JP2001258280A - 圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents

圧電アクチュエータの製造方法

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JP2001258280A
JP2001258280A JP2000067478A JP2000067478A JP2001258280A JP 2001258280 A JP2001258280 A JP 2001258280A JP 2000067478 A JP2000067478 A JP 2000067478A JP 2000067478 A JP2000067478 A JP 2000067478A JP 2001258280 A JP2001258280 A JP 2001258280A
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piezoelectric actuator
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鈴木　　誠
Akihiro Iino
朗弘 飯野
Masao Kasuga
政雄 春日
Keitaro Koroishi
圭太郎 頃石
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産効率が高く、圧電アクチュエータの小型
化に対応可能な圧電アクチュエータの製造方法を提供す
る。また、圧電アクチュエータの梱包を簡易にし、出荷
時の品質検査を容易にする。 【解決手段】 複数の圧電アクチュエータを作成できる
大きさの圧電材料シートに、圧電アクチュエータの圧電
体以外の各種部材シートを複数の圧電アクチュエータを
形成するように組み込むとともに、圧電材料シートを所
定の分極構造にした後に、圧電材料シートを分割して複
数の圧電アクチュエータを製造する。また、圧電材料シ
ートの分割は、圧電アクチュエータを使用する場所で行
ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、先ず圧電材料を所定の大きさに
分割し、分割した圧電材料に対して分極等の各種処理及
び各種部材の組み込みを行うことにより、個々に圧電ア
クチュエータを製造していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法では、実行する工程数が多いため生産
効率が低く、製造コストが高くなっていた。また、近
年、圧電アクチュエータの小型化に伴って、圧電アクチ
ュエータの各構成部材も小型化している。このため、従
来の製造方法では、小型化した部品の取り扱いが難し
く、組み立てに時間が掛かるために生産効率が低くな
り、製造コストが高くなっていた。また、圧電アクチュ
エータの製品を個別に梱包していたため製造コストが増
大し、搬送先でこの梱包を解くのに手間がかかってい
た。また、従来、出荷時の品質検査では個々に圧電アク
チュエータを検査していたため、検査に時間を要してい
た。
【０００４】本発明は、従来より生産効率が高く、圧電
アクチュエータの小型化に対応可能な圧電アクチュエー
タの製造方法を提供することを目的とする。また、本発
明は、圧電アクチュエータの梱包を簡易にし、出荷時の
品質検査を容易にすることも目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、複数の
圧電アクチュエータを作成できる大きさの圧電材料に、
圧電体以外の部材を複数の圧電アクチュエータを形成す
るように組み込むとともに、前記圧電材料を所定の分極
構造にした後に、該圧電材料を分割して複数の圧電アク
チュエータとすることを特徴とする。
【０００６】ここで、圧電体以外の部材の組み込みは、
例えば、複数の圧電アクチュエータを作成できる大きさ
の圧電材料の両面に所定の形状の電極を形成する工程
と、前記圧電材料に、振動体を接合する工程と、移動体
を、前記振動体から伝達される振動により駆動する状態
に組み込む工程と、前記移動体を前記振動体に向けて加
圧する加圧手段を組み込む工程により行われ、これらの
工程と前記圧電材料を所定の分極構造にする工程を経た
後に、該圧電材料を分割して複数の圧電アクチュエータ
を製造する。
【０００７】従って、分割された個々の圧電体に対して
各種処理・各種部材の組み込みを行って圧電アクチュエ
ータを製造する従来の方法と比較して、実行する工程数
を大幅に減らすことができるため生産効率が向上し、製
造コストを低減できる。
【０００８】また、同一種類の部材を所定位置に複数有
する部材シートを圧電材料上に積層して少なくとも一種
類の部材の組み込みを行うことで更に工程数を減らすこ
とができ、個々の圧電アクチュエータの小型化にも十分
対応できる。
【０００９】また、前記圧電材料に圧電体以外の部材を
複数の圧電アクチュエータを形成するように組み込む工
程と、前記圧電材料を分極する工程を経た後に、前記圧
電材料を圧電アクチュエータを使用する場所まで搬送
し、該場所で前記圧電材料を複数の圧電アクチュエータ
に分割して使用してもよい。これにより、分割前の複数
の圧電アクチュエータをまとめて梱包するため梱包を簡
素化でき、製造コストを低減できる。また、出荷時の品
質検査が容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【００１１】先ず、本発明の製造方法によって製造され
る圧電アクチュエータ１の構成について説明する。図１
は、本発明の製造方法によって製造される圧電アクチュ
エータ１の断面図である。図１において、圧電アクチュ
エータ１は、圧電体１１と、圧電体１１の上面に接合さ
れている振動体１４と、振動体１４の上面に一体的に設
けられた複数の突起１４ａと、圧電体１１及び振動体１
４の中心を貫通している支持部材１５と、突起１４ａに
当接するように配置した移動体１６と、移動体１６の溝
部１６ａに先端狭部（後述）をはめ込み、移動体１６の
位置出しと支持部材１５への回転支持を兼ね、更に移動
体１６を突起１４ａに押しつける加圧部材１７と、加圧
部材１７に加える圧力を調節し、且つ支持部材１５の先
端に蓋をする保持部材１８と、によって構成されてい
る。
【００１２】次に、圧電アクチュエータの製造方法につ
いて説明する。
【００１３】本発明の製造方法では、詳細は後述する
が、圧電アクチュエータ１を構成する複数の同一部材を
一面上に配置した部材シートとしてそれぞれ形成する。
そして、所定形状に加工された圧電材料シートに各種処
理（分極処理等）を施すとともに、各部材シートを該圧
電材料シート上にそれぞれ組み込み、複数の圧電アクチ
ュエータをまとめて製造した後、各圧電アクチュエータ
１に分割する。
【００１４】先ず、予め準備する圧電材料シート及び各
種部材シートの構成について簡単に説明する。
【００１５】図２に示す圧電材料シート１１１は、９個
の圧電アクチュエータ１を形成可能な大きさ・形状に加
工されている。すなわち、圧電材料シート１１１は、９
個の圧電体１１を取り出せる大きさを有し、各圧電材１
１となる領域１１ｂの中央には、後述する支持部材１５
を差し込む孔１１ａがそれぞれ貫通形成されている。
【００１６】図３に示すように、圧電材料シート１１１
の一面１１１ａには、分割電極パターン１２１が形成さ
れる。各圧電体１１の一面には、電極パターン１２ａ〜
１２ｄからなる分割電極パターン１２がそれぞれ形成さ
れる。また、図４に示すように、圧電材料シート１１１
の他面１１１ｂには、全面電極パターン１３１が形成さ
れる。従って各圧電体１１の他面には、全面電極パター
ン１３がそれぞれ形成されることとなる。ここで、分割
電極パターン１２１及び全面電極パターン１３１の形成
には、スパッタ、ゾルゲル法等のプロセスが用いられ
る。また、各電極パターン１２１，１３１は、同時形成
することもできる。
【００１７】図５に示す振動体シート１４１は、９個の
振動体１４を有しており、各振動体１４の位置は、圧電
材料シート１１１の各圧電体１１の位置に対応してい
る。各振動体１４の中央には、後述する支持部材１５を
差し込む孔１４ｂがそれぞれ貫通形成され、各孔１４ｂ
を挟んだ対照位置に２つの突起１４ａがそれぞれ形成さ
れている。突起１４ａは、該突起１４ａの周囲を削って
窪ませることにより形成されているが（図５（ｂ）参
照）、更に後述する分割時に加わる負荷を低減するた
め、その周辺を削って窪ませている。
【００１８】図６（ｂ）に示す支持部材１５は、断面積
の異なる３つの円柱部１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって
構成されている。ここで、円柱部１５ａの外径は後述す
る加圧部材１７の孔１７ｂの径に概略等しくし、円柱部
１５ｂの外径は振動体１４の孔１４ａの径に概略等しく
し、円柱部１５ｃの外径は圧電体１１の孔１１ａの径に
概略等しくしている。また、図６（ａ）に示す保持部材
１８は、後述するステップＳ９（図１０参照）におい
て、凹部１８ａを支持部材１５の円柱部１５ａの先端に
はめ込んで、組み込まれる。
【００１９】図７に示す移動体シート１６１は、9個の
移動体１６を有しており、各移動体１６の位置は、圧電
材料シート１１１の各圧電体１１の位置に対応してい
る。各移動体１６には、３箇所の溝部１６ａがエッチン
グや切削等の方法により等間隔でそれぞれ形成されてい
る。
【００２０】図８に示す加圧部材シート１７１は、９個
の加圧部材１７を有しており、各加圧部材１７の位置
は、圧電材料シート１１１の各圧電材１１の位置に対応
している。各加圧部材１７には、前記移動体１６の溝部
１６ａにはめ込まれる３箇所の先端狭部１７ａが形成さ
れており、中央には支持部材１５が挿入される孔１７ｂ
が形成されている。
【００２１】また、振動体シート１４１、移動体シート
１６１、及び加圧部材シート１７１にそれぞれ形成され
た孔１４２，１６２，１７２には、図示しない組み立て
用の治具に設けられた軸が挿入され、この治具上で各部
材シートが組み立てられる。
【００２２】そして、上述した各部材シートを、以下に
説明する図１０のフローに従って、圧電材料シート１１
１上に組み込むことによって、図９に示すように、９個
の圧電アクチュエータ１が同時に製造される。
【００２３】先ず、圧電材料を所定の形状の圧電材料シ
ート１１１に加工する（ステップＳ１）。
【００２４】次に、圧電材料シート１１１の一面１１１
ａ上に分割電極パターン１２１を形成し（ステップＳ
２）、圧電材料シート１１１の他面１１１ｂ上に全面電
極パターン１３１を形成する（ステップＳ３）。ここ
で、ステップＳ２とステップＳ３を同時に行ってもよい
し、上記と逆の順序で形成してもよい。
【００２５】そして、圧電材料シート１１１の両面に形
成された電極パターン１２１，１３１に所定の電圧を印
加して、圧電材料シート１１１（圧電体１１）を所定の
分極構造にする（ステップＳ４）。
【００２６】次に、圧電材料シート１１１と振動体シー
ト１４１を、各部材シートに形成された孔１１ａと孔１
４ｂが重なり合うように接合する（ステップＳ５）。
【００２７】そして、接合された圧電材料シート１１１
及び移動体シート１４１に支持部材１５を組み込む（ス
テップＳ６）。この際、支持部材１５は、圧電材料シー
ト１１１の他面１１１ｂ側から、圧電材料シート１１１
の孔１１ａ及び移動体シート１４１の孔１４ｂに挿入さ
れる。なお、孔１４ｂの内径は、支持部材１５の円柱部
１５ｃの外径よりも小さいため、支持部材１５が振動体
シート１４１を突き抜けることはない。
【００２８】次に、移動体１６が振動体１４の突起１４
ａに当接するように、移動体シート１６１を振動体シー
ト１４１に組み込む（ステップＳ７）。
【００２９】そして、移動体１６の溝部１６ａに加圧部
材１７の先端狭部１７ａをはめ込んで、加圧部材シート
１７１を移動体シート１６１に組み込む（ステップＳ
８）。ここで、溝部１６ａに先端狭部１７ａをはめ込む
ことによって、相互の位置合わせも兼ねている。
【００３０】さらに、移動体１６が突起１４ａに所定の
圧力で押し付けられるように加圧部材１７を撓めて加圧
した状態で、支持部材１７に保持部材１８を組み込む
（ステップＳ９）。
【００３１】次に、圧電部材シート１１１をダイシン
グ、打ち抜き等によって、或いはエキシマレーザを用い
て分割すると（ステップＳ１０）、図１に示す圧電アク
チュエータ１が９個同時に製造される。
【００３２】以上のように、圧電部材シート１１１に各
種処理及び各種部材の組み込みを行い（ステップＳ２〜
ステップＳ９）、圧電部材シート１１１を分割して（ス
テップＳ１０）複数の圧電アクチュエータ１を製造する
ので、分割された個々の圧電体１１に対して各種処理及
び各種部材の組み込みを行って圧電アクチュエータ１を
製造する従来の製造方法と比較して、工数を大幅に減ら
すことができる。従って、圧電アクチュエータ１の生産
効率が向上し、製造コストを低減できる。
【００３３】また、部材が小型化した場合も、部材シー
ト単位で部材の組み込みを行うため、従来のように部材
単体で組み込みを行うよりも組み込みが容易であり、作
業効率が向上する。
【００３４】なお、各種部材シートについては上記実施
例に限定されるものではなく、図１１に示すように、圧
電材料シート１１１中の領域１１ｂの大きさは全て同じ
である必要はなく異なる大きさとしてもよい。この場合
は、図１２に示すように、振動体シート１４１中の振動
体１４を各領域１１ｂに対応させた形状に加工し、図１
３及び図１４に示すように、移動体シート１６１中の移
動体１６と、加圧部材シート１７１中の加圧部材１７の
大きさ及び配置を各領域１１ｂに対応させる。
【００３５】その他にも、圧電材料シート１１１中の領
域１１ｂの数、圧電材料シート１１１に形成される電極
パターン、振動体１４に形成される突起１４ａ等の具体
的詳細は、変更可能である。
【００３６】また、本実施の形態においては、ステップ
Ｓ１→ステップＳ１０の順序で圧電アクチュエータを製
造したが、ステップＳ１〜ステップＳ９を実行する順番
については可能な範囲で入れ替えてもよく、最後にステ
ップＳ１０を実行すればよい。
【００３７】また、圧電材料シート１１１の分割（ステ
ップＳ１０）を圧電アクチュエータ１を使用する場所で
行ってもよい。この場合、分割前の複数の圧電アクチュ
エータをまとめて梱包して搬送するため梱包を簡素化で
き、製造コストを低減できる。また、出荷時の品質検査
を複数個まとめて実行できるため、品質検査が容易にな
る。
【００３８】また、分割前に、圧電材料シート１１１の
各領域１１ｂに形成された電極パターン１２，１３に電
圧信号を印加するためのリード（線、ＦＰＣ基板）を取
り付けてもよい（図示省略）。この場合も、作業効率が
向上する。
【００３９】また、本実施の形態では、圧電体１１、振
動体１４は方形状であるが、円形状等であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、分割された圧電体に対
して各種処理・各種部材の組み込みを行って個別に圧電
アクチュエータを製造する従来の方法より、工数を大幅
に減らすことができるため生産効率が向上し、製造コス
トを低減できる。また、各種部材を部材シートとして組
み込むことで、更に工数を減らすことができ、圧電アク
チュエータの小型化にも十分対応することができる。
【００４１】また、圧電材料を圧電アクチュエータを使
用する場所まで搬送し、搬送場所で複数の圧電アクチュ
エータに分割して使用することにより、分割前の複数の
圧電アクチュエータをまとめて梱包するため梱包を簡素
化でき、製造コストを低減できる。また、出荷時の品質
検査が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製造される圧電アク
チュエータ１の断面図である。
【図２】形状加工された圧電材料シートを示す平面図で
ある。
【図３】図２に示した圧電材料シートの一面に形成され
た分割電極パターンを示す図である。
【図４】図２に示した圧電材料シートの他面に形成され
た全面電極パターンを示す図である。
【図５】振動体シートを示す図である。
【図６】支持部材、及び支持部材の先端に組み込まれる
保持部材を示す図である。
【図７】移動体シートを示す図である。
【図８】加圧部材シートを示す図である。
【図９】分割前の圧電材料シート上に形成された複数の
圧電アクチュエータを示す図である。
【図１０】本発明を適用した圧電アクチュエータの製造
方法の工程を説明する図である。
【図１１】圧電材料シートの変形例を示す図である。
【図１２】振動体シートの変形例を示す図である。
【図１３】移動体シートの変形例を示す図である。
【図１４】加圧部材シートの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧電アクチュエータ １１ 圧電体 １１ａ 孔 １１ｂ 領域 １２ 分割電極パターン １３ 全面電極パターン １４ 振動体 １４ａ 突起 １４ｂ 孔 １５ 支持部材 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 円柱部 １６ 移動体 １６ａ 溝部 １７ 加圧部材 １７ａ 先端狭部 １７ｂ 孔 １８ 保持部材 １１１ 圧電材料シート １１１ａ 圧電材料シート１１１の一面 １１１ｂ 圧電材料シート１１１の他面 １２１ 分割電極パターン １３１ 全面電極パターン １４１ 振動体シート １４２ 孔 １６１ 移動体シート １６２ 孔 １７１ 加圧部材シート １７２ 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春日 政雄 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 頃石 圭太郎 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 Ｆターム(参考） 5H680 AA00 AA19 BB01 BB16 DD01 DD23 DD39 DD40 DD53 DD66 DD72 DD85 DD92 FF03 FF08 FF11 FF12 FF16

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の圧電アクチュエータを作成できる大
    きさの圧電材料に、圧電体以外の部材を、複数の圧電ア
    クチュエータを形成するように組み込むとともに、前記
    圧電材料を所定の分極構造にした後に、該圧電材料を分
    割して複数の圧電アクチュエータとすることを特徴とす
    る圧電アクチュエータの製造方法。
  2. 【請求項２】複数の圧電アクチュエータを作成できる大
    きさの圧電材料の両面に所定の形状の電極を形成する工
    程と、 前記圧電材料を所定の分極構造にする工程と、 前記圧電材料に、振動体を接合する工程と、 移動体を、前記振動体から伝達される振動により駆動す
    る状態に組み込む工程と、 前記移動体を前記振動体に向けて加圧する加圧手段を組
    み込む工程と、 を経て前記圧電材料に圧電体以外の部材を組み込むとと
    もに前記圧電材料を所定の分極構造にした後に、該圧電
    材料を分割して複数の圧電アクチュエータとすることを
    特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
  3. 【請求項３】同一種類の部材を所定位置に複数有する部
    材シートを圧電材料上に積層することで、少なくとも一
    種類の部材を組み込むことを特徴とする請求項１または
    ２記載の圧電アクチュエータの製造方法。
  4. 【請求項４】前記圧電材料を所定の分極構造にした後
    に、前記圧電材料を圧電アクチュエータを使用する場所
    まで搬送し、該場所で前記圧電材料を複数の圧電アクチ
    ュエータに分割して使用することを特徴とする請求項１
    から３の何れかに記載の圧電アクチュエータの製造方
    法。
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