JPH07302937A - 圧電アクチュエータ及び当該圧電アクチュエータを利用した光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合強度が強く、しかも縦方向の変位量の大
きな小型の圧電アクチュエータを提供する。 【構成】 樹脂や板バネのような弾性体より接合部材６
を作成する。圧電素子２の主面外周部と歪み変換素子３
の接合部４を重ね合わせるようにして、接合部材６の窪
み６ａ内に圧電素子２及び歪み変換素子３を挿入し、接
合部材６の弾性力により圧電素子２及び歪み変換素子３
を挟み込んで接合する。 【効果】 小さな接合部４でも簡単にしかも強固に接合
することができ、歪み変換素子３内面と圧電素子２の主
面との間の空洞部７を大きくすることによって縦方向の
変位量を大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電アクチュエータ及び
当該アクチュエータを用いた光走査装置に関する。具体
的にいうと、本発明は、積層型の圧電素子を用い、その
出力変位を変位拡大機構によって拡大して出力させるよ
うにした圧電アクチュエータ及び当該圧電アクチュエー
タを利用した光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発明者らは、歪み変換素子に発生する内
部応力を緩和させ、圧電アクチュエータの縦方向歪み量
をより一層拡大させ、圧電アクチュエータの変位を被駆
動物体に確実に伝達させることを目的として、歪み変換
素子を圧電素子の主面との間に空洞が形成されるような
形状に形成するとともに、歪み変換素子の板厚を均一に
した圧電アクチュエータを提案している。これらは、特
願平５−１５１２８２号として出願している。

【０００３】図１６（ａ）（ｂ）はその圧電アクチュエ
ータ５１を示す斜視図及び断面図である。この圧電アク
チュエータ５１にあっては、厚みがＷ＝１〜５mmの積層
型の圧電素子５２の両主面にそれぞれ正四角錘台状をし
た歪み変換素子５３を配し、歪み変換素子５３の外周部
分に設けられた接合部５４を積層型圧電素子５２の主面
外周部に接合（例えば、接着）させてある。この歪み変
換素子５３は積層型圧電素子５２と同一平面形状を持
ち、全体にわたって均一な板厚を有しており、中央部に
は平らな平坦部５５が形成され、歪み変換素子５３の内
面と積層型圧電素子５２の主面との間に正四角錘台状の
空洞部５６が形成されている。この平坦部５５の一辺の
長さは、歪み変換素子５３の一辺の長さの１／１０〜１
／５倍としている。

【０００４】しかして、積層型圧電素子５２に電圧を印
加すると、積層型圧電素子５２が縦方向に伸張すると共
に積層型圧電素子５２の横方向の圧縮歪みが歪み変換素
子５３によって縦方向変位に変換され、圧電アクチュエ
ータ５１からは大きな縦方向変位量が出力される。した
がって、圧電アクチュエータ５１における縦方向の変位
量は、いかに効率よく横方向の圧縮歪みを縦方向の変位
に変換するかによって決まり、このためには歪み変換素
子５３の内面と積層型圧電素子５２の主面との間の空洞
部５６を大きくし、又は広くするのが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの圧電
アクチュエータ５１においては、歪み変換素子５３は外
周部に設けられた接合部５４において積層型圧電素子５
２に接合されているので、空洞部５６を広くしようとす
れば、接合部５４を狭くしなければならない。この結
果、接合強度が弱くなり、外部からの衝撃や温度変化に
よって接合部５４が圧電素子５２から外れるなど圧電ア
クチュエータ５１の耐久性が低下し、その信頼性に問題
を生じていた。

【０００６】また、接合部５４が狭くなれば、接合時の
作業性が悪くなるとともに圧電アクチュエータ５１の変
位特性にばらつきが大きくなってしまうという問題点も
あった。

【０００７】一方、接合強度を強くし接合時の作業性を
良くしようとすれば、空洞部５６が小さくなって、縦方
向の変位量を大きくすることができない。したがって、
接合強度を強くし接合時の作業性を維持しつつ、しか
も、縦方向の変位量を大きくしようとすれば、圧電アク
チュエータ５１全体が大きくなってしまう。

【０００８】さらに、歪み変換素子５３と圧電素子５２
は直接に接合されるため、アルミニウムや銅などの金属
材料から作成される歪み変換素子５３とセラミックなど
から作成される圧電素子５２との接合方法に制約があ
り、接着による接合しか適切な接合方法はなかった。し
かしながら、金属材料とセラミックとの接着にあって
は、接着強度、温湿度特性、作業性、耐久性、接着面積
などの接着精度といった全ての接着要件を満たす方法は
なく、歪み変換素子５３と圧電素子５２を直接接着する
方法は使用環境や量産時の歩留り等を考慮すれば、ほと
んど実現性に乏しいものであった。

【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、接合強度が
強く、しかも縦方向の変位量の大きな小型の圧電アクチ
ュエータを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電アクチュエ
ータは、圧電素子に当該圧電素子の主面との間に空洞部
が形成されるような形状の歪み変換素子を接合し、前記
歪み変換素子によって前記圧電素子の横歪み成分を縦歪
み成分に変換するようにした圧電アクチュエータにおい
て、前記歪み変換素子と前記圧電素子を接合支持部材に
より接合したことを特徴としている。

【００１１】前記接合支持部材によって、前記歪み変換
素子と前記圧電素子を挟み込むこととしてもよく、前記
接合支持部材を弾性体から作成し、前記弾性体の弾性力
によって前記歪み変換素子と前記圧電素子を挟み込むこ
ととすることができる。例えば、前記弾性体は樹脂や板
バネであるのが好ましい。

【００１２】また、前記接合支持部材の圧電素子もしく
は歪み変換素子との接触面又は前記歪み変換素子の前記
接合支持部材との接触面又は前記圧電素子の前記接合支
持部材との接触面を、摩擦係数の高い材質もしくは摩擦
係数の高い表面状態にするのが望ましい。

【００１３】また、前記接合支持部材を、前記歪み変換
素子及び前記圧電素子と一体成形することもできる。

【００１４】また、前記接合支持部材に歪み変換素子を
固定するための溝及び圧電素子を接合するための接合部
を設け、前記歪み変換素子を当該溝に挿入するとともに
前記圧電素子を当該接合部に接合してもよい。

【００１５】これらの圧電アクチュエータにあっては、
接合支持部材に切り欠き部を設けることができる。

【００１６】また、前記歪み変換素子及び前記圧電素子
は平面矩形状であって、前記接合支持部材を前記歪み変
換素子と前記圧電素子の各隅の接合箇所に設けるのが好
ましく、前記接合支持部材を前記歪み変換素子と前記圧
電素子の接合箇所全周域に設けるのが望ましい。さらに
は、前記接合支持部材を前記空洞部外周に沿うように設
けるのがより好ましい。

【００１７】また、前記空洞部の平面形状を円形状とす
るのが好ましい。

【００１８】さらに、前記歪み変換素子の板厚を均一に
するのが好ましく、前記歪み変換素子の中心部を平坦に
することとしてもよい。

【００１９】また、前記歪み変換素子の前記圧電素子を
接合した面の反対面に被駆動物体を接合するための支持
部材を設けることができる。

【００２０】また、前記接合支持部材を装置部に装着す
ることとしてもよい。

【００２１】さらに、前記歪み変換素子を前記圧電素子
の両主面に設けることとしてもよい。

【００２２】本発明の光走査装置は、光を反射する振動
子と、当該振動子に振動を印加するための駆動源とを備
えた光走査装置において、前記駆動源として本発明の圧
電アクチュエータを用いたことを特徴としている。

【００２３】

【作用】本発明の圧電アクチュエータにあっては、歪み
変換素子と圧電素子を接合支持部材によって接合してい
るので、歪み変換素子の接合部を小さくしても簡単にし
かも強固に歪み変換素子と圧電素子を接合することがで
きる。このため、圧電素子の主面と歪み変換素子内面と
の間の空洞部を大きくすることができ、積層型圧電素子
の圧縮歪みを大きな縦方向の変位に変換することができ
る。

【００２４】たとえば、接合支持部材は歪み変換素子と
圧電素子を挟み込む構造とすることができ、このような
構造にすれば簡単に両者を接合することができる。ま
た、接合支持部材を樹脂や板バネのような弾性体から作
成すれば、弾性体の弾性力を利用して容易に両者を接合
することができる。したがって、圧電素子や歪み変換素
子の材質にこだわらず両者を強固に接合することができ
る。このとき、接合支持部材の圧電素子もしくは歪み変
換素子との接触面、又は前記圧電素子の接合支持部材と
の接触面又は歪み変換素子の接合支持部材との接触面
を、摩擦係数の高い材質もしくは摩擦係数の高い表面状
態にしておくと、接合支持部材は歪み変換素子又は圧電
素子から外れにくくなり、より強固に接合することがで
きる。

【００２５】また、歪み変換素子及び圧電素子を接合支
持部材と一体成形すれば、さらに容易にしかも強固に接
合することができる。

【００２６】また、接合支持部材に歪み変換素子を固定
するための溝と圧電素子を接着するための接合部を設
け、歪み変換素子を当該溝に挿入するとともに圧電素子
を接合部に接着することによっても歪み変換素子と圧電
素子を簡単に接合することができる。このとき圧電素子
と接合支持部材との接着面積を大きくすることができる
ので、接合強度を高めることができる。また、歪み変換
素子と圧電素子主面との間の空洞部を大きくすることが
でき、より大きな縦方向の変位量を得ることができる。

【００２７】これらの接合支持部材に切り欠き部を設け
ておくと、圧電素子の電極との電気的接続を容易にする
ことができる。

【００２８】また、接合支持部材を平面矩形状に形成さ
れた圧電素子及び歪み変換素子の各隅の接合箇所に設け
ることによって、圧電素子と歪み変換素子を圧電素子外
周部において均等に接合することができ、さらに接合箇
所の全周域に設けることによってより強固に接合するこ
とができる。このとき、空洞部の外周に沿うように設け
ることにより、歪み変換素子と圧電素子との接合面積を
最も大きくして、さらにより強固に接合することができ
る。

【００２９】また、空洞部の平面形状を円形とすること
によって、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子に発
生する内部応力を分散することができ、繰り返しの使用
によっても歪み変換素子は破損されにくく、圧電アクチ
ュエータの耐久性をよくすることができる。

【００３０】これらの圧電アクチュエータの歪み変換素
子に切り欠き部を設けると、圧電素子の横歪みに対して
歪み変換素子に発生する内部応力を逃がすことができる
ので、歪み変換素子の縦方向変位量を大きくすることが
できる。

【００３１】また、板厚を均一にすることによって、圧
電素子の横歪みに対して歪み変換素子で発生する内部応
力を小さくでき、圧電アクチュエータの変位量を大きく
することができる。また、歪み変換素子をプレス等の簡
単な加工方法によって作成することができるので、加工
コストを低減することができる。

【００３２】また、歪み変換素子の中心部を平坦にし、
この中心部に被駆動物体を接合させるようにすることに
より、被駆動物体を歪み変換素子の中心部に確実に位置
決めして接合することができ、しかも、被駆動物体を安
定に歪み変換素子に接合させることができる。

【００３３】また、歪み変換素子の前記圧電素子を接合
した面の反対面に被駆動物体を接合するための支持部材
を設けてやれば、広い接合面積で被駆動物体を接合で
き、しかも強固に接合することができる。

【００３４】また、接合支持部材を装着部に装着すれ
ば、駆動装置等の装着部に簡単に装着することができ、
装置部に装着するための部品が不要となり、装着コスト
を低くすることができる。

【００３５】また、歪み変換素子を圧電素子の両主面に
接合すれば、縦方向の変位量をほぼ２倍にすることがで
きる。

【００３６】

【実施例】図１に本発明の一実施例である圧電アクチュ
エータ１を示す。図１（ａ）は圧電アクチュエータ１の
斜視図、図１（ｂ）はその平面図、図１（ｃ）は図１
（ｂ）におけるＡ−Ａ´線断面図である。圧電アクチュ
エータ１は、図１６に示すような積層型の圧電素子２の
主面に、例えば図２に示すように正四角錐台状に膨らみ
を持たせた歪み変換素子３を配し、歪み変換素子３の外
周部分及び四隅に設けられた接合部４を積層型圧電素子
２の主面外周部及び主面四隅に重ね合わせ、圧電素子２
及び歪み変換素子３の四隅を接合支持部材６で挟み込む
ことにより、圧電素子２及び歪み変換素子３を接合させ
てある。この歪み変換素子３は積層型圧電素子２と同一
平面形状を持ち、全体にわたって均一な板厚を有してお
り、中央部には平らな平坦部５が形成され、歪み変換素
子３の内面と積層型圧電素子２の主面との間に正四角錘
台状の空洞部７が形成されるようになっている。また、
接合支持部材６は例えば図３に示すような形状をしてお
り窪み６ａが形成されている。接合支持部材６は樹脂や
板バネのような弾性体から作成されていて、窪み６ａ内
に圧電素子２及び歪み変換素子３の四隅を挿入して、弾
性体の弾性力により圧電素子２及び歪み変換素子３を強
固に挟み込むことができる。

【００３７】また、接合支持部材６の側部に図１に示す
ように切り欠き８を設けた場合には、この切り欠き８に
よって形成された電極取出し口９から、圧電素子２に駆
動電圧を印加するための電極１０にリード線などを簡単
に接続することができる。

【００３８】このように接合支持部材６を用いることに
よって、簡単な作業により圧電素子２と歪み変換素子３
との接合を行なうことができ、作業性の向上を図ること
ができる。このため、歪み変換素子３の接合部４を小さ
くして空洞部７を大きく形成することが容易にでき、圧
電アクチュエータ１の縦方向の変位量を大きくすること
が可能になる。また、接合支持部材６の大きさ、特に窪
み６ａの大きさによって接合面積が定まるので、圧電素
子２と歪み変換素子３とを直接接合する場合に比べ接合
面積が一定し、接合精度を向上させることもできる。こ
のとき、圧電素子２と接合支持部材６との間や歪み変換
素子３と接合支持部材６との間を接着剤などによって接
着させることにすれば、より接合強度を高めることがで
きる。したがって、落下など外部からの衝撃や圧電アク
チュエータ１の駆動による振動あるいは温湿度の変化に
対しても歪み変換素子３は圧電素子２から容易に外れ
ず、圧電アクチュエータ１の耐久性が向上し、信頼性の
高い圧電アクチュエータ１を提供することができる。も
ちろん、圧電素子２と歪み変換素子３とを接着すること
としてもよい。

【００３９】図４（ａ）（ｂ）に示すものはそれぞれ、
本発明の別な実施例である圧電アクチュエータ１の歪み
変換素子３を示す平面図及び側面図である。歪み変換素
子３の接合部４上面には突起状の爪１１が４つの接合部
４にそれぞれ形成されている。さらに、接合部４下面の
圧電素子２との接合面にも突起状の爪１２が４つの接合
部４にそれぞれ形成されている。この圧電アクチュエー
タ１にあっては接合部４上面に形成された爪１１が接合
支持部材６の窪み６ａ内面に食い込み、歪み変換素子３
と接合支持部材６との間の摩擦係数が大きくなる。した
がって、容易に接合支持部材６が外れにくくなりさらに
信頼性の高い圧電アクチュエータ１を作成することがで
きる。また、接合部４の接合面に形成された爪１２が、
圧電素子２の主面に食い込み歪み変換素子３と接合支持
部材６との間の摩擦係数が大きくなる。したがって、容
易に接合支持部材６が圧電素子２から外れにくくなると
ともに、圧電素子２の圧縮歪みを確実に歪み変換素子３
に伝えられるので、歪み変換素子３の変換効率を向上さ
せることができる。

【００４０】また、図５に示すように歪み変換素子３の
接合部４に穴１３を多数設け、接合部４の上面及び接合
面の摩擦係数が大きくなるようにしてある。このように
穴１３などを設け、接合支持部材６と歪み変換素子３と
の間の摩擦係数や接合支持部材６と圧電素子２との摩擦
係数を大きくするようにしてもよい。さらに、接合部４
の上面や下面に摩擦係数の大きな材質のものを張り合わ
せたり、摩擦係数が大きくなるように表面加工を施すこ
とにしてもよい。また、歪み変換素子３に限らず、接合
支持部材６の窪み６ａ内面を表面加工して、摩擦係数を
大きくしておくとよい。

【００４１】図６に示すものは本発明のさらに別な実施
例である圧電アクチュエータ１の接合支持部材６の斜視
図であって、クリップ形状をしている。このクリップ形
状をした接合支持部材６も樹脂や板ばねのような弾性力
を有する弾性体から形成されており、接合支持部材６に
よって圧電素子２及び歪み変換素子３を挟み込むことに
より両者を接合することができる。もちろん、接合支持
部材６と圧電素子２との間や接合支持部材６と歪み変換
素子３との間を接着することとしてもよく、それぞれの
間の摩擦係数が大きくなるように接合支持部材６に表面
加工等を施してもよい。

【００４２】図７に示すものは本発明のさらに別な実施
例である圧電アクチュエータ１を示す斜視図であって、
圧電アクチュエータ１は２つの樹脂性の接合支持部材６
によって圧電素子２と歪み変換素子３とが接合されてお
り、２つの接合支持部材６は圧電素子２及び歪み変換素
子３と一体成形されている。

【００４３】また、図８に示す圧電アクチュエータ１に
示すように、圧電素子２及び歪み変換素子３を囲むよう
に接合支持部材６を一体成形し、接合支持部材６の側面
に切り欠き８を設けてもよい。このように、接合支持部
材６と圧電素子２及び歪み変換素子３とを一体成形する
ことにより、簡単に圧電アクチュエータ１を作成するこ
とができる。

【００４４】図９（ａ）に示すものは本発明のさらに別
な実施例である圧電アクチュエータ１を示す斜視図であ
って、図９（ｂ）に示すような接合支持部材６と図９
（ｃ）に示すような歪み変換素子３そして圧電素子２と
から構成されている。歪み変換素子３は圧電素子２と同
一平面形状をしており、全体にわたって均一な板厚を有
しており、歪み変換素子３の中央部には歪み変換素子３
の全長にわたって平らな平坦部５が形成されている。接
合支持部材６は、圧電素子２とほぼ同じ長さの直方体状
をしており、その内側面には圧電素子２を接合するため
の素子接合部１４と歪み変換素子３の端部を挿入できる
溝１５が形成されている。この溝１５に歪み変換素子３
の端部を挿入し、一対の接合支持部材６によって歪み変
換素子３と圧電素子２とを挟み込むようにして圧電アク
チュエータ１が形成されており、歪み変換素子３の内面
と圧電素子２の主面との間には大きな空洞部７が形成さ
れている。また、圧電素子２と素子接合部１４とは接着
剤等によって接合されている。さらに歪み変換素子３と
接合支持部材６とを接着剤によって接着することにして
もよい。

【００４５】このように接合支持部材６によって圧電素
子２と歪み変換素子３とを接合することにより、歪み変
換素子３の内面と圧電素子２との間に大きな空洞部７を
形成することができるので、圧電アクチュエータ１の縦
方向の変位量を大きくすることができる。また、圧電素
子２と接合支持部材６とは圧電素子２の側面全面で接合
するので、接合面積が大きく、接合強度も大きくなると
ともに歪み変換素子３により確実に圧電素子２の圧縮歪
みを縦方向の変位に変えることができる。

【００４６】さらに図１０に示すものは本発明のさらに
別な実施例である圧電アクチュエータ１の分解斜視図で
あって、１つの接合支持部材６によって圧電素子２と歪
み変換素子３とが接合されている。このような１つの接
合支持部材６を用いることによって、圧電素子２底面及
び側面を接合支持部材６に接着することができ、確実に
圧電素子２を接合支持部材６に接合して圧電アクチュエ
ータ１の信頼性を向上させることができる。また、部品
点数の削減をすることもできるので、作業性の向上や製
造コストの削減を図ることも可能になる。

【００４７】また、図１１に示すものは本発明のさらに
別な実施例である圧電アクチュエータ１である。図１１
（ａ）はその圧電アクチュエータ１の歪み変換素子３を
示す斜視図、図１１（ｂ）はその圧電アクチュエータ１
を示す平面図であって、歪み変換素子３の接合部４近傍
には半円状の切欠部１６を設けてある。このため接合部
４が自由に変形できるようになり、圧電素子２の圧縮歪
みに対する接合部４の内部応力を吸収でき、歪み変換素
子３の側面及び中心部への影響を除去できる。また、接
合支持部材６は歪み変換素子３の空洞部７外周７ａに沿
うようにして設けてあるので、接合強度を大きくするこ
とができる。したがって、この圧電アクチュエータ１に
あっては、圧電素子１の圧縮歪みを縦方向変位に効率良
く変換し、一層大きな縦方向変位量を出力することがで
きる。

【００４８】また、図１２（ａ）（ｂ）に示すように歪
み変換素子３の空洞部７の平面形状を円形状に形成する
ことによって、歪み変換素子３に加わる応力を均一に分
散させることができる。このため、圧電アクチュエータ
１を繰り返し使用することによっても歪み変換素子３が
破損されず、圧電アクチュエータ１の寿命を延ばすこと
ができる。

【００４９】さらに本発明の別な実施例である圧電アク
チュエータ１の断面図を図１３に示す。この圧電アクチ
ュエータ１の平坦部５には被駆動物体１８を接合するた
めの支持部材１７を接着等によって接合させてある。上
記各実施例のような圧電アクチュエータ１にあっては、
歪み変換素子３の平坦部５は非常に小さく、そのままで
は被駆動物体１８を圧電アクチュエータ１に接合するこ
とは非常に困難であった。しかし、このように支持部材
１７を予め製造時に取り付けておくことによって、大き
な接合面積で被駆動物体１８を容易にしかも安定に接合
することができる。また、接合支持部材６に被装着部１
９を設け、例えばこの被装着部１９は接合支持部材６の
下面を平坦に形成することでもよく、被装着部１９を例
えばマニュピレータや光走査装置などのような駆動装置
のアクチュエータ装着台２０に装着することとしてもよ
い。このため被駆動物体１８の接合面積やアクチュエー
タ装着台２０への装着面積を大きくすることができ、簡
単にしかも強固に装着することができる。したがって、
圧電アクチュエータ１から被駆動物体１８が容易に外れ
たり、圧電アクチュエータ１自身がアクチュエータ装着
台２０から容易に外れたりすることがなく、駆動装置の
信頼性を高めることができる。

【００５０】図１４に示すものはさらに別な実施例であ
る圧電アクチュエータ１を示す断面図であって、圧電素
子２の両主面に歪み変換素子３が接合支持部材６によっ
て接合され、それぞれの平坦部５には支持部材１７が接
合されている。このため、２つの歪み変換素子３によっ
てほぼ２倍の変位量にすることができる。また、下側の
平坦部５にも支持部材１７が接合されているので、装着
面積を大きくすることができ、アクチュエータ装着台２
０に容易に装着可能となるとともに装着強度を高めるこ
とができる。

【００５１】また本発明の圧電アクチュエータにあって
は、図示された接合支持部材や歪み変換素子の形状等に
限られるのはいうまでもなく、さまざまな実施例が考え
られる。

【００５２】上記圧電アクチュエータ１は種々の機器の
駆動源として用いることができる。例えば、図１５に示
すものは光走査装置２１に用いた場合を示している。こ
の光走査装置２１は、プレート状をした振動子２２と本
発明による圧電アクチュエータ１とから構成されてい
る。振動子２２は、光ビームを反射させる可動部２３と
振動入力部２４とを細長状の弾性変形部２５によって結
合したものであって、圧電アクチュエータ１は支持部材
１７を介して振動入力部２４に接合され、可動部２３に
はミラー部２６が設けられている。弾性変形部２５は、
少なくとも曲げ変形モードの弾性共振振動モードを有
し、圧電アクチュエータ１を曲げ変形モードの共振周波
数で振動させると、弾性変形部２５が共振振動し、可動
部２３が回動する。したがって、可動部２３に設けられ
たミラー部２６で反射された光ビームを走査することが
できる。このような光走査装置２１に本発明の圧電アク
チュエータ１を用いれば、光走査装置２１の駆動部を小
型化できるとともに、外部からの衝撃や温度変化などに
対する耐久性を向上させることができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の圧電アクチュエータによれば、
接合支持部材により歪み変換素子と圧電素子を接合して
いるので、歪み変換素子の接合部の面積が小さくなって
も、簡単にしかも強固に接合することができる。したが
って、空洞部の面積を大きくすることができ、圧電アク
チュエータの縦方向の変位量を大きくすることができる

【００５４】たとえば、接合支持部材を歪み変換素子と
圧電素子を挟み込む構造とすれば、簡単に両者を接合す
ることができる。また、接合支持部材を樹脂や板バネの
ような弾性体から作成すれば、弾性体の弾性力を利用し
て容易に両者を接合することができる。このとき、接合
支持部材の圧電素子もしくは歪み変換素子との接触面、
又は前記圧電素子の接合支持部材との接触面又は歪み変
換素子の接合支持部材との接触面を、摩擦係数の高い材
質もしくは摩擦係数の高い表面状態にしておくと、接合
支持部材が歪み変換素子又は圧電素子から外れにくくな
り、より強固に接合することができる。さらに、圧電素
子及び歪み変換素子を接合支持部材と一体成形すれば、
より強固に、しかも簡単に接合することができる。

【００５５】また、接合支持部材に歪み変換素子を固定
するための溝と圧電素子を接合するための接合部を設
け、歪み変換素子を当該溝に挿入するとともに圧電素子
を接合部に接着することによっても歪み変換素子と圧電
素子を簡単に接合することができる。このとき圧電素子
と接合支持部材との接着面積を大きくすることができる
ので、接合強度をより高めることができる。また、歪み
変換素子と圧電素子主面との間の空洞部を大きくするこ
とができ、より大きな縦方向の変位量を得ることができ
る。

【００５６】これらの接合支持部材に切り欠き部を設け
ておくと、圧電素子の電極との電気的接続を容易にする
ことができる。

【００５７】また、接合支持部材を平面矩形状に形成さ
れた圧電素子及び歪み変換素子の各隅の接合箇所に設け
ることによって、圧電素子と歪み変換素子を均等に接合
することができ、さらに接合箇所の全周域に設けること
によってより強固に接合することができる。このとき、
空洞部の外周に沿うように設けることにより、歪み変換
素子と圧電素子の接合面積を広くして、さらにより強固
に接合することができる。

【００５８】また、空洞部の平面形状を円形とすること
によって、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子に発
生する内部応力を分散することができ、圧電アクチュエ
ータの耐久性の向上を図ることができる。

【００５９】これらの圧電アクチュエータの歪み変換素
子に切り欠き部を設けると、圧電素子の横歪みに対して
歪み変換素子に発生する内部応力を逃がすことができる
ので、歪み変換素子の縦方向変位量を大きくすることが
できる。

【００６０】また、板厚を均一にすることによって、圧
電素子の横歪みに対して歪み変換素子で発生する内部応
力を小さくでき、圧電アクチュエータの変位量を大きく
することができる。また、歪み変換素子をプレス等の簡
単な加工方法によって作成することができるので、加工
コストを低減することができる。

【００６１】また、歪み変換素子の中心部を平坦にし、
この中心部に被駆動物体を接合させるようにすることに
より、被駆動物体を歪み変換素子の中心部に確実に位置
決めして接合することができ、しかも、被駆動物体を安
定に歪み変換素子に接合させることができる。

【００６２】また、歪み変換素子の前記圧電素子を接合
した面の反対面に被駆動物体を接合するための支持部材
を設けてやれば、広い接合面積で被駆動物体を接合で
き、しかも強固に接合することができる。

【００６３】また、接合支持部材を装着部に装着すれ
ば、駆動装置の装着部などに簡単に装着することがで
き、装着部に装着するための部品の削減を図り、装着コ
ストを低くすることができる。

【００６４】また、歪み変換素子を圧電素子の両主面に
接合すれば、縦方向の変位量をほぼ２倍にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例である圧電アクチュ
エータを示す斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は図
１（ｂ）のＡ−Ａ´線断面図である。

【図２】同上の圧電アクチュエータの歪み変換素子を示
す斜視図である。

【図３】同上の圧電アクチュエータの接合支持部材を示
す斜視図である。

【図４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の別な実施例
である圧電アクチュエータの歪み変換素子を示す平面図
及び側面図である。

【図５】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチュ
エータの歪み変換素子を示す平面図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチュ
エータの接合支持部材を示す斜視図である。

【図７】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチュ
エータを示す斜視図である。

【図８】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチュ
エータを示す斜視図である。

【図９】（ａ）は本発明のさらに別な実施例である圧電
アクチュエータを示す斜視図、（ｂ）は同上の圧電アク
チュエータの接合部材を示す斜視図、（ｃ）は同上の圧
電アクチュエータの歪む変換素子を示す斜視図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチ
ュエータを示す分解斜視図である。

【図１１】（ａ）は本発明のさらに別な実施例である圧
電アクチュエータの歪み変換素子を示す斜視図、（ｂ）
は同上の圧電アクチュエータを示す平面図である。

【図１２】（ａ）は本発明のさらに別な実施例である圧
電アクチュエータの歪み変換素子を示す斜視図、（ｂ）
は同上の圧電アクチュエータを示す平面図である。

【図１３】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチ
ュエータを示す断面図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施例である圧電アクチ
ュエータを示す断面図である。

【図１５】（ａ）は本発明の一実施例である光走査装置
を示す斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図１６】（ａ）は従来例の圧電アクチュエータを示す
斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【符号の説明】

２ 圧電素子 ３ 歪み変換素子 ６ 接合支持部材 ７ 空洞部 １０ 電極 １１、１２ 爪 １７ 支持部材 ２２ 振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 博史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 梅田 秀信 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 入江 篤 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 米田 匡宏 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 大倉 清俊 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 山中 規正 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 戸谷 浩巳 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子に当該圧電素子の主面との間に
   空洞部が形成されるような形状の歪み変換素子を接合
   し、前記歪み変換素子によって前記圧電素子の横歪み成
   分を縦歪み成分に変換するようにした圧電アクチュエー
   タにおいて、 前記歪み変換素子と前記圧電素子を接合支持部材により
   接合したことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記接合支持部材によって、前記歪み変
   換素子と前記圧電素子を挟み込んだことを特徴とする請
   求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記接合支持部材は弾性体からなり、前
   記弾性体の弾性力によって前記歪み変換素子と前記圧電
   素子を挟み込んだことを特徴とする請求項２に記載の圧
   電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記弾性体は、樹脂であることを特徴と
   する請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記弾性体は、板バネであることを特徴
   とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記接合支持部材の歪み変換素子もしく
   は圧電素子との接触面又は前記歪み変換素子の前記接合
   支持部材との接触面又は前記圧電素子の前記接合支持部
   材との接触面が、摩擦係数の高い材質もしくは摩擦係数
   の高い表面状態であることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４又は５に記載の圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記接合支持部材は、前記歪み変換素子
   及び前記圧電素子と一体成形されたことを特徴とする請
   求項１、２、３、４、５又は６に記載の圧電アクチュエ
   ータ。
8. 【請求項８】 前記接合支持部材に前記歪み変換素子を
   固定するための溝及び前記圧電素子を接合するための接
   合部を設け、前記歪み変換素子を当該溝に挿入するとと
   もに前記圧電素子を当該接合部に接合したことを特徴と
   する請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記接合支持部材に、切り欠き部を設け
   たことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７
   又は８に記載の圧電アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記歪み変換素子及び前記圧電素子は
    平面矩形状であって、前記接合支持部材を前記歪み変換
    素子と前記圧電素子の各隅の接合箇所に設けたことを特
    徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９
    に記載の圧電アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記接合支持部材を前記歪み変換素子
    と前記圧電素子の接合箇所全周域に設けたことを特徴と
    する請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１
    ０に記載の圧電アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記接合支持部材を、前記空洞部外周
    に沿うように設けたことを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１に記載の圧
    電アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 前記空洞部の平面形状が円形状である
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１又は１２に記載の圧電アクチュエー
    タ。
14. 【請求項１４】 前記歪み変換素子の板厚が均一である
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２又は１３に記載の圧電アクチ
    ュエータ。
15. 【請求項１５】 前記歪み変換素子の中心部が平坦であ
    ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
    ７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の
    圧電アクチュエータ。
16. 【請求項１６】 前記歪み変換素子の前記圧電素子を接
    合した面の反対面に、被駆動物体を接合するための支持
    部材を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
    ５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又
    は１５に記載の圧電アクチュエータ。
17. 【請求項１７】 前記接合支持部材を装着部に装着する
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６
    に記載の圧電アクチュエータ。
18. 【請求項１８】 前記歪み変換素子が、前記圧電素子の
    両主面に設けられていることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
    １３、１４、１５、１６又は１７に記載の圧電アクチュ
    エータ。
19. 【請求項１９】 光を反射する振動子と、当該振動子に
    振動を印加するための駆動源とを備えた光走査装置にお
    いて、 前記駆動源として請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
    １７又は１８に記載の圧電アクチュエータを用いたこと
    を特徴とする光走査装置。