JP2019071743A - Laminated piezoelectric element for ultrasonic motor and the ultrasonic motor - Google Patents

Laminated piezoelectric element for ultrasonic motor and the ultrasonic motor Download PDF

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Abstract

To provide a laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor with suppressed occurrence of a short circuit.SOLUTION: Piezo electric elements (10u and 10d) for one layer are laminated in n layers with the lowest layer as a first layer, and each piezo electric element includes an A-phase region 12a and a B-phase region 12b to which A-phase and B-phase driving signals are applied. Surfaces of piezo electric elements that face each other between layers upwards with a lower surface 214 of the first layer as a ground surface 200g are sequentially positioned in the order of a driving surface 200s and the ground surface. Between layers where driving surfaces face each other, a circular arc-shaped A-phase signal electrode 24a and a B-phase signal electrode 24b are symmetrically formed on a surface of one of the piezo electric elements. Between layers where ground surfaces face each other, a C-shaped ground electrode 21 is formed on the surface of one piezo electric element. A conductive passage of a driving signal from a driving surface of the interlayer to an upper surface 211 of an n-th layer and a ground passage from the ground surface of the interlayer to the upper surface of the n-th layer or the lower surface of the first layer are formed via terminal electrodes (22a and 22b) and side surface electrodes (23a and 23b), which are formed on prescribed piezo electric elements.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、超音波モーター用積層型圧電素子、および超音波モーターに関する。   The present invention relates to a multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor, and an ultrasonic motor.

周知のごとく、進行波形超音波モーター(以下、超音波モーター)は、円板状、あるいは円環状の圧電素子に貼着された金属製の弾性体からなるステーターに円周方向の進行波を発生させ、その進行波を、摩擦力を介してローターに伝達することでローターを回転させている。そして、電磁石を用いたモーターと比べ、低速で高トルク、高速応答性、停止時におけるトルクの保持、静粛性、磁気ノイズが発生しない、などの特徴を有している。なお、超音波モーターの基本的な構造や原理については以下の非特許文献1や2に記載されている。   As well known, a traveling waveform ultrasonic motor (hereinafter referred to as an ultrasonic motor) generates traveling waves in the circumferential direction on a stator made of a metallic elastic body attached to a disk-like or annular piezoelectric element. The rotor is rotated by transmitting the traveling wave to the rotor via frictional force. And, compared with a motor using an electromagnet, it has features such as high torque at low speed, high speed response, holding of torque at stop, quietness, and no generation of magnetic noise. The basic structure and principle of the ultrasonic motor are described in the following non-patent documents 1 and 2.

ところで、超音波モーターを構成する圧電素子は、普通、1枚(以下、1層とも言う)の円板状、あるいは円環状の圧電体の表裏両面に電極が形成された構造を有している。しかし、1層の圧電体からなる圧電素子(以下、単層型圧電素子とも言う)を用いた超音波モーターでは、機械的振幅が小さく、大きな振幅を得るために高い電圧で駆動する必要がある。そこで、1層分の単層型圧電素子を複数層分積層させた積層型圧電素子を用いることで低電圧での駆動を可能にした超音波モーターが提案されている。そして、以下の特許文献1には、その積層型圧電素子を用いた超音波モーターに相当する振動波モーターについて記載されている。   By the way, a piezoelectric element constituting an ultrasonic motor usually has a structure in which electrodes are formed on both front and back sides of a single (hereinafter, also referred to as a single layer) disk-like or annular piezoelectric material. . However, in an ultrasonic motor using a piezoelectric element (hereinafter, also referred to as a single-layer piezoelectric element) consisting of a single-layer piezoelectric material, it is necessary to drive at a high voltage to obtain a large mechanical amplitude. . Therefore, there has been proposed an ultrasonic motor capable of driving at a low voltage by using a multi-layer piezoelectric element in which a plurality of single-layer piezoelectric elements for one layer are laminated. And the following patent document 1 is described about the vibration wave motor corresponded to the ultrasonic wave motor using the lamination type piezoelectric element.

特開2014−17908号公報JP, 2014-17908, A

新和商事株式会社、”超音波モーターカタログ”、[online]、[平成29年9月21日検索]、インターネット<URL:http://www.shinwa-syoji.com/others/img/motor.pdf>Shinwa Shoji Co., Ltd., "Ultrasonic motor catalog", [online], [search on September 21, 2017], Internet <URL: http://www.shinwa-syoji.com/others/img/motor. pdf> 公益社団法人日本セラミックス協会、”セラミックスアーカイブズ「超音波モーター」”、[online]、[平成29年9月21日検索]、インターネット<URL:http://www.ceramic.or.jp/museum/contents/pdf/2007_6_02.pdf>Japan Ceramics Association, "Ceramics Archives" Ultrasonic Motor "", [online], [search on September 21, 2017], Internet <URL: http://www.ceramic.or.jp/museum/ contents / pdf / 2007_6_02.pdf>

上述したように、積層型圧電素子を用いた超音波モーターは、低電圧での駆動が可能となる。ところで、積層型圧電素子の各層を構成する単層型圧電素子は、表裏の一方の面に進行波を発生するための駆動信号が印加される信号電極が形成され、他方の面に接地電極が形成されている。ここで、単層型圧電素子の法線方向を上下方向とすると、1層分の圧電体を上下方向に複数層分積層させてなる積層型圧電素子では、複数の単層型圧電素子のそれぞれに形成されている信号電極同士、および接地電極同士を上下方向で接続することになる。積層型圧電素子の内層側にある電極については、外部回路に直接接続することができないことから、積層圧電素子の表層まで何らかの配線を形成する必要がある。従来の積層型圧電素子では、各単層型圧電素子の接地電極や信号電極が、圧電体の表面の周縁まで形成されているとともに、平板状の圧電体の端面に金属ペースト(銀ペーストなど)が塗布されている。例えば、特許文献1に記載の振動波モーターでは、積層型圧電素子に相当する電気機械変換素子積層体は、単層型圧電素子に相当する単層電気機械変換素子が三層分積層されてなる。各単層電気機械変換素子は、表裏一方の面に、接地電極に相当する円環状の共通電極パターンが形成され、他方の面には信号電極に相当する扇状の駆動信号印加電極パターンが円環に沿って複数形成されている。そして、電気機械変換素子積層体は、下面にステーターが接触し、その下面には共通電極パターンが形成され、上面に向かって、順次駆動信号印加電極パターン、共通電極パターン、駆動信号印加電極パターンが配置されることになる。そして、各単層電気機械変換素子のそれぞれに形成されている同種の電極パターン同士が端面に塗布された金属ペーストを介して上下方向で接続されている。   As described above, the ultrasonic motor using the laminated piezoelectric element can be driven at a low voltage. By the way, in the single layer type piezoelectric element constituting each layer of the laminated type piezoelectric element, a signal electrode to which a drive signal for generating a traveling wave is applied is formed on one surface of the front and back, and a ground electrode is formed on the other surface. It is formed. Here, assuming that the normal direction of the single-layer piezoelectric element is the vertical direction, in a multi-layer piezoelectric element in which a plurality of layers of piezoelectric materials for one layer are vertically stacked, each of the plurality of single-layer piezoelectric elements The signal electrodes formed on the ground and the ground electrodes are connected in the vertical direction. The electrodes on the inner layer side of the laminated piezoelectric element can not be directly connected to the external circuit, so it is necessary to form some wiring up to the surface layer of the laminated piezoelectric element. In the conventional laminated piezoelectric element, the ground electrode and the signal electrode of each single-layer piezoelectric element are formed up to the peripheral edge of the surface of the piezoelectric body, and metal paste (such as silver paste) on the end face of the plate-like piezoelectric body Is applied. For example, in the vibration wave motor described in Patent Document 1, an electromechanical transducer element laminate corresponding to a laminate type piezoelectric element is formed by laminating three single layer electromechanical transducer elements corresponding to a single layer type piezoelectric element. . In each single-layer electromechanical transducer, an annular common electrode pattern corresponding to a ground electrode is formed on one surface and a fan-like drive signal application electrode pattern corresponding to a signal electrode on the other surface. Multiple are formed along the. Then, the stator contacts the lower surface of the electromechanical transducer element laminate, the common electrode pattern is formed on the lower surface, and the drive signal application electrode pattern, the common electrode pattern, and the drive signal application electrode pattern are sequentially directed toward the upper surface. It will be arranged. The same kind of electrode patterns formed on each single-layer electromechanical transducer are connected in the vertical direction via the metal paste applied to the end face.

しかし、特許文献1に記載の振動波モーターでは、粘性を有する金属ペーストが互いに積層されている単層電気機械変換素子の層間を跨ぐように塗布されている。そのため、例えば、積層方向で駆動信号印加電極パターン同士を接続する金属ペーストが単層電気機械変換素子の層間に入り込んだ際、共通電極パターンに位置ずれがあると、その金属ペーストが共通電極パターンと接触し、駆動信号印加電極パターンと共通電極パターンが短絡する可能性がある。また、共通電極パターンに位置ずれがなくても、金属ペーストが層間に深く入り込めば、やはり短絡が発生する可能性がある。駆動信号印加電極パターンと共通電極パターンが短絡していなくても、金属ペーストが層間に入り込めば、電気機械変換素子積層体を大きな振幅で振動させるために高い電圧を印加した際、駆動信号印加電極パターンと共通電極パターンの一方に接続された金属ペーストと、他方の電極パターンとの間で放電を起こす可能性がある。放電が発生すれば、その放電時の熱で、層間の接着剤や電極パターンが溶けるなどして、電気機械変換素子積層体が破損する可能性がある。   However, in the vibration wave motor described in Patent Document 1, the metal paste having viscosity is applied so as to straddle the layers of the single-layer electromechanical transducer elements stacked on each other. Therefore, for example, when the metal paste connecting the drive signal application electrode patterns in the stacking direction penetrates the interlayer of the single layer electromechanical transducer, if there is a positional deviation in the common electrode pattern, the metal paste becomes the common electrode pattern There is a possibility that the drive signal application electrode pattern and the common electrode pattern may be short-circuited. In addition, even if the common electrode pattern is not misaligned, short circuiting may still occur if the metal paste deeply penetrates between the layers. Even if the drive signal application electrode pattern and the common electrode pattern are not short-circuited, if a metal paste enters the layer, a drive signal is applied when a high voltage is applied to vibrate the electromechanical transducer element laminate with a large amplitude. A discharge may occur between the metal paste connected to one of the electrode pattern and the common electrode pattern and the other electrode pattern. If a discharge occurs, the heat generated during the discharge may melt the adhesive or the electrode pattern between the layers, and the like, and may damage the electromechanical transducer element laminate.

そこで本発明は、信号電極と接地電極との短絡や放電が発生し難い積層型圧電素子と、その積層型圧電素子を用いた超音波モーターとを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element in which a short circuit between the signal electrode and the ground electrode and a discharge do not easily occur, and an ultrasonic motor using the laminated piezoelectric element.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、下方に超音波モーターのステーターが接触した状態で配置される積層型圧電素子であって、
nを2以上の整数として、平板状の一つの圧電体からなる1層分の単層型圧電素子が、上下方向にn層分積層されてなり、
前記単層型圧電素子には、前記圧電体に、位相が互いに90゜ずれたA相とB相のそれぞれの駆動信号が上下方向に印加されるA相領域とB相領域が、所定の外径と内径とを有する円環に沿って円弧状に配置され、
上下方向と直交する一方向を前後方向とし、上下方向と前後方向とに直交する方向を左右方向として、
前記A相領域と前記B相領域は、前記円環の表面を二等分する前後方向の直線に対して左右対称となるように、中心角θ1の領域に分割して配置され、
前記A相領域と前記B相領域には、前記円環に沿って所定の中心角θ2で区切られた扇状の複数の分極領域が配置され、
前記分極領域の分極極性は、前記前後方向の直線に対して左右対称であるとともに、前記A相領域と前記B相領域では、隣接する分極領域の分極極性が互いに逆方向であり、
各層の前記単層型圧電素子は、上方から見たときに、同じ位置に同じ分極極性の分極領域が配置され、
前記単層型圧電素子の表裏一方の面は、前記A相領域と前記B相領域が接地される接地面であり、他方の面は前記A相領域と前記B相領域に、それぞれ、A相信号とB相信号が印加される駆動面であり、
最下層の前記単層型圧電素子を第1層とし、最上層の前記単層型圧電素子を第n層としし、kを自然数として、
第2k−1層の上面と第2k層の下面は前記駆動面であり、第2k層の上面と第2k+1層の下面は前記接地面であり、
上下方向で駆動面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の駆動面、およびn=2kであるときの第n層の上面には、前記A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相信号電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相信号電極とが形成され、
上下方向で接地面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の接地面、およびn=2k+1であるときの第n層の上面には、前記A相領域と前記B相領域を隔てる前後一方の間隙を残して前記円環に沿って円弧状に連続するC字状の接地電極が形成され、
n≧3である場合、上下方向で駆動面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の駆動面、およびn=2k+1であるときの第n層の上面と第1層の下面のいずれかには、前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の間隙に扇状の接地用端子電極が形成され、
第1層以外の各層には、接地面の前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後一方の間隙にA相端子電極とB相端子電極とが形成されているとともに、A相端子電極とB相端子電極と駆動面の前記A相端子電極と前記B相端子電極のそれぞれに対向する位置に形成された電極とを端面接続させるA相側面電極とB相側面電極とが形成され、
n=2kであるときの第n層のA相信号電極とB相信号電極のそれぞれ、あるいはn=2k+1であるときの第n相のA相端子電極とB相端子電極のそれぞれと、第1層〜第n−1層の駆動面のA相領域とB相領域のそれぞれに形成されている電極とが、A相側面電極とB相側面電極とを介して接続され、
n≧3である場合、駆動面に前記接地用端子電極が形成されている単層型圧電素子には、当該接地用端子電極と、接地面において前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の間隙に形成されている電極とを端面接続させる接地用側面電極が形成されているとともに、各層の接地面において前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の領域に形成されている電極とが接地用端子を介して接続されている、
ことを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子としている。
One aspect of the present invention for achieving the above object is a laminated piezoelectric element disposed in a state in which a stator of an ultrasonic motor contacts downward.
A single layer type piezoelectric element for one layer consisting of one flat plate-like piezoelectric material is laminated by n layers in the vertical direction, where n is an integer of 2 or more,
In the single-layer type piezoelectric element, the A-phase region and the B-phase region to which the respective A-phase and B-phase drive signals whose phases are shifted by 90 ° are applied to the piezoelectric body in the vertical direction are outside the predetermined range. Arranged in an arc along an annular ring having a diameter and an inner diameter,
The one direction orthogonal to the vertical direction is the front and back direction, and the direction orthogonal to the vertical direction and the front and back direction is the horizontal direction.
The A-phase region and the B-phase region are divided and arranged in a region of a central angle θ1 so as to be symmetrical with respect to a straight line in the front-rear direction which bisects the surface of the annular ring.
A plurality of fan-shaped polarization regions divided at a predetermined central angle θ2 along the annular ring are disposed in the A-phase region and the B-phase region,
The polarization polarity of the polarization region is symmetrical with respect to a straight line in the front-rear direction, and in the A phase region and the B phase region, polarization polarities of adjacent polarization regions are opposite to each other,
In the single-layer piezoelectric element of each layer, polarization regions of the same polarization polarity are arranged at the same position when viewed from above,
One of the front and back surfaces of the single-layer piezoelectric element is a ground surface to which the A phase region and the B phase region are grounded, and the other surface is an A phase in the A phase region and the B phase region. Drive surface to which a signal and a B-phase signal are applied,
The lowermost single-layer piezoelectric element is a first layer, the uppermost single-layer piezoelectric element is an n-th layer, and k is a natural number.
The upper surface of the 2k-1 layer and the lower surface of the 2k layer are the drive surface, and the upper surface of the 2k layer and the lower surface of the 2k + 1 layer are the ground surface,
One of the drive surfaces of two single-layer piezoelectric elements in which the drive surfaces face each other in the vertical direction, and the upper surface of the n-th layer when n = 2k includes the A-phase region, An arc-shaped A-phase signal electrode along the arc, and an arc-shaped B-phase signal electrode along the ring including the B-phase region,
Before and after the A-phase region and the B-phase region on one of the ground planes of the two single-layer piezoelectric elements facing each other in the vertical direction and the top surface of the nth layer when n = 2k + 1 A continuous C-shaped ground electrode is formed along the circular ring leaving one gap,
In the case of n ≧ 3, one of the drive surfaces of the two single-layer piezoelectric elements whose drive surfaces face each other in the vertical direction, and the upper surface of the nth layer and the lower surface of the first layer when n = 2k + 1. On the other hand, fan-like grounding terminal electrodes are formed in the other front and rear gaps separating the A phase region and the B phase region,
In each layer other than the first layer, an A-phase terminal electrode and a B-phase terminal electrode are formed in one of the front and back gaps separating the A-phase region and the B-phase region on the ground plane. An A-phase side electrode and a B-phase side electrode for connecting the end faces of the A-phase terminal electrode, the A-phase terminal electrode on the drive surface and the electrodes formed at positions facing the B-phase terminal electrode respectively;
The n-th A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode when n = 2 k, or the n-th phase A-phase terminal electrode and the B-phase terminal electrode when n = 2 k + 1, and the first The A phase region of the drive surface of the first to nth layers and the electrodes formed in each of the B phase regions are connected via the A phase side electrode and the B phase side electrode,
In the case of n 単 層 3, in the single-layer piezoelectric element in which the ground terminal electrode is formed on the drive surface, the ground terminal electrode is separated from the A phase region and the B phase region on the ground surface. A side electrode for grounding is formed to connect the end face to the electrode formed in the other front and rear gap, and is formed in the other front and back region separating the A phase region and the B phase region in the ground plane of each layer. Connected to the active electrode via the ground terminal,
The present invention is a multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor characterized by

また、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面であり、表裏他方の面が、A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相用の分極用接地電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相用の分極用接地電極とが形成された分極接地面であり、
前記A相の信号電極と前記B相の信号電極は、前記分極接地面に形成された前記A相用の分極用接地電極と前記B相用の分極用接地電極であり、
前記接地電極は、前記分極駆動面に形成された前記分極用信号電極が導電体により前記C字状に接続されてなる、
超音波モーター用積層型圧電素子としてもよい。
Further, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a signal electrode for polarization is formed on the surface of each of the plurality of polarization regions, and the other surface is along the ring while including the A phase region. A polarized ground surface on which an arc-shaped polarization ground electrode for A phase and an arc ground polarization electrode for B phase along the annular ring are formed, including the B phase region,
The A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode are a polarization ground electrode for the A-phase and a polarization ground electrode for the B-phase, which are formed on the polarization ground plane,
The ground electrode is formed by connecting the signal electrode for polarization formed on the polarization drive surface in the C shape by a conductor.
It may be a laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor.

さらに、n≧3であり、上下方向で分極パターン面同士が対面する二つの単層型圧電素子は、前記分極用信号電極が薄膜で形成されているとともに、当該二つの単層型圧電素子の一方の分極パターン面の表層に薄膜による前記A相信号電極と前記B相信号電極が形成されている超音波モーター用積層型圧電素子とすることもできる。   Furthermore, in the two single-layer piezoelectric elements in which n ≧ 3 and the polarization pattern faces face each other in the vertical direction, the polarization signal electrode is formed of a thin film, and the two single-layer piezoelectric elements A multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor can also be provided in which the A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode of thin film are formed on the surface layer of one polarization pattern surface.

あるいは、n≧3であり、
第1の単層型圧電素子と第2の単層型圧電素子とを備え、
前記第1の単層型圧電素子は、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面で、表裏他方の面が、A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相用の分極用接地電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相用の分極用接地電極とが形成された分極接地面であり、
第2の単層型圧電素子は、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面で、表裏他方の面が、前記A相領域と前記B相領域を隔てる前後一方の間隙を残して前記円環に沿って円弧状に連続するC字状の分極用接地電極が形成された分極接地面であり、
第1層は、前記第1の単層型圧電素子であり、
k≧2である場合、第2k−1層は、前記第2の単層型圧電素子であり、第2k層は、前記第1の単層型圧電素子であり、
第n層の上面である最上面が前記接地面である場合、当該最上面の当該前記分極用信号電極が導電体で接続されて前記C字状の接地電極に形成され、
前記最上面が前記駆動面である場合、当該最上面の所定の前記分極用信号電極が導電体で接続されて、前記A相信号電極と前記B相信号電極に形成されている、
超音波モーター用積層型圧電素子とすることもできる。
Or n ≧ 3 and
A first single-layer piezoelectric element and a second single-layer piezoelectric element,
In the first single-layer piezoelectric element, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a polarization signal electrode is formed on each surface of the plurality of polarization regions, and the other surface is an A-phase region. An arc-shaped polarization ground electrode for A phase along the ring while including it, and a polarization ground electrode for polarization B for the B phase along the ring while including the B phase region are formed Polarized ground plane,
In the second single-layer piezoelectric element, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a polarization signal electrode is formed on each surface of the plurality of polarization regions, and the other surface is the A phase region A polarized ground surface on which a C-shaped polarization ground electrode continuous in an arc shape is formed along the annular ring, leaving one of the front and back gaps separating the B phase region,
The first layer is the first single-layer piezoelectric element,
When k ≧ 2, the 2k-1 layer is the second single-layer piezoelectric element, and the 2k layer is the first single-layer piezoelectric element.
When the uppermost surface which is the upper surface of the nth layer is the ground plane, the polarization signal electrode on the uppermost surface is connected by a conductor and formed on the C-shaped ground electrode,
When the uppermost surface is the drive surface, the predetermined polarization signal electrode on the uppermost surface is connected by a conductor, and the A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode are formed.
It can also be set as a lamination type piezoelectric element for ultrasonic motors.

なお、分極用信号電極と分極用接地電極を備えた積層型圧電素子は、前記側面電極が銀ペーストを焼き付けてなる焼き付け銀であればより好ましい。   The laminated piezoelectric element provided with the signal electrode for polarization and the ground electrode for polarization is more preferable if the side electrode is baked silver formed by baking silver paste.

上記いずれかに記載の積層型圧電素子において、
層間にフレキシブル配線基板が配置され、
二つの前記単層型圧電素子同士が前記駆動面で対面している層間では、前記フレキシブル配線基板の表裏両面に、前記A相領域と前記B相領域のそれぞれに対面するように二つの円弧状の配線パターンが形成されているとともに、それぞれの円弧状の配線パターンが層間の外方に導出され、
二つの前記単層型圧電素子同士が前記接地面で対面している層間では、前記フレキシブル配線基板の表裏両面に、前記A相領域と前記B相領域を隔てる後方の間隙が開放するC字状の配線パターンが形成されているとともに、当該配線パターンの一部が層間の外方に導出され、
前記フレキシブル配線基板の表面と裏面に形成されている、二つの前記円弧状の配線パターン同士、および前記C字状の配線パターンが配線部材により接続されている、
超音波モーター用積層型圧電素子とすることもできる。
In the stacked piezoelectric device according to any one of the above,
A flexible wiring board is disposed between the layers,
In an interlayer in which two single-layer piezoelectric elements face each other on the drive surface, two arcs are formed on the front and back sides of the flexible wiring board so as to face each of the A phase region and the B phase region. And the respective arc-shaped wiring patterns are drawn out of the layers,
In a layer in which two single-layer piezoelectric elements face each other at the ground plane, a C-shape in which a rear gap separating the A-phase region and the B-phase region is opened on both the front and back sides of the flexible wiring board And a portion of the wiring pattern is drawn out of the layer,
The two arc-shaped wiring patterns formed on the front surface and the back surface of the flexible wiring board, and the C-shaped wiring pattern are connected by a wiring member.
It can also be set as a lamination type piezoelectric element for ultrasonic motors.

本発明の範囲には、上記いずれかに記載の積層型圧電素子の下面にステーターが接着されてなる超音波モーターも含まれている。そして、前記超音波モーターにおいて、前記積層型圧電素子と前記ステーターとが導電性を有するフィラーが添加された接着剤によって接着されていればより好ましい。   The scope of the present invention also includes an ultrasonic motor in which a stator is bonded to the lower surface of any one of the above-described multilayer piezoelectric elements. Further, in the ultrasonic motor, it is more preferable if the laminated piezoelectric element and the stator are bonded by an adhesive to which a filler having conductivity is added.

本発明によれば、信号電極と接地電極との短絡や放電が発生し難い超音波モーター用積層型圧電素子と、その積層型圧電素子を用いた超音波モーターとが提供される。なお、その他の効果については、以下の記載で明らかにする。   According to the present invention, a multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor that hardly generates a short circuit or a discharge between a signal electrode and a ground electrode, and an ultrasonic motor using the multilayer piezoelectric element are provided. Other effects will be clarified in the following description.

本発明の実施例に係る超音波モーター用積層型圧電素子の分極領域の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the polarization area | region of the lamination type piezoelectric element for ultrasonic motors concerning the Example of this invention. 上記分極領域を形成するために用いる電極の構造を示す図であるIt is a figure which shows the structure of the electrode used in order to form the said polarization area | region. 本発明の第1の実施例に係る積層型圧電素子の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the lamination type piezoelectric element which concerns on the 1st Example of this invention. 上記第1の実施例に係る積層型圧電素子の電極構造を示す図である。It is a figure which shows the electrode structure of the lamination type piezoelectric element which concerns on the said 1st Example. 本発明の第2の実施例に係る積層型圧電素子の電極構造を示す図である。It is a figure which shows the electrode structure of the lamination type piezoelectric element which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る積層型圧電素子の変形例における電極構造を示す図である。It is a figure which shows the electrode structure in the modification of the lamination type piezoelectric element which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る積層型圧電素子のその他の変形例における電極構造を示す図である。It is a figure which shows the electrode structure in the other modification of the lamination type piezoelectric element which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明のその他の実施例に係る積層型圧電素子の電極構造を示す図である。It is a figure which shows the electrode structure of the lamination type piezoelectric element which concerns on the other Example of this invention.

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一又は類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings used in the following description, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In the drawings, unnecessary reference numerals may be omitted depending on the drawing.

===単層型圧電素子の分極状態===
<分極領域>
本発明の実施例に係る積層型圧電素子は、複数の平板状の単層型圧電素子が積層されてなる。単層型圧電素子では、平板状の圧電体に扇状の複数の分極領域が円環状に配置されている。積層型圧電素子における単層型圧電素子の積層方向を上下方向とすると、上下一方から見ると、一つの積層型圧電素子を構成する全ての単層型圧電素子が同じ分極状態となっている。図1に、単層型圧電素子10の分極状態の一例を示した。単層型圧電素子10は、所定のサイズ(例えば、外形62mm、内径42mm、厚さ0.1mm)の円環状の圧電体11からなり、その圧電体11に互いに位相が90゜ずれたA相の駆動信号とB相の駆動信号が、中心角θ1の円弧状のA相領域12aとB相領域12bとに印加される。A相領域12aとB相領域12bは、円環を二等分する直線100、すなわち、円環の直径を含む所定の直線100に対して線対称となるように配置されている。A相領域12aとB相領域12bには、それぞれ中心角がθ2の扇状の分極領域13が複数形成されている。図中では、各分極領域13が網点のパターンによって示されている。なお、以下では、上記所定の直線100の延長方向を前後方向とし、平板状の圧電体11の法線方向(図中、紙面奥行き方向)を上下方向とする。そして、上下方向と前後方向とに直交する方向を左右方向とする。したがって、圧電体11の表裏の面は、前後方向と左右方向とを含む平面となる。
=== Polarized state of single-layer piezoelectric element ===
<Polarization region>
The multilayer piezoelectric element according to the embodiment of the present invention is formed by laminating a plurality of flat single-layer piezoelectric elements. In the single-layer piezoelectric element, a plurality of fan-shaped polarized regions are annularly arranged on a flat plate-shaped piezoelectric body. When the lamination direction of the single-layer piezoelectric element in the multi-layer piezoelectric element is the vertical direction, all the single-layer piezoelectric elements constituting one multi-layer piezoelectric element have the same polarization state as viewed from above and below. FIG. 1 shows an example of the polarization state of the single-layer piezoelectric element 10. The single-layer piezoelectric element 10 is formed of an annular piezoelectric body 11 of a predetermined size (for example, an outer diameter of 62 mm, an inner diameter of 42 mm, and a thickness of 0.1 mm). The drive signal of phase B and the drive signal of phase B are applied to the arc-shaped A-phase region 12a and the B-phase region 12b having a central angle θ1. The A-phase region 12a and the B-phase region 12b are arranged so as to be line symmetrical with respect to a straight line 100 which bisects the ring, that is, a predetermined straight line 100 including the diameter of the ring. A plurality of fan-shaped polarized regions 13 each having a central angle of θ2 is formed in each of the A-phase region 12a and the B-phase region 12b. In the figure, each polarization area 13 is shown by a dot pattern. Hereinafter, the extension direction of the predetermined straight line 100 is referred to as the front-rear direction, and the normal direction of the flat plate-like piezoelectric body 11 (in the figure, the depth direction in the drawing) is referred to as the up-down direction. And the direction orthogonal to the up-down direction and the front-back direction is taken as the left-right direction. Therefore, the front and back surfaces of the piezoelectric body 11 are flat surfaces including the front-rear direction and the left-right direction.

図1に示した単層型圧電素子10は、A相とB相の各領域(12a、12b)のそれぞれが10箇所の分極領域13に区分されている。ここで、平板状の圧電体11の表裏両面に対する法線方向を上下方向とすると、各分極領域13は、上下方向に分極している。また、A相とB相の各領域(12a、12b)では、隣接する分極領域(13、13)の分極極性の方向が逆方向となっている。なお、図1では、上下一方から上下他方に向かう分極方向の極性を「+」、その逆方向を「−」としている。さらに、例えば、A相領域12aに属するとともに分極極性が+となる分極領域13であれば、この領域を「A+」と標記している。すなわち単層型圧電素子10には、「A+」「A−」「B+」「B−」の4種類の分極領域13が存在することになる。なお、図1に示した単層型圧電素子10のA相領域12aとB相領域12bは、前後方向に対して線対称であるものの、左右方向に対しては線対称ではなく、円環上に配置されたA相領域12aとB相領域12bとを隔てる間隙(101、102)の中心角の大きさに差がある。   In the single-layer piezoelectric element 10 shown in FIG. 1, each of the A-phase and B-phase regions (12a, 12b) is divided into ten polarization regions 13. Here, assuming that the normal direction to the front and back surfaces of the flat plate-like piezoelectric body 11 is the vertical direction, each polarization region 13 is polarized in the vertical direction. In each of the A-phase and B-phase regions (12a, 12b), the polarization directions of the adjacent polarization regions (13, 13) are opposite to each other. In addition, in FIG. 1, the polarity of the polarization direction which goes to the up-and-down other from up-and-down one is set to "+", and the opposite direction is made "-". Furthermore, for example, in the case of a polarized region 13 that belongs to the A-phase region 12 a and has a positive polarization polarity, this region is marked as “A +”. That is, in the single-layer piezoelectric element 10, four types of polarization regions 13 of "A +", "A-", "B +" and "B-" are present. Although the A-phase region 12a and the B-phase region 12b of the single-layer piezoelectric element 10 shown in FIG. 1 are line symmetrical with respect to the front-rear direction, they are not line symmetrical with respect to the left-right direction. There is a difference in the magnitude of the central angle of the gap (101, 102) separating the A phase region 12a and the B phase region 12b arranged in

図1に示した分極状態を得るためには、圧電体11の各分極領域13に上下方向の電界を印加すればよい。なお、分極処理の手順は、従来の積層型圧電素子における単層型圧電素子と同様である。しかし、本発明の実施例に係る積層型圧電素子では、単層型圧電素子10に分極領域を形成する際に使用される電極の構造と、積層型圧電素子においてA相領域12aとB相領域12bのそれぞれにA相の駆動信号(以下、A相信号とも言う)とB相の駆動信号(以下、B相信号とも言う)を印加するための電極の構造とが従来の積層型圧電素子とは異なっている。以下では、まず、図1に示した分極状態を得るために形成した電極の構造について説明し、その上で、積層型圧電素子を駆動するための各種電極の形状や、電極間の接続構造などについて説明する。   In order to obtain the polarization state shown in FIG. 1, an electric field in the vertical direction may be applied to each polarization region 13 of the piezoelectric body 11. The procedure of the polarization process is the same as that of the single-layer piezoelectric element in the conventional multilayer piezoelectric element. However, in the multilayer piezoelectric element according to the embodiment of the present invention, the structure of the electrode used when forming the polarized region in the single layer type piezoelectric element 10, and the A phase region 12a and the B phase region in the multilayer piezoelectric element 12b, an electrode structure for applying an A-phase drive signal (hereinafter, also referred to as an A-phase signal) and a B-phase drive signal (hereinafter, also referred to as a B-phase signal) Are different. In the following, first, the structure of the electrodes formed to obtain the polarization state shown in FIG. 1 will be described, and then the shapes of various electrodes for driving the laminated piezoelectric element, the connection structure between the electrodes, etc. Will be explained.

<分極処理用の電極>
図2は、単層型圧電素子10に形成されている分極領域13を形成するための分極処理に際して使用される電極の構造の一例を示す図である。図2(A)と図2(B)は、それぞれ、分極処理時に単層型圧電素子10の表裏一方の面と表裏他方の面とに形成される電極(14〜16)の構造の一例を示す図である。なお、図2(A)と図2(B)では、単層型圧電素子10に形成されている電極(14〜16)を用途ごとに異なるハッチングで示した。
<Electrode for polarization treatment>
FIG. 2 is a view showing an example of the structure of an electrode used in the polarization treatment for forming the polarized region 13 formed in the single-layer piezoelectric element 10. As shown in FIG. FIGS. 2A and 2B respectively show an example of the structure of the electrodes (14 to 16) formed on the front and back surfaces and the other surface of the single-layer type piezoelectric element 10 during polarization processing. FIG. In FIGS. 2A and 2B, the electrodes (14 to 16) formed in the single-layer piezoelectric element 10 are indicated by different hatchings according to applications.

図2(A)に示したように、圧電体11の表裏一方の面111において、前後方向の直線100に対して左右対称に配置された中心角θ1の円弧状のA相領域12aとB相領域12bのそれぞれには、中心角θ2の電極(以下、分極用信号電極14とも言う)が10個ずつ形成されている。また、A相領域12aとB相領域12bとを隔てる間隙(101、102)には、中心角θ3の扇状の電極(以下、端子電極15とも言う)も形成されている。   As shown in FIG. 2A, on the front and back surface 111 of the piezoelectric body 11, an arc-shaped A-phase region 12a and a B-phase of a central angle θ1 disposed symmetrically with respect to the straight line 100 in the front-rear direction. In each of the regions 12 b, ten electrodes each having a central angle θ 2 (hereinafter, also referred to as a polarization signal electrode 14) are formed. Further, fan-shaped electrodes (hereinafter also referred to as terminal electrodes 15) having a central angle θ3 are also formed in the gaps (101, 102) separating the A-phase region 12a and the B-phase region 12b.

A相領域12aとB相領域12bは、左右対称であるものの、前後対称ではなく、円環上に配置されたA相領域12aとB相領域12bとを隔てる間隙(101、102)の幅に差があり、図示した例では、前後一方の間隙101は、中心角θ3の端子電極15が一つだけ配置され、前後他方の間隙102には、端子電極15が三つ配置されている。ここで、単層型圧電素子10において、分極処理時に分極用信号電極14が形成される面を分極パターン面111と称することとする。そして、以下では、図中に示したように、圧電体11の分極パターン面111におけるA相領域12aとB相領域12bとを隔てる間隙(101、102)について、幅が狭い方を前方として前後方向を規定することとし、左と右の各方向については、図中に示したように後方から前方を見たときの状態で規定することとする。   Although the A-phase region 12a and the B-phase region 12b are symmetrical in the left-right direction, they are not symmetrical in the front-rear direction, but the width of the gap (101, 102) separating the A-phase region 12a and the B-phase region 12b arranged on the ring There is a difference, and in the illustrated example, only one terminal electrode 15 having a central angle θ3 is disposed at one of the front and rear gaps 101, and three terminal electrodes 15 are disposed at the other front and rear gap 102. Here, in the single-layer piezoelectric element 10, the surface on which the signal electrode 14 for polarization is formed at the time of polarization processing is referred to as a polarization pattern surface 111. Then, in the following, as shown in the figure, in the polarization pattern surface 111 of the piezoelectric body 11, the gap (101, 102) separating the A phase region 12a and the B phase region 12b The directions are defined, and the left and right directions are defined as viewed from the rear as shown in the figure.

図2(B)に示したように、圧電体11の表裏他方の面112には、A相領域12aとB相領域12bのそれぞれを包含しつつ、前後方向に対して左右対称に形成された二つの円弧状の電極(以下、分極用接地電極16とも言う)が形成されている。すなわち、上下方向から見ると、分極パターン面111の後方の間隙102に配置された三つの端子電極15のうち、左右の二つの端子電極15が、分極用接地電極16の後端側の領域と重複している。なお、以下では、分極用接地電極16が形成された面を分極接地面112と称することとする。   As shown in FIG. 2B, the other surface 112 of the piezoelectric body 11 is formed symmetrically with respect to the front-rear direction while including each of the A-phase region 12a and the B-phase region 12b. Two arc-shaped electrodes (hereinafter also referred to as a polarization ground electrode 16) are formed. That is, when viewed from the vertical direction, of the three terminal electrodes 15 disposed in the gap 102 on the rear side of the polarization pattern surface 111, the two terminal electrodes 15 on the left and right sides are the rear end region of the polarization ground electrode 16 and It is overlapping. Hereinafter, the surface on which the polarization ground electrode 16 is formed will be referred to as a polarization ground surface 112.

このように、単層型圧電素子10には、分極処理の実行時点では、分極用信号電極14、分極用接地電極16、および端子電極15の3種類の電極が形成されていることになる。そして、分極処理に際しては、分極用信号電極14と分極用接地電極16とを用いる。分極処理は、例えば、図2に示した電極構造を有する圧電体11をシリコンオイルに浸漬しつつ、分極用接地電極16を接地するとともに、分極用接地電極16と個々の分極用信号電極14との間に各分極領域13の分極極性に応じた方向の強電界を印加することで行われる。   As described above, in the single-layer piezoelectric element 10, three types of electrodes, the polarization signal electrode 14, the polarization ground electrode 16, and the terminal electrode 15, are formed at the time of performing the polarization process. When the polarization process is performed, the polarization signal electrode 14 and the polarization ground electrode 16 are used. In the polarization treatment, for example, while the piezoelectric body 11 having the electrode structure shown in FIG. 2 is immersed in silicon oil, the polarization ground electrode 16 is grounded, and the polarization ground electrode 16 and the individual signal electrodes 14 for polarization By applying a strong electric field in a direction according to the polarization polarity of each polarization region 13.

===第1の実施例===
本発明の第1の実施例として、2層分の単層型圧電素子を上下方向に積層させてなる積層型圧電素子を挙げる。そして、以下では、積層型圧電素子を用いて超音波モーターを形成する際、ステーターに接触させる側の面を下面として、上方と下方を規定することとする。
=== First Example ===
As a first embodiment of the present invention, a multilayer piezoelectric element in which two single-layer piezoelectric elements are vertically stacked will be described. And when forming an ultrasonic motor using a lamination type piezoelectric element below, suppose that the upper and lower sides are defined by making the field of the side which contacts a stator into a lower surface.

<積層型圧電素子の概略>
第1の実施例に係る積層型圧電素子では、分極処理に際して用いた電極と、進行波を発生させるために駆動信号を印加する電極とが異なる構造を有している。図3は、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aを上後方から見たときの斜視図である。積層型圧電素子1aは、上下方向に二つの単層型圧電素子(10u、10d)が積層されてなる。上述したように、この積層型圧電素子1aの下面にステーターを接触させることになる。周知のごとく、金属製のステーターは、それ自体が接地される。それによって、ステーターと接する積層型圧電素子1aの下面も接地されることになる。
<Outline of stacked piezoelectric element>
In the multi-layer piezoelectric element according to the first embodiment, the electrode used in the polarization process has a different structure from the electrode to which the drive signal is applied to generate the traveling wave. FIG. 3 is a perspective view of the multi-layer piezoelectric element 1a according to the first embodiment as viewed from the upper rear. The multilayer piezoelectric element 1a is formed by stacking two single-layer piezoelectric elements (10u, 10d) in the vertical direction. As described above, the stator is brought into contact with the lower surface of the laminated piezoelectric element 1a. As is well known, the metallic stator is itself grounded. As a result, the lower surface of the laminated piezoelectric element 1a in contact with the stator is also grounded.

積層型圧電素子1aの上面には、円環の一部が開放するC字状の電極(以下、接地電極21とも言う)が形成されている。この接地電極21は、図2に示した分極用信号電極14や分極用接地電極16とは異なる形状を有する。そして、接地電極21は、図1に示したA相領域12aとB相領域12bの双方を包含する領域に形成されている。また、C字状の接地電極21によって円環が開放する領域には分極処理時に用いた三つの端子電極15が残存している。接地電極21は、外部配線を介してステーターに接続されるなどして接地され、所定の端子電極22には、印刷配線基板(FPC)などの外部からの配線が接続されて、当該配線を介して外部回路から駆動信号が供給される。また、上側圧電素子10uの端面において、外部からの配線が接続される所定の端子電極22に対応する位置には、圧電体11の表裏に跨がる側面電極23が形成されている。   A C-shaped electrode (hereinafter, also referred to as a ground electrode 21) in which a part of the annular ring is opened is formed on the top surface of the laminated piezoelectric element 1a. The ground electrode 21 has a shape different from that of the polarization signal electrode 14 and the polarization ground electrode 16 shown in FIG. The ground electrode 21 is formed in a region including both the A-phase region 12a and the B-phase region 12b shown in FIG. In addition, three terminal electrodes 15 used at the time of polarization processing remain in a region where the annular ring is opened by the C-shaped ground electrode 21. The ground electrode 21 is grounded by being connected to the stator via an external wiring, and the like, and an external wiring such as a printed wiring board (FPC) is connected to the predetermined terminal electrode 22, and the ground electrode 21 is connected via the wiring. Thus, the drive signal is supplied from the external circuit. Further, on the end face of the upper piezoelectric element 10 u, side electrodes 23 straddling the front and back of the piezoelectric body 11 are formed at positions corresponding to predetermined terminal electrodes 22 to which wiring from the outside is connected.

<積層型圧電素子の電極構造>
第1の実施例に係る積層型圧電素子は、側面電極(図3、符号23)を有しながら、個々の単層型圧電素子に形成されている電極の形状や配置、一つの単層型圧電素子における表裏間での電極の接続構造、および複数の単層型圧電素子同士の層間での電極の接続構造などに特徴を有している。そして、その特徴により、短絡や放電を確実に防止できるものとなっている。
<Electrode structure of laminated piezoelectric element>
The multilayer piezoelectric element according to the first embodiment has the side electrodes (FIG. 3, reference numeral 23), while the shape and arrangement of the electrodes formed on each single-layer type piezoelectric element, one single-layer type The present invention is characterized in the connection structure of electrodes between the front and back of the piezoelectric element and the connection structure of electrodes between layers of a plurality of single-layer piezoelectric elements. And the short circuit and discharge can be reliably prevented by the characteristics.

図4は、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aの電極構造を示す図である。図4では、電極のみが示されており、積層型圧電素子1aを上後方から見たときの各単層型圧電素子(10a、10b)の上面と下面のそれぞれに形成されている電極の形状と配置が示されている。すなわち、単層型圧電素子(10a、10b)の下面の電極については、上方に透過させた状態で示している。   FIG. 4 is a view showing an electrode structure of the multilayer piezoelectric element 1a according to the first embodiment. In FIG. 4, only the electrodes are shown, and the shapes of the electrodes formed on the upper surface and the lower surface of each single-layer piezoelectric element (10a, 10b) when the multilayer piezoelectric element 1a is viewed from the upper rear side. And the arrangement is shown. That is, the electrodes on the lower surface of the single-layer piezoelectric element (10a, 10b) are shown as being transmitted upward.

第1の実施例に係る積層型圧電素子1aにおいて、上方と下方の単層型圧電素子(10a、10b)が対面する層間では、分極処理時に形成される電極の形状が、互いに前後と左右の各方向を含む面に対して面対称となる関係になっている。そして、上方の単層型圧電素子(以下、上側圧電素子10uとも言う)の上面211は、分極処理時においては分極パターン面111となっていた。すなわち、分極処理時には、上側圧電素子10uの下面212は分極接地面112となっていた。   In the multilayer piezoelectric element 1a according to the first embodiment, the shapes of the electrodes formed at the time of the polarization process are the back and forth and the left and right between the layers facing the upper and lower single-layer piezoelectric elements (10a, 10b). It is a plane-symmetrical relationship with respect to a plane including each direction. The upper surface 211 of the upper single-layer piezoelectric element (hereinafter also referred to as the upper piezoelectric element 10 u) is a polarization pattern surface 111 at the time of polarization processing. That is, at the time of polarization processing, the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10 u is the polarization ground surface 112.

しかし、先に図3に示したように、上側圧電素子10uの上面211にはC字状の接地電極21が形成されている。第1の実施例に係る積層型圧電素子1aでは、上側圧電素子10uの上面211に導電性ペースト(例えば、ドータイト(登録商標:藤倉化成株式会社))などを塗布し、分極用信号電極同士(14、14)が接続されて、A相領域12aとB相領域12bを一括して包含するC字状の接地電極21が形成されている。すなわち、分極処理時には、中心角θ2の分極用信号電極14が形成されていた分極パターン面111に接地電極21が形成されている。   However, as shown in FIG. 3, the C-shaped ground electrode 21 is formed on the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10 u. In the laminated piezoelectric element 1a according to the first embodiment, a conductive paste (for example, Doatite (registered trademark: Fujikura Kasei Co., Ltd.)) or the like is applied to the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10u, 14, 14) are connected to form a C-shaped ground electrode 21 which collectively includes the A-phase region 12a and the B-phase region 12b. That is, at the time of polarization processing, the ground electrode 21 is formed on the polarization pattern surface 111 where the polarization signal electrode 14 with the central angle θ2 was formed.

上側圧電素子10uの下面212には、分極処理時に接地していた二つの円弧状の分極用接地電極16が形成されている。積層型圧電素子1aでは、この二つの分極用接地電極16を、A相信号が印加される電極(以下、A相信号電極24aとも言う)とB相信号が印加される電極(以下、B相信号電極24bとも言う)として使用している。また、上面211の後方に形成されている三つの端子電極15のうち、A相領域12aに隣接する左側の端子電極(以下、A相端子電極22aとも言う)とB相領域に隣接する右側の端子電極(以下、B相端子電極と22bも言う)が、それぞれ、側面電極23を介して下面212のA相端子電極22aとB相端子電極22bとに接続されている。なお、以下では、必要に応じ、A相端子電極22aに接続される側面電極23をA相側面電極23aと称し、B相側面電極23bと称することとする。   On the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10 u, two arc-shaped polarization ground electrodes 16 that are grounded at the time of polarization processing are formed. In the laminated piezoelectric element 1a, the two polarization ground electrodes 16 are an electrode to which an A-phase signal is applied (hereinafter also referred to as A-phase signal electrode 24a) and an electrode to which a B-phase signal is applied (hereinafter, B-phase It is also used as a signal electrode 24b). Further, among the three terminal electrodes 15 formed behind the upper surface 211, the left terminal electrode adjacent to the A-phase region 12a (hereinafter also referred to as A-phase terminal electrode 22a) and the right side adjacent to the B-phase region Terminal electrodes (hereinafter also referred to as B-phase terminal electrodes and 22b) are connected to the A-phase terminal electrodes 22a and B-phase terminal electrodes 22b of the lower surface 212 via the side electrodes 23, respectively. Hereinafter, the side electrode 23 connected to the A-phase terminal electrode 22a is referred to as an A-phase side electrode 23a and referred to as a B-phase side electrode 23b, as necessary.

下側圧電素子10dは、上面213が分極接地面112であり、下面214が分極パターン面111である。また、下側圧電素子10dの上面213と下面214には、分極処理で用いた電極(16、14)がそのまま残存している。そして、以上の電極構造を有する積層型圧電素子1aでは、上側圧電素子10uのA相信号電極24aとB相信号電極24bが、それぞれ、A相側面電極23aとB相側面電極23bを介してA相端子電極22aとB相端子電極22bとに接続されている。   In the lower piezoelectric element 10 d, the upper surface 213 is the polarized ground surface 112, and the lower surface 214 is the polarized pattern surface 111. Further, the electrodes (16, 14) used in the polarization process remain on the upper surface 213 and the lower surface 214 of the lower piezoelectric element 10d. Then, in the laminated piezoelectric element 1a having the above electrode structure, the A-phase signal electrode 24a and the B-phase signal electrode 24b of the upper piezoelectric element 10u are A via the A-phase side electrode 23a and the B-phase side electrode 23b, respectively. It is connected to phase terminal electrode 22a and B phase terminal electrode 22b.

さらに、上側圧電素子10uの下面212と下側圧電素子10dの上面213が、例えば、エポキシ系接着剤などによって接着されている。そのため、下側圧電素子10dの上面213に形成されている左方と右方の分極用接地電極16は、それぞれ、上側圧電素子10uの下面212に形成されている円弧状のA相信号電極24aとB相信号電極24bに接触する。それによって、下側圧電素子10dの上面213に形成されている左方と右方の分極用接地電極16が、それぞれ、A相信号電極24aとB相信号電極24bとなる。また、下側圧電素子10dの下面214に形成されている扇状の分極用信号電極14は、下側圧電素子10dの下面214に接触するステーターを介して接地される。   Furthermore, the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10 u and the upper surface 213 of the lower piezoelectric element 10 d are bonded, for example, by an epoxy-based adhesive. Therefore, the left and right polarization ground electrodes 16 formed on the upper surface 213 of the lower piezoelectric element 10d are arc-shaped A-phase signal electrodes 24a formed on the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10u. And the B phase signal electrode 24b. As a result, the left and right polarization ground electrodes 16 formed on the upper surface 213 of the lower piezoelectric element 10d become the A-phase signal electrode 24a and the B-phase signal electrode 24b, respectively. Further, the fan-shaped polarization signal electrode 14 formed on the lower surface 214 of the lower piezoelectric element 10d is grounded via a stator in contact with the lower surface 214 of the lower piezoelectric element 10d.

なお、図4に示した積層型圧電素子1aでは、上側圧電素子10uと下側圧電素子10dの上面(211、213)と下面(212、214)における前方の端子電極同士(22g、22g)が側面電極23gによって接続されている。この側面電極23gは、上側圧電素子10uの上面211の接地電極21と、下側圧電素子10dの下面214の分極用信号電極14を確実に接地させるための電極であり、下側圧電素子10dの下面214がステーターに接触して前方の端子電極(以下、接地端子電極22gとも言う)が接地されることで、上側圧電素子10uと下側圧電素子10dのそれぞれにおける前方の側面電極(以下、接地側面電極23gとも言う)を介して上側圧電素子10uの上面211から下側圧電素子10dの下面214までの接地経路が形成される。   In the laminated piezoelectric element 1a shown in FIG. 4, the front terminal electrodes (22g, 22g) on the upper surface (211, 213) and the lower surface (212, 214) of the upper piezoelectric element 10u and the lower piezoelectric element 10d are It is connected by the side electrode 23g. The side electrode 23g is an electrode for reliably grounding the ground electrode 21 on the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10u and the polarization signal electrode 14 on the lower surface 214 of the lower piezoelectric element 10d. The lower surface 214 contacts the stator and the front terminal electrode (hereinafter also referred to as the ground terminal electrode 22g) is grounded, whereby the front side electrodes (hereinafter referred to as the ground) in the upper piezoelectric element 10u and the lower piezoelectric element 10d. A ground path is formed from the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10 u to the lower surface 214 of the lower piezoelectric element 10 d via the side electrode 23 g).

以上の電極構造を有する第1の実施例に係る積層型圧電素子1aでは、側面電極23が上側圧電素子10uと下側圧電素子10dの層間を跨ぐことがない。そのため、側面電極23を金属ペーストで形成したとしても、層間に入り込む可能性が少なく、短絡や放電が発生し難くなる。さらに、側面電極23は、上側圧電素子10uにのみ形成すればよいことから、金属ペーストのような流動性がない焼き付け銀で形成することができる。側面電極23を焼き付け銀で形成すれば、確実に短絡や放電を防止することができる。また、焼き付け銀は、金属ペーストよりも低抵抗であることから、側面電極23を焼き付け銀で形成すれば、信号電極を介して印加される駆動信号の電圧降下を低減させることができ、積層型圧電素子1aをより低電圧で駆動することが可能となる。   In the multilayer piezoelectric element 1a according to the first embodiment having the above-described electrode structure, the side electrode 23 does not cross the layer between the upper piezoelectric element 10u and the lower piezoelectric element 10d. Therefore, even if the side electrode 23 is formed of a metal paste, there is little possibility of intruding between layers, and a short circuit or a discharge hardly occurs. Furthermore, since the side electrodes 23 may be formed only on the upper piezoelectric element 10 u, they can be formed of baked silver having no fluidity like metal paste. If the side electrode 23 is baked and formed of silver, a short circuit or a discharge can be reliably prevented. In addition, since baked silver has a lower resistance than metal paste, if the side electrode 23 is formed of baked silver, the voltage drop of the drive signal applied through the signal electrode can be reduced, which is a laminated type. It becomes possible to drive the piezoelectric element 1a with a lower voltage.

なお、圧電体11の分極領域13は、熱によって分極状態が崩れてしまうことから、焼き付け銀による側面電極23は、分極処理よりも前に形成しておく必要がある。そして、従来の積層型圧電素子では、層間を跨ぐように側面電極が形成されていることから、必然的に分極処理後に側面電極を形成する必要があった。すなわち従来の積層型圧電素子では、側面電極を焼き付け銀で形成することができなかった。一方、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aでは、側面電極23が層間を跨がない構造であり、焼き付け銀からなる側面電極23を、分極用信号電極14や分極用接地電極16と同時に形成することができる。また、側面電極23を、分極用信号電極14や分極用接地電極16と同時に形成すれば、金属ペーストを塗布して側面電極を形成する工程が不要になるため、積層型圧電素子1aの製造コストを低減させることができる。   The polarization region 13 of the piezoelectric body 11 is destroyed by heat, so the side electrode 23 made of baked silver needs to be formed before the polarization treatment. And in the conventional laminated piezoelectric element, since the side electrode is formed so as to straddle the layers, the side electrode must necessarily be formed after the polarization treatment. That is, in the conventional laminated piezoelectric element, the side electrode can not be baked and formed of silver. On the other hand, in the laminated piezoelectric element 1a according to the first embodiment, the side electrode 23 has a structure without straddling the layers, and the side electrode 23 made of baked silver is used together with the polarization signal electrode 14 and the polarization ground electrode 16. It can be formed at the same time. Further, if the side electrode 23 is formed simultaneously with the signal electrode 14 for polarization and the ground electrode 16 for polarization, the step of applying the metal paste to form the side electrode is not necessary, so the manufacturing cost of the laminated piezoelectric element 1a Can be reduced.

===第2の実施例===
上記第1の実施例に係る積層型圧電素子1aは、二つの単層型圧電素子(10a、10b)を積層した2層型であった。そして、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aは、層間を跨がない側面電極23を用いながら、層間に形成されているA相とB相の信号電極(22a、22b)に駆動信号を印加することができる基本構造を備えていた。そして、この基本構造は、3層以上の積層型圧電素子にも適用することができる。そこで、第2の実施例として、3層型の積層型圧電素子を挙げる。
=== Second Example ===
The multilayer piezoelectric element 1a according to the first embodiment is a two-layer type in which two single-layer piezoelectric elements (10a, 10b) are stacked. The multi-layer piezoelectric element 1a according to the first embodiment uses the side electrodes 23 not straddling the layers to drive the A-phase and B-phase signal electrodes (22a, 22b) formed between the layers. It has a basic structure that can be applied. And this basic structure is applicable also to a lamination type piezoelectric element of three or more layers. Therefore, a three-layered laminated piezoelectric element will be described as a second embodiment.

図5は、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bを上後方から見たときの電極構造を示している。なお、図5では、図4と同様に、各単層型圧電素子(10u、10m、10d)の圧電体を省略し、各単層型圧電素子(10u、10m、10d)の下面(212、216、214)の電極を上方へ透過させた状態で示している。なお、以下では、積層型圧電素子1bを構成する3層分の単層型圧電素子(10u、10m、10d)について、最下層の単層型圧電素子10dを第1層10dと言うこともある。そして、第1層10dから順次上方に向かって、第2層10m、第3層10uと言うこともある。また、各層(10u、10m、10d)の表裏の面について、電極の形状を問わず、A相領域12aとB相領域12bの表面が接地される面を接地面200gと称し、A相領域12aおよびB相領域12bの表面にA相およびB相の駆動信号が印加される面を駆動面200sと称することとする。   FIG. 5 shows an electrode structure when the multilayer piezoelectric element 1b according to the second embodiment is viewed from the upper rear. In FIG. 5, the piezoelectric bodies of the single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 m, 10 d) are omitted as in FIG. 4, and the lower surfaces (212, 212) of the single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 m, 10 d) are omitted. Electrodes 216 and 214) are shown to be transmitted upward. In the following, the lowermost single-layer piezoelectric element 10d may be referred to as a first layer 10d in the case of three single-layer piezoelectric elements (10u, 10m, 10d) constituting the multi-layer piezoelectric element 1b. . Then, the second layer 10 m and the third layer 10 u may be referred to sequentially from the first layer 10 d upward. With respect to the front and back surfaces of each layer (10u, 10m, 10d), regardless of the shape of the electrode, the surface to which the surfaces of A phase region 12a and B phase region 12b are grounded is referred to as ground plane 200g, A phase region 12a The surface to which the drive signal of A phase and B phase is applied to the surface of B phase area 12b is called drive surface 200s.

第2の実施例に係る積層型圧電素子1bにおいても、最下層の第1層10dの下面214にステーターが配置される。また、図5に示したように、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bは、第1層10dの下面214の接地面200gから第3層10uの上面211の駆動面200sまで、上方に向かって、各層の層間(10d−10m、10m−10u)で互いに対面する面が駆動面200s、接地面200gの順となっている。そして、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bは、第1層10dと第2層10mの電極の形成状態が、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aと同様であり、第3層10uの単層型圧電素子の電極形状が第1層10dや第2層10mのいずれとも異なっている。   Also in the laminated piezoelectric element 1b according to the second embodiment, a stator is disposed on the lower surface 214 of the lowermost first layer 10d. Further, as shown in FIG. 5, the multilayer piezoelectric element 1b according to the second embodiment is located on the upper side from the ground plane 200g of the lower surface 214 of the first layer 10d to the drive surface 200s of the upper surface 211 of the third layer 10u. The surfaces facing each other in the layers (10d-10m, 10m-10u) of each layer are in the order of the driving surface 200s and the ground surface 200g. In the multi-layer piezoelectric element 1b according to the second embodiment, the formation states of the electrodes of the first layer 10d and the second layer 10m are the same as those of the multi-layer piezoelectric element 1a according to the first embodiment. The electrode shape of the single-layer piezoelectric element of the three-layer 10 u is different from any of the first layer 10 d and the second layer 10 m.

第3層10uは、分極処理に際しては、下面212が分極パターン面111であり、上面211が分極接地面112である。そして、積層型圧電素子1bの状態では、下面212が接地面200gで上面211が駆動面200sとなる。第3層10uは、上面211の円弧状の二つの分極用接地電極16が、それぞれA相とB相の信号電極(24a、24b)として使用される。また、下面212のA相領域12aとB相領域12bには、分極用信号電極14が形成され、A相領域12aとB相領域12bとを区切る前方および後方の間隙(101、102)のそれぞれには一つの端子電極15および三つの端子電極15が形成されている。そして、後方の間隙102に形成されている三つの端子電極15のうち、左方と右方の端子電極(22a、22b)が、それぞれA相端子電極22aとB相端子電極22bとなっている。また、A相端子電極22aとB相端子電極22bは、それぞれ、A相側面電極23aとB相側面電極23bとを介してA相信号電極24aとB相信号電極24bとに接続されている。さらに、上面211と下面212の前方の一つの接地端子電極同士(22g、22g)が接地側面電極23gを介して接続されている。   In the third layer 10 u, the lower surface 212 is the polarization pattern surface 111 and the upper surface 211 is the polarization ground surface 112 in the polarization processing. Then, in the state of the laminated piezoelectric element 1b, the lower surface 212 is the ground surface 200g, and the upper surface 211 is the drive surface 200s. In the third layer 10u, the two arc-shaped polarized ground electrodes 16 on the upper surface 211 are used as signal electrodes (24a, 24b) of A phase and B phase, respectively. In addition, polarization signal electrodes 14 are formed in the A-phase region 12a and the B-phase region 12b of the lower surface 212, and the front and rear gaps (101, 102) separating the A-phase region 12a and the B-phase region 12b, respectively. One terminal electrode 15 and three terminal electrodes 15 are formed on the substrate. Of the three terminal electrodes 15 formed in the rear gap 102, the left and right terminal electrodes (22a, 22b) are the A-phase terminal electrode 22a and the B-phase terminal electrode 22b, respectively. . The A-phase terminal electrode 22a and the B-phase terminal electrode 22b are connected to the A-phase signal electrode 24a and the B-phase signal electrode 24b via the A-phase side electrode 23a and the B-phase side electrode 23b, respectively. Furthermore, one ground terminal electrode (22g, 22g) in front of the upper surface 211 and the lower surface 212 is connected via the ground side electrode 23g.

第2の実施例に係る積層型圧電素子1bでは、以上の構成により、第3層10uの上面211に形成されているA相信号電極24aとB相信号電極24bに、それぞれA相信号とB相信号が印加されると、そのA相とB相の駆動信号が、第3層10uのA相側面電極23aとB相側面電極23b、第3層の下面212のA相端子電極22aとB相端子電極22bを介して第2層10mの上面215のA相端子電極22aとB相端子電極22bに印加される。   In the multi-layer piezoelectric element 1b according to the second embodiment, the A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode 24b formed on the upper surface 211 of the third layer 10u have the A-phase signal and the B-phase, respectively. When a phase signal is applied, the A phase and B phase drive signals are generated by the A phase side electrode 23a and the B phase side electrode 23b of the third layer 10u, and the A phase terminal electrode 22a and B of the lower surface 212 of the third layer. The voltage is applied to the A-phase terminal electrode 22a and the B-phase terminal electrode 22b on the upper surface 215 of the second layer 10m via the phase terminal electrode 22b.

また、第3層10uの上面211の前方の接地端子電極22gと接地側面電極23gにより、第2層10mの接地電極21が接地されている。第3層の前方の接地端子電極22gが接地されることで、第3層10uの前方の接地側面電極23gを介して第3層10uの下面212の接地端子電極22gも接地される。そして、その第3層10uの下面212の接地端子電極22gが第2層10mの上面215の接地電極21に接触している。第2層10mと第1層10dについては、第1の実施例における上側圧電素子10uと下側圧電素子10dと同様の電極構造や導通経路によって、第2層10mの下面216と第1層10dの上面213が駆動面200sとなり、第1層10dの下面214が接地面200gとなる。なお、第2層10mの上面215に形成されている接地電極21は、第3層10uの下面212に形成されていてもよい。いずれにしても、上下方向で電極パターン面同士(111、111)が対面する層間では、上下いずれかの単層型圧電素子(10u、10m)に接地電極21を形成すればよい。   Further, the ground electrode 21 of the second layer 10m is grounded by the ground terminal electrode 22g and the ground side electrode 23g in front of the upper surface 211 of the third layer 10u. By grounding the front ground terminal electrode 22g of the third layer, the grounding terminal electrode 22g of the lower surface 212 of the third layer 10u is also grounded via the ground side electrode 23g in front of the third layer 10u. The ground terminal electrode 22g of the lower surface 212 of the third layer 10u is in contact with the ground electrode 21 of the upper surface 215 of the second layer 10m. For the second layer 10m and the first layer 10d, the lower surface 216 and the first layer 10d of the second layer 10m are formed by the same electrode structure and conduction path as the upper piezoelectric element 10u and the lower piezoelectric element 10d in the first embodiment. The upper surface 213 of the first layer 10d is the drive surface 200s, and the lower surface 214 of the first layer 10d is the ground surface 200g. The ground electrode 21 formed on the upper surface 215 of the second layer 10m may be formed on the lower surface 212 of the third layer 10u. In any case, the ground electrode 21 may be formed on any one of the upper and lower single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 m) in the layer in which the electrode pattern surfaces (111, 111) face each other in the vertical direction.

ところで、複数の単層型圧電素子同士を接着して積層型圧電素子を作製する際には、普通、層間の接着剤の厚さを可能な限り薄くするために、積層させた複数の単層型圧電素子を圧着して層間の接着剤を外方に押し出している。そして、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bでは、第2層10mの上面215と第3層10uの下面212に分極用信号電極14が形成されている。そのため、分極用信号電極14を厚膜である焼き付け銀などで形成すると、第2層10mと第3層の層間には、円環に沿う複数の厚い凹凸によって、上下方向に大きな高低差を有する間隙が円環状に断続的に並ぶことになる。そのため、圧着時に第2層10mと第3層10dが凹凸に沿って撓み、第2層10mや第3層10uを含め、積層型圧電素子1bを構成するいずれかの単層型圧電素子(10u、10m、10d)が破損する可能性がある。あるいは、圧着条件を厳密に管理する必要が生じ、製造コストを増大させる可能性がある。そこで、分極パターン面111が対面し合う構造を有する第2の実施例に係る積層型圧電素子1bでは、少なくとも分極パターン面111の電極(14、15)、さらには、その電極(14、15)の表層に形成する接地電極21を、スパッタリングなどを用いて形成される薄膜電極にすることが望ましい。   When a plurality of single-layer piezoelectric elements are bonded to produce a multi-layer piezoelectric element, a plurality of single-layer laminated layers are usually stacked to reduce the thickness of the adhesive between the layers as much as possible. The pressure-type piezoelectric element is crimped to push the adhesive between the layers outward. In the laminated piezoelectric element 1b according to the second embodiment, the polarization signal electrode 14 is formed on the upper surface 215 of the second layer 10m and the lower surface 212 of the third layer 10u. Therefore, when the polarization signal electrode 14 is formed of thick film baked silver or the like, the layer between the second layer 10m and the third layer has a large height difference in the vertical direction due to a plurality of thick irregularities along the annular ring. The gaps will line up intermittently in an annular shape. Therefore, at the time of pressure bonding, the second layer 10m and the third layer 10d bend along the asperities, and any single layer type piezoelectric element (10u including the second layer 10m and the third layer 10u) constituting the laminated piezoelectric element 1b , 10m, 10d) may be damaged. Alternatively, tight control of the crimping conditions may occur, which may increase the manufacturing cost. Therefore, in the multilayer piezoelectric element 1b according to the second embodiment having a structure in which the polarization pattern surfaces 111 face each other, at least the electrodes (14, 15) of the polarization pattern surface 111, and further, the electrodes (14, 15) Preferably, the ground electrode 21 formed on the surface layer of the above is a thin film electrode formed using sputtering or the like.

<変形例>
3層分の単層型圧電素子(10u、10m、10d)を用いた第2の実施例に係る積層型圧電素子1bには、種々の変形例が考えられる。例えば、図6に示した積層型圧電素子1cでは、図5に示した積層型圧電素子1bに対し、第2層10mの上面215に接地電極21が形成されておらず、さらに、第3層10uは、分極処理時では上面211が分極パターン面111であり、下面212が分極接地面112である。そして、第3層10uの下面212の分極接地面112には、図3〜図5に示した円弧状の二つの分極用接地電極16に代え、A相領域12aとB相領域12bの双方を包含しつつ、円環の後方が開放するC字状の電極17が形成されている。すなわち、第3層10uの下面212には、図5に示した積層型圧電素子1bの第2層10mの上面215に形成されていた接地電極21と同様の形状の分極用接地電極17が形成されている。また、第3層10uの上面211には、A相領域12aとB相領域12bのそれぞれに対応する分極用信号電極14が導電性ペーストなどによって接続されてなる円弧状の二つの電極(25a、25b)が形成されている。そして、第3層10uの上面211のA相領域12aに形成された円弧状の電極25aが、A相信号が印加されるA相信号電極25aとなり、B相領域12bに形成された円弧状の電極25bが、B相信号が印加されるB相信号電極25bとなる。なお、この図6に示した積層型圧電素子1cでは、第2層10mの上面215と第3層10uの下面212の両方が分極パターン面111にならず、第3層10uの下面212が分極接地面112になっている。分極接地面112には、A相領域12aおよびB相領域12bを包含する円弧状の二つの分極用接地電極16が形成されていることから、層間に大きな高低差が生じず、分極用信号電極14や分極用接地電極16を薄膜で形成しなくても、圧着時に単層型圧電素子(10u、10m、10d)が破損し難くなる。また、第2層10mの上面215に接地電極21を追加で形成する必要がない。
<Modification>
Various modifications can be considered for the multi-layer piezoelectric element 1b according to the second embodiment using three single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 m, 10 d). For example, in the multi-layer piezoelectric element 1c shown in FIG. 6, the ground electrode 21 is not formed on the upper surface 215 of the second layer 10m of the multi-layer piezoelectric element 1 b shown in FIG. In the polarization processing at 10 u, the upper surface 211 is the polarization pattern surface 111, and the lower surface 212 is the polarization ground surface 112. Then, in the polarized ground plane 112 of the lower surface 212 of the third layer 10u, both of the A-phase region 12a and the B-phase region 12b are replaced by the two arc ground polarization ground electrodes 16 shown in FIGS. While being included, a C-shaped electrode 17 is formed in which the rear of the annular ring is open. That is, on the lower surface 212 of the third layer 10u, the polarization ground electrode 17 having the same shape as the ground electrode 21 formed on the upper surface 215 of the second layer 10m of the multilayer piezoelectric element 1b shown in FIG. It is done. Further, two arc-shaped electrodes (25a, 25a, 25b) are formed on the upper surface 211 of the third layer 10u by connecting the polarization signal electrodes 14 corresponding to the A phase region 12a and the B phase region 12b by conductive paste or the like. 25b) is formed. The arc-shaped electrode 25a formed in the A-phase region 12a of the upper surface 211 of the third layer 10u becomes an A-phase signal electrode 25a to which an A-phase signal is applied, and is formed in the B-phase region 12b. The electrode 25b becomes a B-phase signal electrode 25b to which a B-phase signal is applied. In the laminated piezoelectric element 1c shown in FIG. 6, both the upper surface 215 of the second layer 10m and the lower surface 212 of the third layer 10u do not become the polarization pattern surface 111, and the lower surface 212 of the third layer 10u is polarized. The contact surface 112 is formed. Since two arc-shaped ground electrodes 16 for polarization including the A-phase region 12a and the B-phase region 12b are formed on the polarized ground plane 112, no large difference in height occurs between layers, and the signal electrode for polarization is generated. Even when the thin film 14 or the polarization ground electrode 16 is not formed as a thin film, the single-layer piezoelectric elements (10u, 10m, 10d) are less likely to be damaged during pressure bonding. In addition, it is not necessary to additionally form the ground electrode 21 on the upper surface 215 of the second layer 10m.

図7は、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bのその他の変形例を示す図である。図7に示した積層型圧電素子1dは、第1層10d、第2層10m、および第3層10uの上面(211、215、213)と下面(212、216、214)の電極の形状や構造は、第2の実施例に係る積層型圧電素子1bと同様である。しかし、第3層10uの上面211に接地端子電極22gがなく、第1層10dの上面213と下面214、および第2層10mの上面215と下面216の端子電極15を接地端子電極22gとしている。そして、第1層10dおよび第2層10mの上面(213および215)と下面(214、および216)の接地端子電極同士(22g、22g)が、接地側面電極23gを介して接続されている。   FIG. 7 is a view showing another modified example of the laminated piezoelectric element 1b according to the second embodiment. The laminated piezoelectric element 1d shown in FIG. 7 has shapes and shapes of electrodes on the upper surface (211, 215, 213) and the lower surface (212, 216, 214) of the first layer 10d, the second layer 10m, and the third layer 10u. The structure is the same as that of the multilayer piezoelectric element 1b according to the second embodiment. However, the ground terminal electrode 22g is not provided on the upper surface 211 of the third layer 10u, and the terminal electrodes 15 of the upper surface 213 and the lower surface 214 of the first layer 10d and the upper surface 215 and the lower surface 216 of the second layer 10m are used as the ground terminal electrode 22g. . The ground terminal electrodes (22g, 22g) on the upper surface (213 and 215) and the lower surface (214 and 216) of the first layer 10d and the second layer 10m are connected to each other via the ground side electrode 23g.

いずれにしても、3層分以上の単層型圧電素子を備えた積層型圧電素子では、層間で対面する二つの単層型圧電素子の上面と下面が、下方から上方に向かって順次接地面、駆動面の順に配置されていればよい。そして、一つの側面電極が一つの単層型圧電素子の端面にのみ形成され、端子電極と側面電極とによって、層間の接地面や駆動面から外方への接地経路や駆動信号の導通経路が形成されていればよい。   In any case, in the laminated piezoelectric element provided with three or more single-layer piezoelectric elements, the upper surface and the lower surface of two single-layer piezoelectric elements facing each other between layers are sequentially grounded from the bottom to the top , And may be disposed in the order of the drive surface. Then, one side electrode is formed only on the end face of one single-layer type piezoelectric element, and the terminal electrode and the side electrode form a ground path for the layer from the ground plane or drive plane to the outside and a conduction path for drive signal. It should just be formed.

===超音波モーター===
本発明の実施例に係る超音波モーターは、上述した本発明の実施例に係る積層型圧電素子の下面にステーターが接着された構造を有する。積層型圧電素子とステーターとの層間には、接着剤が層状に介在している。接着剤の層(以下、接着層とも言う)は、厚さが過大であると、緩衝材として作用し、積層型圧電素子からステーターへの振動の伝達効率が低下する。また、接着層が誘電体層として作用して、接地電位が不安定になる可能性もある。しかし、ステーターと積層型圧電素子との接着強度を確保するためには、接着層にはある程度の厚さ(例えば、5μm〜10μm)が必要である。そこで、積層型圧電素子とステーターとの層間に、金属や炭素材料などの導電性のフィラーを混在させてもよい。
=== Ultrasonic motor ===
An ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention has a structure in which a stator is adhered to the lower surface of the laminated piezoelectric element according to the above-described embodiment of the present invention. An adhesive is layered between the stacked piezoelectric element and the stator. When the adhesive layer (hereinafter also referred to as adhesive layer) has an excessive thickness, it acts as a shock absorbing material, and the transmission efficiency of vibration from the laminated piezoelectric element to the stator decreases. In addition, the adhesive layer may act as a dielectric layer to make the ground potential unstable. However, in order to ensure the adhesive strength between the stator and the laminated piezoelectric element, the adhesive layer needs to have a certain thickness (for example, 5 μm to 10 μm). Therefore, conductive fillers such as metals and carbon materials may be mixed between the layers of the laminated piezoelectric element and the stator.

フィラーは、強度や機能性向上等を目的として接着剤、樹脂、ゴム、塗料などに添加される粒子あるいは粉体であり、積層型圧電素子とステーターとの層間に接着剤よりも硬い導電性のフィラーを介在させれば、積層型圧電素子とステーターとの接着強度を確保した上で、積層型圧電素子とステーターとの間の振動の伝達効率や導電性が向上する。なお、フィラーの粒子径については、接着層の厚さに応じて適宜に設定すればよく、第1の実施例および第2の実施例に係る積層型圧電素子(10a、10b)では、厚さが5μm〜10μm程度であった。したがって、接着層に混在させるフィラーには粒径が5μm〜10μm程度のものを使用すればよい。   Fillers are particles or powders added to adhesives, resins, rubbers, paints, etc. for the purpose of improving strength and functionality, etc., and conductive between the laminate type piezoelectric element and the stator and harder than adhesives. If the filler is interposed, the adhesion strength between the laminated piezoelectric element and the stator is secured, and then the transmission efficiency and the conductivity of the vibration between the laminated piezoelectric element and the stator are improved. The particle diameter of the filler may be appropriately set according to the thickness of the adhesive layer, and in the multilayer piezoelectric elements (10a, 10b) according to the first and second embodiments, the thickness is determined. Is about 5 μm to 10 μm. Therefore, a filler having a particle diameter of about 5 μm to 10 μm may be used as the filler mixed in the adhesive layer.

===その他の実施例===
上記実施例に係る積層型圧電素子は、複数の単層型圧電素子が直接接触した状態で積層されていた。しかし、硬いセラミックスからなる単層型圧電素子同士を直接接触させ、かつ各単層型圧電素子を大きく振動させると、単層型圧電素子が破損する可能性がある。そこで、上下方向で単層型圧電素子が対面する層間にFPCを介在させてもよい。図8に、層間にFPC30を介在させた積層型圧電素子1eを示した。図8に示した積層型圧電素子1eは、第1の実施例の変形例であり、この図8は、積層型圧電素子1eを上後方から見たときの各単層型圧電素子(10u、10d)とFPC30の電極構造を示している。
=== Other Examples ===
In the multilayer piezoelectric element according to the above embodiment, the plurality of single-layer piezoelectric elements are stacked in direct contact with each other. However, when the single-layer piezoelectric elements made of hard ceramic are brought into direct contact with each other and the single-layer piezoelectric elements are largely vibrated, the single-layer piezoelectric elements may be damaged. Therefore, an FPC may be interposed between layers facing the single-layer piezoelectric element in the vertical direction. FIG. 8 shows a laminated piezoelectric element 1e in which an FPC 30 is interposed between layers. A laminated piezoelectric element 1e shown in FIG. 8 is a modification of the first embodiment, and FIG. 8 shows single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 v) when the laminated piezoelectric element 1 e is viewed from the upper rear. 10d) and the electrode structure of the FPC 30 are shown.

FPC30の平面形状は、単層型圧電素子(10u、10d)の外形に沿う円環状で、上面31には、上側圧電素子10uの下面212に形成されているA相信号電極24aとB相信号電極24bとに対面するように銅箔などの導体からなる2本の配線(33a、33b)が円弧状に形成されている。また、下面32にも、上方から見て同じ形状の2本の配線(図示せず)が同じ位置に形成されている。そして、上面31に形成されている円弧状の2本の配線(33a、33b)のそれぞれが、スルーホールなどの導通部34を介して下面32の同じ位置に形成されている同形状の配線に接続されている。なお、FPC30に形成されている配線(33a、33b)は、導体が表面に露出しており、これらの配線(33a、33b)が、それぞれ、上側圧電素子10uの下面212および下側圧電素子10dの上面213のそれぞれに形成されているA相信号電極24aとB相信号電極24bとに金属ペーストなどによって接続されている。   The planar shape of the FPC 30 is an annular shape along the outer shape of the single-layer type piezoelectric element (10u, 10d), and the A-phase signal electrode 24a and the B-phase signal formed on the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10u on the upper surface 31 Two wires (33a, 33b) made of a conductor such as copper foil are formed in an arc shape so as to face the electrode 24b. Further, also on the lower surface 32, two wires (not shown) having the same shape when viewed from above are formed at the same position. Then, each of the two arc-shaped wires (33a, 33b) formed on the upper surface 31 is a wire of the same shape formed at the same position on the lower surface 32 through the conductive portion 34 such as a through hole. It is connected. The conductors (33a, 33b) formed on the FPC 30 have the conductors exposed on the surface, and these wirings (33a, 33b) respectively correspond to the lower surface 212 and the lower piezoelectric element 10d of the upper piezoelectric element 10u. The A-phase signal electrodes 24 a and the B-phase signal electrodes 24 b formed on the upper surfaces 213 of the metal layers are connected by metal paste or the like.

第1の実施例に係る積層型圧電素子1aでは、上側圧電素子10uの下面212に形成されているA相信号電極24aとB相信号電極24bとを介してA相とB相の駆動信号が下側圧電素子10dのA相領域12aとB相領域12bとに印加される。したがって、上方から見たときに同じ位置になる分極領域13の分極極性が同じであれば、下側圧電素子10dは、表裏が反転して分極接地面112が上面213となるように配置されていてもよい。   In the multi-layer piezoelectric element 1a according to the first embodiment, A-phase and B-phase drive signals are transmitted through the A-phase signal electrode 24a and the B-phase signal electrode 24b formed on the lower surface 212 of the upper piezoelectric element 10u. The voltage is applied to the A-phase region 12a and the B-phase region 12b of the lower piezoelectric element 10d. Therefore, if the polarization polarity of the polarized area 13 which is at the same position when viewed from above is the same, the lower piezoelectric element 10d is arranged so that the front and back is reversed and the polarized ground plane 112 becomes the upper surface 213. May be

また、第1の実施例に係る積層型圧電素子1aでは、上側圧電素子10uの上面211の接地電極21が確実に接地電位になるように、接地側面電極22gを用いて下側圧電素子10dの下面214から、上側圧電素子10uの上面211の接地電極21までの接地経路が形成されていた。しかし、上側圧電素子10uの上面211に形成されているC字状の接地電極21を外部配線を介して接地させるのであれば、上側圧電素子10uと下側圧電素子10dの接地側面電極22gを省略することもできる。   Further, in the laminated piezoelectric element 1a according to the first embodiment, the ground side electrode 22g is used to ensure that the ground electrode 21 on the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10u is at the ground potential. A ground path is formed from the lower surface 214 to the ground electrode 21 of the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10 u. However, if the C-shaped ground electrode 21 formed on the upper surface 211 of the upper piezoelectric element 10 u is grounded via the external wiring, the ground side electrode 22 g of the upper piezoelectric element 10 u and the lower piezoelectric element 10 d is omitted. You can also

上記各積層型圧電素子(1a〜1e)を構成する単層型圧電素子(10u、10m、10d)の分極パターン面111と分極接地面112には、円環の全周に渡って円弧状や扇状の電極(14〜16)が形成されていた。しかし、これらの電極(14〜16)のうち、端子電極15には、駆動に際して接地や外部回路との導通に関与しないものがある。そこで、駆動時に使用しない端子電極15については、形成しなくてもよい。   The polarization pattern surface 111 and the polarization ground surface 112 of the single-layer piezoelectric element (10u, 10m, 10d) constituting each of the laminated piezoelectric elements (1a to 1e) have an arc shape or the like over the entire circumference of the annular ring. Fan-shaped electrodes (14 to 16) were formed. However, among these electrodes (14 to 16), some of the terminal electrodes 15 do not contribute to grounding or conduction with an external circuit at the time of driving. Therefore, the terminal electrodes 15 not used at the time of driving may not be formed.

また、各単層型圧電素子(10u、10m、10d)の表裏一方の面におけるA相領域12aとB相領域12bを接地電位にして、表裏他方の面のA相領域12aとB相領域12bに、A相信号とB相信号を個別に印加することができるのであれば、分極処理後に単層型圧電素子の表面の電極(14〜16)を除去し、その上で、駆動に必要な電極を再形成してもよい。あるいは、圧電体の表面に個々の分極領域の形状に応じた電極を押し当て、その電極を介して圧電体に電界を印加することで各分極領域を分極させることも考えられる。   Also, with the A phase region 12a and the B phase region 12b on the front and back one surface of each single-layer piezoelectric element (10u, 10m, 10d) as the ground potential, the A phase region 12a and the B phase 12b on the other surface If the A-phase signal and the B-phase signal can be applied separately, the electrodes (14 to 16) on the surface of the single-layer piezoelectric element are removed after the polarization process, and it is necessary for driving. The electrodes may be reformed. Alternatively, it is also conceivable to polarize each polarization region by pressing an electrode corresponding to the shape of each polarization region onto the surface of the piezoelectric material and applying an electric field to the piezoelectric material through the electrode.

なお、第1および第2の実施例では、全ての単層型圧電素子(10u、10m、10d)において、分極パターン面111と分極接地面112の電極構造が同じである。そのため、第1および第2の実施例に係る積層型圧電素子(1a、1b)は、各層(10u、10m、10d)ごとに、電極構造を変える必要がなく、コストダウンし易い構造を備えていると言える。   In the first and second embodiments, the electrode structures of the polarization pattern surface 111 and the polarization ground surface 112 are the same in all single-layer piezoelectric elements (10 u, 10 m, 10 d). Therefore, the laminated piezoelectric elements (1a, 1b) according to the first and second embodiments do not need to change the electrode structure for each layer (10u, 10m, 10d), and have a structure that facilitates cost reduction. It can be said that

本発明の実施例に係る積層型圧電素子は、第1層の下面を接地面として、上方に向かって層間で対面し合う単層型圧電素子の面が、順次駆動面、接地面の順で配置されていればよい。そして、二つの単層型圧電素子が駆動面同士で対面する層間では、一方の単層型圧電素子の層間側の面にA相信号電極とB相信号電極が形成されていればよい。また、二つの単層型圧電素子が接地面同士で対面する層間では、一方の単層型圧電素子の層間側の面に接地電極が形成されていればよい。そして、各単層型圧電素子の駆動面のA相領域とB相領域にA相信号とB相信号が印加されるように、所定の単層型圧電素子に信号端子電極と信号側面電極とが形成されて層間の駆動面から最上層の単層型圧電素子の上面まで駆動信号の導通経路が確保されていればよい。また、各単層型圧電素子の接地面のA相領域とB相領域が接地されるように、所定の単層型圧電素子に接地電極が形成されて、層間の接地面から最上層の単層型圧電素子の上面あるいは第1層の下面まで接地経路が確保されていればよい。したがって、本発明の実施例に係る積層型圧電素子は、4層以上の単層型圧電素子で構成されていてもよい。   In the multi-layer piezoelectric element according to the embodiment of the present invention, with the lower surface of the first layer as the ground surface, the surfaces of the single-layer piezoelectric elements facing each other in the layer facing upward are in order of the drive surface and the ground surface. It should just be arrange | positioned. Then, between the layers where the two single-layer piezoelectric elements face each other at the drive surfaces, an A-phase signal electrode and a B-phase signal electrode may be formed on the surface of the one single-layer piezoelectric element on the interlayer side. Further, in the layer in which the two single-layer piezoelectric elements face each other at the ground plane, the ground electrode may be formed on the surface on the side of the interlayer of one single-layer piezoelectric element. Then, signal terminal electrodes and signal side electrodes are formed on predetermined single-layer piezoelectric elements so that A-phase signals and B-phase signals are applied to the A-phase region and the B-phase region of the drive surface of each single-layer piezoelectric element. It is sufficient that the conduction path of the drive signal be secured from the drive surface between the layers to the upper surface of the uppermost single-layer piezoelectric element. Further, a ground electrode is formed on a predetermined single-layer piezoelectric element so that the A-phase region and the B-phase region of the ground surface of each single-layer piezoelectric element are grounded. A ground path may be secured to the upper surface of the layered piezoelectric element or the lower surface of the first layer. Therefore, the multi-layer piezoelectric element according to the embodiment of the present invention may be configured of four or more single-layer type piezoelectric elements.

1a〜1e 積層型圧電素子、10u、10m,10d 単層型圧電素子、
11 圧電体、12a A相領域、12b B相領域、13 分極領域、
14 分極用信号電極、15,22,22a,22b,22g 端子電極、
16,17 分極用接地電極、21 接地電極、
23,23a,23b,23g 側面電極、24a,25a A相信号電極、
24b,25b B相信号電極、30 FPC、33a,33b FPCの配線、
34 FPCの導通部、111 分極パターン面、112 分極接地面、
200s 駆動面、200g 接地面
1a to 1e stacked piezoelectric element, 10 u, 10 m, 10 d single layer type piezoelectric element,
11 piezoelectric body 12a A phase area 12b B phase area 13 polarization area
14 signal electrodes for polarization, 15, 22, 22a, 22b, 22g terminal electrodes,
16, 17 polarized ground electrode, 21 ground electrode,
23, 23a, 23b, 23g side electrodes, 24a, 25a A phase signal electrodes,
24b, 25b B phase signal electrode, 30 FPC, 33a, 33b FPC wiring,
34 FPC conductive part, 111 polarization pattern surface, 112 polarization ground surface,
200s drive surface, 200g ground surface

Claims (8)

下方に超音波モーターのステーターが接触した状態で配置される積層型圧電素子であって、
nを2以上の整数として、平板状の一つの圧電体からなる1層分の単層型圧電素子が、上下方向にn層分積層されてなり、
前記単層型圧電素子には、前記圧電体に、位相が互いに90゜ずれたA相とB相のそれぞれの駆動信号が上下方向に印加されるA相領域とB相領域が、所定の外径と内径とを有する円環に沿って円弧状に配置され、
上下方向と直交する一方向を前後方向とし、上下方向と前後方向とに直交する方向を左右方向として、
前記A相領域と前記B相領域は、前記円環の表面を二等分する前後方向の直線に対して左右対称となるように、中心角θ1の領域に分割して配置され、
前記A相領域と前記B相領域には、前記円環に沿って所定の中心角θ2で区切られた扇状の複数の分極領域が配置され、
前記分極領域の分極極性は、前記前後方向の直線に対して左右対称であるとともに、前記A相領域と前記B相領域では、隣接する分極領域の分極極性が互いに逆方向であり、
各層の前記単層型圧電素子は、上方から見たときに、同じ位置に同じ分極極性の分極領域が配置され、
前記単層型圧電素子の表裏一方の面は、前記A相領域と前記B相領域が接地される接地面であり、他方の面は前記A相領域と前記B相領域に、それぞれ、A相信号とB相信号が印加される駆動面であり、
最下層の前記単層型圧電素子を第1層とし、最上層の前記単層型圧電素子を第n層としし、kを自然数として、
第2k−1層の上面と第2k層の下面は前記駆動面であり、第2k層の上面と第2k+1層の下面は前記接地面であり、
上下方向で駆動面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の駆動面、およびn=2kであるときの第n層の上面には、前記A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相信号電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相信号電極とが形成され、
上下方向で接地面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の接地面、およびn=2k+1であるときの第n層の上面には、前記A相領域と前記B相領域を隔てる前後一方の間隙を残して前記円環に沿って円弧状に連続するC字状の接地電極が形成され、
n≧3である場合、上下方向で駆動面同士が対面する二つの単層型圧電素子の一方の駆動面、およびn=2k+1であるときの第n層の上面と第1層の下面のいずれかには、前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の間隙に扇状の接地用端子電極が形成され、
第1層以外の各層には、接地面の前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後一方の間隙にA相端子電極とB相端子電極とが形成されているとともに、A相端子電極とB相端子電極と駆動面の前記A相端子電極と前記B相端子電極のそれぞれに対向する位置に形成された電極とを端面接続させるA相側面電極とB相側面電極とが形成され、
n=2kであるときの第n層のA相信号電極とB相信号電極のそれぞれ、あるいはn=2k+1であるときの第n相のA相端子電極とB相端子電極のそれぞれと、第1層〜第n−1層の駆動面のA相領域とB相領域のそれぞれに形成されている電極とが、A相側面電極とB相側面電極とを介して接続され、
n≧3である場合、駆動面に前記接地用端子電極が形成されている単層型圧電素子には、当該接地用端子電極と、接地面において前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の間隙に形成されている電極とを端面接続させる接地用側面電極が形成されているとともに、各層の接地面において前記A相領域と前記B相領域とを隔てる前後他方の領域に形成されている電極とが接地用端子を介して接続されている、
ことを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。
A laminated piezoelectric element disposed in a state in which a stator of an ultrasonic motor is in contact with the lower side thereof,
A single layer type piezoelectric element for one layer consisting of one flat plate-like piezoelectric material is laminated by n layers in the vertical direction, where n is an integer of 2 or more,
In the single-layer type piezoelectric element, the A-phase region and the B-phase region to which the respective A-phase and B-phase drive signals whose phases are shifted by 90 ° are applied to the piezoelectric body in the vertical direction are outside the predetermined range. Arranged in an arc along an annular ring having a diameter and an inner diameter,
The one direction orthogonal to the vertical direction is the front and back direction, and the direction orthogonal to the vertical direction and the front and back direction is the horizontal direction.
The A-phase region and the B-phase region are divided and arranged in a region of a central angle θ1 so as to be symmetrical with respect to a straight line in the front-rear direction which bisects the surface of the annular ring.
A plurality of fan-shaped polarization regions divided at a predetermined central angle θ2 along the annular ring are disposed in the A-phase region and the B-phase region,
The polarization polarity of the polarization region is symmetrical with respect to a straight line in the front-rear direction, and in the A phase region and the B phase region, polarization polarities of adjacent polarization regions are opposite to each other,
In the single-layer piezoelectric element of each layer, polarization regions of the same polarization polarity are arranged at the same position when viewed from above,
One of the front and back surfaces of the single-layer piezoelectric element is a ground surface to which the A phase region and the B phase region are grounded, and the other surface is an A phase in the A phase region and the B phase region. Drive surface to which a signal and a B-phase signal are applied,
The lowermost single-layer piezoelectric element is a first layer, the uppermost single-layer piezoelectric element is an n-th layer, and k is a natural number.
The upper surface of the 2k-1 layer and the lower surface of the 2k layer are the drive surface, and the upper surface of the 2k layer and the lower surface of the 2k + 1 layer are the ground surface,
One of the drive surfaces of two single-layer piezoelectric elements in which the drive surfaces face each other in the vertical direction, and the upper surface of the n-th layer when n = 2k includes the A-phase region, An arc-shaped A-phase signal electrode along the arc, and an arc-shaped B-phase signal electrode along the ring including the B-phase region,
Before and after the A-phase region and the B-phase region on one of the ground planes of the two single-layer piezoelectric elements facing each other in the vertical direction and the top surface of the nth layer when n = 2k + 1 A continuous C-shaped ground electrode is formed along the circular ring leaving one gap,
In the case of n ≧ 3, one of the drive surfaces of the two single-layer piezoelectric elements whose drive surfaces face each other in the vertical direction, and the upper surface of the nth layer and the lower surface of the first layer when n = 2k + 1. On the other hand, fan-like grounding terminal electrodes are formed in the other front and rear gaps separating the A phase region and the B phase region,
In each layer other than the first layer, an A-phase terminal electrode and a B-phase terminal electrode are formed in one of the front and back gaps separating the A-phase region and the B-phase region on the ground plane. An A-phase side electrode and a B-phase side electrode for connecting the end faces of the A-phase terminal electrode, the A-phase terminal electrode on the drive surface and the electrodes formed at positions facing the B-phase terminal electrode respectively;
The n-th A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode when n = 2 k, or the n-th phase A-phase terminal electrode and the B-phase terminal electrode when n = 2 k + 1, and the first The A phase region of the drive surface of the first to nth layers and the electrodes formed in each of the B phase regions are connected via the A phase side electrode and the B phase side electrode,
In the case of n 単 層 3, in the single-layer piezoelectric element in which the ground terminal electrode is formed on the drive surface, the ground terminal electrode is separated from the A phase region and the B phase region on the ground surface. A side electrode for grounding is formed to connect the end face to the electrode formed in the other front and rear gap, and is formed in the other front and back region separating the A phase region and the B phase region in the ground plane of each layer. Connected to the active electrode via the ground terminal,
A laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor, characterized in that
請求項1に記載の積層型圧電素子において、
前記単層型圧電素子は、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面であり、表裏他方の面が、A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相用の分極用接地電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相用の分極用接地電極とが形成された分極接地面であり、
前記A相の信号電極と前記B相の信号電極は、前記分極接地面に形成された前記A相用の分極用接地電極と前記B相用の分極用接地電極であり、
前記接地電極は、前記分極駆動面に形成された前記分極用信号電極が導電体により前記C字状に接続されてなる、
ことを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。
In the laminated piezoelectric element according to claim 1,
In the single-layer piezoelectric element, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a signal electrode for polarization is formed on each surface of the plurality of polarization regions, and the other surface includes the A phase region. And a polarization contact in which an arc-shaped polarization ground electrode for A phase along the annular ring and an arc-shaped polarization ground electrode for B phase along the annular ring including the B phase region are formed. On the ground,
The A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode are a polarization ground electrode for the A-phase and a polarization ground electrode for the B-phase, which are formed on the polarization ground plane,
The ground electrode is formed by connecting the signal electrode for polarization formed on the polarization drive surface in the C shape by a conductor.
A laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor, characterized in that
請求項2に記載の積層型圧電素子において、n≧3であり、上下方向で分極パターン面同士が対面する二つの単層型圧電素子は、前記分極用信号電極が薄膜で形成されているとともに、当該二つの単層型圧電素子の一方の分極パターン面の表層に薄膜による前記A相信号電極と前記B相信号電極が形成されていることを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。   3. The multilayer piezoelectric element according to claim 2, wherein in the two single-layer piezoelectric elements wherein n ≧ 3 and in which the polarization pattern surfaces face each other in the vertical direction, the polarization signal electrode is formed of a thin film. A multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor, wherein the A phase signal electrode and the B phase signal electrode of thin film are formed on the surface layer of one polarization pattern surface of the two single layer type piezoelectric elements. 請求項1に記載の積層型圧電素子において、
n≧3であり、
第1の単層型圧電素子と第2の単層型圧電素子とを備え、
前記第1の単層型圧電素子は、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面で、表裏他方の面が、A相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のA相用の分極用接地電極と、前記B相領域を包含しつつ前記円環に沿う円弧状のB相用の分極用接地電極とが形成された分極接地面であり、
第2の単層型圧電素子は、表裏一方の面が、前記複数の分極領域のそれぞれの表面に分極用信号電極が形成された分極パターン面で、表裏他方の面が、前記A相領域と前記B相領域を隔てる前後一方の間隙を残して前記円環に沿って円弧状に連続するC字状の分極用接地電極が形成された分極接地面であり、
第1層は、前記第1の単層型圧電素子であり、
k≧2である場合、第2k−1層は、前記第2の単層型圧電素子であり、第2k層は、前記第1の単層型圧電素子であり、
第n層の上面である最上面が前記接地面である場合、当該最上面の当該前記分極用信号電極が導電体で接続されて前記C字状の接地電極に形成され、
前記最上面が前記駆動面である場合、当該最上面の所定の前記分極用信号電極が導電体で接続されて、前記A相信号電極と前記B相信号電極に形成されている、
ことを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。
In the laminated piezoelectric element according to claim 1,
n ≧ 3 and
A first single-layer piezoelectric element and a second single-layer piezoelectric element,
In the first single-layer piezoelectric element, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a polarization signal electrode is formed on each surface of the plurality of polarization regions, and the other surface is an A-phase region. An arc-shaped polarization ground electrode for A phase along the ring while including it, and a polarization ground electrode for polarization B for the B phase along the ring while including the B phase region are formed Polarized ground plane,
In the second single-layer piezoelectric element, one of the front and back surfaces is a polarization pattern surface in which a polarization signal electrode is formed on each surface of the plurality of polarization regions, and the other surface is the A phase region A polarized ground surface on which a C-shaped polarization ground electrode continuous in an arc shape is formed along the annular ring, leaving one of the front and back gaps separating the B phase region,
The first layer is the first single-layer piezoelectric element,
When k ≧ 2, the 2k-1 layer is the second single-layer piezoelectric element, and the 2k layer is the first single-layer piezoelectric element.
When the uppermost surface which is the upper surface of the nth layer is the ground plane, the polarization signal electrode on the uppermost surface is connected by a conductor and formed on the C-shaped ground electrode,
When the uppermost surface is the drive surface, the predetermined polarization signal electrode on the uppermost surface is connected by a conductor, and the A-phase signal electrode and the B-phase signal electrode are formed.
A laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor, characterized in that
請求項2〜4のいずれかに記載の積層型圧電素子において、前記側面電極は、銀ペーストを焼き付けてなる焼き付け銀であることを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。   The multilayer piezoelectric element for an ultrasonic motor according to any one of claims 2 to 4, wherein the side electrode is baked silver formed by baking a silver paste. 請求項1〜5のいずれかに記載の積層型圧電素子において、
層間にフレキシブル配線基板が配置され、
二つの前記単層型圧電素子同士が前記駆動面で対面している層間では、前記フレキシブル配線基板の表裏両面に、前記A相領域と前記B相領域のそれぞれに対面するように二つの円弧状の配線パターンが形成されているとともに、それぞれの円弧状の配線パターンが層間の外方に導出され、
二つの前記単層型圧電素子同士が前記接地面で対面している層間では、前記フレキシブル配線基板の表裏両面に、前記A相領域と前記B相領域を隔てる後方の間隙が開放するC字状の配線パターンが形成されているとともに、当該配線パターンの一部が層間の外方に導出され、
前記フレキシブル配線基板の表面と裏面に形成されている、二つの前記円弧状の配線パターン同士、および前記C字状の配線パターンが配線部材により接続されている、
ことを特徴とする超音波モーター用積層型圧電素子。
In the laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 5,
A flexible wiring board is disposed between the layers,
In an interlayer in which two single-layer piezoelectric elements face each other on the drive surface, two arcs are formed on the front and back sides of the flexible wiring board so as to face each of the A phase region and the B phase region. And the respective arc-shaped wiring patterns are drawn out of the layers,
In a layer in which two single-layer piezoelectric elements face each other at the ground plane, a C-shape in which a rear gap separating the A-phase region and the B-phase region is opened on both the front and back sides of the flexible wiring board And a portion of the wiring pattern is drawn out of the layer,
The two arc-shaped wiring patterns formed on the front surface and the back surface of the flexible wiring board, and the C-shaped wiring pattern are connected by a wiring member.
A laminated piezoelectric element for an ultrasonic motor, characterized in that
請求項1〜6のいずれかに記載の積層型圧電素子の下面にステーターが接着されてなることを特徴とする超音波モーター。   An ultrasonic motor characterized in that a stator is adhered to the lower surface of the laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の超音波モーターにおいて、前記積層型圧電素子と前記ステーターとが導電性を有するフィラーが添加された接着剤によって接着されていることを特徴とする超音波モーター。   The ultrasonic motor according to claim 7, wherein the laminated piezoelectric element and the stator are bonded by an adhesive to which a filler having conductivity is added.
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