JPS6372172A

JPS6372172A - 薄板状電歪積層体

Info

Publication number: JPS6372172A
Application number: JP62056158A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sugihara; 杉原　勝博; Tsutomu Kadooka; 勉角岡; Takeaki Kinoshita; 木下　丈朗; Kazuyoshi Nakao; 中尾　和由
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1988-04-01

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、電圧印加により一方向に湾曲し、ドツトプリ
ンター、パーツフィーダー、レーザー光線の偏光ミラー
等種々の駆動源として利用される電歪駆動体に適用する
ための電歪積層体に関する。

〈従来技術〉電歪素子を一枚又は二枚使用し、その上下面に形成した
電極層に電圧を印加して、その自由端に湾曲作動を生じ
させる電歪駆動体は、ユニモルフ又はバイモルフと呼称
され、公知である。

かかる電歪駆動体は、片持支持または両端支持形式で使
用されるが、電歪素子の分極方向によっては、その変位
量が大きく異なることが見出されている。

すなわち、厚み方向に分極した電歪素子を使用する電歪
駆動体にあって、片持支持の場合、その自由端の変位量
δは、自由長文、総厚みｔ、印加電圧Ｖ、圧電定数ｄ３
１としたとき、 δ＝％（文／ｌ）２・■・ｄ　３１で表される。

また、長さ方向に分極した電歪素子を使用した電歪駆動
体の変位量は、前式において、圧電定数ｄ　３１を圧電
定数ｄ３３に変更すればよく、８−’４４　（１／ｌ）
２＊Ｖ＊　ｄｚｚで表される。

ところでこの圧電定数ｄ　３３は、圧電定数ｄ　：ｌ＋
の２〜３倍の値を有する。このことから長さ方向に分極
し九電歪素子を使用した方が変位量の大きい電歪駆動体
を得ることができることが理解される。

そこで圧電定数ｄ　３３のモードを利用して、振巾を大
きくしたものとして、特開昭８１−２３７８号に開示さ
れているように、一対の端子を対向状に配設し、それら
の端子から交互差違い状に内部電極を突出するようにし
てすだれ状電極を構成し、その電極のスリット内に複合
圧電材料を充填するようにし、内部電極間の各圧電層に
、該電極から並列的に電圧印加し、その伸縮方向と、分
極方向とを一致させるようにしたものが提案された。

〈発明が解決しようとする問題点〉ところで、前記従来構成のものは、複雑な構成のすだれ
状電極をエツチング等の手段で形成し、かつ圧電材料の
埋込み作業を要し、生産性が悪いという欠点があった。

本発明は前記従来構成の欠点を除去し、製造が容易な薄
板状電歪積層体の提供を目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉本発明は、圧電ｍ器基材内に、該基材を横断し、かつ基
材の一側面と他側面とに交互に一端が露出する複数の内
部電極が配設され、さらに該基材と、内部電極とが一体
焼成されてなる薄板状矩形基板と、該薄板状矩形基板の両側面に形成した外部電極とからな
り、前記隣接する内部電極間の電歪層は交互に異った方向へ
分極処理されていることを特徴とするものである。

く作用〉この電歪積層体の外部電極層に交番電圧を印加すると、
各電歪層は、圧電定数ｄ　ｆｆ：ｌに基いて積層方向へ
伸縮変位する。そして、その自由端（周辺保持の場合に
は中央部）で、各電歪層の歪量が重畳し、大きな歪を生
じる。

この電歪積層体は、例えばセラミック等の湾動板の一面
に貼着することにより電歪駆動体を構成することができ
、この湾動板により電歪積層体の伸縮が一面側で阻害さ
れ、伸縮作動が湾曲作動に変換される。そしてその自由
端で最大変位を生ずることとなる。

また、一方が他方に対して湾動板となる二枚の電歪積層
体を絶縁層を介して貼着した場合には、−面の電歪素子
の伸張時には他面の電歪ａ屠体が収縮するような電気接
続を施すことにより、同じく、その湾曲に伴って、自由
端で最大変位を生ずることとなる。

〈実施例〉第１図について本発明の一実施例を説明する。

３は、矩形状セラミック板２上に、同形の薄板状電歪積
層体１を貼着してなるユニモルフ構造の電歪駆動体を示
す、ここでこの薄板状電歪積層体１は、薄板状矩形基板
４の両側面に外部電極７ａ、７ｂを配設してなるもので
ある。

前記薄板状矩形基板４は、チタン酸ジルコン酸鉛等から
なる矩形状圧電磁器基材５を横断して複数の内部電極６
ａ、６ｂを該基材５の一側面と他側面とに交互に一端が
露出するように配設してなり、基材５と内部電極６ａ、
６ｂとは一体焼成される。

この内部電極６ａ、６ｂは、圧電磁器基材５と一体焼成
することが可能な材料が選ばれ、焼成温度よりも融点が
高い銀−パラジウム合金、モリブデン、マンガン、白金
等が供され得る。

そして、矩形基板４の両側面に外部電極７ａ。

７ｂを配設することにより、内部電極６ａの露出端が外
部電極７ａと接続され、内部電極６ｂの露出端が外部電
極７ｂと接続され、これにより、電極６ａ、７ａと、電
極６ａ、７ａとは、互いに噛み合う櫛歯状電極を形成し
、各内部電極６＆、６ｂ間に電歪層８が形成される。こ
の電歪層８は、外部電極７ａ、７ｂに直流電圧を印加す
ることにより、交互に異った方向へ分極処理されること
となる。

前記構成からなる薄板状電歪積層体ｌ及び電歪駆動体３
は次の手段により製造され名。

第一工程；　（第２図イ）チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電磁器粉末からなる複数の
生シート状の電歪層８を、一端が片方の側面に露出する
内部電極６ａと、一端が他方の側面に露出する内部電極
６ｂとを交互に介装して一方向に積み重ねることにより
積層体Ｘを形成する。この各電歪層８は内部電極６ａ、
６ｂの無い部分で相互に連続して矩形状圧電磁器基材５
を構成することとなる。内部電極６ａ、６ｂは上述の一
体焼成が可能な材料が適用される。

第二工程：　（第２図口）前記積層体Ｘを、その積層方向に沿ってスライスし、薄
板状積層体ｙを形成する。

第三工程；　（第２図へ）薄板状積層体ｙを焼成する。このとき、各内部電極６ａ
、６ｂは、焼成温度よりも融点が高い銀−パラジウム合
金等の材料を選んであるから溶融せず、該焼成を可能と
している。

第四工程；　（第２図二）薄板状積層体ｙの上下面を研磨す：る。

第五工程；　（第２図ホ）薄板状積層体ｙの両側端面に外部電極７ａ、７ｂを塗布
し、必要に応じて加熱硬化または加熱焼付けを施す。

第六工程；　（第２図へ）外部電極７ａ、７ｂに直流電圧を印加し、各電歪層８を
夫々分極する。而て、薄板状電歪積層体１が構成される
。

第七工程；　（第２図ト）前記薄板状電歪ａＭ体１を洗浄して後、セラミック板２
に接着剤により面接合する。

茶人工程；　（第２図チ）リード線９ａ、９ｂを外部電極７ａ、７ｂに半田付する
。

前記製造工程にあって第五工程で薄板状積層体ｙの両側
端面に外部電極７ａ、７ｂを塗布するようにしているが
、積層体Ｘの両側面にあらかじめ、導電層を形成し、第
二工程の薄板状積層体ｙの切断形成とともに、該積層体
ｙの両側に外部電極７ａ、７ｂが配設されるようにして
もよい。

また、第二工程のスライスは積層体Ｘの焼結後にダイヤ
モンドカッター等の工具により施すようにしてもよい、
　　− さらにまた、第四工程の研磨は第五工程の外部電極７ａ
、７ｂの形成後または第六工程の分極後でもよい。

前記工程により製造された電歪駆動体３は、第３図イ１
口のように、一端を取付部１０に保持し、リード線９ａ
、９ｂにスイッチング機構を介して直流電源を接続する
。そして、その電圧印加に伴い、自由端に湾曲変位を生
ずる。

前記電歪駆動体３を自由長１２．５ｍｍ　、薄板状電歪
積層体１の厚みｔ−Ｑ、８５ｍ層、セラミック板２の厚
みヲ０．２５ｍｍ　、　ｉａ　ＪＥ　０．９ｓ＋ｓ　ノ
形状トシ、これにＷ圧印加を、３０秒間で０マから３０
０Ｖまで昇圧し、この電圧レベルを１秒持続し、さらに
３０秒間でＯｖに減圧するスケジュールで施した。そし
て、この電圧に対する変位量を測定した結果、第４図の
ように、３００ｖの最大電圧時で約８Ｑｐｍの変位量と
なった。

前記構成にあって、セラミック板２に換えて金属板を適
用するようにしてもよい、この場合には、薄板状電歪積
層体１との間に接着剤層等の絶縁層を介装する必要があ
る。

また第５図のように、二枚の薄板状電歪積層体ｌａ、ｌ
ｂを用いて、これを接着剤、絶縁板等の絶縁層１１．金
属基板１２を介して面接合し、上下の薄板状電歪積層体
１ａ、ｌｂの伸張及び収縮タイミングが異なる回路構成
を適用することによりバイモルフ型の電歪駆動体１０が
構成される。

そして、該構成の電歪駆動体１０も、従来構成に比して
大きな変位を達成し得るものである。

前記各電歪駆動体３．１０は、ドツトプリンター、パー
ツフィーダー、レーザー光線の偏光ミラー、ＶＴＲの磁
気ヘッド、微動制御装置等、大きなトルクの要する駆動
源として用いられる。

〈発明の効果〉本発明は、上述のように、圧電定数ｄ３３のモードによ
り伸縮する薄板状電歪ａ屠体ｌを、基材５と内部電極６
ａ、６ｂとを一体焼成して薄板状矩形基板を形成し、こ
れに外部電極７ａ、７ｂを配設して構成したものである
から、すだれ状電極を形成し、これに圧電材料を埋込ん
でなるものと異なり、製造が容易で量産に向く等の優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄板状電歪積層体ｌを適用したユニモ
ルフ型電歪駆動体３の斜視図、第２図イ〜チは電歪駆動
体３の製造工程の一例を示す説明図、第３図イ９口は電
歪駆動体３の作動を示す側面図、第４図は電歪駆動体３
の特性図、第５図は本発明の薄板状電歪積層体１を適用
したバイモルフ型電歪駆動体１０の一部切欠斜視図であ
る。１；電歪積層体　２；セラミック板　３；電歪部シ体　
５；圧電磁器基材　６ａ、６ｂ；内部電極　７ａ、７ｂ
；外部電極　８；電歪層　１０：電歪駆動体出願人　　　　　日本特殊陶業株式会社第１図ｂ第　３図第４図電圧（Ｖ）第５図手続補正書（方式）１、事件の表示　　特願昭６２−５６１５８号２、発明
の名称　薄板状電歪積層体３、補正をする者事件との関係　　出　願　人住所　名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号名称　（４５
４）　日本特殊陶業株式会社代表者　鈴　木　亭　− ４、代理人　〒４６０住所　名古屋市中区千代田３丁目１１番１１号「第２図
イ〜チは」とあるを、「第２図は」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】　圧電磁器基材内に、該基材を横断し、かつ基材の一側
面と他側面とに交互に一端が露出する複数の内部電極が
配設され、さらに該基材と、内部電極とが一体焼成され
てなる薄板状矩形基板と、該薄板状矩形基板の両側面に
形成した外部電極とからなり、前記隣接する内部電極間の電歪層は交互に異った方向へ
分極処理されていることを特徴とする薄板状電歪積層体。