２記載の圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63117754A JPH01287977A (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63117754A JPH01287977A (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287977A true JPH01287977A (ja) | 1989-11-20 |
Family
ID=14719496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63117754A Pending JPH01287977A (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01287977A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0611655A3 (en) * | 1993-02-16 | 1995-02-22 | Brother Ind Ltd | Drop jet pen. |
| JP2001352771A (ja) * | 2001-04-06 | 2001-12-21 | Seiko Instruments Inc | 圧電アクチュエータ |
| JP5465337B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2014-04-09 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子およびそれを用いた噴射装置ならびに燃料噴射システム |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP63117754A patent/JPH01287977A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0611655A3 (en) * | 1993-02-16 | 1995-02-22 | Brother Ind Ltd | Drop jet pen. |
| US5502472A (en) * | 1993-02-16 | 1996-03-26 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Droplet jet apparatus |
| JP2001352771A (ja) * | 2001-04-06 | 2001-12-21 | Seiko Instruments Inc | 圧電アクチュエータ |
| JP5465337B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2014-04-09 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子およびそれを用いた噴射装置ならびに燃料噴射システム |
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