JPH0453009Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、電圧印加により一方向に湾曲し、ド
ツトプリンター、パーツフイーダー、レーザー光
線の偏光ミラー等種々の駆動源として利用される
ものであつて、圧電積層体を用いた圧電駆動体に
関する。

＜従来技術＞ 圧電素子を一枚又は二枚使用し、その上下面に
形成した電極層に電圧を印加して、その自由端に
湾曲作動を生じさせる圧電駆動体は、ユニモルフ
又はバイモルフと呼称され、公知である。

かかる圧電駆動体は、片持支持または両端支持
形式で使用されるが、その変位量は圧電素子の分
極方向によつて大きく異なる。

すなわち、厚み方向に分極した圧電素子を使用
する圧電駆動体にあつて、片持支持の場合、その
自由端の変位量δは、自由長ｌ、総厚みｔ、印加
電圧Ｖ、圧電定数d₃₁としたとき、 δ＝３／２（ｌ／ｔ）²・Ｖ・d₃₁ で表される。

また、長さ方向に分極した圧電素子を使用した
圧電駆動体の変位量は、前式において、圧電定数
d₃₁を圧電定数d₃₃に変更すればよく、 δ＝３／２（ｌ／ｔ）²・Ｖ・d₃₃ で表される。

ところでこの圧電定数d₃₃は、圧電定数d₃₁の２
〜３倍の値を有する。このことから長さ方向に分
極した圧電素子を使用した方が変位量の大きい圧
電駆動体を得ることができることが理解される。

そこで圧電定数d₃₃のモードを利用して、振巾
を大きくしたものとして、複数の圧電層を、その
分極方向を交互に異ならせながら内部電極を介し
て積層し、かつその両側面に各内部電極と交互に
電気的に接続する外部電極を形成し、内部電極間
の各圧電層に、外部電極から並列的に電圧印加
し、その伸縮方向と、分極方向とを一致させるよ
うにして圧電積層体を構成し、該圧電積層体を支
持板の一面または両面に配設した圧電駆動体が提
案された。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところで、かかる構成にあつて、圧電層に電圧
印加を施して、積層体を伸縮させる際に、外部電
極は伸縮性が無いから、積層体の伸縮を阻害する
抵抗として作用する。

また外部電極は各内部電極と交互に電気的に接
続する必要があり、このため該内部電極を一端の
みが交互に積層体の側面に露出して、所要の内部
電極が外部電極と接続するようにしたり、外部電
極を、前記所要外の内部電極の端部で膨隆させて
非接触を保持する必要があり、種々の成形上の困
難性を招来していた。

本考案は、前記従来欠点の無い圧電駆動体の提
供を目的とするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は、複数の圧電層を、その分極方向を交
互に異ならせながら内部電極を介して積層してな
る圧電積層体と、両側面に前記内部電極と交互に
電気的に接触する外部電極を形成した絶縁性支持
板とを備えたことを特徴とするものである。

＜作用＞ 外部電極は、伸縮作動する圧電積層体から排除
され、支持板側に形成した。このため外部電極に
よる伸縮力に対する抵抗が除去される。

＜実施例＞ 第１，２図について本考案の第一実施例を説明
する。

Ａは、アルミナ、部分安定化ジルコニア、チツ
化圭素等の高強度のセラミツク板からなる絶縁性
支持板２上に、同形の圧電積層体１を貼着してな
るユニモルフ構造の圧電駆動体を示す。

ここで圧電積層体１は、チタン酸ジルコン酸鉛
等からなる矩形状圧電磁器基材５を横断して複数
の内部電極６ａ，６ｂを配設し、その内部電極６
ａ，６ｂ間を圧電層７としている。この基材５と
内部電極６ａ，６ｂとは一体焼成される。そこで
内部電極６ａ，６ｂは、圧電磁器基材５と一体焼
成することが可能な材料が選ばれ、焼成温度より
も融点が高い銀−パラジウム合金、モリブデン、
マンガン、白金等が供され得る。

そして、前記支持板２の両側面には外部電極１
０ａ，１０ｂが形成される。外部電極１０ａ，１
０ｂは、内部電極６ａの露出端が外部電極１０ａ
と接続され、内部電極６ｂの露出端が外部電極１
０ｂと接続される必要があり、この交互の接続を
可能とするために、外部電極１０ａ，１０ｂに内
部電極６ａ，６ｂ側に一個置きに延びる接続代１
１を形成して櫛歯状としている。前記接続代１１
は、その接続を確保するために、支持板２の両側
上面側にも延長形成され、該延長部を接続端１２
とするとともに、前記内部電極６ａ，６ｂの所要
端の下面にも該内部電極６ａ，６ｂと電気的に接
続する接続端１３が形成され、圧電積層体１と支
持板２との接合状態で接続端１２と接続端１３を
面接触するようにしている。

これにより、電極６ａ，１０ａと、電極６ｂ，
１０ｂとは電気的に接続する。そして、外部電極
１０ａ，１０ｂには、最適位置に所要のリード線
１４，１４が接続され、これから直流電圧を印加
することにより、圧電層７は交互に異つた方向へ
分極処理されることとなる。

さらにまた、この分極後に電極６ａ，１０ａ
と、電極６ｂ，１０ｂを介して所要の交番電圧を
圧電層７に印加することにより、圧電駆動体Ａの
伸縮を生ずる。

第３図は二枚の圧電積層体２０ａ，２０ｂを用い
て、バイモルフ型の圧電駆動体Ｂを構成したもの
である。

この場合には、セラミツク板からなる支持板２
１ａ，２１ｂを圧電積層体２０ａ，２０ｂに介装
し、夫々の両側面に外部電極２３ａ，２３ｂ，２
４ａ，２４ｂを形成する。この外部電極２３ａ，
２３ｂと外部電極２４ａ，２４ｂとは接合状態に
あつて、非接触となるようにする。

そして支持板２１ａの外部電極２３ａ，２３ｂ
は、圧電積層体２０ａの内部電極２２ａ，２２ｂ
と交互に接続する接続代２５が突成される。同じ
く、支持板２１ｂの外部電極２４ａ，２４ｂは、
圧電積層体２０ｂの内部電極２６ａ，２６ｂと交
互に接続する接続代２７が突成される。

前記構成にあつて、上下の圧電積層体２０ａ，
２０ｂに、その伸張及び収縮タイミングが異なる
回路構成を適用することにより、所定周波数の交
番電圧を外部電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４
ｂに印加すると、各圧電積層体２０ａ，２０ｂは
周波数に対応した逆タイミングの伸縮運動をし、
その伸張側への湾曲振動を生じることとなる。

而て、圧電駆動体Ａ，Ｂは、ドツトプリンタ
ー、パツフイーダー、レーザー光線の偏光ミラ
ー、VTRの磁気ヘツド、微動制御装置等大きな
トルクを要する駆動源として最適となる。

＜考案の効果＞ 本考案は、上述のように、圧電定数d₃₃のモー
ドにより伸縮する圧電積層体を構成するにあた
り、外部電極を圧電積層体から排除して、支持板
側に形成した。このため圧電積層体の伸縮に対す
る外部電極による抵抗が除去され、圧電積層体の
伸縮を効率的に施すことができ、駆動力が向上す
る。また、内部電極の一端を交互に積層体の側面
に露出して、所要の内部電極のみが外部電極と接
続するようにしたり、外部電極を、所要外の内部
電極の端部で膨隆させて非接触を保持する等の構
成を不要とし、製造が容易となる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のユニモルフ型圧電駆動体Ａの
分離斜視図、第２図は側面図、第３図は本考案の
バイモルフ型圧電駆動体Ｂの斜視図である。 Ａ，Ｂ……圧電駆動体、１……圧電積層体、２
……支持板、６ａ，６ｂ……内部電極、７……圧
電層、１０ａ，１０ｂ……外部電極、１１……接
続代、１２……接続端、１３……接続端、２０
ａ，２０ｂ……圧電積層体、２２ａ，２２ｂ……
内部電極、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ……
外部電極、２５ａ，２５ｂ……接続代。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の圧電層を、その分極方向を交互に異なら
   せながら内部電極を介して積層してなる圧電積層
   体と、両側面に前記内部電極と交互に電気的に接
   続する外部電極を形成した絶縁性支持板とを備え
   たことを特徴とする圧電駆動体。