JPH0442947Y2

JPH0442947Y2 -

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Publication number: JPH0442947Y2
Application number: JP1987099734U
Authority: JP
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1992-10-12
Also published as: JPS645465U

Description

【考案の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本考案は、電圧印加により一方向に湾曲し、ド
ツトプリンター、パーツフイーダー、レーザー光
線の偏光ミラー等種々の駆動源として利用される
電歪駆動体に適用するための電歪積層板に関す
る。

＜従来技術＞電歪素子を一枚又は二枚使用し、その上下面に
形成した電極層に電圧を印加して、その自由端に
湾曲作動を生じさせる電歪駆動体は、ユニモルフ
又はバイモルフと呼称され、公知である。

かかる電歪駆動体は、片持支持または両端支持
形式で使用されるが、電歪素子の分極方向によつ
ては、その変位量が大きく異なることが見出され
ている。

すなわち、厚み方向に分極した電歪素子を使用
する電歪駆動体にあつて、片持支持の場合、その
自由端の変位量δは、自由長ｌ、総厚みｔ、印加
電圧Ｖ、圧電定数d₃₁としたとき、 δ＝３／２（ｌ／ｔ）²・Ｖ・d₃₁ で表される。

また、長さ方向に分極した電歪素子を使用した
電歪駆動体の変位量は、前式において、圧電定数
d₃₁を圧電定数d₃₃に変更すればよく、 δ＝３／２（ｌ／ｔ）²・Ｖ・d₃₃ で表される。

ところでこの圧電定数d₃₃は、圧電定数d₃₁の２
〜３倍の値を有する。このことから長さ方向に分
極した電歪素子を使用した方が変位量の大きい電
歪駆動体を得ることができることが理解される。

そこで圧電定数d₃₃のモードを利用して、振巾
を大きくしたものとして、特開昭61−2376号に開
示されているように、一対の端子を対向状に配設
し、それらの端子から交互差違い状に内部電極を
突出するようにしてすだれ状電極を構成し、その
電極のスリツト内に複合圧電材料を充填するよう
にし、内部電極間の各圧電層に、該電極から並列
的に電圧印加し、その伸縮方向と、分極方向とを
一致させるようにしたものが提案された。

＜考案が解決しようとする問題点＞ところで、前記従来構成のものは、複雑な構成
のすだれ状電極をエツチング等の手段で形成し、
かつ圧電材料の埋込み作業を要し、生産性が悪い
という欠点があつた。

一方、これを是正するために、第４図に示すよ
うに、圧電磁器基材ａ内に、該基材を横断し、か
つ基材の一側面と他側面とに交互に一端が露出す
る複数の内部電極層ｂが配設されてなる薄板状矩
形基板の両側面に外部電極層ｃを形成したものが
提案された。

しかるに、いずれの構成にあつても、内部電極
層ｂの一端を外部電極層ｃと非接続とするため
に、その端部において、内部電極層ｂが除去され
た圧電的不活性部分ｏを生じる。このため、この
不活性部分ｏでは歪を生じないから、全体として
歪量が減少し、かつこの部分に応力が集中するた
め、経年疲労により該部分ｏから素子破壊を生ず
る欠点がある。

さらにまた、第４図の構成にあつては、まず内
部電極層ｂを形成した後に外部電極層ｃを形成す
ることとなるから、該内部電極層ｂの露出端は、
成形時に生ずる端部欠損や、圧電磁器基材ａとの
熱膨張率の相違等により、該端部が矩形基板の側
面に整一に露出していない場合があり、この場合
には、第５図に示すように、内部電極層ｂと、外
部電極層ｃとの接続不良部ｓを生じ、歪量が大幅
に減少することとなる。

本考案は前記従来構成の欠点を除去し、製造が
容易で、不活性部分ｏが無く、かつ内部電極層と
外部電極層とを確実に接続し得る電歪積層板の提
供を目的とするものである。

＜問題点を解決するための手段＞本考案は、交互に異つた方向へ分極処理され複
数の電歪層が内部電極層を介して積層され、その
両側面で、各内部電極層の左右一方の端部位置
に、積層方向に沿つて左右交互となるようにして
露出溝が削成され、該両側面に露出溝内で内部電
極層と接続し、かつ絶縁層により、露出溝内以外
の内部電極層の露出端と絶縁された外部電極層が
配設されていることを特徴とするものである。

＜作用＞この電歪積層板の外部電極層に交番電圧を印加
すると、各電歪層は、圧電定数d₃₃に基いて積層
方向へ伸縮変位する。そして、その自由端（周辺
保持の場合には中央部）で、各電歪層の歪量が重
畳し、大きな歪を生じる。

この電歪積層板は、例えばセラミツク等の湾動
板の一面に貼着することにより電歪駆動体を構成
することができ、この湾動板により電歪積層板の
伸縮が一面側で阻害され、伸縮作動が湾曲作動に
変換される。そしてその自由端で最大変位を生ず
ることとなる。

また、一方が他方に対して湾動板となる二枚の
電歪積層板を絶縁層を介して貼着した場合には、
一面の電歪素子の伸張時には他面の電歪積層板が
収縮するような電気接続を施すことにより、同じ
く、その湾曲に伴つて、自由端で最大変位を生ず
ることとなる。

＜実施例＞第１，２図について本考案の一実施例を説明す
る。

ここで１は、薄板状矩形基板２の両側面に外部
電極３ａ，３ｂを配設してなる電歪積層板を示
す。

この薄板状矩形基板２は、チタン酸ジルコン酸
鉛等からなる交互に異つた方向へ分極処理され複
数の電歪層４を、内部電極層５ａ，５ｂを交互に
介装して積層し、その両側面に、絶縁層６，６を
形成し、かつ各内部電極層５ａの図中左端部位置
と、各内部電極層５ｂの右端部位置に露出溝７を
削成し、絶縁層６，６を除去して、該溝露出溝７
内に内部電極層５ａ，５ｂの一端縁を露出してな
るものである。

前記内部電極層５ａ，５ｂは、電歪層４と一体
焼成することが可能な材料が選ばれ、焼成温度よ
りも融点が高い銀−パラジウム合金、モリブデ
ン、マンガン、白金等が供され得る。

そして、矩形基板２の両側面に外部電極３ａ，
３ｂを配設することにより、第２図に示すよう
に、これが露出溝７内に充填されて、外部電極３
ａは内部電極層５ａの左端部と、外部電極３ｂは
内部電極層５ｂの右端部とのみ夫々接続すること
となる。

尚、前記電歪層４は、外部電極３ａ，３ｂに直
流電圧を印加することにより、交互に異つた方向
へ分極処理される。

前記構成からなる電歪積層板１は次の手段によ
り製造される。

第一工程；（第３図イ）チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電磁器粉末からな
る複数の生シート状の電歪層４を、内部電極層５
ａ，５ｂを交互に介装して一方向に積み重ね、
1000℃で焼結し、積層体ｘを形成する。内部電極
層５ａ，５ｂは上述の一体焼成が可能な材料が適
用される。ここで電歪層４の厚みは0.2mm程度と
する。

第二工程；（第３図ロ）前記積層体ｘの両側面に、ペースト状の絶縁層
６，６をスクリーン印刷で被着し、内部電極層５
ａ，５ｂの露出端を覆つて900℃で焼き付ける。

第三工程；（第３図ハ）一側面で、内部電極層５ａの端部位置に露出溝
７をダイシング・ソー等により削成し、他側面で
一層ずれた内部電極層５ｂの端部位置に露出溝７
を削成し、各露出溝７から、内部電極層５ａ，５
ｂの端部を露出する。この露出溝７のスリツト幅
は、50μｍ〜100μｍとする。

第四工程；（第３図ニ）前記積層体ｘを、その積層方向に沿つてスライ
スし、薄板状矩形基板２を形成する。その厚みは
２mm程度とする。

第五工程；（第３図ホ）薄板状矩形基板２の両側に、銀等からなる外部
電極３ａ，３ｂを塗布して、露出溝７内に充填
し、加熱硬化または加熱焼付けを施す。

第六工程；（第３図ヘ）外部電極３ａ，３ｂにリード線８，８を接続
し、直流電圧を印加して、各電歪層４を夫々分極
する。而て、電歪積層板１が形成され得る。

かかる構造の電歪積層板１を、層数が等しく、
形状が同一の、第４図の従来構造の電歪積層板の
ものと、その特性を比較してみた。すなわち、両
者に200Vの直流電圧を印加した処、本考案のも
のは、変位量が6.8μｍであつたのに比して、従来
構成のものは5.7μｍであつた。また、200V、100
Hzの方形波の印加を継続したところ、従来のもの
は９×10⁵サイクルで亀裂を生じたが、本考案の
ものは、２×10⁸サイクル後も亀裂の発生は無か
つた。不活性部分ｏの無い、本考案の特性の向上
が確認された。

前記電歪積層板１を使用した電歪駆動体は、ド
ツトプリンター、パーツフイーダー、レーザー光
線の偏光ミラー、VTRの磁気ヘツド、微動制御
装置等、大きなトルクの要する駆動源として用い
られる。

＜考案の効果＞本考案は、上述のように、圧電定数d₃₃のモー
ドにより伸縮する電歪積層板１の内部電極層５
ａ，５ｂを、薄板状矩形基板２の全幅に渡つて形
成したから、不活性部分ｏが無く、歪量が増大し
て効率が良く、かつ応力集中がないため寿命が長
い。また、露出溝７により内部電極層５ａ，５ｂ
と、外部電極層３ａ，３ｂとの接続を確実に施す
ことができる。さらにまた、すだれ状電極を形成
し、これに圧電材料を埋込んでなるものと異な
り、製造が容易で量産に向く等の優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の電歪積層板１の斜視図、第２
図は同一部の横断拡大平面図、第３図イ〜ヘは電
歪積層板１の製造工程の一例を示す説明図、第４
図は従来構成の斜視図、第５図は従来構成の欠点
を示す一部の拡大縦断側面図である。１……電歪積層板、２……薄板状矩形基板、４
……電歪層、３ａ，３ｂ……外部電極層、５ａ，
５ｂ……内部電極層、６……絶縁層、７……露出
溝。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

交互に異つた方向へ分極処理され複数の電歪層
が内部電極層を介して積層され、その両側面で、
各内部電極層の左右一方の端部位置に、積層方向
に沿つて左右交互となるようにして露出溝が削成
され、該両側面に露出溝内で内部電極層と接続
し、かつ絶縁層により、露出溝内以外の内部電極
層の露出端と絶縁された外部電極層が配設されて
いることを特徴とする電歪積層板。