JP2000308373A - 積層型圧電素子および圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線変位に対する角度変位を大きくすること
ができる積層型圧電素子および圧電アクチュエータを得
ること。 【解決手段】 積層型圧電素子１１は、電極が形成され
た薄板状の圧電素子が複数枚、積層構成された圧電素子
体に対して、長手中央に厚さ方向に幅Ｗ₁の素子分離溝
１１ａが形成されている。この素子分離溝１１ａは、積
層構造体を第１の圧電素子部１１ｂと第２の圧電素子部
１１ｃとに分離するための溝である。第１の圧電素子部
１１ｂおよび第２の圧電素子部１１ｃにそれぞれ電圧を
印加することにより直線変位がそれぞれ生じるが、素子
分離溝１１ａの幅Ｗ₁が小さいことから、第１の圧電素
子部１１ｂの表面と第２の圧電素子部１１ｃの表面とを
結ぶ線分に大きな角度変位が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ装置、光通信機器等における光学系
（反射鏡）、光検出系（光センサ、光ダイオード）、発
光系（レーザダイオード）の角度調整等に用いて好適な
積層型圧電素子および圧電アクチュエータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電極が形成された薄板状の圧
電素子が複数枚、積層構成された積層型圧電素子を駆動
源とした圧電アクチュエータが用いられている。上記積
層型圧電素子は厚み方向に電圧が印加されることで、印
加電圧の極性に応じて伸張または収縮するという特性を
有している。また、圧電アクチュエータは、積層型圧電
素子の直線変位を例えば角度変位に変換する機構を備え
ている。ここで、図５を参照して従来の圧電アクチュエ
ータについて説明する。

【０００３】図５において、変位部１は、積層型の圧電
素子２、圧電素子３および変位調整部４を介して固定部
５に支持されており、固定部５に対して角度変位が生じ
るように構成されている。圧電素子２および圧電素子３
は印加電圧に応じて収縮するという性質を備えており、
変位調整部４を挟んで、変位部１と固定部５との間にそ
れぞれ介挿されている。また、圧電素子２は、一端部が
ヒンジ６ａを介して変位部１の面１ｂに接続されてお
り、他端部がヒンジ６ｂを介して固定部５の面５ｂに接
続されている。同様にして、圧電素子３は、一端部がヒ
ンジ７ａを介して面１ｂに接続されており、他端部がヒ
ンジ７ｂを介して面５ｂに接続されている。

【０００４】変位調整部４は、両端部にヒンジ部４ａお
よびヒンジ部４ｂが形成されており、圧電素子２と圧電
素子３との間に位置するようにして、変位部１と固定部
５との間に介挿されている。この変位調整部４の剛性
は、一方の圧電素子３のみに電圧を印加したとき、他方
の圧電素子２のヒンジ６ａおよびヒンジ６ｂを支点にし
て、変位部１の面１ａ、１ｂと、固定部５の面５ａ、５
ｂとの間に角度変位が生じるように設定されている。

【０００５】上記構成において、例えば圧電素子３に電
圧が印加されると、圧電素子３に直線変位が生じること
で、圧電素子２のヒンジ６ａ、ヒンジ６ｂを支点とし
て、変位部１に角度変位が生じる。つまり、従来の圧電
アクチュエータにおいては、直線変位が角度変位に変換
されているのである。なお、上述した圧電アクチュエー
タの詳細については、特開平５−３０４３２３号公報を
参照されたい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧電
アクチュエータにおいては、圧電素子の直線変位が、で
きるだけ大きな角度変位に変換されることが望ましい。
かかる要請に応えるためには、直線変位を大きくする
か、または図５に示す圧電素子３と圧電素子２との間隔
を小さくすることにより、直線変位から角度変位への変
換倍率を高くする方法が考えられる。

【０００７】しかしながら、圧電素子の直線変位を大き
くする方法では、圧電素子の積層枚数を増やすなどしな
ければならないため、大型化してしまい小型化が要請さ
れている装置の使用には適さない。一方、図５に示す圧
電素子３と圧電素子２との間隔を小さくする方法では、
圧電素子２と圧電素子３との間に変位調整部４が位置し
ているという物理的な制約を受けることから、圧電素子
２と圧電素子３との間隔を小さくすることができず、角
度変位を大きくするのにも限界がある。本発明はこのよ
うな背景の下になされたもので、直線変位に対する角度
変位を大きくすることができる積層型圧電素子および圧
電アクチュエータを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１にかかる発明は、電極が形成された薄板状
の圧電素子が複数枚、積層された構造をなし、断面凹形
状になるように厚さ方向に幅小の溝（図１の素子分離溝
１１ａに相当）が形成され、前記溝を挟んで第１の圧電
素子部（図１の第１の圧電素子部１１ｂに相当）および
第２の圧電素子部（図１の第２の圧電素子部１１ｃに相
当）を有している。

【０００９】この請求項１にかかる発明によれば、例え
ば、第１の圧電素子部（図１の第１の圧電素子部１１ｂ
に相当）にプラスの直線変位が生じるような電圧を印加
するとともに、第２の圧電素子部（図１の第２の圧電素
子部１１ｃに相当）にマイナスの直線変位が生じるよう
な電圧を印加すると、第１の圧電素子部の表面と第２の
圧電素子部との表面とを結ぶ線分に角度変位（傾き）が
発生する。この角度変位は、第１の圧電素子と第２の圧
電素子との間隔が小さいほど大きくなる。従って、請求
項１にかかる発明によれば、溝（図１の素子分離溝１１
ａに相当）を形成する構成としたことにより、第１の圧
電素子部と第２の圧電素子部との間隔を、従来のものに
比較して小さくすることが容易となるため、直線変位か
らより大きな角度変位が得られる。

【００１０】また、請求項２にかかる発明は、電極が形
成された薄板状の圧電素子が複数枚、積層された構造を
なし、断面凹形状になるように厚さ方向に幅小の溝（図
２および図４の素子分離溝１１ａに相当）が形成され、
前記溝を挟んで第１の圧電素子部（図２および図４の第
１の圧電素子部１１ｂに相当）および第２の圧電素子部
（図２および図４の第２の圧電素子部１１ｃに相当）を
有している積層型圧電素子（図２および図４の積層型圧
電素子１１に相当）と、被角度変位対象（図２および図
４の反射鏡１５に相当）と前記第１の圧電素子部および
前記第２の圧電素子部との間に介挿されており、前記第
１の圧電素子部および第２の圧電素子部の各直線変位を
角度変位に変換する変位変換機構（図２の変位変換機構
１４および図４の変位変換／拡大機構３１に相当）とを
備えている。

【００１１】この請求項２にかかる発明によれば、例え
ば、第１の圧電素子部（図２および図４の第１の圧電素
子部１１ｂに相当）にマイナスの直線変位が生じるよう
な電圧を印加するとともに、第２の圧電素子部（図２お
よび図４の第２の圧電素子部１１ｃに相当）にプラスの
直線変位が生じるような電圧を印加すると、第１の圧電
素子部の表面と第２の圧電素子部との表面とを結ぶ線分
に角度変位（傾き）が発生する。すなわち、変位変換機
構（図２の変位変換機構１４および図４の変位変換／拡
大機構３１に相当）により上記直線変位が角度変位に変
換されることで、被角度変位対象（図２および図４の反
射鏡１５に相当）の角度調整が可能となる。ここで、被
角度変位対象に生じる角度変位は溝の形成により第１の
圧電素子部と第２の圧電素子部との間隔を小さくするこ
とが可能となるため、従来のものに比して大きい。

【００１２】また、請求項３にかかる発明は、請求項２
に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記変位変換機
構（図２の変位変換機構１４に相当）は、前記被角度変
位対象（図２の反射鏡１５に相当）を支持する支持部
（図２の支持部１４ｅに相当）と、前記支持部と前記第
１の圧電素子部との間を連結し、変位末端において前記
支持部と連結するヒンジ部（図２の第１のヒンジ部１４
ｂに相当）を有する第１の連結部（図２の第１の連結部
１４ａに相当）と、前記第１の連結部に対して幅小の間
隙をもって対称配置されかつ前記支持部と前記第２の圧
電素子部との間を連結し、変位末端において前記支持部
と連結するヒンジ部（図２の第２のヒンジ部１４ｄに相
当）を有する第２の連結部（図２の第２の連結部１４ｃ
に相当）とを備えることを特徴とする。

【００１３】この請求項３にかかる発明によれば、例え
ば、第１の圧電素子部（図２の第１の圧電素子部１１ｂ
に相当）にマイナスの直線変位が生じるような電圧を印
加するとともに、第２の圧電素子部（図２の第２の圧電
素子部１１ｃに相当）にプラスの直線変位が生じるよう
な電圧を印加すると、第１の圧電素子部の表面と第２の
圧電素子部との表面とを結ぶ線分に角度変位（傾き）が
発生する。すなわち、第１の連結部（図２の第１の連結
部１４ａに相当）と第２の連結部（図２の第２の連結部
１４ｃに相当）との間に変位が生じ、これにより各ヒン
ジ部を介して支持部（図２の支持部１４ｅに相当）言い
換えれば被変位対象（図２の反射鏡１５に相当）に角度
変位が生じる。ここで、上記被角度変位対象に生じる角
度変位は、第１の連結部と第２の連結部との間隔を小さ
くしているため、従来のものに比較して大きい。

【００１４】また、請求項４にかかる発明は、請求項２
に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記変位変換機
構（図４の変位変換／拡大機構３１に相当）は、前記被
角度変位対象（図４の反射鏡１５に相当）を支持する支
持部（図４の支持部３１ｓに相当）と、前記支持部と前
記第１の圧電素子部（図４の第１の圧電素子部１１ｂに
相当）との間を連結し、変位末端において前記支持部を
連結するヒンジ部（図４のヒンジ部３１ｈに相当）を有
し、前記第１の圧電素子部の変位をてこの原理により拡
大する第１の変位拡大部（図４の第１の直線変位拡大部
３１ｅおよび変位変換／拡大部３１ｇに相当）と、前記
第１の変位拡大部に対して幅小の間隙をもって対称配置
され、前記支持部と前記第２の圧電素子部（図４の第２
の圧電素子部１１ｃに相当）との間を連結しかつ変位末
端において支持部を連結するヒンジ部（図４のヒンジ部
３１ｐに相当）を有し、前記第２の圧電素子部の変位を
てこの原理により拡大する第２の変位拡大部（図４の第
２の直線変位拡大部３１ｍおよび第２の変位変換／拡大
部３１ｏに相当）とを備えることを特徴とする。

【００１５】この請求項４にかかる発明によれば、例え
ば、第１の圧電素子部（図４の第１の圧電素子部１１ｂ
に相当）にプラスの直線変位が生じるような電圧を印加
するとともに、第２の圧電素子部（図４の第２の圧電素
子部１１ｃに相当）にマイナスの直線変位が生じるよう
な電圧を印加すると、第１の圧電素子部および第２の圧
電素子部の各直線変位が、第１の変位拡大部および第２
の変位拡大部により、それぞれてこの原理により拡大さ
れ、それぞれのヒンジ部を介して角度変位に変換され
る。ここで、上記被角度変位対象に生じる角度変位は、
第１および第２の変位拡大部により直線変位が拡大され
ており、かつ第１の変位拡大部と第２の変位拡大部との
間隔を小さくしているため、飛躍的に増大される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にか
かる圧電アクチュエータの実施の形態１、２について詳
述する。

【００１７】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１による積層型圧電素子１１の構成を示す斜視図で
ある。この図において、積層型圧電素子１１は、電極が
形成された薄板状の圧電素子が複数枚、積層構成されて
なり、印加電圧に応じて厚み方向に直線変位が生じる。
この積層型圧電素子１１は、略直方体形状の圧電素子体
に対して、長手中央に厚さ方向に幅Ｗ１の素子分離溝１
１ａが形成されており、断面略凹形状とされている。こ
の素子分離溝１１ａは、積層構造体を第１の圧電素子部
１１ｂと第２の圧電素子部１１ｃとに分離するための溝
である。上記第１の圧電素子部１１ｂと第２の圧電素子
部１１ｃとは、連結部１１ｄを介して下部において連結
されている。

【００１８】第１の電極１２Ａおよび第１の電極１２Ｂ
は、第１の圧電素子部１１ｂの両側面に対向するように
して形成されており、第１の圧電素子部１１ｂを駆動す
るための電圧が印加される。一方、第２の電極１３Ａお
よび第２の電極１３Ｂは、第２の圧電素子部１１ｃの両
側面に対向するようにして形成されており、第２の圧電
素子部１１ｃを駆動するための電圧が印加される。この
ように、積層型圧電素子１１においては、第１の電極１
２Ａおよび１２Ｂと、第２の電極１３Ａおよび１３Ｂと
をそれぞれ独立させた構成としているので、第１の圧電
素子部１１ｂと第２の圧電素子部１１ｃとはそれぞれ独
立して駆動制御を可能にしている。

【００１９】図２は、上述した積層型圧電素子１１を用
いた圧電アクチュエータ１０の構成を示す側面図であ
る。なお、図２においては、理解を容易にするため第１
の電極１２Ａおよび第２の電極１３Ａの図示が省略され
ている。変位変換機構１４は、積層型圧電素子１１によ
る直線変位を角度変位に変換するための機構であり、第
１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧電素子部１１ｃに
取り付けられている。すなわち、変位変換機構１４にお
いて、第１の連結部１４ａおよび第２の連結部１４ｃ
は、間隙１４ｆを隔てて対称配置されており、それぞれ
の下端部が第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧電素
子部１１ｃにそれぞれ垂設されている。

【００２０】また、第１の連結部１４ａおよび第２の連
結部１４ｃは、他の部分より幅小の第１のヒンジ部１４
ｂおよび第２のヒンジ部１４ｄが同図上方向に延びるよ
うにして形成されており、反射鏡１５を支持する支持部
１４ｅと第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧電素子
部１１ｃとを連結している。上記第１のヒンジ部１４ｂ
および第２のヒンジ部１４ｄは、支持部１４ｅに対して
角度変位を付与するためのものであり、屈曲可能とされ
ている。ここで、間隙１４ｆの幅Ｗ₂は、素子分離溝１
１ａの幅Ｗ₁より小さい。反射鏡１５は、例えば、レー
ザ光を反射させるためのものであり、圧電アクチュエー
タ１０により角度制御される。

【００２１】ここで、上述した実施の形態１による圧電
アクチュエータ１０をマルチビーム用レーザビームプリ
ンタにおける光軸調整装置に適用した場合の構成例につ
いて図３を参照して説明する。図３において、第１のレ
ーザ発振器１６₁は、第１のレーザ光Ｌ₁を発生するレー
ザ発振部と、この第１のレーザ光Ｌ₁を平行光に変換す
るコリメート光学系とを備えている。反射鏡１５は、上
記第１のレーザ光Ｌ₁を反射させることでハーフミラー
１７へ導き、この第１のレーザ光Ｌ₁の反射角度は、圧
電アクチュエータ１０により制御される。

【００２２】第２のレーザ発振器１６₂は、第１のレー
ザ発振器１６₁に併設されており、第１のレーザ発振器
１６₁と同様にして、第２のレーザ光Ｌ₂を発生するレー
ザ発振部と、該第２のレーザ光Ｌ₂を平行光に変換する
コリメート光学系とから構成されている。この第２のレ
ーザ光Ｌ₂は、ハーフミラー１７に導かれる。このハー
フミラー１７は、入射される光の反射光強度と透過光強
度とが等しくなるような光学デバイスであり、反射鏡１
５により反射された第１のレーザ光Ｌ₁を透過光として
ポリゴンスキャナ１８へ導くとともに、第２のレーザ光
Ｌ₂を反射光としてポリゴンスキャナ１８へ導く。

【００２３】ポリゴンスキャナ１８は、多面体柱の側面
が多数毎のミラーで囲まれた構成をしており、回転駆動
される。第１のレーザ光Ｌ₁および第２のレーザ光Ｌ
₂は、ポリゴンスキャナ１８の回転により、結像面２０
の主走査方向に振られるのである。ｆθレンズ１９は、
ポリゴンスキャナ１８と結像面２０との間に介挿されて
おり、像高が入射傾角に比例するレンズであり、結像面
２０上に結像された像をポリゴンスキャナ１８の回転角
に比例させて走査するためのものである。原点検出素子
２１は、結像における原点を検出する素子である。光軸
誤差検出素子２２は、結像面２０において第１のレーザ
光Ｌ₁の光軸に対する第２のレーザ光Ｌ₂の光軸の光軸誤
差ｄを検出する素子である。

【００２４】上記構成において、第１のレーザ発振器１
６₁および第２のレーザ発振器１６₂からぞれぞれ第１の
レーザ光Ｌ₁および第２のレーザ光Ｌ₂が照射されると、
第１のレーザ光Ｌ₁は、反射鏡１５により所定の反射角
度をもってハーフミラー１７へ反射された後、透過光と
してポリゴンスキャナ１８へ導かれる。一方、第２のレ
ーザ光Ｌ₂は、ハーフミラー１７により反射光としてポ
リゴンスキャナ１８へ導かれる。これにより、上記第１
のレーザ光Ｌ₁および第２のレーザ光Ｌ₂は、回転してい
るポリゴンスキャナ１８により反射されることで、ｆθ
レンズ１９を介して結像面２０において主走査方向へ振
られる。

【００２５】ここで、結像面２０における第１のレーザ
光Ｌ₁の光軸と第２のレーザ光Ｌ₂の光軸とが一致するよ
うにして設計されているが、例えば、反射鏡１５の反射
角度が設計時の角度からずれてしまった場合には、光軸
誤差ｄが生じる。この光軸誤差ｄは、光軸誤差検出素子
２２により検出される。このように、光軸誤差ｄが検出
された場合には、圧電アクチュエータ１０により反射鏡
１５の反射角度の調整を行う必要がある。以下、この調
整方法について図２および図１を参照しつつ説明する。

【００２６】まず、角度調整においては、光軸誤差検出
素子２２からの検出結果（光軸誤差ｄ）のフィードバッ
クを受けながら、光軸誤差ｄがゼロになるように、第１
の圧電素子部１１ｂ、第２の圧電素子部１１ｃに対する
印加電圧が調整される。例えば、第１の圧電素子部１１
ｂに対してマイナスの直線変位を与えるような電圧が第
１の電極１２Ａおよび１２Ｂに印加されるとともに、第
２の圧電素子部１１ｃに対してプラスの直線変位を与え
る電圧が第２の電極１３Ａおよび１３Ｂに印加されたも
のとする。

【００２７】これにより、図２に示す第１の連結部１４
ａが同図下方へ変位するとともに、第２の連結部１４ｃ
が上方へ変位することで、第１のヒンジ部１４ｂおよび
第２のヒンジ部１４ｄを介して、支持部１４ｅ（反射鏡
１５）に同図時計回りの角度変位が生じる。ここで、間
隙１４ｆの幅Ｗ₂（素子分離溝１１ａの幅Ｗ₁）が非常に
小さいことから、第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の
圧電素子部１１ｃの直線変位に対して十分大きな角度変
位が得られる。そして、図３に示す反射鏡１５の角度が
変位することにより、第１のレーザ光Ｌ₁と第２のレー
ザ光Ｌ₂との光軸誤差ｄが変化し、この光軸誤差ｄがゼ
ロになるように第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧
電素子部１１ｃにぞれぞれ印加される電圧が制御され
る。

【００２８】以上説明したように、上述した実施の形態
１による積層型圧電素子１１によれば、積層型圧電素子
１１に素子分離溝１１ａを形成することにより、第１の
圧電素子部１１ｂと第２の圧電素子部１１ｃとの間の幅
Ｗ₁を従来のものに比して、小さくすることが可能とな
るため、第１の圧電素子部１１ｂ、第２の圧電素子部１
１ｃのそれぞれの直線変位から、より大きな角度変位を
得ることができる。さらに、上記積層型圧電素子１１を
用いた圧電アクチュエータ１０によれば、積層型圧電素
子１１に幅小の素子分離溝１１ａを形成し、かつ変位変
換機構１４を設けた構成としたので、第１のヒンジ部１
４ｂと第２のヒンジ部１４ｄとの間隙１４ｆの幅Ｗ₂を
さらに幅小とすることが可能となるため、直線変位に対
してより大きな角度変位を得ることができる。

【００２９】さらに、上述した実施の形態１による圧電
アクチュエータ１０によれば、第１の圧電素子部１１ｂ
および第２の圧電素子部１１ｃにそれぞれ第１の電極１
２Ａ、１２Ｂおよび第２の電極１３Ａ、１３Ｂを設けた
構成としたので、電源制御を独立して行うことができ
る。

【００３０】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２による圧電アクチュエータ３０の構成を示す側面図
である。この図において図２の各部に対応する部分には
同一の符号を付けその説明を省略する。図４において
は、図２に示す変位変換機構１４に代えて変位変換／拡
大機構３１が設けられている。この変位変換／拡大機構
３１は、積層型圧電素子１１の直線変位を角度変位に変
換する際の変換倍率を高くするための機構である。変位
変換／拡大機構３１において、基部３１ａは、穴３１ｂ
に収容された積層型圧電素子１１を支持している。

【００３１】支持部３１ｃおよび支持部３１ｋは、基部
３１ａの両角部に、垂設されるようにして、ヒンジ部３
１ｄおよびヒンジ部３１ｌを介してそれぞれ形成されて
いる。第１の直線変位拡大部３１ｅおよび第２の直線変
位拡大部３１ｍは、間隙３１ｔを隔てて対称配置されて
おり、略Ｌ字状とされている。また、第１の直線変位拡
大部３１ｅおよび第２の直線変位拡大部３１ｍは、それ
ぞれの短辺部が第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧
電素子部１１ｃにそれぞれ取り付けられているととも
に、それぞれの長辺部がヒンジ部３１ｆおよびヒンジ３
１ｎを介して基部３１ａに接続されている。これらの第
１の直線変位拡大部３１ｅおよび第２の直線変位拡大部
３１ｍは、第１の圧電素子部１１ｂおよび第２の圧電素
子部１１ｃの直線変位を、ヒンジ部３１ｆおよびヒンジ
部３１ｎを支点としたてこの原理により拡大する役目を
している。

【００３２】第１の変位変換／拡大部３１ｇおよび第２
の変位変換／拡大部３１ｏは、他の部分より幅小のヒン
ジ部３１ｈおよびヒンジ部３１ｐが同図上方向に延びる
ようにしてそれぞれ形成されている。これらの第１の変
位変換／拡大部３１ｇおよび第２の変位変換／拡大部３
１ｏは、第１の直線変位拡大部３１ｅおよび第２の直線
変位拡大部３１ｍの上方であって、かつ、幅Ｗ₂（＜幅
Ｗ₁）の間隙３１ｕを隔てて対称配置されている。

【００３３】また、第１の変位変換／拡大部３１ｇの端
部は、ヒンジ部３１ｉを介して第１の直線変位拡大部３
１ｅに接続されており、さらにヒンジ部３１ｊを介して
支持部３１ｃに接続されている。同様にして、第２の変
位変換／拡大部３１ｏの端部は、ヒンジ部３１ｑを介し
て第２の直線変位拡大部３１ｍに接続されており、さら
にヒンジ部３１ｒを介して支持部３１ｋに接続されてい
る。さらに、ヒンジ部３１ｈおよびヒンジ部３１ｐは、
間隙３１ｕを隔てるようにして、反射鏡１５を支持する
支持部３１ｓに接続されている。これらのヒンジ部３１
ｈおよびヒンジ部３１ｐは、支持部３１ｓに対して角度
変位を付与するためのものであり、屈曲可能とされてい
る。

【００３４】上記構成において、反射鏡１５の角度を調
整すべく、上述した実施の形態１と同様にして、例え
ば、第１の圧電素子部１１ｂに対してプラスの直線変位
を与えるような電圧が第１の電極１２Ａおよび１２Ｂ
（図１参照）に印加されるとともに、第２の圧電素子部
１１ｃに対してマイナスの直線変位を与える電圧が第２
の電極１３Ａおよび１３Ｂに印加されたものとする。

【００３５】これにより、図４に示す第１の直線変位拡
大部３１ｅがヒンジ部３１ｆを支点として同図右端部が
下がるように変位する。このとき、てこの原理により、
第１の圧電素子部１１ｂの変位に対して、ヒンジ部３１
ｆの同図右端部の変位が拡大される。さらに、第１の直
線変位拡大部３１ｅの変位がヒンジ部３１ｉを介して第
１の変位変換／拡大部３１ｇに生じるため、第１の変位
変換／拡大部３１ｇは、ヒンジ部３１ｊを支点として同
図反時計回りに角度変位が生じる。ここで、てこの原理
により第１の直線変位拡大部３１ｅの右端部の変位に対
して十分大きな角度変位が得られる。

【００３６】同様にして、第２の圧電素子部１１ｃに対
してマイナスの直線変位を与える電圧が第２の電極１３
Ａおよび１３Ｂ（図１参照）に印加されると、第１の直
線変位拡大部３１ｅとは逆に第２の直線変位拡大部３１
ｍがヒンジ部３１ｎを支点として同図左端部が持ち上が
るように変位する。これにより、第２の直線変位拡大部
３１ｍの変位がヒンジ部３１ｑを介して第２の変位変換
／拡大部３１ｏに生じるため、第２の変位変換／拡大部
３１ｏは、ヒンジ部３１ｒを支点として同図反時計回り
に角度変位が生じる。

【００３７】ここで、上述した第１の変位変換／拡大部
３１ｇの場合と同様にして、てこの原理により第２の直
線変位拡大部３１ｍの左端部の変位に対して十分大きな
角度変位が得られる。このようにして、ヒンジ部３１ｈ
およびヒンジ部３１ｐを介して支持部３１ｓ（反射鏡１
５）に同図時計回りの角度変位が生じる。ここで、実施
の形態２における反射鏡１５の角度変位は、幅Ｗ₂が小
さい変位変換／拡大機構３１を設けたことにより、前述
した実施の形態１における反射鏡１５の角度変位に比し
て飛躍的に増大される。

【００３８】以上、本発明の実施の形態１、２について
詳述してきたが、具体的な構成例は、これらの実施の形
態１、２に限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱
しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述した実施の形態１、２においては、圧電ア
クチュエータ１０および圧電アクチュエータ３０をマル
チビーム用レーザビームプリンタに適用した例について
説明したが、適用範囲はこれに限定されることなく、マ
イクログリッパ、各種角度調整機構等あらゆるものに適
用可能である。さらに実施の形態２においては、第１の
直線変位拡大部３１ｅ（第２の直線変位拡大部３１ｍ）
および第１の変位変換／拡大部３１ｇ（および第２の変
位変換／拡大部３１ｏ）の上方にさらに同様の機構を複
数段設けて、変位拡大率をさらに増大するように構成し
てもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
発明によれば、溝を形成する構成としたことにより、第
１の圧電素子部と第２の圧電素子部との間隔を、従来の
ものに比較して小さくすることが容易となるため、直線
変位からより大きな角度変位を得ることができるという
効果を奏する。

【００４０】また、請求項２にかかる発明によれば、積
層型圧電素子に溝を形成したことにより、第１の圧電素
子部と第２の圧電素子部との間隔を小さくすることがで
きることから、被角度変位対象に対してより大きな角度
変位を生じさせることができるという効果を奏する。

【００４１】また、請求項３にかかる発明によれば、第
１の連結部と第２の連結部との間隙を小さくしたことに
より、被角度変位対象に対してより大きな角度変位を生
じさせることができるという効果を奏する。

【００４２】また、請求項４にかかる発明によれば、第
１の変位拡大部および第２の変位拡大部により変位が拡
大されており、かつ第１の変位拡大部と第２の変位拡大
部との間隔を小さくしているため、被角度変位対象に生
じる角度変位を飛躍的に増大させることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による積層型圧電素子１
１の構成を示す斜視図である。

【図２】同実施の形態１による積層型圧電素子１１を用
いた圧電アクチュエータ１０の構成を示す側面図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１による圧電アクチュエー
タ１０の一適用例を示す斜視図である。

【図４】同実施の形態２による圧電アクチュエータ３０
の構成を示す側面図である。

【図５】従来の圧電アクチュエータの構成を示す側面図
である。

【符号の説明】

１０ 圧電アクチュエータ １１ 積層型圧電素子 １１ａ 素子分離溝 １１ｂ 第１の圧電素子部 １１ｃ 第２の圧電素子部 １４ 変位変換機構 １４ｅ 支持部 １５ 反射鏡 ３０ 圧電アクチュエータ ３１ 変位変換／拡大機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極が形成された薄板状の圧電素子が複
   数枚、積層された構造をなし、断面凹形状になるように
   厚さ方向に幅小の溝が形成され、前記溝を挟んで第１の
   圧電素子部および第２の圧電素子部を有していることを
   特徴とする積層型圧電素子。
2. 【請求項２】 電極が形成された薄板状の圧電素子が複
   数枚、積層された構造をなし、断面凹形状になるように
   厚さ方向に溝が形成され、前記溝を挟んで第１の圧電素
   子部および第２の圧電素子部を有している積層型圧電素
   子と、 被角度変位対象と前記第１の圧電素子部および前記第２
   の圧電素子部との間に介挿されており、前記第１の圧電
   素子部および第２の圧電素子部の各直線変位を角度変位
   に変換する変位変換機構とを備えることを特徴とする圧
   電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記変位変換機構は、 前記被角度変位対象を支持する支持部と、 前記支持部と前記第１の圧電素子部との間を連結し、変
   位末端において前記支持部と連結するヒンジ部を有する
   第１の連結部と、 前記第１の連結部に対して幅小の間隙をもって対称配置
   されかつ前記支持部と前記第２の圧電素子部との間を連
   結し、変位末端において前記支持部と連結するヒンジ部
   を有する第２の連結部とを備えることを特徴とする請求
   項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記変位変換機構は、 前記被角度変位対象を支持する支持部と、 前記支持部と前記第１の圧電素子部との間を連結し、変
   位末端において前記支持部を連結するヒンジ部を有し、
   前記第１の圧電素子部の変位をてこの原理により拡大す
   る第１の変位拡大部と、 前記第１の変位拡大部に対して幅小の間隙をもって対称
   配置され、前記支持部と前記第２の圧電素子部との間を
   連結しかつ変位末端において支持部を連結するヒンジ部
   を有し、前記第２の圧電素子部の変位をてこの原理によ
   り拡大する第２の変位拡大部とを備えることを特徴とす
   る請求項２に記載の圧電アクチュエータ。