JP4033643B2 - 圧電／電歪デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電／電歪デバイス、同圧電／電歪デバイスを構成する基体および同圧電／電歪デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電／電歪デバイスの一形式として、ヨーロッパ特許（ＥＰ１０１７１１６Ａ２）明細書に開示されているように、相対向して互いに並列する一対の可動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結する連結部を有する基体と、同基体における前記両可動部の少なくとも一方の外側面に配設した圧電／電歪素子とを具備し、制御または検査の対象とする部品を前記基体を構成する前記両可動部の他端部の内面側にて挟持する使用形態を採る圧電／電歪デバイスがある。
【０００３】
当該形式の圧電／電歪デバイスは、圧電／電歪素子の変位動作に起因する可動部の作動機能、または、被検出側から入力される可動部の変位を圧電／電歪素子により検出する検出機能を有するもので、これらの機能を有効に利用して、下記のごとき広い用途に使用されている。
【０００４】
すなわち、当該形式の圧電／電歪デバイスは、各種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域機能品（フィルタ）、トランス、通信用、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、超音波センサ、加速度センサ、角速度センサ、衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ素子、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等に使用される。
【０００５】
ところで、当該形式の圧電／電歪デバイスは、一般には、基体と少なくとも１つの圧電／電歪素子とからなり、これらは接着剤を介して互いに接着されている。また、基体は、一対の可動部を構成する構成部材とこれら両構成部材を連結する構成部材からなり、これらの構成部材は接着剤を介して互いに接着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、当該形式の圧電／電歪デバイスは、その構成部材の部材の点数が多くて、コストが高いとともに組立作業が面倒であり、かつ、各構成部材同士を接着剤を介して接着していることから、各構成部材同士の接着にバラツキが生じて、デバイス特性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
また、当該形式の圧電／電歪デバイスを製造するには、デバイス原盤を適宜に切断して多数取りする手段が採られることから、切断して形成された圧電／電歪デバイスは、切断時に発生する塵埃や切削液、さらには、切断時にデバイス原盤を保持するために使われる接着剤やワックス等の有機成分により汚染されていて、圧電／電歪デバイスの洗浄が容易ではない。
【０００８】
また、基体をセラミックス、すなわち、複数枚のセラミックグレーンシート積層体の焼成体で構成する場合、セラミックスが割れ易いため、ジルコニア等の硬い材質のセラミックスを採用する必要があり、硬い材料のセラミックスを採用した場合でも、欠損やクラックが発生しないように適切な切断条件を選定する必要がある。また、基体が硬い材料のセラミックスであることから加工し難く、加工処理数を増やすためには、異なる機能の多くの加工装置を使用する等の配慮をする必要がある。
【０００９】
なお、基体を金属材料で構成することも可能であるが、金属材料は切削加工中に摩擦熱で端面が酸化したり、加工端面にバリが残留するため、これらを除去する別工程を追加しなければならない。また、圧電／電歪素子の検査は、デバイス原盤を切断した後でなければすることができない。
【００１０】
また、デバイス原盤から切り出してなるデバイスの洗浄には、汚れが容易に除去し得るように、超音波洗浄を採用することが好ましいが、超音波洗浄において洗浄効果を挙げるべく強い超音波を使用すると、デバイスにダメージを与えることがあり、圧電／電歪素子が基体から剥離したり破損することもある。このため、超音波洗浄を採用する場合には、デバイスにダメージを与えない弱い超音波を選定する必要があるが、このような洗浄条件を採用する場合には、切断時に付着する汚れを除去するには長時間を要することになる。
【００１１】
圧電／電歪デバイスからの発塵は、例えば、ハードディスクドライブの磁気ヘッドのアクチュエータとして圧電／電歪デバイスを使用する場合にドライブの中で発塵すると、その塵が浮上スライダーとメディアのクラッシュの原因となり、データを破壊するおそれがある。また、圧電／電歪デバイス自身に対しても、その塵が圧電／電歪素子の電極に付着してショートを引起こすおそれがある。このため、ハードディスクドライブに対しては勿論のこと、デバイス自身にも高い清浄化度が要求される。
【００１２】
従って、本発明の目的は、当該形式の圧電／電歪デバイスを構成する基体を、１枚の平板を原板とする一体構造とすることにより上記した各問題を解消するとともに、当該基体を構成部材とする圧電／電歪デバイスにおける圧電／電歪素子の変位動作に起因する可動部の作動機能、および、被検出側から入力される可動部の変位を圧電／電歪素子により検出する検出機能を向上させることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は圧電／電歪デバイスに関するもので、相対向して互いに並列する一対の可動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結する連結部を有する基体と、同基体における前記両可動部の外側面に配設した圧電／電歪素子とを具備し、制御または検査の対象とする部品を前記基体を構成する前記両可動部の他端部の内面側にて挟持する使用形態を採る形式の圧電／電歪デバイスを適用対象とするものである。
【００１４】
しかして、本発明に係る圧電／電歪デバイスは、上記した形式の圧電／電歪デバイスを構成する前記基体が可撓性で屈曲可能な１枚の帯状の平板にて一体的に形成されて前記各可動部は前記連結部の各端部から所定長さ他端側へ延びていて、前記各可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子が配設されていることを特徴とするものである。
【００１５】
当該圧電／電歪ディスクにおいては、前記基体を、可撓性で屈曲可能な金属製の平板にて構成することができ、当該圧電／電歪デバイスは、制御または検査の対象とする部品を、前記基体を構成する前記両可動部の他端部の内面側にて挟持した状態で使用する。
【００１６】
本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同可動部の他端部側に位置している構成を採ることができるとともに、同可動部の一端部側に位置している構成を採ることができる。
【００１７】
本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、前記基体を、前記両可動部の他端側に開口する略コ字状を呈する構成とすることができる。この場合には、前記基体に、前記連結部の内面側または外面側に平板部を設ける構成とすることができる。また、本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、前記基体を、前記両可動部の他端側に開口する略Ｕ字状を呈する構成や、各可動部と連結部の各端部間の連結部位が円弧状の凹所に形成する構成を採ることができる。さらにまた、本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、前記基体の各可動部における長手方向の中間部を薄肉状に形成する構成を採ることができる。
【００１８】
また、本発明は、本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する基体を製造する方法であり、前記基体の形成材料として可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲して前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を形成することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、本発明に係る圧電／電歪デバイスを製造する方法であり、前記基体の形成材料として、可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を形成して、同基体を構成する両可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子を貼着して圧電／電歪デバイスを形成することを特徴とするものである。さらにまた、本発明に係る圧電／電歪デバイスを製造する他の製造方法は、前記基体の形成材料として、可撓性で屈曲加工の可能な平板であってその所定の部位に圧電／電歪素子が接着されている平板を採用し、同平板を前記圧電／電歪素子と一体に前記基体が平面状に展開された形状に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体、および、前記両可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子が貼着されている圧電／電歪デバイスを形成することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の作用・効果】
本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、圧電／電歪デバイスを構成する基体が１枚の帯状の平板で構成された一体構造のもので、基体は原則的には１個の構成部材で構成されていることから、構成部材は基体と圧電／電歪素子の２種類となり、圧電／電歪デバイスの構成部材を大幅に低減できるとともに、構成部材の組立工数を低減できて、コストを大幅に軽減することができる。また、本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、構成部材の部材の点数が極めて少なくて、各構成部材同士の接着部位も極めて少ないことから、各構成部材同士の接着のバラツキが皆無またはほとんどなくて、設定された精度の高いデバイス特性を有するものである。
【００２１】
本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいては、上記した特殊な構造の基体における両可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子を備えている。このため、当該圧電／電歪デバイスにおいては、両圧電／電歪素子の駆動に起因して両可動部における部材の取付部位での変位量が大きくなり、圧電／電歪素子の変位動作に起因する可動部の作動機能、および、被検出側から入力される可動部の変位を圧電／電歪素子により検出する検出機能を大幅に向上させることができる。
【００２２】
このように有効な圧電／電歪デバイスは、本発明に係る上記した各製造方法により容易かつ安価に製造することができるが、特に、本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する基体については、その形成材料として可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用して、同平板を前記基体が平面状に展開された形状に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲して両可動部と前記連結部が一体の基体を形成する製造方法を採ることにより、容易かつ安価に製造することができるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、相対向して互いに並列する一対の可動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結する連結部を有する基体と、同基体における両可動部の外側面に配設した圧電／電歪素子を具備してなる圧電／電歪デバイスであって、基体を、１枚の帯状の平板で一体的に、コ字状またはＵ字状に屈曲して形成されているものである。図１は、本発明に係る圧電／電歪デバイスの多数の実施形態（第１の実施形態〜第８の実施形態）を模式的に示しているものである。
【００２４】
図１の（ａ）〜（ｆ）に示す第１〜第６の各実施形態は、基体がコ字状を呈する圧電／電歪デバイスであり、同図の（ｇ）に示す第７の実施形態は、基体がＵ字状を呈する圧電／電歪デバイスであり、かつ、同図の（ｈ）に示す第８の実施形態は、基体がコ字状を呈していて、各可動部と連結部の各端部間の連結部位が円弧状の凹所に形成されている圧電／電歪デバイスである。
【００２５】
第１の実施形態である第１圧電／電歪デバイス１０ａ、および、第２の実施形態である第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、本発明に係る圧電／電歪デバイスの基本的な構成を有するもので、第１圧電／電歪デバイス１０ａは図２および図３に示す方法により形成され、かつ、第２圧電／電歪デバイス１０ｂは図４に示す方法により形成されている。
【００２６】
第１圧電／電歪デバイス１０ａは、図３（ｃ）に示すように、基体１１と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１１は、細幅で長尺の原板をコ字状に屈曲して形成されているもので、左右一対の可動部１１ａ，１１ｂと、両可動部１１ａ，１１ｂを一端部側にて互いに連結する連結部１１ｃにて構成されている。当該基体１１においては、各可動部１１ａ，１１ｂの外側面に、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂがエポキシ樹脂等からなる接着剤を介して接着されている。
【００２７】
各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂは、圧電／電歪層と電極膜からなる多層体であって、各可動部１１ａ，１１ｂとは同一形状で、所定長さ短く形成されていて、各可動部１１ａ，１１ｂにおける一端部側にて連結部１１ｃに近接して接着されて、各可動部１１ａ，１１ｂの他端部側へ所定長さ延びている。
【００２８】
第１圧電／電歪デバイス１０ａにおいては、基体１１の連結部１１ｃには、図示しないアクチュエータが配設され、かつ、両可動部１１ａ，１１ｂ間には、たとえば図示しない被制御部品であるハードディスク用の磁気ヘッド（スライダ）が配設されて使用される。
【００２９】
しかして、第１圧電／電歪デバイス１０ａを構成する基体１１を構成するための原板としては、図３（ｂ）に示す原板１１Ａが採用されており、同原板１１Ａは、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ）に示す方法により形成されている。図３（ｂ）に示す原板１１Ａは、同図に示す２点鎖線に沿って屈曲加工を施すことにより、図３（ｃ）に示す第１圧電／電歪デバイス１０ａに形成される。
【００３０】
原板１１Ａの構成部材は、基本的には、図２（ａ），（ｂ）に示す平板１１Ａ1であるが、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂとなる、２枚の長尺の圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているものである。両圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されている平板１１Ａ1は、図３（ａ）に示す１点鎖線、およびこれに平行な線に沿って多数の部位にて切断され、これにより、同図（ｂ）に示す原板１１Ａが多数形成される。原板１１Ａは、同図（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工を施されて、同図（ｃ）に示す第１圧電／電歪デバイス１０ａが形成される。
【００３１】
平板１１Ａ1は可撓性であって、ヤング率が１００ＧＰａ以上の金属製の平板であることが好ましい。これに該当する鉄系材料としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６３１２、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系ステンレス鋼、エルマージングステンレス鋼、各種ばね鋼等の鋼材を挙げることができる。また、非鉄系材料としては、チタン−ニッケル合金等の超弾性チタン合金、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、チタン等を挙げることができる。
【００３２】
なお、基体を金属材料で構成する際には、基体の少なくとも可動部に対応する部位が、冷間圧延加工されている金属板を採用することが好ましい。
【００３３】
しかして、第１圧電／電歪デバイス１０ａは、従来のこの種形式の圧電／電歪デバイスと同様に機能するものであるが、基体１１が原板１１Ａを構成部材とする一体構造のものであることから、下記のごとき作用効果を奏するものである。
【００３４】
すなわち、第１圧電／電歪デバイス１０ａは、原板１１Ａのみからなる一体構造の基体１１を構成部材とするもので、構成部材は基体１１と圧電／電歪素子（１２ａ，１２ｂ）の２種類となり、圧電／電歪デバイス１０ａの構成部材を大幅に低減できるとともに、構成部材の組立工数を大幅に低減できて、コストを大幅に軽減することができる。
【００３５】
また、第１圧電／電歪デバイス１０ａにおいては、構成部材の点数が極めて少なくて、各構成部材同士の接着部位も極めて少ないことから、各構成部材同士の接着のバラツキが皆無またはほとんどなくて、設定された精度の高いデバイス特性を有するものとなる。
【００３６】
また、第１圧電／電歪デバイス１０ａにおいては、基体１１の構成部材である原板１１Ａの形成材料（平板１１Ａ1）には、圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂを予め接着しておき、平板１１Ａ1を圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂと一体に切断することにより原板１１Ａを形成する構成を採用しているため、圧電／電歪デバイスの組立時に、圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂを、極めて細くて小さい部位である各可動部１１ａ，１１ｂに接着する作業を解消することができ、組立が容易であるとともに、圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂの各可動部１１ａ，１１ｂに対する接着精度を一層向上させることができる。
【００３７】
図１（ｂ）に示す第２の実施形態である第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、本発明に係る圧電／電歪デバイスの他の基本的な構成を有するもので、図４に示す方法で形成される。
【００３８】
第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、図４（ｃ）に示すように、基体１３と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなるもので、この点では、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様であるが、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂの配設位置のみが相違している。第２圧電／電歪デバイス１０ｂにおいては、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂは、各可動部１３ａ，１３ｂにおける他端部側に接着されて、各可動部１１ａ，１１ｂの一端部側、すなわち、基体１３の連結部１３ｃ側へ所定長さ延びている。
【００３９】
しかして、第２圧電／電歪デバイス１０ｂを構成する基体１３を構成するための原板としては、図４（ｂ）に示す原板１３Ａが採用されており、同原板１３Ａは、同図（ａ）に示す平板１３Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１３Ａ1には、その前後の端縁部に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されていて、平板１３Ａ1は、２箇所の１点鎖線のみならず、これらの１点鎖線に平行な図示しない多数の切断線に沿っても切断されて、多数の原板１３Ａが切り出されるものである。
【００４０】
原板１３Ａは、図４（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されて、同図（ｃ）に示す第２圧電／電歪デバイス１０ｂに形成される。第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、両圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂが両可動部１３ａ，１３ｂの他端部側に位置している点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にするが、その他の点では同一構成である。従って、第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、第１圧電／電歪デバイス１０ａと類似する機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものである。
【００４１】
図１（ｃ），（ｄ）に示す第３の実施形態および第４の実施形態である第３，第４圧電／電歪デバイス１０ｃ，１０ｄは、第１圧電／電歪デバイス１０ａを基本構成とするものであり、また、同図（ｅ），（ｆ）に示す第５の実施形態および第６の実施形態である第５，第６圧電／電歪デバイス１０ｅ，１０ｆは、第２圧電／電歪デバイス１０ｂを基本構成とするものである。
【００４２】
図１（ｃ）に示す第３圧電／電歪デバイス１０ｃは、図５（ｃ）に示すように、基体１４と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなるもので、この点では、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様であるが、基体１４を構成する連結部１４ｃに平板部１４ｄが設けられている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは相違する。平板部１４ｄは、両可動部１４ａ，１４ｂ間内にて連結部１４ｃの内面側に位置している。平板部１４ｄは、連結部１４ｃを補強すべく機能するとともに、連結部１４ｃをアクチュエータ等の支持部として使用する場合の、アクチュエータ等に対する接着面積を拡大すべく機能する。
【００４３】
しかして、第３圧電／電歪デバイス１０ｃの基体１４を構成するための原板としては、図５（ｂ）に示す原板１４Ａが採用されており、同原板１４Ａは、同図（ａ）に示す平板１４Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１４Ａ1には、その表面の前後の中間部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その裏面の前後の中央部に平板部１４ｄを形成する平板状部材１４Ｄが接着されている。平板１４Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１４Ａが切り出される。
【００４４】
原板１４Ａは、図５（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第３圧電／電歪デバイス１０ｃに形成されている。第３圧電／電歪デバイス１０ｃは、平板部１４ｄを備えている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にするが、その他の点では同一構成である。従って、第３圧電／電歪デバイス１０ｃは、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、平板部１４ｄに起因して、連結部１４ｃに対して補強する機能、および、接着面積を拡大する機能を有するものである。
【００４５】
図１（ｄ）に示す第４圧電／電歪デバイス１０ｄは、図６（ｃ）に示すように、基体１５と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなるもので、この点においては、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様であるが、基体１５を構成する連結部１５ｃに平板部１５ｄが設けられている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは相違する。平板部１５ｄは、両可動部１５ａ，１５ｂ間とは反対側である連結部１５ｃの外面側に位置している。平板部１５ｄは、連結部１５ｃをアクチュエータ等の支持部として使用する場合の、アクチュエータ等に対する接着面積を拡大すべく機能する。
【００４６】
しかして、第４圧電／電歪デバイス１０ｄの基体１５を構成するための原板としては、図６（ｂ）に示す原板１５Ａが採用されており、同原板１５Ａは、同図（ａ）に示す平板１５Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１５Ａ1には、その表面の前後の中間部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前後の中央部に平板部１５ｄを形成する平板状部材１５Ｄが接着されている。平板１５Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１５Ａが切り出される。
【００４７】
原板１５Ａは、図６（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第４圧電／電歪デバイス１０ｄに形成されている。第４圧電／電歪デバイス１０ｄは、平板部１５ｄを備えている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にするが、その他の点では同一構成である。従って、第４圧電／電歪デバイス１０ｄは、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、平板部１５ｄに起因して、連結部１５ｃに対して接着面積を拡大する機能を発揮する。
【００４８】
図１（ｅ）に示す第５圧電／電歪デバイス１０ｅは、同図（ｂ）に示す第２圧電／電歪デバイス１０ｂを基本構成とするもので、図７（ｃ）に示すように、基体１６と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、この点においては、第２圧電／電歪デバイス１０ｂと同様であるが、基体１６を構成する連結部１６ｃに平板部１６ｄが設けられている点で、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは相違する。平板部１６ｄは、両可動部１６ａ，１６ｂ間とは反対側の連結部１６ｃの外面側に位置している。平板部１６ｄは、連結部１６ｃをアクチュエータ等の支持部として使用する場合の、アクチュエータ等に対する接着面積を拡大すべく機能する。
【００４９】
しかして、第５圧電／電歪デバイス１０ｅの基体１６を構成するための原板としては、図７（ｂ）に示す原板１６Ａが採用されており、同原板１６Ａは、同図（ａ）に示す平板１６Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１６Ａ1には、その表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前後の中央部に平板部１６ｄを形成する平板状部材１６Ｄが接着されている。平板１６Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１６Ａが切り出されるものである。
【００５０】
原板１６Ａは、図７（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第５圧電／電歪デバイス１０ｅに形成されている。第５圧電／電歪デバイス１０ｅは、平板部１６ｄが形成されている点で、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは構成を異にするが、その他の点では同一構成である。従って、第５圧電／電歪デバイス１０ｅは、第２圧電／電歪デバイス１０ｂと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、平板部１６ｄに起因して、連結部１６ｃに対して接着面積を拡大する機能を発揮する。
【００５１】
図１（ｆ）に示す第６圧電／電歪デバイス１０ｆは、同図（ｂ）に示す第２圧電／電歪デバイス１０ｂを基本構成とするもので、図８（ｃ）に示すように、基体１７と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１７を構成する連結部１７ｃに平板部１７ｄが設けられている点においては、第５圧電／電歪デバイス１０ｅと同一構成である。但し、第６圧電／電歪デバイス１０ｆは、両可動部１７ａ，１７ｂの長手方向の中間部が所定の長さにわたって薄肉部１７ａ1，１７ｂ1に形成されており、この点において、第５圧電／電歪デバイス１０ｅとは相違する。両可動部１７ａ，１７ｂの薄肉部１７ａ1，１７ｂ1は、両可動部１７ａ，１７ｂの変位量を高めるべく機能する。
【００５２】
しかして、第６圧電／電歪デバイス１０ｆの基体１７を構成するための原板としては、図８（ｂ）に示す原板１７Ａが採用されており、同原板１７Ａは、同図（ａ）に示す平板１７Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１７Ａ1には、その表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前後の中央部に平板部１７ｄを形成する平板状部材１７Ｄが接着されている。
【００５３】
また、平板１７Ａ1においては、その前後方向における中間部の２箇所の部位が所定の長さにわたって薄肉部１７ａ1，１７ｂ1に形成されている。平板１７Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１７Ａが切り出されるものである。
【００５４】
原板１７Ａは、図８（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第６圧電／電歪デバイス１０ｆに形成されている。第６圧電／電歪デバイス１０ｆは、各可動部１７ａ，１７ｂが薄肉部１７ａ1，１７ｂ2を有している点においては、第５圧電／電歪デバイス１０ｅとは構成を異にするが、その他の点においては同一構成である。従って、第６圧電／電歪デバイス１０ｆは、第５圧電／電歪デバイス１０ｅと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、薄肉部１７ａ1，１７ｂ1に起因して、各可動部１７ａ，１７ｂの変位量を増大する機能を発揮する。
【００５５】
なお、平板１７Ａ1や、基体１７における各可動部１７ａ，１７ｂの薄肉部１７ａ1，１７ｂ1については、エッチング、レーザ加工、放電加工、イオンミリング、サンドブラスト、ドリル加工等の手段を採用して形成することができるとともに、打ち抜き加工した板を余分に準備して、これを基板の対応する部位に張り合わせることにより形成することができる。
【００５６】
図１（ｇ），（ｈ）に示す第７，第８の実施形態である第７圧電／電歪デバイス１０ｇおよび第８圧電／電歪デバイス１０ｈは、第１，第２の実施形態である第１圧電／電歪デバイス１０ａおよび第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは形式を異にするものである。
【００５７】
第７の実施形態である第７圧電／電歪デバイス１０ｇは、図９（ｃ）に示すように、基体１８と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１８を構成する連結部１８ｃは円弧状を呈している点において、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは相違する。円弧状の連結部１８ｃは、両可動部１８ａ，１８ｂの変位量の増大と円滑な変位動作を図るべく機能する。
【００５８】
しかして、第７圧電／電歪デバイス１０ｇの基体１８を構成するための原板としては、図９（ｂ）に示す原板１８Ａが採用されており、同原板１８Ａは、同図（ａ）に示す平板１８Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１８Ａ1には、その表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているもので、平板１８Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１８Ａが切り出される。
【００５９】
原板１８Ａは、図９（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第７圧電／電歪デバイス１０ｇに形成されている。第７圧電／電歪デバイス１０ｇは、両可動部１８ａ，１８ｂを連結する連結部１８ｃが円弧状を呈している点において、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは構成を異にするが、その他の点においては同一の構成である。従って、第７圧電／電歪デバイス１０ｇは、第２圧電／電歪デバイス１０ｂと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、円弧状の連結部１８ｃに起因して、両可動部１８ａ，１８ｂの変位量の増大と円滑な変位動作を図るべく機能する。
【００６０】
図１（ｈ）に示す第８圧電／電歪デバイス１０ｈは、図１０（ｃ）に示すように、基体１９と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１９を構成する各可動部１９ａ，１９ｂと連結部１９ｃとを連結する連結部位１９ｃ1、１９ｃ2が円弧状の凹所に形成されている点において、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは相違する。円弧状凹所の連結部位１９ｃ1、１９ｃ2は、両可動部１９ａ，１９ｂの変位量の増大と円滑な変位動作を図るべく機能する。
【００６１】
しかして、第８圧電／電歪デバイス１０ｈの基体１９を構成するための原板としては、図１０（ｂ）に示す原板１９Ａが採用されており、同原板１９Ａは、同図（ａ）に示す平板１９Ａ1を１点鎖線に沿って切断することにより形成されている。平板１９Ａ1は、その前後の中間部の２箇所の部位が波形状に形成されている。これらの波形状部位１９ｃ3、１９ｃ4は、連結部位１９ｃ1、１９ｃ2に対応するもので、原板１９Ａが屈曲加工された際に、連結部位１９ｃ1、１９ｃ2を形成する。平板１９Ａ1には、その表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されている。平板１９Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１９Ａが切り出されるものである。
【００６２】
原板１９Ａは、図１０（ｂ）に示す２点鎖線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第８圧電／電歪デバイス１０ｈに形成される。第８圧電／電歪デバイス１０ｈは、両可動部１９ａ，１９ｂを連結部１９ｃに連結する連結部位１９ｃ1、１９ｃ2が円弧状の凹所に形成されている点において、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは構成を異にするが、その他の点においては同一構成である。従って、第８圧電／電歪デバイス１０ｈは、第２圧電／電歪デバイス１０ｂと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏するものであるが、連結部位１９ｃ1、１９ｃ2に起因して、両可動部１９ａ，１９ｂの変位量の増大と円滑な変位動作を図るべく機能する。
【００６３】
以上の各圧電／電歪デバイスの製造する方法において、圧電／電歪素子原板を張り付けた平板１１Ａ1〜１９Ａ1を切断する手段としては、ダイシング加工、ワイヤーソー加工等の機械加工や、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工や、電子ビーム加工等の手段を採用することができる。
【００６４】
上記した各実施形態に係る圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂは、圧電／電歪層とこれに電界を印加するための一対の電極を備えるもので、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子である。これらの圧電／電歪素子のうちでも、ユニモルフ型の圧電／電歪素子は、派生する変位の安定性に優れ、かつ、軽量化にとって有利であることから、圧電／電歪デバイスの構成部品として適している。
【００６５】
図１１および図１２には、圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂとして、好適に採用される数例の圧電／電歪素子２１〜２４を示している。
【００６６】
図１１（ａ）に示す圧電／電歪素子２１は、圧電／電歪層が１層である単層構造のもので、圧電／電歪層２１ａ、一対の第１，第２電極２１ｂ，２１ｃ、および、一対の端子２１ｄ，２１ｅにて構成されている。同図（ｂ）に示す圧電／電歪素子２２は、圧電／電歪層が２層である２層構造のもので、圧電／電歪層２２ａ（２２ａ1，２２ａ2）、両圧電／電歪層２２ａ1，２２ａ2間に介在する第１電極２２ｂ、両圧電／電歪層２２ａ1，２２ａ2の外側面を包囲する第２電極２２ｃ、および、一対の端子２２ｄ，２２ｅにて構成されている。
【００６７】
また、図１２に示す圧電／電歪素子２３，２４は、圧電／電歪層が４層である４層構造のものである。同図（ａ）に示す圧電／電歪素子２３は、圧電／電歪層２３ａ（２３ａ1〜２３ａ4）、これらの両圧電／電歪層間に介在し包囲する第１，第２電極２３ｂ，２３ｃ、および、一対の端子２３ｄ，２３ｅにて構成されている。
【００６８】
また、同図（ｂ）に示す圧電／電歪素子２４は、圧電／電歪素子２３とは端子の配設部位を異にするもので、圧電／電歪層２４ａ（２４ａ1〜２４ａ2）、これらの両圧電／電歪層間に介在し包囲する第１，第２電極２４ｂ，２４ｃ、および、一対の端子２４ｄ，２４ｅにて構成されている。
【００６９】
これらの各圧電／電歪素子２１〜２４は、各圧電／電歪デバイスの圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂとして、圧電／電歪デバイスの用途に応じて適宜採用されるものである。
【００７０】
各圧電／電歪素子２１〜２４を構成する圧電／電歪層２１ａ〜２４ａには圧電セラミックスが用いられるが、電歪セラミックス、強誘電セラミックス、反強誘電セラミックス等を用いることも可能である。但し、圧電／電歪デバイスをハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め手段等に使用する場合には、磁気ヘッドの取付部における変位量と駆動電圧または出力電圧とのリニアリティが重要であることから、歪み履歴の小さい材料を用いることが好ましい。抗電界が１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。
【００７１】
圧電／電歪層２１ａ〜２４ａを形成するための材料としては、具体的には、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、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の単独、または、これらの適宜の混合物等を挙げることができる。特に、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材料、または、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である。
【００７２】
圧電／電歪層２１ａ〜２４ａを形成するための材料には、適宜の材料を添加して、圧電／電歪層の特性を調整することができる。添加材としては、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、セシウム、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、または、最終的に酸化物となる材料の単独、もしくは、これらの適宜の混合物等を挙げることができる。
【００７３】
例えば、主成分であるジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛等に、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し得る利点がある。なお、シリカ等のガラス化し易い材料の添加は避けるべきである。何故ならば、シリカ等のガラス化し易い材料は、圧電／電歪層の熱処理時に圧電／電歪層と反応し易く、その組成を変化させて圧電特性を劣化させるからである。
【００７４】
各圧電／電歪素子２１〜２４を構成する電極２１ｂ，２１ｃ〜２４ｂ，２４ｃは、室温で固体であって、導電性に優れた金属材料で形成されることが好ましい。金属材料としては、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、鉛等の金属の単体、または、これら金属の合金等を挙げることができる。また、これらの金属材料に圧電／電歪層と同じ材料または異なる材料のセラミックスを分散させてなるサーメット材料を用いることもできる。
【００７５】
各圧電／電歪素子２１〜２４は、圧電／電歪層２１ａ〜２４ａと各電極２１ｂ，２１ｃ〜２４ｂ，２４ｃを互いに積層した状態で、一体的に焼成することにより形成することが好ましい。この場合には、電極としては、白金、パラジウム、またはこれらの合金等の高融点金属材料からなるもの、高融点金属材料と圧電／電歪層の形成材料や他のセラミックス材料との混合物であるサーメット材料からなる電極を採用することが好ましい。電極の厚みは、圧電／電歪素子の変位に影響を及ぼす要因になることから、極力薄い薄膜状であることが好ましい。このため、圧電／電歪層と一体に焼成されて形成される電極が極力薄い薄膜状となるためには、電極を形成する材料は金属ペースト、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形態で使用することが好ましい。
【００７６】
各圧電／電歪素子２１〜２４の厚みは、各実施形態の圧電／電歪デバイスの圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂとして使用する場合には、４０μｍ〜１８０μｍの範囲が好ましい。厚みが４０μｍ未満である場合には、取扱い中に破損し易く、また、厚みが１８０μｍを越える場合には、デバイスの小型化が困難となる。また、圧電／電歪素子は、圧電／電歪素子２３，２４のごとく多層構造とすることによりその出力を増加させて、デバイスの変位の拡大を図ることができる。また、圧電／電歪素子を多層構造とすることにより、デバイスの剛性が向上することから、デバイスの共振周波数が高くなって、デバイスの変位動作を高速化できる利点がある。
【００７７】
各圧電／電歪素子２１〜２４は、圧電／電歪層と電極を印刷またはテープ成形により積層して焼成してなる大面積の原板を、ダイサー、スライサー、ワイヤーソウ等により所定寸法に多数個切出す手段で作成される。圧電／電歪素子２１〜２４は、公知のセラミックス基体に比較して薄くて硬度が低いため、原板の切削速度を速く設定できて高速で大量に加工処理できる。
【００７８】
各圧電／電歪素子２１〜２４は、単純な板状構造であって取扱いが容易であり、また、汚れの付着量が少なくて汚れを除去し易い。但し、圧電／電歪素子２１〜２４は、セラミックス材料を主体とすることから、超音波洗浄では、適切な洗浄条件を設定する必要がある。原板から切出された圧電／電歪素子においては、ＵＳ洗浄で精密洗浄した後、大気中、１００℃〜１０００℃で熱処理することにより、セラミックス材料の微細な気孔に入り込んでいる水分と有機物を完全に除去するようにすることが好ましい。
【００７９】
以上の各圧電／電歪素子２１〜２４の製造を総合すれば、圧電／電歪素子の製造には、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、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき法等の薄膜形成法を採用することができる。これらの製造方法を採用して圧電／電歪素子を形成するには、圧電／電歪素子を、基体または基体の原板である平板上に直接形成することができ、また、適宜の支持基板上に形成し、これを剥がして基体または平板上に貼り付けるようにしてもよい。
【００８０】
各実施形態に係る圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂとして、各圧電／電歪素子２１〜２４を採用する場合、各圧電／電歪素子２１〜２４の基体に対する接着手段としては、エポキシ樹脂、ＵＶ樹脂、ホットメルト接着剤等の樹脂系接着剤や、ガラス、セメント、半田、ロウ材等の無機系の接着剤を使用することが好ましく、また、樹脂系接着剤に金属粉末やセラミックス粉末を混合したものを使用することもできる。接着剤の硬度はショアＤで８０以上が好ましい。
【００８１】
また、各圧電／電歪素子２１〜２４を採用する他の態様としては、圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈの製造方法で示したように、基体の元板である平板に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂと同様の圧電／電歪素子原板を接着しておき、この平板を適宜の幅に切断して、基体の原板と一体に切り出す態様を採ることもできる。これにより、図１１または図１２に示す形状の圧電／電歪素子２１〜２４が基体の原板上に一体に形成される。
【００８２】
なお、基体における圧電／電歪素子が接着される表面の部位には、予め、ブラスト、エッチング、めっき等の粗面加工を施しておくことが好ましい。接着部位の表面粗さをＲａ＝０．１μｍ〜５μｍ程度にすることにより、接着面積を増大して接着強度を向上させることができる。この場合、圧電／電歪素子側の接着部位の表面も粗い方が好ましい。電極を基体とは導通させたくない場合には、最下層の圧電／電歪層の表面に電極を配置しないようにする。
【００８３】
接着剤として、半田、ロウ材を用いる場合には、濡れ性をよくするために、圧電／電歪素子の表面に金属材料の電極層を配置することが好ましい。接着剤の厚みは、１μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。接着剤の厚みは、薄い方がデバイスの変位および共振特性のばらつきを減らす点、および省スペース化の点で好ましいが、接着強度、変位、共振等の特性を確保するためには、採用する接着剤毎に最適の厚みを設定するようにする。
【００８４】
各圧電／電歪素子２１〜２４を各実施形態に係る圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈに採用する場合の選択は、圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈの用途に基づいて行う。圧電／電歪層の層数が少ない圧電／電歪素子では消費電力は小さいが駆動力も小さく、逆に、圧電／電歪層の層数が多い圧電／電歪素子では消費電力は大きいが駆動力も大きい。これらのことを考慮して、圧電／電歪デバイスの用途に適した圧電／電歪素子を選択する。一般には、圧電／電歪素子は、圧電／電歪層が複数層のものが好ましく、圧電／電歪層が３層〜１０層の範囲の圧電／電歪素子が好適に採用できる。圧電／電歪素子における電極の位置ずれは、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００８５】
【実施例】
本実施例では、図１（ｂ）に示す、本発明に係る第２の実施形態である第２圧電／電歪デバイス１０ｂの範疇に属する圧電／電歪デバイスを作成して、当該圧電／電歪デバイスを本発明に係る圧電／電歪デバイスの代表例として挙げ、当該圧電／電歪デバイスに基づいて、本発明に係る圧電／電歪デバイスの構成、動作、作用効果等を詳細に説明する。図１３には、当該圧電／電歪デバイスを平面的に示している。
【００８６】
当該圧電／電歪デバイス３０においては、基体３１と、一対の圧電／電歪素子３２からなるもので、各圧電／電歪素子３２として、図１２（ｂ）に示す圧電／電歪素子２４を採用している。従って、圧電／電歪素子３２の各構成部材の以下での説明では、圧電／電歪素子２４の各構成部材の２４番台の各符号を、３２番台の各符号に変更して使用する。
【００８７】
当該圧電／電歪デバイス３０を構成する基体３１は、相対向して互いに並列する一対の可動部３１ａ，３１ｂと、両可動部３１ａ，３１ｂをそれらの一端部にて互いに連結している連結部３１ｃとからなるコ字状を呈するもので、両可動部３１ａ，３１ｂと連結部３１ｃとは、帯状の平板で一体的に形成されているものである。基体３１は、両可動部３１ａ，３１ｂの他端部側に開口していて、両可動部３１ａ，３１ｂの他端部側の内側面が、磁気ヘッド等の部品Ｈを取付けるための取付部位３１ａ1，３１ｂ1に形成されている。
【００８８】
各圧電／電歪素子３２は、各可動部３１ａ，３１ｂにおける他端部の外側面に貼着されて、各可動部３１ａ，３１ｂの他端から一端部側へ所定長さ延びている。また、部品Ｈは、各可動部３１ａ，３１ｂにおける取付部位３１ａ1，３１ｂ1に、各端部を接着剤３１ａ2，３１ｂ2を介して固着されている。
【００８９】
当該圧電／電歪デバイス３０を構成する基体３１の各部位、および、圧電／電歪素子３２の各部位の寸法は、両可動部３１ａ，３１ｂの部品Ｈに対する支持強度、両可動部３１ａ，３１ｂが部品Ｈに付与する変位量等を考慮して最適の寸法関係に設定される。
【００９０】
当該圧電／電歪デバイス３０においては、例えば、基体３１は板厚４０μｍのＳＵＳ３０４で形成されている。また、圧電／電歪素子３２は、図１２（ｂ）に示す圧電／電歪素子２４を使用しているもので、ＰＺＴを使用した４層構造体であって、圧電／電歪層３２ａの各層の厚みが１５μｍ、各電極３２ｂ，３２ｃは３μｍの白金、各端子３２ｄ，３２ｅは金ペーストからなる薄膜である。各圧電／電歪素子３２は、１液の熱硬化エポキシ樹脂接着剤で各可動部３１ａ，３１ｂの外側面に接着される。
【００９１】
かかる構成の当該圧電／電歪デバイス３０においては、圧電／電歪素子３２を駆動電圧２０±２０Ｖの１ｋＨｚの正弦波で駆動させた場合の、各可動部３１ａ，３１ｂにおける各取付部３１ａ1，３１ｂ1の変位を測定したところ、±１．５μｍ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値を示す共振周波数を測定したところ、４５ｋＨｚであった。
【００９２】
次に、本発明に係る圧電／電歪デバイスの動作を、上記した圧電／電歪デバイス３０に基づいて説明するに、図１３には当該圧電／電歪デバイス３０の非作動の状態を示し、また、図１４には当該圧電／電歪デバイス３０の作動状態を示している。
【００９３】
当該圧電／電歪デバイス３０において、各圧電／電歪素子３２に電圧が印加されていない非作動時には図１３に示す状態にあり、圧電／電歪デバイス３０の長軸ｍと、各取付部位３１ａ1，３１ｂ1間の中心軸ｎとはほぼ一致している。この状態で、例えば、図１５（ａ）の波形図に示すように、一方の圧電／電歪素子３２における一対の電極３２ｂ，３２ｃに所定のバイアス電位Ｖｂを有するサイン波Ｗｂをかけ、同図（ｂ）に示すように、他方の圧電／電歪素子３２における一対の電極３２ｂ，３２ｃに、前記サイン波Ｗｂとはほぼ１８０度位相の異なるサイン波Ｗａをかける。
【００９４】
これにより、一方の圧電／電歪素子３２における一対の電極３２ｂ，３２ｃに対して、例えば、最大値の電圧が印加された段階では、一方の圧電／電歪素子３２における圧電／電歪層３２ａは、その主面方向に収縮変位する。このため、当該圧電／電歪デバイス３０においては、例えば図１４に示すように、基体３１の一方の可動部３１ａに対して図示右方向（矢印Ａ方向）に撓ませる応力が発生することから、可動部３１ａは同方向に撓む。
【００９５】
この場合、他方の圧電／電歪素子３２における一対の電極３２ｂ，３２ｃは、電圧が印加されない状態にあるため、基体３１の他方の可動部３１ｂは一方の可動部３１ａの撓みに追従して、可動部３１ａと同方向へ撓む。この結果、両可動部３１ａ，３１ｂは、圧電／電歪デバイス３０の長軸ｍに対して、図示右方向へ変位する。この変位の変位量は、各圧電／電歪素子３２に対する印加電圧の最大値に応じて変化する。電圧の最大値が大きくなるほど、変位量は大きくなる。
【００９６】
特に、圧電／電歪素子３２を構成する圧電／電歪層３２ａの構成材料として、高い抗電界を有する圧電／電歪材料を採用した場合には、図１５の（ａ），（ｂ）の２点鎖線の波形に示すように、最小値のレベルがわず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、負のレベルのバイアス電位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３２の駆動によって、例えば、基体３１の他方の可動部３１ｂに一方の可動部３１ａの撓み方向と同方向の応力が発生し、取付部位３１ａ1，３１ｂ1の変位量をより大きくすることが可能となる。
【００９７】
換言すれば、図１５の（ａ），（ｂ）におけるの２点鎖線で示す波形を使用することにより、負のレベルのバイアス電位が印加されている圧電／電歪素子３２は、変位動作の主体となっている圧電／電歪素子３２をサポートするという機能を持たせることができる。
【００９８】
このように、当該圧電／電歪デバイス３０においては、圧電／電歪素子３２の微小な変位が、基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂの撓みを利用して大きな変位動作に増幅されて両可動部３１ａ，３１ｂに伝達されることになるため、取付部位３１ａ1，３１ｂ1は、圧電／電歪デバイス３０の長軸ｍに対して大きく変位させることが可能となる。
【００９９】
当該圧電／電歪デバイス３０においては、その機能を一層確実に発揮させるためには、基体３１の各部位、および圧電／電歪素子３２の各部位の寸法関係を、下記のごとく配慮することが好ましい。
【０１００】
図１３には、当該圧電／電歪デバイス３０の各部位の寸法を示しており、各寸法中、Ｌ1は圧電／電歪デバイス３０の全長でかつ基体３１の全長であり、Ｌ2は圧電／電歪デバイス３０の全幅である。また、Ｌ3は基体３１の全幅、Ｌ4は基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂ間の間隔、Ｌ5は可動部３１ａ，３１ｂにおける圧電／電歪素子３２の非接着部位の長さであり、Ｌ6は圧電／電歪素子３２の長さ、Ｌ７は圧電／電歪素子３２の幅である。
【０１０１】
また、各寸法中、Ｌ8は圧電／電歪素子の実質的駆動部分と部品取付部の固定部が重なる長さ、Ｌ9は接着剤に厚み、Ｌ10は可動部の厚み、Ｌ11は連結部の厚み、Ｌ12は可動部の可動部位の長さ、Ｌ13は取付部の接合面の長さ、Ｌ14は圧電／電歪素子３２の実質的駆動部の長さであり、Ｍ1は部品Ｈの長さ、Ｍ2は部品Ｈの幅である。
【０１０２】
当該圧電／電歪デバイス３０においては、基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂ間の間隔Ｌ4と部品Ｈの横方向の長さＭ1の関係はＬ4≧Ｍ1であり、Ｌ4−Ｍ1＝０００１〜０．０１ｍｍである。Ｌ4＜Ｍ1の場合には、部品Ｈを両可動部３１ａ，３１ｂ間に挿入する際に両可動部３１ａ，３１ｂ間を拡げる必要があり、この際にデバイスを破損させるおそれがある。接着剤の厚みＬ9は０．００５〜０．１ｍｍであり、より好ましくは０．０１〜０．０５ｍｍである。接着剤の厚みＬ9が０．１ｍｍより厚い場合には、接着剤が流れ出やすくて所定の寸法の厚みに入れることが難しくなる。
【０１０３】
基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂ間の間隔Ｌ4と部品Ｈの横方向の長さＭ1の差が小さい場合には、部品Ｈを間隔Ｌ4に挿入したり、部品Ｈと各取付部位３１ａ1，３１ｂ1間への接着剤の注入が難しくて、接着剤の厚みＬ9の制御が難しい。接着剤の厚みＬ9を０．０１ｍｍより薄く設定する場合には、部品Ｈに対する接着強度にばらつきが発生し易い。このため、接着剤の厚みＬ9は、一層好ましくは０．０１〜０．０３ｍｍである。
【０１０４】
基体３１のは可動部３１ａ，３１ｂの厚みＬ10は０．００１〜０．２ｍｍであり、より好ましくは０．０１〜０．１ｍｍであり、一層好ましくは０．０３〜０．０８ｍｍである。連結部３１ｃの全幅（長さ）Ｌ2、可動部３１ａ，３１ｂの可動部位の長さＬ12、取付部位３１ａ1，３１ｂ1の接着剤の厚みＬ9、可動部３１ａ，３１ｂの厚みＬ10等は、できるかぎり小さい方が好ましく、これにより、デバイスの全長Ｌ1および全幅Ｌ2が小さくなって、デバイスが小型化される。
【０１０５】
基体３１における可動部３１ａ，３１ｂの可動部位の長さＬ12は０．２〜３ｍｍ、好ましくは０．３〜２ｍｍである。両可動部３１ａ，３１ｂの取付部位３１ａ2，３１ｂ2の長さＬ13は、０．０５〜２ｍｍである。両可動部３１ａ，３１ｂの間隔Ｌ4は０．１〜２ｍｍであり、好ましくは０．２〜１．６ｍｍである。この寸法にあっては、（両可動部３１ａ，３１ｂの長さＬ3）／（両可動部３１ａ，３１ｂの間隔Ｌ4）は０．５〜１０、好ましくは０．５〜５である。（両可動部３１ａ，３１ｂの間隔Ｌ4）／（可動部３１ａ，３１ｂの厚みＬ10）は０．５〜２０、好ましくは１〜１５、さらに好ましくは１〜１０である。
【０１０６】
圧電／電歪素子の実質的駆動部分と部品取付部の固定部が重なる長さＬ8は、可動部３１ａ，３１ｂの厚みＬ10の１／２より大きいこと、すなわちＬ8＞（Ｌ10／２）であることが好ましい。かかる設定によれば、圧電／電歪層３２ａの駆動力が、変位に対して効率良く作用する。
【０１０７】
基体の可動部３１ａ，３１ｂにおける取付部位３１ａ，３１ｂの接合面の長さＬ13は、図１３に示す状態では、部品Ｈのの幅Ｍ2と略同一に設定している。しかしながら、部品Ｈの長さＭ1がその幅Ｍ2より長い場合には、取付部位３１ａ2，３１ｂ2の長さＬ13を長くしない方法として、取付部位３１ａ2，３１ｂ2をデバイス１０ｆに見られるように、接着規定長さの取付部位に形成することで、部品Ｈの長さＭ1と独立的に取付部位３１ａ，３１ｂの接合面の長さＬ13を規定する。或いは、部品Ｈを接着した状態で、部品Ｈの先端部を取付部位３１ａ2，３１ｂ2から突出させるようにすることものできる。
【０１０８】
圧電／電歪素子の実質的駆動部の長さＬ14は、可動部３１ａ，３１ｂにおける可動部位の長さＬ12の２０〜９５％とすることが好ましく、より好ましくは４０〜８０％である。
【０１０９】
当該圧電／電歪デバイス３０は、例えば、磁気ヘッドを制御するアクチュエータとして使用することができるとともに、加速度センサーとしても使用することができる。
【０１１０】
当該圧電／電歪デバイス３０を磁気ヘッドを制御するアクチュエータとして使用する場合には、図１３に示す部品Ｈは磁気ヘッドであって、当該圧電／電歪デバイス３０は、その基体３１の連結部３１ｃにてサスペンションに固定される。サスペンションは、当該圧電／電歪デバイス３０を支持するための支持台であって、当該圧電／電歪デバイス３０は、サスペンションに固定された状態では、その連結部３１ｃ以外の部位がサスペンションから浮いた状態にある。
【０１１１】
また、当該圧電／電歪デバイス３０を加速度センサーとして使用する場合には、図１３に示す部品Ｈは錘であって、錘Ｈは基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂにおける取付部位３１ａ1，３１ｂ1に接着される。図１６は、当該圧電／電歪デバイス３０を加速度センサーＳとして使用した態様を示し、図１７は当該加速度センサーＳとして組立てる前の状態が示している。
【０１１２】
当該加速度センサーＳにおいては、錘Ｈはエポキシ樹脂等の接着剤で、両可動部３１ａ，３１ｂの取付部位３１ａ1，３１ｂ1に接着されていて、当該圧電／電歪デバイス３０はその連結部３１ｃにて配線基板ｓ1の取付部位ｓ2にエポキシ樹脂等の接着剤を介して固定されている。当該圧電／電歪デバイス３０は、この取付状態では、その連結部３１ｃ以外の部位が配線基板ｓ1から浮いた状態にある。なお、配線基板ｓ1には、電気接続のための配線や各種の回路が形成されているが、これらについては図示を省略している。
【０１１３】
当該加速度センサーＳにおいては、当該圧電／電歪デバイス３０の配線基板ｓ1に対する接着をスポット溶接等で行うことができ、接着にスポット溶接の手段を採れば、接着面積が小さくて強固に取付けることができる。また、錘Ｈについては、その質量を適宜に設定することにより加速度感度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電／電歪デバイスである８種類の実施形態を模式的に示す斜視図（ａ）〜（ｈ）である
【図２】第１の実施形態である第１圧電／電歪デバイスの基体を構成する原板を形成するための平板の作成方法を示す斜視図（ａ）、および同平板の斜視図（ｂ）である。
【図３】第１圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図４】第２圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図５】第３圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図６】第４圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図７】第５圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図８】第６圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図９】第７圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図１０】第８圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。
【図１１】本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する圧電／電歪素子に採用される２例の各圧電／電歪素子の斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１２】本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する圧電／電歪素子に採用される他の２例の各圧電／電歪素子の斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１３】圧電／電歪素子として図１２（ｂ）に示す圧電／電歪素子を採用して形成した本発明の実施例に係る圧電／電歪デバイスの平面図である。
【図１４】同圧電／電歪デバイスの作動状態の平面図である。
【図１５】同圧電／電歪デバイスの各圧電／電歪素子に印加される電圧の波形図である（ａ），（ｂ）である。
【図１６】圧電／電歪デバイスを加速度センサーとして使用した態様を示す概略的斜視図である。
【図１７】加速度センサーの組立てる前の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｈ…圧電／電歪デバイス、１１…基体、１１Ａ…原板、１１Ａ1…平板、１１ａ，１１ｂ…可動部、１１ｃ…連結部、１２ａ，１２ｂ…圧電／電歪素子、１２Ａ，１２Ｂ…圧電／電歪素子原板、１３…基体、１３Ａ…原板、１３Ａ1…平板、１３ａ，１３ｂ…可動部、１３ｃ…連結部、１４…基体、１４Ａ…原板、１４Ａ1…平板、１４ａ，１４ｂ…可動部、１４ｃ…連結部、１４Ｄ…平板状部材、１４ｄ…平板部、１５…基体、１５Ａ…原板、１５Ａ1…平板、１５ａ，１５ｂ…可動部、１５ｃ…連結部、１５Ｄ…平板状部材、１５ｄ…平板部、１６…基体、１６Ａ…原板、１６Ａ1…平板、１６ａ，１６ｂ…可動部、１６ｃ…連結部、１６Ｄ…平板状部材、１６ｄ…平板部、１７…基体、１７Ａ…原板、１７Ａ1…平板、１７ａ，１７ｂ…可動部、１７ａ1，１７ｂ1…薄肉部位、１７ｃ…連結部、１７Ｄ…平板状部材、１７ｄ…平板部、１８…基体、１８Ａ…原板、１８Ａ1…平板、１８ａ，１８ｂ…可動部、１８ｃ…連結部、１９…基体、１９Ａ…原板、１９Ａ1…平板、１９ａ，１９ｂ…可動部、１９ｃ…連結部、１９ｃ1，１９ｃ2…連結部位、１９ｃ3，１９ｃ4…波形状部位、２１，２２，２３，２４…圧電／電歪素子、２１ａ…圧電／電歪層、２２ａ1，２２ａ2…圧電／電歪層、２３ａ1〜２３ａ4…圧電／電歪層、２４ａ1〜２４ａ4…圧電／電歪層、２１ｂ，２１ｃ、２２ｂ，２２ｃ、２３ｂ，２３ｃ、２４ｂ，２４ｃ…電極、２１ｄ，２１ｅ、２２ｄ，２２ｅ、２３ｄ，２３ｅ、２４ｄ，２４ｅ…端子、３０…圧電／電歪デバイス、３１ａ，３１ｂ…可動部、３１ａ１，３１ｂ1…取付部位、３１ｃ…連結部、３２…圧電／電歪素子、３２ａ…圧電／電歪層、３２ｂ，３２ｃ…電極、３２ｄ，３２ｅ…端子。Ｈ…部品、Ｓ…加速度センサー、ｓ1…配線基板、ｓ2…取付部位。

Claims (12)

1. 相対向して互いに並列する一対の可動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結する連結部を有する基体と、同基体における前記両可動部の外側面に配設した圧電／電歪素子とを具備し、制御または検査の対象とする部品を前記基体を構成する前記両可動部の他端部の内面側にて挟持する使用形態を採る圧電／電歪デバイスであり、前記基体は可撓性で屈曲可能な１枚の帯状の平板にて一体的に形成されて前記各可動部は前記連結部の各端部から所定長さ他端側へ延びていて、前記各可動部の外側面のそれぞれに前記圧電／電歪素子が配設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１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同可動部の他端部側に位置していることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
3. 請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同可動部の一端部側に位置していることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
4. 請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体は前記両可動部の他端側に開口する略コ字状を呈していることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
5. 請求項４に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体は前記連結部の内面側または外面側に平板部を備えていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
6. 請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体は前記両可動部の他端側に開口する略Ｕ字状を呈していることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
7. 請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体を構成する各可動部と連結部の各端部間の連結部位が円弧状の凹所に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１〜７のいずれか一項に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体の各可動部における長手方向の中間部が薄肉状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１〜８のいずれか一項に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体は金属製の平板にて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１〜９のいずれか一項に記載の圧電／電歪デバイスを構成する基体を製造する方法であり、前記基体の形成材料として可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲して前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスを構成する基体の製造方法。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電／電歪デバイスを製造する方法であり、前記基体の形成材料として、可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を形成して、同基体を構成する両可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子を貼着して圧電／電歪デバイスを形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電／電歪デバイスを製造する方法であり、前記基体の形成材料として、可撓性で屈曲加工の可能な平板であって所定の部位に圧電／電歪素子が接着されている平板を採用し、同平板を前記圧電／電歪素子と一体に前記基体が平面状に展開された形状に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体、および、前記両可動部の外側面のそれぞれに圧電／電歪素子が貼着されている圧電／電歪デバイスを形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。

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