JPH08293632A - バイモルフ圧電素子とその製造方法 - Google Patents
バイモルフ圧電素子とその製造方法Info
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- JPH08293632A JPH08293632A JP9656895A JP9656895A JPH08293632A JP H08293632 A JPH08293632 A JP H08293632A JP 9656895 A JP9656895 A JP 9656895A JP 9656895 A JP9656895 A JP 9656895A JP H08293632 A JPH08293632 A JP H08293632A
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- ceramic plate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変位量の大きなバイモルフ圧電素子及びその
製造方法を提供する。 【構成】 キュリー点が１４０℃以下の圧電セラミック
ス材料を用い、所定の厚さに研磨した圧電セラミックス
板１及び２の主面にＣｒ−Ａｕ蒸着を施し電極３及び５
を形成し、２枚の圧電セラミックス板１及び２をカーボ
ン繊維強化インバー材のシム材４を介して高温で接着硬
化して張り合わせ、その後電界を印加して分極処理を行
う。
製造方法を提供する。 【構成】 キュリー点が１４０℃以下の圧電セラミック
ス材料を用い、所定の厚さに研磨した圧電セラミックス
板１及び２の主面にＣｒ−Ａｕ蒸着を施し電極３及び５
を形成し、２枚の圧電セラミックス板１及び２をカーボ
ン繊維強化インバー材のシム材４を介して高温で接着硬
化して張り合わせ、その後電界を印加して分極処理を行
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気・機械変換素子の
うち、例えば精密位置決め、リレースイッチ等の用途に
用いるバイモルフ圧電素子及びその製造方法に関する。
うち、例えば精密位置決め、リレースイッチ等の用途に
用いるバイモルフ圧電素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な従来のバイモルフ圧電アクチュ
エータの構成を図１に示す。図１において、２枚の圧電
体板１及び２は、それらの各主面にそれぞれ電極３及び
６、５及び７が被着され、シム材と呼称される板状部材
４を介して接着剤により接着され、積層されている。圧
電体板１及び２の材料として、一般にセラミックス材料
が用いられている。また、シム材４の材料としては、セ
ラミックスの熱膨張係数（２×１０-6／℃）よりも熱膨
張係数がかなり大きいチタン、ステンレス、りん青銅等
の金属（１×１０-5／℃）、又はカーボン繊維強化樹脂
（５×１０-5／℃：繊維方向，４×１０-5／℃：繊維方
向に垂直な方向）が用いられている。また、接着剤とし
ては導電性接着剤が用いられている。
エータの構成を図１に示す。図１において、２枚の圧電
体板１及び２は、それらの各主面にそれぞれ電極３及び
６、５及び７が被着され、シム材と呼称される板状部材
４を介して接着剤により接着され、積層されている。圧
電体板１及び２の材料として、一般にセラミックス材料
が用いられている。また、シム材４の材料としては、セ
ラミックスの熱膨張係数（２×１０-6／℃）よりも熱膨
張係数がかなり大きいチタン、ステンレス、りん青銅等
の金属（１×１０-5／℃）、又はカーボン繊維強化樹脂
（５×１０-5／℃：繊維方向，４×１０-5／℃：繊維方
向に垂直な方向）が用いられている。また、接着剤とし
ては導電性接着剤が用いられている。
【０００３】上記構成において、両圧電体板１及び２の
各々対向電極３及び６、５及び７の間に電界を与えるこ
とにより、両圧電体１及び２の間に長さの差が生じる。
両圧電体１及び２の一端を機械的に固定することにより
他端が変位し、バイモルフ圧電アクチュエータとして機
能する。圧電体１及び２の伸縮変化が大きいほど、すな
わち、圧電体の性能を示す圧電定数が大きいほど変位量
は大きい。
各々対向電極３及び６、５及び７の間に電界を与えるこ
とにより、両圧電体１及び２の間に長さの差が生じる。
両圧電体１及び２の一端を機械的に固定することにより
他端が変位し、バイモルフ圧電アクチュエータとして機
能する。圧電体１及び２の伸縮変化が大きいほど、すな
わち、圧電体の性能を示す圧電定数が大きいほど変位量
は大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、バイモルフ圧電
アクチュエータに使われるセラミックスとしては、Ｐｂ
ＴｉxＺｒyＯ3などのセラミックス材料が用いられてき
た。これらのセラミックス材料は、一般に、圧電定数が
大きいものはキュリー温度が低い傾向にある。従って、
大振幅バイモルフ圧電アクチュエータを得るためには、
キュリー温度の低い材料を用いれば有利であることがわ
かる。
アクチュエータに使われるセラミックスとしては、Ｐｂ
ＴｉxＺｒyＯ3などのセラミックス材料が用いられてき
た。これらのセラミックス材料は、一般に、圧電定数が
大きいものはキュリー温度が低い傾向にある。従って、
大振幅バイモルフ圧電アクチュエータを得るためには、
キュリー温度の低い材料を用いれば有利であることがわ
かる。
【０００５】一方、一般的に、圧電性を有する材料をキ
ュリー温度以上に加熱すると、その圧電性は消失する。
また、キュリー温度以下であっても、その温度附近に圧
電材料を加熱すると、分極状態が変化し、圧電性は小さ
くなる。圧電性を有する材料の製作プロセスにおいて、
材料に圧電性を付与するために、高電圧を印加する分極
作業が行われる。圧電セラミックスにおいて、そのキュ
リ−温度により、分極状態の変化のしやすさが当然異な
る。例えば、前述のＰｂＴｉxＺｒyＯ3などのセラミッ
クス材料の場合、キュリー点が２５０℃以上のものは、
分極処理温度を１００℃以上にしなければならない。と
ころが、キュリー点が１４０℃以下の材料の場合、キュ
リー温度が低い分だけキュリ−温度までのマージンが少
なく、分極状態が変化しやすい。
ュリー温度以上に加熱すると、その圧電性は消失する。
また、キュリー温度以下であっても、その温度附近に圧
電材料を加熱すると、分極状態が変化し、圧電性は小さ
くなる。圧電性を有する材料の製作プロセスにおいて、
材料に圧電性を付与するために、高電圧を印加する分極
作業が行われる。圧電セラミックスにおいて、そのキュ
リ−温度により、分極状態の変化のしやすさが当然異な
る。例えば、前述のＰｂＴｉxＺｒyＯ3などのセラミッ
クス材料の場合、キュリー点が２５０℃以上のものは、
分極処理温度を１００℃以上にしなければならない。と
ころが、キュリー点が１４０℃以下の材料の場合、キュ
リー温度が低い分だけキュリ−温度までのマージンが少
なく、分極状態が変化しやすい。
【０００６】そのため、キュリー点が１４０℃以下の圧
電材料を用いた場合、圧電定数が大きい反面、抗電場が
低く、温度安定性や経時変化に弱く、用途が限定される
という問題点を有していた。一方、キュリー点が１５０
℃以上のものを用いた場合、温度安定性や経時変化に強
い反面、圧電定数がせいぜい２００×１０-12ｍ／Ｖ程
度であり、あまり大きくなく、これら通常の圧電セラミ
ックスをそのまま用いたバイモルフ圧電アクチュエータ
では、形状が決められた範囲内ではそれほど大きな変位
量が得られないという問題点を有していた。
電材料を用いた場合、圧電定数が大きい反面、抗電場が
低く、温度安定性や経時変化に弱く、用途が限定される
という問題点を有していた。一方、キュリー点が１５０
℃以上のものを用いた場合、温度安定性や経時変化に強
い反面、圧電定数がせいぜい２００×１０-12ｍ／Ｖ程
度であり、あまり大きくなく、これら通常の圧電セラミ
ックスをそのまま用いたバイモルフ圧電アクチュエータ
では、形状が決められた範囲内ではそれほど大きな変位
量が得られないという問題点を有していた。
【０００７】本発明は以上のような従来の問題点を解決
するためになされたものであり、キュリー点が低い圧電
材料を用いて、安定して大振幅変位が得られるバイモル
フ圧電素子及びその製造方法を提供することを目的とし
ている。
するためになされたものであり、キュリー点が低い圧電
材料を用いて、安定して大振幅変位が得られるバイモル
フ圧電素子及びその製造方法を提供することを目的とし
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のバイモルフ圧電素子は、室温において抗電
界より大きい電界を印加することにより分極処理が可能
なキューリー温度が２０℃から１４０℃の圧電セラミッ
クス板を張り合わせた後、駆動前に電界を一方向に印加
することにより分極処理を行うものである。
め、本発明のバイモルフ圧電素子は、室温において抗電
界より大きい電界を印加することにより分極処理が可能
なキューリー温度が２０℃から１４０℃の圧電セラミッ
クス板を張り合わせた後、駆動前に電界を一方向に印加
することにより分極処理を行うものである。
【０００９】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子
は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の圧電
セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他の主
面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シム材
はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似するインバー材である。
は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の圧電
セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他の主
面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シム材
はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似するインバー材である。
【００１０】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１方向に
直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊維強化
金属材である。
素子は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１方向に
直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊維強化
金属材である。
【００１１】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材は第１の方向における熱膨張係数が前記圧電セラミ
ックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第１の方向に
直交する第２の方向における熱膨張係数が前記圧電セラ
ミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強化インバー
材である。
素子は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材は第１の方向における熱膨張係数が前記圧電セラミ
ックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第１の方向に
直交する第２の方向における熱膨張係数が前記圧電セラ
ミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強化インバー
材である。
【００１２】上記各構成において、前記圧電セラミック
ス板は抗電界より大きい電界を印加することにより室温
での分極処理が可能なキューリー温度が２０℃から１４
０℃の強誘電体であることが好ましい。また、前記圧電
セラミックス板はＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒC
Ｏ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表され、かつ、前記キュリ−
温度を有し、圧電定数が大きいものであることが好まし
い。また、前記圧電セラミックス板を張り合わせた後、
駆動の際に電界を一方向にのみ印加することにより分極
処理を行うことが好ましい。
ス板は抗電界より大きい電界を印加することにより室温
での分極処理が可能なキューリー温度が２０℃から１４
０℃の強誘電体であることが好ましい。また、前記圧電
セラミックス板はＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒC
Ｏ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表され、かつ、前記キュリ−
温度を有し、圧電定数が大きいものであることが好まし
い。また、前記圧電セラミックス板を張り合わせた後、
駆動の際に電界を一方向にのみ印加することにより分極
処理を行うことが好ましい。
【００１３】一方、本発明のバイモルフ圧電素子の製造
方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨
張係数に近似するインバー材であるバイモルフ圧電素子
の製造方法であって、前記圧電セラミックス板と前記シ
ム材とを張り合わせる際に、圧電セラミックス板のキュ
リー温度以上の温度に加熱する。
方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２枚の
圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板の他
の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前記シ
ム材はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨
張係数に近似するインバー材であるバイモルフ圧電素子
の製造方法であって、前記圧電セラミックス板と前記シ
ム材とを張り合わせる際に、圧電セラミックス板のキュ
リー温度以上の温度に加熱する。
【００１４】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子の
製造方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２
枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板
の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前
記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１方
向に直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊維
強化金属材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であっ
て、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合わ
せる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の温
度に加熱する。
製造方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆された２
枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス板
の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、前
記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１方
向に直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊維
強化金属材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であっ
て、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合わ
せる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の温
度に加熱する。
【００１５】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子の製造方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆さ
れた２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミッ
クス板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備
し、前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記
圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第
１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が前
記圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強
化インバー材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であ
って、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合
わせる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱する。
素子の製造方法は、一方の主面にそれぞれ電極が被覆さ
れた２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミッ
クス板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備
し、前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記
圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第
１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が前
記圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強
化インバー材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であ
って、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合
わせる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱する。
【００１６】上記各構成において、前記圧電セラミック
ス板と前記シム材とを加熱固着させる際に、前記圧電セ
ラミックス板の材料に分極処理が可能な電界を印加しつ
つ、室温まで冷却することが好ましい。または、前記圧
電セラミックス板と前記シム材とを加熱固着し、バイモ
ルフ圧電素子を冷却した後、前記圧電セラミックス板の
圧電性が消失する温度以上に再度加熱することが好まし
い。または、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、前記圧
電セラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加
熱し、前記圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能
な電界を印加しつつ、室温まで冷却することが好まし
い。
ス板と前記シム材とを加熱固着させる際に、前記圧電セ
ラミックス板の材料に分極処理が可能な電界を印加しつ
つ、室温まで冷却することが好ましい。または、前記圧
電セラミックス板と前記シム材とを加熱固着し、バイモ
ルフ圧電素子を冷却した後、前記圧電セラミックス板の
圧電性が消失する温度以上に再度加熱することが好まし
い。または、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、前記圧
電セラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加
熱し、前記圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能
な電界を印加しつつ、室温まで冷却することが好まし
い。
【００１７】
【作用】以上のように構成された本発明のバイモルフ圧
電素子によれば、圧電セラミックス板として電界を印加
することにより室温での分極処理が可能なキューリー温
度が２０℃から１４０℃の強誘電体を用い、駆動の際に
電界を一方向に印加して分極処理を駆動と同時に行うの
で、圧電セラミックス板の接合前にあらかじめ分極処理
を行う必要がなく、または一旦処理された分極が消滅し
てもよいので、加熱硬化時に圧電セラミックス板のキュ
リー温度以上の温度に加熱することができる。
電素子によれば、圧電セラミックス板として電界を印加
することにより室温での分極処理が可能なキューリー温
度が２０℃から１４０℃の強誘電体を用い、駆動の際に
電界を一方向に印加して分極処理を駆動と同時に行うの
で、圧電セラミックス板の接合前にあらかじめ分極処理
を行う必要がなく、または一旦処理された分極が消滅し
てもよいので、加熱硬化時に圧電セラミックス板のキュ
リー温度以上の温度に加熱することができる。
【００１８】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子に
よれば、シム材の熱膨張係数を圧電セラミックス板の熱
膨張係数に近似させたので、等方性のシム材において、
加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量の大きなバイモ
ルフ圧電素子を得ることができる。
よれば、シム材の熱膨張係数を圧電セラミックス板の熱
膨張係数に近似させたので、等方性のシム材において、
加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量の大きなバイモ
ルフ圧電素子を得ることができる。
【００１９】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
を第１方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異
なるので、異方性のシム材において、変位に関係ない方
向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係す
る方向に関してはその効果が顕著であるように変位量が
大きなバイモルフ素子を得ることができる。
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
を第１方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異
なるので、異方性のシム材において、変位に関係ない方
向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係す
る方向に関してはその効果が顕著であるように変位量が
大きなバイモルフ素子を得ることができる。
【００２０】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
が前記圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ
第１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が
圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きいので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のより大きなバイモルフ圧電素子を製造するこ
とができ、また異方性のシム材において、変位に関係な
い方向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関
係する方向に関してはその効果が顕著であるため変位量
がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができる。
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
が前記圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ
第１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が
圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きいので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のより大きなバイモルフ圧電素子を製造するこ
とができ、また異方性のシム材において、変位に関係な
い方向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関
係する方向に関してはその効果が顕著であるため変位量
がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができる。
【００２１】また、圧電セラミックス板は電界を印加す
ることにより室温での分極が可能なキューリー温度が２
０℃から１４０℃の強誘電体とし、また、Ｐｂ（Ｎｉ
1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表さ
れたものとすることにより、変位量（振幅）の大きなバ
イモルフ圧電素子を得ることができる。また、圧電セラ
ミックス板を張り合わせた後、駆動の際に電界を一方向
に印加することにより、容易に分極処理を行うことがで
きる。
ることにより室温での分極が可能なキューリー温度が２
０℃から１４０℃の強誘電体とし、また、Ｐｂ（Ｎｉ
1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表さ
れたものとすることにより、変位量（振幅）の大きなバ
イモルフ圧電素子を得ることができる。また、圧電セラ
ミックス板を張り合わせた後、駆動の際に電界を一方向
に印加することにより、容易に分極処理を行うことがで
きる。
【００２２】一方、本発明のバイモルフ圧電素子の製造
方法によれば、シム材として熱膨張係数が圧電セラミッ
クス板の熱膨張係数に近似するインバー材を用い、圧電
セラミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セ
ラミックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するの
で、圧電セラミックスの分極状態を未分極状態にでき、
かつ、等方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張
差に応じて変位量の大きなバイモルフ圧電素子を得るこ
とができる。
方法によれば、シム材として熱膨張係数が圧電セラミッ
クス板の熱膨張係数に近似するインバー材を用い、圧電
セラミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セ
ラミックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するの
で、圧電セラミックスの分極状態を未分極状態にでき、
かつ、等方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張
差に応じて変位量の大きなバイモルフ圧電素子を得るこ
とができる。
【００２３】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子の
製造方法によれば、シム材として、第１の方向における
熱膨張係数が前記第１方向に直交する第２方向における
熱膨張係数と異なる繊維強化金属材を用い、圧電セラミ
ックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミッ
クス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、圧電
セラミックスを未分極状態にでき、かつ、異方性のシム
材において、変位に関係ない方向にはその効果として阻
害の方向に働き、変位に関係する方向に関してはその効
果が顕著であるように変位量が大きなバイモルフ素子を
得ることができる。
製造方法によれば、シム材として、第１の方向における
熱膨張係数が前記第１方向に直交する第２方向における
熱膨張係数と異なる繊維強化金属材を用い、圧電セラミ
ックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミッ
クス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、圧電
セラミックスを未分極状態にでき、かつ、異方性のシム
材において、変位に関係ない方向にはその効果として阻
害の方向に働き、変位に関係する方向に関してはその効
果が顕著であるように変位量が大きなバイモルフ素子を
得ることができる。
【００２４】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子の製造方法によれば、シム材として、第１の方向に
おける熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似し、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向
における熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張
係数よりも大きい繊維強化インバー材を用い、圧電セラ
ミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミ
ックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、圧
電セラミックスを未分極状態にでき、かつ、等方性のシ
ム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量
のより大きなバイモルフ圧電素子を製造することがで
き、また異方性のシム材において、変位に関係ない方向
にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係する
方向に関してはその効果が顕著であるため変位量がさら
に大きなバイモルフ素子を得ることができる。
素子の製造方法によれば、シム材として、第１の方向に
おける熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似し、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向
における熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張
係数よりも大きい繊維強化インバー材を用い、圧電セラ
ミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミ
ックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、圧
電セラミックスを未分極状態にでき、かつ、等方性のシ
ム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量
のより大きなバイモルフ圧電素子を製造することがで
き、また異方性のシム材において、変位に関係ない方向
にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係する
方向に関してはその効果が顕著であるため変位量がさら
に大きなバイモルフ素子を得ることができる。
【００２５】また、圧電セラミックス板とシム材とを加
熱固着させる際に、圧電セラミックス板の材料に分極処
理が可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却することに
より、圧電セラミックス板を高温で分極処理する効果が
得られ、安定性のよいバイモルフ圧電素子が得られる。
熱固着させる際に、圧電セラミックス板の材料に分極処
理が可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却することに
より、圧電セラミックス板を高温で分極処理する効果が
得られ、安定性のよいバイモルフ圧電素子が得られる。
【００２６】または、圧電セラミックス板とシム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱す
ることにより、長時間駆動するうちに性能が劣化して
も、その都度特性を回復させることができる。
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱す
ることにより、長時間駆動するうちに性能が劣化して
も、その都度特性を回復させることができる。
【００２７】または、圧電セラミックス板とシム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱
し、圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能な電界
を印加しつつ、室温まで冷却することにより、圧電セラ
ミックス板を高温で分極処理する効果及び劣化した性能
を回復する効果が得られ、長期間にわたって安定して作
動するバイモルフ圧電素子が得られる。
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱
し、圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能な電界
を印加しつつ、室温まで冷却することにより、圧電セラ
ミックス板を高温で分極処理する効果及び劣化した性能
を回復する効果が得られ、長期間にわたって安定して作
動するバイモルフ圧電素子が得られる。
【００２８】
【実施例】以下に本発明のバイモルフ圧電素子及びその
製造方法の一実施例を説明する。なお、本発明のバイモ
ルフ圧電素子の基本構成は図１に示した従来例と同様
に、２枚の圧電セラミックス板１及び２と、それらの各
主面にそれぞれ被着された電極３及び６、５及び７と、
シム材４とが接着剤により接着され、積層されている。
製造方法の一実施例を説明する。なお、本発明のバイモ
ルフ圧電素子の基本構成は図１に示した従来例と同様
に、２枚の圧電セラミックス板１及び２と、それらの各
主面にそれぞれ被着された電極３及び６、５及び７と、
シム材４とが接着剤により接着され、積層されている。
【００２９】圧電セラミックス板１及び２の材料とし
て、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋
Ｃ＝１）で表され、電界を印加することにより室温での
分極処理が可能であり、かつキューリー温度が２０℃か
ら１４０℃の強誘電体である圧電セラミックスをいくつ
か用いた。これらの線膨脹率は２×１０-6／℃である。
本実施例では、特に顕著であったキュリ−温度が１２０
℃のものについて記載する。これを０．２ｍｍの厚さに
研磨した後、Ｃｒ−Ａｕ蒸着を順に施し電極３及び５を
形成した。２枚の圧電セラミックス板１及び２の張合わ
せ前の時点では、分極処理は行わなかった。
て、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋
Ｃ＝１）で表され、電界を印加することにより室温での
分極処理が可能であり、かつキューリー温度が２０℃か
ら１４０℃の強誘電体である圧電セラミックスをいくつ
か用いた。これらの線膨脹率は２×１０-6／℃である。
本実施例では、特に顕著であったキュリ−温度が１２０
℃のものについて記載する。これを０．２ｍｍの厚さに
研磨した後、Ｃｒ−Ａｕ蒸着を順に施し電極３及び５を
形成した。２枚の圧電セラミックス板１及び２の張合わ
せ前の時点では、分極処理は行わなかった。
【００３０】シム材４としては、炭素繊維とインバ−板
の積層材である炭素繊維強化インバー材を用い、繊維方
向の熱膨脹率を１×１０-6／℃とした。このシム材４を
介して２枚の圧電セラミックス板を接着剤を用いて固着
させた。接着剤の硬化温度としては、それぞれ従来例で
ある室温及び１３０℃と、本発明による１８０℃の３通
りの温度を設定し、それぞれ硬化時間を２時間とした。
その後分極処理を行いバイモルフ素子を作製した。接着
剤としては、硬化温度がそれぞれ室温及び８０℃であ
り、硬化後の硬度がほぼ等しいものを用いた。バイモル
フ圧電素子の大きさとしては、４ｍｍ×２０ｍｍとし、
バイモルフ圧電素子の有効長を１５ｍｍとした。なお、
シム材４としては、低熱膨脹率のものや熱膨脹率に異方
性を持たせたものを用いた場合も同様の効果が得られる
と考えられる。
の積層材である炭素繊維強化インバー材を用い、繊維方
向の熱膨脹率を１×１０-6／℃とした。このシム材４を
介して２枚の圧電セラミックス板を接着剤を用いて固着
させた。接着剤の硬化温度としては、それぞれ従来例で
ある室温及び１３０℃と、本発明による１８０℃の３通
りの温度を設定し、それぞれ硬化時間を２時間とした。
その後分極処理を行いバイモルフ素子を作製した。接着
剤としては、硬化温度がそれぞれ室温及び８０℃であ
り、硬化後の硬度がほぼ等しいものを用いた。バイモル
フ圧電素子の大きさとしては、４ｍｍ×２０ｍｍとし、
バイモルフ圧電素子の有効長を１５ｍｍとした。なお、
シム材４としては、低熱膨脹率のものや熱膨脹率に異方
性を持たせたものを用いた場合も同様の効果が得られる
と考えられる。
【００３１】バイモルフ圧電素子の駆動時において、分
極方向のプラス側をシム側（電極６及び７が形成されて
いる側）とし、駆動の際分極方向の正の方向には３５０
Ｖまで電圧を印加し、負方向には電界を印加しないよう
に電圧を制御した。この素子について、ピーク間電圧が
７００Ｖの電圧を印加し、その際の変位振幅をレーザ式
変位計を用いて測定した。また、一定時間駆動させ、特
性が劣化したバイモルフ圧電素子を１５０℃で２時間加
熱し、冷却後再度分極し、再び変位振幅を測定した。そ
れらの振幅特性を図２に示す。
極方向のプラス側をシム側（電極６及び７が形成されて
いる側）とし、駆動の際分極方向の正の方向には３５０
Ｖまで電圧を印加し、負方向には電界を印加しないよう
に電圧を制御した。この素子について、ピーク間電圧が
７００Ｖの電圧を印加し、その際の変位振幅をレーザ式
変位計を用いて測定した。また、一定時間駆動させ、特
性が劣化したバイモルフ圧電素子を１５０℃で２時間加
熱し、冷却後再度分極し、再び変位振幅を測定した。そ
れらの振幅特性を図２に示す。
【００３２】図２において、曲線Ａは、接着剤を室温で
硬化させた従来のバイモルフ圧電素子の、駆動時間１０
００時間経過後における印加電圧と振幅の関係を示す。
曲線Ｂは、接着剤を室温で硬化させた従来のバイモルフ
圧電素子の、駆動初期状態における印加電圧と振幅の関
係を示す。曲線Ｃは、接着剤を室温で硬化させた従来の
バイモルフ圧電素子を１０００時間駆動させ、特性が劣
化したものを１５０℃で２時間加熱し、冷却後再度分極
た後における印加電圧と振幅の関係を示す。曲線Ｄは、
接着剤を１８０℃で硬化させた本発明のバイモルフ圧電
素子の、駆動時間１０００時間経過後における印加電圧
と振幅の関係を示す。曲線Ｅは、接着剤を１３０℃で硬
化させた従来のバイモルフ圧電素子の、駆動初期状態に
おける印加電圧と振幅の関係を示す。曲線Ｆは、接着剤
を１８０℃で硬化させた本発明のバイモルフ圧電素子
の、駆動初期状態における印加電圧と振幅の関係を示
す。曲線Ｇは、接着剤を１８０℃で硬化させた本発明の
バイモルフ圧電素子を１０００時間駆動させ、特性が劣
化したものを１５０℃で２時間加熱し、冷却後再度分極
た後における印加電圧と振幅の関係を示す。
硬化させた従来のバイモルフ圧電素子の、駆動時間１０
００時間経過後における印加電圧と振幅の関係を示す。
曲線Ｂは、接着剤を室温で硬化させた従来のバイモルフ
圧電素子の、駆動初期状態における印加電圧と振幅の関
係を示す。曲線Ｃは、接着剤を室温で硬化させた従来の
バイモルフ圧電素子を１０００時間駆動させ、特性が劣
化したものを１５０℃で２時間加熱し、冷却後再度分極
た後における印加電圧と振幅の関係を示す。曲線Ｄは、
接着剤を１８０℃で硬化させた本発明のバイモルフ圧電
素子の、駆動時間１０００時間経過後における印加電圧
と振幅の関係を示す。曲線Ｅは、接着剤を１３０℃で硬
化させた従来のバイモルフ圧電素子の、駆動初期状態に
おける印加電圧と振幅の関係を示す。曲線Ｆは、接着剤
を１８０℃で硬化させた本発明のバイモルフ圧電素子
の、駆動初期状態における印加電圧と振幅の関係を示
す。曲線Ｇは、接着剤を１８０℃で硬化させた本発明の
バイモルフ圧電素子を１０００時間駆動させ、特性が劣
化したものを１５０℃で２時間加熱し、冷却後再度分極
た後における印加電圧と振幅の関係を示す。
【００３３】図２から明らかなように、本発明によるバ
イモルフ圧電素子は、従来の硬化温度の素子と比べ、素
子の振幅特性に関して顕著な向上が見られた。
イモルフ圧電素子は、従来の硬化温度の素子と比べ、素
子の振幅特性に関して顕著な向上が見られた。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明のバイモルフ圧電
素子によれば、圧電セラミックス板として電界を印加す
ることにより室温での分極処理が可能なキューリー温度
が２０℃から１４０℃の強誘電体を用い、駆動前に電界
を一方向に印加して分極処理を行うので、圧電セラミッ
クス板の接合前にあらかじめ分極処理を行う必要がな
く、または一旦処理された分極が消滅してもよいので、
加熱硬化時に圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱することができる。その結果、圧電セラミッ
クス板に働く引っ張り応力が小さくなり、分極状態の変
化が妨げられ、圧電定数が大きく維持され、変位振幅が
大きいバイモルフ圧電素子が得られる。
素子によれば、圧電セラミックス板として電界を印加す
ることにより室温での分極処理が可能なキューリー温度
が２０℃から１４０℃の強誘電体を用い、駆動前に電界
を一方向に印加して分極処理を行うので、圧電セラミッ
クス板の接合前にあらかじめ分極処理を行う必要がな
く、または一旦処理された分極が消滅してもよいので、
加熱硬化時に圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱することができる。その結果、圧電セラミッ
クス板に働く引っ張り応力が小さくなり、分極状態の変
化が妨げられ、圧電定数が大きく維持され、変位振幅が
大きいバイモルフ圧電素子が得られる。
【００３５】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子に
よれば、シム材の熱膨張係数を圧電セラミックス板の熱
膨張係数に近似させたので、等方性のシム材において、
加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量の大きなバイモ
ルフ圧電素子を得ることができる。
よれば、シム材の熱膨張係数を圧電セラミックス板の熱
膨張係数に近似させたので、等方性のシム材において、
加熱硬化の際の熱膨張差に応じて変位量の大きなバイモ
ルフ圧電素子を得ることができる。
【００３６】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
を第１方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異
なるので、異方性のシム材において、変位に関係ない方
向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係す
る方向に関してはその効果が顕著であるように変位量が
大きなバイモルフ素子を得ることができる。
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
を第１方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異
なるので、異方性のシム材において、変位に関係ない方
向にはその効果として阻害の方向に働き、変位に関係す
る方向に関してはその効果が顕著であるように変位量が
大きなバイモルフ素子を得ることができる。
【００３７】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
が前記圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ
第１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が
圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きいので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のよりも大きなバイモルフ圧電素子を製造する
ことができ、また異方性のシム材において、変位に関係
ない方向にはその効果として阻害する方向に働き、変位
に関係する方向に関してはその効果が顕著であるため変
位量がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができ
る。
素子によれば、シム材の第１の方向における熱膨張係数
が前記圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ
第１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が
圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きいので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のよりも大きなバイモルフ圧電素子を製造する
ことができ、また異方性のシム材において、変位に関係
ない方向にはその効果として阻害する方向に働き、変位
に関係する方向に関してはその効果が顕著であるため変
位量がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができ
る。
【００３８】また、圧電セラミックス板は電界を印加す
ることにより室温での分極が可能なキューリー温度が２
０℃から１４０℃の強誘電体とし、また、Ｐｂ（Ｎｉ
1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表さ
れたものとすることにより、変位量（振幅）の大きなバ
イモルフ圧電素子を得ることができる。また、圧電セラ
ミックス板を張り合わせた後、駆動前に電界を一方向に
印加することにより、分極処理を行うことができる。
ることにより室温での分極が可能なキューリー温度が２
０℃から１４０℃の強誘電体とし、また、Ｐｂ（Ｎｉ
1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒCＯ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表さ
れたものとすることにより、変位量（振幅）の大きなバ
イモルフ圧電素子を得ることができる。また、圧電セラ
ミックス板を張り合わせた後、駆動前に電界を一方向に
印加することにより、分極処理を行うことができる。
【００３９】一方、本発明のバイモルフ圧電素子の製造
方法によれば、シム材として熱膨張係数が圧電セラミッ
クス板の熱膨張係数に近似するインバー材を用い、圧電
セラミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セ
ラミックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するの
で、等方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差
に応じて変位量の大きなバイモルフ圧電素子を得ること
ができる。
方法によれば、シム材として熱膨張係数が圧電セラミッ
クス板の熱膨張係数に近似するインバー材を用い、圧電
セラミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セ
ラミックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するの
で、等方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差
に応じて変位量の大きなバイモルフ圧電素子を得ること
ができる。
【００４０】また、本発明の別のバイモルフ圧電素子の
製造方法によれば、シム材として、第１の方向における
熱膨張係数が前記第１方向に直交する第２方向における
熱膨張係数と異なる繊維強化金属材を用い、圧電セラミ
ックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミッ
クス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、異方
性のシム材において、変位に関係ない方向にはその効果
として阻害する方向に働き、変位に関係する方向に関し
てはその効果が顕著であるように変位量が大きなバイモ
ルフ素子を得ることができる。
製造方法によれば、シム材として、第１の方向における
熱膨張係数が前記第１方向に直交する第２方向における
熱膨張係数と異なる繊維強化金属材を用い、圧電セラミ
ックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミッ
クス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、異方
性のシム材において、変位に関係ない方向にはその効果
として阻害する方向に働き、変位に関係する方向に関し
てはその効果が顕著であるように変位量が大きなバイモ
ルフ素子を得ることができる。
【００４１】また、本発明のさらに別のバイモルフ圧電
素子の製造方法によれば、シム材として、第１の方向に
おける熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似し、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向
における熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張
係数よりも大きい繊維強化インバー材を用い、圧電セラ
ミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミ
ックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のよりも大きなバイモルフ圧電素子を製造する
ことができ、また異方性のシム材において、変位に関係
ない方向にはその効果として阻害する方向に働き、変位
に関係する方向に関してはその効果が顕著であるため変
位量がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができ
る。
素子の製造方法によれば、シム材として、第１の方向に
おける熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張係
数に近似し、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向
における熱膨張係数が前記圧電セラミックス板の熱膨張
係数よりも大きい繊維強化インバー材を用い、圧電セラ
ミックス板とシム材とを張り合わせる際に、圧電セラミ
ックス板のキュリー温度以上の温度に加熱するので、等
方性のシム材において、加熱硬化の際の熱膨張差に応じ
て変位量のよりも大きなバイモルフ圧電素子を製造する
ことができ、また異方性のシム材において、変位に関係
ない方向にはその効果として阻害する方向に働き、変位
に関係する方向に関してはその効果が顕著であるため変
位量がさらに大きなバイモルフ素子を得ることができ
る。
【００４２】また、圧電セラミックス板とシム材とを加
熱固着させる際に、圧電セラミックス板の材料に分極処
理が可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却することに
より、圧電セラミックス板を高温で分極処理する効果が
得られ、安定性のよいバイモルフ圧電素子が得られる。
熱固着させる際に、圧電セラミックス板の材料に分極処
理が可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却することに
より、圧電セラミックス板を高温で分極処理する効果が
得られ、安定性のよいバイモルフ圧電素子が得られる。
【００４３】または、圧電セラミックス板とシム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱す
ることにより、長時間駆動するうちに性能が劣化して
も、その都度特性を回復させることができる。
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱す
ることにより、長時間駆動するうちに性能が劣化して
も、その都度特性を回復させることができる。
【００４４】または、圧電セラミックス板とシム材とを
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱
し、圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能な電界
を印加しつつ、室温まで冷却することにより、圧電セラ
ミックス板を高温で分極処理する効果及び劣化した性能
を回復する効果が得られ、長期間にわたって安定して作
動するバイモルフ圧電素子が得られる。
加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、圧電セ
ラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再度加熱
し、圧電セラミックス板の材料に分極処理が可能な電界
を印加しつつ、室温まで冷却することにより、圧電セラ
ミックス板を高温で分極処理する効果及び劣化した性能
を回復する効果が得られ、長期間にわたって安定して作
動するバイモルフ圧電素子が得られる。
【図１】一般的なバイモルフ圧電素子の構成を示す断面
図
図
【図２】本発明及び従来例によるバイモルフ圧電素子の
振幅特性を示す図
振幅特性を示す図
１：圧電セラミックス板 ２：圧電セラミックス板 ３：電極 ４：シム材 ５：電極 ６：電極 ７：電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河島 俊一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 釘宮 公一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 室温において抗電界より大きい電界を印
加することにより分極処理が可能なキューリー温度が２
０℃から１４０℃の圧電セラミックス板を張り合わせた
後、駆動前に電界を一方向に印加することにより分極処
理を行うバイモルフ圧電素子。 - 【請求項２】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆された
２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス
板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、
前記シム材はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板
の熱膨張係数に近似するインバー材であるバイモルフ圧
電素子。 - 【請求項３】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆された
２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス
板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、
前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１
方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊
維強化金属材であるバイモルフ圧電素子。 - 【請求項４】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆された
２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス
板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、
前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記圧電
セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第１の
方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が前記圧
電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強化イ
ンバー材であるバイモルフ圧電素子。 - 【請求項５】 前記圧電セラミックス板は抗電界より大
きい電界を印加することにより室温での分極処理が可能
なキューリー温度が２０℃から１４０℃の強誘電体であ
る請求項２から４のいずれかに記載のバイモルフ圧電素
子。 - 【請求項６】 前記圧電セラミックス板はＰｂ（Ｎｉ
1/3Ｎｂ2/3）AＴｉBＺｒ CＯ3（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）で表さ
れたものである請求項５記載のバイモルフ圧電素子。 - 【請求項７】 前記圧電セラミックス板を張り合わせた
後、駆動の際に未分極状態の各セラミックス板に電界を
一方向にのみ印加することにより駆動と同時に分極処理
を行うことを特徴とする請求項５又は６記載のバイモル
フ圧電素子。 - 【請求項８】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆された
２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス
板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、
前記シム材はその熱膨張係数が前記圧電セラミックス板
の熱膨張係数に近似するインバー材であるバイモルフ圧
電素子の製造方法であって、前記圧電セラミックス板と
前記シム材とを張り合わせる際に、圧電セラミックス板
のキュリー温度以上の温度に加熱することを特徴とする
バイモルフ圧電素子の製造方法。 - 【請求項９】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆された
２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミックス
板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備し、
前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記第１
方向に直交する第２方向における熱膨張係数と異なる繊
維強化金属材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であ
って、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合
わせる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱することを特徴とするバイモルフ圧電素子の
製造方法。 - 【請求項１０】 一方の主面にそれぞれ電極が被覆され
た２枚の圧電セラミックス板と、前記各圧電セラミック
ス板の他の主面に挟まれて固着されたシム材とを具備
し、前記シム材は第１の方向における熱膨張係数が前記
圧電セラミックス板の熱膨張係数に近似し、かつ前記第
１の方向に直交する第２の方向における熱膨張係数が前
記圧電セラミックス板の熱膨張係数よりも大きい繊維強
化インバー材であるバイモルフ圧電素子の製造方法であ
って、前記圧電セラミックス板と前記シム材とを張り合
わせる際に、圧電セラミックス板のキュリー温度以上の
温度に加熱することを特徴とするバイモルフ圧電素子の
製造方法。 - 【請求項１１】 前記圧電セラミックス板と前記シム材
とを加熱固着させる際に、前記圧電セラミックス板の材
料に分極処理が可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却
することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記
載のバイモルフ圧電素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記圧電セラミックス板と前記シム材
とを加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、前
記圧電セラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再
度加熱することを特徴とする請求項８から１０のいずれ
かに記載のバイモルフ圧電素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記圧電セラミックス板と前記シム材
とを加熱固着し、バイモルフ圧電素子を冷却した後、前
記圧電セラミックス板の圧電性が消失する温度以上に再
度加熱し、前記圧電セラミックス板の材料に分極処理が
可能な電界を印加しつつ、室温まで冷却することを特徴
とする請求項８から１０のいずれかに記載のバイモルフ
圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09656895A JP3428773B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | バイモルフ圧電素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09656895A JP3428773B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | バイモルフ圧電素子とその製造方法 |
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