JPH07135345A - 圧電素子 - Google Patents
圧電素子Info
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- JPH07135345A JPH07135345A JP5302249A JP30224993A JPH07135345A JP H07135345 A JPH07135345 A JP H07135345A JP 5302249 A JP5302249 A JP 5302249A JP 30224993 A JP30224993 A JP 30224993A JP H07135345 A JPH07135345 A JP H07135345A
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- piezoelectric film
- piezoelectric element
- piezoelectric
- film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力を抑え、小型化が可能で、大きな歪
変換をする圧電素子を提供する。 【構成】 ポリフッ化ビニリデンなどの可撓性および圧
電性を有する高分子からなる圧電フィルム１１を筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルム１１の内面および外面
にそれぞれ電極１２、１３を形成した。したがって、圧
電フィルム１１を長く形成することができ、電圧を歪に
変換する際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加
する必要がないので、消費電力を抑えることができ、ま
た圧電フィルム１１を長く形成しても、圧電フィルム１
１が可撓性を有しているので、一端部１０ａをある程度
残してリール１４に巻き取ることにより小型化を図るこ
とができる。
変換をする圧電素子を提供する。 【構成】 ポリフッ化ビニリデンなどの可撓性および圧
電性を有する高分子からなる圧電フィルム１１を筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルム１１の内面および外面
にそれぞれ電極１２、１３を形成した。したがって、圧
電フィルム１１を長く形成することができ、電圧を歪に
変換する際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加
する必要がないので、消費電力を抑えることができ、ま
た圧電フィルム１１を長く形成しても、圧電フィルム１
１が可撓性を有しているので、一端部１０ａをある程度
残してリール１４に巻き取ることにより小型化を図るこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、圧電性を有する高分子を用いた
圧電素子は、その用途に応じて、主にセンサとアクチュ
エータとに分類することができる。センサとしての前者
の圧電素子は、歪（機械的変位）を電圧に変換すること
を利用するものであり、例えば圧力センサ、加速度セン
サ、超音波探針子などに使用されている。また、アクチ
ュエータとしての後者の圧電素子は、上記とは逆の変換
にあたり、電圧を歪に変換することを利用するものであ
り、例えばスピーカなどに使用されている。このような
圧電素子は、センサ、アクチュエータなどの用途におい
て、例えばシート状に形成された強誘電性高分子からな
る圧電フィルムの両面にそれぞれ電極を形成した構造と
なっている。
圧電素子は、その用途に応じて、主にセンサとアクチュ
エータとに分類することができる。センサとしての前者
の圧電素子は、歪（機械的変位）を電圧に変換すること
を利用するものであり、例えば圧力センサ、加速度セン
サ、超音波探針子などに使用されている。また、アクチ
ュエータとしての後者の圧電素子は、上記とは逆の変換
にあたり、電圧を歪に変換することを利用するものであ
り、例えばスピーカなどに使用されている。このような
圧電素子は、センサ、アクチュエータなどの用途におい
て、例えばシート状に形成された強誘電性高分子からな
る圧電フィルムの両面にそれぞれ電極を形成した構造と
なっている。
【０００３】ここで、強誘電性高分子であるポリフッ化
ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという）からなる圧電フィ
ルムを用いた圧電素子の原理について、図６〜図８を参
照して説明する。ＰＶＤＦは、図６（ａ）に示すよう
に、電気陰性度の高いフッ素原子（Ｆ）を保有してい
る。このＰＶＤＦからなる圧電フィルムは、ＰＶＤＦの
フィルムを延伸処理した後、ポーリング処理することに
よって得られる。すなわち、図６（ｂ）に示す延伸処理
したＰＶＤＦのフィルム１を加熱しながら、図６（ｃ）
に示すように、フィルム１の上面に−の電圧を印加する
とともに下面に＋の電圧を印加すると、フッ素原子と炭
素原子（Ｃ）の電気陰性度の差に起因した大きな双極子
モーメント（図６（ａ）に矢印で示す）が膜厚方向（表
面に対して垂直方向）であって下面から上面に向かって
形成される（逆の電圧を印加した場合には双極子モーメ
ントが上面から下面に向かって形成される）。これによ
り、自発分極を有する圧電フィルム２が得られる。この
圧電フィルム２の上下両面に電極３、４を形成すると、
図７（ａ）、（ｂ）に示すような圧電素子５が得られ
る。このような圧電素子５では、図７（ａ）に示すよう
に、上下の電極３、４に圧電フィルム２の双極子モーメ
ントと電界とが同方向になるように電圧を印加すると、
同じ炭素原子に結合されているフッ素原子の原子間距離
が短くなることにより圧電フィルム２が縮み、また図７
（ｂ）に示すように、上下の電極３、４に圧電フィルム
２の双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電
圧を印加すると、フッ素原子の原子間距離が長くなるこ
とにより圧電フィルム２が伸びる。
ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという）からなる圧電フィ
ルムを用いた圧電素子の原理について、図６〜図８を参
照して説明する。ＰＶＤＦは、図６（ａ）に示すよう
に、電気陰性度の高いフッ素原子（Ｆ）を保有してい
る。このＰＶＤＦからなる圧電フィルムは、ＰＶＤＦの
フィルムを延伸処理した後、ポーリング処理することに
よって得られる。すなわち、図６（ｂ）に示す延伸処理
したＰＶＤＦのフィルム１を加熱しながら、図６（ｃ）
に示すように、フィルム１の上面に−の電圧を印加する
とともに下面に＋の電圧を印加すると、フッ素原子と炭
素原子（Ｃ）の電気陰性度の差に起因した大きな双極子
モーメント（図６（ａ）に矢印で示す）が膜厚方向（表
面に対して垂直方向）であって下面から上面に向かって
形成される（逆の電圧を印加した場合には双極子モーメ
ントが上面から下面に向かって形成される）。これによ
り、自発分極を有する圧電フィルム２が得られる。この
圧電フィルム２の上下両面に電極３、４を形成すると、
図７（ａ）、（ｂ）に示すような圧電素子５が得られ
る。このような圧電素子５では、図７（ａ）に示すよう
に、上下の電極３、４に圧電フィルム２の双極子モーメ
ントと電界とが同方向になるように電圧を印加すると、
同じ炭素原子に結合されているフッ素原子の原子間距離
が短くなることにより圧電フィルム２が縮み、また図７
（ｂ）に示すように、上下の電極３、４に圧電フィルム
２の双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電
圧を印加すると、フッ素原子の原子間距離が長くなるこ
とにより圧電フィルム２が伸びる。
【０００４】このようなシート状の圧電素子５の電圧の
歪変換における数式を図８を参照して以下に示す。 （圧電定数）＝（単位面積の電極に生じた電荷）／（単
位面積当りの加えた力） であるから、圧電定数をｄ、電荷をＱ、電極面積をａ、
フィルムに加えられた力をＦ、膜厚をｔ、フィルムの幅
をｗとすると、 ｄ＝（Ｑ／ａ）÷（Ｆ／ｔｗ） Ｆ＝（ｔｗＱ）／（ａｄ） ………（１） となる。また、（弾性率）＝（単位面積当りの加えた
力）／（サンプルの伸び率） であるから、弾性率をＹ、サンプルの長さをｌ、サンプ
ルの変位長をΔｌとすると、 Ｙ＝（Ｆ／ｔｗ）÷（Δｌ／ｌ）＝（Ｆ／ｔｗ）×（ｌ／Δｌ）………（２） となる。そして、式（２）に式（１）を代入すると、 Ｙ＝（ｔｗＱ／ａｄ）×（ｌ／ｔｗΔｌ）＝（Ｑｌ）／（ａｄΔｌ） ………（３） となる。一方、静電容量をＣ、電圧をＶ、絶対誘電率を
εo、比誘電率をεrとすると、 Ｑ＝ＣＶ、Ｃ＝（εoεrａ）／ｔ であるから、 Ｑ＝（εoεrａＶ）／ｔ となり、これを式（３）に代入すると、 Ｙ＝（εoεrａＶ／ｔａｄ）×（ｌ／Δｌ） Ｖ＝（ＹｔｄΔｌ）／（εoεrｌ） ………（４） となる。この式（４）に圧電フィルムであるＰＶＤＦの
数値（εo＝8.85×10-12F/m、εr＝１３、ｔ＝110×10
-6m、ｄ＝20.9×10-12C/N、Ｙ＝1.17×109N/m2）を代入
すると、 Ｖ＝２３×（Δｌ／ｌ） [KV] ………（５） となる。この結果、サンプル長ｌに対し、サンプルの変
位長Δｌを１％とすると、２３０Ｖの電圧を要すること
になる。
歪変換における数式を図８を参照して以下に示す。 （圧電定数）＝（単位面積の電極に生じた電荷）／（単
位面積当りの加えた力） であるから、圧電定数をｄ、電荷をＱ、電極面積をａ、
フィルムに加えられた力をＦ、膜厚をｔ、フィルムの幅
をｗとすると、 ｄ＝（Ｑ／ａ）÷（Ｆ／ｔｗ） Ｆ＝（ｔｗＱ）／（ａｄ） ………（１） となる。また、（弾性率）＝（単位面積当りの加えた
力）／（サンプルの伸び率） であるから、弾性率をＹ、サンプルの長さをｌ、サンプ
ルの変位長をΔｌとすると、 Ｙ＝（Ｆ／ｔｗ）÷（Δｌ／ｌ）＝（Ｆ／ｔｗ）×（ｌ／Δｌ）………（２） となる。そして、式（２）に式（１）を代入すると、 Ｙ＝（ｔｗＱ／ａｄ）×（ｌ／ｔｗΔｌ）＝（Ｑｌ）／（ａｄΔｌ） ………（３） となる。一方、静電容量をＣ、電圧をＶ、絶対誘電率を
εo、比誘電率をεrとすると、 Ｑ＝ＣＶ、Ｃ＝（εoεrａ）／ｔ であるから、 Ｑ＝（εoεrａＶ）／ｔ となり、これを式（３）に代入すると、 Ｙ＝（εoεrａＶ／ｔａｄ）×（ｌ／Δｌ） Ｖ＝（ＹｔｄΔｌ）／（εoεrｌ） ………（４） となる。この式（４）に圧電フィルムであるＰＶＤＦの
数値（εo＝8.85×10-12F/m、εr＝１３、ｔ＝110×10
-6m、ｄ＝20.9×10-12C/N、Ｙ＝1.17×109N/m2）を代入
すると、 Ｖ＝２３×（Δｌ／ｌ） [KV] ………（５） となる。この結果、サンプル長ｌに対し、サンプルの変
位長Δｌを１％とすると、２３０Ｖの電圧を要すること
になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の圧電素子５では、わずかな歪を比較的大きな
電圧に変換することができるため、すなわち鋭敏に反応
するため、センサとしては有効であるが、逆に、かなり
大きな電圧を印加しなければ、大きな歪を得ることが困
難であるから、アクチュエータには不向きである。すな
わち、ＰＶＤＦなどの強誘電性高分子は圧電定数が低
く、最も高いものの１つであるＰＶＤＦでもアクチュエ
ータとして電圧を歪に変換する場合、ある程度の歪を得
るには大きな電圧を印加するか、圧電素子自体を大型化
する必要があり、実用面で大きな問題となっていた。こ
の発明の目的は、消費電力を抑え、小型化が可能で、大
きな歪変換をする圧電素子を提供することにある。
うな従来の圧電素子５では、わずかな歪を比較的大きな
電圧に変換することができるため、すなわち鋭敏に反応
するため、センサとしては有効であるが、逆に、かなり
大きな電圧を印加しなければ、大きな歪を得ることが困
難であるから、アクチュエータには不向きである。すな
わち、ＰＶＤＦなどの強誘電性高分子は圧電定数が低
く、最も高いものの１つであるＰＶＤＦでもアクチュエ
ータとして電圧を歪に変換する場合、ある程度の歪を得
るには大きな電圧を印加するか、圧電素子自体を大型化
する必要があり、実用面で大きな問題となっていた。こ
の発明の目的は、消費電力を抑え、小型化が可能で、大
きな歪変換をする圧電素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、可撓性およ
び圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルムの内面および外面にそ
れぞれ電極を形成したものである。
び圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルムの内面および外面にそ
れぞれ電極を形成したものである。
【０００７】
【作用】この発明によれば、圧電性を有する高分子から
なる圧電フィルムを筒状に形成したため、圧電フィルム
を長く形成することができ、このため電圧を歪に変換す
る際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加する必
要がないので、消費電力を抑えることができ、また圧電
フィルムを長く形成しても、圧電フィルムが可撓性を有
しているので、一端側をある程度残して巻き取ることに
より小型化を図ることができる。この場合、電極は筒状
の圧電フィルムの内面と外面とに形成されているので、
圧電フィルムを巻いても、圧電フィルムの内面と外面の
電極が接触することがなく、このため簡単に圧電フィル
ムを巻くことができる。
なる圧電フィルムを筒状に形成したため、圧電フィルム
を長く形成することができ、このため電圧を歪に変換す
る際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加する必
要がないので、消費電力を抑えることができ、また圧電
フィルムを長く形成しても、圧電フィルムが可撓性を有
しているので、一端側をある程度残して巻き取ることに
より小型化を図ることができる。この場合、電極は筒状
の圧電フィルムの内面と外面とに形成されているので、
圧電フィルムを巻いても、圧電フィルムの内面と外面の
電極が接触することがなく、このため簡単に圧電フィル
ムを巻くことができる。
【０００８】
【実施例】以下、図１および図２を参照して、この発明
の第１実施例を説明する。図１はこの発明の圧電素子の
基本構造を示す。この圧電素子１０は、図１（ａ）に示
すように、可撓性を有する強誘電性高分子、例えばＰＶ
ＤＦからなる圧電フィルム１１を円筒状に形成し、この
円筒状の圧電フィルム１１の内面に内部電極１２を形成
するとともに、圧電フィルム１１の外面に外部電極１３
を形成した構造となっている。この場合、圧電フィルム
１１は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメント
が図１（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向で内側
から外側に向かう放射方向に形成されているとともに、
高分子が図１（ａ）に矢印で示すように円筒状の圧電フ
ィルム１１の長さ方向に配向されている。
の第１実施例を説明する。図１はこの発明の圧電素子の
基本構造を示す。この圧電素子１０は、図１（ａ）に示
すように、可撓性を有する強誘電性高分子、例えばＰＶ
ＤＦからなる圧電フィルム１１を円筒状に形成し、この
円筒状の圧電フィルム１１の内面に内部電極１２を形成
するとともに、圧電フィルム１１の外面に外部電極１３
を形成した構造となっている。この場合、圧電フィルム
１１は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメント
が図１（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向で内側
から外側に向かう放射方向に形成されているとともに、
高分子が図１（ａ）に矢印で示すように円筒状の圧電フ
ィルム１１の長さ方向に配向されている。
【０００９】この圧電素子１０では、図１（ｃ）に示す
ように、内部電極１２と外部電極１３に圧電フィルム１
１の双極子モーメントと電界とが同方向になるように電
圧を印加すると、全体が縮み、図１（ｄ）に示すよう
に、内部電極１２と外部電極１３に圧電フィルム１１の
双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電圧を
印加すると、全体が伸びる。このように圧電素子１０が
伸縮するときには、径方向にも若干伸縮するが、高分子
が円筒状の長さ方向に配向されているので、ほとんど円
筒状の長さ方向に伸縮することになり、効率の良い機械
的変位が得られる。
ように、内部電極１２と外部電極１３に圧電フィルム１
１の双極子モーメントと電界とが同方向になるように電
圧を印加すると、全体が縮み、図１（ｄ）に示すよう
に、内部電極１２と外部電極１３に圧電フィルム１１の
双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電圧を
印加すると、全体が伸びる。このように圧電素子１０が
伸縮するときには、径方向にも若干伸縮するが、高分子
が円筒状の長さ方向に配向されているので、ほとんど円
筒状の長さ方向に伸縮することになり、効率の良い機械
的変位が得られる。
【００１０】また、この圧電素子１０では、全体を長く
形成し、図２（ａ）に示すように、その一端部１０ａを
ある程度残し、他端側をリール１４に螺旋状に巻き、こ
の他端側の端部のみをリール１４に固定するとともに、
この他端側の端部から内部電極１２に接続された内部電
極リード１５および外部電極１３に接続された外部電極
リード１６を導出させた構造にしてもよい。このような
圧電素子１０では、各電極リード１５、１６に圧電フィ
ルムの双極子モーメントと電界とが同方向になるように
電圧を印加すると、圧電素子１０が縮み、図２（ｂ）に
示すように圧電素子１０の一端部１０ａが長さ方向に大
きく変位することになり、また各電極リード１５、１６
に圧電フィルムの双極子モーメントと電界とが逆方向に
なるように電圧を印加すると、圧電素子１０が伸び、図
２（ｃ）に示すように圧電素子１０の一端部１０ａが長
さ方向に大きく変位することになる。このように、この
圧電素子１０では、圧電素子１０を長く形成しても、リ
ール１４に巻き取ることにより、全体をコンパクトに構
成することができ、しかも圧電素子１０が長いので、小
さな電圧で大きな機械的変位を得ることができ、消費電
力を大幅に抑えることができる。
形成し、図２（ａ）に示すように、その一端部１０ａを
ある程度残し、他端側をリール１４に螺旋状に巻き、こ
の他端側の端部のみをリール１４に固定するとともに、
この他端側の端部から内部電極１２に接続された内部電
極リード１５および外部電極１３に接続された外部電極
リード１６を導出させた構造にしてもよい。このような
圧電素子１０では、各電極リード１５、１６に圧電フィ
ルムの双極子モーメントと電界とが同方向になるように
電圧を印加すると、圧電素子１０が縮み、図２（ｂ）に
示すように圧電素子１０の一端部１０ａが長さ方向に大
きく変位することになり、また各電極リード１５、１６
に圧電フィルムの双極子モーメントと電界とが逆方向に
なるように電圧を印加すると、圧電素子１０が伸び、図
２（ｃ）に示すように圧電素子１０の一端部１０ａが長
さ方向に大きく変位することになる。このように、この
圧電素子１０では、圧電素子１０を長く形成しても、リ
ール１４に巻き取ることにより、全体をコンパクトに構
成することができ、しかも圧電素子１０が長いので、小
さな電圧で大きな機械的変位を得ることができ、消費電
力を大幅に抑えることができる。
【００１１】なお、上記実施例では、圧電素子１０の各
電極１２、１３を円筒状の圧電フィルム１１の内面全体
および外面全体にそれぞれ形成したが、これに限らず、
例えば図３に示すように、円筒状の圧電フィルム１１の
内面および外面にそれぞれ螺旋状に形成しても良い。こ
のようにすれば、圧電素子が伸縮する際に、各電極１
２、１３の伸縮抵抗が小さくなるので、より一層、伸縮
しやすくなる。
電極１２、１３を円筒状の圧電フィルム１１の内面全体
および外面全体にそれぞれ形成したが、これに限らず、
例えば図３に示すように、円筒状の圧電フィルム１１の
内面および外面にそれぞれ螺旋状に形成しても良い。こ
のようにすれば、圧電素子が伸縮する際に、各電極１
２、１３の伸縮抵抗が小さくなるので、より一層、伸縮
しやすくなる。
【００１２】次に、図４および図５を参照して、この発
明の第２実施例を説明する。図４は第２実施例の圧電素
子の基本構造を示す。この圧電素子２０は、図４（ａ）
に示すように、ＰＶＤＦなどの可撓性を有する強誘電性
高分子からなる第１圧電フィルム２１を断面長方形状の
角筒状に形成し、この角筒状の第１圧電フィルム２１の
内面および外面に電極層２２、２３を形成し、外面の電
極層２３の表面にＰＶＤＦなどの強誘電性高分子からな
る第２圧電フィルム２４をコーティングし、この第２圧
電フィルム２４の外面に電極層２５を形成したバイモル
フ構造となっている。そして、第１圧電フィルム２１
は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメントが図
４（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向で外側から
内側に向かう方向に形成されているとともに、高分子が
図４（ａ）に矢印で示すように角筒状の第１圧電フィル
ム２１の長さ方向に配向されている。また、第２圧電フ
ィルム２４は、延伸処理と電場配向により、双極子モー
メントが図４（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向
で内側から外側に向かう方向に形成されているととも
に、高分子が図４（ａ）に矢印で示すように角筒状の第
２圧電フィルム２４の長さ方向に配向されている。
明の第２実施例を説明する。図４は第２実施例の圧電素
子の基本構造を示す。この圧電素子２０は、図４（ａ）
に示すように、ＰＶＤＦなどの可撓性を有する強誘電性
高分子からなる第１圧電フィルム２１を断面長方形状の
角筒状に形成し、この角筒状の第１圧電フィルム２１の
内面および外面に電極層２２、２３を形成し、外面の電
極層２３の表面にＰＶＤＦなどの強誘電性高分子からな
る第２圧電フィルム２４をコーティングし、この第２圧
電フィルム２４の外面に電極層２５を形成したバイモル
フ構造となっている。そして、第１圧電フィルム２１
は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメントが図
４（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向で外側から
内側に向かう方向に形成されているとともに、高分子が
図４（ａ）に矢印で示すように角筒状の第１圧電フィル
ム２１の長さ方向に配向されている。また、第２圧電フ
ィルム２４は、延伸処理と電場配向により、双極子モー
メントが図４（ｂ）において矢印で示すように膜厚方向
で内側から外側に向かう方向に形成されているととも
に、高分子が図４（ａ）に矢印で示すように角筒状の第
２圧電フィルム２４の長さ方向に配向されている。
【００１３】このような圧電素子２０では、図４（ｂ）
に示すように、中間電極層２３と内部電極層２２に第１
圧電フィルム２１の双極子モーメントと電界とが同方向
になるように電圧を印加するとともに、中間電極層２３
と外部電極層２５に第２圧電フィルム２４の双極子モー
メントと電界とが同方向になるように電圧を印加する
と、全体が長さ方向に縮み、また中間電極層２３と内部
電極層２２に第１圧電フィルム２１の双極子モーメント
と電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、中間電極層２３と外部電極層２５に第２圧電フィル
ム２４の双極子モーメントと電界とが逆方向になるよう
に電圧を印加すると、全体が長さ方向に伸びる。したが
って、この圧電素子２０においても、第１実施例の圧電
素子１０と同様の作用効果がある。
に示すように、中間電極層２３と内部電極層２２に第１
圧電フィルム２１の双極子モーメントと電界とが同方向
になるように電圧を印加するとともに、中間電極層２３
と外部電極層２５に第２圧電フィルム２４の双極子モー
メントと電界とが同方向になるように電圧を印加する
と、全体が長さ方向に縮み、また中間電極層２３と内部
電極層２２に第１圧電フィルム２１の双極子モーメント
と電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、中間電極層２３と外部電極層２５に第２圧電フィル
ム２４の双極子モーメントと電界とが逆方向になるよう
に電圧を印加すると、全体が長さ方向に伸びる。したが
って、この圧電素子２０においても、第１実施例の圧電
素子１０と同様の作用効果がある。
【００１４】次に、この圧電素子２０をインクジェット
方式のプリンタの印字ヘッドに用いた場合について、図
５（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明する。この印
字ヘッド２６は、図５（ａ）に示すように、ヘッド本体
２７と圧電素子２０とからなっている。ヘッド本体２７
は、インク２８を収容するインク溜め容器２９の先端部
（右側端部）にノズル孔３０が設けられ、インク溜め容
器２９の後端部（左側端部）にインク供給路３１が設け
られ、インク溜め容器２９内の上部に柔軟性を有する防
浸シート３２が張り渡された構造となっている。圧電素
子２０は、長く形成され、その一端部２０ａをある程度
残してリール３３に巻かれ、その他端側の端部のみがリ
ール３３に固定されている。そして、リール３３はイン
ク溜め容器２９の後端側上方に配設され、かつ圧電素子
２０の一端部２０ａはインク溜め容器２９の後端部に設
けられた挿通孔３４を通して防浸シート３２の上面に密
接して配置され、この一端部２０の先端面がインク溜め
容器２９の先端側の内壁に固定されている。
方式のプリンタの印字ヘッドに用いた場合について、図
５（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明する。この印
字ヘッド２６は、図５（ａ）に示すように、ヘッド本体
２７と圧電素子２０とからなっている。ヘッド本体２７
は、インク２８を収容するインク溜め容器２９の先端部
（右側端部）にノズル孔３０が設けられ、インク溜め容
器２９の後端部（左側端部）にインク供給路３１が設け
られ、インク溜め容器２９内の上部に柔軟性を有する防
浸シート３２が張り渡された構造となっている。圧電素
子２０は、長く形成され、その一端部２０ａをある程度
残してリール３３に巻かれ、その他端側の端部のみがリ
ール３３に固定されている。そして、リール３３はイン
ク溜め容器２９の後端側上方に配設され、かつ圧電素子
２０の一端部２０ａはインク溜め容器２９の後端部に設
けられた挿通孔３４を通して防浸シート３２の上面に密
接して配置され、この一端部２０の先端面がインク溜め
容器２９の先端側の内壁に固定されている。
【００１５】この印字ヘッド２６では、上述したように
圧電素子２０の第１圧電フィルム２１の双極子モーメン
トと電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、第２圧電フィルム２４の双極子モーメントと電界と
が逆方向になるように電圧を印加すると、圧電素子２０
が伸び、これにより図５（ｂ）に示すように、圧電素子
２０の一端部２０ａが長さ方向に大きく変位して防浸シ
ート３２を押し下げることになり、このときにインク溜
め容器２９内のインク２８をノズル孔３０から噴射させ
ることができる。
圧電素子２０の第１圧電フィルム２１の双極子モーメン
トと電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、第２圧電フィルム２４の双極子モーメントと電界と
が逆方向になるように電圧を印加すると、圧電素子２０
が伸び、これにより図５（ｂ）に示すように、圧電素子
２０の一端部２０ａが長さ方向に大きく変位して防浸シ
ート３２を押し下げることになり、このときにインク溜
め容器２９内のインク２８をノズル孔３０から噴射させ
ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状
に形成したから、圧電フィルムを長く形成することがで
き、このため電圧を歪に変換する際、ある程度の歪を得
るのに大きな電圧を印加する必要がないので、消費電力
を抑えることができ、また圧電フィルムを長く形成して
も、圧電フィルムが可撓性を有しているので、一端側を
ある程度残して巻き取ることにより小型化を図ることが
できる。
ば、圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状
に形成したから、圧電フィルムを長く形成することがで
き、このため電圧を歪に変換する際、ある程度の歪を得
るのに大きな電圧を印加する必要がないので、消費電力
を抑えることができ、また圧電フィルムを長く形成して
も、圧電フィルムが可撓性を有しているので、一端側を
ある程度残して巻き取ることにより小型化を図ることが
できる。
【図１】この発明の第１実施例の基本構造を示し、
（ａ）はその圧電素子の斜視図、（ｂ）は双極子モーメ
ントの分極方向を示す拡大断面図、（ｃ）は双極子モー
メントと同一の電界を印加した状態を示す図、（ｄ）は
双極子モーメントと逆の電界を印加した状態を示す図。
（ａ）はその圧電素子の斜視図、（ｂ）は双極子モーメ
ントの分極方向を示す拡大断面図、（ｃ）は双極子モー
メントと同一の電界を印加した状態を示す図、（ｄ）は
双極子モーメントと逆の電界を印加した状態を示す図。
【図２】（ａ）は図１の圧電素子を巻いた基本構造を示
す斜視図、（ｂ）はこの圧電素子に双極子モーメントと
同一の電界を印加したときの斜視図、（ｃ）は双極子モ
ーメントと逆の電界を印加したときの斜視図。
す斜視図、（ｂ）はこの圧電素子に双極子モーメントと
同一の電界を印加したときの斜視図、（ｃ）は双極子モ
ーメントと逆の電界を印加したときの斜視図。
【図３】図１の圧電素子の変形例を示す斜視図。
【図４】第２実施例の基本構造を示し、（ａ）はその圧
電気素子の斜視図、（ｂ）は双極子モーメントの分極方
向を示す要部拡大断面図。
電気素子の斜視図、（ｂ）は双極子モーメントの分極方
向を示す要部拡大断面図。
【図５】図４の圧電素子をインクジェット方式の印字ヘ
ッドに使用した一例を示し、（ａ）は非通電時における
要部断面図、（ｂ）は通電時の要部断面図。
ッドに使用した一例を示し、（ａ）は非通電時における
要部断面図、（ｂ）は通電時の要部断面図。
【図６】（ａ）ＰＶＤＦの分子構造を示す図、（ｂ）は
ポーリング処理前の双極子モーメントの状態を示す図、
（ｃ）はポーリング処理中および処理後の双極子モーメ
ントの状態を示す図。
ポーリング処理前の双極子モーメントの状態を示す図、
（ｃ）はポーリング処理中および処理後の双極子モーメ
ントの状態を示す図。
【図７】原子間距離の電場による影響と圧電性の発現の
原理を示し、（ａ）は双極子モーメントと同一の電界を
印加した状態を示す図、（ｃ）は双極子モーメントと逆
の電界を印加した状態を示す図。
原理を示し、（ａ）は双極子モーメントと同一の電界を
印加した状態を示す図、（ｃ）は双極子モーメントと逆
の電界を印加した状態を示す図。
【図８】従来の圧電素子の斜視図。
１０、２０ 圧電素子 １１ 圧電フィルム １２、２２ 内部電極 １３、２５ 外部電極 ２１ 第１圧電フィルム ２３ 中間電極層 ２４ 第２圧電フィルム
Claims (3)
- 【請求項１】 可撓性および圧電性を有する高分子から
なる圧電フィルムを筒状に形成し、この筒状の圧電フィ
ルムの内面および外面にそれぞれ電極を形成したことを
特徴とする圧電素子。 - 【請求項２】 前記圧電フィルムは、双極子モーメント
が前記圧電フィルムの膜厚方向に形成されていることを
特徴とする請求項１記載の圧電素子。 - 【請求項３】 前記圧電フィルムは、前記高分子が前記
筒状の圧電フィルムの長さ方向に配向されていることを
特徴とする請求項１記載の圧電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5302249A JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5302249A JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135345A true JPH07135345A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17906746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5302249A Pending JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135345A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506858A (ja) * | 1999-07-20 | 2003-02-18 | エスアールアイ インターナショナル | 電気活性ポリマ |
| JP2003230288A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 電歪アクチュエータ |
| JP2003534620A (ja) * | 2000-05-24 | 2003-11-18 | イマージョン コーポレイション | 電気活性ポリマーを利用する触覚装置及び触覚方法 |
| JP2004032887A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 伸縮自在アクチュエータ |
| JPWO2004026758A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2006-01-12 | イーメックス株式会社 | 駆動体及びその製造方法 |
| JP2007073553A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Kyoto Univ | 圧電アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2007534562A (ja) * | 2003-12-19 | 2007-11-29 | バルワー エス．アー．エス． | 流体投与装置 |
| JP2009172194A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 体動検知センサーおよび体動検知方法 |
| JP2014212552A (ja) * | 2014-06-24 | 2014-11-13 | 国立大学法人九州工業大学 | スピーカ |
| JP2019163764A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-26 | プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー | 真空ポンプ、および真空ポンプの作動のための方法 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5302249A patent/JPH07135345A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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