JP2003069100A - Piezoelectric transducer element, its working method, and actuator using it - Google Patents

Piezoelectric transducer element, its working method, and actuator using it

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JP2003069100A JP2001259222A JP2001259222A JP2003069100A JP 2003069100 A JP2003069100 A JP 2003069100A JP 2001259222 A JP2001259222 A JP 2001259222A JP 2001259222 A JP2001259222 A JP 2001259222A JP 2003069100 A JP2003069100 A JP 2003069100A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric transducer element the joint surface of which is prevented from being peeled off from another member even when the element is driven at a high speed for a long time by improving the adhesive strength between the element and member, and to provide a method of working the joint surface and an actuator using the element. SOLUTION: A sheet-like piezoelectric element 11 is formed by using a piezoelectric ceramic-based piezoelectric material and first and second electrodes 12 and 13 composed of platinum-based electrode materials are respectively formed on the front and rear surfaces of the element 11. Then the material 11 is folded double at a folding section 14 and the folded element 11 is wound into a columnar shape by laminating the folded half bodies of the element 11 upon another. Then the columnar body is dipped in an etchant which dissolves the PZT used for forming the element 11, but does not dissolve platinum. Since only the PZT exposed on the dipped end section of the piezoelectric transducer element which becomes the joint surface is etched, an uneven surface on which the first and second electrodes 12 and 13 are protruded from the portion of the piezoelectric element 11 is formed in the end section, and the adhesive strength between the transducer element and another member can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は圧電変換素子の構
造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a piezoelectric conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電変換素子を使用したアクチエータ
は、供給される電気エネルギを駆動力に変換する変換効
率が高く、小型軽量でありながら発生する駆動力が大き
く、また、駆動力を容易に制御できるため、カメラ、計
測機器、その他の精密機械の被駆動部材の駆動や位置決
めに利用されるようになってきた。
2. Description of the Related Art An actuator using a piezoelectric conversion element has a high conversion efficiency for converting supplied electric energy into a driving force, a large driving force is generated in spite of its small size and light weight, and the driving force is easily controlled. Therefore, it has come to be used for driving and positioning driven members of cameras, measuring instruments, and other precision machines.

【0003】このようなアクチエータで使用される駆動
源である圧電変換素子には、セラミックス系圧電材料で
構成されたシート状の薄板圧電素子と正極及び負極とな
る電極体(以下、単に電極という)を複数枚積層して構
成したもの、シート状の薄板圧電素子と電極を積層した
積層体を中空筒状に巻いて構成したもの等が提案されて
いる。
As a piezoelectric conversion element which is a driving source used in such an actuator, a sheet-shaped thin plate piezoelectric element made of a ceramics piezoelectric material and an electrode body serving as a positive electrode and a negative electrode (hereinafter, simply referred to as an electrode) There are proposed a plurality of laminated sheets, a sheet-shaped thin plate piezoelectric element, and a laminated body in which electrodes are laminated and wound in a hollow cylindrical shape.

【0004】図25及び図26は、セラミックス系圧電
材料で構成されたシート状の薄板圧電素子と正極及び負
極の電極を複数枚積層して構成された圧電変換素子を使
用したアクチエータの構成を示す斜視図で、図25は組
み立て工程を示す図、図26は完成したアクチエータを
示す斜視図である。
FIG. 25 and FIG. 26 show the structure of an actuator using a sheet-shaped thin plate piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and a piezoelectric conversion element made by laminating a plurality of positive and negative electrodes. FIG. 25 is a perspective view showing an assembly process, and FIG. 26 is a perspective view showing a completed actuator.

【0005】図25に示すように、アクチエータは、固
定部材101の上に圧電変換素子102の一方の端部を
接着剤104で接着固定し、圧電変換素子の他方の端部
に被駆動部材103を同じく接着剤104で接着固定し
て構成されている。
As shown in FIG. 25, in the actuator, one end of the piezoelectric conversion element 102 is adhered and fixed on the fixed member 101 with an adhesive 104, and the driven member 103 is attached to the other end of the piezoelectric conversion element. Is similarly fixed by an adhesive 104.

【0006】この構成において、図26に示すように、
正極電極105及び負極電極106の間にパルス状の電
圧を印加、或いはパルス状に電流を供給すると、圧電変
換素子102はその厚み方向(積層方向)に伸縮し、伸
び方向と縮み方向で速度の異なる伸縮振動が発生し、圧
電変換素子102の端部に接着固定された被駆動部材1
03に伸縮振動が伝達される。これにより、例えば、被
駆動部材103に図示しない移動体を摩擦接触させたと
きは、移動体を所定方向に移動させることができる。
In this structure, as shown in FIG.
When a pulsed voltage is applied or a pulsed current is supplied between the positive electrode 105 and the negative electrode 106, the piezoelectric conversion element 102 expands and contracts in the thickness direction (stacking direction), and the speed is increased in the expansion direction and the contraction direction. Different stretching vibrations are generated, and the driven member 1 is adhesively fixed to the end of the piezoelectric conversion element 102.
The stretching vibration is transmitted to 03. Thereby, for example, when a moving body (not shown) is brought into frictional contact with the driven member 103, the moving body can be moved in a predetermined direction.

【0007】この他、圧電変換素子に印加する電圧、或
いは供給する電流の調整により、被駆動部材に種々の振
動モードの運動を発生させることができる。
In addition, by adjusting the voltage applied to the piezoelectric conversion element or the current supplied, it is possible to cause the driven member to move in various vibration modes.

【0008】上記した構成のアクチエータでは、固定部
材101と圧電変換素子102との接合、圧電変換素子
102と被駆動部材103との接合に接着剤、例えばエ
ポキシ系の接着剤を使用しているが、圧電変換素子に発
生する振動により接合部が剥がれるという不都合があ
る。この対策として、圧電変換素子の接合面となるセラ
ミックスの端面をエッチング加工して粗面とし、接着強
度を高めることが行われている。
In the actuator having the above-mentioned structure, an adhesive agent such as an epoxy adhesive agent is used for joining the fixing member 101 and the piezoelectric conversion element 102 and joining the piezoelectric conversion element 102 and the driven member 103. However, there is an inconvenience that the joint portion is peeled off by the vibration generated in the piezoelectric conversion element. As a countermeasure against this, an end surface of ceramics, which is a bonding surface of the piezoelectric conversion element, is subjected to etching processing to make it a rough surface to increase the adhesive strength.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電変
換素子の接合面となるセラミックスの端面をエッチング
処理して粗面としても接着強度を十分に高めることがで
きず、圧電変換素子を高速で長時間駆動するときは接着
部が剥がれるという不都合があった。この発明は、上記
課題を解決することを目的とするものである。
However, even if the end faces of the ceramics, which are the bonding surfaces of the piezoelectric conversion element, are roughened by etching, the bonding strength cannot be sufficiently increased, and the piezoelectric conversion element is operated at high speed for a long time. There was the inconvenience that the adhesive was peeled off when driving. The present invention is intended to solve the above problems.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するもので、請求項1の発明は、セラミックス系圧
電材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積層
した積層体から構成された圧電変換素子において、前記
圧電変換素子を他部材へ接着固定する接合面が、圧電素
子と電極体とのいずれか一方が突出する凹凸面に形成さ
れた面であることを特徴とする圧電変換素子である。
The present invention is to solve the above-mentioned problems. The invention of claim 1 is a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated. In the configured piezoelectric conversion element, the joint surface for adhering and fixing the piezoelectric conversion element to another member is a surface formed on an uneven surface on which either one of the piezoelectric element and the electrode body projects. It is a piezoelectric conversion element.

【0011】そして、前記接合面は、接合面に共に露出
する圧電素子と電極体のいずれか一方が選択的にエッチ
ング加工されて凹凸面に形成された面である。
Further, the joint surface is a surface formed as a concavo-convex surface by selectively etching one of the piezoelectric element and the electrode body which are both exposed to the joint surface.

【0012】この場合、前記接合面は、圧電素子がエッ
チングされ、電極体はエッチングされない選択的エッチ
ング加工が行なわれて、圧電素子が凹、電極体が凸とな
る凹凸面に形成された面であってもよい。
In this case, the joint surface is a surface formed by a concave-convex surface where the piezoelectric element is concave and the electrode body is convex by performing a selective etching process in which the piezoelectric element is etched and the electrode body is not etched. It may be.

【0013】また、前記接合面は、電極体がエッチング
され、圧電素子はエッチングされない選択的エッチング
加工が行なわれて、圧電素子が凸、電極体が凹となる凹
凸面に形成された面であってもよい。
Further, the joint surface is a surface formed by an uneven surface where the electrode body is etched and the piezoelectric element is not etched, and the piezoelectric element is convex and the electrode body is concave. May be.

【0014】また、前記接合面は、接合面に共に露出す
る圧電素子と電極体とのうち電極体が選択的にスパッタ
リング加工されて圧電素子が凸、電極体が凹となる凹凸
面に形成された面であってもよい。
In addition, the joint surface is formed as an uneven surface in which the piezoelectric element and the electrode body, which are both exposed to the joint surface, are selectively sputtered to make the piezoelectric element convex and the electrode body concave. It may be a face.

【0015】前記圧電変換素子は、セラミックス系圧電
材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積層し
た積層体を巻上げて柱状体或いは筒状体に構成された圧
電変換素子であってもよい。
The piezoelectric conversion element may be a piezoelectric conversion element formed into a columnar body or a cylindrical body by rolling up a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element composed of a ceramics piezoelectric material and an electrode body are rolled up. Good.

【0016】また、前記圧電変換素子は、セラミックス
系圧電材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを
積層した積層体で、電圧印加方向に対して垂直方向に変
位が発生する圧電変換素子であってもよい。
Further, the piezoelectric conversion element is a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramics-based piezoelectric material and an electrode body are laminated, and a piezoelectric conversion element in which displacement occurs in a direction perpendicular to a voltage application direction. May be

【0017】そして、前記凹凸面は、凹み深さに対する
電極体の厚み(アスペクト比)が5以下であることが望
ましい。
The thickness (aspect ratio) of the electrode body with respect to the depth of the depression is preferably 5 or less.

【0018】請求項9の発明は、セラミックス系圧電材
料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積層した
積層体から構成された圧電変換素子における圧電変換素
子を他部材へ接着固定する接合面の加工方法であって、
接合面に共に露出する圧電素子と電極体のいずれか一方
を選択的に腐食して凹凸面に加工することを特徴とする
圧電変換素子の加工方法である。
According to a ninth aspect of the present invention, the piezoelectric conversion element in the piezoelectric conversion element composed of a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element composed of a ceramics-based piezoelectric material and an electrode body are laminated is bonded to another member by bonding. A method of processing a surface,
It is a method of processing a piezoelectric conversion element, characterized in that either one of the piezoelectric element and the electrode body, which are both exposed on the joint surface, is selectively corroded to form an uneven surface.

【0019】この場合、前記接合面の加工方法は、圧電
素子がエッチングされ、電極体はエッチングされない選
択的エッチング加工であってもよく、電極体がエッチン
グされ、圧電素子はエッチングされない選択的エッチン
グ加工であってもよい。さらに前記接合面の加工方法
は、電極体が選択的にスパッタリング加工され、圧電素
子は加工されない選択的スパッタリング加工であっても
よい。
In this case, the method for processing the joint surface may be a selective etching process in which the piezoelectric element is etched and the electrode body is not etched, or a selective etching process in which the electrode body is etched and the piezoelectric element is not etched. May be Furthermore, the processing method of the bonding surface may be a selective sputtering processing in which the electrode body is selectively processed by sputtering and the piezoelectric element is not processed.

【0020】請求項10の発明は、請求項1乃至請求項
8のいずれかに記載された圧電変換素子と、前記圧電変
換素子を固定する固定部材と、前記圧電変換素子に固定
される駆動部材と、前記駆動部材により駆動される被駆
動部材とを備えた圧電変換素子を使用したアクチエータ
において、前記圧電変換素子と固定部材及び駆動部材と
の接合は圧電変換素子に形成された凹凸面である接合面
に接着剤を適用して接合されていることを特徴とする圧
電変換素子を使用したアクチエータである。
According to a tenth aspect of the present invention, the piezoelectric conversion element according to any one of the first to eighth aspects, a fixing member for fixing the piezoelectric conversion element, and a driving member fixed to the piezoelectric conversion element. In the actuator using the piezoelectric conversion element including the driven member driven by the driving member, the joint between the piezoelectric conversion element and the fixing member and the driving member is an uneven surface formed on the piezoelectric conversion element. It is an actuator using a piezoelectric conversion element, characterized in that an adhesive is applied to the joint surface to be joined.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0022】[第1の実施の形態]第1の実施の形態の
圧電変換素子は、圧電セラミックス系圧電材料からなる
1枚のシート状の圧電素子の表裏両面にそれぞれ電極体
(以下、単に電極という)を形成し、これを巻上げて柱
状体に形成したものである。
[First Embodiment] The piezoelectric conversion element of the first embodiment is such that one sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramic-based piezoelectric material has an electrode body (hereinafter, simply referred to as an electrode) on both front and back surfaces. Is formed and is rolled up to form a columnar body.

【0023】図1は第1の実施の形態の圧電変換素子の
素材である圧電素子を示す斜視図、図2は素材である圧
電素子を2つ折りした状態の斜視図、図3は巻上げて柱
状体に形成された圧電変換素子の外観を示す斜視図であ
る。説明の都合上、圧電素子及び電極体の厚みは、実際
よりも著しく拡大して示してある。
FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric element which is a material of the piezoelectric conversion element of the first embodiment, FIG. 2 is a perspective view in which the piezoelectric element which is a material is folded in two, and FIG. It is a perspective view showing the appearance of the piezoelectric conversion element formed in the body. For convenience of explanation, the thicknesses of the piezoelectric element and the electrode body are shown to be significantly enlarged compared to the actual thickness.

【0024】この圧電変換素子10は、まず、圧電セラ
ミックス系の圧電材料を使用してシート状の圧電素子1
1を作り、その表面及び裏面に第1電極12及び第2電
極13を形成する。次に、略中央部で2つ折りし、折曲
部14を中心にして圧電素子相互が積層されるように巻
上げて柱状体に形成する。
The piezoelectric conversion element 10 is a sheet-shaped piezoelectric element 1 made of a piezoelectric ceramic-based piezoelectric material.
1 is formed, and the first electrode 12 and the second electrode 13 are formed on the front surface and the back surface thereof. Next, it is folded in two at approximately the center, and rolled up so that the piezoelectric elements are laminated with each other around the bent portion 14 to form a columnar body.

【0025】この後、焼成工程、柱状体の端部を切断す
る切断加工、及び切断面のエッチング加工を行う。さら
に、柱状体の外周面に露出している第1電極12及び第
2電極13へのリード線の接続加工、及び分極処理を経
て、圧電変換素子10が完成する。
After that, a firing process, a cutting process for cutting the end of the columnar body, and an etching process for the cut surface are performed. Further, the piezoelectric conversion element 10 is completed through the processing of connecting the lead wires to the first electrode 12 and the second electrode 13 exposed on the outer peripheral surface of the columnar body, and the polarization treatment.

【0026】圧電変換素子10の製造工程を説明する。
まず、圧電素子11の材料としては、PZT(PbZr
3 ・PbTiO3 )を主成分とする圧電セラミックス
を使用する。このセラミックス粉体を溶剤、分散剤、バ
インダ、可塑剤等と混合し、ブレード等を使用して均一
な平面に作成して一定の厚さ、例えば20〜100μm
の厚さに引き伸ばす。溶剤を蒸発させて乾燥すると、グ
リーンシートと呼ばれる柔軟性のあるシートを得ること
ができる。
The manufacturing process of the piezoelectric conversion element 10 will be described.
First, as the material of the piezoelectric element 11, PZT (PbZr
Piezoelectric ceramics containing O 3 · PbTiO 3 as the main component are used. This ceramic powder is mixed with a solvent, a dispersant, a binder, a plasticizer, etc., and made into a uniform flat surface using a blade or the like to have a constant thickness, for example, 20 to 100 μm.
Stretch to the thickness of. When the solvent is evaporated and dried, a flexible sheet called a green sheet can be obtained.

【0027】次に、このグリーンシート(圧電素子)の
表裏両面に、スクリーン印刷等の手段で白金(Pt)系
電極材料を適当な樹脂バインダでペースト状にした材料
を所定の厚さ、例えば7〜10μm程度の厚さに印刷し
て第1電極12及び第2電極13を形成し、所定の大き
さに切断する(図1参照)。
Next, on both the front and back surfaces of this green sheet (piezoelectric element), a material in which a platinum (Pt) -based electrode material is pasted with an appropriate resin binder by means of screen printing or the like has a predetermined thickness, for example, 7 The first electrode 12 and the second electrode 13 are formed by printing with a thickness of about 10 μm and cut into a predetermined size (see FIG. 1).

【0028】次に、その略中央部で2つ折し(図2参
照)、折曲部14を中心にして圧電素子相互が積層され
るように巻上げて柱状体に形成する(図3参照)。
Next, it is folded in two at the substantially central portion (see FIG. 2), and rolled up so that the piezoelectric elements are laminated around the bent portion 14 to form a columnar body (see FIG. 3).

【0029】このとき、図4に示すように、軸方向にス
リット18が形成された巻取軸17を準備し、表裏両面
にそれぞれ第1電極12及び第2電極13が形成された
シート状の圧電素子11の中央部を巻取軸17のスリッ
ト18に挟み、圧電素子相互が積層されるように巻上げ
て筒状体に形成してもよい。
At this time, as shown in FIG. 4, a winding shaft 17 having slits 18 formed in the axial direction is prepared, and a sheet-shaped sheet having the first electrode 12 and the second electrode 13 formed on both front and back surfaces thereof is prepared. Alternatively, the central portion of the piezoelectric element 11 may be sandwiched between the slits 18 of the winding shaft 17, and the piezoelectric elements may be rolled up so as to be stacked on each other to form a tubular body.

【0030】この構成の柱状体(又は筒状体、以下、説
明の都合上、両者を含め柱状体という)では、図3から
明らかなように、柱状体の外周面に第1電極12と第2
電極13とが露出し、また、柱状体の軸方向の両端面に
も渦巻状に第1電極12と第2電極13の端面が露出す
る。
In the columnar body (or tubular body, hereinafter, for convenience of explanation, both of them are referred to as columnar bodies) having this structure, as is apparent from FIG. 3, the first electrode 12 and the first electrode 12 are provided on the outer peripheral surface of the columnar body. Two
The electrode 13 is exposed, and the end faces of the first electrode 12 and the second electrode 13 are exposed in a spiral shape on both end faces of the columnar body in the axial direction.

【0031】次に、この巻上げられた柱状体を所定の温
度条件で焼成する。焼成する温度条件は、例えば、図5
に示すように、5時間程度かけて500℃まで徐々に温
度を高め、500℃で一定時間焼成した後、最初から9
時間後に1200℃まで徐々に温度を高める。さらに、
1200℃で約0.3時間焼成した後、6時間程度かけ
て常温まで冷却する。この実施の形態では、焼成後の圧
電素子の厚みは約50μm、電極の厚みは約5μmにな
る。
Next, the rolled columnar body is fired under a predetermined temperature condition. The temperature condition for firing is, for example, as shown in FIG.
As shown in, the temperature was gradually raised to 500 ° C over about 5 hours, and after firing at 500 ° C for a certain time, 9
After a while, the temperature is gradually increased up to 1200 ° C. further,
After firing at 1200 ° C. for about 0.3 hours, it is cooled to room temperature over about 6 hours. In this embodiment, the thickness of the piezoelectric element after firing is about 50 μm and the thickness of the electrode is about 5 μm.

【0032】前記した焼成済みの柱状体10を所望の長
さ寸法に仕上げるため、また、後述するエッチング加工
を行うため、柱状体10の軸方向の両端部を切断加工す
る。切断加工は、回転円板の外周面に超硬合金粉末を接
着したカッターを高速で回転させる切断装置、一般的に
ダイサーと呼ばれる切断装置により行う。図6は柱状体
10の軸方向両端部の切断加工を説明する図で、切断加
工された柱状体10の軸方向の端面10a及び10bは
鏡面に近い仕上面となっている。
In order to finish the above-mentioned fired columnar body 10 to a desired length dimension and to carry out an etching process which will be described later, both ends of the columnar body 10 in the axial direction are cut. The cutting process is performed by a cutting device that rotates a cutter having cemented carbide powder adhered to the outer peripheral surface of a rotating disk at high speed, which is generally called a dicer. FIG. 6 is a diagram for explaining the cutting process of both axial end portions of the columnar body 10, and the axially end faces 10a and 10b of the columnar body 10 after the cutting process are finished surfaces close to mirror surfaces.

【0033】次に、柱状体10の端面のエッチング加工
について説明する。図7はエッチング加工の概念を示す
図である。前記したとおり、切断加工された柱状体10
の軸方向の端面10a及び10bには、渦巻状のPZT
からなる圧電素子11と、白金(Pt)系電極材料から
なる第1電極12及び第2電極13が露出し、また、柱
状体の外周面は白金(Pt)系電極材料からなる第1電
極12及び第2電極13で覆われているから、圧電素子
の材料であるPZTを溶かし、白金(Pt)を溶かさな
い酸、例えば硝酸とフッ酸を混合したエッチング液19
を使用することで、選択的に端面10a及び10bに露
出している圧電素子部分であるPZTのみをエッチング
加工することができる。
Next, the etching process of the end face of the columnar body 10 will be described. FIG. 7 is a diagram showing the concept of etching processing. As described above, the columnar body 10 cut and processed
The end faces 10a and 10b in the axial direction of the spiral PZT
The piezoelectric element 11 made of, and the first electrode 12 and the second electrode 13 made of a platinum (Pt) -based electrode material are exposed, and the outer peripheral surface of the columnar body is made of the platinum (Pt) -based electrode material. Also, since it is covered with the second electrode 13, an etching solution 19 in which PZT, which is the material of the piezoelectric element, is dissolved and platinum (Pt) is not dissolved, for example, nitric acid and hydrofluoric acid are mixed.
By using, it is possible to selectively etch only PZT, which is the piezoelectric element portion exposed on the end faces 10a and 10b.

【0034】図8はエッチング加工の前後の柱状体10
の端面の状態を説明する拡大した断面図で、図8の
(a)はエッチング加工前の柱状体10の端面の状態を
示し、図8の(b)はエッチング加工後の端面の状態を
示している。
FIG. 8 shows the columnar body 10 before and after etching.
8A and 8B are enlarged cross-sectional views for explaining the state of the end face of FIG. 8A shows the state of the end face of the columnar body 10 before etching, and FIG. 8B shows the state of the end face after etching. ing.

【0035】即ち、柱状体10をエッチング液19に浸
す前は、圧電素子11の端面(図8では上面)と、第1
電極12及び第2電極13の端面(図8では上面)とは
同一平面上にある。エッチング液19に浸すと、第1電
極12及び第2電極13で覆われている柱状体の外周面
はエッチングされずにそのまま残る。また、柱状体の端
面10a及び10bは、端面に露出している第1電極1
2及び第2電極13の部分はエッチングされずにそのま
ま残り、端面に露出している圧電素子11のみがエッチ
ングされて、第1電極12及び第2電極13の端面が圧
電素子11の端面から突出した凹凸面が形成される。
That is, before the columnar body 10 is dipped in the etching liquid 19, the end face of the piezoelectric element 11 (the upper face in FIG. 8) and the first
The electrode 12 and the end surface of the second electrode 13 (the upper surface in FIG. 8) are on the same plane. When immersed in the etching liquid 19, the outer peripheral surface of the columnar body covered with the first electrode 12 and the second electrode 13 remains as it is without being etched. Further, the end faces 10a and 10b of the columnar body are the first electrodes 1 exposed on the end faces.
The portions of 2 and the second electrode 13 remain as they are without being etched, and only the piezoelectric element 11 exposed on the end face is etched, and the end faces of the first electrode 12 and the second electrode 13 project from the end face of the piezoelectric element 11. An uneven surface is formed.

【0036】以上で柱状体10のエッチング加工が終了
したので、この後、第1電極12及び第2電極13にリ
ード線を接続し、分極処理して圧電変換素子が完成す
る。
Since the etching process of the columnar body 10 is completed, the lead wires are connected to the first electrode 12 and the second electrode 13 and the polarization process is completed to complete the piezoelectric conversion element.

【0037】次に、上記の工程で製作された圧電変換素
子を使用し、アクチエータを製作する際の、圧電変換素
子と他の部材との接合加工について説明する。
Next, the joining process between the piezoelectric conversion element and another member when manufacturing the actuator using the piezoelectric conversion element manufactured in the above process will be described.

【0038】ここでは、柱状体の圧電変換素子の軸方向
の伸縮振動により駆動部材に軸方向の伸び速度と縮み速
度が異なる振動を発生させ、駆動部材に摩擦結合した移
動体を所定方向に移動させるアクチエータについて説明
する。
Here, vibrations having different expansion and contraction speeds in the axial direction are generated in the driving member by the expansion and contraction vibrations in the axial direction of the columnar piezoelectric conversion element, and the moving body frictionally coupled to the driving member is moved in a predetermined direction. The actuator to be activated will be described.

【0039】まず、圧電変換素子を使用したアクチエー
タの構成を説明する。図9はアクチエータ20の断面図
で、固定部材21に圧電変換素子10の一方の端面10
aを接着剤24で接着固定し、圧電変換素子の他方の端
面10bに駆動部材であるカーボン軸23を接着剤24
で接着固定する。カーボン軸23は固定部材21の上に
設けた支持部21a及び21bにより、軸方向に移動自
在に支持される。
First, the structure of an actuator using a piezoelectric conversion element will be described. FIG. 9 is a sectional view of the actuator 20, in which one end surface 10 of the piezoelectric conversion element 10 is fixed to the fixing member 21.
a is adhered and fixed with an adhesive 24, and the carbon shaft 23 as a driving member is attached to the other end surface 10b of the piezoelectric conversion element with the adhesive 24.
Use adhesive to fix. The carbon shaft 23 is supported by the supporting portions 21 a and 21 b provided on the fixing member 21 so as to be movable in the axial direction.

【0040】カーボン軸23に移動体27を適当な摩擦
力で摩擦結合させ、圧電変換素子10の第1電極12及
び第2電極13の間に、駆動パルス発生回路25から駆
動パルスを供給すると、圧電変換素子10には軸方向の
伸び速度と縮み速度が異なる伸縮振動が発生し、カーボ
ン軸23に伝達される。カーボン軸23の前記伸縮振動
により、カーボン軸23に摩擦結合した移動体27は速
度の遅い振動方向、例えば矢印a方向に移動する。
When the moving body 27 is frictionally coupled to the carbon shaft 23 with an appropriate frictional force and a driving pulse is supplied from the driving pulse generating circuit 25 between the first electrode 12 and the second electrode 13 of the piezoelectric conversion element 10, Stretching vibrations having different axial expansion and contraction speeds are generated in the piezoelectric conversion element 10, and are transmitted to the carbon shaft 23. Due to the stretching vibration of the carbon shaft 23, the moving body 27 frictionally coupled to the carbon shaft 23 moves in the slow vibration direction, for example, the direction of arrow a.

【0041】圧電変換素子10と、固定部材21及び駆
動部材であるカーボン軸23との接合加工について説明
する。この実施の形態では、接着剤24としてエポキシ
系の接着剤を使用するものとする。圧電変換素子10の
端面10a及び10bには、第1電極12及び第2電極
13が露出しているから、導電牲のカーボン軸23を接
着剤24により接着固定すると、電極相互が短絡するお
それがある。
The joining process of the piezoelectric conversion element 10, the fixing member 21 and the carbon shaft 23 which is the driving member will be described. In this embodiment, an epoxy adhesive is used as the adhesive 24. Since the first electrode 12 and the second electrode 13 are exposed on the end faces 10a and 10b of the piezoelectric conversion element 10, if the conductive carbon shaft 23 is adhered and fixed by the adhesive 24, the electrodes may be short-circuited. is there.

【0042】そこで、圧電変換素子の端面10aと固定
部材21との間、及び圧電変換素子の端面10bとカー
ボン軸23との間に絶縁層を形成するため、直径約20
μmのガラス粒子を体積比で約10%混入した接着剤2
4を使用する。なお、ガラス粒子の直径が約5〜50μ
m、混入比が体積比で5〜50%でもほぼ同様の効果が
得られた。また、絶縁層を形成するための材料として
は、ガラス粒子の他、合成樹脂の粒子でも同様の効果が
得られた。
Therefore, in order to form an insulating layer between the end surface 10a of the piezoelectric conversion element and the fixing member 21 and between the end surface 10b of the piezoelectric conversion element and the carbon shaft 23, a diameter of about 20 is obtained.
Adhesive 2 containing approximately 10% by volume of glass particles of μm 2
Use 4 The diameter of the glass particles is about 5 to 50μ.
When m and the mixing ratio were 5 to 50% by volume, almost the same effect was obtained. Further, as the material for forming the insulating layer, not only glass particles but also particles of synthetic resin were able to obtain the same effect.

【0043】圧電変換素子10の接合面となる端面10
a及び10bは、上記したエッチング加工により第1電
極12及び第2電極13が圧電素子11から突出した凹
凸形状に加工されているので、端面を単純に粗面に加工
した従来のものよりも凹凸が大きく、従来のものよりも
強固に接合することができる。
The end face 10 serving as the joint face of the piezoelectric conversion element 10.
Since a and 10b are processed into the concavo-convex shape in which the first electrode 12 and the second electrode 13 are projected from the piezoelectric element 11 by the above-described etching process, the concavo-convex pattern is larger than the conventional one in which the end surface is simply roughened. Is large and can be joined more firmly than conventional ones.

【0044】次に、接合面の接着強度の比較試験につい
て説明する。図10は、従来の圧電変換素子の軸方向の
端面にPZT(この場合は、端面に電極が露出していな
い構成のもの)が露出している構成のものにおいて、圧
電変換素子の軸方向の端面とカーボン軸とをエポキシ系
接着剤で接着した場合の接着強度を示す図であって、図
10の(a)は圧電変換素子の軸方向の端面に何等加工
を加えていない場合で、接着強度は略160kgf/c
2 程度を示し、図10の(b)は軸方向の端面をエッ
チング加工した場合で、接着強度は略180kgf/c
2 程度を示している。
Next, a comparative test of the adhesive strength of the joint surfaces will be described. FIG. 10 shows a structure in which the PZT (in this case, the structure in which the electrodes are not exposed on the end surface) is exposed on the end surface in the axial direction of the piezoelectric conversion element. FIG. 11A is a diagram showing the adhesive strength when the end face and the carbon shaft are adhered by an epoxy adhesive, and FIG. 10A shows a case where no processing is applied to the end face in the axial direction of the piezoelectric conversion element. Strength is approximately 160 kgf / c
m 2 indicates the degree, if (b) in FIG. 10 is obtained by etching the end face in the axial direction, the adhesive strength is approximately 180 kgf / c
It shows about m 2 .

【0045】また、図11は、圧電変換素子の軸方向の
端面にPZTと電極が露出している構成のものにおい
て、圧電変換素子の軸方向の端面とカーボン軸とをエポ
キシ系接着剤で接着した場合の接着強度を示す図で、図
11の(a)は圧電変換素子の軸方向の端面(PZT及
び電極が露出)に何等加工を加えていない場合で、接着
強度は略180kgf/cm2 程度を示し、図11の
(b)は圧電変換素子の軸方向端面(PZT及び電極が
露出)に選択的にエッチング加工した場合で、接着強度
は略300kgf/cm2 以上を示している。
Further, FIG. 11 shows a structure in which the PZT and the electrode are exposed on the axial end surface of the piezoelectric conversion element, and the axial end surface of the piezoelectric conversion element and the carbon shaft are bonded with an epoxy adhesive. FIG. 11A is a diagram showing the adhesive strength in the case of performing the above. FIG. 11A shows a case where no processing is applied to the axial end surface (PZT and the electrode are exposed) of the piezoelectric conversion element, and the adhesive strength is approximately 180 kgf / cm 2. 11B shows the case where the axial end surface (PZT and the electrodes are exposed) of the piezoelectric conversion element is selectively etched, and the adhesive strength is about 300 kgf / cm 2 or more.

【0046】図10及び図11から明らかなように、圧
電変換素子の軸方向の端面(PZT及び電極が露出)に
選択的にエッチング加工を施すと、接着強度が著しく向
上することが分かる。
As is apparent from FIGS. 10 and 11, it can be seen that the adhesive strength is remarkably improved by selectively etching the axial end surface (PZT and the electrode exposed) of the piezoelectric conversion element.

【0047】図12は、エッチング加工の深さと接着強
度の関係を示す図で、横軸にエッチング加工でできた凹
みの深さを電極の厚みで割算したアスペクト比を、縦軸
に接着強度をとって示した。
FIG. 12 shows the relationship between the etching depth and the adhesive strength. The horizontal axis represents the aspect ratio obtained by dividing the depth of the recess formed by the etching by the electrode thickness, and the vertical axis represents the adhesive strength. I took it and showed it.

【0048】図12から明らかなように、アスペクト比
が5以下では接着強度が略180kgf/cm2 程度以
上あり、アスペクト比が大きくなり過ぎると接着強度が
低下することが示されている。
As is clear from FIG. 12, when the aspect ratio is 5 or less, the adhesive strength is about 180 kgf / cm 2 or more, and when the aspect ratio becomes too large, the adhesive strength decreases.

【0049】[第2の実施の形態]第2の実施の形態の
圧電変換素子は、圧電セラミックス系圧電材料からなる
シート状の圧電素子を、各圧電素子の間に第1電極12
及び第2電極13を交互に挟んで積層して構成した圧電
変換素子である。
[Second Embodiment] In the piezoelectric conversion element of the second embodiment, a sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramics piezoelectric material is used, and the first electrode 12 is provided between the piezoelectric elements.
And the second electrode 13 is alternately sandwiched and laminated to form a piezoelectric conversion element.

【0050】第2の実施の形態の圧電変換素子30も、
グリーンシートの製造、第1電極及び第2電極の形成、
積層、焼成処理、積層体の端部の切断加工、切断面のエ
ッチング処理、電極へのリード線の接続加工及び分極処
理の工程を経る。第1の実施の形態のものの製作工程で
は、2つ折りした積層体を柱状体に巻上げているのに対
し、第2の実施の形態のものでは単に積層した点で相違
するが、その他の工程は第1の実施の形態の圧電変換素
子と同様であるので、同一部材には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。
The piezoelectric conversion element 30 of the second embodiment is also
Manufacture of green sheets, formation of first and second electrodes,
The steps of stacking, firing, cutting the edges of the stack, etching the cut surface, connecting lead wires to the electrodes, and polarization are performed. In the manufacturing process of the first embodiment, the laminated body folded in two is rolled up into a columnar body, whereas in the second embodiment it is different in that it is simply laminated, but the other steps are Since it is the same as the piezoelectric conversion element according to the first embodiment, the same members are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0051】図13は、上記したように、圧電セラミッ
クス系圧電材料からなるシート状の圧電素子と、白金
(Pt)系電極材料からなる第1電極12及び第2電極
13を交互に挟んで積層して構成した圧電変換素子(積
層体)30の構成を示す斜視図で、以下の説明では積層
体30と言うことがある。この積層体30を所定温度で
焼成後、第1電極12及び第2電極13が露出した端部
をダイサーと呼ばれる切断装置により切断加工する。
In FIG. 13, as described above, the sheet-shaped piezoelectric element made of the piezoelectric ceramics-based piezoelectric material and the first electrode 12 and the second electrode 13 made of the platinum (Pt) -based electrode material are alternately sandwiched and laminated. In the following description, it may be referred to as a laminated body 30 in a perspective view showing the configuration of the piezoelectric conversion element (laminated body) 30 configured as described above. After firing the laminated body 30 at a predetermined temperature, the exposed ends of the first electrode 12 and the second electrode 13 are cut and processed by a cutting device called a dicer.

【0052】次に、積層体30の切断面のエッチング加
工について説明する。切断加工された積層体の端面30
aは鏡面に近い仕上面となっており、圧電素子11の端
面と白金(Pt)系電極材料からなる第1電極12及び
第2電極13の端面が露出しているから、圧電素子の材
料であるPZTを溶かし、白金(Pt)を溶かさない
酸、例えば硝酸とフッ酸を混合したエッチング液で、端
面30aに露出している圧電素子部分であるPZTのみ
を選択的にエッチング加工する。
Next, the etching process of the cut surface of the laminate 30 will be described. End surface 30 of the laminated body that has been cut
a is a finished surface close to a mirror surface, and the end face of the piezoelectric element 11 and the end faces of the first electrode 12 and the second electrode 13 made of a platinum (Pt) -based electrode material are exposed. Only PZT, which is the piezoelectric element portion exposed on the end face 30a, is selectively etched with an etching solution in which a certain PZT is dissolved and platinum (Pt) is not dissolved, for example, nitric acid and hydrofluoric acid.

【0053】図14はエッチング加工の前後の積層体3
0の端面の状態を説明する拡大した断面図で、図14の
(a)はエッチング加工前の端面の状態を示し、図14
の(b)はエッチング加工後の端面の状態を示してい
る。
FIG. 14 shows the laminated body 3 before and after the etching process.
14A is an enlarged cross-sectional view for explaining the state of the end face of FIG. 0, FIG. 14A shows the state of the end face before etching, and FIG.
(B) shows the state of the end face after etching.

【0054】即ち、積層体30をエッチング液に浸す前
は、圧電素子11の端面(図14では上面)と、第1電
極12及び第2電極13の端面(図14では上面)とは
同一平面上にある。エッチング液に浸すと、第1電極1
2及び第2電極13の部分はエッチングされずにそのま
ま残り、圧電素子11の端面のみがエッチングされ、第
1電極12及び第2電極13の端面が圧電素子11の端
面から突出した凹凸面が形成される。
That is, before the laminated body 30 is immersed in the etching solution, the end surface of the piezoelectric element 11 (upper surface in FIG. 14) and the end surfaces of the first electrode 12 and the second electrode 13 (upper surface in FIG. 14) are flush with each other. It is above. When immersed in an etching solution, the first electrode 1
The portions of 2 and the second electrode 13 are left as they are without being etched, and only the end faces of the piezoelectric element 11 are etched to form an uneven surface in which the end faces of the first electrode 12 and the second electrode 13 project from the end face of the piezoelectric element 11. To be done.

【0055】[第3の実施の形態]第3の実施の形態の
圧電変換素子も、圧電セラミックス系圧電材料からなる
シート状の圧電素子を、各圧電素子の間に第1電極及び
第2電極を交互に挟んで積層して構成した圧電変換素子
である。第2の実施の形態のものと類似した構成を備え
ているが、電極材料が相違し、また焼成処理の後に積層
する点で相違する。
[Third Embodiment] In the piezoelectric conversion element of the third embodiment as well, a sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramics piezoelectric material is used, and a first electrode and a second electrode are provided between each piezoelectric element. It is a piezoelectric conversion element configured by alternately sandwiching and laminating. The structure is similar to that of the second embodiment, except that the electrode material is different and the layers are laminated after the firing process.

【0056】グリーンシートの製作は第1の実施の形態
のものと変わらない。以下、第2の実施の形態の圧電変
換素子と同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省
略し、相違点を中心に説明する。
The production of the green sheet is the same as that of the first embodiment. Hereinafter, the same members as those of the piezoelectric conversion element according to the second embodiment will be denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described.

【0057】図15は、第3の実施の形態の圧電変換素
子40の構成を示す斜視図で、以下の説明では積層体4
0と言うことがある。まず、圧電セラミックス系圧電材
料からなるグリーンシートと呼ばれるシート状の圧電素
子11を所定の大きさに切断して焼成処理を行う。次
に、焼成処理した圧電素子11の表裏両面にアルミニウ
ムを主成分とする電極材料を塗布するなどして、第1電
極42及び第2電極43を形成し、このシートを複数枚
積層して積層体40を構成する。
FIG. 15 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric conversion element 40 of the third embodiment. In the following description, the laminated body 4 is used.
Sometimes it is 0. First, a sheet-shaped piezoelectric element 11 called a green sheet made of a piezoelectric ceramic-based piezoelectric material is cut into a predetermined size and fired. Next, the first and second electrodes 42 and 43 are formed by applying an electrode material containing aluminum as a main component to both the front and back surfaces of the fired piezoelectric element 11, and a plurality of these sheets are laminated and laminated. The body 40 is formed.

【0058】この積層体40の、第1電極42及び第2
電極43が露出した端部をダイサーと呼ばれる切断装置
により切断加工する。
The first electrode 42 and the second electrode of the laminated body 40 are
The exposed end portion of the electrode 43 is cut and processed by a cutting device called a dicer.

【0059】次に、積層体40の切断面のエッチング加
工について説明する。切断加工された積層体の端面40
aは鏡面に近い仕上面となっており、アルミニウムを主
成分とする電極材料からなる第1電極42及び第2電極
43の端部が露出しているから、圧電素子の材料である
PZTは溶かさず、アルミニウム(Al)のみを溶かす
アルカリ溶液、例えば水酸化ナトリウム(NaOH)を
含むエッチング液で端面40aに露出している第1電極
42及び第2電極43のみを選択的にエッチング加工す
る。
Next, the etching process of the cut surface of the laminated body 40 will be described. End face 40 of the cut laminated body
Since a is a finished surface close to a mirror surface and the end portions of the first electrode 42 and the second electrode 43 made of an electrode material containing aluminum as a main component are exposed, PZT which is the material of the piezoelectric element is melted. First, only the first electrode 42 and the second electrode 43 exposed on the end face 40a are selectively etched by an alkaline solution that dissolves only aluminum (Al), for example, an etching solution containing sodium hydroxide (NaOH).

【0060】図16はエッチング加工の前後の積層体4
0の端面の状態を説明する拡大した断面図で、図16の
(a)はエッチング加工前の端面の状態を示し、図16
の(b)はエッチング加工後の端面の状態を示してい
る。
FIG. 16 shows the laminated body 4 before and after etching.
16 is an enlarged cross-sectional view for explaining the state of the end surface of FIG. 0, FIG. 16A shows the state of the end surface before the etching process, and FIG.
(B) shows the state of the end face after etching.

【0061】即ち、積層体40をエッチング液に浸す前
は、圧電素子11の端面(図16では上面)と、第1電
極42及び第2電極43の端面(図16では上面)とは
同一平面上にある。エッチング液に浸すと、第1電極4
2及び第2電極43の端面のみがエッチングされ、圧電
素子11はエッチングされずに残り、第1電極42及び
第2電極43の端面が圧電素子11の端面より凹んだ凹
凸面が形成される。
That is, before the laminated body 40 is immersed in the etching solution, the end surface of the piezoelectric element 11 (upper surface in FIG. 16) and the end surfaces of the first electrode 42 and the second electrode 43 (upper surface in FIG. 16) are flush with each other. It is above. When immersed in an etching solution, the first electrode 4
Only the end faces of the second electrode 43 and the second electrode 43 are etched, the piezoelectric element 11 remains without being etched, and an uneven surface is formed in which the end faces of the first electrode 42 and the second electrode 43 are recessed from the end faces of the piezoelectric element 11.

【0062】この実施の形態によれば、焼成後に電極を
形成し、電極が焼成時の熱の影響を受けることがないか
ら、電極材料としてアルミニウムを主成分とする材料を
使用することができる。
According to this embodiment, since the electrode is formed after firing and the electrode is not affected by heat during firing, a material containing aluminum as a main component can be used as the electrode material.

【0063】また、エッチング加工によりアルミニウム
を主成分とする電極材料がエッチングされ、第1電極4
2及び第2電極43は圧電素子11の端面から凹むか
ら、第1及び第2の実施の形態の場合のように、圧電変
換素子と固定部材及び駆動部材(カーボン軸)との間に
絶縁層を設ける必要がない。即ち、接合加工に使用する
接着剤にガラス粒子などを混入する必要がなく、より強
固に接合することができる。
Further, the electrode material containing aluminum as a main component is etched by the etching process, and the first electrode 4
Since the second and second electrodes 43 are recessed from the end face of the piezoelectric element 11, an insulating layer is provided between the piezoelectric conversion element and the fixing member and the driving member (carbon shaft) as in the first and second embodiments. Need not be provided. That is, it is not necessary to mix glass particles or the like into the adhesive used for the joining process, and the joining can be performed more firmly.

【0064】[第4の実施の形態]第4の実施の形態の
圧電変換素子は、第1の実施の形態の圧電変換素子と同
じく、圧電セラミックス系圧電材料からなるシート状の
圧電素子の表面及び裏面に第1電極及び第2電極を形成
し、これを略中央部で2つ折りして折曲部を中心にして
巻上げて柱状体に構成した圧電変換素子である。
[Fourth Embodiment] The piezoelectric conversion element of the fourth embodiment is similar to the piezoelectric conversion element of the first embodiment in that the surface of a sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramics piezoelectric material. Also, the piezoelectric conversion element is formed by forming the first electrode and the second electrode on the back surface, folding the first electrode and the second electrode in two at substantially the central portion, and winding up around the bent portion to form a columnar body.

【0065】第1の実施の形態のものと類似した構成を
備えているが、第1の実施の形態における積層体の切断
面のエッチング加工に代えて、スパッタリング加工を行
う点で相違する。以下、第1の実施の形態の圧電変換素
子と同じ部材には同一符号を付して詳細な説明を省略
し、相違点を中心に説明する。
The structure is similar to that of the first embodiment, but is different in that a sputtering process is performed instead of the etching process of the cut surface of the laminated body in the first embodiment. Hereinafter, the same members as those of the piezoelectric conversion element according to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described.

【0066】図17は第4の実施の形態の圧電変換素子
50の外観を示す斜視図である。圧電変換素子50は、
圧電セラミックス系圧電材料からなるシート状の圧電素
子11と、白金(Pt)系電極材料からなる第1電極1
2及び第2電極13を交互に挟んで積層した積層体を、
その略中央部で2つ折し、折曲部14を中心にして圧電
素子相互が積層されるように巻上げて柱状体に形成す
る。さらに、この積層体50を所定温度で焼成後、第1
電極12及び第2電極13が露出した端部をダイサーと
呼ばれる切断装置により切断加工する。
FIG. 17 is a perspective view showing the external appearance of the piezoelectric conversion element 50 according to the fourth embodiment. The piezoelectric conversion element 50 is
A sheet-shaped piezoelectric element 11 made of a piezoelectric ceramics-based piezoelectric material, and a first electrode 1 made of a platinum (Pt) -based electrode material.
2 and the second electrode 13 are alternately sandwiched and laminated,
The piezoelectric element is folded in two at the substantially central portion, and is rolled up so that the piezoelectric elements are laminated around the bent portion 14 to form a columnar body. Further, after firing the laminated body 50 at a predetermined temperature, the first
The end portion where the electrode 12 and the second electrode 13 are exposed is cut and processed by a cutting device called a dicer.

【0067】この構成の柱状体(又は筒状体、以下、説
明の都合上、両者を含め柱状体という)では、図17か
ら明らかなように、柱状体の外周面に第1電極12と第
2電極13とが露出し、また、柱状体の軸方向の両端面
にも渦巻状に第1電極12と第2電極13の端面が露出
する。
In the columnar body (or tubular body, hereinafter, for convenience of description, both of them are referred to as columnar bodies) having this structure, as is apparent from FIG. 17, the first electrode 12 and the first electrode 12 are provided on the outer peripheral surface of the columnar body. The two electrodes 13 are exposed, and the end faces of the first electrode 12 and the second electrode 13 are exposed in a spiral shape on both end faces of the columnar body in the axial direction.

【0068】次に、柱状体(圧電変換素子)50の切断
面に露出した電極のスパッタリング加工について説明す
る。図18は柱状体50のスパッタリング加工を説明す
る概念図で、真空容器58の内部に第1の加工電極55
及び第2の加工電極56を配置し、前記柱状体50の一
方の端面に露出した第1電極12及び第2電極13を第
1の加工電極55に接続し、柱状体50の他方の端面に
露出した第1電極12及び第2電極13を第2の加工電
極56に対向させる。
Next, the sputtering process of the electrode exposed on the cut surface of the columnar body (piezoelectric conversion element) 50 will be described. FIG. 18 is a conceptual diagram for explaining the sputtering process of the columnar body 50. The first process electrode 55 is provided inside the vacuum container 58.
And the second machining electrode 56 are arranged, the first electrode 12 and the second electrode 13 exposed on one end face of the columnar body 50 are connected to the first machining electrode 55, and the other end face of the columnar body 50 is connected. The exposed first electrode 12 and second electrode 13 are opposed to the second processed electrode 56.

【0069】真空容器58の内部を真空とし、第1の加
工電極55を電源57の正極に、第2の加工電極56を
電源57の負極に接続すると、第1電極12及び第2電
極13から白金(Pt)イオンが第2の加工電極56に
向けて飛び出し、柱状体50の他方の端面に露出した第
1電極12及び第2電極13は腐食により凹む。
When the inside of the vacuum container 58 is evacuated and the first machining electrode 55 is connected to the positive electrode of the power source 57 and the second machining electrode 56 is connected to the negative electrode of the power source 57, the first electrode 12 and the second electrode 13 are separated from each other. Platinum (Pt) ions fly out toward the second processed electrode 56, and the first electrode 12 and the second electrode 13 exposed on the other end surface of the columnar body 50 are recessed due to corrosion.

【0070】図19はスパッタリング加工の前後の柱状
体10の端面の状態を説明する拡大した断面図で、図1
9の(a)はスパッタリング加工前の柱状体10の端面
の状態を、図19の(b)はスパッタリング加工後の端
面の状態を示している。
FIG. 19 is an enlarged sectional view for explaining the state of the end face of the columnar body 10 before and after the sputtering process.
9A shows the state of the end face of the columnar body 10 before the sputtering process, and FIG. 19B shows the state of the end face after the sputtering process.

【0071】即ち、柱状体10の端面をスパッタリング
加工する前は、圧電素子11の端面と、第1電極12及
び第2電極13の端面(図19では上面)とは同一平面
上にあるが、スパッタリング加工後は、端面に露出して
いる第1電極12及び第2電極13の部分が圧電素子1
1の部分であるセラミックスが端面から凹んで、端面は
凹凸面に形成される。
That is, before the end surface of the columnar body 10 is processed by sputtering, the end surface of the piezoelectric element 11 and the end surfaces of the first electrode 12 and the second electrode 13 (the upper surface in FIG. 19) are on the same plane. After the sputtering process, the portions of the first electrode 12 and the second electrode 13 exposed on the end face are the piezoelectric element 1.
The ceramics, which is the first part, is recessed from the end face, and the end face is formed into an uneven surface.

【0072】この実施の形態によれば、スパッタリング
加工により第1電極12及び第2電極13は圧電素子1
1の端面から凹むから、第3の実施の形態の場合と同様
に、固定部材及び駆動軸(カーボン軸)との間に絶縁層
を設ける必要がない。即ち、接合加工に使用する接着剤
にガラス粒子などを混入する必要がなく、より強固に接
合することができる。
According to this embodiment, the first electrode 12 and the second electrode 13 are formed into the piezoelectric element 1 by sputtering.
Since it is recessed from the end face of No. 1, it is not necessary to provide an insulating layer between the fixing member and the drive shaft (carbon shaft) as in the case of the third embodiment. That is, it is not necessary to mix glass particles or the like into the adhesive used for the joining process, and the joining can be performed more firmly.

【0073】[第5の実施の形態]第5の実施の形態の
圧電変換素子は、第1の実施の形態の圧電変換素子と同
じく、圧電セラミックス系圧電材料からなるシート状の
圧電素子の表面及び裏面に第1電極及び第2電極を形成
し、略中央部分の折曲部で2つ折りして積層し、この積
層体を巻上げて柱状体に構成した圧電変換素子である。
[Fifth Embodiment] Like the piezoelectric conversion element of the first embodiment, the piezoelectric conversion element of the fifth embodiment has a surface of a sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramics piezoelectric material. A first electrode and a second electrode are formed on the back surface of the piezoelectric conversion element, and the first and second electrodes are formed on the back surface.

【0074】第1の実施の形態の説明では、柱状体10
の外周面は白金(Pt)系の電極材料からなる第1電極
12及び第2電極13で覆われているから、柱状体10
の外周面はエッチング加工によってもエッチングされな
いと説明した。
In the description of the first embodiment, the columnar body 10
Since the outer peripheral surface of is covered with the first electrode 12 and the second electrode 13 made of a platinum (Pt) -based electrode material, the columnar body 10
It was explained that the outer peripheral surface of No. 1 was not etched by the etching process.

【0075】圧電変換素子(柱状体)10の外周面が完
全に電極材料で覆われているときはエッチングされな
い。しかしながら、シート状の圧電素子の表面及び裏面
にスクリーン印刷その他の方法で電極材料を塗布すると
き、図20に示すように、柱状体10の外周面に、塗布
むらにより圧電素子(PZT)がスポット状11dに露
出する場合がある。また、柱状体に巻上げたシート状の
圧電素子の巻上げ方向の端部11e及び11fには電極
材料が被覆されることはないから(電極材料で被覆する
と第1電極12及び第2電極13が短絡してしまう)、
この部分で圧電素子(セラミックス)が露出することは
避けられない。
When the outer peripheral surface of the piezoelectric conversion element (columnar body) 10 is completely covered with the electrode material, it is not etched. However, when the electrode material is applied to the front surface and the back surface of the sheet-shaped piezoelectric element by screen printing or another method, as shown in FIG. 20, the piezoelectric element (PZT) is spotted on the outer peripheral surface of the columnar body 10 due to uneven coating. It may be exposed to the shape 11d. In addition, since the end portions 11e and 11f in the winding direction of the sheet-shaped piezoelectric element rolled up in the columnar body are not covered with the electrode material (when covered with the electrode material, the first electrode 12 and the second electrode 13 are short-circuited). Resulting in),
It is unavoidable that the piezoelectric element (ceramics) is exposed at this portion.

【0076】そこで、第5の実施の形態では、柱状体1
0の外周面をさらに被覆し、切断面のみをエッチング加
工するようにしている。以下、図21を参照してこの加
工法を説明する。
Therefore, in the fifth embodiment, the columnar body 1
The outer peripheral surface of No. 0 is further covered, and only the cut surface is etched. Hereinafter, this processing method will be described with reference to FIG.

【0077】図21は、第5の実施の形態の加工法に使
用する作業用の固定台を説明する図で、図21の(a)
は固定台の上に柱状体を固定した状態を示す平面図、図
21の(b)は固定台のA−A線に沿った断面図であ
る。
FIG. 21 is a view for explaining a work fixing base used in the processing method of the fifth embodiment, and FIG.
Is a plan view showing a state where the columnar body is fixed on the fixing base, and FIG. 21B is a sectional view taken along the line AA of the fixing base.

【0078】図21の(a)及び(b)において、61
は合成樹脂、例えばテフロン樹脂(商標名)で形成され
た作業用の固定台、70は第1の実施の形態の柱状体と
同じく、圧電セラミックス系圧電材料からなるシート状
の圧電素子を、各圧電素子の間に第1電極及び第2電極
を交互に挟んで2つ折りして積層し、この積層体を巻上
げて柱状体に構成した柱状体であり、複数個の柱状体
(圧電変換素子)が一体に形成されている。
In FIGS. 21A and 21B, 61
Is a work fixing base made of synthetic resin such as Teflon resin (trade name), and 70 is a sheet-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric ceramics piezoelectric material, like the columnar body of the first embodiment. A plurality of columnar bodies (piezoelectric conversion elements), which are columnar bodies formed by stacking the first electrode and the second electrode alternately sandwiched between the piezoelectric elements and folding the stack to form a columnar body. Are integrally formed.

【0079】固定台61の上には、上記した一体形成さ
れた柱状体70を並べるための断面V字状の溝62が複
数個設けられているほか、前記V字状の溝62と直交す
る方向に、第1の実施の形態において説明した切断装置
(ダイサー)のカッターの逃げ溝63が複数個設けられ
ている。逃げ溝63の相互の間隔は、一体形成された柱
状体70から切り出される個々の柱状体(圧電変換素
子)の長さ方向の寸法により決定される。
A plurality of grooves 62 having a V-shaped cross section for arranging the integrally formed columnar bodies 70 are provided on the fixed base 61, and are orthogonal to the V-shaped grooves 62. A plurality of relief grooves 63 of the cutter of the cutting device (dicer) described in the first embodiment are provided in the direction. The distance between the escape grooves 63 is determined by the lengthwise dimension of each columnar body (piezoelectric conversion element) cut out from the columnar body 70 integrally formed.

【0080】固定台61の上の複数個のV字状の溝62
のそれぞれに一体形成された柱状体70を並べ、その上
から柱状体70とV字状の溝62との全体を覆うように
接着剤64、例えばゴム系の接着剤を流して柱状体70
を固定台61に接着固定し、図示しないダイサーのカッ
ターが逃げ溝63に沿って移動するようにダイサーを操
作して柱状体70を切断する。
A plurality of V-shaped grooves 62 on the fixed base 61
The columnar bodies 70 formed integrally with each of the columnar bodies 70 are lined up, and an adhesive agent 64, for example, a rubber-based adhesive agent is flown from above the columnar body bodies 70 and the V-shaped groove 62 so as to cover the entire columnar body bodies 70.
Is fixed to the fixing base 61 by adhesive, and the columnar body 70 is cut by operating the dicer so that the cutter of the dicer (not shown) moves along the escape groove 63.

【0081】第1の実施の形態で説明したものと同じエ
ッチング液を準備し、切断された柱状体70を、固定台
61ごとエッチング液に浸漬すると、接着剤64で覆わ
れた柱状体の外周面はエッチング液に接触しないからエ
ッチングされない。また、ダイサーにより切断された柱
状体70の切断面はエッチング液に接触し、端面に露出
している圧電素子11のみがエッチングされて、第1電
極12及び第2電極13の端面が圧電素子11の端面か
ら突出した凹凸面が形成される。
When the same etching solution as that described in the first embodiment is prepared, and the cut columnar body 70 is immersed in the etching solution together with the fixing table 61, the outer periphery of the columnar body covered with the adhesive 64. The surface is not etched because it does not contact the etchant. Further, the cut surface of the columnar body 70 cut by the dicer comes into contact with the etching liquid, and only the piezoelectric element 11 exposed on the end surface is etched, so that the end surface of the first electrode 12 and the second electrode 13 is cut off. An uneven surface protruding from the end surface of the is formed.

【0082】エッチング加工の終了後、エッチング液か
ら固定台61を引上げ、接着剤64を適当な溶剤、例え
ばアセトンにより溶剤することにより、エッチング加工
された個々の柱状体(圧電変換素子)10を得ることが
できる。
After the etching process is completed, the fixed base 61 is pulled up from the etching liquid, and the adhesive 64 is dissolved in a suitable solvent, for example, acetone to obtain individual etched columnar bodies (piezoelectric conversion elements) 10. be able to.

【0083】この実施の形態によれば、シート状の圧電
素子の表面及び裏面にスクリーン印刷その他の方法で電
極材料を塗布するときに生じるスポット状の孔や、圧電
素子の巻上げ方向の端部の電極材料で被覆されない部分
も接着剤で覆われるから、エッチング加工においてもエ
ッチングされることがない。また、一体形成された1つ
の柱状体から複数個の柱状体(圧電変換素子)を切り出
すと共にエッチング加工まで行うことができ、作業効率
を高めることができる。
According to this embodiment, spot-shaped holes formed when the electrode material is applied to the front surface and the back surface of the sheet-shaped piezoelectric element by screen printing or other methods, and the end portion in the winding direction of the piezoelectric element. Since the portion not covered with the electrode material is also covered with the adhesive, it is not etched even in the etching process. Further, a plurality of columnar bodies (piezoelectric conversion elements) can be cut out from one integrally formed columnar body, and etching processing can be performed, so that work efficiency can be improved.

【0084】[第6の実施の形態]第6の実施の形態
は、前記した第1、第4、及び第5の実施の形態の圧電
変換素子と同じく、圧電セラミックス系の圧電材料から
なるシート状の圧電素子の表面及び裏面に第1電極及び
第2電極を形成し、略中央部分の折曲部で2つ折りして
積層し、折曲部を中心にして圧電素子相互が積層される
ように巻上げて柱状体に形成した圧電変換素子に関する
ものである。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment is a sheet made of a piezoelectric ceramic-based piezoelectric material, like the piezoelectric conversion elements of the first, fourth and fifth embodiments. Forming a first electrode and a second electrode on the front surface and the back surface of the piezoelectric element, and folding and stacking the first electrode and the second electrode at a bent portion in a substantially central portion so that the piezoelectric elements are laminated with each other around the bent portion. The present invention relates to a piezoelectric conversion element that is rolled up to form a columnar body.

【0085】この構成では、図3に示した第1の実施の
形態の圧電変換素子で説明すれば、略中央部分の折曲部
14で2つ折りして積層し、巻上げて柱状体に形成した
とき、柱状体の外周面に第1電極及び第2電極が露出す
るが、外周面に露出した第1電極12、及び第2電極1
3は共に白金(Pt)の金属色を呈しており、第1電極
及び第2電極の端部の位置が分かりにくく、電極へのリ
ード線の接続加工が容易に行えない。
In this structure, the piezoelectric conversion element of the first embodiment shown in FIG. 3 will be described. The bending portion 14 at the substantially central portion is folded in two and laminated, and rolled up to form a columnar body. At this time, the first electrode and the second electrode are exposed on the outer peripheral surface of the columnar body, but the first electrode 12 and the second electrode 1 exposed on the outer peripheral surface.
Both 3 have a metallic color of platinum (Pt), the positions of the end portions of the first electrode and the second electrode are difficult to understand, and the lead wire cannot be easily connected to the electrodes.

【0086】そこで、第6の実施の形態では、図22及
び図23に示すように、シート状の圧電素子11の表面
及び裏面に第1電極82及び第2電極83をスクリーン
印刷等の手段で形成するとき、その電極には、白金(P
t)系電極材料からなる電極材料をスクリーン印刷等の
手段で塗布するが、第1電極82の巻上げ方向の端部
(柱状体に巻上げるときの巻上げ方向の端部)82a、
及び第2電極83の巻上げ方向の端部(柱状体に巻上げ
るときの巻上げ方向の端部)83aには、白金(Pt)
系電極材料にカドミウム(Cd)を添加した電極材料を
使用する。
Therefore, in the sixth embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, the first electrode 82 and the second electrode 83 are formed on the front surface and the back surface of the sheet-shaped piezoelectric element 11 by means of screen printing or the like. When it is formed, platinum (P
t) An electrode material made of a system electrode material is applied by means such as screen printing, but the end portion of the first electrode 82 in the winding direction (end portion in the winding direction when winding into a columnar body) 82a,
In addition, platinum (Pt) is formed on the end portion in the winding direction of the second electrode 83 (end portion in the winding direction when winding into a columnar body) 83a.
An electrode material obtained by adding cadmium (Cd) to the system electrode material is used.

【0087】この構成によれば、図24に示すように、
略中央部分の折曲部14で2つ折りして積層し、巻上げ
て柱状体に形成した後、焼成処理を行うと、第1電極の
端部82a及び第2電極の端部83aはカドミウム(C
d)が変色し、白金(Pt)電極である第1電極82及
び第2電極83との識別が容易となり、電極へのリード
線の接続加工を容易に行うことができる。
According to this structure, as shown in FIG.
After being folded in two at the bent portion 14 in the substantially central portion, laminated, rolled up to form a columnar body, and fired, the end portion 82a of the first electrode and the end portion 83a of the second electrode become cadmium (C
The color of d) is discolored, the platinum (Pt) electrode, which is the first electrode 82 and the second electrode 83, can be easily distinguished, and the lead wire can be easily connected to the electrodes.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、請求項1の
発明は、セラミックス系圧電材料で構成されたシート状
圧電素子と電極体とを積層した積層体から構成された圧
電変換素子において、前記圧電変換素子を他部材へ接着
固定する接合面が、圧電素子と電極体とのいずれか一方
が突出する凹凸面に形成されたものである。
As described in detail above, the invention of claim 1 provides a piezoelectric conversion element comprising a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated. The joint surface for adhering and fixing the piezoelectric conversion element to another member is formed on the uneven surface where either the piezoelectric element or the electrode body projects.

【0089】また、請求項9の発明は、セラミックス系
圧電材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積
層した積層体から構成された圧電変換素子における圧電
変換素子を他部材へ接着固定する接合面の加工方法であ
って、接合面に露出する圧電素子と電極体とのいずれか
一方を選択的に腐食して凹凸面に加工する加工方法であ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, the piezoelectric conversion element in the piezoelectric conversion element composed of a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element composed of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated is fixed to another member by adhesion. This is a method of processing a joint surface, which selectively corrodes either one of the piezoelectric element and the electrode body exposed on the joint surface to form an uneven surface.

【0090】さらに、請求項10の発明は、上記した他
部材へ接着固定する接合面が凹凸面に形成された圧電変
換素子と、圧電変換素子を固定する固定部材と、圧電変
換素子に固定される駆動部材と、駆動部材により駆動さ
れる被駆動部材を備えた圧電変換素子を使用したアクチ
エータにおいて、圧電変換素子と固定部材及び駆動部材
との接合が、凹凸面である接合面に接着剤を適用して接
合されているアクチエータである。
Further, in the invention of claim 10, a piezoelectric conversion element having a concave-convex bonding surface for bonding and fixing to the other member, a fixing member for fixing the piezoelectric conversion element, and a piezoelectric conversion element fixed to the piezoelectric conversion element. In an actuator that uses a piezoelectric conversion element that includes a driving member that is driven by the driving member and a driven member that is driven by the driving member, the piezoelectric conversion element is bonded to the fixing member and the driving member with an adhesive on the bonding surface that is the uneven surface. It is an actuator that is applied and joined.

【0091】この発明によれば、圧電変換素子を他部材
へ接着固定する接合面が、圧電素子と電極体とのいずれ
か一方が突出する凹凸面に形成されるから、従来のもの
に比較して接着強度を十分に高めることができ、圧電変
換素子を高速で長時間駆動するときも接合面が剥がれる
おそれがなく、長期間にわたり安定して駆動することが
できる。
According to the present invention, the joint surface for adhering and fixing the piezoelectric conversion element to the other member is formed on the uneven surface on which either the piezoelectric element or the electrode body is projected. Thus, the adhesive strength can be sufficiently increased, and even when the piezoelectric conversion element is driven at a high speed for a long time, there is no risk of the bonded surface being peeled off, and the piezoelectric conversion element can be stably driven for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施の形態の圧電変換素子の素材である
圧電素子を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric element that is a material of a piezoelectric conversion element according to a first embodiment.

【図2】図1に示す圧電素子を2つ折りした状態の斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view of the piezoelectric element shown in FIG. 1 folded in two.

【図3】図1に示す圧電素子を柱状体に形成した圧電変
換素子の外観を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing the external appearance of a piezoelectric conversion element in which the piezoelectric element shown in FIG. 1 is formed into a columnar body.

【図4】巻取軸を使用して圧電素子を筒状体に形成する
工程を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a step of forming a piezoelectric element into a cylindrical body by using a winding shaft.

【図5】圧電素子を焼成する時の温度条件を説明する
図。
FIG. 5 is a diagram illustrating temperature conditions when firing a piezoelectric element.

【図6】柱状体(圧電変換素子)の軸方向両端部の切断
加工を説明する図。
FIG. 6 is a diagram for explaining a cutting process of both axial end portions of a columnar body (piezoelectric conversion element).

【図7】柱状体(圧電変換素子)のエッチング加工を説
明する概念図。
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating etching processing of a columnar body (piezoelectric conversion element).

【図8】エッチング加工の前後の柱状体の端面の状態を
説明する拡大断面図。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view illustrating a state of an end surface of a columnar body before and after etching processing.

【図9】圧電変換素子を使用したアクチエータの断面
図。
FIG. 9 is a sectional view of an actuator using a piezoelectric conversion element.

【図10】圧電変換素子の軸方向の端面(電極なし)に
エッチング加工した場合としない場合との接着強度の比
較説明図。
FIG. 10 is a comparative explanatory view of the adhesive strength between the case where the axial end surface (without electrode) of the piezoelectric conversion element is etched and the case where it is not etched.

【図11】圧電変換素子の軸方向の端面(PZT及び電
極が露出)にエッチング加工した場合としない場合との
接着強度の比較説明図。
FIG. 11 is a comparative explanatory diagram of the adhesive strength between the case where the axial end surface (PZT and the electrodes are exposed) of the piezoelectric conversion element is etched and the case is not etched.

【図12】エッチング加工の深さと接着強度の関係を説
明する図。
FIG. 12 is a view for explaining the relationship between the etching depth and the adhesive strength.

【図13】第2の実施の形態の圧電変換素子の構成を示
す斜視図。
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric conversion element according to a second embodiment.

【図14】エッチング加工の前後の積層体の端面の状態
を説明する拡大断面図。
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view illustrating a state of an end surface of a laminated body before and after etching processing.

【図15】第3の実施の形態の圧電変換素子の構成を示
す斜視図。
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric conversion element according to a third embodiment.

【図16】エッチング加工の前後の積層体の端面の状態
を説明する拡大断面図。
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view illustrating a state of an end surface of a laminated body before and after etching processing.

【図17】第4の実施の形態の圧電変換素子の外観を示
す斜視図。
FIG. 17 is a perspective view showing the external appearance of the piezoelectric conversion element according to the fourth embodiment.

【図18】電極のスパッタリング加工を説明する概念
図。
FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating an electrode sputtering process.

【図19】スパッタリング加工の前後の柱状体の端面の
状態を説明する拡大断面図。
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view illustrating the state of the end surface of the columnar body before and after the sputtering process.

【図20】塗布むらにより生じる柱状体外周面の電極材
料で覆われない部分、及び圧電素子の巻上げ方向端部の
電極材料で覆われていない部分を説明する図。
FIG. 20 is a diagram for explaining a portion of the outer peripheral surface of the columnar body which is not covered with the electrode material and a portion of the end portion in the winding direction of the piezoelectric element which is not covered with the electrode material, which is caused by uneven coating.

【図21】第5の実施の形態の加工法に使用する作業用
の固定台を説明する図。
FIG. 21 is a diagram illustrating a work fixing base used in the processing method according to the fifth embodiment.

【図22】第6の実施の形態における圧電変換素子の素
材である圧電素子上に形成する第1電極及び第2電極を
説明する図(その1)。
FIG. 22 is a view (No. 1) for explaining the first electrode and the second electrode formed on the piezoelectric element which is the material of the piezoelectric conversion element according to the sixth embodiment.

【図23】第6の実施の形態における圧電変換素子の素
材である圧電素子上に形成する第1電極及び第2電極を
説明する図(その2)。
FIG. 23 is a view (No. 2) for explaining the first electrode and the second electrode formed on the piezoelectric element which is the material of the piezoelectric conversion element according to the sixth embodiment.

【図24】第6の実施の形態の圧電変換素子の外観を示
す斜視図。
FIG. 24 is a perspective view showing the external appearance of the piezoelectric conversion element according to the sixth embodiment.

【図25】従来の圧電変換素子を使用したアクチエータ
の組み立て工程を説明するため分解した斜視図。
FIG. 25 is an exploded perspective view illustrating an assembly process of an actuator using a conventional piezoelectric conversion element.

【図26】図25に示す従来の圧電変換素子を使用した
アクチエータの斜視図。
26 is a perspective view of an actuator using the conventional piezoelectric conversion element shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 圧電変換素子(柱状体) 10a、10b 端面 11 圧電素子 12 第1電極 13 第2電極 14 折曲部 19 エッチング液 20 アクチエータ 21 固定部材 23 カーボン軸(駆動軸) 24 接着剤 25 駆動パルス発生回路 27 移動体(被駆動部材) 30 圧電変換素子(積層体) 40 圧電変換素子(積層体) 42 第1電極 43 第2電極 50 圧電変換素子(柱状体) 55 第1の加工電極 56 第2の加工電極 57 電源 58 真空容器 61 固定台 62 断面V字状の溝 63 逃げ溝 64 接着剤 70 柱状体 10 Piezoelectric conversion element (columnar body) 10a, 10b end faces 11 Piezoelectric element 12 First electrode 13 Second electrode 14 Folding section 19 Etching liquid 20 Activator 21 Fixing member 23 Carbon shaft (drive shaft) 24 Adhesive 25 Drive pulse generation circuit 27 Moving body (driven member) 30 Piezoelectric conversion element (laminated body) 40 Piezoelectric conversion element (laminated body) 42 first electrode 43 Second electrode 50 Piezoelectric conversion element (columnar body) 55 First machining electrode 56 Second machining electrode 57 power 58 Vacuum container 61 Fixed base 62 Groove with V-shaped cross section 63 escape groove 64 adhesive 70 columns

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新家 聡 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 5H680 AA04 AA12 BB13 CC05 DD01 DD23 DD27 DD37 DD39 DD53 DD73 DD83 DD95 FF08 FF12 FF17 FF32 FF38 GG02 GG20 GG25    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Satoshi Shinya             2-3-3 Azuchi-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture               Osaka International Building Minolta Co., Ltd. F-term (reference) 5H680 AA04 AA12 BB13 CC05 DD01                       DD23 DD27 DD37 DD39 DD53                       DD73 DD83 DD95 FF08 FF12                       FF17 FF32 FF38 GG02 GG20                       GG25

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス系圧電材料で構成されたシ
ート状圧電素子と電極体とを積層した積層体から構成さ
れた圧電変換素子において、 前記圧電変換素子を他部材へ接着固定する接合面が、圧
電素子と電極体とのいずれか一方が突出する凹凸面に形
成された面であることを特徴とする圧電変換素子。
1. A piezoelectric conversion element composed of a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated, wherein a bonding surface for adhering and fixing the piezoelectric conversion element to another member comprises: A piezoelectric conversion element, characterized in that either one of the piezoelectric element and the electrode body is a surface formed on a protruding and recessed surface.
【請求項2】 前記接合面は、接合面に共に露出する圧
電素子と電極体のいずれか一方が選択的にエッチング加
工されて凹凸面に形成された面であることを特徴とする
請求項1記載の圧電変換素子。
2. The bonding surface is a surface that is formed as a concavo-convex surface by selectively etching one of a piezoelectric element and an electrode body that are both exposed to the bonding surface. The piezoelectric conversion element described.
【請求項3】 前記接合面は、圧電素子がエッチングさ
れ、電極体はエッチングされない選択的エッチング加工
が行なわれて、圧電素子が凹、電極体が凸となる凹凸面
に形成された面であることを特徴とする請求項2記載の
圧電変換素子。
3. The joint surface is a surface that is formed as an uneven surface where the piezoelectric element is concave and the electrode body is convex by performing a selective etching process in which the piezoelectric element is etched and the electrode body is not etched. The piezoelectric conversion element according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記接合面は、電極体がエッチングさ
れ、圧電素子はエッチングされない選択的エッチング加
工が行なわれて、圧電素子が凸、電極体が凹となる凹凸
面に形成された面であることを特徴とする請求項2記載
の圧電変換素子。
4. The joint surface is a surface formed by an uneven surface where the electrode element is etched and the piezoelectric element is not etched, and the piezoelectric element is convex and the electrode body is concave by selective etching. The piezoelectric conversion element according to claim 2, wherein
【請求項5】 前記接合面は、接合面に共に露出する圧
電素子と電極体とのうち電極体が選択的にスパッタリン
グ加工されて圧電素子が凸、電極体が凹となる凹凸面に
形成された面であることを特徴とする請求項1記載の圧
電変換素子。
5. The joint surface is formed on a concavo-convex surface in which the piezoelectric element and the electrode body, which are both exposed to the joint surface, are selectively sputtered to make the piezoelectric element convex and the electrode body concave. The piezoelectric conversion element according to claim 1, wherein the piezoelectric conversion element is a curved surface.
【請求項6】 前記圧電変換素子は、セラミックス系圧
電材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積層
した積層体を巻上げて柱状体或いは筒状体に構成された
圧電変換素子であることを特徴とする請求項1乃至請求
項5のいずれかに記載の圧電変換素子。
6. The piezoelectric conversion element is a piezoelectric conversion element formed into a columnar body or a cylindrical body by rolling up a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated. The piezoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記圧電変換素子は、セラミックス系圧
電材料で構成されたシート状圧電素子と電極体とを積層
した積層体で、電圧印加方向に対して垂直方向に変位が
発生する圧電変換素子であることを特徴とする請求項1
乃至請求項5のいずれかに記載の圧電変換素子。
7. The piezoelectric conversion element is a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated, and a piezoelectric conversion element in which displacement occurs in a direction perpendicular to a voltage application direction. 2. The method according to claim 1, wherein
The piezoelectric conversion element according to claim 5.
【請求項8】 前記凹凸面は、凹み深さに対する電極体
の厚み(アスペクト比)が5以下であることを特徴とす
る請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の圧電変換素
子。
8. The piezoelectric conversion element according to claim 1, wherein the concave-convex surface has a thickness (aspect ratio) of the electrode body with respect to a recess depth of 5 or less.
【請求項9】 セラミックス系圧電材料で構成されたシ
ート状圧電素子と電極体とを積層した積層体から構成さ
れた圧電変換素子における圧電変換素子を他部材へ接着
固定する接合面の加工方法であって、 接合面に共に露出する圧電素子と電極体のいずれか一方
を選択的に腐食して凹凸面に加工することを特徴とする
圧電変換素子の加工方法。
9. A method for processing a bonding surface, wherein a piezoelectric conversion element in a piezoelectric conversion element composed of a laminated body in which a sheet-shaped piezoelectric element composed of a ceramic-based piezoelectric material and an electrode body are laminated is adhered and fixed to another member. A method of processing a piezoelectric conversion element, characterized by selectively corroding either one of the piezoelectric element and the electrode body, which are both exposed on the bonding surface, to form an uneven surface.
【請求項10】 請求項1乃至請求項8のいずれかに記
載された圧電変換素子と、前記圧電変換素子を固定する
固定部材と、前記圧電変換素子に固定される駆動部材
と、前記駆動部材により駆動される被駆動部材とを備え
た圧電変換素子を使用したアクチエータにおいて、 前記圧電変換素子と固定部材及び駆動部材との接合は、
圧電変換素子に形成された凹凸面である接合面に接着剤
を適用して接合されていることを特徴とする圧電変換素
子を使用したアクチエータ。
10. The piezoelectric conversion element according to claim 1, a fixing member for fixing the piezoelectric conversion element, a driving member fixed to the piezoelectric conversion element, and the driving member. In an actuator using a piezoelectric conversion element having a driven member driven by, the joining of the piezoelectric conversion element, the fixed member and the driving member,
An actuator using a piezoelectric conversion element, wherein an adhesive is applied to a bonding surface, which is an uneven surface formed on the piezoelectric conversion element, and the piezoelectric conversion element is bonded.
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