JP6264801B2 - 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Description
第6の発明に係る圧電アクチュエータは、第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、前記第1定電位電極は、前記第1方向における前記第2定電位電極側の端である端Aを有し、前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記第1定電位側の端である端Bを有し、前記端Aと前記端Bとは前記第1方向において離れており、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記第1方向において前記端Aと前記端Bとの間に位置する部分は、前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有する。
第7の発明に係る圧電アクチュエータは、第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、前記第1定電位電極は、前記第1方向における前記第2定電位電極側の端である端Aを有し、前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記第1定電位側の端である端Bを有し、前記第2方向から見て、前記第1圧電層の、前記端Aと前記端Bとを結ぶ仮想線上に位置する部分は、前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい。
第9の発明に係る圧電アクチュエータは、第1圧電層と、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、前記第2圧電層の前記第1定電位電極と前記駆動電極とに挟まれた部分は、前記第2圧電層の厚み方向と平行な第1分極方向に分極された第1活性部となっており、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれ、且つ、前記第1定電位電極と重ならない部分は、前記第1分極方向と逆の第2分極方向に分極された第2活性部となっており、前記駆動電極には、前記第1活性部に前記第1分極方向と同じ向きの電界を発生させるような第1駆動電位と、前記第2活性部に前記第2分極方向と同じ向きの電界を発生させるような第2駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与され、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と前記第2定電位電極との電位差によって生じる電界の強度が、前記駆動電極を前記第2駆動電位としたときに前記第2活性部に発生する電界の強度以上となる部分は、前記第2活性部よりも分極が小さくなっている。
第3の発明に係る圧電アクチュエータは、第1の発明に係る圧電アクチュエータにおいて、中立面が前記第1圧電層内に位置し、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、前記別の電極は、前記第1方向における前記第2定電位側の端である第1端を有し、前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記別の電極側の端である第2端を有し、前記第1端と前記第2端とは前記第1方向において離れており、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記第1方向において前記第1端と前記第2端との間に位置する部分は、前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有する。
第4の発明に係る圧電アクチュエータは、第1の発明に係る圧電アクチュエータにおいて、中立面が前記第1圧電層内に位置し、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、前記別の電極は、前記第1方向における前記第2定電位側の端である第1端を有し、前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記別の電極側の端である第2端を有し、前記第1端と前記第2端とは前記第1方向において離れており、前記第2方向から見て、前記第1圧電層の、前記第1端と前記第2端とを結ぶ直線上に位置する部分は、前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい。
第5の発明に係る圧電アクチュエータは、第1の発明に係る圧電アクチュエータにおいて、中立面が前記第1圧電層内に位置し、 前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、前記第2定電位電極は、前記別の電極と重なる位置まで前記第1方向に延び、前記第1圧電層の前記別の電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分は、前記第2部分の前記第1方向の中央よりも分極が小さい部分を有する。
第10の発明に係る圧電アクチュエータは、第9の発明に係る圧電アクチュエータにおいて、前記第1圧電層が、第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延び、前記第2圧電層が、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層され、中立面が前記第1圧電層内に位置し、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置された別の電極、をさらに備え、前記第2活性部は、前記第1方向において、前記第1定電位電極と前記別の電極との間に位置し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記別の電極を前記第1電位とした状態で前記別の電極と前記第2定電位電極との間の電位差によって生じる電界の強度が、前記駆動電極を前記第2駆動電位としたときに前記第2活性部に発生する電界の強度以上となる部分は、前記第2活性部よりも分極が小さくなっている。
44 下部電極
45 中間電極
46 上部電極
47 脱分極用電極
Claims (12)
- 第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、
前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、
前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、
前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、
前記第2部分の前記第1方向における前記第1部分側の端部は、前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 中立面が前記第1圧電層内に位置し、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、
前記第2部分の前記第1方向における前記第1部分と反対側の端部は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 - 中立面が前記第1圧電層内に位置し、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、
前記別の電極は、前記第1方向における前記第2定電位側の端である第1端を有し、
前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記別の電極側の端である第2端を有し、
前記第1端と前記第2端とは前記第1方向において離れており、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記第1方向において前記第1端と前記第2端との間に位置する部分は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 - 中立面が前記第1圧電層内に位置し、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、
前記別の電極は、前記第1方向における前記第2定電位側の端である第1端を有し、
前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記別の電極側の端である第2端を有し、
前記第2方向から見て、前記第1圧電層の、前記第1端と前記第2端とを結ぶ仮想線上に位置する部分は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さいことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 - 中立面が前記第1圧電層内に位置し、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に、前記第1方向において、前記第2部分の前記第1定電位電極と反対側に位置するように配置された別の電極をさらに備え、
前記第2定電位電極は、前記別の電極と重なる位置まで前記第1方向に延び、
前記第1圧電層の前記別の電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分は、
前記第2部分の前記第1方向の中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 - 第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、
前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、
前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、
前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、
前記第1定電位電極は、前記第1方向における前記第2定電位電極側の端である端Aを有し、
前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記第1定電位側の端である端Bを有し、
前記端Aと前記端Bとは前記第1方向において離れており、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記第1方向において前記端Aと前記端Bとの間に位置する部分は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、
前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、
前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、
前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、
前記第1定電位電極は、前記第1方向における前記第2定電位電極側の端である端Aを有し、
前記第2定電位電極は、前記第1方向における前記第1定電位側の端である端Bを有し、
前記第2方向から見て、前記第1圧電層の、前記端Aと前記端Bとを結ぶ仮想線上に位置する部分は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さいことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、
前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、
前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分である第1部分を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層は、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分である第2部分を有し、
前記第1部分は、前記第1方向において前記第2部分と異なる位置に配置され、
前記第2定電位電極は、前記第1定電位電極と重なる位置まで前記第1方向に延び、
前記第1圧電層の前記第1定電位電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分は、
前記第2部分の前記第1方向における中央よりも分極が小さい部分を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 第1圧電層と、
前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分とは異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備え、
前記第2圧電層の前記第1定電位電極と前記駆動電極とに挟まれた部分は、前記第2圧電層の厚み方向と平行な第1分極方向に分極された第1活性部となっており、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれ、且つ、前記第1定電位電極と重ならない部分は、前記第1分極方向と逆の第2分極方向に分極された第2活性部となっており、
前記駆動電極には、前記第1活性部に前記第1分極方向と同じ向きの電界を発生させるような第1駆動電位と、前記第2活性部に前記第2分極方向と同じ向きの電界を発生させるような第2駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与され、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と前記第2定電位電極との電位差によって生じる電界の強度が、前記駆動電極を前記第2駆動電位としたときに前記第2活性部に発生する電界の強度以上となる部分は、前記第2活性部よりも分極が小さくなっていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記第1圧電層が、第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延び、
前記第2圧電層が、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層され、
中立面が前記第1圧電層内に位置し、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置された別の電極、をさらに備え、
前記第2活性部は、前記第1方向において、前記第1定電位電極と前記別の電極との間に位置し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記別の電極を前記第1電位とした状態で前記別の電極と前記第2定電位電極との間の電位差によって生じる電界の強度が、前記駆動電極を前記第2駆動電位としたときに前記第2活性部に発生する電界の強度以上となる部分は、前記第2活性部よりも分極が小さくなっていることを特徴とする請求項9に記載の圧電アクチュエータ。 - 第1圧電層と、
前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分と異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記第1圧電層、前記第2圧電層、前記第1定電位電極、前記第2定電位電極及び前記駆動電極を含む構造体を形成する構造体形成工程と、
前記第1定電位電極と、前記駆動電極及び前記第2定電位電極との間に電位差を生じさせる第1分極工程と、
前記第1定電位電極及び前記駆動電極と、前記第2定電位電極との間に電位差を生じさせる第2分極工程と、
前記第1分極工程及び前記第2分極工程の後、前記第1定電位電極及び前記駆動電極と、前記第2定電位電極との間に、前記第2分極工程と逆で、且つ、前記第2分極工程よりも小さい電位差を生じさせる脱分極工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 - 第1方向及び前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる第1圧電層と、
記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向において、前記第1圧電層と積層された第2圧電層と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、所定の第1電位に保持される第1定電位電極と、
前記第1定電位電極との間で前記第2圧電層を挟むように配置された駆動電極と、
前記駆動電極との間で、前記第1圧電層及び前記第2圧電層のうち、前記第1定電位電極と重なる部分と異なる部分を挟むように配置され、前記第1電位と異なる第2電位に保持される第2定電位電極と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置された別の電極と、を備え、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれ、且つ、前記第1定電位電極と重ならない部分は、前記第1方向において、前記第1定電位電極と前記別の電極との間に位置し、
中立面が前記第1圧電層内に位置する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記第1圧電層、前記第2圧電層、前記第1定電位電極、前記第2定電位電極、前記駆動電極及び前記別の電極を含む構造体を形成する構造体形成工程と、
前記第1定電位電極と、前記駆動電極及び前記第2定電位電極との間に電位差を生じさせる第1分極工程と、
前記第1定電位電極及び前記駆動電極と、前記第2定電位電極との間に電位差を生じさせる第2分極工程と、
前記第1分極工程及び前記第2分極工程の後、前記第1定電位電極及び前記駆動電極と、前記第2定電位電極との間に、前記第2分極工程と逆で、且つ、前記第2分極工程よりも小さい電位差を生じさせるとともに、前記別の電極を前記第1定電位電極と同電位とする脱分極工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
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