JP2002319717A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JP2002319717A JP2002319717A JP2001123861A JP2001123861A JP2002319717A JP 2002319717 A JP2002319717 A JP 2002319717A JP 2001123861 A JP2001123861 A JP 2001123861A JP 2001123861 A JP2001123861 A JP 2001123861A JP 2002319717 A JP2002319717 A JP 2002319717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- reinforcing plate
- piezoelectric actuator
- plate
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract description 15
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制振性を向上させた圧電アクチュエータを提
供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータの一形態であるバイ
モルフ素子１０は、補強板１１に平板状の圧電素子１２
ａ・１２ｂを貼り合わせた構造を有する。補強板１１
を、弾性率の異なる材料が厚み方向に積層された構造、
例えば、樹脂シート１３の両主面に金属箔１４ａ・１４
ｂを貼り合わせた構造とすることで制振性を向上させ
た。
供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータの一形態であるバイ
モルフ素子１０は、補強板１１に平板状の圧電素子１２
ａ・１２ｂを貼り合わせた構造を有する。補強板１１
を、弾性率の異なる材料が厚み方向に積層された構造、
例えば、樹脂シート１３の両主面に金属箔１４ａ・１４
ｂを貼り合わせた構造とすることで制振性を向上させ
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、精密位置
決め装置やスイッチング素子等に用いられる圧電アクチ
ュエータに関する。
決め装置やスイッチング素子等に用いられる圧電アクチ
ュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、圧電アクチュエータの一形態
として、図６（ａ）に示すように、薄板状の圧電板９１
の両主面に電極９２ａ・９２ｂが形成されて圧電板９１
の厚み方向に分極処理が施された圧電素子９３を、シム
材と呼ばれる所定の厚みを有する薄い金属板９４の主面
の一方に貼り合わせてなるモノモルフ素子９０が知られ
ている。モノモルフ素子９０の長手方向の一端は、固定
手段９６を用いて所定位置に固定される。
として、図６（ａ）に示すように、薄板状の圧電板９１
の両主面に電極９２ａ・９２ｂが形成されて圧電板９１
の厚み方向に分極処理が施された圧電素子９３を、シム
材と呼ばれる所定の厚みを有する薄い金属板９４の主面
の一方に貼り合わせてなるモノモルフ素子９０が知られ
ている。モノモルフ素子９０の長手方向の一端は、固定
手段９６を用いて所定位置に固定される。
【０００３】モノモルフ素子９０は、例えば、圧電板９
１の分極の向きと同じ向きに電界を加えると、厚み−縦
変位によって圧電板９１の厚みが厚くなるように、か
つ、逆に厚み−横変位によって圧電板９１の長手方向長
さが短くなるような変位を生ずる。このとき、圧電素子
９３が金属板９４に貼り合わされているために、圧電素
子９３側の円弧の内側となるような屈曲変位が生ずる
（図６（ｂ））。また、圧電板９１の分極方向とは逆の
方向に電界を加えると、圧電板９１の厚みが薄くなるよ
うに、かつ、圧電板９１の長手方向長さが伸長するよう
な変位を生じ、この場合には、圧電素子９３側が円弧の
外側となるような屈曲変位が生ずる（図６（ｃ））。
１の分極の向きと同じ向きに電界を加えると、厚み−縦
変位によって圧電板９１の厚みが厚くなるように、か
つ、逆に厚み−横変位によって圧電板９１の長手方向長
さが短くなるような変位を生ずる。このとき、圧電素子
９３が金属板９４に貼り合わされているために、圧電素
子９３側の円弧の内側となるような屈曲変位が生ずる
（図６（ｂ））。また、圧電板９１の分極方向とは逆の
方向に電界を加えると、圧電板９１の厚みが薄くなるよ
うに、かつ、圧電板９１の長手方向長さが伸長するよう
な変位を生じ、この場合には、圧電素子９３側が円弧の
外側となるような屈曲変位が生ずる（図６（ｃ））。
【０００４】モノモルフ素子９０の先端部の変位量は圧
電素子９３に印加する電圧によって制御することがで
き、こうして、モノモルフ素子９０は、位置決め装置や
スイッチング素子に用いられる。なお、シム材の両主面
にそれぞれ圧電素子を貼り合わせた構造を有するいわゆ
るバイモルフ素子の場合には、一方の圧電素子の長手方
向長さが伸長するときには他方の圧電素子の長手方向長
さが短くなるように、圧電素子をシム材に貼り合わせる
ことで、より大きな変位を得ることができるようにな
る。
電素子９３に印加する電圧によって制御することがで
き、こうして、モノモルフ素子９０は、位置決め装置や
スイッチング素子に用いられる。なお、シム材の両主面
にそれぞれ圧電素子を貼り合わせた構造を有するいわゆ
るバイモルフ素子の場合には、一方の圧電素子の長手方
向長さが伸長するときには他方の圧電素子の長手方向長
さが短くなるように、圧電素子をシム材に貼り合わせる
ことで、より大きな変位を得ることができるようにな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のモノモルフ素子
等においては、シム材として金属板を用いることが、い
わば常識とされていた。しかしながら、単一素材の金属
板には、固有の共振振動が発生しやすく、制振性が悪い
という問題があった。モノモルフ素子等において制振性
が悪い場合には、応答速度が遅く、また、位置決め精度
が低下するという様々な問題を引き起こす。
等においては、シム材として金属板を用いることが、い
わば常識とされていた。しかしながら、単一素材の金属
板には、固有の共振振動が発生しやすく、制振性が悪い
という問題があった。モノモルフ素子等において制振性
が悪い場合には、応答速度が遅く、また、位置決め精度
が低下するという様々な問題を引き起こす。
【０００６】本発明は、このような従来技術が有する問
題点に鑑みてなされたものであり、制振性を向上させた
圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
題点に鑑みてなされたものであり、制振性を向上させた
圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、補強板に平板状の圧電素子を貼り合わせてなる圧電
アクチュエータであって、前記補強板は、弾性率の異な
る材料が厚み方向に積層された構造を有することを特徴
とする圧電アクチュエータ、が提供される。
ば、補強板に平板状の圧電素子を貼り合わせてなる圧電
アクチュエータであって、前記補強板は、弾性率の異な
る材料が厚み方向に積層された構造を有することを特徴
とする圧電アクチュエータ、が提供される。
【０００８】このような圧電アクチュエータにおいて
は、補強板として、樹脂と金属とを積層した積層体を用
いることが好ましい。また、補強板は、シート状の樹脂
の主面の少なくとも一方に導体、好ましくは金属箔等の
金属板が設けられたプリント配線基板を用いることが好
ましい。補強板に樹脂を用いる場合、この樹脂としては
液晶ポリマー樹脂が好適に用いられる。このような弾性
率の異なる材料からなる補強板を用いることによって、
固有の共振振動が発生し難くなり、圧電アクチュエータ
の駆動時における制振性が高められる。本発明の圧電ア
クチュエータは、このような補強板の両主面に圧電素子
を貼り合わせたバイモルフ型構造として用いることが好
ましい。
は、補強板として、樹脂と金属とを積層した積層体を用
いることが好ましい。また、補強板は、シート状の樹脂
の主面の少なくとも一方に導体、好ましくは金属箔等の
金属板が設けられたプリント配線基板を用いることが好
ましい。補強板に樹脂を用いる場合、この樹脂としては
液晶ポリマー樹脂が好適に用いられる。このような弾性
率の異なる材料からなる補強板を用いることによって、
固有の共振振動が発生し難くなり、圧電アクチュエータ
の駆動時における制振性が高められる。本発明の圧電ア
クチュエータは、このような補強板の両主面に圧電素子
を貼り合わせたバイモルフ型構造として用いることが好
ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の圧電ア
クチュエータの一実施形態であるバイモルフ素子１０の
構造を示す断面図であり、図２はバイモルフ素子１０を
直流電圧により駆動した場合の変異形態を示す説明図で
あり、図３はバイモルフ素子１０を交流電圧により駆動
した場合の変異形態を示す説明図である。
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の圧電ア
クチュエータの一実施形態であるバイモルフ素子１０の
構造を示す断面図であり、図２はバイモルフ素子１０を
直流電圧により駆動した場合の変異形態を示す説明図で
あり、図３はバイモルフ素子１０を交流電圧により駆動
した場合の変異形態を示す説明図である。
【００１０】バイモルフ素子１０は、補強板１１の両主
面にそれぞれ圧電素子１２ａ・１２ｂが貼り合わされて
構成され、補強板１１は、樹脂シート１３の両主面に金
属箔（金属板）１４ａ・１４ｂが貼り合わされた積層構
造を有している。また、圧電素子１２ａは、所定厚みを
有する平板状の圧電体１５ａの両主面に電極１６ａ・１
６ａ´が形成された構造を有し、同様に、圧電素子１２
ｂは所定厚みを有する平板状の圧電体１５ｂの両主面に
電極１６ｂ・１６ｂ´が形成された構造を有している。
面にそれぞれ圧電素子１２ａ・１２ｂが貼り合わされて
構成され、補強板１１は、樹脂シート１３の両主面に金
属箔（金属板）１４ａ・１４ｂが貼り合わされた積層構
造を有している。また、圧電素子１２ａは、所定厚みを
有する平板状の圧電体１５ａの両主面に電極１６ａ・１
６ａ´が形成された構造を有し、同様に、圧電素子１２
ｂは所定厚みを有する平板状の圧電体１５ｂの両主面に
電極１６ｂ・１６ｂ´が形成された構造を有している。
【００１１】樹脂シート１３の材料としては液晶ポリマ
ー樹脂等を挙げることができる。液晶ポリマー樹脂を用
いた場合には、熱融着によって金属箔１４ａ・１４ｂを
貼り合わせることが可能であるために、接着剤を用いて
樹脂シート１３に金属箔１４ａ・１４ｂを貼り合わせる
場合と比較すると、樹脂シート１３と金属箔１４ａ・１
４ｂとが剥離し難く、信頼性が高められる。
ー樹脂等を挙げることができる。液晶ポリマー樹脂を用
いた場合には、熱融着によって金属箔１４ａ・１４ｂを
貼り合わせることが可能であるために、接着剤を用いて
樹脂シート１３に金属箔１４ａ・１４ｂを貼り合わせる
場合と比較すると、樹脂シート１３と金属箔１４ａ・１
４ｂとが剥離し難く、信頼性が高められる。
【００１２】金属箔１４ａ・１４ｂとしては銅箔が好適
に用いられるが、アルミニウム箔等であってもよい。液
晶ポリマー樹脂シートに銅箔を貼り合わせた積層体シー
トは、いわゆるプリント配線基板として入手も容易であ
ることから、このような積層体シートを用いることで生
産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。
に用いられるが、アルミニウム箔等であってもよい。液
晶ポリマー樹脂シートに銅箔を貼り合わせた積層体シー
トは、いわゆるプリント配線基板として入手も容易であ
ることから、このような積層体シートを用いることで生
産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。
【００１３】本発明においては、弾性率の異なる材料を
厚み方向に積層した構造を有する補強板１１を用いるこ
とで、共振振動の発生が抑制されて制振性が高められ、
バイモルフ素子１０を駆動させたときの応答性を向上さ
せることができる。
厚み方向に積層した構造を有する補強板１１を用いるこ
とで、共振振動の発生が抑制されて制振性が高められ、
バイモルフ素子１０を駆動させたときの応答性を向上さ
せることができる。
【００１４】補強板１１の長手方向の一端には固定治具
１９が取り付けられており、圧電素子１２ａ・１２ｂに
所定の電圧を印加してバイモルフ素子１０を駆動させた
ときには、固定治具１９が取り付けられていない他端が
変位するようになっている。
１９が取り付けられており、圧電素子１２ａ・１２ｂに
所定の電圧を印加してバイモルフ素子１０を駆動させた
ときには、固定治具１９が取り付けられていない他端が
変位するようになっている。
【００１５】圧電体１５ａ・１５ｂとしては、高い圧電
特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック
スが好適に用いられる。電極１６ａ・１６ａ´・１６ｂ
・１６ｂ´は、板状の圧電セラミックスの両主面に銀ペ
ースト等の電極ペーストをスクリーン印刷法等を用いて
印刷し、焼成することで形成することができる。電極１
６ａ・１６ａ´・１６ｂ・１６ｂ´の厚みは、スクリー
ン印刷法を用いる場合には、一般的に、２〜８μｍとさ
れる。
特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック
スが好適に用いられる。電極１６ａ・１６ａ´・１６ｂ
・１６ｂ´は、板状の圧電セラミックスの両主面に銀ペ
ースト等の電極ペーストをスクリーン印刷法等を用いて
印刷し、焼成することで形成することができる。電極１
６ａ・１６ａ´・１６ｂ・１６ｂ´の厚みは、スクリー
ン印刷法を用いる場合には、一般的に、２〜８μｍとさ
れる。
【００１６】通常、圧電素子１２ａ・１２ｂはほぼ同形
状とされ、圧電素子１２ａ・１２ｂと補強板１１との間
の接着には、絶縁性接着剤または導電性接着剤のいずれ
かが用いられる。絶縁性接着剤を用いた場合には、圧電
素子１２ａの電極１６ａ´と補強板１１の金属箔１４ａ
とが一部で接触するように、また、圧電素子１２ｂの電
極１６ｂ´と補強板１１の金属箔１４ｂとが一部で接触
するように、接着層の厚みを薄くする。なお、図１から
図３においては、この接着層は図示していない。
状とされ、圧電素子１２ａ・１２ｂと補強板１１との間
の接着には、絶縁性接着剤または導電性接着剤のいずれ
かが用いられる。絶縁性接着剤を用いた場合には、圧電
素子１２ａの電極１６ａ´と補強板１１の金属箔１４ａ
とが一部で接触するように、また、圧電素子１２ｂの電
極１６ｂ´と補強板１１の金属箔１４ｂとが一部で接触
するように、接着層の厚みを薄くする。なお、図１から
図３においては、この接着層は図示していない。
【００１７】金属箔１４ａ・１４ｂを短絡し、また、圧
電素子１２ａにおける電極１６ａと圧電素子１２ｂにお
ける電極１６ｂとを短絡して、これらの端子を電源に接
続することで、圧電素子１２ａ・１２ｂを同時に駆動す
ることができる。このとき、圧電体１５ａ・１５ｂには
補強板１１を挟んで逆向きの電界が印加されるため、圧
電素子１２ａ・１２ｂは、圧電体１５ａ・１５ｂの分極
の向きがともに同じ向きとなるようにする。
電素子１２ａにおける電極１６ａと圧電素子１２ｂにお
ける電極１６ｂとを短絡して、これらの端子を電源に接
続することで、圧電素子１２ａ・１２ｂを同時に駆動す
ることができる。このとき、圧電体１５ａ・１５ｂには
補強板１１を挟んで逆向きの電界が印加されるため、圧
電素子１２ａ・１２ｂは、圧電体１５ａ・１５ｂの分極
の向きがともに同じ向きとなるようにする。
【００１８】こうして、例えば、図２に示すように、圧
電素子１２ａ・１２ｂに直流電圧を印加した場合には、
圧電素子１２ａにおいて圧電体１５ａにおける分極の向
きと電界の向きが一致することによって、圧電素子１２
ａが厚み−横効果によって長手方向に縮むならば、圧電
素子１２ｂにおいては圧電体１５ｂにおける分極の向き
と電界の向きが逆向きとなるために、圧電素子１２ｂは
厚み−横効果によって長手方向に伸長し、この結果、補
強板１１の先端が圧電素子１２ａ側に移動するようにバ
イモルフ素子１０全体が反るように変形する。
電素子１２ａ・１２ｂに直流電圧を印加した場合には、
圧電素子１２ａにおいて圧電体１５ａにおける分極の向
きと電界の向きが一致することによって、圧電素子１２
ａが厚み−横効果によって長手方向に縮むならば、圧電
素子１２ｂにおいては圧電体１５ｂにおける分極の向き
と電界の向きが逆向きとなるために、圧電素子１２ｂは
厚み−横効果によって長手方向に伸長し、この結果、補
強板１１の先端が圧電素子１２ａ側に移動するようにバ
イモルフ素子１０全体が反るように変形する。
【００１９】また、図３に示すように、圧電素子１２ａ
・１２ｂに交流電圧を印加した場合には、圧電素子１２
ａ・１２ｂの一方が長手方向に伸長するときには他方が
長手方向に縮むために、補強板１１の先端が圧電素子１
２ａ側と圧電素子１２ｂ側に交互に移動するように、バ
イモルフ素子１０全体が交流電圧の周波数に依存して屈
曲変位する。なお、圧電素子１２ａ・１２ｂの補強板１
１への接着は、圧電素子１２ａ・１２ｂにおける圧電体
１５ａ・１５ｂの分極が行われた後に、分極の向きを考
慮して行う。
・１２ｂに交流電圧を印加した場合には、圧電素子１２
ａ・１２ｂの一方が長手方向に伸長するときには他方が
長手方向に縮むために、補強板１１の先端が圧電素子１
２ａ側と圧電素子１２ｂ側に交互に移動するように、バ
イモルフ素子１０全体が交流電圧の周波数に依存して屈
曲変位する。なお、圧電素子１２ａ・１２ｂの補強板１
１への接着は、圧電素子１２ａ・１２ｂにおける圧電体
１５ａ・１５ｂの分極が行われた後に、分極の向きを考
慮して行う。
【００２０】次に、上述した本発明に係るバイモルフ素
子１０と従来のバイモルフ素子との特性比較を図４に示
す。図４（ａ）は、上述した構造を有するバイモルフ素
子１０の駆動特性を示した説明図であり、また、図４
（ｂ）は、図５の断面図に示すように、圧電素子１２ａ
と同様の構造を有する圧電素子８２ａ・８２ｂを金属板
８１をシム材として用いた従来のバイモルフ素子８０の
駆動特性を示した説明図であり、ともに、所定の直流電
圧を印加してバイモルフ素子１０・８０に屈曲変位を起
こさせた状態から、電圧印加を停止して静止するまでの
動作特性を示している。
子１０と従来のバイモルフ素子との特性比較を図４に示
す。図４（ａ）は、上述した構造を有するバイモルフ素
子１０の駆動特性を示した説明図であり、また、図４
（ｂ）は、図５の断面図に示すように、圧電素子１２ａ
と同様の構造を有する圧電素子８２ａ・８２ｂを金属板
８１をシム材として用いた従来のバイモルフ素子８０の
駆動特性を示した説明図であり、ともに、所定の直流電
圧を印加してバイモルフ素子１０・８０に屈曲変位を起
こさせた状態から、電圧印加を停止して静止するまでの
動作特性を示している。
【００２１】ここで、バイモルフ素子１０は、長さ５０
ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ１８０μｍの圧電素子１２ａ・１
２ｂを、長さ５５ｍｍ、幅８ｍｍ、厚み２００μｍの補
強板１１に貼り合わせた構造を有し、補強板１１は厚み
１００μｍの液晶ポリマー樹脂シートの両主面に厚さ５
０μｍの銅箔を貼り合わせたプリント配線基板である。
一方、バイモルフ素子８０は、長さ５０ｍｍ、幅８ｍ
ｍ、厚さ１８０μｍの圧電素子１２ａ・１２ｂを、長さ
５５ｍｍ、幅８ｍｍ、厚み５０μｍの４２アロイ板に貼
り合わせた構造を有している。
ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ１８０μｍの圧電素子１２ａ・１
２ｂを、長さ５５ｍｍ、幅８ｍｍ、厚み２００μｍの補
強板１１に貼り合わせた構造を有し、補強板１１は厚み
１００μｍの液晶ポリマー樹脂シートの両主面に厚さ５
０μｍの銅箔を貼り合わせたプリント配線基板である。
一方、バイモルフ素子８０は、長さ５０ｍｍ、幅８ｍ
ｍ、厚さ１８０μｍの圧電素子１２ａ・１２ｂを、長さ
５５ｍｍ、幅８ｍｍ、厚み５０μｍの４２アロイ板に貼
り合わせた構造を有している。
【００２２】図４（ａ）・（ｂ）から、従来のバイモル
フ素子８０では振動停止まで約６０ミリ秒（ｍｓ）の時
間を要しているが、本発明に係るバイモルフ素子１０で
は約１６ミリ秒（ｍｓ）で振動が停止しており、優れた
制振性を有していることがわかる。本発明に係るバイモ
ルフ素子１０は、このような制振性に起因して、所定の
直流電圧または交流電圧によってバイモルフ素子１０を
駆動した場合にも、所定の変位量に落ち着くまでの時間
が短いという良好な応答性を示す。従って、例えば、バ
イモルフ素子１０によって精密位置決めを行う場合に
は、位置決め精度が向上し、また、バイモルフ素子１０
をスイッチング素子として用いた場合には、スイッチン
グのオン／オフの信頼性が高められる。
フ素子８０では振動停止まで約６０ミリ秒（ｍｓ）の時
間を要しているが、本発明に係るバイモルフ素子１０で
は約１６ミリ秒（ｍｓ）で振動が停止しており、優れた
制振性を有していることがわかる。本発明に係るバイモ
ルフ素子１０は、このような制振性に起因して、所定の
直流電圧または交流電圧によってバイモルフ素子１０を
駆動した場合にも、所定の変位量に落ち着くまでの時間
が短いという良好な応答性を示す。従って、例えば、バ
イモルフ素子１０によって精密位置決めを行う場合に
は、位置決め精度が向上し、また、バイモルフ素子１０
をスイッチング素子として用いた場合には、スイッチン
グのオン／オフの信頼性が高められる。
【００２３】以上、本発明の圧電アクチュエータの実施
の形態について、バイモルフ素子を例として説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、当然に、図６に示したモノモルフ素子にも適用する
ことができる。また、補強板１１として樹脂シート１３
に金属箔１４ａ・１４ｂを貼り合わせた構造のものを示
したが、樹脂シート１３に対して無電界メッキ等を施す
ことが可能であれば、このような方法によって所定のメ
ッキ膜を樹脂シート１３に形成してもよい。さらに、金
属箔１４ａ・１４ｂに代えて、他の導体、例えば、カー
ボンシートや導電性樹脂シートを液晶ポリマー樹脂等の
樹脂シート１３に貼り合わせた補強板を用いることも可
能であり、樹脂シート１３を複数の樹脂シートからなる
積層構造とすることも可能である。
の形態について、バイモルフ素子を例として説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、当然に、図６に示したモノモルフ素子にも適用する
ことができる。また、補強板１１として樹脂シート１３
に金属箔１４ａ・１４ｂを貼り合わせた構造のものを示
したが、樹脂シート１３に対して無電界メッキ等を施す
ことが可能であれば、このような方法によって所定のメ
ッキ膜を樹脂シート１３に形成してもよい。さらに、金
属箔１４ａ・１４ｂに代えて、他の導体、例えば、カー
ボンシートや導電性樹脂シートを液晶ポリマー樹脂等の
樹脂シート１３に貼り合わせた補強板を用いることも可
能であり、樹脂シート１３を複数の樹脂シートからなる
積層構造とすることも可能である。
【００２４】さらにまた、圧電素子１２ａ・１２ｂを駆
動することが可能である限りにおいて、必ずしも補強板
１１の表面に導体は必要とされない。つまり、金属箔や
金属板を樹脂シートで挟んだ積層構造を有する補強板を
用いてもよく、補強板１１は必ず導体を含んでいなけれ
ばならないものではない。弾性率の異なる材料の積層体
である限りにおいて、各層を構成する材料は複数種の材
料を混合等して構成された複合材料であっても構わな
い。
動することが可能である限りにおいて、必ずしも補強板
１１の表面に導体は必要とされない。つまり、金属箔や
金属板を樹脂シートで挟んだ積層構造を有する補強板を
用いてもよく、補強板１１は必ず導体を含んでいなけれ
ばならないものではない。弾性率の異なる材料の積層体
である限りにおいて、各層を構成する材料は複数種の材
料を混合等して構成された複合材料であっても構わな
い。
【００２５】
【発明の効果】上述の通り、本発明の圧電アクチュエー
タによれば、異なる弾性率を有する材料を厚み方向に積
層した補強板を用いることで共振振動が起こり難くなる
ため、制振性が高められ、応答性が向上する。こうし
て、本発明の圧電アクチュエータを位置決め装置として
用いた場合には、短時間で高精度な位置決めを行うこと
が可能となり、また、スイッチング素子として用いた場
合には、オン／オフのスイッチング動作の信頼性が高め
られるという顕著な効果を奏する。
タによれば、異なる弾性率を有する材料を厚み方向に積
層した補強板を用いることで共振振動が起こり難くなる
ため、制振性が高められ、応答性が向上する。こうし
て、本発明の圧電アクチュエータを位置決め装置として
用いた場合には、短時間で高精度な位置決めを行うこと
が可能となり、また、スイッチング素子として用いた場
合には、オン／オフのスイッチング動作の信頼性が高め
られるという顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の圧電アクチュエータの一実施形態を示
す断面図。
す断面図。
【図２】図１記載の圧電アクチュエータの変位形態を示
す説明図。
す説明図。
【図３】図１記載の圧電アクチュエータの変位形態を示
す別の説明図。
す別の説明図。
【図４】本発明に係るバイモルフ素子と従来のバイモル
フ素子の制振性を比較した説明図。
フ素子の制振性を比較した説明図。
【図５】従来のバイモルフ素子の構造を示す断面図。
【図６】従来のモノモルフ素子の構造を示す断面図。
１０；バイモルフ素子 １１；補強板 １２ａ・１２ｂ；圧電素子 １３；樹脂シート １４ａ・１４ｂ；金属箔 １５ａ・１５ｂ；圧電体 １６ａ・１６ａ´・１６ｂ・１６ｂ´；電極 １９；固定治具 ８０；バイモルフ素子 ８１；金属板 ８２ａ・８２ｂ；圧電素子 ９０；モノモルフ素子 ９１；圧電板 ９２ａ・９２ｂ；電極 ９３；圧電素子 ９４；金属板 ９６；固定手段
Claims (5)
- 【請求項１】 補強板に平板状の圧電素子を貼り合わせ
てなる圧電アクチュエータであって、 前記補強板は、弾性率の異なる材料が厚み方向に積層さ
れた構造を有することを特徴とする圧電アクチュエー
タ。 - 【請求項２】 前記補強板は、樹脂と金属とを積層した
構造を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電ア
クチュエータ。 - 【請求項３】 前記補強板は、シート状の樹脂の主面の
少なくとも一方に導体が設けられたプリント配線基板で
あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
圧電アクチュエータ。 - 【請求項４】 前記補強板の両主面に前記圧電素子を貼
り合わせたバイモルフ型構造を有することを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電アク
チュエータ。 - 【請求項５】 前記補強板を構成する１の材料が、液晶
ポリマー樹脂であることを特徴とする請求項１から請求
項４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123861A JP3535111B2 (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123861A JP3535111B2 (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 圧電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002319717A true JP2002319717A (ja) | 2002-10-31 |
| JP3535111B2 JP3535111B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=18973348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123861A Expired - Fee Related JP3535111B2 (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535111B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100610192B1 (ko) | 2004-10-27 | 2006-08-09 | 경북대학교 산학협력단 | 압전형 진동자 |
| JP4799407B2 (ja) * | 2004-06-07 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | アクチュエータ及び該アクチュエータを備えた微動機構並びに該微動機構を備えたカメラモジュール |
| WO2013035478A1 (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| WO2013035477A1 (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| CN104538545A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-22 | 北京大学 | 一种基于铁弹畴变的大致动应变压电致动器 |
| JP2017505600A (ja) * | 2014-01-28 | 2017-02-16 | 浙江大学 | フレキシブルスマートパワー構造 |
-
2001
- 2001-04-23 JP JP2001123861A patent/JP3535111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4799407B2 (ja) * | 2004-06-07 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | アクチュエータ及び該アクチュエータを備えた微動機構並びに該微動機構を備えたカメラモジュール |
| KR100610192B1 (ko) | 2004-10-27 | 2006-08-09 | 경북대학교 산학협력단 | 압전형 진동자 |
| WO2013035478A1 (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| WO2013035477A1 (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| JP5556968B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2014-07-23 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| JP5556967B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2014-07-23 | 株式会社村田製作所 | 圧電アクチュエータ |
| US9644624B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-05-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
| US9705067B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-07-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
| JP2017505600A (ja) * | 2014-01-28 | 2017-02-16 | 浙江大学 | フレキシブルスマートパワー構造 |
| CN104538545A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-22 | 北京大学 | 一种基于铁弹畴变的大致动应变压电致动器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3535111B2 (ja) | 2004-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5474261B1 (ja) | 圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末 | |
| JP2004297951A (ja) | 超音波振動子及び超音波モータ | |
| US11393972B2 (en) | Multi-layer piezoelectric ceramic component and piezoelectric device | |
| US20060202589A1 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP3311446B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH08242025A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| KR20220140576A (ko) | 적층 압전 소자 및 전기 음향 변환기 | |
| US11571712B2 (en) | Vibration panel and electronic apparatus | |
| JP3535111B2 (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP4459317B2 (ja) | 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 | |
| KR101601750B1 (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| US20190237653A1 (en) | Multi-layer piezoelectric ceramic component and piezoelectric device | |
| JP4666578B2 (ja) | 超音波振動素子及びそれを用いた超音波アクチュエータ | |
| JP3805644B2 (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP2001211668A (ja) | 微小位置決めアクチュエータ、薄膜磁気ヘッド素子の位置決め用アクチュエータ及び該アクチュエータを備えたヘッドサスペンションアセンブリ | |
| CN110098316B (zh) | 层叠压电陶瓷部件和压电器件 | |
| KR20140087945A (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| WO2019130773A1 (ja) | 振動デバイス | |
| US8008840B2 (en) | Drive unit | |
| JP2000334381A (ja) | ファン装置及びその使用方法 | |
| JPH09219544A (ja) | 直進移動機構 | |
| JP2006320119A (ja) | 超音波モータ | |
| JP2006196527A (ja) | 配線方法 | |
| JP2003101093A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP2023159533A (ja) | 圧電素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040224 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040310 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |