JPH0526780Y2 - - Google Patents

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
圧電駆動体に適用するための圧電複合板に関す
る。

＜従来技術＞ 圧電駆動板を二枚又はその内の一枚を他の非圧
電駆動板として互いに貼着してなる圧電複合板
は、ユニモルフ又はバイモルフと呼称され、公知
である。

かかる圧電複合板は、片持支持または両端支持
形式で使用されるが、その変位量は圧電駆動板の
分極方向によつて大きく異なる。

すなわち、厚み方向に分極した圧電駆動板を使
用する圧電複合体にあつて、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圧電駆動板を使用し
た圧電複合板の変位量は、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
極した圧電駆動板を使用した方が変位量の大きい
圧電複合板を得ることができることが理解され
る。

そこで複数の圧電層を、その分極方向を交互に
異ならせながら内部電極を介して板面方向へ積層
し、かつその両側面に各内部電極と交互に電気的
に接続する外部電極を形成して、長さ方向に分極
された板状とし、各内部電極間の圧電層に、外部
電極から並列的に電圧印加することにより、その
伸縮方向と、分極方向とを一致させるようにし
て、圧電定数d₃₃のモードにより長さ方向の変位
を発生させるようにした圧電駆動板を少なくとも
一枚とこれに他の同形の圧電駆動板もしくは非圧
電駆動板を貼り合わせて圧電複合板としたものが
提案された。

＜考案が解決しようとする問題点＞ かかる構成にあつては、圧電層に電圧印加を施
すにあたつて、矩形基板の両側面に形成された外
部電極にリード線を半田付等の手段で固定する必
要がある。ところが、外部電極は肉厚が薄いから
接合作業が面倒であるとともに、接合面積を充分
に確保できず、しかも外部電極にも伸縮方向への
歪を生じるから、その接合部には圧電駆動板の伸
縮作動に伴つて常に負荷が掛かり、接合部の剥離
を生じ易く、このため接続強度が低い等、リード
線との接続に際して、種々の問題点がある。

本考案は、前記従来欠点の除去を目的とするも
のである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は、上述の圧電駆動板において、その前
後側端部に、分極処理が施されてないダミー部を
延設し、該ダミー部のすくなくとも一面に前記外
部電極のいずれかと電気的に接続する導電路を形
成したことを特徴とするものである。

＜作用＞ ダミー部の表面に形成された導電路にリード線
を接続すると、該リード線から、外部電極及び内
部電極を介して、電極層に電圧が印加されること
となる。そして各圧電層は圧電定数d₃₃のモード
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、各圧
電層の歪量が重畳し、大きな歪を生じる。

かかる構成にあつて、延設部上には充分な面積
の導電路を確保することができるから、リード線
の接続は容易になされ得る。

この圧電駆動板は、例えばセラミツク板（非圧
電駆動板）等の支持板の一面に貼着することによ
り圧電複合板を構成することができ、この支持板
により圧電駆動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、同じ構成の圧電駆動板を二枚用いた場合
には絶縁層を介して互いに貼着し、一面の圧電駆
動板の伸張時には他面の圧電駆動板が収縮するよ
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図について本考案の一実施例を説明する。

Ａは、矩形状セラミツク板（非圧電駆動板）か
らなる支持板２上に、同形の圧電駆動板１を貼着
してなるユニモルフ構造の圧電複合板を示す。前
記圧電駆動板１は、矩形基板４の両側面に外部電
極７ａ，７ｂを配設してなるものである。

前記矩形基板４は、チタン酸ジルコン酸鉛等か
らなる矩形状圧電磁器基材５を横断して複数の内
部電極６ａ，６ｂを該基材５の一側面と他側面と
に交互に一端が露出するように配設してなり、基
材５と内部電極６ａ，６ｂとは一体焼成される。

この内部電極６ａ，６ｂは、圧電磁器基材５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４の両側面に外部電極７ａ，
７ｂを配設することにより、内部電極６ａの露出
端が外部電極７ａと接続され、内部電極６ｂの露
出端が外部電極７ｂと接続され、これにより、電
極６ａ，７ａと、電極６ａ，７ａとは、互いに噛
み合う櫛歯状電極を形成し、各内部電極６ａ，６
ｂ間に圧電層８が形成される。この圧電層８は、
外部電極７ａ，７ｂ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ことと
なる。

次に本考案の要部について説明すると、前記圧
電駆動板１の矩形基板４の前後方向の一端には、
分極処理がなされていないダミー部１０が延設さ
れる。前記ダミー部１０は、圧電磁器基材５と同
じ材料で一体焼成される。

そして前記ダミー部１０の一面には外部電極７
ａ，７ｂと夫々接続する導電路１１ａ，１１ｂが
形成される。

すなわち、導電路１１ａ，１１ｂは、矩形基板
４の両側部で、導電塗料を外部電極７ａ，７ｂの
端縁に重ねて塗着し、前記ダミー部１０の上面側
に延成し、さらに、該ダミー部１０の幅方向に帯
状に塗着してなり、この帯状部を接合部１２ａ，
１２ｂとしている。またこの導電路１１ａ，１１
ｂは夫々非接触とする。そして、接合部１２ａ，
１２ｂには夫々リード線１３ａ，１３ｂが半田付
等の手段で固着される。

前記構成にあつて、支持板２はセラミツク板に
換えて金属板を適用するようにしてもよい。この
場合には、圧電駆動板１との間に接着剤層等の絶
縁層を介装する必要がある。

第２，３図は、前記第１図に詳述した圧電駆動
板２０，３０を二枚用い、一方の圧電駆動板２０
の下面及び他方の圧電駆動板３０の上面に夫々絶
縁ペースト等による絶縁層２５，３５を配設し、
さらに、これらを直接乃至支持板４０を介して面
接合して構成されるバイモルフ型の圧電複合板
Ｂ，Ｃの構成要素を示す。

前記構成にあつて、圧電駆動板２０，３０は、
夫々圧電層２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂを内
部電極２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂを介して
複数積層し、その両側に外部電極２３ａ，２３
ｂ，３３ａ，３３ｂを形成してなる。また、この
外部電極２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂは各内
部電極２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂに対して
交互に電気的接続が施され得るように、所要外の
内部電極との非接触を確保するために、一個置き
に膨隆して迂回部２４，３４が形成されている。
そして、外部電極２３ａ，３３ａを正、外部電極
２３ｂ，３３ｂを負として直流電圧を印加するこ
とにより、内部電極２２ａ，３２ａと内部電極２
２ｂ，３２ｂとを互いに逆方向に分極している。
図中矢印方向は圧電層２１ａ，２１ｂ，３１ａ，
３１ｂの分極方向を示す。

かかる構成にあつて、圧電駆動板２０，３０に
は夫々ダミー部２６，３６が延設され、ダミー部
２６の上面側に外部電極２３ａと電気的に接続す
る導電路２７ａが形成され、リード線との接合面
２８ａをその端部の幅方向に渡つて形成してい
る。また同じく、ダミー部３６の下面にも外部電
極３３ａと接続する導電路３７ａが形成され、リ
ード線との接合面３８ａをその端部の幅方向に渡
つて形成している。

さらに、絶縁層２５，３５はダミー部２６，３
６とともに延設され、ダミー部２６の下部の絶縁
層２５には外部電極２３ｂと電気的に接続する導
電路２７ｂが形成され、リード線との接合面２８
ｂをその端部の幅方向に渡つて形成している。ま
た同じく、ダミー部３６の上部の絶縁層３５にも
外部電極３３ｂと接続する導電路３７ｂが形成さ
れ、リード線との接合面３８ｂをその端部の幅方
向に渡つて形成している。

かかる構成要素を用いて、圧電駆動板２０，３
０を直列接続してなる圧電複合板Ｂを構成する場
合には、第４図に示すように、前記支持板４０を
アルミナ，部分安定化ジルコニア，チツ化圭素等
の高強度の絶縁体とし、適宜の導電路４１ｃ，４
１ｄを介して接合面２８ａ，３８ｂをリード線４
１ａ側に、接合面２８ｂ，３８ａをリード線４１
ｂ側に夫々接続すればよい。

この場合にあつては、絶縁層２５，３５は必ず
しも要せず、導電路２７ｂ，３７ｂはダミー部２
６，３６の所要面に直接形成するようにしてもよ
い。

また、圧電駆動板２０，３０を並列接続してな
る圧電複合板Ｃを構成する場合には、第５図に示
すように、圧電駆動板３０にあつて、正側の外部
電極３３ａと接続する接合面３８ａを絶縁層３５
の上面に延成し、負側の外部電極３３ｂと接続す
る接合面３８ｂをダミー部３６の下面に直接形成
し、さらに支持板４０を金属製として接合面２８
ｂと接合面３８ａとを短絡し、該支持板４０にリ
ード線４２ａを、接合２８ａ，３８ｂにリード線
４２ｂを夫々接続すればよい。

そして、前記した接合状態で、リード線４２
ａ，４２ｂの端子に交番電圧を印加すると、圧電
駆動板２０と圧電駆動板３０は、分極方向に沿つ
た電圧印加時に伸張するから、逆タイミングの周
波数に対応した伸縮運動をし、その伸張側への湾
曲振動を生じる。

前記構成にあつて、支持板４０に面接触する導
電路は、圧電駆動板２０，３０から除去して支持
板４０の上下面に形成し、圧電駆動板２０，３０
のダミー部には外表面にのみ所要の導電路を形成
するようにしてもよい。

＜考案の効果＞ 本考案の圧電複合板は、上述のように、圧電定
数d₃₃のモードにより伸縮する圧電駆動板を構成
するにあたり、ダミー部を延設して、該ダミー部
の表面に導電路を形成し、該導電路にリード線を
接続し得るようにしたものであるから、接続が容
易であるとともに、接合面積を充分に確保するこ
とができ、かつ該ダミー部は伸縮しないからその
接合面に負荷がかからず、このため所要の接合強
度を保持できて給電を確実に施し得る等の優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の圧電駆動板１を適用したユニ
モルフ型圧電複合板Ａの斜視図、第２図は圧電駆
動板２０，３０を構成成分とするバイモルフ型圧
電複合板Ｂ，Ｃの構成要素の斜視図、第３図は圧
電駆動板２０，３０を裏面から見た斜視図、第４
図は圧電駆動板Ｂの側面図、第５図は圧電複合板
Ｃの側面図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ……圧電複合板、１……圧電駆動
板、２……支持板、４……矩形基板、５……圧電
磁器基材、６ａ，６ｂ……内部電極、７ａ，７ｂ
……外部電極、８……圧電層、１０……ダミー部
体、１１ａ，１１ｂ……導電路、１２ａ，１２ｂ
……接合部、１３ａ，１３ｂ……リード線、２
０，３０……圧電駆動板、２１ａ，２１ｂ，３１
ａ，３１ｂ……圧電層、２２ａ，２２ｂ，３２
ａ，３２ｂ……内部電極、２３ａ，２３ｂ，３３
ａ，３３ｂ……外部電極、２６，３６……ダミー
部、２７ａ，２７ｂ，３７ａ，３７ｂ……導電
路、２８ａ，２８ｂ，３８ａ，３８ｂ……接合
面、４０……支持板、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，
４２ｂ……リード線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数の圧電層を、その分極方向を交互に異なら
   せながら内部電極を介して板面方向へ積層し、か
   つその両側面に各内部電極と交互に電気的に接続
   する外部電極を形成して、長さ方向に分極された
   板状とし、各内部電極間の圧電層に、外部電極か
   ら並列的に電圧印加することにより、その伸縮方
   向と、分極方向とを一致させるようにして、圧電
   定数d₃₃のモードにより長さ方向の変位を発生さ
   せるようにした圧電駆動板の片面に、これと同一
   の圧電駆動板もしくは同形の非圧電駆動板を貼着
   してなる圧電複合板において、 前記圧電駆動板の前後側端部に、分極処理が施
   されてないダミー部を延設し、該ダミー部のすく
   なくとも一面に前記外部電極のいずれかと電気的
   に接続する導電路を形成したことを特徴とする圧
   電複合板。