(57)【要約】  【課題】  圧電縦効果を利用できる圧電素子、特に製造プロセスが簡単な積層圧電素子において駆動に有効となる部分の比率を高めることにより圧電素子の利用効率を改善するための電極構造にある。  【解決手段】  そこで、上記課題を解決する為に本発明の圧電素子は第一の面に平行に配置された複数の電極からなる第一の電極群と、第一の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第二の電極群と、第二の面に平行に配列された複数の電極からなる第三の電極群と、第三の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第四の電極群と、を有する圧電素子であって、第一の面に配置された第一の電極群、第二の電極群と、第二の面に配置された第三の電極群、第四の電極群とは厚み方向に重ならない位置に配置されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
2007158055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面に平行に配置された複数の電極からなる第一の電極群と、
前記第一の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第二の電極群と、
第二の面に平行に配列された複数の電極からなる第三の電極群と、
前記第三の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第四の電極群と、を有する圧電素子であって、
前記第一の面に配置された前記第一の電極群、前記第二の電極群を構成する電極と、前記第二の面に配置された前記第三の電極群、前記第四の電極群を構成する電極とは厚み方向に重ならない位置に配置されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記第三の電極群を構成する電極と前記第四の電極群を構成する電極は前記第一の電極群を構成する電極と前記第二の電極群を構成する電極の中間に配置されていることを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
【請求項３】
前記第一の電極群と前記第二の電極群の間と、前記第三の電極群と前記第四の電極群の間に電圧を印加することで前記第一の電極群、第二の電極群、第三の電極群、第四の電極群を構成する前記複数の電極の配列方向に歪を発生することを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第一の電極群を構成する電極と、この電極と隣り合う前記第二の電極を構成する電極との間隔、並びに前記第三の電極群を構成する電極と、この電極と隣り合う前記第四の電極を構成する電極との間隔は前記圧電素子の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
【請求項５】
請求項1記載の圧電素子を複数枚積層して構成されたことを特徴とする積層圧電素子。
【請求項６】
前記第一の電極群、前記第二の電極群、前記第三の電極群、前記第四の電極群から構成される電極パターンを複数有することを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
【請求項７】
請求項1ないし6のうちいずれか１項に記載の圧電素子もしくは積層圧電素子によって駆動される稼動部材を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項1ないし6のうちいずれか１項に記載の圧電素子もしくは積層圧電素子からの出力信号により情報を知らせることを特徴とする圧電センサ。
【請求項９】
請求項1ないし6のうちいずれか１項に記載の圧電素子もしくは積層圧電素子を用いたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項１０】
請求項7ないし9のうちいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ、圧電センサ、圧電トランスのうちの少なくとも一つを搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子を用いたアクチュエータ、センサ等の圧電トランスデューサ並びにそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型・薄型化、高機能化、低消費電力化が進むにつれ、電子機器に搭載されるセンサ、トランス、アクチュエータ等のトランスデューサには圧電素子を用いたものが増えている。
【０００３】
圧電素子はPZT（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウム等を原料とした焼結体を分極処理したものであり、要求されるトランスデューサの仕様によって分極方向に電界を印加した際の分極方向の歪（圧電縦効果）を利用するか、あるいは分極方向に電界を印加した際の分極方向と直交する方向の歪（圧電横効果）を利用するかが選択される。また、圧電素子の低電圧駆動や低インピーダンス化を図るため、圧電素子を複数枚積層した積層圧電素子の形態をとる場合も増えている。
【０００４】
しかしながらこのように圧電素子（圧電効果）の利用方法は限られており圧電トランスデューサの設計の自由度は低かった。また圧電縦効果を用いた積層圧電素子は長手方向に積層しなければならないため一体構造での製造は難しく、単板素子を接着剤で接着するかボルトとナット等の締結手段を用いるしかなかった。そこで、一方の面に電極を設けた圧電材シートを複数枚積層した後に一体的に焼結する製法（圧電横効果を用いた積層圧電素子の製造プロセス）を用いながらも圧電縦効果利用できる電極構造並びにそれを用いた積層圧電素子が考案されている（特許文献1）。
【特許文献１】特許出願公開番号  特開２００５−６４９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献1に示したように圧電素子の一つの面内に設けた電極間に電界を印加する方式では電極近辺の圧電素子は動作に寄与しないという欠点があった。そしてこの事柄は、この圧電素子をセンサに使用した場合には感度が低くなるということにもつながった。
【０００６】
本発明の目的は、圧電縦効果を利用できる圧電素子、特に積層圧電素子において、駆動に有効となる部分の比率を高めることにより圧電素子の利用効率を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、上記課題を解決する為に本発明の圧電素子は第一の面に平行に配置された複数の電極からなる第一の電極群と、第一の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第二の電極群と、圧電素子の第二の面に平行に配列された複数の電極からなる第三の電極群と、第三の電極群を構成する隣り合う電極の間に配置された複数の電極からなる第四の電極群と、を有する圧電素子であって、第一の面に配置された第一の電極群、第二の電極群と、第二の面に配置された第三の電極群、第四の電極群とは厚み方向に重ならない位置に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
これによれば一方の面内の電極付近は他方の面内に設けた電極間の圧電効果が働くため駆動に有効となる部分を大きく出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電素子は圧電縦効果が利用可能な積層圧電素子であるため小型でありながら低電圧で高出力が得られる。特に従来の積層圧電素子に比べて実際の駆動に有効となる部分の比率が高くなるためこの効果は更に高くなる。そして目的の積層圧電素子が複数得られる大きさの積層圧電素子を一体的に焼結して作製し、個々の積層圧電素子に分割する製造プロセスを経ることにより、積層圧電素子のコストを大幅に下げられる。そして個々の特性ばらつきが小さく信頼性に富んだ積層圧電素子が得られる。
【００１０】
また、本積層圧電素子をアクチュエータ、センサ等のトランスデューサに応用し、更にはこれを電子機器に搭載すれば小型、低消費電力で信頼性に富んだ電子機器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】
【００１１】
以下、図面を基にして本発明の実施例について説明する。
（実施の形態1）
図1は本発明の圧電素子１の電極構造を示した図である。圧電素子1は図1(e)に示した様に矩形形状である。圧電素子1を矢印１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの方向から見た図が夫々図1（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）である。圧電素子1の上面（第一の面）の幅（長さの短い辺）に平行な方向には図1（ｂ）に示すように長方形の電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈが平行に設けられている。電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈは第一の電極群を構成している。第一の電極群を構成する隣り合う電極の間には第二の電極群を構成する電極２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐが平行に設けられている。
【００１２】
圧電素子1の下面（第二の面）の幅（長さの短い辺）に平行な方向には図1（ｄ）に示すように長方形の電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈが平行に設けられている。電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈは第三の電極群を構成している。第三の電極群を構成する隣り合う電極の間には第四の電極群を構成する電極３ｉ、３ｊ、３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｎ、３ｏ、３ｐが平行に設けられている。
【００１３】
そして第一の面に配置された第一の電極群、第二の電極群を構成する電極と、第二の面に配置された第三の電極群、第四の電極群を構成する電極とは厚み（図１（ａ）、（ｃ）における長さの短い辺）方向に重ならない位置に配置されている。
【００１４】
第一の電極群を構成する電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈの一端は圧電素子1の第一の側面まで達しており側面電極４ａで短絡される。電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈの他端は圧電素子1の第二の側面までは達していない。
【００１５】
第二の電極群を構成する電極２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐの一端は圧電素子1の第二の側面まで達しており側面電極５ａで短絡される。電極２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐの他端は圧電素子1の第一の側面までは達していない。
【００１６】
第三の電極群を構成する電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈの一端は圧電素子1の第二の側面まで達しており、側面電極５ｂで短絡される。電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈの他端は圧電素子1の第一の側面には達していない。
【００１７】
第四の電極群を構成する電極３ｉ、３ｊ、３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｎ、３ｏ、３ｐの一端は圧電素子1の第一の側面まで達しており側面電極４ｂで短絡される。電極２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐの他端は圧電素子1の第二の側面までは達していない。
【００１８】
このような電極構造とすることにより第一の電極群を構成する電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈへの通電は側面電極４ａを介して、第二の電極群を構成する電極２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐへの通電は側面電極５ａを介して、第三の電極群を構成する電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈへの通電は側面電極５ｂを介して、第四の電極群を構成する電極３ｉ、３ｊ、３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｎ、３ｏ、３ｐへの通電は側面電極４ｂを介して行うことが出来る。
【００１９】
本構造では各電極の長さは圧電素子1の幅よりも短い（一端は圧電素子1の側面に達していない）ため圧電素子1の一部（両側面付近）に動作に寄与しない部分が発生する。そこで各電極の長さを圧電素子1の幅と同じとし、スルーホール電極を用いる方法を採用するか、圧電素子1の側面で絶縁体と導電体を使うことにより短絡したい電極だけを選択的に短絡する方法を使っても構わない。
【００２０】
図2は圧電素子1を側面から見て電極と分極方向の関係を示した図である。図2において図中の矢印２００と同じ線で書かれた矢印は分極方向を示す。第二の電極群を構成する電極をＧＮＤとして第一の電極群を構成する電極方向へ分極処理されている。また第四の電極群を構成する電極ＧＮＤとして第三の電極群を構成する電極方向へ分極処理されている。従って、第一の電極群と第二の電極群の間、並びに第三の電極群と第四の電極群の間に電圧を印加することで圧電素子1は矢印１１０の方向（第一の電極群、第二の電極群、第三の電極群、第四の電極群を構成する電極の配列方向）に伸縮する。
【００２１】
例えば第二の電極群、第四の電極群をＧＮＤとして第一の電極群と第三の電極群に＋方向の電圧を印加すると圧電素子1は縮み、−方向の電圧を印加すると圧電素子1は延びる。第一の電極群並びに第二の電極群を構成する電極２ｂ、２ｃ、２ｊが位置する圧電素子の厚み方向には分極がされにくいが、第三の電極群と第四の電極群との間でなされる分極は電極２ｂ、２ｃ、２ｊが位置する圧電素子の厚み方向へ深部に渡って分極処理される。また第三の電極群並びに第四の電極群を構成する電極３ａ、３ｂ、３ｉが位置する圧電素子の厚み方向には分極がされにくいが、第一の電極群と第二の電極群との間でなされる分極は電極３ａ、３ｂ、３ｉが位置する圧電素子の厚み方向へ深部に渡って分極処理される。
【００２２】
このような電極構造とすることで圧電素子1の駆動に有効な部分を大きくとることが出来る。特に第三の電極群と第四の電極群を構成する電極を、第一の電極群と第二の電極群を構成する隣り合う電極の中間に配置することでこの効果は最大となる。
【００２３】
また第一の電極群を構成する電極と、この電極と隣り合う第二の電極を構成する電極との間隔、並びに第三の電極群を構成する電極と、この電極と隣り合う第四の電極を構成する電極との間隔を圧電素子の厚みよりも大きくすることで基本的に圧電素子1の厚み方向ほぼ全体に渡って分極処理がされるようになる。
【００２４】
図2（ｂ）は電極を有さない圧電素子１０１の上下を圧電素子１で挟み込むように重ねて接着した積層圧電素子１０２を側面から見て電極と分極方向の関係を示した図である。この場合の動作原理も基本的には圧電素子１の動作原理と同じである（矢印１１１の方向に伸縮）ので詳細は省くが、積層する各圧電素子の厚みを薄くすることで第一の電極群を構成する電極と第二の電極群を構成する電極の間隔、並びに第三の電極群を構成する電極と第四の電極群を構成する電極の間隔を狭くすることができるため駆動電圧を下げることが可能となる。
【００２５】
そして、このような積層圧電素子を作製する際には複数の圧電素子がとれる大きさの圧電シート上に電極を印刷し、これを複数枚重ねて仮焼成した後で夫々の圧電素子の大きさに切断して本焼成した後、分極処理して個々の圧電素子を得る工程とすることで一度に大量の積層圧電素子を作製することが可能となる。ここで、夫々の圧電素子の大きさへ切断する工程は本焼成の後であっても構わない。
【００２６】
次に図3を元にして本発明の圧電素子１、１０１を用いた圧電アクチュエータについて説明する。圧電素子１、１０１の一端は支持板７に固定されている。圧電素子１、１０１の他端にはステージとなる移動体６が固定されており、圧電素子１、１０１と移動体６とで圧電アクチュエータとして機能する。移動体６の上には稼動部材８が乗せられている。稼動部材８は例えば試料であり、微調整が要求される顕微鏡下での作業において圧電素子１、１０１を伸縮することで稼動部材８は矢印１１２の方向へ微動される。
このような構成とすることで精密位置決めが可能なステージが実現できる。
【００２７】
（実施の形態2）
本発明の圧電素子を用いた圧電アクチュエータとして超音波モータについて説明する。図４は本発明の圧電素子９を振動体として用いたリニヤ型超音波モータの構成を示した図である。矩形形状の圧電素子９には突起１０ａ、１０ｂ並びに突起状の支持部材１１が設けられている。加圧部材１２の軸部１２ａは案内板１３の案内穴１３ａによって軸方向にのみ移動可能に案内されている。突起１０ａ、１０ｂの下には案内ローラー１６ａ、１６ｂに案内された移動体１５が設けられている。支持部材１１は加圧部材１２のＶ溝部１２ｂに係合する。加圧部材１２は加圧手段１４により加圧され、突起１０ａ、１０ｂと移動体１５は接している。
【００２８】
圧電素子９は縦振動と屈曲振動を励振する。図５は圧電素子９の長辺方向に対する振動振幅の様子を示した図であり、図５（ａ）は縦振動の様子を、図５（ｂ）は屈曲振動の様子を示したものである。縦振動、屈曲振動ともに圧電素子９の中央部が振動の節となり、この位置に支持部材１１が設けられている。また、屈曲振動の腹の位置に突起１０ａ、１０ｂは設けられている。縦振動と屈曲振動を同時に励振することにより突起１０ａ、１０ｂは圧電素子９の長辺方向の変位と、これと直交する方向の変位からなる楕円運動を行い、移動体１５を駆動する。ところで、移動体１５を固定して振動体（圧電素子９）自体を駆動しても構わない。
【００２９】
次に圧電素子９の電極構成を図６を元にして説明する。ここでは実施の形態１に示した圧電素子１との違いのみを示し、圧電素子９の詳細な動作については省略する。
【００３０】
圧電素子９の二つの辺の中央部を結ぶ線で分割される四つの領域には夫々第一の電極群、第二の電極群、第三の電極群が設けられる。即ち、電極１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）、２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）、２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）、２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）は夫々第一の電極群を構成する。電極１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）と短絡電極２０からなる電極群、電極２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と短絡電極２３からなる電極群、電極２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）と短絡電極２６からなる電極群、電極２８（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）と短絡電極２９からなる電極群は夫々第二の電極群を構成する。
【００３１】
電極３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）、３３（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）、３６（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）、３９（３９ａ，３９ｂ，３９ｃ）は夫々第三の電極群を構成する。電極３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）と短絡電極３２からなる電極群、電極３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）と短絡電極３５からなる電極群、電極３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ）と短絡電極３８からなる電極群、電極４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）と短絡電極４１からなる電極群は夫々第四の電極群を構成する。対角に位置する二組の第一の電極群と第二の電極群の間と、二組の第三の電極群と第四の電極群の間に交流電圧を印加することで圧電素子９には縦振動と屈曲振動が励振され突起１０ａ、１０ｂが楕円運動をすることにより移動体１５は駆動される。他方の対角にある二組の第一の電極群と第二の電極群の間と、二組の第三の電極群と第四の電極群の間に交流電圧を印加すると、圧電素子９に励振される縦振動と屈曲振動の位相は逆転するため移動体１５の移動方向は逆転する。
【００３２】
すなわち電極１８と電極１９の間、電極２７と電極２８の間、電極３６と電極３７の間、電極３３と電極３４の間に交流電圧を印加するか、電極２４と電極２５の間、電極２１と電極２２の間、電極３０と電極３１の間、電極３９と電極４０の間に交流電圧を印加することで移動体１５の駆動が行われる。本実施の形態は本発明の圧電素子の駆動原理に基づいて超音波モータを実現するための電極パターンの一例を示したものであり、本発明の圧電素子の駆動原理に従えばいかなる電極パターンを構成しても構わない。
【００３３】
（実施の形態３）
本発明の圧電素子を用いた圧電トランスについて説明する。図１０は本発明の圧電トランスのブロック図を示したものである。圧電トランスとなる積層圧電素子１７は機能的に一次側素子と二次側素子に分けられる。一次側素子には第一の電極群４２、第二の電極群４３と第三の電極群４４、第四の電極群４５が設けられている。発振回路５９から所定の周波数の交流電圧が第一の電極群４２と第二の電極群４３との間と、第三の電極群４４と第四の電極群４５との間に印加されると積層圧電素子１７は一次側素子と二次側素子の間、すなわち積層圧電素子１７の中間を節とする一次の縦振動を行う。
【００３４】
入力側である一次側素子の電極間、すなわち第一の電極群４２と第二の電極群４３との間と、第三の電極群４４と第四の電極群４５との間のインピーダンスと出力側である二次側素子の電極間、すなわちＧＮＤとなる第二の電極群、第四の電極群と第五の電極群との間のインピーダンスの違いによって、入力電圧とは異なる電圧が得られる。一次側素子のインピーダンスを低くし二次側素子のインピーダンスを高くすることで入力電圧に対して高い出力電圧が得られる。
【００３５】
次に具体的に積層圧電素子１７の構造を説明する。積層圧電素子１７は図９に示したように圧電素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃを積層した構造となっている。図７は圧電素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの電極構造を示した図であり、全て上面（図９における矢印１００ｂ）から見た図を示している。いずれの圧電素子も下面には電極を有していない。圧電素子１７ａは上面にも電極を有していない。
【００３６】
圧電素子１７ｂ、１７ｃの一次側素子には電極４２，４３，４５，４６が設けられている。一次側素子の電極構造は実施の形態１に示したものと同じであるため詳細な説明は省略する。電極４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは第一の電極群を構成し、電極４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは第二の電極群を構成し、電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃ，４５ｄは第三の電極群を構成し、電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは第四の電極群を構成する。
【００３７】
二次側素子の端部には長方形の電極４４ａ、４４ｂが設けられている。圧電素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃは図９に示したように積層された後に各電極を短絡し、入力信号の印加、出力信号の取り出しを容易にするための短絡電極が設けられる。
【００３８】
図８は積層圧電素子１７を側面から見た図である。図８（ａ）は図９における矢印１００ｃから見た図である。図８（ｂ）は矢印１００ｂから見た図である。図８（ｃ）は矢印１００ｅから見た図である。図８（ｄ）は矢印１００ａから見た図である。図８（ｅ）は矢印１００ｄから見た図である。第一の電極群を構成する電極４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは短絡電極４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄで短絡された後、電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを介して端子電極５６ａで短絡される。
第二の電極群を構成する電極４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは短絡電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで短絡された後、電極５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄを介して端子電極５６ｂで短絡される。第三の電極群を構成する電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは短絡電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄで短絡された後、電極５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを介して端子電極５８ｂで短絡される。第四の電極群を構成する電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは短絡電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄで短絡された後、電極５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを介して端子電極５８ａで短絡される。
【００３９】
一次側素子にある第一の電極群と第二の電極群の間、並びに第三の電極群と第四の電極群の間の分極方向は実施の形態１に示したものと同じである。二次側素子においては第二の電極群並びに第四の電極群をＧＮＤとして第五の電極群を構成する電極４４ａ，４４ｂの間で分極処理がなされる。
【００４０】
本発明の積層圧電素子１７からなる圧電トランスは一次側素子も二次側素子も分極方向が同じ方向を向いているため圧電トランスを大出力で駆動しても破壊が起こりにくく信頼性に富んでいるとともに、高出力が得られる。
ところで、本実施の形態では昇圧型の圧電トランスを例に説明したが、降圧型の圧電トランスに本発明の電極構造を適用しても構わない。
【００４１】
以上示したように、本発明の圧電素子は電圧を印加することにより駆動力を発生する。そして外部の力で変位が生じた際には電圧を発生する。従って、加速度センサ、ジャイロセンサ等の一般的な圧電センサの構造に本発明の圧電素子の電極を容易に適用できる。これにより設計の自由度が増すとともに圧電縦効果を用いた積層圧電素子の製造も容易となるため感度が高く、信頼性に富んだ圧電センサが実現できる。
【００４２】
（実施の形態４）
本発明の圧電アクチュエータ、圧電センサ、圧電トランスのうち少なくとも一つを搭載した電子機器について説明する。
【００４３】
図１１は本発明の圧電アクチュエータを搭載した電子機器のブロック図である。圧電素子６３と移動体６４とで圧電アクチュエータを構成する。電子機器におけるＣＰＵ等の制御回路６１の指令がドライバ６２に伝達されるとドライバ６２は圧電素子６３に駆動信号を出力する。移動体６４は圧電素子６３の駆動力を受け移動する。その際、移動体６４の力を受け稼動部６５移動する。例えば電子機器がカメラの場合にはズームを開始する指令が制御回路６１から伝達されるとドライバ６２は圧電素子６３に駆動信号を印加し、移動体６４を回転させる。ここで圧電アクチュエータの形態は超音波モータである。移動体６４の力を受け、図示しないカムを介して稼動部６５であるレンズを動かす。
【００４４】
図１２は本発明の圧電センサを搭載した電子機器のブロック図である。圧電センサ６６が曝された環境に応じて信号を信号処理回路６７へ出力する。信号処理回路６７で処理された信号は電子機器におけるＣＰＵ等の制御回路６８へ入力され、制御部６９を外部の環境に応じて制御する。例えば電子機器がＨＤＤの場合、加速度センサとなる圧電センサ６６が、ＨＤＤの落下を検知すると、信号処理回路６７は圧電センサ６６の出力信号を増幅するとともにデジタル信号に変換し制御回路６８に伝達する、制御回路６８はヘッドが媒体に接触しないようにヘッドを回避させるように制御部６９であるアクチュエータを動かす。
【００４５】
図１３は本発明の圧電トランスを搭載した電子機器のブロック図である。電子機器は表示部７７を有するパソコン等である。発振回路７０からの信号を受けた圧電トランス７１は共振し、入力電圧に対して極めて高い電圧の交流電圧を信号処理回路７２に出力する。信号処理回路７２は整流等の処理を行い液晶等の表示部７７を明るくするためのバックライト７３を点灯させる。メモリー７４とＣＰＵ等の制御回路７５からなる情報処理部の情報はドライバ７６で表示部７７で表示されるように信号処理される。バックライト７３は圧電トランス７１によって駆動される駆動部の一例であり、本発明の圧電トランス７３は電子機器におけるいかなる駆動部の駆動にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の圧電素子、積層圧電素子を用いたアクチュエータ、センサ等のトランスデューサは小型で低電圧駆動が可能で、高信頼性を有し、高出力もしくは高感度という特性を有しコストも低く抑えられることからカメラ、時計、パソコン、携帯電話、HDDや光ディスクに代表される情報記録機器等の小型電子機器へ適用できるとともに、精密ステージやロボット等の製造装置への適用や、産業用や航空宇宙分野における精密計測機器への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の圧電素子の電極構造を示す図である。
【図２】本発明の圧電素子の分極構造を示す図である。
【図３】本発明の圧電アクチュエータ示す図である。
【図４】本発明の圧電素子を用いたリニヤ型超音波モータを示す図である。
【図５】本発明のリニヤ型超音波モータに用いられる圧電素子の振動の様子を示す別の図である。
【図６】本発明のリニヤ型超音波モータに用いられる圧電素子の電極構造を示す図である。
【図７】本発明の圧電トランスに用いられる圧電素子の電極構造を示す図である。
【図８】本発明の圧電トランスに用いられる圧電素子の側面図である。
【図９】本発明の圧電トランスに用いられる圧電素子の構造を示す図である。
【図１０】本発明の圧電トランスのブロック図である。
【図１１】本発明の圧電アクチュエータを搭載した電子機器のブロック図である。
【図１２】本発明の圧電センサを搭載した電子機器のブロック図である。
【図１３】本発明の圧電トランスを搭載した電子機器のブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，９，６３，１０１      圧電素子
２,３,１８,１９,２１,２２,２５,２７,２８,３０,３３,３４,３６,３７，３８，３９，４０，４２，４３，４４，４５    電極
４    側面電極
２０,２３，２６，２９，３２，３５，３８，４１    短絡電極
１７，１０２    積層圧電素子
６，１５，６４    移動体
８      稼動部材
１０    突起
１１    支持部材
１３    案内板
１４    加圧手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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