JPH0394487A - 圧電アクチュエータ - 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、圧電効果を利用したアクチュエータに関し、
特に、分極処理された圧電セラミックスに電界を印加す
る電極の配置及び構造が改良されたものに関する． 〔従来の技術〕 一枚の圧電セラミックス板を用い、その両面にくし歯電
極を形威した圧電アクチュエー夕として、第２図に断面
図で示すものが公知である（特開平１−１４９８１号公
報）。

圧電アクチュエータ１では、圧電セラξツクス板２の上
面に電極３ａ，３ｂが所定間隔を隔てて形威され、圧電
セラミックス仮２の下面には前記電極３ａ，３ｂに対向
する位置に電極５ａ．５ｂが形威されている．電極３ａ
，３ｂにはターミナル部４ａ，４ｂが形戊されており、
電極５ａ，５ｂにはターミナル部６ａ，６ｂが形成され
ている。

この圧電アクチュエータ１を分極処理するには、ターミ
ナル部４ａ，６ａを一方の極性、例えばプラス側に、タ
ーミナル部４ｂ，６ｂを他方の極性、例えばマイナス側
に接続する．次いで直流電圧を各ターミナル部に印加す
ることにより、くし歯電極３ａ，３ｂ間、及びくし歯電
極５ａ，５ｂ間で分極されることになる。

このように分極された圧電アクチュエータ１を駆動する
には、くし歯電極３ａ，３ｂに分極時と同し極性の電圧
を印加し、くし歯電極５ａ，５ｂに分極時とは逆の電圧
を印加する。例えば、くし歯電極３ａ，＜Ｌ歯電極５ｂ
をプラス電位とし、くし歯電極３ｂ，＜Ｌ，歯電極５ａ
をマイナス電位とすると、圧電セラミンクス板２の上面
側は伸び、逆に下面側は収縮し、たわみ変形する縦効果
型の圧電アクチュエー夕として作動することになる。

〔発明が解決しようとする技術的課題］この圧電アクチ
ュエータ１では、一枚の圧電セラξソクス板２からなる
ため、大きな変位量を得ることが困難である。大きな変
位量を得ようとすれば、圧電セラミックス板２に印加さ
れる単位厚み当たりの電界強度を大きくすればよいが、
例えば圧電セラミンクス板２を薄くするのでは、この圧
電セラ主冫クス板２の強度が弱くなり、大きな荷重に耐
えられなくなるため、実用には役立たないものとなる．
また、電界強度を大きくすれば反電界が働き、減極現象
を引き起こすことになる。

本発明の目的は、上記の諸問題を解決し、大変位量の素
子を簡単に得ることが可能な積層型の圧電アクチュエー
夕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〕

本発明の圧電アクチュエー夕では、分極処理された複数
の圧電セラミックス層からなる積層体と、上記圧電セラ
ミックス層の間に介挿されており、かつ互いに間挿し合
うように配置された一対の第１のくし歯電極群と、 上記第１のくし歯電極群と圧電セラξツクス層を介して
重なり合うように配置され、かつ圧電セラミノクス層の
間に介挿された第２のくし歯電極群とを備え、 駆動時において、圧電セラミックス層の厚み方向に重な
り合う電極は同じ電位に、圧電セラミックス層の層方向
に隣合う電極は異なる電位に接続されることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の圧電アクチュエー夕によれば、一対の第１のく
し歯電極群と、一対の第２のくし歯電極群とを複数の圧
電セラミックス層を介して重なり合うように配置し、圧
電セラミックス層の厚み方向に重なり合う電極は同し電
位に、圧電セラミソクス層の層方向に隣合う電極は異な
る電位に接続して駆動することにより、圧電セラ烏ンク
ス層からなる積層体はその主面に平行な方向において大
きな変位が得られることになる。

〔実施例の説明〕

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例の圧電アクチ
ュエー夕を説明する。

第１図は、本実施例の圧電アクチュエー夕を得るのに用
いられる圧電材料よりなるセラミックグリーンシ一ト及
び電極形状を説明するための分解斜視図である。圧電材
料よりなるセラミノクグリーンシ一ト２１．２２上には
、それぞれ、一対のくし歯電極２３．２４及び２５．２
６を構成するために図示のハッチングで示す形状に電極
材が形威されている．電極の形戒方法としては、導電性
ペーストの印刷、金属の蒸着またはスパッタリング等の
公知の方法がある。

くし歯電極２３とくし歯電極２４とは、それぞれの複数
本の電極指２３ａ，２４ａが互いに間挿し合うように配
置されている。同様に、くし歯電極２５．２６において
も、それぞれの複数本の電極指２５ａ，２６ａが互いに
間挿し合うように配置されている。また、くし歯電極２
３とくし歯電極２５とが、並びにくし歯電極２４とくし
歯電極２６とが、それぞれ、積層した際にセラミックグ
リーンシ一ト２１を介して正確に重なり合う位置に形威
されている。

本実施例では、上述したような一対のくし歯電極が上面
に形威されたセラミックグリーンシ一トを適宜の枚数積
層し、最上部に導電ペーストが塗布されていないセラミ
ックグリーンシ一トを重ねて厚み方向に圧着することに
より積層体を得る。

得られた積層体を、第３図に上方部分を透かした状態で
略図的に示す。

次に、第３図の積層体２７を焼成することにより、第４
図に示す焼結体２８を得る．そして、焼結体２８の一方
の側面に外部電極２９を、他方の側面に外部電極３０を
めっき、蒸着またはスパッタリング等の公知の電極形或
方法により付与する。

従って、外部電極２９．３０には、それぞれ、各層のく
し歯電極の一方が電気的に接続されることになる． 分極に際しては、外部電極２９に十の電位、外部電極に
一の電位が印加される．これにより、例えば、くし歯電
極２３ａ，２４ａ間で分極され、その他のくし歯電極も
以下同様に分極される．駆動に際しては、外部電極２９
．３０から極性の異なる電位を印加する。すなわち、第
３図に示されているくし歯電極２５．２６を例にとると
、電極指２５ａに＋または一の電位が、くし歯電極２６
の電極指２６ａにーまたは十の電位が印加される。

第５図を参照して、本実施例のアクチュエータ全体の動
作を説明する．第５図において、ハッチングを付して示
す電極指２３ａ，２４ａは上から数えて第一層のくし歯
電極の電極指を示す．同様に、参照番号２５ａ，２６ａ
，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，
３７ａ，３８ａも、各層のくし歯電極の複数本の電極指
を示す。

今、セラミックグリーンシ一ト２ｌに由来する圧電セラ
ミック層４１を例にとると、該圧電セラミック層４ｌの
上面には、一対の第１のくし歯電極の電極指２３ａ，２
４ａが配置されており、下面側には、一対の第２のくし
歯電極の電極指２５ａ，２６ａが配置されている．従っ
て、電圧印加により、圧電セラミック層４１では、電極
指２３ａ，２５ａが対向されている領域と、電極指２４
ａ，２６ａが対向されている領域との間で、図示の横方
向に大きな変位が得られる． 同様に、他の圧電セラミック層４２〜４５においても圧
電セラよツク層４２〜４５の面内方向に大きな変位が得
られる． 従って、本実施例では、圧電アクチュエータ２１におい
て図面上横方向に大きな変位が得られ、該変位を利用し
た大変位量のアクチュエータを得ることかできる。

しかも、複数本の電極指の数を増大させるだけでより一
層大きな変位量を容易に実現し得る．さらに、第１図か
ら明らかなように、異なる電位に接続される電極指２５
ａ，２６ａが、異なる焼結体側面に引出されている。よ
って、焼結体側面における電極間のマイグレーションの
発生及び絶縁不良を効果的に防止することができる。

なお、上記実施例では、導電ペーストをくし歯電極形状
に印刷してくし歯電極を形威していたが、電極指部分の
みを導電ペーストを用いて構成してもよい。

例えば、第６図に示すように、複数本の電極指４６ａ，
４６ｂを導電ペーストを印刷して形威し、くし歯電極の
連結部を、前述した外部電極２９．３０で代用しても良
い． なお、上述した実施例では、複数の圧電セラミック層が
積層された積層型の圧電アクチュエー夕に適用した実施
例につき説明したが、本発明において圧電セラミックス
層の層数は任意である。

また、上述した実施例では、一対のくし歯電極が形威さ
れたセラミックグリーンシ一トを適宜の枚数積層し、最
上部に導電ペーストが塗布されていないセラミックグリ
ーンシ一トを重ねて厚み方向に圧着して得られた積層体
を焼威する例に基づいて説明したが、あらかじめ焼成し
た圧電セラミンクスの上面にくし歯電極を形威したもの
を用い、これを絶縁性の接着剤を介して適宜の枚数積層
圧着し、圧電セラミックス層の両面にくし歯電極が積層
方向に重なり合うように配置された積層体としてもよい
。

〔・発明の効果〕

以上のように、本発明では、複数の圧電セラミンクス層
を介して一対の第１のくし歯電極と第２のくし歯電極と
が重なり合うように配置されているので、該圧電セラミ
ックスの主面と平行な方向において大きく変位し得る圧
電アクチュエータを得ることができる．そして、第１，
第２のくし歯電極の互いに間挿し合う電極指の数を増加
させるだけで、より大きな変位量を実現することができ
るので、大変位量の圧電アクチュエー夕を極めて容易に
製造することが可能となる． また、互いに間挿し合う一対のくし歯電極を圧電セラξ
ツクス層を介して重なり合わせたものであるため、外部
との電気的な接続に際しては、同電位に接続されるくし
歯電極のみを圧電セラミックス層の積層体の同一側面に
引出すことができる。

よって、圧電セラミックスの側面における電極間マイグ
レーシッンや絶縁不良の発生のおそれが極めて少ない．
従って、良品率及び部品としての信頼性をも高めること
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圧電アクチュエー夕の製造
に用いられるセラミックグリーンシ一ト及びくし歯電極
形状を説明するための分解斜視図、第２図は従来の圧電
アクチュエー夕の断面図、第３図は本発明の一実施例の
圧電アクチュエータに用いられる積層体を説明するため
の上方部分を透視して示す斜視図、第４図は本発明の一
実施例の圧電アクチュエー夕の外観斜視図、第５図は本
発明の一実施例の圧電アクチュエー夕の電極の位置関係
を説明するための模式的断面図、第６図はくし歯電極を
構或するための電極指形状の他の例を説明するための斜
視図である．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　分極処理された複数の圧電セラミックス層からなる積
   層体と、 前記圧電セラミックス層の間に介挿されており、かつ互
   いに間挿し合うように配置された一対の第１のくし歯電
   極群と、 前記第１のくし歯電極群と圧電セラミックス層を介して
   重なり合うように配置され、かつ圧電セラミックス層の
   間に介挿された第２のくし歯電極群とを備え、 駆動時において、圧電セラミックス層の厚み方向に重な
   り合う電極は同じ電位に、圧電セラミックス層の層方向
   に隣合う電極は異なる電位に接続される、圧電アクチュ
   エータ。