JPH04340429A - 圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
圧電素子及びその製造方法Info
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- JPH04340429A JPH04340429A JP3141029A JP14102991A JPH04340429A JP H04340429 A JPH04340429 A JP H04340429A JP 3141029 A JP3141029 A JP 3141029A JP 14102991 A JP14102991 A JP 14102991A JP H04340429 A JPH04340429 A JP H04340429A
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば圧力センサ等に
用いて好適な圧電素子に関する。
用いて好適な圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エンジンの燃焼圧等の圧力を検
出する圧力センサは、ケーシングと、該ケーシングの先
端側に設けられ、外部の圧力によって変位するダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムの変位を受承して検出信号を出
力する圧力検出素子等とから構成され、該圧力検出素子
としては、外部から加えられた応力に応じて電荷（電圧
信号）を出力する圧電素子が多用されている。
出する圧力センサは、ケーシングと、該ケーシングの先
端側に設けられ、外部の圧力によって変位するダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムの変位を受承して検出信号を出
力する圧力検出素子等とから構成され、該圧力検出素子
としては、外部から加えられた応力に応じて電荷（電圧
信号）を出力する圧電素子が多用されている。
【０００３】そこで、この種の従来技術による圧電素子
を図１２に基づいて説明する。
を図１２に基づいて説明する。
【０００４】図において、１は圧電素子を示し、該圧電
素子１はチタン酸鉛等の圧電材料から形成された素子本
体２と、該素子本体２の上面に形成された上側電極３と
、該上側電極３と対向して素子本体２の下面に形成され
た下側電極４とから構成され、該各電極３，４によって
軸線Ｏ−Ｏと平行な信号軸Ｖが形成されている。また、
該圧電素子１は、製造時に各電極３，４を介して高電界
が加えられ、素子本体２内の結晶の自発分極の向きが軸
線Ｏ−Ｏ方向に揃えられることにより、該軸線Ｏ−Ｏと
平行に分極軸Ｐが形成され、該分極軸Ｐと信号軸Ｖとが
平行になった所謂ｄ３３型の圧電素子１として構成され
ている。
素子１はチタン酸鉛等の圧電材料から形成された素子本
体２と、該素子本体２の上面に形成された上側電極３と
、該上側電極３と対向して素子本体２の下面に形成され
た下側電極４とから構成され、該各電極３，４によって
軸線Ｏ−Ｏと平行な信号軸Ｖが形成されている。また、
該圧電素子１は、製造時に各電極３，４を介して高電界
が加えられ、素子本体２内の結晶の自発分極の向きが軸
線Ｏ−Ｏ方向に揃えられることにより、該軸線Ｏ−Ｏと
平行に分極軸Ｐが形成され、該分極軸Ｐと信号軸Ｖとが
平行になった所謂ｄ３３型の圧電素子１として構成され
ている。
【０００５】従来技術によるｄ３３型の圧電素子１は上
述の如き構成を有するもので、ダイヤフラムの変位を受
承するようにしてケーシング（いずれも図示せず）内に
取付けられる。そして、該圧電素子１は、図１２に示す
如くダイヤフラムの変位による応力Ｆが分極軸Ｐに平行
に加わると、素子本体２の内部に歪みが生じて分極軸Ｐ
の方向に電荷が発生し、この電荷を応力Ｆに応じた検出
信号（電圧信号）として各電極３，４から信号軸Ｖの方
向に出力する。
述の如き構成を有するもので、ダイヤフラムの変位を受
承するようにしてケーシング（いずれも図示せず）内に
取付けられる。そして、該圧電素子１は、図１２に示す
如くダイヤフラムの変位による応力Ｆが分極軸Ｐに平行
に加わると、素子本体２の内部に歪みが生じて分極軸Ｐ
の方向に電荷が発生し、この電荷を応力Ｆに応じた検出
信号（電圧信号）として各電極３，４から信号軸Ｖの方
向に出力する。
【０００６】次に、他の従来技術による圧電素子を図１
３に基づいて説明する。
３に基づいて説明する。
【０００７】図中、１１はｄ１５型の圧電素子を示し、
該圧電素子１１はチタン酸鉛等の圧電材料から形成され
た素子本体１２と、該素子本体１２の上面に形成された
上側電極１３と、該上側電極１３と対向して素子本体１
２の下面に形成された下側電極１４とから構成され、該
各電極１３，１４によって軸線Ｏ１−Ｏ１ と平行な信
号軸Ｖ１ が形成されている。また、該圧電素子１１は
、製造時に両側面に設けられた仮電極（図示せず）を介
して高電界が加えられ、素子本体１２内の結晶の自発分
極の向きが、軸線Ｏ１ −Ｏ１ と直交する方向に揃え
られることにより、該軸線Ｏ１ −Ｏ１ と直交する分
極軸Ｐ１ が形成され、該分極軸Ｐ１ と信号軸Ｖ１
とが直交した所謂ｄ１５型素子として構成されている。
該圧電素子１１はチタン酸鉛等の圧電材料から形成され
た素子本体１２と、該素子本体１２の上面に形成された
上側電極１３と、該上側電極１３と対向して素子本体１
２の下面に形成された下側電極１４とから構成され、該
各電極１３，１４によって軸線Ｏ１−Ｏ１ と平行な信
号軸Ｖ１ が形成されている。また、該圧電素子１１は
、製造時に両側面に設けられた仮電極（図示せず）を介
して高電界が加えられ、素子本体１２内の結晶の自発分
極の向きが、軸線Ｏ１ −Ｏ１ と直交する方向に揃え
られることにより、該軸線Ｏ１ −Ｏ１ と直交する分
極軸Ｐ１ が形成され、該分極軸Ｐ１ と信号軸Ｖ１
とが直交した所謂ｄ１５型素子として構成されている。
【０００８】他の従来技術によるｄ１５型の圧電素子１
１は上述の如き構成を有するもので、図１３に示す如く
、分極軸Ｐ１ と平行に応力Ｆが加わると、素子本体１
２の内部に歪みが生じて分極軸Ｐ１ の方向に電荷が発
生し、この電荷を検出信号として各電極１３，１４から
信号軸Ｖ１ の方向に出力する。
１は上述の如き構成を有するもので、図１３に示す如く
、分極軸Ｐ１ と平行に応力Ｆが加わると、素子本体１
２の内部に歪みが生じて分極軸Ｐ１ の方向に電荷が発
生し、この電荷を検出信号として各電極１３，１４から
信号軸Ｖ１ の方向に出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるｄ３３型の圧電素子１は、分極軸Ｐと信号
軸Ｖとが同方向に（平行に）形成されているから、圧電
素子１の温度変化に伴って分極軸Ｐの方向に生じるパイ
ロ電気が検出信号に重畳され易い。このため、温度変化
の激しい環境下では、圧力（応力Ｆ）の検出精度が大幅
に低下するばかりか、電子回路等によって圧電素子１か
らの検出信号を温度補正しなくてはならず、センサ全体
が複雑化、大型化してコストが増大するという問題があ
る。
来技術によるｄ３３型の圧電素子１は、分極軸Ｐと信号
軸Ｖとが同方向に（平行に）形成されているから、圧電
素子１の温度変化に伴って分極軸Ｐの方向に生じるパイ
ロ電気が検出信号に重畳され易い。このため、温度変化
の激しい環境下では、圧力（応力Ｆ）の検出精度が大幅
に低下するばかりか、電子回路等によって圧電素子１か
らの検出信号を温度補正しなくてはならず、センサ全体
が複雑化、大型化してコストが増大するという問題があ
る。
【００１０】また、上述した他の従来技術によるｄ１５
型の圧電素子１１では、分極軸Ｐ１ と信号軸Ｖ１ と
が直交するように形成されているから、パイロ電気が検
出信号に重畳されるのを防止することができる。しかし
、素子本体１２内の結晶は配向していないから、分極の
向きが不均一で素子本体１２の静電容量が小さく、検出
感度が低い上に、水平方向（分極軸Ｐ１ の方向）に応
力Ｆを作用させなくてはならないから、応力伝達構造が
複雑化してセンサ全体が大型化し、組立て作業の作業効
率が低下するという問題がある。
型の圧電素子１１では、分極軸Ｐ１ と信号軸Ｖ１ と
が直交するように形成されているから、パイロ電気が検
出信号に重畳されるのを防止することができる。しかし
、素子本体１２内の結晶は配向していないから、分極の
向きが不均一で素子本体１２の静電容量が小さく、検出
感度が低い上に、水平方向（分極軸Ｐ１ の方向）に応
力Ｆを作用させなくてはならないから、応力伝達構造が
複雑化してセンサ全体が大型化し、組立て作業の作業効
率が低下するという問題がある。
【００１１】本発明は上述した従来技術による問題に鑑
みなされたもので、温度依存性の低い安定した検出信号
を出力でき、検出感度を向上できるようにした圧電素子
を提供するものである。
みなされたもので、温度依存性の低い安定した検出信号
を出力でき、検出感度を向上できるようにした圧電素子
を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する構成は、軸線に対して所定角
度斜めに傾いた結晶配向を有する素子本体と、該素子本
体の結晶配向の方向に位置し、かつ前記軸線に対して直
交する方向に設けられた分極軸と、該分極軸で発生した
電荷を導出すべく、前記軸線方向の両端に位置して前記
素子本体に設けられた一対の電極とからなる。
ために、本発明が採用する構成は、軸線に対して所定角
度斜めに傾いた結晶配向を有する素子本体と、該素子本
体の結晶配向の方向に位置し、かつ前記軸線に対して直
交する方向に設けられた分極軸と、該分極軸で発生した
電荷を導出すべく、前記軸線方向の両端に位置して前記
素子本体に設けられた一対の電極とからなる。
【００１３】また、本発明方法が採用する構成は、圧電
材料を昇温しつつ加圧して水平方向に結晶配向させた圧
電体ブロックを生成させる圧電体ブロック生成工程と、
該圧電体ブロック生成工程で生成された圧電体ブロック
をその結晶配向が軸線に対して所定角度斜めに傾くよう
に裁断し、素子本体を形成する裁断工程と、該裁断工程
で裁断した素子本体に電界を加えることにより、軸線に
対して直交する分極軸を形成する分極軸形成工程と、該
分極軸形成工程で分極軸が形成された素子本体の軸線方
向両端側にそれぞれ電極を取付けて圧電素子とする電極
取付け工程とからなる。
材料を昇温しつつ加圧して水平方向に結晶配向させた圧
電体ブロックを生成させる圧電体ブロック生成工程と、
該圧電体ブロック生成工程で生成された圧電体ブロック
をその結晶配向が軸線に対して所定角度斜めに傾くよう
に裁断し、素子本体を形成する裁断工程と、該裁断工程
で裁断した素子本体に電界を加えることにより、軸線に
対して直交する分極軸を形成する分極軸形成工程と、該
分極軸形成工程で分極軸が形成された素子本体の軸線方
向両端側にそれぞれ電極を取付けて圧電素子とする電極
取付け工程とからなる。
【００１４】
【作用】本発明によれば、圧電素子の軸線方向に応力が
加えられると、素子本体の結晶界面にすべりが生じ、こ
のすべりによって前記応力は分極軸に伝達される。そし
て、該分極軸にこの応力に応じた電荷が発生し、この電
荷は各電極を介して導出される。
加えられると、素子本体の結晶界面にすべりが生じ、こ
のすべりによって前記応力は分極軸に伝達される。そし
て、該分極軸にこの応力に応じた電荷が発生し、この電
荷は各電極を介して導出される。
【００１５】また、本発明方法によれば、水平方向に結
晶配向した圧電体ブロックを形成し、この圧電体ブロッ
クを、その結晶配向が軸線に対して所定角度斜めに傾く
ように裁断して素子本体を形成できる。そして、この素
子本体に軸線に対して直交する分極軸を形成し、軸線方
向両端側にそれぞれ電極を取付けて圧電素子を形成でき
る。
晶配向した圧電体ブロックを形成し、この圧電体ブロッ
クを、その結晶配向が軸線に対して所定角度斜めに傾く
ように裁断して素子本体を形成できる。そして、この素
子本体に軸線に対して直交する分極軸を形成し、軸線方
向両端側にそれぞれ電極を取付けて圧電素子を形成でき
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１１に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１７】図において、２１は本実施例による圧電素
子を示し、該圧電素子２１は後述する分極軸Ｐ２ と信
号軸Ｖ２ とによってｄ１５型の素子として形成されて
いる。 ２２は該圧電素子２１の本体を構成する素子本体を示し
、該素子本体２２はチタン酸鉛等の圧電材料から方形状
に形成され、その配向した平板状の結晶２２Ａ，２２Ａ
，…の向き（結晶配向の向き）は、素子本体２２の軸線
Ｏ２ −Ｏ２ に対して例えば３０〜６０度程度の所定
角度αをもって斜めに傾いている。また、該素子本体２
２には、結晶配向の方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ
２ に対して直交する方向に分極軸Ｐ２ が設けられて
いる。
子を示し、該圧電素子２１は後述する分極軸Ｐ２ と信
号軸Ｖ２ とによってｄ１５型の素子として形成されて
いる。 ２２は該圧電素子２１の本体を構成する素子本体を示し
、該素子本体２２はチタン酸鉛等の圧電材料から方形状
に形成され、その配向した平板状の結晶２２Ａ，２２Ａ
，…の向き（結晶配向の向き）は、素子本体２２の軸線
Ｏ２ −Ｏ２ に対して例えば３０〜６０度程度の所定
角度αをもって斜めに傾いている。また、該素子本体２
２には、結晶配向の方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ
２ に対して直交する方向に分極軸Ｐ２ が設けられて
いる。
【００１８】２３，２４は軸線Ｏ２ −Ｏ２ 方向の両
端側に位置して、素子本体２２の上面，下面にそれぞれ
取付けられた上側電極，下側電極を示し、該各電極２３
，２４によって軸線Ｏ２ −Ｏ２ と平行な信号軸Ｖ２
が形成されている。そして、該各電極２３，２４は、
素子本体２２内で分極軸Ｐ２ の方向に発生した電荷を
電圧信号として導出するものである。
端側に位置して、素子本体２２の上面，下面にそれぞれ
取付けられた上側電極，下側電極を示し、該各電極２３
，２４によって軸線Ｏ２ −Ｏ２ と平行な信号軸Ｖ２
が形成されている。そして、該各電極２３，２４は、
素子本体２２内で分極軸Ｐ２ の方向に発生した電荷を
電圧信号として導出するものである。
【００１９】本実施例による圧電素子２１は上述の如き
構成を有するもので、素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２
と平行に応力Ｆが加わると、この応力Ｆによって各結
晶２２Ａの結晶界面に「すべり」が生じ、該各結晶２２
Ａのすべりによって分極軸Ｐ２ の方向に応力Ｆの一部
が作用する。これにより、素子本体２２の各結晶２２Ａ
内部に歪みが生じて分極軸Ｐ２ の方向に電荷が発生し
、この電荷は応力Ｆに対応した検出信号として各電極２
３，２４から導出される。
構成を有するもので、素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２
と平行に応力Ｆが加わると、この応力Ｆによって各結
晶２２Ａの結晶界面に「すべり」が生じ、該各結晶２２
Ａのすべりによって分極軸Ｐ２ の方向に応力Ｆの一部
が作用する。これにより、素子本体２２の各結晶２２Ａ
内部に歪みが生じて分極軸Ｐ２ の方向に電荷が発生し
、この電荷は応力Ｆに対応した検出信号として各電極２
３，２４から導出される。
【００２０】次に、前記圧電素子２１の製造方法につい
て図２ないし図１１を参照しつつ説明する。
て図２ないし図１１を参照しつつ説明する。
【００２１】まず、図２ないし図６は圧電体ブロック生
成工程を示している。
成工程を示している。
【００２２】２５は後述の圧電体ブロック３０の生成に
用いるホットプレス装置を示し、該ホットプレス装置２
５は、図２に示す如く分割可能な有底角筒状の型枠２６
と、該型枠２６に摺動可能に設けられた加圧ロッド２７
とから大略構成され、該型枠２６には図示しないヒータ
が設けられている。
用いるホットプレス装置を示し、該ホットプレス装置２
５は、図２に示す如く分割可能な有底角筒状の型枠２６
と、該型枠２６に摺動可能に設けられた加圧ロッド２７
とから大略構成され、該型枠２６には図示しないヒータ
が設けられている。
【００２３】そして、図３に示す如く、型枠２６内にパ
ウダ２８を充填し、該パウダ２８内にチタン酸鉛等から
方形に形成された圧電材料２９を埋設して、該圧電材料
２９をヒータにより昇温すると、図４に示す如く圧電材
料２９内の種結晶２９Ａ，２９Ａ，…の一部が板状結晶
２９Ｂ，２９Ｂ，…に成長する。
ウダ２８を充填し、該パウダ２８内にチタン酸鉛等から
方形に形成された圧電材料２９を埋設して、該圧電材料
２９をヒータにより昇温すると、図４に示す如く圧電材
料２９内の種結晶２９Ａ，２９Ａ，…の一部が板状結晶
２９Ｂ，２９Ｂ，…に成長する。
【００２４】次に、図５に示す如く、加圧ロッド２７に
より圧電材料２９を上側から押付けて加圧すると、この
加圧によって圧電材料２９内の各板状結晶２９Ｂの向き
が水平方向に揃い、この水平方向に配向した各板状結晶
２９Ｂが徐々に成長することにより、圧電材料２９は、
図６に示す如く水平方向に結晶配向した圧電体ブロック
３０として生成され、型枠２６の外部に取出される。
より圧電材料２９を上側から押付けて加圧すると、この
加圧によって圧電材料２９内の各板状結晶２９Ｂの向き
が水平方向に揃い、この水平方向に配向した各板状結晶
２９Ｂが徐々に成長することにより、圧電材料２９は、
図６に示す如く水平方向に結晶配向した圧電体ブロック
３０として生成され、型枠２６の外部に取出される。
【００２５】そして、図７に示す裁断工程では、前記圧
電体ブロック生成工程で生成された圧電体ブロック３０
を、その結晶配向が素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２
に対して例えば３０〜６０度程度の所定角度αとなるよ
うに斜めに裁断し、図８に示す如く複数の素子本体２２
，２２，…に形成する。
電体ブロック生成工程で生成された圧電体ブロック３０
を、その結晶配向が素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２
に対して例えば３０〜６０度程度の所定角度αとなるよ
うに斜めに裁断し、図８に示す如く複数の素子本体２２
，２２，…に形成する。
【００２６】次に、図９に示す分極軸形成工程では、裁
断工程で裁断された素子本体２２の両側面に仮電極３１
，３２を設け、該各仮電極３１，３２を介して素子本体
２２に水平方向から高電界を加えることにより、素子本
体２２の結晶配向の方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ
２ と直交する分極軸Ｐ２ を形成する。
断工程で裁断された素子本体２２の両側面に仮電極３１
，３２を設け、該各仮電極３１，３２を介して素子本体
２２に水平方向から高電界を加えることにより、素子本
体２２の結晶配向の方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ
２ と直交する分極軸Ｐ２ を形成する。
【００２７】そして、図１０に示す如く、前記分極軸形
成工程で分極軸Ｐ２ が形成された素子本体２２から各
仮電極３１，３２を取除いた後、図１１に示す電極取付
け工程では、素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２ 方向両
端側に、それぞれ上側電極２３，下側電極２４を取付け
て信号軸Ｖ２ を軸線Ｏ２ −Ｏ２ と平行に形成する
ことにより、信号軸Ｖ２ と分極軸Ｐ２ とが直交した
ｄ１５型の圧電素子２１を形成する。
成工程で分極軸Ｐ２ が形成された素子本体２２から各
仮電極３１，３２を取除いた後、図１１に示す電極取付
け工程では、素子本体２２の軸線Ｏ２ −Ｏ２ 方向両
端側に、それぞれ上側電極２３，下側電極２４を取付け
て信号軸Ｖ２ を軸線Ｏ２ −Ｏ２ と平行に形成する
ことにより、信号軸Ｖ２ と分極軸Ｐ２ とが直交した
ｄ１５型の圧電素子２１を形成する。
【００２８】かくして、本実施例によれば、軸線Ｏ２
−Ｏ２ に対して所定角度αだけ斜めに傾いた結晶配向
を有する素子本体２２と、該素子本体２２の結晶配向の
方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ２ に対して直交し
て設けられた分極軸Ｐ２ と、軸線Ｏ２−Ｏ２ 方向の
両端に位置して素子本体２２に設けられた各電極２３，
２４とからなるｄ１５型の圧電素子２１を形成すること
ができる。
−Ｏ２ に対して所定角度αだけ斜めに傾いた結晶配向
を有する素子本体２２と、該素子本体２２の結晶配向の
方向に位置し、かつ軸線Ｏ２ −Ｏ２ に対して直交し
て設けられた分極軸Ｐ２ と、軸線Ｏ２−Ｏ２ 方向の
両端に位置して素子本体２２に設けられた各電極２３，
２４とからなるｄ１５型の圧電素子２１を形成すること
ができる。
【００２９】従って、軸線Ｏ２ −Ｏ２ と平行な方向
から加えられた応力Ｆの一部を、各結晶２２Ａの結晶界
面に生じる「すべり」によって分極軸Ｐ２ の方向に効
果的に作用させることができ、分極軸Ｐ２ の方向に発
生した電荷を各電極２３，２４から信号軸Ｖ２ の方向
に導出できるから、圧電素子２１が温度変化して分極軸
Ｐ２ の方向にパイロ電気が生じた場合でも、このパイ
ロ電気が検出信号に重畳されるのを効果的に防止でき、
温度依存性の低い検出信号を出力できる。
から加えられた応力Ｆの一部を、各結晶２２Ａの結晶界
面に生じる「すべり」によって分極軸Ｐ２ の方向に効
果的に作用させることができ、分極軸Ｐ２ の方向に発
生した電荷を各電極２３，２４から信号軸Ｖ２ の方向
に導出できるから、圧電素子２１が温度変化して分極軸
Ｐ２ の方向にパイロ電気が生じた場合でも、このパイ
ロ電気が検出信号に重畳されるのを効果的に防止でき、
温度依存性の低い検出信号を出力できる。
【００３０】また、素子本体２２の各結晶２２Ａは配向
しているから、各結晶２２Ａの分極を均一化して素子本
体２２の静電容量を大きくすることができ、圧電素子２
１の検出感度を従来技術によるｄ１５型の圧電素子１１
に比較して大幅に向上することができる。さらに、従来
技術で述べた如く温度センサや補正用の電子回路等を不
要にでき、素子本体２２への応力伝達構造を簡素化する
ことができるから、圧力センサの小型化、コストの低減
を図ることができる。
しているから、各結晶２２Ａの分極を均一化して素子本
体２２の静電容量を大きくすることができ、圧電素子２
１の検出感度を従来技術によるｄ１５型の圧電素子１１
に比較して大幅に向上することができる。さらに、従来
技術で述べた如く温度センサや補正用の電子回路等を不
要にでき、素子本体２２への応力伝達構造を簡素化する
ことができるから、圧力センサの小型化、コストの低減
を図ることができる。
【００３１】なお、前記実施例では、素子本体２２の結
晶配向は軸線Ｏ２ −Ｏ２ に対して例えば３０〜６０
度程度の所定角度αをもって斜めに傾くものとして述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えば所定角度αを１０
度以上３０度未満、あるいは６０度以上８０度未満に設
定してもよく、あくまでも所定角度αは、軸線Ｏ２ −
Ｏ２と平行に加えられた応力Ｆを各結晶２２Ａのすべり
によって分極軸Ｐ２ に作用させることができる角度で
あればよい。
晶配向は軸線Ｏ２ −Ｏ２ に対して例えば３０〜６０
度程度の所定角度αをもって斜めに傾くものとして述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えば所定角度αを１０
度以上３０度未満、あるいは６０度以上８０度未満に設
定してもよく、あくまでも所定角度αは、軸線Ｏ２ −
Ｏ２と平行に加えられた応力Ｆを各結晶２２Ａのすべり
によって分極軸Ｐ２ に作用させることができる角度で
あればよい。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、軸
線に対して所定角度斜めに傾いた結晶配向を有する素子
本体と、該素子本体の結晶配向の方向に位置し、かつ前
記軸線に対して直交する方向に設けられた分極軸と、該
分極軸で発生した電荷を導出すべく、前記軸線方向の両
端に位置して前記素子本体に設けられた一対の電極とか
らなる圧電素子を形成することができる。この結果、軸
線と平行な方向から加えられた応力を、各結晶の結晶界
面に生じる「すべり」によって分極軸の方向に効果的に
作用させることができ、分極軸の方向に発生した電荷を
各電極から導出できるから、圧電素子が温度変化して分
極軸の方向にパイロ電気が生じた場合でも、このパイロ
電気が各電極から導出される検出信号に重畳されるのを
効果的に防止でき、温度依存性の低い検出信号を長期に
亘って出力できる。
線に対して所定角度斜めに傾いた結晶配向を有する素子
本体と、該素子本体の結晶配向の方向に位置し、かつ前
記軸線に対して直交する方向に設けられた分極軸と、該
分極軸で発生した電荷を導出すべく、前記軸線方向の両
端に位置して前記素子本体に設けられた一対の電極とか
らなる圧電素子を形成することができる。この結果、軸
線と平行な方向から加えられた応力を、各結晶の結晶界
面に生じる「すべり」によって分極軸の方向に効果的に
作用させることができ、分極軸の方向に発生した電荷を
各電極から導出できるから、圧電素子が温度変化して分
極軸の方向にパイロ電気が生じた場合でも、このパイロ
電気が各電極から導出される検出信号に重畳されるのを
効果的に防止でき、温度依存性の低い検出信号を長期に
亘って出力できる。
【００３３】また、素子本体の各結晶は配向しているか
ら、分極を均一化して素子本体の静電容量を大きくでき
、圧電素子の検出感度を向上できる上に、補正用の電子
回路等を不要にして、素子本体への応力伝達構造を簡素
化することができ、例えば圧力センサとして用いた場合
には、当該センサの小型化、コストの低減を図ることが
できる。
ら、分極を均一化して素子本体の静電容量を大きくでき
、圧電素子の検出感度を向上できる上に、補正用の電子
回路等を不要にして、素子本体への応力伝達構造を簡素
化することができ、例えば圧力センサとして用いた場合
には、当該センサの小型化、コストの低減を図ることが
できる。
【図１】本発明の実施例による圧電素子の縦断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の製造方法に用いるホットプレス装置の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】ホットプレス装置の型枠に圧電材料を収容した
状態を示す図２と同様の断面図である。
状態を示す図２と同様の断面図である。
【図４】図３中の圧電材料を昇温した状態を示す縦断面
図である。
図である。
【図５】図４中の圧電材料を加圧した状態を示す縦断面
図である。
図である。
【図６】図５中の圧電材料が結晶配向して圧電体ブロッ
クが形成された状態を示す縦断面図である。
クが形成された状態を示す縦断面図である。
【図７】図６中の圧電体ブロックを裁断して素子本体を
形成した状態を示す縦断面図である。
形成した状態を示す縦断面図である。
【図８】図７中の素子本体を拡大して示す縦断面図であ
る。
る。
【図９】図８中の素子本体に仮電極を設けた状態を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図１０】図９中の仮電極を取除いた状態を示す縦断面
図である。
図である。
【図１１】図１０中の素子本体に電極を取付けて圧電素
子を形成した状態を示す縦断面図である。
子を形成した状態を示す縦断面図である。
【図１２】従来技術によるｄ３３型の圧電素子を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図１３】他の従来技術によるｄ１５型の圧電素子を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
２１ 圧電素子
２２ 素子本体
２３ 上側電極
２４ 下側電極
２９ 圧電材料
３０ 圧電体ブロック
Ｐ２ 分極軸
Claims (2)
- 【請求項１】 軸線に対して所定角度斜めに傾いた結
晶配向を有する素子本体と、該素子本体の結晶配向の方
向に位置し、かつ前記軸線に対して直交する方向に設け
られた分極軸と、該分極軸で発生した電荷を導出すべく
、前記軸線方向の両端に位置して前記素子本体に設けら
れた一対の電極とから構成してなる圧電素子。 - 【請求項２】 圧電材料を昇温しつつ加圧して水平方
向に結晶配向させた圧電体ブロックを生成させる圧電体
ブロック生成工程と、該圧電体ブロック生成工程で生成
された圧電体ブロックをその結晶配向が軸線に対して所
定角度斜めに傾くように裁断し、素子本体を形成する裁
断工程と、該裁断工程で裁断した素子本体に電界を加え
ることにより、軸線に対して直交する分極軸を形成する
分極軸形成工程と、該分極軸形成工程で分極軸が形成さ
れた素子本体の軸線方向両端側にそれぞれ電極を取付け
て圧電素子とする電極取付け工程とから構成してなる圧
電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141029A JP2567753B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141029A JP2567753B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340429A true JPH04340429A (ja) | 1992-11-26 |
| JP2567753B2 JP2567753B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=15282561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3141029A Expired - Fee Related JP2567753B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 圧電素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567753B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0952000A3 (en) * | 1998-04-24 | 2000-04-19 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric device, ink jet recording head, and methods of manufacturing said device and head |
| JP2008153674A (ja) * | 2007-12-25 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及び圧電体素子 |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP3141029A patent/JP2567753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0952000A3 (en) * | 1998-04-24 | 2000-04-19 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric device, ink jet recording head, and methods of manufacturing said device and head |
| JP2008153674A (ja) * | 2007-12-25 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及び圧電体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2567753B2 (ja) | 1996-12-25 |
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