JP2000317782A

JP2000317782A - 圧電素子およびその加工方法

Info

Publication number: JP2000317782A
Application number: JP10227505A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagaura; 善昭長浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来困難とされた、製造限界の厚みより薄
い、圧電素子及びその他の物質を、加工するための、加
工工具及びその加工方法を提供する。【解決手段】圧電素子被研磨物にマスクをかけて、中
心部分だけを、例えば、ＣＨＦ_３などを使用してイオン
ミーリングして、逆ＭＥＳＡ形状（凹レンズ形状）に、
荒加工した後、その後の加工手段として、両面研磨加工
機械、又は片面研磨加工機械を使用して、仕上げの研磨
加工をする、圧電素子の加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チタン酸バリウム
や、水晶や、加速度センサー又は、角速度センサーに用
いる、ニオブ酸リチウム又は、ニオブ酸カリウム又は、
その他の単結晶又は、圧電セラミックス又は、その他の
セラミックスなどの圧電素子又は、光学レンズ又は、そ
の他の物質を、加工するための、加工工具及び、その加
工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子の一種である水晶振動子は、通
信機器や計測機器の基準周波数の発振源をはじめ、汎用
コンピュータ、ＯＡ情報機器、家電製品用のマイコンの
クロック発生など、その用途は多岐にわたっているが、
情報の処理・伝達能力の高性能化のため、振動子の厚さ
を薄くし、その固有振動周波数を上昇させることが求め
られている。また高品質の振動子を得る目的で、レンズ
形状に仕上げることが提案され、比較的低い周波数領域
では実績を上げている。

【０００３】しかしながら、振動子の厚さを薄くする場
合の問題として、両面ラップ盤による製造法では、現在
２７．８μｍ（＝６０ＭＨｚ）に製造の限界がある。ま
た、振動子を、レンズ形状に仕上げる場合では、薄片上
に、曲面を創成することは非常に困難であり、今まで製
作された例がなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、従来困難とされた、製造限界の厚み
よりも、薄い、圧電素子及びその加工方法を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の圧電素子の加工方法は、超鋼又は、鉄又
は、その他の素材で、出来ている、第１の加工補助具の
上面に、リング形状又は４角形状又はその他の形状の溝
又は段差を形成し、その溝又は段差の深さよりも、やや
高い、円筒形状又はその他の形状をした、ガラス又は、
超鋼又は、鉄又は、その他の素材でできている、第２の
加工補助具を、前記溝又は段差にはめ込み、前記第２の
加工補助具の、第１の加工補助具上面からの、突出高さ
と同じか、又は、突出高さよりも少し低いか、又は、高
い円板状又は、その他の形状の、圧電素子被研磨物を設
置し、前記圧電素子被研磨物の、下面にある、下部ラッ
ピングプレートと、前記第１の加工補助具の、上にあ
る、上部ラッピングプレートの、上下２枚のラッピング
プレートを使用し、極く薄い加工物を研磨加工すること
を特徴とする。

【０００６】第１の加工補助具と、円板状又はその他の
形状の、圧電素子被研磨物との固着方法としては、前記
第１の加工補助具の、上面に形成した円形状又は、その
他の形状の溝又は、段差に粘性物質（例えば、界面活性
剤などの物質）の液体を入れ、この液体に前記圧電素子
被研磨物下面の、周囲が密着するように、前記圧電素子
被研磨物を、前記第１の加工補助具上に載置し、前記液
体の表面張力を使用するか、または氷結させることで、
前記第１の加工補助具の上面に、載置した、水を含ませ
た親水性薄板の上に、前記圧電素子被研磨物を載置し、
前記親水性薄板に含ませた、水の表面張力を使用するこ
と、あるいは前記第１の加工補助具に、複数の孔を形成
し、この孔に水飴、蜂蜜、接着剤のボンドまたはグリー
スなどの、粘性物質又はその他の接着剤（たとえば、ゴ
ム系の接着剤）を充填することで、前記圧電素子被研磨
物の下面を、前記粘性物質で、密着させる方法を採るこ
とができる。ガラス又は、超鋼又は、鉄又は、その他の
金属などでできている、前記第１の加工補助具と、第２
の加工補助具を、松脂、澱粉糊又は、その他の接着剤を
使用して固定することができる。

【０００７】また、本発明の圧電素子は、円筒の中央部
に、水晶又は、チタン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウ
ム又は、その他のセラミックスなどの、圧電効果を有す
る材質からなる受圧面を形成し、その受圧面に、一対の
電極を形成したことを特徴とする。前記の円筒と、受圧
面を、圧電効果を有する一体の材質とすることができ
る。

【０００８】さらに、本発明の圧電素子の加工方法は、
圧電効果を有する材質からなる、丸棒の両端部から、そ
れぞれ、研削手段を用いて、円筒形状の穴を開け、前記
丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成し、その
受圧面に、一対の電極を設けて外部の空気振動を、増幅
した電気信号に変換する構成としたことを特徴とする。
研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を形成し、その溝
に、圧縮空気又は液体を噴射することで、前記砥石を回
転させるか、またはその他の機械的な手段を使用して、
前記樽状の、砥石を回転させるものとすることができ
る。又、真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥石を形成
することもできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明者は、研削加工法に分類される、新
しい加工法を開発し、厚さ９μｍの片凸レンズ状（Ｐｌ
ａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型）水晶振動子の製作に成功し
た。さらに、水晶振動子の高性能化を目的として、厚さ
５００μｍ以下の振動子について、厚さと電気的特性の
関係を調査した。

【００１０】水晶は硬脆材料であるため、適応できる加
工法は、機械的なラッピング加工あるいは、化学的なエ
ッチング加工に限定されると考えられていた。そのた
め、高周波用水晶振動子の加工には、研削加工法は、ほ
とんど用いられていない。

【００１１】本発明者が開発した研削加工法は、図１に
示すように、鋼球にダイヤモンド砥粒を、電着固定した
ボール砥石１を用いる方法である。すなわち、超精密旋
盤の主軸２に、取り付けた円筒形状磁石３上に、水晶板
４を張り付け、研削スピンドル５の先端には、球が乗る
座を設けた、工具保持具６を取り付けている。これを円
筒形状磁石３に近づけると、磁気誘導によって、鋼球は
工具保持具６に吸引保持される。工具保持具６が、円筒
形状磁石３の、直径よりも小さくなっているがため、磁
束密度が、ボール砥石１と、円筒形状磁石３間よりも、
ボール砥石１と、工具保持具６間の方が、大きくなって
いる。このため、ボール砥石１は、工具保持具６に、強
く吸引され、高速回転しても外れずに、強力に一体化す
る。

【００１２】この鋼球には、ダイヤモンド砥粒が、電着
固定され、ボール砥石１となっており、円筒形状の工具
保持具６に、鋼球は，磁力で保持されているので、容易
に砥石の交換ができる。しかも、円筒形状の工具保持具
６と、精度のよい鋼球を用いて、鋼球を保持しているの
で、交換時必要であった、砥石１の、芯合わせの作業
も、不要であるため、粗加工から、仕上げ加工に使用す
る、ボール砥石１の交換を、迅速に行える特長を持って
いる。このボール砥石１の運動は、ＮＣ装置で制御され
るので、曲面の創成も可能である。又、ボールベアリン
グなどに使用する、鋼球で出来ている、ボール砥石１
に、電着固定される、ダイヤモンド砥粒５７の、直径の
太さが、例えば、荒加工に使用する、３０μｍの場合
と、中仕上に使用する、１６μｍの場合と、仕上に使用
する、４μｍの場合では、ボール砥石１の、直径が、そ
れぞれ、ダイヤモンド砥粒５７の、直径の太さの分だけ
異なる、此のダイヤモンド砥粒５７の直径が異なると、
ボール砥石１を、円筒形状の工具保持具６に、主軸２側
の円筒形状磁石３の、磁気誘導を使用して、吸着保持さ
せると、それぞれの、ダイヤモンド砥粒５７の直径が異
なる分だけ、工具保持具６に、磁力にて保持されてい
る、ボール砥石１の、中心点が縦方向に移動する。この
問題点の、解決手段としては、図１（ｂ）に示している
ように、工具保持具６にて、ボール砥石１を保持する、
ボール砥石１の保持部分５６の、面積だけを、ダイヤモ
ンド砥粒５７を、電着固定していない、ボール砥石１を
使用すれば、図１（ｃ）に示しているように、ダイヤモ
ンド砥粒５７の太さに関係なく、ボール砥石１の縦及び
横方向のχ、ｙ軸特に縦方向のχ軸の、中心軸は、常に
不動となるので、荒仕上用の、砥石の、ボール砥石１
と、中仕上用の、砥石の、ボール砥石１と、又、仕上用
の、砥石の、ボール砥石１の交換を、それぞれ行なって
も、ボール砥石１の、縦及び横方向の中心軸の、χ、ｙ
軸は、図１（ｃ）に示しているように、常に変化するこ
とがないので、ボール砥石１の、交換が容易となる。

【００１３】本発明者は、この加工法を使って、図２
（ａ）に示すように、保持部分５１と、溝５２を一体成
型した、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型の加工に成功し
た。保持部分５１と、溝５２を結ぶ曲線は、スムーズラ
イン５３と呼ばれる。その形状は、図２（ｂ）に示すよ
うに、水晶円板の中央部を研削加工し、厚さ２５μｍ、
曲率半径３ｍｍ、形状誤差０．１μｍ以下のレンズ形状
である。従来、この形状の水晶振動子は、副振動を伴い
易く、十分な性能が発揮できないとされていた。しか
し、図２（ｃ）から明らかなように、そのリアクタンス
周波数特性は、鋭い共振曲線を描き、副振動を全く伴わ
ないことから、水晶振動子として、理想に近いことが理
解される。

【００１４】更に薄い、水晶振動子の製作を試み、厚さ
９μｍ、曲率半径２００ｍｍの、水晶振動子の加工に成
功した。これに、酸化セリウムによる、研磨加工を加え
て、表面をさらに０．５μｍ程度除去した結果、図３
（ａ）に示すような素子を得た。そのリアクタンス周波
数特性は、図３（ｂ）に示すように、共振曲線は、やや
鋭さを欠き、図２の水晶振動子と比較すると、Ｑが、や
や小さいことを示唆しているが、副振動は全く伴ってい
ない。共振曲線が鋭さを欠く原因として、水晶振動子表
面下には、加工によるダメージを内在していることが予
想され、水晶振動子の厚さが、薄くなることによって、
相対的に、ダメージ層の、厚さの、比率が増したためと
考えられる。しかし、このダメージ層をエッチング法で
除去することにより、特性の改善は可能である。

【００１５】次に、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型の曲率
半径を、３０ｍｍ一定の条件で、レンズ部分の厚さを、
増加することを試みた。厚さ１２５μｍに達するまで、
図２と類似な副振動を伴わない、鋭い共振曲線が維持さ
れた。しかし、それを越えると、副振動を伴ったり、振
動しなくなる現象が現れた。

【００１６】一方、図４（ａ）に示すような、振動部分
の厚さが、２７μｍの平面形状（Ｉｎｖｅｒｔｅｄｍ
ｃｓａ型）も製作した。同程度の共振周波数を持つ、Ｐ
ｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型と比較すると、図４（ｂ）の
ように、多少電気的特性は劣るが、やはり副振動を伴わ
ないことが分かる。さらにＩｎｖｅｒｔｅｄｍｅｓａ
型の、平板部分の厚さを増加させると、厚さが３０μｍ
を越えると、振動を起こさない現象が出現した。Ｉｎｖ
ｅｒｔｅｄｍｅｓａ型は、レンズ部分の曲率半径が、
無限大のＰｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型と考えられ、リン
グサポートを持つ、この形状の水晶振動子は、振動部分
の厚さと曲率により、良好な振動特性を示す領域と、振
動できない領域があると言える。

【００１７】本発明の方法により、次の結論を得た。こ
れまでＢｉ−ｃｏｎｖｅｘ型の形状でなければ、副振動
を伴わない、良好な水晶振動子は得られないとされてい
た。しかし、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型でも、リング
サポートを設けて、厚さを３０μｍ程度に薄くすると、
副振動を伴わない、理想的なリアクタンス周波数特性を
持つ、水晶振動子が得られることが判明した。

【００１８】以上述べたように、厚さの薄い領域で、水
晶振動子の高性能化が期待できる結果を得た。しかし、
厚さが１２５μｍを越えると、副振動が発生するか、あ
るいは振動しなくなることも判明した。

【００１９】また、本発明者は、できるだけ、水晶振動
子の厚みを薄くするための、加工方法について研究を重
ねてきた。図５及び図６は、ポリッシュポイントの、直
径と厚みが、それぞれ５ｍｍ、７６．７μｍ及び、１０
０μｍの場合の、リアクタンス周波数特性を示すもので
ある。これによれば、主振動の周波数の近傍に、副振動
が存在することがわかる。図７は厚みが、３３μｍの水
晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもので、±
５ＭＨｚの、周波数領域には副振動は存在していない。
しかし、図８に示すように、約６ＭＨｚ離れた周波数領
域に、複雑な副振動が見られる。図９は厚みが、３１μ
ｍの水晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもの
で、主振動の、±５ＭＨｚの領域には副振動は存在しな
いが、図１０に示すように、副振動の周波数は、主振動
の周波数よりも、約８ＭＨｚ離れている。これより、副
振動は水晶振動子の厚みが、薄くなればなるほど、主振
動の周波数から離れることがわかる。

【００２０】図１１〜図１９は超薄型の、水晶振動子の
加工装置を示すものである。この加工装置においては、
図１１に示すように、第１の加工補助具１１の上面に、
リング形状又は４角形状又はその他の形状の溝又は段差
１２を形成し、図１２に示すような、リング形状又はそ
の他の形状の溝又は段差１２の深さよりも、やや高い円
筒形状又は、その他の形状の、第２の加工補助具１９を
はめ込み、図１３に示すように、第１の加工補助具１２
の内部に、第２の加工補助具１９をはめ込み、第１の加
工補助具１１からの突出高さ（例えば４０μｍ）と同じ
か、又は突出高さよりも、少し低いか、又は高い円板状
又は、その他の形状の圧電素子被研磨物、本例では水晶
板１３を設置する。さらに、他の加工順序としては、下
記のようにすると、水晶板１３を加工する段階にて発生
する、歪みを是正するのでなおよい。水晶板１３を、第
１の加工補助具１１の上に設置する前に、前処理とし
て、水晶板１３の片面に、金又は、銀又は、アルミニウ
ムなどの、金属を使用して蒸着し、水晶板１３の片面
に、金属被膜を形成するか、又はその他の手段を使用し
て、水晶板１３の、表面と裏面の、区別が出来るよう
に、水晶板１３の片面を、表面処理したあと、例えば、
極く薄い、金属被膜を形成した場合には、金属被膜を形
成した面を、下側にして、水晶板１３を、第１の加工補
助具１１の上に設置し、水晶板１３の、最初の厚さが、
例えば、両面研磨加工した、厚さが、４０μｍならば、
２０μｍ程度の、厚さまで、研磨加工した段階でも、水
晶板１３の研磨加工面には、かなりの歪みが発生する、
此の歪みを除去するがために、此の段階にて、第１の加
工補助具１１と、第２の加工補助具１９を使用して形成
した、加工補助具と、加工途中の、水晶板１３を、両面
研磨加工機械より、取り出して、よく洗浄したあと、再
度、水晶板１３の表面上に形成した、金属被膜の表面
を、上に向けて、加工途中の、水晶板１３を、第１の加
工補助具１１の表面上に設置して、金属被膜を行なって
いる、表面上から、水晶板１３を、研磨加工すると、最
終目標とする、厚さが５μｍ内外の、水晶板１３を、容
易に、研磨加工することが出来ると同時に、水晶板１３
を、両面から、研磨加工したことになるので、水晶板１
３を、片面から、研磨加工することで発生する、歪みの
発生を、最小限に、柳圧することが出来ることになり、
水晶の特性を変化させることなく、極く薄い、水晶板１
３を研磨加工することが出来る。ちなみに、金を使用し
て、蒸着をした場合の、蒸着層の厚さは、１００Å（オ
ングスローム）から２００Åの厚さにて、水晶板１３の
片面に、均一に、蒸着層を形成することが出来るので、
蒸着層の厚さ自体は、水晶板１３の、研磨を行なう厚さ
に、比較すると、厚さとしては、問題にならない厚さで
ある。水晶板１３の、片面に、金などの金属を使用し
て、蒸着することで、水晶板１３を、途中まで加工して
も、酸化セリウムなどの、研磨剤の内部に混入してい
る、水晶板１３を、容易に、研磨剤と、水晶板１３と
を、水洗いすることで、水晶板１３だけを、分離して、
取り出すことが出来る。

【００２１】水晶板１３と、第１の加工補助具１１の上
面とは、接着剤などで固定するか、又は、接着剤を使用
することなく、研磨加工を行うのが通常であるが、接着
剤を用いて、第１の加工補助具１１の上面に、全面に、
接着剤を塗布して貼り付けると、薄板（例えば、厚さが
１０μｍ）の、水晶板では、接着剤が固まるときの、収
縮力による影響により、水晶板１３が、外側に強い、応
力を受けて、歪むことにより、水晶板１３の特徴が低下
して、水晶板１３としての、特性がなくなるので、水晶
板１３の下面の、全面に、接着剤を塗布しての、接着を
行うことは出来ない。そこで、図１４に示すように、第
１の加工補助具１１′の上面に形成した、円形状又はそ
の他の形状をした、溝１４に純水を入れるか、又は松脂
又はその他の接着剤などを入れて、この純水に水晶板１
３の、下面の周囲が密着するように、水晶板１３を載置
し、水の表面張力を使用するか、又は水を氷結させる
か、又は松脂又はその他の接着剤などを使用して、第１
の加工補助具１１’の、上面に形成した円形状又はその
他の形状をした、溝１４の外周部分だけの、一部分を利
用して、第１の加工補助具１１’と水晶板１３とを固着
することができる。

【００２２】他の例としては、図１５に示すように、第
１の加工補助具１１の上面に、純水を含ませた、スウェ
ード１５を載置し、このスウェード１５の上に、水晶板
１３を載置し、スウェード１５に含ませた、水の表面張
力を使用することで、第１の加工補助具１１”と水晶板
１３とを固着する。

【００２３】さらに、他の例としては、図１７に示すよ
うに、第１の加工補助具１１に、複数の孔１６を形成す
る、孔１６の数は、２個又は３個が適当で、この孔１６
に水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又は、グリース又は、そ
の他の接着剤などの粘性物質を充填することで、水晶板
１３の下面を、粘性物質で密着させ、第１の加工補助具
１１と、水晶板１３とを、孔１６の面積だけで、点付け
して固着する。なお、孔１６の配置としては、図１７
（ａ）に示すように、同一円周上に配置したり、図１７
（ｂ）に示すように、同心円状に配置する場合が、ある
が、これらの例に限定されるものではない。又、第１の
加工補助具１１に形成している、孔１６を使用して、第
１の加工補助具１１と、水晶板１３とを、孔１６の面積
だけの、面積を使用して、第１の加工補助具１１と、水
晶板１３とを、点付けして、極く一部分だけ、固着する
場合には、第２の加工補助具１９は、使用しなくてもよ
い場合がある。

【００２４】上記の、第１の加工補助具１１を、図１６
（ａ）に示すように、上部ラッピングプレート１８と、
下部ラッピングプレート１７の、上下２枚のラッピング
プレートを使用し、下部のラッピングプレート１７は、
水晶と円筒形状又はその他の形状を加工し、上部のラッ
ピングプレート１８は、リング形状又は４角形状又はそ
の他の形状の溝又は段差１２を形成した、下の面を研磨
加工して、両面研磨加工機械により、極く薄い加工物を
研磨加工する。又、上記の第１の加工補助具１１を、研
磨加工がしにくい、超鋼又は、鉄などの金属又は、ガラ
スを使用して製作し、第２の加工補助具を、ガラス又
は、超鋼又は、鉄などの金属を使用して製作すると、鉄
などの金属で出来ている、上部のラッピングプレート１
８は、鉄などで出来ている、第１の加工補助具１１を研
磨加工し、下部のラッピングプレート１７は、ガラス又
は超鋼又は鉄などの金属で出来ている、第２の加工補助
具１９と、水晶板１３を加工するか、又は、図１６
（ｂ）に示すように、図１６（ａ）にて説明した手段と
は、逆の状態に、第２の加工補助具１９と、水晶板１３
を配置し、上部ラッピングプレート１８で、第２の加工
補助具１９と、水晶板１３を、研磨加工し、第１の加工
補助具１１を、下部ラッピングプレート１７を使用し
て、研磨加工してよい。

【００２５】図１８及び図１９に示しているのは、図１
３に示している、第１の加工補助具１１と、第２の加工
補助具１９を使用して、形成した、加工補助具を使用し
て、研磨加工して出来た、水晶板１３の、研磨加工され
た形状を示している。何故、図１８に示している、水晶
板１３の形状と、図１９に示している、水晶板１３の形
状が、異なるのかの理由は、図１８に示している、第２
の加工補助具１９を製作している材質と、図１９に示し
ている、第２の加工補助具１９を製作している、材質が
異なる材質を使用して、加工補助具を製作しているがた
めである。図１８に示している、第２の加工補助具１９
は、水晶板１３の、硬さとほぼ同じ硬さの、石英を原料
とした、硬質ガラスを使用して、第２の加工補助具１９
を、製作しているのに対して、図１９に示している、第
２の加工補助具１９は、水晶板１３よりも、よりもっ
と、研磨加工がしにくい、硬い金属である、超鋼又は鉄
などを使用して、第２の加工補助具１９を、製作してい
ることの相違による。ただし、研磨剤として、酸化セリ
ウム、アルミナ、ＧＣ又は、ダイヤモンド又は、その他
の、研磨剤を使用することが、条件となる。理由は、酸
化セリウムなどの、研磨剤を使用すると、水晶板１３及
び硬質ガラスなどは、同じ石英なので、酸化セリウムを
使用すると、両方ともに、良く研磨加工することが出来
る。だけども、超鋼又は鉄などの金属は、酸化セリウム
を使用しては、ほとんど、研磨加工することが出来な
い、けれども、酸化セリウムなどの、研磨剤を使用する
と、水晶板１３は、良く研磨加工することが出来るの
で、超鋼又は、鉄などの金属で出来ている、加工補助具
の研磨加工を、水晶板１３の研磨加工よりも、遅延させ
ることが出来るからである。此の相違点が、図１８に示
している、水晶板１３の形状と、図１９に示している、
水晶板１３の形状が異なる理由である。図１９に示して
いる、凹レンズ形状の、水晶板１３の出来上がりの、寸
法図は、図２６に示している、水晶板１３と同じような
形状で、保持部分５１と、スムーズライン５３を形成し
ているので、水晶振動子の特性としては、図２、図３及
び図４にて、説明している場合と同じように、水晶振動
子としては、理想的な、特性を発揮する形状となってい
る。もう１点、上記の研磨加工を行なう場合の、重要な
ポイントは、研磨加工を行なうときには、通常、両面と
もに、スウェード又は、不織布（以下、スウェードとす
る）を、張った、ラッピングプレート１７，１８を使用
して、研磨加工するのであるが、図１９に示している、
凹レンズ形状の、水晶板１３を製作する場合には、例え
ば、片面が、鉄などの金属板で出来ている、ラッピング
プレート１７を使用して、もう一方の片面は、スウェー
ドを張ったラッピングプレート１８を使用して、研磨加
工することで、図１６（ｂ）に示しているように、上部
ラッピングプレート１８にスウェードを張った、ラッピ
ングプレート１８を使用し、下部ラッピングプレート１
７を、鉄などの金属板で出来ている、ラッピングプレー
ト１７を使用した構成にして、研磨加工することで、超
鋼又は鉄などの金属で出来ている、第１の加工補助具１
１の裏面を、金属板で出来ている、ラッピングプレート
１７を使用して研磨加工する、条件になるので、ラッピ
ングプレート１７を形成している、金属板の硬さと、第
１の加工補助具１１を形成している、金属の硬さを、ほ
ぼ同等とすることで、第１の加工補助具１１の裏面は、
出来るだけ、研磨加工が出来にくい、条件となる、条件
に設定して、上部ラッピングプレート１８に張ってい
る、スウェードを使用して、研磨加工すると、水晶板１
３の出来上り精度を、容易に高めることが出来る。さら
に、もう一点、重要なポイントは、上部ラッピングプレ
ート１８に張っている、スウェードに、凹凸又は、凹凸
に類似の、うねりを形成した、スウェードを使用して、
研磨加工することも、凹レンズ形状の、水晶板１３を製
作する上での、重要な条件である。なお、両面研磨加工
機械を使用して、図２６に示している形状の、水晶板１
３を研磨加工することが出来ることで、水晶板１３の出
来上がりの、再現性又は、精度が、極限まで高い精度
の、水晶板１３を、安いコストにて、多量に生産するこ
とが出来る利点もある。

【００２６】なお、図面は省略しているけれども、上記
にて説明した、研磨加工手段である、第１の加工補助具
と第２の加工補助具を使用して、形成した、加工補助具
の、他の使用方法としては、両面研磨加工機械以外の機
械である、片面研磨加工機械を使用しても、図２６に示
している形状の、凹レンズ形状の水晶板１３を、容易
に、多量に、研磨加工することが出来る。

【００２７】さらに、第１の加工補助具１１と、第２の
加工補助具１９を使用して、形成した、加工補助具を使
用して、図１９に示しているような形状に、水晶板１３
を、両面研磨加工機械、又は、片面研磨加工機械を使用
して、研磨加工する場合、図２５又は、図３２に示して
いるような、加工手段を使用して、あらかじめ凹レンズ
形状に研削加工し、図２６に示しているような、凹レン
ズ形状に、水晶板１３を、研削加工を行なうか、又は、
水晶板１３の、中心部分に、マスクをかけて、中心部分
だけに、エキシマレーザーなどの、レーザー照射を行
い、最初の厚さが、例えば、４０μｍの水晶板１３の、
中心部分だけを、例えば、１回の熱照射パルスで、０．
１μｍ程度の加工層を除去し、合計で、２００パルス程
度の熱照射パルスを行い、図４（ａ）に示しているよう
な、深さが、例えば、２０μｍ程度の、凹レンズ形状
（逆ＭＥＳＡ型）の形状に、レーザーを使用して、荒加
工するか、又は、フッ化水素酸、塩化アンモニウムなど
の、化学薬品を使用して、水晶板１３をエッチング加工
し、水晶板１３の、中心部分だけを、凹レンズ形状に、
荒加工を行なうか、又は、フッ素系ガスなどを使用し
た、イオンミーリングなどの加工手段を使用して、水晶
板１３の、中心部分だけを、凹レンズ形状に荒加工を行
なうか、又は、その他の手段を使用して、水晶板１３
を、凹レンズ形状に、荒加工を行なった後、その後の、
加工行程として、凹レンズ形状に、荒加工した、水晶板
１３を、図１３に示しているような、加工補助具を使用
して、研磨加工するか、又は、図１３に示しているよう
な、加工補助具を使用することなく、図２０に示してい
る、キャリア３７を、直接に、使用して、水晶板１３
に、キャリア３７を使用して、水晶板１３を、遊星運動
させる、両面研磨加工機械を使用して、水晶板１３に形
成している、加工変質層を除去するために行なう、仕上
げの、研磨加工を行なう、加工行程とすると、図２６に
示しているような、精度の高い、凹レンズ形状の、水晶
板１３を、短時間に、多量に、製造することが出来る。

【００２８】上部及び下部のラッピングプレート１７，
１８は、図２０及び図２１に示すように、スラリー（遊
離砥粒）の供給とともに回転させることで、第１の加工
補助具１１を、載せたキャリア３７を、太陽ギア３９
と、インターナルギア３８の間に設置し、加工補助具１
１を太陽ギア３９の回りに、公転するとともに、自転す
る、遊星運動をさせて、片面は、水晶板１３の上の面
を、下部ラッピングプレート１７を使用して研磨加工
し、第１の加工補助具１１の、もう一方の片面は、上部
ラッピングプレート１８を使用して研磨加工すると、極
く薄い水晶板１３を、容易に研磨加工することができ
る。片面研磨加工機械を使用する場合も、上記の研磨加
工手段と、同じ手段にて、水晶板１３を、研磨加工する
ことが出来る。

【００２９】さらに、上記の手段にて、極く薄い水晶板
１３を加工したあと（例えば、厚さが１０μｍの場合）
では、水晶板１３が、極く薄いが為に、取り扱いに苦労
することと、水晶板１３に電極を形成するのにも、困難
をともなうので、図２０に示すように、絶緑体で出来て
いる、固定用枠４８の中心に、水晶板１３を設置し、ボ
ンデイングマシンを使用して、極く細い、金線４９（例
えば、５０μｍ程度）を使用して、固定用枠４８に、水
晶板１３を固定する。水晶板１３を、固定用枠４８に固
定したあとは、図２３（ａ）に示しているように、金線
４９に弛みがあるので、図２３（ｂ）に示しているよう
に、水晶板１３の全面を、下から持ち上げるか、又は、
その他の手段にて、金線４９の弛みを是正して、金線４
９を、直線状態にはると、なおよい。又、図２２は、図
２３に示しているような手段にて、固定枠用４８に、金
線４９を使用して、最低、３つの方向から、水晶板１３
を固定すると、極く細い、金線４９を使用して、空中
に、水晶板１３を、固定しているような状態になること
で、水晶板１３の振動を、金線４９が吸収するので、水
晶の、特性を、極限まで、低下させることがない。

【００３０】さらに、図２３に示しているように、水晶
板１３を、固定用枠４８に、金線４９を使用して固定し
たあと、図２４に示すように、水晶板１３の中心部分
に、水晶板１３の両面から、ボンデイングマシンを使用
して、水晶板１３と、固定用枠４８の間を、金線４９を
使用して、結線し、此の金線４９を、水晶板１３に取り
付ける、電極５０として使用することで、従来、使用し
ている電極（例えば、水晶板の表裏に蒸着して形成して
いる電極）と、比較すると、水晶板１３の中心部分だけ
に、電極５０を、形成することが出来るので、水晶の特
性を低下させることがない。又、電極５０として使用す
る金線４９は、極く細い５０μｍ位の金線でよい。

【００３１】図２５は、片側凹面の水晶板１３を製造す
る装置を示すものである。図２５において、１１は第１
の加工補助具、１９は第２の加工補助具、４１は加工補
助具１１，１９を低速回転（例えば１００〜３００ｒｐ
ｍ）させるモータ、４３は研磨具４４を高速回転（例え
ば５０００ｒｐｍ）させるモータである。研磨具４４と
しては、フェルト、綿棒、バフ等の柔らかい器具を用
い、酸化セリウム又はＧＣ又はダイヤモンド等の研磨剤
を使用して、１分間に１μｍ位、研磨していく。最初の
厚みが４０μｍ程度の、円板状の水晶板を、図２６に示
すように、中心が１０〜５μｍの厚みの、凹レンズ形状
の水晶板１３に仕上げる。又、図２５に示しているよう
な、構造の装置を使用して、水晶板１３を、凹レンズ形
状に、荒加工することも出来る、此の場合に使用する、
研磨具４４としては、ダイヤモンド砥粒を、電気メッキ
したホイルで出来ている、研磨具４４を使用すると、容
易に、凹レンズ形状に、水晶板１３を、荒加工すること
が出来る。その後、凹レンズ形状に、荒加工した、水晶
板１３を、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機械を
使用して、研磨加工すると、図１９に示しているよう
な、凹レンズ形状の水晶板１３に、研磨加工して、仕上
ることが出来る。

【００３２】加工補助具としては、図２５に示した構造
のほか、図２７に示すようにプラスチックまたはアルミ
ダイキャスト製又は鉄製又はガラス製の加工補助具１
１”、あるいは、図２８に示す、リング状の加工補助具
１１ａと、円板状の加工補助具１１ｂを、組み合わせ
て、接着剤等で一体化して、その上に水晶板１３を載せ
る構成とすることもできる。

【００３３】また、図２９に示すように、第２の加工補
助具１９の上に、水晶板１３の上面の、周辺にまたがる
ような、穴を開けた、アルミ接着テープ４５を貼り付け
て、図２５に示す、研磨装置で研磨することにより、図
２９に示すような、中心部分のみ凹面となった、水晶板
１３を製造することができる。

【００３４】次に、本発明の圧電素子の応用例として、
音響−電気変換器について説明する。従来の、地震探査
・予知には、現在、海洋観測、地下構造探査、地球磁気
観測、ＧＰＳによる観測、２点間の距離のレーザ測定に
よる、地核の移動測定などが行われているが、地震や津
波による、空気の振動を観測することも、一つの予知方
法である。

【００３５】空気の振動を、記録や分析が、容易な電気
信号に変換する手段として、集音マイクがあるが、雑音
を拾いやすく、目的の振動数の音波を検出することが困
難である。

【００３６】図３０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の圧電素
子を利用した、音響−電気変換器の、各実施例を示すも
のであり、水晶又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
単結晶又は、チタン酸バリウム又は、その他のセラミッ
クスなどの、圧電効果を有する材質からなる、円筒２１
又は、円筒５４の中央部に、受圧面２２を形成し、その
受圧面２２に、一対の電極２３，２４を形成し、電極２
３，２４間の、誘起電圧を測定するための、増幅器２５
を接続している。（電極２３，２４及び増幅器２５は図
３０（ａ）のみ図示している）。図３０（ａ）は両凸レ
ンズ（ｂｉ−ｃｏｎｖｅｘ）型、（ｂ）は両凹レンズ
型、（ｃ）は平面型、（ｄ）は周囲にＲを形成した平面
型、（ｅ）は片凸（ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）型を示
している。図３０（ａ）に示しているように、栓５５
を、２個使用して密封し、円筒２１内部を密封して、Ａ
室を形成し、円筒５４内部を密封して、Ｂ室を形成し、
円筒２１内部を密封した、Ａ室内部も、又、円筒５４内
部を密封した、Ｂ室内部も、ともに、減圧（出来れば真
空状態）した構造の、円筒２１及び円筒５４の、左右の
円筒２１及び円筒５４が、横軸方向及び縦軸方向の振動
を、キャッチすることで、円筒２１及び円筒５４の中心
部分に形成している、受圧面２２を、円筒２１及び円筒
５４を形成しない場合に、比較すると、より強く受圧面
２２が、振動をキャッチする構造になっている。なお、
上記の理由から、円筒２１及び円筒５４の、直径が小さ
くて、長さが長いほど、外部からの、振動を、受圧面２
２が、受けやすくなるので、精度の高い、圧力センサー
が出来ることになる。

【００３７】図３１は、図３０（ａ）及び（ｅ）に示し
ている、上面図で、穴又は空間部分４７を形成して、円
筒２１及び円筒５４の、左右の円筒２１及び円筒５４を
振動させた振動が、図３０（ａ）及び（ｅ）に示してい
る、Ａの部分からＢの部分に、又は、Ｂの部分からＡの
部分に、円筒２１及び円筒５４を、振動させた振動が、
両端から、自由に移動することで、円筒２１及び円筒５
４を振動させた振動（Ａの部分を、振動させた振動と、
Ｂの部分を振動させた振動）が、円筒２１及び円筒５４
の、両端から、自由に、移動することで、Ａの部分を振
動させた振動と、Ｂの部分を振動させた振動が、中心部
分において、共鳴して、共鳴現象を起すことで、穴又は
空間部分４７を形成しない場合に、比較すると、より強
く、中心部分に形成している、受圧面２２を振動させる
構造をしている。

【００３８】次に、受圧面２２の形成方法について説明
する。基本的には、図３２に示すように、水晶又は、チ
タン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
セラミックスなどの、圧電効果を有する材質からなる、
材質の丸棒３０を、旋盤などの加工機械のチャック３１
で把持し、また金属球の表面に、ダイヤモンド砥粒を付
着させた、砥石３２を先端に、回転自在に設けた、加工
工具３３を、ツール保持具３４で把持する。砥石３２
は、図３３に示すように、対向面がカットされた球体で
あり、支持アーム３５の先端に、軸受け３６を介して、
回転自在に取り付けられている。砥石３２の周面には、
図３４（ａ）及びそのＡ−Ａ拡大断面図である、図３４
（ｂ）に示すように、Ｖ字状溝３２ａが形成されてお
り、溝３２ａの内壁の一方が、砥石３２の中心を通る面
に含まれるような、方向性を有している。この砥石３２
は、エアノズル４０から、砥石３２の周面に対して、接
線方向に噴射される、空気のジェット流により高速回転
（好ましくは８．０００〜５０．０００ｒｐｍ）され、
被研削面をゆっくりと時間を掛けて（例えば毎分１μ
ｍ）削っていく。この研削時に、噴水ノズル４１から、
水を噴射して、砥石３２の冷却と、削り屑の排出を行
う。丸棒３０は、砥石３２が回転駆動されるとき、図３
２に示すように、軸心の回りに回転駆動され、従って砥
石３２により、円形形状又は、円筒形状の穴が形成され
る。又、上記にて説明した、研削又は研磨加工の手段
の、他の利用方法としては、図３６（ｅ）に示している
ような、砥石３２”を使用することで、図２、図３及び
図４に示しているような形状又は、その他の形状の、研
削又は研磨加工に応用することが出来る。

【００３９】なお、受圧面２２の研磨面が凸状の場合
は、図３６（（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図）に示す
ように、鼓型の砥石３２’を使用する。受圧面２２の研
磨面がフラットな場合は、図３６（ｃ）に示すような、
フラットな砥石３２”を使用する。あるいは、図３７に
示すように、穴径よりもずっと小さい径の砥石３２’を
用い、図３３に示す加工工具３３と同じ、回転駆動を砥
石３２’に与える加工工具３３’を、ＮＣ装置などで受
圧面の、曲面に沿って移動させながら砥石３２’を回転
させる。同時に、チャック３１を回転させて丸棒３０を
回転させながら受圧面を加工する。又、穴又は空間部分
４７を形成する手段としては、図３６（ｄ）に示すよう
な形状の砥石３２”を使用すると、保持部分４７を残し
て、容易に、穴又は空間部分４７を加工することが出来
る。又、穴又は空間部分４７を形成する手段としては、
通常のダイヤモンドを電着した、ドリルを使用しても、
穴又は、空間部分４７を形成することは、可能である。

【００４０】なお、円形形状の穴の加工には、通常の軸
の回りに回転する工具も使用でき、図３８に示すような
球面形状の砥石や、図３９に示す円板面形状の砥石も使
用できる。又、砥石３２を使用して、研削加工が終了し
たならば、砥石３２と同じ構造をした、研磨用の研磨用
砥石３２”を、フェルト又は、バフなどの素材を使用し
て製作し、研磨用砥石３２”と、砥石３２を取り換え
て、研磨用砥石３２”を使用して、研磨加工すると、仕
上加工が出来る。フェルト又は、バフで出来ている、研
磨用砥石３２”の回転駆動の手段も、砥石３２を回転駆
動させる手段と同じく、フェルト又は、バフに溝３２
（ａ）を形成して、エアノズル４０を使用しての、回転
駆動とすると、容易に、研磨加工を行うことが出来る。

【００４１】なお、図４０及び図４１に示しているの
は、図３３に示している構造をした、研削及び研磨装置
の製作図である。実際に製作した、砥石３２の直径は２
０ｍｍで、溝３２（ａ）の深さは、１ｍｍで、溝の数
は、１６個形成した構造の、研削及び研磨装置に、エア
ノズル４０から、砥石３２の周面に対して接線方向に噴
射する。

【００４２】なお、図４０及び図４１に示している構造
の、研削及び研磨装置に、研削用の砥石３２の変わり
に、鉄、アルミニウム、銅などの金属又は、バフ又は、
フェルト又は、ガラス又は、プラスチック又は、セラミ
ックス又は、その他の研磨用材質で、図３６に示してい
る、研磨用砥石３２””（ｅ）を製作して、研磨用砥石
３２””（ｅ）と、研磨剤として、ダイヤモンドペース
ト又は、酸化セリウム又は、アルミナ又は、ＧＣ又は、
その他の研磨剤を使用して、図２（ａ），図３（ａ）及
び図４（ａ）に示しているような形状に、図３２に示し
ている、加工方法を使用して、水晶などの圧電素材を、
研削と研磨加工を、同時に行う構成とする。研削と研磨
を、同時に行うことが出来る、理由としては、研磨用砥
石３２””（ｅ）の回転数を、ベアリングが耐えること
が出来る、限界である、５０．０００回転までの回転数
にて、研磨用砥石３２””（ｅ）を容易に、駆動させる
ことが出来るがために、研磨加工だけでも、極く短い時
間に、能率よく、研磨加工が出来るがために、極く薄
い、水晶などの圧電素材であれば、フェルト、バフ、鉄
などで出来ている、研磨用砥石３２””（ｅ）を使用し
て、研削と研磨加工の、２つの加工を、同時に行うこと
が出来る。

【００４３】図４２（ａ）に示しているのは、フッ化水
素酸、ＣＨＦ_３などのフッ素系ガス、又はその他の化学
薬品を使用して、水晶板１３に、マスクをかけて、中心
部分に、例えば、直径が１．５ｍｍの、凹レンズ形状
（逆ＭＥＳＡ形状）に、エッチング加工を行なって形成
した、水晶板１３の形状を図示している。水晶板１３、
又はその他の圧電素材を、フッ化水素酸などの、化学薬
品を使用して、エッチング加工すると、斜線にて示して
いる、外周部分の形状が、ムの字の形状（床堀り形状）
となり、蒸着を使用して、電極を形成する場合、斜線の
部分が、影となり、電極を形成することが出来にくいと
いう、欠点が、エッチング加工の欠点である。

【００４４】図４２（ｂ）に示しているのは、図４２
（ａ）にて説明した、エッチング加工の欠点を修正する
ために、図２０に示している、両面研磨加工機械を使用
して、例えば、上部ラッピングプレート１８は、スウエ
ード１５を張った、ラッピングプレートを使用し、下部
ラッピングプレート１７は、鉄などの、金属製のラッピ
ングプレートを使用して、図４２（ａ）に示している、
エッチング加工した、水晶板１３の凹レンズ形状部分
を、スウェード１５を使用して、酸化セリウムなどの研
磨剤を使用して、研磨加工すると、図４２（ｂ）に示し
ているような、スムーズライン５３を形成することが出
来ることが、第１の利点である。さらに、第２の利点
は、研磨剤が、凹レンズ形状の内部に、溜まるがため
に、凹レンズ形状の内部を、上部ラッピングプレート１
８を使用して、どんどんと、段階的に、研磨加工するこ
とが出来ることと、下部ラッピングプレート１７の、両
面から、研磨加工することが出来ることで、極限まで、
薄い、例えば、０．５μｍ程度までの、極く薄い、水晶
板１３を、研磨加工しても、保持部分５１の、厚さは、
４０μｍから、３０μｍ位の、厚さを、維持することが
出来ることにより、極限まで薄くしても、凹レンズ部分
の、強度の維持、及びハンドリングに困難を、伴うこと
がない。さらに、第３の利点は、平面研磨加工機械を使
用して、凹レンズ形状の研磨加工を行なうことが出来
る。上記３つの利点が、エッチング加工と、両面研磨加
工機械、又は片面研磨加工機械を併用した、加工手段よ
り、生まれる。

【００４５】

【発明の効果】圧電素子被研磨物を、エッチング加工で
荒加工し、その後、両面研磨加工機械、又は片面研磨加
工機械を使用して、仕上げの研磨加工することで、エッ
チング加工で作ることが出来ない、スムーズラインを形
成することが出来るので、蒸着による電極の形成が容易
となる。さらに、これにより、副振動が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工方法の概略を示す説明図であ
る。

【図２】水晶振動子の製作例１を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）は振動子のノマルスキマイ
クログラフ、（ｃ）はリアクタンス周波数特性を示すも
のである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは１０３μ
ｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ２５μｍ、曲率半径は
３０ｍｍである。

【図３】水晶振動子の製作例２を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは
１０３μｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ９μｍ、曲率
半径は２００ｍｍである。

【図４】水晶振動子の製作例３を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは
７７μｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ２７μｍであ
る。

【図５】表材はＡＴカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図６】表材はＡＴカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図７】表材はＡＴカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図８】表材はＡＴカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図９】表材はＡＴカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図１０】表材はＡＴカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図１１】本発明の加工方法における第１の加工補助具
の断面図である。

【図１２】本発明の加工方法における第２の加工補助具
の断面図である。

【図１３】第１の加工補助具に第２の加工補助具と水晶
板をセットした状態の断面図である。

【図１４】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１５】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１６】本発明の加工装置をラッピングプレートに挟
んだ状態を示す断面図である。

【図１７】本発明の加工装置における第１の加工補助具
の平面図である。

【図１８】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図１９】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図２０】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。

【図２１】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。

【図２２】本発明の実施例を示す上面図である。

【図２３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２４】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２５】本発明の加工装置の例を示す断面図である。

【図２６】図２５の装置で製作された水晶板の断面図で
ある。

【図２７】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図２８】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図２９】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図３０】本発明の実施例を示す断面図である。

【図３１】本発明の実施例を示す上面図である。

【図３２】本実施例による加工方法を示す断面図であ
る。

【図３３】本実施例における加工工具を示す側面図であ
る。

【図３４】本実施例における砥石の実施例を示す側面図
及びそのＡ−Ａ断面図である。

【図３５】本実施例における加工された実施例を示す断
面図である。

【図３６】本実施例における砥石の他の例を示す側面図
及び平面図である。

【図３７】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図３８】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図３９】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図４０】本実施例における加工工具の、実際の製作図
を示す側面図及び上面図である。

【図４１】本実施例における加工工具の、実際の製作図
を示す拡大図の縦断面図及び断面図である。

【図４２】本実施例における加工された実施例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ボール砥石、２主軸、３円筒形状磁石、４水
晶板、５研削スピンドル、６工具保持具、１１第
１の加工補助具、１２リング形状又は４角形状又はそ
の他の形状の溝又は段差、１３水晶板、１４円形状
又はその他の形状をした溝、１５スウェード、１６
孔、１７下部ラッピングプレート、１８上部ラッピン
グプレート、１９第２の加工補助具、２１及び５４
円筒、２２受圧面、２３，２４電極、２５増幅
器、３０丸棒、３１チャック、３２、３２’、３
２”、３２”、３２” 研削又は研磨用砥石、３２
（ａ）溝、３３３３’、３３” 加工工具、３４ツ
ール保持具、３５支持アーム、３６軸受、３７キ
ャリア、３８インターナルギア、３９太陽ギア、４
０エアノズル、４１噴水ノズル、４２、４３モー
タ、４４研磨具、４５接着テープ、４６穴又は空
間部分、４７保持部分、４８固定用枠、４９金
線、５０電極、５１保持部分、５２溝、５３ス
ムーズライン、５５栓、５６保持部分、５７ダイ
ヤモンド砥粒、５８圧電板、５９接着剤層、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の加工補助具の上面に、リング形状
又は４角形状又はその他の形状の溝又は段差を形成し、
その溝又は段差の、深さよりも、やや高い、円筒形状又
はその他の形状の、第２の加工補助具を、前記溝又は段
差に、はめ込み、前記第２の、加工補助具の、第１の加
工補助具、上面からの、突出高さと、同じか、又は突出
高さよりも、少し低いか、又は高い、円板状又はその他
の形状の、圧電素子被研磨物を設置し、前記圧電素子被
研磨物の、上面にある上部ラッピングプレートと、前記
第１の加工補助具の下にある下部ラッピングプレート
の、上下２枚のラッピングプレートを使用し、極く薄い
加工物を、研磨加工することを特徴とする圧電素子の加
工方法。
【請求項２】前記第１の加工補助具の、上面に形成し
た、円形状又はその他の形状の溝又は段差に液体を入
れ、この液体に、前記圧電素子被研磨物下面の、周囲が
密着するように、前記圧電素子被研磨物を、前記第１の
加工補助具上に載置し、前記液体の、表面張力を使用す
るか、又は氷結させることで、前記第１の加工補助具
と、前記圧電素子被研磨物とを、固着することを特徴と
する請求項１記載の圧電素子の加工方法。
【請求項３】前記第１の加工補助具の、上面に載置し
た水を含ませた、親水性薄板の上に、前記圧電素子被研
磨物を載置し、前記親水性薄板に含ませた、水の表面張
力を使用することで、前記第１の加工補助具と、前記圧
電素子被研磨物とを、固着することを特徴とする請求項
１記載の圧電素子の加工方法。
【請求項４】前記第１の加工補助具に、複数の孔を形
成し、この孔に、水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又はグリ
ース又はその他の接着剤などの、粘性物質を充填するこ
とで、前記圧電素子被研磨物下面を、前記粘性物質で密
着させ、前記第１の加工補助具と、前記圧電素子被研磨
物とを、孔の面積だけで、点付けして固着することを特
徴とする請求項１記載の圧電素子の加工方法。
【請求項５】前記第１の加工補助具と、第２の加工補
助具を、松脂、澱粉糊又はその他の接着剤を使用して、
固定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
の項に記載の圧電素子の加工方法。
【請求項６】圧電素子被研磨物にマスクをかけて、中
心部分だけを、例えば、ＣＨＦ_３などを使用して、イオ
ンミーリングして、逆ＭＥＳＡ形状に、荒加工した後、
その後の加工手段として、両面研磨加工機械、又は片面
研磨加工機械を使用して、仕上げの研磨加工を行なうこ
とを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項７】円筒の中央部に、水晶又は、ニオブ酸リ
チウム、ニオブ酸カリウム又は、その他の単結晶又は、
チタン酸バリウム又は、圧電セラミックス又は、その他
のセラミックスなどの、圧電効果を有する材質からなる
受圧面を形成し、その受圧面に、一対の電極を形成する
ことを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項８】円筒と受圧面が、圧電効果を有する一体
の材質である請求項７記載の圧電素子の加工方法。
【請求項９】圧電効果を有する、材質からなる丸捧
の、両端部分から、それぞれ研削手段を用いて穴を開
け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成
し、さらに、その受圧面に、円筒の、左右から進入し
た、空気振動が、中央部分にて、共鳴することが出来る
ように、受圧面の外周部分に、左右から進入した、空気
振動が、行き来することが出来るように、穴又は空間部
分を形成して、円筒の左右から進入した、空気振動が、
円筒の中心部分にて、共鳴して、共鳴現象を起こし、中
心部分に位置する、受圧面を、より強く、振動させるこ
とを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項１０】圧電効果を有する、材質からなる丸棒
の、両端部から、それぞれ研削手段を用いて、円筒形状
の穴を開け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧
面を形成し、その受圧面に、一対の電極を設けて、外部
の空気振動を、増幅した電気信号に、変換して得ること
を特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項１１】研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を
形成し、その溝に空気、又は液体を噴射することで前記
砥石を回転させるか、またはその他の機械的な手段を使
用して、前記樽状の砥石を回転させるものである請求項
１０記載の圧電素子の加工方法。
【請求項１２】真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥
石を形成する請求項１０または１１記載の圧電素子の加
工方法。