JP5584066B2 - 積層型圧電構造体 - Google Patents
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Description
(1)カバー部32,42に内部電極10,20と同一の形状の回り込みを行ってカバー部電極30,40を形成することとしたので、圧電層12,22間と同じ電界有効面積をカバー部32,42に付与する分極が可能である。カバー部32,42と圧電層12,22間の電界有効面積が等しい状態で圧電活性層となるため、連結体としたときの変位伝達損失を低減することができる。
(2)カバー部電極30,40は、分極後剥離する必要はなく、製造の工数軽減が可能であるのみならず、そのまま連結体の接続に用いることができ、外部電極50,60間同士の接続後、連結体の一体分極が可能となる。
(3)圧電層12,22とカバー部32,42の厚みが異なることにより、実効電界強度も異なり、圧電活性層となった両者の分極状態が異なる。しかし、圧電層12,22の厚みとカバー部32,42の厚みを規定することで、両者の分極状態の差(歪み差)を規定した設計が可能となる。
(4)カバー部32,42を圧電層12,22と同じ圧電活性層とすることで、カバー部32,42の歪が圧電層12,22に近づく。このため、変位時のクラック防止ないし低減を図ることができる。
(5)本発明のサンプルについて実験を行い、上述した従来技術(特許文献2)の積層型圧電体素子と比較したところ、次の表1に示すような結果が得られた。駆動電圧ON/OFFを1,000,000回行った後の製品100個当たりのクラック発生率について比較すると、従来技術では50個についてクラックが発生したのに対し、本発明では発生しなかった。また、カバー部を分極しない場合と比較して、相対変位量が1.25となり、変位も増大した。
(1)前記実施例に示した各部の形状・寸法,材料,圧電層の積層数,圧電素子の積層数などは、いずれも一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例を組み合わせることも任意である。例えば、圧電素子を複数積層した場合に、その上下両端もしくは上下どちらかの圧電素子の表面については、カバー電極構造を図5(A)のような形状とすることで、駆動電圧印加のための引き出し線を同一端面に設けることができる。
(3)カバー部電極を保護するための保護層を更に形成してもよい。保護層としては、柔軟性のある材料を用いるようにする。
(4)本発明の積層型圧電構造体の適用例としては、積層型の圧電アクチュエータが好適であるが、それ以外のものに適用することを妨げるものではない。
(5)前記実施例では、圧電層の積層数が偶数の圧電素子同士,もしくは奇数の圧電素子同士を、それぞれ積層したが、圧電層の積層数が偶数の圧電素子と奇数の圧電素子を積層するようにしてもよい。例えば、図3の圧電素子100Cの代わりに、図6の圧電素子300を積層するという具合である。
12,22:圧電層
20:内部電極
22:圧電層
30,30A,30B,40:カバー部電極
32,42:カバー部
34,44:絶縁層
40:カバー部電極
50,60:外部電極
60:外部電極
70:接着層
72:絶縁層
74:ブリッジ
100,100A〜100C:圧電素子
110:積層型圧電アクチュエータ
120,122:圧電素子
200:圧電素子
200A,200B,200C:圧電素子
230A,230B:カバー部電極
234:絶縁層
240A,240B:カバー部電極
244:絶縁層
250:バネ手段
252:スペーサ
300:圧電素子
330A,330B:カバー部電極
334,344:絶縁層
340A,340B:カバー部電極
400:圧電素子
430A,430B:カバー部電極
434,444:絶縁層
440A,440B:カバー部電極
Claims (1)
- 第1の部位に引き出された内部電極を有する第1の圧電層と、前記第1の部位と異なる第2の部位に引き出された内部電極を有する第2の圧電層とを、交互に複数積層するとともに、積層方向の両端部に、圧電層によるカバー部がそれぞれ形成されており、
前記第1の部位に引き出された内部電極のそれぞれに第1の極性の駆動電圧を印加する第1の外部電極と、前記第2の部位に引き出された内部電極のそれぞれに第2の極性の駆動電圧を印加する第2の外部電極とを備えた圧電素子を、多数重ねた積層型圧電構造体であって、
前記積層方向の一端側のカバー部の露出面に、第1のカバー部電極を形成し、前記積層方向の他端側のカバー部の露出面に、第2のカバー部電極を形成するとともに、
前記第1のカバー部電極が、前記カバー部の少なくとも中央付近を覆い、
該第1のカバー部電極を、カバー部を挟んで対向する内部電極と異なる極性の駆動電圧が印加される外部電極に接続し、
前記第2のカバー部電極を、カバー部を挟んで対向する内部電極と異なる極性の駆動電圧が印加される外部電極に接続し、
前記第1のカバー部電極と、対向する内部電極とによって、前記カバー部の少なくとも中央付近を分極して活性化するとともに、
前記内部電極よりも、前記カバー部電極の面積が小さい圧電素子の前記カバー部電極の周囲に絶縁層を形成し、
同一極性の駆動電圧が印加されるカバー部電極を接合するとともに、同一極性の駆動電圧が印加される外部電極が同一面となるように多数重ね、
同じ極性の外部電極同士は、コンタクトを確保するため、導電性ペーストを用いてブリッジを設けたことを特徴とする積層型圧電構造体。
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