JP2002136157A - 圧電アクチュエータの製造方法、圧電アクチュエータ、電子機器および光情報通信機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型化することなく大きな変位を得られ、か
つ、効率よく製造できる圧電アクチュエータを提供する
こと。 【解決手段】 圧電シート３１を複数個積層し、この積
層した積層体２９に積層方向の溝２９ａを複数互い違い
の方向から形成するとともに、一部の前記溝２９ａを貫
通させて積層体２９の一部を分離して圧電アクチュエー
タとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大変位を得られる
圧電アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電効果を利用した圧電アクチュエータ
は、小型で高トルクを得られるという特性を持つことか
ら、様々な分野で利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電アクチュ
エータは本質が圧電効果であるため、大型化することな
く大きな変位を得ることは難しかった。

【０００４】本発明は、圧電アクチュエータにおいて、
大型化することなく従来より大きな変位を得られるよう
にし、かつ、効率よく製造できるようにすることであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電シートを
積層する工程と、前記積層してできた立体のある１つの
面に溝を作成する工程と、前記ある１つの面とは対向す
る面に溝を作成する工程と、前記立体を複数個に分離す
る工程と、を有する圧電アクチュエータの製造方法であ
る。更に、本発明は、前記圧電シートを積層する際にそ
の一部に電極を挟んで積層する工程を有する圧電アクチ
ュエータの製造方法である。

【０００６】本発明によれば、並列方向に並べた少なく
とも２つの圧電振動体の端部を、圧電体からなる接合部
材を介して互い違いに接合した圧電アクチュエータを効
率よく製造できる。また、この圧電アクチュエータによ
れば、圧電アクチュエータの両解放端の位置すなわち圧
電アクチュエータの変位は、各圧電振動体の伸縮量の和
となる。従って、各圧電振動体の伸縮方向を互い違いに
することで、長手方向の変位は従来より大きくなる。

【０００７】次に本発明は、複数の圧電シートを積層す
る工程と、前記積層した上面から一定の深さの範囲内で
所望の形状となるように加工する工程と、を有する圧電
アクチュエータの製造方法である。

【０００８】本発明によれば、圧電アクチュエータを基
板に配置した状態で製造できるため、圧電アクチュエー
タの実装工程を省略できる。次に本発明は、並列方向に
並べた複数の圧電振動体と、前記圧電振動体の端部同士
をそれぞれ接合する接合部材と、を有する圧電アクチュ
エータである。

【０００９】本発明によれば、接合部材を圧電振動体と
して機能させると、各接合部材を互い違いに伸長或いは
伸縮させることで、並列方向の変位は従来より大きくな
り、従来にはない動きをする圧電アクチュエータとな
る。

【００１０】次に本発明は、前記圧電振動体は前記圧電
振動体に電源を供給する電極と、前記電極と外部を接続
するリード部と、前記圧電振動体を固定する固定部とを
有し、前記リード部が前記固定部に達する長さである圧
電アクチュエータである。この場合は、電極引きだし部
は固定部近傍に集約されることになり、制御回路に接続
しやすい。従って、圧電アクチュエータの実装が容易に
なる。

【００１１】次に本発明は、前記接合部材は前記圧電振
動体である圧電アクチュエータである。

【００１２】また、圧電振動体は、複数の圧電層を電極
を介して長手方向に積層して形成してもよい。この場合
は、同一駆動電圧における圧電振動体の伸縮量が大きく
なるため、圧電アクチュエータの変位はより大きくな
る。この場合は、圧電振動体及び接合部材を独立に駆動
制御できる。すなわち、各圧電振動体及び接合部材の動
作は独立であるため、圧電アクチュエータの出力部を様
々な状態に変位できる。

【００１３】次に本発明は、前記圧電振動体は積層され
た複数の圧電層からなる圧電アクチュエータである。

【００１４】次に本発明は、前記接合部材は前記接合部
材に電源を供給する電極を有し、前記接合部材の前記電
極と前記圧電振動体の前記電極とは互いに独立である圧
電アクチュエータである。

【００１５】次に本発明は、ある面を固定した第１の圧
電振動体と、前記第１の圧電振動体と並列に配置し、い
ずれかの面に出力部を設けた第２の圧電振動体と、前記
第２の圧電振動体と並列に配置し、ある面を固定した第
３の圧電振動体と、前記第１の圧電振動体と前記第２の
圧電振動体を接続する第１の接続部材と、前記第２の圧
電振動体と前記第３の圧電振動体を接続する第２の接続
部材と、を有する圧電アクチュエータである。

【００１６】本発明によれば、出力部から回転運動が出
力される。従って、回転力を出力する圧電アクチュエー
タを提供できる。

【００１７】そして本発明は、これらの圧電アクチュエ
ータを有する電子機器および光情報通信機器である。

【００１８】また、本発明の圧電アクチュエータを用い
ることで電子機器、光情報通信機器、医療モジュール等
の小型化、省電力化、耐環境性の向上が可能となるとと
もに、本発明の圧電アクチュエータは高精度の位置決め
を瞬時にできるため、これら機器の応答性を向上するこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕図１
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形
態に係る圧電アクチュエータ１は、主たる伸縮源であり
互いに並列に配置された直方体の伸縮部１ａ、１ｂ、１
ｃ（圧電振動体）と、伸縮部１ａ、１ｂの一端面同士を
接合する接合部１ｄ（接合部材）と、伸縮部１ｂの他端
面と伸縮部１ｃの一端面を接合する接合部１ｅ（接合部
材）とにより構成され、断面は略Ｓ字を９０゜回転させ
た形状である。伸縮部１ａの他端面は出力面１３とな
り、伸縮部１ｃの他端面は接合面１４として支持基板１
００の凸部１００ａに接合される。

【００２０】なお、接合部１ｄ、１ｅと伸縮部１ａ〜１
ｃとを点線で区別してあるが、実際には、後述する工程
で製造されるため一体である。

【００２１】伸縮部１ａ〜１ｃ及び接合部１ｄ、１ｅ
は、図示していないが、周知の材料からなる圧電シート
を複数電極を介して積層して形成され、各圧電層の伸縮
量の和が伸縮部１ａ〜１ｃの伸縮量となる。

【００２２】また、圧電アクチュエータ１の断面方向の
側面１１には電極１１ａ〜１１ｅが、側面１１の反対面
である側面１２には電極１２ａがそれぞれ形成される。

【００２３】電極１１ａは伸縮部１ａの内側端に沿っ
て、側面１１の上辺から下辺まで細長く延びている。電
極１１ｂは伸縮部１ｂの一側端に沿って、電極１１ｃは
伸縮部１ｂの多側端に沿って、それぞれ側面１１の上辺
から下辺まで細長く延びている。電極１１ｄは伸縮部１
ｃの一側端に沿って、電極１１ｅは伸縮部１ｃの多側端
に沿って、それぞれ側面１１の上辺から下辺まで細長く
延びている。

【００２４】電極１２は図１（Ｂ）に示すように、接合
面１４から伸縮部１ｃ、接合部１ｅ、伸縮部１ｂ、接合
部１ｄ、伸縮部１ａの中央に沿って細長く延びている。

【００２５】なお、電極１１ａ〜１１ｅ及び電極１２
は、所定の構造（一例を後述）で前記した圧電シート間
の電極に接続している。

【００２６】次に、圧電アクチュエータ１の製造方法の
一例について説明する。本製造方法は、圧電アクチュエ
ータ１を４つ同時に製造する方法である。

【００２７】まず、図２〜図６に示す圧電シート２１〜
２８を積層して積層体２９を製造する。

【００２８】積層体２９の製造工程の詳細は以下の通り
である。

【００２９】まず、図２（Ａ）に示す圧電シート２１
と、図２（Ｂ）に示す圧電シート２２を交互に積層して
適当な厚さ（例えば接合部１ｄの半分の厚さ）とし、さ
らに図３（Ａ）に示す圧電シート２３と、圧電シート２
２（図３（Ｂ）にも図示）を交互に積層し、接合部１ｄ
と同じ厚さの積層体を形成する。

【００３０】圧電シート２１は、一面（例えば上面）に
電極２１ａを上下に二つ、右端辺からから左端辺まで形
成した構成である。電極２１ａは略長方形であり、図中
下辺側に図中下向きに突出した電極２１ｂを２箇所に備
える。電極２１ｂの幅は電極２１ａの幅Ｌの約１／６で
あり、その形成位置は図中左端からＬ／３程右側に一
つ、そこからＬ／２程右側に一つである。

【００３１】圧電シート２２は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２２ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２２ａは略
長方形であり、図中上辺側すなわち電極２１ａとは反対
側に突出した電極２２ｂを２つ備える。電極２２ｂの幅
は電極２２ｂの幅Ｌの約１／８であり、その形成位置
は、図中電極２２ａ右端部に一つ、そこからＬ／２程左
側に一つである。

【００３２】圧電シート２３は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２３ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２３ａは略
長方形であり、図中下辺側すなわち電極２１ａと同一側
に突出した電極２３ｂ及び電極２３ｃをそれぞれ２つず
つ備える。電極２３ｂの幅は電極２３ａの幅Ｌの約１／
１６であり、その形成位置は、図中電極２３ａ右側端部
に一つ、そこからＬ／２程左側に一つである。電極２３
ｃの幅は約Ｌ／８であり、その形成位置は、図中電極２
３ａ左端部から少し内側に入ったところに一つ、そこか
らＬ／２程右側に一つである。

【００３３】次に、上記した積層体の上に、図４（Ａ）
に示す圧電シート２４と、図４（Ｂ）に示す圧電シート
２５とを、交互に積層する。ここでの積層厚さは伸縮部
１ｂの高さに等しい。

【００３４】圧電シート２４は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２４ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２４ａは略
長方形であり、図中下辺側すなわち電極２１ａと同一側
に突出した電極２４ｂ、２４ｃ、２４ｄをそれぞれ２つ
ずつ備える。電極２４ｂの幅は電極２４ａの幅Ｌの約１
／３２であり、その形成位置は、図中電極２４ａ右端部
に一つ、そこからＬ／２程左側に一つである。電極２４
ｃの幅は約Ｌ／３２であり、形成位置は、電極２４ｂか
らＬ／６程左側に一つ、そこからＬ／２程左側に一つで
ある。電極２４ｄの幅は約Ｌ／６であり、その形成位置
は、電極２４ａ左端部に一つ、そこからＬ／２程左側に
一つである。結果として中央よりの電極２４ｂ、２４ｄ
は連続して形成される。

【００３５】圧電シート２５は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に長方形の電極２５ａを上下に２つ、
右端辺からから左端辺まで形成した構成である。ここで
上側の電極２５ａの上辺は圧電シート２５上端にかかっ
ており、下側の電極２５ａの上辺の位置は圧電シート２
５の図中上下方向中心に等しい。

【００３６】次に、上記した積層体の上に、さらに、図
５（Ａ）に示す圧電シート２６と、図５（Ｂ）に示す圧
電シート２７とを交互に積層して適当な厚さ（例えば接
合部１ｅの半分の厚さ）とし、さらに図６（Ａ）に示す
圧電シート２８と、圧電シート２７（図６（Ｂ）にも図
示）を交互に積層する。圧電シート２７、２８の積層厚
さは、接合部１ｄと同じとする。

【００３７】圧電シート２６は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２６ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２６ａは略
長方形であり、図中下辺側すなわち電極２１ａと同一側
に突出した電極２６ｂ、２６ｃをそれぞれ２つずつ備え
る。電極２６ｂの幅は電極２６ａの幅Ｌの約１／８であ
り、その形成位置は、図中電極２６ａ右端よりやや内側
に一つ、そこからＬ／２程左側に一つである。電極２６
ｃの幅は約Ｌ／６であり、形成位置は図中電極２６ａ左
端部に一つ、そこからＬ／２程左側に一つである。

【００３８】圧電シート２７は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２７ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２７ａは略
長方形であり、図中上辺側すなわち電極２１ａとは反対
側に突出した電極２７ｂを２つ備える。電極２７の幅は
電極２７ａの幅Ｌの約１／８であり、その形成位置は、
図中電極２７ａ左端部に一つ、そこからＬ／２程左側に
一つである。

【００３９】圧電シート２８は、圧電シート２１と同一
面（例えば上面）に電極２８ａを上下に２つ、右端辺か
らから左端辺まで形成した構成である。電極２８ａは略
長方形であり、図中下辺側すなわち電極２１ａと同一側
に突出した電極２８ｂ、２８ｃをそれぞれ２つずつ備え
る。電極２８ｂの幅は電極２８ａの幅Ｌの約１／３２で
あり、その形成位置は、図中電極２８ａ右端部に一つ、
そこからＬ／２程左側に一つである。電極２８ｃの幅は
約Ｌ／４であり、形成位置は、図中電極２８ａ左端部に
一つ、そこからＬ／２程右側に一つである。結果として
中央よりの電極２８ｂ、２８ｃは連続して形成される。

【００４０】以上の工程で幅Ｌの直方体の積層体２９を
製造した後、積層体２９を仮焼きする。そして、ダイシ
ングカッター等を用いて、図７に概略を示すように、図
中縦方向に垂直溝２９ａを交互に上面及び下面から計４
つ形成した後、縦横に垂直方向に等分して４つに切り分
けることで、圧電アクチュエータ１の前駆体である圧電
部材１ａが４つ製造される。

【００４１】ここで、垂直溝２９ａの位置は、図中左側
面からＬ／６程右側に一つ、そこからＬ／６程右側に一
つ、図中右側面からＬ／６程左側に一つ、そこからＬ／
６程左側に一つである。

【００４２】そして、四つに分けられた各圧電部材１ａ
を本焼成し、圧電部材１ａの側面に電極１１ａ〜１１
ｅ、１２ａを形成し（図示省略）、電極１１ａ〜１１ｅ
と電極１２ａとの間に高電圧を加えて分極処理を施すこ
とで圧電アクチュエータ１は完成する。

【００４３】この分極処理の際、接合部１ｄ、１ｅは電
極１２ａに導通する電極を備えないため、高電圧は加え
られず、分極しない。

【００４４】この結果、圧電シート２１〜２８は以下の
ように分割され、伸縮部１ａ〜１ｃ及び接合部１ｄ、１
ｅを形成し、電極１１ａ〜１１ｅ、１２ａに導通する。

【００４５】圧電シート２１〜２３は、図８及び図９に
示すように図中左側から２／３、１／３の大きさに電極
２１ａ〜２３ａと共に二分割される。図中左側は接合部
１ｄとなり、右側は伸縮部１ｃとなる。

【００４６】圧電シート２１において、図８（Ａ）に示
すように、電極２１ｂは分割され、接合部１ｄの電極２
１ｂは電極１１ｄに導通し、接合部１ｄの電極２１ｂは
電極１１ｃに導通する。

【００４７】圧電シート２２において、図８（Ｂ）及び
図９（Ｂ）に示すように、電極２２ｂは伸縮部１ｃのみ
に存在し、電極１２ａに導通する。

【００４８】圧電シート２３において、図９（Ａ）に示
すように、電極２３ｂは伸縮部１ｃのみに存在し、電極
１１ｅに導通する。電極２３ｃは接合部１ｄのみに存在
し、電極１１ａ、１１ｂに導通する。

【００４９】圧電シート２４、２５は、図１０の両図に
示すように電極２４ａ、２５ａと共に３等分される。図
中左側は伸縮部１ａとなり、図中中央部は伸縮部１ｂと
なり、図中右側は伸縮部１ｃとなる。

【００５０】圧電シート２４において、図１０（Ａ）に
示すように、電極２４ｂは伸縮部１ｃのみに存在し、電
極１１ｅに導通する。電極２４ｃは伸縮部１ｂのみに存
在し、電極１１ｃに導通する。電極２４ａは伸縮部１ａ
のみに存在し、電極１１ａに導通する。

【００５１】圧電シート２５において、図１０（Ｂ）に
示すように、電極２５ａは伸縮部１ａ〜１ｃのすべてに
おいて電極１２ａに導通する。

【００５２】圧電シート２６〜２８は、図１１及び図１
２に示すように図中左側から１／３、２／３の大きさに
電極２６ａ〜２８ａと共に二分割される。図中左側は伸
縮部１ａとなり、右側は接合部１ｅとなる。

【００５３】圧電シート２６において、図１１（Ａ）に
示すように、電極２６ｂは接続部１ｅ側のみに存在し、
電極１１ｃ、１１ｄに導通する。電極２６ｃは伸縮部１
ａのみに存在し、電極１１ａに導通する。

【００５４】圧電シート２７において、図１１（Ｂ）及
び図１２（Ｂ）に示すように、電極２７ｂは伸縮部１ａ
のみに存在し、電極１２ａに導通する。

【００５５】圧電シート２８において、図１２（Ａ）に
示すように、電極２８ｂは接合部１ｅのみに存在し、電
極１１ｅに導通する。電極２８ｃは分割され、接合部１
ｅの電極２８ｃは電極１１ｂに導通し、伸縮部１ａの電
極２８ｃは電極１１ａに導通する。

【００５６】このような構成の圧電アクチュエータ１
は、図１２（Ａ）に示すように、電極１１ｂ、１１ｅ
は、接続部１ｅの電極２８ａ〜２８ｃを介して互いに導
通している。また、図９に示すように、電極１１ｂ、１
１ａは、接続部１ｄの電極２３ａ〜２３ｃを介して互い
に導通してる。また、電極１１ｂは圧電シート２３、２
８以外の圧電シートの電極には導通しない。

【００５７】従って、凸部１００ａから電極１１ｅ加え
られた電圧は、伸縮部１ｃの電極２４ａに加わるのみな
らず、伸縮部１ｂに影響を与えることなく、伸縮部１ａ
の電極２４ａ、２６ａ、２８ａに加わり、伸縮部１ａの
圧電シート２４〜２８のすべての駆動電圧となる。

【００５８】また、図１１（Ａ）に示すように、電極１
１ｃ、１１ｄは、接続部１ｅの電極２６ｂを介して互い
に導通している。また、電極１１ｄは圧電シート２１、
２６以外の圧電シートの電極には導通しない。

【００５９】従って、凸部１００ａから電極１１ｄに加
えられた電圧は伸縮部１ｃに影響を与えることなく、伸
縮部１ｂの電極２４ａに加わり、伸縮部１ｂの圧電シー
ト２４ａの駆動電圧となる。

【００６０】すなわち、圧電アクチュエータ１におい
て、電極１２ａを接地し、電極１１ｄ及び電極１１ｅに
逆位相の電圧を加えると、伸縮部１ａは１ｃと同一方向
に伸縮し、伸縮部１ｂは伸縮部１ｃとは逆方向に伸縮す
る。

【００６１】従って、伸縮部１ｃを伸長させたとき、圧
電アクチュエータ１の出力面１３の図１上方向の変位量
は、伸縮部１ａ、１ｃの伸長量の和に、伸縮部１ｂの収
縮量の絶対値を足した量となり、従来と比べて格段に大
きくなる。

【００６２】また、伸縮部１ｃを収縮させたときの圧電
アクチュエータ１の出力面１３の図１下方向の変位量
は、伸縮部１ａ、１ｃの収縮量の和に、伸縮部１ｂの伸
長量の絶対値を足した量となり、従来と比べて格段に大
きくなる。

【００６３】従って、圧電アクチュエータ１は、出力面
１３が従来と比べて格段に大きく変位する。

【００６４】また、一回の製造工程で複数（本例では４
つ）の圧電アクチュエータ１を同時に生産できるため、
製造効率は格段に向上する。また、圧電アクチュエータ
１全体を同じ材質で構成していると共に、接着等による
接合を用いていない為、高強度で広い温度範囲において
も安定で精密な駆動ができる。尚、ここでは側面で各内
部電極の短絡を行ったがスルーホール等により短絡電極
を構成しても構わない。

【００６５】〔第２の実施の形態〕まず、構成について
説明する。図１３に示すように、圧電アクチュエータ２
は圧電アクチュエータ１を２つ並べて出力部１３を隣接
させ、出力部１３同士を接合部２ａで接合した構成であ
り、圧電アクチュエータ１と同様の製造工程により、圧
電シート積層、仮焼き、分割、側面の電極配線、分極を
経て複数同時に製造される。

【００６６】なお、本実施の形態において、圧電アクチ
ュエータ１の固定部１４は伸縮部１ｃの端部より広くな
っている。

【００６７】圧電アクチュエータ２は接合部２ａの上面
を出力部２１として使用する。圧電アクチュエータ２に
よれば、圧電アクチュエータ１と同様の効果を得られる
他、高剛性となる。

【００６８】〔第３の実施の形態〕まず、構成について
説明する。図１４に示すように、圧電アクチュエータ３
は、圧電アクチュエータ１と概略同じ構成であり、伸縮
部３ａ、３ｂ、３ｃ及び接合部３ｄ、３ｅと、出力面３
３と、支持基板１００の凸部１００ａに接合する接合面
３４とを備えるが、電極構造及び分極構造が異なり、接
合部３ｄ、３eも圧電振動体として機能する。

【００６９】圧電アクチュエータ３は、圧電シート２
１、２３の代わりに圧電シート３１１を使用し、圧電シ
ート２２の代わりに圧電シート３１２を使用し、圧電シ
ート２４の代わりに圧電シート３１３を使用し、圧電シ
ート２５の代わりに圧電シート３１４を使用し、圧電シ
ート２６、２８の代わりに圧電シート３１５を使用し、
圧電シート２７の代わりに圧電シート３１６を使用し、
圧電アクチュエータ１と同様の工程を経て製造される。

【００７０】圧電シート３１１〜３１６は、上面の電極
の電極の構造を除いては、電極を含めて圧電シート２１
と同様の構成である。

【００７１】圧電シート３１１〜３１６の圧電アクチュ
エータ３形成後の電極構造について、図１５〜１７を用
いて説明する。

【００７２】圧電シート３１１は、図１５（Ａ）に示す
ように、電極３１１ａの図中下辺側に図中下向きに突出
した電極３１１ｂ及び３１１ｃを備える。電極３１１ｂ
の幅は切断前の電極３１１ａの幅Ｌの約１／３２であ
り、形成位置は図１５（Ａ）において右端である。電極
３１１ｃの幅は約Ｌ／１６であり、形成位置は図１５
（Ａ）において左端からＬ／８程右側である。

【００７３】圧電シート３１２は、図１５（Ｂ）に示す
ように、圧電シート３１１とは図中上下反対の構造をし
た電極を備える。詳細には切断後の幅Ｌ／２の電極３１
２ａの図中上辺側に図中上向きに突出した電極３１２
ｂ、３１２ｃを電極３１１ｂ、３１１ｃに対応した位置
に備える。

【００７４】圧電シート３１３は、図１６（Ａ）に示す
ように、電極３１３ａの図中下辺側に図中下向きに突出
した電極３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄを備える。電極
３１３ｂの幅は切断前の電極３１３ａの幅Ｌの約１／３
２であり、形成位置は図１６（Ａ）において右端であ
る。電極３１３ｃの幅は電極３１３ｂよりやや広く、形
成位置は図１６（Ａ）において右端からＬ／４程左側す
なわちほぼ中央である。電極３１３ｄの幅は電極３１３
ｂにほぼ等しく、形成位置は図１６（Ａ）において左端
である。

【００７５】圧電シート３１４は、図１６（Ｂ）に示す
ように、圧電シート３１３とは図中上下反対の構造をし
た電極を備える。詳細には切断後の幅Ｌ／２の電極３１
４ａの図中上辺側に図中上向きに突出した電極３１４
ｂ、３１４ｃ、３１４ｄを、電極３１３ｂ、３１３ｃ、
３１３ｄに対応した位置に備える。

【００７６】圧電シート３１５は、図１７（Ａ）に示す
ように、電極３１５ａの図中下辺側に図中下向きに突出
した電極３１５ｂ及び３１５ｃを備える。電極３１５ｂ
の幅は切断前の電極３１５ａの幅Ｌの約１／３２であ
り、形成位置は図１７（Ａ）において右端からＬ／８程
左である。電極３１５ｃの幅は約Ｌ／１６であり、形成
位置は図１７（Ａ）において左端である。

【００７７】圧電シート３１６は、図１７（Ｂ）に示す
ように、圧電シート３１５とは図中上下反対の構造をし
た電極を備える。詳細には幅Ｌの電極３１６ａの図中上
辺側に図中上向きに突出した電極３１６ｂ、３１６ｃを
電極３１５ｂ、３１５ｃに対応した位置に備える。

【００７８】また、圧電アクチュエータ３の側面３１に
は電極３１ａ〜３１ｅが、側面３２には電極３２ａ〜３
２ｅが、それぞれ設けられている。

【００７９】電極３１ａは伸縮部３ａの側面３１左端に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１５ｃ、３１５
ａを介して、伸縮部３ａを構成する圧電シート３１５、
３１６に駆動信号を伝達すると共に、電極３１３ｄ、３
１３ａを介して、伸縮部３ａを構成する圧電シート３１
３、３１４に入力電圧を伝達する。

【００８０】電極３２ａは伸縮部３ａの側面３２左端に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１６ｃ、３１６
ａを介して、伸縮部３ａを構成する圧電シート３１５、
３１６に駆動信号を伝達すると共に、電極３１４ｄ、３
１４ａを介して、伸縮部３ａを構成する圧電シート３１
３、３１４に入力電圧を伝達する。

【００８１】すなわち、電極３１ａと電極３２ａとの間
に駆動電圧を入力することで、伸縮部３ａは駆動する。

【００８２】電極３１ｂは伸縮部３ｂの側面３１中央部
に上下にわたって細長く設けられ、電極３１３ｃ、３１
３ａを介して、伸縮部３ｂを構成する圧電シート３１
３、３１４に入力電圧を伝達する。

【００８３】電極３２ｂは伸縮部３ｂの側面３２中央部
に上下にわたって細長く設けられ、電極３１４ｃ、３１
４ａを介して、伸縮部３ｂを構成する圧電シート３１
３、３１４に入力電圧を伝達する。

【００８４】すなわち、電極３１ｂと電極３２ｂとの間
に駆動電圧を入力することで、伸縮部３ｂは駆動する。

【００８５】電極３１ｃは伸縮部３ｃの側面３１右端に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１１ｂ、３１１
ａを介して、伸縮部３ｃを構成する圧電シート３１１、
３１２に駆動信号を伝達すると共に、電極３１３ｂ、３
１３ａを介して、伸縮部３ｂを構成する圧電シート３１
３、３１４に駆動信号を伝達する。

【００８６】電極３２ｃは伸縮部３ｃの側面３２右端に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１２ｂ、３１２
ａを介して、伸縮部３ｃを構成する圧電シート３１１、
３１２に駆動信号を伝達すると共に、電極３１４ｂ、３
１４ａを介して、伸縮部３ｂを構成する圧電シート３１
３、３１４に駆動信号を伝達する。

【００８７】すなわち、電極３１ｃと電極３２ｃとの間
に駆動電圧を入力することで、伸縮部３ｃは駆動する。

【００８８】電極３１ｄは接合部３ｄの側面３１中央に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１１ｃ、３１１
ａを介して、接合部３ｄを構成する圧電シート３１１、
３１２に入力電圧を伝達する。

【００８９】電極３２ｄは接合部３ｄの側面３２中央に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１２ｃ、３１２
ａを介して、接合部３ｄを構成する圧電シート３１１、
３１２に入力電圧を伝達する。

【００９０】すなわち、電極３１ｄと電極３２ｄとの間
に駆動電圧を入力することで、接合部３ｄは駆動する。

【００９１】電極３１ｅは接合部３ｅの側面３１中央に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１５ｂ、３１５
ａを介して、接合部３ｅを構成する圧電シート３１５、
３１６に駆動信号を伝達する。

【００９２】電極３２ｅは接合部３ｅの側面３２中央に
上下にわたって細長く設けられ、電極３１６ｂ、３１６
ａを介して、接合部３ｅを構成する圧電シート３１５、
３１６に駆動信号を伝達する。

【００９３】すなわち、電極３１ｅと電極３２ｅとの間
に駆動電圧を入力することで、接合部３ｅは駆動する。

【００９４】従って、圧電アクチュエータ３によれば、
伸縮部３ａ〜３ｃ及び接合部３ｄ、３ｅをそれぞれ独立
に制御できる。しかも、伸縮部３ａ〜３ｃと接合部３
ｄ、３eの変位は直交するため、Ｘ、Ｙステージ等が実
現できる。

【００９５】また、図１８に示すように、接合面３４の
みならず出力面３３を固定し、伸縮部３ｃ以外を同位相
で伸縮させると、伸縮部３ｃは回転する。従って、圧電
アクチュエータ３は従来の圧電アクチュエータでは得ら
れなかった動きをする。例えば３ｃ部にミラーを設けて
用いる。

【００９６】〔第４の実施の形態〕次に本発明の圧電ア
クチュエータを用いた応用例について示す。

【００９７】まず構成を説明する。光通信機器４は、図
１９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ
４１ａの上面に稼動部材となるミラー４１ｂを取り付け
た光学部材４１を基板４２上にＭ×Ｎのマトリックス状
（例えば３×３）に配置した光スイッチであり、入力部
２００からの入力光を、３つ並んだ出力部２０１のうち
所望の出力部３００から出力させる光スイッチである。

【００９８】ここで、圧電アクチュエータ４１ａは圧電
層を複数電極を介して積層させた構成であり、基板４２
は圧電体から構成される。すなわち、圧電アクチュエー
タ４１ａは、上下に伸縮することで、圧電アクチュエー
タ４１ａ上の光路にミラー４１ｂを挿入し、また引き抜
く。例えば、図２０に示す様にシステムが構成される。

【００９９】光通信機器４は以下の工程で製造される。

【０１００】まず、複数の圧電シートを積層して積層体
を形成する。ここで、上層には電極を介して圧電シート
を積層する。

【０１０１】そして、上層を、圧電アクチュエータ４１
ａとなる部分を残して切削、例えばダイシング等により
削除する。下層は基板４２としてそのまま残す。

【０１０２】そして、所定の配線を行い、圧電アクチュ
エータ４１ａ上面にミラー４１ｂを載置固定し、光通信
機器４を完成させる。

【０１０３】従って、光通信機器４では圧電アクチュエ
ータ４１ａ及び図示しない配線を基板４２に配置した状
態で製造できるため、圧電アクチュエータの実装工程を
省略できる。

【０１０４】また、光学機器全体を同一材料、特に線膨
張係数の小さい圧電セラミックスで構成することにより
幅広い温度環境下でも安定で精密な動作が可能な光学機
器が実現できる。

【０１０５】次に本発明の圧電アクチュエータを医療モ
ジュールに応用した場合の一例について説明する。図２
０は本発明の超音波内視鏡５０を示すものである。ガイ
ドワイヤ５１の先端面に支持部材５２を固定し、支持部
材５２には圧電アクチュエータ５３を固定している。圧
電アクチュエータ５３には超音波振動子５４ａを取り付
けた遥動部材５４を固定している。圧電アクチュエータ
５３には体外の図示しない駆動回路を接続し、体内に挿
入される部分を皮膜５５で覆った構成となっている。こ
こで、圧電アクチュエータ５３の各部５３ａと５３ｂの
歪の方向が逆になるように制御する。すなわち５３ａを
厚み方向に伸ばすと共に、５３ｂを縮ませることで遥動
部材５４との接合面５３ｃは遥動する。

【０１０６】尚、圧電アクチュエータ５３は図示したも
のに限らず、形状、分極方向、電極等は任意であり、本
発明の実施の形態で述べた範疇のアクチュエータであれ
ば構わない。

【０１０７】従って、超音波内視鏡５０において超音波
振動子５４ａの向きを精度良く、かつ応答性良く制御で
きる。また、圧電アクチュエータは同一の変位を発生す
る従来のアクチュエータに対し、大幅な小型化が可能な
ため、超音波内視鏡５０の挿入方向の断面積は小さくて
済む。従って、血管の深部等、体内の深部まで挿入可能
となる。

【０１０８】なお、本発明は上述した各実施の形態例に
限定されるものではない。

【０１０９】例えば、圧電アクチュエータ１〜３におい
て、さらに伸縮部及び接合部の数すなわち段数を増やし
てもよい。この場合は、変位をさらに大きくできる。

【０１１０】また、圧電シート２１〜２８、３１１〜３
１６の電極の突出した部分の幅は上述した例に限定され
ず、切断、溝形成したときに所定の電極構造となって、
側面１１、１２或いは側面３１、３２に設けた電極のう
ち所定の電極に導通すればよい。

【０１１１】また、電極構成を所定の構成とし、該電極
を介して分極処理をすることで、超音波モータとして機
能する圧電アクチュエータとすることもできる。

【０１１２】その他、具体的な各構成要素についても発
明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更可能であること
は勿論である。応用例についても同様であり、図２０に
おいて稼動部材を他の部材に変えれば様々な電子機器が
実現可能であり、例えばプリンタヘッド等、多用途に応
用できる。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、並列方向に並べた少な
くとも２つの圧電振動体の端部を、互い違いに、圧電体
からなる接合部材を介して接合した圧電アクチュエータ
を効率よく製造できる。この圧電アクチュエータによれ
ば、各圧電振動体を互い違いに伸長或いは伸縮させるこ
とで、長手方向の変位は従来より大きくなる。

【０１１４】また、圧電シートを複数積層し、この積層
体の上層を、圧電アクチュエータとなる部分を除いて削
除し、下層を基板として残すことで、圧電アクチュエー
タを基板に配置した状態で製造できるため、圧電アクチ
ュエータの実装工程を省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態の圧電アク
チュエータの構成を示す図であり、（Ａ）は斜視概略
図、（Ｂ）は背面概略図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）共に図１の圧電アクチュエータ
に用いる圧電シートの電極構成を説明する平面図であ
る。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）共に図１の圧電アクチュエータ
に用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面図で
ある。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）共に図１の圧電アクチュエータ
に用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面図で
ある。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）共に図１の圧電アクチュエータ
に用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面図で
ある。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）共に図１の圧電アクチュエータ
に用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面図で
ある。

【図７】図２〜図７の圧電シートからなる積層体から、
図１の圧電アクチュエータの前駆体を製造する例を示す
斜視概略図である。

【図８】（Ａ）は図８の前駆体における図２（Ａ）の圧
電シートの平面図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）の同図で
ある。

【図９】（Ａ）は図８の前駆体における図３の圧電シー
トの平面図であり、（Ｂ）は図３（Ｂ）の同図である。

【図１０】（Ａ）は図８の前駆体における図４の圧電シ
ートの平面図であり、（Ｂ）は図４（Ｂ）の同図であ
る。

【図１１】（Ａ）は図８の前駆体における図５の圧電シ
ートの平面図であり、（Ｂ）は図５（Ｂ）の同図であ
る。

【図１２】（Ａ）は図８の前駆体における図６の圧電シ
ートの平面図であり、（Ｂ）は図６（Ｂ）の同図であ
る。

【図１３】本発明を適用した第２の実施の形態の圧電ア
クチュエータの斜視概略図である。

【図１４】本発明を適用した第３の実施の形態の圧電ア
クチュエータの構成を示す図であり、（Ａ）は一側面概
略図、（Ｂ）は（Ａ）の対向側面概略図である。

【図１５】（Ａ）、（Ｂ）共に図１４の圧電アクチュエ
ータに用いる圧電シートの電極構成を説明する平面図で
ある。

【図１６】（Ａ）、（Ｂ）共に図１４の圧電アクチュエ
ータに用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面
図である。

【図１７】（Ａ）、（Ｂ）共に図１４の圧電アクチュエ
ータに用いる他の圧電シートの電極構成を説明する平面
図である。

【図１８】図１４の圧電アクチュエータの使用例を示す
正面図である。

【図１９】本発明を適用した第４の実施の形態の光通信
機器の構成を示す図であり、（Ａ）は要部斜視概略図、
（Ｂ）は平面概略図である。

【図２０】本発明の圧電アクチュエータを応用した医療
モジュールの図を示す。

【図２１】本発明の圧電アクチュエータを電子機器に応
用した場合のブロック図を示す。

【符号の説明】

１、２、３ 圧
電アクチュエータ １ａ、１ｂ、１ｃ 伸
縮部（圧電振動体） １ｄ、１ｅ 接
合部（接合部材） ２１、２２、２３、２４ 圧
電シート ２５、２６、２７、２８ 圧
電シート ２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ 電
極 ２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａ 電
極 ３ａ、３ｂ、３ｃ 伸
縮部（圧電振動体） ３ｄ、３ｅ 接
合部（接合部材） ３１、３２、３３、３４、３５、３６ 圧
電シート ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ 電
極

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電シートを積層する工程と、 前記積層してできた立体のある１つの面に溝を作成する
   工程と、 前記ある１つの面とは対向する面に溝を作成する工程
   と、 前記立体を複数個に分離する工程と、 を有する圧電アクチュエータの製造方法。
2. 【請求項２】 前記圧電シートを積層する際にその一部
   に電極を挟んで積層する工程を有する請求項１記載の圧
   電アクチュエータの製造方法。
3. 【請求項３】 複数の圧電シートを積層する工程と、 前記積層した上面から一定の深さの範囲内で所望の形状
   となるように加工する工程と、 を有する圧電アクチュエータの製造方法。
4. 【請求項４】 並列方向に並べた複数の圧電振動体と、 前記圧電振動体の端部同士をそれぞれ接合する接合部材
   とを有する圧電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記圧電振動体は前記圧電振動体に電源
   を供給する電極と、 前記電極と外部を接続するリード部と、 前記圧電振動体を固定する固定部とを有し、 前記リード部が前記固定部に達する長さである請求項４
   記載の圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記接合部材は前記圧電振動体である請
   求項４又は５記載の圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記圧電振動体は積層された複数の圧電
   層からなる請求項４乃至６のいずれかに記載の圧電アク
   チュエータ。
8. 【請求項８】 前記接合部材は前記接合部材に電源を供
   給する電極を有し、 前記接合部材の前記電極と前記圧電振動体の前記電極と
   は互いに独立である請求項４乃至７のいずれかに記載の
   圧電アクチュエータ。
9. 【請求項９】 ある面を固定した第１の圧電振動体と、 前記第１の圧電振動体と並列に配置し、いずれかの面に
   出力部を設けた第２の圧電振動体と、 前記第２の圧電振動体と並列に配置し、ある面を固定し
   た第３の圧電振動体と、 前記第１の圧電振動体と前記第２の圧電振動体を接続す
   る第１の接続部材と、 前記第２の圧電振動体と前記第３の圧電振動体を接続す
   る第２の接続部材と、を有する圧電アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 請求項４乃至９のいずれかに記載の圧
    電アクチュエータを有する電子機器。
11. 【請求項１１】 請求項４乃至９のいずれかに記載の圧
    電アクチュエータを有する光情報通信機器。。