(57)【要約】 【課題】  積層型圧電アクチュエータ素子と可動接続体との接合部の破損を防止できる積層型圧電アクチュエータ装置を提供すること。【解決手段】  圧電セラミック層および内部電極層が積層されてなる積層型圧電アクチュエータ素子１５の変位面に第一の可動接続体１６および第二の可動接続体１７を付加した積層型圧電アクチュエータ装置であり、積層型圧電アクチュエータ素子１５の変位面と駆動される対象物との間には、第一の可動接続体１６および第二の可動接続体１７が接着剤により接続され、第一の可動接続体１６の接続面の面積は前記変位面の面積よりも小さく、第二の可動接続体１７の接続面の面積は前記変位面の面積と等しい積層型圧電アクチュエータ装置である。また、第二の可動接続体１７の抗折強度を、積層型圧電アクチュエータ素子１５の圧電セラミック層の抗折強度よりも大きくするとよい。【選択図】  図１
2006222184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層および内部電極層が積層された積層体と、前記積層体の積層方向に対して側部となる２つの側面には前記内部電極層が１層おきに対向電極となるように前記積層方向に延在してそれぞれ形成された外部電極と、前記側面上に１層おきに形成された絶縁部材とを有する積層型圧電アクチュエータ素子に可動接続体を付加した積層型圧電アクチュエータ装置において、前記積層型圧電アクチュエータ素子の変位面と駆動される対象物との間には、前記対象物の側に位置する第一の可動接続体および前記変位面の側に位置する第二の可動接続体が接着剤により接続され、前記第一の可動接続体の接続面の面積は前記変位面の面積よりも小さく、前記第二の可動接続体の接続面の面積は前記変位面の面積以上であることを特徴とする積層型圧電アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記第二の可動接続体の抗折強度が、前記圧電セラミック層の抗折強度よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電アクチュエータ装置に関し、特に積層型圧電素子の変位面と駆動される対象物との間に可動の接続体を有する積層型圧電アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電アクチュエータ装置は、電気エネルギーを機械的駆動力に変換する変換効率が高く、小型軽量でありながら発生する駆動力が大きいため、カメラ、計測機器、その他の精密機器の駆動や、位置決めに利用されるようになっている。
【０００３】
そのとき、積層型圧電アクチュエータ素子と駆動される対象物の間の接続部強度が重要である。従来この分野では、たとえば特許文献１に開示されているように、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面にアクチュエートさせる対象物を接続するための可動体を接着する場合に、変位面に凹凸部を設けて接続することが例示されている。  
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に包含される積層型圧電アクチュエータの構造では、特許文献１に例示されたエッチングにより表面に凹凸を形成する方法は採用できず、変位面を機械的に粗面化し、接着を強化する方法がとられる。その場合、可動接続体の接合面積が小さい場合には、積層型圧電アクチュエータ装置用素子として十分な接続部強度が得られないという問題があった。
【０００６】
外部衝撃による破損時の状態を、図６に模式的な平面図で示す。また、外部衝撃による破損が起こる前の、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面に可動接続体を接着した積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図を図５に示す。１５は積層型圧電アクチュエータ素子、２６は可動接続体である。図６の場合、接合部面積が小さいため、その小さい接合部面積のみの素子強度によって接合部が保たれているため、積層型圧電アクチュエータ装置の接続部強度が弱いことがわかる。
【０００７】
この状況にあって、本発明の技術的課題は、積層型圧電アクチュエータ素子と可動接続体との接合部の破損を防止できる積層型圧電アクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、圧電セラミック層および内部電極層が積層された積層体と、前記積層体の積層方向に対して側部となる２つの側面には前記内部電極層が１層おきに対向電極となるように前記積層方向に延在してそれぞれ形成された外部電極と、前記側面上に１層おきに形成された絶縁部材とを有する積層型圧電アクチュエータ素子に可動接続体を付加した積層型圧電アクチュエータ装置において、前記積層型圧電アクチュエータ素子の変位面と駆動される対象物との間には、前記対象物の側に位置する第一の可動接続体および前記変位面の側に位置する第二の可動接続体が接着剤により接続され、前記第一の可動接続体の接続面の面積は前記変位面の面積よりも小さく、前記第二の可動接続体の接続面の面積は前記変位面の面積以上であることを特徴とする積層型圧電アクチュエータ装置が得られる。
【０００９】
また本発明によれば、前記第二の可動接続体の抗折強度が、前記圧電セラミック層の抗折強度よりも大きいことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ装置が得られる。
【００１０】
次に、本発明の作用について説明する。本発明では積層型圧電アクチュエータ素子によりアクチュエートさせる対象物と、積層型圧電アクチュエータ素子とを接続する可動接続体を組み込んだ積層型圧電アクチュエータ装置において、積層型圧電アクチュエータ素子と、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面の面積より小さい第一の可動接続体との間に、積層型圧電アクチュエータ素子変位面の面積以上の面積を有する第二の可動接続体を配置し、それぞれ、接着剤により固定したことによって、積層型圧電アクチュエータ素子と第二の可動接続体の接合部面積が大きくなったことにより、積層型圧電アクチュエータ装置の接合部の強度を増加させることができる。なお、第一の可動接続体と第二の可動接続体の間は同質の材料を使えば、強い接合が可能になる。
【００１１】
また、上記の積層型圧電アクチュエータ素子の変位面に接着された第二の可動接続体において、その第二の可動接続体の抗折強度を、積層型圧電アクチュエータ素子の圧電セラミック層の抗折強度より大きくしたことによって、積層型圧電アクチュエータ装置の駆動する対象物との間の接合部の強度をさらに増すことができる。  
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、積層型圧電アクチュエータ素子とそれに付随する第一および第二の可動接続体において、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面の面積に等しいか、あるいはそれより大きい面積を有する第二の可動接続体を前記変位面に接着し、さらに第二の可動接続体にその面積よりも小さい第一の可動接続体を接着したことことによって、積層型圧電アクチュエータ素子と可動動接続体との接合部面積が大きくなり、変位面近傍の破損を防止できる積層型圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
【００１３】
また、上記の積層型圧電アクチュエータの変位面に接着された第二の可動接続体において、その第二の可動接続体の強度を、積層型圧電アクチュエータの圧電セラミック層の強度より大きくしたことによって、変位面近傍の破損を防止できる積層型圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照してさらに説明する。図３は、本発明で用いる積層型圧電アクチュエータ素子の外形を示す斜視図である。図３を参照すると、本発明で用いる積層型圧電アクチュエータ素子は、圧電セラミック層１１と、内部電極層１２とを、上下面が圧電セラミック層１１となるように、交互に積層されて積層体を形成している。その積層体は圧電セラミック層および導電層の各グリーンシートまたはペーストを積層して、所定の大きさに切断の後、焼成されたものからなる。この積層体の積層方向に対して両側の側面には、積層方向に交互に絶縁部材１３が形成されている。さらに、絶縁部材１３が形成された対向側面のその上に、積層方向に延在する外部電極１４が夫々形成されており、積層方向に内部電極層１２の一端と交互に接続されている。
【００１５】
ここで、図３に示される積層型圧電アクチュエータ素子に、変位面の面積に等しい第二の可動接続体、あるいは変位面の面積より大きい第二の可動接続体を接着剤にて接着し、さらにその第二の可動接続体に積層型圧電アクチュエータ素子の変位面より面積の小さい第一の可動接続体を接着剤にて接着した積層型圧電アクチュエータ装置を図１および図２に示す。すなわち、図１は積層型圧電アクチュエータ素子１５の変位面にその変位面と同じ面積の第二の可動接続体１７を接着し、その第二の可動接続体１７に、さらに第一の可動接続体１６を接着した積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図である。また図２は積層型圧電アクチュエータ素子１５の変位面にその変位面より大きい面積の第二の可動接続体１７を接着し、その第二の可動接続体１７に、さらに第一の可動接続体１６を接着した積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図である。
【００１６】
この時、第二の可動接続体１７については、積層型圧電アクチュエータ素子の抗折強度と同等のもの、あるいは積層型圧電アクチュエータ素子１５の抗折強度より大きいものを用いた。
【００１７】
また、比較のために従来型の積層型圧電アクチュエータ素子として、図５のような、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面に直接、変位面の面積よりも小さい、可動接続体を接着剤にて接着した積層型圧電アクチュエータ装置も作製した。
【００１８】
下記表１は、図１、図２に各々２つずつ対応する本発明の実施の形態１〜４、および図５の従来技術での積層型圧電アクチュエータ装置各５個の抗折強度のデータを相対値で示す。
【００１９】
実施の形態１は、図１のように積層型圧電アクチェータ素子１５の変位面の面積と第二の可動接続体１７の接続部面積が等しく、かつ積層型圧電アクチェータ素子１５と第二の可動接続体１７の抗折強度が同等の場合である。
【００２０】
実施の形態２は、図１のように積層型圧電アクチェータ素子１５の変位面の面積と第二の可動接続体１７の接続部面積が等しく、かつ積層型圧電アクチュエータ素子１５よりも第二の可動接続体１７の抗折強度が大きい場合である。
【００２１】
実施の形態３は、図２のように積層型圧電アクチェータ素子１５の変位面の面積よりも第二の可動接続体１７の接続部側の面積が大きく、かつ積層型圧電アクチェータ素子１５と第二の可動接続体１７の抗折強度が同等の場合である。
【００２２】
実施の形態４は、図２のように積層型圧電アクチェータ素子１５の変位面の面積よりも第二の可動接続体１７の接続部側の面積が大きく、かつ積層型圧電アクチュエータ素子１５よりも第二の可動接続体１７の抗折強度が大きい場合である。
【００２３】
【表１】
2006222184.tif 000003
【００２４】
その結果、図１、図２記載の形状の本発明の積層型圧電アクチュエータ装置は、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面に、変位面以上の面積を有する第二の可動接続体を接着したことによって、その接合部面積が従来よりも大きくなり、結果として、従来の積層型圧電アクチュエータ装置よりも、接合部の抗折強度が向上することがわかった。
【００２５】
本発明の積層型圧電アクチュエータ装置での外部衝撃による破損時の状態を図４に模式な平面図で示す。このように破断部分の面積が大きくなっていることがわかる。
【００２６】
さらに第二の可動接続体の強度を、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面近傍の圧電セラミック層の抗折強度より大きくすることにより、積層型圧電アクチュエータ装置の接続部の抗折強度がより向上することがわかった。
【００２７】
なお、表１のように、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面の面積より大きい面積を有する第二の可動接続体を接着した場合の効果は、変位面の面積と同等の面積の第二の可動接続体を接着した場合の効果と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図。
【図２】本発明の他の積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図。
【図３】本発明で用いる積層型圧電アクチュエータ素子の斜視図。
【図４】本発明における、外部衝撃による積層型圧電アクチュエータ装置の破損時の平面図。
【図５】従来例における、積層型圧電アクチュエータ素子の変位面に可動接続体を接着した積層型圧電アクチュエータ装置の斜視図。
【図６】従来例における、外部衝撃による積層型圧電アクチュエータ装置の破損時の平面図。
【符号の説明】
【００２９】
１１    圧電セラミック層
１２    内部電極層
１３    絶縁部材
１４    外部電極  
１５    積層型圧電アクチュエータ素子
１６    第一の可動接続体             
１７    第二の可動接続体
２６    可動接続体
【図１】
2006222184.tif 000004
【図２】
2006222184.tif 000005
【図３】
2006222184.tif 000006
【図４】
2006222184.tif 000007
【図５】
2006222184.tif 000008
【図６】
2006222184.tif 000009