JP2002026411A - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デバイスの長寿命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１０Ａにおい
て、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂを金属製とする。

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５３に示すように、圧電／電歪材料からなる板状体
４００に孔部４０２を設けることにより、固定部４０４
と可動部４０６とこれらを支持する梁部４０８とを一体
に形成し、更に、梁部４０８に電極層４１０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４１０に電圧を印加すると、逆圧電効果や電歪効果に
より、梁部４０８が固定部４０４と可動部４０６とを結
ぶ方向に伸縮するため、可動部４０６を板状体４００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４００の面内方向）の変位をそのまま
可動部４０６に伝達していたため、可動部４０６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４０２
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】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、デバイスの長寿命化、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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属製の薄板
部上に接着剤を介して積層型圧電／電歪素子が固着され
たアクチュエータ部を少なくとも有し、前記積層型圧電
／電歪素子は、圧電／電歪層と電極膜からなるアクチュ
エータ膜が少なくとも３層以上の多層体で構成されてい
ることを特徴とする。

【００１１】これにより、積層型圧電／電歪素子の平面
上の面積を広げなくても薄板部を大きく変位させること
ができ、しかも、薄板部が金属製であるため、強度や靱
性に優れ、急激な変位動作にも対応できる。

【００１２】つまり、本発明においては、使用環境の変
動や過酷な使用状態においても十分に対応でき、耐衝撃
性に優れ、圧電／電歪デバイスの長寿命化、圧電／電歪
デバイスのハンドリング性の向上を図ることができ、し
かも、相対的に低電圧で薄板部を大きく変位させること
ができると共に、薄板部の剛性が高く、またアクチュエ
ータ膜の膜厚が厚く、剛性が高いため、薄板部の変位動
作の高速化（高共振周波数化）を達成させることができ
る。

【００１３】そして、前記圧電／電歪素子を構成する多
層体の中の複数の電極膜が互い違いの端面をもつように
積層され、１層おきに同一電圧が印加されるように接続
されていることが好ましい。また、前記アクチュエータ
膜は１０層以下の多層体で構成されていることが好まし
く、前記アクチュエータ膜は、印刷多層法で形成されて
いることが好ましい。更に、１層おきの前記電極膜の垂
直投影面における面方向の位置ずれが５０μｍ以下であ
ることが好ましく、前記接着剤の厚みは１５μｍ以下で
あることが好ましい。

【００１４】本発明は、前記圧電／電歪素子における前
記薄板部との対向面に下地層を形成するようにしてもよ
い。また、前記薄板部のうち、少なくとも前記圧電／電
歪素子が形成される部分に１以上の孔又は穴を形成する
ようにしてもよい。この場合、孔や穴内に接着剤が入り
込むことから、接着面積が実質的に大きくなると共に、
接着剤の厚みを薄くすることが可能となる。更に、前記
薄板部の表面のうち、少なくとも前記圧電／電歪素子が
形成される部分を粗面としてもよい。この場合、接着面
積が実質的に大きくなるため、接着を強固にすることが
できる。

【００１５】また、本発明は、相対向する一対の金属製
の薄板部と、これら薄板部を支持する固定部とからな
り、少なくとも一方の薄板部上に接着剤を介して積層型
圧電／電歪素子が固定されたアクチュエータ部を具備
し、前記積層型圧電／電歪素子は、複数の圧電／電歪層
と電極膜からなり、各圧電／電歪層の上下面に接する電
極膜が互い違いに反対の端面に導出され、当該互い違い
の反対の端面に導出された各電極膜を電気的に接続する
端面電極が、最外層の前記圧電／電歪層の表面に設けら
れ、かつ、所定距離だけ離れて配置された端子部にそれ
ぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。これに
より、積層化された圧電／電歪素子に対する駆動信号の
供給並びに検知信号の取出しを容易に行うことができ、
薄板部への積層型圧電／電歪素子の形成を実現すること
ができる。

【００１６】そして、この発明において、前記積層型圧
電／電歪素子を、ほぼ直方体形状を呈するようにしても
よい。この場合、前記端子部間の所定距離は５０μｍ以
上であることが好ましい。また、少なくとも一方の前記
端子部と一方の前記端面電極とを、これら端子部や端面
電極より薄い膜厚の電極膜で電気的に接続するようにし
てもよい。

【００１７】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
り、前記一対の薄板部の開放端の間に前記固定部と実質
的に同程度の大きさの物体が介在する場合の構造体の最
小共振周波数が２０ｋＨｚ以上であって、前記物体と前
記固定部との相対変位量が、前記共振周波数の１／４以
下の周波数で実体的な印加電圧３０Ｖで０．５μｍ以上
であることを特徴とする。

【００１８】これにより、一対の薄板部を大きく変位さ
せることができると共に、圧電／電歪デバイス、特に、
一対の薄板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。

【００１９】少なくとも前記薄板部及び固定部は、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。

【００２０】前記圧電／電歪素子と前記薄板部との間に
接着剤を介在させた場合は、前記接着剤の厚みを前記圧
電／電歪素子の厚みの１０％以下の厚みとすることが好
ましい。また、前記一対の薄板部のうち、一方の薄板部
に前記１以上の圧電／電歪素子を配設した場合は、前記
一方の薄板部の厚みを、他方の薄板部の厚みよりも厚く
することが好ましい。

【００２１】そして、前記一対の薄板部における開放端
の間に物体が介在する場合に、前記一対の薄板部におけ
る前記物体との境界部分と前記固定部との境界部分との
間の距離が０．４ｍｍ以上、２ｍｍ以下であって、前記
一対の薄板部の各厚みが１０μｍ以上、１００μｍ以下
であることが好ましい。

【００２２】前記圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と電
極膜からなるアクチュエータ膜が少なくとも３層以上の
多層体で構成されていることが好ましい。この場合、前
記アクチュエータ膜は１０層以下の多層体で構成されて
いることが好ましい。また、前記圧電／電歪層の厚みが
５μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましく、前記
電極膜の厚みは０．５μｍ以上、２０μｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００２３】また、前記圧電／電歪素子を構成する多層
体の中の複数の電極膜が互い違いに積層され、１層おき
に同一電圧が印加されるように接続されていることが好
ましい。

【００２４】特に、薄板部を金属製とした場合は、前記
圧電／電歪素子は、該圧電／電歪素子を構成する多層体
のうち、１層目の圧電／電歪層のみ、あるいは１層目の
電極膜と１層目の圧電／電歪層が前記薄板部に接触する
ように形成すれば、異なる電極間の短絡現象を防止する
ことができる。

【００２５】また、前記電極膜の端部のうち、一方を、
平面的に少なくとも前記固定部を含まない位置に形成す
るようにしてもよいし、前記圧電／電歪素子を構成する
多層体の一端を、平面的に少なくとも前記固定部を含ま
ない位置に形成するようにしてもよい。

【００２６】また、前記一対の薄板部における開放端の
間に物体が介在する場合に、前記一対の薄板部における
前記物体との境界部分と前記固定部との境界部分との間
の最短距離をＬａとし、前記物体又は前記固定部のう
ち、前記圧電／電歪素子を構成する多層体が形成されて
いない一方と前記薄板部との境界部分から前記電極膜の
端部までの距離のうち、最も短い距離をＬｂとしたと
き、（１−Ｌｂ／Ｌａ）が０．４以上であることが好ま
しく、更に好ましくは、（１−Ｌｂ／Ｌａ）が０．５〜
０．８である。

【００２７】前記薄板部を金属とする場合は、前記薄板
部を冷間圧延加工された金属板にて構成することが好ま
しい。

【００２８】また、前記圧電／電歪素子を構成する前記
多層体と前記薄板部との間に厚みが０．１μｍ以上、３
０μｍ以下の接着剤を介在させるようにしてもよい。こ
の場合、前記接着剤は有機樹脂であってもよいし、ガラ
ス、ロウ材又は半田であってもよい。

【００２９】更に、前記多層体における前記薄板部との
対向面に下地層を形成するようにしてもよい。また、前
記薄板部のうち、少なくとも前記多層体が形成される部
分に１以上の孔又は穴を形成するようにしてもよい。こ
の場合、孔や穴内に接着剤が入り込むことから、接着面
積が実質的に大きくなると共に、接着剤の厚みを薄くす
ることが可能となる。前記薄板部の表面のうち、少なく
とも前記多層体が形成される部分を粗面としてもよい。
この場合、接着面積が実質的に大きくなるため、接着を
強固にすることができる。更に、前記薄板部と少なくと
も前記固定部との間に厚みが０．１μｍ以上、３０μｍ
以下の接着剤を介在されることが好ましい。この場合、
前記接着剤は有機樹脂でもよいし、ガラス、ロウ材又は
半田であってもよい。

【００３０】また、前記薄板部と少なくとも前記固定部
との対向部分からはみ出た前記接着剤のはみ出し形状に
曲率を持たせることが好ましい。この場合、固定部の内
壁や各薄板部の内壁も接着面として利用されることか
ら、接着面積が大きくなり、接着強度を大きくすること
ができる。また、固定部の内壁と各薄板部の内壁との接
合部分（角部）への応力集中を効果的に分散させること
ができる。

【００３１】前記一対の薄板部における開放端の間に物
体が介在する場合に、少なくとも前記固定部の前記物体
に対向する角部を面取りすることが好ましい。この場
合、面取りの角度や曲率半径を適宜調整することによ
り、接着剤のはみ出し量を安定化することができ、接着
強度の局部的なばらつきを抑制することができ、歩留ま
りの向上を図ることができる。前記薄板部が金属板を打
抜き加工することによって作製されている場合に、ハン
ドリング性や各部材の接着方向を考慮して、前記打抜き
加工によるばりを外方に向けることが好ましい。

【００３２】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、少なくとも後に薄板部を形成する複数の
薄板と、前記圧電／電歪素子と、支持基板を準備する工
程と、少なくとも１つの前記薄板に第１の接着剤を介し
て圧電／電歪素子を固着する工程と、前記支持基板に第
２の接着剤を介して前記複数の薄板を固着して、該複数
の薄板が相対向されたデバイス原盤を作製する工程と、
前記デバイス原盤を複数個に分離して個々の前記圧電／
電歪デバイスを作製する分離工程とを有することを特徴
とする。

【００３３】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、少なくとも後に薄板部を形成する複数の
薄板と、前記圧電／電歪素子と、支持基板を準備する工
程と、前記支持基板に第２の接着剤を介して前記複数の
薄板を固着する工程と、少なくとも１つの前記薄板に第
１の接着剤を介して圧電／電歪素子を固着して該複数の
薄板が相対向されたデバイス原盤を作製する工程と、前
記デバイス原盤を複数個に分離して個々の前記圧電／電
歪デバイスを作製する分離工程とを有することを特徴と
する。

【００３４】これらの製造方法によって、一対の薄板部
を大きく変位させることができると共に、デバイス、特
に、一対の薄板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る圧電／電歪デバイスを容
易に製造することができる。

【００３５】そして、作製される圧電／電歪デバイスの
前記一対の薄板部における開放端の間に物体が介在する
場合に、上述の製造方法においては、前記支持基板を、
少なくとも後に前記物体となる部分と後に前記固定部と
なる部分を有する矩形の環状構造体としてもよい。

【００３６】あるいは、作製される圧電／電歪デバイス
の前記一対の薄板部における開放端の間に物体が介在し
ない場合に、上述の製造方法においては、前記支持基板
を、前記開放端を支持する部分（少なくとも後に前記物
体が介在する部分の厚みを実質的に規定する部分）と後
に前記固定部となる部分を有する矩形の環状構造体とし
てもよい。

【００３７】また、前記第１の接着剤及び／又は第２の
接着剤は有機樹脂であってもよいし、ガラス、ロウ材又
は半田であってもよい。一方、前記薄板及び／又は支持
基板は金属製であってもよい。

【００３８】また、前記デバイス原盤を分離する処理と
して、前記デバイス原盤に対して所定の切断線に沿って
切断する処理を含む場合に、前記切断方向が前記一対の
薄板部の変位方向とほぼ同じであることが好ましい。

【００３９】更に、本発明に係る製造方法においては、
前記薄板に前記第１の接着剤を介して前記圧電／電歪素
子を固着する前に、前記圧電／電歪素子における前記薄
板との対向面に下地層を形成する工程を含むようにして
もよいし、前記薄板のうち、少なくとも前記圧電／電歪
素子が固着される部分に１以上の孔又は穴を形成する工
程を含むようにしてもよい。

【００４０】また、前記薄板の表面のうち、少なくとも
前記圧電／電歪素子が固着される部分を粗くする工程を
含むようにしてもよいし、前記薄板と前記支持基板との
対向部分からはみ出た前記第２の接着剤のはみ出し形状
に曲率を形成する工程を含むようにしてもよい。

【００４１】また、前記デバイス原盤のうち、前記支持
基板の互いに対向する角部を面取りする工程を含むよう
にしてもよい。また、金属板に対して打抜き加工をする
ことによって前記薄板を作製する工程を含む場合におい
て、前記薄板を前記支持基板と組み合わせて前記デバイ
ス原盤を作製する際に、前記薄板に発生している前記打
抜き加工によるばりを外方に向けて前記デバイス原盤を
作製するようにしてもよい。

【００４２】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。

【００４３】

【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５２
を参照しながら説明する。

【００４４】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。

【００４５】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイ
ス１０Ａ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１
２が設けられた基体１４を有する。

【００４６】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。

【００４７】なお、前記基体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。また、基体１
４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、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
きる。

【００４８】この第１の実施の形態については、基体１
４のうち、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂが金属製であ
って、他の可動部２０及び固定部２２がセラミック製と
されたハイブリッド構造となっている。具体的には、金
属製の薄板部１６ａ及び１６ｂがセラミック製の可動部
２０と固定部２２の各側面に接着剤２００を介して固着
されている。もちろん、薄板部１６ａ及び１６ｂ、可動
部２０及び固定部２２を全て金属製にしてもよい。

【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。第１の
実施の形態では、薄板部１６ａ及び１６ｂ上にそれぞれ
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが接着剤２０２を介し
て固着されて構成されている。

【００５０】また、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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２４
ａ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、上述の第１の実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａ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１２に示すよ
うに、可動部２０の中心軸ｎから各端面３６ａ及び３６
ｂまでの距離Ｄａ及びＤｂ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９に示す第７の変形例に
係る圧電／電歪デバイス１０Ａｇや、図１２に示すよう
に、これら端面３６ａ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】ところで、第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａにおいて、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２２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１０Ａ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１０Ａ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１０Ａａ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
１０Ａｂ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１０Ａｂにおいては、可動部２
０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１０Ａｃ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
１６ｂ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１０Ａｄ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、これら一方の電極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１０Ａｅ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、これら一方の電極
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
２８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３２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１０Ａｅ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の先端部が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１０Ａｆ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２
２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２４ｂ
２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１０Ａｇ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
１６ａ及び１６ｂの側面）と２層目の上面に位置するよ
うに櫛歯状に形成され、他方の電極３０が１層目の上面
に位置するように形成された多段構成の圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂとしてもよい。この例では、可動部２
０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１０Ａ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、この第１の実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａ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１６ａ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。また、センサ（例えば加速度センサ）と
して使用する場合においても、多段構造とすることによ
り、静電容量が増加し、発生電荷が増加するため、セン
サが発生する電気信号のレベルが大きくなり、センサの
後段に接続される信号処理回路での処理が容易になると
いう利点がある。

【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
造の場合は、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に示す圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂも第１の実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａ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、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａの長軸（固定部２２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で示すように、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１０Ａ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２４
ａ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、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１３Ａ及び図１３Ｂ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１３
Ａ及び図１３Ｂにおける一点鎖線で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２４ｂ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
Ａｆ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Ｗｂ参照）が印加される。

【００７７】このように、第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａにおいては、圧電／電歪素子２４
ａ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２
０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１０Ａ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、この第１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３６ｂの間を空隙３８にしたり、前記互いに対向する
端面３６ａ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、所定の正弦波電圧を印加した際に可動部
２０の変位振幅が最大となる周波数を示す。

【００８０】また、第１の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａにおいては、一対の薄板部１６ａ及び１
６ｂが金属製であって、他の可動部２０及び固定部２２
がセラミック製とされたハイブリッド構造となってお
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、この第１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２
０Ａと、他方の端面３６ｂを含む可動部２０の別の一部
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１０Ａ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
１０Ａ１）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１０Ａ２）
を固着した場合を示す。

【００８４】一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ１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１０
Ａ１の可動部２０には、他方の圧電／電歪デバイス１０
Ａ２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１０Ａ１及び１０
Ａ２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１０Ａ２における可動部２０の互
いに対向する端面３６ａ及び３６ｂ間には可動部２０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
Ａ１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１０Ａ２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１０Ａ２は一方の圧電／電歪デバ
イス１０Ａ１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１０Ａ２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、この第２の変形例
に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｂ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、
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
の第１の実施の形態では、前記実質的駆動部分１８を可
動部２０にかけないように形成しているため、可動部２
０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。

【００８８】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。

【００８９】次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａの好ましい構成例について説明する。

【００９０】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。

【００９１】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
〜１５とされ、更に好ましくは１〜１０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。

【００９２】一方、薄板部１６ａ及び１６ｂ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０．５〜１
０とされ、更に好ましくは０．５〜５とすることが望ま
しい。

【００９３】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。

【００９４】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２以上、好ましくは５以上とする
ことが望ましい。

【００９５】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１０Ａ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。

【００９６】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〜１６００μｍ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１０μｍ〜８０μｍである。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】また、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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形状）ではなく、可動部
２０と固定部２２が概ね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１０ＡのＹ軸方向の剛性を選択的に高くする
ことができる。

【０１００】即ち、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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。

【０１０１】次に、この第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。

【０１０２】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１０Ａ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
１０Ａ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。

【０１０３】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、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
ン等に固定部２２を支持固定することにより、圧電／電
歪デバイス１０Ａ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やその他
の部材が配置される場合もある。

【０１０４】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
等のほか、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、黄銅、白銅、青銅等が挙
げられる。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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１０Ａの強度、製造の煩雑さの
低減を図る上で有利である。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】一方、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、金属が好まし
く採用される。この場合、前述のとおり、可撓性を有
し、屈曲変形が可能な金属材料、具体的には、ヤング率
１００ＧＰａ以上の金属材料であればよい。

【０１１１】好ましくは、鉄系材料としては、ＳＵＳ３
０１、ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等
のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、４３
４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵ
Ｓ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６
３１、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系等のス
テンレス鋼、マルエージングステンレス鋼、各種バネ鋼
鋼材で構成することが望ましい。また、非鉄系材料とし
ては、チタン−ニッケル合金をはじめとする超弾性チタ
ン合金、黄銅、白銅、アルミニウム、タングステン、モ
リブデン、ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケ
ル鉄合金、チタン等で構成することが望ましい。

【０１１２】薄板部１６ａ及び１６ｂとして、可動部２
０や固定部２２と同様に、セラミックスを用いる場合は
ジルコニアが好適である。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２６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。

【０１１３】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、薄板部１６ａ及び１６ｂ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１０Ａに適している。

【０１１４】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。
この場合、電極２８及び３０を構成する膜（電極膜）の
位置ずれ、即ち、１層おきの例えば電極２８の垂直投影
面における面方向の位置ずれが５０μｍ以下となってい
る。これは電極３０も同様である。

【０１１５】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１０Ａ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１０Ａの内面側、即ち、孔
部１２の内壁面に形成してもよく、圧電／電歪デバイス
１０Ａの外面側、内面側の双方に形成してもよい。

【０１１６】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
Ａ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１０ｋ
Ｖ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。

【０１１７】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。

【０１１８】特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を
有し、薄板部１６ａ及び１６ｂをセラミックスとし、圧
電／電歪層２６を一体焼成する場合には、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。

【０１１９】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
化物あるいは最終的に酸化物となる少なくとも１つの成
分を含む化合物等を単独で、もしくは混合したセラミッ
クスを用いてもよい。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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と同じ材料あるいは違う材料のセラミックスを分散
させたサーメット材料を用いてもよい。

【０１２３】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上に形成される最外層に位置する場合
の他方の電極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。

【０１２４】前記積層型圧電／電歪素子２４が薄板部１
６ａ及び１６ｂに対して接着剤２０２で貼り合わされる
場合は、圧電／電歪層２６と電極２８及び３０（電極
膜）とは多層に積層されて一体にされた後、一括に焼成
されることが好ましく、その際の電極２８及び３０は白
金、パラジウム、それらの合金等の高融点金属を使用す
る。また、電極２８及び３０は、高融点金属と圧電／電
歪材料、あるいは他のセラミックスとの混合物であるサ
ーメットとすることが好ましい。

【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、第１の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａのいくつかの製造方法を図１６Ａ〜図２
３を参照しながら説明する。

【０１２７】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイ
ス１０Ａは、薄板部１６ａ及び１６ｂを金属製とし、可
動部２０及び固定部２２の構成材料をセラミックスとし
ている。従って、圧電／電歪デバイス１０Ａの構成要素
として、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂを除く、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】そして、可動部２０及び固定部２２の側面
に対する薄板部１６ａ及び１６ｂの固着は接着剤２００
による固着が好ましく、薄板部１６ａ及び１６ｂ上への
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの固着は接着剤２０２
による固着が好ましい。

【０１２９】圧電／電歪デバイス１０Ａの可動部２０や
固定部２２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。

【０１３０】この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ａでは、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２
２との境界部分並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと可動部
２０との境界部分は、変位発現の支点となるため、これ
ら境界部分の信頼性は圧電／電歪デバイス１０Ａの特性
を左右する重要なポイントである。

【０１３１】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。

【０１３２】以下、具体的に第１の実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａ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１５８（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１５８を焼成して一体化した
ものをセラミック積層体１６０（例えば図１７Ａ参照）
と定義し、セラミック積層体１６０と金属板を貼り合わ
せたものをハイブリッド積層体１６２（図１８参照）と
定義し、このハイブリッド積層体１６２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基体１４Ｄ（図１９参
照）と定義する。

【０１３３】また、この第１の製造方法においては、最
終的にハイブリッド積層体１６２をチップ単位に切断し
て、圧電／電歪デバイス１０Ａ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
１０Ａの１個取りを主体にして説明する。

【０１３４】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。

【０１３５】次に、金型を用いた打抜き加工やレーザ加
工等の方法により、セラミックグリーンシートを図１６
Ａ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、具体的には、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〜５
０Ｄ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。

【０１３６】その後、図１６Ｂ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１７Ａ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。

【０１３７】次に、図１７Ｂ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２０２で接着する。

【０１３８】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にエポキシ系の接着剤２０
０で接着し、ハイブリッド積層体１６２（図１８参照）
とする。

【０１３９】次に、図１８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１９に示すように、
基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１６ａ及
び１６ｂ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１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａを得る。

【０１４０】一方、第２の製造方法は、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とを用意す
る。

【０１４１】その後、図２０Ｂ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２
１Ａ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。

【０１４２】次に、図２１Ｂ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
エポキシ系の接着剤２００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２１Ａ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。

【０１４３】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。

【０１４４】次に、図２１Ｂ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
２４ｂをエポキシ系の接着剤２０２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、印刷多層法により形成すること
ができる。

【０１４５】次に、図２２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２３に示すように、
基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１６ａ及
び１６ｂ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１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａを得る。

【０１４６】また、基体部をすべて金属とする場合に
は、例えば図１７Ａ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、バルク状部材
を研削加工、ワイヤ放電加工、金型打抜き加工、ケミカ
ルエッチングの方法で形成したり、薄板状の金属を積層
し、クラッディング法により形成すればよい。

【０１４７】次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｂについて図２４〜図５２を参照しながら
説明する。

【０１４８】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂは、図２４に示すように、相対向する一対
の薄板部１６ａ及び１６ｂと、これら薄板部１６ａ及び
１６ｂを支持する固定部２２とを具備し、前記一対の薄
板部１６ａ及び１６ｂのうち、一方の薄板部１６ａに積
層型圧電／電歪素子２４が配設されて構成されている。
なお、積層型圧電／電歪素子２４は構造が複雑であるた
め、図２４及び図２５において、簡略化して示し、図２
６〜図２９において、その詳細な拡大図を示してある。

【０１４９】一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの各後端部
の間には、固定部２２が例えば接着剤２００によって固
着され、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの各先端部は開
放端となっている。

【０１５０】一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける各
先端部の間には、例えば図２５に示すように、上述の可
動部２０、あるいは種々の部材や部品が例えば接着剤２
００を介して固着される。図２５の例では、一対の薄板
部１６ａ及び１６ｂにおける各先端部の間に、固定部２
２と同一の部材で構成された可動部２０を接着剤２００
を介して固着した例を示す。

【０１５１】一対の薄板部１６ａ及び１６ｂは、それぞ
れ金属にて構成され、固定部２２や可動部２０について
は、セラミックスもしくは金属を用いて構成される。特
に、図２４や図２５の例では、一対の薄板部１６ａ及び
１６ｂのうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される
一方の薄板部１６ａの厚みが他方の薄板部１６ｂの厚み
よりも大とされている。

【０１５２】また、積層型圧電／電歪素子２４は、薄板
部１６ａに対して有機樹脂、ガラス、ロウ付け、半田付
け、共晶接合等の接着剤２０２で貼り付けられる。即
ち、金属製の薄板部１６ａに前記積層型圧電／電歪素子
２４が接着剤２０２を介して固着されることによって、
圧電／電歪デバイス１０Ｂの駆動源であるアクチュエー
タ部２０４が構成されることになる。

【０１５３】そして、この圧電／電歪デバイス１０Ｂ
は、アクチュエータ部２０４の駆動によって薄板部１６
ａ（図２５の例では１６ａ及び１６ｂ）における先端部
（可動部２０が取り付けられた部分）が変位する。ある
いは薄板部１６ａにおける先端部の変位がアクチュエー
タ部（センサとして使用する場合はドランスデューサ
部）２０４を通じて電気的に検出されることになる。こ
の場合、センサとして利用されることになる。

【０１５４】積層型圧電／電歪素子２４は、例えば図２
６に示すように、圧電／電歪層２６並びに一対の電極２
８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、これら一方
の電極２８と他方の電極３０が圧電／電歪層２６を間に
挟んで重なる部分が多段構成とされている。

【０１５５】図２６では、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、これら一方の電極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
分が多段構成とされている。

【０１５６】詳しくは、前記積層型圧電／電歪素子２４
は、ほぼ直方体形状を呈し、複数の圧電／電歪層２６と
電極膜２８及び３０から構成されている。そして、各圧
電／電歪層２６の上下面に接する電極膜２８及び３０が
互い違いに反対の端面２０８及び２０９にそれぞれ導出
され、当該互い違いの反対の端面２０８及び２０９に導
出された各電極膜２８及び３０を電気的に接続する端面
電極２８ｃ及び３０ｃが、最外層の圧電／電歪層２６の
表面に設けられ、かつ、所定距離Ｄｋだけ離れて配置さ
れた端子部２８ｂ及び３０ｂに電気的に接続されてい
る。

【０１５７】前記端子部２８ｂ及び３０ｂ間の所定距離
Ｄｋは、２０μｍ以上であることが好ましい。また、圧
電／電歪層２６の上下面に接する電極膜２８及び３０の
材質と端面電極２８ｃ及び３０ｃの材質を異ならせるよ
うにしてもよい。また、少なくとも一方の端子部（図２
６の例では、端子部２８ｂ）と該端子部２８ｂと対応す
る端面電極２８ｃとを、これら端子部２８ｂや端面電極
２８ｃより薄い薄膜の電極膜（外表面電極）２８ｄで電
気的に接続するようにしてもよい。

【０１５８】また、圧電／電歪層２６の焼成後に形成さ
れる表面の電極膜２８ｄ、端面電極２８ｃ及び３０ｃ、
端子部２８ｂ及び３０ｂは、圧電／電歪層２６の焼成前
に形成される、あるいは同時に焼成される電極膜２８及
び３０よりも薄く、また、耐熱性の低いものとしてもよ
い。

【０１５９】この図２６では、圧電／電歪層２６を５層
構造とし、一方の電極２８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３０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いる。

【０１６０】また、図２８では、圧電／電歪層２６を同
じく５層構造とし、一方の電極２８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３０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した例を示
している。

【０１６１】これらの構成の場合、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、端子の数の増加を抑制することができるため、
積層型圧電／電歪素子２４を用いたことによるサイズの
大型化を抑えることができる。

【０１６２】このように積層型圧電／電歪素子２４を用
いることにより、アクチュエータ部２０４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１０Ｂ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。

【０１６３】なお、段数を多くすれば、アクチュエータ
部２０４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、この第２の
実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂでは、積層
型圧電／電歪素子２４を用いることによって、アクチュ
エータ部２０４の駆動力を上げても、基本的に薄板部１
６ａ及び１６ｂの幅（Ｙ軸方向の距離）ｂ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。

【０１６４】ここで、薄板部１６ａに対する積層型圧電
／電歪素子２４の形成位置に関しては、前記積層型圧電
／電歪素子２４を構成する多層体の先端面２０８が、平
面的に少なくとも固定部２２を含まない位置（図２５の
例では、可動部２０と固定部２２との間に形成される孔
に含まれる位置）で、前記積層型圧電／電歪素子２４を
構成する多層体の後端面２０９が、平面的に少なくとも
固定部２２を含む位置であって、電極２８の端部２８ａ
は平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であって、
電極３０の端部３０ａは平面的に固定部２２を含まない
位置（図２５の例では、同じく可動部２０と固定部２２
との間に形成される孔に含まれる位置）に形成されるこ
とが好ましい。

【０１６５】なお、一対の電極２８及び３０への電圧の
印加は、５層目の圧電／電歪層２６上に形成された各電
極２８及び３０の端部（端子部２８ｂ及び３０ｂ）を通
じて行われるようになっている。各端子部２８ｂ及び３
０ｂは電気的に絶縁できる程度に離間して形成されてい
る。

【０１６６】端子部２８ｂ及び３０ｂの所定間隔Ｄｋ
は、２０μｍ以上が好ましく、更に、端子部２８ｂ及び
３０ｂの厚みが１μｍ〜３０μｍの場合は、５０μｍ以
上が好ましい。また、端子部２８ｂ及び３０ｂは、内部
電極２８及び３０と同じ材質であっても異なる材質であ
っても構わない。例えば、圧電／電歪層２６と同時焼成
する場合は、同じ材質とし、別焼成では異なる材質とす
ればよい。

【０１６７】端面電極２８ｃ及び３０ｃは、内部電極２
８及び３０並びに圧電／電歪層２６の焼成後、これらの
端面を研削、研磨等して内部電極と端面電極とを電気的
に接続することが好ましい。端面電極２８ｃ及び３０ｃ
の材質も内部電極２８及び３０と同じであってもよい
し、異なっていてもよい。例えば、内部電極２８及び３
０には白金ペースト、外表面電極２８ｄには金レジネー
ト、端面電極２８ｃ及び３０ｃ並びに端子部２８ｂ及び
３０ｂには金ペーストを利用することが好ましいが、上
述した第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０
Ａとほぼ同じ構成をとることもできる。

【０１６８】この場合、圧電／電歪デバイス１０Ｂの固
定を、端子部２８ｂ及び３０ｂ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１０Ｂの固定と、回路と端子部
２８ｂ及び３０ｂ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、フレキシブルフラットケーブル、ワイヤ
ボンディング等によって端子部２８ｂ及び３０ｂと回路
との電気的接続が行われる。

【０１６９】このように、第２の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ｂにおいては、アクチュエータ部２
０４を、金属製の薄板部１６ａ上に接着剤２０２を介し
て積層型圧電／電歪素子２４を固着させて構成するよう
にしているため、積層型圧電／電歪素子２４の平面上の
面積を広げなくても薄板部１６ａ（及び１６ｂ）を大き
く変位させることができ、しかも、薄板部１６ａ（及び
１６ｂ）が金属製であるため、強度や靱性に優れ、急激
な変位動作にも対応できる。

【０１７０】つまり、この第２の実施の形態では、使用
環境の変動や過酷な使用状態においても十分に対応で
き、耐衝撃性に優れ、圧電／電歪デバイス１０Ｂの長寿
命化、ハンドリング性の向上を図ることができ、しか
も、相対的に低電圧で薄板部１６ａ（及び１６ｂ）を大
きく変位させることができると共に、薄板部１６ａ（及
び１６ｂ）の剛性が高く、またアクチュエータ部２０４
の膜厚が厚く、剛性が高いため、薄板部１６ａ（及び１
６ｂ）の変位動作の高速化（高共振周波数化）を達成さ
せることができる。

【０１７１】通常、薄板部１６ａと、歪み変形する積層
型圧電／電歪素子２４とを組み合わせたアクチュエータ
部２０４において、これを高速に駆動するにはアクチュ
エータ部２０４の剛性を高めることが必要であり、大き
な変位を得るにはアクチュエータ部２０４の剛性を低め
ることが必要である。

【０１７２】しかし、この第２の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ｂにおいては、アクチュエータ部２
０４を構成する薄板部１６ａ及び１６ｂを対向させて一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂとし、この一対の薄板部１
６ａ及び１６ｂの各後端部の間に固定部２２を接着剤２
００により固着し、積層型圧電／電歪素子２４を多段構
造とし、当該積層型圧電／電歪素子２４の位置及び構成
部材の材質、大きさを適宜選択して、圧電／電歪デバイ
ス１０Ｂを構成するようにしたので、上述のような相反
する特性を両立させることが可能となり、前記一対の薄
板部１６ａ及び１６ｂの開放端の間に固定部２２と実質
的に同程度の大きさの物体が介在する場合の構造体の最
小共振周波数が２０ｋＨｚ以上であって、前記物体と固
定部２２との相対変位量が、前記共振周波数の１／４以
下の周波数で実体的な印加電圧３０Ｖで０．５μｍ以上
とすることが可能となる。

【０１７３】その結果、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ
を大きく変位させることができると共に、圧電／電歪デ
バイス１０Ｂ、特に、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの
変位動作の高速化（高共振周波数化）を達成させること
ができる。

【０１７４】また、この第２の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ｂにおいては、積層型圧電／電歪素子
２４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１０Ｂの長軸ｍ（図１４参照）に対して大きく変位さ
せることが可能となる。

【０１７５】また、この第２の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ｂにおいては、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。

【０１７６】また、図２４に示すように、一対の薄板部
１６ａ及び１６ｂの先端部を開放端としているため、こ
の圧電／電歪デバイス１０Ｂに種々の部材や部品を取り
付ける場合に、前記一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの先
端部を利用することができ、これら先端部で部材や部品
を挟み込むようにして取り付けることができる。この場
合、部材や部品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。しかも、取り付
けられる部材や部品が一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ内
に含まれる形になるため、部材や部品を取り付けた後の
圧電／電歪デバイスのＹ方向の大きさを小さくすること
ができ、小型化において有利となる。

【０１７７】もちろん、図２５に示すように、一対の薄
板部１６ａ及び１６ｂにおける各先端部の間に可動部２
０を固着した場合は、可動部２０の一主面に種々の部材
や部品が例えば接着剤を介して固着されることになる。

【０１７８】また、この第２の実施の形態においては、
前記積層型圧電／電歪素子２４を構成する多層体の先端
面２０８が平面的に少なくとも固定部２２を含まない位
置で、前記多層体の後端面２０９が、平面的に少なくと
も固定部２２を含む位置であって、電極２８の端部２８
ａは平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であっ
て、電極３０の端部３０ａは平面的に固定部２２を含ま
ない位置に形成するようにしている。

【０１７９】例えば一対の電極２８及び３０の各端部
を、可動部２０に含まれる位置に形成した場合、一対の
薄板部１６ａ及び１６ｂの変位動作が積層型圧電／電歪
素子２４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、この第２の実施の形態で
は、上述の位置関係としているため、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、一対の薄板
部１６ａ及び１６ｂの変位量を大きくすることができ
る。

【０１８０】次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｂの好ましい構成例について説明する。好
ましい構成例については、上述した第１の実施の形態に
係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同じであるため、
この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂ
に特有の好ましい構成例のみ説明する。

【０１８１】まず、この第２の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ｂにおいては、該圧電／電歪デバイス
１０Ｂの形状が従来のような板状ではなく、可動部２０
を設けた場合、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、
矩形の環状構造となっているため、圧電／電歪デバイス
１０ＢのＹ軸方向の剛性を選択的に高くすることができ
る。

【０１８２】即ち、この圧電／電歪デバイス１０Ｂ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、一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂ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。

【０１８３】薄板部１６ａ及び１６ｂは金属であること
が望ましく、固定部２２や可動部２０は異種材料であっ
てもよいが、金属であることがより好ましい。薄板部１
６ａ及び１６ｂと固定部２２、薄板部１６ａ及び１６ｂ
と可動部２０とは、有機樹脂、ロウ材、半田等で接着し
てもよいが、金属間で拡散接合あるいは溶接させた一体
構造がより好ましい。更に、冷間圧延加工された金属を
利用すると、転位が多く存在することから高強度であ
り、更に望ましい。

【０１８４】また、この第２の実施の形態では、一方の
薄板部１６ａのみに積層型圧電／電歪素子２４を形成す
るようにしたので、図３０に示すように、一対の薄板部
１６ａ及び１６ｂにそれぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂを形成したもの（変形例）と比して安価に作製す
ることができる。更に、この第２の実施の形態では、可
動部２０を固着した状態で見た場合、積層型圧電／電歪
素子２４が形成された厚みの大きい薄板部１６ａが直接
変位し、これに連動して積層型圧電／電歪素子２４が形
成されていない厚みの薄い薄板部１６ｂが変位すること
になるため、より大きく変位させることができる。

【０１８５】また、薄板部１６ａへの積層型圧電／電歪
素子２４の形成は、薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素
子２４を有機樹脂、ロウ材、半田等で接着させることに
より実現させることができるが、低温で接着させる場合
は、有機樹脂が望ましく、高温で接着させてもよい場合
は、ロウ材、半田、ガラス等が好ましい。しかし、薄板
部１６ａと積層型圧電／電歪素子２４と接着剤２０２
は、一般に熱膨張率が異なることが多いため、積層型圧
電／電歪素子２４に熱膨張率の差による応力を生じさせ
ないようにするために、接着温度は低いことが望まし
い。有機樹脂であれば、概ね１８０℃以下の温度で接着
が可能であるため、好ましく採用される。更に好ましく
は、室温硬化型の接着剤を用いることが望ましい。ま
た、薄板部１６ａ及び１６ｂと圧電／電歪素子２４との
固定が、固定部２２、可動部２０と薄板部１６ａ及び１
６ｂとの固定後あるいは同時固定の場合、固定部２２あ
るいは可動部２０が開放型の構造であれば、異種材料間
に発生する歪みを効果的に低減することができる。

【０１８６】積層型圧電／電歪素子２４に熱応力を及ぼ
さないようにするために、積層型圧電／電歪素子２４と
薄板部１６ａとの接着は、有機樹脂で行い、薄板部１６
ａ及び１６ｂと固定部２２や可動部２０の固定は別工程
にすることが好ましい。

【０１８７】また、図３１に示すように、積層型圧電／
電歪素子２４の一部が固定部２２に位置する場合におい
て、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける可動部２０
との境界部分と固定部２２との境界部分との間の最短距
離をＬａ、可動部２０と薄板部１６ａとの境界部分から
積層型圧電／電歪素子２４の一対の電極２８及び３０に
おけるいずれかの端部２８ａ又は３０ａまでの距離のう
ち、最も短い距離をＬｂとしたとき、（１−Ｌｂ／Ｌ
ａ）が０．４以上であることが好ましく、０．５〜０．
８がより好ましい。０．４以下の場合は、変位を大きく
とれない。０．５〜０．８の場合は、変位と共振周波数
の両立が達成しやすいが、この場合、一方の薄板部１６
ａにのみ積層型圧電／電歪素子２４が形成された構造の
ものがより適している。これは、積層型圧電／電歪素子
２４の一部が可動部２０に位置する場合においても同様
である。

【０１８８】積層型圧電／電歪素子２４の総厚は、４０
μｍ以上とすることが好ましい。４０μｍ未満である
と、積層型圧電／電歪素子２４を薄板部１６ａに接着す
ることが困難である。また、前記総厚は１８０μｍ以下
が望ましい。１８０μｍを超過すると、圧電／電歪デバ
イス１０Ｂの小型化が困難となる。

【０１８９】積層型圧電／電歪素子２４のうち、薄板部
１６ａと接する部分は、接着剤２０２としてロウ材や半
田等の金属を利用する場合、図２８や図２９に示すよう
に、濡れ性の関係から最下層に電極膜が存在することが
好ましい。図２８や図２９では、他方の電極３０を構成
する電極膜を配置した状態を示す。

【０１９０】また、図２６や図２８に示す積層型圧電／
電歪素子２４を薄板部１６ａにロウ材や半田等の金属層
を介して接着する場合は、図２７や図２９に示すよう
に、積層型圧電／電歪素子２４の下面うち、少なくとも
一方の電極２８が存在する角部を面取りすることが好ま
しい。これは、一対の電極２８及び３０が金属層及び薄
板部１６ａを通じて短絡するのを防止するためである。
図２７は、一対の電極２８及び３０が存在する２つの角
部を面取りした例を示し、図２９は一方の電極２８が存
在する角部を面取りした例を示す。

【０１９１】薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２４
を接着するための接着剤２０２や薄板部１６ａ及び１６
ｂを固定部２２等に接着するための接着剤２００として
は、エポキシ、イソシアネート系のような２液型の反応
性接着剤、シアノアクリレート系等の瞬間接着剤、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体等のホットメルト接着剤等で
よいが、特に、薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２
４を接着するための接着剤２０２としては、硬度がショ
アＤで８０以上のものが好ましい。

【０１９２】また、薄板部１６ａ及び１６ｂと積層型圧
電／電歪素子２４（２４ａ及び２４ｂ）とを接着する接
着剤２０２としては、金属、セラミックス等のフィラー
を含有した有機接着剤とすることが望ましい。この場
合、接着剤２０２の厚みは、１００μｍ以下の厚みにす
ることが望ましい。フィラーを含有させることで、実質
的な樹脂分の厚みが小さくなることと、接着剤の硬度を
高く保つことができるからである。

【０１９３】接着剤２００及び２０２としては、上述の
有機接着剤のほか、無機接着剤でもよく、この無機接着
剤としては、ガラス、セメント、半田、ロウ材等があ
る。

【０１９４】一方、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、金属が好まし
く採用される。この場合、前述のとおり、可撓性を有
し、屈曲変形が可能な金属材料、具体的には、ヤング率
１００ＧＰａ以上の金属材料であればよい。

【０１９５】好ましくは、鉄系材料としては、ＳＵＳ３
０１、ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等
のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、４３
４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵ
Ｓ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６
３１、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系等のス
テンレス鋼、マルエージングステンレス鋼、各種バネ鋼
鋼材で構成することが望ましい。また、非鉄系材料とし
ては、チタン−ニッケル合金をはじめとする超弾性チタ
ン合金、黄銅、白銅、アルミニウム、タングステン、モ
リブデン、ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケ
ル鉄合金、チタン等で構成することが望ましい。

【０１９６】次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｂを作製するためのいくつかの製造方法を
図３２〜図４０を参照しながら説明する。

【０１９７】第３の製造方法は、まず、図３２に示すよ
うに、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．９ｍｍのス
テンレス板２５０の中央部に縦１ｍｍ×横８ｍｍの矩形
状の孔２５２を穿設して、該孔２５２の両側にそれぞれ
支持部２５４及び２５６が配された矩形の環状構造を有
する基体２５８を作製する。

【０１９８】その後、図３３に示すように、縦１．６ｍ
ｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの第１のステンレス
薄板２６０と、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０
２ｍｍの第２のステンレス薄板２６２（図３５参照）を
用意する。

【０１９９】その後、図３３に示すように、第１のステ
ンレス薄板２６０の上面のうち、積層型圧電／電歪素子
２４が形成される部分に接着剤２０２（例えばエポキシ
樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成する。そ
の後、図３４に示すように、第１のステンレス薄板２６
０に接着剤２０２を介して積層型圧電／電歪素子２４を
接着する。

【０２００】その後、図３５に示すように、基体２５８
の各支持部２５４及び２５６上に接着剤２００（例えば
エポキシ樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成
する。

【０２０１】その後、各支持部２５４及び２５６の一方
の面上に接着剤２００を介して、すでに前記積層型圧電
／電歪素子２４が形成されている第１のステンレス薄板
２６０を接着し、各支持部２５４及び２５６の他方の面
上に接着剤２００を介して第２のステンレス薄板２６２
を接着し、更に、これら第１及び第２のステンレス薄板
２６０及び２６２を基体２５８を挟む方向に加圧して、
図３６に示すデバイス原盤２７０を作製する。なお、加
圧力は０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²である。

【０２０２】その後、図３６に示すように、デバイス原
盤２７０を切断線２７２の部分で切断して、図２５に示
すような、個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離す
る。この切断処理は、線径０．１ｍｍ、間隔０．２ｍｍ
のワイヤソーを使って行った。ワイヤソーを使用するこ
とにより、それぞれ材料が異なるにも拘わらず、積層型
圧電／電歪素子２４の幅と薄板部１６ａの幅並びに接着
剤２００及び２０２の幅をほぼ同一に規定することがで
きる。

【０２０３】次に、第４の製造方法は、図３７に示すよ
うに、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．９ｍｍのス
テンレス板２５０の中央部に縦１ｍｍ×横８ｍｍの矩形
状の孔２５２を穿設して、該孔２５２の両側にそれぞれ
支持部２５４及び２５６が配された矩形の環状構造を有
する基体２５８を作製する。

【０２０４】その後、基体２５８の各支持部２５４及び
２５６上に接着剤２００（例えばエポキシ樹脂製接着
剤）をスクリーン印刷によって形成する。

【０２０５】その後、図３８に示すように、各支持部２
５４及び２５６の一方の面上に接着剤２００を介して縦
１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの第１のス
テンレス薄板２６０を接着し、各支持部２５４及び２５
６の他方の面上に接着剤２００を介して縦１．６ｍｍ×
横１０ｍｍ×厚み０．０２ｍｍの第２のステンレス薄板
２６２を接着し、更に、これら第１及び第２のステンレ
ス薄板２６０及び２６２を基体２５８を挟む方向に加圧
する。なお、加圧力は０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²であ
る。

【０２０６】その後、第１のステンレス薄板２６０の上
面のうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される部分
に接着剤２０２（例えばエポキシ樹脂製接着剤）をスク
リーン印刷によって形成する。

【０２０７】その後、図４０に示すように、第１のステ
ンレス薄板２６０に接着剤２０２を介して積層型圧電／
電歪素子２４を接着してデバイス原盤２７０を作製す
る。

【０２０８】その後、図３６に示すように、デバイス原
盤２７０を切断線２７２の部分で切断して、図２５に示
すような、個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離す
る。

【０２０９】これら第３及び第４の製造方法にて作製さ
れた圧電／電歪デバイス１０Ｂの一部（例えば固定部２
２）を固定し、積層型圧電／電歪素子２４の一対の電極
２８及び３０間にバイアス電圧１５Ｖ、正弦波電圧±１
５Ｖを印加して、可動部２０の変位を測定したところ、
±１．２μｍであった。また、正弦波電圧±０．５Ｖと
して、周波数を掃引して変位の最大を示す最低共振周波
数を測定したところ、５０ｋＨｚであった。

【０２１０】上述の第３及び第４の製造方法では、基体
２５８の構成として、後に可動部２０となる支持部２５
４と後に固定部２２となる支持部２５６を有する矩形の
環状構造としたが、その他、図４１に示すように、孔２
５２を広くし、第１及び第２のステンレス薄板２６０及
び２６２を支持する枠状の部分２５４ａ（少なくとも後
に可動部２０が介在する部分の厚みを実質的に規定する
部分）と後に固定部２２となる支持部２５６を有する矩
形の環状構造としてもよい。

【０２１１】この場合、基体２５８を第１及び第２のス
テンレス薄板２６０及び２６２で挟むように接着剤２０
０を介して固着して図３６に示すものと同様のデバイス
原盤２７０を作製し、更に、図３６で示すような切断線
２７２に沿って切断することにより、例えば図４４に示
すように、薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部間に可動部
２０が存在しない圧電／電歪デバイス１０Ｂを作製する
ことができる。

【０２１２】次に、上述した第３及び第４の製造方法と
は異なる第５の製造方法について図４２〜図４６を参照
しながら説明する。

【０２１３】この第５の製造方法は、上述した第３及び
第４の製造方法と同様に、第１のステンレス薄板２６０
と第２のステンレス薄板２６２に、支持部２５４及び２
５６を接着してデバイス原盤２７０を作製し、その後、
個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離する場合にも適
用できるし、薄板部１６ａ及び１６ｂに積層型圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂを形成してなる各アクチュエー
タ部２０４に分離形成された単位を、同様に分離して用
意された固定部２２（及び適宜に可動部２０）を固着す
ることで圧電／電歪デバイス１０Ｂを作製する場合にも
適用できる。

【０２１４】以下の説明では、後に可動部２０となる支
持部２５４並びに可動部２０を便宜的に「可動部２０」
と記し、後に固定部２２となる支持部２５６並びに固定
部２２を便宜的に「固定部２２」と記し、後に薄板部１
６ａ及び１６ｂとなる第１及び第２のステンレス薄板２
６０及び２６２並びに薄板部１６ａ及び１６ｂを便宜的
に「薄板部１６ａ及び１６ｂ」と記す。

【０２１５】そして、図４２に示すように、固定部２２
及び可動部２０に接着剤２００を介して薄板部１６ａ及
び１６ｂを接着する際に、流動性のある接着剤を用いる
場合は、接着剤２００の形成場所を規定するために、各
薄板部１６ａ並びに１６ｂに段差２８０ａｍ及び２８０
ａｎ並びに２８０ｂｍ及び２８０ｂｎを設けることが好
ましい。もちろん、粘性の高い接着剤を用いる場合は、
このような段差を設ける必要はない。なお、段差２８０
ａｍ及び２８０ａｎ並びに２８０ｂｍ及び２８０ｂｎ
は、板状物の積層によって形成してもよい。

【０２１６】図４３は、可動部２０と各薄板部１６ａ及
び１６ｂとの接着に用いる接着剤２００として流動性の
高い接着剤とし、固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６
ｂとの接着に用いる接着剤２００として粘性の高い接着
剤を用いた場合であって、薄板部１６ａ及び１６ｂのう
ち、流動性の高い接着剤を用いる部分に段差２８０ａｎ
及び２８０ｂｎを設けた例を示す。

【０２１７】図４４は、固定部２２と薄板部１６ａ及び
１６ｂとの接着に用いる接着剤２００として粘性の高い
接着剤を用いた場合を示し、上述のような段差２８０ａ
ｍ及び２８０ａｎ並びに２８０ｂｍ及び２８０ｂｎを設
けていない構造を示す。

【０２１８】図４５は、固定部２２及び可動部２０と薄
板部１６ａ及び１６ｂとの接着に用いる接着剤２００と
して共に流動性の高い接着剤を用いた場合であって、特
に、薄板部１６ａ並びに１６ｂに接着剤２００の形成領
域を区画するための突起２８２ａｍ及び２８２ａｎ並び
に２８２ｂｍ及び２８２ｂｎを設けた例を示す。

【０２１９】図４６に示すように、図４２に示す例にお
いて、固定部２２及び可動部２０の大きさ、特に、固定
部２２における薄板部１６ａ及び１６ｂの段差２８０ａ
ｍ及び２８０ｂｍと対向する面の面積を段差２８０ａｍ
及び２８０ｂｍの面積よりも大きくし、可動部２０にお
ける薄板部１６ａ及び１６ｂの段差２８０ａｎ及び２８
０ｂｎと対向する面の面積を段差２８０ａｍ及び２８０
ｂｍの面積よりも大きくするようにしてもよい。これに
より、例えば薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、実質的な
駆動部分（段差２８０ａｍ及び２８０ａｎ間の部分並び
に段差２８０ｂｍ及び２８０ｂｎ間の部分）を、段差２
８０ａｍ及び２８０ｂｍによって規定することができ
る。図４２に示すように、固定部２２における各薄板部
１６ａ及び１６ｂの段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍと対
向する面の面積を段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍの面積
とほぼ同じにし、可動部２０における各薄板部１６ａ及
び１６ｂの段差２８０ａｎ及び２８０ｂｎと対向する面
の面積を段差２８０ａｎ及び２８０ｂｎの面積とほぼ同
じにした場合は、固定部２２と段差２８０ａｍ及び２８
０ｂｍとの大きさのばらつき並びに可動部２０と段差２
８０ａｎ及び２８０ｂｎとの大きさのばらつきが前記実
質的駆動部分の長さに影響するおそれがある。なお、図
４６では、固定部２２を可動部２０に向けて大きくした
例を示したが、その他、前記可動部２０の方向とは反対
方向である外方に向けて大きくするようにしてもよい。
これは可動部２０においても同様である。

【０２２０】図４２〜図４６では、段差２８０ａｍ、２
８０ｂｍ、２８０ａｎ及び２８０ｂｎや突起２８２ａ
ｍ、２８２ｂｍ、２８２ａｎ及び２８２ｂｎと、薄板部
１６ａ及び１６ｂとが一体化しているが、適宜加工した
板を図１９や図２３と同様に、接着剤を介して積層して
設けてもよい。一体化して設ける場合は、板部材をエッ
チングや切削等で薄くすることによって薄板部１６ａ及
び１６ｂを形成すると同時に前記段差２８０ａｍ、２８
０ｂｍ、２８０ａｎ及び２８０ｂｎや突起２８２ａｍ、
２８２ｂｍ、２８２ａｎ及び２８２ｂｎを一体的に設け
ることができる。

【０２２１】なお、上述の例では、接着剤２００及び２
０２の形成をスクリーン印刷により行った例を示した
が、その他、デッピング、ディスペンサ、転写等を用い
ることができる。

【０２２２】次に、例えば薄板部１６ａと積層型圧電／
電歪素子２４との間に介在する接着剤２０２並びに薄板
部１６ａ及び１６ｂと可動部２０及び固定部２２との間
に介在する接着剤２００に関する様々な構成例について
図４７〜図５２を参照しながら説明する。

【０２２３】まず、図４７に示す第１の手法において
は、薄板部１６ａに多数の孔２９０を設け、これら孔２
９０が設けられた部分に接着剤２０２を介して積層型圧
電／電歪素子２４を接着するようにする。この場合、孔
２９０内に接着剤２０２が入り込むことから、接着面積
が実質的に大きくなると共に、接着剤２０２の厚みを薄
くすることが可能となる。前記接着剤２０２の厚みとし
ては、積層型圧電／電歪素子２４の総厚の５％以下であ
って、薄板部１６ａと接着剤２０２の熱膨張率の差によ
る熱ストレスを吸収できる程度の厚み以上であることが
好ましい。

【０２２４】孔２９０の径としては、５μｍ〜１００μ
ｍが好ましく、その配列パターンはマトリックス状でも
よいし、千鳥配列でもよい。もちろん、複数の孔２９０
を１列に配列させてもよい。孔２９０の配列ピッチとし
ては、１０μｍ〜２００μｍが好ましい。また、孔２９
０の代わりに凹部（穴）であってもよい。この場合、穴
の径は、５μｍ〜１００μｍが好ましく、その配列パタ
ーンはマトリックス状でもよいし、千鳥配列でもよい。
穴の配列ピッチとしては、１０μｍ〜２００μｍが好ま
しい。特に、凹部（穴）の場合は、例えば平面矩形状と
し、その開口面積を積層型圧電／電歪素子２４の薄板部
１６ａに対する投影面積よりも僅かに小さくするように
してもよい。なお、薄板部１６ａに孔２９０や穴を形成
する手法としては、例えばエッチングやレーザ加工、打
抜き、ドリル加工、放電加工、超音波加工等を採用する
ことができる。

【０２２５】図４８に示す第２の手法においては、薄板
部１６ａのうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成され
る部分の表面２９２を、ブラスト処理、エッチング処理
あるいはめっき処理によって粗くする。この場合、積層
型圧電／電歪素子２４の下面２９４も粗くする。これに
より、接着面積が実質的に大きくなるため、接着剤２０
２の厚みを薄くすることが可能となる。

【０２２６】図４８では、薄板部１６ａの表面と積層型
圧電／電歪素子２４の下面（薄板部１６ａと対向する
面）を粗くした例を示したが、接着剤２０２との接着力
が小さい方の面を粗くすればよく、例えば薄板部１６ａ
の表面のみを粗くしただけでも十分に効果がある。表面
粗さとしては、例えば中心線平均粗さでみたとき、Ｒａ
＝０．１μｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは、
０．３μｍ〜２μｍである。

【０２２７】図４９に示す第３の手法においては、接着
剤２００のはみ出し形状、特に、薄板部１６ａ及び１６
ｂの内壁、可動部２０の内壁２０ａ及び固定部２２の内
壁２２ａにて形成される孔（基体２５８の孔２５２）へ
の接着剤２００のはみ出し形状に曲率２９６を持たせる
ようにする。この場合、曲率半径を０．０５ｍｍ以上と
し、はみ出し形状が直線状になる、あるいは直線部分を
含むようにすることが好ましい。接着剤２００の前記は
み出し部分に対する曲率２９６の形成は、接着剤２００
の硬化前に例えば円筒状の心材を孔２５２に挿通させる
ことで実現させることができる。実際には、接着剤２０
０の物性、塗布量によって制御し、少なくともはみ出し
形状が凸状にならないようにする。

【０２２８】これにより、可動部２０の内壁２０ａや固
定部２２の内壁２２ａ並びに各薄板部１６ａ及び１６ｂ
の内壁も接着面として利用されることから、接着面積が
大きくなり、接着強度を大きくすることができる。ま
た、固定部２２の内壁２２ａと各薄板部１６ａ及び１６
ｂの内壁との接合部分（角部）への応力集中を効果的に
分散させることができる。

【０２２９】図５０に示す第４の手法は、可動部２０の
角部のうち、固定部２２と対向する角部、及び／又は固
定部２２の角部のうち、可動部２０と対向する角部をそ
れぞれ面取りしてテーパ面２９８とすることである。面
取りの角度や曲率半径を適宜調整することにより、接着
剤２００のはみ出し量を安定化することができ、接着強
度の局部的なばらつきを抑制することができ、歩留まり
の向上を図ることができる。

【０２３０】前記角部を面取りする方法としては、例え
ば、組立前において、一方の支持部２５４と他方の支持
部２５６の前記角部となる部分に対して事前に研削・研
磨を行ってテーパ面２９８としておくことが好ましい。
もちろん、組立後において、前記面取りを行ってもよ
い。この場合は、レーザ加工や超音波加工、サンドブラ
スト等が好ましく採用される。

【０２３１】図５１に示す第５の手法は、例えば薄板部
１６ａ及び１６ｂを作製する際に、通常、打抜き加工を
行うが、この場合、ばり３００が発生することになる。
発生したばり３００を組立前に除去するようにしてもよ
いが、そのまま残すようにしてもよい。その場合、発生
するばり３００の方向をハンドリングや各部材の接着方
向、接着剤の量に対する制御の容易さ等を考慮して規定
することが好ましい。図５１の例では、薄板部１６ａ及
び１６ｂのばり３００を外方に向けた状態を示す。

【０２３２】図５２に示す第６の手法は、上述したよう
に、一方の薄板部１６ａの厚みを、他方の薄板部１６ｂ
の厚みよりも大きくする。そして、アクチュエータ部２
０４並びにセンサとして使用する場合には、一方の薄板
部１６ａ上に積層型圧電／電歪素子２４を形成すること
が好ましい。

【０２３３】なお、その他の手法としては、例えば積層
型圧電／電歪素子２４を薄板部１６ａ及び１６ｂに接着
剤２０２を介して接着する際に、積層型圧電／電歪素子
２４の下面に例えばＺｒＯ₂層を下地層として介在させ
るようにしてもよい。

【０２３４】また、ステンレス薄板２６０及び２６２
（図３３等参照）を薄板部１６ａ及び１６ｂとして使用
する場合は、薄板部１６ａ及び１６ｂの長手方向とステ
ンレス薄板２６０及び２６２の冷間圧延方向とがほぼ一
致するようにすることが好ましい。

【０２３５】なお、積層型圧電／電歪素子２４を構成す
る圧電／電歪層２６は、３層〜１０層ほど積層すること
が好ましい。

【０２３６】上述した圧電／電歪デバイス１０Ａ及び１
０Ｂ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。

【０２３７】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。

【０２３８】

【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、圧電／電歪
デバイスの長寿命化、ハンドリング性並びに可動部への
部品の取付性又は圧電／電歪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
を大きく変位させることができると共に、圧電／電歪デ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】図１７Ａ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１７Ｂ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１８】第１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１９】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１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】図２１Ａ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２１Ｂ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２２】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２３】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１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２４】第２の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２５】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
の他の構成を示す斜視図である。

【図２６】積層型圧電／電歪素子の一構成例を示す拡大
図である。

【図２７】図２６に示す積層型圧電／電歪素子の好まし
い構成例を示す拡大図である。

【図２８】積層型圧電／電歪素子の他の構成例を示す拡
大図である。

【図２９】図２８に示す積層型圧電／電歪素子の好まし
い構成例を示す拡大図である。

【図３０】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
の更に他の構成を示す斜視図である。

【図３１】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
の好ましい寸法関係を示す説明図である。

【図３２】第３の製造方法において、ステンレス板の中
央部に矩形状の孔を穿設して矩形の環状構造の基体を作
製した状態を示す説明図である。

【図３３】第１のステンレス薄板に接着剤を形成する状
態を示す説明図である。

【図３４】第１のステンレス薄板に接着剤を介して積層
型圧電／電歪素子を接着した状態を示す説明図である。

【図３５】基体に接着剤を介して第１及び第２のステン
レス薄板を接着する状態を示す説明図である。

【図３６】作製されたデバイス原盤を切断する状態を示
す説明図である。

【図３７】第４の製造方法において、ステンレス板の中
央部に矩形状の孔を穿設して矩形の環状構造の基体を作
製し、更に、該基体に接着剤を介して第１及び第２のス
テンレス薄板を接着する状態を示す説明図である。

【図３８】基体に接着剤を介して第１及び第２のステン
レス薄板を接着した状態を示す説明図である。

【図３９】第１のステンレス薄板に接着剤を形成する状
態を示す説明図である。

【図４０】第１のステンレス薄板に接着剤を介して積層
型圧電／電歪素子を接着した状態を示す説明図である。

【図４１】他の例の基体に接着剤を介して第１及び第２
のステンレス薄板を接着する状態を示す説明図である。

【図４２】第５の製造方法において、各薄板部のうち、
少なくとも固定部が接着される部分に段差を設けた例を
示す説明図である。

【図４３】第５の製造方法において、各薄板部のうち、
少なくとも固定部が接着される部分に段差を設けない例
を示す説明図である。

【図４４】第５の製造方法において、各薄板部に段差を
設けない例を示す説明図である。

【図４５】第５の製造方法において、各薄板部のうち、
固定部が接着される部分に接着の区画を形成するための
突起を設けた例を示す説明図である。

【図４６】第５の製造方法において、固定部を大きくし
た例を示す説明図である。

【図４７】第１の手法（薄板部に孔を設ける）を示す説
明図である。

【図４８】第２の手法（薄板部及び圧電／電歪素子の表
面を粗くする）を示す説明図である。

【図４９】第３の手法（接着剤のはみ出し部分に曲率を
設ける）を示す説明図である。

【図５０】第４の手法（固定部の角部を面取りする）を
示す説明図である。

【図５１】第５の手法（ばりを外方に向ける）を示す説
明図である。

【図５２】第６の手法（薄板部の厚みを変える）を示す
説明図である。

【図５３】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】

１０Ａ、１０Ａａ〜１０Ａｇ、１０Ａ１、１０Ａ２、１
０Ｂ…圧電／電歪デバイス １２…孔部 １６ａ、１６ｂ…薄板
部 ２４…圧電／電歪素子 １５２Ａ、１５２Ｂ…
金属板 ２００、２０２…接着剤 ２０４…アクチュエー
タ部 ２０８…多層体の先端面 ２０９…多層体の後端
面 ２５８…基体 ２７０…デバイス原盤 ２８０ａｍ、２８０ｂｍ、２８０ａｎ、２８０ｂｎ…段
差 ２８２ａｍ、２８２ｂｍ、２８２ａｎ、２８２ｂｎ…突
起

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） // Ｇ０１Ｃ 19/56 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｂ Ｇ０１Ｐ 9/04 １０１Ｃ １０１Ｄ 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） (31)優先権主張番号 特願2000−133012(P2000−133012) (32)優先日 平成12年５月１日(2000．5．1) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 滑川 政彦 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） 2F105 BB02 BB03 BB12 CC01 CD02 CD06 CD13

Claims (55)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製の薄板部上に接着剤を介して積層型
   圧電／電歪素子が固着されたアクチュエータ部を少なく
   とも有し、 前記積層型圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と電極膜か
   らなるアクチュエータ膜が少なくとも３層以上の多層体
   で構成されていることを特徴とする圧電／電歪デバイ
   ス。
2. 【請求項２】請求項１記載の圧電／電歪デバイスにおい
   て、 前記圧電／電歪素子を構成する多層体の中の複数の電極
   膜が互い違いに積層され、１層おきに同一電圧が印加さ
   れるように接続されてい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、 前記アクチュエータ膜が１０層以下の多層体で構成され
   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１〜３のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記アクチュエータ膜が印刷多層法で形成されているこ
   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、 １層おきの前記電極膜の垂直投影面における面方向の位
   置ずれが５０μｍ以下であ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１〜５のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記接着剤の厚みが１５μｍ以下であることを特徴とす
   る圧電／電歪デバイス。
7. 【請求項７】請求項１〜６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／電歪素子における前記薄板部との対向面に下
   地層が形成されてい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、 前記薄板部のうち、少なくとも前記圧電／電歪素子が形
   成される部分に１以上の孔又は穴が形成されていること
   を特徴とする圧電／電歪デバイス。
9. 【請求項９】請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部の表面のうち、少なくとも前記圧電／電歪素
   子が形成される部分が粗面とされていることを特徴とす
   る圧電／電歪デバイス。
10. 【請求項１０】相対向する一対の金属製の薄板部と、こ
    れら薄板部を支持する固定部とからなり、少なくとも一
    方の薄板部上に接着剤を介して積層型圧電／電歪素子が
    固定されたアクチュエータ部を具備し、 前記積層型圧電／電歪素子は、複数の圧電／電歪層と電
    極膜からなり、 各圧電／電歪層の上下面に接する電極膜が互い違いに反
    対の端面に導出され、当該互い違いの反対の端面に導出
    された各電極膜を電気的に接続する端面電極が、最外層
    の前記圧電／電歪層の表面に設けられ、かつ、所定距離
    だけ離れて配置された端子部にそれぞれ電気的に接続さ
    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１０記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記積層型圧電／電歪素子は、ほぼ直方体形状を呈して
    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１０又は１１記載の圧電／電歪デ
    バイスにおいて、 前記端子部間の所定距離は５０μｍ以上であることを特
    徴とする圧電／電歪デバイス。
13. 【請求項１３】請求項１０〜１２のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 少なくとも一方の前記端子部と一方の前記端面電極と
    が、これら端子部や端面電極より薄い膜厚の電極膜で電
    気的に接続されていることを特徴とする圧電／電歪デバ
    イス。
14. 【請求項１４】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、 前記一対の薄板部の開放端の間に前記固定部と実質的に
    同程度の大きさの物体が介在する場合の構造体の最小共
    振周波数が２０ｋＨｚ以上であり、前記物体と前記固定
    部との相対変位量が、前記共振周波数の１／４以下の周
    波数で実体的な印加電圧３０Ｖで０．５μｍ以上である
    ことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記圧電／電歪素子と前記薄板部との間に接着剤が介在
    され、 前記接着剤の厚みが前記圧電／電歪素子の厚みの１０％
    以下の厚みであることを特徴とする圧電／電歪デバイ
    ス。
16. 【請求項１６】請求項１４又は１５記載の圧電／電歪デ
    バイスにおいて、 前記一対の薄板部のうち、一方の薄板部に前記１以上の
    圧電／電歪素子が配設され、 前記一方の薄板部の厚みが、他方の薄板部の厚みよりも
    厚いことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
17. 【請求項１７】請求項１４〜１６のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記一対の薄板部における開放端の間に物体が介在する
    場合に、 前記一対の薄板部における前記物体との境界部分と前記
    固定部との境界部分との間の距離が０．４ｍｍ以上、２
    ｍｍ以下であって、 前記一対の薄板部の各厚みが１０μｍ以上、１００μｍ
    以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
18. 【請求項１８】請求項１４〜１７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／電歪層と電極膜からなる
    アクチュエータ膜が少なくとも３層以上の多層体で構成
    されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
19. 【請求項１９】請求項１８記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記アクチュエータ膜が１０層以下の多層体で構成され
    ていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
20. 【請求項２０】請求項１８又は１９記載の圧電／電歪デ
    バイスにおいて、 前記圧電／電歪層の厚みが５μｍ以上、３０μｍ以下で
    あることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
21. 【請求項２１】請求項１８〜２０のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 少なくとも前記圧電／電歪層に挟まれる電極膜の厚みが
    ０．５μｍ以上、２０μｍ以下であることを特徴とする
    圧電／電歪デバイス。
22. 【請求項２２】請求項１８〜２１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／電歪素子を構成する多層体の中の複数の電極
    膜が互い違いに積層され、１層おきに同一電圧が印加さ
    れるように接続されていることを特徴とする圧電／電歪
    デバイス。
23. 【請求項２３】請求項２２記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記圧電／電歪素子は、該圧電／電歪素子を構成する多
    層体のうち、１層目の圧電／電歪層のみ、あるいは１層
    目の電極膜と１層目の圧電／電歪層が前記薄板部に接触
    するように形成されていることを特徴とする圧電／電歪
    デバイス。
24. 【請求項２４】請求項２２又は２３記載の圧電／電歪デ
    バイスにおいて、 前記電極膜の端部のうち、一方は、平面的に少なくとも
    前記固定部を含まない位置に形成されていることを特徴
    とする圧電／電歪デバイス。
25. 【請求項２５】請求項１８〜２４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／電歪素子を構成する多層体の一端が、平面的
    に少なくとも前記固定部を含まない位置に形成されてい
    ることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
26. 【請求項２６】請求項２４又は２５記載の圧電／電歪デ
    バイスにおいて、 前記一対の薄板部における開放端の間に物体が介在する
    場合に、 前記一対の薄板部における前記物体との境界部分と前記
    固定部との境界部分との間の最短距離をＬａとし、 前記物体又は前記固定部のうち、前記圧電／電歪素子を
    構成する多層体が形成されていない一方と前記薄板部と
    の境界部分から前記電極膜の端部までの距離のうち、最
    も短い距離をＬｂとしたとき、 （１−Ｌｂ／Ｌａ）が０．４以上であることを特徴とす
    る圧電／電歪デバイス。
27. 【請求項２７】請求項２６記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 （１−Ｌｂ／Ｌａ）が０．５〜０．８であることを特徴
    とする圧電／電歪デバイス。
28. 【請求項２８】請求項１４〜２７のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部が金属からなることを特徴とする圧電／電歪
    デバイス。
29. 【請求項２９】請求項２８記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記薄板部が冷間圧延加工された金属板からなることを
    特徴とする圧電／電歪デバイス。
30. 【請求項３０】請求項１８〜２９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／電歪素子を構成する前記多層体と前記薄板部
    との間に厚みが０．１μｍ以上、３０μｍ以下の接着剤
    が介在されていることを特徴とする圧電／電歪デバイ
    ス。
31. 【請求項３１】請求項３０記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記接着剤が有機樹脂からなることを特徴とする圧電／
    電歪デバイス。
32. 【請求項３２】請求項３０記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記接着剤がガラス、ロウ材又は半田からなることを特
    徴とする圧電／電歪デバイス。
33. 【請求項３３】請求項３０〜３２のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記多層体における前記薄板部との対向面に下地層が形
    成されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
34. 【請求項３４】請求項３０〜３３のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部のうち、少なくとも前記多層体が形成される
    部分に１以上の孔又は穴が形成されていることを特徴と
    する圧電／電歪デバイス。
35. 【請求項３５】請求項３０〜３３のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部の表面のうち、少なくとも前記多層体が形成
    される部分が粗面とされていることを特徴とする圧電／
    電歪デバイス。
36. 【請求項３６】請求項１４〜３５のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部と少なくとも前記固定部との間に厚みが０．
    １μｍ以上、３０μｍ以下の接着剤が介在されているこ
    とを特徴とする圧電／電歪デバイス。
37. 【請求項３７】請求項３６記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記接着剤が有機樹脂からなることを特徴とする圧電／
    電歪デバイス。
38. 【請求項３８】請求項３６記載の圧電／電歪デバイスに
    おいて、 前記接着剤がガラス、ロウ材又は半田からなることを特
    徴とする圧電／電歪デバイス。
39. 【請求項３９】請求項３６〜３８のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部と少なくとも前記固定部との対向部分からは
    み出た前記接着剤のはみ出し形状に曲率を持たせている
    ことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
40. 【請求項４０】請求項３６〜３８のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記一対の薄板部における開放端の間に物体が介在する
    場合に、少なくとも前記固定部の前記物体に対向する角
    部が面取りされていることを特徴とする圧電／電歪デバ
    イス。
41. 【請求項４１】請求項３６〜３８のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部が金属板の打抜き加工によって作製されてい
    る場合に、前記打抜き加工によるばりが外方に向けられ
    ていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
42. 【請求項４２】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、 少なくとも後に薄板部を形成する複数の薄板と、前記圧
    電／電歪素子と、支持基板を準備する工程と、 少なくとも１つの前記薄板に第１の接着剤を介して圧電
    ／電歪素子を固着する工程と、 前記支持基板に第２の接着剤を介して前記複数の薄板を
    固着して、該複数の薄板が相対向されたデバイス原盤を
    作製する工程と、 前記デバイス原盤を複数個に分離して個々の前記圧電／
    電歪デバイスを作製する分離工程と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。
43. 【請求項４３】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、 少なくとも後に薄板部を形成する複数の薄板と、前記圧
    電／電歪素子と、支持基板を準備する工程と、 前記支持基板に第２の接着剤を介して前記複数の薄板を
    固着する工程と、 少なくとも１つの前記薄板に第１の接着剤を介して圧電
    ／電歪素子を固着して前記複数の薄板が相対向されたデ
    バイス原盤を作製する工程と、 前記デバイス原盤を複数個に分離して個々の前記圧電／
    電歪デバイスを作製する分離工程と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。
44. 【請求項４４】請求項４２又は４３記載の圧電／電歪デ
    バイスの製造方法において、 作製される圧電／電歪デバイスの前記一対の薄板部にお
    ける開放端の間に物体が介在する場合に、 前記支持基板は、少なくとも後に前記物体となる部分と
    後に前記固定部となる部分を有する矩形の環状構造体で
    あることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
45. 【請求項４５】請求項４２〜４４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、 作製される圧電／電歪デバイスの前記一対の薄板部にお
    ける開放端の間に物体が介在しない場合に、 前記支持基板は、前記開放端を支持する部分と後に前記
    固定部となる部分を有する矩形の環状構造体であること
    を特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
46. 【請求項４６】請求項４２〜４５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、 前記第１の接着剤及び／又は第２の接着剤が有機樹脂で
    あることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
47. 【請求項４７】請求項４２〜４５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、 前記第１の接着剤及び／又は第２の接着剤がガラス、ロ
    ウ材又は半田であることを特徴とする圧電／電歪デバイ
    スの製造方法。
48. 【請求項４８】請求項４２〜４７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、 前記薄板及び／又は支持基板が金属であることを特徴と
    する圧電／電歪デバイスの製造方法。
49. 【請求項４９】請求項４２〜４８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、 前記デバイス原盤を分離する処理として、前記デバイス
    原盤に対して所定の切断線に沿って切断する処理を含む
    場合に、 前記切断方向が前記一対の薄板部の変位方向とほぼ同じ
    であることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方
    法。
50. 【請求項５０】請求項４２〜４９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、 前記薄板に前記第１の接着剤を介して前記圧電／電歪素
    子を固着する前に、前記圧電／電歪素子における前記薄
    板との対向面に下地層を形成する工程を含むことを特徴
    とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
51. 【請求項５１】請求項４２〜５０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、 前記薄板のうち、少なくとも前記圧電／電歪素子が固着
    される部分に１以上の孔又は穴を形成する工程を含むこ
    とを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
52. 【請求項５２】請求項４２〜５０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、 前記薄板の表面のうち、少なくとも前記圧電／電歪素子
    が固着される部分を粗くする工程を含むことを特徴とす
    る圧電／電歪デバイスの製造方法。
53. 【請求項５３】請求項４２〜５２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、 前記薄板と前記支持基板との対向部分からはみ出た前記
    第２の接着剤のはみ出し形状に曲率を形成する工程を含
    むことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
54. 【請求項５４】請求項４２〜５２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、 前記デバイス原盤のうち、前記支持基板の互いに対向す
    る角部を面取りする工程を含むことを特徴とする圧電／
    電歪デバイスの製造方法。
55. 【請求項５５】請求項４２〜５２のいずれか１項に記載
    の圧電／電歪デバイスにおいて、 金属板に対して打抜き加工をすることによって前記薄板
    を作製する工程を含む場合に、 前記薄板を前記支持基板と組み合わせて前記デバイス原
    盤を作製する際に、前記薄板に発生している前記打抜き
    加工によるばりを外方に向けて前記デバイス原盤を作製
    することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。