JPH0364081A - 圧電バイモルフ素子 - 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） 本発明は圧電セラミック板への電圧印加による該圧電セ
ラミック板の伸縮を利用する圧電バイモルフ素子に関す
る。

（従来の技術及びその問題点） 従来、圧電セラえツク板に電圧を印加することにより該
圧電セラミック板を伸縮させ、この圧電セラミック板の
たわみ運動を駆動源として利用する圧電バイモルフ素子
が知られている。圧電バイモルフ素子は圧電セラミック
板をシム材に貼り合わせた構成となっており、被作動物
体が導電性の場合、圧電バイモルフ素子と被作動物体と
の電気絶縁をはかる必要があり、このため、作動伝達部
分に絶縁性の塗料を塗布したり、非導電性のプラスチッ
クスを中間に挟む等の試みが行われている。

しかしながら作動伝達部分として、絶縁塗料やプラスチ
ックスを使用することは、耐摩耗性や機械的精度の面で
劣っていた。

また、表面電極を形成していない圧電セラミック板部分
を作動伝達部分とすること゛も考えられるが、圧電セラ
ミック板はアルミナ、シリカ、ガラス等と比べて軟質で
あり、耐摩耗性や耐衝撃性の面で問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は以上のごとき従来技術の問題点を解決する為
に鋭意研究を行った結果本発明に至った。

本発明は、圧電セラミック板とシム材とを貼り合わせた
圧電バイモルフ素子において、前記圧電セラミック板の
作動伝達部分に電気絶縁性セラミック部を設けてなるこ
とを特徴とする圧電バイモルフ素子に関する。

本発明において、圧電セラミック板の作動伝達部分に電
気絶縁性セラミック部を設ける方法として、（１）前記
圧電セラミック板に電気絶縁性セラミック板を接着する
方法、あるいは（２）前記圧電セラごツク仮に薄膜形成
法により電気絶縁性セラミック膜を形成する方法を挙げ
ることができる。

以下に本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ本発明の一実施態様
を示す圧電バイモルフ素子の平面図である。第２図は前
記圧電バイモルフ素子の縦断面図である。

第３図は他の実施り、様を示す圧電バイモルフ素子の平
面図である。

本図において、圧電バイモルフ素子は、電極３が配設さ
れた圧電セラミック板１ＡとＩＢとをシム材２を挟んで
接着した構成となっており、一端部は固定部材５により
固定され、他端部には、作動伝達用部材として、小面積
の電気絶縁性セラミック部４が圧電セラミック板上、あ
るいは圧電セラミック板上に形成された電極上に形成さ
れている。

本発明の圧電バイモルフ素子は例えば以下（１）〜〔■
〕に示す方法により製造することができる。

（１）　　圧電セラミック板表面に銀ペーストをスクリ
ーン印刷し、焼き付けた後、金属製シム材を挟んで２枚
のｔ極付き圧電セラミック板を接着する。次いで素子の
作動伝達部分に、被作動物体に接触しないような形状と
厚みの電気絶縁性セラ旦ツタ板を接着することにより製
造することができる。接着する電気絶縁性セラミック板
の具体例としては、アルミナ、シリカ、あるいはホウ珪
酸鉛ガラス等を挙げることができる。この様な方法によ
って圧電セラよツク板の作動伝達部位に、絶縁性で、か
つ、耐摩耗性のセラミック板よりなる作動伝達部分を形
成することができる。

（Ｉｆ）　　圧電セラミック板表面に銀ペースト焼付法
、Ｎ１等の金属のスパッタリング法、Ｎｉ等の無電解メ
ツキ法等のような方法で電極を形成する。

次いで電極形成済の圧電セラミック板に、作動伝達部分
を含む小面積が開放部分となったマスキングをして、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法、プラズマＣ
ＶＤ法等の薄膜形成法で電気絶縁性セラミックのｉｓを
電極上に形成する。１１気絶縁性セラミツクの具体例と
してはシリカ、アルξす、窒化珪素、ホウ珪酸鉛ガラス
等を挙げることができる。薄膜形成後の圧電セラミック
板の反りを軽減する為には、絶縁性セラミックと圧電セ
ラミック板との熱膨張係数差ができるだけ小さくなるよ
うに電気絶縁性セラ電ツク材料を選択するのが好ましい
。次いで圧電セラミック板を分極後、シム材と貼り合わ
せることにより、作動伝達部分が絶縁性で、かつ、耐摩
耗性のセラミック薄膜を有する圧電バイモルフ素子を作
成することができる。

（実施例） 以下に本発明の圧電バイモルフ素子の一製造方法例を示
し、本発明についてさらに詳しく説明する。

製造例１ 幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍの圧電セラミック板の表面に
銀ペーストをスクリーン印刷し、乾燥後、焼き付けた。

シム材と圧電セラミック板とを接着剤で貼りあわせた後
、直径３ｍｍ、厚み０．２ｍｍのホウ珪酸鉛ガラスを接
着し、第１図（ａ）に示すような圧電バイモルフ素子を
製造した０作動伝達部分のガラス膜はｗＡｍ性であった
。

作動伝達部分の形状は被作動物体の形状や伝達様式によ
って適宜決められるもので本実施例の形状に限定される
ものではない。

製造例２ 幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み０．２ｍｍの圧電セラ
ミック板の両面に、マグネトロンスパッタリング法でＮ
ｉｔ極を形成した。圧電セラミック板の側面にＮｉが形
成されないようにマスキングをした０次に、圧電セラ壽
ツク板の先端部分の作動伝達部分を含む小面積を開口と
したマスキングをして、線幅２ｍｍの第３図に示すよう
なコの字型にアルミ珪酸ガラスをマグネトロンスパッタ
リング法でスパッタしてガラスの薄膜を形成した。

ガラス膜の厚みは５ξクロンであった。圧電セラ主ツタ
板の反りはなく、Ｎｔ電極との絶縁性は十分であった。

電極の形状は本製造例に限定されるものでなく、作動伝
達部分や被作動物体の形伏に合わせて適宜決定される。

圧電セラミック板を分極後、シム材と接着して、圧電バ
イモルフ素子を得た。

金属製てこの一端に１５ｇの加重を加え、他端を圧電バ
イモルフ素子で押す動作を２０万回行ったが、ガラス膜
の表面はまったく変化なく、セラミックスｉ膜部分の絶
縁性にも変化なかった。

（発明の効果） 本発明の圧電バイモルフ素子によれば、作用点を限定で
きるので、アクチュエータ駆動系の設計が容易になる。

また、被作動物体が金属の場合でも、電気絶縁性セラミ
ックよりなる作用点以外の圧電セラミック板の表面電極
と被作動物体との接触は起こらず、アクチエエータ駆動
用の高電圧が他の機械要素や電気回路にリークすること
なく、被作動物体に圧電バイモルフ素子の動作を正確に
長期間にわたり伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる圧電バイモルフ素子の平面図で
あり、第２図は該圧電バイモルフ素子の縦断面図である
。第３図は本発明に係わる圧電バイモルフ素子の平面図
である。 １、ＩＡ、ＩＢ：圧電セラミック板、２：シム材、３：
銀電極、４：電気絶縁性セラミック板、５：固定部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電セラミック板とシム材とを貼り合わせた圧電バイ
   モルフ素子において、前記圧電セラミック板の作動伝達
   部分に電気絶縁性セラミック部を設けてなることを特徴
   とする圧電バイモルフ素子。