JP2001320103A - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 - Google Patents
圧電／電歪デバイス及びその製造方法Info
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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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１２ａ及び１２ｂ
と、これら薄板部１２ａ及び１２ｂを支持する固定部１
４を具備し、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂにそれぞれ
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが配設された圧電／電
歪デバイス１０において、可動部２０ａ及び２０ｂは、
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有し、端面３４
ａ及び３４ｂ間の距離Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの
長さＤｆ以上にして構成する。
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１２ａ及び１２ｂ
と、これら薄板部１２ａ及び１２ｂを支持する固定部１
４を具備し、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂにそれぞれ
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが配設された圧電／電
歪デバイス１０において、可動部２０ａ及び２０ｂは、
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有し、端面３４
ａ及び３４ｂ間の距離Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの
長さＤｆ以上にして構成する。
Description
【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。
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。
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４１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）。
ば図４１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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、これら薄板部を支持する固定部とを具備
し、前記一対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
対向する端面を有し、前記端面間の距離が前記可動部の
長さ以上であることを特徴とする。
対の薄板部と、これら薄板部を支持する固定部とを具備
し、前記一対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
対向する端面を有し、前記端面間の距離が前記可動部の
長さ以上であ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。
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。
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の複数が
積層形態で構成されていることが好ましい。
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の複数が
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。
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
可動部又は固定部のいずれか一方の構成部材と同じ部材
あるいは異なる複数の部材、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。
隙としてもよいし、前記互いに対向する端面の間に前記
可動部又は固定部のいずれか一方の構成部材と同じ部材
あるいは異なる複数の部材、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、
あるいは前記部材でも小さなもの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。
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、
あるいは前記部材でも小さなもの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。
【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。
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、端面間の距離が前記可動部の長さ以
上であるため、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、物品を両側から挟
んで保持することができるため、部品を確実に固着する
ことができる。
上であるため、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、物品を両側から挟
んで保持することができるため、部品を確実に固着する
ことができる。
【００２２】更に、物品を両側から挟んで保持すること
で、物品の高さと可動部の高さが単純に加算されなくな
り、物品を含めた全体の高さを低く保つことができる。
また、更に、可動部の長さを端面側の距離よりも小さく
できることから、部品を接着する接着剤等の物性が有効
に作用し、変位を大きくすることができる。
で、物品の高さと可動部の高さが単純に加算されなくな
り、物品を含めた全体の高さを低く保つことができる。
また、更に、可動部の長さを端面側の距離よりも小さく
できることから、部品を接着する接着剤等の物性が有効
に作用し、変位を大きくすることができる。
【００２３】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。
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。
【００２４】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、小
型化、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させ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。
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、小
型化、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させ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。
【００２５】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。
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。
【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
層に所定電界を与えても、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。
し、使用すると、圧電／電歪素子を構成する圧電／電歪
層に所定電界を与えても、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。
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】更に、この発明では、端面間の距離を広く
とるようにしているため、内部残留応力によって端面間
の距離が狭まっても、該端面間に他の部品を取り付ける
だけの余裕を持たせることができる。
とるようにしているため、内部残留応力によって端面間
の距離が狭まっても、該端面間に他の部品を取り付ける
だけの余裕を持たせることができる。
【００２９】このように、本発明では、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、この内部残留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。
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、この内部残留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。
【００３０】また、前記一対の薄板部の両内壁と前記可
動部の内壁と前記複数の部材の内壁と前記固定部の内壁
とにより孔部が形成される場合に、該孔部内に、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。
動部の内壁と前記複数の部材の内壁と前記固定部の内壁
とにより孔部が形成される場合に、該孔部内に、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。
【００３１】次に、本発明は、相対向する一対の薄板部
と、これら薄板部を支持する固定部とを具備し、前記一
対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
る端面を有し、かつ、前記端面間の距離が前記可動部の
長さ以上とされた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。
と、これら薄板部を支持する固定部とを具備し、前記一
対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
る端面を有し、かつ、前記端面間の距離が前記可動部の
長さ以上とされた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。
【００３２】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
とになり、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。
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
とになり、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。
【００３３】ここでいう圧電／電歪素子を作製した後と
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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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、また、前記互いに対向す
る端面の存在と、該端面間の距離を広くするようにして
いるため、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。また、部品を挟んで接着する際、
変位を向上させることができる。
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、また、前記互いに対向す
る端面の存在と、該端面間の距離を広くするようにして
いるため、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。また、部品を挟んで接着する際、
変位を向上させることができる。
【００３６】また、本発明は、相対向する一対の薄板部
と、これら薄板部を支持する固定部とを具備し、前記一
対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
歪素子が配設された圧電／電歪デバイスの製造方法であ
って、少なくとも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し、かつ、前記端面間の距離が
前記可動部の長さ以上とされた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。
と、これら薄板部を支持する固定部とを具備し、前記一
対の薄板部の先端部分に可動部を有し、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
歪素子が配設された圧電／電歪デバイスの製造方法であ
って、少なくとも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し、かつ、前記端面間の距離が
前記可動部の長さ以上とされた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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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複数のセラミ
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し、かつ、前記端面間の距離が前記
可動部の長さ以上とされた前記可動部又は固定部を形成
するようにしてもよい。
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複数のセラミ
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し、かつ、前記端面間の距離が前記
可動部の長さ以上とされた前記可動部又は固定部を形成
するようにしてもよい。
【００３９】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
めの窓部を有する複数の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
端面を有し、かつ、前記端面間の距離が前記可動部の長
さ以上とされた前記可動部又は固定部を形成するように
してもよい。
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
めの窓部を有する複数の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
端面を有し、かつ、前記端面間の距離が前記可動部の長
さ以上とされた前記可動部又は固定部を形成するように
してもよい。
【００４０】なお、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と異なる複数の部材を介
在させる工程を含めるようにしてもよい。この場合、前
記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材として有機
樹脂を用いることができる。
記可動部又は固定部の構成部材と異なる複数の部材を介
在させる工程を含めるようにしてもよい。この場合、前
記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材として有機
樹脂を用いることができる。
【００４１】従って、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、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。
及びその製造方法によれば、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４０
を参照しながら説明する。
バイス及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図４０
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。
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、相対向する一対の薄板部１
２ａ及び１２ｂと、これら薄板部１２ａ及び１２ｂを支
持する固定部１４とが一体に形成された基体１６を具備
し、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの各一部にそれぞれ
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成されて構成され
ている。
１０は、図１に示すように、相対向する一対の薄板部１
２ａ及び１２ｂと、これら薄板部１２ａ及び１２ｂを支
持する固定部１４とが一体に形成された基体１６を具備
し、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの各一部にそれぞれ
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成されて構成され
ている。
【００４５】つまり、この圧電／電歪デバイス１０は、
前記圧電／電歪素子１８ａ及び／又は１８ｂの駆動によ
って一対の薄板部１２ａ及び１２ｂが変位し、あるいは
薄板部１２ａ及び１２ｂの変位を圧電／電歪素子１８ａ
及び／又は１８ｂにより検出する構成を有する。従っ
て、図１の例では、薄板部１２ａ及び１２ｂと圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂにてアクチュエータ部１９ａ及
び１９ｂが構成されることになる。
前記圧電／電歪素子１８ａ及び／又は１８ｂの駆動によ
って一対の薄板部１２ａ及び１２ｂが変位し、あるいは
薄板部１２ａ及び１２ｂの変位を圧電／電歪素子１８ａ
及び／又は１８ｂにより検出する構成を有する。従っ
て、図１の例では、薄板部１２ａ及び１２ｂと圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂにてアクチュエータ部１９ａ及
び１９ｂが構成されることになる。
【００４６】更に、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂは、
各先端部分が内方に向かって肉厚とされ、該肉厚部分
は、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位動作に伴って変位す
る可動部２０ａ及び２０ｂとして機能することになる。
以下、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの先端部分を可動
部２０ａ及び２０ｂと記す。
各先端部分が内方に向かって肉厚とされ、該肉厚部分
は、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位動作に伴って変位す
る可動部２０ａ及び２０ｂとして機能することになる。
以下、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの先端部分を可動
部２０ａ及び２０ｂと記す。
【００４７】なお、前記基体１６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。
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。
【００４８】また、基体１６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１６を構成することが望
ましい。
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１６を構成することが望
ましい。
【００４９】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。
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。
【００５０】そして、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
は、後述のとおり別体として圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂを準備して、基体１６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１６に形成されることとなる。
は、後述のとおり別体として圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂを準備して、基体１６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１６に形成されることとなる。
【００５１】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、圧電
／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２の両側に形成され
た一対の電極２４及び２６とを有して構成され、該一対
の電極２４及び２６のうち、一方の電極２４が少なくと
も一対の薄板部１２ａ及び１２ｂに形成されている。
／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２の両側に形成され
た一対の電極２４及び２６とを有して構成され、該一対
の電極２４及び２６のうち、一方の電極２４が少なくと
も一対の薄板部１２ａ及び１２ｂに形成されている。
【００５２】本実施の形態では、圧電／電歪層２２並び
に一対の電極２４及び２６をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２４と他方の電極２６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、これら一方の電極２
４と他方の電極２６が圧電／電歪層２２を間に挟んで重
なる部分が多段構成とされた圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂとした場合を主体に説明するが、多層構造に限ら
ず単層構造であってもよい。この場合、多層の数は特に
限定しないが、１０層以下が好ましく、更に好ましくは
５層以下である。
に一対の電極２４及び２６をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２４と他方の電極２６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、これら一方の電極２
４と他方の電極２６が圧電／電歪層２２を間に挟んで重
なる部分が多段構成とされた圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂとした場合を主体に説明するが、多層構造に限ら
ず単層構造であってもよい。この場合、多層の数は特に
限定しないが、１０層以下が好ましく、更に好ましくは
５層以下である。
【００５３】図１では、圧電／電歪層２２を３層構造と
し、一方の電極２４が１層目の下面（薄板部１２ａ及び
１２ｂ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２６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２４同士並びに他方の電極
２６同士をそれぞれつなぎ共通化することで、端子２８
及び３０の数を減らすことができるため、圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂの多層化に伴うサイズの大型化を抑
えることができる。
し、一方の電極２４が１層目の下面（薄板部１２ａ及び
１２ｂ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２６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２４同士並びに他方の電極
２６同士をそれぞれつなぎ共通化することで、端子２８
及び３０の数を減らすことができるため、圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂの多層化に伴うサイズの大型化を抑
えることができる。
【００５４】なお、一対の電極２４及び２６への電圧の
印加は、各電極２４及び２６のうち、それぞれ固定部１
４の両側面（素子形成面）上に形成された端子（パッ
ド）２８及び３０を通じて行われるようになっている。
各端子２８及び３０の位置は、一方の電極２４に対応す
る端子２８が固定部１４の後端寄りに形成され、外部空
間側の他方の電極２６に対応する端子３０が固定部１４
の内壁寄りに形成されている。
印加は、各電極２４及び２６のうち、それぞれ固定部１
４の両側面（素子形成面）上に形成された端子（パッ
ド）２８及び３０を通じて行われるようになっている。
各端子２８及び３０の位置は、一方の電極２４に対応す
る端子２８が固定部１４の後端寄りに形成され、外部空
間側の他方の電極２６に対応する端子３０が固定部１４
の内壁寄りに形成されている。
【００５５】この場合、圧電／電歪デバイス１０の固定
を、端子２８及び３０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２８及び３０
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２８及び３０と回路との電気的接続が行われ
る。
を、端子２８及び３０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２８及び３０
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２８及び３０と回路との電気的接続が行われ
る。
【００５６】このように多層構造の圧電／電歪素子１８
ａ及び１８ｂを用いることにより、アクチュエータ部１
９ａ及び１９ｂの駆動力が増大し、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。
ａ及び１８ｂを用いることにより、アクチュエータ部１
９ａ及び１９ｂの駆動力が増大し、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。
【００５７】なお、段数を多くすれば、アクチュエータ
部１９ａ及び１９ｂの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１８ａ及び１８ｂを用いることによ
って、アクチュエータ部１９ａ及び１９ｂの駆動力を上
げても、基本的に薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
部１９ａ及び１９ｂの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１８ａ及び１８ｂを用いることによ
って、アクチュエータ部１９ａ及び１９ｂの駆動力を上
げても、基本的に薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
【００５８】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの他の例
としては、例えば図２に示すように、圧電／電歪層２２
を５層構造とし、一方の電極２４を１層目の上面と３層
目の上面と５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２６を２層目の上面と４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もよい。
としては、例えば図２に示すように、圧電／電歪層２２
を５層構造とし、一方の電極２４を１層目の上面と３層
目の上面と５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２６を２層目の上面と４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もよい。
【００５９】また、図３に示すように、圧電／電歪層２
２を同じく５層構造とし、一方の電極２４を１層目の上
面と３層目の上面と５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２６を１層目の下面と２層目の
上面と４層目の上面に位置するように櫛歯状に形成する
ようにしてもよい。
２を同じく５層構造とし、一方の電極２４を１層目の上
面と３層目の上面と５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２６を１層目の下面と２層目の
上面と４層目の上面に位置するように櫛歯状に形成する
ようにしてもよい。
【００６０】なお、一対の電極２４及び２６への電圧の
印加は、５層目の圧電／電歪層２２上に形成された各電
極２４及び２６の端部（以下、端子部２４ａ及び２６ａ
と記す）を通じて行われるようになっている。各端子部
２４ａ及び２６ａは電気的に絶縁できる程度に離間して
形成されている。
印加は、５層目の圧電／電歪層２２上に形成された各電
極２４及び２６の端部（以下、端子部２４ａ及び２６ａ
と記す）を通じて行われるようになっている。各端子部
２４ａ及び２６ａは電気的に絶縁できる程度に離間して
形成されている。
【００６１】上述の圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂに
おいては、一対の電極２４及び２６間に圧電／電歪層２
２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４に示すように、少なくとも
薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形成された圧電／電歪
層２２の一主面に櫛型の一対の電極２４及び２６を形成
するようにしてもよいし、図５に示すように、少なくと
も薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形成された圧電／電
歪層２２に櫛型の一対の電極２４及び２６を埋め込んで
形成するようにしてもよい。
おいては、一対の電極２４及び２６間に圧電／電歪層２
２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４に示すように、少なくとも
薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形成された圧電／電歪
層２２の一主面に櫛型の一対の電極２４及び２６を形成
するようにしてもよいし、図５に示すように、少なくと
も薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形成された圧電／電
歪層２２に櫛型の一対の電極２４及び２６を埋め込んで
形成するようにしてもよい。
【００６２】図４に示す構造の場合は、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５に示す構造
の場合は、歪み、発生力の大きな電界方向の逆圧電効果
を有効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。
抑えることができるという利点があり、図５に示す構造
の場合は、歪み、発生力の大きな電界方向の逆圧電効果
を有効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。
【００６３】具体的には、図４に示す圧電／電歪素子１
８ａ及び１８ｂは、圧電／電歪層２２の一主面に櫛型構
造の一対の電極２４及び２６が形成されてなり、一方の
電極２４及び他方の電極２６が互い違いに一定の幅の間
隙３２をもって相互に対向する構造を有する。図４で
は、一対の電極２４及び２６を圧電／電歪層２２の一主
面に形成した例を示したが、その他、薄板部１２ａ及び
１２ｂと圧電／電歪層２２との間に一対の電極２４及び
２６を形成するようにしてもよいし、圧電／電歪層２２
の一主面並びに薄板部１２ａ及び１２ｂと圧電／電歪層
２２との間にそれぞれ櫛型の一対の電極２４及び２６を
形成するようにしてもよい。
８ａ及び１８ｂは、圧電／電歪層２２の一主面に櫛型構
造の一対の電極２４及び２６が形成されてなり、一方の
電極２４及び他方の電極２６が互い違いに一定の幅の間
隙３２をもって相互に対向する構造を有する。図４で
は、一対の電極２４及び２６を圧電／電歪層２２の一主
面に形成した例を示したが、その他、薄板部１２ａ及び
１２ｂと圧電／電歪層２２との間に一対の電極２４及び
２６を形成するようにしてもよいし、圧電／電歪層２２
の一主面並びに薄板部１２ａ及び１２ｂと圧電／電歪層
２２との間にそれぞれ櫛型の一対の電極２４及び２６を
形成するようにしてもよい。
【００６４】一方、図５に示す圧電／電歪素子１８ａ及
び１８ｂは、圧電／電歪層２２に埋め込まれるように、
櫛型構造の一対の電極２４及び２６が形成され、一方の
電極２４及び他方の電極２６が互い違いに一定の幅の間
隙３２をもって相互に対向する構造を有する。
び１８ｂは、圧電／電歪層２２に埋め込まれるように、
櫛型構造の一対の電極２４及び２６が形成され、一方の
電極２４及び他方の電極２６が互い違いに一定の幅の間
隙３２をもって相互に対向する構造を有する。
【００６５】このような図４及び図５に示すような圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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４
及び図５に示す圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂのよう
に、櫛型の一対の電極２４及び２６を用いる場合は、各
電極２４及び２６の櫛歯のピッチＤを小さくすること
で、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を大きくす
ることが可能である。
／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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４
及び図５に示す圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂのよう
に、櫛型の一対の電極２４及び２６を用いる場合は、各
電極２４及び２６の櫛歯のピッチＤを小さくすること
で、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を大きくす
ることが可能である。
【００６６】そして、可動部２０ａ及び２０ｂの互いに
対向する端面３４ａ及び３４ｂ間の距離Ｌｃは、可動部
２０ａ及び２０ｂの長さ（正確には可動部２０ａ及び２
０ｂのＺ軸方向の長さ）Ｄｆ以上とされ、これら端面３
４ａ及び３４ｂ間に例えば図１に示すように、空隙（空
気）３６を介在させるようにしてもよいし、図６及び図
７に示す第１及び第２の変形例に係る圧電／電歪デバイ
ス１０ａ及び１０ｂのように、これら端面３４ａ及び３
４ｂの間に可動部２０ａ及び２０ｂの構成部材と同じ材
質あるいは異なる材質からなる複数の部材を介在させる
ようにしてもよい。この場合、各可動部２０ａ及び２０
ｂの互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂは取付面３４
ａ及び３４ｂとして機能することになる。
対向する端面３４ａ及び３４ｂ間の距離Ｌｃは、可動部
２０ａ及び２０ｂの長さ（正確には可動部２０ａ及び２
０ｂのＺ軸方向の長さ）Ｄｆ以上とされ、これら端面３
４ａ及び３４ｂ間に例えば図１に示すように、空隙（空
気）３６を介在させるようにしてもよいし、図６及び図
７に示す第１及び第２の変形例に係る圧電／電歪デバイ
ス１０ａ及び１０ｂのように、これら端面３４ａ及び３
４ｂの間に可動部２０ａ及び２０ｂの構成部材と同じ材
質あるいは異なる材質からなる複数の部材を介在させる
ようにしてもよい。この場合、各可動部２０ａ及び２０
ｂの互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂは取付面３４
ａ及び３４ｂとして機能することになる。
【００６７】図６に示す第１の変形例に係る圧電／電歪
デバイス１０ａでは、取付面３４ａ及び３４ｂ間の距離
Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆの約１．５倍
に設定し、かつ、取付面３４ａ及び３４ｂ間にそれぞれ
ほぼ同じ厚みの３つのスペーサ部材３７Ａ、３７Ｂ及び
３７Ｃを介在させた場合を示す。
デバイス１０ａでは、取付面３４ａ及び３４ｂ間の距離
Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆの約１．５倍
に設定し、かつ、取付面３４ａ及び３４ｂ間にそれぞれ
ほぼ同じ厚みの３つのスペーサ部材３７Ａ、３７Ｂ及び
３７Ｃを介在させた場合を示す。
【００６８】図７に示す第２の変形例に係る圧電／電歪
デバイス１０ｂでは、取付面３４ａ及び３４ｂ間の距離
Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆの約１．５倍
に設定し、かつ、１つの大きなスペーサ部材３７を接着
剤３８を介して取付面３４ａ及び３４ｂ間に接着させた
場合を示す。
デバイス１０ｂでは、取付面３４ａ及び３４ｂ間の距離
Ｌｃを可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆの約１．５倍
に設定し、かつ、１つの大きなスペーサ部材３７を接着
剤３８を介して取付面３４ａ及び３４ｂ間に接着させた
場合を示す。
【００６９】更に、例えば第２の変形例に係る圧電／電
歪デバイス１０ｂにおいては、例えば図８に示すよう
に、スペーサ部材３７の中心軸ｎから各端面３４ａ及び
３４ｂまでの距離Ｌａ及びＬｂをほぼ等しくすることが
好ましい。
歪デバイス１０ｂにおいては、例えば図８に示すよう
に、スペーサ部材３７の中心軸ｎから各端面３４ａ及び
３４ｂまでの距離Ｌａ及びＬｂをほぼ等しくすることが
好ましい。
【００７０】これら第１及び第２の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０ａ及び１０ｂでは、３つのスペーサ部
材３７Ａ〜３７Ｃ（図６参照）並びにスペーサ部材３７
（図７参照）は、ほぼ直方体の形状を呈し、各側面（薄
板部１２ａ及び１２ｂの可動部２０ａ及び２０ｂに対向
する面）の面積は、薄板部１２ａ及び１２ｂの可動部２
０ａ及び２０ｂにおける取付面３４ａ及び３４ｂの面積
とほぼ同じに設定されている。
電歪デバイス１０ａ及び１０ｂでは、３つのスペーサ部
材３７Ａ〜３７Ｃ（図６参照）並びにスペーサ部材３７
（図７参照）は、ほぼ直方体の形状を呈し、各側面（薄
板部１２ａ及び１２ｂの可動部２０ａ及び２０ｂに対向
する面）の面積は、薄板部１２ａ及び１２ｂの可動部２
０ａ及び２０ｂにおける取付面３４ａ及び３４ｂの面積
とほぼ同じに設定されている。
【００７１】ここで、例えば第２の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０ｂ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１８ａ及び１８ｂが自然状
態、即ち、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが共に変位
動作を行っていない場合は、図８に示すように、圧電／
電歪デバイス１０ｂの長軸（固定部１４の中心軸）ｍと
スペーサ部材３７の中心軸ｎとがほぼ一致している。
電歪デバイス１０ｂ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１８ａ及び１８ｂが自然状
態、即ち、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが共に変位
動作を行っていない場合は、図８に示すように、圧電／
電歪デバイス１０ｂの長軸（固定部１４の中心軸）ｍと
スペーサ部材３７の中心軸ｎとがほぼ一致している。
【００７２】この状態から、例えば図９Ａの波形図に示
すように、一方の圧電／電歪素子１８ａにおける一対の
電極２４及び２６に所定のバイアス電位Ｖｂを有するサ
イン波Ｗａをかけ、図９Ｂに示すように、他方の圧電／
電歪素子１８ｂにおける一対の電極２４及び２６に前記
サイン波Ｗａとはほぼ１８０°位相の異なるサイン波Ｗ
ｂをかける。
すように、一方の圧電／電歪素子１８ａにおける一対の
電極２４及び２６に所定のバイアス電位Ｖｂを有するサ
イン波Ｗａをかけ、図９Ｂに示すように、他方の圧電／
電歪素子１８ｂにおける一対の電極２４及び２６に前記
サイン波Ｗａとはほぼ１８０°位相の異なるサイン波Ｗ
ｂをかける。
【００７３】そして、一方の圧電／電歪素子１８ａにお
ける一対の電極２４及び２６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
１８ａにおける圧電／電歪層２２はその主面方向に収縮
変位する。これにより、例えば図１０に示すように、一
方の薄板部１２ａに対し、矢印Ａに示すように、該薄板
部１２ａ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１２ａは、右方向に撓み、
このとき、他方の圧電／電歪素子１８ｂにおける一対の
電極２４及び２６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１２ｂは一方の薄板部１２ａの
撓みに追従して右方向に撓む。その結果、可動部２０ａ
及び２０ｂ並びにスペーサ部材３７は、圧電／電歪デバ
イス１０ｂ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１８ａ及び１８ｂ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。
ける一対の電極２４及び２６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
１８ａにおける圧電／電歪層２２はその主面方向に収縮
変位する。これにより、例えば図１０に示すように、一
方の薄板部１２ａに対し、矢印Ａに示すように、該薄板
部１２ａ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１２ａは、右方向に撓み、
このとき、他方の圧電／電歪素子１８ｂにおける一対の
電極２４及び２６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１２ｂは一方の薄板部１２ａの
撓みに追従して右方向に撓む。その結果、可動部２０ａ
及び２０ｂ並びにスペーサ部材３７は、圧電／電歪デバ
イス１０ｂ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１８ａ及び１８ｂ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。
【００７４】特に、圧電／電歪層２２の構成材料とし
て、高い抗電界を有する圧電／電歪材料を適用した場合
には、図９Ａ及び図９Ｂの二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１８ｂ）の駆動によって、例
えば他方の薄板部１２ｂに一方の薄板部１２ａの撓み方
向と同じ方向の応力が発生し、可動部２０ａ及び２０ｂ
並びにスペーサ部材３７の変位量をより大きくすること
が可能となる。つまり、図９Ａ及び図９Ｂにおける二点
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１８ｂ又は１８ａが、変
位動作の主体となっている圧電／電歪素子１８ａ又は１
８ｂをサポートとするという機能を持たせることができ
る。
て、高い抗電界を有する圧電／電歪材料を適用した場合
には、図９Ａ及び図９Ｂの二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１８ｂ）の駆動によって、例
えば他方の薄板部１２ｂに一方の薄板部１２ａの撓み方
向と同じ方向の応力が発生し、可動部２０ａ及び２０ｂ
並びにスペーサ部材３７の変位量をより大きくすること
が可能となる。つまり、図９Ａ及び図９Ｂにおける二点
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１８ｂ又は１８ａが、変
位動作の主体となっている圧電／電歪素子１８ａ又は１
８ｂをサポートとするという機能を持たせることができ
る。
【００７５】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１８ａ及び
１８ｂの微小な変位が薄板部１２ａ及び１２ｂの撓みを
利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２０ａ及
び２０ｂに伝達することになるため、可動部２０ａ及び
２０ｂを、圧電／電歪デバイス１０ｂの長軸ｍに対して
大きく変位させることが可能となる。
歪デバイス１０においては、圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂの微小な変位が薄板部１２ａ及び１２ｂの撓みを
利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２０ａ及
び２０ｂに伝達することになるため、可動部２０ａ及び
２０ｂを、圧電／電歪デバイス１０ｂの長軸ｍに対して
大きく変位させることが可能となる。
【００７６】特に、この実施の形態では、可動部２０ａ
及び２０ｂに互いに対向する取付面３４ａ及び３４ｂを
設けるようにしている。この場合、互いに対向する取付
面３４ａ及び３４ｂの間を空隙３６にしたり、前記互い
に対向する取付面３４ａ及び３４ｂの間に可動部２０ａ
及び２０ｂの構成部材よりも軽い部材を介在させること
で、可動部２０ａ及び２０ｂの軽量化を有効に図ること
ができ、可動部２０ａ及び２０ｂ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。
及び２０ｂに互いに対向する取付面３４ａ及び３４ｂを
設けるようにしている。この場合、互いに対向する取付
面３４ａ及び３４ｂの間を空隙３６にしたり、前記互い
に対向する取付面３４ａ及び３４ｂの間に可動部２０ａ
及び２０ｂの構成部材よりも軽い部材を介在させること
で、可動部２０ａ及び２０ｂの軽量化を有効に図ること
ができ、可動部２０ａ及び２０ｂ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。
【００７７】ここで、周波数とは、一対の電極２４及び
２６に印加する電圧を交番的に切り換えて、可動部２０
ａ及び２０ｂ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２０ａ及び２０ｂ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。
２６に印加する電圧を交番的に切り換えて、可動部２０
ａ及び２０ｂ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２０ａ及び２０ｂ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。
【００７８】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２０ａ及び２０ｂ、薄板
部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１４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。
バイス１０においては、可動部２０ａ及び２０ｂ、薄板
部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１４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。
【００７９】更に、この実施の形態においては、互いに
対向する取付面３４ａ及び３４ｂの間を空隙３６とした
場合、一方の取付面３４ａを含む可動部２０ａと、他方
の取付面３４ｂを含む可動部２０ｂ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１
０のハンドリング性に優れることとなる。
対向する取付面３４ａ及び３４ｂの間を空隙３６とした
場合、一方の取付面３４ａを含む可動部２０ａと、他方
の取付面３４ｂを含む可動部２０ｂ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１
０のハンドリング性に優れることとなる。
【００８０】また、前記互いに対向する取付面３４ａ及
び３４ｂの存在により、可動部２０ａ及び２０ｂの表面
積が大きくなる。従って、可動部２０ａ及び２０ｂ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、物品は、可動部２０ａ及び２０ｂの主面（前
面及び／又は背面）だけでなく、互いに対向する取付面
３４ａ及び３４ｂを通じて接着されることになり、部品
を確実に固着することができる。
び３４ｂの存在により、可動部２０ａ及び２０ｂの表面
積が大きくなる。従って、可動部２０ａ及び２０ｂ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、物品は、可動部２０ａ及び２０ｂの主面（前
面及び／又は背面）だけでなく、互いに対向する取付面
３４ａ及び３４ｂを通じて接着されることになり、部品
を確実に固着することができる。
【００８１】また、この実施の形態においては、圧電／
電歪素子１８ａ及び１８ｂを、圧電／電歪層２２と、該
圧電／電歪層２２の両側に形成された一対の電極２４及
び２６とを有して構成し、一対の電極２４及び２６のう
ち、一方の電極２４を少なくとも薄板部１２ａ及び１２
ｂの側面に直接形成するようにしたので、圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂによる振動を薄板部１２ａ及び１２
ｂを通じて効率よく可動部２０ａ及び２０ｂ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。
電歪素子１８ａ及び１８ｂを、圧電／電歪層２２と、該
圧電／電歪層２２の両側に形成された一対の電極２４及
び２６とを有して構成し、一対の電極２４及び２６のう
ち、一方の電極２４を少なくとも薄板部１２ａ及び１２
ｂの側面に直接形成するようにしたので、圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂによる振動を薄板部１２ａ及び１２
ｂを通じて効率よく可動部２０ａ及び２０ｂ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。
【００８２】また、この実施の形態においては、例えば
図１に示すように、一対の電極２４及び２６が圧電／電
歪層２２を間に挟んで重なる部分（実質的駆動部分４
０）を固定部１４の一部から薄板部１２ａ及び１２ｂ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４０を更に可動部２０ａ及び２０ｂの一部にか
けて形成した場合、可動部２０ａ及び２０ｂの変位動作
が前記実質的駆動部分４０の変形と薄板部１２ａ及び１
２ｂの変形とが相反し、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４０を可動部２０ａ及び２０ｂと固定部１４
の両方にかけないように形成しているため、可動部２０
ａ及び２０ｂ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２０ａ及び２０ｂの変位量を大きくする
ことができる。
図１に示すように、一対の電極２４及び２６が圧電／電
歪層２２を間に挟んで重なる部分（実質的駆動部分４
０）を固定部１４の一部から薄板部１２ａ及び１２ｂ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４０を更に可動部２０ａ及び２０ｂの一部にか
けて形成した場合、可動部２０ａ及び２０ｂの変位動作
が前記実質的駆動部分４０の変形と薄板部１２ａ及び１
２ｂの変形とが相反し、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４０を可動部２０ａ及び２０ｂと固定部１４
の両方にかけないように形成しているため、可動部２０
ａ及び２０ｂ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２０ａ及び２０ｂの変位量を大きくする
ことができる。
【００８３】逆に、可動部２０ａ及び２０ｂの一部に圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する場合は、前記
実質的駆動部分４０が可動部２０ａ及び２０ｂの一部か
ら薄板部１２ａ及び１２ｂ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
４０が固定部１４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２０ａ及び２０ｂの変位動作が
制限されるからである。
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する場合は、前記
実質的駆動部分４０が可動部２０ａ及び２０ｂの一部か
ら薄板部１２ａ及び１２ｂ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
４０が固定部１４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２０ａ及び２０ｂの変位動作が
制限されるからである。
【００８４】上述の例では、可動部２０ａ及び２０ｂに
取付面３４ａ及び３４ｂを設けた例を示したが、その
他、図１１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、固定部１４に端面３４ａ及び３４ｂ
を設けるようにしてもよい。この場合、例えば一対の薄
板部１２ａ及び１２ｂの先端部分に設けられる可動部２
０ａ及び２０ｂは一体に連結された形状を有し、固定部
１４に互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが設けられ
ることとなる。
取付面３４ａ及び３４ｂを設けた例を示したが、その
他、図１１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、固定部１４に端面３４ａ及び３４ｂ
を設けるようにしてもよい。この場合、例えば一対の薄
板部１２ａ及び１２ｂの先端部分に設けられる可動部２
０ａ及び２０ｂは一体に連結された形状を有し、固定部
１４に互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが設けられ
ることとなる。
【００８５】これにより、前述した可動部２０ａ及び２
０ｂに互いに対向する取付面３４ａ及び３４ｂを有する
場合の効果に加え、この第３の変形例に係る圧電／電歪
デバイス１０ｃ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。実質
的駆動部分４０の長さは、薄板部１２ａ及び１２ｂの長
さの２０％〜９５％とすることが好ましく、４０％〜８
０％とすることが更に好ましい。
０ｂに互いに対向する取付面３４ａ及び３４ｂを有する
場合の効果に加え、この第３の変形例に係る圧電／電歪
デバイス１０ｃ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。実質
的駆動部分４０の長さは、薄板部１２ａ及び１２ｂの長
さの２０％〜９５％とすることが好ましく、４０％〜８
０％とすることが更に好ましい。
【００８６】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。
イス１０の好ましい構成例について説明する。
【００８７】まず、可動部２０ａ及び２０ｂの変位動作
を確実なものとするために、圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂの実質的駆動部分４０が固定部１４もしくは可動
部２０ａ及び２０ｂにかかる距離Ｄｇを薄板部１２ａ及
び１２ｂの厚みＤｄの１／２以上とすることが好まし
い。
を確実なものとするために、圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂの実質的駆動部分４０が固定部１４もしくは可動
部２０ａ及び２０ｂにかかる距離Ｄｇを薄板部１２ａ及
び１２ｂの厚みＤｄの１／２以上とすることが好まし
い。
【００８８】そして、薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁間
の距離（Ｘ軸方向の距離）Ｄａと薄板部１２ａ及び１２
ｂの幅（Ｙ軸方向の距離）Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが０．
５〜２０となるように構成する。前記比Ｄａ／Ｄｂは、
好ましくは１〜１５とされ、更に好ましくは１〜１０と
される。この比Ｄａ／Ｄｂの規定値は、可動部２０ａ及
び２０ｂ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。
の距離（Ｘ軸方向の距離）Ｄａと薄板部１２ａ及び１２
ｂの幅（Ｙ軸方向の距離）Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが０．
５〜２０となるように構成する。前記比Ｄａ／Ｄｂは、
好ましくは１〜１５とされ、更に好ましくは１〜１０と
される。この比Ｄａ／Ｄｂの規定値は、可動部２０ａ及
び２０ｂ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。
【００８９】一方、薄板部１２ａ及び１２ｂの長さ（Ｚ
軸方向の距離）Ｄｅと薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁間
の距離Ｄａとの比Ｄｅ／Ｄａにおいては、好ましくは
０．５〜１０とされ、更に好ましくは０．５〜５とする
ことが望ましい。この比Ｄｅ／Ｄａの規定値は、スペー
サ部材（３７Ａ〜３７Ｃや３７）が介在された可動部２
０ａ及び２０ｂ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。
軸方向の距離）Ｄｅと薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁間
の距離Ｄａとの比Ｄｅ／Ｄａにおいては、好ましくは
０．５〜１０とされ、更に好ましくは０．５〜５とする
ことが望ましい。この比Ｄｅ／Ｄａの規定値は、スペー
サ部材（３７Ａ〜３７Ｃや３７）が介在された可動部２
０ａ及び２０ｂ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。
【００９０】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Ｄａ／Ｄｂを
０．５〜２０とし、かつ、比Ｄｅ／Ｄａを０．５〜１０
にすることが好ましく、更に好ましくは比Ｄａ／Ｄｂを
１〜１０とし、かつ、比Ｄｅ／Ｄａを０．５〜５にする
ことである。
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Ｄａ／Ｄｂを
０．５〜２０とし、かつ、比Ｄｅ／Ｄａを０．５〜１０
にすることが好ましく、更に好ましくは比Ｄａ／Ｄｂを
１〜１０とし、かつ、比Ｄｅ／Ｄａを０．５〜５にする
ことである。
【００９１】更に、例えば第２の変形例に係る圧電／電
歪デバイス１０ｂにおいては、一対の薄板部１２ａ及び
１２ｂの両内壁と可動部２０ａ及び２０ｂの内壁とスペ
ーサ部材３７の内壁（及び接着剤３８の内壁）と固定部
１４の内壁とにより孔部４２が形成されることになる
が、この孔部４２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２０ａ及び２０ｂの変位動作が制限を受け
ることになるが、この第２の変形例では、可動部２０ａ
及び２０ｂへの端面３４ａ及び３４ｂの形成に伴う軽量
化や可動部２０ａ及び２０ｂ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２０ａ及び
２０ｂ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。
歪デバイス１０ｂにおいては、一対の薄板部１２ａ及び
１２ｂの両内壁と可動部２０ａ及び２０ｂの内壁とスペ
ーサ部材３７の内壁（及び接着剤３８の内壁）と固定部
１４の内壁とにより孔部４２が形成されることになる
が、この孔部４２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２０ａ及び２０ｂの変位動作が制限を受け
ることになるが、この第２の変形例では、可動部２０ａ
及び２０ｂへの端面３４ａ及び３４ｂの形成に伴う軽量
化や可動部２０ａ及び２０ｂ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２０ａ及び
２０ｂ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。
【００９２】また、可動部２０ａ及び２０ｂの長さ（Ｚ
軸方向の距離）Ｄｆ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。更に、物品を挟持する際、変位を向上させることが
できる。しかしながら、可動部２０ａ及び２０ｂ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１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄとの比Ｄｆ／
Ｄｄを２以上、好ましくは５以上とすることが望まし
い。
軸方向の距離）Ｄｆ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。更に、物品を挟持する際、変位を向上させることが
できる。しかしながら、可動部２０ａ及び２０ｂ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１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄとの比Ｄｆ／
Ｄｄを２以上、好ましくは５以上とすることが望まし
い。
【００９３】なお、各部の実寸法は、可動部２０ａ及び
２０ｂへの部品の取り付けのための接合面積、固定部１
４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。
２０ｂへの部品の取り付けのための接合面積、固定部１
４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。
【００９４】具体的には、例えば薄板部１２ａ及び１２
ｂの内壁間の距離Ｄａは、１００μｍ〜２０００μｍが
好ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１６００μｍで
ある。薄板部１２ａ及び１２ｂの幅Ｄｂは、５０μｍ〜
２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜
５００μｍである。薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄ
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１２ａ及び１２ｂの幅Ｄｂとの
関係においてＤｂ＞Ｄｄとされ、かつ、２μｍ〜１００
μｍが好ましく、更に好ましくは１０μｍ〜８０μｍで
ある。
ｂの内壁間の距離Ｄａは、１００μｍ〜２０００μｍが
好ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１６００μｍで
ある。薄板部１２ａ及び１２ｂの幅Ｄｂは、５０μｍ〜
２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜
５００μｍである。薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄ
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１２ａ及び１２ｂの幅Ｄｂとの
関係においてＤｂ＞Ｄｄとされ、かつ、２μｍ〜１００
μｍが好ましく、更に好ましくは１０μｍ〜８０μｍで
ある。
【００９５】薄板部１２ａ及び１２ｂの長さＤｅは、２
００μｍ〜３０００μｍが好ましく、更に好ましくは３
００μｍ〜２０００μｍである。可動部２０ａ及び２０
ｂの長さＤｆは、５０μｍ〜２０００μｍが好ましく、
更に好ましくは１００μｍ〜１０００μｍであり、より
好ましくは２００μｍ〜６００μｍである。
００μｍ〜３０００μｍが好ましく、更に好ましくは３
００μｍ〜２０００μｍである。可動部２０ａ及び２０
ｂの長さＤｆは、５０μｍ〜２０００μｍが好ましく、
更に好ましくは１００μｍ〜１０００μｍであり、より
好ましくは２００μｍ〜６００μｍである。
【００９６】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２０ａ及び２０ｂ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。
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２０ａ及び２０ｂ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。
【００９７】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（変位方向に
直交する方向の厚みが小さい）ではなく、可動部２０ａ
及び２０ｂと固定部１４が直方体の形状（変位方向に直
交する方向の厚みが大きい）を呈しており、可動部２０
ａ及び２０ｂと固定部１４の側面が連続するように一対
の薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
ては、デバイスの形状が従来のような板状（変位方向に
直交する方向の厚みが小さい）ではなく、可動部２０ａ
及び２０ｂと固定部１４が直方体の形状（変位方向に直
交する方向の厚みが大きい）を呈しており、可動部２０
ａ及び２０ｂと固定部１４の側面が連続するように一対
の薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
【００９８】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２０ａ及び２０ｂ
の動作のみを選択的に発生させることができ、可動部２
０ａ及び２０ｂ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。
平面内（ＸＺ平面内）における可動部２０ａ及び２０ｂ
の動作のみを選択的に発生させることができ、可動部２
０ａ及び２０ｂ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。
【００９９】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。
バイス１０の各構成要素について説明する。
【０１００】可動部２０ａ及び２０ｂは、上述したよう
に、薄板部１２ａ及び１２ｂ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１０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。
に、薄板部１２ａ及び１２ｂ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１０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。
【０１０１】固定部１４は、上述したように、薄板部１
２ａ及び１２ｂ並びに可動部２０ａ及び２０ｂを支持す
る部分であり、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）に取り付けられたキャリッジアーム、
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固定部１４を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１４には、図１に示すように、圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを駆動するための端子２８及び
３０その他の部材が配置される場合もある。
２ａ及び１２ｂ並びに可動部２０ａ及び２０ｂを支持す
る部分であり、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）に取り付けられたキャリッジアーム、
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固定部１４を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１４には、図１に示すように、圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを駆動するための端子２８及び
３０その他の部材が配置される場合もある。
【０１０２】可動部２０ａ及び２０ｂ並びに固定部１４
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。
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。
【０１０３】薄板部１２ａ及び１２ｂは、上述したよう
に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位により駆動
する部分である。薄板部１２ａ及び１２ｂ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１８ａ及び１８ｂの伸縮変位を屈曲変位として
増幅して、可動部２０ａ及び２０ｂに伝達する機能を有
する。従って、薄板部１２ａ及び１２ｂ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２０ａ及
び２０ｂの応答性、操作性を考慮して適宜選択すること
ができる。
に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位により駆動
する部分である。薄板部１２ａ及び１２ｂ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１８ａ及び１８ｂの伸縮変位を屈曲変位として
増幅して、可動部２０ａ及び２０ｂに伝達する機能を有
する。従って、薄板部１２ａ及び１２ｂ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２０ａ及
び２０ｂの応答性、操作性を考慮して適宜選択すること
ができる。
【０１０４】薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄは、２
μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましく、薄板部１
２ａ及び１２ｂと圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂとを
合わせた厚みは７μｍ〜５００μｍとすることが好まし
い。電極２４及び２６の厚みは０．１μｍ〜５０μｍ、
圧電／電歪層２２の厚みは３μｍ〜３００μｍとするこ
とが好ましい。
μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましく、薄板部１
２ａ及び１２ｂと圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂとを
合わせた厚みは７μｍ〜５００μｍとすることが好まし
い。電極２４及び２６の厚みは０．１μｍ〜５０μｍ、
圧電／電歪層２２の厚みは３μｍ〜３００μｍとするこ
とが好ましい。
【０１０５】薄板部１２ａ及び１２ｂを構成する材料と
しては、可動部２０ａ及び２０ｂや固定部１４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。
しては、可動部２０ａ及び２０ｂや固定部１４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。
【０１０６】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。
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。
【０１０７】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、あるい
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。
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、あるい
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。
【０１０８】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１８ａ及び１８ｂ
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。
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１８ａ及び１８ｂ
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。
【０１０９】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１２ａ及び１２ｂに
ついては、可動部２０ａ及び２０ｂ並びに固定部１４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。
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１２ａ及び１２ｂに
ついては、可動部２０ａ及び２０ｂ並びに固定部１４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。
【０１１０】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、少な
くとも圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２に電界
をかけるための一対の電極２４及び２６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、薄板部１２ａ及び１２ｂと組
み合わせた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。
くとも圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２に電界
をかけるための一対の電極２４及び２６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、薄板部１２ａ及び１２ｂと組
み合わせた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。
【０１１１】前記圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、
図１に示すように、薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形
成する方が薄板部１２ａ及び１２ｂをより大きく駆動さ
せることができる点で好ましい。
図１に示すように、薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形
成する方が薄板部１２ａ及び１２ｂをより大きく駆動さ
せることができる点で好ましい。
【０１１２】圧電／電歪層２２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２０ａ及び２０ｂ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。
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２０ａ及び２０ｂ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。
【０１１３】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。
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。
【０１１４】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２２の焼結時における薄板部（セラ
ミックス）１２ａ及び１２ｂ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。
有し、圧電／電歪層２２の焼結時における薄板部（セラ
ミックス）１２ａ及び１２ｂ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。
【０１１５】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。
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。
【０１１６】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。
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。
【０１１７】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２２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。
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２２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。
【０１１８】一方、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの
一対の電極２４及び２６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
２２あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
一対の電極２４及び２６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
２２あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
【０１１９】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにおける
電極２４及び２６の材料選定は、圧電／電歪層２２の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１２ａ及び
１２ｂ上に一方の電極２４を形成した後、該一方の電極
２４上に圧電／電歪層２２を焼成により形成する場合
は、一方の電極２４には、圧電／電歪層２２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２２を形成した後に、該
圧電／電歪層２２上に形成される最外層の他方の電極２
６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主成分として使用する
ことができる。
電極２４及び２６の材料選定は、圧電／電歪層２２の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１２ａ及び
１２ｂ上に一方の電極２４を形成した後、該一方の電極
２４上に圧電／電歪層２２を焼成により形成する場合
は、一方の電極２４には、圧電／電歪層２２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２２を形成した後に、該
圧電／電歪層２２上に形成される最外層の他方の電極２
６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主成分として使用する
ことができる。
【０１２０】また、電極２４及び２６の厚みは、少なか
らず圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電／電歪層２２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。
らず圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電／電歪層２２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。
【０１２１】上述の例では、薄板部１２ａ及び１２ｂの
先端部分に一体に形成される可動部２０ａ及び２０ｂの
厚みを薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄよりも厚くし
た場合を示したが、その他、図１２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、可動部２０
ａ及び２０ｂの厚みを薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤ
ｄとほぼ同じにしてもよい。これにより、可動部２０ａ
及び２０ｂに物品を取り付ける場合に、可動部２０ａ及
び２０ｂ間に薄板部１２ａ及び１２ｂ間の距離に相当す
る大きさの物品を挟み込むように取り付けることが可能
となる。この場合、物品を取り付けるための接着剤領域
（例えば図７の接着剤３８）が可動部２０ａ及び２０ｂ
に対応することになる。
先端部分に一体に形成される可動部２０ａ及び２０ｂの
厚みを薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤｄよりも厚くし
た場合を示したが、その他、図１２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、可動部２０
ａ及び２０ｂの厚みを薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みＤ
ｄとほぼ同じにしてもよい。これにより、可動部２０ａ
及び２０ｂに物品を取り付ける場合に、可動部２０ａ及
び２０ｂ間に薄板部１２ａ及び１２ｂ間の距離に相当す
る大きさの物品を挟み込むように取り付けることが可能
となる。この場合、物品を取り付けるための接着剤領域
（例えば図７の接着剤３８）が可動部２０ａ及び２０ｂ
に対応することになる。
【０１２２】そして、圧電／電歪デバイス１０は、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に好適に利用でき、端面３４
ａ及び３４ｂないし薄板部１２ａ及び１２ｂ間に取り付
けられる物体のサイズを適宜調整することにより、セン
サの感度調整が容易に行えるという更なる利点がある。
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に好適に利用でき、端面３４
ａ及び３４ｂないし薄板部１２ａ及び１２ｂ間に取り付
けられる物体のサイズを適宜調整することにより、セン
サの感度調整が容易に行えるという更なる利点がある。
【０１２３】次に、本発明のより好ましい実施の形態と
しての第５〜第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１
０ｅ〜１０ｇについて図１３〜図１５を参照しながら説
明する。
しての第５〜第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１
０ｅ〜１０ｇについて図１３〜図１５を参照しながら説
明する。
【０１２４】まず、第５の変形例に係る圧電／電歪デバ
イス１０ｅは、図１３に示すように、これまでに説明し
た圧電／電歪デバイス１０とほぼ同様の構成を有する
が、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの構成等が以下の
点で異なる。
イス１０ｅは、図１３に示すように、これまでに説明し
た圧電／電歪デバイス１０とほぼ同様の構成を有する
が、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの構成等が以下の
点で異なる。
【０１２５】即ち、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
は、圧電／電歪層２２が４層構造とされ、一方の電極２
４が１層目の上面と３層目の上面に位置するように櫛歯
状に形成され、他方の電極２６が１層目の下面と２層目
の上面と４層目の上面に位置するように櫛歯状に形成さ
れている。
は、圧電／電歪層２２が４層構造とされ、一方の電極２
４が１層目の上面と３層目の上面に位置するように櫛歯
状に形成され、他方の電極２６が１層目の下面と２層目
の上面と４層目の上面に位置するように櫛歯状に形成さ
れている。
【０１２６】特に、１層目の下面に位置する他方の電極
２６は、薄板部１２ａ及び１２ｂ、可動部２０ａ及び２
０ｂ、固定部１４の各側面にかけてほぼ連続して形成さ
れ、更に、固定部１４の側面において一部分離されてス
リット７０を構成している。
２６は、薄板部１２ａ及び１２ｂ、可動部２０ａ及び２
０ｂ、固定部１４の各側面にかけてほぼ連続して形成さ
れ、更に、固定部１４の側面において一部分離されてス
リット７０を構成している。
【０１２７】このスリット７０を設けた趣旨は、：圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの後端部７２（スリット
７０の後端側端部から固定部１４の後端までの部分）に
おけるアクチュエータを駆動させないこと、：一方の
端子２８の端部で短絡が生じにくくすること、：圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂの後端部における圧電／電
歪層２２の下面に電極材料を配置することである。
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの後端部７２（スリット
７０の後端側端部から固定部１４の後端までの部分）に
おけるアクチュエータを駆動させないこと、：一方の
端子２８の端部で短絡が生じにくくすること、：圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂの後端部における圧電／電
歪層２２の下面に電極材料を配置することである。
【０１２８】なお、スリット７０を設けることが反対に
好ましくない場合は、スリット７０は必ずしも設ける必
要はなく、省略してもかまわない。
好ましくない場合は、スリット７０は必ずしも設ける必
要はなく、省略してもかまわない。
【０１２９】ここで、図１３にあっては、薄板部１２ａ
及び１２ｂの厚みＤｄは０．０５ｍｍ、一方の薄板部１
２ａの側面から他方の薄板部１２ｂの側面までの距離Ｄ
ｈは１．３ｍｍ、固定部１４の長さＤｉ（圧電／電歪デ
バイス１０ｆの軸方向に沿った固定部１４の長さ）は
０．４ｍｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆは０．
３ｍｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの幅Ｄｊは０．２５ｍ
ｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの突出量Ｄｋは０．０５ｍ
ｍ、圧電／電歪デバイス１０ｆの全体の長さＤｍ（可動
部２０ａ及び２０ｂの先端から固定部１４の後端までの
距離）は１．９ｍｍであり、端面３４ａおよび３４ｂ間
の最小距離（図１の距離Ｌｃに相当する）が１．０４ｍ
ｍである場合を示している。
及び１２ｂの厚みＤｄは０．０５ｍｍ、一方の薄板部１
２ａの側面から他方の薄板部１２ｂの側面までの距離Ｄ
ｈは１．３ｍｍ、固定部１４の長さＤｉ（圧電／電歪デ
バイス１０ｆの軸方向に沿った固定部１４の長さ）は
０．４ｍｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの長さＤｆは０．
３ｍｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの幅Ｄｊは０．２５ｍ
ｍ、可動部２０ａ及び２０ｂの突出量Ｄｋは０．０５ｍ
ｍ、圧電／電歪デバイス１０ｆの全体の長さＤｍ（可動
部２０ａ及び２０ｂの先端から固定部１４の後端までの
距離）は１．９ｍｍであり、端面３４ａおよび３４ｂ間
の最小距離（図１の距離Ｌｃに相当する）が１．０４ｍ
ｍである場合を示している。
【０１３０】各部の寸法は、上述の寸法に対して±１０
％の範囲で制御され、この場合、端面３４ａ及び３４ｂ
間に、図７に示すような構成部材と同じ材質のスペーサ
部材３７で可動部２０ａ及び２０ｂを接続すると、共振
周波数４５±１０ｋＨｚ、変位０．５μｍ以上（３０Ｖ
ｐｐ）の圧電／電歪デバイスが得られる。
％の範囲で制御され、この場合、端面３４ａ及び３４ｂ
間に、図７に示すような構成部材と同じ材質のスペーサ
部材３７で可動部２０ａ及び２０ｂを接続すると、共振
周波数４５±１０ｋＨｚ、変位０．５μｍ以上（３０Ｖ
ｐｐ）の圧電／電歪デバイスが得られる。
【０１３１】図１３では、４層構造の圧電／電歪層２２
の各端面を揃えるように示しているが、圧電／電歪層２
２の端面を上層になるにつれて徐々に内方に向かうよう
にし、段差を設けることが好ましい。
の各端面を揃えるように示しているが、圧電／電歪層２
２の端面を上層になるにつれて徐々に内方に向かうよう
にし、段差を設けることが好ましい。
【０１３２】次に、第６の変形例に係る圧電／電歪デバ
イス１０ｆは、図１４に示すように、第５の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｅとほぼ同様の構成を有する
が、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの構成が以下の点
で異なる。
イス１０ｆは、図１４に示すように、第５の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｅとほぼ同様の構成を有する
が、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの構成が以下の点
で異なる。
【０１３３】即ち、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
は、圧電／電歪層２２が３層構造とされ、一方の電極２
４が１層目の下面の一部と２層目の上面に位置するよう
に櫛歯状に形成され、他方の電極２６が１層目の下面の
一部と１層目の上面と３層目の上面に位置するように櫛
歯状に形成されている。
は、圧電／電歪層２２が３層構造とされ、一方の電極２
４が１層目の下面の一部と２層目の上面に位置するよう
に櫛歯状に形成され、他方の電極２６が１層目の下面の
一部と１層目の上面と３層目の上面に位置するように櫛
歯状に形成されている。
【０１３４】特に、１層目の下面に位置する一方の電極
２４及び他方の電極２６は、薄板部１２ａ及び１２ｂの
一部においてスリット７０を介して分離されており、１
層目の下面に位置する他方の電極は、スリット７０から
可動部２０ａ及び２０ｂの上端にかけて連続して形成さ
れ、１層目の下面に位置する一方の電極２４は、スリッ
ト７０から固定部１４の後端にかけて連続して形成され
ている。
２４及び他方の電極２６は、薄板部１２ａ及び１２ｂの
一部においてスリット７０を介して分離されており、１
層目の下面に位置する他方の電極は、スリット７０から
可動部２０ａ及び２０ｂの上端にかけて連続して形成さ
れ、１層目の下面に位置する一方の電極２４は、スリッ
ト７０から固定部１４の後端にかけて連続して形成され
ている。
【０１３５】次に、第７の変形例に係る圧電／電歪デバ
イス１０ｇは、図１５に示すように、第６の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｆとほぼ同様の構成を有する
が、一対の電極２４及び２６の形成パターンが以下の点
で異なる。
イス１０ｇは、図１５に示すように、第６の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｆとほぼ同様の構成を有する
が、一対の電極２４及び２６の形成パターンが以下の点
で異なる。
【０１３６】即ち、一方の電極２４は、１層目の圧電／
電歪層２２の下面と２層目の上面に位置するように櫛歯
状に形成され、他方の電極２６は、１層目の圧電／電歪
層２２の上面と３層目の上面に位置するように櫛歯状に
形成されている。
電歪層２２の下面と２層目の上面に位置するように櫛歯
状に形成され、他方の電極２６は、１層目の圧電／電歪
層２２の上面と３層目の上面に位置するように櫛歯状に
形成されている。
【０１３７】特に、１層目の下面に位置する一方の電極
２４は、薄板部１２ａ及び１２ｂ、可動部２０ａ及び２
０ｂ、固定部１４の各側面にかけて連続して形成されて
いる。
２４は、薄板部１２ａ及び１２ｂ、可動部２０ａ及び２
０ｂ、固定部１４の各側面にかけて連続して形成されて
いる。
【０１３８】ここで、第６の変形例に係る圧電／電歪デ
バイス１０ｆとの違いを説明すると、第６の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｆは、図１４に示すように、
薄板部１２ａ上において一方の電極２４と他方の電極２
６が共に形成されていることから、圧電／電歪素子１８
ａ及び１８ｂの両端（可動部２０ａ及び２０ｂの先端に
対応した端部と固定部１４の後端に対応した端部）にお
いて、極性が互いに逆とされた電極２４及び２６が位置
することになる。
バイス１０ｆとの違いを説明すると、第６の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０ｆは、図１４に示すように、
薄板部１２ａ上において一方の電極２４と他方の電極２
６が共に形成されていることから、圧電／電歪素子１８
ａ及び１８ｂの両端（可動部２０ａ及び２０ｂの先端に
対応した端部と固定部１４の後端に対応した端部）にお
いて、極性が互いに逆とされた電極２４及び２６が位置
することになる。
【０１３９】これに対して、第７の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０ｇでは、図１５に示すように、薄板部
１２ａ及び１２ｂ上において一方の電極２４のみが形成
されているため、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの両
端において、極性が互いに同一とされた電極２４が位置
することになる。これら端部の極性の特徴は、圧電／電
歪デバイス１０ｇが利用される回路と適宜組み合わせて
利用されることになる。
電歪デバイス１０ｇでは、図１５に示すように、薄板部
１２ａ及び１２ｂ上において一方の電極２４のみが形成
されているため、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの両
端において、極性が互いに同一とされた電極２４が位置
することになる。これら端部の極性の特徴は、圧電／電
歪デバイス１０ｇが利用される回路と適宜組み合わせて
利用されることになる。
【０１４０】また、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの
実質的駆動部分は、一対の電極２４及び２６が重なる部
分であるが、第６の変形例に係る圧電／電歪デバイス１
０ｆでは、図１４に示すように、圧電／電歪層２２の各
層に形成された電極２４及び２６が重なる部分であっ
て、範囲Ｃで示す部分の一種である。
実質的駆動部分は、一対の電極２４及び２６が重なる部
分であるが、第６の変形例に係る圧電／電歪デバイス１
０ｆでは、図１４に示すように、圧電／電歪層２２の各
層に形成された電極２４及び２６が重なる部分であっ
て、範囲Ｃで示す部分の一種である。
【０１４１】これに対して、第７の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０ｇの実質的駆動部分は、圧電／電歪層
２２の各層に形成された電極２４及び２６が重なる部分
（範囲Ｃで示す部分）と、２層目の圧電／電歪層２２の
上面に形成された一方の電極２４の端部よりも可動部２
０ａ及び２０ｂ側に位置し、１層目の圧電／電歪層２２
を介して一対の電極２４及び２６が重なる部分（範囲Ｄ
で示す部分）の２種であり、範囲Ｄで示す部分も駆動源
となっているところに特徴がある。
電歪デバイス１０ｇの実質的駆動部分は、圧電／電歪層
２２の各層に形成された電極２４及び２６が重なる部分
（範囲Ｃで示す部分）と、２層目の圧電／電歪層２２の
上面に形成された一方の電極２４の端部よりも可動部２
０ａ及び２０ｂ側に位置し、１層目の圧電／電歪層２２
を介して一対の電極２４及び２６が重なる部分（範囲Ｄ
で示す部分）の２種であり、範囲Ｄで示す部分も駆動源
となっているところに特徴がある。
【０１４２】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１６〜図４０を参
照しながら説明する。
バイス１０のいくつかの製造方法を図１６〜図４０を参
照しながら説明する。
【０１４３】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１
８ａ及び１８ｂを除く基体１６、即ち、薄板部１２ａ及
び１２ｂ、固定部１４並びに可動部２０ａ及び２０ｂ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１８ａ及び
１８ｂをはじめとして、各端子２８及び３０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。
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１
８ａ及び１８ｂを除く基体１６、即ち、薄板部１２ａ及
び１２ｂ、固定部１４並びに可動部２０ａ及び２０ｂ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１８ａ及び
１８ｂをはじめとして、各端子２８及び３０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。
【０１４４】圧電／電歪デバイス１０の基体１６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。
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。
【０１４５】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０では、薄板部１２ａ及び１２ｂと固定部１４との境
界部分（接合部分）並びに薄板部１２ａ及び１２ｂと可
動部２０ａ及び２０ｂ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１０の特性を左右する重要なポイントであ
る。
１０では、薄板部１２ａ及び１２ｂと固定部１４との境
界部分（接合部分）並びに薄板部１２ａ及び１２ｂと可
動部２０ａ及び２０ｂ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１０の特性を左右する重要なポイントであ
る。
【０１４６】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１０
を短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
形性に優れるため、所定形状の圧電／電歪デバイス１０
を短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
【０１４７】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１７参照）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１８参照）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２
０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部
１４が一体化されたものをセラミック基体１６Ｃ（図１
９参照）と定義する。
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１７参照）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１８参照）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２
０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部
１４が一体化されたものをセラミック基体１６Ｃ（図１
９参照）と定義する。
【０１４８】また、この第１の製造方法においては、圧
電／電歪デバイス１０を同一基板内に縦方向及び横方向
にそれぞれ複数個配置した形態で、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を同一工程で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。
電／電歪デバイス１０を同一基板内に縦方向及び横方向
にそれぞれ複数個配置した形態で、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を同一工程で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。
【０１４９】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。
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。
【０１５０】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１６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〜５０Ｉ、５２Ａ及び５
２Ｂを得る。
等の方法により、セラミックグリーンシートを図１６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〜５０Ｉ、５２Ａ及び５
２Ｂを得る。
【０１５１】これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜
５０Ｉ、５２Ａ及び５２Ｂは、少なくとも薄板部１２ａ
及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４が形成さ
れた複数枚（例えば９枚）のセラミックグリーンシート
５０Ａ〜５０Ｉと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
５０Ｉ、５２Ａ及び５２Ｂは、少なくとも薄板部１２ａ
及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４が形成さ
れた複数枚（例えば９枚）のセラミックグリーンシート
５０Ａ〜５０Ｉと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂ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。
【０１５２】その後、図１７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〜５０Ｉ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〜５０Ｉ、５２Ａ及び５
２Ｂを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８
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１８参照）を得る。
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〜５０Ｉ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〜５０Ｉ、５２Ａ及び５
２Ｂを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８
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１８参照）を得る。
【０１５３】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。
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。
【０１５４】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。
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。
【０１５５】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。
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。
【０１５６】次に、図１８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１８ａ及び１８ｂを形成する。
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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。
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１８ａ及び１８ｂを形成する。
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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。
【０１５７】このような膜形成法を用いて圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂ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１８ａ及び１８ｂと薄板
部１２ａ及び１２ｂ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。
子１８ａ及び１８ｂ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１８ａ及び１８ｂと薄板
部１２ａ及び１２ｂ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。
【０１５８】この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２２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。
子１８ａ及び１８ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２２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。
【０１５９】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。
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。
【０１６０】具体的に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８
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薄板部１２ａ及び１２
ｂの第１の一方の電極２４を印刷、焼成し、次いで、圧
電／電歪層２２を印刷、焼成し、更に、前記第１の一方
の電極２４と対をなす他方の電極２６を印刷、焼成し、
これらを所定回数繰り返して（圧電／電歪素子１８ａ及
び１８ｂが多層の圧電／電歪層２２から構成される場
合）、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する。そ
の後、各電極２４及び２６を駆動回路に電気的に接続す
るための端子２８及び３０を印刷、焼成する。
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薄板部１２ａ及び１２
ｂの第１の一方の電極２４を印刷、焼成し、次いで、圧
電／電歪層２２を印刷、焼成し、更に、前記第１の一方
の電極２４と対をなす他方の電極２６を印刷、焼成し、
これらを所定回数繰り返して（圧電／電歪素子１８ａ及
び１８ｂが多層の圧電／電歪層２２から構成される場
合）、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する。そ
の後、各電極２４及び２６を駆動回路に電気的に接続す
るための端子２８及び３０を印刷、焼成する。
【０１６１】また、最下層の第１の一方の電極２４を印
刷、焼成し、圧電／電歪層２２と第１の一方の電極２４
と対をなす第１の他方の電極２６を印刷、焼成し、この
単位で所定回数だけ印刷、焼成を繰り返して、圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを形成してもよい。
刷、焼成し、圧電／電歪層２２と第１の一方の電極２４
と対をなす第１の他方の電極２６を印刷、焼成し、この
単位で所定回数だけ印刷、焼成を繰り返して、圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを形成してもよい。
【０１６２】ここで、一方の電極２４として白金（Ｐ
ｔ）、圧電／電歪層２２としてジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ）、他方の電極２６として金（Ａｕ）、更に、
端子２８及び３０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。
ｔ）、圧電／電歪層２２としてジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ）、他方の電極２６として金（Ａｕ）、更に、
端子２８及び３０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。
【０１６３】なお、適当な材料を選択することにより、
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの各部材と端子２８及
び３０を逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能
であり、最外層の圧電／電歪層２２を形成した後に低温
で最外層の電極２６等を設けることもできる。
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの各部材と端子２８及
び３０を逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能
であり、最外層の圧電／電歪層２２を形成した後に低温
で最外層の電極２６等を設けることもできる。
【０１６４】また、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの
各部材と端子２８及び３０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。
各部材と端子２８及び３０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。
【０１６５】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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１８ａ及び１８ｂ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
１８ａ及び１８ｂ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１８ａ及び１８ｂ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２４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２６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。
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１８ａ及び１８ｂ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
１８ａ及び１８ｂ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１８ａ及び１８ｂ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２４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２６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。
【０１６６】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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２２の前駆体を成形し、この焼成前の圧電／電
歪層２２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２０ａ
及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ、圧電／電歪層２
２、固定部１４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２２に予め電極２４を形成しておく必要がある。
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２２の前駆体を成形し、この焼成前の圧電／電
歪層２２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２０ａ
及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ、圧電／電歪層２
２、固定部１４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２２に予め電極２４を形成しておく必要がある。
【０１６７】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１２ａ及び１
２ｂとなる部分にスクリーン印刷により圧電／電歪素子
１８ａ及び１８ｂの各構成層である電極２４及び２６、
圧電／電歪層２２を形成し、同時に焼成することが挙げ
られる。
ン積層体５８の少なくとも最終的に薄板部１２ａ及び１
２ｂとなる部分にスクリーン印刷により圧電／電歪素子
１８ａ及び１８ｂの各構成層である電極２４及び２６、
圧電／電歪層２２を形成し、同時に焼成することが挙げ
られる。
【０１６８】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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２２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２２の組成を制
御するためには、圧電／電歪層２２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
２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１８ａ及び１８ｂ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。
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２２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２２の組成を制
御するためには、圧電／電歪層２２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
２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１８ａ及び１８ｂ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。
【０１６９】次に、上述のようにして、圧電／電歪素子
１８ａ及び１８ｂ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４２が形成さ
れる箇所（切断線Ｃ１及びＣ２参照）である。
１８ａ及び１８ｂ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４２が形成さ
れる箇所（切断線Ｃ１及びＣ２参照）である。
【０１７０】次いで、図１９に示すように、可動部２０
ａ及び２０ｂとなる部分の中心部分２０ｃを切断線Ｃ３
及びＣ４に沿って切断して除去して、可動部２０ａ及び
２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１４が一
体化されたセラミック基体１６Ｃに圧電／電歪素子１８
ａ及び１８ｂ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。
ａ及び２０ｂとなる部分の中心部分２０ｃを切断線Ｃ３
及びＣ４に沿って切断して除去して、可動部２０ａ及び
２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１４が一
体化されたセラミック基体１６Ｃに圧電／電歪素子１８
ａ及び１８ｂ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。
【０１７１】また、セラミック基体１６Ｃの切り出しに
は、これらの加工方法を組み合わせて加工することにな
る。例えば切断線Ｃ１及びＣ２（図１８参照）は、ワイ
ヤソー加工とし、切断線Ｃ１及びＣ２に直交する固定部
１４、可動部２０ａ及び２０ｂの端面３４ａ及び３４ｂ
をダイシング加工とすることが好ましい。
は、これらの加工方法を組み合わせて加工することにな
る。例えば切断線Ｃ１及びＣ２（図１８参照）は、ワイ
ヤソー加工とし、切断線Ｃ１及びＣ２に直交する固定部
１４、可動部２０ａ及び２０ｂの端面３４ａ及び３４ｂ
をダイシング加工とすることが好ましい。
【０１７２】ところで、上述の圧電／電歪デバイス１０
の第１の製造方法においては、一体焼成によって薄板部
１２ａ及び１２ｂ上に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
を形成するようにしているため、図２０Ａに示すよう
に、焼成時に生じる圧電／電歪層２２の収縮や一対の電
極２４及び２６と圧電／電歪層２２並びに薄板部１２ａ
及び１２ｂとの熱膨張率の違い等によって、例えば、薄
板部１２ａ及び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂは、孔部４２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１８ａ及び１８ｂ（特に圧電／電歪層２２）や薄板
部１２ａ及び１２ｂに内部残留応力が発生しやすくな
る。
の第１の製造方法においては、一体焼成によって薄板部
１２ａ及び１２ｂ上に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
を形成するようにしているため、図２０Ａに示すよう
に、焼成時に生じる圧電／電歪層２２の収縮や一対の電
極２４及び２６と圧電／電歪層２２並びに薄板部１２ａ
及び１２ｂとの熱膨張率の違い等によって、例えば、薄
板部１２ａ及び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び
１８ｂは、孔部４２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１８ａ及び１８ｂ（特に圧電／電歪層２２）や薄板
部１２ａ及び１２ｂに内部残留応力が発生しやすくな
る。
【０１７３】この薄板部１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪
層２２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１２ａ及び１２ｂに別体の圧電／電歪素子
１８ａ及び１８ｂ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１２ａ及び１２
ｂや圧電／電歪層２２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、内部残留応力が大きなものとなる。
層２２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１２ａ及び１２ｂに別体の圧電／電歪素子
１８ａ及び１８ｂ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１２ａ及び１２
ｂや圧電／電歪層２２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、内部残留応力が大きなものとなる。
【０１７４】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２２に所定電界を与えても、可動
部２０ａ及び２０ｂ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２２の材料特性及び可動
部２０ａ及び２０ｂの変位動作が、前記薄板部１２ａ及
び１２ｂや圧電／電歪層２２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。
すると、圧電／電歪層２２に所定電界を与えても、可動
部２０ａ及び２０ｂ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２２の材料特性及び可動
部２０ａ及び２０ｂの変位動作が、前記薄板部１２ａ及
び１２ｂや圧電／電歪層２２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。
【０１７５】そこで、この第１の製造方法では、図２０
Ａに示すように、可動部２０ａ及び２０ｂの中心部分２
０ｃ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２０ｃの切除によって、図
２０Ｂに示すように、可動部２０ａ及び２０ｂに互いに
対向する端面３４ａ及び３４ｂが形成されるが、薄板部
１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪層２２に発生していた内
部残留応力によって、これら端面３４ａ及び３４ｂが互
いに近づく方向に移動し、移動後の各端面３４ａ及び３
４ｂ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３０μｍ）となる。より詳述すると、
第２の所定幅Ｗ２は、先端の方がより短くなる。
Ａに示すように、可動部２０ａ及び２０ｂの中心部分２
０ｃ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２０ｃの切除によって、図
２０Ｂに示すように、可動部２０ａ及び２０ｂに互いに
対向する端面３４ａ及び３４ｂが形成されるが、薄板部
１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪層２２に発生していた内
部残留応力によって、これら端面３４ａ及び３４ｂが互
いに近づく方向に移動し、移動後の各端面３４ａ及び３
４ｂ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３０μｍ）となる。より詳述すると、
第２の所定幅Ｗ２は、先端の方がより短くなる。
【０１７６】これら端面３４ａ及び３４ｂの移動は、薄
板部１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪層２２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２０ａ及び２０ｂ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１４となる部分の一部を切除して、例え
ば図１１に示すように、固定部１４に互いに対向する端
面３４ａ及び３４ｂ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１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪
層２２に発生していた内部残留応力が、固定部１４に形
成された互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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３４
ａ及び３４ｂについては、必ずしも可動部２０ａ及び２
０ｂもしくは固定部１４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。
板部１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪層２２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２０ａ及び２０ｂ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１４となる部分の一部を切除して、例え
ば図１１に示すように、固定部１４に互いに対向する端
面３４ａ及び３４ｂ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１２ａ及び１２ｂや圧電／電歪
層２２に発生していた内部残留応力が、固定部１４に形
成された互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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３４
ａ及び３４ｂについては、必ずしも可動部２０ａ及び２
０ｂもしくは固定部１４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。
【０１７７】図１８に示す切除や図１９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、加工により圧電／電歪デバイ
ス１０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。
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、加工により圧電／電歪デバイ
ス１０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。
【０１７８】次に、第２の製造方法について図２１〜図
２４を参照しながら説明する。まず、図２１に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２
０ａ及び２０ｂを形成するための窓部１００とが連続形
成された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシ
ート１０２Ａ〜１０２Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２
ｂ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。
２４を参照しながら説明する。まず、図２１に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２
０ａ及び２０ｂを形成するための窓部１００とが連続形
成された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシ
ート１０２Ａ〜１０２Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２
ｂ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。
【０１７９】その後、図２２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並びに１０２Ａ〜１０２Ｇ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５０
Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂ並びに１０２Ａ〜１０２
Ｇ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
１０２Ａ〜１０２Ｇ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２３参照）を得る。
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並びに１０２Ａ〜１０２Ｇ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５０
Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂ並びに１０２Ａ〜１０２
Ｇ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
１０２Ａ〜１０２Ｇ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２３参照）を得る。
【０１８０】次に、図２３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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
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１０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。
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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
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１０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。
【０１８１】次に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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２４に示すように、セラミック基体１６Ｃに圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互いに
対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０ａ及
び２０ｂ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Ｃ
５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。また、切断線Ｃ５と対向する固定部１
４の端面も適宜切断するようにしてもよい。
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２４に示すように、セラミック基体１６Ｃに圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互いに
対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０ａ及
び２０ｂ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Ｃ
５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。また、切断線Ｃ５と対向する固定部１
４の端面も適宜切断するようにしてもよい。
【０１８２】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１６Ｃに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが
形成され、かつ、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ
を有する可動部２０ａ及び２０ｂが形成された圧電／電
歪デバイス１０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１
０の歩留まりを向上させることができる。この場合、同
一基板内に圧電／電歪デバイス１０を縦方向及び横方向
にそれぞれ複数個配置して、同一工程で多数個取りする
際に特に好ましい。第１の製造方法に比べ、端面３４ａ
および３４ｂの形成を同一工程で多数個処理しやすいか
らである。
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１６Ｃに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが
形成され、かつ、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ
を有する可動部２０ａ及び２０ｂが形成された圧電／電
歪デバイス１０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１
０の歩留まりを向上させることができる。この場合、同
一基板内に圧電／電歪デバイス１０を縦方向及び横方向
にそれぞれ複数個配置して、同一工程で多数個取りする
際に特に好ましい。第１の製造方法に比べ、端面３４ａ
および３４ｂの形成を同一工程で多数個処理しやすいか
らである。
【０１８３】次に、第３の製造方法について図２５〜図
２８を参照しながら説明する。まず、図２５に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが一部連結された
可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄ（図２８参
照）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
された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシー
ト１０８Ａ〜１０８Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂ
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。
２８を参照しながら説明する。まず、図２５に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが一部連結された
可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄ（図２８参
照）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
された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシー
ト１０８Ａ〜１０８Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂ
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。
【０１８４】その後、図２６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、１０８Ａ〜１０８Ｇ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、１０８Ａ〜１０８Ｇ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１０８Ａ
〜１０８Ｇ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。
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、１０８Ａ〜１０８Ｇ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、１０８Ａ〜１０８Ｇ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１０８Ａ
〜１０８Ｇ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。
【０１８５】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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。
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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。
【０１８６】次に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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２８に示すように、固定部１４と薄板部１２ａ及
び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは形作
られるが、可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄは
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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。
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２８に示すように、固定部１４と薄板部１２ａ及
び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは形作
られるが、可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄは
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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。
【０１８７】次に、互いに対向する端面３４ａ及び３４
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２０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並び
に固定部１４が一体化されたセラミック基体１６Ｃに圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成された圧電／電歪
デバイス１０を作製する。
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２０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並び
に固定部１４が一体化されたセラミック基体１６Ｃに圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成された圧電／電歪
デバイス１０を作製する。
【０１８８】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３４ａ及び３４ｂ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。
において、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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。
【０１８９】次に、第４の製造方法について図２９〜図
３２を参照しながら説明する。まず、図２９に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが一部連結された
可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄ（図３２参
照）を形成するための窓部１０４とが形成され、窓部５
４と窓部１０４を分離するように桟部１１２が形成され
た複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシート１
１４Ａ〜１１４Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂとな
る複数枚（例えば２枚）のセラミックグリーンシート５
２Ａ及び５２Ｂとを用意する。
３２を参照しながら説明する。まず、図２９に示すよう
に、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成
するための窓部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、薄板部
１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが一部連結された
可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄ（図３２参
照）を形成するための窓部１０４とが形成され、窓部５
４と窓部１０４を分離するように桟部１１２が形成され
た複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシート１
１４Ａ〜１１４Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂとな
る複数枚（例えば２枚）のセラミックグリーンシート５
２Ａ及び５２Ｂとを用意する。
【０１９０】その後、図３０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、１１４Ａ〜１１４Ｇ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、１１４Ａ〜１１４Ｇ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１１４Ａ
〜１１４Ｇ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３１参照）を得る。
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、１１４Ａ〜１１４Ｇ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、１１４Ａ〜１１４Ｇ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１１４Ａ
〜１１４Ｇ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３１参照）を得る。
【０１９１】次に、図３１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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。
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１８ａ及び１８ｂを
形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
をセラミック積層体６０に一体化させる。
【０１９２】次に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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３２に示すように、固定部１４と薄板部１２ａ及
び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは形作
られるが、可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄは
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが桟部１１２によ
って一部連結された状態となっている。
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３２に示すように、固定部１４と薄板部１２ａ及
び１２ｂ並びに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは形作
られるが、可動部２０ａ及び２０ｂとなる部分２０Ｄは
互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂが桟部１１２によ
って一部連結された状態となっている。
【０１９３】次に、互いに対向する端面３４ａ及び３４
ｂを一部連結している前記桟部１１２を切除して、可動
部２０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固
定部１４が一体化されたセラミック基体１６Ｃに圧電／
電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成された圧電／電歪デバ
イス１０を作製する。
ｂを一部連結している前記桟部１１２を切除して、可動
部２０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固
定部１４が一体化されたセラミック基体１６Ｃに圧電／
電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成された圧電／電歪デバ
イス１０を作製する。
【０１９４】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３４ａ及び３４ｂ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。
において、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ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。
【０１９５】上述の例では、前記可動部２０ａ及び２０
ｂ、固定部１４、薄板部１２ａ及び１２ｂをセラミック
基体１６Ｃ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。
ｂ、固定部１４、薄板部１２ａ及び１２ｂをセラミック
基体１６Ｃ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。
【０１９６】例えば、可動部２０ａ及び２０ｂ、固定部
１４をセラミックスとし、薄板部１２ａ及び１２ｂ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
の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈ）の製造方法
（第５及び第６の製造方法）について図３３〜図４０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１６Ｄと記す。
１４をセラミックスとし、薄板部１２ａ及び１２ｂ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
の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈ）の製造方法
（第５及び第６の製造方法）について図３３〜図４０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１６Ｄと記す。
【０１９７】第５の製造方法は、まず、図３３に示すよ
うに、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形
成するための窓部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、薄
板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５
４と互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動
部２０ａ及び２０ｂを形成するための窓部１００とが連
続形成された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリー
ンシート１０２Ａ〜１０２Ｇとを用意する。
うに、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形
成するための窓部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、薄
板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５
４と互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動
部２０ａ及び２０ｂを形成するための窓部１００とが連
続形成された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリー
ンシート１０２Ａ〜１０２Ｇとを用意する。
【０１９８】その後、図３４に示すように、セラミック
グリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、１０２Ａ〜１０２Ｇ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１
０２Ａ〜１０２Ｇ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３
５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１０
０により孔部１３０が形成されたかたちとなる。
グリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、１０２Ａ〜１０２Ｇ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１
０２Ａ〜１０２Ｇ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３
５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１０
０により孔部１３０が形成されたかたちとなる。
【０１９９】次に、図３６に示すように、別体として構
成した圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂをそれぞれ薄板
部１２ａ及び１２ｂ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１８ａ及び１８ｂ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。
成した圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂをそれぞれ薄板
部１２ａ及び１２ｂ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１８ａ及び１８ｂ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。
【０２００】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３７参照）とする。
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３７参照）とする。
【０２０１】次に、図３７に示すように、圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂ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３８に示すように、
基体１６Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１２ａ及
び１２ｂに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成さ
れ、かつ、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有す
る可動部２０ａ及び２０ｂ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。
子１８ａ及び１８ｂ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３８に示すように、
基体１６Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１２ａ及
び１２ｂに圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成さ
れ、かつ、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有す
る可動部２０ａ及び２０ｂ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。
【０２０２】一方、第６の製造方法は、まず、図３４に
示すように、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０
Ｄ、１０２Ａ〜１０２Ｇ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３９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１００による孔部１３０
が形成されたかたちとなる。
示すように、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０
Ｄ、１０２Ａ〜１０２Ｇ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３９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１００による孔部１３０
が形成されたかたちとなる。
【０２０３】次に、図４０に示すように、金属板１５２
Ａ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１５２Ｂ
の表面に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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３９に
示すように、必要に応じて、孔部１３０に充填材１６４
を充填する。
Ａ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１５２Ｂ
の表面に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ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３９に
示すように、必要に応じて、孔部１３０に充填材１６４
を充填する。
【０２０４】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。
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。
【０２０５】次に、図４０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１８ａ及び１
８ｂをエポキシ系接着剤で接着する。別体の圧電／電歪
素子１８ａ及び１８ｂ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。
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１８ａ及び１
８ｂをエポキシ系接着剤で接着する。別体の圧電／電歪
素子１８ａ及び１８ｂ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。
【０２０６】後は、上述したように、図３７及び図３８
と同様の工程を経て、基体１６Ｄのうち、金属板１５２
Ａ及び１５２Ｂで構成された薄板部１２ａ及び１２ｂに
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互
いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０
ａ及び２０ｂ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。
と同様の工程を経て、基体１６Ｄのうち、金属板１５２
Ａ及び１５２Ｂで構成された薄板部１２ａ及び１２ｂに
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互
いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０
ａ及び２０ｂ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。
【０２０７】また、基体１６Ｄをすべて金属とする場合
には、例えば図３５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。
には、例えば図３５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。
【０２０８】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。
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。
【０２０９】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。
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。
【０２１０】
【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。
／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。
を示す斜視図である。
【図２】圧電／電歪素子の第１の変形例を示す拡大図で
ある。
ある。
【図３】圧電／電歪素子の第２の変形例を示す拡大図で
ある。
ある。
【図４】圧電／電歪素子の第３の変形例を一部省略して
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図５】圧電／電歪素子の第４の変形例を一部省略して
示す斜視図である。
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１
の変形例を示す斜視図である。
の変形例を示す斜視図である。
【図７】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。
の変形例を示す斜視図である。
【図８】第２の変形例に係る圧電／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。
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９】図９Ａ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９Ｂ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。
圧波形を示す波形図であり、図９Ｂ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１０】第２の変形例に係る圧電／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。
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１１】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。
３の変形例を示す斜視図である。
【図１２】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第
４の変形例を示す斜視図である。
４の変形例を示す斜視図である。
【図１３】第５の変形例に係る圧電／電歪デバイスを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１４】第６の変形例に係る圧電／電歪デバイスを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１５】第７の変形例に係る圧電／電歪デバイスを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１６】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る。
グリーンシートの積層過程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
ン積層体とした状態を示す説明図である。
ン積層体と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。
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１９】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。
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２０】図２０Ａ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２０Ｂ
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。
応力が発生している状態を示す説明図であり、図２０Ｂ
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２１】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る。
グリーンシートの積層過程を示す説明図である。
【図２２】第２の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体とした状態を示す説明図である。
ン積層体とした状態を示す説明図である。
【図２３】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。
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２４】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。
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２５】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る。
グリーンシートの積層過程を示す説明図である。
【図２６】第３の製造方法において、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。
ン積層体とした状態を示す説明図である。
【図２７】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。
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。
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】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る。
グリーンシートの積層過程を示す説明図である。
【図３０】第４の製造方法において、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。
ン積層体とした状態を示す説明図である。
【図３１】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。
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３２】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。
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３３】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る。
グリーンシートの積層過程を示す説明図である。
【図３４】第５の製造方法において、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。
ン積層体とした状態を示す説明図である。
【図３５】第５の製造方法において、セラミックグリー
ン積層体を焼成してセラミック積層体とした状態を示す
説明図である。
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
説明図である。
【図３６】第５の製造方法において、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。
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３７】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。
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３８】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。
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３９】第６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る。
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る。
【図４０】第６の製造方法において、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。
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４１】従来例に係る圧電／電歪デバイスを示す構成
図である。
図である。
１０、１０ａ〜１０ｈ…圧電／電歪デバイス １２ａ、１２ｂ…薄板部 １４…固定部 １８ａ、１８ｂ…圧電／電歪素子 １９ａ、１９ｂ
…アクチュエータ部 ２０ａ、２０ｂ…可動部 ２２…圧電／電
歪層 ２４、２６…一対の電極 ３６…空隙 ３７、３７Ａ〜３７Ｃ…スペーサ部材 ３８…接着剤 ５０Ａ〜５０Ｉ、５２Ａ、５２Ｂ、１０２Ａ〜１０２
Ｇ、１０８Ａ〜１０８Ｇ、１１４Ａ〜１１４Ｇ…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 １０６…張出し
部 １１２…桟部 １５２Ａ、１５
２Ｂ…金属板 １６２…ハイブリッド積層体
…アクチュエータ部 ２０ａ、２０ｂ…可動部 ２２…圧電／電
歪層 ２４、２６…一対の電極 ３６…空隙 ３７、３７Ａ〜３７Ｃ…スペーサ部材 ３８…接着剤 ５０Ａ〜５０Ｉ、５２Ａ、５２Ｂ、１０２Ａ〜１０２
Ｇ、１０８Ａ〜１０８Ｇ、１１４Ａ〜１１４Ｇ…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 １０６…張出し
部 １１２…桟部 １５２Ａ、１５
２Ｂ…金属板 １６２…ハイブリッド積層体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｂ Ｈ０２Ｎ 2/00 １０１Ｃ 41/22 Ｚ (31)優先権主張番号 特願平11−326195 (32)優先日 平成11年11月16日(1999．11．16) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (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 Ｆターム(参考） 5D107 AA02 AA05 AA13 CC03 CC05 DD11
Claims (17)
- 【請求項１】相対向する一対の薄板部と、これら薄板部
を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部の先端部分に可動部を有し、 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
る端面を有し、 前記端面間の距離が前記可動部の長さ以上であることを
特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項６】請求項１〜５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同じ部材あるいは異なる複数
の部材が介在され、 前記部材における前記端面と対向する面の面積が前記端
面の面積とほぼ同じであることを特徴とする圧電／電歪
デバイス。 - 【請求項７】請求項６記載の圧電／電歪デバイスにおい
て、 前記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材が有機樹
脂であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項８】請求項６又は７記載の圧電／電歪デバイス
において、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記複
数の部材の内壁と前記固定部の内壁とにより形成された
孔部内に、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。 - 【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、 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。 - 【請求項１０】請求項１〜９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。 - 【請求項１１】請求項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。 - 【請求項１２】相対向する一対の薄板部と、これら薄板
部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部の先端部分に可動部を有し、 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
を有し、かつ、前記端面間の距離が前記可動部の長さ以
上とされた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。 - 【請求項１３】相対向する一対の薄板部と、これら薄板
部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部の先端部分に可動部を有し、 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た圧電／電歪デバイス
の製造方法であって、 少なくとも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し、かつ、前記端面間の距離
が前記可動部の長さ以上とされた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。 - 【請求項１４】請求項１３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
めの窓部を有する複数の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し、かつ、前記端面間の距離
が前記可動部の長さ以上とされた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。 - 【請求項１５】請求項１３又は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複
数の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し、かつ、前記
端面間の距離が前記可動部の長さ以上とされた前記可動
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。 - 【請求項１６】請求項１２〜１５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、前記可動部又は固定部
の構成部材と異なる複数の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。 - 【請求項１７】請求項１６記載の圧電／電歪デバイスの
製造方法において、 前記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材として有
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。
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| JP2000169584A JP4058223B2 (ja) | 1999-10-01 | 2000-06-06 | 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 |
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| DE2000636993 DE60036993T2 (de) | 1999-10-01 | 2000-09-29 | Piezoelektrisches/elektrostriktives Bauelement und dessen Herstellungsverfahren |
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| US10/959,420 US7321180B2 (en) | 1999-10-01 | 2004-10-06 | Piezoelectric/electrostrictive device |
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