JPH0436142Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、電極パターンが少なくとも一方主
面に形成されたセラミツクグリーンシートを複数
層積層し、同時焼成して得られる焼結体を用いた
積層型セラミツクバイモルフの構造の改良に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、たとえば第８図に略図的構成図によ
り示される積層型セラミツクバイモルフが提案さ
れている。ここでは、４層以上偶数層、より具体
的には４層のセラミツク層１ａ……１ｄが、電極
２ｂ，２ｃ，２ｄを介して積層されており、また
セラミツク層１ａの上面および１ｄの下面にも電
極２ａ，２ｅが形成されている。したがつて、
V₂−V₁＝V₁−V₃の関係がある３種の電圧を、図
示のように、電極２ａ，２ｃ，２ｅにV₁を、電
極２ｂにV₂を、ならびに電極２ｄにV₃を印加す
ることにより、第８図において矢印で示すように
各セラミツク層１ａ……１ｄが分極されている。
したがつて、電極２ｂと電極２ｄとを電気的に接
続し、たとえば＋電位を印加し、電極２ａ，２
ｃ，２ｅに−電位を印加すれば第８図に円で囲ま
れた双方向の矢印で示すように各セラミツク層が
厚み方向に伸縮するように構成されており、交互
に＋または−の電位を印加することにより屈曲振
動を得ることができる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、この種のセラミツクバイモルフで
は、たとえば第９図に平面図で示すように、セラ
ミツクバイモルフ１の長手方向における一方端部
近傍を機械的に支持し、屈曲させて用いることが
ある。たとえば、積層型セラミツクバイモルフ１
の長手方向の一方端部において矢印Ａ，Ｂで示す
部分を機械的に保持し、他方端部５に積層型セラ
ミツクバイモルフ１により駆動される被駆動部材
が設けられる場合などである。このような場合、
積層型セラミツクバイモルフ１をより大きく変位
させるには、駆動電圧を印加するための外部との
電気的接続箇所は、機械的支持を行なう部分すな
わち第９図のＡ，Ｂで示す位置近傍に設ける必要
がある。しかしながら、この種の積層型セラミツ
クバイモルフ１においては、従来、第８図に示す
ような原理的構成は明らかにされているものの、
このような用途に応じた具体的な電気的接続構造
は未だ提案されていなかつた。

それゆえに、この考案の目的は、上述のような
より大きな変位量を与え得る具体的な電気的接続
構造を備えた、積層型セラミツクバイモルフを提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この考案は、電極パターンが少なくとも一方の
主面に形成されたセラミツクグリーンシートを４
層以上偶数層積層し、同時焼成して得られる焼結
体を用いた積層型セラミツクバイモルフにおい
て、焼結体の長手方向の一方端部で短手方向に並
ぶ３箇所の領域のうち、隣接する第１および第２
または第２および第３の領域には駆動電圧印加用
電極が形成されており、電極パターンにより構成
される複数の電極のうち、積層方向において１層
おきに存在する電極からなる電極群は、残余の第
３または第１の領域で外部より駆動電圧印加可能
に引出されており、かつ上述した１層おきに存在
する電極以外の残余の複数の電極は、積層方向に
おいて交互に第１および第２または第２および第
３の領域における焼結体端面まで延ばされてお
り、それによつて駆動電圧印加用電極と電気的に
接続されている、積層型セラミツクバイモルフで
ある。

なお、焼結体の長手方向の一方端部の第３また
は第１の領域内の端部に、第２の駆動電圧印加用
電極を形成してもよく、その場合には１層おきに
存在する電極は該第２の駆動電圧印加用電極に電
気的に接続されることになる。また、この場合に
は、電極パターンにより形成されるすべての電極
が、焼結体の長手方向の他方端部まで延ばされる
ことができ、したがつてより大きな変位量を確保
することが可能となる。

上記構造とは別に、焼結体の長手方向における
他方端部の端面まで１層おきに存在する電極を延
ばし、該端面に１層おきに存在する電極相互を電
気的に接続する導電部を形成してもよい。この場
合には、１層おきに存在する電極以外の残余の複
数の電極は、焼結体の他方端部の端面までは至ら
ないように形成される。

［作用］ この考案では、駆動時の電気的接続箇所が、焼
結体の長手方向の一方端部の近傍に設けられる。
したがつて、焼結体の長手方向の一方端部近傍に
おいて機械的支持を行なった場合、電気的接続箇
所を該機械的支持部分に近接した位置に設けるこ
とが可能である。

［実施例の説明］ 第１図は、この考案の一実施例を示す斜視図で
ある。この積層型セラミツクバイモルフ１１は、
以下に詳述するように、長手方向における一方端
部の近傍に駆動のための電気的接続箇所が形成さ
れるので、該端部（第１図の矢印Ａ，Ｂで示す部
分）において機械的に支持することにより、大き
な変位量を得ることが可能とされている。以下、
この実施例の具体的構造につき説明する。

第１図に示した実施例は、まず第２図に平面図
で示す電極パターンを用いる。すなわち、４層以
上偶数層、より具体的には４層の先端が細くなつ
た形状のセラミツクグリーンシート１１ａ……１
１ｄを準備し、各セラミツクグリーンシート１１
ａ……１１ｄの主面に各電極パターンを形成す
る。各電極パターン１２ａ……１２ｅの形状は、
各セラミツクグリーンシート１１ａ……１１ｄの
幅の広い側の端部で短手方向において並ぶ３箇所
の領域のいずれかに延びるように形成されてい
る。すなわち、電極パターン１２ａについて言え
ば、セラミツクグリーンシート１１ａの幅の広い
側の端部において、端部まで延びる突出部１３ａ
が短手方向において図面上で下端に形成されてい
る。同様に、電極パターン１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄ，１２ｅにおいても突出部１３ｂ……１３ｅが
形成されている。

なお、電極パターン１２ｅは、セラミツクグリ
ーンシート１１ｄの裏面に形成されているもので
あり、第２図においては該電極パターン１２ｅの
形状を明確に示すために、電極パターン１２ｄと
同じ側から見た形状を図示してある。そのため電
極パターン１２ｅの図ではセラミツクグリーンシ
ート１１ｄは想像線で示されている。

上記各電極パターン１２ａ……１２ｅにおける
突出部１３ａ……１３ｅについてさらに述べる
と、突出部１３ａ，１３ｃおよび１３ｅがともに
各セラミツクグリーンシートの端部において短手
方向の一方端すなわち図面上で下端に形成されて
いる。他方、突出部１３ｄはセラミツクグリーン
シート１１ｄの端部において短手方向の中央部に
形成されており、突出部１３ｂはセラミツクグリ
ーンシート１１ｂの短手方向の他方端部、すなわ
ち図面上で上端に形成されている。よつて、各セ
ラミツクグリーンシート１１ａ……１１ｄを第２
図に示した状態で積層した状態を仮定すれば、突
出部１３ａ，１３ｃ，１３ｅが相互に重なり合
い、この重なり合つた突出部１３ａ，１３ｃ，１
３ｅと、突出部１３ｂならびに突出部１３ｃと
は、相互に重なり合わないことがわかる。すなわ
ち、１層おきに存在する電極パターン１２ａ，１
２ｃ，１２ｅの各突出部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ
が重ね合わされた積層体の端部の短手方向の第１
の領域に存在し、突出部１３ｄが第２の領域に存
在し、かつ突出部１３ｂが第３の領域に存在する
ことになる。

第２図に示した各電極パターン１２ａ……１２
ｅが形成されたセラミツクグリーンシート１１ａ
……１１ｄを積層し、同時に焼成することによ
り、第１図に示した実施例に近い焼結体を得るこ
とができる。第１図に示した実施例では、該焼結
体の長手方向の一方端部において、焼結体の短手
方向に並ぶ第１、第２および第３の領域に３個の
外部電極１４，１５，１６，が形成されている。
したがつて、第１の領域に形成された外部電極１
４により、電極パターン１２ａ，１２ｃ，１２ｅ
が電気的に接続され、第２の領域に形成された外
部電極１５に突出部１３ｄを有する電極１２ｄが
電気的に接続され、また第３の領域に形成された
外部電極１６に突出部１３ｂを有する電極１２ｂ
が電気的に接続される。この電気的接続状態を第
３図に構成図で示す。したがつて、V₂−V₁＝V₁
−V₀の関係のある３種の電圧V₁，V₂，V₀を、そ
れぞれ、外部電極１４，１６，１５に印加すれ
ば、第３図に矢印で示すような分極処理が施され
得る。それゆえに、第２の領域に形成された外部
電極１５と第３の領域に形成された外部電極１６
とを電気的に接続するように、さらに導電ぺース
トなどを塗布することにより駆動電圧印加用電極
（図示せず）を形成し、外部電極１４を他方の駆
動電圧印加用電極とすることにより、従来の積層
型セラミツク振動子と同様に屈曲振動させ得るこ
とがわかる。

上記したように、第１図に示した実施例では、
分極処理の際に用いた外部電極１５，１６を一体
化して一方の駆動電圧印加用電極を形成し、他
方、外部電極１４を他方の駆動電圧印加用電極と
して用いたが、第２の駆動電圧印加用電極として
は、外部電極１４を用いずに、上面あるは下面に
位置する電極１２ａ，１２ｅを用いることも可能
である。すなわち電極１２ａ，１２ｅの突出部１
３ａあるいは１３ｅを駆動電源と接続し、該突出
部１３ａ，１３ｅから駆動電圧を印加してもよ
い。

第４図は、この考案の第２の実施例を説明する
ための斜視図であり、第５図は第４図に示した実
施例に用いる電極パターンを示す平面図である。
この実施例でも第４図から明らかなように、長手
方向の一方端部の近傍のＡ，Ｂで示す部分で機械
的支持を行なつたとしても、電気的接続箇所は該
支持部近傍に存在するため、変位量を大きくとる
ことが可能である。

この実施例の積層型セラミツク振動子では、第
５図に示した電極パターン２２ａ……２２ｅを用
いる。電極パターン２２ａはセラミツクグリーン
シート２１ａの一方端部すなわち幅の広い側の端
部に突出部２３ａを有する。突出部２３ａは、セ
ラミツクグリーンシート２１ａの一方端部すなわ
ち幅の広い側の端部において、短手方向に延びる
３個の領域のうちの第１の領域、すなわち図面上
で下端に形成されている。

また、電極パターン２２ａ……２２ｅのうち、
１層おきに存在する電極パターン２２ａ，２２
ｃ，２２ｅは、共にセラミツクグリーンシート２
１ａ，２１ｃ，２１ｄの他方端部まで延ばされて
いる。

一方残りの電極パターン２２ｂ，２２ｄは、そ
れぞれ、セラミツクグリーンシート２１ｂ，２１
ｄの一方側端部において短手方向に延びる第３、
第２の領域に突出部２３ｂ，２３ｄを有する。さ
らに、電極パターン２２ｂ，２２ｄは、セラミツ
クグリーンシート２１ｂ，２１ｄの長手方向の他
方端部までは延ばされていない。

各電極パターン２２ａ……２２ｅが上記のよう
に構成されているので、第５図に示した各セラミ
ツクグリーンシート２１ａ……２１ｄを図示の状
態で積層し、同時焼成して得られる焼結体では、
第４図から明らかなように、長手方向の一方端部
において、電極２２ａ，２２ｂ，２２ｄの突出部
２３ａ，２３ｂ，２３ｄが端面に露出されてい
る。このうち突出部２３ａが焼結体の並んだ３箇
所の領域のうちの第１の領域に形成されており、
突出部２３ｄが第２の領域に、突出部２３ｂが第
３の領域に形成されている。すなわち、焼結体を
上方から見たとき、突出部２３ａ，２３ｄ，２３
ｂは、相互に重なり合わない領域に形成されてい
る。

第４図に示されているように、この実施例で
は、相互に隣接する第２，第３の領域において、
各突出部２３ｄ，２３ｂを覆う外部電極２５，２
６が形成される。したがつて、電極２３ｂが外部
電極２６と、電極２３ｄが外部電極２５と電気的
に接続されることになる。さらに、第４図からは
必ずしも明瞭ではないが、焼結体の長手方向の他
方端部の端面には導電部２４が形成される。とこ
ろで電極２２ａ，２２ｃ，２２ｅはこの焼結体の
他方端面に露出されているため、導電部２４によ
り相互に電気的に接続される。

したがつて、第１図に示した実施例と同様に、
外部電極２５，２６に、それぞれ電圧V₀，V₂を
印加し、他方電極２２ａの突出部２３ａに電圧
V₁を印加して分極処理を施せば、第６図に示す
ように各セラミツク層２１ａ……２１ｄが矢印で
示すように分極される。

この実施例では、上述した分極処理の後に、互
いに隣接する第２、第３の領域に形成されている
外部電極２５，２６が、たとえば導電ぺースト等
を塗布することにより相互に電気的に接続され
て、第１の駆動電圧印加用電圧（図示せず）を構
成する。よつて、この駆動電圧印加用電極と、電
極２２ａの突出部２３ａ（これが、この実施例で
は第２の駆動電圧印加用電極に相当することにな
る。）とに、電圧を印加すれば、第８図に示した
従来の積層型セラミツクバイモルフと同様に各セ
ラミツク層２１ａ……２１ｄが振動し、全体とし
て屈曲振動を得ることができる。

第４図に示した実施例においても、駆動に際し
ての電気的接続箇所は、上述のように振動子２１
の長手方向の一方端部に形成されるので、機械的
支持を第４図のＡ，Ｂで示す位置で行なったとし
ても、変位量を大きくとることが可能とされてい
ることがわかる。

なお、第４図に示した実施例では、電極２２ａ
の突出部２３ａを第２の駆動電圧印加用電極とし
て用いたが、この実施例においても焼結体の長手
方向の端部の第１の領域内において端面にすなわ
ち外部電極２５，２６が形成されているのと同一
の端面に電極を形成し、突出部２３ａと電気的に
接続し第２の駆動電圧印加用電極として用いても
よい。

なお、第１図および第４図に示した双方の実施
例における、好ましい全体形状について、第７図
を参照して説明する。第７図は、この考案の積層
型セラミツクバイモルフの平面図を示し、この考
案の積層型セラミツクバイモルフでは、長手方向
の長さｌと、幅すなわち機械的支持を行なう側の
幅Ｗとが、２＜ｌ／Ｗ＜10の関係にあり、また第
７図のθ₁，θ₂が、0°（θ₁，θ₂）63°、機械的
支
持を行なう部分の幅ｙと長さｌとが、２＜ｌ／ｙ
＜20の関係にあれば好ましいことが実験で確かめ
られている。

なお、上記したように、機械的支持を行なう部
分に比べて先端が細く形成されている場合には、
たとえは極めて小さな被駆動部材を駆動するのに
好適である。これは、被駆動部材が小さい場合に
は装着されるべき部分、すなわち先端が狭くなけ
ればならないが、全体を細くした場合には強度が
低下するおそれがあるが、このように機械的に支
持される側を幅広くすれば、このような強度の低
下が生じないからである。

［考案の効果］ 以上のようにこの考案によれば、前記焼結体の
長手方向の一方端部で短手方向に並ぶ３個の領域
のうち、隣接する第１および第２または第２およ
び第３の領域には駆動電圧印加用電極が形成され
ており、電極パターンにより構成される複数の電
極のうち、積層方向において１層おきに存在する
電極からなる電極群は残りの第３または第１の領
域で外部より駆動電圧印加可能に引出されてお
り、かつ１層おきに存在する電極以外の残余の複
数の電極は、積層方向において交互に第１および
第２または第２および第３の領域における焼結体
端面まで延ばされており、それによつて駆動電圧
印加用電極に電気的に接続されているので、焼結
体の長手方向の一方端部近傍で機械的支持を行な
つたとしても電気的接続箇所が該端部に形成され
ているため、大きな変位量をとることが可能とな
るとともに、機械的固定を容易かつ確実に行なう
ことが可能となる。

また、上述した電極パターンの形成状態によれ
ば、４層以上偶数層のセラミツクグリーンシート
を積層し同時焼成した後において、駆動電圧印加
用電極を利用したりして電極パターンに外部から
電圧を印加することにより、所望の分極処理を行
なうことができる。

この考案、はたとえば圧電スイツチ、各種アク
チユエータ等の様々な圧電バイモルフの用途に用
い得ることを指摘しておく。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を説明するため
の斜視図である。第２図は、第１図に示した実施
例に用いる電極パターンを示す平面図である。第
３図は、第１図を参照して説明する実施例の概略
構成図である。第４図は、この考案の他の実施例
を説明するための斜視図である。第５図は、第４
図に示した実施例の電極パターンを説明するため
の平面図である。第６図は、第４図を参照して説
明した実施例の概略構成図である。第７図は、こ
の考案における好ましい形状を説明するための平
面図である。第８図は、従来の積層型セラミツク
バイモルフの概略構成図である。第９図は、従来
の積層型セラミツクバイモルフの平面図である。 図において、１１は積層型セラミツクバイモル
フ、１１ａ……１１ｄはセラミツクグリーンシー
ト、１２ａ……１２ｅは電極パターンすなわち電
極、１３ａ……１３ｅは突出部、１４は第２の駆
動電圧印加用電極、２１は積層型セラミツクバイ
モルフ、２１ａ……２１ｄはセラミツクグリーン
シート、２２ａ……２２ｅは電極パターンすなわ
ち電極、２３ａ……２３ｄは突出部、２４は導電
部を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電極パターンが少なくとも一方の主面に形成
   されたセラミツクグリーンシートを４層以上偶
   数層積層し同時焼成して得られる焼結体を用い
   た積層型セラミツクバイモルフにおいて、 前記焼結体の長手方向の一方端部で短手方向
   に並ぶ３箇所の領域のうち、隣接する第１およ
   び第２または第２および第３の領域には駆動電
   圧印加用電極が形成されており、 前記電極パターンにより構成される複数の電
   極のうち、積層方向において１層おきに存在す
   る電極からなる電極群は、前記残りの第３また
   は第１の領域で外部より駆動電圧印加可能に引
   出されており、かつ 前記１層おきに存在する電極以外の残余の複
   数の電極は、積層方向において交互に前記第１
   および第２または第２および第３の領域におけ
   る前記焼結体端面まで延ばされており、それに
   よつて前記駆動電圧印加用電極と電気的に接続
   されていることを特徴とする、積層型セラミツ
   クバイモルフ。 (2) 前記１層おきに存在する電極は、焼結体の長
   手方向における他方端部の端面まで延ばされて
   おり、かつ該端面には前記１層おきに存在する
   電極相互を電気的に接続する導電部が形成され
   ており、 前記１層おきに存在する電極以外の残余の複
   数の電極は焼結体の他方端部の端面まで至らな
   いように形成されている、実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の積層型セラミツクバイモル
   フ。 (3) 前記焼結体の長手方向の一方端部の第３また
   は第１の領域内の端面には、第２の駆動電圧印
   加用電極が形成されており、前記１層おきに存
   在する電極は該第２の駆動電圧印加用電極に電
   気的に接続されている、実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の積層型セラミツクバイモルフ。 (4) 前記電極パターンにより形成されるすべての
   電極が、焼結体の長手方向において他方端部ま
   でのばされている、実用新案登録請求の範囲第
   ３項記載の積層型セラミツクバイモルフ。