JP2009182174A - Rolled piezoelectric conversion element, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、シート状の圧電材料を巻き上げた形のロール型圧電変換素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a roll-type piezoelectric conversion element formed by winding a sheet-like piezoelectric material and a method for manufacturing the same.
従来、小型のアクチュエータとして圧電変換素子を用いたアクチュエータが提供されている。このようなアクチュ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、小型ながら発生する駆動電力が大きく、その駆動力制御も容易であるため、カメラ付携帯電話の撮像レンズ、小型プロジェクタにおける光源光をファイバ等の光伝送部材へ結合させるための結合レンズ、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としての利用が注目されている。以下にこのような圧電変換素子を用いたアクチュエータの一例を、特許文献1の図11に示す。 Conventionally, an actuator using a piezoelectric transducer as a small actuator has been provided. Such an actuator has high conversion efficiency for converting supplied electric energy into driving force, large driving power that is generated in spite of its small size, and its driving force control is easy, so an imaging lens for a camera-equipped mobile phone, a small projector Attention has been paid to the use as a driving lens and a positioning member of a coupling lens for coupling the light source light to an optical transmission member such as a fiber, a measuring instrument and other precision machines. An example of an actuator using such a piezoelectric conversion element is shown in FIG.
このアクチュエータは、圧電変換素子1の一端に導電性の駆動軸2、他端に支持部材として金属性部材を固定する構成をとっている。駆動軸2には、被駆動部材3が取付けられて、被駆動部材3はそのV字型溝4内に駆動軸2を嵌めこみ、押し付けバネ5によってカーボン軸をV字型溝4上部へ押し付けることによって、駆動軸2と被駆動部材3とを摩擦結合させる。被駆動部材は、圧電変換素子の電極間に電圧を印加させることによって生ずる圧電変換素子の形状変位を利用することにより駆動する。
This actuator has a configuration in which a
このような圧電変換素子として従来、以下の特許文献1,2に示すように、シート状のセラミック系圧電材料を巻き取った形のロール型圧電素子が知られている。このような圧電素子は電極間に印加した電圧によって生じた電界により圧電変換素子が変形したときの径方向の変位を分極を利用して行ったり、巻き方向に直交した円筒形状の高さ方向の変位を利用するものである。
As such a piezoelectric conversion element, as shown in
特許文献1の圧電変換素子の形状を、図12に示す。図12に示されるように、セラミックス系圧電材料から成るシート状の圧電素子の表面全体及び裏面全体にはそれぞれ電極部を設け、その電極部が設けられた圧電素子を、2つに折り曲げる。このとき、上と下とのシートの長さに所定量の差Eを設けて、折り曲げた部分を内側中心にして巻き上げることにより、最外周面に前記各電極部が露出するように積層され柱状体を形成する。その後、この柱状体を所定の温度条件で焼成し、数ミリ単位の長さで切断して、2つの電極部の間に所定の高電圧を印加して分極させて得られるロール型圧電変換素子が開示されている。 The shape of the piezoelectric transducer of Patent Document 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 12, electrode portions are provided on the entire surface and the entire back surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic piezoelectric material, and the piezoelectric element provided with the electrode portion is bent in two. At this time, by providing a predetermined amount of difference E between the sheet lengths of the upper and lower sheets, and winding up the folded portion around the inner center, the stacked columnar bodies are exposed so that the electrode portions are exposed on the outermost peripheral surface. Form. Thereafter, this columnar body is fired under a predetermined temperature condition, cut to a length of several millimeters, and a predetermined high voltage is applied between two electrode portions to polarize the roll type piezoelectric transducer. Is disclosed.
このように上下シートの長さを所定量ずらして巻き上げる事により、出来上がりの圧電変換素子の最外周面に両電極が露出して配置され、その後のリード線取り付け作業が行いやすいという利点がある。 Thus, by winding up the upper and lower sheets while shifting the length by a predetermined amount, there is an advantage that both electrodes are exposed and arranged on the outermost peripheral surface of the completed piezoelectric conversion element, and the subsequent lead wire attaching operation is easy.
また特許文献2のロール型圧電変換素子では、図13で示すように、シート状のセラミック系圧電素子6の表裏面に設けられる第1電極7及び第2電極8が、圧電素子6の端部と第1電極7の端部との間、圧電素子6の端部と第2電極8との間に、それぞれ電極が設けられていない非電極領域が形成されるよう構成し、これを巻き上げる事により、図14にあるような円筒状の圧電変換素子側面に、電極部、非電極領域、電極部及び非電極領域を、その順番に露出させた圧電変換素子が開示されている。
Further, in the roll-type piezoelectric conversion element of
しかしながら、上記特許文献1に記載された圧電変換素子では、2つの電極部が隣り合わせになっているため、2つの電極部をまたぐようにハンダ付けをしてしまう場合があり、ショートの原因になるという問題点があった。 However, in the piezoelectric conversion element described in Patent Document 1, since the two electrode portions are adjacent to each other, soldering may be performed across the two electrode portions, causing a short circuit. There was a problem.
特に焼成前のシート状圧電素子は縦横が数十mm四方と十分に大きく扱いやすい一方で、焼成後の圧電素子は2/3程度に収縮しており、切断後の圧電変換素子では長さが数ミリ、径の太さは1mm単位という非常に小さな素子となるため、この縮小した焼成後の圧電変換素子となった段階での分極後のショート検査工程やリード線取り付け工程は作業しにくく、上記のようなミスが発生しやすいという問題がある。 In particular, the sheet-like piezoelectric element before firing is sufficiently large and easy to handle, with a length and width of several tens of millimeters square. On the other hand, the piezoelectric element after firing is contracted to about 2/3, and the length of the piezoelectric conversion element after cutting is short. Because it is a very small element with a diameter of several millimeters and a diameter of 1 mm unit, it is difficult to perform the short inspection process and the lead wire attaching process after polarization at the stage where the piezoelectric transducer element after the reduced firing is obtained. There is a problem that the above-mentioned mistake is likely to occur.
この点、特許文献2に記載された圧電変換素子では、柱状体の外周面に、電極部、非電極領域、電極部及び非電極領域を、その順番に露出させており、2つの電極部が隣り合わせになっていないため、比較的上記のようなミスは軽減する事はできる。しかしながら、やはり焼成後の収縮による上記工程作業の困難性は、係る構成だけでは十分ではない。また圧電変換素子は、電極部と非電極領域とは通常、似通った質感や色合いをしているため、検査の作業を行う者やリード線を取り付ける作業を行う者が電極部と非電極領域とを判別し難く、それにより各作業に時間を要し、作業性が低下するという問題点がある。
In this respect, in the piezoelectric transducer described in
また、圧電変換素子はその断面がほぼ円形状であるために、検査の作業を行う者やリード線を取り付ける作業を行う者が、器具を柱状体に接触させると、柱状体が所定の位置から転がり、あるいは滑るため、柱状体を所定の位置に安定させることが困難となる。この点からも、各作業に時間を要し、作業性が低下するという問題点があった。 In addition, since the cross section of the piezoelectric conversion element is substantially circular, when a person who performs inspection work or a person who performs work of attaching a lead wire brings the instrument into contact with the columnar body, the columnar body is moved from a predetermined position. Since it rolls or slides, it is difficult to stabilize the columnar body at a predetermined position. Also from this point, there is a problem that each work takes time and workability is lowered.
本発明は、上記の問題を解決するものであり、作業性を向上させることが可能なロール型圧電変換素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a roll-type piezoelectric transducer that can improve workability and a method for manufacturing the roll-type piezoelectric transducer.
この発明の第1の形態は、セラミックス系圧電材料から成るシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の一端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、裏面に第2電極を、該シート状圧電素子の他端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成した電極付きシート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様、前記シート状圧電素子の端部を互いにずらして折り返した状態で、該折り返し部分が内側中心となるようにロール状に巻き上げて構成したロール型圧電変換素子であって、
前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方が特異部を含む表面形状であることを特徴とするロール型圧電変換素子である。
また、この発明の第2の形態は、セラミックス系圧電材料から成る第1及び第2のシート状圧電素子を有し、前記第1のシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記第2のシート状圧電素子の表面に第2電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成すると共に、前記第1のシート状圧電素子裏面と前記第2のシート状圧電素子表面とを、前記第1のシート状圧電素子の第1非電極領域側端部と前記第2のシート状圧電素子の第2非電極領域側端部とが互いにずれた状態で重ね合わせて積層した電極付き積層シート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様、ロール状に巻き上げて構成したロール型圧電変換素子であって、
前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方が特異部を含む表面形状であることを特徴とするロール型圧電変換素子である。
また、この発明の第3の形態は、第1の形態1又は第2の形態に係るロール型圧電変換素子であって、前記特異部は、平坦面であることを特徴とする。
また、この発明の第4の形態は、第1の形態から第3の形態のいずれかに係るロール型圧電変換素子であって、前記特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面自体が平坦面であることを特徴とする。
また、この発明の第5の形態は、第1の形態から第3の形態のいずれかに係るロール型圧電変換素子であって、前記特異部は、当該特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面の、他の部分に対して凹状に構成されていることを特徴とする。
また、この発明の第6の形態は、第4の形態に係るロール型圧電変換素子であって、前記平坦面は第1及び第2電極部に形成されていることを特徴とする。
また、この発明の第7の形態は、第4の形態に係るロール型圧電変換素子であって、前記平坦面は第1及び第2非電極領域に形成されていることを特徴とする。
また、この発明の第8の形態は、セラミックス系圧電材料から成るシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の一端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、裏面に第2電極を、該シート状圧電素子の他端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成した電極付きシート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様、前記シート状圧電素子の端部を互いにずらして折り返した状態で、該折り返し部分が内側中心となるようにロール状に巻き上げて構成したロール型圧電変換素子であって、
前記ロール型圧電変換素子は断面が楕円形で構成され、前記第1及び第2電極部表面の曲率半径と、前記第1及び第2非電極領域表面の曲率半径とが異なる形状で構成されていることを特徴とするロール型圧電変換素子である。
また、この発明の第9の形態は、セラミックス系圧電材料から成る第1及び第2のシート状圧電素子を有し、前記第1のシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記第2のシート状圧電素子の表面に第2電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成すると共に、前記第1のシート状圧電素子裏面と前記第2のシート状圧電素子表面とを、前記第1のシート状圧電素子の第1非電極領域側端部と前記第2のシート状圧電素子の第2非電極領域側端部とが互いにずれた状態で重ね合わせて積層した電極付き積層シート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様、ロール状に巻き上げて構成したロール型圧電変換素子であって、
前記ロール型圧電変換素子は断面が楕円形で構成され、前記第1及び第2電極部表面の曲率半径と、前記第1及び第2非電極領域表面の曲率半径とが異なる形状で構成されていることを特徴とするロール型圧電変換素子である。
また、この発明の第10の形態は、ロール型圧電変換素子の製造方法であって、
セラミックス系圧電材料から成るシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の一端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記シート状圧電素子の裏面に第2電極を、該シート状圧電素子の他端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成する電極形成工程と、
前記第1電極部、第2電極部、第1非電極領域及び第2非電極領域が形成されたシート状圧電素子を前記第1電極部、第2電極部、第1非電極領域及び第2非電極領域が外部に露出する様、前記シート状圧電素子の端部を互いにずらして折り返した状態で、該折り返し部分が内側中心となるようにロール状に巻き上げて柱状体を形成する工程と、
前記柱状体を焼成する焼成工程と、を備え、
前記焼成工程前に前記柱状体の前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の表面形状を、特異部を含む表面形状となるように変形させる型押し工程を含むことを特徴とするロール型圧電変換素子の製造方法である。
また、この発明の第11の形態は、第10の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部が平坦面を形成するように型押しする事を特徴とする。
また、この発明の第12の形態は、第10の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面自体が平坦面を形成するように型押しすることを特徴とする。
また、この発明の第13の形態は、第10の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面の他の部分に対して凹部を形成するように型押しすることを特徴とする。
また、この発明の第14の形態は、第11の形態又は第12の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記平坦面を前記第1及び第2電極部に形成することを特徴とする。
また、この発明の第15の形態は、第11の形態又は第12の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記平坦面を前記第1及び第2非電極領域に形成することを特徴とする。
また、この発明の第16の形態は、第10の形態から第15の形態のいずれかに係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記ロール型圧電変換素子の製造方法は、前記焼成工程後、前記柱状体を所定長さに切断する切断工程を含むことを特徴とする。
また、この発明の第17の形態は、ロール型圧電変換素子の製造方法であって、
セラミックス系圧電材料から成る第1及び第2のシート状圧電素子を有し、前記第1のシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記第2のシート状圧電素子の表面に第2電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成する電極形成工程と、
前記第1のシート状圧電素子裏面と前記第2のシート状圧電素子表面とを、前記第1のシート状圧電素子の前記第1非電極領域側端部と前記第2のシート状圧電素子の前記第2非電極領域側端部とが互いにずれた状態で重ね合わせて積層した電極付き積層シート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様ロール状に巻き上げて柱状体を形成する工程と、
前記柱状体を焼成する焼成工程と、を備え、
前記焼成工程前に前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の表面形状を、特異部を含む表面形状となるように変形させる型押し工程を含むことを特徴とするロール型圧電変換素子の製造方法である。
また、この発明の第18の形態は、第17の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部が平坦面を形成するように型押しする事を特徴とする。
また、この発明の第19の形態は、第17の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面自体が平坦面を形成するように型押しする。
また、この発明の第20の形態は、第17の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記特異部を含む第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の面の他の部分に対して凹部を形成するように型押しする。
また、この発明の第21の形態は、第18の形態又は第19の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記平坦面を前記第1及び第2電極部に形成することを特徴とする。
また、この発明の第22の形態は、第18の形態又は第19の形態に係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記型押し工程は、前記平坦面を前記第1及び第2非電極領域に形成することを特徴とする。
また、この発明の第23の形態は、第17の形態から第22の形態のいずれかに係るロール型圧電変換素子の製造方法であって、前記ロール型圧電変換素子の製造方法は、前記焼成工程後、前記柱状体を所定長さに切断する切断工程を含むことを特徴とする。
なお、ここでいう「特異部」とは、ロール型圧電変換素子の側面部の他の部分と識別が可能な程度に形状が異なる部位をいい、特に当該部位の形状自体は限定されず、平坦面の他、凹部や凸部、当該他の部分とは異なる局所的に小さな曲率からなる部位でも良い。
In the first embodiment of the present invention, a first electrode is formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic piezoelectric material, and a first non-electrode region where no electrode is formed at one end of the sheet-like piezoelectric element is formed. The sheet-like piezoelectric element with an electrode formed so as to have the second electrode on the back surface and the second non-electrode region where no electrode is formed on the other end of the sheet-like piezoelectric element, the first non-electrode region, Roll so that the folded portion is centered on the inner side with the end portions of the sheet-like piezoelectric elements being folded back so that the one electrode portion, the second non-electrode region, and the second electrode portion are exposed to the outside. A roll-type piezoelectric transducer configured by winding up into a shape,
One of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions has a surface shape including a singular portion.
According to a second aspect of the present invention, there are provided first and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material, and the first electrode is provided on the surface of the first sheet-like piezoelectric element. Formed to have a first non-electrode region where no electrode is formed at the end of the piezoelectric element, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and an electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element The first sheet-like piezoelectric element is formed so as to have a second non-electrode area that is not formed, and the back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the first non-electrode area of the first sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with an electrode laminated in a state where a side end portion and a second non-electrode region side end portion of the second sheet-like piezoelectric element are shifted from each other, the first non-electrode region, 1 electrode part, 2nd non-electrode area, 2nd electrode part respectively As exposed to parts, a roll-type piezoelectric transducer constituted by rolled up,
One of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions has a surface shape including a singular portion.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the roll-type piezoelectric transducer according to the first or second aspect, wherein the unique portion is a flat surface.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a roll-type piezoelectric transducer according to any one of the first to third aspects, wherein the first and second electrode parts including the singular part or the first One of the surfaces of the second non-electrode region is a flat surface.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a roll-type piezoelectric transducer according to any one of the first to third aspects, wherein the singular part includes first and second electrodes including the singular part. Or any one surface of the first and second non-electrode regions, which is concave with respect to the other portion.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a roll-type piezoelectric transducer according to the fourth aspect, wherein the flat surface is formed on the first and second electrode portions.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the roll-type piezoelectric transducer according to the fourth aspect, wherein the flat surface is formed in the first and second non-electrode regions.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a first electrode on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic piezoelectric material, and a first non-electrode region where no electrode is formed on one end of the sheet-like piezoelectric element. A sheet-like piezoelectric element with an electrode formed so as to have a second non-electrode region on which the second electrode is formed on the back surface and no electrode is formed on the other end of the sheet-like piezoelectric element. The folded portion is centered on the inner side when the end portions of the sheet-like piezoelectric element are folded back so that the first electrode portion, the second non-electrode region, and the second electrode portion are exposed to the outside. A roll-type piezoelectric transducer configured by winding it into a roll,
The roll type piezoelectric transducer has an elliptical cross section, and has a shape in which the curvature radii of the surfaces of the first and second electrode portions are different from the curvature radii of the surfaces of the first and second non-electrode regions. It is a roll type piezoelectric conversion element characterized by having.
According to a ninth aspect of the present invention, there are provided first and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material, and the first electrode is provided on the surface of the first sheet-like piezoelectric element. Formed to have a first non-electrode region where no electrode is formed at the end of the piezoelectric element, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and an electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element The first sheet-like piezoelectric element is formed so as to have a second non-electrode area that is not formed, and the back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the first non-electrode area of the first sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with an electrode laminated in a state where a side end portion and a second non-electrode region side end portion of the second sheet-like piezoelectric element are shifted from each other, the first non-electrode region, 1 electrode part, 2nd non-electrode area, 2nd electrode part respectively As exposed to parts, a roll-type piezoelectric transducer constituted by rolled up,
The roll type piezoelectric transducer has an elliptical cross section, and has a shape in which the curvature radii of the surfaces of the first and second electrode portions are different from the curvature radii of the surfaces of the first and second non-electrode regions. It is a roll type piezoelectric conversion element characterized by having.
The tenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer,
A first electrode is formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic piezoelectric material so as to have a first non-electrode region where no electrode is formed at one end of the sheet-like piezoelectric element, and the back surface of the sheet-like piezoelectric element Forming the second electrode so as to have a second non-electrode region where no electrode is formed at the other end of the sheet-like piezoelectric element;
The sheet-like piezoelectric element in which the first electrode portion, the second electrode portion, the first non-electrode region, and the second non-electrode region are formed is the first electrode portion, the second electrode portion, the first non-electrode region, and the second. A step of forming a columnar body by winding up in a roll shape so that the folded portion is the inner center, with the end portions of the sheet-like piezoelectric elements being shifted and folded with each other so that the non-electrode region is exposed to the outside;
A firing step of firing the columnar body,
Embossing that deforms the surface shape of one of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions of the columnar body to a surface shape including a singular portion before the firing step. It is a manufacturing method of the roll type piezoelectric conversion element characterized by including a process.
An eleventh aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the tenth aspect, wherein the embossing step includes embossing so that the singular part forms a flat surface. It is characterized by.
A twelfth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the tenth aspect, wherein the embossing step includes the first and second electrode parts including the singular part or the first One of the first and second non-electrode regions is embossed so as to form a flat surface.
A thirteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the tenth aspect, wherein the embossing step includes the first and second electrode parts including the singular part or the first It is characterized by embossing so that a recessed part may be formed with respect to the other part of either one surface of a 1st and 2nd non-electrode area | region.
Further, a fourteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the eleventh aspect or the twelfth aspect, wherein the embossing step is configured so that the flat surface is the first and second. It is formed in an electrode part.
A fifteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the eleventh aspect or the twelfth aspect, wherein the embossing step uses the flat surface as the first and second. It is formed in a non-electrode region.
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to any one of the tenth to fifteenth aspects, wherein the method for manufacturing the roll-type piezoelectric transducer includes the firing. After the step, it includes a cutting step of cutting the columnar body into a predetermined length.
A seventeenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer,
First and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material are provided, the first electrode is formed on the surface of the first sheet-like piezoelectric element, and no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. Formed so as to have one non-electrode region, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and a second non-electrode region is formed so that no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. An electrode forming step,
The back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the front surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the end of the first sheet-like piezoelectric element on the first non-electrode region side and the second sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with electrodes laminated in a state where the second non-electrode region side end is shifted from each other, the first non-electrode region, the first electrode portion, the second non-electrode region, the second A step of forming a columnar body by winding up into a roll shape so that each electrode part is exposed to the outside;
A firing step of firing the columnar body,
Including a stamping step of deforming the surface shape of one of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions to a surface shape including a singular portion before the firing step. A method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer characterized by the above.
An eighteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the seventeenth aspect, wherein the embossing step embosses so that the singular part forms a flat surface. It is characterized by.
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the seventeenth aspect, wherein the embossing step includes the first and second electrode parts including the singular part or the first Embossing is performed so that either one of the first and second non-electrode regions forms a flat surface.
A twentieth aspect of the present invention is a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to a seventeenth aspect, wherein the embossing step includes the first and second electrode parts including the singular part or the first The embossing is performed so as to form a recess with respect to the other part of either one of the first and second non-electrode regions.
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the eighteenth or nineteenth aspect, wherein the embossing step forms the flat surface with the first and second flat surfaces. It is formed in an electrode part.
According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to the eighteenth or nineteenth aspect, wherein the embossing step forms the flat surface with the first and second surfaces. It is formed in a non-electrode region.
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer according to any one of the seventeenth to twenty-second embodiments, wherein the method for manufacturing the roll-type piezoelectric transducer includes the firing. After the step, it includes a cutting step of cutting the columnar body into a predetermined length.
The “singular part” as used herein refers to a part whose shape is different from that of the other part of the side surface part of the roll-type piezoelectric transducer, and the shape of the part is not particularly limited. In addition to the surface, it may be a concave portion, a convex portion, or a portion having a locally small curvature different from the other portions.
本発明によれば、ロール型圧電変換素子の側面最外周に露出している電極部と非電極領域との違いを識別できる形状としたため、数ミリ単位と非常に小さい圧電変換素子でも検査作業やリード線の取付作業においても作業者が電極部を容易に探し出すことができ、各作業性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, since the difference between the electrode portion exposed on the outermost side surface of the roll-type piezoelectric transducer and the non-electrode region is determined, it is possible to perform inspection work even with a very small piezoelectric transducer of several millimeters. Also in the lead wire attaching work, the operator can easily find the electrode portion, and each workability can be improved.
また、圧電変換素子の製造工程において、焼成前の比較的大きな柱状体の段階で電極部と非電極領域とを識別できるような形状を型押しにて形成する工程を行うため、作業しやすく、結果として当該工程のミスが軽減できる。また柱状体がある程度変形した場合であっても、割れたりすることがなく、不良品の発生を防止することができる。 In addition, in the manufacturing process of the piezoelectric conversion element, since the process of forming the shape that can distinguish the electrode portion and the non-electrode region at the stage of the relatively large columnar body before firing by embossing, it is easy to work, As a result, mistakes in the process can be reduced. Further, even when the columnar body is deformed to some extent, it is not cracked and generation of defective products can be prevented.
以下、この発明の実施の形態を図1から図10に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[第1の実施の形態]
第1の実施形態の圧電変換素子の製法の概略について図1から図3を参照して説明する。図1は、シート状の圧電素子の表面及び裏面に電極部を設け、これを巻き上げて形成した柱状体の説明図、図2は型押しされた柱状体の説明図、図3は、圧電変換素子の加工工程を示すフロー図である。
[First Embodiment]
The outline of the manufacturing method of the piezoelectric transducer of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of a columnar body formed by rolling up electrode portions on the front and back surfaces of a sheet-like piezoelectric element, FIG. 2 is an explanatory diagram of a stamped columnar body, and FIG. 3 is a piezoelectric conversion It is a flowchart which shows the manufacturing process of an element.
圧電変換素子は、先ず、セラミックス系圧電材料から成る1枚のシート状の圧電素子10の表面11及び裏面12に電極部22を設ける。この圧電素子10をその略中央部15で2つ折り返して重ね合わせ、その略中央部15を中心にして圧電素子10相互が積層されるように巻き上げて柱状体20に形成する(図3のステップS101からS103)。この後、型押し工程、焼成工程、切断工程、分極工程、及び検査工程を行う。さらに、柱状体20の外周面21にリード線40の取付工程を経て、ロール型圧電変換素子が完成する(図3のステップS104からS109)。
In the piezoelectric conversion element, first,
なお、分極工程及び検査工程を、リード線40の取付工程の後に行っても良い。また、説明の都合上、圧電素子10の表面11を図1の紙面上方から見える面をいい、圧電素子10の裏面12を、図1の紙面下方から見える面をいう。実際には、圧電素子10の表面11は、圧電素子10の表裏両面の一方の面に相当し、裏面12は、圧電素子10の表裏両面の他方の面に相当する。
The polarization step and the inspection step may be performed after the
次に、第1の実施形態における圧電変換素子の詳細について、再度、図1から図3を参照しながら説明する。 Next, details of the piezoelectric transducer in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 again.
先ず、圧電素子10の形成工程(図3のステップS101)について説明する。圧電素子10の材料としては、PZT(PbZrO3・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、可塑剤等を混合し、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、45μmの厚さに引き伸ばす。溶剤を蒸発させて乾燥すると、柔軟性のあるシート状の圧電素子を得ることができる。なお、セラミック系圧電材料としてはこれに限定されない。例えば特開2004−289078の〔0053〕に開示されているような材料であっても良い。
First, the formation process of the piezoelectric element 10 (step S101 in FIG. 3) will be described. As a material of the
次に、この圧電素子10の表面11及び裏面12に、スクリーン印刷法により、白金(Pt)系の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、7〜10μm程度の厚さに印刷して、電極部22を形成する。
なお、本実施例ではスクリーン印刷法により電極部は形成したが、これに限定されるわけではなく、他の方法、例えば特開2004−289078号の〔0025〕に示されるようなドクターブレード法であっても良い。
Next, a material obtained by pasting a platinum (Pt) -based electrode material with an appropriate resin binder on the
In this embodiment, the electrode portion is formed by the screen printing method. However, the present invention is not limited to this, and other methods, for example, a doctor blade method as shown in [0025] of JP-A-2004-289078 are used. There may be.
電極部22を形成しない圧電素子10の一端部13の表面11、及び圧電素子10の他端部14の裏面12が非電極領域23となる。さらに、圧電素子10の略中央部15の表面11及び裏面12も非電極領域23となる。表面11及び裏面12に電極部22が形成された圧電素子10を図1(a)に示す。
The
次に、圧電素子10の重ね合わせ工程(図3のステップS102)について説明する。圧電素子10の一端部13と他端部14とが互いにずれるように、圧電素子10をその略中央部15で折り返して表面11同士を重ね合わせる。それにより、圧電素子10の一端部13及び他端部14においては、圧電素子10の一端部13の表面11に設けられた非電極領域23、表面11の電極部22、圧電素子10の他端部14の裏面12に設けられた非電極領域23及び裏面12の電極部22がその順番に配置される。
Next, the superposition process (step S102 in FIG. 3) of the
表面11同士を重ね合わせた圧電素子10を図1(b)に示す。なおここでは、この非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22までの長さが、柱状体20の外周面21の周方向の長さに相当する。
A
次に、柱状体20の形成工程(図3のステップS103)について説明する。
重ね合わせた圧電素子10を略中央部15から略渦巻き状に巻いて長さ100mmの柱状体20を形成する。当該柱状体20の側面の外周面21には、柱状体20の周方向に沿って非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22をその順番に露出させる。圧電素子10を略渦巻き状に巻いた柱状体20を図1(c)及び(d)に示す。柱状体20の外径は、1.5mmである。なお、柱状体の長さ、外径はこれに限定されるものではない。
Next, the step of forming the columnar body 20 (step S103 in FIG. 3) will be described.
The stacked
次に、型押し工程(図3のステップS104)について、図2を参照にして説明する。 Next, the die pressing step (step S104 in FIG. 3) will be described with reference to FIG.
第1の実施形態では、電極部22自体が平坦面の特異部30であり、外部に露出した電極部22の表面全体が平坦面で構成されている。この平坦面の電極部22をその外周面21に露出させた柱状体を図2(a)に示す。
In the first embodiment, the
図2(b)では、柱状体20を間にして、一対の型100が対向している。図2(b)では、柱状体20の電極部22が型100の平面部101に対面するように、柱状体20が配置される。
In FIG. 2B, a pair of
一対の型100により柱状体20を型押しすると、型100の平面部101が柱状体20の電極部22を柱状体20の中心軸に向かって押し込む。それにより、柱状体20の電極部22の表面形状が平面形状となる。型100、及び電極部22が平面形状となった柱状体20を図2(c)に示す。
When the
なお、本実施例では露出した電極部22の表面全体を特異部30として形成したが、電極部22の表面形状の一部を特異部30としても良い。また、非電極領域23の表面形状の全部又は一部を特異部30としても良い。
In this embodiment, the entire surface of the exposed
次に、焼成工程(図3のステップS105からS107)について説明する。先ず、焼成工程では、柱状体20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、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時間かけて常温まで冷却する。当該焼成工程により柱状体は収縮し、焼成後のシート長さは70mm、外径は1mmと約30%収縮する。
Next, the firing process (steps S105 to S107 in FIG. 3) will be described. First, in the firing step, the
次に、切断工程では、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、柱状体20の軸方向の両端部を切断する。柱状体20は、所望の長さ、例えば、3mmに切断される。なお、柱状体20の長さは、これに限定されるものではないが、本発明で用いられるロール型圧電変換素子は、1mm〜5mmの範囲と非常に小型なものである。
Next, in the cutting step, the cutter in which the cemented carbide powder is bonded to the outer peripheral surface of the rotating disk is rotated at high speed to cut both end portions of the
次に、分極工程では、柱状体20の電極部22間に直流高電圧を印加して分極させる。分極の方向は圧電素子10の厚み方向とし、例えば、60℃の環境において、電極部22間に1.5kV/mmの電圧を20分間印加して分極させる。分極させることで、柱状体20に軸方向の変位を発生させることが可能となる。
Next, in the polarization step, a high DC voltage is applied between the
次に、検査工程(図3のステップS108)について、図4を参照にして説明する。検査台300及び検査子301が設けられている。検査台300は、導電性材料により、その上面である載置面が平らに成形されている。検査子301も導電性材料により成形されている。
Next, the inspection process (step S108 in FIG. 3) will be described with reference to FIG. An inspection table 300 and an
検査工程は、柱状体20がショートするか否かを検査する。先ず、作業者は、柱状体20の電極部22と非電極領域23とを判別する。電極部22の表面形状が平面形状であるため、作業者が電極部22を容易に探し出すことが可能となる。探し出した一方の電極部22を下にして検査台300に載置する。他方の電極部22が上になる。上になった電極部22に検査子301を接触させる。次に、両方の電極部22に所定の電圧を印加する。
In the inspection step, it is inspected whether the
一方の電極部22が平坦面に形成され、平坦面の電極部22が平らな載置面に載置されるため、検査台300上で、柱状体20を安定させることができる。柱状体20の上方から検査子301を降ろせば、他方の電極部22に接触させることができる。検査台300の載置面上の所定の位置に柱状体20が安定して載置されているため、検査子301を柱状体20の電極部22に接触させた場合に、柱状体20が検査台300から転がったり、また滑ったりせず、柱状体20を所定の位置に置き直す無駄な作業がなく、検査作業を効率的に行うことができる。
Since one
なお、1又は複数の柱状体20が移動する検査ラインを設け、検査ライン上に検査台300を1又は複数設け、検査ラインの上方に、検査台300に対応して検査子301を設ける。検査台300及び検査子301を柱状体20の流れる速度と同じ速度で移動させることにより、柱状体20を移動させながら検査可能となる。それにより、柱状体20の検査作業を自動化することができ、検査作業がさらに効率的に行うことができる。
In addition, an inspection line on which one or a plurality of
次に、リード線40の取付工程(図3のステップS107)について、図5を参照にして説明する。支持台400及び一対の保持部材401が設けられている。支持台400は、平らな支持面を有している。また、保持部材401は、柱状体20を間にして対向している。各保持部材401は、保持部材401が対面する非電極領域23の表面形状と同じ表面形状の保持面402を有している。
Next, the process of attaching the lead wire 40 (step S107 in FIG. 3) will be described with reference to FIG. A
リード線40の取付工程は、先ず、作業者が柱状体20の電極部22と非電極領域23とを判別する。電極部22の表面形状が平坦面であるため、作業者が電極部22を容易に探し出すことが可能となる。次に、支持台400に、平面形状の電極部22を下にして柱状体20を載置する。支持台400の平らな支持面上に、安定して載置された柱状体20を図5(a)に示す。
In the attaching process of the
次に、一対の保持部材401により、柱状体20を両側から挟むようにする。柱状体20の非電極領域23が保持部材401の保持面402に相対的に嵌まるようになる。一対の保持部材401により、保持された柱状体20を図5(b)に示す。
Next, the
次に、支持台400を下方へ退避させる。支持台400を退避させた場合に、柱状体20は一対の保持部材401により保持されている。退避させた支持台400、及び、柱状体20を保持する一対の保持部材401を図5(c)に示す。
Next, the
次に、上方又は斜め上方からリード線40及びハンダ付けの器具を柱状体20に近づけ上側の電極部22に接触させる。柱状体20が保持されているため、リード線等を接触させても、柱状体20が移動したりせず、取付作業中、柱状体20が安定しており、リード線40の取付作業性が良い。
Next, the
上側の電極部22にリード線40をハンダ付けした後に、一対の保持部材401を時計方向又は反時計方向に180度回転させる。それにより、下側の電極部22が上側となる。その上側となった電極部22にリード線40をハンダ付けする。
After the
なお、リード線40の取付工程は、図5に示す工程に限らない。電極部22を下にして柱状体20を支持台400に載置する工程、及び支持台400上の柱状体20の電極部22にリード線40を取り付ける工程のみであって良い。この場合、リード線40の取付作業において、ハンダ付け器具等を柱状体20に接触させても、柱状体20が安定していて、所定の位置から転がらず、また、所定の位置から滑らないため、柱状体の位置を直す必要がなく、作業を短時間で行うことが可能となり、リード線40の取付作業性を向上させることが可能となる。
In addition, the attachment process of the
また、電極部自体が平坦面であるため、半田がのりやすくリード線も固定しやすいため、誤って非電極領域を半田付けする、といったミスも軽減されるというメリットがある。 In addition, since the electrode portion itself is a flat surface, it is easy to solder and the lead wire is easy to fix, so that there is an advantage that mistakes such as mistakenly soldering the non-electrode region are reduced.
なお、第1の実施形態では、電極部22の表面形状を平坦面としたが、非電極領域23の表面形状を平面形状としても良い。特にリード線を半田付けする場合には、両電極部がそれぞれ露出している方が効率的に行えるため、非電極部が平坦面の方が好ましい。いずれにおいても電極部22と非電極領域23との判別が容易であり、検査作業やリード線40の取付作業が短時間に行え、作業性を向上することが可能となる。
In the first embodiment, the surface shape of the
また、前記第1の実施形態では、電極部22を特異部30とし、電極部22の表面形状を平坦部としたが、前述した通り、特異部の形状自体これに限定されない。例えば小半球形の凹部又は凸部であっても良い。さらに、平面形状の電極部22に小半球形の凹部を設けるものであっても良い。
In the first embodiment, the
さらに、第1の実施形態では、1枚の圧電素子10を重ね合わせたが、これに限らない。ここでは、2枚の圧電素子を積層して得られるロール型圧電変換素子の例を説明する。
2枚の圧電素子10の各表面11に、圧電素子10の一端部13を少なくとも除いて電極部22をそれぞれ設け、一端部13を非電極領域23とし、1枚目の圧電素子10の一端部13と2枚目の圧電素子10の一端部13とが互いにずれるように、1枚目の圧電素子10の裏面12と2枚目の圧電素子10の表面11とを積層する。
Furthermore, in the first embodiment, one
Each
それにより、2枚目の圧電素子10の一端部13の表面11に設けられた非電極領域23、2枚目の圧電素子10の表面11に設けられた電極部22、1枚目の圧電素子10の一端部13の表面11に設けられた非電極領域23及び1枚目の圧電素子10の表面11に設けられた電極部22をその順番に配置する。このように積層した2枚の圧電素子10を図6に示す。非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22の長さが、柱状体20の外周面21の周方向の長さに相当する。
Accordingly, the
重ね合わせた2枚の圧電素子10を、圧電素子10の他端部14から略渦巻き状に巻いて柱状体20を形成することにより、柱状体20の外周面21に、柱状体20の周方向に沿って非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22をその順番に露出させても良い。
The two stacked
[第2の実施の形態]
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。以下、第2の実施形態に係る圧電変換素子について、第1の実施形態に係る圧電変換素子と異なる構成について説明し、同様の構成についてその説明を省略する。第2の実施形態においては、柱状体20の形成工程で、棒状の芯200に圧電素子10を巻いて柱状体20を形成する点が、第1の実施形態の柱状体20の形成工程と異なる。また、芯200に巻かれた柱状体20を型押しする点が、第1の実施形態の型押し工程と異なる。
[Second Embodiment]
Next explained is the second embodiment of the invention. Hereinafter, regarding the piezoelectric transducer according to the second embodiment, a configuration different from the piezoelectric transducer according to the first embodiment will be described, and the description of the same configuration will be omitted. In the second embodiment, the
柱状体20の形成工程について、図7及び図8を参照にして説明する。以下、図7は、芯200及び芯200に巻かれる圧電素子10を示した説明図、図8は、柱状体20の型押し工程を示す説明図である。
The formation process of the
芯200の外周面201の少なくとも1カ所には、その周囲の表面形状と異なる表面形状を有する異形部202が形成されている。異形部202は、平面形状に形成されている。
A
先ず、柱状体20の形成工程では、第1の実施形態と同様に重ね合わせた圧電素子10を芯200に巻き付ける。重ね合わせた圧電素子10、及び圧電素子10の略中央部15下に配された芯200を図7(a)に示す。また、その略中央部15から芯200に巻き始めた圧電素子10を図7(b)に示す。
First, in the step of forming the
このように、重ね合わせた圧電素子10を、圧電素子10の略中央部15から芯200に略渦巻き状に巻いて柱状体20を形成する。柱状体20の外周面21に、柱状体20の周方向に沿って非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22をその順番に露出させる。また、芯200の平面形状の異形部202に電極部22を対応させるように、圧電素子10を略渦巻き状に巻いて柱状体20を形成する。
Thus, the stacked
次に、柱状体20の型押し工程では、芯200の外周面201の形状に型100の形状を対応させ、柱状体20を型押しする。平面形状の異形部202を有する芯200及び、その異形部202と対応する平面部101を有する型100を図8(a)に示す。
Next, in the embossing process of the
また、芯200の異形部202がその凹部501に嵌合した保持ブロック500を図8(a)で一点鎖線の想像線で示す。それにより、芯200が保持ブロック500で位置決めされ、芯200の異形部202の形状に型100の平面部101が対応した状態で、柱状体20を型押し可能となる。図8(a)では、電極部22を間にして、型100の平面部101と芯200の平面形状の異形部202とが対向している。
Further, the holding
一対の型100により柱状体20を型押しすると、型100の平面部101が柱状体20の電極部22を柱状体20の中心軸に向かって押し込む。それにより、柱状体20の電極部22の表面形状が平面形状となる。型100、及び電極部22が平面形状となった柱状体20を図8(b)に示す。
When the
型押し後に、開かれた一対の型100を図8(c)に示す。型押し後に、柱状体20及び芯200は取り出される。芯200は柱状体20から引き抜かれる。なお、芯200を後工程である焼成工程で消失させても良い。
FIG. 8C shows a pair of
なお、第2の実施形態では、電極部22を特異部30とし、電極部22の表面形状を平面形状としたが、非電極領域23を特異部30としても良い。この場合、芯200の異形部202に非電極領域23を対応させるように、圧電素子0を略渦巻き状に巻いて柱状体20を形成し、非電極領域23を間にして、型100の平面部101と芯200の平面形状の異形部202とを対向させれば良い。
In the second embodiment, the
第2の実施形態によれば、型押しするとき、芯200によって、柱状体20の筒中心側への変形が阻止されるため、特異部30である電極部22及び特異部30の周囲である非電極領域23をより正確に成形することが可能となる。それにより、電極部22が明確になり、電極部22と非電極領域23との判別が容易となる。
According to the second embodiment, when the embossing is performed, the
また、芯200をロケート部材に合わせると、型100の平面部101に芯200の異形部202の形状が対応するように構成すれば、柱状体20の型押し作業が容易になる。芯200を位置決めする場合、例えば、芯200の異形部202をロケート部材に嵌めるようにすれば良い。
Further, when the
[第3の実施の形態]
次に、この発明の第3の実施形態に係る圧電変換素子について、図9を参照にして説明する。図9(a)は、柱状体20の斜視図である。第3の実施形態では、柱状体20の外周形状は、楕円形状になっている。
[Third Embodiment]
Next, a piezoelectric transducer according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a perspective view of the
第3の実施形態では、電極部22の表面形状の曲率半径が、非電極領域23の表面形状の曲率半径より大きくなっている。柱状体20の形成工程において、圧電素子10を略渦巻き状に巻いて、その外周面21に非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22をその順番に露出させた柱状体20を図9(b)に示す。
In the third embodiment, the radius of curvature of the surface shape of the
次に、柱状体20の型押し工程について、図9(b)及び(c)を参照にして説明する。湾曲部102を有する型100を使用する。湾曲部102の曲面の曲率半径は、柱状体20の半径より大きい。湾曲部102の曲面の曲率半径を限りなく大きくしていくと、第1の実施形態に係る型100の平面部101となる。
Next, the embossing process of the
図9(b)では、柱状体20を間にして一対の型100が対向している。図9(c)に示すように、一対の型100により柱状体20を型押しすると、型100の湾曲部102が柱状体20の電極部22を柱状体20の中心軸に向かって押し込む。それにより、電極部22が湾曲部102の曲率半径と同じ大きさの曲率半径の表面形状に形成される。また、非電極領域23が、柱状体20の半径よりも小さな曲率半径の表面形状に形成される。
In FIG. 9B, a pair of
以上のようにして型押しされた柱状体20によれば、柱状体20は、曲率半径の大きな電極部22を下にして安定する。検査作業やリード線40の取付作業において、検査器具やハンダ付け器具を柱状体20に接触させても、柱状体20が安定していて、転がったり、滑ったりせず、柱状体20を所定の位置に戻したりする必要がない。それにより、検査等の作業を短時間で行うことができる。
According to the
なお、第3の実施形態では、電極部22の表面形状の曲率半径を、非電極領域23の表面形状の曲率半径より大きく構成したが、非電極領域23の表面形状の曲率半径を、電極部22の表面形状の曲率半径より大きくしても良い。
In the third embodiment, the radius of curvature of the surface shape of the
[第4の実施の形態]
次に、この発明の第4の実施形態に係る圧電変換素子について、図10を参照にして説明する。図10(a)は柱状体の斜視図である。
[Fourth Embodiment]
Next, a piezoelectric transducer according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10A is a perspective view of a columnar body.
第4の実施形態では、電極部22が特異部30である。電極部22の表面形状は、柱状体20の中心軸に向かって窪んだ溝形状である。その外周面21に電極部22及び非電極領域23を露出させた柱状体20を図10(b)に示す。電極部22の大きさは、前記溝形状の大きさに相当しているため、図2(b)及び図9(b)に示す電極部22の大きさに比較して小さい。電極部22の大きさは、圧電素子10を重ね合わせることにより、非電極領域23、電極部22、非電極領域23及び電極部22をその順番に配置するときの、電極部22の大きさに相当する。
In the fourth embodiment, the
次に、柱状体20の型押し工程について、図10(b)及び(c)を参照にして説明する。図10(b)では、柱状体20を間にして一対の型100が対向している。図10(c)に示すように、一対の型100により柱状体20を型押しすると、型100の凸面部103が柱状体20の電極部22を柱状体20の中心軸に向かって押し込み、電極部22を中心軸の方へ窪んだ溝形状に成形する。
Next, the embossing process of the
第4の実施形態に係る柱状体120によれば、電極部22の表面形状が溝形状であるため、検査作業において、検査用の器具、例えば検査子301を溝形状の電極部22に嵌め込むことにより、その検査子301を電極部22に接触させることが可能となる。それにより、一対の検査子301を溝形状の電極部22に嵌め込み、電圧を印加すれば、検査作業を効率的に行うことができる。
According to the columnar body 120 according to the fourth embodiment, since the surface shape of the
また、リード線40の取付作業において、リード線40の先端部を溝形状の電極部22に嵌め込むことにより、リード線40の先端部を容易に位置決めすることができる。また、ハンダ付け器具を溝形状の電極部22に嵌め込めば良く、容易にハンダ付けをすることが可能となる。それにより、リード線40の取付作業を効率的に行うことができる。
Further, in the mounting operation of the
検査作業やリード線40の取付作業を効率的に行うために、溝形状の電極部22の溝幅及び溝深さは、検査工程及びリード線40の取付工程で使用される器具、例えば、検査子301、リード線40、及びハンダ付け器具等の形状や大きさに対応したものとなる。
In order to efficiently perform inspection work and lead
なお、第4の実施形態では、電極部22の大きさを、図2(b)や図9(b)に示す電極部22の大きさに比較して小さくしたが、電極部22の大きさを、図2(b)や図9(b)に示す大きさと同じにしても良い。この場合は、電極部22の中央に溝形状の特異部30を形成すれば良い。
In the fourth embodiment, the size of the
10…圧電素子、11…表面、12…裏面、13…一端部、14…他端部、15…中央部、20…柱状体、21…外周面、22…電極部、23…非電極領域、30…特異部、40…リード線、100…型、101…平面部、102…湾曲部、103…凸面部、200…芯、201…外周面、202…異形部、300…検査台、301…検査子、400…支持台、401…保持部材、402…保持面、500…保持ブロック、501…凹部
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方が特異部を含む表面形状であることを特徴とするロール型圧電変換素子。 A first electrode is formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material, a first non-electrode region where no electrode is formed at one end of the sheet-like piezoelectric element, and a second electrode is formed on the back surface. An electrode-attached sheet-like piezoelectric element formed so as to have a second non-electrode region where no electrode is formed at the other end of the sheet-like piezoelectric element, the first non-electrode region, the first electrode portion, and the second non-electrode region The roll-type piezoelectric element is formed by winding up the sheet-like piezoelectric element so that the second electrode portions are exposed to the outside, and wound up in a roll shape so that the folded portion is centered on the inner side. A conversion element,
One of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions has a surface shape including a singular portion.
前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方が特異部を含む表面形状であることを特徴とするロール型圧電変換素子。 First and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material are provided, the first electrode is formed on the surface of the first sheet-like piezoelectric element, and no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. Formed so as to have one non-electrode region, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and a second non-electrode region is formed so that no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. In addition, the back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the first non-electrode region side end of the first sheet-like piezoelectric element and the second sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with an electrode laminated and laminated in a state in which the second non-electrode region side end of the element is shifted from each other, the first non-electrode region, the first electrode portion, the second non-electrode region, Wound in a roll so that the two electrode parts are exposed to the outside. A roll-type piezoelectric transducer constituted by raised,
One of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions has a surface shape including a singular portion.
前記ロール型圧電変換素子は断面が楕円形で構成され、前記第1及び第2電極部表面の曲率半径と、前記第1及び第2非電極領域表面の曲率半径とが異なる形状で構成されていることを特徴とするロール型圧電変換素子。 A first electrode is formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic-based piezoelectric material, a first non-electrode region where no electrode is formed at one end of the sheet-like piezoelectric element, and a second electrode is formed on the back surface. An electrode-attached sheet-like piezoelectric element formed so as to have a second non-electrode region where no electrode is formed at the other end of the sheet-like piezoelectric element, the first non-electrode region, the first electrode portion, and the second non-electrode region The roll-type piezoelectric element is formed by winding up the sheet-like piezoelectric element so that the second electrode portions are exposed to the outside, and wound up in a roll shape so that the folded portion is centered on the inner side. A conversion element,
The roll type piezoelectric transducer has an elliptical cross section, and has a shape in which the curvature radii of the surfaces of the first and second electrode portions are different from the curvature radii of the surfaces of the first and second non-electrode regions. A roll-type piezoelectric conversion element characterized by comprising:
前記ロール型圧電変換素子は断面が楕円形で構成され、前記第1及び第2電極部表面の曲率半径と、前記第1及び第2非電極領域表面の曲率半径とが異なる形状で構成されていることを特徴とするロール型圧電変換素子。 First and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material are provided, the first electrode is formed on the surface of the first sheet-like piezoelectric element, and no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. Formed so as to have one non-electrode region, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and a second non-electrode region is formed so that no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. In addition, the back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the first non-electrode region side end of the first sheet-like piezoelectric element and the second sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with an electrode laminated and laminated in a state in which the second non-electrode region side end of the element is shifted from each other, the first non-electrode region, the first electrode portion, the second non-electrode region, Wound in a roll so that the two electrode parts are exposed to the outside. A roll-type piezoelectric transducer constituted by raised,
The roll type piezoelectric transducer has an elliptical cross section, and has a shape in which the curvature radii of the surfaces of the first and second electrode portions are different from the curvature radii of the surfaces of the first and second non-electrode regions. A roll-type piezoelectric conversion element characterized by comprising:
セラミックス系圧電材料から成るシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の一端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記シート状圧電素子の裏面に第2電極を、該シート状圧電素子の他端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成する電極形成工程と、
前記第1電極部、第2電極部、第1非電極領域及び第2非電極領域が形成されたシート状圧電素子を前記第1電極部、第2電極部、第1非電極領域及び第2非電極領域が外部に露出する様、前記シート状圧電素子の端部を互いにずらして折り返した状態で、該折り返し部分が内側中心となるようにロール状に巻き上げて柱状体を形成する工程と、
前記柱状体を焼成する焼成工程と、を備え、
前記焼成工程前に前記柱状体の前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の表面形状を、特異部を含む表面形状となるように変形させる型押し工程を含むことを特徴とするロール型圧電変換素子の製造方法。 A method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer,
A first electrode is formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element made of a ceramic piezoelectric material so as to have a first non-electrode region where no electrode is formed at one end of the sheet-like piezoelectric element, and the back surface of the sheet-like piezoelectric element Forming the second electrode so as to have a second non-electrode region where no electrode is formed at the other end of the sheet-like piezoelectric element;
The sheet-like piezoelectric element in which the first electrode portion, the second electrode portion, the first non-electrode region, and the second non-electrode region are formed is the first electrode portion, the second electrode portion, the first non-electrode region, and the second. A step of forming a columnar body by winding up in a roll shape so that the folded portion is the inner center, with the end portions of the sheet-like piezoelectric elements being shifted and folded with each other so that the non-electrode region is exposed to the outside;
A firing step of firing the columnar body,
Embossing that deforms the surface shape of one of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions of the columnar body to a surface shape including a singular portion before the firing step. The manufacturing method of the roll type piezoelectric conversion element characterized by including a process.
セラミックス系圧電材料から成る第1及び第2のシート状圧電素子を有し、前記第1のシート状圧電素子の表面に第1電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第1非電極領域を有するように形成し、前記第2のシート状圧電素子の表面に第2電極を、該シート状圧電素子の端部に電極が形成されない第2非電極領域を有するように形成する電極形成工程と、
前記第1のシート状圧電素子裏面と前記第2のシート状圧電素子表面とを、前記第1のシート状圧電素子の前記第1非電極領域側端部と前記第2のシート状圧電素子の前記第2非電極領域側端部とが互いにずれた状態で重ね合わせて積層した電極付き積層シート状圧電素子を、前記第1非電極領域、第1電極部、第2非電極領域、第2電極部がそれぞれ外部に露出する様ロール状に巻き上げて柱状体を形成する工程と、
前記柱状体を焼成する焼成工程と、を備え、
前記焼成工程前に前記第1及び第2電極部もしくは前記第1及び第2非電極領域のいずれか一方の表面形状を、特異部を含む表面形状となるように変形させる型押し工程を含むことを特徴とするロール型圧電変換素子の製造方法。 A method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer,
First and second sheet-like piezoelectric elements made of a ceramic piezoelectric material are provided, the first electrode is formed on the surface of the first sheet-like piezoelectric element, and no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. Formed so as to have one non-electrode region, a second electrode is formed on the surface of the second sheet-like piezoelectric element, and a second non-electrode region is formed so that no electrode is formed at the end of the sheet-like piezoelectric element. An electrode forming step,
The back surface of the first sheet-like piezoelectric element and the front surface of the second sheet-like piezoelectric element are connected to the end of the first sheet-like piezoelectric element on the first non-electrode region side and the second sheet-like piezoelectric element. A laminated sheet-like piezoelectric element with electrodes laminated in a state where the second non-electrode region side end is shifted from each other, the first non-electrode region, the first electrode portion, the second non-electrode region, the second A step of forming a columnar body by winding up into a roll shape so that each electrode part is exposed to the outside;
A firing step of firing the columnar body,
Including a stamping step of deforming the surface shape of one of the first and second electrode portions or the first and second non-electrode regions to a surface shape including a singular portion before the firing step. A method for manufacturing a roll-type piezoelectric transducer characterized by the above.
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JP2008020280A JP2009182174A (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Rolled piezoelectric conversion element, and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2015041016A1 (en) * | 2013-09-20 | 2017-03-02 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric element and piezoelectric sensor |
WO2021209816A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | Stelect Pty. Ltd | Ultrasound transducers |
-
2008
- 2008-01-31 JP JP2008020280A patent/JP2009182174A/en active Pending
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WO2021209816A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | Stelect Pty. Ltd | Ultrasound transducers |
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Legal Events
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---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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