JPH0485976A - 積層型圧電素子 - Google Patents

積層型圧電素子

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JPH0485976A
JPH0485976A JP2199299A JP19929990A JPH0485976A JP H0485976 A JPH0485976 A JP H0485976A JP 2199299 A JP2199299 A JP 2199299A JP 19929990 A JP19929990 A JP 19929990A JP H0485976 A JPH0485976 A JP H0485976A
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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】 【概要】
高周波数で応答するアクチュエータとして用いられる積
層型圧電素子に関し、 内部電極間の絶縁破壊を防止して休転性を高めることの
できる積層型圧電素子の提供を目的とし、複数の圧電セ
ラミックスと内部電極を交互に積層し、前記内部を穫を
外部電極の陽極と陰極の一方に交互に接続し、直列状に
積層してなる積層型圧電素子において、素子表面に絶縁
層を密着形成してなる。 また、前記絶縁層を微細なセラミックス粒子よりなるセ
ラミックス粒子層によって構成する。 さらに、前記セラミックス粒子層をセラミックス粒子と
樹脂との混合材により構成する。 さらに、前記セラミックス粒子層を、セラミックス粒子
の混合された揮発性溶剤を吹き付けて形成する。
【産業上の利用分野】
本発明は、高周波数で応答するアクチュエータとして用
いられる積層型圧電素子に関する。 近年、プリンタの高速印字化に対応するため、印字ヘッ
ドのアクチュエータとして負荷電圧の変化により高速に
応答することのできる積層型圧電素子が利用されている
。しかし積層型圧電素子は、圧電セラミックスに存在す
るボアを起点として絶縁破壊が生じ、内部電極間がリー
クし易く、十分な休転性を得ることが難しい。 このような状況のもとで、絶縁破壊に対する耐性が高く
、高信軌性を得ることのできる積層型圧電素子が求めら
れている。
【従来の技術】
従来、積層型圧電素子は、複数の圧電セラミックスと内
部電極とを交互に積層した積層体を所定の大きさに切断
し、その両側面に露出した内部電極の端面に外部電極の
陽極および陰極の一方を接続して、内部電極間に挟まれ
た圧電セラミックスを負荷するように形成されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の積層型圧電素子では、圧電セラミックス
の表面および内部において、多数のボアが成形時に発生
し、存在しているため、高温度高湿度な利用環境では、
空気中の水分が圧電セラミックス表面上のボアに捕捉さ
れて付着することにより、ミクロな水の層を導ｔｒｉと
して、内部電極間の絶縁が破壊され、電流がリークする
ため、適正な電圧を負荷することができず、十分な休転
性を得ることができないという欠点を有するものであっ
た。 本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであっ
て、積層された内部電極間の絶縁破壊によるリークを防
止して、高温度高湿度な環境下においても十分な信頼性
が得られる積層型圧電素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明を実施例に対応する第１図および第２図に基づい
て説明すると、積層型圧電素子は、圧電セラミックスｌ
が対向する内部電極２．２間に挟まれるように多層に積
層されてなり、その内部電極２．２、・・・の側端部に
は外部電極３の陽極３１および陰極３２の一方が交互に
接続され、圧電セラミックスｌを直列に接続するように
なっている。 そして、そのように形成された積層型圧電素子の素子表
面１１を密着して覆うように、絶縁層４を形成する。 また、絶縁層４を、微細なセラミックス粒子４２よりな
るセラミックス粒子層４１とすることにより、より絶縁
性を高めることができる。 さらに、絶縁層４を形成するセラミックス粒子層４１を
、セラミックス粒子４２と樹脂４３との混合材とするこ
とにより、セラミックス粒子４２の密着強度を高めるよ
うにしてもよい。 また、セラミックス粒子層４１をセラミックス粒子４２
と揮発性溶剤との混合材として、セラミックス粒子層４
１を吹き付けによって形成するようにして、製造性を向
上させることもできる。
【作用】
上記構成に基づき、本発明においては、積層型圧電素子
の素子表面１１に絶縁Ｎ４を密着して形成することによ
り、素子表面１１のボア１２に空気中の水分が付着して
絶縁破壊が生じるのを防止することができる。 また、絶縁層４をセラミックス粒子層４Ｉとすることに
より微細なセラミックス粒子４２がボア１２に充填され
るため、充填されない場合に比較して放熱効果が向上す
る。従って、高温度条件下においても、静電容量の変化
が少な（、それに対応してリーク電流が押さえられるた
め休転性が向上される。 さらに、セラミックス粒子層４１を樹脂４３とセラミッ
クス粒子４２との混合材とすることによリ、セラミック
ス粒子４２の密着強度を高め、浸漬等によって容易にセ
ラミックス粒子層４１を形成することができる。 また、セラミックス粒子層４１をセラミックス粒子４２
と揮発性溶剤との混合材とすることによって、揮発性溶
剤にセラミックス粒子を分散させ、素子表面ＩＩに吹き
付けて、セラミックス粒子層４Ｉの形成を容易に行うこ
とができ、かつ吹き付は力によってセラミックス粒子が
より確実にボア１２内に充填され、休転性を高めること
ができる。
【実施例】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。 第１図において示されるように、積層型圧電素子は、圧
電セラミックス１を銀電極よりなる内部電極２で挾むよ
うにして、積層されるものである。 一つの圧電セラミンクス１の厚さ、すなわち内部電極２
，２間は１１０μｍ程度に形成され、そして電圧を負荷
することによって得られるストロークを大きくするため
に多層に積層されるもので、１４０層程度の積層によっ
て、およそ１５μｍ程度のストロークが得られ、プリン
タヘッド等のアクチュエータとして利用される。 内部電極２は、積層された母材を所定の大きさに切断し
て積層型圧電素子を得ることにより、その端面２１が素
子表面１１に露出して゛いる。そして、その露出した端
面２１の一側に外部電極３の陽極３１および陰極３２の
いずれか一方を接続し、他方の側面は絶縁ガラス５によ
って他の外部電極３と絶縁され、積層される内部電極２
はそれぞれ陽極３１および陰極３２に交互に接続され、
直列状に積層されている。 そして、このようにして積層された積層型圧電素子の素
子表面１１には、絶縁層４が密着するように被覆されて
いる。絶縁層４ば第２図に示されるように、圧電セラミ
ックスｌの成型時に形成される微細な空隙、いわゆるボ
ア１２によって生じる素子表面１１の凹凸面１３に密着
してボア１２に充填されるようになっている。 そして絶縁層４は、ボア１２に充填可能な微細な絶縁耐
性の高いセラミックス粒子４２（例えば窒化ホウ素のセ
ラミックス粉末）にバインダーとなる樹脂４３（例えば
エポキシ樹脂）を混合したセラミックス粒子層４１より
なり、セラミックス粒子４２がボア１２内に充填されて
、ボア１２に空気中の水分が付着するのを防止すると共
に、セラミックス粒子４２の絶縁性によって、ボア１２
の絶縁性をより高めている。 従って、高温度高湿度の環境下においてボアＩ２に水分
が付着してミクロな水の層が形成されることによる絶縁
破壊を防止し、さらに窒化ホウ素等のセラミックス粒子
４２は、絶縁性とともに熱伝導率も高いため、圧電セラ
ミックス１の加熱を防止し、温度上昇による絶縁性の劣
化を防止することができる。 セラミックス粒子層４１を素子表面１１に密着状に形成
するには、ボア１２の径（５ないし１０μｍ）よりも小
さな粒径のセラミックス粒子４２を溶融した樹脂４３に
混練した混合付番こ浸漬して、密着被覆しても良いし、
またセラミックス粒子４２を揮発性の溶剤に分散させた
混合材を吹き付けて、その吹き付はカによってボア１２
の内部に充填させるようにしてもよい。 第３図（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例および従
来例の積層型圧電素子に、温度４０”Ｃ１湿度９０％、
負荷電圧１２０Ｖの条件下で連続通電し、通電時間とリ
ーク電流の大きさを測定したグラフであり、第３図（ａ
）に示される本発明の実施例においては、セラミックス
粒子４２として、下記の粒度分布を持つ窒化ポウ素によ
り絶縁層４を形成したものである。 粒度分布 粒径（μｍ）　　３　２　１．５　１　０．５　　その
他割合（ｗｔ％Ｈ５３３２７１１９５ 第３図（ｂ）は絶縁層を素子表面に形成しない従来例の
測定結果を示すものであり、従来例が約８０時間の通電
によって絶縁破壊が生じたのに対し、本発明の実施例で
は、１５０時間の通電によっても絶縁破壊を生じること
がなかった。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による積層型圧
電素子によれば、高温度高湿度の環境下において空気中
の水分を付着させて絶縁破壊を生じる大きな要因となっ
ていた圧電セラミックスのボアを絶縁層で密着被覆する
ことにより、水分の付着を防止して、絶縁破壊によるリ
ークを生じることがなく、休転性の高いアクチュエータ
ーとして利用することができる。 さらに、絶縁層をセラミックス粒子層とすることにより
、ボア部分の絶縁性および熱伝導率を高め、絶縁耐力の
優れた圧電素子を形成することができ、高温度高湿度の
環境下においても信頼性が低下することがない。 さらに、絶縁層はセラミックス粒子を樹脂に混合して密
着強度を高めたり、揮発性７８荊と混合して吹き付けに
よって被覆することができるため、容易な加工によって
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図は絶縁層
を示す説明図、 第３図（ａ）は本発明実施例における通電時間とリーク
電流量の測定値を示すグラフ、第Φ図（ｂ）は従来例に
おける通電時間とり−ク電流量の測定値を示すグラフで
ある。 図において、 ｌは圧電セラミックス、 １１は素子表面、 １２はボア、 ２は内部電極、 ３ば外部電極、 ３１は陽極、 ３２は陰極、 ４は絶縁層、 ４１ばセラミ・ンクス粒子層、 ４２はセラミックス粒子、 ４３は樹脂である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔１〕複数の圧電セラミックス（１）と内部電極（２）
    を交互に積層し、前記内部電極（２）を外部電極（３）
    の陽極（３１）と陰極（３２）の一方に交互に接続し、
    直列状に積層してなる積層型圧電素子において、素子表
    面（１１）に絶縁層（４）を密着形成してなることを特
    徴とする積層型圧電素子。 〔２〕前記絶縁層（４）が、微細なセラミックス粒子（
    ４２）からなるセラミックス粒子層（４１）によって構
    成される請求項１記載の積層型圧電素子。 〔３〕前記セラミックス粒子層（４１）がセラミックス
    粒子（４２）と樹脂（４３）との混合材よりなる請求項
    ２記載の積層型圧電素子。 〔４〕前記セラミックス粒子層（４１）がセラミックス
    粒子（４２）を混合した揮発性溶剤を吹き付けて形成さ
    れる請求項２記載の積層型圧電素子。
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