JPH07135345A - 圧電素子 - Google Patents
圧電素子Info
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- JPH07135345A JPH07135345A JP5302249A JP30224993A JPH07135345A JP H07135345 A JPH07135345 A JP H07135345A JP 5302249 A JP5302249 A JP 5302249A JP 30224993 A JP30224993 A JP 30224993A JP H07135345 A JPH07135345 A JP H07135345A
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- piezoelectric film
- piezoelectric element
- piezoelectric
- film
- voltage
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力を抑え、小型化が可能で、大きな歪
変換をする圧電素子を提供する。 【構成】 ポリフッ化ビニリデンなどの可撓性および圧
電性を有する高分子からなる圧電フィルム11を筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルム11の内面および外面
にそれぞれ電極12、13を形成した。したがって、圧
電フィルム11を長く形成することができ、電圧を歪に
変換する際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加
する必要がないので、消費電力を抑えることができ、ま
た圧電フィルム11を長く形成しても、圧電フィルム1
1が可撓性を有しているので、一端部10aをある程度
残してリール14に巻き取ることにより小型化を図るこ
とができる。
変換をする圧電素子を提供する。 【構成】 ポリフッ化ビニリデンなどの可撓性および圧
電性を有する高分子からなる圧電フィルム11を筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルム11の内面および外面
にそれぞれ電極12、13を形成した。したがって、圧
電フィルム11を長く形成することができ、電圧を歪に
変換する際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加
する必要がないので、消費電力を抑えることができ、ま
た圧電フィルム11を長く形成しても、圧電フィルム1
1が可撓性を有しているので、一端部10aをある程度
残してリール14に巻き取ることにより小型化を図るこ
とができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は圧電素子に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧電性を有する高分子を用いた
圧電素子は、その用途に応じて、主にセンサとアクチュ
エータとに分類することができる。センサとしての前者
の圧電素子は、歪(機械的変位)を電圧に変換すること
を利用するものであり、例えば圧力センサ、加速度セン
サ、超音波探針子などに使用されている。また、アクチ
ュエータとしての後者の圧電素子は、上記とは逆の変換
にあたり、電圧を歪に変換することを利用するものであ
り、例えばスピーカなどに使用されている。このような
圧電素子は、センサ、アクチュエータなどの用途におい
て、例えばシート状に形成された強誘電性高分子からな
る圧電フィルムの両面にそれぞれ電極を形成した構造と
なっている。
圧電素子は、その用途に応じて、主にセンサとアクチュ
エータとに分類することができる。センサとしての前者
の圧電素子は、歪(機械的変位)を電圧に変換すること
を利用するものであり、例えば圧力センサ、加速度セン
サ、超音波探針子などに使用されている。また、アクチ
ュエータとしての後者の圧電素子は、上記とは逆の変換
にあたり、電圧を歪に変換することを利用するものであ
り、例えばスピーカなどに使用されている。このような
圧電素子は、センサ、アクチュエータなどの用途におい
て、例えばシート状に形成された強誘電性高分子からな
る圧電フィルムの両面にそれぞれ電極を形成した構造と
なっている。
【0003】ここで、強誘電性高分子であるポリフッ化
ビニリデン(以下、PVDFという)からなる圧電フィ
ルムを用いた圧電素子の原理について、図6〜図8を参
照して説明する。PVDFは、図6(a)に示すよう
に、電気陰性度の高いフッ素原子(F)を保有してい
る。このPVDFからなる圧電フィルムは、PVDFの
フィルムを延伸処理した後、ポーリング処理することに
よって得られる。すなわち、図6(b)に示す延伸処理
したPVDFのフィルム1を加熱しながら、図6(c)
に示すように、フィルム1の上面に−の電圧を印加する
とともに下面に+の電圧を印加すると、フッ素原子と炭
素原子(C)の電気陰性度の差に起因した大きな双極子
モーメント(図6(a)に矢印で示す)が膜厚方向(表
面に対して垂直方向)であって下面から上面に向かって
形成される(逆の電圧を印加した場合には双極子モーメ
ントが上面から下面に向かって形成される)。これによ
り、自発分極を有する圧電フィルム2が得られる。この
圧電フィルム2の上下両面に電極3、4を形成すると、
図7(a)、(b)に示すような圧電素子5が得られ
る。このような圧電素子5では、図7(a)に示すよう
に、上下の電極3、4に圧電フィルム2の双極子モーメ
ントと電界とが同方向になるように電圧を印加すると、
同じ炭素原子に結合されているフッ素原子の原子間距離
が短くなることにより圧電フィルム2が縮み、また図7
(b)に示すように、上下の電極3、4に圧電フィルム
2の双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電
圧を印加すると、フッ素原子の原子間距離が長くなるこ
とにより圧電フィルム2が伸びる。
ビニリデン(以下、PVDFという)からなる圧電フィ
ルムを用いた圧電素子の原理について、図6〜図8を参
照して説明する。PVDFは、図6(a)に示すよう
に、電気陰性度の高いフッ素原子(F)を保有してい
る。このPVDFからなる圧電フィルムは、PVDFの
フィルムを延伸処理した後、ポーリング処理することに
よって得られる。すなわち、図6(b)に示す延伸処理
したPVDFのフィルム1を加熱しながら、図6(c)
に示すように、フィルム1の上面に−の電圧を印加する
とともに下面に+の電圧を印加すると、フッ素原子と炭
素原子(C)の電気陰性度の差に起因した大きな双極子
モーメント(図6(a)に矢印で示す)が膜厚方向(表
面に対して垂直方向)であって下面から上面に向かって
形成される(逆の電圧を印加した場合には双極子モーメ
ントが上面から下面に向かって形成される)。これによ
り、自発分極を有する圧電フィルム2が得られる。この
圧電フィルム2の上下両面に電極3、4を形成すると、
図7(a)、(b)に示すような圧電素子5が得られ
る。このような圧電素子5では、図7(a)に示すよう
に、上下の電極3、4に圧電フィルム2の双極子モーメ
ントと電界とが同方向になるように電圧を印加すると、
同じ炭素原子に結合されているフッ素原子の原子間距離
が短くなることにより圧電フィルム2が縮み、また図7
(b)に示すように、上下の電極3、4に圧電フィルム
2の双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電
圧を印加すると、フッ素原子の原子間距離が長くなるこ
とにより圧電フィルム2が伸びる。
【0004】このようなシート状の圧電素子5の電圧の
歪変換における数式を図8を参照して以下に示す。 (圧電定数)=(単位面積の電極に生じた電荷)/(単
位面積当りの加えた力) であるから、圧電定数をd、電荷をQ、電極面積をa、
フィルムに加えられた力をF、膜厚をt、フィルムの幅
をwとすると、 d=(Q/a)÷(F/tw) F=(twQ)/(ad) ………(1) となる。また、(弾性率)=(単位面積当りの加えた
力)/(サンプルの伸び率) であるから、弾性率をY、サンプルの長さをl、サンプ
ルの変位長をΔlとすると、 Y=(F/tw)÷(Δl/l)=(F/tw)×(l/Δl)………(2) となる。そして、式(2)に式(1)を代入すると、 Y=(twQ/ad)×(l/twΔl)=(Ql)/(adΔl) ………(3) となる。一方、静電容量をC、電圧をV、絶対誘電率を
εo、比誘電率をεrとすると、 Q=CV、C=(εoεra)/t であるから、 Q=(εoεraV)/t となり、これを式(3)に代入すると、 Y=(εoεraV/tad)×(l/Δl) V=(YtdΔl)/(εoεrl) ………(4) となる。この式(4)に圧電フィルムであるPVDFの
数値(εo=8.85×10-12F/m、εr=13、t=110×10
-6m、d=20.9×10-12C/N、Y=1.17×109N/m2)を代入
すると、 V=23×(Δl/l) [KV] ………(5) となる。この結果、サンプル長lに対し、サンプルの変
位長Δlを1%とすると、230Vの電圧を要すること
になる。
歪変換における数式を図8を参照して以下に示す。 (圧電定数)=(単位面積の電極に生じた電荷)/(単
位面積当りの加えた力) であるから、圧電定数をd、電荷をQ、電極面積をa、
フィルムに加えられた力をF、膜厚をt、フィルムの幅
をwとすると、 d=(Q/a)÷(F/tw) F=(twQ)/(ad) ………(1) となる。また、(弾性率)=(単位面積当りの加えた
力)/(サンプルの伸び率) であるから、弾性率をY、サンプルの長さをl、サンプ
ルの変位長をΔlとすると、 Y=(F/tw)÷(Δl/l)=(F/tw)×(l/Δl)………(2) となる。そして、式(2)に式(1)を代入すると、 Y=(twQ/ad)×(l/twΔl)=(Ql)/(adΔl) ………(3) となる。一方、静電容量をC、電圧をV、絶対誘電率を
εo、比誘電率をεrとすると、 Q=CV、C=(εoεra)/t であるから、 Q=(εoεraV)/t となり、これを式(3)に代入すると、 Y=(εoεraV/tad)×(l/Δl) V=(YtdΔl)/(εoεrl) ………(4) となる。この式(4)に圧電フィルムであるPVDFの
数値(εo=8.85×10-12F/m、εr=13、t=110×10
-6m、d=20.9×10-12C/N、Y=1.17×109N/m2)を代入
すると、 V=23×(Δl/l) [KV] ………(5) となる。この結果、サンプル長lに対し、サンプルの変
位長Δlを1%とすると、230Vの電圧を要すること
になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の圧電素子5では、わずかな歪を比較的大きな
電圧に変換することができるため、すなわち鋭敏に反応
するため、センサとしては有効であるが、逆に、かなり
大きな電圧を印加しなければ、大きな歪を得ることが困
難であるから、アクチュエータには不向きである。すな
わち、PVDFなどの強誘電性高分子は圧電定数が低
く、最も高いものの1つであるPVDFでもアクチュエ
ータとして電圧を歪に変換する場合、ある程度の歪を得
るには大きな電圧を印加するか、圧電素子自体を大型化
する必要があり、実用面で大きな問題となっていた。こ
の発明の目的は、消費電力を抑え、小型化が可能で、大
きな歪変換をする圧電素子を提供することにある。
うな従来の圧電素子5では、わずかな歪を比較的大きな
電圧に変換することができるため、すなわち鋭敏に反応
するため、センサとしては有効であるが、逆に、かなり
大きな電圧を印加しなければ、大きな歪を得ることが困
難であるから、アクチュエータには不向きである。すな
わち、PVDFなどの強誘電性高分子は圧電定数が低
く、最も高いものの1つであるPVDFでもアクチュエ
ータとして電圧を歪に変換する場合、ある程度の歪を得
るには大きな電圧を印加するか、圧電素子自体を大型化
する必要があり、実用面で大きな問題となっていた。こ
の発明の目的は、消費電力を抑え、小型化が可能で、大
きな歪変換をする圧電素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、可撓性およ
び圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルムの内面および外面にそ
れぞれ電極を形成したものである。
び圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状に
形成し、この筒状の圧電フィルムの内面および外面にそ
れぞれ電極を形成したものである。
【0007】
【作用】この発明によれば、圧電性を有する高分子から
なる圧電フィルムを筒状に形成したため、圧電フィルム
を長く形成することができ、このため電圧を歪に変換す
る際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加する必
要がないので、消費電力を抑えることができ、また圧電
フィルムを長く形成しても、圧電フィルムが可撓性を有
しているので、一端側をある程度残して巻き取ることに
より小型化を図ることができる。この場合、電極は筒状
の圧電フィルムの内面と外面とに形成されているので、
圧電フィルムを巻いても、圧電フィルムの内面と外面の
電極が接触することがなく、このため簡単に圧電フィル
ムを巻くことができる。
なる圧電フィルムを筒状に形成したため、圧電フィルム
を長く形成することができ、このため電圧を歪に変換す
る際、ある程度の歪を得るのに大きな電圧を印加する必
要がないので、消費電力を抑えることができ、また圧電
フィルムを長く形成しても、圧電フィルムが可撓性を有
しているので、一端側をある程度残して巻き取ることに
より小型化を図ることができる。この場合、電極は筒状
の圧電フィルムの内面と外面とに形成されているので、
圧電フィルムを巻いても、圧電フィルムの内面と外面の
電極が接触することがなく、このため簡単に圧電フィル
ムを巻くことができる。
【0008】
【実施例】以下、図1および図2を参照して、この発明
の第1実施例を説明する。図1はこの発明の圧電素子の
基本構造を示す。この圧電素子10は、図1(a)に示
すように、可撓性を有する強誘電性高分子、例えばPV
DFからなる圧電フィルム11を円筒状に形成し、この
円筒状の圧電フィルム11の内面に内部電極12を形成
するとともに、圧電フィルム11の外面に外部電極13
を形成した構造となっている。この場合、圧電フィルム
11は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメント
が図1(b)において矢印で示すように膜厚方向で内側
から外側に向かう放射方向に形成されているとともに、
高分子が図1(a)に矢印で示すように円筒状の圧電フ
ィルム11の長さ方向に配向されている。
の第1実施例を説明する。図1はこの発明の圧電素子の
基本構造を示す。この圧電素子10は、図1(a)に示
すように、可撓性を有する強誘電性高分子、例えばPV
DFからなる圧電フィルム11を円筒状に形成し、この
円筒状の圧電フィルム11の内面に内部電極12を形成
するとともに、圧電フィルム11の外面に外部電極13
を形成した構造となっている。この場合、圧電フィルム
11は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメント
が図1(b)において矢印で示すように膜厚方向で内側
から外側に向かう放射方向に形成されているとともに、
高分子が図1(a)に矢印で示すように円筒状の圧電フ
ィルム11の長さ方向に配向されている。
【0009】この圧電素子10では、図1(c)に示す
ように、内部電極12と外部電極13に圧電フィルム1
1の双極子モーメントと電界とが同方向になるように電
圧を印加すると、全体が縮み、図1(d)に示すよう
に、内部電極12と外部電極13に圧電フィルム11の
双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電圧を
印加すると、全体が伸びる。このように圧電素子10が
伸縮するときには、径方向にも若干伸縮するが、高分子
が円筒状の長さ方向に配向されているので、ほとんど円
筒状の長さ方向に伸縮することになり、効率の良い機械
的変位が得られる。
ように、内部電極12と外部電極13に圧電フィルム1
1の双極子モーメントと電界とが同方向になるように電
圧を印加すると、全体が縮み、図1(d)に示すよう
に、内部電極12と外部電極13に圧電フィルム11の
双極子モーメントと電界とが逆方向になるように電圧を
印加すると、全体が伸びる。このように圧電素子10が
伸縮するときには、径方向にも若干伸縮するが、高分子
が円筒状の長さ方向に配向されているので、ほとんど円
筒状の長さ方向に伸縮することになり、効率の良い機械
的変位が得られる。
【0010】また、この圧電素子10では、全体を長く
形成し、図2(a)に示すように、その一端部10aを
ある程度残し、他端側をリール14に螺旋状に巻き、こ
の他端側の端部のみをリール14に固定するとともに、
この他端側の端部から内部電極12に接続された内部電
極リード15および外部電極13に接続された外部電極
リード16を導出させた構造にしてもよい。このような
圧電素子10では、各電極リード15、16に圧電フィ
ルムの双極子モーメントと電界とが同方向になるように
電圧を印加すると、圧電素子10が縮み、図2(b)に
示すように圧電素子10の一端部10aが長さ方向に大
きく変位することになり、また各電極リード15、16
に圧電フィルムの双極子モーメントと電界とが逆方向に
なるように電圧を印加すると、圧電素子10が伸び、図
2(c)に示すように圧電素子10の一端部10aが長
さ方向に大きく変位することになる。このように、この
圧電素子10では、圧電素子10を長く形成しても、リ
ール14に巻き取ることにより、全体をコンパクトに構
成することができ、しかも圧電素子10が長いので、小
さな電圧で大きな機械的変位を得ることができ、消費電
力を大幅に抑えることができる。
形成し、図2(a)に示すように、その一端部10aを
ある程度残し、他端側をリール14に螺旋状に巻き、こ
の他端側の端部のみをリール14に固定するとともに、
この他端側の端部から内部電極12に接続された内部電
極リード15および外部電極13に接続された外部電極
リード16を導出させた構造にしてもよい。このような
圧電素子10では、各電極リード15、16に圧電フィ
ルムの双極子モーメントと電界とが同方向になるように
電圧を印加すると、圧電素子10が縮み、図2(b)に
示すように圧電素子10の一端部10aが長さ方向に大
きく変位することになり、また各電極リード15、16
に圧電フィルムの双極子モーメントと電界とが逆方向に
なるように電圧を印加すると、圧電素子10が伸び、図
2(c)に示すように圧電素子10の一端部10aが長
さ方向に大きく変位することになる。このように、この
圧電素子10では、圧電素子10を長く形成しても、リ
ール14に巻き取ることにより、全体をコンパクトに構
成することができ、しかも圧電素子10が長いので、小
さな電圧で大きな機械的変位を得ることができ、消費電
力を大幅に抑えることができる。
【0011】なお、上記実施例では、圧電素子10の各
電極12、13を円筒状の圧電フィルム11の内面全体
および外面全体にそれぞれ形成したが、これに限らず、
例えば図3に示すように、円筒状の圧電フィルム11の
内面および外面にそれぞれ螺旋状に形成しても良い。こ
のようにすれば、圧電素子が伸縮する際に、各電極1
2、13の伸縮抵抗が小さくなるので、より一層、伸縮
しやすくなる。
電極12、13を円筒状の圧電フィルム11の内面全体
および外面全体にそれぞれ形成したが、これに限らず、
例えば図3に示すように、円筒状の圧電フィルム11の
内面および外面にそれぞれ螺旋状に形成しても良い。こ
のようにすれば、圧電素子が伸縮する際に、各電極1
2、13の伸縮抵抗が小さくなるので、より一層、伸縮
しやすくなる。
【0012】次に、図4および図5を参照して、この発
明の第2実施例を説明する。図4は第2実施例の圧電素
子の基本構造を示す。この圧電素子20は、図4(a)
に示すように、PVDFなどの可撓性を有する強誘電性
高分子からなる第1圧電フィルム21を断面長方形状の
角筒状に形成し、この角筒状の第1圧電フィルム21の
内面および外面に電極層22、23を形成し、外面の電
極層23の表面にPVDFなどの強誘電性高分子からな
る第2圧電フィルム24をコーティングし、この第2圧
電フィルム24の外面に電極層25を形成したバイモル
フ構造となっている。そして、第1圧電フィルム21
は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメントが図
4(b)において矢印で示すように膜厚方向で外側から
内側に向かう方向に形成されているとともに、高分子が
図4(a)に矢印で示すように角筒状の第1圧電フィル
ム21の長さ方向に配向されている。また、第2圧電フ
ィルム24は、延伸処理と電場配向により、双極子モー
メントが図4(b)において矢印で示すように膜厚方向
で内側から外側に向かう方向に形成されているととも
に、高分子が図4(a)に矢印で示すように角筒状の第
2圧電フィルム24の長さ方向に配向されている。
明の第2実施例を説明する。図4は第2実施例の圧電素
子の基本構造を示す。この圧電素子20は、図4(a)
に示すように、PVDFなどの可撓性を有する強誘電性
高分子からなる第1圧電フィルム21を断面長方形状の
角筒状に形成し、この角筒状の第1圧電フィルム21の
内面および外面に電極層22、23を形成し、外面の電
極層23の表面にPVDFなどの強誘電性高分子からな
る第2圧電フィルム24をコーティングし、この第2圧
電フィルム24の外面に電極層25を形成したバイモル
フ構造となっている。そして、第1圧電フィルム21
は、延伸処理と電場配向により、双極子モーメントが図
4(b)において矢印で示すように膜厚方向で外側から
内側に向かう方向に形成されているとともに、高分子が
図4(a)に矢印で示すように角筒状の第1圧電フィル
ム21の長さ方向に配向されている。また、第2圧電フ
ィルム24は、延伸処理と電場配向により、双極子モー
メントが図4(b)において矢印で示すように膜厚方向
で内側から外側に向かう方向に形成されているととも
に、高分子が図4(a)に矢印で示すように角筒状の第
2圧電フィルム24の長さ方向に配向されている。
【0013】このような圧電素子20では、図4(b)
に示すように、中間電極層23と内部電極層22に第1
圧電フィルム21の双極子モーメントと電界とが同方向
になるように電圧を印加するとともに、中間電極層23
と外部電極層25に第2圧電フィルム24の双極子モー
メントと電界とが同方向になるように電圧を印加する
と、全体が長さ方向に縮み、また中間電極層23と内部
電極層22に第1圧電フィルム21の双極子モーメント
と電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、中間電極層23と外部電極層25に第2圧電フィル
ム24の双極子モーメントと電界とが逆方向になるよう
に電圧を印加すると、全体が長さ方向に伸びる。したが
って、この圧電素子20においても、第1実施例の圧電
素子10と同様の作用効果がある。
に示すように、中間電極層23と内部電極層22に第1
圧電フィルム21の双極子モーメントと電界とが同方向
になるように電圧を印加するとともに、中間電極層23
と外部電極層25に第2圧電フィルム24の双極子モー
メントと電界とが同方向になるように電圧を印加する
と、全体が長さ方向に縮み、また中間電極層23と内部
電極層22に第1圧電フィルム21の双極子モーメント
と電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、中間電極層23と外部電極層25に第2圧電フィル
ム24の双極子モーメントと電界とが逆方向になるよう
に電圧を印加すると、全体が長さ方向に伸びる。したが
って、この圧電素子20においても、第1実施例の圧電
素子10と同様の作用効果がある。
【0014】次に、この圧電素子20をインクジェット
方式のプリンタの印字ヘッドに用いた場合について、図
5(a)および図5(b)を参照して説明する。この印
字ヘッド26は、図5(a)に示すように、ヘッド本体
27と圧電素子20とからなっている。ヘッド本体27
は、インク28を収容するインク溜め容器29の先端部
(右側端部)にノズル孔30が設けられ、インク溜め容
器29の後端部(左側端部)にインク供給路31が設け
られ、インク溜め容器29内の上部に柔軟性を有する防
浸シート32が張り渡された構造となっている。圧電素
子20は、長く形成され、その一端部20aをある程度
残してリール33に巻かれ、その他端側の端部のみがリ
ール33に固定されている。そして、リール33はイン
ク溜め容器29の後端側上方に配設され、かつ圧電素子
20の一端部20aはインク溜め容器29の後端部に設
けられた挿通孔34を通して防浸シート32の上面に密
接して配置され、この一端部20の先端面がインク溜め
容器29の先端側の内壁に固定されている。
方式のプリンタの印字ヘッドに用いた場合について、図
5(a)および図5(b)を参照して説明する。この印
字ヘッド26は、図5(a)に示すように、ヘッド本体
27と圧電素子20とからなっている。ヘッド本体27
は、インク28を収容するインク溜め容器29の先端部
(右側端部)にノズル孔30が設けられ、インク溜め容
器29の後端部(左側端部)にインク供給路31が設け
られ、インク溜め容器29内の上部に柔軟性を有する防
浸シート32が張り渡された構造となっている。圧電素
子20は、長く形成され、その一端部20aをある程度
残してリール33に巻かれ、その他端側の端部のみがリ
ール33に固定されている。そして、リール33はイン
ク溜め容器29の後端側上方に配設され、かつ圧電素子
20の一端部20aはインク溜め容器29の後端部に設
けられた挿通孔34を通して防浸シート32の上面に密
接して配置され、この一端部20の先端面がインク溜め
容器29の先端側の内壁に固定されている。
【0015】この印字ヘッド26では、上述したように
圧電素子20の第1圧電フィルム21の双極子モーメン
トと電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、第2圧電フィルム24の双極子モーメントと電界と
が逆方向になるように電圧を印加すると、圧電素子20
が伸び、これにより図5(b)に示すように、圧電素子
20の一端部20aが長さ方向に大きく変位して防浸シ
ート32を押し下げることになり、このときにインク溜
め容器29内のインク28をノズル孔30から噴射させ
ることができる。
圧電素子20の第1圧電フィルム21の双極子モーメン
トと電界とが逆方向になるように電圧を印加するととも
に、第2圧電フィルム24の双極子モーメントと電界と
が逆方向になるように電圧を印加すると、圧電素子20
が伸び、これにより図5(b)に示すように、圧電素子
20の一端部20aが長さ方向に大きく変位して防浸シ
ート32を押し下げることになり、このときにインク溜
め容器29内のインク28をノズル孔30から噴射させ
ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状
に形成したから、圧電フィルムを長く形成することがで
き、このため電圧を歪に変換する際、ある程度の歪を得
るのに大きな電圧を印加する必要がないので、消費電力
を抑えることができ、また圧電フィルムを長く形成して
も、圧電フィルムが可撓性を有しているので、一端側を
ある程度残して巻き取ることにより小型化を図ることが
できる。
ば、圧電性を有する高分子からなる圧電フィルムを筒状
に形成したから、圧電フィルムを長く形成することがで
き、このため電圧を歪に変換する際、ある程度の歪を得
るのに大きな電圧を印加する必要がないので、消費電力
を抑えることができ、また圧電フィルムを長く形成して
も、圧電フィルムが可撓性を有しているので、一端側を
ある程度残して巻き取ることにより小型化を図ることが
できる。
【図1】この発明の第1実施例の基本構造を示し、
(a)はその圧電素子の斜視図、(b)は双極子モーメ
ントの分極方向を示す拡大断面図、(c)は双極子モー
メントと同一の電界を印加した状態を示す図、(d)は
双極子モーメントと逆の電界を印加した状態を示す図。
(a)はその圧電素子の斜視図、(b)は双極子モーメ
ントの分極方向を示す拡大断面図、(c)は双極子モー
メントと同一の電界を印加した状態を示す図、(d)は
双極子モーメントと逆の電界を印加した状態を示す図。
【図2】(a)は図1の圧電素子を巻いた基本構造を示
す斜視図、(b)はこの圧電素子に双極子モーメントと
同一の電界を印加したときの斜視図、(c)は双極子モ
ーメントと逆の電界を印加したときの斜視図。
す斜視図、(b)はこの圧電素子に双極子モーメントと
同一の電界を印加したときの斜視図、(c)は双極子モ
ーメントと逆の電界を印加したときの斜視図。
【図3】図1の圧電素子の変形例を示す斜視図。
【図4】第2実施例の基本構造を示し、(a)はその圧
電気素子の斜視図、(b)は双極子モーメントの分極方
向を示す要部拡大断面図。
電気素子の斜視図、(b)は双極子モーメントの分極方
向を示す要部拡大断面図。
【図5】図4の圧電素子をインクジェット方式の印字ヘ
ッドに使用した一例を示し、(a)は非通電時における
要部断面図、(b)は通電時の要部断面図。
ッドに使用した一例を示し、(a)は非通電時における
要部断面図、(b)は通電時の要部断面図。
【図6】(a)PVDFの分子構造を示す図、(b)は
ポーリング処理前の双極子モーメントの状態を示す図、
(c)はポーリング処理中および処理後の双極子モーメ
ントの状態を示す図。
ポーリング処理前の双極子モーメントの状態を示す図、
(c)はポーリング処理中および処理後の双極子モーメ
ントの状態を示す図。
【図7】原子間距離の電場による影響と圧電性の発現の
原理を示し、(a)は双極子モーメントと同一の電界を
印加した状態を示す図、(c)は双極子モーメントと逆
の電界を印加した状態を示す図。
原理を示し、(a)は双極子モーメントと同一の電界を
印加した状態を示す図、(c)は双極子モーメントと逆
の電界を印加した状態を示す図。
【図8】従来の圧電素子の斜視図。
10、20 圧電素子 11 圧電フィルム 12、22 内部電極 13、25 外部電極 21 第1圧電フィルム 23 中間電極層 24 第2圧電フィルム
Claims (3)
- 【請求項1】 可撓性および圧電性を有する高分子から
なる圧電フィルムを筒状に形成し、この筒状の圧電フィ
ルムの内面および外面にそれぞれ電極を形成したことを
特徴とする圧電素子。 - 【請求項2】 前記圧電フィルムは、双極子モーメント
が前記圧電フィルムの膜厚方向に形成されていることを
特徴とする請求項1記載の圧電素子。 - 【請求項3】 前記圧電フィルムは、前記高分子が前記
筒状の圧電フィルムの長さ方向に配向されていることを
特徴とする請求項1記載の圧電素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5302249A JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5302249A JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07135345A true JPH07135345A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17906746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5302249A Pending JPH07135345A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 圧電素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07135345A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003506858A (ja) * | 1999-07-20 | 2003-02-18 | エスアールアイ インターナショナル | 電気活性ポリマ |
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JP2014212552A (ja) * | 2014-06-24 | 2014-11-13 | 国立大学法人九州工業大学 | スピーカ |
JP2019163764A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-26 | プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー | 真空ポンプ、および真空ポンプの作動のための方法 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5302249A patent/JPH07135345A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7511706B2 (en) | 2000-05-24 | 2009-03-31 | Immersion Corporation | Haptic stylus utilizing an electroactive polymer |
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