JPH0258385A - 電歪アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、積層型の電歪アクチュエータの改良に関し、
特に焼結体周辺に変位しない部分に基づく変位量の低下
を抑制する構造を備えた電歪アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

第２図は、積層型の電歪アクチュエータの一例を示す、
電歪アクチュエータ１では、電歪材料よりなる焼結体２
の内部の電歪材料層を介して１ブみ方向に重なり合うよ
うに、複数の内部電極３〜１０が配置されている。この
複数の内部電極３〜１０は、交互に焼結体２の対向する
側面に引出されている。また、焼結体２の上面および下
面には、電極１１．１２が形成されており、該電極１１
、】２もまた、電歪材料層を介して、それぞれ、内部電
極３またはＩＯと対向するように配置されている。

電歪アクチュエータｌでは、電極１１．１２および内部
電極３〜ｌＯの引出されている２個の側面２ａ、２ｂに
、外部電極が付与され、この外部電極から電圧を印加す
ることにより焼結体２が変位される。

しかしながら、第２図の電歪アクチュエータ１では、焼
結体２の周辺部分の斜線のハンチングを付して示した領
域により、変位がクランプされるという問題があった。

すなわち、斜線のハンチングが付された領域は、電歪材
料層が、異なる電圧を印加される内部ｉｉｉにより挟ま
れていないため駆動されない、従って、この駆動されな
い領域により、中央側の駆動領域の変位が抑制されたり
、甚だしき場合には応力集中による破壊が生じたりする
という問題があった。

そこで、第３図に示すように、焼結体２の側面２ａ　　
２ｂに複数本の溝１３．１４を形成した構造が提案され
ている。ここでは、複数本の溝１３１４は、それぞれ、
焼結体２の内部電極３〜ｌＯが露出されている側面２ａ
、２ｂにおいて、内部電極と平行に、かつ露出している
内部電極３〜１０と接触しない位置に形成されている。

これは、側面２ａまたは２ｂ上で露出している内部電極
が形成されている部分を含むように溝１３または１４が
形成された場合、後に付与される外部電極と内部電極３
〜１０との間の電気的接続に不良が生じる恐れがあるか
らである。

第３図の構造では、溝１３．１４が形成されているので
、第２図において斜線のハツチングを付して示した駆動
されない領域が厚み方向に変位しやすくなり、従って、
駆動領域の変位をクランプする作用を効果的に抑制する
ことが可能とされている。

なお、複数本の満１３．１４は、（ａ）予めセラミック
グリーンンートを積層する工程において、焼結の際に飛
散し得る有機物ペースト等を満１３１４を形成する位置
に塗布しておき、焼結体２の焼結に際し該有機物を飛散
することにより形成する方法や、（ｂ）第２図に示した
焼結体２を得た後に、溝１３．１４をスライシング装置
等により機械的に形成する方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
（ａ）の有機物ペーストを塗布し、焼結体の焼成に際し
有機物を飛散させる方法では、有機物ペーストを別途用
意し、該有機物ペーストを印刷・乾燥させる工程等が加
わるため、製造工程が煩雑となり電歪アクチュエータの
コストが高くつく。

他方、（ｂ）のスライシング装置等により焼結体の溝を
機械的に形成する方法では、溝１３．１４の形成に際し
、側面に露出している内部ＴａＪ’ｊに至らないように
、正確な位置に形成する必要がある。従って、溝のカッ
ティングを、非常に高精度に行わなければならず、また
その前提として焼結体２に形成されている内部電極３〜
ＩＯのピンチ自体が高精度に保たれていなければならな
い、さもないと、必要な内部電極部分がカッティングに
際して削り取られるからである。

しかしながら、内部電極３〜ＩＯピンチをそのように高
精度に形成することや、得られた焼結体２の内部ｉｉ３
〜１０間に正確に溝１３．１４を形成することは非常に
困難である。また、露出している内部型８ｉ３〜１０に
接触しない溝１３，１４を形成することができたとして
も、量産に際して常に一定の位置に溝１３．１４を形成
することも非常に難しい、従って、変位特性にばらつき
が生しることを避は得なかった。

よって、本発明の目的は、比較的簡単な工程で製造する
ことができ、かつ変位特性のばらつきの少ない大変位置
の電歪アクチュエータを提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明は、電歪材料よりなる焼結体と、この焼結体内の
焼結体層を介して１ゾみ方向に重なり合うように配置さ
れた複数の内部電極とを備え、該複数の内部電極が交互
に焼結体の異なる側面に露出するように引出されている
電歪７クチユエータにおいて、焼結体の内部電極が引出
される側面において、内部電極の該側面に露出していな
い内部電極に至らない長さで複数の溝が、内部電極に交
差する方向に形成されていることを特数とするものであ
る。

〔作用］ 本発明では、複数本の溝を、内部電極の露出している側
面において内部電極と交差する方向に形成することによ
り、溝と交差している部分の両側の内部電極部分を側面
に露出させた状態を維持し、それによって該側面に付与
される外部電極と内部電極との電気的接続を確実なもの
とする。同時に、側面近傍の駆動されない領域を、該複
数本の溝により柔構造とすることにより、焼結体周辺部
分のクランプ作用を低減することを特徴とするものであ
る。

〔実施例の説明〕

第１図は、本発明の一実施例の電歪アクチュエータの斜
視図である。電歪アクチュエータ２１では、電歪材料よ
りなる焼結体２２内に、内部電極２３〜３０が電歪材料
層を介して厚み方向に重なり合うように配置されている
。複数の内部電極２３〜３０は交互に焼結体２２の対向
する側面２２ａ、２２ｂに引出されている。また、焼結
体２２の上面および下面には、電歪材料層を介して内部
型ｉ２３．３０と対向するように電極３１３２が付与さ
れている。

焼結体２２の対向する側面２２ａ、２２ｂには、図示し
ない外部電極が付与され、１亥外部電極により電極３１
．３２および内部電極２３〜３ｏが、それぞれ、相互に
電気的に接続される。

本実施例の特徴は、焼結体２２の対向する側面２２ａ、
２２ｂにおいて、内部電極２３〜３ｏの電極面と交差す
る方向に複数本の溝３３．３４が形成されていることに
ある。この複数本の満３３゜３４は、該溝３３または３
４が形成されている側面２２ａまたは２２ｂに露出して
いない内部電極２４．２６，２８．３０または２３．２
５．２７２９に至らない深さとされている。外部電極を
付与した場合に、外部電極と、露出されていない内部電
極との導通を防止するためである。

本実施例では、複数本の溝３３．３４が側面２２ａ、２
２ｂ上に形成されているので、第３図に示した従来例と
同様に駆動されない周辺領域による負荷を低減すること
ができる。従って、溝を形成していない第２図に示した
電歪アクチュエータに比べて、大きな変位量を得ること
ができる。

のみならず、本実施例では、溝３３．３４は、側面２２
ａ、　　２’ｌｂ上において内部電極２３〜３０と交差
する方向にさえ形成すればよいものであるため、溝３３
．３４の形成に際し高精度な位置決めや機械的加工を要
求されない、すなわち、第３図に示した従来例では、溝
１３．１４は内部電擾面と平行に、かつ露出している内
部電極と接触しないように形成する必要があったが、本
実施例＋１１３３．３４では、溝の形成されている部分
の両側では内部電極２３〜３０が側面２２ａ、２２ｂ上
に露出した状態に維持される。

従って、外部電極を付与した場合、露出している内部電
極と外部電極との電気的な接続は溝３３゜３４の形成に
かかわらず良好に保たれる。また、溝３３，３４は、内
部型Ｊｆｉ２３〜３０の交差する方向にさえ形成されれ
ばよく、等間隔で形成する必要もなく、複数本の溝３３
．３４を同じ幅で正確に形成する必要もない。よって、
比較的精度の良くない安価な切削装置を用いて、極めて
簡単に溝３３．３４を形成することができる。

なお、溝３３．３４は、図示のように平行に形成する必
要は必ずしもなく、溝同士が側面２２ａ２２ｂ上で交差
していてもよく、また溝の平面形状についても直線状に
形成する必要も必ずしもなく、任意であることを指摘し
ておく。

第１図実施例の製造に際しては、第４図に示すように複
数枚のセラミンクグリーンシート４１４２・・・を用、
意する。各セラミックグリーンシート４１．４２・・・
には、それぞれ、上記した内部電極２３〜３０を形成す
るため、並びに電極３１．３２を形成するために電極ペ
ースト４３．４４を塗布しておく、このような電極ペー
スト４３４４の塗布されたセラミックグリーンシート４
１，４２・・・を積層し厚み方向に圧着した後、焼成す
ることにより第５図に示す焼結体２２を得ることができ
る。なお、焼結体２２の上面および下面に形成された電
極３１．３２については、焼成後に、印刷・焼付けを行
うことにより、別途形成してもよい。

しかる後、上述した溝３３．３４を、グイシングツ−の
ような切削装置によって形成する。さらに、側面２２ａ
、２２ｂ上に外部電極を付与し、外部電極を用いて焼結
体を分極処理することにより電歪アクチュエータを得る
。

外部電極は、導電ペーストを塗布・焼付けしたり、ｙ、
着またはスパッタ等により形成することができる。この
外部電極は、溝３３．３４の内壁にも至るように形成さ
れるが、溝の内壁において内部電極２３〜３０と外部電
極との間に導通不良部分があったとしても、溝の両側部
分において側面に露出している内部電極部分と外部電極
とにより確実な電気的接続が得られる。

つぎに、具体的な実験結果につき説明する。

Ｑ、３２ＰｂＴｉ０３＋Ｄ、２３Ｐ　ｂＺｒｏｓ十ｏ、
４５Ｐｂ　（Ｎｉ＋／ｓ　Ｎｂｚ　ｙ、３）Ｏｘを主体
とし、これにバインダを加えた複数枚のセラミンクグリ
ーンシートを用意した。このセラミックグリーンシート
の表面に内部電極を形成するために電極ペーストを塗布
し、１１００ａ厚の複数枚のシートを得た。このシート
１００枚を積層し、圧着し所定の大きさに切断した後、
焼成し、上面が７Ｘ５ｍ、厚みが１０鴫の大きさの焼結
体を得た。

この焼結体に、内部電極と４５度の角度を成し、かつ幅
が５０μｍの複数本の満３３．３４を２００μｍピッチ
で形成した。しかる後、焼結体の側面に外部電極を付与
した。この外部電掩間に８０’Ｃ，３ｋＶ／ａｍ、３０
分の条件で直流電界を印加して分極処理を行った。

このようにして得られた電歪アクチュエータの変位量−
印加電圧の関係を第６図に示す。なお、比較のために、
複数本の溝が形成されていない第２図従来例に相当する
電歪アクチュエータを製作し、その特性を測定した。従
来例の変位量〜印加電圧特性についても、第６図に併せ
て示す。

第６図から明らかなように、本実施例によれば、従来例
に比べて、より大きな変位量の得られることがわかる。

なお、上述した実施例では、内部電極は焼結体の対向す
る側面に交互に引出されていたが、対向する側面ではな
く任意の２側面に交互に引出されている構造にも本発明
を適用することができる。

さらに、焼結体の形状についても、図示の実施例のよう
に直方体状のものに限らず、円板状のもの等任意のもの
に適用し得ることを指摘しておく。

ｒ発明の効果〕 本発明では、複数本の溝は、内部電極と交差する方向に
形成されてさえおればよく、内部電極のピンチと無関係
に形成することができる。従って、内部電極のピンチの
精度に関わらず、簡単に溝を形成することができ、また
溝の形成に際しての正確な位置決め工程を省略すること
ができる。従って、第３図に示した従来例の場合に比べ
て遥かに簡単な工程及び装置により、溝を形成すること
ができ、例えば多数の焼結体を治具にセントシた状態で
一度に溝を形成することさえ可能である。よって、を歪
アクチュエータのコストを飛躍的に低減することができ
る。

また、有機物を印刷し、焼成に際して飛散させる従来例
に比べても、有機質ペーストの塗布・印刷等の煩雑な工
程を必要としないため、より安価に変位量の大きな電歪
アクチュエータを得ることができる。のみならず、有機
質ペーストを塗布した従来例では、有機質ペーストの塗
布厚みや焼成時の飛散状況の違い等により安定な溝を形
成することが困難であったが、本発明では、焼結体を得
た後に溝が形成されるので、このような変位特性のばら
つきを効果的に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は従来の電
歪アクチュエータの一例を示す側面図、第３図は従来の
電歪アクチュエータの他の例を示す側面図、第４図は第
１図実施例を得るのに用いられるセラミックグリーンシ
ートおよびその上に形成された電極パターンを示す斜視
図、第５図は溝を形成する前の焼結体を示す斜視図、第
６図は実施例および従来例の変位量−印加電圧の関係を
示す図である。 図において、２１は電歪アクチュエータ、２２は焼結体
、２２ａ、２２ｂは側面、２３〜３０は内部電極、３３
．３４は溝を示す。 第５図 第３図 第６図 印ｎ［１ｅ／Ｅ（Ｖ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電歪材料よりなる焼結体と、 前記焼結体内の焼結体層を介して厚み方向に重なり合う
   ように配置された複数の内部電極とを備え、 前記複数の内部電極が、交互に焼結体の異なる側面に露
   出するように引出されている電歪アクチュエータにおい
   て、 前記焼結体の内部電極が引出されている側面には、前記
   内部電極のうち該側面に露出していない方の内部電極に
   至らない深さの複数の溝が前記内部電極と交差する方向
   に形成されていることを特徴とする電歪アクチュエータ
   。