JP2003209302A - 圧電アクチュエータとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧で駆動が可能な圧電アクチュエータと
その製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 バイモルフ素子１０は、圧電板２１ａ〜
２１ｅと電極２２ａ・２２ｂとが交互に積み重ねられた
積層型圧電体１１ａと、圧電板２３ａ〜２３ｅと電極２
２ａ´・２２ｂ´とが交互に積み重ねられた積層型圧電
体１１ｂとが貼り合わされた構造を有する。圧電板２１
ａ〜２１ｅ・２３ａ〜２３ｅの厚みを１０μｍ以上５０
μｍ以下とし、かつ、貼り合わされた２個の積層型圧電
体１１ａ・１１ｂの総厚みを０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下
とした。これによりバイモルフ素子１０に低電圧で大き
な屈曲変位を発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低電圧で屈曲変位
を生じさせることができる圧電アクチュエータとその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】分極された圧電体の厚み−横変位（ｄ
_３１モードの変位）を利用して、屈曲変位を生じさせる
アクチュエータとして、バイモルフ型の圧電アクチュエ
ータ（以下「バイモルフ素子」という）が知られてい
る。図１５は積層型圧電体を用いて構成されたバイモル
フ素子の概略構造を示す断面図である。バイモルフ素子
９０は、シム材と呼ばれる矩形の金属板９２（その長手
方向をＸ方向とし、厚み方向をＺ方向とする）の表裏面
にそれぞれ積層型圧電体９１ａ・９１ｂが貼り付けられ
た構造を有している。バイモルフ素子９０はＸ方向の一
端が図示しない固定治具等に固定され、Ｘ方向の他端が
駆動端となる。

【０００３】積層型圧電体９１ａは、薄板状の圧電体９
３ａと薄膜状の電極９４ａがＺ方向に交互に積層され、
電極９４ａは１層おきに電気的に接続されている。積層
型圧電体９１ａは、表面に現れている２層の電極と中央
部の１層の電極を高電位とし、残りの２層をアース電極
として圧電体９３ａの分極処理が行われている。

【０００４】積層型圧電体９１ｂは、積層型圧電体９１
ａと同様に、薄板状の圧電体９３ｂと薄膜状の電極９４
ｂが交互に積層され、電極９４ｂが１層おきに電気的に
接続された構成を有するが、表面に現れている２層の電
極と中央部の１層の電極をアース電極とし、残りの２層
を高電位として圧電体９３ｂの分極処理が行われてい
る。なお、図１５には圧電体９３ａ・９３ｂの分極の向
きは示していない。

【０００５】このような分極構造の異なる積層型圧電体
９１ａ・９１ｂを金属板９２に接着剤を用いて貼り合わ
され、電極９４ａ・９４ｂが１層おきに接続された圧電
アクチュエータ９０に所定の電圧を印加すると、例え
ば、積層型圧電体９１ａを構成する圧電体９３ａに分極
方向と同じ順方向の電圧が印加された際には、積層型圧
電体９１ｂを構成する圧電体９３ｂには分極方向と逆方
向の電圧が印加されることとなる。したがって、積層型
圧電体９１ａがＸ方向に伸びるときには積層型圧電体９
１ｂはＸ方向に縮み、その結果としてバイモルフ素子９
０の駆動端がＺ方向下側へ移動するような屈曲変位が発
生する。同様に、積層型圧電体９１ａがＸ方向に縮むと
きには積層型圧電体９１ｂはＸ方向に伸び、その結果と
してバイモルフ素子９０はその駆動端がＺ方向上側へ移
動するように全体的に屈曲する。

【０００６】圧電体９３ａ・９３ｂとしては、圧電セラ
ミックスが好適に用いられ、具体的にはチタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミックスが用いられている。また積層型圧
電体９１ａ・９１ｂは、好ましくはセラミックスグリー
ンシートを用いた一体焼成法（同時焼成法）により製造
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイモルフ素子９０は、圧電体９３ａ・９３ｂの１層の
厚みが７０μｍ以上１２０μｍ以下と厚いために、低電
圧での駆動によって所望の変位量を得ることが困難であ
る。また積層型圧電体９１ａ・９１ｂの焼成に１２００
℃以上１３００℃以下という高い温度が必要であるため
に、電極９４ａ・９４ｂとしてパラジウム（Ｐｄ）を３
０％超含む銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）電極を用い
る必要があり、これにより製造コストが嵩む問題があ
る。さらに鉛を含むセラミックス材料は、高い温度で焼
成した際に鉛成分が蒸発して組成ずれが生じ、このため
に目標とする圧電特性を得ることができなくなるおそれ
がある。さらにまた蒸発した鉛成分が焼成炉を汚染し
て、焼成炉の寿命を短くするという問題を引き起こす。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低電圧駆動により所望する変位を得ること
ができる圧電アクチュエータを提供することを目的とす
る。また本発明は、低温での焼成による製造が可能な積
層型圧電体を用いた圧電アクチュエータを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、薄板状
の圧電体と電極とが交互に積み重ねられた積層型圧電体
と、前記積層型圧電体の表面に貼り付けられた補強板と
を具備する圧電アクチュエータであって、前記薄板状の
圧電体の厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下であり、か
つ、前記積層型圧電体の総厚みが０．０５ｍｍ以上１ｍ
ｍ以下であることを特徴とする圧電アクチュエータ、が
提供される。

【００１０】この圧電アクチュエータは、いわゆるユニ
モルフ素子であり、積層型圧電体に厚み−横変位を生じ
させることによって屈曲変位を得ることができる。この
ユニモルフ素子の補強板に別の積層型圧電体を貼り付け
て、バイモルフ素子とすることができる。このようなバ
イモルフ素子においては、２個の積層型圧電体に厚み−
横変位を生じさせた際の変位の向きは、互いに逆向きと
なるようにする。

【００１１】また本発明によれば、薄板状の圧電体と電
極とが交互に積み重ねられた２個の積層型圧電体がその
表面で互いに貼り合わされてなる圧電アクチュエータで
あって、前記薄板状の圧電体の厚みが１０μｍ以上５０
μｍ以下であり、かつ、貼り合わされた前記２個の積層
型圧電体の総厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする圧電アクチュエータ、が提供される。

【００１２】このアクチュエータは補強板を用いていな
いバイモルフ素子であり、２個の積層型圧電体は、厚み
−横変位を生じさせた際の変位の向きが互いに逆向きと
なるように駆動される。このような圧電アクチュエータ
において、薄板状の圧電体としては平均粒径が３μｍ以
下の圧電セラミックスが好適に用いられ、これにより薄
板状の圧電体の厚みを１０μｍ以上５０μｍ以下としつ
つも、良好な特性を示す積層型圧電体を得ることができ
る。積層型圧電体の電極の取り出しには、積層型圧電体
の総厚みが薄いこと等を考慮して、スルーホール電極が
好適に用いられる。

【００１３】さらに本発明によれば、このような圧電ア
クチュエータにおいての製造方法、つまり、薄板状の圧
電体と電極とが交互に積み重ねられた積層型圧電体を有
する圧電アクチュエータの製造方法であって、平均粒径
が０．５μｍ以下のチタン酸ジルコン酸鉛−マグネシウ
ムニオブ酸鉛系酸化物粉末を用いてグリーンシートを成
形する第１工程と、前記グリーンシートにパラジウム含
有量が３０％以下の銀／パラジウムペーストを用いて所
定の電極パターンを印刷する第２工程と、前記電極パタ
ーンが印刷された所定枚数のシートを積層圧着してシー
ト積層体を得る第３工程と、前記シート積層体を１００
０℃以上１２００℃未満の温度で焼成する第４工程と、
前記第４工程において得られた焼成体を分極処理する第
５工程と、を有することを特徴とする圧電アクチュエー
タの製造方法、が提供される。

【００１４】このような製造方法では、平均粒径の小さ
い粉末を用いて厚みの薄いグリーンシートを成形するこ
とができ、また従来の焼成温度よりも低い温度での焼成
が可能となる。これによりパラジウム（Ｐｄ）含有量の
少ない電極ペーストを用いることが可能となるため、製
造コスト（製品コスト）を下げることが可能となる。第
３工程においては、電極パターンが印刷されたシートを
奇数枚積層し、第５工程においては、第４工程において
得られた焼成体の表面に現れている電極に直流電圧を印
加可能な端子を接触させることによって分極処理を行う
と、分極処理を容易に行うことができ、生産性が高めら
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電アクチュエー
タの実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の圧電アクチュエータの一実施形態である
バイモルフ型の圧電アクチュエータ１０（以下「バイモ
ルフ素子１０」という）を示す断面図であり、図２はバ
イモルフ素子１０に設けられたスルーホール電極の一実
施形態を示す断面図であり、図３はバイモルフ素子１０
を構成する積層型圧電体１１ａに設けられた電極のパタ
ーンの一実施形態を示す平面図であり、図４はバイモル
フ素子１０を構成する積層型圧電体１１ｂに設けられた
電極のパターンの一実施形態を示す平面図である。

【００１６】バイモルフ素子１０は、薄板状の圧電セラ
ミックス（以下「圧電板」という）と電極とが交互に積
み重ねられた２個の積層型圧電体１１ａ・１１ｂが接着
剤を用いて直接に貼り合わされた構造を有する。

【００１７】最初に積層型圧電体１１ａの構造について
説明する。図１および図３に示されるように、積層型圧
電体１１ａは、概略、下から順に、下面に電極２２ｂが
設けられ上面に電極２２ａが設けられた圧電板２１ｅ、
上面に電極２２ｂが設けられた圧電板２１ｄ、上面に電
極２２ａが設けられた圧電板２１ｃ、上面に電極２２ｂ
が設けられた圧電板２１ｂ、上面に電極２２ａが設けら
れた圧電板２１ａが積み重ねられた構造を有する。

【００１８】なお、積層型圧電体１１ａにおいて圧電板
２１ａ〜２１ｅが互いに連通している理由は、後に説明
するように、バイモルフ素子１０がグリーンシートを用
いた一体焼成法（同時焼成法）によって製造されるため
である。また、図３（ａ）〜（ｄ）の各図は、バイモル
フ素子１０の上面側（積層型圧電体１１ａ側）から下面
側（積層型圧電体１１ｂ側）を見た状態を示しており、
図３（ｄ）では圧電板２１ｅを透かして電極２２ｂ等が
見えている状態が示されている。

【００１９】図２に示されるように、積層型圧電体１１
ａにおいては、電極２２ａ・２５ａは、圧電板２１ａ〜
２１ｅに設けられた孔部３１ａ（図３参照）を利用した
スルーホール電極２８ａによって電気的に接続されてい
る。また電極２２ｂ・２５ｂは、圧電板２１ａ〜２１ｅ
に設けられた孔部３１ｂ（図３参照）を利用したスルー
ホール電極２８ｂによって電気的に接続されている。

【００２０】電極２２ａ・２２ｂは、圧電板２１ａ〜２
１ｅに電界を印加して積層型圧電体１１ａに変位を生じ
させる電極（駆動用電極）である。また、電極２５ａは
スルーホール電極２８ａを形成するために製造過程で設
けられる電極であり、電極２５ａのＹ方向の隣に設けら
れている電極２２ｂと絶縁されている（図３（ｂ）・
（ｄ）参照）。同様に電極２５ｂは、スルーホール電極
２８ｂを形成するために製造過程で設けられる電極であ
り、電極２５ｂのＹ方向の隣に設けられている電極２２
ａと絶縁されている（図３（ａ）・（ｃ）参照）。

【００２１】積層型圧電体１１ａにおいては、電極２２
ａ（スルーホール電極２８ａ）を高電位とし、かつ、電
極２２ｂ（スルーホール電極２８ｂ）をアース電極（０
Ｖ）として、圧電板２１ａ〜２１ｅに分極処理が施され
ている。このために、図１に示されるように、圧電板２
１ａ・２１ｃ・２１ｅにはＺ方向上向きの分極が生じ、
圧電板２１ｂ・２１ｄにおいてはＺ方向下向きの分極が
生じた状態となっている。

【００２２】次に積層型圧電体１１ｂの構造について説
明する。図１および図４に示されるように、積層型圧電
体１１ｂは、概略、下から順に、下面に電極２２ａ´が
設けられ上面に電極２２ｂ´が設けられた圧電板２３
ｅ、上面に電極２２ａ´が設けられた圧電板２３ｄ、上
面に電極２２ｂ´が設けられた圧電板２３ｃ、上面に電
極２２ａ´が設けられた圧電板２３ｂ、上面に電極２２
ｂ´が設けられた圧電板２３ａが積み重ねられた構造を
有する。

【００２３】図２に示されるように、積層型圧電体１１
ｂにおいては、電極２２ａ´・２５ａ´は、圧電板２３
ａ〜２３ｅに設けられた孔部３１ａ´（図４参照）を利
用したスルーホール電極２８ａ´によって電気的に接続
されている。また電極２２ｂ´・２５ｂ´は、圧電板２
３ａ〜２３ｅに設けられた孔部３１ｂ´（図４参照）を
利用したスルーホール電極２８ｂ´によって電気的に接
続されている。

【００２４】電極２２ａ´・２２ｂ´は、圧電板２３ａ
〜２３ｅに電界を印加して積層型圧電体１１ｂに変位を
生じさせる駆動用電極である。また、電極２５ａ´はス
ルーホール電極２８ａ´を形成するために製造過程で設
けられる電極であり、電極２５ａ´のＹ方向の隣に設け
られている電極２２ｂ´と絶縁されている（図４（ａ）
・（ｃ）参照）。同様に電極２５ｂ´は、スルーホール
電極２８ｂ´を形成するために製造過程で設けられる電
極であり、電極２５ｂ´のＹ方向の隣に設けられている
電極２２ａ´と絶縁されている（図４（ｂ）・（ｄ）参
照）。このように、積層型圧電体１１ａ・１１ｂ間の接
着面を対称面として、積層型圧電体１１ｂは積層型圧電
体１１ａと対称な構造を有している。

【００２５】積層型圧電体１１ｂにおいては、電極２２
ａ´（スルーホール電極２８ａ´）をアース電極（０
Ｖ）とし、かつ、電極２２ｂ´（スルーホール電極２８
ｂ´）を高電位として、圧電板２３ａ〜２３ｅに分極処
理が施されている。このために、図１に示されるよう
に、圧電板２３ａ・２３ｃ・２３ｅにはＺ方向上向きの
分極が生じ、圧電板２３ｂ・２３ｄにおいてはＺ方向下
向きの分極が生じた状態となっている。

【００２６】バイモルフ素子１０は、積層型圧電体１１
ａ・１１ｂが、スルーホール電極２８ａとスルーホール
電極２８ａ´が電気的に接続され、かつ、スルーホール
電極２８ｂとスルーホール電極２８ｂ´が電気的に接続
されるように、接着剤２７（図２参照）によって接着さ
れた構造を有している。スルーホール電極２８ａ・２８
ａ´間の電気的接続は、積層型圧電体１１ａの裏面に設
けられた電極２５ａと積層型圧電体１１ｂの表面に設け
られた電極２５ａ´とを接触させることによって行われ
る。またスルーホール電極２８ｂ・２８ｂ´間の電気的
接続は、積層型圧電体１１ａの裏面に設けられた電極２
２ｂと積層型圧電体１１ｂの表面に設けられた電極２２
ｂ´とを接触させることによって行われる。

【００２７】積層型圧電体１１ａと積層型圧電体１１ｂ
の接着は、積層型圧電体１１ａ・１１ｂについて分極処
理が個別に終了した後に、積層型圧電体１１ａの裏面
（圧電板２１ｅ側）と、積層型圧電体１１ｂの表面（圧
電板２３ａ側）とを接着することによって行われてい
る。積層型圧電体１１ａ・１１ｂを接着した後に分極処
理を行うと、スルーホール電極２８ａ・２８ａ´間の電
気的接続およびスルーホール電極２８ｂ・２８ｂ´間の
電気的接続によって、図１に示すような圧電板２１ａ〜
２１ｅ・２３ａ〜２３ｅ（以下「圧電板２１ａ等」とい
う）の分極状態を得ることができなくなる。

【００２８】バイモルフ素子１０の駆動は、例えば、ス
ルーホール電極２８ａと導通して表面に露出している電
極２２ａを高電位側のターミナルとし、かつ、スルーホ
ール電極２８ｂに導通して表面に露出している電極２５
ｂをアース電極用のターミナルとして、これらの電極２
２ａ・２５ｂ間に所定の直流電圧を印加することによっ
て行うことができる。この場合には、積層型圧電体１１
ａの圧電板２１ａ〜２１ｅにはそれぞれ分極の向きと同
じ向きに電界が掛かるために積層型圧電体１１ａはＸ方
向に収縮し、一方、積層型圧電体１１ｂの圧電板２３ａ
〜２３ｅにはそれぞれ分極の向きとは逆向きの電界が掛
かるために積層型圧電体１１ｂはＸ方向に伸びる。これ
によりバイモルフ素子１０は、その駆動端がＺ方向上側
へ移動するように屈曲する。

【００２９】電極２２ａと電極２５ｂに印加する電位を
逆にすると、駆動端がＺ方向下側へ移動するようにバイ
モルフ素子１０を屈曲させることができ、電極２２ａ・
電極２５ｂ間に交流電圧を印加すると、駆動端にＺ方向
の振動を生じさせることができる。さらに、バイモルフ
素子１０のＸ方向両端を固定した状態で電極２２ａ・電
極２５ｂ間に交流電圧を印加することによって、バイモ
ルフ素子１０のＸ方向中心を腹とし、Ｘ方向両端を節と
する振動変位を生じさせることも可能である。なお、バ
イモルフ素子１０を駆動するには、バイモルフ素子１０
の表面に露出している電極２２ａ・２２ａ´のいずれか
一方と電極２５ｂ・２５ｂ´のいずれか一方との間に電
圧を印加すればよい。

【００３０】このような構造を有するバイモルフ素子１
０において、圧電板２１ａ等の厚みは１０μｍ以上５０
μｍ以下、好ましくは１５μｍ以上４０μｍ以下、さら
に好ましくは２０μｍ以上３０μｍ以下とする。これに
より、バイモルフ素子１０は、例えば、１０Ｖ以下の低
電圧でも十分に大きな変位を示す。圧電板２１ａ等の厚
みが薄い場合には、絶縁破壊が起こる可能性が高くなっ
たり、圧電板２１ａ等を挟む電極どうしが導通する等の
不良が発生し易くなる。一方、圧電板２１ａ等の厚みが
厚い場合には所望する変位量を得るために高い駆動電圧
が必要となる。

【００３１】圧電板２１ａ等の厚みをこのように薄くし
た状態で高い信頼性を維持するために、圧電板２１ａ等
には平均粒径が３μｍ以下の圧電セラミックスが用いら
れる。圧電板２１ａ〜２１ｅの平均粒径は、２．５μｍ
以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがさ
らに好ましい。平均粒径の下限は原料粉末の粒径によっ
て決定されるが、おおよそ０．５μｍである。バイモル
フ素子１０の製造においては、良好な圧電特性を示すジ
ルコン酸チタン酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＺＴ
−ＰＭＮ）系材料が好適に用いられる。

【００３２】後述するように、圧電板２１ａ等の平均粒
径を３μｍ以下とするために、バイモルフ素子１０の製
造においては、平均粒径が０．５μｍ以下のＰＺＴ−Ｐ
ＭＮ系材料粉末が用いられる。このような微粉末を用い
ることによって、１０μｍ以上５０μｍ以下の厚みを有
する圧電板２１ａ等を得るためのグリーンシートを製造
することが可能となる。ＰＺＴ−ＰＭＮ系材料の具体的
な組成例としては、例えば、特公平４−７８５８２号公
報に開示されている一連の組成を挙げることができる。

【００３３】平均粒径が０．５μｍ以下のＰＺＴ−ＰＭ
Ｎ系材料の粉末は、焼結性が高いために１０００℃以上
１２００℃未満での焼成が可能であり、この温度は、従
来のＰＺＴ材料の一般的な焼成温度である１２００℃以
上１３００℃以下よりも低い。これによりバイモルフ素
子１０では、電極２２ａ・２２ｂ・２５ａ・２５ｂとし
て、従来一般的に用いられていたパラジウム（Ｐｄ）含
有量が３０％超の銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）電極
材料に代えて、パラジウム（Ｐｄ）含有量が１９．５％
以上３０％以下、好ましくは１９．５％以上２５％以
下、より好ましくは１９．５％以上２０．５％未満（約
２０％）の銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）電極材料が
用いられる。

【００３４】こうしてパラジウム（Ｐｄ）の使用量を減
らすことにより製造コストを下げることが可能となる。
また、高い温度で焼成した際の鉛成分の蒸発を抑制して
組成ずれを防止することができ、目標とする圧電特性を
得ることが容易となる。さらに蒸発した鉛成分による焼
成炉の汚染を抑制することができ、焼成炉の寿命を長く
保持することも可能となる。

【００３５】接着された積層型圧電体１１ａ・１１ｂの
総厚み、つまりバイモルフ素子１０の総厚みは０．１ｍ
ｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以上１ｍｍ以
下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下で
ある。バイモルフ素子１０の総厚みが薄い場合には、変
位量は大きくなるが発生力が小さく、また機械的強度が
小さくなる。一方、バイモルフ素子１０の総厚みが厚く
なると、発生力と機械的強度は大きくなるが、変位量が
小さくなる。圧電板２１ａ等の厚みとバイモルフ素子１
０の総厚みは、バイモルフ素子１０の用途等を考慮し
て、適宜適切な条件に定められる。

【００３６】バイモルフ素子１０は、その総厚みが２ｍ
ｍ以下と薄いために、積層型圧電体１１ａ・１１ｂから
の電極の取り出しをこれらの側面で行うことが困難であ
る。そこで、バイモルフ素子１０においては、スルーホ
ール電極２８ａ・２８ｂ・２８ａ´・２８ｂ´を用いる
ことによってこの問題を解決している。バイモルフ素子
１０のＸ方向端の一方を図示しない固定治具に固定する
際に、この固定治具に表面に露出した電極２２ａ・２５
ｂの電気的接続が可能な電極端子を設けることにより、
バイモルフ素子１０自体にリード線を設ける必要がない
構造とすることができる。

【００３７】次に、バイモルフ素子１０の製造方法につ
いて説明するが、積層型圧電体１１ａ・１１ｂは同様の
工程によって製造されるために、ここでは積層型圧電体
１１ａの製造工程を中心にして説明することとする。図
５はバイモルフ素子１０の製造方法の一実施形態を示す
フローチャートである。最初に原料粉末を調製する（ス
テップ１）。このステップ１では、ＰＺＴ−ＰＭＮ系材
料の粗粉末を粉砕処理して平均粒径を０．５μｍ以下と
する。このような原料粉末において、１μｍ以上の粉末
が全体に占める割合は１０％（体積％）以下であること
が好ましく、５％（体積％）以下であるとより好まし
い。これにより均一な組織を有する圧電板２１ａ等を得
ることができる。

【００３８】粗粉末の粉砕方法としては、特開平９−２
８７２号公報に開示されている強度撹拌式ミルを用いる
方法が好ましく、これにより所望する粒径の原料粉末を
容易に得ることができる。図６は強度撹拌式ミルによる
粉砕処理が終了した原料粉末の粒度分布をＨＯＲＩＢＡ
製ＬＡ−９２０を用いて測定した結果を示す説明図であ
り、平均粒径が０．４３９μｍ（メジアン径）の原料粉
末が得られていることがわかる。

【００３９】得られた原料粉末に溶剤、バインダ等を添
加して均一に混合し、シート成形用のスラリーを製造す
る（ステップ２）。このスラリーの製造にはボールミル
等の粉砕混合装置が好適に用いられる。続いてドクター
ブレード法やカレンダロール法等により、製造したスラ
リーを用いてグリーンシートを成形する（ステップ
３）。ステップ３で製造するグリーンシートの厚みは焼
成収縮を考慮して適切な値に設定される。ステップ３に
おいては、ステップ１において調製した原料粉末を用い
ることにより、ステップ３においては、厚みが約２０μ
ｍ以上６０μｍ以下の薄くかつ厚みの均一なグリーンシ
ートを成形することができる。

【００４０】続いて、成形された帯状のグリーンシート
を一定の大きさ（例えば、１辺の長さが２５０ｍｍの正
方形）に切断し（ステップ４）、得られたシートの周縁
をフレームに貼り付ける（ステップ５）。ステップ４に
おいて切断するシートの大きさは、作業者による取り扱
いが容易であり、かつ、例えば、図３（ａ）に示す電極
パターンを縦横に並べて複数箇所に印刷することができ
るような大きさとすることが好ましい。これにより生産
性が高められる。このステップ４は、グリーンシートの
厚みが薄い場合に、グリーンシートのハンドリングを行
い易くするために行われるものであり、必ずしも必要な
工程ではない。

【００４１】次いで、フレームに貼り付けられたシート
の所定位置にスルーホール電極２８ａ・２８ｂを形成す
るための孔部３１ａ・３１ｂを形成する（ステップ
６）。この孔部３１ａ・３１ｂの形成は、金型によるパ
ンチングやレーザ加工によって行うことができる。孔部
３１ａ・３１ｂを形成する位置は、次のステップ７にお
ける電極ペーストの印刷位置に合わせて予め定められ
る。

【００４２】孔部３１ａ・３１ｂが形成されたシートの
所定位置に、パラジウム（Ｐｄ）含有量が約２０％の銀
（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）ペーストを所定のパター
ンで印刷する（ステップ７）。この電極ペーストの印刷
はスクリーン印刷法を用いて好適に行われ、先に図３
（ａ）に示した電極パターンが印刷されたシートと、図
３（ｂ）に示した電極パターンが印刷されたシートの２
種類のシートが製造される。

【００４３】ここで、シートの厚みが約６０μｍ以下と
薄い場合には、シートに形成された孔部３１ａ・３１ｂ
を塗りつぶすように電極ペーストの印刷を行うことによ
り、この孔部３１ａ・３１ｂの内周壁面にも電極ペース
トが塗られる。これにより後に説明するステップ１０に
おいてシートどうしの熱圧着を行い、さらにステップ１
１において焼成を行った際に、この孔部３１ａ・３１ｂ
の内周壁面に塗られた電極ペーストがどうしが接触し
て、スルーホール電極２８ａ・２８ｂが形成される。

【００４４】なお、グリーンシートを用いた一体焼成法
により積層型圧電素子を製造する場合において、その積
層型圧電素子にスルーホール電極を設ける方法として
は、グリーンシートに形成した孔部を樹脂埋めして、そ
の後に電極ペーストの印刷を行い、焼成後に樹脂が焼失
することによって形成されるホールに電極材料を塗布ま
たは充填する方法が知られている。しかし、バイモルフ
素子１０の製造工程においては、孔部３１ａ・３１ｂを
樹脂埋めする等の工程を必要とすることなく、スルーホ
ール電極２８ａ・２８ｂを形成することができるため
に、製造時間を短縮することができる。

【００４５】続いて、電極パターンが印刷された一定面
積（例えば、１辺が２００ｍｍの正方形の領域）を、パ
ンチングによりシートから打ち抜く（ステップ８）。フ
レームに貼り付けられたシートの残りの部分はフレーム
から剥離された後に粉末の状態に戻される等して再利用
され、フレームは洗浄処理されて再びステップ４に用い
られる。ステップ８において、図３（ａ）に示した電極
パターンが印刷されたシートから得られたシート（以下
「シートＡ」とする）と、図３（ｂ）に示した電極パタ
ーンが印刷されたシートから得られたシート（以下「シ
ートＢ」とする）を、位置合わせを行いながら交互に積
み重ねる（ステップ９）。

【００４６】積層型圧電体１１ａを製造する場合のステ
ップ９の処理は、最終的に圧電板２１ａ・２１ｃ・２１
ｅとなる３枚のシートＡと、最終的に圧電板２１ｂ・２
１ｄとなる２枚のシートＢを交互に積み重ねる。同様
に、積層型圧電体１１ｂを製造する場合には、最終的に
圧電板２３ａ・２３ｃ・２３ｅとなる３枚のシートＢ
と、最終的に圧電板２３ｂ・２３ｄとなる２枚のシート
Ａを交互に積み重ねればよい。

【００４７】なお、積層型圧電体１１ａを製造する場合
のステップ９の処理においては、最終的に圧電板２１ｃ
・２１ｅとなる２枚のシートＡと、最終的に圧電板２１
ｂ・２１ｄとなる２枚のシートＢを交互に積み重ね、さ
らに圧電板２１ｂとなるシートＢの上に、圧電板２１ａ
となるグリーンシートであって電極ペーストが印刷され
ていないものを積み重ねてもよい。同様に、積層型圧電
体１１ｂを製造する場合には、最終的に圧電板２３ｃ・
２３ｅとなる２枚のシートＢと、最終的に圧電板２３ｂ
・２３ｄとなる２枚のシートＡを交互に積み重ね、さら
に圧電板２３ｂとなるシートＡの上に、圧電板２３ａと
なるグリーンシートであって電極ペーストが印刷されて
いないものを積み重ねてもよい。

【００４８】ステップ９におけるシートＡとシートＢの
積み重ね数の合計を奇数とすると、後のステップ１４に
おける分極処理を容易に行うことができる。また所定枚
数のシートＡとシートＢを積み重ねた後に、シートＡと
同じ形状に加工された樹脂フィルムを積み重ね、さらに
この樹脂フィルムの上に所定枚数のシートＡとシートＢ
を積み重ねる、という一連の作業を所定回数繰り返すこ
とにより、次のステップ１０における熱プレスの回数を
減らして製造時間を短縮することができる。樹脂フィル
ムとしては、熱プレスを行った際にシートＡおよびシー
トＢと溶着しない性質を有するものが好適に用いられ
る。

【００４９】こうして積み重ねられたシートＡとシート
Ｂに熱プレス処理を施す（ステップ１０）。これにより
シートＡとシートＢが熱圧着されて一体化されたグリー
ンボードが得られる。次いでこのグリーンボードを焼成
する（ステップ１１）。ステップ１１は、グリーンボー
ドの面積が広い場合には１枚のグリーンボードを複数に
分割した後に行うことが好ましく、１枚のグリーンボー
ドの面積が狭い場合にはそのままの状態で行ってもよ
い。

【００５０】グリーンボードを構成する原料粉末は粒径
が小さくて焼結性が高いために、グリーンボードの焼成
は、１０００℃以上１２００℃未満の範囲、好ましくは
１１００℃以上１１５０℃以下の範囲で行うことができ
る。これにより、ステップ７において、電極ペーストと
してパラジウム（Ｐｄ）含有量が少ないものを用いるこ
とが可能となっている。図７はステップ１１で得られた
焼成体の微構造を示すＳＥＭ写真である。平均粒径は約
１．２μｍであり、かつ、緻密に焼結している圧電板２
１ａ〜２１ｅが得られている状態を確認することができ
る。当然に、図７に示される微構造は、積層型圧電体１
１ａまたは積層型圧電体１１ｂを構成する圧電板２１ａ
等の微構造である。

【００５１】ステップ１１により得られる焼成体であっ
て、積層型圧電体１１ａとして製造されたものには、そ
の一方の表面（圧電板２１ａ側）に電極２２ａ・２５ｂ
が形成されているが、他方の表面（圧電板２１ｅ側）に
は電極が形成されていないものとなる。そこで、銀ペー
ストを用いて、焼成体の圧電板２１ｅ側の表面に図３
（ｄ）に示す電極パターンを印刷し、焼成温度よりも低
い温度で焼き付けて、電極２５ａ・２２ｂを形成する
（ステップ１２）。ステップ１２においては、圧電板２
１ａ側の表面に形成されている電極２２ａ・２５ｂにも
銀ペーストを上塗りして、焼き付けることが好ましい。

【００５２】同様に、ステップ１１により得られる焼成
体であって、積層型圧電体１１ｂとして製造されたもの
には、その一方の表面（圧電板２３ａ側）に電極２２ｂ
´・２５ａ´が形成されているが、他方の表面（圧電板
２３ｅ側）には電極が形成されていないものとなる。そ
こで、銀ペーストを用いて、焼成体の圧電板２３ｅ側の
表面に図４（ｄ）に示す電極パターンを印刷し、焼成温
度よりも低い温度で焼き付けて、電極２２ａ´・２５ｂ
´を形成する。このとき圧電板２３ａ側の表面に形成さ
れている電極２２ｂ´・２５ａ´にも銀ペーストを焼き
付けることが好ましい。

【００５３】なお、先のステップ９においてシートＡお
よびシートＢを積層する際に、電極ペーストが印刷され
ていないグリーンシートを最上段に積み重ねていた場合
には、ステップ１１により得られる焼成体は、その両面
に電極が形成されていないものとなる。この場合には、
焼成体の両面にそれぞれ所定の電極パターンを銀ペース
トを用いて印刷し、その後に焼き付け処理を行うことに
よって、焼成体の表面に所定の電極を形成する。例え
ば、積層型圧電体１１ａの場合には、圧電体２１ａ側に
図３（ａ）に示す電極パターンを印刷し、圧電体２１ｅ
側に図３（ｄ）に示す電極パターンを印刷し、焼き付け
処理を行う。

【００５４】ステップ１２の終了後には、銀ペーストが
焼き付けられた焼成体を個々の積層型圧電体に切断して
（ステップ１３）、複数の積層型圧電体１１ａ（および
複数の積層型圧電体１１ｂ）を得て、その後にこれらの
分極処理を行う（ステップ１４）。積層型圧電体１１ａ
の場合、シートＡとシートＢの積み重ね数が奇数であれ
ば、積層型圧電体１１ａの表面に設けられた面積の広い
駆動用の電極２２ａ・２２ｂ（ステップ１２において銀
ペーストを焼き付けて形成された電極２２ａ・２２ｂ）
の間に所定の電圧を印加することにより、容易に分極処
理を行うことができる。同様に、積層型圧電体１１ｂの
場合においてシートＡとシートＢの積み重ね数が奇数で
あれば、積層型圧電体１１ｂの表面に設けられた面積の
広い駆動用の電極２２ａ´・２２ｂ´の間に電圧を印加
して分極処理を行うことができる。なお、ステップ１３
とステップ１４は逆の順序で行うことができる。但し、
分極処理時に焼成体にクラック等の損傷が入らないこと
が前提条件とされる。

【００５５】ステップ１４の終了後に得られた積層型圧
電体１１ａと積層型圧電体１１ｂを接着剤で貼り合わせ
る（ステップ１５）ことにより、バイモルフ素子１０が
得られる。さらに必要に応じて、表面に露出している電
極２２ａ（または２２ａ´）・２５ｂ（または２５ｂ
´）にリード線をハンダ付け等して取り付ける。

【００５６】ステップ１５においては、積層型圧電体１
１ａと積層型圧電体１１ｂが接着された後に、例えば、
電極２２ａ・２５ｂ間に電圧を印加したときに、積層型
圧電体１１ａを構成する圧電板２１ａ〜２１ｅに分極の
向きと同じ向きに電界が印加された場合には、積層型圧
電体１１ｂを構成する圧電板２３ａ〜２３ｅには分極の
向きとは逆向きの電界が印加されるようにし、逆に積層
型圧電体１１ａを構成する圧電板２１ａ〜２１ｅに分極
の向きと逆向きの電界が印加された場合には、積層型圧
電体１１ｂを構成する圧電板２３ａ〜２３ｅには分極の
向きと同じ向きに電界が印加されるようにする必要があ
る。このため、積層型圧電体１１ａと積層型圧電体１１
の接着面を間違えないように注意する必要がある。

【００５７】ところで、圧電アクチュエータ１０の製造
に用いる原料粉末の平均粒径が０．５μｍ超である場合
には、次のような問題が生じるために、圧電アクチュエ
ータ１０を製造することは困難である。例えば、ＨＯＲ
ＩＢＡ製ＬＡ−９２０を使用して測定された図８に示す
粒度分布を有するＰＺＴ−ＰＭＮ系セラミックス原料粉
末を用いてスラリーを作製した場合には、厚みが約２０
μｍ以上６０μｍ以下の薄くかつ均一な厚みを有するグ
リーンシートを作製することが困難である。また、グリ
ーンボードが作製できたとしても、これを１０００℃以
上１２００℃未満の温度で焼成した場合には、粉末の焼
結性が悪いために焼結が進まず、これにより空孔率が大
きくなって所望する圧電特性を得ることができない。こ
のためにグリーンボードを１２００℃以上１３００℃以
下の温度で焼成すると、図９のＳＥＭ写真に示すように
緻密な微構造を有する圧電セラミックスを得ることがで
きるが、その平均粒径は大きく、機械的強度も小さい。
さらに、電極材料としてパラジウム（Ｐｄ）含有量が２
０％の銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）ペーストが用い
られているグリーンボードを１２００℃以上１３００℃
以下の温度で焼成した場合には、銀（Ａｇ）がグリーン
ボードから流れ出すために駆動可能な積層型圧電体を得
ることができない。結果的に、グリーンボードの作製に
あたって、パラジウム（Ｐｄ）含有量が３０％超の銀
（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）ペーストを用いる必要が
生ずるために、圧電アクチュエータ１０の製造コストが
高くなる。

【００５８】次に、本発明の圧電アクチュエータの別の
実施の形態について説明する。図１０の断面図に示すバ
イモルフ素子１０ａは、上述したバイモルフ素子１０を
構成する積層型圧電体１１ａ・１１ｂ間に、いわゆるシ
ム材として金属板４１が挟まれた構造を有している。積
層型圧電体１１ａ・１１ｂの構造は先に説明した通りで
ある。金属板４１としては、リン青銅等のバネ性を有す
る金属が好適に用いられ、その厚みは１０μｍ以上２０
０μｍ以下の範囲のものが好適に用いられる。

【００５９】積層型圧電体１１ａ・１１ｂを直接に金属
板４１に接着すると、全てのスルーホール電極２８ａ・
２８ａ´・２８ｂ・２８ｂ´が金属板４１と電気的に接
続されてしまい、バイモルフ素子１０ａを駆動すること
ができなくなる。これを防止する方法としては、以下に
示す方法が挙げられる。

【００６０】第１の方法は、図１１の断面図に示すよう
に、例えば、スルーホール電極２８ｂ・２８ｂ´は金属
板４１を介して電気的に接続されるが、スルーホール電
極２８ａ・２８ａ´は金属板４１と絶縁されるように、
金属板４１の特定部分に絶縁性樹脂４２をコーティング
する方法である。この絶縁性樹脂４２の厚みが厚くなる
と、金属板４１と積層型圧電体１１ａ・１１ｂとを接着
する際に積層型圧電体１１ａ・１１ｂが割れるおそれが
ある。このために絶縁性樹脂４２の厚さは１０μｍ以下
とすることが好ましい。

【００６１】第２の方法は、図１２の断面図に示すよう
に、積層型圧電体１１ａを製造する際に、圧電板２１ｅ
となるシートＡについては、孔部３１ａを形成しない方
法である。これによりスルーホール電極２８ａは金属板
４１と導通することができなくなる。この場合にはさら
に、圧電板２１ｅに設けられる電極２２ｂの電極面積を
圧電板２１ｅ全体に拡げることができる。ここで、積層
型圧電体１１ａと金属板４１との接着には、嫌気性の接
着剤が好適に用いられるために、電極２２ｂを圧電板２
１ｅの表面全体に設けた場合には、金属材料どうしの接
着面積が広くなり、これにより接着面の信頼性を高める
ことができる。同様に、積層型圧電体１１ｂを製造する
際には、圧電板２３ａとなるシートＢについては、孔部
３１ａ´を形成せず、圧電板２３ａに設けられる電極２
２ｂ´の電極面積を圧電板２３ａ全体に拡げる。これに
よりスルーホール電極２８ａ´の金属板４１との導通が
防止され、積層型圧電体１１ｂと金属板４１の接着面の
信頼性も高められる。

【００６２】バイモルフ素子１０ａの駆動は、例えば、
金属板４１とスルーホール電極２８ａ・２８ａ´に導通
して表面に露出している電極２２ａとの間に電圧を印加
することにより行うことができる（図１０参照）。バイ
モルフ素子１０ａは、金属板４１を有するために強度が
大きくなる。但し、金属板４１によって積層型圧電体１
１ａ・１１ｂの変位が阻害されるために、一般的に変位
量は小さくなる。

【００６３】ところで、バイモルフ素子に用いるシム材
は金属板４１に限定されるものではない。例えば、図１
３は、プリント配線基板８０を積層型圧電体１１ａ・１
１ｂで挟んだ構造を有するバイモルフ素子１０ｂの構造
を示す断面図である。プリント配線基板８０は、図１３
（ｂ）に示すように、樹脂基板８５の表裏面に設けられ
た第１電極８１が第１スルーホール８２の壁面を通じて
導通し、表裏面に第１電極８１と絶縁して設けられた第
２電極８３が第２スルーホール８４の壁面を通じて導通
した構造を有している。

【００６４】図１３（ａ）に示すように、第２電極８３
の平面形状は電極２２ｂ・２２ｂ´の形状に一致させる
ことができる。同様に、第１電極８１の平面形状は電極
２５ａ・２５ａ´の形状に一致させることができる。な
お、第１スルーホール８２と第２スルーホール８４を設
けることなく、樹脂基板８５の側面を通じて第１電極８
１どうしを導通させ、また第２電極８３どうしを導通さ
せることもできる。

【００６５】このようなプリント配線基板８０と積層型
圧電体１１ａ・１１ｂとを、第１電極８１とスルーホー
ル電極２８ａ・２８ａ´（電極２５ａ・２５ａ´）間が
導通し、かつ、第２電極８３とスルーホール電極２８ｂ
・２８ｂ´（電極２２ｂ・２２ｂ´）間が導通するよう
に接着する。これによりバイモルフ素子１０ｂの一方の
表面、例えば積層型圧電体１１ａ側の表面から電極リー
ドを取り出して、バイモルフ素子１０ｂを駆動すること
ができる。バイモルフ素子１０ｂは、バイモルフ素子１
０ａと比較すると、制振性に優れるという特徴を有す
る。

【００６６】次に、圧電アクチュエータのさらに別の実
施の形態について説明する。図１４の断面図に示すユニ
モルフ素子１０ｃは、金属板４１に１個の積層型圧電体
１１ａを貼り付けて構成される圧電アクチュエータであ
る。ユニモルフ素子１０ｃにおいても、スルーホール電
極２８ａ・２８ｂがともに金属板４１に導通することが
ないように、スルーホール電極２８ａ（金属板側４１と
の接着面にある電極２５ａ）と金属板４１との間に絶縁
性樹脂４２が塗布されている。

【００６７】ユニモルフ素子１０ｃの駆動は、例えば、
金属板４１とスルーホール電極２８ａと導通して表面に
露出している電極２２ａとの間に電圧を印加することに
より行う。ユニモルフ素子１０ｃでは、圧電板２１ａ〜
２１ｅの分極の向きと同じ向きに電界が印加されるよう
に駆動電圧を印加することが好ましい。

【００６８】ユニモルフ素子１０ｃは、バイモルフ素子
１０・１０ａと比較すると、駆動電圧が同じ場合に得ら
れる変位量は小さくなる。しかし、バイモルフ素子１０
・１０ａにおいては、駆動の際に積層型圧電体１１ａ・
１１ｂのいずれか一方の圧電板２１ａ〜２１ｅに分極の
向きとは反対の向きの電界を掛けなければならない。こ
のためにバイモルフ素子１０・１０ａにおいては、長時
間の駆動や高い電圧の駆動によって分極が消滅して、駆
動できなくなるおそれがある。しかし、ユニモルフ素子
１０ｃではこのような問題が生じない利点がある。

【００６９】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はない。例えば、バイモルフ素子１０等を構成する積層
型圧電体１１ａ・１１ｂについては、圧電板が５層構造
となっているものを示したが、積層型圧電体１１ａ・１
１ｂの総厚み等の条件が満たされる限りにおいて、圧電
板の積層数に制限はない。また電極２２等のパターンに
ついても、図３の各図に示されるパターンに限定されな
い。さらにバイモルフ素子１０ａにおいては、金属板４
１に絶縁性樹脂４２を設けることでスルーホール電極２
８ａ・２８ａ´間の導通を防止しているが、例えば絶縁
性樹脂４２を設ける代わりにスルーホール電極２８ａ・
２８ａ´間の導通を防止するホールを金属板４１に設け
てもよい。本発明に係るバイモルフ素子１０等の用途と
しては、例えば、低電圧で駆動可能な圧電リレーや携帯
電話のバイブレータ、パネル型スピーカ等を挙げること
ができるが、勿論、これらの用途に限定されるものでは
ない。

【００７０】

【発明の効果】上述の通り、本発明の圧電アクチュエー
タとその製造方法によれば、平均粒径の小さい粉末を用
いることによって厚みの薄いグリーンシートを成形する
ことが可能なために、圧電板の一層の厚みを薄くするこ
とができる。これにより１０Ｖ以下の低電圧でも十分に
駆動することが可能となるために、特に電池を電源とし
て利用する携帯型情報端末への種々の応用が可能とな
る。また、平均粒径の小さい粉末を用いることによって
従来の焼成温度よりも低い温度での焼成が可能となるた
めに、パラジウム（Ｐｄ）含有量の少ない電極ペースト
を用いることが可能となる。これにより製造コスト（製
品コスト）を下げることが可能となる効果も得られる。
電極パターンが印刷されたシートを奇数枚積層すること
により、焼成体の表面に表れる駆動用の電極を用いて分
極処理を行うことが可能となり、これにより生産性が高
められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電アクチュエータの一実施形態であるバイモ
ルフ素子を示す断面図。

【図２】図１に示すバイモルフ素子設けられたスルーホ
ール電極の一実施形態を示す断面図。

【図３】図１に示すバイモルフ素子を構成する一方の積
層型圧電体に設けられた電極のパターンの一実施形態を
示す平面図。

【図４】図１に示すバイモルフ素子を構成する他方の積
層型圧電体に設けられた電極のパターンの一実施形態を
示す平面図。

【図５】図１に示すバイモルフ素子の製造方法の一実施
形態を示す説明図。

【図６】原料粉末の粒度分布を示す説明図。

【図７】バイモルフ素子を構成する圧電板の微構造を示
すＳＥＭ写真。

【図８】従来の原料粉末の粒度分布を示す説明図。

【図９】従来のバイモルフ素子を構成する圧電板の微構
造を示すＳＥＭ写真。

【図１０】バイモルフ素子の別の形態を示す断面図。

【図１１】バイモルフ素子の電極構造の一実施形態を示
す断面図。

【図１２】バイモルフ素子の電極構造の別の実施形態を
示す断面図。

【図１３】バイモルフ素子の電極構造のさらに別の実施
形態を示す断面図。

【図１４】圧電アクチュエータの別の実施形態であるユ
ニモルフ素子を示す断面図。

【図１５】従来のバイモルフ素子の概略構造を示す断面
図。

【符号の説明】

１０・１０ａ・１０ｂ；バイモルフ素子 １０ｃ；ユニモルフ素子 １１ａ・１１ｂ；積層型圧電体 ２１ａ〜２１ｅ・２３ａ〜２３ｅ；圧電板 ２２ａ・２２ａ´・２２ｂ・２２ｂ´・２５ａ・２５ａ
´・２５ｂ・２５ｂ´；電極 ２７；接着剤 ２８ａ・２８ａ´・２８ｂ・２８ｂ´；スルーホール電
極 ３１ａ・３１ａ´・３１ｂ・３１ｂ´；孔部 ４１；金属板 ４２；絶縁性樹脂 ８０；プリント配線基板 ８１；第１電極 ８２；第１スルーホール ８３；第２電極 ８４；第２スルーホール ８５；樹脂基板 ９０；バイモルフ素子 ９１ａ・９１ｂ；積層型圧電体 ９２；金属板 ９３ａ・９３ｂ；圧電体 ９４ａ・９４ｂ；電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 友好 埼玉県日高市大字原宿７番地５ 株式会社 メガセラ内 (72)発明者 柴田 清人 埼玉県日高市大字原宿７番地５ 株式会社 メガセラ内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板状の圧電体と電極とが交互に積み重
   ねられた積層型圧電体と、前記積層型圧電体の表面に貼
   り付けられた補強板とを具備する圧電アクチュエータで
   あって、 前記薄板状の圧電体の厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下
   であり、かつ、前記積層型圧電体の総厚みが０．０５ｍ
   ｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする圧電アクチュ
   エータ。
2. 【請求項２】 前記補強板の表面に貼り付けられた別の
   積層型圧電体をさらに具備し、 前記積層型圧電体と前記別の積層型圧電体に厚み−横変
   位を生じさせた際の変位の向きが互いに逆向きとなって
   いることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエ
   ータ。
3. 【請求項３】 薄板状の圧電体と電極とが交互に積み重
   ねられた２個の積層型圧電体がその表面で互いに貼り合
   わされてなる圧電アクチュエータであって、 前記薄板状の圧電体の厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下
   であり、かつ、貼り合わされた前記２個の積層型圧電体
   の総厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴
   とする圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記２個の積層型圧電体は、前記２個の
   積層型圧電体の貼り合わせ面について互いに対称な構造
   を有することを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチ
   ュエータ。
5. 【請求項５】 前記薄板状の圧電体は圧電セラミックス
   であり、 前記圧電セラミックスの平均粒径が３μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に
   記載の圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記積層型圧電体は、前記電極を１層お
   きに電気的に接続するスルーホール電極を有することを
   特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載
   の圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 薄板状の圧電体と電極とが交互に積み重
   ねられた積層型圧電体を有する圧電アクチュエータの製
   造方法であって、 平均粒径が０．５μｍ以下のチタン酸ジルコン酸鉛−マ
   グネシウムニオブ酸鉛系酸化物粉末を用いてグリーンシ
   ートを成形する第１工程と、 前記グリーンシートにパラジウム含有量が３０％以下の
   銀／パラジウムペーストを用いて所定の電極パターンを
   印刷する第２工程と、 前記電極パターンが印刷された所定枚数のシートを積層
   圧着してシート積層体を得る第３工程と、 前記シート積層体を１０００℃以上１２００℃未満の温
   度で焼成する第４工程と、 前記第４工程において得られた焼成体を分極処理する第
   ５工程と、 を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記第３工程においては、前記電極パタ
   ーンが印刷されたシートが奇数枚積層され、 前記第５工程においては、前記第４工程において得られ
   た焼成体の表面に現れている電極に直流電圧を印加可能
   な端子を接触させることによって分極処理が行われるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータの
   製造方法。