JP3805644B2 - Piezoelectric actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、信号伝達用回路におけるオン/オフスイッチや切替スイッチ、各種のセンサ等に用いられる圧電アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、圧電アクチュエータの一形態として、図8(a)に示すように、薄板状の圧電板91の両主面に電極92a・92bが形成され、圧電板91の厚み方向に分極処理が施された圧電素子93を、シム材と呼ばれる所定の厚みを有する薄い金属板94の主面の一方に貼り付けてなるモノモルフ素子90が知られている。モノモルフ素子90の長手方向の一端は、固定手段96を用いて所定位置に固定される。
【0003】
モノモルフ素子90は、例えば、圧電板91の分極の向きと同じ向きに電界を加えると、厚み−縦変位によって圧電板91の厚みが厚くなるように、かつ、逆に厚み−横変位によって圧電板91の長手方向長さが短くなるような変位を生ずる。このとき、圧電素子93が金属板94に貼り付けられているために、圧電素子93側の円弧の内側となるような屈曲変位が生ずる(図8(b))。
【0004】
また、圧電板91の分極方向とは逆の方向に電界を加えると、圧電板91の厚みが薄くなるように、かつ、圧電板91の長手方向長さが伸長するような変位を生じ、この場合には、圧電素子93側が円弧の外側となるような屈曲変位が生ずる(図8(c))。モノモルフ素子90の先端部の変位量は圧電素子93に印加する電圧によって制御することができるため、モノモルフ素子90は、位置決め装置やスイッチング素子に用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモノモルフ素子90においては、シム材として金属板94を用いることが、いわば常識とされていた。この場合には、金属板94は圧電素子93に形成された一方の電極92bに圧電素子93を駆動するための信号を送る電導路として用いられるために、金属板94を圧電素子93の駆動信号とは異なる別の信号を伝達するための回路(以下、単に「信号伝達用回路」という)を構成する電導路の一部として用いることは不可能である。つまり、モノモルフ素子90をスイッチング素子として用いる場合には、例えば、モノモルフ素子90の先端部の変位を利用して信号伝達用回路をオン/オフする別のスイッチを動作させる必要があり、モノモルフ素子90自体が信号伝達用回路における信号伝達のための電導路(電導路)を有するものではなかった。
【0006】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、圧電アクチュエータ自体を信号伝達回路の一部として用いて、信号伝達用回路のオン/オフ動作や切替動作等を可能とした圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、平板状の圧電素子を補強板に貼り付け、前記圧電素子に所定の電圧を印加することによって前記補強板に屈曲変位を生じさせる圧電アクチュエータであって、
前記補強板の一部が、前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための電導路として用いられることを特徴とする圧電アクチュエータ、が提供される。
【0008】
また、本発明によれば、平板状の圧電素子を補強板に貼り付け、前記圧電素子に所定の電圧を印加することによって前記補強板に屈曲変位を生じさせる圧電アクチュエータであって、
前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための電導路が前記補強板の一部に形成され、
前記補強板の屈曲状態を制御することによって、前記補強板に形成された電導路が、前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための回路を導通させ、もしくは当該回路を切断し、または当該回路の一部を前記圧電素子を駆動するための信号とは異なるさらに別の信号を伝達するための回路と導通させることを特徴とする圧電アクチュエータ、が提供される。
【0009】
このような本発明の圧電アクチュエータにおいては、圧電アクチュエータ自体が、例えば、圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための回路(信号伝達用回路)のオン/オフスイッチとして機能するために、従来必要であった圧電アクチュエータによってオン/オフ動作が行われるスイッチを別途設ける必要がない。こうして、回路の小型化が可能となる。補強板としては樹脂と金属とを積層した積層体を用いることが好ましく、特に、樹脂としては液晶ポリマー樹脂が好適に用いられる。このような樹脂と金属からなる積層体を補強板として用いることによって、圧電アクチュエータの駆動時の制振性を高めることが可能であり、圧電アクチュエータをオン/オフスイッチとして用いた場合に、オン/オフ接点におけるチャタリングを防止することができる。
【0010】
補強板は樹脂シートの表裏面にそれぞれ金属箔等の導体が貼り合わされたものを用いることが好ましく、この場合において、一方の導体を信号伝達用の電導路として用いることができる。補強板として、樹脂シートの内部および表裏面にそれぞれ導体が設けられた構造を有するものを用いた場合には、樹脂シートの表裏にそれぞれ圧電素子を貼り付けて、樹脂シートの内部に設けられた導体を信号伝達用の電導路として用いることができる。補強板に形成された信号伝達用の電導路と隣り合うように別の電導路を設けて、これら別の電導路を接地電位とすると、補強板に形成された信号伝達用の電導路が遮蔽(シールド)され、信号伝達をより確実に行うことが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、圧電アクチュエータを信号伝達用回路のオン/オフスイッチまたは切替スイッチとして用いた場合を例として、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の圧電アクチュエータの一実施形態であるモノモルフ素子10の構造を示す断面図であり、モノモルフ素子10を駆動していない状態を示している。また、図2は図1に示したモノモルフ素子10を駆動させた状態を示す側面図である。
【0012】
モノモルフ素子10は補強板11の表面に圧電素子12が貼り付けられた構造を有し、補強板11は樹脂シート13の表裏面にそれぞれ金属箔(金属板)14a・14bが貼り合わされた積層構造を有している。また、圧電素子12は、所定厚みを有する平板状の圧電体15の表裏面に電極16a・16bが形成された構造を有している。補強板11の長手方向(X方向)の一端には固定治具19が取り付けられており、圧電素子12に所定の電圧を印加してモノモルフ素子10を駆動させたときには、固定治具19が取り付けられていない他端が略Z方向に変位するようになっている。
【0013】
図1に示すように、電極16a・16bが接地電位(後述するように電極16bは金属箔14aと同電位となる)に保持され、モノモルフ素子10が駆動していない状態においては、金属箔14bは回路Bに接続(導通)されている接点部材17aと接触している。金属箔14bは常に回路Aと接続されているために、図1に示した状態においては、回路Aと回路Bとが金属箔14bを介して接続され、金属箔14bが回路Aと回路Bの電導路として機能している。
【0014】
図2に示すように、圧電素子12の電極16a・16b間に所定の直流電圧を印加した場合において、圧電素子12において圧電体15における分極の向きと印加した電界の向きが一致するときには、圧電素子12が厚み−横効果によって長手方向に縮むために、補強板11の先端がZ方向の圧電素子12側に移動するようにモノモルフ素子10全体が屈曲変位する。このモノモルフ素子10の屈曲変位によって、金属箔14bが接点部材17aから離れて、回路Aと回路Bとは切断された状態となる。
【0015】
図2の状態から電極16a・16bを同電位としてモノモルフ素子10を図1に示した状態に戻すことにより、金属箔14bと接点部材17aとを接触させて回路Aと回路Bを接続することができる。このようにモノモルフ素子10は、それ自体が、回路Aと回路Bとの間の接続/切断動作(オン/オフ動作)を行うスイッチとして機能する。
【0016】
従来はモノモルフ素子の変位によって、モノモルフ素子とは別に設けられたオン/オフスイッチを動作させることで回路のオン/オフ動作を行っていたが、モノモルフ素子10を用いることで、別途、オン/オフスイッチを設ける必要がなくなり、回路構成を簡単なものとして、安価に小型の回路を構成することが可能となる。
【0017】
次に、モノモルフ素子10の構成部材について説明する。樹脂シート13の材料としては液晶ポリマー樹脂等を挙げることができる。液晶ポリマー樹脂を用いた場合には、熱融着によって金属箔14a・14bを貼り合わせることが可能であるために、接着剤を用いて樹脂シート13に金属箔14a・14bを貼り合わせる場合と比較すると、樹脂シート13と金属箔14a・14bとが剥離し難く、信頼性が高められる。
【0018】
金属箔14a・14bとしては銅箔が好適に用いられるが、アルミニウム箔等であってもよい。金属箔14a・14bの厚みは、例えば、10〜100μm程度のものを用いることができる。液晶ポリマー樹脂シートに銅箔を貼り合わせた積層体シートは、いわゆるプリント配線基板として入手も容易であることから、このような積層体シートを用いることで生産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。
【0019】
モノモルフ素子10の補強板11として、樹脂と金属という弾性率の異なる材料を厚み方向に積層した構造を有するものを用いることで、共振振動の発生が抑制されて制振性が高められ、駆動応答性を向上させることができる。こうしてモノモルフ素子10の制振性が高められると、モノモルフ素子10を駆動した際に、金属箔14bが接点部材17aに対して断続的に接するチャタリング現象の発生を抑制することができ、金属箔14bと接点部材17aとの接触状態を安定させることができる。
【0020】
圧電体15としては、高い圧電特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックスが好適に用いられる。電極16a・16bは、板状の圧電セラミックスの表裏面にそれぞれ銀ペースト等の電極ペーストをスクリーン印刷法等を用いて印刷し、焼成することで形成することができる。電極16a・16bの厚みは、スクリーン印刷法を用いる場合には一般的に2〜8μmとされる。
【0021】
圧電素子12の補強板11への貼り付けには、樹脂接着剤が用いられ、この樹脂接着剤は絶縁性でも導電性でもよい。絶縁性接着剤を用いた場合には、電極16bと金属箔14aとが一部で接触するように接着層の厚みを薄くする。こうして電極16bと金属箔14aとが導通する。なお、図1および図2には、この樹脂接着剤によって形成される接着層は図示していない。圧電素子12の補強板11への接着は、圧電素子12における圧電体15の分極が行われた後に、分極の向きを考慮して行う。
【0022】
次に、本発明の圧電アクチュエータの別の実施の形態について説明する。図3は、先に図1に示したモノモルフ素子10を用いた場合の金属箔14bと接点部材17aとの接触をより確実に行う形態を示す説明図である。金属箔14bが接点部材17aと接するモノモルフ素子10の先端部に、金属箔14a側から補強板11を接点部材17aに押し付けるように、所定の押圧力を印加した状態とすることで、金属箔14bと接点部材17aとの接触状態を安定させることができる。
【0023】
モノモルフ素子10を駆動させたときに、金属箔14bが接点部材17aから離れる程度に、この押圧力の大きさをモノモルフ素子10の発生力よりも小さくしておけば、特に、押圧力を変化させる機構を設ける必要はない。この押圧力を与える部材としては、例えば、バネや重石等を挙げることができる。また、エアーシリンダ等を用いて、モノモルフ素子10の駆動に合わせて、押圧力を変化させる形態とすることもできる。
【0024】
モノモルフ素子10における金属箔14bには、所定のパターンを形成することが可能である。図4(a)は、樹脂シート13の裏面に電導路21と、電導路21を挟んで2本のシールド線22a・22bが形成されたモノモルフ素子10aを樹脂シート13の裏面側から見た図である。電導路21の支持部材19側は回路Aと常時接続されており、電導路21の接点部材17a側はモノモルフ素子10aの駆動状態に応じて、回路Bに接続されている接点部材17aと接触または離隔可能となっている。シールド線22a・22bは接地電位に保持する。これにより、電導路21は外部からの電磁波等によるノイズ等の影響を受け難くなるため、回路Aと回路Bとの間での信号伝達の精度が高められる。
【0025】
図4(b)は、樹脂シート13の裏面に電導路23a・23bと、電導路23a・23bを挟んで2本のシールド線24a・24bが形成されたモノモルフ素子10bを、樹脂シート13の裏面側から見た図であり、電導路23a・23bの支持部材19側はそれぞれが回路Aと常時接続されており、電導路23a・23bの接点部材側は、モノモルフ素子10bの駆動状態に応じて、回路Bと別々に接続されている接点部材17a・17a´と接触または離隔可能となっている。
【0026】
モノモルフ素子10bにおいても、モノモルフ素子10aと同様に、シールド線24a・24bを接地電位に保持することで、電導路23a・23bが外部からの電磁波等によるノイズ等の影響を受け難くなり、回路Aと回路Bとの間での正確な信号伝達が可能となる。なお、電導路23a・23bの間にさらにシールド線を設けて、このシールド線をも接地電位に保持することも、より好ましい。また、電導路23aについては、回路Aと回路Bの間のオン/オフ動作に用いるが、電導路23bについては、別の回路、例えば、回路Cと回路Dとの間のオンオフ動作に用いる構成とすることもできる。
【0027】
図4(a)・(b)に示した電導路21等のパターンは、例えば、モノモルフ素子10を構成する金属板14bの所定位置をマスキングし、エッチング処理することで簡単に形成することができる。
【0028】
図5は、本発明の圧電アクチュエータのさらに別の実施の形態であるバイモルフ素子30の概略構造を示す断面図である。バイモルフ素子30は、補強板31と補強板31の表裏面に貼り付けられた圧電素子32a・32bから構成されており、その一端は保持部材19aによって保持されている。補強板31は、金属箔34を樹脂シート33a・33bで挟み、樹脂シート33aの表面に金属箔35aを、樹脂シート33bの表面に金属箔35bをそれぞれ貼り合わせた積層構造を有している。
【0029】
樹脂シート33bのX方向端部には、内部に金属が充填されまたはその内面が金属でコーティング等されたスルーホール36a・36bが形成されており、このスルーホール36aを介して金属箔34と導通する金属箔37aと、スルーホール36bを介して金属箔34と導通する金属箔37bが、それぞれ樹脂シート33bの表面に貼り合わされている。金属箔37a・37bは、金属箔35bとは絶縁されている。
【0030】
補強板31は、例えば、樹脂シート33bに金属箔35bが貼り合わされて所定の位置に金属で充填されたスルーホール36a・36bが形成されたプリント配線基板と、樹脂シート33aに金属箔35aが貼り合わされたプリント配線基板との間に、金属箔34を挟み込んで、樹脂シート33a・33bと金属箔34とを熱融着することによって作製することができる。
【0031】
圧電素子32a・32bは、先に図1に示した圧電素子12と同じ構造を有するが、図5においては細部の構造を省略している。図5では、金属箔37bが接点部材17aと接触している状態が示されているが、バイモルフ素子30においては、例えば、圧電素子32aを構成する圧電体がX方向に縮むように電圧を印加するときには、圧電素子32bを構成する圧電体がX方向に延びるように電圧を印加すれば、金属箔37bが接点部材17aから離隔するように、バイモルフ素子30を屈曲変位させることができる。こうして、バイモルフ素子30を回路Aと回路Bとの間のオン/オフスイッチとして動作させることができる。
【0032】
図6は、図5に示したバイモルフ素子30において樹脂シート33aの端部にも金属が充填されまたは内面が金属でコーティング等されたスルーホール36cが形成され、このスルーホール36cと導通する金属箔37cが樹脂シート33aの表面に貼り合わされたバイモルフ素子30aの概略断面図である。金属箔37b側には、回路Bに接続されている接点部材17aが配置され、金属箔37c側には、回路Cに接続されている接点部材17bが配置されている。
【0033】
図6に示した状態においては、バイモルフ素子30aは駆動されておらず、回路Aは、回路Bと回路Cのいずれとも接続されていない。図6に示した状態から、バイモルフ素子30aを接点部材17a側に屈曲させると、接点部材17aと金属箔37bとが接触して、回路Aと回路Bとを導通させることができる。一方、図6に示した状態から、バイモルフ素子30aを接点部材17b側に屈曲させると、接点部材17bと金属箔37cとが接触して、回路Aと回路Cとを接続させることができる。このようにバイモルフ素子30aは、切替スイッチとして用いることが可能である。
【0034】
なお、バイモルフ素子30aを駆動していない状態においては、金属箔37bが接点部材17aに常時接触した状態にあるようにして、バイモルフ素子30aを所定量変位させて、金属箔37bと接点部材17aが離隔し、かつ、金属箔37cと接点部材17bも離隔した状態とすることで、回路A〜回路Cをそれぞれ独立させることもできる。この場合において、さらにバイモルフ素子30aを所定量変位させることによって、金属箔37cを接点部材17bに接触させて、回路Aと回路Cとを接続させることもできる。
【0035】
図7は、バイモルフ素子の別の実施形態であるバイモルフ素子30bの構造を示す説明図であり、図7(a)はバイモルフ素子30bに用いられている補強板41の構造を示す平面図、図7(b)は図7(a)中の線AAにおけるバイモルフ素子30bのZ−X面の断面図、図7(c)は図7(a)中の線BBにおけるバイモルフ素子30bのZ−X面の断面図、図7(c)は図7(a)中の線CCにおけるバイモルフ素子30bのZ−X面の断面図である。
【0036】
バイモルフ素子30bを構成する補強板41は、互いに導通していない2枚の金属箔43a・43bが2枚の樹脂シート42a・42bの間に挟まれた構造を有している。樹脂シート42aには金属箔43aと導通するスルーホール44a・44bがX方向の端部に形成されており、樹脂シート42bには金属箔43bと導通するスルーホール45a・45bがX方向の端部に形成されている。
【0037】
スルーホール44aは樹脂シート42aの表面に設けられた金属箔46aと導通し、スルーホール44bは樹脂シート42aの表面に設けられた金属箔46bと導通しており、金属箔46aは回路Aと常時接続された状態にある。また、スルーホール45aは樹脂シート42bの表面に設けられた金属箔47aと導通し、スルーホール45bは樹脂シート42bの表面に設けられた金属箔47bと導通しており、金属箔47aは回路Dと常時接続された状態にある。
【0038】
樹脂シート42aの表面には、金属箔46a・46bと絶縁された金属箔48aが貼り合わされ、また、樹脂シート42bの表面には、金属箔47a・47bと絶縁された金属箔48bが貼り合わされており、金属箔48a・48bにはそれぞれ圧電素子49a・49bが貼り付けられている。
【0039】
このような構造を有するバイモルフ素子30bにおいては、例えば、バイモルフ素子30bを駆動していない状態では、回路Aと回路Bがそれぞれ別の回路とは接続されていない状態に保持することができる。そして、バイモルフ素子30bを、圧電素子49a側に屈曲するように駆動したときに、金属箔46bが回路Bに接続されている接点部材17aに接触することが可能な構成(図7(b)参照)とすることにより、回路Aと回路Bを接続することができる。一方、バイモルフ素子30bを、圧電素子49b側に屈曲するように駆動したときに、金属箔47bが回路Cに接続されている接点部材17bに接触することが可能な構成(図7(d)とすることにより、回路Cと回路Dを接続することができる。
【0040】
以上、本発明の圧電アクチュエータの実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、モノモルフ素子10a・10bにおいて形成されたシールド線は、バイモルフ素子30にも適用して形成することができることはいうまでもない。また、モノモルフ素子10の金属箔14bに所定のパターンを形成してモノモルフ素子10a・10bとしたように、バイモルフ素子30における金属箔34に所定のパターンを形成してオンオフ動作を行う回路数を増すことも可能である。
【0041】
さらに、上記実施の形態においては、圧電アクチュエータオン/オフスイッチとして用いた場合について説明したが、本発明の圧電アクチュエータは、各種のセンサとして用いることも可能である。例えば、モノモルフ素子10が図1に示した状態から所定の外力を受けることによって図2に示す状態となった場合には、回路Aと回路Bとが切断されるため、この回路の切断を検知することで、モノモルフ素子10を外力検知センサとして用いることが可能である。この場合において、圧電素子12に発生する電荷を計測することで、モノモルフ素子10に作用した外力の大きさを測定することも可能であり、部品点数も少なくすることができるために小型のセンサを実現することができる。
【0042】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の圧電アクチュエータによれば、圧電アクチュエータ自体が、例えば、信号伝達用回路のオン/オフスイッチとして機能するために、従来必要であった圧電アクチュエータによってオン/オフ動作が行われるスイッチを別途設ける必要がない。こうして信号伝達用回路の小型化が可能となるという効果が得られる。また、補強板として樹脂と金属とを積層した積層体を用いることで、圧電アクチュエータの駆動時の制振性を高めることが可能である。つまり、圧電アクチュエータをオン/オフスイッチとして用いた場合に、オン/オフ接点におけるチャタリングが防止され、オン/オフ動作の信頼性を高めることが可能となる。さらに、補強板としてプリント配線基板を用いることで、安価に信頼性に優れた圧電アクチュエータを提供することができる。本発明の圧電アクチュエータはセンサとしても用いることが可能であり、小型のセンサを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電アクチュエータの一実施形態であるモノモルフ素子の概略構造を示す断面図。
【図2】図1記載のモノモルフ素子を駆動させた状態を示す側面図。
【図3】図1記載のモノモルフ素子の別の配設形態を示す断面図。
【図4】本発明の圧電アクチュエータの別の実施形態であるモノモルフ素子の構造をその補強板の裏面側から見た説明図。
【図5】本発明の圧電アクチュエータのさらに別の実施形態であるバイモルフ素子の構造を示す断面図。
【図6】本発明の圧電アクチュエータのさらに別の実施形態であるバイモルフ素子の構造を示す断面図。
【図7】バイモルフ素子に用いられる補強板の平面図およびこの補強板を用いたバイモルフ素子の構造を示す断面図。
【図8】従来のモノモルフ素子の構造を示す断面図。
【符号の説明】
10・10a・10b;モノモルフ素子
11・31・41;補強板
12・32a・32b・49a・49b;圧電素子
13・33a・33b・42a・42b;樹脂シート
14a・14b・34・35a・35b・37a・37b・37c・43a・43b・46a・46b・47a・47b・48a・48b;金属箔
15;圧電体
16a・16b;電極
17a・17a´・17b;接点部材
19・19a;固定治具
21・23a・23b;電導路
22a・22b・24a・24b;シールド線
30・30a・30b;バイモルフ素子
36a・36b・36c・44a・44b・45a・45b;スルーホール
90;モノモルフ素子
91;圧電板
92a・92b;電極
93;圧電素子
94;金属板
96;固定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator used for, for example, an on / off switch, a changeover switch, and various sensors in a signal transmission circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an embodiment of the piezoelectric actuator, as shown in FIG. 8A,
[0003]
For example, the
[0004]
Further, when an electric field is applied in a direction opposite to the polarization direction of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The piezoelectric actuator itself is used as a part of the signal transmission circuit to perform on / off operation and switching operation of the signal transmission circuit. An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, a piezoelectric actuator that causes a bending displacement of the reinforcing plate by attaching a flat piezoelectric element to the reinforcing plate and applying a predetermined voltage to the piezoelectric element,
The portion of the reinforcing plate, a piezoelectric actuator, characterized in that used as the conductive path for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element, is provided.
[0008]
Further, according to the present invention, there is provided a piezoelectric actuator that causes a bending displacement in the reinforcing plate by attaching a plate-like piezoelectric element to the reinforcing plate and applying a predetermined voltage to the piezoelectric element,
The conductive path for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element is formed on a part of the reinforcing plate,
By controlling the flexion of the reinforcing plate, conductive path formed in the reinforcing plate, the to conduct circuit for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element, or the circuit cut or a piezoelectric actuator, characterized in that to conduct the circuit for transmitting a further signal different from the signal for a part to drive the piezoelectric elements of the circuit, is provided.
[0009]
In such a piezoelectric actuator of the present invention, the piezoelectric actuator itself functions as, for example, an on / off switch of a circuit ( signal transmission circuit ) for transmitting a signal different from a signal for driving the piezoelectric element. Therefore, it is not necessary to separately provide a switch that is turned on / off by a piezoelectric actuator that has been conventionally required. Thus, the circuit can be miniaturized. As the reinforcing plate, a laminate in which a resin and a metal are laminated is preferably used. In particular, a liquid crystal polymer resin is preferably used as the resin. By using such a laminate made of resin and metal as a reinforcing plate, it is possible to improve the vibration damping performance when driving the piezoelectric actuator, and when the piezoelectric actuator is used as an on / off switch, Chattering at the off contact can be prevented.
[0010]
It is preferable to use a reinforcing plate in which a conductor such as a metal foil is bonded to the front and back surfaces of the resin sheet. In this case, one of the conductors can be used as a conductive path for signal transmission. When a reinforcing plate having a structure in which a conductor is provided on each of the inside and front and back surfaces of the resin sheet is used, the piezoelectric element is attached to each of the front and back surfaces of the resin sheet, and is provided inside the resin sheet. The conductor can be used as a conductive path for signal transmission. If another conductive path is provided adjacent to the signal transmission path formed on the reinforcing plate, and the other conductive path is set to the ground potential, the signal transmission path formed on the reinforcing plate is shielded. (Shielded), and signal transmission can be performed more reliably.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where a piezoelectric actuator is used as an on / off switch or a changeover switch of a signal transmission circuit.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a
[0012]
The
[0013]
As shown in FIG. 1, when the
[0014]
As shown in FIG. 2, when a predetermined DC voltage is applied between the
[0015]
By bringing the
[0016]
Conventionally, the circuit was turned on / off by operating an on / off switch provided separately from the monomorph element according to the displacement of the monomorph element. However, by using the
[0017]
Next, components of the
[0018]
As the metal foils 14a and 14b, copper foil is preferably used, but aluminum foil or the like may be used. The thickness of the metal foils 14a and 14b can be about 10 to 100 μm, for example. A laminate sheet in which a copper foil is bonded to a liquid crystal polymer resin sheet is easily available as a so-called printed wiring board. Therefore, by using such a laminate sheet, production costs are reduced and productivity is improved. be able to.
[0019]
By using the reinforcing
[0020]
As the
[0021]
A resin adhesive is used for attaching the
[0022]
Next, another embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a mode in which the
[0023]
If the magnitude of the pressing force is made smaller than the generated force of the
[0024]
A predetermined pattern can be formed on the
[0025]
4B shows the
[0026]
Also in the
[0027]
The patterns of the
[0028]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a
[0029]
At the end of the
[0030]
The reinforcing
[0031]
The
[0032]
FIG. 6 shows a metal foil that has a through hole 36c in which the end portion of the
[0033]
In the state shown in FIG. 6, the
[0034]
When the
[0035]
FIG. 7 is an explanatory view showing the structure of a
[0036]
The reinforcing
[0037]
The through
[0038]
A
[0039]
In the
[0040]
Although the embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, it goes without saying that the shield wire formed in the
[0041]
Furthermore, although the case where the piezoelectric actuator was used as a piezoelectric actuator on / off switch has been described in the above embodiment, the piezoelectric actuator of the present invention can also be used as various sensors. For example, when the
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the piezoelectric actuator of the present invention, since the piezoelectric actuator itself functions as, for example, an on / off switch of a signal transmission circuit, an on / off operation is performed by a piezoelectric actuator that has been conventionally required. There is no need to provide a separate switch. In this way, the effect that the signal transmission circuit can be miniaturized can be obtained. Further, by using a laminated body in which a resin and a metal are laminated as the reinforcing plate, it is possible to improve the vibration damping performance when driving the piezoelectric actuator. That is, when the piezoelectric actuator is used as an on / off switch, chattering at the on / off contact is prevented, and the reliability of the on / off operation can be improved. Furthermore, by using a printed wiring board as the reinforcing plate, it is possible to provide a piezoelectric actuator that is inexpensive and excellent in reliability. The piezoelectric actuator of the present invention can also be used as a sensor, and a small sensor can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a monomorph element which is an embodiment of a piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a state where the monomorph element shown in FIG. 1 is driven.
3 is a cross-sectional view showing another arrangement of the monomorph element shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of the structure of a monomorph element which is another embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention, viewed from the back side of the reinforcing plate.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a bimorph element which is still another embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a bimorph element which is still another embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a reinforcing plate used in the bimorph element and a cross-sectional view showing the structure of the bimorph element using the reinforcing plate.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional monomorph element.
[Explanation of symbols]
Claims (7)
前記補強板の一部が、前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための電導路として用いられることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric actuator that affixes a plate-like piezoelectric element to a reinforcing plate and causes a bending displacement in the reinforcing plate by applying a predetermined voltage to the piezoelectric element,
A piezoelectric actuator wherein a portion of the reinforcing plate, characterized in that it is used as a conductive path for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element.
前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための電導路が前記補強板の一部に形成され、
前記補強板の屈曲状態を制御することによって、前記補強板に形成された電導路が、前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための回路を導通させ、もしくは当該回路を切断し、または当該回路の一部を前記圧電素子を駆動するための信号とは異なるさらに別の信号を伝達するための回路と導通させることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric actuator that affixes a plate-like piezoelectric element to a reinforcing plate and causes a bending displacement in the reinforcing plate by applying a predetermined voltage to the piezoelectric element,
The conductive path for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element is formed on a part of the reinforcing plate,
By controlling the flexion of the reinforcing plate, conductive path formed in the reinforcing plate, the to conduct circuit for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element, or the circuit cut or a piezoelectric actuator, characterized in that to conduct the circuit for transmitting a further signal different from the signal for a part to drive the piezoelectric elements of the circuit.
前記別の電導路を接地電位とすることで、前記補強板に形成された前記圧電素子を駆動するための信号とは異なる信号を伝達するための電導路がシールドされることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。Formed in said reinforcing plate, said another conductive path so as to be adjacent to a conductive path for transmitting a signal different from the signal for driving the piezoelectric elements are provided,
With ground potential said another conductive path, wherein, wherein a conductive path for transmitting different signals from the signal for driving the piezoelectric element formed on said reinforcing plate is shielded The piezoelectric actuator according to any one of claims 2 to 6.
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