JPH08148731A - 積層型圧電アクチュエータ - Google Patents
積層型圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH08148731A JPH08148731A JP6286883A JP28688394A JPH08148731A JP H08148731 A JPH08148731 A JP H08148731A JP 6286883 A JP6286883 A JP 6286883A JP 28688394 A JP28688394 A JP 28688394A JP H08148731 A JPH08148731 A JP H08148731A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric actuator
- thickness
- laminated
- actuator
- internal electrodes
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】内部電極の積層数が異なる部分を有する積層型
圧電アクチュエータにおいて、内部電極１の積層数が少
ない部分（１ａの部分）の内部電極の厚さが、内部電極
の積層数が多い部分（１ｂの部分）の内部電極の厚さよ
り大きい積層型圧電アクチュエータ。 【効果】厚さが均一で、精密な位置決め実装が容易な積
層型圧電アクチュエータを提供することができる。
圧電アクチュエータにおいて、内部電極１の積層数が少
ない部分（１ａの部分）の内部電極の厚さが、内部電極
の積層数が多い部分（１ｂの部分）の内部電極の厚さよ
り大きい積層型圧電アクチュエータ。 【効果】厚さが均一で、精密な位置決め実装が容易な積
層型圧電アクチュエータを提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層型圧電アクチュエー
タに関し、より詳細には、精密位置決めに利用される積
層型圧電アクチュエータ、あるいはインクジェットプリ
ンタヘッドなどに用いられる積層型圧電アクチュエータ
に関する。
タに関し、より詳細には、精密位置決めに利用される積
層型圧電アクチュエータ、あるいはインクジェットプリ
ンタヘッドなどに用いられる積層型圧電アクチュエータ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、応力を加えるとその応力に応
じた電界を生じ、反対に電界を加えるとその電界の強さ
に応じた歪を生じ、あるいは機械的応力が発生する、い
わゆる圧電効果を有する圧電材料は、その特性を利用し
て、振動子、フィルタ、アクチュエータ等の種々の用途
に利用されている。そのなかでも、印加した電界の強さ
に応じて機械的歪が生じることを利用した積層型圧電ア
クチュエータは、微少な変位を制御できること、消費電
力が少ないこと、発熱やノイズの発生が少ないこと等の
多くの優れた特性を有することから、精密な位置決めが
必要とされるインクジェットプリンタのヘッド等の分野
で広く利用されるようになってきている。
じた電界を生じ、反対に電界を加えるとその電界の強さ
に応じた歪を生じ、あるいは機械的応力が発生する、い
わゆる圧電効果を有する圧電材料は、その特性を利用し
て、振動子、フィルタ、アクチュエータ等の種々の用途
に利用されている。そのなかでも、印加した電界の強さ
に応じて機械的歪が生じることを利用した積層型圧電ア
クチュエータは、微少な変位を制御できること、消費電
力が少ないこと、発熱やノイズの発生が少ないこと等の
多くの優れた特性を有することから、精密な位置決めが
必要とされるインクジェットプリンタのヘッド等の分野
で広く利用されるようになってきている。
【０００３】図３は従来の積層型圧電アクチュエータの
一例の断面を模式的に示す図であるが、通常、厚さが３
０〜２００μm の圧電セラミックス２と２〜５μm の内
部電極１がそれぞれ２０〜３００層程度積層されてい
る。このように構成された積層型圧電アクチュエータで
は、中央の圧電活性部と周辺の外部電極３と内部電極１
の接続部近傍とでは内部電極の層数が異なり、アクチュ
エータ全体の厚さが中央部と周辺部とで異なるため、実
装する際の固定面が平面とならず、精密に位置を決めて
実装固定しにくいという問題があった。
一例の断面を模式的に示す図であるが、通常、厚さが３
０〜２００μm の圧電セラミックス２と２〜５μm の内
部電極１がそれぞれ２０〜３００層程度積層されてい
る。このように構成された積層型圧電アクチュエータで
は、中央の圧電活性部と周辺の外部電極３と内部電極１
の接続部近傍とでは内部電極の層数が異なり、アクチュ
エータ全体の厚さが中央部と周辺部とで異なるため、実
装する際の固定面が平面とならず、精密に位置を決めて
実装固定しにくいという問題があった。
【０００４】また、図５は、同じく従来の積層型圧電ア
クチュエータで、図３に示したものとは異なる電極構造
を有するものの断面を模式的に示す図である。この積層
型圧電アクチュエータは、内部電極１が積層面全面に配
置され、その両端で１層おきに外部絶縁層４を設けて外
部電極３と接続するように構成されている。この場合
は、内部電極１が中央部だけではなく全面に存在してい
るためアクチュエータ全体の厚さは均一となり、先に述
べたような問題は生じないが、圧電セラミックス２の１
層の厚さが１０μm 以下と薄い場合には、外部絶縁層４
を形成することが難しい。そのため、セラミックスの１
層の厚さが薄い場合には、結局図３に示したような電極
構造をとらざるを得ず、アクチュエータの厚さは均一に
ならず、実装の際、精密に位置を決めて固定するのが難
しいという問題は解消されないままであった。
クチュエータで、図３に示したものとは異なる電極構造
を有するものの断面を模式的に示す図である。この積層
型圧電アクチュエータは、内部電極１が積層面全面に配
置され、その両端で１層おきに外部絶縁層４を設けて外
部電極３と接続するように構成されている。この場合
は、内部電極１が中央部だけではなく全面に存在してい
るためアクチュエータ全体の厚さは均一となり、先に述
べたような問題は生じないが、圧電セラミックス２の１
層の厚さが１０μm 以下と薄い場合には、外部絶縁層４
を形成することが難しい。そのため、セラミックスの１
層の厚さが薄い場合には、結局図３に示したような電極
構造をとらざるを得ず、アクチュエータの厚さは均一に
ならず、実装の際、精密に位置を決めて固定するのが難
しいという問題は解消されないままであった。
【０００５】さらに、特開平４−３３４０７６号公報に
は、図６に示すように内部電極１の一部に空隙層または
絶縁層５が設けられた構造の積層型圧電アクチュエータ
が開示されている。このアクチュエータも、前記の図５
に示したアクチュエータの場合と同様に全体の厚さは均
一となるが、圧電セラミックス２の１層の厚さが薄い場
合には、空隙層近傍の強度が極めて弱くなり、あるいは
絶縁層を形成することが難しい、等の問題がある。
は、図６に示すように内部電極１の一部に空隙層または
絶縁層５が設けられた構造の積層型圧電アクチュエータ
が開示されている。このアクチュエータも、前記の図５
に示したアクチュエータの場合と同様に全体の厚さは均
一となるが、圧電セラミックス２の１層の厚さが薄い場
合には、空隙層近傍の強度が極めて弱くなり、あるいは
絶縁層を形成することが難しい、等の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
積層型圧電アクチュエータにおいては、特に圧電セラミ
ックスの層厚が薄い場合には、アクチュエータの厚さを
均一にすることができないため、精密に位置を決めて実
装することが難しい等の問題があった。
積層型圧電アクチュエータにおいては、特に圧電セラミ
ックスの層厚が薄い場合には、アクチュエータの厚さを
均一にすることができないため、精密に位置を決めて実
装することが難しい等の問題があった。
【０００７】本発明はこのような問題を解決し、精密な
位置決め実装が容易になるように、厚さが均一な積層型
圧電アクチュエータを提供することを課題としてなされ
たものである。
位置決め実装が容易になるように、厚さが均一な積層型
圧電アクチュエータを提供することを課題としてなされ
たものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
積層型圧電アクチュエータにある。
積層型圧電アクチュエータにある。
【０００９】内部電極の積層数が異なる部分を有する積
層型圧電アクチュエータにおいて、内部電極の積層数が
少ない部分の内部電極の厚さが、内部電極の積層数が多
い部分の内部電極の厚さより大きいことを特徴とする積
層型圧電アクチュエータ。
層型圧電アクチュエータにおいて、内部電極の積層数が
少ない部分の内部電極の厚さが、内部電極の積層数が多
い部分の内部電極の厚さより大きいことを特徴とする積
層型圧電アクチュエータ。
【００１０】このアクチュエータは、例えば図１に示し
たような断面構造を有している。図中の１ａの部分が内
部電極１の積層数が少ない部分であり、１ｂの部分が内
部電極１の積層数が多い部分であるが、１ａの部分の内
部電極の厚さが１ｂの部分の内部電極の厚さより厚くな
っている。
たような断面構造を有している。図中の１ａの部分が内
部電極１の積層数が少ない部分であり、１ｂの部分が内
部電極１の積層数が多い部分であるが、１ａの部分の内
部電極の厚さが１ｂの部分の内部電極の厚さより厚くな
っている。
【００１１】
【作用】本発明の積層型圧電アクチュエータは上記のよ
うな構造を有しているので、内部電極の層数の違いによ
るアクチュエータの厚さの不均一を小さくすることがで
き、実装の際、アクチュエータのがたつき等を抑え、精
密に位置を決めて固定することが可能である。
うな構造を有しているので、内部電極の層数の違いによ
るアクチュエータの厚さの不均一を小さくすることがで
き、実装の際、アクチュエータのがたつき等を抑え、精
密に位置を決めて固定することが可能である。
【００１２】例えば、内部電極の積層数が少ない部分の
層数が多い部分の層数の１／２である場合には、内部電
極の積層数が少ない部分の電極厚を内部電極の積層数が
多い部分の電極厚の２倍とすることにより、アクチュエ
ータ全体の厚さを均一にすることができる。
層数が多い部分の層数の１／２である場合には、内部電
極の積層数が少ない部分の電極厚を内部電極の積層数が
多い部分の電極厚の２倍とすることにより、アクチュエ
ータ全体の厚さを均一にすることができる。
【００１３】本発明の積層型圧電アクチュエータは、例
えば、後述の実施例で述べるように、内部電極層を形成
する際の導電ペーストの印刷回数を増して一層中の内部
電極の厚さを一部（図１の１ａの部分）で厚くする工程
を加えることにより容易に製造することができる。
えば、後述の実施例で述べるように、内部電極層を形成
する際の導電ペーストの印刷回数を増して一層中の内部
電極の厚さを一部（図１の１ａの部分）で厚くする工程
を加えることにより容易に製造することができる。
【００１４】以下、本発明に係わる積層型圧電アクチュ
エータの実施例、および比較例について説明する。
エータの実施例、および比較例について説明する。
【００１５】
【実施例】まず、圧電セラミックスの組成が最終的にPb
｛（Mg1/3Nb2/3）0.325 （Ni1/3Nb2/3 ）0.05Zr0.25Ti
0.375 ｝Ｏ3 となるように、酸化鉛、酸化マグネシウ
ム、酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化ジルコニウムおよ
び酸化チタンをそれぞれ秤量し、混合した後、約９００
℃で約２時間仮焼し、その後粉砕して圧電材料粉とし
た。 このようにして得られた圧電材料にポリビニルブ
チラールをバインダとして添加し、ドクターブレード法
により厚さ約２５μm のグリーンシートを成形した。
｛（Mg1/3Nb2/3）0.325 （Ni1/3Nb2/3 ）0.05Zr0.25Ti
0.375 ｝Ｏ3 となるように、酸化鉛、酸化マグネシウ
ム、酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化ジルコニウムおよ
び酸化チタンをそれぞれ秤量し、混合した後、約９００
℃で約２時間仮焼し、その後粉砕して圧電材料粉とし
た。 このようにして得られた圧電材料にポリビニルブ
チラールをバインダとして添加し、ドクターブレード法
により厚さ約２５μm のグリーンシートを成形した。
【００１６】次に、Ａｇ７０wt％およびＰｂ３０wt％の
混合物にビヒクルを加え、十分混合して内部電極形成用
の導電ペーストを調整し、この導電ペーストを前記のグ
リーンシート上に内部電極層として印刷した。ここで、
圧電的には不活性となる外部電極との接続部近傍（図１
の１ａの部分）については、１回印刷、乾燥したのち再
び印刷し、電極の厚さが約２倍となるようにした。
混合物にビヒクルを加え、十分混合して内部電極形成用
の導電ペーストを調整し、この導電ペーストを前記のグ
リーンシート上に内部電極層として印刷した。ここで、
圧電的には不活性となる外部電極との接続部近傍（図１
の１ａの部分）については、１回印刷、乾燥したのち再
び印刷し、電極の厚さが約２倍となるようにした。
【００１７】このような内部電極を形成したグリーンシ
ートを５０層積層し、温度１２０℃、圧力５０kg／cm2
の条件で熱圧着を施して成形体とし、この成形体を約６
００℃で脱バインダし、さらに１１２０℃で約３時間焼
成して積層型圧電アクチュエータを作製した。
ートを５０層積層し、温度１２０℃、圧力５０kg／cm2
の条件で熱圧着を施して成形体とし、この成形体を約６
００℃で脱バインダし、さらに１１２０℃で約３時間焼
成して積層型圧電アクチュエータを作製した。
【００１８】このようにして得られたアクチュエータの
内部電極厚さを顕微鏡で測定したところ、中央部の圧電
活性部（図１の１ｂの部分）では３μm であるのに対し
て、外部電極との接続部近傍（図１の１ａの部分）では
６μm となっていた。即ち、前記図１に模式的に示した
断面構造を有するものである。
内部電極厚さを顕微鏡で測定したところ、中央部の圧電
活性部（図１の１ｂの部分）では３μm であるのに対し
て、外部電極との接続部近傍（図１の１ａの部分）では
６μm となっていた。即ち、前記図１に模式的に示した
断面構造を有するものである。
【００１９】さらに、アクチュエータ全体の幅方向の厚
さ分布を測定したところ、図２に示すように、ほぼ均一
であった。
さ分布を測定したところ、図２に示すように、ほぼ均一
であった。
【００２０】
【比較例】比較例として、前記図３に示した従来の積層
型圧電アクチュエータを作製した。作製方法は実施例の
場合と同様であるが、導電ペーストの印刷は１回のみと
し、内部電極の厚さが外部電極との接続部近傍（図１の
１ａの部分）を含め均一となるようにした。
型圧電アクチュエータを作製した。作製方法は実施例の
場合と同様であるが、導電ペーストの印刷は１回のみと
し、内部電極の厚さが外部電極との接続部近傍（図１の
１ａの部分）を含め均一となるようにした。
【００２１】このようにして得られた積層型圧電アクチ
ュエータの幅方向における厚さ分布を測定したところ、
図４に示すように中央部が厚く、周辺部は薄くなってお
り、アクチュエータの厚さが不均一になっていることが
認められた。
ュエータの幅方向における厚さ分布を測定したところ、
図４に示すように中央部が厚く、周辺部は薄くなってお
り、アクチュエータの厚さが不均一になっていることが
認められた。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の積層型圧
電アクチュエータにおいては、内部電極の層数の差異に
より生じるアクチュエータ全体の厚さの不均一を１層中
の内部電極の厚さを変えることによって均一化している
ので、実装固定時にアクチュエータががたつくことな
く、精密に位置決めすることが容易である。
電アクチュエータにおいては、内部電極の層数の差異に
より生じるアクチュエータ全体の厚さの不均一を１層中
の内部電極の厚さを変えることによって均一化している
ので、実装固定時にアクチュエータががたつくことな
く、精密に位置決めすることが容易である。
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータの断面を模
式的に示す図である。
式的に示す図である。
【図２】本発明の積層型圧電アクチュエータの厚さ分布
を示す図である。
を示す図である。
【図３】従来の積層型圧電アクチュエータの一例の断面
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
【図４】図３に示した従来の積層型圧電アクチュエータ
の厚さ分布を示す図である。
の厚さ分布を示す図である。
【図５】従来の積層型圧電アクチュエータの他の例の断
面を模式的に示す図である。
面を模式的に示す図である。
【図６】従来の積層型圧電アクチュエータのさらに他の
例の構成を示す斜視図である。
例の構成を示す斜視図である。
１……内部電極 １ａ…内部電極の積層数が少ない部分 １ｂ…内部電極の積層数が多い部分 ２……圧電セラミックス ３……外部電極 ４……外部絶縁層 ５……空隙層または絶縁層
Claims (1)
- 【請求項１】内部電極の積層数が異なる部分を有する積
層型圧電アクチュエータにおいて、内部電極の積層数が
少ない部分の内部電極の厚さが、内部電極の積層数が多
い部分の内部電極の厚さより大きいことを特徴とする積
層型圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286883A JPH08148731A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 積層型圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286883A JPH08148731A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 積層型圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148731A true JPH08148731A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17710242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6286883A Pending JPH08148731A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 積層型圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148731A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001001499A1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-04 | Robert Bosch Gmbh | Piezo-multilayer actuator with improved electrode contact |
| JP2006289077A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | G-Man Co Ltd | 機能性履物 |
| JP2008066552A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Denso Corp | セラミック積層体の製造方法 |
| DE102011014296A1 (de) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | Epcos Ag | Piezoelektrisches Aktorbauelement und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktorbauelements |
| JP2013048206A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 圧電素子、インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 |
| DE102018115085A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Tdk Electronics Ag | Keramisches Vielschichtbauelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements |
| JP2021176249A (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | ブラザー工業株式会社 | 圧電アクチュエータ、及び、その製造方法 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP6286883A patent/JPH08148731A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001001499A1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-04 | Robert Bosch Gmbh | Piezo-multilayer actuator with improved electrode contact |
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| WO2012123156A1 (de) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | Epcos Ag | Piezoelektrisches aktorbauelement und verfahren zur herstellung eines piezoelektrischen aktorbauelements |
| JP2013048206A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 圧電素子、インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 |
| US8567695B2 (en) | 2011-08-29 | 2013-10-29 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric device, inkjet print head and method of manufacturing the same |
| DE102018115085A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Tdk Electronics Ag | Keramisches Vielschichtbauelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements |
| DE102018115085B4 (de) * | 2018-06-22 | 2021-03-25 | Tdk Electronics Ag | Keramisches Vielschichtbauelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements |
| US11152141B2 (en) | 2018-06-22 | 2021-10-19 | Tdk Electronics Ag | Ceramic multi-layer component and method for producing a ceramic multi-layer component |
| JP2021176249A (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | ブラザー工業株式会社 | 圧電アクチュエータ、及び、その製造方法 |
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