JPH1126834A - Ｐｚｔ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体、及びその製造方法 - Google Patents
Ｐｚｔ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体、及びその製造方法Info
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- JPH1126834A JPH1126834A JP17959997A JP17959997A JPH1126834A JP H1126834 A JPH1126834 A JP H1126834A JP 17959997 A JP17959997 A JP 17959997A JP 17959997 A JP17959997 A JP 17959997A JP H1126834 A JPH1126834 A JP H1126834A
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- H10N30/2043—Cantilevers, i.e. having one fixed end connected at their free ends, e.g. parallelogram type
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- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
Abstract
(57)【要約】
【課題】平行平板構造体をアクチュエータとして使用す
る場合、大きな変位を得ることができるＰＺＴ薄膜バイ
モルフ形の平行平板構造体を提供する。 【解決手段】平行平板構造体１は、一対のバイモルフ構
造体からなる圧電素子２を互いに相対させ、その上下両
端に対して角柱状の絶縁スペーサ３をそれぞれ挟んで互
いに固着した構成とされている。バイモルフ構造体から
なる圧電素子２は、チタンからなる平板状の基材４の両
側面に対して厚さ数十μｍのＰＺＴ薄膜５が水熱法によ
り形成され、その両側面のＰＺＴ薄膜５上にはアルミニ
ウムからなる厚さ数μｍの電極膜６が一対並んで形成さ
れている。基材４の厚みは２０μｍとされている。
る場合、大きな変位を得ることができるＰＺＴ薄膜バイ
モルフ形の平行平板構造体を提供する。 【解決手段】平行平板構造体１は、一対のバイモルフ構
造体からなる圧電素子２を互いに相対させ、その上下両
端に対して角柱状の絶縁スペーサ３をそれぞれ挟んで互
いに固着した構成とされている。バイモルフ構造体から
なる圧電素子２は、チタンからなる平板状の基材４の両
側面に対して厚さ数十μｍのＰＺＴ薄膜５が水熱法によ
り形成され、その両側面のＰＺＴ薄膜５上にはアルミニ
ウムからなる厚さ数μｍの電極膜６が一対並んで形成さ
れている。基材４の厚みは２０μｍとされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＺＴ薄膜バイモルフ形
の平行平板構造体、及びその製造方法に関するものであ
る。
の平行平板構造体、及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から圧電素子としてバルクのＰＺＴ
（ジルコン・チタン酸鉛：チタン酸鉛，ジルコン酸鉛の
固溶体からなるセラミックス）素子を板状の基材の表裏
両面にそれぞれ設け、前記ＰＺＴ素子の表面に電極を設
けたバイモルフ（Ｂｉｍｏｒｐｈ）構造体が知られてい
る。このバイモルフ構造体は、両ＰＺＴ素子に対して電
圧を印加すると、一方のＰＺＴ素子が引き伸ばされ、他
方のＰＺＴ素子が圧縮されて、構造体の全体が変形しア
クチュエータとして利用される。
（ジルコン・チタン酸鉛：チタン酸鉛，ジルコン酸鉛の
固溶体からなるセラミックス）素子を板状の基材の表裏
両面にそれぞれ設け、前記ＰＺＴ素子の表面に電極を設
けたバイモルフ（Ｂｉｍｏｒｐｈ）構造体が知られてい
る。このバイモルフ構造体は、両ＰＺＴ素子に対して電
圧を印加すると、一方のＰＺＴ素子が引き伸ばされ、他
方のＰＺＴ素子が圧縮されて、構造体の全体が変形しア
クチュエータとして利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なバイモルフ構造体は、バルクのＰＺＴ素子を使用して
いるため、バルクそのものの薄形化が難しく、バイモル
フ構造体全体の小型化が難しい問題があった。さらに、
バルクのＰＺＴを使用してバイモルフ構造を得ようとし
た場合、バルクを基材の表裏面にそれぞれ貼着する必要
があるため、貼着工程が多くなる問題があった。
なバイモルフ構造体は、バルクのＰＺＴ素子を使用して
いるため、バルクそのものの薄形化が難しく、バイモル
フ構造体全体の小型化が難しい問題があった。さらに、
バルクのＰＺＴを使用してバイモルフ構造を得ようとし
た場合、バルクを基材の表裏面にそれぞれ貼着する必要
があるため、貼着工程が多くなる問題があった。
【０００４】又、バイモルフ構造体を構成する場合、１
枚のバイモルフ構造体であると従来のバイモルフ構造体
は板状に形成されているため、変位時に変位方向以外の
力が加わると捩じれた状態で変位しやすく、正確な変位
ができない問題があった。
枚のバイモルフ構造体であると従来のバイモルフ構造体
は板状に形成されているため、変位時に変位方向以外の
力が加わると捩じれた状態で変位しやすく、正確な変位
ができない問題があった。
【０００５】本発明は上記の課題を解消するためになさ
れたものであり、第１の目的は、ＰＺＴ薄膜を有する圧
電素子にて平行平板構造体に構成し、ＰＺＴ薄膜上に電
極を複数設けることにより、平行平板構造体をアクチュ
エータとして使用する場合、大きな変位を得ることがで
きるＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を提供す
ることにある。
れたものであり、第１の目的は、ＰＺＴ薄膜を有する圧
電素子にて平行平板構造体に構成し、ＰＺＴ薄膜上に電
極を複数設けることにより、平行平板構造体をアクチュ
エータとして使用する場合、大きな変位を得ることがで
きるＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を提供す
ることにある。
【０００６】第２の目的は、容易に多数のバイモルフ構
造を得ることができ、かつ小型化が可能であり、捩じれ
に強いＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を提供
することにある。
造を得ることができ、かつ小型化が可能であり、捩じれ
に強いＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を提供
することにある。
【０００７】第３の目的は、ＰＺＴ薄膜バイモルフ形の
平行平板構造体を容易に得ることができる製造方法を提
供することにある。
平行平板構造体を容易に得ることができる製造方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、チタン基材の第１の側
面と、同第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２
の側面とにＰＺＴ薄膜が形成され、前記各側面のＰＺＴ
薄膜上に複数個の電極がそれぞれ同方向に沿って並ぶよ
うに設けられた一対のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体が互
いにスペーサを介して、平行に連結されていることを特
徴とするＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体をそ
の要旨としている。
めに、請求項１に記載の発明は、チタン基材の第１の側
面と、同第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２
の側面とにＰＺＴ薄膜が形成され、前記各側面のＰＺＴ
薄膜上に複数個の電極がそれぞれ同方向に沿って並ぶよ
うに設けられた一対のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体が互
いにスペーサを介して、平行に連結されていることを特
徴とするＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体をそ
の要旨としている。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、前
記各側面に設けられた電極の数は２個であるＰＺＴ薄膜
バイモルフ形の平行平板構造体をその要旨としている。
請求項３の発明は、水熱法により、チタン基材の第１の
側面と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２
の側面とにＰＺＴ薄膜を形成する工程と、前記各側面上
のＰＺＴ薄膜上に対して、それぞれ複数の電極を同方向
に並ぶように形成し、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得
る工程と、前記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を一対互い
に相対させ、両者をスペーサを介して、固定して平行平
板構造体を得る工程を含むことを特徴とするＰＺＴ薄膜
バイモルフ形の平行平板構造体の製造方法をその要旨と
している。
記各側面に設けられた電極の数は２個であるＰＺＴ薄膜
バイモルフ形の平行平板構造体をその要旨としている。
請求項３の発明は、水熱法により、チタン基材の第１の
側面と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２
の側面とにＰＺＴ薄膜を形成する工程と、前記各側面上
のＰＺＴ薄膜上に対して、それぞれ複数の電極を同方向
に並ぶように形成し、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得
る工程と、前記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を一対互い
に相対させ、両者をスペーサを介して、固定して平行平
板構造体を得る工程を含むことを特徴とするＰＺＴ薄膜
バイモルフ形の平行平板構造体の製造方法をその要旨と
している。
【００１０】請求項４の発明は、請求項３において、前
記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得る工程は、前記チタ
ン基材の各側面上のＰＺＴ薄膜に対して同方向に向かう
電極の列を複数形成した上で、各列間を切断して複数の
ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得る工程を含むことを特
徴とするＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体の製
造方法をその要旨としている。
記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得る工程は、前記チタ
ン基材の各側面上のＰＺＴ薄膜に対して同方向に向かう
電極の列を複数形成した上で、各列間を切断して複数の
ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を得る工程を含むことを特
徴とするＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体の製
造方法をその要旨としている。
【００１１】請求項５の発明は、請求項３又は請求項４
において、前記水熱法は、硝酸鉛溶液、オキシ塩化ジル
コニウムを鉱化剤とともに攪拌し、加圧及び加熱して、
チタン基材の第１及び第２の側面上に種子結晶を得る工
程と、前記種子結晶を得た基材に対して、硝酸鉛溶液、
オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタンの溶液を鉱化剤
とともに攪拌し、加熱及び加圧して、チタン基材の第１
の側面と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第
２の側面のそれぞれに対してＰＺＴの結晶成長を行い、
チタン基材の第１及び第２の側面上にＰＺＴ薄膜を形成
する工程とを含むことをその要旨としている。 （作用）請求項１に記載の発明によると、チタン基材の
第１及び第２の側面に形成されたＰＺＴ薄膜が薄いた
め、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体は、小型化が可能とな
り、平行平板構造体全体としても小型化が可能となる。
又、平行平板構造とされて剛性が付与されているため、
捩じれに対して強くなる。
において、前記水熱法は、硝酸鉛溶液、オキシ塩化ジル
コニウムを鉱化剤とともに攪拌し、加圧及び加熱して、
チタン基材の第１及び第２の側面上に種子結晶を得る工
程と、前記種子結晶を得た基材に対して、硝酸鉛溶液、
オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタンの溶液を鉱化剤
とともに攪拌し、加熱及び加圧して、チタン基材の第１
の側面と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第
２の側面のそれぞれに対してＰＺＴの結晶成長を行い、
チタン基材の第１及び第２の側面上にＰＺＴ薄膜を形成
する工程とを含むことをその要旨としている。 （作用）請求項１に記載の発明によると、チタン基材の
第１及び第２の側面に形成されたＰＺＴ薄膜が薄いた
め、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体は、小型化が可能とな
り、平行平板構造体全体としても小型化が可能となる。
又、平行平板構造とされて剛性が付与されているため、
捩じれに対して強くなる。
【００１２】平行平板構造体を変位させる場合、一方の
バイモルフ構造体の各側面において、隣接する電極に対
しては、互いに逆極性の電位を印加し、１８０度反対側
の側面に位置する電極に対しても逆極性の電位を印加す
る。又、他方のバイモルフ構造体においても、前記一方
のバイモルフ構造体と同様に電位を印加する。
バイモルフ構造体の各側面において、隣接する電極に対
しては、互いに逆極性の電位を印加し、１８０度反対側
の側面に位置する電極に対しても逆極性の電位を印加す
る。又、他方のバイモルフ構造体においても、前記一方
のバイモルフ構造体と同様に電位を印加する。
【００１３】この結果、分極方向にプラス電位が印加さ
れた側のＰＺＴ薄膜は引き伸ばされ、分極方向にマイナ
ス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される。各
バイモルフ構造体は、互いに同様に電圧が印加されてい
るため、同一方向に変位する。そして、各バイモルフ構
造体において、各側面における隣接した電極には、逆極
性の電圧が印加されるため、異なる極性が印加されたＰ
ＺＴ薄膜は、互いに逆方向に変位する。この結果、隣接
する電極が関与する領域のＰＺＴ薄膜が、逆方向に変位
するため、平行平板構造体は、Ｓ、又は逆Ｓ状に湾曲し
て変位することになる。
れた側のＰＺＴ薄膜は引き伸ばされ、分極方向にマイナ
ス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される。各
バイモルフ構造体は、互いに同様に電圧が印加されてい
るため、同一方向に変位する。そして、各バイモルフ構
造体において、各側面における隣接した電極には、逆極
性の電圧が印加されるため、異なる極性が印加されたＰ
ＺＴ薄膜は、互いに逆方向に変位する。この結果、隣接
する電極が関与する領域のＰＺＴ薄膜が、逆方向に変位
するため、平行平板構造体は、Ｓ、又は逆Ｓ状に湾曲し
て変位することになる。
【００１４】請求項２の発明によると、各側面に設けら
れた電極の数は２個とされるため、各側面における２個
のそれぞれの電極に関与するＰＺＴ薄膜において、それ
ぞれ逆極性の電位が印加されることにより、請求項１の
作用を得る。
れた電極の数は２個とされるため、各側面における２個
のそれぞれの電極に関与するＰＺＴ薄膜において、それ
ぞれ逆極性の電位が印加されることにより、請求項１の
作用を得る。
【００１５】請求項３の発明によると、水熱法により、
チタン基材の第１及び第２の側面にＰＺＴ薄膜が形成さ
れ、その後、前記ＰＺＴ薄膜に対して、それぞれ複数の
電極を同方向に並ぶよう形成されることにより、ＰＺＴ
薄膜バイモルフ構造体となる。ここで、水熱法とは、加
熱・加圧下の水溶液から結晶を析出、成長させる方法を
いう。又、加圧とは、積極的に圧力を加える場合の他、
圧力容器内において、加熱により蒸気圧の圧力上昇を含
む趣旨である。なお、水熱法は、一般には、水熱合成法
と称するが、この明細書では水熱法という。
チタン基材の第１及び第２の側面にＰＺＴ薄膜が形成さ
れ、その後、前記ＰＺＴ薄膜に対して、それぞれ複数の
電極を同方向に並ぶよう形成されることにより、ＰＺＴ
薄膜バイモルフ構造体となる。ここで、水熱法とは、加
熱・加圧下の水溶液から結晶を析出、成長させる方法を
いう。又、加圧とは、積極的に圧力を加える場合の他、
圧力容器内において、加熱により蒸気圧の圧力上昇を含
む趣旨である。なお、水熱法は、一般には、水熱合成法
と称するが、この明細書では水熱法という。
【００１６】そして、前記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体
が一対互いに相対されて、両者がスペーサを介して固定
されることにより平行平板構造体が得られる。請求項４
に記載の発明によると、請求項３におけるＰＺＴ薄膜バ
イモルフ構造体を得る工程は、前記チタン基材の各側面
上のＰＺＴ薄膜に対して同方向に向かう電極の列を複数
形成した上で、各列間を切断して複数のＰＺＴ薄膜バイ
モルフ構造体が得られる。
が一対互いに相対されて、両者がスペーサを介して固定
されることにより平行平板構造体が得られる。請求項４
に記載の発明によると、請求項３におけるＰＺＴ薄膜バ
イモルフ構造体を得る工程は、前記チタン基材の各側面
上のＰＺＴ薄膜に対して同方向に向かう電極の列を複数
形成した上で、各列間を切断して複数のＰＺＴ薄膜バイ
モルフ構造体が得られる。
【００１７】請求項５に記載の発明によると、硝酸鉛溶
液、オキシ塩化ジルコニウムを鉱化剤とともに攪拌し、
加圧及び加熱して、チタン基材の第１及び第２の側面上
に種子結晶を得る。その後、前記種子結晶を得た基材に
対して、硝酸鉛溶液、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化
チタンの溶液を鉱化剤とともに攪拌し、加熱及び加圧し
て、チタン基材の第１及び第２の側面のそれぞれに対し
てＰＺＴの結晶成長を行うと、チタン基材の第１及び第
２の側面にＰＺＴ薄膜を得る。
液、オキシ塩化ジルコニウムを鉱化剤とともに攪拌し、
加圧及び加熱して、チタン基材の第１及び第２の側面上
に種子結晶を得る。その後、前記種子結晶を得た基材に
対して、硝酸鉛溶液、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化
チタンの溶液を鉱化剤とともに攪拌し、加熱及び加圧し
て、チタン基材の第１及び第２の側面のそれぞれに対し
てＰＺＴの結晶成長を行うと、チタン基材の第１及び第
２の側面にＰＺＴ薄膜を得る。
【００１８】
【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃至図１
０を参照して説明する。図１はＰＺＴ薄膜バイモルフ形
の平行平板構造体の斜視図を示している。なお、上記図
面を含む各図面に図示されている各部材の厚みは、説明
の便宜上、実際のものより適宜拡大して図示されてい
る。
０を参照して説明する。図１はＰＺＴ薄膜バイモルフ形
の平行平板構造体の斜視図を示している。なお、上記図
面を含む各図面に図示されている各部材の厚みは、説明
の便宜上、実際のものより適宜拡大して図示されてい
る。
【００１９】図１に示すように平行平板構造体１は、一
対のバイモルフ構造体からなる平板状の圧電素子２を互
いに相対させ、その上下両端に対して角柱状の絶縁スペ
ーサ３をそれぞれ挟んで互いに固着した構成とされてい
る。なお、絶縁スペーサ３としたのは、圧電素子２間の
短絡防止のためである。
対のバイモルフ構造体からなる平板状の圧電素子２を互
いに相対させ、その上下両端に対して角柱状の絶縁スペ
ーサ３をそれぞれ挟んで互いに固着した構成とされてい
る。なお、絶縁スペーサ３としたのは、圧電素子２間の
短絡防止のためである。
【００２０】バイモルフ構造体からなる圧電素子２は、
厚みが均等に形成された平板状をなすチタンからなる基
材（チタン基材、以下、単に基材ということがある）４
の両側面に対して厚さ数十μｍのＰＺＴ薄膜５が形成さ
れ、その表裏両面のＰＺＴ薄膜５上にはアルミニウムか
らなる厚さ数μｍの電極膜６が上下方向に沿って並ぶよ
うに一対形成されている。基材４の厚みは２０μｍとさ
れている。前記チタン基材４の両側面は本発明における
第１の側面、及び第１の側面とは１８０度反対側に位置
する第２の側面に相当する。又、電極膜６は本発明の電
極に相当する。
厚みが均等に形成された平板状をなすチタンからなる基
材（チタン基材、以下、単に基材ということがある）４
の両側面に対して厚さ数十μｍのＰＺＴ薄膜５が形成さ
れ、その表裏両面のＰＺＴ薄膜５上にはアルミニウムか
らなる厚さ数μｍの電極膜６が上下方向に沿って並ぶよ
うに一対形成されている。基材４の厚みは２０μｍとさ
れている。前記チタン基材４の両側面は本発明における
第１の側面、及び第１の側面とは１８０度反対側に位置
する第２の側面に相当する。又、電極膜６は本発明の電
極に相当する。
【００２１】図１（ａ），（ｂ）には、上記のように構
成されたＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体１を
アクチュエータとして使用する場合の電気回路を示して
いる。
成されたＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体１を
アクチュエータとして使用する場合の電気回路を示して
いる。
【００２２】図１（ａ）は、ＰＺＴ薄膜５の分極が方向
αの場合であり、直流電源Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ直列に
接続して、直流電源Ｂ１のプラス端子を、図１（ａ）に
おいて各圧電素子２下部における左側の側面の電極膜６
に接続し、直流電源Ｂ２のマイナス端子を各圧電素子２
下部における右側の側面の電極膜６に接続し、直流電源
Ｂ１，Ｂ２の中間接続点をチタン基材４に接続してい
る。これは、チタン基材４の両面側に形成されるＰＺＴ
薄膜５のそれぞれに、均一に電界を印加するためであ
り、ＰＺＴ薄膜５の膜厚が均一であれば、直流電源Ｂ
１，Ｂ２の中間接続点を基材４に接続する必要はない。
なお、直流電源Ｂ１，Ｂ２は同電圧を各電極膜６を介し
てＰＺＴ薄膜５に印加するようになっている。
αの場合であり、直流電源Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ直列に
接続して、直流電源Ｂ１のプラス端子を、図１（ａ）に
おいて各圧電素子２下部における左側の側面の電極膜６
に接続し、直流電源Ｂ２のマイナス端子を各圧電素子２
下部における右側の側面の電極膜６に接続し、直流電源
Ｂ１，Ｂ２の中間接続点をチタン基材４に接続してい
る。これは、チタン基材４の両面側に形成されるＰＺＴ
薄膜５のそれぞれに、均一に電界を印加するためであ
り、ＰＺＴ薄膜５の膜厚が均一であれば、直流電源Ｂ
１，Ｂ２の中間接続点を基材４に接続する必要はない。
なお、直流電源Ｂ１，Ｂ２は同電圧を各電極膜６を介し
てＰＺＴ薄膜５に印加するようになっている。
【００２３】又、直流電源Ｂ３，Ｂ４をそれぞれ直列に
接続して、直流電源Ｂ４のプラス端子を、図１（ａ）に
おいて各圧電素子２上部における右側の側面の電極膜６
に接続し、直流電源Ｂ３のマイナス端子を各圧電素子２
上部における左側の側面の電極膜６に接続し、直流電源
Ｂ３，Ｂ４の中間接続点を基材４に接続している。これ
は、チタン基材４の両面側に形成されるＰＺＴ薄膜５の
それぞれに、均一に電界を印加するためであり、ＰＺＴ
薄膜５の膜厚が均一であれば、直流電源Ｂ３，Ｂ４の中
間接続点を基材４に接続する必要はない。なお、前記直
流電源Ｂ１〜Ｂ４の印加電圧は同一とされている。
接続して、直流電源Ｂ４のプラス端子を、図１（ａ）に
おいて各圧電素子２上部における右側の側面の電極膜６
に接続し、直流電源Ｂ３のマイナス端子を各圧電素子２
上部における左側の側面の電極膜６に接続し、直流電源
Ｂ３，Ｂ４の中間接続点を基材４に接続している。これ
は、チタン基材４の両面側に形成されるＰＺＴ薄膜５の
それぞれに、均一に電界を印加するためであり、ＰＺＴ
薄膜５の膜厚が均一であれば、直流電源Ｂ３，Ｂ４の中
間接続点を基材４に接続する必要はない。なお、前記直
流電源Ｂ１〜Ｂ４の印加電圧は同一とされている。
【００２４】そして、上記の平行平板構造体１の下端を
図示しない台等に固定した状態で、図１（ａ）に示すよ
うに一対の圧電素子２の同一方向側に位置する下部側面
に対し電極膜６を介して同極性の電圧を印加し、又、上
部側面に対し電極膜６を介して、逆極性の電圧を印加す
ると、分極方向にプラス電位が印加された側のＰＺＴ薄
膜は引き伸ばされ、分極方向にマイナス電位が印加され
た側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される。
図示しない台等に固定した状態で、図１（ａ）に示すよ
うに一対の圧電素子２の同一方向側に位置する下部側面
に対し電極膜６を介して同極性の電圧を印加し、又、上
部側面に対し電極膜６を介して、逆極性の電圧を印加す
ると、分極方向にプラス電位が印加された側のＰＺＴ薄
膜は引き伸ばされ、分極方向にマイナス電位が印加され
た側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される。
【００２５】この結果、図２（ａ）に示すように平行平
板構造体１は、下部が左側に湾曲し、上部が右側に湾曲
して、変位する。又、図１（ａ）とは逆極性の電圧を各
側面の上下両部の電極膜６を介して印加した場合には、
前記とは反対側に位置する分極方向にプラス電位に印加
された側のＰＺＴ薄膜５（図１（ａ）において、各圧電
素子２の上部右側並びに下部左側）は引き伸ばされ、分
極方向にマイナス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜５
（図１（ａ）において、各圧電素子２の上部左側並びに
下部右側）は圧縮される。
板構造体１は、下部が左側に湾曲し、上部が右側に湾曲
して、変位する。又、図１（ａ）とは逆極性の電圧を各
側面の上下両部の電極膜６を介して印加した場合には、
前記とは反対側に位置する分極方向にプラス電位に印加
された側のＰＺＴ薄膜５（図１（ａ）において、各圧電
素子２の上部右側並びに下部左側）は引き伸ばされ、分
極方向にマイナス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜５
（図１（ａ）において、各圧電素子２の上部左側並びに
下部右側）は圧縮される。
【００２６】この結果、図２（ｂ）に示すように平行平
板構造体１は、下部が右側に湾曲し、上部が左側に湾曲
して、変位する。なお、図２（ａ），（ｂ）において
は、電極膜６は省略して図示しており、ＰＺＴ薄膜５に
おいて、圧縮している部分５ａを左下がりのハッチング
にて示し、引き伸ばされている部分５ｂを右下がりのハ
ッチングにて示している。
板構造体１は、下部が右側に湾曲し、上部が左側に湾曲
して、変位する。なお、図２（ａ），（ｂ）において
は、電極膜６は省略して図示しており、ＰＺＴ薄膜５に
おいて、圧縮している部分５ａを左下がりのハッチング
にて示し、引き伸ばされている部分５ｂを右下がりのハ
ッチングにて示している。
【００２７】図１（ｂ）は、ＰＺＴ薄膜５の分極が方向
βの場合であり、直流電源Ｂ５のマイナス端子を基材４
に接続し、プラス端子を各圧電素子２の左右の下部側面
の電極膜６に接続している。図１（ｂ）に示すように一
対の圧電素子２の両側面に位置する電極膜６を介してプ
ラス電位を印加すると下部右側のＰＺＴ薄膜５は引き伸
ばされ、左側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される（図１（ｂ）
においては、左側へ変形する）。そして、図２（ａ）に
示すように平行平板構造体１は、下部が左側に湾曲し、
上部が右側に湾曲して、変位する。
βの場合であり、直流電源Ｂ５のマイナス端子を基材４
に接続し、プラス端子を各圧電素子２の左右の下部側面
の電極膜６に接続している。図１（ｂ）に示すように一
対の圧電素子２の両側面に位置する電極膜６を介してプ
ラス電位を印加すると下部右側のＰＺＴ薄膜５は引き伸
ばされ、左側のＰＺＴ薄膜５は圧縮される（図１（ｂ）
においては、左側へ変形する）。そして、図２（ａ）に
示すように平行平板構造体１は、下部が左側に湾曲し、
上部が右側に湾曲して、変位する。
【００２８】又、図１（ｂ）とは、逆極性の電圧を印加
した場合には、前記と反対方向の右側に変形する。この
結果、図２（ｂ）に示すように平行平板構造体１は、下
部が右側に湾曲し、上部が左側に湾曲して、変位する。
した場合には、前記と反対方向の右側に変形する。この
結果、図２（ｂ）に示すように平行平板構造体１は、下
部が右側に湾曲し、上部が左側に湾曲して、変位する。
【００２９】このＰＺＴ薄膜５の分極が方向βの場合
は、図１（ａ）の１／２の電圧で、同じ量の変位が得ら
れる。次に、上記平行平板構造体１の製造方法を図３乃
至図１０を参照して説明する。
は、図１（ａ）の１／２の電圧で、同じ量の変位が得ら
れる。次に、上記平行平板構造体１の製造方法を図３乃
至図１０を参照して説明する。
【００３０】図４は、基材４Ａを示している。チタンか
らなる基材４Ａは、厚みが均等に形成された平板状をな
しており、前記基材４の複数個分の面積を有している。
まず、この基材４Ａを酸等で、クリーニングし、予め、
一端側（図１において、基端となる側）を合成樹脂、又
は、スパッタリングや真空蒸着等の物理的成膜法にてチ
タン以外の金属等にて、被覆してマスクＭを形成し、次
に水熱法で、ＰＺＴ薄膜５を両面に形成する。
らなる基材４Ａは、厚みが均等に形成された平板状をな
しており、前記基材４の複数個分の面積を有している。
まず、この基材４Ａを酸等で、クリーニングし、予め、
一端側（図１において、基端となる側）を合成樹脂、又
は、スパッタリングや真空蒸着等の物理的成膜法にてチ
タン以外の金属等にて、被覆してマスクＭを形成し、次
に水熱法で、ＰＺＴ薄膜５を両面に形成する。
【００３１】この水熱法は２つの段階からなっている。 （第１段階）基材４Ａ、原材料としてのオキシ塩化ジル
コニウム（ＺｒＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）と硝酸塩（Ｐｂ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ）の水溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液をテフロ
ン瓶（図示しない）に投入し、攪拌する。なお、ＰＺＴ
薄膜５の圧電性は、ＰＺＴ薄膜５におけるチタン酸鉛，
ジルコン酸鉛の構成組成比によって決まるため、後にで
きあがるＰＺＴ薄膜５の圧電性に応じてオキシ塩化ジル
コニウムと硝酸塩とのモル比を決めればよい。
コニウム（ＺｒＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）と硝酸塩（Ｐｂ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ）の水溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液をテフロ
ン瓶（図示しない）に投入し、攪拌する。なお、ＰＺＴ
薄膜５の圧電性は、ＰＺＴ薄膜５におけるチタン酸鉛，
ジルコン酸鉛の構成組成比によって決まるため、後にで
きあがるＰＺＴ薄膜５の圧電性に応じてオキシ塩化ジル
コニウムと硝酸塩とのモル比を決めればよい。
【００３２】次に、図示しない圧力容器内において、基
材４Ａを上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（Ｚｒ
ＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）、硝酸塩（Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ）の水
溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液を攪拌しながら、加熱・
加圧する。なお、ここでいう加圧とは、加熱された溶液
の蒸気圧よる加圧のことである。温度条件は１５０℃
で、４８時間この状態を継続する。なお、攪拌は、３０
０ｒｐｍで行う。
材４Ａを上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（Ｚｒ
ＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）、硝酸塩（Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ）の水
溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液を攪拌しながら、加熱・
加圧する。なお、ここでいう加圧とは、加熱された溶液
の蒸気圧よる加圧のことである。温度条件は１５０℃
で、４８時間この状態を継続する。なお、攪拌は、３０
０ｒｐｍで行う。
【００３３】この結果、過飽和状態で、基材４Ａの平板
状の両側面にＰＺＴの種子結晶（核）が形成される。上
記時間の経過後、基材４Ａを圧力容器から取り出し、水
洗・乾燥する。
状の両側面にＰＺＴの種子結晶（核）が形成される。上
記時間の経過後、基材４Ａを圧力容器から取り出し、水
洗・乾燥する。
【００３４】（第２段階）次に、種子結晶が核付けされ
た基材４Ａ、原材料としてのオキシ塩化ジルコニウム
（ＺｒＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）と硝酸塩（Ｐｂ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ）の水溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）及び
ＫＯＨ（４Ｎ）溶液をテフロン瓶（図示しない）に投入
し、攪拌する。なお、ＰＺＴ薄膜５の圧電性は、ＰＺＴ
におけるチタン酸鉛，ジルコン酸鉛の構成組成比によっ
て決まるため、後にできあがるＰＺＴの圧電性に応じて
オキシ塩化ジルコニウムと硝酸塩とのモル比を決めれば
よい。
た基材４Ａ、原材料としてのオキシ塩化ジルコニウム
（ＺｒＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）と硝酸塩（Ｐｂ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ）の水溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）及び
ＫＯＨ（４Ｎ）溶液をテフロン瓶（図示しない）に投入
し、攪拌する。なお、ＰＺＴ薄膜５の圧電性は、ＰＺＴ
におけるチタン酸鉛，ジルコン酸鉛の構成組成比によっ
て決まるため、後にできあがるＰＺＴの圧電性に応じて
オキシ塩化ジルコニウムと硝酸塩とのモル比を決めれば
よい。
【００３５】次に、図示しない圧力容器内において、基
材４Ａを上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（Ｚｒ
ＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）、硝酸塩（Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ）の水
溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）及びＫＯＨ（４Ｎ）
溶液を攪拌しながら、加熱・加圧する。なお、ここでい
う加圧とは、加熱された溶液の蒸気圧よる加圧のことで
ある。温度条件は１２０℃で、４８時間この状態を継続
する。なお、攪拌は、３００ｒｐｍで行う。
材４Ａを上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（Ｚｒ
ＯＣ2 ・８Ｈ2 Ｏ）、硝酸塩（Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ）の水
溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）及びＫＯＨ（４Ｎ）
溶液を攪拌しながら、加熱・加圧する。なお、ここでい
う加圧とは、加熱された溶液の蒸気圧よる加圧のことで
ある。温度条件は１２０℃で、４８時間この状態を継続
する。なお、攪拌は、３００ｒｐｍで行う。
【００３６】この結果、過飽和状態で、基材４Ａの平板
状の両側面にＰＺＴ薄膜５が所定厚み（この実施形態で
は数十μｍ）で形成される（図４参照）。上記時間の経
過後、基材４Ａを圧力容器から取り出し、水洗・乾燥す
る。この後、マスクＭを除去する。
状の両側面にＰＺＴ薄膜５が所定厚み（この実施形態で
は数十μｍ）で形成される（図４参照）。上記時間の経
過後、基材４Ａを圧力容器から取り出し、水洗・乾燥す
る。この後、マスクＭを除去する。
【００３７】次に、図５に示すように、ＰＺＴ薄膜５を
含む、基材４Ａの両側面に電極膜６Ａをスパッタリング
や真空蒸着等の物理的成膜法により形成する。そして、
基材４Ａに対して複数個分（この実施形態では３個分）
の圧電素子２が取れるようにその表裏両面をパターニン
グし、不必要な電極膜６Ａの部分を除去する（図６及び
図７参照）。この結果、この実施形態では、図７に示す
ようにチタン基材４Ａの両側面のＰＺＴ薄膜５上に複数
個の電極膜６がそれぞれＡ矢印方向に沿って３列並ぶよ
うに設けられる。そして、各列は、２個の同一面積を有
する同一形状の電極膜６から構成される。図７におい
て、チタン基板４の両側面に設けられた各電極膜６は、
それぞれチタン基板４Ａを挟んで相対するように配置さ
れる。
含む、基材４Ａの両側面に電極膜６Ａをスパッタリング
や真空蒸着等の物理的成膜法により形成する。そして、
基材４Ａに対して複数個分（この実施形態では３個分）
の圧電素子２が取れるようにその表裏両面をパターニン
グし、不必要な電極膜６Ａの部分を除去する（図６及び
図７参照）。この結果、この実施形態では、図７に示す
ようにチタン基材４Ａの両側面のＰＺＴ薄膜５上に複数
個の電極膜６がそれぞれＡ矢印方向に沿って３列並ぶよ
うに設けられる。そして、各列は、２個の同一面積を有
する同一形状の電極膜６から構成される。図７におい
て、チタン基板４の両側面に設けられた各電極膜６は、
それぞれチタン基板４Ａを挟んで相対するように配置さ
れる。
【００３８】又、図８に示すようにチタン基材４Ａの不
要な部分を除去する。続いて、図８に示すようにＰＺＴ
薄膜５、電極膜６を備えた一対の基材４Ａを互いに相対
させ、その両端間において、合成樹脂からなる角柱状の
絶縁スペーサ３を介して互いに固着し、平行平板構造体
１Ａとする。この平行平板構造体１Ａは、単一の平行平
板構造体が互いに連結された構成となっている。なお、
絶縁スペーサ３は、硬化時に剛性の高い接着剤にて基材
４Ａを固着する（図９参照）。
要な部分を除去する。続いて、図８に示すようにＰＺＴ
薄膜５、電極膜６を備えた一対の基材４Ａを互いに相対
させ、その両端間において、合成樹脂からなる角柱状の
絶縁スペーサ３を介して互いに固着し、平行平板構造体
１Ａとする。この平行平板構造体１Ａは、単一の平行平
板構造体が互いに連結された構成となっている。なお、
絶縁スペーサ３は、硬化時に剛性の高い接着剤にて基材
４Ａを固着する（図９参照）。
【００３９】次に、図９の平行平板構造体１Ａにおい
て、電極膜６の列間に位置する点線箇所にて切断し、図
１０に示すように単一の平行平板構造体１に分離する。
なお、この切断は、放電加工、或いはレーザカットにて
行う。
て、電極膜６の列間に位置する点線箇所にて切断し、図
１０に示すように単一の平行平板構造体１に分離する。
なお、この切断は、放電加工、或いはレーザカットにて
行う。
【００４０】さて、本実施形態によると、次のような作
用効果を奏する。 （１）上記したように、この実施形態では、一対の圧電
素子２の同一方向側に位置する下部側面に対し電極膜６
を介して同極性の電圧を印加し、又、上部側面に対し電
極膜６を介して、逆極性の電圧を印加すると、平行平板
構造体１は図２（ａ）、又は図２（ｂ）に示すように変
位する。この変位モードを以下、平行平板作動モードと
いう。
用効果を奏する。 （１）上記したように、この実施形態では、一対の圧電
素子２の同一方向側に位置する下部側面に対し電極膜６
を介して同極性の電圧を印加し、又、上部側面に対し電
極膜６を介して、逆極性の電圧を印加すると、平行平板
構造体１は図２（ａ）、又は図２（ｂ）に示すように変
位する。この変位モードを以下、平行平板作動モードと
いう。
【００４１】図１１は、比較例を示している。本実施形
態と異なり、比較例の平行平板構造体２１は、チタン基
材１の各側面において、電極膜２６が１つの電極膜とし
て構成されているところが、異なっている。なお、本実
施形態と同一構成については、同一符号を付す。そし
て、この比較例の平行平板構造体２１に対しては、図１
１に示すように、直流電源Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ直列に
接続して、直流電源Ｂ１のプラス端子を、図１１におい
て各圧電素子２における左側の側面の電極膜２６に接続
し、直流電源Ｂ２のマイナス端子を各圧電素子２におけ
る右側の側面の電極膜６に接続し、直流電源Ｂ１，Ｂ２
の中間接続点をチタン基材４に接続している。なお、こ
の比較例では、ＰＺＴ薄膜５の分極は、図１（ａ）と同
様とする。
態と異なり、比較例の平行平板構造体２１は、チタン基
材１の各側面において、電極膜２６が１つの電極膜とし
て構成されているところが、異なっている。なお、本実
施形態と同一構成については、同一符号を付す。そし
て、この比較例の平行平板構造体２１に対しては、図１
１に示すように、直流電源Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ直列に
接続して、直流電源Ｂ１のプラス端子を、図１１におい
て各圧電素子２における左側の側面の電極膜２６に接続
し、直流電源Ｂ２のマイナス端子を各圧電素子２におけ
る右側の側面の電極膜６に接続し、直流電源Ｂ１，Ｂ２
の中間接続点をチタン基材４に接続している。なお、こ
の比較例では、ＰＺＴ薄膜５の分極は、図１（ａ）と同
様とする。
【００４２】そして、上記の平行平板構造体２１の下端
を図示しない台等に固定した状態で、図１１に示すよう
に一対の圧電素子２の同一方向側に位置する側面に対し
電極膜２６を介して同極性の電圧を印加すると、分極方
向にプラス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜は引き伸ば
され、分極方向にマイナス電位が印加された側のＰＺＴ
薄膜５は圧縮される。（図１１においては、左方へ変位
する）。
を図示しない台等に固定した状態で、図１１に示すよう
に一対の圧電素子２の同一方向側に位置する側面に対し
電極膜２６を介して同極性の電圧を印加すると、分極方
向にプラス電位が印加された側のＰＺＴ薄膜は引き伸ば
され、分極方向にマイナス電位が印加された側のＰＺＴ
薄膜５は圧縮される。（図１１においては、左方へ変位
する）。
【００４３】又、図１１とは逆極性の電圧を各側面の電
極膜６を介して印加した場合には、前記とは反対側に位
置するプラス電位側に印加された側面（図１１におい
て、各圧電素子２の右側面）のＰＺＴ薄膜５は圧縮さ
れ、マイナス電位に印加された側面（図１１において、
各圧電素子２の左側面）のＰＺＴ薄膜５は引き伸ばされ
る（図１１においては、右方へ変位する）。
極膜６を介して印加した場合には、前記とは反対側に位
置するプラス電位側に印加された側面（図１１におい
て、各圧電素子２の右側面）のＰＺＴ薄膜５は圧縮さ
れ、マイナス電位に印加された側面（図１１において、
各圧電素子２の左側面）のＰＺＴ薄膜５は引き伸ばされ
る（図１１においては、右方へ変位する）。
【００４４】図１２は、比較例の電極膜２６等を省略し
て示した模式図である。同図において、平行平板構造体
２１は、全体が右側に湾曲した状態を示しており、ＰＺ
Ｔ薄膜５の圧縮している部分５を左下がりのハッチング
にて示し、引き伸ばされている部分を右下がりのハッチ
ングにて示している。
て示した模式図である。同図において、平行平板構造体
２１は、全体が右側に湾曲した状態を示しており、ＰＺ
Ｔ薄膜５の圧縮している部分５を左下がりのハッチング
にて示し、引き伸ばされている部分を右下がりのハッチ
ングにて示している。
【００４５】本実施形態の平行平板構造体１と、比較例
の平行平板構造体２１とは、同電位を電極膜６，２６
に、印加した場合、その変位量が異なる理由を図１３及
び図１４を参照して説明する。
の平行平板構造体２１とは、同電位を電極膜６，２６
に、印加した場合、その変位量が異なる理由を図１３及
び図１４を参照して説明する。
【００４６】図１４において、自由端側の絶縁スペーサ
３が無かった時の電圧印加時の変位をａとする。これに
対し、絶縁スペーサ３を取付けると、圧電素子２の変位
が絶縁スペーサ３により妨げられ、その変位はｃ（ｃ＜
ａ）となる。図１３においては、電極が２分割されてい
るため、固定側の圧電素子における変位はａ／２とな
り、さらに自由端側の圧電素子は固定側の圧電素子と同
様の変位をするため、その変位はａ／２となり、図１３
における変位はａとなる。
３が無かった時の電圧印加時の変位をａとする。これに
対し、絶縁スペーサ３を取付けると、圧電素子２の変位
が絶縁スペーサ３により妨げられ、その変位はｃ（ｃ＜
ａ）となる。図１３においては、電極が２分割されてい
るため、固定側の圧電素子における変位はａ／２とな
り、さらに自由端側の圧電素子は固定側の圧電素子と同
様の変位をするため、その変位はａ／２となり、図１３
における変位はａとなる。
【００４７】従って、本実施形態の平行平板構造体１の
方が変位量が大きくなる。 （２） 本実施形態では、基材４の両側面に形成された
ＰＺＴ薄膜５は、数十μｍとして薄く形成しているた
め、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体としての圧電素子２
を、小型化することができる。このため、ＰＺＴ薄膜形
の平行平板構造体１としても小型化が可能となる。
方が変位量が大きくなる。 （２） 本実施形態では、基材４の両側面に形成された
ＰＺＴ薄膜５は、数十μｍとして薄く形成しているた
め、ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体としての圧電素子２
を、小型化することができる。このため、ＰＺＴ薄膜形
の平行平板構造体１としても小型化が可能となる。
【００４８】（３） 本実施形態では、一対のバイモル
フ構造体からなる圧電素子２を互いに相対させて、平行
平板構造としているため、捩じれに対して強くすること
ができる。
フ構造体からなる圧電素子２を互いに相対させて、平行
平板構造としているため、捩じれに対して強くすること
ができる。
【００４９】（４） 本実施形態では、水熱法により、
複数個分の基材４の面積を有する基材４Ａの両側面にＰ
ＺＴ薄膜５を形成し、その後、基材４Ａの両側面に対し
て、電極膜６を形成した。この結果、一度に複数個の基
材４に対してＰＺＴ薄膜５及び電極膜６を形成できるた
め、一度に多くのバイモルフ構造体を形成することがで
きる。
複数個分の基材４の面積を有する基材４Ａの両側面にＰ
ＺＴ薄膜５を形成し、その後、基材４Ａの両側面に対し
て、電極膜６を形成した。この結果、一度に複数個の基
材４に対してＰＺＴ薄膜５及び電極膜６を形成できるた
め、一度に多くのバイモルフ構造体を形成することがで
きる。
【００５０】（５） 本実施形態では、水熱法により、
基材４Ａの両側面にＰＺＴ薄膜５を形成し、その後、前
記ＰＺＴ薄膜５を形成した基材４Ａの両側面に対して、
それぞれ複数の電極膜６を形成し、互いに隣接した電極
６間を切断すると、複数のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体
を得ることができる。そして、これらのバイモルフ構造
体を一対互いに相対させてスペーサを介して固着するこ
とにより、容易に平行平板構造体１を形成することがで
きる。又、ＰＺＴ薄膜５、電極膜６はそれぞれ一度に形
成するため、平行平板構造体１を均質なものとすること
ができる。
基材４Ａの両側面にＰＺＴ薄膜５を形成し、その後、前
記ＰＺＴ薄膜５を形成した基材４Ａの両側面に対して、
それぞれ複数の電極膜６を形成し、互いに隣接した電極
６間を切断すると、複数のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体
を得ることができる。そして、これらのバイモルフ構造
体を一対互いに相対させてスペーサを介して固着するこ
とにより、容易に平行平板構造体１を形成することがで
きる。又、ＰＺＴ薄膜５、電極膜６はそれぞれ一度に形
成するため、平行平板構造体１を均質なものとすること
ができる。
【００５１】本発明の実施形態は、上記実施形態以外に
次のように変更することも可能である。 （１） 前記実施形態では、絶縁スペーサ３としたが、
圧電素子２間において、短絡の虞がないように形成した
場合には、金属製スペーサのように非絶縁性のスペーサ
にて構成してもよい。この場合、圧電素子２に対する固
着は溶接等により行う。
次のように変更することも可能である。 （１） 前記実施形態では、絶縁スペーサ３としたが、
圧電素子２間において、短絡の虞がないように形成した
場合には、金属製スペーサのように非絶縁性のスペーサ
にて構成してもよい。この場合、圧電素子２に対する固
着は溶接等により行う。
【００５２】（２） 前記実施形態では、電極膜６をア
ルミニウムで形成したが、Ａｕ（金）にて形成してもよ
く、又、他の金属にて形成してもよい。 （３） 前記実施形態では、電極膜６、ＰＺＴ薄膜５、
基材４の厚みをそれぞれ所定数値としたが、上記数値に
限定されるものではなく、必要に応じて、上記以外の数
値としてもよい。
ルミニウムで形成したが、Ａｕ（金）にて形成してもよ
く、又、他の金属にて形成してもよい。 （３） 前記実施形態では、電極膜６、ＰＺＴ薄膜５、
基材４の厚みをそれぞれ所定数値としたが、上記数値に
限定されるものではなく、必要に応じて、上記以外の数
値としてもよい。
【００５３】（４） 前記実施形態では、３個のバイモ
ルフ構造体を基材４Ａから採るようにしたが、この個数
には限定されるものではなく、２個、或いは４個以上の
ものを一度に形成するようにしてもよい。なお、勿論１
個のバイモルフ構造体を製造することも可能である。
ルフ構造体を基材４Ａから採るようにしたが、この個数
には限定されるものではなく、２個、或いは４個以上の
ものを一度に形成するようにしてもよい。なお、勿論１
個のバイモルフ構造体を製造することも可能である。
【００５４】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に挙げる。 （１） 請求項１又請求項２において、ＰＺＴ薄膜は、
水熱法により形成されていることを特徴とするＰＺＴ薄
膜バイモルフ形の平行平板構造体。こうすることによ
り、均質なＰＺＴ薄膜を容易に得ることができる。
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に挙げる。 （１） 請求項１又請求項２において、ＰＺＴ薄膜は、
水熱法により形成されていることを特徴とするＰＺＴ薄
膜バイモルフ形の平行平板構造体。こうすることによ
り、均質なＰＺＴ薄膜を容易に得ることができる。
【００５５】（２） 請求項３乃至請求項５のいずれか
において、ＰＺＴ薄膜を形成する工程の前に、予めチタ
ン基材の所定部分には、マスクを施したＰＺＴ薄膜バイ
モルフ構造体の製造方法。こうすることにより、マスク
された部分には、ＰＺＴ薄膜を形成できないようにする
ことができる。
において、ＰＺＴ薄膜を形成する工程の前に、予めチタ
ン基材の所定部分には、マスクを施したＰＺＴ薄膜バイ
モルフ構造体の製造方法。こうすることにより、マスク
された部分には、ＰＺＴ薄膜を形成できないようにする
ことができる。
【００５６】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１又は請求
項２の発明によれば、ＰＺＴ薄膜を有する圧電素子にて
平行平板構造体に構成し、ＰＺＴ薄膜上に電極を複数設
けることにより、平行平板構造体をアクチュエータとし
て使用する場合、大きな変位を得ることができる効果を
奏する。又、容易に多数のバイモルフ構造を得ることが
でき、かつ小型化が可能であり、捩じれに強くすること
ができる。
項２の発明によれば、ＰＺＴ薄膜を有する圧電素子にて
平行平板構造体に構成し、ＰＺＴ薄膜上に電極を複数設
けることにより、平行平板構造体をアクチュエータとし
て使用する場合、大きな変位を得ることができる効果を
奏する。又、容易に多数のバイモルフ構造を得ることが
でき、かつ小型化が可能であり、捩じれに強くすること
ができる。
【００５７】請求項３乃至請求項５の発明によれば、Ｐ
ＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を容易に得るこ
とができる。
ＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体を容易に得るこ
とができる。
【図１】ＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体の斜
視図。
視図。
【図２】実施形態における平行平板構造体の作用を示す
説明図。
説明図。
【図３】基材の断面図。
【図４】ＰＺＴ薄膜にて被覆した状態の基材の断面図。
【図５】電極膜を形成した基材の断面図。
【図６】電極膜をパターンニングして形成された圧電素
子の断面図。
子の断面図。
【図７】同じく圧電素子の斜視図。
【図８】平行平板構造体の組付け方法を示す分解斜視
図。
図。
【図９】平行平板構造体を組付けた状態の斜視図。
【図１０】ＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体の
斜視図。
斜視図。
【図１１】比較例のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体の斜視
図。
図。
【図１２】比較例の作用の説明図。
【図１３】平行平板構造体の平行平板作動モード時の説
明図。
明図。
【図１４】平行平板構造体の単純湾曲作動モードの説明
図。
図。
１…平行平板構造体、２…圧電素子（バイモルフ構造体
ワ構成する。）、３…絶縁スペーサ（スペーサを較正す
る。）、４，４Ａ…チタン基材、５…ＰＺＴ薄膜、６…
電極膜（電極を構成する。）。
ワ構成する。）、３…絶縁スペーサ（スペーサを較正す
る。）、４，４Ａ…チタン基材、５…ＰＺＴ薄膜、６…
電極膜（電極を構成する。）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 史人 名古屋市千種区青柳町６丁目５番地の１ メイツ千種青柳501 (72)発明者 糸魚川 貢一 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 岩田 仁 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地 株式会社東海理化電機製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 チタン基材の第１の側面と、同第１の側
面とは１８０度反対側に位置する第２の側面とにＰＺＴ
薄膜が形成され、前記各側面のＰＺＴ薄膜上に複数個の
電極がそれぞれ同方向に沿って並ぶように設けられた一
対のＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体が互いにスペーサを介
して、平行に連結されていることを特徴とするＰＺＴ薄
膜バイモルフ形の平行平板構造体。 - 【請求項２】 前記各側面に設けられた電極の数は２個
である請求項１に記載のＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行
平板構造体。 - 【請求項３】 水熱法により、チタン基材の第１の側面
と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２の側
面とにＰＺＴ薄膜を形成する工程と、 前記各側面上のＰＺＴ薄膜上に対して、それぞれ複数の
電極を同方向に並ぶように形成し、ＰＺＴ薄膜バイモル
フ構造体を得る工程と、 前記ＰＺＴ薄膜バイモルフ構造体を一対互いに相対さ
せ、両者をスペーサを介して、固定して平行平板構造体
を得る工程を含むことを特徴とするＰＺＴ薄膜バイモル
フ形の平行平板構造体の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において、前記ＰＺＴ薄膜バイ
モルフ構造体を得る工程は、前記チタン基材の各側面上
のＰＺＴ薄膜に対して同方向に向かう電極の列を複数形
成した上で、各列間を切断して複数のＰＺＴ薄膜バイモ
ルフ構造体を得る工程を含むことを特徴とするＰＺＴ薄
膜バイモルフ形の平行平板構造体の製造方法。 - 【請求項５】 前記水熱法は、 硝酸鉛溶液、オキシ塩化ジルコニウムを鉱化剤とともに
攪拌し、加圧及び加熱して、チタン基材の第１及び第２
の側面上に種子結晶を得る工程と、 前記種子結晶を得た基材に対して、硝酸鉛溶液、オキシ
塩化ジルコニウム、四塩化チタンの溶液を鉱化剤ととも
に攪拌し、加熱及び加圧して、チタン基材の第１の側面
と、第１の側面とは１８０度反対側に位置する第２の側
面のそれぞれに対してＰＺＴの結晶成長を行い、チタン
基材の第１及び第２の側面上にＰＺＴ薄膜を形成する工
程とを含むことを特徴とする請求項３又は請求項４に記
載のＰＺＴ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体の製造方
法。
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