(57)【要約】      （修正有）【課題】座の主面に対してキャップを垂直に当接でき、丘陵部とキャップ間のクリアランスを、キャップの開口端一周にわたり均一にできる圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】電圧の印加により変位する圧電アクチュエータ１００であって、一端に半球１３０を有し、電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ本体１０５と、圧電アクチュエータ本体１０５の他端を支持する座１４０と、半球１３０が当接するとともに圧電アクチュエータ本体１０５に被さって座１４０に封止されるキャップ１６０と、を備え、座１４０は、キャップ１３０の開口端が接合される傾斜面が周縁に形成された丘陵部１４５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加により変位する圧電アクチュエータであって、
一端に半球を有し、電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ本体と、
前記圧電アクチュエータ本体の他端を支持する座と、
前記半球が当接するとともに、前記圧電アクチュエータ本体に被さって前記座に封止されるキャップと、を備え、
前記座は、前記キャップの開口端が接合される傾斜面が周縁に形成された丘陵部を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記丘陵部の周縁の傾斜面の角度が主面に対して３０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記傾斜面の幅は、前記キャップの壁の厚みより５０μｍ以上１００μｍ以下大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧の印加により変位する圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子(以降、素子と称する)を金属製の座と共に多連化し、そこへ金属キャップ(以降、キャップと称する)を被せて積層型圧電アクチュエータが製造される。キャップは、前述の座と溶接することで封管する。ここで座には、図４に示すような丘陵部５４５を設ける場合がある。
【０００３】
また多連化された素子の先端には、キャップ先端ダイヤフラムを変位させるための半球を設ける場合がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の丘陵部は座に対するキャップの水平方向の位置決めを容易にする目的で設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４４３７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図４に示すように従来の積層型圧電アクチュエータ５００は、座５４０の丘陵部５４５とキャップ５３０との間にクリアランスが設けられている。そのため、キャップ５３０が半球を基点として動き、丘陵部５４５に対してキャップ５３０が斜めに当接し、座の丘陵部５４５とキャップ５３０間のクリアランスが、位置により偏り、均一とならない場合がある。この状態でキャップと座とを溶接すると、クリアランスの大きい箇所では溶接が不十分となり、Ｈｅリークエラーの発生や、破損の起点となってしまう懸念が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、座の主面に対してキャップを垂直に当接でき、丘陵部とキャップ間のクリアランスを、キャップの開口端一周にわたり均一にできる圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の圧電アクチュエータは、電圧の印加により変位する圧電アクチュエータであって、一端に半球を有し、電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ本体と、前記圧電アクチュエータ本体の他端を支持する座と、前記半球が当接するとともに、前記圧電アクチュエータ本体に被さって前記座に封止されるキャップと、を備え、前記座は、前記キャップの開口端が接合される傾斜面が周縁に形成された丘陵部を有することを特徴としている。
【０００８】
これにより、座の主面に対してキャップを垂直に当接でき、接合時に丘陵部とキャップ間のクリアランスを均一にできる。その結果、接合の不備が解消され、Ｈｅリークエラーや、破損の起点となる可能性を低減できる。
【０００９】
（２）また、本発明の圧電アクチュエータは、前記丘陵部の周縁の傾斜面の角度が主面に対して３０°以上４５°以下であることを特徴としている。傾斜面の角度が４５°以下であることにより、溶接ポイントとの距離が小さくなり溶接に不備を防止できる。また、３０°以上であることで有効に傾斜を利用して、接合時に丘陵部とキャップとの間のクリアランスを均一にできる。
【００１０】
（３）また、本発明の圧電アクチュエータは、前記傾斜面の幅が、前記キャップの壁の厚みより５０μｍ以上１００μｍ以下大きいことを特徴としている。これにより、確実にキャップの壁をテーパで受けることができ、キャップを垂直に当接できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、座の主面に対してキャップを垂直に当接でき、接合時に丘陵部とキャップ間のクリアランスを均一にできる。その結果、溶接の不備を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図２】座を示す正面図である。
【図３】キャップを圧電アクチュエータ本体に被せ、その開口端を丘陵部の傾斜面に当接させた状態を示す断面図である。
【図４】従来の圧電アクチュエータおよび封止部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
（圧電アクチュエータの構造）
図１は、圧電アクチュエータ１００を示す断面図である。圧電アクチュエータ１００は、圧電アクチュエータ本体１０５、座１４０およびキャップ１６０により構成され、電圧が印加されることで変位する。
【００１５】
圧電アクチュエータ本体１０５は、複数の圧電素子１１０、リード部材１２０、半球１３０で構成されている。複数の圧電素子１１０は、圧電素子１１０同士が端面で接着されることで互いに直列（電圧印加による伸縮方向）に連結されている。圧電アクチュエータ本体１０５は、一端に半球１３０を有し、他端は底部として座１４０に接着されており、多連化された圧電素子１１０に電圧が印加されることで伸縮する。
【００１６】
リード部材１２０は、金属製で板状に形成されており、圧電素子１１０の両側面に形成された外部電極１１５に接着されている。一対のリード部材１２０は、座１４０において一対の端子１５０に接続されている。
【００１７】
圧電アクチュエータ本体１０５は、リード部材１２０を介して外部電極１１５に電圧が印加される。座１４０は、圧電アクチュエータ本体１０５の他端を支持しており、圧電アクチュエータ本体１０５の伸縮により半球１３０が変位する。
【００１８】
圧電素子１１０は、圧電層と内部電極とが交互に積層されている。また、圧電素子１１０の側面には内部電極に接続された外部電極１１５が設けられている。圧電層は、たとえばＰＺＴ等の圧電材料で構成されている。内部電極は、Ａｇ−Ｐｄ等で構成されている。
【００１９】
キャップ１６０は、圧電アクチュエータ本体１０５に被さって座に封止され、ドーム形状の部分に半球１３０が当接するダイヤフラムを有する。キャップ１６０の直管部分は、キャップ１６０の中央から底部にかけて円筒に形成されている。キャップの先端部分には、ドーム形状を有するダイヤフラムが形成されている。キャップ１６０は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のばね性に優れている材質が望ましい。
【００２０】
座１４０は、概略円板状に形成され、圧電アクチュエータ本体１０５の他端を支持する。図２は、座１４０の正面図である。座１４０は、キャップ１６０の開口端が接合される傾斜面１４７が周縁に形成された丘陵部１４５を有する。傾斜面１４７は、外側に向かうほど薄くなる方向に傾斜している。これにより、座１４０の主面に対してキャップ１６０を垂直に当接でき、接合時には丘陵部１４５とキャップ１６０間のクリアランスを、開口端一周にわたり均一にできる。その結果、溶接の不備を防止でき、Ｈｅリークエラーや、破損の起点となる可能性を低減できる。
【００２１】
丘陵部１４５の周縁の傾斜面１４７の角度は、主面に対して３０°以上４５°以下である。４５°以下であることにより、溶接ポイントｐとの距離が小さくなり溶接に不備を防止できる。また、３０°以上であることで有効に傾斜を利用して、接合時に丘陵部１４５とキャップ１６０との間のクリアランスを均一にできる。
【００２２】
傾斜面１４７の半径方向の幅ａは、キャップ１６０の壁の厚みより５０μｍ以上１００μｍ以下大きい。これにより、確実にキャップの開口端を傾斜面１４７で受けることができ、キャップ１６０を垂直に当接できる。
【００２３】
（圧電アクチュエータの製造方法）
まず、圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電素子１１０を作製する。具体的には、ＰＺＴ等の圧電セラミックスのグリーンシートにＡｇやＡｇ−Ｐｄ等の電極ペーストを印刷して積層、圧着し、焼成する。次に、圧電素子１１０の側面に積層方向に沿って、内部電極に接続された外部電極１１５を形成する。圧電素子１１０の側面に電極ペーストを印刷して焼成することで外部電極１１５を形成できる。
【００２４】
得られた複数の圧電素子１１０の積層方向の端面には、エポキシ等の接着剤を塗布して接着し、直列方向に連結する。このようにして多連化を行い、接着剤を硬化させる。最後に、金属製で板状のリード部材１２０を、外部電極１１５に固着させて、多連化した圧電アクチュエータ本体１０５を作製できる。
【００２５】
上記の圧電アクチュエータ本体１０５を座１４０に設置し、キャップ１６０を被せて封止する。図３は、キャップ１６０を圧電アクチュエータ本体１０５に被せ、その開口端を丘陵部１４５の傾斜面１４７に当接させた状態を示す断面図である。図３に示すように、傾斜面１４７を利用すると、接合時にキャップ１６０と座１４０とのクリアランスを均一にすることができる。このとき、リード部材１２０は、座１４０に挿通された端子１５０を介して外部と電気的に接続する。このようにして、圧電アクチュエータ１００を作製することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１００  圧電アクチュエータ
１０５  圧電アクチュエータ本体
１１０  圧電素子
１１５  外部電極
１２０  リード部材
１３０  半球
１４０  座
１４５  丘陵部
１４７  傾斜面
１５０  端子
１６０  キャップ
５４５  丘陵部
ｐ  溶接ポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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