JP3239670B2 - 積層圧電体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピエゾ効果によって伸
縮する積層圧電体に関し、特に精密位置決め機構、デジ
タル記録再生ヘッド、精密光学機器、管内検査装置およ
び精密弁などの精密アクチュエータに用いて好適な積層
圧電体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層圧電体の側面に設けた電極に
関する工夫としては、導電樹脂や導電性硝子を素子の側
面に塗布または焼き付けて電極を形成するものがあっ
た。例えば、特公平６−６６４８４、特開平５−１１０
１５５、実公平５−６６７６および実公平５−３４１２
２に、これに類する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらに開
示された従来技術では、素子の側面に形成された電極が
素子の伸縮変形に追随はするものの、応力を発生して力
学的に素子の自由な伸縮を阻害するという不都合があっ
た。また、素子と側面の電極の間に応力が生じるため、
長時間作動していると、素子内部に積層された内部電極
と側面の電極との間に割れが生じて、導通不良を起こす
可能性があった。さらに、半田付けなど点接触に近い手
段で素子側面の電極とリード線が接続してある積層圧電
体では、その接続部分の半田が発熱で溶けてしまった
り、長期間のうちには熱応力や疲労などで破断したりし
て、リード線との接続部で導通不良を起こす可能性もあ
った。したがって、従来技術の積層圧電体には、力学的
な損失と同時に、導通不良の可能性を内包しているとい
う不都合が伴っていた。

【０００４】そこで、本発明は、素子の側面に形成され
た電極が伸縮動作を阻害せず、かつ同電極の導通不良を
防止することができる積層圧電体を提供することを解決
すべき課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１構成は、厚
み方向に積層された複数の圧電板と、該圧電板の間に交
互に挿置された第１内部電極および第２内部電極と、該
第１内部電極に導通し該圧電板の一側面を覆う第１外部
電極と、該第２内部電極に導通し該圧電板の他の一側面
を覆う第２外部電極と、該圧電板の積層方向に沿うほぼ
全長にわたり該第１外部電極および該第２電極にそれぞ
れ当接する二つの当接電極と、各該外部電極とで各該当
接電極を挟持する絶縁性の付勢手段とを有することを特
徴とする積層圧電体である。

【０００６】本発明の第２構成は、上記第１構成におい
て更に、前記当接電極が、導電性板である積層圧電体で
ある。本発明の第３構成は、上記第２構成において更
に、前記導電性板が、弾性材で形成された波板である積
層圧電体である。本発明の第４構成は、上記第２構成に
おいて更に、前記導電性板は、該当接電極が前記外部電
極に当接する前記圧電板の側面に隣接する該圧電板の側
面に延伸する電源接続部分を有する積層圧電体である。

【０００７】本発明の第５構成は、上記第２構成におい
て更に、前記導電性板が、前記圧電板の前記積層方向の
一端から突出した電極ピンをもつ積層圧電体である。本
発明の第６構成は、上記第１構成において更に、前記付
勢手段が、前記当接電極を外周から覆う樹脂製のケース
である積層圧電体である。本発明の第７構成は、上記第
６構成において更に、前記ケースが、熱収縮性チューブ
で形成される積層圧電体である。

【０００８】本発明の第８構成は、上記第１構成におい
て更に、前記付勢手段が、前記当接電極を外周から覆う
ゴム製のチューブである積層圧電体である。本発明の第
９構成は、上記第１構成において更に、前記当接電極
が、導電性のメッシュ材である積層圧電体である。

【０００９】

【発明の作用および効果】

【００１０】

【作用】本発明の第１構成では、各内部電極と導通する
それぞれの外部電極が圧電板の側面を覆い、各外部電極
にはそのほぼ全長にわたって当接電極が付勢手段により
押圧当接して導通する。したがって、外部電極には機械
強度が要求されないので、極めて薄く延性に富む導電性
の膜または層で形成することが可能になる。また、外部
電極と当接電極との間の摩擦剪断力がある程度以上にな
ると、両者の接触部の間に滑りが生じるなどして摩擦剪
断力を軽減する。その結果、外部電極および当接電極に
よって積層圧電体の伸縮運動が阻害されることは無くな
る。

【００１１】同時に、延性に富んだ外部電極は、内部電
極との間に応力を生じないので、割れが発生して導通不
良を起こすことがない。また、外部電極と当接電極との
間に過大な摩擦剪断力が発生することが無いので、外部
電極等に割れを生じて導通不良を起こすこともない。さ
らに、外部電極にほぼ全長にわたって当接電極が当接し
ているので、外部電極の一部に電流が集中して局所的に
過熱することは避けられる。その結果、電源との接合部
に半田が溶けるなどの原因による不具合が生じることも
ない。

【００１２】以上のように本発明の第１構成によれば、
電極によって伸縮運動が阻害されることがないので効率
がよく、かつ導通不良などの不具合を起こしにくい極め
て信頼性の高い積層圧電体を提供することができる。本
発明の第２構成では、当接電極が導電性板であるから、
製造が容易でコストも安い上に、積層された圧電板の全
長にわたって外部電極との導通が容易に得られるという
利点がある。

【００１３】本発明の第３構成では、当接電極が弾性を
持った導電性の波板であるから、波板自身のバネ弾性で
外部電極と確実に当接し、外部電極との導通がより確実
なものになるという利点がある。さらに、波板の当接電
極は、積層された圧電板の伸縮に追随して容易に伸縮す
ることができ、滑りなしでも過大な応力を生じないの
で、外部電極が摩耗する恐れがないという長所も有す
る。

【００１４】本発明の第４構成では、電源接続部分が外
部電極とは別の側面にあるので、電源接続部分の存在に
よって外部電極の形状を制約することがないという長所
を有する。さらに、積層圧電体を装備する装置への組付
けにあたり、外部電極を傷つける恐れなくチャックで積
層圧電体を挟持することができ、組付けの自動化が容易
になるという利点もある。

【００１５】本発明の第５構成では、当接電極である導
電性板から連続した電極ピンが突出するので、リード線
の溶接、鑞付け、または半田付けなどの工数を必要とし
ない。すなわち、積層圧電体を所定位置に組付けるだけ
で、自動的に電極ピンがソケットに嵌合して導通する装
置設計が可能になる。したがって、工数低減および取扱
いの簡便化が実現されるという利点がある。

【００１６】本発明の第６構成では、絶縁性の高い樹脂
製のケースを付勢手段として採用するので、各種電極お
よび積層された圧電板からなる本体部分を、電気的にも
機械的にも強固に保護することが可能になる。本発明の
第７構成では、付勢手段を熱収縮性チューブで形成する
ので、当接電極を外部電極に当接させた上で熱収縮性チ
ューブを被せて加熱することにより、極めて容易に当接
電極を外部電極に当接させて挟持することができるとい
う利点がある。

【００１７】本発明の第８構成は、付勢手段としてゴム
製のチューブを使用するので、長期間使用しても当接電
極と外部電極との間の当接部に緩みや遊びを生じること
が無く、両者の間の確実な導通を期すことができるとい
う利点がある。また、ゴムの伸縮性により積層圧電体の
伸縮運動が自由であって、付勢手段により伸縮が阻害さ
れることがないという利点も有する。

【００１８】本発明の第９構成では、導電性のメッシュ
材を当接電極に採用するので、当接電極は外部電極のほ
ぼ全面にわたって無数の接触点をもって当接し、両者の
導通は極めて良好かつ確実なものになる。併せて、積層
圧電体の伸縮方向に対し斜めにメッシュ材の織り目を設
ければ、メッシュ材自体が伸縮自在となり、積層圧電体
の伸縮を妨げない。また、メッシュ材と外部電極との間
に摩擦や摩耗を生じることがなく、極めて有利である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の８つの実施例を図１〜図１０
に基づき説明する。 （実施例１） （実施例１の構成と製造方法）本発明の実施例１として
の積層圧電体の概略構成は、図１（ａ）および図１
（ｂ）に示すように、積層体２、積層圧電体の側方外周
面を形成する熱収縮性チューブ４１、および積層体２の
互いに対向する２側面に当接する波板３からなる。この
積層体２は、複数個の積層ブロック１を積層し、その両
端に絶縁性のダミーブロック９を接続した素子である。

【００２０】積層体２を構成する積層ブロック１には、
図２に示すように、厚み方向に積層された複数の圧電板
１０と、圧電板１０の間に交互に挿置された第１内部電
極１１および第２内部電極１２とが積層されている。そ
して、積層ブロック１の互いに対向する側面には、第１
内部電極１１に導通し圧電板１０の一側面を覆う第１外
部電極２１と、第２内部電極１２に導通し圧電板１０の
他の一側面を覆う第２外部電極２２とが設けられてい
る。

【００２１】このような積層ブロック１は、次のように
して製造することができる。まず、両内部電極１１，１
２は、焼結前の圧電セラミックス材料の短冊状の薄板の
両面に印刷塗布された、バインダ材入りの７：３の銀−
パラジウムのペーストから形成される。この電極材料を
塗布されたセラミックスの薄板は、つづら折り状に交互
に複数回折り曲げられて互いに積層され、直方体のブロ
ックを形成する。

【００２２】次に、上記直方体ブロックのセラミックス
を焼結すると、複数積層された圧電板１０が形成され、
同時に熱で電極材料中のバインダ材が蒸発して銀パラジ
ウム合金からなる内部電極１１，１２が交互に形成され
る。最後に、内部電極１１，１２の一部が露出している
圧電板１０の両側面、すなわち上記ブロックの互いに対
向する二側面に、金−ニッケル−クロムの合金層が蒸着
により形成されて、外部電極２１，２２を構成する。外
部電極２１，２２はそれぞれ内部電極１１，１２に導通
しているので、外部電極２１，２２に電圧を印加すれば
上記ブロックは圧電伸縮素子として機能し、積層ブロッ
ク１として完成する。

【００２３】ちなみに、積層ブロック１の外形寸法は、
縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚み２ｍｍであり、一つの積層ブ
ロック１内には９０層の圧電板１０が積層されている。
積層体２は、再び図１に示すように、外部電極１１，１
２の形成された側面を同一面上に並べて、圧電板１０の
積層方向に積層ブロック１が複数個積層され、両端にそ
れぞれ絶縁性のダミーブロック９が取り付けられたもの
である。各ブロック間は、接着剤の薄い層により強固に
接合されている。なお、ダミーブロック９は、積層体２
の両端部での短絡を防ぐとともに、機械強度の高い当接
部材としても機能する。

【００２４】積層体２の対向する両側面に形成された２
１，２２には、弾性材で形成された導電性の二つの波板
３が、圧電板１０の積層方向のほぼ全長にわたって当接
している。波板３の材料は導電性およびバネ弾性に優れ
た銅合金であり、波板３の当接面には金合金がメッキさ
れていて、酸化を防止すると同時に当接部の導通性を良
くしている。波板３の波は積層体２の積層方向に波うっ
ており、その波長（ピッチ）は積層ブロック１の積層方
向の厚みとほぼ同一に合わせてある。したがって、各積
層ブロック１の厚み方向の中央部付近で、外部電極２
１，２２と当接電極としての波板３とが当接して導通し
ている。

【００２５】それぞれの波板３には、その側方の辺縁部
から突出した電源接続部分３１が、一体に設けられてい
る。電源接続部分３１は、積層体２の縁に沿って屈曲
し、外部電極２１，２２の形成された側面に隣接する積
層体２の側面に延伸している。そして、電源接続部分３
１は上記隣接側面上で矩形の電極を形成し、ここで被覆
電線（リード線）５と接続されている。

【００２６】より詳しくは、被覆電線５の先端部にむき
身になった電線５１が露出しており、電線５１は導電性
の接続金具５０にカシメで強固に固定保持されている。
そして、接続金具５０が電源接続部分３１の矩形電極に
スポット溶接により固定されているので、二本の被覆電
線５は、それぞれの外部電極２１，２２に確実に導通し
ている。なお、上記カシメ部には、溶接やロウ付けなど
の接合手段を併用してもよい。

【００２７】以上のように構成された積層体２およびそ
の外部電極２１，２２に当接する当接電極としての波板
３は、その外周側面を付勢手段としての熱収縮性チュー
ブ４１で被覆されている。チューブ４１は、絶縁性の材
質なので、積層体２および波板３を周囲から絶縁して電
気的にも保護する働きがある。それと同時に、チューブ
４１は、各波板３を各外部電極２１，２２との間に挟持
して、各波板３を各外部電極２１，２２に押圧付勢する
作用を有する。

【００２８】この熱収縮性チューブ４１は、その名の通
り熱収縮性樹脂でできている。したがって、被覆電線５
と接続された波板３の一対を積層体２の両外部電極２
１，２２にそれぞれ対面させ、所定位置を保ったまま熱
収縮性チューブ４１を被せて熱風を吹きつけるなどして
加熱すれば、同チューブ４１は収縮して被覆電線５およ
び波板３を積層体２に対して固定保持する。同時に、同
チューブ４１は収縮力により各波板３を各外部電極２
１，２２に押圧付勢する。この際、波板３は、弾性変形
して内部応力を生じ、運用中に上記チューブ４１が多少
緩んでも、スプリングバックして外部電極２１，２２に
当接し続ける。

【００２９】（実施例１の作用および効果）本実施例の
積層圧電体は、前述の如く構成されているので、次のよ
うな作用を有する。先ず、二本の被覆電線５に図示しな
い駆動電源から電圧が印加されると、同電圧は電源接続
部分３１を介して二枚の波板３に伝導される。次に、各
波板３からは、積層ブロック１毎の当接部分を接点とし
て、それぞれ第１外部電極２１および第２外部電極２２
に電圧が伝わる。そして、図２に示すように、第１外部
電極２１からは第１内部電極１１へ、第２外部電極２２
からは第２内部電極１２へ電圧が伝導され、積層された
各圧電板１０の両面に電位差が生じる。その結果、電界
による圧電効果で各圧電板１０はその厚みを伸長または
短縮し、積層体２は微小なストロークを調整しうる圧電
アクチュエータとして作用する。

【００３０】本発明の積層圧電体が作動するにあたり、
前述の構成は以下のような効果を発揮する。ここでは、
再び図１を参照して説明する。第１に、積層体２の側面
に形成された電極が、積層圧電体の伸縮動作を力学的に
阻害することがなく、駆動効率が良いという利点があ
る。すなわち、積層体２の側面に形成された外部電極２
１，２２は延性に富んだ膜または薄い層なので、積層体
２の伸縮を阻害するほどの反力を生じない。

【００３１】また、外部電極２１，２２に当接する波板
３はバネ弾性を持って積層体２の伸縮に追随し、その伸
縮運動を妨げない。したがって、外部電極２１，２２を
磨滅することもない。しかし、万一、伸縮運動を妨げる
ような摩擦剪断力が外部電極２１，２２と波板３との間
の当接部に発生しそうになると、当接部に滑りが生じて
応力を消去するので、波板３が積層体２の伸縮を妨げる
ことはない。

【００３２】第２に、外部電極２１，２２と波板３との
間で導通不良が起きることは、ほとんどあり得ないとい
う利点がある。すなわち、前述のように外部電極２１，
２２は延性に優れた材料で形成されているので、積層体
２の伸縮によって発生する内部応力は低く、かつ、繰り
返し変位にも良く耐えて、割れ等の発生による導通不良
が生じることはない。同時に、外部電極２１，２２を形
成する材料は、酸化にも強いので、酸化皮膜や錆の発生
による導通不良を起こす心配がない。

【００３３】また、熱収縮性チューブ４１に押圧付勢さ
れた波板３のバネ弾性力により、各積層ブロック１毎に
外部電極２１，２２と波板３とは押圧力をもって当接す
るので、両者の間には良好な導通が確保される。同様の
理由で、経年変化等により熱収縮性チューブ４１が緩ん
だ場合にも、外部電極２１，２２と波板３とは押圧力を
もって当接し、導通不良を起こすことはない。

【００３４】さらに、外部電極２１，２２のほぼ全長に
わたって当接電極としての波板３が当接しているので、
外部電極２１，２２に局所的な発熱を起こして同電極が
溶ける等の不具合を起こす可能性が無く、この点でも導
通不良は起こりえない。第３に、駆動電源との接続部付
近で、発熱による導通不良等の不具合を生じることがな
いという利点がある。

【００３５】すなわち、被覆電線５は十分な広さや幅を
もった電源接続部分３１を介して波板３に接続されてい
るので、波板３に電流の集中が起こらず、集中的な発熱
が起こることはない。加えて、被覆電線５は先端の裸電
線５１で接合金具５０にカシメられて固定されており、
接合金具５０は電源接続部分３１に溶接されているの
で、万一異常な高温に遭遇しても、半田が溶けて脱落す
る等の不具合を生じる可能性がない。

【００３６】本発明の積層圧電体は、以上の効果を運用
時に発揮するほか、製造にあたって発揮される効果も有
する。すなわち、付勢手段として熱収縮性チューブ４１
を使用するので、積層体２に対して外部電極２１，２２
および被覆電線５を固定保持する組み立て工程が極めて
容易になるという利点がある。本実施例の積層圧電体は
以上に列挙した利点を有するので、本発明によれば、製
造容易にして高効率かつ高信頼性の積層圧電体を提供す
ることができる。

【００３７】（実施例１の変形態様）実施例１の変形態
様としては、様々なものが考えられるが、例えば次の二
つが挙げられる。第１は、波板３の波のピッチが、積層
ブロック１の厚みより短かい変形態様である。この波板
によれば、各積層ブロック１の外部電極２１，２２との
間に一か所以上（もしくは複数）の当接部が確保でき
る。その結果、導通がより確実になると同時に、積層圧
電体２に対する波板の位置合わせが楽になる。また、万
一、外部電極２１，２２に割れが発生した場合にも、複
数箇所で当接導通しているので、導通不良を起こす内部
電極の数を減らして機能低下を最小限に止めることがで
きるという効果もある。

【００３８】第２は、波板３の波うつ方向を、積層圧電
体２の積層方向に対し直交した方向とした波板である。
複数本の当接部が積層方向に伸び、各積層ブロック１の
外部電極２１，２２に複数箇所の波板との当接部ができ
て、導通がより確実になるという長所がある。また、万
一、外部電極２１，２２に割れが発生した場合にも、割
れは伸縮方向に対して直交して生じるので、導通不良を
起こすことがなくなるという効果もある。

【００３９】（実施例２）本実施例の積層圧電体は、図
３に示すように、電源接続部分３１に連続し、積層体２
の一端から突出した一対の電極ピン３２を有することを
特徴とする。電源接続部分３１は、実施例１と同様に波
板３から連続して積層体２の隣接する側面に設けられて
おり、積層体２から突出する電極ピン３は、この電源接
続部分３１に連続して一体に形成されている。

【００４０】電極ピン３２は、図４（ａ）〜（ｃ）に示
すようにして製造される。すなわち先ず、図４（ａ）に
示すように、電極ピン３２を形成する部材が、波板３お
よび電源接続部分３１に連続して板金材から打ち抜かれ
る。しかる後、同部材は丸め加工されて、図４（ａ）お
よび図４（ｃ）に示す形状の電極ピン３２を形成する。

【００４１】電極ピン３２の先端部は、斜めに切り落と
した形状をしており、積層圧電体が装備される装置に設
けられたソケット（図示せず）に挿入される際、ガイド
として作用する。電極ピン３２の丸められて互いに突き
合わされた辺縁部の間には、適当な間隙ｇが空けられて
おり、電極ピン３２が上記ソケットに挿入される際に弾
性変形してソケット孔に嵌合する。そして、電極ピン３
２がソケットに挿入された後は、上記弾性変形によるス
プリングバック力によってソケット内部の電極に押圧力
をもって当接し、確実な導通を得ることができる。

【００４２】本実施例の積層圧電体は、実施例１のもつ
効果に加え、次のような効果を有する。第１に、積層圧
電体が装備される装置に組付ける作業の自動化が容易に
なる。すなわち、再び図３に示すように、自動組み立て
装置のチャックＣを、積層体２側面の電源接続部分３１
の付近に当接させて積層圧電体をつかみ、図示しないソ
ケットに挿入することが可能になる。その際、チャック
Ｃがつかむ電源接続部分３１は、波板３とは別の面にあ
るので、チャックＣにより波板３がつぶされる心配がな
いので、チャックＣの設計および運用が簡便である。

【００４３】第２に、カシメ部分も溶接部分もないの
で、製造工数も部品点数も少なくて済み、積層圧電体を
より安価に提供することが可能になる。第３に、リード
線が積層圧電体に直接には接続されていないので、積層
圧電体の交換が極めて容易になる。すなわち、なんらか
の理由で積層圧電体を交換する場合、装着された積層圧
電体をソケットから引き抜き、別の積層圧電体をソケッ
トに挿入するだけで交換でき、交換作業のワンタッチ化
が可能になる。

【００４４】以上のように、本実施例の積層圧電体によ
れば、実施例１の持つ効果に加え、組付け作業および交
換作業が極めて簡便になり、その自動化が容易になると
いう利点がある。 （実施例３）本実施例は、実施例２の変形態様とも言う
べき積層圧電体であって、積層体２の一端から突出した
電極ピン３２が、当接電極としての波板３から同一側面
上に延伸する板金材によって形成されていることを特徴
とする。

【００４５】すなわち、図５（ａ）および図５（ｂ）に
示すように、波板３の図中下端には、実施例２で言及し
たチャックにつかまれるべき張出部３ｃが、ダミーブロ
ック９の側面に接して設けられている。そして、さらに
下には、積層体２の図中下端から突出する電極ピン３２
が、波板３から連続して一体に形成されている。電極ピ
ン３２は、実施例２と同様に、斜めに切り落とした形状
の先端部およびギャップｇが形成されているほか、新た
に全体の形状が先細のテーパー形状をしており、ソケッ
トへの挿入がより容易にされている。電極ピン３２にテ
ーパー形状を取り入れても、積層圧電体は常に積層方向
に押圧力を掛けて使われるのが通常であるので、電極ピ
ン３２のバネ弾性力によって積層圧電体が自然にソケッ
トから脱落する恐れはない。

【００４６】本実施例の積層圧電体は、前述の実施例２
の効果に加えて、波板３から直接連続して電極ピン３２
が形成されているので、材料費および加工費がより低減
されてコストダウンが可能になるという効果も有する。 （実施例４）本実施例の積層圧電体は、図６（ａ）に示
すように、当接電極として一対の導電性の平板３３を用
い、また、平板３３を外部電極２１，２２との間に挟持
する付勢手段にシリコンゴム製のチューブ４３を用いた
点で、前述の各実施例と異なっている。平板３３は、銅
合金を材料とし外部電極２１，２２と当接する側面に金
メッキを施した、比較的柔軟な薄板である。そして、平
板３３の端部３ａは、積層体２がソケットＢに当接する
一端でめくれ上がっている。

【００４７】積層体２からめくれ上がった平板３３の端
部３ａは、積層圧電体をソケットＢに装着するにあた
り、ソケットＢから突出した一対の電極板Ｐを、それぞ
れ外部電極２１，２２と平板３３との間に導入するガイ
ドの役割を果たす。電極板Ｐは、挫屈しない程度の剛性
とバネ弾性を持った導電性の板で、外部電極２１，２２
および平板３３を傷めないよう丸みを持った先端を有す
る。電極板Ｂの幅は、平板３３とほぼ同一に設定されて
おり、平板３３および外部電極２１，２２と当接する表
面には、金合金のメッキが施されて導電性と耐蝕性が満
足されている。

【００４８】したがって、積層圧電体をソケットＢに装
着すると、図６（ａ）から図６（ｂ）へ示す状態へ移行
し、一対の電極板Ｐは、積層体２と平板３３との間に当
接挟持される。その際、チューブ４３がそのゴム弾性力
により平板３３を外周面から締めつけるので、平板３３
は押圧力をもって電極板Ｐに当接し、また、平板３３が
柔軟に変形することにより、極めて良好な導通が確保さ
れる。

【００４９】また、ソケットＢ上では、図６（ｂ）の紙
面に対し積層圧電体の左右方向の位置は、一対の電極板
Ｐによって固定される。一方、紙面に対して垂直な前後
方向の位置は、ソケットＢ上に設けられた図示しない一
対の突起がダミーブロック９の前後の側面に当接してこ
れを固定する。逆に、積層圧電体をソケットＢから抜き
さると、図６（ｂ）から図６（ａ）へ示す状態へ移行し
て、積層圧電体は元の状態に戻る。したがって、本実施
例の積層圧電体は、着脱自在であって、極めて都合がよ
い。

【００５０】以上詳述したように、本実施例の積層圧電
体は、前述の各実施例の長所を持つ上に、より安価に積
層圧電体を製造できるという利点と、電極ピンが挫屈を
起こす恐れなしにソケットに着脱できるという利点とを
併せ持つ。 （実施例４の変形態様）本実施例の積層圧電体について
も、幾つかの変形態様があるが、そのうち代表的なもの
をここに記す。

【００５１】第１の変形態様は、一対の平板３３を積層
体２の一端面をなすダミーブロック９の表面に沿って、
内側に互いに対向して折り込んだ積層圧電体である。一
対の平板３３の折り込み部に対向して、ソケットＢにも
積層圧電体との当接面上に一対の電極が設けられてお
り、積層圧電体に掛かる圧縮荷重を利用して良好な導通
が得られる。別案として、逆に一対の平板３３の端部３
ａは、互いに背向して左右両側に張り出しており、その
バネ弾性によりソケットＢの積層体２との当接部の両翼
に設けられた電極と当接して導通を得るという構成も成
り立つ。本変形態様によれば、ソケットＢの構成がより
簡単かつ堅牢になるという利点がある。

【００５２】第２の変形態様は、平板３３はソケットＢ
に対向する端部３ａに至るまで平らな平板で形成され、
ゴムチューブ４３の端部は、ソケットＢから突出した電
極板Ｐの長さの分だけ積層体２の一端から離れている積
層圧電体である。ここで、平板３３の端部３ａは、ダミ
ーブロック９の側面に接着等で固定されている。上記積
層圧電体が嵌合するソケットＢは、積層圧電体との当接
面から突出した一対の電極板Ｐ有する。電極板Ｐの互い
に対向する内側面は、付け根部で平板３３の形成する積
層圧電体の両側面より僅かに広い間隔を隔てて設けら
れ、電極板Ｐの中間部は積層圧電体の両側面より幾らか
狭い間隔を隔てて設けられている。そして、電極板Ｐの
先端部は、互いに外側に開いて積層圧電体の挿入を容易
にしている。

【００５３】その結果、積層圧電体がソケットＢに挿入
されると、電極板Ｐはバネ弾性力により押圧力をもって
積層圧電体の両側面に露出した平板３３の外周面に当接
し、両者の間に良好な導通が得られる。したがって、本
変形態様によれば、実施例４に勝って安価で堅牢かつシ
ンプルな積層圧電体を提供することができる。また、平
板３３が変形しないで済むので、極めて頻繁な着脱の繰
り返しにもよく耐え得るという利点もある。

【００５４】なお、前述の実施例４およびその変形態様
の積層圧電体において、平板３３の代わりに波板を用い
ることも可能である。 （実施例５）本実施例の積層圧電体は、図７（ａ）およ
び図７（ｂ）に示すように、当接電極としての波板３の
一端部が、波板３の当接部分を覆う熱収縮性チューブ４
１の外周面上に折り返されてリード線接続部３ｂを形成
していることを特徴とする。接続部３ｂには、リード線
５先端の裸導線５１が接合される溶接部６があり、リー
ド線５と波板３との間には良好な導通が確保される。そ
して、ダミーブロック９から接続部３ｂを越えてリード
線５の一部に至るまでの部分が、もう一つの熱収縮性チ
ューブ４１で覆われ、周囲の環境から隔離されるととも
に良好に絶縁されている。

【００５５】本実施例の積層圧電体では、実施例１の効
果に加えて、積層圧電体の中間部分からリード線５を引
き出せるので、積層圧電体の両端に当接する部分の装置
設計が容易になるという利点がある。また、リード線５
と接続部３ｂの接合部は溶接であるので、半田付けのよ
うに熱で溶けて導通不良を起こす心配がないという利点
もある。さらに、溶接部６がある程度の広がりを持って
いるので、電流の集中による局部的な異常発熱を起こし
にくいという利点もある。

【００５６】（実施例６）本実施例の積層圧電体は、図
８に示すように、当接電極としての一対の平板３３と、
平板３３を外部電極２１，２２に押圧付勢するシリコン
ゴム製のチューブ４３とを有することを特徴とする。平
板３３は、外部電極２１，２２の全長に渡って設けられ
た良導体の板で、その一端には、リード線５先端の裸導
線５１が溶接されている。ゴムチューブ４３は、平板３
３およびこれに溶接されたリード線５の一部を覆い、積
層体２の両端のダミーブロック９にまで掛かって、電極
部分を周囲から絶縁するとともに、錆の発生も防いでい
る。

【００５７】本実施例によれば、積層圧電体自体が極め
て安価に製造できるばかりでなく、ソケットなどの電気
的接合部分を装置側に設ける必要が無いので、積層圧電
体を装備した装置全体としてコストダウンが図れるとい
う利点がある。 （実施例７）本実施例の積層圧電体は、図９に示すよう
に、実施例６の平板３３に代えて導電性のメッシュ材３
４を当接電極に用いた点に特徴がある。

【００５８】メッシュ材３４の目は、積層体２の伸縮方
向に対して斜行しているので、メッシュ材３４は積層体
２の伸縮運動を妨げること無くこれに追随でき、駆動効
率が良い。また、同様の理由で、メッシュ材３４と外部
電極２１，２２との間に摩擦が生じないので、外部電極
２１，２２が摩耗することがない。さらに、メッシュ材
３４と外部電極２１，２２との間の接触点が多く、かつ
メッシュ材３４を構成する繊維が微視的にバネ弾性をも
って外部電極２１，２２に当接しているので、両者の間
の導通性は極めて良好である。

【００５９】したがって、本実施例によれば、実施例６
が持つ利点に加えて、駆動効率および導通性の向上とい
う効果が発揮される。 （実施例８）本実施例の積層圧電体は、図１０に示すよ
うに、当接電極としてリード線５先端の裸導線５１を用
いた点に特徴がある。すなわち、積層体２両端のダミー
ブロック９に跨がるのに足りるだけリード線５の被覆が
剥がされ、裸導線５１が外部電極２１，２２の全長にわ
たって当接している。これらをゴムチューブ４３が被覆
絶縁し、裸導線５１を外部電極２１，２２に押圧付勢し
ている点は、前述の実施例６および実施例７と同様であ
る。

【００６０】本実施例の積層圧電体によれば、他の実施
例に比べ、リード線５と当接電極との間の接合部が無い
ので、接合部における断線・剥離等の導通不良や、電解
腐食・劣化などの不具合が起きえないという利点があ
る。それに加えて、構成要素が最もシンプルで信頼性が
高く、極めて安価に積層圧電体を提供することができる
という利点をも有する。

【００６１】（実施例８の変形態様）本実施例の変形態
様として、当接電極である裸導線５１が複数の細い導線
にほぐされ、外部電極２１，２２の各々のほぼ全面にわ
たって張り巡らされた積層圧電体の構成が可能である。
本変形態様では、より確実な導通が得られると同時に、
局所的な発熱を防ぐことができるという利点が、新たに
生じる。

【００６２】また、裸導線５１が細かく屈曲した形状に
形成された変形態様も可能である。本変形態様では、積
層体２の伸縮運動に屈曲した裸電線５１が追随して伸縮
するので、裸導線５１と外部電極２１，２２との間で摩
擦が生じることがない。したがって、摩耗による裸電線
５１の断線や外部電極２１，２２の損耗が起こらないの
で、より高い信頼性と、より長い運用寿命とが得られる
という利点がある。

【００６３】（その他の変形態様）以上の各実施例およ
びその変形態様としての積層圧電体において、当接電極
と付勢手段との間に介在するスペーサを設けた構成も可
能である。スペーサが、付勢手段を外周側へ突出させる
ので、付勢手段がより大きな力で当接電極を外部電極に
押圧付勢することができ、外部電極と当接電極の間でよ
りよい導通が得られるという効果がある。

【００６４】例えば、断面が半月状のシリコンゴムで形
成されてたスペーサが、当接電極の長さに渡って当接電
極と付勢手段との間に介在すると、当接電極と外部電極
との間の接触不良が防止される。すなわち、当接電極と
外部電極との間に多少の凸凹等による隙間ができても、
スペーサのゴム弾性力を介して均等かつ強力に当接電極
が押圧付勢されるので、上記隙間は潰されて電気的な接
触が保たれる。したがって、当接電極と外部電極との間
の導通がより確実なものとなる。

【００６５】あるいは、銅製の棒または銅パイプなどの
良導体で形成されたスペーサが、当接電極の長さに渡っ
て当接電極と付勢手段との間に介在すると、仮に当接電
極の一部に亀裂が入るなどしても導通不良は回避され
る。すなわち、良導体のスペーサが当接電極の外側面に
当接しているので、スペーサをバイパスにして当接電極
に流れるべき電流が流れるので、当接電極自体の導通不
良による不具合を回避することが可能になる。

【００６６】このように、スペーサを当接電極と付勢手
段との間に有する構成の積層圧電体は、より確実な導通
を得ることができ、有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１としての積層圧電体の構成
を示す組図 （ａ）一部断面正面図 （ｂ）一部断面側面図

【図２】 積層ブロックの垂直断面図

【図３】 実施例２の構成と組付け方法を示す一部断面
正面図

【図４】 実施例２の電極ピンの製造方法と形状を示す
組図 （ａ）丸め加工前の打ち抜き板を示す平面図 （ｂ）丸め加工後の電極ピン形状を示す正面図 （ｃ）丸め加工後の電極ピン形状を示す下面図

【図５】 実施例３の構成をしめす組図 （ａ）一部断面正面図 （ｂ）一部断面側面図

【図６】 実施例４の構成と組付け方法を示す一部断面
正面図 （ａ）組付け前の状態を示す正断面図 （ｂ）組付け後の状態を示す正断面図

【図７】 実施例５としての積層圧電体の構成を示す組
図 （ａ）一部断面正面図 （ｂ）一部断面側面図

【図８】 実施例６としての積層圧電体の構成を示す一
部断面側面図

【図９】 実施例７としての積層圧電体の構成を示す一
部断面側面図

【図１０】実施例８としての積層圧電体の構成を示す一
部断面側面図

【符号の説明】

１：積層ブロック １０：圧電板 １１：第１内部電極 １
２：第２内部電極 ２：積層体 ２１：第１外部電極 ２
２：第２外部電極 ３：波板（当接電極） ３１：電源接続部分 ３
２：電極ピン ３３：平板（当接電極） ３４：メッシュ材（当接電
極） ４０：ケース（付勢手段） ４１，４２：熱収縮性チュ
ーブ（付勢手段） ４３：ゴム製のチューブ（付勢手段） ５：被覆電線（リード線） ９：ダミーブロック

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚み方向に積層された複数の圧電板と、 該圧電板の間に交互に挿置された第１内部電極および第
   ２内部電極と、 該第１内部電極に導通し該圧電板の一側面を覆う第１外
   部電極と、 該第２内部電極に導通し該圧電板の他の一側面を覆う第
   ２外部電極と、 該圧電板の積層方向に沿うほぼ全長にわたり該第１外部
   電極および該第２外部電極にそれぞれ当接する二つの当
   接電極としての導電性板と、 各該外部電極とで各該導電性板を挟持する絶縁性の付勢
   手段と、を有する積層圧電体において、 各前記導電性板は、波状に形成されたバネ弾性板材から
   なり、前記積層圧電体の伸縮方向にバネ弾性で伸縮可能
   な波板であることを特徴とする、 積層圧電体。
2. 【請求項２】厚み方向に積層された複数の圧電板と、 該圧電板の間に交互に挿置された第１内部電極および第
   ２内部電極と、 該第１内部電極に導通し該圧電板の一側面を覆う第１外
   部電極と、 該第２内部電極に導通し該圧電板の他の一側面を覆う第
   ２外部電極と、 該圧電板の積層方向に沿うほぼ全長にわたり該第１外部
   電極および該第２外部電極にそれぞれ当接する二つの当
   接電極としての導電性板と、 各該外部電極とで各該導電性板を挟持する絶縁性の付勢
   手段と、を有する積層圧電体において、 各 前記導電性板は、積層された前記圧電板がもつ複数の
   側面のうち、それぞれ各該導電性板が各前記外部電極に
   当接する側面に隣接する他の側面に延伸する電源接続部
   分をもつ、 積層圧電体。
3. 【請求項３】厚み方向に積層された複数の圧電板と、 該圧電板の間に交互に挿置された第１内部電極および第
   ２内部電極と、 該第１内部電極に導通し該圧電板の一側面を覆う第１外
   部電極と、 該第２内部電極に導通し該圧電板の他の一側面を覆う第
   ２外部電極と、 該圧電板の積層方向に沿うほぼ全長にわたり該第１外部
   電極および該第２外部電極にそれぞれ当接する二つの当
   接電極としての導電性板と、 各該外部電極とで各該導電性板を挟持する絶縁性の付勢
   手段と、 を有する積層圧電体において、 前記導電性板は、前記圧電板の前記積層方向の一端から
   突出した電極ピンをもつことを特徴とする、 積層圧電体。
4. 【請求項４】厚み方向に積層された複数の圧電板と、 該圧電板の間に交互に挿置された第１内部電極および第
   ２内部電極と、 該第１内部電極に導通し該圧電板の一側面を覆う第１外
   部電極と、 該第２内部電極に導通し該圧電板の他の一側面を覆う第
   ２外部電極と、 該圧電板の積層方向に沿うほぼ全長にわたり該第１外部
   電極および該第２外部電極にそれぞれ当接する二つの当
   接電極と、 各該外部電極とで各該当接電極を挟持する絶縁性の付勢
   手段と、 を有する積層圧電体において、 前記当接電極は、導電性のメッシュ材であることを特徴
   とする、 積層圧電体。
5. 【請求項５】前記付勢手段は、前記当接電極を外周から
   覆う樹脂製ケース、熱収縮性チューブおよびゴム製チュ
   ーブのうちいずれかである、 請求項１ないし請求項４のうち一つに記載の 積層圧電
   体。