JPH0992900A - 圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フルブリッジ回路が使用でき、高い昇圧比が
得られること。 【解決手段】 矩形板１１の長手方向の中央部でかつ厚
み寸法のほぼ中央部には、長手方向とは直交する第１の
帯状内部電極１４と、該第１の帯状内部電極１４の一端
側に接続され一方の区分の長手方向を直交する端面側に
のびている第２の帯状内部電極１５とを有し、該第２の
帯状内部電極１５には、一方の区分の長手方向に平行な
一方の側面の中央部において外部リード取り出し用の表
面電極１７に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機のトナー帯
電用などに用いられる静電気発生装置の高電圧ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータや液晶バックライト用インバータなどに用
いられる圧電振動子矩形板（以下、矩形板と呼ぶ）を用
いた圧電トランスに属し、特に、矩形板の長手方向の共
振を利用した圧電トランスに属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、矩形板を応用したデバイスとして
圧電トランスが知られている。圧電トランスの一般的な
構造としては、１波長共振モードで振動する構造のもの
がある。矩形板としては、一般にセラミックやニオブ酸
リチウム単結晶を用いることが多い。

【０００３】一般に圧電トランスを使用している液晶デ
ィスプレイのバックライト点灯や複写機のトナー帯電用
などには大きな電流値は必要としないが、１ｋＶ程度の
高電圧を必要とする機器が数多くあり、圧電トランスが
昇圧トランスとして用いられる。このような圧電トラン
スでは、昇圧比が１００以上の場合、入力電圧１０Ｖ時
の出力は１ｋＶ−数ワット程度の高圧電電源が用いられ
ている。

【０００４】現在、これら電源には電磁式トランスが昇
圧用として用いられているが、発生電磁ノイズの低減や
低消費電力化、機器の小形低背化などの要求により、圧
電トランスの実用化の検討がなされている。

【０００５】図２は、従来のλモード圧電トランスに用
いられている矩形板２１の構造の概略構成を示してい
る。図２において、矩形板２１には、長手方向のほぼ半
分の一方の区分の厚さ方向に対向する第１及び第２の表
面電極２２、２３が形成されている。また、矩形板２１
の他方の区分には、第３及び第４の表面電極２４、２５
が形成されている。矩形板２１は、矢印２６ａ，２６ｂ
で示すように、一方の区分では厚さ方向に分極され、他
方の区分では長手方向に分極されている。

【０００６】図３は図２に示した矩形板２１を用いた圧
電トランスの動作原理の説明図である。図３（ａ）は矩
形板２１を示しており、、図３（ｂ）は矩形板２１が長
手方向振動の１波長共振モードで振動している場合の変
位分布を示し、図３（ｃ）はその時の歪分布を示してい
る。

【０００７】図２に示した第２の表面電極２３をアース
端子とし、第１の表面電極２２に矩形板２１の長手方向
の１波長共振モードの共振周波数に等しい周波数の電圧
を印化すると、図３（ａ）に示した矩形板２１は、図３
（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように振動する。この時、
第１及び第２の表面電極２２、２３の間には圧電効果に
よって電圧が発生する。

【０００８】したがって、第１及び第２の表面電極２
２、２３を１次側の入力端子とし、第３及び第４の表面
電極２４、２５を２次側の出力端子とする圧電トランス
が得られる。なお、第２の表面電極２３は入出力に共通
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
静電気発生装置や液晶バックライトのバッテリー駆動な
どの低電圧駆動化の要求に対して、互いに逆位相の２つ
のパルス電圧を入力側の端子に供給するフルブリッジ回
路を使用することにより、入力電圧が２倍になり、出力
電圧も２倍になるという駆動方法があるが、このフルブ
リッジ回路を使用するためには入力側と出力側それぞれ
２つの端子が必要である。しかし、従来の圧電トランス
では、入力側と出力側とが１端子共通となっているため
フルブリッジ回路が使用できなかった。

【００１０】それ故に、本発明の課題は、フルブリッジ
回路の使用が可能であり、高い昇圧比が得られる圧電ト
ランスを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電振
動子矩形板の長手方向の共振モードを利用した圧電トラ
ンスにおいて、前記矩形板の長手方向のほぼ半分の一方
の区分に、厚さ方向に対向する第１及び第２の表面電極
と、前記矩形板の長手方向の中央部でかつ厚み寸法のほ
ぼ中央部に長手方向とは直交する第１の帯状内部電極
と、該第１の帯状内部電極の一端側に接続され前記一方
の区分の長手方向を直交する端面側にのびている第２の
帯状内部電極とを有し、前記第２の帯状内部電極には、
前記一方の区分の長手方向に平行な一方の側面の中央部
において外部リード取り出し用の表面電極に接続されて
おり、前記矩形板の長手方向の他の区分の中央部に長手
方向を直交する帯状表面電極を有していることを特徴と
する圧電トランスが得られる。

【００１２】また、本発明によれば、前記矩形板の前記
他方の区分の中央部で前記矩形板の長手方向の１／４の
位置の表面に前記矩形板の長手方向と直交方向に帯状表
面電極が形成されており、前記第１及び第２の表面電極
を互いに電気的に接続して１次側端子とし、前記第１及
び第２の帯状内部電極、前記帯状表面電極を２次側端子
としたことを特徴とする圧電トランスが得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の振動子板としてセ
ラミック矩形板を用いた圧電振動子矩形板の長手方向の
共振モードを利用した圧電トランスの一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の圧電トランスの
一実施形態例を示している。

【００１４】図１を参照して、圧電トランスは、矩形板
１１の長手方向のほぼ半分である一方の区分に、厚さ方
向で相互に対向する第１の表面電極１２及び第２の表面
電極１３とを有している。

【００１５】また、矩形板１１の長手方向の中央部で厚
み寸法のほぼ中央部には、長手方向とは直交する第１の
帯状内部電極１４と、第１の帯状内部電極１４の一端側
に接続され一方の区分の長手方向に平行な端面側にのび
ている第２の帯状内部電極１５とを有している。即ち、
第１及び第２の帯状内部電極１４、１５は、これらでＬ
字状をなしている。第２の帯状内部電極１５には、一方
の区分の長手方向に平行な一方の側面の中央部において
外部リード取り出し用の表面電極１７に接続されてい
る。

【００１６】一方の区分の第１及び第２の表面電極１
２、１３は、第１及び第２の帯状内部電極１４、１５と
電気的絶縁を図るため端面に露出しない構造としてい
る。さらに矩形板１１の他方の区分の中央部で矩形板１
１の長手方向の１／４の位置の表面には、矩形板１１の
長手方向と直交方向に帯状表面電極１６が形成されてい
る。第１及び第２の表面電極１２、１３は、これらを互
いに電気的に接続して１次側端子とし、第１及び第２の
帯状内部電極１４、１５と帯状表面電極１６を２次側端
子としている。

【００１７】この圧電トランスは、長さ４２ｍｍ，幅１
０ｍｍ，厚さ１ｍｍの各寸法のＰＺＴ系の矩形板１１の
内部列にグリーンシート法によって第１及び第２の帯状
内部電極１４、１５を印刷し積層している。矩形板１１
の表面には、銀ペーストを用いて第１乃至第３の表面電
極１２、１３及び１６を形成し、側面には第２の帯状内
部電極１５とノード点において接続するように、外部リ
ード取り出し用の表面電極１７が形成されている。

【００１８】帯状表面電極１６、外部リード取り出し用
の表面電極１７は、それぞれ振動モードのノード点から
配線の取り出しをするために矩形板１１の長手方向の端
部から長さ寸法の１／４、３／４の位置とした。第１及
び第２の表面電極１２、１３、帯状表面電極１６は、す
べて幅０．５ｍｍとした。

【００１９】この矩形板１１を第１及び第２の表面電極
１２、１３間で矩形板１１の厚み方向に第１の帯状内部
電極１４から帯状表面電極１６の方向で矩形板１１の長
手方向に分極した。図中の１８ａ，１８ｂは分極方向を
示しめしている。分極は温度１５０℃、電界強度１．２
ｋＶ／ｍｍで行なった。第１及び第２の表面電極１２、
１３の中心、すなわち、ノード点から端子を取り出し入
力側端子とし、同じくノード点にある外部リード取り出
し用の表面電極１７と帯状表面電極１６から端子を取り
出し出力側端子として、長手方向１波長共振モードの圧
電トランスとした。

【００２０】この発明の圧電トランスと、図２に示した
従来の長手方向１波長共振モードの圧電トランスとの比
較を表１に示す。

【００２１】

【表１】 表１により明らかなように、本発明の圧電トランスでは
フルブリッジ回路が使用できるため、従来の圧電トラン
スと比較して約２倍の昇圧比が得られている。

【００２２】

【発明の効果】以上、実施形態により説明した通り、本
発明の圧電トランスによると、入力側端子と出力側端子
とに共通端子がないためフルブリッジ回路が使用でき、
約２倍の昇圧比が得られる。

【００２３】また、端子の取り出しが入力側、出力側と
もにノード点からの取り出しが可能であるため、高信頼
性の圧電トランスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１波長共振モードで振動する圧電トラ
ンスの実施形態例を示す斜視図である。

【図２】従来の１波長共振モードで振動する圧電トラン
スの実施形態例を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は、矩形板の側面図、（ｂ）は長手方向
の１波長共振モードで振動時の変位分布図、（ｃ）は長
手方向の１波長共振モードで振動時の歪分布図である。

【符号の説明】

１１，２１ 矩形板 １２，２２ 第１の表面電極 １３，２３ 第２の表面電極 １４ 第１の帯状内部電極 １５ 第２の帯状内部電極 １６ 帯状表面電極 １７ 外部リード取り出し用の表面電極 ２４ 第３の表面電極 ２５ 第４の表面電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子矩形板の長手方向の共振モー
   ドを利用した圧電トランスにおいて、前記矩形板の長手
   方向のほぼ半分の一方の区分に、厚さ方向に対向する第
   １及び第２の表面電極と、前記矩形板の長手方向の中央
   部でかつ厚み寸法のほぼ中央部に長手方向とは直交する
   第１の帯状内部電極と、該第１の帯状内部電極の一端側
   に接続され前記一方の区分の長手方向を直交する端面側
   にのびている第２の帯状内部電極とを有し、前記第２の
   帯状内部電極には、前記一方の区分の長手方向に平行な
   一方の側面の中央部において外部リード取り出し用の表
   面電極に接続されており、前記矩形板の長手方向の他の
   区分の中央部に長手方向を直交する帯状表面電極を有し
   ていることを特徴とする圧電トランス。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電トランスにおいて、
   前記矩形板の前記他方の区分の中央部で前記矩形板の長
   手方向の１／４の位置の表面に前記矩形板の長手方向と
   直交方向に帯状表面電極が形成されており、前記第１及
   び第２の表面電極を互いに電気的に接続して１次側端子
   とし、前記第１及び第２の帯状内部電極、前記帯状表面
   電極を２次側端子としたことを特徴とする圧電トラン
   ス。