JPH03112374A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH03112374A JPH03112374A JP1245150A JP24515089A JPH03112374A JP H03112374 A JPH03112374 A JP H03112374A JP 1245150 A JP1245150 A JP 1245150A JP 24515089 A JP24515089 A JP 24515089A JP H03112374 A JPH03112374 A JP H03112374A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- electrodes
- sections
- individual
- displacement
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- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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）
この発明は、例えば走査型トンネル顕微鏡あるいは三次
元形状測定器などの分野で精密に制御された微小変位を
つくりだすのに用いられる圧電アクチュエータの改良に
関する。
元形状測定器などの分野で精密に制御された微小変位を
つくりだすのに用いられる圧電アクチュエータの改良に
関する。
（従来の技術）
走査型トンネル顕微鏡の探針制御には第３図に示すよう
なチューブ型圧電アクチュエータが使用されている。こ
の圧電アクチュエータは薄肉の中空円筒型圧電素子１の
内周面に全面的に薄膜状の共通電極（図示省略）が形成
されているとともに、圧電素子１の外周面に円筒体の軸
方向に４分割された４枚の個別電極２ａ、 ２ｂ、２Ｃ
％ ２ｄが被覆形成されている。また、円筒型圧電素子
の上端面には作動プレート３が接合されており、その中
心に探針４が取り付けられている。
なチューブ型圧電アクチュエータが使用されている。こ
の圧電アクチュエータは薄肉の中空円筒型圧電素子１の
内周面に全面的に薄膜状の共通電極（図示省略）が形成
されているとともに、圧電素子１の外周面に円筒体の軸
方向に４分割された４枚の個別電極２ａ、 ２ｂ、２Ｃ
％ ２ｄが被覆形成されている。また、円筒型圧電素子
の上端面には作動プレート３が接合されており、その中
心に探針４が取り付けられている。
この構成において、圧電素子１の内周面の共通電極とあ
る個別電極２ａとの間にある極性の電圧を印加すると、
圧電素子１の個別電極２ａの形成部分は印加された電圧
の極性と大きさに応じて軸方向に所定量だけ伸びあるい
は縮む。４個の個別電極２ａ〜２ｄに全、て等しい極性
、大きさの電圧を印加すると、圧電素子１は全体的に均
一に伸び（あるいは縮み）、作動プレート３は上下方向
に平行に微小変位する。また例えば、個別電極２ａに正
電圧を印加し、これと対向する個別電極２Ｃに負電圧を
印加すると、個別電極２ａの部分が縮むとともに個別電
極２Ｃの部分が伸び、作動プレ−ト３は微小に傾斜する
。探針４はこの作動プレート３の上下変位や傾斜にとも
なって一体的に変位する。各個別電極２ａ〜２ｄに印加
する電圧を適宜に制御することにより、探針４の先端の
位置を三次元的に微小変位させることができる。
る個別電極２ａとの間にある極性の電圧を印加すると、
圧電素子１の個別電極２ａの形成部分は印加された電圧
の極性と大きさに応じて軸方向に所定量だけ伸びあるい
は縮む。４個の個別電極２ａ〜２ｄに全、て等しい極性
、大きさの電圧を印加すると、圧電素子１は全体的に均
一に伸び（あるいは縮み）、作動プレート３は上下方向
に平行に微小変位する。また例えば、個別電極２ａに正
電圧を印加し、これと対向する個別電極２Ｃに負電圧を
印加すると、個別電極２ａの部分が縮むとともに個別電
極２Ｃの部分が伸び、作動プレ−ト３は微小に傾斜する
。探針４はこの作動プレート３の上下変位や傾斜にとも
なって一体的に変位する。各個別電極２ａ〜２ｄに印加
する電圧を適宜に制御することにより、探針４の先端の
位置を三次元的に微小変位させることができる。
（発明が解決しようとする課題）
第３図に示した従来のチューブ型圧電アクチュエータに
おいては、各個別電極２ａ〜２ｄは当然ながら分割され
ているが、各電極が形成されている圧電素子１は連続し
た中空円筒体であるので、例えば個別電極２ａの部分を
伸ばし、そのとなりの個別電極２ｂの部分を縮めるよう
な電圧を印加した場合、電極２ａの部分の伸び変位と電
極２ｂの部分の縮み変位との境界部分でそれぞれの歪み
の干渉が生じることになり、このことが次のような問題
の原因になっていた。つまり、ある電極２ａに対する印
加電圧とその部分の歪みの特性が、その電極２ａの印加
電圧のみては決まらず、となり合う他の個別電極２ｂ、
２ｄに印加する電圧によって大きな影響を受けるように
なる。そのため探針４の精密な位置制御を行うのに非常
に複雑な演算処理が必要になる。その演算処理をある程
度簡単に済ませようとすると、直線的に制御できる探針
４の動作範囲が非常に狭くなる。
おいては、各個別電極２ａ〜２ｄは当然ながら分割され
ているが、各電極が形成されている圧電素子１は連続し
た中空円筒体であるので、例えば個別電極２ａの部分を
伸ばし、そのとなりの個別電極２ｂの部分を縮めるよう
な電圧を印加した場合、電極２ａの部分の伸び変位と電
極２ｂの部分の縮み変位との境界部分でそれぞれの歪み
の干渉が生じることになり、このことが次のような問題
の原因になっていた。つまり、ある電極２ａに対する印
加電圧とその部分の歪みの特性が、その電極２ａの印加
電圧のみては決まらず、となり合う他の個別電極２ｂ、
２ｄに印加する電圧によって大きな影響を受けるように
なる。そのため探針４の精密な位置制御を行うのに非常
に複雑な演算処理が必要になる。その演算処理をある程
度簡単に済ませようとすると、直線的に制御できる探針
４の動作範囲が非常に狭くなる。
この発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、三次元の微小変位の制御を簡単な演算
処理で精密に行うことができ、しかも精密制御が可能な
動作範囲を大きく取れるようにしたチューブ型圧電アク
チュエータを実現することにある。
で、その目的は、三次元の微小変位の制御を簡単な演算
処理で精密に行うことができ、しかも精密制御が可能な
動作範囲を大きく取れるようにしたチューブ型圧電アク
チュエータを実現することにある。
（課題を解決するための手段）
この発明に係る圧電アクチュエータは、薄肉の中空円筒
型圧電素子の内周面と外周面に薄膜状の電極を形成した
ものであって、内外周面の少なくとも一方に形成された
電極は円筒体の軸方向に分割された複数の個別電極から
なり、かつ、各個別電極の境界部分において前記圧電素
子に軸方向のスリットが形成されていることを特徴とす
るものである。
型圧電素子の内周面と外周面に薄膜状の電極を形成した
ものであって、内外周面の少なくとも一方に形成された
電極は円筒体の軸方向に分割された複数の個別電極から
なり、かつ、各個別電極の境界部分において前記圧電素
子に軸方向のスリットが形成されていることを特徴とす
るものである。
（作 用）
前記個別電極が分割されているのに対応して、中空円筒
型圧電素子も前記スリットによってほぼ分割されている
ので、各個別電極の形成部分の伸び縮みが他の部分と干
渉することが極めて少なくなる。
型圧電素子も前記スリットによってほぼ分割されている
ので、各個別電極の形成部分の伸び縮みが他の部分と干
渉することが極めて少なくなる。
（実施例）
第１図は本発明の第１実施例によるチューブ型圧電アク
チュエータを示すもので、１は中空円筒型圧電素子、２
ａ、２ｂ、２Ｃ１２ｄは圧電素子１の外周面に形成され
た個別電極、３は圧電素子１の上端面に接合された作動
プレート、４は作動プレート３の中心に立設された探針
である。なお図示していないが、圧電素子１の内周面に
は全体的に共通電極が形成されている。
チュエータを示すもので、１は中空円筒型圧電素子、２
ａ、２ｂ、２Ｃ１２ｄは圧電素子１の外周面に形成され
た個別電極、３は圧電素子１の上端面に接合された作動
プレート、４は作動プレート３の中心に立設された探針
である。なお図示していないが、圧電素子１の内周面に
は全体的に共通電極が形成されている。
個別電極２ａｓ ２ｂ、２ｃ、２ｄは圧電素子１の円筒
体の軸方向に４分割されている。この電極の分割に対応
し、各個別電極の境界部分において圧電素子１に軸方向
のスリット５を４本形成している。従って圧電素子１の
各個別電極形成部分は、圧電素子１の円筒体における上
端面近傍と下端面近傍でのみ一体的につながっている。
体の軸方向に４分割されている。この電極の分割に対応
し、各個別電極の境界部分において圧電素子１に軸方向
のスリット５を４本形成している。従って圧電素子１の
各個別電極形成部分は、圧電素子１の円筒体における上
端面近傍と下端面近傍でのみ一体的につながっている。
換言すると、圧電素子１は４本のスリット５によって４
つの部分にほぼ分割され、その各分割部分にそれぞれ２
ａ〜２ｄが形成されている。従って、ある個別電極部分
の変位（歪み）が隣りの個別電極部分に与える影響は極
めて少なくなり、従来のように隣り合う電極部分の変位
が両者の境界部分で干渉し合って最終的な変位を複雑な
ものにするという問題がなくなる。
つの部分にほぼ分割され、その各分割部分にそれぞれ２
ａ〜２ｄが形成されている。従って、ある個別電極部分
の変位（歪み）が隣りの個別電極部分に与える影響は極
めて少なくなり、従来のように隣り合う電極部分の変位
が両者の境界部分で干渉し合って最終的な変位を複雑な
ものにするという問題がなくなる。
第２図は本発明の第２実施例を示している。この例では
、各個別電極２ａ〜２ｄの境界部分に形成したスリット
５の上端および下端に連続するように短い円周方向スリ
ット５ａを形成している。
、各個別電極２ａ〜２ｄの境界部分に形成したスリット
５の上端および下端に連続するように短い円周方向スリ
ット５ａを形成している。
これによれば第１図の実施例より各個別電極部分の独立
性がさらに高くなり、相互干渉もさらに少なくなる。
性がさらに高くなり、相互干渉もさらに少なくなる。
なお、以上の実施例は走査型トンネル顕微鏡の探針制御
用の圧電アクチュエータであったが、もちろん本発明は
これに限定されるものではなく、三次元測定装置のプロ
ーブ制御用アクチュエータや傾斜ステージのアクチュエ
ータなどに本発明を上記と同様にして適用することがで
きる。
用の圧電アクチュエータであったが、もちろん本発明は
これに限定されるものではなく、三次元測定装置のプロ
ーブ制御用アクチュエータや傾斜ステージのアクチュエ
ータなどに本発明を上記と同様にして適用することがで
きる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、この発明の圧電アクチュエ
ータでは、中空円筒型圧電素子に軸方向のスリットを形
成して各個別電極に合わせて圧電素子それ自体もほぼ分
離したので、各個別電極部分の圧電変位が相互に干渉し
合うことが非常に少なくなり、各個別電極部分の印加電
圧と最終的な変位制御量との関係が単純化し、比較的簡
単な演算処理でもって広範囲にわたって精密な変位制御
を行えるようになる。
ータでは、中空円筒型圧電素子に軸方向のスリットを形
成して各個別電極に合わせて圧電素子それ自体もほぼ分
離したので、各個別電極部分の圧電変位が相互に干渉し
合うことが非常に少なくなり、各個別電極部分の印加電
圧と最終的な変位制御量との関係が単純化し、比較的簡
単な演算処理でもって広範囲にわたって精密な変位制御
を行えるようになる。
第１図および第２図は本発明の第１実施例および第２実
施例によるチューブ型圧電アクチュエータの斜視図、第
３図は従来の圧電アクチュエータの斜視図である。 １・・・・・・圧電素子 ２ ａ 、 ２ ｂ 、 ２ ｃ 、 ２ ｄ
−・・個別電極３・・・・・・作動プレート ４・・・・・・探 針 ５・・・・・・スリット ５ａ・・・円周方向スリ ト
施例によるチューブ型圧電アクチュエータの斜視図、第
３図は従来の圧電アクチュエータの斜視図である。 １・・・・・・圧電素子 ２ ａ 、 ２ ｂ 、 ２ ｃ 、 ２ ｄ
−・・個別電極３・・・・・・作動プレート ４・・・・・・探 針 ５・・・・・・スリット ５ａ・・・円周方向スリ ト
Claims (1)
- 薄肉の中空円筒型圧電素子の内周面と外周面に薄膜状
の電極を形成したものであって、内外周面の少なくとも
一方に形成された電極は円筒体の軸方向に分割された複
数の個別電極からなり、かつ、各個別電極の境界部分に
おいて前記圧電素子にスリットが形成されていることを
特徴とする圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245150A JPH03112374A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245150A JPH03112374A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112374A true JPH03112374A (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=17129366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1245150A Pending JPH03112374A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112374A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7795782B2 (en) * | 2004-08-13 | 2010-09-14 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Miniaturizable motor |
| WO2013054789A1 (ja) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | オリンパス株式会社 | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2013084780A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Olympus Corp | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2013179786A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Olympus Corp | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2014124213A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Olympus Corp | レーザ治療装置 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1245150A patent/JPH03112374A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7795782B2 (en) * | 2004-08-13 | 2010-09-14 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Miniaturizable motor |
| WO2013054789A1 (ja) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | オリンパス株式会社 | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2013084780A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Olympus Corp | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2013179786A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Olympus Corp | 圧電素子及び圧電アクチュエータ |
| JP2014124213A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Olympus Corp | レーザ治療装置 |
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