JPS5840910A

JPS5840910A - バイモルフ圧電素子装置

Info

Publication number: JPS5840910A
Application number: JP13883481A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Tanuma; 千秋田沼; Hirohiko Izumi; 和泉　裕彦; Toshio Sudo; 須藤　俊夫; Shuji Suzuki; 修次鈴木
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1981-09-03
Publication date: 1983-03-10

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】本発明は１割振器を付加した／脅イモルフ圧電素子に関
する。

近時、圧電セラミック素子の応用としてパイそル、フ圧
電素子が開発されているが、このΔイモルフ圧電素子は
一対の圧電セラミック素子を積層結合してなるもので％
上記圧電セラミックー子にそれぞれ偏向電圧を印加され
て長手方向に曲げられることが知られている。

圧電セラミック素子は高誘電率の多結晶材料で形成され
、印加電圧の特性により分極された圧電特性を示す。分
極する上記材料は分極方向を有していると言われ、電圧
を印加されると特異な機械的特性を示す、た゛とえば薄
（て長い圧電セラミック素子を金属等の基板１；結合し
、この圧電セラミック素子に分極方向と同一方向の電圧
を印加すると、上記圧電セラミック素子は長手方向に対
して縮むことになる。このとき、上記基板は何ら変化し
ないので結局結合された圧電セラミック素子は基板と共
に曲がりを生ずる。この曲がりの効果を増大する手法は
、２枚の圧電セラミック素子を結合し各素子に電圧を印
加すると共に、この電圧が一方の素子の分極方向となり
、他方の素子の分極方向と逆になるようにすることであ
る。このようにして結合された一対の素子、すなわちバ
イモルフ圧電素子は単一の圧電セラミック素子よりも大
きく曲げられる、いわゆるプツシニゲル効果が達成され
る。また、上記印加電圧の極性を反転することによりｔ
配油がりを反転させることができる。

このようなバイモルフ圧電素子の応用として大きな両方
向の偏向を必要とするもの、たとえばビデオテーグレコ
ー／（ＶＴＲ）が挙げられる。Ｖ’ｒＲにおいてビデオ
テープ土の情報はテープのトラックに含まれ、そのトラ
ックに含まれた情報の最も良好な再生に対しては、ビデ
オヘッドが読み出されているトラック上で中心に位置決
めされなければならない。この位置決め。

つまりビデオヘッドとテープのトラックとの整合に前記
バイモルフ圧電素子が用いられる。

第１図はこのような用途に使用される従来のバイモルフ
圧電素子の概略構成を示す斜視図である０両生面に電極
１・、１をそれぞれ取着してなる圧電セラミック素子Ｉ
と１両生面に電極４゜５をそれぞれ取着してなる圧電セ
ラミック素子Ｉとが接着剤な介して積層されている。ま
た、上記圧電セラミック素子３．６はそれぞれの分極方
向をそろえて、すなわち並列に結合されている。かくし
て結合されたバイモルフ圧電素子はその一端、つまり前
記電極５の下面右側をＶＴＲの走査ドラム内に固定され
る。また、ビデオヘッドは上記バイモルフ圧電素子の他
端。

つまり前記電極１の上面左側或いは前記電極５の下面左
側１；固定されるものとなっている。しかして、前記電
極１，５および電極２，４がそれぞれ同一極性となるよ
うにし、各電極１，２゜４、ｊｌ？−電力供給線を接続
し、前記圧電セラミック素子Ｊ、６に所定の偏向電圧を
印加することによって％１記ビデオヘッドが前記トラッ
クに対して適切に位置決めされることＣ二なる。

ところで、前記偏向電圧としては広帯域にわたる周波数
の交流信号である三角波、矩形波、鋸歯状波などが用い
られる。バイモルフ圧電素子にこのような偏向電圧が印
加されると同素子は上記偏向電圧に応答すると同時に上
記偏向電圧とは異なる偏向を生じて不要振動を発生する
。

たとえば％／４イモルプ圧電素子に第２図（ａ）に示す
如き鋸歯状波が印加されるとこの素子は同図（ｂ）に示
す如く上記鋸歯状波に応じて偏向すると共に不要振動を
発生する。また、長さが２４〔鶴〕、幅７〔ｕ〕で厚み
が０．２〔鶴〕の圧電セラミック素子を２枚はり合せた
バイモルフ圧電素ｆｔΦ不要振動の周波数は約４００（
Ｈｚ）となる、このような不要振動は可能な限り除去又
は減衰させる事が好ましい、ｖｉ述のバイモルフ圧電素
子の不要振動の除去あるいは減衰の手法として／ぐイモ
ルフ圧電素子をプツト・ラノ９−・・譬ツドで挾持する
事により不要振動を制限する事が試みられている。しか
し、このようにデッド・うΔ−・／量ツドで挾持した場
合はバイモルフ圧電素子が偏向できる範囲を限定し、ノ
々イモル″フ圧電素子による動的偏向範囲を制限すると
いう欠点を有していた。つまり偏向電圧に対応したベイ
モルフ圧電素子自身の振動を除去、減衰させ１、偏向の
範囲を限定する事により忠実な応答を困難なものとして
いた。

本発明は王妃事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、Ａイモルフ圧電素子本体の偏向できる
範囲を限定することなく、不要振動の除去若しくは低減
をはかり得て、かつその駆動回路に特殊な回路を必要と
せず、安価で応答性の夷いバイモルフ圧電素子装置を提
供することにある。

まず、本発明の詳細な説明する。振動する物体の不要振
動を除去する手法として、振動体にｉｉｍ＊動体を付加
しこれを割振器として用いることが匍られている。これ
は、物体Ｍがこれを支える構造物のばれ定数Ｋにより伽
。なる周波数で不要振動をするならば、副振動体の重量
なｍ。

はね定数をｋとすると ω、冨柄こ７Ｊなる関係を満足する副振動体を付加すれば物体Ｍの不要
振動はなくなると云うものである。

本発明はこのような点に着目し、バイモルフ圧電素子本
体に制振器を取り付け、かつこの割振器のばね定数ｋを
決める素材として高分子レートを用いるようにしたもの
である。したがって、バイモルフ圧電素子の偏向範囲を
限定することなく不要振動の除去若しくは低減をはかり
得て、１紀した目的を達成することができる。

以下１本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第３図は本発明の一実施例の概略構成を示す斜視図であ
る。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、そ
の詳しい説明は省略する。

前記電極１，２，４．１および圧電セラミック素子１，
６からなるノ童イモルフ圧電素子本体の先端（振動端）
上面には、咳素子本体の長辺方向と直交する方向に板状
の高分子シート１が取着されている。そして、高分子シ
ート１の両端下面には金属重りａｍ、ａｈがそれぞれ取
着されている。なお、第３図中９は上記）４イモルフ圧
電素子本体の基端を、例えばＶＴＲのドラム内に固定す
るための支持台を示している。

ところで、前記圧電セラミック素子ＪはＰＺＴ系圧電セ
ラミック材料からなるもので、その形状は長さ２３（Ｉ
ＬＩｇ）、輻７（ｍ）、厚み０．２（Ｕ）に形成されて
いる。前記圧電セラミック素子〇は上記素子１と同様に
ＰＺＴ系圧電セラミック材料からなるもので、その形状
は長さ＝９〔鶴〕、暢７　（ｕ）、厚み０．２（ｍ）に
形成されている。また、前記高分子シート１は弗素樹脂
シートの０．７（ｗ）厚のものを長さ２８〔Ｕ３１幅３
〔ｕ〕の形状にしてなるもので、その長辺方向の中心位
置で前記電極１土に接着されている。さらに、前記重り
ａｍ、ａｈはｏ、５（ｐ）の鉛板からなるもので、高分
子シートｒの長手方向の各先端部に接着されている。

このように構成された本装置では、バイモルフ圧電素子
本体に所望の偏向電圧を印加したときに発生する不要振
動が、割振器として作用する高分子シー１１および重り
ａｍ、ｌｂにより吸収されるので、不要振動が極めて小
さくなり曳好な応答特性が得られる。例えば、偏向電圧
として第４図（ａ）に示す如き鋸歯状波（周波数６０Ｈ
Ｉ）を印加したところ、バイモルフ圧電素子本体の応答
特性は同図（ｂ）に示す如く上記鋸歯状波と略相似なも
のであった。この結果からも明らかなように、高分子シ
ート１および重り８畠、ｓｂからなる制振器を用いたこ
とにより、不要振動が著しく低減されたことが判る。ま
た、従来のデッド・ラノ肴−・ノ譬ットを用いたものの
ように偏向範囲が制限される等の不都合もなかった。

かくして１本装置によれば、バイモルフ圧電素子本体の
偏向範囲を限定することなく、不要振動を除去若しくは
低減することができ、偏向　１電圧に対する応答特性の
大幅な向上をはかり得る。しかも、高分子Ｖ−）　Ｆお
よび重り８１゜８ｂからなる制振器を用いるのみで不要
振動な除去若″しくは低減し得るので、偏向駆動回路に
特殊な回路を付加する必要がなく、構成の簡略化および
ロープスジ化をはかり得る等の効果を奏する。

なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い６例えば、前記高分子Ｖ−）の材質、形状および取付
は位置等は、バイモルフ圧電素子本体の仕様に応じて適
宜窓めればよい。

同様に％前記重りの材質や重量等も仕様に応じて適宜窓
めればよい。また、実施例ではＶ’ｆ’１用のものとし
て片持支持方式を考えたが、これに限定されないのは勿
論のことである。さらに。

マチＲに限らすＶデオディスク等の光学系を応用した装
置の偏向素子としての使用も可能である。その他１本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバイモルフ圧電素子の概略構成を示す斜
視図、第２図（ｍｌ（−は上記素子の作用を説明するた
めの図、第３囚は本発明の−実施例の概町４を示す斜視
図、第４図（−）　（ｂ）は上記実施例の作用を説明す
るための図である。１．２，４．５・・・電極、３，６・・・圧電セラ建ツ
ク素子、７・・・高分子シー）、＃ａ、＃ｂ・・・重シ
、９・・・支持台。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦才３才１図津２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　複数の圧電セラミック素子を積層結合してな
るバイモルフ圧電素子本体と、このノ櫂イモルフ圧電素
子本体の振動部に取着された高分子シートおよび該シー
トの端部に取着された重りからなる割振器とを具備して
なることを特徴トスるバイモルフ圧電素子装置。
（２）前記高分子シートは前記バイモルフ圧電素子本体
の振動端に該圧電素子本体の長辺方向と直交する方向に
沿って取着されたもので。前記重りは上記高分子Ｖ−）の両端にそれぞれ取着され
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のバイモルフ圧電素子装置。
（３）前記高分子レートは、弗素樹脂からなるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイモ
ルフ圧電素子装置。