JP2001315099A - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の
軽量化及び可動部の変位の増大化と高速化（高共振周波
数化）を達成させると共に、デバイスのハンドリング性
並びに可動部への部品の取付性又はデバイスの固定性を
向上させる。 【解決手段】相対向する一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ
と、可動部２０と、これら薄板部１６ａ及び１６ｂと可
動部２０を支持する固定部２２を具備し、一対の薄板部
１６ａ及び１６ｂのうち、少なくとも１つの薄板部１６
ａ及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが配設
され、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの両内壁と可動部
２０の内壁２０ａと固定部２２の内壁２２ａとにより孔
部１２が形成された圧電／電歪デバイス１０において、
可動部２０の中央部分を切除して可動部２０に互いに対
向する端面３６ａ及び３６ｂを形成する。

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／電歪素子の
変位動作に基づいて作動する可動部を備えた圧電／電歪
デバイス、もしくは可動部の変位を圧電／電歪素子によ
り検出できる圧電／電歪デバイス及びその製造方法に関
し、詳しくは、強度、耐衝撃性、耐湿性に優れ、効率よ
く可動部を大きく作動させることができる圧電／電歪デ
バイス及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、光学や磁気記録、精密加工等の分
野において、サブミクロンオーダーで光路長や位置を調
整可能な変位素子が必要とされており、圧電／電歪材料
（例えば強誘電体等）に電圧を印加したときに惹起され
る逆圧電効果や電歪効果による変位を利用した変位素子
の開発が進められている。

【０００３】従来、このような変位素子としては、例え
ば図３７に示すように、圧電／電歪材料からなる板状体
２００に孔部２０２を設けることにより、固定部２０４
と可動部２０６とこれらを支持する梁部２０８とを一体
に形成し、更に、梁部２０８に電極層２１０を設けた圧
電アクチュエータが開示されている（例えば特開平１０
−１３６６６５号公報参照）。

【０００４】前記圧電アクチュエータにおいては、電極
層２１０に電圧を印加すると、逆圧電効果や電歪効果に
より、梁部２０８が固定部２０４と可動部２０６とを結
ぶ方向に伸縮するため、可動部２０６を板状体２００の
面内において弧状変位又は回転変位させることが可能で
ある。

【０００５】一方、特開昭６３−６４６４０号公報に
は、バイモルフを用いたアクチュエータに関して、その
バイモルフの電極を分割して設け、分割された電極を選
択して駆動することにより、高精度な位置決めを高速に
行う技術が開示され、この公報（特に第４図）には、例
えば２枚のバイモルフを対向させて使用する構造が示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
電アクチュエータにおいては、圧電／電歪材料の伸縮方
向（即ち、板状体２００の面内方向）の変位をそのまま
可動部２０６に伝達していたため、可動部２０６の作動
量が小さいという問題があった。

【０００７】また、圧電アクチュエータは、すべての部
分を脆弱で比較的重い材料である圧電／電歪材料によっ
て構成しているため、機械的強度が低く、ハンドリング
性、耐衝撃性、耐湿性に劣ることに加え、圧電アクチュ
エータ自体が重く、動作上、有害な振動（例えば、高速
作動時の残留振動やノイズ振動）の影響を受けやすいと
いう問題点があった。

【０００８】前記問題点を解決するために、孔部２０２
に柔軟性を有する充填材を充填することが提案されてい
るが、単に充填材を使用しただけでは、逆圧電効果や電
歪効果による変位の量が低下することは明らかである。

【０００９】更に、前記特開昭６３−６４６４０号公報
に記載されたアクチュエータは、固定部材ないしは中継
部材に対してバイモルフを貼り付けたものであることに
加え、バイモルフ自身２枚の圧電子を貼り合わせてなる
構造のものであることから、それらの貼り付け、貼り合
わせにかかる加熱処理や接着剤の硬化収縮等に起因した
応力を残留しやすく、その内部残留応力によって、変位
動作が妨げられ、設計通りの変位、共振周波数を実現で
きないおそれがある。特に、アクチュエータがサイズ的
に小さい場合、接着剤の影響は自ずから大きくなってし
まう。

【００１０】そこで、貼り付けにかかる接着剤の影響を
排除する方法として、アクチュエータを例えばセラミッ
クスの一体焼成物で構成し、接着剤を使用しない構造と
することが考えられる。しかしながら、この場合におい
ても、焼成時の各部材の熱収縮挙動の違いによって、内
部残留応力が発生するおそれは免れ得ない。

【００１１】また更に、アクチュエータがサイズ的に小
さい場合には、そのアクチュエータの固定性及びアクチ
ュエータへの他の部品の取付性が低下するという問題を
内在していた。

【００１２】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、デバイスの軽量化、中でも可動部又は固
定部の軽量化、デバイスのハンドリング性並びに可動部
への部品の取付性又はデバイスの固定性を向上させるこ
とができ、これにより、相対的に低電圧で可動部を大き
く変位することができると共に、デバイス、特に、可動
部の変位動作の高速化（高共振周波数化）を達成させる
ことができ、しかも、有害な振動の影響を受け難く、高
速応答が可能で、機械的強度が高く、ハンドリング性、
耐衝撃性、耐湿性に優れた変位素子、並びに可動部の振
動を精度よく検出することが可能なセンサ素子を得るこ
とができる圧電／電歪デバイス及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する一
対の薄板部と、可動部と、これら薄板部と可動部を支持
する固定部とを具備し、前記一対の薄板部のうち、少な
くとも１つの薄板部に１以上の圧電／電歪素子が配設さ
れ、前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前
記固定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デ
バイスであって、前記可動部又は固定部のいずれか一方
は、互いに対向する端面を有することを特徴とする。

【００１４】前記可動部、固定部、薄板部は、セラミッ
クスもしくは金属を用いて構成されていてもよく、ま
た、各部をセラミック材料同士で構成することもできる
し、あるいは金属材料同士で構成することもできる。更
には、セラミックスと金属の材料とから製造されたもの
を組み合わせたハイブリッド構造として構成することも
できる。

【００１５】そして、前記可動部又は固定部のいずれか
一方に切除部を設け、前記切除部の一部が前記互いに対
向する端面を構成するようにしてもよい。更に、前記薄
板部と前記可動部と前記固定部は、セラミックグリーン
積層体を同時焼成することによって一体化し、更に不要
な部分を切除してなるセラミック基体で構成するように
してもよい。また、前記圧電／電歪素子を膜状とし、焼
成によって前記セラミック基体に一体化するようにして
もよい。

【００１６】この場合、前記圧電／電歪素子は、圧電／
電歪層と、該圧電／電歪層に形成された一対の電極とを
有して構成することができる。また、前記圧電／電歪素
子は、圧電／電歪層と、該圧電／電歪層の両側に形成さ
れた一対の電極とを有し、該一対の電極のうち、一方の
電極を少なくとも前記薄板部に形成するようにしてもよ
い。この場合、圧電／電歪素子による振動を薄板部を通
じて効率よく可動部又は固定部に伝達することができ、
応答性の向上を図ることができる。特に、前記圧電／電
歪素子は、前記圧電／電歪層と前記一対の電極が複数積
層形態で構成されていることが好ましい。

【００１７】このような構成にすることにより、圧電／
電歪素子の発生力が増大し、もって大変位が図られると
共に、デバイス自体の剛性が増すことで、高共振周波数
化が図られ、変位動作の高速化を容易に達成できるとい
う特徴がある。

【００１８】そして、前記互いに対向する端面の間を空
隙としてもよいし、前記互いに対向する端面の間に前記
可動部の構成部材とは異なる部材、例えばガラス、セメ
ント、有機樹脂などが挙げられ、好ましくは有機樹脂、
例えばエポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、フェノ
ール系、シリコーン系、テルペン系、キシレン系、スチ
レン系、メラミン系、メタクリル系、ゴム系等もしくは
これらの混合物、共重合体を介在させるようにしてもよ
い。中でも接合性、取り扱い性、硬さ等の点から、エポ
キシ系、アクリル系、メタクリル系の有機樹脂などを介
在させることが好ましい。また、更に硬度を上げる目的
で無機材料等のフィラーを混入させることも好ましい。

【００１９】特に、前記互いに対向する端面の間を空隙
とした場合や、前記互いに対向する端面の間に前記可動
部又は固定部の構成部材よりも軽い部材を介在させる、
あるいは前記部材により端面間を接合させることで、可
動部又は固定部の軽量化を有効に図ることができるた
め、可動部又は固定部の変位量を低下させることなく、
共振周波数を高めることが可能となる。なお、前記部材
は高共振周波数の観点から、硬い材料とすることが好ま
しい。

【００２０】また、前記互いに対向する端面の間を空隙
とした場合は、一方の端面を含む可動部又は固定部の一
部と、他方の端面を含む可動部又は固定部の別の一部と
が撓みやすくなり、変形に強くなる。そのため、圧電／
電歪デバイスのハンドリング性に優れることとなる。

【００２１】更に、前記互いに対向する端面の存在によ
り、可動部又は固定部の表面積が大きくなる。従って、
互いに対向する端面を有する可動部とした場合は、可動
部に他の部品を取り付ける場合に、その取付面積を大き
くとることができ、部品の取付性を向上させることがで
きる。ここで、部品を例えば接着剤等によって固着する
場合を考えると、接着剤は可動部の一主面のほか端面に
まで行き渡ることとなるため、接着剤の塗布不足等を解
消することが可能となり、部品を確実に固着することが
できる。

【００２２】一方、互いに対向する端面を有する固定部
とした場合は、この発明に係る圧電／電歪デバイスを所
定の固定部分に強固に固定することが可能となり、信頼
性の向上を図ることができる。

【００２３】このように、本発明においては、デバイス
の軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、デバイス
のハンドリング性、並びに可動部への部品の取付性、デ
バイスの固定性を向上させることができ、これにより、
可動部を大きく変位することができると共に、可動部の
変位動作の高速化（高共振周波数化）を達成させること
ができ、しかも、有害な振動の影響を受け難く、高速応
答が可能で、機械的強度が高く、ハンドリング性、耐衝
撃性、耐湿性に優れた変位素子、並びに可動部の振動を
精度よく検出することが可能なセンサ素子を得ることが
できる。

【００２４】ところで、圧電／電歪デバイスの製造にお
いては、例えば貼り合わせや後述する膜形成法を用いた
一体焼成等によって、例えばセラミック積層体（セラミ
ックグリーンシートを積層し、一体焼成したもの）に圧
電／電歪素子を形成したとき、圧電／電歪素子及び／又
は薄板部となる部分に内部残留応力が発生することにな
る。特に、一体焼成によって圧電／電歪素子をセラミッ
ク積層体に形成する場合は、焼成時に生じる構成部材の
収縮や熱膨張率の違いによって圧電／電歪素子及び／又
は薄板部となる部分に内部残留応力が発生しやすくな
る。

【００２５】そして、前記セラミック積層体のうち、不
要な部分を切除して、可動部、固定部及び薄板部を有す
るセラミック基体とした場合においても、圧電／電歪素
子及び／又は薄板部に内部残留応力は残ったままであ
る。

【００２６】この状態から、圧電／電歪デバイスを作製
し、使用すると、圧電／電歪素子を構成する圧電／電歪
層に所定電界を生じさせても、可動部において所望の変
位を示さない場合がある。これは、圧電／電歪層の材料
特性及び可動部の変位動作が、圧電／電歪素子及び／又
は前記薄板部に発生している内部残留応力によって阻害
されているからである。

【００２７】この発明では、可動部又は固定部のいずれ
か一方に互いに対向する端面を設けるようにしているた
め、端面間の距離が、前記圧電／電歪素子及び／又は薄
板部に発生している内部残留応力によって、例えば縮ま
ることになる。即ち、圧電／電歪素子及び／又は薄板部
に生じていた内部残留応力が端面の移動によって解放さ
れることとなる。

【００２８】従って、可動部の変位動作が前記内部残留
応力によって阻害されることがなくなり、ほぼ設計通り
の可動部の変位動作を得ることができる。加えて、この
応力の解放によって、デバイスの機械強度の向上も図る
ことができる。

【００２９】また、上述の発明において、前記孔部にゲ
ル状の材料を充填するようにしてもよい。この場合、通
常は、充填材の存在によって、可動部の変位動作が制限
を受けることになるが、上述の発明は、可動部又は固定
部への端面の形成に伴う軽量化や可動部の変位量の増大
化を図るようにしているため、前記充填材による可動部
の変位動作の制限が打ち消され、充填材の存在による効
果、即ち、高共振周波数化や剛性の確保を実現させるこ
とができる。

【００３０】次に、本発明は、相対向する一対の薄板部
と、可動部と、これら薄板部と可動部を支持する固定部
とを具備し、前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つ
の薄板部に１以上の圧電／電歪素子が配設され、前記一
対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固定部の
内壁により孔部が形成された圧電／電歪デバイスの製造
方法であって、少なくとも前記圧電／電歪素子を作製し
た後に、前記可動部となる部分又は固定部となる部分の
いずれか一方の所定部位を切除して、互いに対向する端
面を有する前記可動部又は固定部を形成する工程を有す
ることを特徴とする。

【００３１】互いに対向する端面を有する可動部又は固
定部が設けられることとなるため、製造時に圧電／電歪
素子及び／又は薄板部に発生していた内部残留応力が、
端面間の距離が例えば縮まることによって解放されるこ
とになるため、可動部の変位動作が前記内部残留応力に
よって阻害されることがない。

【００３２】ここでいう圧電／電歪素子を作成した後と
は、少なくとも圧電／電歪層が形成された状態を示し、
圧電／電歪層の形成後に形成される電極に対しては、互
いに対向する端面を有する可動部又は固定部を形成する
ための切除を行った後に形成するようにしてもかまわな
い。

【００３３】また、互いに対向する端面を有する可動部
又は固定部を設けることによって、可動部又は固定部が
軽量化されるため、可動部の変位量を低下させることな
く、共振周波数を高めることが可能となる圧電／電歪デ
バイスを効率よく、かつ、容易に製造することができ、
高性能の圧電／電歪デバイスの量産化を実現させること
ができる。

【００３４】しかも、可動部又は固定部が撓みやすくな
り、変形に強くなるため、圧電／電歪デバイスのハンド
リング性に優れることとなり、前記互いに対向する端面
の存在により、可動部又は固定部の表面積が大きくな
り、可動部に他の部品を取り付ける場合やデバイスを所
定の固定箇所に固定する場合に、その取付面積や固定面
積を大きくとることができ、部品の取付性並びにデバイ
スの固定性を向上させることができる。

【００３５】また、本発明は、相対向する一対の薄板部
と、可動部と、これら薄板部と可動部を支持する固定部
とを具備し、前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つ
の薄板部に１以上の圧電／電歪素子が配設され、前記一
対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固定部の
内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイスの製
造方法であって、少なくとも後に少なくとも前記孔部を
形成するための窓部を有するセラミックグリーンシート
と、後に前記薄板部となるセラミックグリーンシートと
を含むセラミックグリーン積層体を一体焼成して、セラ
ミック積層体を作製するセラミック積層体作製工程と、
前記セラミック積層体のうち、前記薄板部となる部分の
外表面に前記圧電／電歪素子を形成する工程と、前記圧
電／電歪素子が形成されたセラミック積層体に対する少
なくとも１回の切除処理によって、少なくとも前記互い
に対向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成す
る切除工程とを含むことを特徴とする。

【００３６】これにより、圧電／電歪デバイスの製造に
おいて、特に、焼成によって、セラミック積層体に圧電
／電歪素子を形成したときに、圧電／電歪素子及び／又
は薄板部に発生する内部残留応力を効果的に解放するこ
とができるため、セラミックグリーンシート積層法を用
いて圧電／電歪デバイスを作製する場合において、デバ
イスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、デバ
イスのハンドリング性、並びに可動部への部品の取付
性、デバイスの固定性を向上させることができ、これに
より、可動部を大きく変位することができる。

【００３７】そして、前記セラミック積層体作製工程
は、少なくとも互いに対向する端面を有する前記可動部
又は固定部を形成するための窓部を有するセラミックグ
リーンシートと、後に前記薄板部となるセラミックグリ
ーンシートとを含むセラミックグリーン積層体を一体焼
成して、前記セラミック積層体を作製し、前記切除工程
は、前記圧電／電歪素子が形成されたセラミック積層体
に対する切除処理によって、少なくとも前記互いに対向
する端面を有する前記可動部又は固定部を形成するよう
にしてもよい。

【００３８】また、前記セラミック積層体作製工程は、
少なくとも互いに対向する端面が一部連結された前記可
動部となる部分又は前記固定部となる部分を形成するた
めの窓部を有するセラミックグリーンシートと、後に前
記薄板部となるセラミックグリーンシートとを含むセラ
ミックグリーン積層体を一体焼成して、前記セラミック
積層体を作製し、前記切除工程は、前記圧電／電歪素子
が形成された前記セラミック積層体に対する切除処理に
よって、少なくとも互いに対向する端面が一部連結され
た前記可動部となる部分又は固定部となる部分を形成
し、更に、前記連結部分を切除して互いに対向する端面
を有する前記可動部又は固定部を形成するようにしても
よい。

【００３９】これらの製造方法においては、前記切除工
程において、前記セラミック積層体に対する切除処理に
よって前記孔部を露出させることを併せて行うようにし
てもよい。この場合、互いに対向する端面を有する前記
可動部又は固定部の形成と孔部の形成を同時に行うよう
にしてもよく、その順番は問わない。

【００４０】なお、前記互いに対向する端面の間に、前
記可動部の構成部材と異なる部材を介在させる工程を含
めるようにしてもよい。

【００４１】従って、本発明に係る圧電／電歪デバイス
によれば、各種トランスデューサ、各種アクチュエー
タ、周波数領域機能部品（フィルタ）、トランス、通信
用や動力用の振動子や共振子、発振子、ディスクリミネ
ータ等の能動素子のほか、超音波センサや加速度セン
サ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種セ
ンサ用のセンサ素子として利用することができ、特に、
光学機器、精密機器等の各種精密部品等の変位や位置決
め調整、角度調整の機構に用いられる各種アクチュエー
タに好適に利用することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電／電歪デ
バイス及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図３６
を参照しながら説明する。

【００４３】ここで、圧電／電歪デバイスは、圧電／電
歪素子により電気的エネルギと機械的エネルギとを相互
に変換する素子を包含する概念である。従って、各種ア
クチュエータや振動子等の能動素子、特に、逆圧電効果
や電歪効果による変位を利用した変位素子として最も好
適に用いられるほか、加速度センサ素子や衝撃センサ素
子等の受動素子としても好適に使用され得る。

【００４４】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０は、図１に示すように、全体として長尺の直方体の
形状を呈し、その長軸方向のほぼ中央部分に孔部１２が
設けられた基体１４を有する。

【００４５】基体１４は、相対向する一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂと、可動部２０と、前記一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂ並びに可動部２０を支持する固定部２２と
を具備し、少なくとも薄板部１６ａ及び１６ｂの各一部
にそれぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され
ている。

【００４６】この基体１４については、全体をセラミッ
クスもしくは金属を用いて構成されたもののほか、セラ
ミックスと金属の材料で製造されたものを組み合わせた
ハイブリッド構造としてもよい。

【００４７】また、基体１４は、各部を有機樹脂、ガラ
ス等の接着剤で接着してなる構造、セラミックグリーン
積層体を焼成により一体化してなるセラミック一体構
造、ロウ付け、半田付け、共晶接合もしくは溶接等で一
体化した金属一体構造等の構成を採用することができ、
好ましくはセラミックグリーン積層体を焼成により一体
化したセラミック積層体で基体１４を構成することが望
ましい。

【００４８】このようなセラミックスの一体化物は、各
部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状
態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高
く、かつ、剛性確保に有利な構造であることに加え、後
述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に
製造することが可能である。

【００４９】そして、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
は、後述のとおり別体として圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂを準備して、基体１４に有機樹脂、ガラス等の接
着剤や、ロウ付け、半田付け、共晶接合等で貼り付けら
れるほか、膜形成法を用いることにより、前記貼り付け
ではなく直接基体１４に形成されることとなる。

【００５０】また、この圧電／電歪デバイス１０は、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂの両内壁と可動部２０の内
壁２０ａと固定部２２の内壁２２ａにより例えば矩形状
の前記孔部１２が形成され、前記圧電／電歪素子２４ａ
及び／又は２４ｂの駆動によって可動部２０が変位し、
あるいは可動部２０の変位を圧電／電歪素子２４ａ及び
／又は２４ｂにより検出する構成を有する。

【００５１】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、圧電
／電歪層２６と、該圧電／電歪層２６の両側に形成され
た一対の電極２８及び３０とを有して構成され、該一対
の電極２８及び３０のうち、一方の電極２８が少なくと
も一対の薄板部１６ａ及び１６ｂに形成されている。

【００５２】図１の例では、圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂを構成する一対の電極２８及び３０並びに圧電／
電歪層２６の各先端面がほぼ揃っており、この圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂの実質的駆動部分１８（一対の
電極２８及び３０が圧電／電歪層２６を間に挟んで重な
る部分）が固定部２２の外表面の一部から薄板部１６ａ
及び１６ｂの外表面の一部にかけて連続的に形成されて
いる。特に、この例では、一対の電極２８及び３０の各
先端面が可動部２０の内壁２０ａよりもわずかに後端寄
りに位置されている。もちろん、前記実質的駆動部分１
８が可動部２０の一部から薄板部１６ａ及び１６ｂの一
部にかけて位置するように圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂを形成するようにしてもよい。

【００５３】そして、上述の実施の形態に係る圧電／電
歪デバイス１０においては、図１に示すように、可動部
２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが形成され
て構成されている。各端面３６ａ及び３６ｂは、可動部
２０の側面、即ち、素子形成面にほぼ平行な面であっ
て、可動部２０の上面から孔部１２にかけて互いに分離
されている。このとき、例えば図１１に示すように、可
動部２０の中心軸ｎから各端面３６ａ及び３６ｂまでの
距離Ｌａ及びＬｂをほぼ等しくすることが好ましい。

【００５４】また、これら端面３６ａ及び３６ｂの間に
は、例えば図１に示すように、空隙（空気）３８を介在
させるようにしてもよいし、図８に示す第７の変形例に
係る圧電／電歪デバイス１０ｇのように、これら端面３
６ａ及び３６ｂの間に前記可動部２０の構成部材とは異
なる部材、例えば樹脂等からなる部材４０を介在させる
ようにしてもよい。

【００５５】なお、一対の電極２８及び３０への電圧の
印加は、各電極２８及び３０のうち、それぞれ固定部２
２の両側面（素子形成面）上に形成された端子（パッ
ド）３２及び３４を通じて行われるようになっている。
各端子３２及び３４の位置は、一方の電極２８に対応す
る端子３２が固定部２２の後端寄りに形成され、外部空
間側の他方の電極３０に対応する端子３４が固定部２２
の内壁２２ａ寄りに形成されている。

【００５６】この場合、圧電／電歪デバイス１０の固定
を、端子３２及び３４が配置された面とは別の面を利用
してそれぞれ別個に行うことができ、結果として、圧電
／電歪デバイス１０の固定と、回路と端子３２及び３４
間の電気的接続の双方に高い信頼性を得ることができ
る。この構成においては、フレキシブルプリント回路
（ＦＰＣとも称される）、フレキシブルフラットケーブ
ル（ＦＦＣとも称される）、ワイヤボンディング等によ
って端子３２及び３４と回路との電気的接続が行われ
る。

【００５７】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの構成と
しては、図１に示す構成のほか、図２に示す第１の変形
例に係る圧電／電歪デバイス１０ａのように、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂを構成する一対の電極２８及び
３０の各先端部を揃え、圧電／電歪層２６の先端部のみ
を可動部２０側に突出させるようにしてもよく、また、
図３に示す第２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０
ｂのように、一方の電極２８と圧電／電歪層２６の各先
端部を揃え、他方の電極３０の先端部のみを固定部２２
寄りに位置させるようにしてもよい。この図３に示す圧
電／電歪デバイス１０ｂにおいては、可動部２０の代わ
りに固定部２２に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂ
を設けた例を示す。

【００５８】その他、図４に示す第３の変形例に係る圧
電／電歪デバイス１０ｃのように、一方の電極２８及び
圧電／電歪層２６の各先端部を可動部２０の側面にまで
延ばし、他方の電極３０の先端部を薄板部１６ａ及び１
６ｂの長さ方向（Ｚ軸方向）のほぼ中央に位置させるよ
うにしてもよい。

【００５９】上述の例では、圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂを、１層構造の圧電／電歪層２６と一対の電極２
８及び３０で構成するようにしたが、その他、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂを、圧電／電歪層２６と一対の
電極２８及び３０の複数を積層形態にして構成すること
も好ましい。

【００６０】例えば図５に示す第４の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｄのように、圧電／電歪層２６並び
に一対の電極２８及び３０をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２８と他方の電極３０をそれぞれ交互に積層し
て、これら一対の電極２８と他方の電極３０が圧電／電
歪層２６を間に挟んで重なる部分（実質的駆動部分１
８）が多段構成とされた圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂとしてもよい。この図５では、圧電／電歪層２６を３
層構造とし、１層目の下面（薄板部１６ａ及び１６ｂの
側面）と２層目の上面に一方の電極２８をそれぞれ分離
して形成し、１層目の上面と３層目の上面に他方の電極
３０をそれぞれ分離して形成し、更に、一方の電極２８
の各端部にそれぞれ端子３２ａ及び３２ｂを設け、他方
の電極３０の各端部にそれぞれ端子３４ａ及び３４ｂを
設けた例を示している。

【００６１】また、図６に示す第５の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｅのように、圧電／電歪層２６並び
に一対の電極２８及び３０をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２８と他方の電極３０を断面ほぼ櫛歯状となる
ようにそれぞれ互い違いに積層し、これら一対の電極２
８と他方の電極３０が圧電／電歪層２６を間に挟んで重
なる部分（実質的駆動部分１８）が多段構成とされた圧
電／電歪素子２４ａ及び２４ｂとしてもよい。この図６
では、圧電／電歪層２６を３層構造とし、一方の電極２
８が１層目の下面（薄板部１６ａ及び１６ｂの側面）と
２層目の上面に位置するように櫛歯状に形成し、他方の
電極３０が１層目の上面と３層目の上面に位置するよう
に櫛歯状に形成した例を示している。この構成の場合、
一方の電極２８同士並びに他方の電極３０同士をそれぞ
れつなぎ共通化することで、図５の構成と比べて端子３
２及び３４の数を減らすことができるため、圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂの多層化に伴うサイズの大型化を
抑えることができる。

【００６２】また、図７に示すように、前記第５の変形
例に係る圧電／電歪デバイス１０ｅの他の例において、
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを、その先端部が薄板
部１６ａ及び１６ｂ上にとどまるように形成するように
してもよい。図７の例では、圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂの先端部を薄板部の長さ方向ほぼ中央部に位置さ
れた例を示す。この場合、可動部２０を大きく変位させ
ることができるという利点がある。

【００６３】また、図８に示す第６の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｆのように、２つの多段構成の圧電
／電歪素子２４ａ１及び２４ｂ１をそれぞれ固定部２２
と薄板部１６ａ及び１６ｂとを跨るように形成し、他の
２つの多段構成の圧電／電歪素子２４ａ２及び２４ｂ２
をそれぞれ可動部２０と薄板部１６ａ及び１６ｂとを跨
るように形成するようにしてもよい。この場合、圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂを多段構造にする効果と、可
動部２０を変位させるための作用点が増えるという効果
により、可動部２０をきわめて大きく変位させることが
でき、また、高速応答性にも優れたものになり、好まし
い。

【００６４】また、図９に示す第７の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｇのように、圧電／電歪層２６を２
層構造とし、一方の電極２８が１層目の下面（薄板部１
６ａ及び１６ｂの側面）と２層目の上面に位置するよう
に櫛歯状に形成し、他方の電極３０が１層目の上面に位
置するように形成した多段構成の圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂとしてもよい。この例では、可動部２０の端
面３６ａ及び３６ｂ間に可動部２０とは異なる部材が充
填されている。

【００６５】このような圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂを多段構造とすることにより、圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂの発生力が増大し、もって大変位が図られる
と共に、圧電／電歪デバイス１０自体の剛性が増すこと
で、高共振周波数化が図られ、変位動作の高速化が容易
に達成できる。

【００６６】なお、段数を多くすれば、駆動力の増大は
図られるが、それに伴い消費電力も増えるため、実際に
実施する場合には、用途、使用状態に応じて適宜段数等
を決めればよい。また、この実施の形態に係る圧電／電
歪デバイス１０では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
を多段構造にして駆動力を上げても、基本的に薄板部１
６ａ及び１６ｂの幅（Ｙ軸方向の距離）は不変であるた
め、例えば非常に狭い間隙において使用されるハードデ
ィスク用磁気ヘッドの位置決め、リンギング制御等のア
クチュエータに適用する上で非常に好ましいデバイスと
なる。

【００６７】上述の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂに
おいては、一対の電極２８及び３０間に圧電／電歪層２
６を介在させたいわゆるサンドイッチ構造で構成した場
合を示したが、その他、図１０に示すように、少なくと
も薄板部１６ａ及び１６ｂの側面に形成された圧電／電
歪層２６の一主面に櫛型の一対の電極２８及び３０を形
成するようにしてもよいし、図１１に示すように、少な
くとも薄板部１６ａ及び１６ｂの側面に形成された圧電
／電歪層２６に櫛型の一対の電極２８及び３０を埋め込
んで形成するようにしてもよい。

【００６８】図１０に示す構造の場合、消費電力を低く
抑えることができるという利点があり、図１１に示す構
造は、歪み、発生力の大きな電界方向の逆圧電効果を効
果的に利用できる構造であることから、大変位の発生に
有利になる。

【００６９】具体的には、図１０に示す圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂは、圧電／電歪層２６の一主面に櫛型
構造の一対の電極２８及び３０が形成されてなり、一方
の電極２８及び他方の電極３０が互い違いに一定の幅の
間隙２９をもって相互に対向する構造を有する。図１０
では、一対の電極２８及び３０を圧電／電歪層２６の一
主面に形成した例を示したが、その他、薄板部１６ａ及
び１６ｂと圧電／電歪層２６との間に一対の電極２８及
び３０を形成するようにしてもよいし、圧電／電歪層２
６の一主面並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと圧電／電歪
層２６との間にそれぞれ櫛型の一対の電極２８及び３０
を形成するようにしてもよい。

【００７０】一方、図１１に示す圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂは、圧電／電歪層２６に埋め込まれるよう
に、櫛型構造の一対の電極２８及び３０が形成され、一
方の電極２８及び他方の電極３０が互い違いに一定の幅
の間隙２９をもって相互に対向する構造を有する。

【００７１】このような図１０及び図１１に示すような
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂも本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイス１０に好適に用いることができる。
図１０及び図１１に示す圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂのように、櫛型の一対の電極２８及び３０を用いる場
合は、各電極２８及び３０の櫛歯のピッチＤを小さくす
ることで、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの変位を大
きくすることが可能である。

【００７２】ここで、この実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０の動作について説明する。まず、例えば２
つの圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが自然状態、即
ち、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが共に変位動作を
行っていない場合は、図１２に示すように、圧電／電歪
デバイス１０の長軸（固定部の長軸）ｍと可動部２０の
中心軸ｎとがほぼ一致している。

【００７３】この状態から、例えば図１３Ａの波形図に
示すように、一方の圧電／電歪素子２４ａにおける一対
の電極２８及び３０に所定のバイアス電位Ｖｂを有する
サイン波Ｗａをかけ、図１３Ｂに示すように、他方の圧
電／電歪素子２４ｂにおける一対の電極２８及び３０に
前記サイン波Ｗａとはほぼ１８０°位相の異なるサイン
波Ｗｂをかける。

【００７４】そして、一方の圧電／電歪素子２４ａにお
ける一対の電極２８及び３０に対して例えば最大値の電
圧が印加された段階においては、一方の圧電／電歪素子
２４ａにおける圧電／電歪層２６はその主面方向に収縮
変位する。これにより、例えば図１４に示すように、一
方の薄板部１６ａに対し、矢印Ａに示すように、該薄板
部１６ａを例えば右方向に撓ませる方向の応力が発生す
ることから、該一方の薄板部１６ａは、右方向に撓み、
このとき、他方の圧電／電歪素子２４ｂにおける一対の
電極２８及び３０には、電圧は印加されていない状態と
なるため、他方の薄板部１６ｂは一方の薄板部１６ａの
撓みに追従して右方向に撓む。その結果、可動部２０
は、圧電／電歪デバイス１０の長軸ｍに対して例えば右
方向に変位する。なお、変位量は、各圧電／電歪素子２
４ａ及び２４ｂに印加される電圧の最大値に応じて変化
し、例えば最大値が大きくなるほど変位量も大きくな
る。

【００７５】特に、圧電／電歪層２６の構成材料とし
て、抗電界を有する圧電／電歪材料を適用した場合に
は、図１３Ａ及び図１３Ｂの一点鎖線の波形に示すよう
に、最小値のレベルが僅かに負のレベルとなるように、
前記バイアス電位を調整するようにしてもよい。この場
合、該負のレベルが印加されている圧電／電歪素子（例
えば他方の圧電／電歪素子２４ｂ）の駆動によって、例
えば他方の薄板部１６ｂに一方の薄板部１６ａの撓み方
向と同じ方向の応力が発生し、可動部２０の変位量をよ
り大きくすることが可能となる。つまり、図１３Ａ及び
図１３Ｂにおける一点鎖線に示すような波形を使用する
ことで、負のレベルが印加されている圧電／電歪素子２
４ｂ又は２４ａが、変位動作の主体となっている圧電／
電歪素子２４ａ又は２４ｂをサポートとするという機能
を持たせることができる。

【００７６】なお、図８に示す圧電／電歪デバイス１０
ｆの例では、対角線上に配置された例えば圧電／電歪素
子２４ａ１と圧電／電歪素子２４ｂ２に、図１３Ａに示
す電圧（サイン波形Ｗａ参照）が印加され、他の圧電／
電歪素子２４ａ２と圧電／電歪素子２４ｂ１に、図１３
Ｂに示す電圧（サイン波形Ｗｂ参照）が印加される。

【００７７】このように、本実施の形態に係る圧電／電
歪デバイス１０においては、圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂの微小な変位が薄板部１６ａ及び１６ｂの撓みを
利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２０に伝
達することになるため、可動部２０は、圧電／電歪デバ
イス１０の長軸ｍに対して大きく変位させることが可能
となる。

【００７８】特に、この実施の形態では、可動部２０に
互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを設けるようにし
ている。この場合、互いに対向する端面３６ａ及び３６
ｂの間を空隙３８にしたり、前記互いに対向する端面３
６ａ及び３６ｂの間に可動部２０の構成部材よりも軽い
部材４０を介在させることで、可動部２０の軽量化を有
効に図ることができ、可動部２０の変位量を低下させる
ことなく、共振周波数を高めることが可能となる。

【００７９】ここで、周波数とは、一対の電極２８及び
３０に印加する電圧を交番的に切り換えて、可動部２０
を左右に変位させたときの電圧波形の周波数を示し、共
振周波数とは、可動部２０の変位動作が所定の振動モー
ドで追従できる最大の周波数を示す。

【００８０】また、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０においては、可動部２０、薄板部１６ａ及び
１６ｂ並びに固定部２２が一体化されており、すべての
部分を脆弱で比較的重い材料である圧電／電歪材料によ
って構成する必要がないため、機械的強度が高く、ハン
ドリング性、耐衝撃性、耐湿性に優れ、動作上、有害な
振動（例えば、高速作動時の残留振動やノイズ振動）の
影響を受け難いという利点を有する。

【００８１】更に、この実施の形態においては、互いに
対向する端面３６ａ及び３６ｂの間を空隙３８とした場
合、一方の端面３６ａを含む可動部２０の一部２０Ａ
と、他方の端面３６ｂを含む可動部２０の別の一部２０
Ｂとが撓みやすくなり、変形に強くなる。そのため、圧
電／電歪デバイス１０のハンドリング性に優れることと
なる。

【００８２】また、前記互いに対向する端面３６ａ及び
３６ｂの存在により、可動部２０又は固定部２２の表面
積が大きくなる。従って、図１に示すように、互いに対
向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０とした
場合は、可動部２０に他の部品を取り付ける場合に、そ
の取付面積を大きくとることができ、部品の取付性を向
上させることができる。ここで、部品を例えば接着剤等
によって固着する場合を考えると、接着剤は可動部２０
の一主面（部品取付面）のほか端面３６ａ及び３６ｂに
まで行き渡ることとなるため、接着剤の塗布不足等を解
消することが可能となり、部品を確実に固着することが
できる。

【００８３】この一例として、図１５に、本実施の形態
に係る圧電／電歪デバイス（一方の圧電／電歪デバイス
１０Ａ）の可動部２０に別の本実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス（他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂ）を固
着した場合を示す。

【００８４】一方の圧電／電歪デバイス１０Ａは、その
固定部２２が接着剤１２０を介して基板１２２の表面に
固着されている。この一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ
の可動部２０には、他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂの
固定部２２が接着剤１２４を介して固着されている。即
ち、２つの圧電／電歪デバイス１０Ａ及び１０Ｂが直列
に配置された構成となっている。なお、他方の圧電／電
歪デバイスにおける可動部の互いに対向する端面間には
可動部とは異なる軽量な部材１２６が介在されている。

【００８５】この場合、一方の圧電／電歪デバイス１０
Ａにおける可動部２０の端面３６ａ及び３６ｂの間にま
で、他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂを固着するための
接着剤１２４が行き渡っており、これにより、他方の圧
電／電歪デバイス１０Ｂは一方の圧電／電歪デバイス１
０Ａに対して強固に固着されることになる。また、この
ように圧電／電歪デバイス１０Ｂを接着すれば、接着と
同時に端面３６ａ及び３６ｂ間に可動部２０とは異なる
軽量な部材（この例では接着剤１２４）を介在させるこ
とができるため、製造工程が簡略化できるという利点が
ある。

【００８６】一方、図３に示すように、互いに対向する
端面３６ａ及び３６ｂを有する固定部２２とした場合
は、前述した可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及
び３６ｂを有する場合の効果に加え、この実施の形態に
係る圧電／電歪デバイス１０を所定の固定部分に強固に
固定することが可能となり、信頼性の向上を図ることが
できる。

【００８７】また、この第１の実施の形態においては、
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを、圧電／電歪層２６
と、該圧電／電歪層２６の両側に形成された一対の電極
２８及び３０とを有して構成し、一対の電極２８及び３
０のうち、一方の電極２８を少なくとも薄板部１６ａ及
び１６ｂの外表面に形成するようにしたので、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂによる振動を薄板部１６ａ及び
１６ｂを通じて効率よく可動部２０に伝達することがで
き、応答性の向上を図ることができる。

【００８８】また、この第１の実施の形態においては、
一対の電極２８及び３０が圧電／電歪層２６を間に挟ん
で重なる部分（実質的駆動部分１８）を固定部２２の一
部から薄板部１６ａ及び１６ｂの一部にかけて連続的に
形成するようにしている。実質的駆動部分１８を更に可
動部２０の一部にかけて形成した場合、可動部２０の変
位動作が前記実質的駆動部分１８によって制限され、大
きな変位を得ることができなくなるおそれがあるが、こ
の実施の形態では、前記実質的駆動部分１８を可動部２
０と固定部２２の両方にかけないように形成しているた
め、可動部２０の変位動作が制限されるという不都合が
回避され、可動部２０の変位量を大きくすることができ
る。

【００８９】逆に、可動部２０の一部に圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂを形成する場合は、前記実質的駆動部
分１８が可動部２０の一部から薄板部１６ａ及び１６ｂ
の一部にかけて位置させるように形成することが好まし
い。これは、実質的駆動部分１８が固定部２２の一部に
までわたって形成されると、上述したように、可動部２
０の変位動作が制限されるからである。

【００９０】次に、本実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０の好ましい構成例について説明する。

【００９１】まず、可動部２０の変位動作を確実なもの
とするために、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの実質
的駆動部分１８が固定部２２もしくは可動部２０にかか
る距離ｇを薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄの１／２以
上とすることが好ましい。

【００９２】そして、薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間
の距離（Ｘ軸方向の距離）ａと薄板部１６ａ及び１６ｂ
の幅（Ｙ軸方向の距離）ｂとの比ａ／ｂが０．５〜２０
となるように構成する。前記比ａ／ｂは、好ましくは１
〜１０とされ、更に好ましくは２〜８とされる。この比
ａ／ｂの規定値は、可動部２０の変位量を大きくし、Ｘ
−Ｚ平面内での変位を支配的に得られることの発見に基
づく規定である。

【００９３】一方、薄板部２０の長さ（Ｚ軸方向の距
離）ｅと薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の距離ａとの
比ｅ／ａにおいては、好ましくは０．５〜１０とされ、
更に好ましくは０．７〜５とすることが望ましい。この
比ｅ／ａの規定値は、可動部２０の変位量を大きくで
き、かつ、高い共振周波数で変位動作を行うことができ
る（高い応答速度を達成できる）という発見に基づく規
定である。

【００９４】従って、この実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０をＹ軸方向への煽り変位、あるいは振動を
抑制し、かつ、高速応答性に優れ、相対的に低電圧で大
きな変位を併せ持つ構造とするには、比ａ／ｂを０．５
〜２０とし、かつ、比ｅ／ａを０．５〜１０にすること
が好ましく、更に好ましくは比ａ／ｂを１〜１０とし、
かつ、比ｅ／ａを０．７〜５にすることである。

【００９５】更に、孔部１２にゲル状の材料、例えばシ
リコンゲルを充填することが好ましい。通常は、充填材
の存在によって、可動部２０の変位動作が制限を受ける
ことになるが、この第１の実施の形態では、可動部２０
への端面３６ａ及び３６ｂの形成に伴う軽量化や可動部
２０の変位量の増大化を図るようにしているため、前記
充填材による可動部２０の変位動作の制限が打ち消さ
れ、充填材の存在による効果、即ち、高共振周波数化や
剛性の確保を実現させることができる。

【００９６】また、可動部２０の長さ（Ｚ軸方向の距
離）ｆは、短いことが好ましい。短くすることで軽量化
と共振周波数の増大が図られるからである。しかしなが
ら、可動部２０のＸ軸方向の剛性を確保し、その変位を
確実なものとするためには、薄板部１６ａ及び１６ｂの
厚みｄとの比ｆ／ｄを３以上、好ましくは１０以上とす
ることが望ましい。

【００９７】なお、各部の実寸法は、可動部２０への部
品の取り付けのための接合面積、固定部２２を他の部材
に取り付けるための接合面積、電極用端子などの取り付
けのための接合面積、圧電／電歪デバイス１０全体の強
度、耐久度、必要な変位量並びに共振周波数、そして、
駆動電圧等を考慮して定められることになる。

【００９８】具体的には、例えば薄板部１６ａ及び１６
ｂの内壁間の距離ａは、１００μｍ〜２０００μｍが好
ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１０００μｍであ
る。薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂは、５０μｍ〜２０
００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜５０
０μｍである。薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄは、Ｙ
軸方向への変位成分である煽り変位が効果的に抑制でき
るように、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂとの関係にお
いてｂ＞ｄとされ、かつ、２μｍ〜１００μｍが好まし
く、更に好ましくは４μｍ〜５０μｍである。

【００９９】薄板部１６ａ及び１６ｂの長さｅは、２０
０μｍ〜３０００μｍが好ましく、更に好ましくは３０
０μｍ〜２０００μｍである。可動部２０の長さｆは、
５０μｍ〜２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１
００μｍ〜１０００μｍである。

【０１００】このような構成にすることにより、Ｘ軸方
向の変位に対してＹ軸方向の変位が１０％を超えない
が、上述の寸法比率と実寸法の範囲で適宜調整を行うこ
とで低電圧駆動が可能で、Ｙ軸方向への変位成分を５％
以下に抑制できるというきわめて優れた効果を示す。つ
まり、可動部２０は、実質的にＸ軸方向という１軸方向
に変位することになり、しかも、高速応答性に優れ、相
対的に低電圧で大きな変位を得ることができる。

【０１０１】また、この圧電／電歪デバイス１０におい
ては、デバイスの形状が従来のような板状ではなく、可
動部２０と固定部２２が直方体の形状を呈しており、可
動部２０と固定部２２の側面が連続するように一対の薄
板部１６ａ及び１６ｂが設けられているため、圧電／電
歪デバイス１０のＹ軸方向の剛性を選択的に高くするこ
とができる。

【０１０２】即ち、この圧電／電歪デバイス１０では、
平面内（ＸＺ平面内）における可動部２０の動作のみを
選択的に発生させることができ、可動部２０のＹＺ面内
の動作（いわゆる煽り方向の動作）を抑制することがで
きる。

【０１０３】次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０の各構成要素について説明する。

【０１０４】可動部２０は、上述したように、薄板部１
６ａ及び１６ｂの駆動量に基づいて作動する部分であ
り、圧電／電歪デバイス１０の使用目的に応じて種々の
部材が取り付けられる。例えば、圧電／電歪デバイス１
０を変位素子として使用する場合であれば、光シャッタ
の遮蔽板等が取り付けられ、特に、ハードディスクドラ
イブの磁気ヘッドの位置決めやリンギング抑制機構に使
用するのであれば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するス
ライダ、スライダを有するサスペンション等の位置決め
を必要とする部材が取り付けられる。

【０１０５】固定部２２は、上述したように、薄板部１
６ａ及び１６ｂ並びに可動部２０を支持する部分であ
り、固定部２２を例えば前記ハードディスクドライブの
磁気ヘッドの位置決めに利用する場合には、ＶＣＭ（ボ
イスコイルモータ）に取り付けられキャリッジアーム、
該キャリッジアームに取り付けられた固定プレート又は
サスペンション等に支持固定することにより、圧電／電
歪デバイス１０の全体が固定される。また、この固定部
２２には、図１に示すように、圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂを駆動するための端子３２及び３４その他の部
材が配置される場合もある。

【０１０６】可動部２０及び固定部２２を構成する材料
としては、剛性を有する限りにおいて特に限定されない
が、後述するセラミックグリーンシート積層法を適用で
きるセラミックスを好適に用いることができる。具体的
には、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアをはじ
めとするジルコニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪
素、窒化アルミニウム、酸化チタンを主成分とする材料
等が挙げられるほか、これらの混合物を主成分とした材
料が挙げられるが、機械的強度や靱性が高い点におい
て、ジルコニア、特に安定化ジルコニアを主成分とする
材料と部分安定化ジルコニアを主成分とする材料が好ま
しい。また、金属材料においては、剛性を有する限り、
限定されないが、ステンレス鋼、ニッケル等が挙げられ
る。

【０１０７】薄板部１６ａ及び１６ｂは、上述したよう
に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの変位により駆動
する部分である。薄板部１６ａ及び１６ｂは、可撓性を
有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂの伸縮変位を屈曲変位として
増幅して、可動部２０に伝達する機能を有する。従っ
て、薄板部１６ａ及び１６ｂの形状や材質は、可撓性を
有し、屈曲変形によって破損しない程度の機械的強度を
有するものであれば足り、可動部２０の応答性、操作性
を考慮して適宜選択することができる。

【０１０８】薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄは、２μ
ｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましく、薄板部１６
ａ及び１６ｂと圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂとを合
わせた厚みは７μｍ〜５００μｍとすることが好まし
い。電極２８及び３０の厚みは０．１〜５０μｍ、圧電
／電歪層２６の厚みは３〜３００μｍとすることが好ま
しい。また、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂとしては、
５０μｍ〜２０００μｍが好適である。

【０１０９】薄板部１６ａ及び１６ｂを構成する材料と
しては、可動部２０や固定部２２と同様のセラミックス
を好適に用いることができ、ジルコニア、中でも安定化
ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニア
を主成分とする材料は、薄肉であっても機械的強度が大
きいこと、靱性が高いこと、圧電／電歪層や電極材との
反応性が小さいことから最も好適に用いられる。

【０１１０】また、金属材料で構成する場合にも、前述
のとおり、可撓性を有し、屈曲変形が可能な金属材料で
あればよいが、好ましくは、鉄系材料としては、各種ス
テンレス鋼、各種バネ鋼鋼材で構成することが望まし
く、非鉄系材料としては、ベリリウム銅、リン青銅、ニ
ッケル、ニッケル鉄合金で構成することが望ましい。

【０１１１】前記安定化ジルコニア並びに部分安定化ジ
ルコニアにおいては、次のように安定化並びに部分安定
化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアを安定化並
びに部分安定化させる化合物としては、酸化イットリウ
ム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウ
ム、及び酸化マグネシウムがあり、少なくともそのうち
の１つの化合物を添加、含有させることにより、ジルコ
ニアは部分的にあるいは完全に安定することになるが、
その安定化は、１種類の化合物の添加のみならず、それ
ら化合物を組み合わせて添加することによっても、目的
とするジルコニアの安定化は可能である。

【０１１２】なお、それぞれの化合物の添加量として
は、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあ
っては、１〜３０モル％、好ましくは１．５〜１０モル
％、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％、
好ましくは８〜２０モル％、酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％、好ましく
は５〜２０モル％とすることが望ましいが、その中でも
特に酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好
ましく、その場合においては、１．５〜１０モル％、更
に好ましくは２〜４モル％とすることが望ましい。ま
た、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移
金属酸化物等を０．０５〜２０ｗｔ％の範囲で添加する
ことが可能であるが、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
の形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用す
る場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を
添加物として添加することも好ましい。

【０１１３】なお、機械的強度と安定した結晶相が得ら
れるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜
３μｍ、好ましくは０．０５〜１μｍとすることが望ま
しい。また、上述のように、薄板部１６ａ及び１６ｂに
ついては、可動部２０並びに固定部２２と同様のセラミ
ックスを用いることができるが、好ましくは、実質的に
同一の材料を用いて構成することが、接合部分の信頼
性、圧電／電歪デバイス１０の強度、製造の煩雑さの低
減を図る上で有利である。

【０１１４】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、少な
くとも圧電／電歪層２６と、該圧電／電歪層２６に電界
をかけるための一対の電極２８及び３０を有するもので
あり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子
を用いることができるが、ユニモルフ型の方が、発生す
る変位量の安定性に優れ、軽量化に有利であるため、こ
のような圧電／電歪デバイス１０に適している。

【０１１５】例えば、図１に示すように、一方の電極２
８、圧電／電歪層２６及び他方の電極３０が層状に積層
された圧電／電歪素子等を好適に用いることができるほ
か、図５〜図９に示すように、多段構成にしてもよい。

【０１１６】前記圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、
図１に示すように、圧電／電歪デバイス１０の外面側に
形成する方が薄板部１６ａ及び１６ｂをより大きく駆動
させることができる点で好ましいが、使用形態などに応
じて、圧電／電歪デバイス１０の内面側、即ち、孔部１
２の内壁面に形成してもよく、圧電／電歪デバイス１０
の外面側、内面側の双方に形成してもよい。

【０１１７】圧電／電歪層２６には、圧電セラミックス
が好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セ
ラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いる
ことも可能である。但し、この圧電／電歪デバイス１０
をハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等に
用いる場合は、可動部２０の変位量と駆動電圧又は出力
電圧とのリニアリティが重要とされるため、歪み履歴の
小さい材料を用いることが好ましく、抗電界が１０ｋＶ
／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。

【０１１８】具体的な材料としては、ジルコン酸鉛、チ
タン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸
鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモン
スズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ
酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマ
ス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロン
チウムビスマス等を単独であるいは混合物として含有す
るセラミックスが挙げられる。

【０１１９】特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を
有し、圧電／電歪層２６の焼結時における薄板部１６ａ
及び１６ｂ（セラミックス）との反応性が小さく、安定
した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とす
る材料、もしくはチタン酸ナトリウムビスマスを主成分
とする材料が好適に用いられる。

【０１２０】更に、前記材料に、ランタン、カルシウ
ム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリ
ウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、
カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸
化物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを用い
てもよい。

【０１２１】例えば、主成分であるジルコン酸鉛とチタ
ン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやスト
ロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性
を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。

【０１２２】なお、シリカ等のガラス化し易い材料の添
加は避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材
料は、圧電／電歪層の熱処理時に、圧電／電歪材料と反
応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化させる
からである。

【０１２３】一方、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの
一対の電極２８及び３０は、室温で固体であり、導電性
に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えば
アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラ
ジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステ
ン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくは
これらの合金が用いられ、更に、これらに圧電／電歪層
２６あるいは薄板部１６ａ及び１６ｂと同じ材料を分散
させたサーメット材料を用いてもよい。

【０１２４】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂにおける
電極２８及び３０の材料選定は、圧電／電歪層２６の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１６ａ及び
１６ｂ上に一方の電極２８を形成した後、該一方の電極
２８上に圧電／電歪層２６を焼成により形成する場合
は、一方の電極２８には、圧電／電歪層２６の焼成温度
においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジ
ウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用す
る必要があるが、圧電／電歪層２６を形成した後に、該
圧電／電歪層２６上に形成される他方の電極３０は、低
温で電極形成を行うことができるため、アルミニウム、
金、銀等の低融点金属を使用することができる。

【０１２５】また、電極２８及び３０の厚みは、少なか
らず圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電／電歪層２６の焼成後に
形成される電極には、焼成後に緻密でより薄い膜が得ら
れる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、
白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材
料を用いることが好ましい。

【０１２６】次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０のいくつかの製造方法を図１５Ａ〜図２７を
参照しながら説明する。

【０１２７】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０は、各部材の構成材料をセラミックスとし、圧電／
電歪デバイス１０の構成要素として、圧電／電歪素子２
４ａ及び２４ｂを除く基体１４、即ち、薄板部１６ａ及
び１６ｂ、固定部２２及び可動部２０についてはセラミ
ックグリーンシート積層法を用いて製造することが好ま
しく、一方、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをはじめ
として、各端子３２及び３４については、薄膜や厚膜等
の膜形成手法を用いて製造することが好ましい。

【０１２８】圧電／電歪デバイス１０の基体１４におけ
る各部材を一体的に成形することが可能なセラミックグ
リーンシート積層法によれば、各部材の接合部の経時的
な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性
が高く、かつ、剛性確保に有利な方法である。

【０１２９】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０では、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２との境
界部分（接合部分）並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと可
動部２０との境界部分（接合部分）は、変位発現の支点
となるため、接合部分の信頼性は圧電／電歪デバイス１
０の特性を左右する重要なポイントである。

【０１３０】また、以下に示す製造方法は、生産性や成
形性に優れるため、所定形状の圧電／電歪デバイスを短
時間に、かつ、再現性よく得ることができる。

【０１３１】以下、具体的に本実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０の第１の製造方法について説明する。
ここで、定義付けをしておく。セラミックグリーンシー
トを積層して得られた積層体をセラミックグリーン積層
体５８（例えば図１６Ｂ参照）と定義し、このセラミッ
クグリーン積層体５８を焼成して一体化したものをセラ
ミック積層体６０（例えば図１７参照）と定義し、この
セラミック積層体６０から不要な部分を切除して可動部
２０、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体
化されたものをセラミック基体１４Ｃ（図１８参照）と
定義する。

【０１３２】また、この第１の製造方法においては、最
終的にセラミック積層体６０をチップ単位に切断して、
圧電／電歪デバイス１０を多数個取りするものである
が、説明を簡単にするために、圧電／電歪デバイス１０
の１個取りを主体にして説明する。

【０１３３】まず、ジルコニア等のセラミック粉末にバ
インダ、溶剤、分散剤、可塑剤等を添加混合してスラリ
ーを作製し、これを脱泡処理後、リバースロールコータ
ー法、ドクターブレード法等の方法により、所定の厚み
を有するセラミックグリーンシートを作製する。

【０１３４】次に、金型を用いた打抜加工やレーザ加工
等の方法により、セラミックグリーンシートを図１６Ａ
のような種々の形状に加工して、複数枚の基体形成用の
セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び
５２Ｂを得る。

【０１３５】これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜
５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂは、少なくとも後に孔部１２
を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）
のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に薄
板部１６ａ及び１６ｂとなる複数枚（例えば２枚）のセ
ラミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂとを有する。
なお、セラミックグリーンシートの枚数は、あくまでも
一例である。

【０１３６】その後、図１６Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂでセラミックグリー
ンシート５０Ａ〜５０Ｄを挟み込むようにして、これら
セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び
５２Ｂを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５
８とした後、該セラミックグリーン積層体５８を焼成し
てセラミック積層体６０（図１７参照）を得る。

【０１３７】なお、積層一体化のための圧着回数や順序
は限定されない。構造に応じて、例えば窓部５４の形
状、セラミックグリーンシートの枚数等により所望の構
造を得るように適宜決めることができる。

【０１３８】窓部５４の形状は、すべて同一である必要
はなく、所望の機能に応じて決定することができる。ま
た、セラミックグリーンシートの枚数、各セラミックグ
リーンシートの厚みも特に限定されない。

【０１３９】圧着は、熱を加えることで、より積層性を
向上させることができる。また、セラミック粉末（セラ
ミックグリーンシートに使用されたセラミックスと同一
又は類似した組成であると、信頼性確保の点で好まし
い）、バインダを主体としたペースト、スラリー等をセ
ラミックグリーンシート上に塗布、印刷して、接合補助
層とすることで、セラミックグリーンシート界面の積層
性を向上させることができる。なお、セラミックグリー
ンシート５２Ａ及び５２Ｂが薄い場合には、プラスチッ
クフィルム、中でも表面にシリコーン系の離型剤をコー
ティングしたポリエチレンテレフタレートフィルムを用
いて取り扱うことが好ましい。

【０１４０】次に、図１７に示すように、前記セラミッ
ク積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシー
ト５２Ａ及び５２Ｂが積層された表面に相当する表面に
それぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成する。
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの形成法としては、ス
クリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法
等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング
法、真空蒸着、イオンプレーティング法、化学気相成長
法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用いることがで
きる。

【０１４１】このような膜形成法を用いて圧電／電歪素
子２４ａ及び２４ｂを形成することにより、接着剤を用
いることなく、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂと薄板
部１６ａ及び１６ｂとを一体的に接合、配設することが
でき、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容
易にすることができる。

【０１４２】この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素
子２４ａ及び２４ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２６の形成において厚膜形成法を用いれ
ば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜
３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とする
ペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョ
ン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成す
ることによって良好な圧電／電歪特性を得ることができ
るからである。

【０１４３】なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、か
つ、高い形状精度で形成できるという利点がある。ま
た、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同
時にできるため、製造工程の簡略化に有利である。

【０１４４】具体的に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂの形成について説明する。まず、セラミックグリーン
積層体５８を１２００℃〜１６００℃の温度で焼成、一
体化してセラミック積層体６０を得た後、該セラミック
積層体６０の両表面の所定位置に一方の電極２８を印
刷、焼成し、次いで、圧電／電歪層２６を印刷、焼成
し、更に、他方の電極３０を印刷、焼成して圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂを形成する。その後、各電極２８
及び３０を駆動回路に電気的に接続するための端子３２
及び３４を印刷、焼成する。

【０１４５】ここで、一方の電極２８として白金（Ｐ
ｔ）、圧電／電歪層２６としてジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ）、他方の電極３０として金（Ａｕ）、更に、
端子３２及び３４として銀（Ａｇ）というように、各部
材の焼成温度が積層順に従って低くなるように材料を選
定すると、ある焼成段階において、それより以前に焼成
された材料の再焼結が起こらず、電極材等の剥離や凝集
といった不具合の発生を回避することができる。

【０１４６】なお、適当な材料を選択することにより、
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの各部材と端子３２及
び３４を逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能
であり、圧電／電歪層２６を形成した後に低温で各電極
３０等を設けることもできる。

【０１４７】また、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの
各部材と端子３２及び３４は、スパッタ法や蒸着法等の
薄膜形成法によって形成してもよく、この場合には、必
ずしも熱処理を必要としない。

【０１４８】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの形成に
おいては、セラミックグリーン積層体５８の両表面、即
ち、セラミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂの各表
面に予め圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成してお
き、該セラミックグリーン積層体５８と圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂとを同時に焼成することも好ましく行
われる。同時焼成にあたっては、セラミックグリーン積
層体５８と圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂのすべての
構成膜に対して焼成を行うようにしてもよく、一方の電
極２８とセラミックグリーン積層体５８とを同時焼成し
たり、他方の電極３０を除く他の構成膜とセラミックグ
リーン積層体５８とを同時焼成する方法等が挙げられ
る。

【０１４９】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂとセラミ
ックグリーン積層体５８とを同時焼成する方法として
は、スラリー原料を用いたテープ成形法等によって圧電
／電歪層２６の前駆体を成形し、この焼成前の圧電／電
歪層２６の前駆体をセラミックグリーン積層体５８の表
面上に熱圧着等で積層し、同時に焼成して可動部２０、
薄板部１６ａ及び１６ｂ、圧電／電歪層２６、固定部２
２とを同時に作製する方法が挙げられる。但し、この方
法では、上述した膜形成法を用いて、セラミックグリー
ン積層体５８の表面及び／又は圧電／電歪層２６に予め
電極２８を形成しておく必要がある。

【０１５０】その他の方法としては、セラミックグリー
ン積層体５８の少なくとも最終的に薄板部１６ａ及び１
６ｂとなる部分にスクリーン印刷により圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂの各構成層である電極２８及び３０、
圧電／電歪層２６を形成し、同時に焼成することが挙げ
られる。

【０１５１】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの構成膜
の焼成温度は、これを構成する材料によって適宜決定さ
れるが、一般には、５００℃〜１５００℃であり、圧電
／電歪層２６に対しては、好ましくは１０００℃〜１４
００℃である。この場合、圧電／電歪層２６の組成を制
御するためには、圧電／電歪層２６の材料の蒸発源の存
在下に焼結することが好ましい。なお、圧電／電歪層２
６とセラミックグリーン積層体５８を同時焼成する場合
には、両者の焼成条件を合わせることが必要である。圧
電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、必ずしもセラミック
積層体６０もしくはセラミックグリーン積層体５８の両
面に形成されるものではなく、片面のみでももちろんよ
い。

【０１５２】次に、上述のようにして、圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂが形成されたセラミック積層体６０の
うち、不要な部分を切除する。切除する位置は、セラミ
ック積層体６０の側部、特に、該切除によってセラミッ
ク積層体６０の側面に窓部５４による孔部１２が形成さ
れる箇所（切断線Ｃ１及びＣ２参照）である。

【０１５３】次いで、図１８に示すように、可動部２０
となる部分の中心部分２０ｂを切断線Ｃ３及びＣ４に沿
って切断して除去して、可動部２０、薄板部１６ａ及び
１６ｂ並びに固定部２２が一体化されたセラミック基体
１４に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成された圧
電／電歪デバイス１０を作製する。切除の方法として
は、ダイシング加工、ワイヤソー加工等の機械加工のほ
か、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工や電
子ビーム加工を適用することが可能である。

【０１５４】ところで、上述の圧電／電歪デバイスの製
造方法においては、一体焼成によって薄板部１６ａ及び
１６ｂ上に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成する
ようにしているため、図１９Ａに示すように、焼成時に
生じる圧電／電歪層２６の収縮や一対の電極２８及び３
０と圧電／電歪層２６並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと
の熱膨張率の違い等によって、例えば、薄板部１６ａ及
び１６ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、孔
部１２に向かって凸となるようにわずかに変位し、形状
的に歪みが生じた状態となり、圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂ（特に圧電／電歪層２６）や薄板部１６ａ及び
１６ｂに内部残留応力が発生しやすくなる。

【０１５５】この薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪
層２６での内部残留応力の発生は、上述した一体焼成の
ほか、薄板部１６ａ及び１６ｂに別体の圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂを例えば接着剤で貼り合わせる場合に
も生じる。即ち、接着剤を固定化もしくは硬化する際
に、接着剤等の硬化収縮によって薄板部１６ａ及び１６
ｂや圧電／電歪層２６に内部残留応力が発生することと
なる。更に、その固定化もしくは硬化に加熱が必要な場
合には、残留応力が大きなものとなる。

【０１５６】この状態で圧電／電歪デバイス１０を使用
すると、圧電／電歪層２６に所定電界を生じさせても、
可動部２０において所望の変位を示さない場合がある。
これは、圧電／電歪層２６の材料特性及び可動部２０の
変位動作が、前記薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪
層２６に発生している内部残留応力によって阻害されて
いるからである。

【０１５７】そこで、この第１の製造方法では、図１９
Ａに示すように、可動部２０の中心部分２０ｂを所定幅
Ｗ１（例えば１００μｍ）だけ切除するようにしてい
る。この中心部分２０ｂの切除によって、図１９Ｂに示
すように、可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び
３６ｂが形成されるが、薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電
／電歪層２６に発生していた内部残留応力によって、こ
れら端面３６ａ及び３６ｂが互いに近づく方向に移動
し、移動後の各端面３６ａ及び３６ｂの幅は、前記所定
幅Ｗ１よりも短い例えば第２の所定幅Ｗ２（例えば３０
μｍ）となる。

【０１５８】これら端面３６ａ及び３６ｂの移動は、薄
板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生してい
た内部残留応力の解放に伴うものである。内部残留応力
を解放した状態で圧電／電歪デバイス１０を使用する
と、可動部は、ほぼ設計通りの変位動作を示し、良好な
デバイス特性を示すこととなる。この効果は、固定部２
２となる部分の一部を切除して、例えば図３に示すよう
に、固定部２２に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂ
を形成した場合においても同様であり、この場合は、薄
板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生してい
た内部残留応力が、固定部２２に形成された互いに対向
する端面３６ａ及び３６ｂの移動によって解放されるこ
ととなる。なお、対向する端面３６ａ及び３６ｂについ
ては、必ずしも可動部２０もしくは固定部２２の中心部
分の切除のみならず、中心からそれた部分を切除して形
成することによっても同様の効果が得られる。

【０１５９】図１７に示す切除や図１８に示す切除に当
たっては、切除後に３００〜８００℃で加熱処理するこ
とが好ましい。これは、加工によりデバイス内にマイク
ロクラック等の欠陥が生じやすいが、前記熱処理によっ
て前記欠陥を取り除くことができ、信頼性が向上するか
らである。更に、前記熱処理後に８０℃程度の温度で少
なくとも１０時間程度放置し、エージング処理を施すこ
とが好ましい。このエージング処理で、製造過程の中で
受けた種々の応力等を更に緩和でき、特性の向上に寄与
するからである。

【０１６０】次に、第２の製造方法について図２０Ａ〜
図２２を参照しながら説明する。まず、図２０Ａに示す
ように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が
形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーン
シート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部
５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可
動部２０を形成するための窓部１００とが連続形成され
たセラミックグリーンシート１０２と、後に薄板部１６
ａ及び１６ｂとなる複数枚（例えば２枚）のセラミック
グリーンシート５２Ａ及び５２Ｂとを用意する。

【０１６１】その後、図２０Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂでセラミックグリー
ンシート５０Ａ〜５０Ｄ及び１０２を挟み込むようにし
て、これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、
５２Ａ及び５２Ｂ及び１０２を積層・圧着して、セラミ
ックグリーン積層体５８とする。この積層にあたっては
セラミックグリーンシート１０２を中央に位置させて積
層する。このとき、窓部１００の存在により、圧着時に
圧力がかからない部位が発生するため、積層、圧着の順
番等を変更し、そのような部位が生じないようにする必
要がある。これは、後述する第３及び第４の製造方法で
も同様である。その後、セラミックグリーン積層体５８
を焼成してセラミック積層体６０（図２１参照）を得
る。

【０１６２】次に、図２１に示すように、前記セラミッ
ク積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシー
ト５２Ａ及び５２Ｂが積層された表面に相当する表面に
それぞれ多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。もちろん、圧
電／電歪素子は片側の表面のみに形成してもよい。これ
は、後述する第３及び第４の製造方法でも同様である。

【０１６３】次に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたセラミック積層体６０のうち、切断線Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積
層体６０の側部と先端部を切除する。この切除によっ
て、図２２に示すように、セラミック基体１４Ｃに圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに
対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形
成された圧電／電歪デバイス１０を得る。切断のタイミ
ングは、切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断した後に切断
線Ｃ５に沿って切断してもよく、切断線Ｃ５に沿って切
断した後に切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断してもよ
い。もちろん、これらの切断を同時に行うようにしても
よい。

【０１６４】この第２の製造方法においては、セラミッ
ク積層体６０から不要な部分を切除したと同時に、セラ
ミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂ
を有する可動部２０が形成された圧電／電歪デバイス１
０を得ることができるため、製造工程の簡略化を図るこ
とができると共に、圧電／電歪デバイス１０の歩留まり
を向上させることができる。

【０１６５】次に、第３の製造方法について図２３Ａ〜
図２５を参照しながら説明する。まず、図２３Ａに示す
ように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が
形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーン
シート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部
５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが一部連結
された可動部２０となる部分２０Ｄを形成するための窓
部１０４とが連続形成され、窓部５４に向かって一部張
り出した張出し部１０６が形成されたセラミックグリー
ンシート１０８と、後に薄板部１６ａ及び１６ｂとなる
複数枚（例えば２枚）のセラミックグリーンシート５２
Ａ及び５２Ｂとを用意する。

【０１６６】その後、図２３Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂでセラミックグリー
ンシート５０Ａ〜５０Ｄ、１０８を挟み込むようにし
て、これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、
５２Ａ及び５２Ｂ、１０８を積層・圧着して、セラミッ
クグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセ
ラミックグリーンシート１０８を中央に位置させて積層
する。その後、セラミックグリーン積層体５８を焼成し
てセラミック積層体６０（図２４参照）を得る。

【０１６７】次に、図２４に示すように、前記セラミッ
ク積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシー
ト５２Ａ及び５２Ｂが積層された表面に相当する表面に
それぞれ多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。

【０１６８】次に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたセラミック積層体６０のうち、切断線Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積
層体の側部と先端部を切除する。この切除によって、図
２５に示すように、固定部２２と薄板部１６ａ及び１６
ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは形作られる
が、可動部２０となる部分２０Ｄは互いに対向する端面
３６ａ及び３６ｂが張出し部１０６によって一部連結さ
れた状態となっている。

【０１６９】次に、互いに対向する端面３６ａ及び３６
ｂを一部連結している前記張出し部１０６を切除して、
可動部２０、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２
が一体化されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０
を作製する。

【０１７０】この第３の製造方法においては、最終段階
において、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを一部
連結している細い張出し部１０６を切除すればよいた
め、簡単に、かつ、確実に切除することができ、製造工
程の簡略化を図ることができると共に、圧電／電歪デバ
イス１０の歩留まりを向上させることができる。

【０１７１】次に、第４の製造方法について図２６Ａ〜
図２８を参照しながら説明する。まず、図２６Ａに示す
ように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が
形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーン
シート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２となる窓部５４
と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが一部連結され
た可動部２０となる部分２０Ｄを形成するための窓部１
１０とが形成され、窓部５４と窓部１１０を分離するよ
うに桟部１１２が形成されたセラミックグリーンシート
１１４と、後に薄板部１６ａ及び１６ｂとなる複数枚
（例えば２枚）のセラミックグリーンシート５２Ａ及び
５２Ｂとを用意する。

【０１７２】その後、図２６Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂでセラミックグリー
ンシート５０Ａ〜５０Ｄ、１１４を挟み込むようにし
て、これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、
５２Ａ及び５２Ｂ、１１４を積層・圧着して、セラミッ
クグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセ
ラミックグリーンシート１１４を中央に位置させて積層
する。その後、セラミックグリーン積層体５８を焼成し
てセラミック積層体６０（図２７参照）を得る。

【０１７３】次に、図２７に示すように、前記セラミッ
ク積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシー
ト５２Ａ及び５２Ｂが積層された表面に相当する表面に
それぞれ多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。

【０１７４】次に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたセラミック積層体６０のうち、切断線Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積
層体の側部と先端部を切除する。この切除によって、図
２８に示すように、固定部２２と薄板部１６ａ及び１６
ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは形作られる
が、可動部２０となる部分２０Ｄは互いに対向する端面
３６ａ及び３６ｂが桟部１１２によって一部連結された
状態となっている。

【０１７５】次に、互いに対向する端面３６ａ及び３６
ｂを一部連結している前記桟部１１２を切除して、可動
部２０、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一
体化されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０を作
製する。

【０１７６】この第４の製造方法においては、最終段階
において、互いに対向する端面を一部連結している桟部
１１２を切除すればよいため、簡単に、かつ、確実に切
除することができ、製造工程の簡略化を図ることができ
ると共に、圧電／電歪デバイス１０の歩留まりを向上さ
せることができる。

【０１７７】上述の例では、前記可動部２０、固定部２
２、薄板部１６ａ及び１６ｂをセラミック基体１４Ｃに
て構成した例を示したが、その他、各部を金属材料同士
で構成することもできる。更には、セラミックスと金属
の材料とから製造されたものを組み合わせたハイブリッ
ド構造として構成することもできる。この場合、金属材
料間の接合、セラミックスと金属材料間の接合において
は、有機樹脂、ガラス等での接着、ロウ付け、半田付
け、共晶接合、溶接等を用いることができる。

【０１７８】例えば、可動部２０、固定部２２をセラミ
ックスとし、薄板部１６ａ及び１６ｂを金属としたハイ
ブリッド構造の圧電／電歪デバイス（第８及び第９の変
形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈ及び１０ｉ）の製
造方法（第５及び第６の製造方法）について図２９Ａ〜
図３６を参照しながら説明する。従って、この第５及び
第６の製造方法で形成される金属とセラミックスを含む
基体を基体１４Ｄと記す。

【０１７９】第５の製造方法は、まず、図２９Ａに示す
ように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が
形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーン
シート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部
５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可
動部２０を形成するための窓部１００とが連続形成され
たセラミックグリーンシート１０２とを用意する。

【０１８０】その後、図２９Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ及び１０２を積層・圧
着して、セラミックグリーン積層体１５８とする。この
積層にあたってはセラミックグリーンシート１０２を中
央に位置させて積層する。その後、セラミックグリーン
積層体１５８を焼成して、図３０Ａに示すように、セラ
ミック積層体１６０（図３０Ａ参照）を得る。このと
き、セラミック積層体１６０には、窓部５４及び１００
による孔部１３０が形成されたかたちとなる。

【０１８１】次に、図３０Ｂに示すように、別体として
構成した圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをそれぞれ薄
板部となる金属板１５２Ａ及び１５２Ｂの表面にエポキ
シ系接着剤で接着する。別体の圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂは、例えばセラミックグリーンシート積層法に
より形成することができる。

【０１８２】次に、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂでセラ
ミック積層体１６０を挟み込むように、かつ、孔部１３
０を塞ぐようにして、これら金属板１５２Ａ及び１５２
Ｂをセラミック積層体１６０にエポキシ系接着剤で接着
し、ハイブリッド積層体１６２（図３１参照）とする。

【０１８３】次に、図３１に示すように、圧電／電歪素
子２４ａ及び２４ｂが形成されたハイブリッド積層体１
６２のうち、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断する
ことにより、ハイブリッド積層体１６２の側部と先端部
を切除する。この切除によって、図３２に示すように、
基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部に圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに対
向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形成
された第８の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈを
得る。

【０１８４】一方、第６の製造方法は、まず、図３３Ａ
に示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部
５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグ
リーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成す
る窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有
する可動部２０を形成するための窓部１００とが連続形
成されたセラミックグリーンシート１０２とを用意す
る。

【０１８５】その後、図３３Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ及び１０２を積層・圧
着して、セラミックグリーン積層体１５８とする。その
後、セラミックグリーン積層体１５８を焼成して、図３
４Ａに示すように、セラミック積層体１６０を得る。こ
のとき、セラミック積層体１６０には、窓部５４及び１
００による孔部１３０が形成されたかたちとなる。

【０１８６】次に、図３４Ｂに示すように、金属板１５
２Ａ及び１５２Ｂでセラミック積層体１６０を挟み込む
ように、かつ、孔部１３０を塞ぐようにして、これら金
属板１５２Ａ及び１５２Ｂをセラミック積層体１６０に
エポキシ系接着剤で接着し、ハイブリッド積層体１６２
とする。このとき、接着した金属板１５２Ａ及び１５２
Ｂの表面に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを貼り合わ
せる際に、十分な接着圧力がかけられるように、図３４
Ａに示すように、必要に応じて、孔部１３０に充填材１
６４を充填する。

【０１８７】充填材１６４は、最終的には除去する必要
があるため、溶剤等に溶解しやすく、また、硬い材料で
あることが好ましく、例えば有機樹脂やワックス、ロウ
などが挙げられる。また、アクリル等の有機樹脂にセラ
ミック粉末をフィラーとして混合した材料を採用するこ
ともできる。

【０１８８】次に、図３５に示すように、ハイブリッド
積層体１６２における金属板１５２Ａ及び１５２Ｂの表
面に、別体として形成した圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂをエポキシ系接着剤で接着する。別体の圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂは、例えばセラミックグリーンシ
ート積層法により形成することができる。

【０１８９】次に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたハイブリッド積層体１６２のうち、切断線Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、ハイブリ
ッド積層体１６２の側部と先端部を切除する。この切除
によって、図３６に示すように、基体１４Ｄのうち、金
属板で構成された薄板部に圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び
３６ｂを有する可動部２０が形成された第９の変形例に
係る圧電／電歪デバイス１０ｉを得る。

【０１９０】また、基体部をすべて金属とする場合に
は、例えば図３０Ａにおけるセラミック積層体１６０に
相当する部位を鋳造により形成するほか、薄状の金属を
積層し、クラッディング法により形成すればよい。

【０１９１】上述した圧電／電歪デバイスによれば、各
種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域
機能部品（フィルタ）、トランス、通信用や動力用の振
動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能動素
子のほか、超音波センサや加速度センサ、角速度センサ
や衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ用のセンサ素
子として利用することができ、特に、光学機器、精密機
器等の各種精密部品等の変位や位置決め調整、角度調整
の機構に用いられる各種アクチュエータに好適に利用す
ることができる。

【０１９２】上述した圧電／電歪デバイスによれば、各
種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域
機能部品（フィルタ）、トランス、通信用や動力用の振
動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能動素
子のほか、超音波センサや加速度センサ、角速度センサ
や衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ用のセンサ素
子として利用することができ、特に、光学機器、精密機
器等の各種精密部品等の変位や位置決め調整、角度調整
の機構に用いられる各種アクチュエータに好適に利用す
ることができる。

【０１９３】なお、この発明に係る圧電／電歪デバイス
及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この
発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る
ことはもちろんである。

【０１９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧電
／電歪デバイス及びその製造方法によれば、デバイスの
軽量化、中でも固定部もしくは可動部の軽量化、デバイ
スのハンドリング性並びにデバイスの固定性もしくは可
動部への部品の取付性を向上させることができ、これに
より、可動部を大きく変位することができると共に、可
動部の変位動作の高速化（高共振周波数化）を達成させ
ることができ、しかも、有害な振動の影響を受け難く、
高速応答が可能で、機械的強度が高く、ハンドリング
性、耐衝撃性、耐湿性に優れた変位素子、並びに可動部
の振動を精度よく検出することができるセンサ素子を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図２】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第１
の変形例を示す斜視図である。

【図３】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第２
の変形例を示す斜視図である。

【図４】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第３
の変形例を示す斜視図である。

【図５】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第４
の変形例を示す斜視図である。

【図６】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第５
の変形例を示す斜視図である。

【図７】第５の変形例に係る圧電／電歪デバイスの他の
例を示す斜視図である。

【図８】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第６
の変形例を示す斜視図である。

【図９】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第７
の変形例を示す斜視図である。

【図１０】圧電／電歪素子の他の例を一部省略して示す
斜視図である。

【図１１】圧電／電歪素子の更に他の例を一部省略して
示す斜視図である。

【図１２】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスにお
いて、圧電／電歪素子が共に変位動作を行っていない場
合を示す説明図である。

【図１３】図１３Ａは一方の圧電／電歪素子に印加され
る電圧波形を示す波形図であり、図１３Ｂは他方の圧電
／電歪素子に印加される電圧波形を示す波形図である。

【図１４】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスにお
いて、圧電／電歪素子が変位動作を行った場合を示す説
明図である。

【図１５】一方の圧電／電歪デバイスの可動部に他方の
圧電／電歪デバイスを固着した場合を示す斜視図であ
る。

【図１６】図１６Ａは第１の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図１６Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図１７】第１の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体を焼成したセラミック積層体とした後、該セラ
ミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示す説
明図である。

【図１８】第１の製造方法において、セラミック積層体
を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図であ
る。

【図１９】図１９Ａは薄板部や圧電／電歪層に内部残留
応力が発生している状態を示す説明図であり、図１９Ｂ
は可動部の中心部分を切除した状態を示す説明図であ
る。

【図２０】図２０Ａは第２の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図２０Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図２１】第２の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体を焼成したセラミック積層体とした後、該セラ
ミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示す説
明図である。

【図２２】第２の製造方法において、セラミック積層体
を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイスとした状態を示す説明図である。

【図２３】図２３Ａは第３の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図２３Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図２４】第３の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体を焼成したセラミック積層体とした後、該セラ
ミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示す説
明図である。

【図２５】第３の製造方法において、セラミック積層体
を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図であ
る。

【図２６】図２６Ａは第４の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図２６Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図２７】第４の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体を焼成したセラミック積層体とした後、該セラ
ミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示す説
明図である。

【図２８】第４の製造方法において、セラミック積層体
を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図であ
る。

【図２９】図２９Ａは第５の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図２９Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図３０】図３０Ａはセラミックグリーン積層体を焼成
してセラミック積層体とした状態を示す説明図であり、
図３０Ｂは別体として構成した圧電／電歪素子をそれぞ
れ薄板部となる金属板の表面に接着した状態を示す説明
図である。

【図３１】第５の製造方法において、金属板をセラミッ
ク積層体に接着してハイブリッド積層体とした状態を示
す説明図である。

【図３２】第５の製造方法において、ハイブリッド積層
体を所定の切断線に沿って切断して、第８の変形例に係
る圧電／電歪デバイスを作製した状態を示す説明図であ
る。

【図３３】図３３Ａは第６の製造方法において、必要な
セラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図であ
り、図３３Ｂはセラミックグリーン積層体とした状態を
示す説明図である。

【図３４】図３４Ａはセラミックグリーン積層体を焼成
してセラミック積層体とした後、孔部に充填材を充填し
た状態を示す説明図であり、図３４Ｂはそれぞれ薄板部
となる金属板をセラミック積層体に接着してハイブリッ
ド積層体とした状態を示す説明図である。

【図３５】別体として構成した圧電／電歪素子をハイブ
リッド積層体の金属板の表面に接着した状態を示す説明
図である。

【図３６】第６の製造方法において、ハイブリッド積層
体を所定の切断線に沿って切断して、第９の変形例に係
る圧電／電歪デバイスを作製した状態を示す説明図であ
る。

【図３７】従来例に係る圧電／電歪デバイスを示す構成
図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０ａ〜１０ｉ…圧電／電歪デ
バイス １２…孔部 １４、１４Ｃ、１４Ｄ…基体（セラミック基体） １６ａ、１６ｂ…薄板部 １８…実質的駆動
部分 ２０…可動部 ２０Ｄ…可動部と
なる部分 ２２…固定部 ３６ａ、３６ｂ…
端面 ３８…空隙 ４０…部材 ５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ、５２Ｂ、１０２、１０８、１
１４…セラミックグリーンシート ５８、１５８…セラミックグリーン積層体 ６０、１６０…セラミック積層体 １６２…ハイブリ
ッド積層体

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−371967 (32)優先日 平成11年12月27日(1999．12．27) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−13576(P2000−13576) (32)優先日 平成12年１月21日(2000．1．21) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−15123(P2000−15123) (32)優先日 平成12年１月24日(2000．1．24) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−56434(P2000−56434) (32)優先日 平成12年３月１日(2000．3．1) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 池田 幸司 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 木村 浩二 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 柴田 和義 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向する一対の薄板部と、可動部と、こ
   れら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
   以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
   定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
   スであって、 前記可動部又は固定部のいずれか一方は、互いに対向す
   る端面を有することを特徴とする圧電／電歪デバイス。
2. 【請求項２】請求項１記載の圧電／電歪デバイスにおい
   て、 前記可動部又は固定部のいずれか一方に切除部を有し、 前記切除部の一部が前記互いに対向する端面を構成する
   ことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の圧電／電歪デバイス
   において、 前記薄板部と前記可動部と前記固定部は、セラミックグ
   リーン積層体を同時焼成することによって一体化し、更
   に不要な部分を切除してなるセラミック基体で構成され
   ていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
4. 【請求項４】請求項３記載の圧電／電歪デバイスにおい
   て、 前記圧電／電歪素子は膜状であって、焼成によって前記
   セラミック基体に一体化されていることを特徴とする圧
   電／電歪デバイス。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記互いに対向する端面の間に空隙が形成されているこ
   とを特徴とする圧電／電歪デバイス。
6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記互いに対向する端面の間に前記可動部又は固定部の
   いずれか一方の構成部材とは異なる部材が介在している
   ことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
7. 【請求項７】請求項６記載の圧電／電歪デバイスにおい
   て、 前記部材が有機樹脂であることを特徴とする圧電／電歪
   デバイス。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 製造時に前記薄板部及び／又は前記圧電／電歪素子に生
   じていた内部残留応力が、前記互いに対向する端面が形
   成されることによって解放された構造を有することを特
   徴とする圧電／電歪デバイス。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記圧電／電歪素子は、 圧電／電歪層と、該圧電／電歪層に形成された一対の電
   極とを有することを特徴とする圧電／電歪デバイス。
10. 【請求項１０】請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧
    電／電歪デバイスにおいて、 前記圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と、該圧電／電歪
    層の両側に形成された一対の電極とを有し、該一対の電
    極のうち、一方の電極が少なくとも前記薄板部に形成さ
    れていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
11. 【請求項１１】請求項９又は１０記載の圧電／電歪デバ
    イスにおいて、 前記圧電／電歪素子は、 前記圧電／電歪層と前記一対の電極の複数が積層形態で
    構成されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
12. 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項に記載の
    圧電／電歪デバイスにおいて、 前記孔部にゲル状の材料が充填されていることを特徴と
    する圧電／電歪デバイス。
13. 【請求項１３】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも前記薄板上に前記圧電／電歪素子を作製した
    後に、前記可動部となる部分又は固定部となる部分のい
    ずれか一方の所定部位を切除して、互いに対向する端面
    を有する前記可動部又は固定部を形成する工程を有する
    ことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
14. 【請求項１４】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも後に少なくとも前記孔部を形成するための窓
    部を有するセラミックグリーンシートと、後に前記薄板
    部となるセラミックグリーンシートとを含むセラミック
    グリーン積層体を一体焼成して、セラミック積層体を作
    製するセラミック積層体作製工程と、 前記セラミック積層体のうち、前記薄板部となる部分の
    外表面に前記圧電／電歪素子を形成する工程と、 前記圧電／電歪素子が形成されたセラミック積層体に対
    する少なくとも１回の切除処理によって、少なくとも前
    記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を
    形成する切除工程とを含むことを特徴とする圧電／電歪
    デバイスの製造方法。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記セラミック積層体作製工程は、少なくとも互いに対
    向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成するた
    めの窓部を有するセラミックグリーンシートと、後に前
    記薄板部となるセラミックグリーンシートとを含むセラ
    ミックグリーン積層体を一体焼成して、前記セラミック
    積層体を作製し、 前記切除工程は、前記圧電／電歪素子が形成されたセラ
    ミック積層体に対する切除処理によって、少なくとも前
    記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を
    形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方
    法。
16. 【請求項１６】請求項１４又は１５記載の圧電／電歪デ
    バイスの製造方法において、 前記セラミック積層体作製工程は、少なくとも互いに対
    向する端面が一部連結された前記可動部となる部分又は
    前記固定部となる部分を形成するための窓部を有するセ
    ラミックグリーンシートと、後に前記薄板部となるセラ
    ミックグリーンシートとを含むセラミックグリーン積層
    体を一体焼成して、前記セラミック積層体を作製し、 前記切除工程は、前記圧電／電歪素子が形成された前記
    セラミック積層体に対する切除処理によって、少なくと
    も互いに対向する端面が一部連結された前記可動部とな
    る部分又は固定部となる部分を形成し、更に、前記連結
    部分を切除して互いに対向する端面を有する前記可動部
    又は固定部を形成することを特徴とする圧電／電歪デバ
    イスの製造方法。
17. 【請求項１７】請求項１４〜１６のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスの製造方法において、 前記切除工程は、前記セラミック積層体に対する切除処
    理によって、前記孔部を露出させることを含むことを特
    徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
18. 【請求項１８】請求項１３〜１７のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスの製造方法において、 前記互いに対向する端面の間に、前記可動部の構成部材
    と異なる部材を介在させる工程を有することを特徴とす
    る圧電／電歪デバイスの製造方法。
19. 【請求項１９】請求項１８記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記部材として有機樹脂を用いることを特徴とする圧電
    ／電歪デバイスの製造方法。