JPH03257883A - 圧電素子の分極方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧電素子の分極方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、圧電素子は、特開昭５１−２３６９８などか
ら知られるように、圧！組成物として、ＰＺＴ　（ジル
コニウム・チタン酸鉛）やＰｂ”１０３１　ＢａＴｔ０
３などの圧電性無機材料と、ＰＶＤＦやエポキシ、シリ
コーンなどの高分子樹脂材料を複合し、そして、この圧
電組成物を、ホットプレスや圧延、押出などの成形方法
により薄膜状に成形してから、スパッタ法やスクリーン
印刷法によって該薄膜状の圧電素材９２の正反両面上に
電極９２１．９２２を付した後、シリコーンオイルなど
の絶縁媒質９１の中において、前記圧電素材９２の正反
両面上の電極９２１．９２２を直流電源９４の陰陽両極
に接続し、直流電界を印加して分極させる方法により製
作されている。

（第４図参照）。

〔′発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来の圧電素子形成方法、特に、圧電
素材を分極させて圧電素子となす方法においては、圧電
素材に直流電界を印加するため、圧電素材の電極を、電
極棒９３の直接接触を介して直流電源９４に接続させる
ので、圧電素材の電極面には電極棒９３との接触によっ
て刷り傷が生じやすいのみならず、電圧の不安定や高電
圧が原因として住じるリップル電流によって圧電素材の
崩壊をもたらす恐れもある。

〔課題を解決するための手段〕

上記欠点を解消するために、この発明によれば、正反両
面上に電極を形成した圧電素材を分極させて圧電素子と
なす方法であって、絶縁媒質の中において一対の電極板
を対向して設けた後、前記圧電素材の一電極のみをこの
一対の電極板の中の一つと接触するように取付けてから
、直流電界を印加して分極させる圧電素子の分極方法を
提供する。

［作　用〕 上記本発明の分極方法によると、絶縁媒質を収容するた
めの容器と、その全体を絶縁媒質に浸すことができるよ
うに該容器に設けてなる圧電素材接触用の第２の電極板
と、該第２の電極板と対向し、且つ、その全体を絶縁媒
質に浸すことができるように該容器に設けてなる第１の
電極板と、前記第１および第２の電極板に直流電界を印
加するための電源供給装置とからなる電圧素子のロフト
弐分極装置を提供することができるのみならず、絶縁媒
質を収容するための容器と、その全体を絶縁媒質に浸す
ことができるように該容器に設けてなる第１の電極板と
、少なくともその一部が該電極板の下方を移動通過して
無端巡回することができるように該容器の中に設けてな
る圧電素材接触用の第２の電極板と、前記第１および第
２の電極板に直流電界を印加するための電源供給装置と
からなる圧電素子の連続式分極装置を提供することもで
きる。

［実施例〕 第１図に示すのは本発明によるロフト弐分極装置の一実
施例の断面構成図であり、１はシリコーンオイルなどの
絶縁媒質１０を収容するための容器で、１１は分極しよ
うとする圧電素材２と接触しない第１の電極板で、１２
は分極しようとする圧電素材２と接触するための第２の
電極板で、１３は第１および第２の電極板１１．１２に
直流電界を印加するための電源供給装置である。２１．
２２はそれぞれ圧電素材２０両面に形成した電極である
。

図示のように、第１および第２の電極板１１．１２は容
器１の中において互いに対向し、且つ、それらの全体を
絶縁媒質ＩＯに浸すことができるように設けられている
。

第２図に示すのは本発明による連続式分極装置の一実施
例であり、１００は絶縁媒質１０１を収容するための容
器で、１１０はその全体を絶縁媒質１０１に浸すことが
できるように該容器１００の中に設けてなる上下動自在
な第１の電極板で、１２１は該電極板１１０の下を移動
通過して無端巡回することができるように該容器１００
の中に設けてなる圧電素材接触用の第２の電極板で、１
３０は前記第１および第２の電極＠ｌ１０，１２１に直
流電界は印加するための電源供給装置である。２０１．
２０２はそれぞれ圧電素材２０の両面に形成した電極で
ある。

ベヤのエンドレスベルトに複数の導電体を間歇的に載せ
てなるものを使用しても良いが、この実施例では、該第
２の電極板１２１を、サポート５１によって容器１００
の中に支持されているコンベヤ１２０の全体のエンドレ
スベルトとし、即ち、エンドレスベルト全体を、前記サ
ボー）５１を介して電源供給装置１３０の一極（この実
施例では接地）と接続する導電体としている。また、図
示のように、該コンベヤ１２０のエンドレスベルト式電
極板１２１の一端側に圧電素材２０を供給するための手
段４を設けている。この手段４は、図示のように、圧電
素材２０を容器１００の外からコンベヤ１２０の直前に
順序に案内することができるガイドフレーム４１と、該
ガイドフレーム４１の下に設けられ、ピストンロッド４
３により、前記ガイドフレーム４１によってコンベヤ１
２０の直前に案内された圧電素材２０をエンドレスベル
ト式電極板１２１の上へ押すことができる油圧シリンダ
４２とで構成されている。また、コンベヤ１２０のエン
ドレスベルト式電極板１２１の他端側に、圧電素材２０
から分極されてなる圧電素子を容器１００の中から取り
出すための手段６を設けている。この手段６は、容器１
００の中から外へ延伸したエレベータコンベヤ６２と、
エンドレスベルト式電極板１２１の上から圧電素子を該
エレベータコンベヤ６２へ案内するためのガイドプレー
ト６１とで構成されている。

また、上記第１の電極Ｆｉ１１０は、前記エンドレスコ
ンベヤ１２０の移動方向にほぼ垂直になる両端縁部１１
１がやや上に反り返って傾斜になるように構成されてい
る。これは、電場Ｅ＝Ｖ／ｄの関係に基づき、電極板１
１０と電極板１２１との間に距離ｄを両端側が漸次に遠
ざかるようにさせて該両端側の電場Ｅを漸次に弱くさせ
ることにより、分極しようとする圧電素材に高電圧を忽
ちかけたり除去したりしないように、所定の電圧まで小
から大に上げて一時保持し、そして、該所定の電圧から
所定の小電圧まで徐々に下げる方式で操作することがで
きるようにさせるためである。

図示しないが、上記ロフト式であれ、連続式であれ、い
ずれも電極板１１−１２または１１０−１２１の距離を
調整することができる制御装置を設けることが好ましい
。

具体的な実験例として、下記のような薄膜状の圧電体セ
ラミック試片を用意し、第１図に示す口ａｌｌ、２ｓｕ
ｗ、３ａ＋ｓ＋、４ｔａｔａにおくように、電源供給装
置ｆ１３の電圧を調整印加して製作した圧電素子の、電
気機械結合係数（Ｋｐ）と電圧（Ｖ）との間の関係を測
定し、結果を第３図に示した。

試片の規格　　直径（Ｄ） 厚さ（Ｔ） Ｃ（ｐｆ）” Ｔａｎδｓｚ ξｒ１１３ 注：＃１・・・キャパシティ ＃２・・・式Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ（ただし、Ｚ−インピーダン
ス、Ｒ＝電気抵抗、Ｘ ＝キャパシティブリアクタンス、 ｊ＝係数）から導出した数値Ｘ／ ＃３・・・誘電係数 第３図の曲線図から分かるように、圧電素材の一電極の
みを電源供給装置の一つの電極に接触さ２９．８４ｏ＋
ｍ ｍｍ １６７１．９ ０．５５ １３５０．７ せでも、電圧をあげることのみにより、圧電素材の両電
極を電源供給装置の両電極に接触分極してなる圧電素子
と同等の電気機械結合係数をそなえた圧電素子にするこ
とができる。

［発明の効果］ 上記実施例に示すように、この発明の方法および装置に
よれば、絶縁媒質の中において一対の電極板を対向して
設けた後、前記圧電素材の一電極のみをこの一対の電極
板の中の一つと接触するように取付けてから、直流電界
を印加し分極させることにより、両面に電極を付した圧
電素材を圧電素子に形成させるので、圧電素材の画電極
面とも電極棒と接触せず、刷り傷が生じる恐れがないの
みならず、圧電素材にかかる電圧の変化も絶縁媒体によ
り緩衝され、高電圧や電圧ピークによる圧電素材の崩壊
を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の圧電素子分極方法によるロフト式装
置の一実施例を示す断面構成図で、第２図はこの発明の
圧電素子分極方法による連続式装置の一実施例を示す断
面構成図で、第３図はこの発明の方法によって製作した
圧電素子の、電気機械結合係数（Ｋｐ）と電圧（Ｖ）と
の間の関係曲線図で、第４図は従来の分極方法による分
極装置の断面構成図である。 （符号の説明） ｉ、ｉｏｏ　　・・・容器 １０、１０１　　・・・絶縁媒体 １１、１１０　　・・・第１の電極板 １２、１２１　　・・・第２の電極板 １３、１３０　　・・・電源供給装置 ２．２０・・・圧電素材 ２１、２２　；　２０１．２０２・・・圧電素材の電極
（面）４・・・・・・圧電素子を供給するための手段６
・・・・・・圧電素子を取り出すための手段第４図 第１ 図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．正反両面に電極（２１，２２；２０１，２０２）を
   形成した圧電素材（２，２０）を分極させて圧電素子と
   なす方法であって、絶縁媒質（１０，１０１）の中にお
   いて一対の電極板（１１，１２；１１０，１２１）を対
   向して設けた後、前記圧電素材（２，２０）の一電極（
   ２２；２０２）のみをこの一対の電極板の中の一つ（１
   ２，１２１）と接触するように取付けてから、直流電界
   を印加して分極させる圧電素子の分極方法。
2. ２．絶縁媒質（１０）を収容するための容器（１）と、 その全体を絶縁媒質（１０）に浸すことができるように
   該容器（１）に設けてなる圧電素材接触用の第２の電極
   板（１２）と、 該第２の電極板と対向し、且つ、その全体を絶縁媒質に
   浸すことができるように該容器（１）に設けてなる第１
   の電極板（１１）と、 前記第１および第２の電極板（１１，１２）に直流電界
   を印加するための電源供給装置（１３）とからなる圧電
   素子の分極装置。
3. ３．絶縁媒質（１０１）を収容するための容器（１００
   ）と、 その全体を絶縁媒質（１０１）に浸すことができるよう
   に該容器（１００）に設けてなる第１の電極板（１１０
   ）と、 少なくともその一部を該電極板（１１０）の下を移動通
   過して無端巡回することができるように該容器（１００
   ）の中に設けてなる圧電素材接触用の第２の電極板（１
   ２１）と、 前記第１および第２の電極板（１１０，１２１）に直流
   電界を印加するための電源供給装置（１３０）とからな
   る圧電素子の連続分極装置。
4. ４．上記第２の電極板（１２１）をエンドレスコンベヤ
   （１２０）のエンドレスベルトとし、且つ、該コンベヤ
   （１２０）のエンドレスベルトの一端側に圧電素材（２
   ０）を順々に供給するための手段（４）を設け、他端側
   に圧電素材（２０）から分極されてなる圧電素子を順々
   に取り出すための手段（６）を設けてなる、請求項３に
   記載の圧電素子の連続分極装置。
5. ５．上記第１の電極板（１１０）を、上記エンドレスコ
   ンベヤ（１２０）の移動方向にほぼ垂直になる両端縁部
   （１１１）が上に反り返って傾斜になるように構成した
   、請求項４に記載の圧電素子の連続分極装置。