JP3436735B2 - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 - Google Patents

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３２に示すように、圧電／電歪材料からなる板状体
２００に孔部２０２を設けることにより、固定部２０４
と可動部２０６とこれらを支持する梁部２０８とを一体
に形成し、更に、梁部２０８に電極層２１０を設けた圧
電アクチュエータが開示されている（例えば特開平１０
−１３６６６５号公報参照）。

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

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

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
電アクチュエータにおいては、圧電／電歪材料の伸縮方
向（即ち、板状体の面内方向）の変位をそのまま可動部
に伝達していたため、可動部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】一方、特開昭６３−６４６４０号公報の第
４図が示すものは、中継部材とバイモルフ並びにヘッド
とバイモルフとの接合形態において、共に歪みを発生す
るいわゆる圧電作動部位がそれぞれの接合部位を跨ぐ構
造、即ち、中継部材とヘッドにわたってバイモルフが連
続的に構成されている。

【００１０】その結果、上記の構造では、バイモルフを
作動させた際、中継部材とバイモルフとの接合部を支点
とした変位動作と、ヘッドとバイモルフとの接合点を支
点とした変位動作が互いに干渉し合い、変位の発現を阻
害し、ヘッドを外空間に対して大きく変位させるような
作用を得ることができなかった。

【００１１】また、従来のこの種のデバイスにおいて
は、可動部を十分に変位させるためには多大な電圧をか
ける必要があるという問題がある。

【００１２】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、特定軸方向に変位しやすく、圧電／電歪
素子に印加する電圧を低電圧にしながらも可動部を大き
く変位させることができ、しかも、作動上、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、かつ高感度に検出
することが可能なセンサ素子を得ることができる圧電／
電歪デバイス及びその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する一
対の薄板部と、可動部と、これら薄板部と可動部を支持
する固定部とを具備し、前記一対の薄板部のうち、少な
くとも１つの薄板部に１以上の圧電／電歪素子が配設さ
れ、前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前
記固定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デ
バイスであって、前記一対の薄板部のうち、少なくとも
一方の薄板部が予め互いに接近する方向に撓んでいるこ
とを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、前記圧電／電歪デバイス
において、前記一対の薄板部が予め互いに接近する方向
に撓んでいることを特徴とする。この場合、前記一対の
薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部、又は前記一対
の薄板部は、内方に向かって凸形状に撓むようにしても
よい。

【００１５】通常、圧電／電歪素子への電圧印加に伴っ
て薄板部が屈曲し、これによって可動部が変位すること
になるが、本発明では、薄板部が予め互いに接近する方
向に撓んで、前記圧電／電歪素子の作動による薄板部の
屈曲方向とほぼ同じ方向に変形されているため、相対的
に小さい力で薄板部が屈曲し、可動部が変位することに
なる。即ち、本発明においては、従来の圧電／電歪デバ
イスと比較して、低電圧で同等の変位（可動部の変位）
を得ることができ、当該圧電／電歪デバイスを設置した
電子機器等の消費電力を低減することができる。

【００１６】また、薄板部が予め内方に向かって凸形状
に撓んだ構造は、薄板部の幅方向からの外力に対して高
い耐性を示すばかりでなく、この構造自体が、可動部を
特定軸、即ち、薄板部が対向する方向への一軸方向に変
位しやすい構造であるため、可動部が円弧状ないしは回
転状に変位しにくく、外部空間に大きく変位させること
が可能であるという特徴を有する。

【００１７】そして、前記薄板部の撓み量（予め撓んで
いる量）をδ、該薄板部の長さ（可動部及び固定部の内
壁間の距離）をＬとしたとき、０＜δ≦０．１３Ｌを満
足することが好ましい。前記撓み量をこの範囲に設定す
ることにより、圧電／電歪素子の変位をより効率的に可
動部の変位として利用することができ、結果として、可
動部を大きく変位させることができる。

【００１８】また、前記可動部、固定部、薄板部は、セ
ラミックスもしくは金属を用いて構成されていてもよ
く、また、各部をセラミック材料同士で構成することも
できるし、あるいは金属材料同士で構成することもでき
る。更には、セラミックスと金属の材料とから製造され
たものを組み合わせたハイブリッド構造として構成する
こともできる。

【００１９】前記構成において、前記薄板部と前記可動
部と前記固定部は、セラミックグリーン積層体を同時焼
成することによって一体化し、更に不要な部分を切除し
てなるセラミック基体で構成するようにしてもよい。ま
た、前記圧電／電歪素子を膜状とし、少なくとも一対の
電極のいずれか一方及び／又は圧電／電歪層を焼成によ
って前記セラミック基体に一体化するようにしてもよ
い。

【００２０】この場合、前記圧電／電歪素子は、圧電／
電歪層と、該圧電／電歪層に形成された一対の電極とを
有して構成することができる。また、前記圧電／電歪素
子は、圧電／電歪層と、該圧電／電歪層の両側に形成さ
れた一対の電極とを有し、該一対の電極のうち、一方の
電極を少なくとも前記薄板部に形成するようにしてもよ
い。この場合、圧電／電歪素子による振動を薄板部を通
じて効率よく可動部又は固定部に伝達することができ、
応答性の向上を図ることができる。特に、前記圧電／電
歪素子は、前記圧電／電歪層と前記一対の電極が複数積
層形態で構成されていることが好ましい。

【００２１】このような構成にすることにより、圧電／
電歪素子の発生力が増大し、もって大変位が図られると
共に、デバイス自体の剛性が増すことで、高共振周波数
化が図られ、変位動作の高速化を容易に達成できるとい
う特徴がある。なお、前記孔部にゲル状の材料を充填す
るようにしてもよい。

【００２２】次に、本発明に係る圧電／電歪デバイスの
製造方法は、相対向する一対の薄板部と、可動部と、こ
れら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、前記
一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１以上
の圧電／電歪素子が配設され、前記一対の薄板部の両内
壁と前記可動部の内壁と前記固定部の内壁とにより孔部
が形成された圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
少なくとも前記薄板部上に前記圧電／電歪素子を作製し
た後に、所定部位を切除して、前記一対の薄板部のう
ち、少なくとも一方の薄板部が互いに接近する方向に撓
んだ圧電／電歪デバイスを製造することを特徴とする。

【００２３】また、本発明は、前記製造方法において、
少なくとも前記薄板部上に前記圧電／電歪素子を作製し
た後に、所定部位を切除して、前記一対の薄板部が予め
互いに接近する方向に撓んだ圧電／電歪デバイスを製造
することを特徴とする。

【００２４】ここでいう圧電／電歪素子を作成した後と
は、少なくとも圧電／電歪層が形成された状態を示し、
圧電／電歪層の形成後に形成される電極に対しては、切
除を行った後に形成するようにしてもかまわない。

【００２５】そして、上述の製造方法において、少なく
とも後に少なくとも前記孔部を形成するための窓部を有
する第１のセラミックグリーンシートと、後に前記薄板
部となる第２のセラミックグリーンシートとを含むセラ
ミックグリーン積層体を一体焼成して、後に薄板部とな
る部分が内方に凹んだセラミック積層体を作製する工程
と、前記セラミック積層体のうち、少なくとも前記薄板
部となる部分の外表面に前記圧電／電歪素子を形成する
工程と、前記圧電／電歪素子が形成されたセラミック積
層体に対する少なくとも１回の切除処理によって、前記
一対の薄板部が互いに接近する方向に撓んだ少なくとも
圧電／電歪素子が形成されたセラミック基体を作製する
工程とを有するようにしてもよい。この場合、前記第１
及び第２のセラミックグリーンシートとして、それぞれ
焼成収縮速度及び／又は焼成収縮量に差を有するものを
使用することが好ましい。

【００２６】前記圧電／電歪素子を形成する工程は、膜
形成法に従うものであって、少なくとも一対の電極のい
ずれか一方及び／又は圧電／電歪層を焼成によって、少
なくとも前記薄板部となる部分の外表面に一体化するよ
うにしてもよい。

【００２７】上述の製造方法により、圧電／電歪素子に
印加する電圧を低電圧にしながらも可動部を大きく変位
させることができる圧電／電歪デバイスを効率よく、か
つ、容易に製造することができ、高性能な圧電／電歪デ
バイスの量産化を実現させることができる。

【００２８】また、本発明は、上述の圧電／電歪デバイ
スの製造方法において、少なくとも後に少なくとも前記
孔部を形成するための窓部を有する第１のセラミックグ
リーンシートと、後に前記薄板部となる第２のセラミッ
クグリーンシートとを含むセラミックグリーン積層体を
一体焼成してセラミック積層体を作製する工程と、前記
セラミック積層体のうち、少なくとも前記薄板部となる
部分の外表面に、前記圧電／電歪素子を構成する少なく
とも一対の電極のいずれか一方及び／又は圧電／電歪層
の前駆体を形成する工程と、前記前駆体を焼成して、前
記セラミック積層体と前記前駆体を一体化すると同時
に、前記セラミック積層体のうち、後に薄板部となる部
分を内方に凹ませる工程と、前記セラミック積層体に対
する少なくとも１回の切除処理によって、前記一対の薄
板部が互いに接近する方向に撓んだセラミック基体を作
製する工程とを有することを特徴とする。

【００２９】前記圧電／電歪素子を構成する少なくとも
一対の電極のいずれか一方及び／又は圧電／電歪層の前
駆体を形成する工程は、膜形成法に従って行うようにし
てもよい。この場合、前記セラミック積層体に前記前駆
体を形成する際に、少なくとも薄板部となる部分の材料
と前記前駆体の材料との熱膨張差を制御して形成するこ
とが好ましい。

【００３０】これにより、前記セラミック積層体と前記
前駆体を焼成したとき、少なくとも薄板部となる部分の
材料と前記前駆体の材料との熱収縮差によって、セラミ
ック積層体のうち、後に薄板部となる部分が凹み、該薄
板部となる部分に圧電／電歪素子が形成されたかたちと
なる。

【００３１】また、本発明は、上述の圧電／電歪デバイ
スの製造方法において、少なくとも後に少なくとも前記
孔部を形成するための窓部を有するセラミックグリーン
シートと、後に前記薄板部となるセラミックグリーンシ
ートとを含むセラミックグリーン積層体を作製する工程
と、前記セラミックグリーン積層体のうち、少なくとも
前記薄板部となる部分の外表面に前記圧電／電歪素子の
少なくとも一部を構成する前駆体を形成する工程と、前
記セラミックグリーン積層体と前記圧電／電歪素子の少
なくとも一部又は全部を構成する前駆体を同時焼成し
て、後に薄板部となる部分が内方に凹んだセラミック積
層体を作製し、かつ、少なくとも前記薄板部となる部分
の外表面に前記圧電／電歪素子の少なくとも一部又は全
部を形成する工程と、前記セラミック積層体に対する少
なくとも１回の切除処理によって、前記一対の薄板部が
互いに接近する方向に撓んだセラミック基体を作製する
工程とを有するようにしてもよい。

【００３２】この場合、前記セラミックグリーン積層体
に前記圧電／電歪素子の少なくとも一部を構成する前駆
体を形成する際に、少なくとも薄板部となる部分の材料
と前記圧電／電歪素子の前駆体の材料との熱膨張差を制
御して形成することが好ましい。これにより、前記セラ
ミックグリーン積層体と前記圧電／電歪素子の少なくと
も一部又は全部を構成する前駆体を焼成したとき、少な
くとも薄板部となる部分の材料と前記圧電／電歪素子の
少なくとも一部を構成する前駆体の材料との熱膨張差に
よって、セラミック積層体のうち、後に薄板部となる部
分が凹み、該薄板部となる部分に圧電／電歪素子が形成
されたかたちとなる。

【００３３】これらの製造方法においては、前記セラミ
ック積層体に対する切除処理によって前記孔部を露出さ
せることを併せて行うようにしてもよい。

【００３４】従って、本発明に係る圧電／電歪デバイス
によれば、各種トランスデューサ、各種アクチュエー
タ、周波数領域機能部品（フィルタ）、トランス、通信
用や動力用の振動子や共振子、発振子、ディスクリミネ
ータ等の能動素子のほか、超音波センサや加速度セン
サ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種セ
ンサ用のセンサ素子として利用することができ、特に、
光学機器、精密機器等の各種精密部品等の変位や位置決
め調整、角度調整の機構に用いられる各種アクチュエー
タに好適に利用することができる。

【００３５】

【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３１
を参照しながら説明する。

【００３６】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。

【００３７】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１
０は、図１に示すように、全体として長尺の直方体の形
状を呈し、その長軸方向のほぼ中央部分に孔部１２が設
けられた基体１４を有する。

【００３８】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。

【００３９】この基体１４については、全体をセラミッ
クスもしくは金属を用いて構成されたもののほか、セラ
ミックスと金属の材料で製造されたものを組み合わせた
ハイブリッド構造としてもよい。

【００４０】また、基体１４は、各部を有機樹脂、ガラ
ス等の接着剤で接着してなる構造、セラミックグリーン
積層体を焼成により一体化してなるセラミック一体構
造、ロウ付け、半田付け、共晶接合もしくは溶接等で一
体化した金属一体構造等の構成を採用することができ、
好ましくはセラミックグリーン積層体を焼成により一体
化したセラミック積層体で基体１４を構成することが望
ましい。

【００４１】このようなセラミックスの一体化物は、各
部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状
態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高
く、かつ、剛性確保に有利な構造であることに加え、後
述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に
製造することが可能である。

【００４２】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。

【００４３】また、この圧電／電歪デバイス１０は、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂの両内壁と可動部２０の内
壁２０ａと固定部２２の内壁２２ａにより例えば矩形状
の前記孔部１２が形成され、前記圧電／電歪素子２４ａ
及び／又は２４ｂの駆動によって可動部２０が変位し、
あるいは可動部２０の変位を圧電／電歪素子２４ａ及び
／又は２４ｂにより検出する構成を有する。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】なお、一対の電極２８及び３０への電圧の
印加は、各電極２８及び３０のうち、それぞれ固定部２
２の両側面（素子形成面）上に形成された端子（パッ
ド）３２及び３４を通じて行われるようになっている。
各端子３２及び３４の位置は、一方の電極２８に対応す
る端子３２が固定部２２の後端寄りに形成され、外部空
間側の他方の電極３０に対応する端子３４が固定部２２
の内壁２２ａ寄りに形成されている。

【００４７】この場合、圧電／電歪デバイス１０の固定
を、端子３２及び３４が配置された面とは別の面を利用
してそれぞれ別個に行うことができ、結果として、圧電
／電歪デバイス１０の固定と、回路と端子３２及び３４
間の電気的接続の双方に高い信頼性を得ることができ
る。この構成においては、フレキシブルプリント回路
（ＦＰＣとも称される）、フレキシブルフラットケーブ
ル（ＦＦＣとも称される）、ワイヤボンディング等によ
って端子３２及び３４と回路との電気的接続が行われ
る。

【００４８】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの構成と
しては、図１に示す構成のほか、図２に示す第１の変形
例に係る圧電／電歪デバイス１０ａのように、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂを構成する一対の電極２８及び
３０の各先端部を揃え、圧電／電歪層２６の先端部のみ
を可動部２０側に突出させるようにしてもよく、また、
図３に示す第２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０
ｂのように、一方の電極２８と圧電／電歪層２６の各先
端部を揃え、他方の電極３０の先端部のみを固定部２２
寄りに位置させるようにしてもよい。

【００４９】その他、図４に示す第３の変形例に係る圧
電／電歪デバイス１０ｃのように、一方の電極２８及び
圧電／電歪層２６の各先端部を可動部２０の側面にまで
延ばし、他方の電極３０の先端部を薄板部１６ａ及び１
６ｂの長さ方向（Ｚ軸方向）のほぼ中央に位置させるよ
うにしてもよい。

【００５０】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を複数積層形態にして構成することも
好ましい。

【００５１】例えば図５に示す第４の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｄのように、圧電／電歪層２６並び
に一対の電極２８及び３０をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２８と他方の電極３０をそれぞれ交互に積層し
て、これら一対の電極２８と他方の電極３０が圧電／電
歪層２６を間に挟んで重なる部分（実質的駆動部分１
８）が多段構成とされた圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂとしてもよい。この図５では、圧電／電歪層２６を３
層構造とし、１層目の下面（薄板部１６ａ及び１６ｂの
側面）と２層目の上面に一方の電極２８をそれぞれ分離
して形成し、１層目の上面と３層目の上面に他方の電極
３０をそれぞれ分離して形成し、更に、一方の電極２８
の各端部にそれぞれ端子３２ａ及び３２ｂを設け、他方
の電極３０の各端部にそれぞれ端子３４ａ及び３４ｂを
設けた例を示している。

【００５２】また、図６に示す第５の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｅのように、圧電／電歪層２６並び
に一対の電極２８及び３０をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極２８と他方の電極３０を断面ほぼ櫛歯状となる
ようにそれぞれ互い違いに積層し、これら一対の電極２
８と他方の電極３０が圧電／電歪層２６を間に挟んで重
なる部分（実質的駆動部分１８）が多段構成とされた圧
電／電歪素子２４ａ及び２４ｂとしてもよい。この図６
では、圧電／電歪層２６を３層構造とし、一方の電極２
８が１層目の下面（薄板部１６ａ及び１６ｂの側面）と
２層目の上面に位置するように櫛歯状に形成し、他方の
電極３０が１層目の上面と３層目の上面に位置するよう
に櫛歯状に形成した例を示している。この構成の場合、
一方の電極２８同士並びに他方の電極３０同士をそれぞ
れつないで共通化することで、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。

【００５３】また、図７に示す第６の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｆのように、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、一方の電極２８の先端部が薄板部１６ａ及び１６
ｂ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。

【００５４】また、図８に示す第７の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｇのように、可動部２０に互いに対
向する端面３６ａ及び３６ｂを形成するようにしてもよ
い。この場合、製造時に圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂ及び／又は薄板部１６ａ及び１６ｂに生じていた内部
残留応力を前記端面３６ａ及び３６ｂの移動によって解
放することができるため、可動部２０の変位動作が前記
内部残留応力によって阻害されることがなくなり、ほぼ
設計通りの可動部２０の変位動作を得ることができる。
加えて、この応力の解放によって、圧電／電歪デバイス
１０ｇの機械強度の向上も図ることができる。

【００５５】これら端面３６ａ及び３６ｂの間には、図
８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、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を介在させるようにして
もよい。図８では、可動部２０に互いに対向する端面３
６ａ及び３６ｂを設けた例を示したが、その他、固定部
２２に設けるようにしてもよい。

【００５６】また、図９に示す第８の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｈのように、２つの多段構成の圧電
／電歪素子２４ａ１及び２４ｂ１をそれぞれ固定部２２
と薄板部１６ａ及び１６ｂとを跨るように形成し、他の
２つの多段構成の圧電／電歪素子２４ａ２及び２４ｂ２
をそれぞれ可動部２０と薄板部１６ａ及び１６ｂとを跨
るように形成するようにしてもよい。この場合、圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂを多段構造にする効果と、可
動部２０を変位させるための作用点が増えるという効果
により、可動部２０をきわめて大きく変位させることが
でき、加えて高速応答性にも優れたものになり、好まし
い。

【００５７】また、図１０に示す第９の変形例に係る圧
電／電歪デバイス１０ｉ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
うに櫛歯状に形成し、他方の電極３０が１層目の上面に
位置するように形成した多段構成の圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂとしてもよい。

【００５８】このような圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂを多段構造とすることにより、圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂの発生力が増大し、もって大変位が図られる
と共に、圧電／電歪デバイス１０自体の剛性が増すこと
で、高共振周波数化が図られ、変位動作の高速化が容易
に達成できる。

【００５９】ここで、周波数とは、一対の電極２８及び
３０に印加する電圧を交番的に切り換えて、可動部２０
を左右に変位させたときの電圧波形の周波数を示し、共
振周波数とは、可動部２０の変位動作が所定の振動モー
ドで追従できる最大の周波数を示す。

【００６０】なお、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの
段数を多くすれば、駆動力の増大は図られるが、それに
伴い消費電力も増えるため、実際に実施する場合には、
用途、使用状態に応じて適宜段数等を決めればよい。ま
た、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０で
は、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを多段構造にして
駆動力を上げても、基本的に薄板部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。

【００６１】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１２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。

【００６２】図１１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１２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ことから、大変位の発生に有利
になる。

【００６３】具体的には、図１１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１１
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。

【００６４】一方、図１２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。

【００６５】このような図１１及び図１２に示すような
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂも本実施の形態に係る
圧電／電歪デバイス１０に好適に用いることができる。
図１１及び図１２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。

【００６６】そして、この実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０においては、図１に示すように、一対の薄
板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに接近する方向に撓ん
でおり、それぞれ孔部１２の内方に向かって凸形状に撓
んだ構造を有する。この場合、図１３に示すように、各
薄板部１６ａ及び１６ｂの撓み量（予め撓んでいる量）
をδ、該薄板部１６ａ及び１６ｂの長さ（可動部２０及
び固定部２２の内壁２０ａ及び２２ａ間の距離）をＬと
したとき、０＜δ≦０．１３Ｌを満足するように設定さ
れている。撓み量δが０．１３Ｌを越えるようになる
と、薄板部１６ａ及び１６ｂの剛性が極端に低下すると
いう不都合がある。また、撓み量δが０．１３Ｌを越え
るようになると、可動部２０の変位が弧状の軌跡を描き
やすくなり、後述する特定軸への変位が得られにくくな
る。なお、ここで、「予め」とは、圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂに電圧が印加されていない状態、もしくは
圧電／電歪デバイス１０に外力が加わっていない状態、
即ち、非作動状態を示す。

【００６７】ここで、本実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０の動作について説明する。まず、例えば２つ
の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが自然状態、即ち、
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが共に変位動作を行っ
ていない場合は、図１３に示すように、圧電／電歪デバ
イス１０の長軸（固定部の長軸）ｍと可動部２０の中心
軸ｎとがほぼ一致している。

【００６８】この状態から、例えば図１４Ａ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に対し所定のバイアス電位Ｖｂを有
するサイン波Ｗａをかけ、図１４Ｂ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３
０に対し前記サイン波Ｗａとはほぼ１８０°位相の異な
るサイン波Ｗｂをかける。

【００６９】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１５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１０の長軸ｍに対して例えば右
方向に変位する。なお、変位量は、各圧電／電歪素子２
４ａ及び２４ｂに印加される電圧の最大値に応じて変化
し、例えば最大値が大きくなるほど変位量も大きくな
る。

【００７０】特に、圧電／電歪層２６の構成材料とし
て、抗電界を有する圧電／電歪材料を適用した場合に
は、図１４Ａ及び図１４Ｂ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１４Ａ及び
図１４Ｂにおける二点鎖線に示すような波形を使用する
ことで、負のレベルが印加されている圧電／電歪素子２
４ｂ又は２４ａが、変位動作の主体となっている圧電／
電歪素子２４ａ又は２４ｂをサポートとするという機能
を持たせることができる。

【００７１】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０では、薄板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに接近す
る方向に撓んで、前記圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
の作動による薄板部１６ａ及び１６ｂの屈曲方向とほぼ
同じ方向に変形されているため、相対的に小さい力で薄
板部１６ａ及び１６ｂが屈曲し、可動部２０が大きく変
位することになる。即ち、本実施の形態においては、従
来の圧電／電歪デバイスと比較して、低電圧で同等の変
位（可動部２０の変位）を得ることができ、当該圧電／
電歪デバイス１０を設置した電子機器等の消費電力を低
減することができる。

【００７２】更に、この一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ
が予め互いに接近する方向に撓んだ構造は、一方の圧電
／電歪素子２４ａの作動による薄板部１６ａの撓みに追
従して撓む他方の薄板部１６ｂの撓み動作の観点からみ
れば、その他方の薄板部１６ｂは、一方の圧電／電歪素
子２４ａの作動によって可動部２０が変位する方向に予
め撓んでいる構造でもある。

【００７３】つまり、図１５を用いて説明すると、矢印
Ａの方向と同じ方向に他方の薄板部１６ｂが予め撓んで
いることから、他方の薄板部１６ｂは一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂが対向する軸方向に変位しやすい。従っ
て、可動部２０の変位形態は円弧状ないしは回転状とは
なりにくく、ほぼ一軸方向に変位し、その結果、可動部
２０を外部空間に向かって大きく変位させることができ
る。

【００７４】なお、図９に示す圧電／電歪デバイス１０
ｈ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１４Ａ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１４Ｂ
に示す電圧（サイン波Ｗｂ参照）が印加される。

【００７５】このように、本実施の形態に係る圧電／電
歪デバイス１０においては、圧電／電歪素子２４ａ及び
２４ｂの微小な変位が薄板部１６ａ及び１６ｂの屈曲を
利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２０に伝
達されることになるため、可動部２０は、圧電／電歪デ
バイス１０の長軸ｍに対して大きく変位させることが可
能となる。

【００７６】また、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０においては、可動部２０、薄板部１６ａ及び
１６ｂ並びに固定部２２が一体化されており、すべての
部分を脆弱で比較的重い材料である圧電／電歪材料によ
って構成する必要がないため、機械的強度が高く、ハン
ドリング性、耐衝撃性、耐湿性に優れ、動作上、有害な
振動（例えば、高速作動時の残留振動やノイズ振動）の
影響を受け難いという利点を有する。

【００７７】また、この実施の形態においては、圧電／
電歪素子２４ａ及び２４ｂを、圧電／電歪層２６と、該
圧電／電歪層２６の両側に形成された一対の電極２８及
び３０とを有して構成し、一対の電極２８及び３０のう
ち、一方の電極２８を少なくとも薄板部１６ａ及び１６
ｂの外表面に形成するようにしたので、圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂによる振動を薄板部１６ａ及び１６ｂ
を通じて効率よく可動部２０に伝達することができ、応
答性の向上を図ることができる。

【００７８】また、こ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２
０の一部にかけて形成した場合、可動部２０の変位動作
が前記実質的駆動部分１８によって制限され、大きな変
位を得ることができなくなるおそれがあるが、この実施
の形態では、前記実質的駆動部分１８を可動部２０と固
定部２２の両方にかけないように形成しているため、可
動部２０の変位動作が制限されるという不都合が回避さ
れ、上述した薄板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに接近
する方向に撓んでいる効果との相乗効果により、可動部
２０の変位量を大きくすることができる。

【００７９】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。

【００８０】次に、本実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０の好ましい構成例について説明する。

【００８１】まず、図１に示すように、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２４
ａ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。

【００８２】そして、可動部２０の内壁２０ａと薄板部
１６ａ及び１６ｂとの接合部分の間におけるＸ軸方向の
距離、もしくは固定部２２の内壁２２ａと薄板部１６ａ
及び１６ｂとの接合部分の間におけるＸ軸方向の距離の
うち、広い方の距離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１〜１
０とされ、更に好ましくは２〜８とされる。この比ａ／
ｂの規定値は、可動部２０の変位量を大きくし、Ｘ−Ｚ
平面内での変位を支配的に得られることの発見に基づく
規定である。

【００８３】一方、薄板部１６ａ及び１６ｂの長さ（Ｚ
軸方向の距離）Ｌと上述した距離ａとの比Ｌ／ａにおい
ては、好ましくは０．５〜１０とされ、更に好ましくは
０．７〜５とすることが望ましい。この比Ｌ／ａの規定
値は、可動部２０の変位量を大きくでき、かつ、高い共
振周波数で変位動作を行うことができる（高い応答速度
を達成できる）という発見に基づく規定である。

【００８４】従って、この実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０をＹ軸方向への煽り変位、あるいは振動を
抑制し、かつ、高速応答性に優れ、相対的に低電圧で大
きな変位を併せ持つ構造とするには、比ａ／ｂを０．５
〜２０とし、かつ、比Ｌ／ａを０．５〜１０にすること
が好ましく、更に好ましくは比ａ／ｂを１〜１０とし、
かつ、比Ｌ／ａを０．７〜５にするとよい。

【００８５】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、この実施の形態では、薄板部１６ａ及び
１６ｂを互いに接近する方向に撓ませて可動部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。

【００８６】また、可動部２０の長さ（Ｚ軸方向の距
離）ｆは、短いことが好ましい。短くすることで軽量化
と共振周波数の増大が図られるからである。しかしなが
ら、可動部２０のＸ軸方向の剛性を確保し、その変位を
確実なものとするためには、薄板部１６ａ及び１６ｂの
厚みｄとの比ｆ／ｄを３以上、好ましくは１０以上とす
ることが望ましい。

【００８７】なお、各部の実寸法は、可動部２０への部
品の取り付けのための接合面積、固定部２２を他の部材
に取り付けるための接合面積、電極用端子などの取り付
けのための接合面積、圧電／電歪デバイス１０全体の強
度、耐久度、必要な変位量並びに共振周波数、そして、
駆動電圧等を考慮して定められることになる。

【００８８】具体的には、可動部２０の内壁２０ａと薄
板部１６ａ及び１６ｂとの接合部分の間におけるＸ軸方
向の距離、もしくは固定部２２の内壁２２ａと薄板部１
６ａ及び１６ｂとの接合部分の間におけるＸ軸方向の距
離のうち、広い方の距離ａは、１００μｍ〜２０００μ
ｍが好ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１０００μ
ｍである。薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂは、５０μｍ
〜２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ
〜５００μｍである。薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄ
は、Ｙ軸方向への変位成分である煽り変位が効果的に抑
制できるように、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂとの関
係においてｂ＞ｄとされ、かつ、２μｍ〜１００μｍが
好ましく、更に好ましくは４μｍ〜５０μｍである。

【００８９】薄板部１６ａ及び１６ｂの長さＬ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。

【００９０】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となり、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。

【００９１】また、この圧電／電歪デバイス１０におい
ては、圧電／電歪デバイスの形状が従来のような板状で
はなく、可動部２０と固定部２２が直方体の形状を呈し
ており、可動部２０と固定部２２の側面が連続するよう
に一対の薄板部１６ａ及び１６ｂが設けられていること
に加え、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに接
近する方向に撓んでいるため、圧電／電歪デバイス１０
のＹ軸方向の剛性を選択的に高くすることができる。

【００９２】即ち、この圧電／電歪デバイス１０では、
平面内（ＸＺ平面内）における可動部２０の動作のみを
極めて選択的に発生させることができ、可動部２０のＹ
Ｚ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。

【００９３】次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０の各構成要素について説明する。

【００９４】可動部２０は、上述したように、薄板部１
６ａ及び１６ｂの駆動量に基づいて作動する部分であ
り、圧電／電歪デバイス１０の使用目的に応じて種々の
部材が取り付けられる。例えば、圧電／電歪デバイス１
０を変位素子として使用する場合であれば、光シャッタ
の遮蔽板等が取り付けられ、特に、ハードディスクドラ
イブの磁気ヘッドの位置決めやリンギング抑制機構に使
用するのであれば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するス
ライダ、スライダを有するサスペンション等の位置決め
を必要とする部材が取り付けられる。

【００９５】固定部２２は、上述したように、薄板部１
６ａ及び１６ｂ並びに可動部２０を支持する部分であ
り、固定部２２を例えば前記ハードディスクドライブの
磁気ヘッドの位置決めに利用する場合には、ＶＣＭ（ボ
イスコイルモータ）に取り付けられキャリッジアーム、
該キャリッジアームに取り付けられた固定プレート又は
サスペンション等に支持固定することにより、圧電／電
歪デバイス１０の全体が固定される。また、この固定部
２２には、図１に示すように、圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂを駆動するための端子３２及び３４その他の部
材が配置される場合もある。

【００９６】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
等や、これらの混合物を主成分とした材料が挙げられる
が、機械的強度や靱性が高い点において、ジルコニア、
特に安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化
ジルコニアを主成分とする材料が好ましい。また、金属
材料においては、剛性を有する限り、限定されないが、
ステンレス鋼、ニッケル等が挙げられる。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】薄板部１６ａ及び１６ｂを構成する材料と
しては、可動部２０や固定部２２と同様のセラミックス
を好適に用いることができ、ジルコニア、中でも安定化
ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニア
を主成分とする材料は、薄肉であっても機械的強度が大
きいこと、靱性が高いこと、圧電／電歪層や電極材との
反応性が小さいことから最も好適に用いられる。

【０１００】また、金属材料で構成する場合にも、前述
のとおり、可撓性を有し、屈曲変形が可能な金属材料で
あればよいが、好ましくは、鉄系材料としては、各種ス
テンレス鋼、各種バネ鋼鋼材で構成することが望まし
く、非鉄系材料としては、ベリリウム銅、リン青銅、ニ
ッケル、ニッケル鉄合金で構成することが望ましい。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】なお、機械的強度と安定した結晶相が得ら
れるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜
３μｍ、好ましくは０．０５〜１μｍとすることが望ま
しい。また、上述のように、薄板部１６ａ及び１６ｂに
ついては、可動部２０並びに固定部２２と同様のセラミ
ックスを用いることができるが、好ましくは、実質的に
同一の材料を用いて構成することが、接合部分の信頼
性、圧電／電歪デバイス１０の強度、製造の煩雑さの低
減を図る上で有利である。

【０１０４】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、少な
くとも圧電／電歪層２６と、該圧電／電歪層２６に電界
をかけるための一対の電極２８及び３０を有するもので
あり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子
を用いることができるが、ユニモルフ型の方が、発生す
る変位量の安定性に優れ、軽量化に有利であるため、こ
のような圧電／電歪デバイス１０に適している。

【０１０５】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２４ａ及び２４ｂ等を好適に用い
ることができるほか、図５〜図１０に示すように、多段
構成にしてもよい。

【０１０６】前記圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、
図１に示すように、圧電／電歪デバイス１０の外面側に
形成する方が薄板部１６ａ及び１６ｂをより大きく駆動
させることができる点で好ましいが、使用形態などに応
じて、圧電／電歪デバイス１０の内面側、即ち、孔部１
２の内壁面に形成してもよく、圧電／電歪デバイス１０
の外面側、内面側の双方に形成してもよい。

【０１０７】圧電／電歪層２６には、圧電セラミックス
が好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セ
ラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いる
ことも可能である。但し、この圧電／電歪デバイス１０
をハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等に
用いる場合は、可動部２０の変位量と駆動電圧又は出力
電圧とのリニアリティが重要とされるため、歪み履歴の
小さい材料を用いることが好ましく、抗電界が１０ｋＶ
／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。

【０１０８】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。

【０１０９】特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を
有し、圧電／電歪層２６の焼結時における薄板部１６ａ
及び１６ｂ（セラミックス）との反応性が小さく、安定
した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とす
る材料、もしくはチタン酸ナトリウムビスマスを主成分
とする材料が好適に用いられる。

【０１１０】更に、前記材料に、ランタン、カルシウ
ム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリ
ウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、
カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸
化物等を単独で、もしくは混合物ないし化合物のかたち
で添加したセラミックスを用いてもよい。

【０１１１】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。

【０１１２】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２６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。

【０１１３】一方、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの
一対の電極２８及び３０は、室温で固体であり、導電性
に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えば
アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラ
ジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステ
ン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくは
これらの合金が用いられ、更に、これらに圧電／電歪層
２６あるいは薄板部１６ａ及び１６ｂと同じ材料を分散
させたサーメット材料を用いてもよい。

【０１１４】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂにおける
電極２８及び３０の材料選定は、圧電／電歪層２６の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１６ａ及び
１６ｂ上に一方の電極２８を形成した後、該一方の電極
２８上に圧電／電歪層２６を焼成により形成する場合
は、一方の電極２８には、圧電／電歪層２６の焼成温度
においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジ
ウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用す
る必要があるが、圧電／電歪層２６を形成した後に、該
圧電／電歪層２６上に形成される他方の電極３０は、低
温で電極形成を行うことができるため、アルミニウム、
金、銀等の低融点金属を使用することができる。

【０１１５】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。

【０１１６】次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０の製造方法を図１６Ａ〜図２７を参照しなが
ら説明する。

【０１１７】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０は、各部材の構成材料をセラミックスとし、圧電／
電歪デバイス１０の構成要素として、圧電／電歪素子２
４ａ及び２４ｂを除く基体１４、即ち、薄板部１６ａ及
び１６ｂ、固定部２２及び可動部２０についてはセラミ
ックグリーンシート積層法を用いて製造することが好ま
しく、一方、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをはじめ
として、各端子３２及び３４については、薄膜や厚膜等
の膜形成手法を用いて製造することが好ましい。

【０１１８】圧電／電歪デバイス１０の基体１４におけ
る各部材を一体的に成形することが可能なセラミックグ
リーンシート積層法によれば、各部材の接合部の経時的
な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性
が高く、かつ、剛性確保に有利な方法である。

【０１１９】この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
１０では、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２との境
界部分（接合部分）並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと可
動部２０との境界部分（接合部分）は、変位発現の支点
となるため、接合部分の信頼性は圧電／電歪デバイス１
０の特性を左右する重要なポイントである。

【０１２０】また、以下に示す製造方法は、生産性や成
形性に優れるため、所定形状の圧電／電歪デバイス１０
を短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。

【０１２１】以下、具体的に本実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０の第１の製造方法について説明する。
ここで、定義付けをしておく。セラミックグリーンシー
トを積層して得られた積層体をセラミックグリーン積層
体５８（例えば図１６Ｂ参照）と定義し、このセラミッ
クグリーン積層体５８を焼成して一体化したものをセラ
ミック積層体６０（例えば図１７参照）と定義し、この
セラミック積層体６０から不要な部分を切除して可動部
２０、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体
化されたものをセラミック基体１４Ｃ（図１８参照）と
定義する。

【０１２２】また、この第１の製造方法においては、最
終的にセラミック積層体６０をチップ単位に切断して、
圧電／電歪デバイス１０を多数個取りするものである
が、説明を簡単にするために、圧電／電歪デバイス１０
の１個取りを主体にして説明する。

【０１２３】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。

【０１２４】次に、金型を用いた打抜加工やレーザ加工
等の方法により、セラミックグリーンシートを図１６Ａ
のような種々の形状に加工して、複数枚の基体形成用の
セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び
５２Ｂを得る。

【０１２５】これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜
５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂは、少なくとも後に孔部１２
を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）
のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に薄
板部１６ａ及び１６ｂとなる複数枚（例えば２枚）のセ
ラミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂとを有する。
ここで、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄとセ
ラミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂは、それぞれ
焼成収縮速度及び／又は焼成収縮量に差を有するものが
使用される。具体的には、これらセラミックグリーンシ
ートの焼成時において、セラミックグリーンシート５０
Ａ〜５０Ｄがセラミックグリーンシート５２Ａ及び５２
Ｂよりも早いタイミングで焼結するものが使用された
り、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄの焼成収
縮量をセラミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂより
も小さなものとすることなどが挙げられる。なお、セラ
ミックグリーンシートの枚数はこれに限定されるもので
はなく、あくまでも一例である。

【０１２６】また、このとき、これらの焼成収縮速度の
差及び／又は焼成収縮量の差の大きさにより、焼成後の
薄板部１６ａ及び１６ｂの凹み量が異なるため、所望の
凹み量が得られる焼成収縮速度の差及び／又は焼成収縮
量の差となるように、セラミックグリーンシート５０Ａ
〜５０Ｄとセラミックグリーンシート５２Ａ、５２Ｂが
選択される。なお、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂのう
ち、片側の薄板部１６ａもしくは１６ｂのみを予め内方
へ凹んだものとする場合には、前述のセラミックグリー
ンシートに対する関係は、セラミックグリーンシート５
２Ａもしくは５２Ｂのいずれかに当てはめればよい。

【０１２７】その後、図１６Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂでセラミックグリー
ンシート５０Ａ〜５０Ｄを挟み込むようにして、これら
セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び
５２Ｂを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５
８とする。

【０１２８】なお、図示していないが、セラミックグリ
ーン積層体５８に対して、窓部５４と外部空間とを連通
する連通孔を穿設する必要がある。この連通孔により、
セラミックグリーン積層体５８の焼成過程で発生するバ
インダ等の分解ガスや残留した有機溶剤等の蒸気をセラ
ミックグリーン積層体５８の内部から排出し、薄板部の
割れや意図しない変形等を防止することができる。

【０１２９】その後、図１６Ｃに示すように、前記セラ
ミックグリーン積層体５８を焼成してセラミック積層体
６０を得る。このとき、セラミックグリーンシート５０
Ａ〜５０Ｄが、セラミックグリーンシート５２Ａ及び５
２Ｂよりも早いタイミングで焼結する及び／又はセラミ
ックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄの焼成収縮量がセラ
ミックグリーンシート５２Ａ及び５２Ｂよりも小さなも
のとされているため、セラミック積層体６０の両主面の
うち、後に薄板部となる部分が内方に凹む。

【０１３０】なお、積層一体化のための圧着回数や順序
は限定されるものではなく、構造に応じて、例えば窓部
５４の形状、セラミックグリーンシートの枚数等により
所望の構造を得るように適宜決めることができる。

【０１３１】窓部５４の形状は、すべて同一である必要
はなく、所望の機能に応じて決定することができる。ま
た、セラミックグリーンシートの枚数、各セラミックグ
リーンシートの厚みも特に限定されない。

【０１３２】圧着は、熱を加えることで、より積層性を
向上させることができる。また、セラミック粉末（セラ
ミックグリーンシートに使用されたセラミックスと同一
又は類似した組成であると、信頼性確保の点で好まし
い）、バインダを主体としたペースト、スラリー等をセ
ラミックグリーンシート上に塗布、印刷して、接合補助
層とすることで、セラミックグリーンシート界面の積層
性を向上させることができる。なお、セラミックグリー
ンシート５２Ａ及び５２Ｂが薄い場合には、プラスチッ
クフィルム、中でも表面にシリコーン系の離型剤をコー
ティングしたポリエチレンテレフタレートフィルムを用
いて取り扱うことが好ましい。

【０１３３】次に、図１７に示すように、前記セラミッ
ク積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシー
ト５２Ａ及び５２Ｂが積層された表面に相当する表面に
それぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成する。
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの形成法としては、ス
クリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法
等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング
法、真空蒸着、イオンプレーティング法、化学気相成長
法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用いることがで
きる。

【０１３４】このような膜形成法を用いて圧電／電歪素
子２４ａ及び２４ｂを形成することにより、接着剤を用
いることなく、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂと薄板
部１６ａ及び１６ｂとを一体的に接合、配設することが
でき、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容
易にすることができる。

【０１３５】この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素
子２４ａ及び２４ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２６の形成において厚膜形成法を用いれ
ば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜
３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とする
ペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョ
ン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成す
ることによって良好な圧電／電歪特性を得ることができ
るからである。

【０１３６】なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、か
つ、高い形状精度で形成できるという利点がある。ま
た、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同
時にできるため、製造工程の簡略化に有利である。

【０１３７】具体的に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂの形成について説明する。まず、セラミックグリーン
積層体５８を１２００℃〜１６００℃の温度で焼成、一
体化してセラミック積層体６０を得た後、該セラミック
積層体６０の両表面の所定位置に一方の電極２８を印
刷、焼成し、次いで、圧電／電歪層２６を印刷、焼成
し、更に、他方の電極３０を印刷、焼成して圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂを形成する。その後、各電極２８
及び３０を駆動回路に電気的に接続するための端子３２
及び３４を印刷、焼成する。

【０１３８】ここで、一方の電極２８として白金（Ｐ
ｔ）、圧電／電歪層２６としてジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ）、他方の電極３０として金（Ａｕ）、更に、
端子３２及び３４として銀（Ａｇ）というように、各部
材の焼成温度が積層順に従って低くなるように材料を選
定すると、ある焼成段階において、それより以前に焼成
された材料の再焼結が起こらず、電極材等の剥離や凝集
といった不具合の発生を回避することができる。

【０１３９】なお、適当な材料を選択することにより、
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの各部材と端子３２及
び３４を逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能
であり、圧電／電歪層２６を形成した後に低温で各電極
３０等を設けることもできる。

【０１４０】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの構成膜
の焼成温度は、これを構成する材料によって適宜決定さ
れるが、一般には、５００℃〜１５００℃であり、圧電
／電歪層２６に対しては、好ましくは１０００℃〜１４
００℃である。この場合、圧電／電歪層２６の組成を制
御するためには、圧電／電歪層２６の材料の蒸発源の存
在下に焼結することが好ましい。

【０１４１】また、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの
各部材と端子３２及び３４は、スパッタ法や蒸着法等の
薄膜形成法によって形成してもよく、この場合には、必
ずしも熱処理を必要としない。

【０１４２】次に、上述のようにして、圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂが形成されたセラミック積層体６０の
うち、不要な部分を切除する。切除する位置は、セラミ
ック積層体６０の側部、特に、該切除によってセラミッ
ク積層体６０の側面に窓部５４による孔部１２が形成さ
れる箇所（切断線Ｃ１及びＣ２参照）である。この切除
によって、図１８に示すように、一対の薄板部１６ａ及
び１６ｂが互いに接近する方向に撓み、それぞれ孔部の
内方に向かって凸形状とされたセラミック基体１４Ｃ
に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成された本実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０が完成する。

【０１４３】切除の方法としては、ダイシング加工、ワ
イヤソー加工、スライシング加工等の機械加工のほか、
ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工や電子ビ
ーム加工を適用することが可能である。切除に当たって
は、切除後、３００℃〜８００℃で加熱処理することが
好ましい。これは、加工によりデバイス内にマイクロク
ラック等の欠陥が生じやすいが、前記熱処理によって前
記欠陥を取り除くことができ、信頼性が向上するからで
ある。更に、前記熱処理後に８０℃程度の温度で少なく
とも１０時間程度放置し、エージング処理を施すことが
好ましい。このエージング処理で、製造過程の中で受け
た種々の応力等を緩和でき、特性の向上に寄与するから
である。

【０１４４】次に、第２の製造方法について図１９Ａ及
び図１９Ｂを参照しながら説明する。この第２の製造方
法は、図１９Ａに示すように、セラミックグリーン積層
体５８の両表面、即ち、セラミックグリーンシート５２
Ａ及び５２Ｂの各表面に圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂの前駆体１２４ａ及び１２４ｂを形成する。

【０１４５】このとき、少なくとも薄板部１６ａ及び１
６ｂとなる部分の材料と圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂの前駆体１２４ａ及び１２４ｂの材料との熱膨張差を
薄板部１６ａ及び１６ｂの方が小さくなるように制御し
て形成されるが、好ましくは、これら材料間の熱膨張率
の比（圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの前駆体１２４
ａ及び１２４ｂの熱膨張率／薄板部１６ａ及び１６ｂの
構成材料の熱膨張率）を１〜１０の範囲となるように調
整、制御することが望ましい。

【０１４６】これにより、セラミックグリーン積層体５
８と圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの前駆体１２４ａ
及び１２４ｂを同時焼成して、図１９Ｂに示すように、
前記セラミックグリーン積層体５８をセラミック積層体
６０としたとき、少なくとも薄板部１６ａ及び１６ｂと
なる部分の材料と圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの前
駆体１２４ａ及び１２４ｂの材料との熱膨張差によっ
て、セラミック積層体６０のうち、後に薄板部１６ａ及
び１６ｂとなる部分が内方に凹み、該薄板部１６ａ及び
１６ｂとなる部分に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたかたちとなる。

【０１４７】上述の同時焼成にあたっては、セラミック
グリーン積層体５８と圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
のすべての構成膜に対して焼成を行うようにしてもよ
く、一方の電極２８とセラミックグリーン積層体５８と
を同時焼成したり、他方の電極３０を除く他の構成膜と
セラミックグリーン積層体５８とを同時焼成する方法等
が挙げられる。

【０１４８】つまり、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
の前駆体１２４ａ及び１２４ｂは、焼成前における圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂのすべての構成膜、あるい
は焼成前における圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの他
方の電極３０を除く他のそれぞれの構成膜を示す。

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

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

【０１５１】なお、圧電／電歪層２６とセラミックグリ
ーン積層体５８を同時焼成する場合には、両者の焼成条
件を合わせることが必要である。圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂは、必ずしもセラミック積層体６０もしくは
セラミックグリーン積層体５８の両面に形成されるもの
ではなく、片面のみでももちろんよい。

【０１５２】その後、図１９Ｂに示すように、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されたセラミック積層体
６０を、切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断することによ
り、セラミック積層体６０の側部を切除する。この切除
によって、図１８に示すように、本実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０が完成する。

【０１５３】次に、第３の製造方法について図２０Ａ及
び図２０Ｂを参照しながら説明する。上述した第１の製
造方法では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成さ
れるセラミック積層体６０の表面は、後に薄板部１６ａ
及び１６ｂとなる部分が凹状とされているが（図１６Ｃ
参照）、この第３の製造方法では、図２０Ａに示すよう
に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されるセラ
ミック積層体６０として、薄板部１６ａ及び１６ｂとな
る部分の表面が平坦とされたセラミック積層体６０を用
い、該セラミック積層体６０の表面に上述した方法、例
えばスクリーン印刷法によって圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂの前駆体１２４ａ及び１２４ｂを形成する。

【０１５４】その後、図２０Ｂに示すように、前記圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂの前駆体１２４ａ及び１２
４ｂを焼成によってセラミック積層体６０と一体化す
る。このとき、セラミック積層体６０の薄板部１６ａ及
び１６ｂとなる部分と圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
の前駆体１２４ａ及び１２４ｂとの熱膨張率の比（圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂの前駆体１２４ａ及び１２
４ｂの熱膨張率／薄板部１６ａ及び１６ｂの構成材料の
熱膨張率）を０．０５〜２となるようにそれぞれの材料
を選定することによって、前記前駆体１２４ａ及び１２
４ｂを焼成すると同時に、所望形状を有したセラミック
積層体６０を得ることができる。なお、ここでいう前駆
体１２４ａ及び１２４ｂとは、前記圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂを構成する少なくとも一対の電極２８及び
３０のいずれか一方及び／又は圧電／電歪層２６の未焼
成体を意味する。

【０１５５】その後、図２０Ｂに示すように、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されたセラミック積層体
６０を、切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断することによ
り、セラミック積層体６０の側部を切除する。この切除
によって、図１８に示すように、本実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０が完成する。

【０１５６】上述の第１〜第３の製造方法では、前記可
動部２０、固定部２２、薄板部１６ａ及び１６ｂをセラ
ミック基体１４Ｃにて構成した例を示したが、その他、
各部を金属材料同士で構成することもできる。更には、
セラミックスと金属の材料とから製造されたものを組み
合わせたハイブリッド構造として構成することもでき
る。この場合、金属材料間の接合、セラミックスと金属
材料間の接合においては、有機樹脂、ガラス等での接
着、ロウ付け、半田付け、共晶接合、溶接等を用いるこ
とができる。

【０１５７】例えば、可動部２０、固定部２２をセラミ
ックスとし、薄板部１６ａ及び１６ｂを金属としたハイ
ブリッド構造の圧電／電歪デバイス（第１０及び第１１
の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｊ及び１０ｋ）
の製造方法（第４及び第５の製造方法）について図２１
Ａ〜図２７を参照しながら説明する。この第４及び第５
の製造方法で形成される金属とセラミックスを含む基体
を基体１４Ｄと記す。

【０１５８】第４の製造方法は、まず、図２１Ａ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）の枠状のセラミックグ
リーンシート５０Ａ〜５０Ｄを用意する。

【０１５９】その後、図２１Ｂに示すように、セラミッ
クグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄを積層・圧着して、薄
板のないセラミックグリーン積層体１５８（後に薄板部
１６ａ及び１６ｂとなる部分がないもの）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
２Ａに示すように、セラミック積層体１６０を得る。こ
のとき、薄板のないセラミック積層体１６０（後に薄板
部１６ａ及び１６ｂとなる部分がないもの）には、窓部
５４による孔部１３０が形成されたかたちとなる。

【０１６０】次に、図２２Ｂに示すように、別体として
構成した圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをそれぞれ薄
板部となる金属板１５２Ａ及び１５２Ｂの表面にエポキ
シ系接着剤で接着する。この場合、金属板１５２Ａ及び
１５２Ｂは、後に薄板部１６ａ及び１６ｂとなる部分を
プレス加工等によって予め一方向に凹ませたものが使用
される。図２２Ｂの例では金属板１５２Ａ及び１５２Ｂ
の一部をそれぞれカマボコ形状に凹ませた例を示す。別
体の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、例えばセラミ
ックグリーンシート積層法により形成することができ
る。なお、このとき、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ
の前駆体１２４ａ及び１２４ｂを、型押し等により、上
述の金属板１５２Ａ及び１５２Ｂと同様に凹ませてもよ
い。

【０１６１】次に、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂでセラ
ミック積層体１６０を挟み込むように、かつ、孔部１３
０を塞ぐようにして、これら金属板１５２Ａ及び１５２
Ｂをセラミック積層体１６０にエポキシ系接着剤で接着
し、ハイブリッド積層体１６２（図２３参照）とする。

【０１６２】次に、図２３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及びＣ２に沿って切断すること
により、ハイブリッド積層体１６２の側部を切除する。
この切除によって、図２４に示すように、金属板１５２
Ａ及び１５２Ｂで構成された薄板部１６ａ及び１６ｂが
互いに接近する方向に予め撓んで、それぞれ孔部１２の
内方に向かって凸形状とされた基体１４Ｄに、圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂが形成された第１０の変形例に
係る圧電／電歪デバイス１０ｊが完成する。

【０１６３】一方、第５の製造方法は、まず、上述の第
４の製造方法と同様に、少なくとも後に孔部１２となる
窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）の枠状のセ
ラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄを用意し、これ
らセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄを積層・圧
着して、セラミックグリーン積層体１５８とする（図２
１Ａ及び図２１Ｂ参照）。

【０１６４】次に、セラミックグリーン積層体１５８を
焼成して、図２５Ａに示すように、セラミック積層体１
６０を得る。このとき、セラミック積層体１６０には、
窓部５４による孔部１３０が形成されたかたちとなる。

【０１６５】次に、図２５Ｂに示すように、金属板１５
２Ａ及び１５２Ｂでセラミック積層体１６０を挟み込む
ように、かつ、孔部１３０を塞ぐようにして、これら金
属板１５２Ａ及び１５２Ｂをセラミック積層体１６０に
エポキシ系接着剤で接着し、ハイブリッド積層体１６２
とする。この場合も、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂは、
後に薄板部１６ａ及び１６ｂとなる部分をプレス加工等
によって予め一方向に凹ませたものが使用される。

【０１６６】また、接着した金属板１５２Ａ及び１５２
Ｂの表面に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを貼り合わ
せる際に、十分な接着圧力がかけられるように、図２５
Ａに示すように、必要に応じて、孔部１３０に充填材１
６４を充填する。

【０１６７】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。

【０１６８】次に、図２６に示すように、ハイブリッド
積層体１６２における金属板１５２Ａ及び１５２Ｂの表
面に、別体として形成した圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂをエポキシ系接着剤で接着する。別体の圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂは、例えばセラミックグリーンシ
ート積層法により形成することができる。

【０１６９】次に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが
形成されたハイブリッド積層体１６２のうち、切断線Ｃ
１及びＣ２に沿って切断することにより、ハイブリッド
積層体１６２の側部を切除する。この切除によって、図
２７に示すように、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂで構成
された薄板部１６ａ及び１６ｂが互いに接近する方向に
予め撓んで、それぞれ孔部１２の内方に向かって凸形状
とされた基体１４Ｄに、圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂが形成された第１１の変形例に係る圧電／電歪デバイ
ス１０ｋを得る。

【０１７０】また、基体部をすべて金属とする場合に
は、例えば図２２Ａにおけるセラミック積層体１６０に
相当する部位を鋳造により形成するほか、薄状の金属を
積層し、クラッディング法により形成すればよい。

【０１７１】上述の各種圧電／電歪デバイスでは、薄板
部１６ａ及び１６ｂの中央部分が内方に凹んだ例を示し
たが、図２８に示す第１２の変形例に係る圧電／電歪デ
バイス１０ｍのように、薄板部１６ａ及び１６ｂの中央
部分以外の部分が内方に撓んでいてもよい。この構造
は、薄板部１６ａ及び１６ｂが金属製であれば、例えば
プレス加工などにより、容易に形成することができる。
あるいは薄板部１６ａ及び１６ｂを予め平坦に形成して
おいて、その後に、外方から孔部１２側に向かって押圧
することにより、同様に形成することができる。

【０１７２】また、上述の例では、一対の薄板部１６ａ
及び１６ｂを共に内方に撓ませ、かつ、両薄板部１６ａ
及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成し
た例を示したが、その他、図２９に示す第１３の変形例
に係る圧電／電歪デバイス１０ｎのように、例えば一方
の薄板部１６ａのみを内方に撓ませ、両薄板部１６ａ及
び１６ｂにそれぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを
形成するようにしてもよいし、図３０に示す第１４の変
形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｐのように、一方の
薄板部１６ａのみを内方に撓ませ、かつ、該一方の薄板
部１６ａに圧電／電歪素子２４ａを形成するようにして
もよい。また、図３１に示す第１５の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０ｑのように、一対の薄板部１６ａを
共に内方に撓ませ、そのうち、一方の薄板部１６ａに圧
電／電歪素子２４ａを形成するようにしてもよい。

【０１７３】このように、相対向する一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂの片側の薄板部１６ａのみに圧電／電歪素
子２４ａを形成した圧電／電歪デバイス１０ｐや１０ｑ
は、圧電／電歪素子２４ｂが形成されていない薄板部１
６ｂの剛性を小さくすることができる。

【０１７４】その結果、両側に圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂが形成されている圧電／電歪デバイス（例えば
圧電／電歪デバイス１０）と、片側のみに圧電／電歪素
子２４ａが形成された圧電／電歪デバイス（１０ｐや１
０ｑ）とを、１つの圧電／電歪素子２４ａを駆動して得
られる変位の大きさで比較すると、片側のみに圧電／電
歪素子２４ａが形成された圧電／電歪デバイス（１０ｐ
や１０ｑ）の方が、対向する側の薄板部１６ｂの剛性が
低いという効果から、より大きな変位が得られるという
特徴がある。

【０１７５】上述した圧電／電歪デバイスによれば、各
種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域
機能部品（フィルタ）、トランス、通信用や動力用の振
動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能動素
子のほか、超音波センサや加速度センサ、角速度センサ
や衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ用のセンサ素
子として利用することができ、特に、光学機器、精密機
器等の各種精密部品等の変位や位置決め調整、角度調整
の機構に用いられる各種アクチュエータに好適に利用す
ることができる。

【０１７６】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。

【０１７７】

【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、特定軸方向
に変位しやすく、圧電／電歪素子に印加する電圧を低電
圧にしながらも可動部を大きく変位させることができ、
しかも、作動上、有害な振動の影響を受け難く、高速応
答が可能で、機械的強度が高く、ハンドリング性、耐衝
撃性、耐湿性に優れた変位素子、並びに可動部の振動を
精度よく検出することができるセンサ素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図２】第１の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図３】第２の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図４】第３の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図５】第４の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図６】第５の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図７】第６の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図８】第７の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図９】第８の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。

【図１０】第９の変形例に係る圧電／電歪デバイスの構
成を示す斜視図である。

【図１１】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１２】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１３】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスにお
いて、圧電／電歪素子が共に変位動作を行っていない場
合を示す説明図である。

【図１４】図１４Ａ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１４Ｂ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１５】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスにお
いて、圧電／電歪素子が変位動作を行った場合を示す説
明図である。

【図１６】図１６Ａは本実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイスを第１の製造方法に沿って作製する場合に必要な
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
示す説明図であり、図１６Ｃ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
である。

【図１７】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、該セラミック積層体に圧電／電歪
素子を形成した状態を示す説明図である。

【図１８】セラミック積層体を所定の切断線に沿って切
断して本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスとした状
態を示す説明図である。

【図１９】図１９Ａは第２の製造方法において、セラミ
ックグリーン積層体に圧電／電歪素子の前駆体を形成し
た状態を示す説明図であり、図１９Ｂはセラミックグリ
ーン積層体と圧電／電歪素子の前駆体を同時焼成して、
セラミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示
す説明図である。

【図２０】図２０Ａは第３の製造方法において、セラミ
ック積層体に圧電／電歪素子の前駆体を形成した状態を
示す説明図であり、図２０Ｂは圧電／電歪素子の前駆体
を焼成して、セラミック積層体に圧電／電歪素子を形成
した状態を示す説明図である。

【図２１】図２１Ａは第１０の変形例に係る圧電／電歪
デバイスを第４の製造方法に沿って作製する場合に必要
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２１Ｂ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２２】図２２Ａ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２２Ｂ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２３】第４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２４】第４の製造方法において、ハイブリッド積層
体を所定の切断線に沿って切断して、第１０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２５】図２５Ａは第５の製造方法において、セラミ
ックグリーン積層体を焼成してセラミック積層体とした
状態を示す説明図であり、図２５Ｂは金属板をセラミッ
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２６】第５の製造方法において、別体として構成し
た圧電／電歪素子をそれぞれ薄板部となる金属板の表面
に接着した状態を示す説明図である。

【図２７】第５の製造方法において、ハイブリッド積層
体を所定の切断線に沿って切断して、第１１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２８】第１２の変形例に係る圧電／電歪デバイスの
構成を示す正面図である。

【図２９】第１３の変形例に係る圧電／電歪デバイスの
構成を示す正面図である。

【図３０】第１４の変形例に係る圧電／電歪デバイスの
構成を示す正面図である。

【図３１】第１５の変形例に係る圧電／電歪デバイスの
構成を示す正面図である。

【図３２】従来例に係る圧電／電歪デバイスを示す構成
図である。

【符号の説明】

１０、１０ａ〜１０ｋ、１０ｍ、１０ｎ、１０ｐ、１０
ｑ…圧電／電歪デバイス １２…孔部 １４、１４Ｄ…基
体 １４Ｃ…セラミック基体 １６ａ、１６ｂ…
薄板部 ２０…可動部 ２２…固定部 ２４ａ、２４ｂ、２４ａ１、２４ａ２、２４ｂ１、２４
ｂ２…圧電／電歪素子 ２６…圧電／電歪層 ２８、３０…一対
の電極 ５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ、５２Ｂ…セラミックグリーン
シート ５４…窓部 ５８、１５８…セ
ラミックグリーン積層体 ６０、１６０…セラミック積層体 １２４ａ、１２４
ｂ…前駆体 １６２…ハイブリッド積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ (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2000−139074(P2000−139074) (32)優先日 平成12年５月11日(2000．5．11) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 昭63−64640（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−211698（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−204580（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−344341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 41/09 H01L 41/187 H01L 41/22

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向する一対の薄板部と、可動部と、こ
   れら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
   以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
   定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
   スであって、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部が予
   め互いに接近する方向に撓んでいることを特徴とする圧
   電／電歪デバイス。
2. 【請求項２】相対向する一対の薄板部と、可動部と、こ
   れら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
   以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
   定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
   スであって、 前記一対の薄板部が予め互いに接近する方向に撓んでい
   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、 前記一対の薄板部は、それぞれ前記孔部の内方に向かっ
   て凸形状に撓んで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、 前記薄板部の撓み量をδ、該薄板部の長さ（可動部及び
   固定部の内壁間の距離）をＬとしたとき、０＜δ≦０．
   １３Ｌを満足することを特徴とする圧電／電歪デバイ
   ス。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電
   ／電歪デバイスにおいて、 前記薄板部と前記可動部と前記固定部は、セラミックグ
   リーン積層体を同時焼成することによって一体化し、更
   に不要な部分を切除してなるセラミック基体で構成され
   ていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
6. 【請求項６】請求項５記載の圧電／電歪デバイスにおい
   て、 前記圧電／電歪素子は膜状であって、少なくとも一対の
   電極のいずれか一方及び／又は圧電／電歪層が焼成によ
   って前記セラミック基体に一体化されていることを特徴
   とする圧電／電歪デバイス。
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／電歪素子は、 圧電／電歪層と、該圧電／電歪層に形成された一対の電
   極とを有することを特徴とする圧電／電歪デバイス。
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、 前記圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と、該圧電／電歪
   層の両側に形成された一対の電極とを有し、該一対の電
   極のうち、一方の電極が少なくとも前記薄板部に形成さ
   れていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
9. 【請求項９】請求項７又は８記載の圧電／電歪デバイス
   において、 前記圧電／電歪素子は、 前記圧電／電歪層と前記一対の電極が複数積層形態で構
   成されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧
    電／電歪デバイスにおいて、 前記孔部にゲル状の材料が充填されていることを特徴と
    する圧電／電歪デバイス。
11. 【請求項１１】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも前記薄板部上に前記圧電／電歪素子を作製し
    た後に、所定部位を切除して、前記一対の薄板部のう
    ち、少なくとも一方の薄板部が予め互いに接近する方向
    に撓んだ圧電／電歪デバイスを製造することを特徴とす
    る圧電／電歪デバイスの製造方法。
12. 【請求項１２】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも前記薄板部上に前記圧電／電歪素子を作製し
    た後に、所定部位を切除して、前記一対の薄板部が予め
    互いに接近する方向に撓んだ圧電／電歪デバイスを製造
    することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
13. 【請求項１３】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも後に少なくとも前記孔部を形成するための窓
    部を有する第１のセラミックグリーンシートと、後に前
    記薄板部となる第２のセラミックグリーンシートとを含
    むセラミックグリーン積層体を一体焼成して、後に薄板
    部となる部分が内方に凹んだセラミック積層体を作製す
    る工程と、 前記セラミック積層体のうち、少なくとも前記薄板部と
    なる部分の外表面に前記圧電／電歪素子を形成する工程
    と、 前記圧電／電歪素子が形成されたセラミック積層体に対
    する少なくとも１回の切除処理によって、前記一対の薄
    板部が互いに接近する方向に撓んだ少なくとも圧電／電
    歪素子が形成されたセラミック基体を作製する工程とを
    有することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方
    法。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記第１及び第２のセラミックグリーンシートとして、
    それぞれ焼成収縮速度及び／又は焼成収縮量に差を有す
    るものを使用することを特徴とする圧電／電歪デバイス
    の製造方法。
15. 【請求項１５】請求項１３又は１４記載の圧電／電歪デ
    バイスの製造方法において、 前記圧電／電歪素子を形成する工程が、膜形成法に従う
    ものであって、 少なくとも一対の電極のいずれか一方及び／又は圧電／
    電歪層を焼成によって、少なくとも前記薄板部となる部
    分の外表面に一体化するものであることを特徴とする圧
    電／電歪デバイスの製造方法。
16. 【請求項１６】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも後に少なくとも前記孔部を形成するための窓
    部を有する第１のセラミックグリーンシートと、後に前
    記薄板部となる第２のセラミックグリーンシートとを含
    むセラミックグリーン積層体を一体焼成してセラミック
    積層体を作製する工程と、 前記セラミック積層体のうち、少なくとも前記薄板部と
    なる部分の外表面に、前記圧電／電歪素子を構成する少
    なくとも一対の電極のいずれか一方及び／又は圧電／電
    歪層の前駆体を形成する工程と、 前記前駆体を焼成して、前記セラミック積層体と前記前
    駆体を一体化すると同時に、前記セラミック積層体のう
    ち、後に薄板部となる部分を内方に凹ませる工程と、 前記セラミック積層体に対する少なくとも１回の切除処
    理によって、前記一対の薄板部が互いに接近する方向に
    撓んだセラミック基体を作製する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。
17. 【請求項１７】請求項１６記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記圧電／電歪素子を構成する少なくとも一対の電極の
    いずれか一方及び／又は圧電／電歪層の前駆体を形成す
    る工程が、膜形成法に従うものであることを特徴とする
    圧電／電歪デバイスの製造方法。
18. 【請求項１８】請求項１７記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記セラミック積層体に前記圧電／電歪素子を構成する
    少なくとも一対の電極のいずれか一方及び／又は圧電／
    電歪層の前駆体を形成する際に、少なくとも薄板部とな
    る部分の材料と前記前駆体の材料との熱膨張差を制御し
    て形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造
    方法。
19. 【請求項１９】相対向する一対の薄板部と、可動部と、
    これら薄板部と可動部を支持する固定部とを具備し、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも１つの薄板部に１
    以上の圧電／電歪素子が配設され、 前記一対の薄板部の両内壁と前記可動部の内壁と前記固
    定部の内壁とにより孔部が形成された圧電／電歪デバイ
    スの製造方法であって、 少なくとも後に少なくとも前記孔部を形成するための窓
    部を有するセラミックグリーンシートと、後に前記薄板
    部となるセラミックグリーンシートとを含むセラミック
    グリーン積層体を作製する工程と、 前記セラミックグリーン積層体のうち、少なくとも前記
    薄板部となる部分の外表面に前記圧電／電歪素子の少な
    くとも一部を構成する前駆体を形成する工程と、 前記セラミックグリーン積層体と前記圧電／電歪素子の
    少なくとも一部又は全部を構成する前駆体を同時焼成し
    て、後に薄板部となる部分が内方に凹んだセラミック積
    層体を作製し、かつ、少なくとも前記薄板部となる部分
    の外表面に前記圧電／電歪素子の少なくとも一部又は全
    部を形成する工程と、 前記セラミック積層体に対する少なくとも１回の切除処
    理によって、前記一対の薄板部が互いに接近する方向に
    撓んだセラミック基体を作製する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。
20. 【請求項２０】請求項１９記載の圧電／電歪デバイスの
    製造方法において、 前記セラミックグリーン積層体に前記圧電／電歪素子の
    少なくとも一部を構成する前駆体を形成する際に、少な
    くとも薄板部となる部分の材料と前記圧電／電歪素子の
    材料との熱膨張差を制御して形成することを特徴とする
    圧電／電歪デバイスの製造方法。
21. 【請求項２１】請求項１３〜２０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、 前記セラミック積層体に対する切除処理によって、前記
    孔部を露出させることを含むことを特徴とする圧電／電
    歪デバイスの製造方法。