(57)【要約】  厚膜導体を用いて構成された外部導体を有し、外部導体における導通不良が生じ難い、信頼性に優れた圧電アクチュエータを提供する。  圧電体２の外表面に外部導体５，６が形成されており、外部導体５，６が、厚膜導体と導電性補強材９とを有し、厚膜導体が、圧電体２の外表面に形成された第１の厚膜導体７と、第１の厚膜導体７の外表面に部分的にかつ面接触的に形成された第２の厚膜導体８ａ，８ｂと、第２の厚膜導体８ａ，８ｂの外表面に接合された導電性補強材９とを備える、圧電アクチュエータ１。
2007114002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層を有する圧電体と、
前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備える圧電アクチュエータであって、
前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、
前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている第２の厚膜導体とを備え、
前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の厚膜導体の膜厚が、前記第２の厚膜導体の膜厚よりも大きい、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記各厚膜導体が、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電ペーストを焼き付けることにより形成された厚膜導体であり、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が、前記導電ペースト中の８５〜９５重量％の範囲とされている、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記複数の第２の厚膜導体が、枠状の平面形状を形成するように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
複数の前記第２の厚膜導体として、４本の帯状の厚膜導体を有し、該４本の帯状の厚膜導体が、矩形枠状の形状を構成するように配置されている、請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の厚膜導体の外周縁よりも第２の厚膜導体の外周縁が内側に位置するように第１，第２の厚膜導体が設けられており、それによって、外部導体の外周縁内側に段差が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に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、磁気ヘッドなどの電子デバイスや弁などの機械的要素を操作するために用いられる圧電アクチュエータに関し、より詳細には、厚膜導体を用いた外部導体が圧電体の外表面に形成されている圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な電子デバイスや機械的要素を駆動するのに圧電アクチュエータが広く用いられている。圧電アクチュエータは、圧電体と、圧電体の外表面に形成されており、圧電体に電圧を印加するための外部導体とを有する。【０００３】
上記圧電体としては、単一の圧電体からなる、いわゆる単板型の圧電体や、複数の圧電体層を積層してなる積層型の圧電体が知られている。圧電アクチュエータでは、用途に応じて、適宜の構造の圧電体が用いられている。【０００４】
上記外部導体は、通常、信頼性に優れた厚膜導体により形成されている。厚膜導体は、通常、Ａｇなどの金属粉末と、ガラスフリットと、有機樹脂バインダーと、有機溶剤とを混練してなる導電ペーストを圧電体表面に付与した後、焼き付けることにより形成されている。【０００５】
ところで、圧電アクチュエータでは、使用に際して圧電体が繰り返し伸縮し変位する。長期間使用している間に、圧電体は繰り返し変位するので、変位に伴うストレスが外部導体に繰り返し加わることになる。そのため、長期間圧電アクチュエータを使用しているうちに、外部導体が疲労し、外部導体にクラックが生じたり、外部導体が破断することがあった。外部導体にクラックが生じたり、破断したりすると、外部導体による導通性に支障が生じ、圧電アクチュエータを駆動することができなくなる。【０００６】
このような問題を解決するために、下記の特許文献１には、図６に示す積層型圧電部品１０１が開示されている。積層型圧電部品１０１では、積層型の圧電体１０２内に、内部電極１０３ａ，１０３ｂが形成されている。内部電極１０３ａに電気的に接続されるように、外部導体１０４が形成されている。【０００７】
外部導体１０４は、Ａｇ粉末を主成分とする厚膜導体１０４ａ内に、Ａｇからなる金網１０４ｂを埋設した構造を有する。金網１０４ｂを埋設させることにより、外部導体１０４の機械的強度が高められている。【０００８】
他方、下記の特許文献２には、図７に模式的部分切欠正面断面図で示す圧電アクチュエータ１１１が開示されている。圧電アクチュエータ１１１では、積層型の圧電体１１２の外表面に、外部導体１１３が形成されている。ここでは、外部導体１１３は、積層型圧電体１１２の外表面に直接形成された厚膜導体からなる外部電極１１４と、外部電極１１４の外表面に、ろう接や溶接等により接合された網状の金属部材１１５とを有する。すなわち、網状の金属部材１１５が、外部電極１１４の外表面に接点接続されている。
【特許文献１】ＷＯ２００５／０６４７００Ａ１
【特許文献２】特開２００３−５０２８７０号公報
【発明の開示】
【０００９】
特許文献１に記載の積層型圧電部品１０１では、厚膜導体１０４ａに亀裂が生じると、厚膜導体１０４ａに埋設されて一体化されている金網１０４ｂにも同様に応力が加わり、厚膜導体１０４ａに生じた亀裂に追随して、金網１０４ｂも切断するおそれがあった。すなわち、金網１０４ｂによる補強効果は十分ではなかった。
【００１０】
他方、特許文献２に記載の圧電アクチュエータ１１１では、網状の金属部材１１５が外部電極１１４の外表面に接点接続されているが、このような接点接続では、接合力が十分でなかった。従って、積層型の圧電体１１２が変位を繰り返すうちに、接点接続部分において剥がれが生じ易いという問題があった。特に、圧電体１１２が大きく変位する部分の外表面において、外部電極１１４に金属部材１１５が接点接続されている場合には、外部電極１１４が接点接続により逆に拘束されることになる。そのため、変位を繰り返すうちに、外部電極１１４の上記接点接続により拘束されている部分においてより一層亀裂が生じ易かった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、圧電体の外表面に厚膜導体を用いて形成された外部導体を有し、しかも長期間使用されて繰り返し圧電体が変位したとしても、外部導体における導通不良が生じ難い、信頼性に優れた圧電アクチュエータを提供することにある。
【００１２】
本発明によれば、圧電セラミック層を有する圧電体と、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備える圧電アクチュエータであって、前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている第２の厚膜導体とを備え、前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータが提供される。
【００１３】
本発明に係る圧電アクチュエータのある特定の局面では、第１の厚膜導体の膜厚は、第２の厚膜導体の膜厚よりも大きくされており、それによって、第１の厚膜導体と第２の厚膜導体との接合部分における剥離がさらに生じ難くされている。
【００１４】
本発明に係る圧電アクチュエータの他の特定の局面では、前記各厚膜導体が、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電ペーストを焼き付けることにより形成された厚膜導体であり、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が、前記導電ペースト中の８５〜９５重量％の範囲とされている。この場合には、圧電体に対する第１の厚膜導体の密着強度及び導電性補強材と第２の厚膜導体との接合強度がより一層効果的に高められ、外部導体の導通不良がより一層生じ難い。
【００１５】
本発明に係る圧電アクチュエータのさらに他の特定の局面では、前記複数の第２の厚膜導体が、枠状の平面形状を形成するように配置されている。この場合には、複数の第２の厚膜導体が枠状の平面形状を形成しているので、第２の厚膜導体と第１の厚膜導体との接合力及び第２の厚膜導体と導電性補強材との接合力がより一層高められる。この場合、好ましくは、複数の第２の厚膜導体として４本の帯状の厚膜導体が用いられ、該４本の帯状の厚膜導体が矩形枠状の形状を構成するように配置され、その場合には、より一層第２の厚膜導体と、第１の厚膜導体との接合力、並びに第２の厚膜導体と導電性補強材との接合力を高めることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電アクチュエータのさらに他の特定の局面では、前記第１の厚膜導体の外周縁よりも第２の厚膜導体の外周縁が内側に位置するように第１，第２の厚膜導体が設けられており、それによって、外部導体の外周縁内側に段差が形成されている。段差が形成されている場合、外部導体に加わった応力が外部導体外周縁において分散されるため、外部電極における亀裂や破断をより確実に抑制することができる。
（発明の効果）
【００１７】
本発明に係る圧電アクチュエータでは、圧電体の少なくとも一方主面に外部導体が形成されており、外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、厚膜導体が、上記面状の第１の厚膜導体と、第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている複数の第２の厚膜導体とを備え、導電性補強材は、第１の厚膜導体と直接接触しないように、第２の厚膜導体の外表面に接合されているので、第１の厚膜導体と第２の厚膜導体との接合力が十分高くされている。加えて、導電性補強材は、第１の厚膜導体に直接接合されていない。従って、第１の厚膜導体にたとえクラックや亀裂が生じたとしても、該クラックや亀裂の影響が、導電性補強材に及び難い。よって、導電性補強材が切断し難く、従って導電性補強材により、外部導体の面方向の導通性が確実に保たれる。よって、長期間に渡り圧電アクチュエータが駆動され、圧電体が繰り返し伸縮し、該伸縮による変位が外部導体に加えられたとしても、第１，第２の厚膜導体及び導電性補強材の相互の接合部分における剥離が生じ難い。従って、圧電アクチュエータにおいて、外部導体の導通不良が生じ難いため、圧電アクチュエータの信頼性を効果的に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電アクチュエータの外観を示す斜視図、横断面図及び縦断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図３は、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る圧電アクチュエータの外観を示す斜視図、横断面図及び縦断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態の圧電アクチュエータの外部導体の分解斜視図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の圧電アクチュエータの外部導体の平面図である。
【図６】図６は、従来の積層型圧電部品を示す部分切欠正面断面図である。
【図７】図７は、従来の圧電アクチュエータの一例を示す模式的部分切欠正面断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…圧電アクチュエータ
２…圧電体
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ，２ｄ…側面
３…内部電極
４…内部電極
５…外部導体
６…外部導体
７…第１の厚膜導体
８ａ，８ｂ…第２の厚膜導体
９…導電性補強材
１１…圧電アクチュエータ
１５，１６…外部導体
１７…第１の厚膜導体
１８ａ〜１８ｄ…第２の厚膜導体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【００２１】
図１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電アクチュエータの斜視図、横断面図及び縦断面図である。【００２２】
圧電アクチュエータ１は、直方体状の積層型の圧電体２を有する。積層型の圧電体２は、上面２ａと、下面２ｂと、側面２ｃ，２ｄとを有する。側面２ｃと側面２ｄとを結ぶ方向が、圧電体２の長さ方向である。圧電体２内には、複数の第１の内部電極３と、複数の第２の内部電極４とが、それぞれ、側面２ｃ，２ｄと平行な方向に延びるように、すなわち上下方向に延びるように形成されている。【００２３】
また、第１の内部電極３と、第２の内部電極４が、側面２ｃ，２ｄを結ぶ方向において交互に配置されている。複数の第１の内部電極３は、上面２ａに引き出されており、下面２ｂには至っていない。複数の第２の内部電極４は、下面２ｂに引き出されており、上面２ａには至っていない。第１，第２の内部電極３，４は、図１（ｃ）に示されているように、圧電体２の中間高さ位置において圧電体層を介して重なり合うように配置されている。【００２４】
積層型圧電体２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなどの適宜の圧電セラミックスを用いて構成され得る。また、内部電極３，４は、ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄのような適宜の金属もしくは合金を用いて形成される。この内部電極３，４は、圧電セラミックスのグリーンシート上に導電ペーストを印刷することにより、あるいは薄膜形成方法等により形成され得る。【００２５】
上面２ａ上には、第１の外部導体５が、下面２ｂ上には、第２の外部導体６が形成されている。第１の外部導体５は、厚膜導体と、導電性補強材９とを有する。厚膜導体は、圧電体２の上面２ａ上に直接形成された第１の厚膜導体７と、第１の厚膜導体７の外表面において、部分的にかつ面接触されるように形成された複数の第２の厚膜導体８ａ，８ｂとを有する。本実施形態では、複数の第２の厚膜導体８ａ，８ｂは、図２に分解斜視図で示すように、帯状すなわちストリップ状の平面形状を有する。【００２６】
第２の厚膜導体８ａ，８ｂは、所定距離を隔てて平行に配置されている。第２の厚膜導体８ａ，８ｂの長さ方向寸法は、矩形の平面形状を有する第１の厚膜導体７の長さ方向寸法よりも短くされている。従って、図１（ａ），（ｃ）から明らかなように、第２の厚膜導体８ａ，８ｂの長さ方向端部は、第１の厚膜導体７の長さ方向端部よりも内側に位置しており、矢印Ａで示す段差が形成されている。【００２７】
また、複数本の帯状の第２の厚膜導体８ａ，８ｂの外部導体５の幅方向において外側に位置している側縁８ｃ，８ｄは、第１の厚膜導体７の幅方向外側端縁７ａ，７ｂよりも内側に位置している。従って、図１（ａ），（ｂ）に矢印Ｂで示す段差が外部導体５に形成されている。【００２８】
導電性補強材９は、本実施形態ではＡｇのような金属からなる網状部材により形成されている。導電性補強材９は、矩形の平面形状を有するが、導電性補強材９の幅方向外側端縁９ａ，９ｂは、第２の厚膜導体８ａ，８ｂの外側の側縁よりも内側に位置している。よって、矢印Ｃで示す段差が外部導体５に設けられている。【００２９】
上記第１の厚膜導体７及び第２の厚膜導体８ａ，８ｂは、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルと、溶剤とを含む導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成されている。もっとも、厚膜導体７，８ａ，８ｂは、他の方法で形成されていてもよい。【００３０】
上記金属粉末としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金などの適宜の金属粉末を用いることができる。上記ガラスフリットとしては、ホウ珪酸系ガラスフリットなどの適宜のガラスフリットを用いることができる。また、上記有機樹脂バインダーとしては、エチルセルロースなどのセルロース系バインダーのような適宜の導電ペーストに用いられている有機樹脂バインダーを用いることができる。【００３１】
好ましくは、第１の厚膜導体７の厚みは、第２の厚膜導体８ａ，８ｂの厚みよりも厚くされている。それによって、第１の厚膜導体７の圧電体２に対する接合強度及び第１の厚膜導体７と第２の厚膜導体８ａ，８ｂとの接合力が高められ、導通不良をより一層効果的に抑制することができる。【００３２】
また、上記導電ペーストの組成は特に限定されないが、好ましくは、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が、溶剤を含む導電ペースト全体の８５〜９５重量％を占める導電ペーストが用いられる。上記割合を８５重量％以上とすることにより、得られた厚膜導体同士及び厚膜導体と導電性補強材と、並びに第１の厚膜導体と積層型の圧電体２との接合強度をより効果的に高めることができる。また、上記割合が９５重量％を超えると、溶剤の割合が少なくなりすぎ、ペースト化することが困難となる。【００３３】
また、本実施形態の積層型圧電体１では、上記段差Ａ，Ｂが形成されているため、駆動に際し積層型圧電体２が伸縮を繰り返したとしても、伸縮による応力が外部導体５の外側端縁の一部に集中し難い。すなわち、外部導体５において、段差Ａ，Ｂが設けられているため、加わった応力が外部導体５の外周縁部分で分散され、それによって外部導体５における亀裂や剥離がより一層生じ難くされている。【００３４】
図３（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る圧電アクチュエータを示す斜視図、横断面図及び縦断面図である。【００３５】
第２の実施形態の圧電アクチュエータ１１は、第１の実施形態の圧電アクチュエータ１と同様に、積層型圧電体２を有する。そして、積層型圧電体２の上面２ａに、第１の外部導体１５が形成されており、下面２ｂ上に第２の外部導体１６が形成されている。【００３６】
第２の実施形態の圧電アクチュエータ１１が、第１の実施形態の圧電アクチュエータ１と異なるところは、外部導体１５，１６において、複数の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが平面形状が矩形枠状の形状を有するように配置されていることにある。その他の点については、第２の実施形態の圧電アクチュエータ１１は、第１の実施形態の圧電アクチュエータ１と同様に構成されているため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、第１の実施形態の説明において行った説明を援用することとする。【００３７】
図４に外部導体１５を分解斜視図で示すように、第１の厚膜導体７上に、４本の帯状の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが、部分的にかつ面接触されるように形成されている。この場合、互いに平行に延びる一対の帯状の第２の厚膜導体１８ａ，１８ｂが、圧電体２の長さ方向に延ばされている。そして、厚膜導体１８ａ，１８ｂに直交する方向に延びる一対の第２の厚膜導体１８ｃ，１８ｄが矩形枠状を形成するように、厚膜導体１８ａ，１８ｂの長さ方向端部同士を連結するように配置されている。【００３８】
そして、導電性補強材９は、図４の破線Ｃで示す位置に導電性補強材９の外周縁が位置するように第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄ上に面接触されるように接合されている。図５は、外部導体１５の平面図を示す。【００３９】
第２の実施形態の圧電アクチュエータ１１では、複数の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが、枠状の平面形状を有するように配置されているので、駆動に際し積層型圧電体２が繰り返し変位したとしても、該変位による応力による外部導体１５の部分的な剥離や亀裂がより一層生じ難くされている。すなわち、複数本の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが、矩形枠状の平面形状を有するように配置されているため、上記変位により加わる応力のうち、積層型圧電体２の上面２ａの面内方向の応力が加わったとしても、該応力によって第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが変形し難い。従って、外部導体１５では、積層型圧電体２の変位により応力が加わったとしても、外部導体１５の部分的な亀裂や剥離がより一層生じ難くされ得る。【００４０】
なお、第２の実施形態で、複数の帯状の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄは、矩形枠状の平面形状を有するように配置されていたが、四方形以外の他の多角形枠状、あるいは円環状の形状を有するように配置されていてもよい。【００４１】
また、第１，第２の実施形態では、前述した段差Ａ，Ｂが設けられていたが、本発明においては、段差Ａ，Ｂは必ずしも設けられずともよい。すなわち、第２の厚膜導体の外周縁は、第１の厚膜導体の外周縁よりも内側に位置される必要は必ずしもない。同様に、導電性補強材の外周縁は、第２の厚膜導体の外周縁よりも内側に位置される必要は必ずしもない。もっとも、好ましくは、第１，第２の実施形態のように、段差Ａ，Ｂを設けることにより、前述した通り、圧電体２の変位に伴う応力が加わった場合の外部導体の部分的な亀裂や剥離をより効果的に防止することができる。【００４２】
第２の実施形態では、複数本の第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄが一体化されて矩形枠状の平面形状を形成していたが、後述の実験例からも明らかなように、複数本の厚膜導体１８ａ〜１８ｄは、導電ペーストのスクリーン印刷などにより一体的に形成されてもよい。すなわち、複数本の第２の厚膜導体は、それぞれが個別に形成される必要は必ずしもなく、一体に形成されてもよい。【００４３】
次に、具体的な実験例につき説明する。【００４４】
（第１の実験例）
以下の要領で第２の実施形態の圧電アクチュエータ１１を作製した。【００４５】
Ａｇ粉末、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＣａＯ系ガラスフリット及び有機樹脂バインダーとしてのエチルセルロースと、溶剤としてのターピネオールとを３本ロールを用いて混合し、導電ペーストを得た。なお、導電ペーストにおけるＡｇ及びガラスフリットの合計である固形分の重量割合は８０重量％とした。【００４６】
７ｍｍ×７ｍｍ×３５ｍｍの寸法を有し、ＰＺＴ系圧電セラミックスを用いて構成されている積層型の圧電体２を用意した。積層型圧電体２の上面２ａ及び下面２ｂ上に、上記導電ペーストを、焼成後の外形寸法が５ｍｍ×３１ｍｍとなるようにスクリーン印刷により印刷した。しかる後、導電ペーストを乾燥した後、第２の厚膜導体１８ａ〜１８ｄを形成するために、矩形枠状に同じ導電ペーストをスクリーン印刷した。この場合、矩形枠状の平面形状が、焼付け後において、４．５ｍｍ×３０ｍｍの外形寸法を有するように、また枠部分の幅方向寸法が１．５ｍｍとなるように導電ペーストを印刷した。【００４７】
次に、導電性補強材９として、４ｍｍ×２８ｍｍの矩形の平面形状を有し、１５０μｍ径及び４０メッシュのＡｇ網を載置し、上記第２の厚膜導体を構成するための導電ペーストを加熱し、乾燥した。【００４８】
しかる後、７４０℃で上記第１，第２の厚膜導体を形成するための各導電ペーストを焼成し、外部導体１５，１６を形成した。【００４９】
比較のために、上記第１の厚膜導体を形成するための導電ペーストをスクリーン印刷した後、上記Ａｇ網を埋設させ、しかる後導電ペーストを焼き付けることにより外部導体を形成したことを除いては、上記と同様にして得た圧電アクチュエータを従来例の圧電アクチュエータとして用意した。なおこの従来例の圧電アクチュエータには第２の厚膜導体を形成していない。【００５０】
上記第２の実施形態及び従来例の圧電アクチュエータの外部導体に、エナメル被覆Ｃｕ線からなり、かつ２５０μｍ径のリード線をＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕからなる半田を用いて３５０℃の温度で半田付けした。さらに、圧電特性を付与するために積層型圧電体２を分極処理した。【００５１】
上記のようにして得られた第２の実施形態及び比較のために用意した従来例の各圧電アクチュエータについて、２００Ｖ、３０Ｈｚの電流を通電し、１００回駆動し、分極処理後の変位量を測定した。１００回駆動して得られた変位量の平均値を初期変位量とした。【００５２】
この初期変位量が４０μｍ以上のものを良品とした。また、測定にあたってのサンプル数Ｎは第２の実施形態及び比較例において、それぞれ５個とした。【００５３】
また、上記初期変位量を測定した後、２００Ｖ及び２００Ｈｚで通電試験を繰り返し、破壊に至るまでの駆動サイクル数を求めた。なお、駆動時の余剰変位を抑制するために、圧電アクチュエータは金属板で押さえ付けておいた。上記駆動試験後に、初期変位量と同様の方法により変位量を測定した。駆動試験後の変位量が４０μｍ以上のサンプルを良品とした。なお、サンプル数Ｎは３とした。【００５４】
結果を下記の表１に示す。【００５５】
【表１】
2007114002.tif 000003
【００５６】
従来例の圧電アクチュエータでは、初期変位量及び静電容量には問題は見られなかったが、上記駆動試験を行った場合、駆動サイクル数が５．０×１０８に至る前に停止することがあった。また、駆動試験後の変位量及び静電容量は小さくなった。そして、駆動試験後にサンプルの外観を観察したところ、分極処理時に発生した外部導体におけるクラックに沿って、外部導体に亀裂が生じており、埋設されていたＡｇ網も切断していることがわかった。【００５７】
これは、Ａｇ網の切断などにより、放電が生じ、それによって駆動が停止したり、変位量が低下したものと考えられる。【００５８】
これに対して、第２の実施形態の圧電アクチュエータでは、駆動試験後も、変位量及び静電容量は十分な大きさであった。また、駆動試験後に外観を観察したところ、厚膜導体においては、クラックが見られたが、Ａｇ網においては、厚膜導体にさほど拘束されていないため、切断は見られなかった。従って、外部導体における面方向の導通性が十分に確保されていることがわかった。【００５９】
（第２の実験例）
次に、第１の実験例で用意した導電ペーストにおけるＡｇ粉末及びガラスフリットの合計である固形分の割合を、下記の表２に示すように７５．０〜９５．０重量％の範囲で変化させ、５種類の導電ペーストを用意し、この５種類の導電ペーストをそれぞれ用いて、第１の実験例と同様にして、圧電アクチュエータを作製した。【００６０】
このようにして得られた圧電アクチュエータについて、第１の実験例の場合と同様にしてリード線を半田付けし、分極処理を行った後、引張圧縮試験機（株式会社今田製作所製、品番：ＳＶ−２０１）を用い、リード線を積層型圧電体２から遠ざかるように外力を加え、外部導体と圧電体との接合強度を測定した。引張速度は２０ｍｍ／分とし、サンプル数Ｎ＝１０とした。結果を下記の表２に示す。【００６１】
【表２】
2007114002.tif 000004
【００６２】
表２から明らかなように、導電ペースト中の固形分量が８５〜９５重量％の範囲にある試料番号３〜５では、他の試料番号の場合に比べて、外部電極の圧電体に対する密着強度が高くなっていることがわかる。これは、８０重量％以下の試料番号１，２では、導電ペーストの乾燥時及び焼成時の収縮量が大きくなり、厚膜導体の緻密性が低くなっているためと考えられる。なお、固形分割合が９５重量％を超えると、ペースト化することができなかった。【００６３】
なお、上記実施形態では、導電性補強材として、Ａｇなどからなる金属網を用いたが、例えば薄い金属板に多数の孔が形成されている板状の導電性補強材などを用いてもよい。すなわち、導電性補強材の形状は特に限定されない。また、導電性補強材を構成する金属についても、Ａｇに限らず、ＣｕやＡｌあるいは様々な合金を用いてもよい。
【図１】
2007114002.tif 000005
【図２】
2007114002.tif 000006
【図３】
2007114002.tif 000007
【図４】
2007114002.tif 000008
【図５】
2007114002.tif 000009
【図６】
2007114002.tif 000010
【図７】
2007114002.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月4日(2008.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層を有し、長さ方向を有する圧電体と、
前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備え、前記長さ方向に伸縮する圧電アクチュエータであって、
前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、
前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている複数の第２の厚膜導体とを備え、複数の第２の厚膜導体の内、少なくとも２つの厚膜導体が前記圧電体の前記長さ方向と垂直な方向において隔てられており、
前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、少なくとも２つの前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１，第２の厚膜導体が導電ペーストの焼き付けにより形成されており、該焼き付けにより、前記導電性補強材が第２の厚膜導体と一体化されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の厚膜導体の膜厚が、前記第２の厚膜導体の膜厚よりも大きい、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記各厚膜導体が、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電ペーストを焼き付けることにより形成された厚膜導体であり、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が、前記導電ペースト中の８５〜９５重量％の範囲とされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記複数の第２の厚膜導体が、枠状の平面形状を形成するように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
複数の前記第２の厚膜導体として、４本の帯状の厚膜導体を有し、該４本の帯状の厚膜導体が、矩形枠状の形状を構成するように配置されている、請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１の厚膜導体の外周縁よりも第２の厚膜導体の外周縁が内側に位置するように第１，第２の厚膜導体が設けられており、それによって、外部導体の外周縁内側に段差が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、圧電セラミック層を有し、長さ方向を有する圧電体と、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備え、前記長さ方向に伸縮する圧電アクチュエータであって、前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている複数の第２の厚膜導体とを備え、複数の第２の厚膜導体の内、少なくとも２つの厚膜導体が前記圧電体の前記長さ方向と垂直な方向において隔てられており、前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、少なくとも２つの前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータが提供される。
本発明に係る圧電アクチュエータのある特定の局面では、前記第１，第２の厚膜導体が導電ペーストの焼き付けにより形成されており、該焼き付けにより、前記導電性補強材が第２の厚膜導体と一体化されている。
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層を有し、長さ方向を有する圧電体と、
前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備え、前記長さ方向に伸縮する圧電アクチュエータであって、
前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、
前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている複数の第２の厚膜導体とを備え、複数の第２の厚膜導体の内、少なくとも２つの厚膜導体が前記圧電体の前記長さ方向と垂直な方向において隔てられており、
前記第１の厚膜導体と前記複数の第２の厚膜導体とが、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含み、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が８５〜９５重量％の範囲とされている導電ペーストの同時焼き付けにより形成された膜厚導体であり、
前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、少なくとも２つの前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の膜厚導体と前記複数の第２の厚膜導体の焼き付けにより、前記導電性補強材が第２の厚膜導体と一体化されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の厚膜導体の膜厚が、前記第２の厚膜導体の膜厚よりも大きい、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記複数の第２の厚膜導体が、枠状の平面形状を形成するように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
複数の前記第２の厚膜導体として、４本の帯状の厚膜導体を有し、該４本の帯状の厚膜導体が、矩形枠状の形状を構成するように配置されている、請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の厚膜導体の外周縁よりも第２の厚膜導体の外周縁が内側に位置するように第１，第２の厚膜導体が設けられており、それによって、外部導体の外周縁内側に段差が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、圧電セラミック層を有し、長さ方向を有する圧電体と、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された外部導体とを備え、前記長さ方向に伸縮する圧電アクチュエータであって、前記外部導体が、厚膜導体と導電性補強材とを有し、前記厚膜導体は、前記圧電体の少なくとも一方主面に形成された面状の第１の厚膜導体と、前記第１の厚膜導体上に部分的にかつ面接触されるように形成されている複数の第２の厚膜導体とを備え、複数の第２の厚膜導体の内、少なくとも２つの厚膜導体が前記圧電体の前記長さ方向と垂直な方向において隔てられており、前記第１の厚膜導体と前記複数の第２の厚膜導体とが、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含み、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が８５〜９５重量％の範囲とされている導電ペーストの同時焼き付けにより形成された膜厚導体であり、前記導電性補強材は、前記第１の厚膜導体と直接接触しないように、少なくとも２つの前記第２の厚膜導体の外表面に接合されている、圧電アクチュエータが提供される。
本発明に係る圧電アクチュエータのある特定の局面では、前記第１の膜厚導体と前記複数の第２の厚膜導体の焼き付けにより、前記導電性補強材が第２の厚膜導体と一体化されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る圧電アクチュエータでは、前記各厚膜導体が、金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電ペーストを焼き付けることにより形成された厚膜導体であり、金属粉末とガラスフリットとの合計の重量割合が、前記導電ペースト中の８５〜９５重量％の範囲とされている。従って、圧電体に対する第１の厚膜導体の密着強度及び導電性補強材と第２の厚膜導体との接合強度がより一層効果的に高められ、外部導体の導通不良がより一層生じ難い。
【国際調査報告】
2007114002.tif 000012
2007114002.tif 000013