JPH05267741A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH05267741A JPH05267741A JP4064106A JP6410692A JPH05267741A JP H05267741 A JPH05267741 A JP H05267741A JP 4064106 A JP4064106 A JP 4064106A JP 6410692 A JP6410692 A JP 6410692A JP H05267741 A JPH05267741 A JP H05267741A
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- Japan
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- piezoelectric
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- bimorph
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分極方向の異なる圧電板を重合してなるバイ
モルフ板を用いた圧電アクチュエータに関し、１個で２
軸方向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエー
タの提供を目的とする。 【構成】 圧電板の分極と圧電板の片側に形成された分
極反転層３の分極が反対方向を指すバイモルフ領域４
と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未反転領
域５が一体化されてなるアクチュエータ本体６を有し、
独立した電極71、72をバイモルフ領域４と未反転領域５
の両面に具えてなるように構成する。
モルフ板を用いた圧電アクチュエータに関し、１個で２
軸方向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエー
タの提供を目的とする。 【構成】 圧電板の分極と圧電板の片側に形成された分
極反転層３の分極が反対方向を指すバイモルフ領域４
と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未反転領
域５が一体化されてなるアクチュエータ本体６を有し、
独立した電極71、72をバイモルフ領域４と未反転領域５
の両面に具えてなるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分極方向の異なる圧電板
を重合してなるバイモルフ板を用い２軸方向への駆動を
可能にした圧電アクチュエータに関する。
を重合してなるバイモルフ板を用い２軸方向への駆動を
可能にした圧電アクチュエータに関する。
【０００２】圧電アクチュエータは小型軽量化が可能で
音を発することがないため光スイッチ等への応用が検討
されている。例えば、１本の光ファイバを圧電アクチュ
エータ上に２本の光ファイバを固定台上に固定すること
で光スイッチが構成される。
音を発することがないため光スイッチ等への応用が検討
されている。例えば、１本の光ファイバを圧電アクチュ
エータ上に２本の光ファイバを固定台上に固定すること
で光スイッチが構成される。
【０００３】即ち、圧電アクチュエータ上の光ファイバ
の端面を固定台上のいずれか一方の光ファイバの端面に
対向せしめ、圧電アクチュエータを駆動したときに他方
の光ファイバの端面に対向させることによって光の経路
を切り替えることができる。
の端面を固定台上のいずれか一方の光ファイバの端面に
対向せしめ、圧電アクチュエータを駆動したときに他方
の光ファイバの端面に対向させることによって光の経路
を切り替えることができる。
【０００４】しかし、温度変化等により圧電アクチュエ
ータの駆動の前後で対向させた光ファイバの光軸がずれ
る場合がある。光の経路は１軸方向のアクチュエータで
切替えられるが光軸の補正には２軸方向に駆動可能なア
クチュエータを必要とする。
ータの駆動の前後で対向させた光ファイバの光軸がずれ
る場合がある。光の経路は１軸方向のアクチュエータで
切替えられるが光軸の補正には２軸方向に駆動可能なア
クチュエータを必要とする。
【０００５】また、圧電アクチュエータは小型軽量であ
ることからレンズの鏡筒に組み込み焦点の微調整に用い
ることが検討されている。しかし、鏡筒に組み込み焦点
の微調整を行うには円周方向に駆動可能なアクチュエー
タであることが要求される。
ることからレンズの鏡筒に組み込み焦点の微調整に用い
ることが検討されている。しかし、鏡筒に組み込み焦点
の微調整を行うには円周方向に駆動可能なアクチュエー
タであることが要求される。
【０００６】しかるに、従来の圧電アクチュエータで２
軸方向に駆動するには２個組み合わせる必要があり小型
軽量化が可能な利点が無くなる。そこで１個で２軸方向
若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータの開
発が要望されている。
軸方向に駆動するには２個組み合わせる必要があり小型
軽量化が可能な利点が無くなる。そこで１個で２軸方向
若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータの開
発が要望されている。
【０００７】
【従来の技術】図４は従来の圧電アクチュエータを示す
側断面図である。図４(a) は圧電たて効果を利用した積
層型の圧電アクチュエータで複数枚の圧電板１と電極２
が交互に積層されており、圧電板１を介して積み重ねら
れた電極２には交互に極性の異なる駆動電圧が並列に印
加されるように接続されている。
側断面図である。図４(a) は圧電たて効果を利用した積
層型の圧電アクチュエータで複数枚の圧電板１と電極２
が交互に積層されており、圧電板１を介して積み重ねら
れた電極２には交互に極性の異なる駆動電圧が並列に印
加されるように接続されている。
【０００８】一方、電極２に挟まれた圧電板１はそれぞ
れ分極が矢印で示す如く交互に反対方向を指すように配
設されており、電極２に駆動電圧が印加されるとその極
性に対応して個々の圧電板１が厚さ方向に伸縮しアクチ
ュエータの高さが変化する。
れ分極が矢印で示す如く交互に反対方向を指すように配
設されており、電極２に駆動電圧が印加されるとその極
性に対応して個々の圧電板１が厚さ方向に伸縮しアクチ
ュエータの高さが変化する。
【０００９】また、図４(b) はバイモルフ板を用いた圧
電アクチュエータでバイモルフ板は電極２に挟まれた２
枚の圧電板１を有し、電極２に挟まれた２枚の圧電板１
はそれぞれの分極が矢印で示す如く互いに反対方向を指
すように積層されている。
電アクチュエータでバイモルフ板は電極２に挟まれた２
枚の圧電板１を有し、電極２に挟まれた２枚の圧電板１
はそれぞれの分極が矢印で示す如く互いに反対方向を指
すように積層されている。
【００１０】電極２間に駆動電圧を印加すると駆動電圧
の極性に対応して一方の圧電板１は伸長するが他方の圧
電板１は収縮し、一端が固定されてなるバイモルフ板の
自由端は印加される駆動電圧の極性に対応して図の上
方、或いは下方に移動する。
の極性に対応して一方の圧電板１は伸長するが他方の圧
電板１は収縮し、一端が固定されてなるバイモルフ板の
自由端は印加される駆動電圧の極性に対応して図の上
方、或いは下方に移動する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示す従
来の圧電アクチュエータはいずれも１軸方向には駆動で
きるが２軸方向には駆動できない。その結果、２軸方向
に駆動するには２個の圧電アクチュエータが必要になり
小型軽量化に反するという問題があった。
来の圧電アクチュエータはいずれも１軸方向には駆動で
きるが２軸方向には駆動できない。その結果、２軸方向
に駆動するには２個の圧電アクチュエータが必要になり
小型軽量化に反するという問題があった。
【００１２】本発明の目的は１個で２軸方向若しくは円
周方向に駆動可能な圧電アクチュエータを提供すること
にある。
周方向に駆動可能な圧電アクチュエータを提供すること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図１は本発明になるアク
チュエータを示す斜視図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
チュエータを示す斜視図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
【００１４】上記課題は圧電板の分極と圧電板の片側に
形成された分極反転層３の分極が反対方向を指すバイモ
ルフ領域４と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からな
る未反転領域５が一体化されてなるアクチュエータ本体
６を有し、独立した電極71、72をバイモルフ領域４と未
反転領域５の両面に具えてなる本発明の圧電アクチュエ
ータによって達成される。
形成された分極反転層３の分極が反対方向を指すバイモ
ルフ領域４と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からな
る未反転領域５が一体化されてなるアクチュエータ本体
６を有し、独立した電極71、72をバイモルフ領域４と未
反転領域５の両面に具えてなる本発明の圧電アクチュエ
ータによって達成される。
【００１５】
【作用】図１において圧電板の分極と圧電板の片側に形
成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモルフ
領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未反
転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有し、
独立した電極をバイモルフ領域と未反転領域の両面に具
えてなる本発明の圧電アクチュエータは、バイモルフ領
域の電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ
本体の厚さ方向に移動させると共に、未反転領域の電極
に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ本体の長
さ方向に移動させることができる。即ち、１個で２軸方
向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータを
実現することができる。
成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモルフ
領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未反
転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有し、
独立した電極をバイモルフ領域と未反転領域の両面に具
えてなる本発明の圧電アクチュエータは、バイモルフ領
域の電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ
本体の厚さ方向に移動させると共に、未反転領域の電極
に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ本体の長
さ方向に移動させることができる。即ち、１個で２軸方
向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータを
実現することができる。
【００１６】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。図２は本発明になるアクチュエータの変形例を
示す斜視図、図３は焦電現象を説明するための図であ
る。
明する。図２は本発明になるアクチュエータの変形例を
示す斜視図、図３は焦電現象を説明するための図であ
る。
【００１７】図１において本発明になるアクチュエータ
はLiNbO3からなるアクチュエータ本体６の一端が基台８
に固定されており、アクチュエータ本体６の自由端側に
形成されてなるバイモルフ領域４は固定端側の未反転領
域５と一体化されている。
はLiNbO3からなるアクチュエータ本体６の一端が基台８
に固定されており、アクチュエータ本体６の自由端側に
形成されてなるバイモルフ領域４は固定端側の未反転領
域５と一体化されている。
【００１８】バイモルフ領域４ではアクチュエータ本体
６の表面に例えばＴi 等の膜を被着しキュリー点近傍で
熱処理することによって、アクチュエータ本体６の厚さ
の中間まで矢印に示す如く分極方向が反転してなる分極
反転層３を形成している。
６の表面に例えばＴi 等の膜を被着しキュリー点近傍で
熱処理することによって、アクチュエータ本体６の厚さ
の中間まで矢印に示す如く分極方向が反転してなる分極
反転層３を形成している。
【００１９】なお、バイモルフ領域４の分極反転層３形
成に際してアクチュエータ本体６全体をキュリー点近傍
で熱処理しても、アクチュエータ本体６の表面にＴi 等
の膜が被着されていない未反転領域５では分極反転層３
が形成されることはない。
成に際してアクチュエータ本体６全体をキュリー点近傍
で熱処理しても、アクチュエータ本体６の表面にＴi 等
の膜が被着されていない未反転領域５では分極反転層３
が形成されることはない。
【００２０】アクチュエータ本体６のバイモルフ領域４
と未反転領域５にはそれぞれ独立した電極71と72が両面
に形成されており、それぞれの電極71と72には図示省略
されたリード線を介して外部から駆動電圧を印加できる
ように構成されている。
と未反転領域５にはそれぞれ独立した電極71と72が両面
に形成されており、それぞれの電極71と72には図示省略
されたリード線を介して外部から駆動電圧を印加できる
ように構成されている。
【００２１】このように圧電板の分極と圧電板の片側に
形成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモル
フ領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未
反転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有
し、独立した電極をバイモルフ領域と未反転領域の両面
に具えてなる本発明の圧電アクチュエータは、バイモル
フ領域の電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエ
ータ本体の厚さ方向に移動させると共に、未反転領域の
電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ本体
の長さ方向に移動させることが可能である。即ち、１個
で２軸方向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュ
エータを実現することができる。
形成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモル
フ領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未
反転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有
し、独立した電極をバイモルフ領域と未反転領域の両面
に具えてなる本発明の圧電アクチュエータは、バイモル
フ領域の電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエ
ータ本体の厚さ方向に移動させると共に、未反転領域の
電極に駆動電圧を印加して自由端をアクチュエータ本体
の長さ方向に移動させることが可能である。即ち、１個
で２軸方向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュ
エータを実現することができる。
【００２２】バイモルフ板を用いた圧電アクチュエータ
は駆動電圧の極性を切り換えて自由端を任意の方向に変
位させることができ、しかも印加される駆動電圧を変化
させることによって自由端における変位量を自在に制御
することが可能である。
は駆動電圧の極性を切り換えて自由端を任意の方向に変
位させることができ、しかも印加される駆動電圧を変化
させることによって自由端における変位量を自在に制御
することが可能である。
【００２３】しかし、電極間に比較的高い駆動電圧を印
加する必要があり通常低電圧で駆動される例えばカメラ
等には適さない。そこで１軸方向のみの駆動であっても
比較的低電圧を印加して駆動できる圧電アクチュエータ
の実現も望まれている。
加する必要があり通常低電圧で駆動される例えばカメラ
等には適さない。そこで１軸方向のみの駆動であっても
比較的低電圧を印加して駆動できる圧電アクチュエータ
の実現も望まれている。
【００２４】図２に示す本発明になるアクチュエータの
変形例はLiNbO3、LiTaO3、その他の焦電材料からなる圧
電板を用い、加熱すると比較的高い電圧を発生する焦電
効果を利用することによって低電圧駆動が可能なアクチ
ュエータを実現している。
変形例はLiNbO3、LiTaO3、その他の焦電材料からなる圧
電板を用い、加熱すると比較的高い電圧を発生する焦電
効果を利用することによって低電圧駆動が可能なアクチ
ュエータを実現している。
【００２５】即ち、図２において本発明の変形例はLiNb
O3からなるアクチュエータ本体６の一端が基台８に固定
されており、アクチュエータ本体６の自由端側に形成さ
れてなるバイモルフ領域４は固定端側の未反転領域５と
一体化されている。
O3からなるアクチュエータ本体６の一端が基台８に固定
されており、アクチュエータ本体６の自由端側に形成さ
れてなるバイモルフ領域４は固定端側の未反転領域５と
一体化されている。
【００２６】バイモルフ領域４ではアクチュエータ本体
６の表面に例えばＴi 等の膜を被着しキュリー点近傍で
熱処理することによって、アクチュエータ本体６の厚さ
の中間まで矢印に示す如く分極方向が反転してなる分極
反転層３を形成している。
６の表面に例えばＴi 等の膜を被着しキュリー点近傍で
熱処理することによって、アクチュエータ本体６の厚さ
の中間まで矢印に示す如く分極方向が反転してなる分極
反転層３を形成している。
【００２７】アクチュエータ本体６の片面にはNiCr等か
らなりバイモルフ領域４と未反転領域５を電気的に接続
する電極73を有し、反対側の面には通常の導電材料から
なりバイモルフ領域４と未反転領域５を電気的に接続す
る電極74を具えている。
らなりバイモルフ領域４と未反転領域５を電気的に接続
する電極73を有し、反対側の面には通常の導電材料から
なりバイモルフ領域４と未反転領域５を電気的に接続す
る電極74を具えている。
【００２８】NiCr等の薄膜からなる電極73は未反転領域
５において発熱体として利用されスリット75を設け抵抗
値を増大させている。スリット75で分割された電極73の
両端に駆動電圧を印加することによって電極73が発熱し
未反転領域５が加熱される。
５において発熱体として利用されスリット75を設け抵抗
値を増大させている。スリット75で分割された電極73の
両端に駆動電圧を印加することによって電極73が発熱し
未反転領域５が加熱される。
【００２９】LiNbO3、LiTaO3等の焦電体は温度が変化す
ると電荷が発生し両面の間に電位差が生じるという焦電
効果を具えている。図３(a) に示す如く焦電体の温度が
安定しているときは焦電体の分極と外部の浮遊電荷が均
衡し電位差は検出できない。
ると電荷が発生し両面の間に電位差が生じるという焦電
効果を具えている。図３(a) に示す如く焦電体の温度が
安定しているときは焦電体の分極と外部の浮遊電荷が均
衡し電位差は検出できない。
【００３０】しかし、焦電体の温度が変化すると図３
(b) に示す如く焦電体の分極が変動して外部の浮遊電荷
との均衡状態がくずれ、余分な電荷が発生し例えば電極
を形成する等によってこの電荷を集めると焦電体の両面
の間に大きい電位差が生じる。
(b) に示す如く焦電体の分極が変動して外部の浮遊電荷
との均衡状態がくずれ、余分な電荷が発生し例えば電極
を形成する等によってこの電荷を集めると焦電体の両面
の間に大きい電位差が生じる。
【００３１】本発明の変形例はバイモルフ領域４の両面
に形成された電極が未反転領域５の両面の電極と電気的
に接続されており、前記焦電効果によって未反転領域５
に発生した電荷はその両面の電極に集められバイモルフ
領域４の両面に印加される。
に形成された電極が未反転領域５の両面の電極と電気的
に接続されており、前記焦電効果によって未反転領域５
に発生した電荷はその両面の電極に集められバイモルフ
領域４の両面に印加される。
【００３２】このように圧電板の分極と圧電板の片側に
形成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモル
フ領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未
反転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有
し、抵抗材料からなりバイモルフ領域と未反転領域を電
気的に接続する電極と、導電材料からなりバイモルフ領
域と未反転領域を電気的に接続する電極が、アクチュエ
ータ本体の両面にそれぞれ形成された本発明になる圧電
アクチュエータの変形例は、比較的低い電圧を印加する
ことによって駆動できる圧電アクチュエータを実現する
ことができる。
形成された分極反転層の分極が反対方向を指すバイモル
フ領域と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる未
反転領域が一体化されてなるアクチュエータ本体を有
し、抵抗材料からなりバイモルフ領域と未反転領域を電
気的に接続する電極と、導電材料からなりバイモルフ領
域と未反転領域を電気的に接続する電極が、アクチュエ
ータ本体の両面にそれぞれ形成された本発明になる圧電
アクチュエータの変形例は、比較的低い電圧を印加する
ことによって駆動できる圧電アクチュエータを実現する
ことができる。
【００３３】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば１個で２軸方
向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータ、
および比較的低い電圧を印加することによって駆動でき
る圧電アクチュエータを提供することができる。
向若しくは円周方向に駆動可能な圧電アクチュエータ、
および比較的低い電圧を印加することによって駆動でき
る圧電アクチュエータを提供することができる。
【図１】 本発明になるアクチュエータを示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】 本発明になるアクチュエータの変形例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】 焦電現象を説明するための図である。
【図４】 従来の圧電アクチュエータを示す側断面図で
ある。
ある。
３ 分極反転層 ４ バイモルフ領域 ５ 未反転領域 ６ アクチュエータ本体 ８ 基台 71、72、73、74 電極 75 スリット
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電板の分極と該圧電板の片側に形成さ
れた分極反転層(3)の分極が反対方向を指すバイモルフ
領域(4) と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる
未反転領域(5) が一体化されてなるアクチュエータ本体
(6) を有し、独立した電極(71,72) を該バイモルフ領域
(4) と該未反転領域(5) の両面に具えてなることを特徴
とする圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】 圧電板の分極と該圧電板の片側に形成さ
れた分極反転層(3)の分極が反対方向を指すバイモルフ
領域(4) と、分極が同一厚さ方向を指す圧電板からなる
未反転領域(5) が一体化されてなるアクチュエータ本体
(6) を有し、抵抗材料からなり該バイモルフ領域(4) と
該未反転領域(5) を電気的に接続する電極(73)と、導電
材料からなり該バイモルフ領域(4) と該未反転領域(5)
を電気的に接続する電極(74)が、該アクチュエータ本体
(6) の両面にそれぞれ形成されてなることを特徴とする
圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 請求項１、２記載の圧電板がLiNbO3、Li
TaO3、若しくはその他の焦電材料であることを特徴とす
る圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064106A JPH05267741A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064106A JPH05267741A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267741A true JPH05267741A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13248494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4064106A Withdrawn JPH05267741A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267741A (ja) |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP4064106A patent/JPH05267741A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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