JP3436727B2 - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法 - Google Patents
圧電／電歪デバイス及びその製造方法Info
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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Description
【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。
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。
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４４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）。
ば図４４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。
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。
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。
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。
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。
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との接合にお
いて、分割された電極の存在しない部位と中継部材とを
接合したものであって、その接合部位においては、分割
電極の効果を利用できない。即ち、変位発生部ではない
バイモルフ部位が接合されているにすぎない。ヘッドと
バイモルフとの接合形態についても同様となっている。
４図が示すものは、中継部材とバイモルフとの接合にお
いて、分割された電極の存在しない部位と中継部材とを
接合したものであって、その接合部位においては、分割
電極の効果を利用できない。即ち、変位発生部ではない
バイモルフ部位が接合されているにすぎない。ヘッドと
バイモルフとの接合形態についても同様となっている。
【００１０】その結果、バイモルフの屈曲変位は、中継
部材とヘッドとの間の内部空間に向かって発現されるこ
とになり、ヘッド自体を外部空間に対して効果的に変位
させるような作用は得られない構造であった。
部材とヘッドとの間の内部空間に向かって発現されるこ
とになり、ヘッド自体を外部空間に対して効果的に変位
させるような作用は得られない構造であった。
【００１１】また、従来のこの種のデバイスにおいて
は、高速動作に必要な高共振周波数化が困難な構造や、
可動部の変位を大きくすることができない構造のものが
多く、高共振周波数化を図れば、可動部の変位量が犠牲
となり、可動部の変位量を大きくすれば、高共振周波数
化が達成できないという相反した構造となっている。
は、高速動作に必要な高共振周波数化が困難な構造や、
可動部の変位を大きくすることができない構造のものが
多く、高共振周波数化を図れば、可動部の変位量が犠牲
となり、可動部の変位量を大きくすれば、高共振周波数
化が達成できないという相反した構造となっている。
【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、可動部を大きく変位することができると
共に、可動部の変位動作の高速化（高共振周波数化）を
達成させることができ、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。
たものであり、可動部を大きく変位することができると
共に、可動部の変位動作の高速化（高共振周波数化）を
達成させることができ、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、前記可動部に切欠きを有することを特
徴とする。前記切欠きは、前記可動部に設けられた中空
部及び／又は貫通孔を含むようにしてもよい。
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、前記可動部に切欠きを有することを特
徴とする。前記切欠きは、前記可動部に設けられた中空
部及び／又は貫通孔を含むようにしてもよい。
【００１４】これにより、可動部が前記切欠きの存在に
よって軽量化されることから、可動部の変位量を低下さ
せることなく、共振周波数を高めることが可能となる。
しかも、可動部の剛性を適度に低下させることができる
ことから、可動部の変位量を増大できるという利点を有
する。また、薄板部、可動部及び固定部を一体化すれ
ば、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。
よって軽量化されることから、可動部の変位量を低下さ
せることなく、共振周波数を高めることが可能となる。
しかも、可動部の剛性を適度に低下させることができる
ことから、可動部の変位量を増大できるという利点を有
する。また、薄板部、可動部及び固定部を一体化すれ
ば、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。
【００１５】また、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、前記可動部の内壁の一部が前記孔部に張り出して
いることを特徴とする。
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、前記可動部の内壁の一部が前記孔部に張り出して
いることを特徴とする。
【００１６】これにより、例えば可動部に部品を取り付
ける場合において、圧電／電歪デバイスの最大長さを変
化させることなく、可動部における部品取付面の面積を
大きくすることが可能となり、部品の取付けに関する信
頼性を向上させることができる。
ける場合において、圧電／電歪デバイスの最大長さを変
化させることなく、可動部における部品取付面の面積を
大きくすることが可能となり、部品の取付けに関する信
頼性を向上させることができる。
【００１７】しかも、張出し部を設けたことで、重みが
増すことになるが、張出し部は孔部に向かって張り出し
ていることから、可動部の重心を固定部寄りに位置させ
ることができ、重みが増したことによる共振周波数の低
下の影響はほとんどない。この場合、部品も固定部寄り
に取り付けられるかたちになるため、部品を取り付けた
後の共振周波数の低下もほとんどなく、可動部の変位低
下もない。つまり、実質的に共振周波数が向上した設計
となる。
増すことになるが、張出し部は孔部に向かって張り出し
ていることから、可動部の重心を固定部寄りに位置させ
ることができ、重みが増したことによる共振周波数の低
下の影響はほとんどない。この場合、部品も固定部寄り
に取り付けられるかたちになるため、部品を取り付けた
後の共振周波数の低下もほとんどなく、可動部の変位低
下もない。つまり、実質的に共振周波数が向上した設計
となる。
【００１８】換言すれば、この発明は、可動部の部品取
付面の面積を大きくし、部品の取付けに関する信頼性を
向上させながらも、部品取付け重視の共振周波数への影
響度（共振周波数の低下）を小さくすることが可能とな
る。
付面の面積を大きくし、部品の取付けに関する信頼性を
向上させながらも、部品取付け重視の共振周波数への影
響度（共振周波数の低下）を小さくすることが可能とな
る。
【００１９】そして、本発明においては、前記可動部に
切欠きを設けるようにしてもよい。これにより、可動部
の軽量化と可動部の変位量の増大化を同時に実現させる
ことができ、互いに背反する「高共振周波数化」と「変
位の増大化」を同時に達成させることが可能となる。
切欠きを設けるようにしてもよい。これにより、可動部
の軽量化と可動部の変位量の増大化を同時に実現させる
ことができ、互いに背反する「高共振周波数化」と「変
位の増大化」を同時に達成させることが可能となる。
【００２０】また、前記可動部の内壁の一部を前記孔部
に張り出すようにしてもよい。これにより、「高共振周
波数化」及び「変位の増大化」に加えて、「部品取付の
確実性」を実現させることができる。
に張り出すようにしてもよい。これにより、「高共振周
波数化」及び「変位の増大化」に加えて、「部品取付の
確実性」を実現させることができる。
【００２１】そして、上述の発明において、前記可動部
を、可動部本体と、該可動部本体の少なくとも１つの面
に設けられ、かつ、前記可動部本体よりも面積の広い部
位とを有して構成するようにしてもよい。可動部本体よ
りも面積の広い部位を部品の取付けに利用すれば、部品
取付けの確実性を図ることができると共に、動作上の信
頼性を高めることができる。
を、可動部本体と、該可動部本体の少なくとも１つの面
に設けられ、かつ、前記可動部本体よりも面積の広い部
位とを有して構成するようにしてもよい。可動部本体よ
りも面積の広い部位を部品の取付けに利用すれば、部品
取付けの確実性を図ることができると共に、動作上の信
頼性を高めることができる。
【００２２】また、本発明において、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。
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。
【００２３】そして、前記薄板部、前記可動部及び前記
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、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。
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、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。
【００２４】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。
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。
【００２５】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。
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。
【００２６】また、上述の発明において、前記孔部にゲ
ル状の材料を充填するようにしてもよい。この場合、通
常は、充填材の存在によって、可動部の変位動作が制限
を受けることになるが、上述の発明は、可動部への切欠
きの形成に伴う軽量化や可動部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。
ル状の材料を充填するようにしてもよい。この場合、通
常は、充填材の存在によって、可動部の変位動作が制限
を受けることになるが、上述の発明は、可動部への切欠
きの形成に伴う軽量化や可動部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。
【００２７】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、切欠きを有する前記可動部
を形成する工程を有することを特徴とする。
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、切欠きを有する前記可動部
を形成する工程を有することを特徴とする。
【００２８】この場合、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
ートを含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成し
て、セラミック積層体を作製するセラミック積層体作製
工程と、前記セラミック積層体のうち、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、少なくと
も前記切欠きを有する前記可動部を形成する切除工程と
を含むようにしてもよい。
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
ートを含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成し
て、セラミック積層体を作製するセラミック積層体作製
工程と、前記セラミック積層体のうち、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、少なくと
も前記切欠きを有する前記可動部を形成する切除工程と
を含むようにしてもよい。
【００２９】これにより、可動部が前記切欠きの存在に
よって軽量化され、可動部の変位量を低下させることな
く、共振周波数を高めることが可能となる圧電／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、
高性能の圧電／電歪デバイスの量産化を実現させること
ができる。
よって軽量化され、可動部の変位量を低下させることな
く、共振周波数を高めることが可能となる圧電／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、
高性能の圧電／電歪デバイスの量産化を実現させること
ができる。
【００３０】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
欠き有する可動部を形成するための切除を行った後に形
成するようにしてもよい。
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
欠き有する可動部を形成するための切除を行った後に形
成するようにしてもよい。
【００３１】そして、前記セラミック積層体作製工程
は、少なくとも前記切欠きを有する前記可動部を形成す
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を含むセ
ラミックグリーン積層体とを一体焼成して、前記セラミ
ック積層体を作製し、前記切除工程は、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切除処理に
よって、少なくとも前記切欠きを有する前記可動部を形
成するようにしてもよい。
は、少なくとも前記切欠きを有する前記可動部を形成す
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を含むセ
ラミックグリーン積層体とを一体焼成して、前記セラミ
ック積層体を作製し、前記切除工程は、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切除処理に
よって、少なくとも前記切欠きを有する前記可動部を形
成するようにしてもよい。
【００３２】前記切欠きは、前記可動部に設けられた中
空部及び／又は貫通孔を含むようにしてもよい。
空部及び／又は貫通孔を含むようにしてもよい。
【００３３】また、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／電歪デバイスの製
造方法であって、少なくとも前記薄板上に前記圧電／電
歪素子を作製した後に、所定部位を切除して、前記孔部
に張り出す張出し部を有する前記可動部を形成する工程
を有することを特徴とする。
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、前記孔部
に張り出す張出し部を有する前記可動部を形成する工程
を有することを特徴とする。
【００３４】この場合、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
ートを含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成し
て、セラミック積層体を作製するセラミック積層体作製
工程と、前記セラミック積層体のうち、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、少なくと
も前記孔部に張り出す張出し部を有する前記可動部を形
成する切除工程とを含むようにしてもよい。
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
ートを含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成し
て、セラミック積層体を作製するセラミック積層体作製
工程と、前記セラミック積層体のうち、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、少なくと
も前記孔部に張り出す張出し部を有する前記可動部を形
成する切除工程とを含むようにしてもよい。
【００３５】これにより、可動部における部品取付面の
面積を大きくしながらも、共振周波数への影響度（共振
周波数の低下）を小さくす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
る。
面積を大きくしながらも、共振周波数への影響度（共振
周波数の低下）を小さくす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
る。
【００３６】そして、前記セラミック積層体作製工程
は、少なくとも前記張出し部が形成された前記可動部を
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を
含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成して、前記
セラミック積層体を作製し、前記切除工程は、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切除
処理によって、少なくとも前記張出し部を有する前記可
動部を形成するようにしてもよい。
は、少なくとも前記張出し部が形成された前記可動部を
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を
含むセラミックグリーン積層体とを一体焼成して、前記
セラミック積層体を作製し、前記切除工程は、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切除
処理によって、少なくとも前記張出し部を有する前記可
動部を形成するようにしてもよい。
【００３７】これらの製造方法においては、前記切除工
程において、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併せて行うようにし
てもよい。この場合、切欠きを有する前記可動部の形成
と孔部の形成を同時に行うようにしてもよく、その順番
は問わない。
程において、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併せて行うようにし
てもよい。この場合、切欠きを有する前記可動部の形成
と孔部の形成を同時に行うようにしてもよく、その順番
は問わない。
【００３８】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。
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。
【００３９】
【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４３
を参照しながら説明する。
バイス及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図４３
を参照しながら説明する。
【００４０】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。
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。
【００４１】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイ
ス１０Ａ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１
２が設けられた基体１４を有する。
ス１０Ａ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１
２が設けられた基体１４を有する。
【００４２】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。
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。
【００４３】なお、図１等の各斜視図において、可動部
２０や固定部２２のうち、手前に見える面を前面とし、
後ろの面を背面と定義する。また、可動部２０や固定部
２２のうち、薄板部１６ａ及び１６ｂの上面（圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されている面）に連続す
る面を側面と定義する。
２０や固定部２２のうち、手前に見える面を前面とし、
後ろの面を背面と定義する。また、可動部２０や固定部
２２のうち、薄板部１６ａ及び１６ｂの上面（圧電／電
歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されている面）に連続す
る面を側面と定義する。
【００４４】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。
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。
【００４５】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。
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。
【００４６】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。
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。
【００４７】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に形成されてもよい。
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に形成されてもよい。
【００４８】また、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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２４
ａ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。
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２４
ａ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。
【００４９】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。
／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。
【００５０】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。
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。
【００５１】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。
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。
【００５２】この場合、圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａ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。
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１０Ａ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。
【００５３】そして、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａにおいては、図１に示すように、
可動部２０に切欠き３６が形成されて構成されている。
切欠き３６は、図１の例では、可動部２０の先端面から
孔部１２にかけて連続形成された断面矩形状の貫通孔と
されている。
／電歪デバイス１０Ａにおいては、図１に示すように、
可動部２０に切欠き３６が形成されて構成されている。
切欠き３６は、図１の例では、可動部２０の先端面から
孔部１２にかけて連続形成された断面矩形状の貫通孔と
されている。
【００５４】ところで、圧電／電歪素子２４ａ及び２４
ｂ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１０Ａａ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１０Ａｂ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。
ｂ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１０Ａａ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１０Ａｂ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。
【００５５】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１０Ａｃ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
１６ｂ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。
電／電歪デバイス１０Ａｃ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
１６ｂ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。
【００５６】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の複数を積層形態にして構成すること
も好ましい。
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の複数を積層形態にして構成すること
も好ましい。
【００５７】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１０Ａｄ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、これら一方の電極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
上面）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。
／電歪デバイス１０Ａｄ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、これら一方の電極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
上面）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。
【００５８】また、図６に示す第５の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａｅ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、これら一方の電極
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。
／電歪デバイス１０Ａｅ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、これら一方の電極
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。
【００５９】この図６では、圧電／電歪層２６を３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の上面）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ぎ共通化することで、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。
造とし、一方の電極２８が１層目の下面（薄板部１６ａ
及び１６ｂの上面）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ぎ共通化することで、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。
【００６０】なお、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、この第５の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａｅ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。
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、この第５の変形例に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａｅ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】また、図７に示す第６の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａｆ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２
２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２４ｂ
２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。
／電歪デバイス１０Ａｆ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２
２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２４ｂ
２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。
【００６２】また、図８に示す第７の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａｇのように、圧電／電歪素子２４
ａ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８の
例では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの先端部を薄
板部１６ａ及び１６ｂ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を側面方向（Ｘ軸方
向）に対してほぼ平行に大きく変位させることができる
という利点がある。
／電歪デバイス１０Ａｇのように、圧電／電歪素子２４
ａ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８の
例では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの先端部を薄
板部１６ａ及び１６ｂ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を側面方向（Ｘ軸方
向）に対してほぼ平行に大きく変位させることができる
という利点がある。
【００６３】また、図９に示す第８の変形例に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａｈのように、可動部２０に互いに
対向する端面３７ａ及び３７ｂ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、２４
ｂ及び／又は薄板部１６ａ、１６ｂに生じていた内部残
留応力を前記端面３７ａ及び３７ｂ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１
０Ａｈの機械強度の向上も図ることができる。上述の例
では、互いに対向する端面３７ａ及び３７ｂを可動部２
０に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。
／電歪デバイス１０Ａｈのように、可動部２０に互いに
対向する端面３７ａ及び３７ｂ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、２４
ｂ及び／又は薄板部１６ａ、１６ｂに生じていた内部残
留応力を前記端面３７ａ及び３７ｂ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１
０Ａｈの機械強度の向上も図ることができる。上述の例
では、互いに対向する端面３７ａ及び３７ｂを可動部２
０に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。
【００６４】また、図１０に示す第９の変形例に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａｉのように、一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂが予め互いに離間する方向に撓み、外方に
向かって凸形状とするようにしてもよい。この場合、薄
板部１６ａ及び１６ｂの振動（屈曲変位）に対しては高
い剛性を示し、その結果、薄板部１６ａ及び１６ｂの振
動自体の共振周波数を高くすることができる。また、こ
のような薄板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに離間する
方向、つまり、外部空間に向かって撓んだ構造は、圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂの変位を可動部２０の外部
空間に向かう方向の変位に変換する上で効率のよい構造
であることから、可動部２０を大きく変位させることが
できる。
電／電歪デバイス１０Ａｉのように、一対の薄板部１６
ａ及び１６ｂが予め互いに離間する方向に撓み、外方に
向かって凸形状とするようにしてもよい。この場合、薄
板部１６ａ及び１６ｂの振動（屈曲変位）に対しては高
い剛性を示し、その結果、薄板部１６ａ及び１６ｂの振
動自体の共振周波数を高くすることができる。また、こ
のような薄板部１６ａ及び１６ｂが予め互いに離間する
方向、つまり、外部空間に向かって撓んだ構造は、圧電
／電歪素子２４ａ及び２４ｂの変位を可動部２０の外部
空間に向かう方向の変位に変換する上で効率のよい構造
であることから、可動部２０を大きく変位させることが
できる。
【００６５】つまり、この第９の変形例では、薄板部１
６ａ及び１６ｂの剛性を高めつつ、この増大した剛性か
ら予想される可動部２０の変位低下を、薄板部１６ａ及
び１６ｂを外方に突出させる構造とし、変位の変換効率
を上げることで抑制し、結果として、可動部２０を高速
に、そして、大きく変位させることが可能な構造とした
ものである。更に、上述の構造により、外部から薄板部
１６ａ及び１６ｂにかかる力（外力）に対しても大きな
耐性を示すため、強度的にも高いものとなる。
６ａ及び１６ｂの剛性を高めつつ、この増大した剛性か
ら予想される可動部２０の変位低下を、薄板部１６ａ及
び１６ｂを外方に突出させる構造とし、変位の変換効率
を上げることで抑制し、結果として、可動部２０を高速
に、そして、大きく変位させることが可能な構造とした
ものである。更に、上述の構造により、外部から薄板部
１６ａ及び１６ｂにかかる力（外力）に対しても大きな
耐性を示すため、強度的にも高いものとなる。
【００６６】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。
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。
【００６７】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構造であることから、大変位の
発生に有利になる。
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構造であることから、大変位の
発生に有利になる。
【００６８】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。
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。
【００６９】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。
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。
【００７０】図１１及び図１２に示すような圧電／電歪
素子２４ａ及び２４ｂも第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａに好適に用いることができる。図１
１及び図１２に示す圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ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。
素子２４ａ及び２４ｂも第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａに好適に用いることができる。図１
１及び図１２に示す圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ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。
【００７１】その他、図１３に示す第１０の変形例に係
る圧電／電歪デバイス１０Ａｊのように、切欠き３６と
孔部１２との間に仕切り３８を設けるようにしてもよ
い。この場合、可動部２０に形成される切欠き３６が貫
通孔とされているもの（例えば図１参照）と同様の効果
を奏するほか、種々の部材や部品を切欠き３６に挿入し
て固定する際に、部材や部品を仕切り３８によって位置
決めしやすく、最終製品の特性のばらつきを低減するこ
とができると共に、接着固定面として５つの面を利用で
き、部材や部品の取付けに関する信頼性が向上する。
る圧電／電歪デバイス１０Ａｊのように、切欠き３６と
孔部１２との間に仕切り３８を設けるようにしてもよ
い。この場合、可動部２０に形成される切欠き３６が貫
通孔とされているもの（例えば図１参照）と同様の効果
を奏するほか、種々の部材や部品を切欠き３６に挿入し
て固定する際に、部材や部品を仕切り３８によって位置
決めしやすく、最終製品の特性のばらつきを低減するこ
とができると共に、接着固定面として５つの面を利用で
き、部材や部品の取付けに関する信頼性が向上する。
【００７２】ここで、第１の実施の形態に係る圧電／電
歪デバイス１０Ａ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１４に示すように、圧電／電
歪デバイス１０Ａの長軸（固定部２２の長軸）ｍと可動
部２０の中心軸ｎとがほぼ一致している。
歪デバイス１０Ａ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１４に示すように、圧電／電
歪デバイス１０Ａの長軸（固定部２２の長軸）ｍと可動
部２０の中心軸ｎとがほぼ一致している。
【００７３】この状態から、例えば図１５Ａ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に所定のバイアス電位Ｖｂを有する
サイン波Ｗａをかけ、図１５Ｂ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３０に
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。
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に所定のバイアス電位Ｖｂを有する
サイン波Ｗａをかけ、図１５Ｂ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３０に
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。
【００７４】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１６に示すように、一
方の薄板部１６ａに対し、矢印Ａに示すように、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１０Ａ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
２４ａ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。
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１６に示すように、一
方の薄板部１６ａに対し、矢印Ａに示すように、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１０Ａ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
２４ａ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。
【００７５】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１５Ａ及び図１５Ｂの二点鎖線で示す波形のよう
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１５Ａ及び
図１５Ｂ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。
て、抗電界を有する圧電／電歪材料を適用した場合に
は、図１５Ａ及び図１５Ｂの二点鎖線で示す波形のよう
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１５Ａ及び
図１５Ｂ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。
【００７６】なお、図７に示す圧電／電歪デバイス１０
Ａｆ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１５Ａ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１５
Ｂに示す電圧（サイン波Ｗｂ参照）が印加される。
Ａｆ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１５Ａ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１５
Ｂに示す電圧（サイン波Ｗｂ参照）が印加される。
【００７７】このように、第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａにおいては、圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂの微小な変位が薄板部１６ａ及び１６ｂの
撓みを利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２
０に伝達することになるため、可動部２０は、圧電／電
歪デバイス１０Ａの長軸ｍに対して大きく変位させるこ
とが可能となる。
／電歪デバイス１０Ａにおいては、圧電／電歪素子２４
ａ及び２４ｂの微小な変位が薄板部１６ａ及び１６ｂの
撓みを利用して大きな変位動作に増幅されて、可動部２
０に伝達することになるため、可動部２０は、圧電／電
歪デバイス１０Ａの長軸ｍに対して大きく変位させるこ
とが可能となる。
【００７８】特に、この第１の実施の形態では、可動部
２０に切欠き３６（この場合、貫通孔３６）を設けて、
可動部２０を軽量化させているため、可動部２０の変位
量を低下させることなく、共振周波数を高めることが可
能となる。
２０に切欠き３６（この場合、貫通孔３６）を設けて、
可動部２０を軽量化させているため、可動部２０の変位
量を低下させることなく、共振周波数を高めることが可
能となる。
【００７９】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。
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。
【００８０】また、この第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａにおいては、可動部２０、薄板部１
６ａ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。
電歪デバイス１０Ａにおいては、可動部２０、薄板部１
６ａ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。
【００８１】また、この第１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３
０のうち、一方の電極２８を少なくとも薄板部１６ａ及
び１６ｂ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。
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３
０のうち、一方の電極２８を少なくとも薄板部１６ａ及
び１６ｂ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。
【００８２】また、この第１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２０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
の第１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、可動部２０の変位量を大きくすること
ができる。
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２０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
の第１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、可動部２０の変位量を大きくすること
ができる。
【００８３】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。
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。
【００８４】次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａの好ましい構成例について説明する。
デバイス１０Ａの好ましい構成例について説明する。
【００８５】まず、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２４ａ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。
とするために、圧電／電歪素子２４ａ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。
【００８６】そして、薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間
の距離（Ｘ軸方向の距離）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
〜１０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。
の距離（Ｘ軸方向の距離）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
〜１０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。
【００８７】一方、薄板部１６ａ及び１６ｂの長さ（Ｚ
軸方向の距離）ｅと薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の
距離ａとの比ｅ／ａにおいては、好ましくは０．５〜１
０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ｅ／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。
軸方向の距離）ｅと薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の
距離ａとの比ｅ／ａにおいては、好ましくは０．５〜１
０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ｅ／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。
【００８８】従って、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａ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ｅ／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１〜１
０とし、かつ、比ｅ／ａを０．７〜５にすることよい。
／電歪デバイス１０Ａ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ｅ／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１〜１
０とし、かつ、比ｅ／ａを０．７〜５にすることよい。
【００８９】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、この第１の実施の形態では、可動部２０
への切欠き３６の形成に伴う軽量化や可動部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。
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、この第１の実施の形態では、可動部２０
への切欠き３６の形成に伴う軽量化や可動部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。
【００９０】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。
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。
【００９１】なお、各部の実寸法は、可動部２０への種
々の部材や部品の取り付けのための接合面積、固定部２
２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
１０Ａ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。
々の部材や部品の取り付けのための接合面積、固定部２
２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
１０Ａ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。
【００９２】具体的には、例えば薄板部１６ａ及び１６
ｂの内壁間の距離ａは、１００μｍ〜２０００μｍが好
ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１０００μｍであ
る。薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂは、５０μｍ〜２０
００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜５０
０μｍ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。
ｂの内壁間の距離ａは、１００μｍ〜２０００μｍが好
ましく、更に好ましくは２００μｍ〜１０００μｍであ
る。薄板部１６ａ及び１６ｂの幅ｂは、５０μｍ〜２０
００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜５０
０μｍ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。
【００９３】薄板部１６ａ及び１６ｂの長さｅ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。
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。
【００９４】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で、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。
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で、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。
【００９５】また、この圧電／電歪デバイス１０Ａにお
いては、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が設けられているため、圧電／
電歪デバイス１０ＡのＹ軸方向の剛性を選択的に高くす
ることができる。
いては、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が設けられているため、圧電／
電歪デバイス１０ＡのＹ軸方向の剛性を選択的に高くす
ることができる。
【００９６】即ち、この圧電／電歪デバイス１０Ａで
は、平面内（ＸＺ平面内）における可動部２０の動作の
みを選択的に発生させることができ、可動部２０のＹＺ
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。
は、平面内（ＸＺ平面内）における可動部２０の動作の
みを選択的に発生させることができ、可動部２０のＹＺ
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。
【００９７】次に、この第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。
電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。
【００９８】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１０Ａ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
１０Ａ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。
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１０Ａ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
１０Ａ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。
【００９９】可動部２０を図１〜図１０に示すように、
貫通孔を含む切欠き３６を有するように構成することに
より、可動部２０の剛性を適度に低下させ、煽り変位
（Ｙ軸方向の変位）を増加させることなく、Ｘ軸方向の
変位を有効に増大させることが可能となる。
貫通孔を含む切欠き３６を有するように構成することに
より、可動部２０の剛性を適度に低下させ、煽り変位
（Ｙ軸方向の変位）を増加させることなく、Ｘ軸方向の
変位を有効に増大させることが可能となる。
【０１００】また、貫通孔を含む切欠き３６に種々の部
材を挿入して取り付けてもよい。これにより、部材の固
定接着面積を増加させることができ、接合の信頼性が高
められるという利点、及び／又は種々の部材が取り付け
られた圧電／電歪デバイスの厚みを薄くすること、ある
いは小型化することができるという利点がある。
材を挿入して取り付けてもよい。これにより、部材の固
定接着面積を増加させることができ、接合の信頼性が高
められるという利点、及び／又は種々の部材が取り付け
られた圧電／電歪デバイスの厚みを薄くすること、ある
いは小型化することができるという利点がある。
【０１０１】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１０Ａ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。
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１０Ａ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。
【０１０２】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
等が挙げられるほか、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。
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
等が挙げられるほか、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。
【０１０３】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。
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。
【０１０４】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。
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。
【０１０５】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。
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。
【０１０６】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。
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。
【０１０７】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。
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。
【０１０８】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。
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。
【０１０９】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１０Ａの強度、製造の煩雑さの
低減を図る上で有利である。
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１０Ａの強度、製造の煩雑さの
低減を図る上で有利である。
【０１１０】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１０Ａに適している。
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１０Ａに適している。
【０１１１】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。
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。
【０１１２】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１０Ａ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１０Ａの内面側、即ち、孔
部１２の内壁面に形成してもよく、圧電／電歪デバイス
１０Ａの外面側、内面側の双方に形成してもよい。
図１に示すように、圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａの内面側、即ち、孔
部１２の内壁面に形成してもよく、圧電／電歪デバイス
１０Ａの外面側、内面側の双方に形成してもよい。
【０１１３】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
Ａ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１０ｋ
Ｖ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。
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
Ａ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１０ｋ
Ｖ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。
【０１１４】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。
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。
【０１１５】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。
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。
【０１１６】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、もしくは混合したセラミックスを用い
てもよい。
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、もしくは混合したセラミックスを用い
てもよい。
【０１１７】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。
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。
【０１１８】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。
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。
【０１１９】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。
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。
【０１２０】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。
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。
【０１２１】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。
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。
【０１２２】次に、この第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａの製造方法を図１７Ａ〜図２６を参
照しながら説明する。
電歪デバイス１０Ａの製造方法を図１７Ａ〜図２６を参
照しながら説明する。
【０１２３】この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ａ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１０Ａの構成要素として、圧電
／電歪素子２４ａ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２
４ｂ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。
バイス１０Ａ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１０Ａの構成要素として、圧電
／電歪素子２４ａ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２
４ｂ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。
【０１２４】圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
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。
【０１２５】この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ａでは、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２
２との境界部分（接合部分）並びに薄板部１６ａ及び１
６ｂ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１０Ａの特性を左右する重要なポイントである。
バイス１０Ａでは、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２
２との境界部分（接合部分）並びに薄板部１６ａ及び１
６ｂ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１０Ａの特性を左右する重要なポイントである。
【０１２６】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
Ａを短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
形性に優れるため、所定形状の圧電／電歪デバイス１０
Ａを短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
【０１２７】以下、具体的に第１の実施の形態に係る圧
電／電歪デバイス１０Ａ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１７Ｂ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１８参照）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２
２が一体化されたものをセラミック基体１４Ｃ（図１９
参照）と定義する。
電／電歪デバイス１０Ａ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１７Ｂ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１８参照）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２
２が一体化されたものをセラミック基体１４Ｃ（図１９
参照）と定義する。
【０１２８】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１０Ａ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
Ａの１個取りを主体にして説明する。
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１０Ａ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
Ａの１個取りを主体にして説明する。
【０１２９】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。
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。
【０１３０】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１７Ａ
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。
等の方法により、セラミックグリーンシートを図１７Ａ
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。
【０１３１】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
となる窓部５４と切欠き（貫通孔３６）となる窓部５６
とが連続形成された複数枚（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。なお、セラミ
ックグリーンシートの枚数は、あくまでも一例である。
５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂは、少なくとも後に孔部１２
となる窓部５４と切欠き（貫通孔３６）となる窓部５６
とが連続形成された複数枚（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。なお、セラミ
ックグリーンシートの枚数は、あくまでも一例である。
【０１３２】その後、図１７Ｂ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とした後、該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（図１８参照）を得る。
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とした後、該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（図１８参照）を得る。
【０１３３】なお、積層一体化のための圧着回数や順序
は限定されない。構造に応じて、例えば窓部５４及び５
６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。
は限定されない。構造に応じて、例えば窓部５４及び５
６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。
【０１３４】窓部５４及び５６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。
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。
【０１３５】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。
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。
【０１３６】次に、図１８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。
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。
【０１３７】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。
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。
【０１３８】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。
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。
【０１３９】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。
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。
【０１４０】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。
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。
【０１４１】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。
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。
【０１４２】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。
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。
【０１４３】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。
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。
【０１４４】圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの形成に
おいては、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５２Ａ及び５２Ｂの各表
面に予め圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成してお
き、該セラミックグリーン積層体５８と圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂとを同時に焼成することも好ましく行
われる。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。
おいては、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５２Ａ及び５２Ｂの各表
面に予め圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成してお
き、該セラミックグリーン積層体５８と圧電／電歪素子
２４ａ及び２４ｂとを同時に焼成することも好ましく行
われる。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。
【０１４５】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。
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。
【０１４６】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。
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。
【０１４７】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。なお、圧電／電歪層２
６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。
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。なお、圧電／電歪層２
６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。
【０１４８】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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
５６による貫通孔３６が形成される箇所（切断線Ｃ３参
照）である。この切除によって、図１９に示すように、
軸方向に貫通孔３６が形成された可動部２０と、一対の
薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化され
たセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ａが完成す
る。
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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
５６による貫通孔３６が形成される箇所（切断線Ｃ３参
照）である。この切除によって、図１９に示すように、
軸方向に貫通孔３６が形成された可動部２０と、一対の
薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化され
たセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ａが完成す
る。
【０１４９】切除の方法としては、ダイシング加工、ワ
イヤソー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。切除後の圧電／電歪デバイス１０Ａ
に対しては、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。
イヤソー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。切除後の圧電／電歪デバイス１０Ａ
に対しては、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。
【０１５０】上述の第１の製造方法では、前記可動部２
０、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。
０、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。
【０１５１】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１１及び第１２
の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｋ及び１０Ａ
ｍ）の製造方法（第２及び第３の製造方法）について図
２０Ａ〜図２６を参照しながら説明する。この第２及び
第３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。
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１１及び第１２
の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｋ及び１０Ａ
ｍ）の製造方法（第２及び第３の製造方法）について図
２０Ａ〜図２６を参照しながら説明する。この第２及び
第３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。
【０１５２】第２の製造方法は、まず、図２０Ａに示す
ように、少なくとも後に孔部１２となる窓部５４と切欠
き（貫通孔３６）となる窓部５６とが連続形成された複
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。
ように、少なくとも後に孔部１２となる窓部５４と切欠
き（貫通孔３６）となる窓部５６とが連続形成された複
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。
【０１５３】その後、図２０Ｂ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、セ
ラミックグリーン積層体１５８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２１Ａに示す
ように、セラミック積層体１６０を得る。このとき、セ
ラミック積層体１６０には、窓部５４及び５６による孔
部１３０が形成されたかたちとなる。
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。その後、セラミ
ックグリーン積層体１５８を焼成して、図２１Ａに示す
ように、セラミック積層体１６０を得る。このとき、セ
ラミック積層体１６０には、窓部５４及び５６による孔
部１３０が形成されたかたちとなる。
【０１５４】次に、図２１Ｂ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。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、
スクリーン印刷法により形成することができる。
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。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、
スクリーン印刷法により形成することができる。
【０１５５】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２２参照）とする。
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２２参照）とする。
【０１５６】次に、図２２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、Ｃ２、Ｃ３に沿って切断する
ことにより、ハイブリッド積層体１６２の側部と先端部
を切除する。この切除によって、図２３に示すように、
基体１４Ｄのうち、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂで構成
された薄板部１６ａ及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂが形成され、かつ、貫通孔３６を有する可動
部２０が形成された第１１の変形例に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ａｋを得る。
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、Ｃ２、Ｃ３に沿って切断する
ことにより、ハイブリッド積層体１６２の側部と先端部
を切除する。この切除によって、図２３に示すように、
基体１４Ｄのうち、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂで構成
された薄板部１６ａ及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ
及び２４ｂが形成され、かつ、貫通孔３６を有する可動
部２０が形成された第１１の変形例に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ａｋを得る。
【０１５７】一方、第３の製造方法は、まず、上述の第
２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と切欠き（貫通孔３６）となる窓部５６とが連
続形成された複数枚（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２０Ａ及び
図２０Ｂ参照）。
２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と切欠き（貫通孔３６）となる窓部５６とが連
続形成された複数枚（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２０Ａ及び
図２０Ｂ参照）。
【０１５８】その後、セラミックグリーン積層体１５８
を焼成して、図２４Ａに示すように、セラミック積層体
１６０を得る。このとき、セラミック積層体１６０に
は、窓部５４及び５６による孔部１３０が形成されたか
たちとなる。
を焼成して、図２４Ａに示すように、セラミック積層体
１６０を得る。このとき、セラミック積層体１６０に
は、窓部５４及び５６による孔部１３０が形成されたか
たちとなる。
【０１５９】次に、図２４Ｂ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。このとき、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２４
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。
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。このとき、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２４
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。
【０１６０】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。
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。
【０１６１】次に、図２５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、スクリーン印刷法により形成することがで
きる。
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、スクリーン印刷法により形成することがで
きる。
【０１６２】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、Ｃ２、Ｃ３に沿って切断することにより、ハイブリ
ッド積層体１６２の側部と先端部を切除する。この切除
によって、図２６に示すように、基体１４Ｄのうち、金
属板１５２Ａ及び１５２Ｂで構成された薄板部１６ａ及
び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成さ
れ、かつ、貫通孔３６を有する可動部２０が形成された
第１２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｍを得
る。
形成されたハイブリッド積層体１６２のうち、切断線Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３に沿って切断することにより、ハイブリ
ッド積層体１６２の側部と先端部を切除する。この切除
によって、図２６に示すように、基体１４Ｄのうち、金
属板１５２Ａ及び１５２Ｂで構成された薄板部１６ａ及
び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成さ
れ、かつ、貫通孔３６を有する可動部２０が形成された
第１２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｍを得
る。
【０１６３】また、基体部をすべて金属とする場合に
は、例えば図２１Ａ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。
は、例えば図２１Ａ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。
【０１６４】次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｂについて図２７〜図３０を参照しながら
説明する。なお、図１と対応するものについては、同符
号を付してその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｂについて図２７〜図３０を参照しながら
説明する。なお、図１と対応するものについては、同符
号を付してその重複説明を省略する。
【０１６５】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂは、図２７に示すように、上述の第１の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０の構成が中抜き構造とされ
ている点で異なる。具体的には、可動部２０は、その内
部が中空（中空部７０）で、かつ、先端が閉塞面７２と
され、側壁に例えば矩形状の貫通孔７４が形成されてい
る。
バイス１０Ｂは、図２７に示すように、上述の第１の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０の構成が中抜き構造とされ
ている点で異なる。具体的には、可動部２０は、その内
部が中空（中空部７０）で、かつ、先端が閉塞面７２と
され、側壁に例えば矩形状の貫通孔７４が形成されてい
る。
【０１６６】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂにおいても、上述の第１の実施の形態に係
る圧電／電歪デバイス１０Ａと同様に、可動部２０が軽
量化されているため、可動部２０の変位量を低下させる
ことなく、共振周波数を高めることが可能となる。
バイス１０Ｂにおいても、上述の第１の実施の形態に係
る圧電／電歪デバイス１０Ａと同様に、可動部２０が軽
量化されているため、可動部２０の変位量を低下させる
ことなく、共振周波数を高めることが可能となる。
【０１６７】可動部２０に中空部７０や貫通孔７４を形
成するようにしているため、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させるこ
となく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可能
となる。
成するようにしているため、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させるこ
となく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可能
となる。
【０１６８】また、中空部７０や貫通孔７４に種々の部
材を挿入して取り付けてもよい。これにより、部材の固
定接着面積を増加させることができ、接合の信頼性が高
められるという利点、及び／又は種々の部材が取り付け
られた圧電／電歪デバイス１０Ｂの厚みを薄くするこ
と、あるいは小型化することができるという利点があ
る。
材を挿入して取り付けてもよい。これにより、部材の固
定接着面積を増加させることができ、接合の信頼性が高
められるという利点、及び／又は種々の部材が取り付け
られた圧電／電歪デバイス１０Ｂの厚みを薄くするこ
と、あるいは小型化することができるという利点があ
る。
【０１６９】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂの軽量化による高共振周波数化の効果は、
上述の第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０
Ａと比較して若干劣るが、機械的強度に優れるため、種
々の部材や部品を可動部２０に取り付ける際の自由度が
高く、設計がしやすいという利点がある。
バイス１０Ｂの軽量化による高共振周波数化の効果は、
上述の第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０
Ａと比較して若干劣るが、機械的強度に優れるため、種
々の部材や部品を可動部２０に取り付ける際の自由度が
高く、設計がしやすいという利点がある。
【０１７０】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
バイス１０Ｂを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
【０１７１】以下、上述の第１の製造方法に沿った製造
方法を説明する。まず、図２８Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と中空部７０となる窓部
８０とが連続形成された複数枚（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１６
ａ及び１６ｂとなり、かつ、セラミックグリーンシート
５０Ａ〜５０Ｄにおける窓部８０に対応した部分に貫通
孔７４を有する複数枚（例えば２枚）のセラミックグリ
ーンシート５２Ａ及び５２Ｂを用意する。
方法を説明する。まず、図２８Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と中空部７０となる窓部
８０とが連続形成された複数枚（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１６
ａ及び１６ｂとなり、かつ、セラミックグリーンシート
５０Ａ〜５０Ｄにおける窓部８０に対応した部分に貫通
孔７４を有する複数枚（例えば２枚）のセラミックグリ
ーンシート５２Ａ及び５２Ｂを用意する。
【０１７２】その後、図２８Ｂ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とした後、図２９に示すように、該セラミックグリー
ン積層体５８を焼成してセラミック積層体６０を得る。
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とした後、図２９に示すように、該セラミックグリー
ン積層体５８を焼成してセラミック積層体６０を得る。
【０１７３】その後、図２９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。
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。
【０１７４】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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
８０による中空部７０が形成される箇所（切断線Ｃ４参
照）である。この切除によって、図３０に示すように、
中空部７０と貫通孔７４が形成された可動部２０と、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化
されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｂが完成
する。
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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
８０による中空部７０が形成される箇所（切断線Ｃ４参
照）である。この切除によって、図３０に示すように、
中空部７０と貫通孔７４が形成された可動部２０と、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化
されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｂが完成
する。
【０１７５】上述の例では、第１の製造方法に沿った場
合を示したが、その他、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂを
用いた第２の製造方法や第３の製造方法に沿って圧電／
電歪デバイス１０Ｂを作製するようにしてもよい。
合を示したが、その他、金属板１５２Ａ及び１５２Ｂを
用いた第２の製造方法や第３の製造方法に沿って圧電／
電歪デバイス１０Ｂを作製するようにしてもよい。
【０１７６】次に、第３の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｃについて図３１を参照しながら説明す
る。なお、図１と対応するものについては、同符号を付
してその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｃについて図３１を参照しながら説明す
る。なお、図１と対応するものについては、同符号を付
してその重複説明を省略する。
【０１７７】この第３の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｃは、図３１に示すように、上述の第１の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０のうち、前面２０ｂと逆の
主面の部分が除去され、可動部２０が大きく切り欠かれ
た構成（切欠き１２０）を有する点で異なる。
バイス１０Ｃは、図３１に示すように、上述の第１の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０のうち、前面２０ｂと逆の
主面の部分が除去され、可動部２０が大きく切り欠かれ
た構成（切欠き１２０）を有する点で異なる。
【０１７８】この例では、可動部２０の側面２０ｃの厚
みｈが薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄと同じとされて
いる。
みｈが薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄと同じとされて
いる。
【０１７９】この第３の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｃも第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ａと同様に、切欠き１２０が形成されて可動部
２０が軽量化されているため、可動部２０の変位量を低
下させることなく、共振周波数を高めることが可能とな
る。特に、この第３の実施の形態では、大幅に軽量化を
図ることができるため、圧電／電歪デバイス１０Ｃの全
体あるいは可動部２０の面積を大きくすることが可能と
なり、種々の部材や部品の取付けに関する自由度を向上
させることができる。
バイス１０Ｃも第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ａと同様に、切欠き１２０が形成されて可動部
２０が軽量化されているため、可動部２０の変位量を低
下させることなく、共振周波数を高めることが可能とな
る。特に、この第３の実施の形態では、大幅に軽量化を
図ることができるため、圧電／電歪デバイス１０Ｃの全
体あるいは可動部２０の面積を大きくすることが可能と
なり、種々の部材や部品の取付けに関する自由度を向上
させることができる。
【０１８０】可動部２０に切欠き１２０を形成するよう
にしているため、可動部２０の剛性を適度に低下させ、
煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させることなく、Ｘ
軸方向の変位を有効に増大させることが可能となる。
にしているため、可動部２０の剛性を適度に低下させ、
煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させることなく、Ｘ
軸方向の変位を有効に増大させることが可能となる。
【０１８１】種々の部材や部品の取り付けは、切欠き１
２０側にはめ込んだ形で固定してもよいし、その背面
側、即ち可動部２０の前面２０ｂ側で固定してもよい。
切欠き１２０側で固定した場合、部材や部品が取り付け
られた圧電／電歪デバイス１０Ｃの厚みを薄くすること
ができるという利点と、部材や部品の固定面積を拡大す
ることができるという利点がある。
２０側にはめ込んだ形で固定してもよいし、その背面
側、即ち可動部２０の前面２０ｂ側で固定してもよい。
切欠き１２０側で固定した場合、部材や部品が取り付け
られた圧電／電歪デバイス１０Ｃの厚みを薄くすること
ができるという利点と、部材や部品の固定面積を拡大す
ることができるという利点がある。
【０１８２】なお、構造体としての強度が第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａよりも低下するた
め、可動部２０の前面２０ｂの厚みｉを第１の実施の形
態よりも厚くすることが好ましい。
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａよりも低下するた
め、可動部２０の前面２０ｂの厚みｉを第１の実施の形
態よりも厚くすることが好ましい。
【０１８３】この第３の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｃを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなるが、ここではその説明を省略す
る。
バイス１０Ｃを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなるが、ここではその説明を省略す
る。
【０１８４】なお、図３２に示す変形例に係る圧電／電
歪デバイス１０Ｃａのように、切欠き１２０と孔部１２
との間に仕切り３８を設けるようにしてもよい。この場
合、種々の部材や部品を切欠き３６に挿入して固定する
際に、部材や部品を仕切り３８によって位置決めしやす
く、最終製品の特性のばらつきを低減することができる
と共に、接着固定面として５つの面を利用でき、部材や
部品の取付けに関する信頼性が向上する。
歪デバイス１０Ｃａのように、切欠き１２０と孔部１２
との間に仕切り３８を設けるようにしてもよい。この場
合、種々の部材や部品を切欠き３６に挿入して固定する
際に、部材や部品を仕切り３８によって位置決めしやす
く、最終製品の特性のばらつきを低減することができる
と共に、接着固定面として５つの面を利用でき、部材や
部品の取付けに関する信頼性が向上する。
【０１８５】次に、第４の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｄについて図３３〜図３６を参照しながら
説明する。なお、図３１と対応するものについては、同
符号を付してその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｄについて図３３〜図３６を参照しながら
説明する。なお、図３１と対応するものについては、同
符号を付してその重複説明を省略する。
【０１８６】この第４の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｄは、図３３に示すように、上述の第３の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０の前面２０ｂを可動部２０
の幅方向ほぼ中央に位置させ、上面ほぼＨ型の構成とな
っている点で異なる。即ち、可動部２０の両主面にそれ
ぞれ切欠き９０及び９２を設けた構成を有する。
バイス１０Ｄは、図３３に示すように、上述の第３の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃとほぼ同様の
構成を有するが、可動部２０の前面２０ｂを可動部２０
の幅方向ほぼ中央に位置させ、上面ほぼＨ型の構成とな
っている点で異なる。即ち、可動部２０の両主面にそれ
ぞれ切欠き９０及び９２を設けた構成を有する。
【０１８７】この第４の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｄにおいても、上述の第１の実施の形態に係
る圧電／電歪デバイス１０Ａと同様に、可動部２０が軽
量化されているため、可動部２０の変位量を低下させる
ことなく、共振周波数を高めることが可能となる。
バイス１０Ｄにおいても、上述の第１の実施の形態に係
る圧電／電歪デバイス１０Ａと同様に、可動部２０が軽
量化されているため、可動部２０の変位量を低下させる
ことなく、共振周波数を高めることが可能となる。
【０１８８】特に、この第４の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ｄにおいては、可動部２０の側面２０
ｃが、その幅方向に対象な位置で前面２０ｂを介して結
合された形態となっているため、変位形態としてＹ軸方
向への煽りが小さくなるという特徴がある。
電歪デバイス１０Ｄにおいては、可動部２０の側面２０
ｃが、その幅方向に対象な位置で前面２０ｂを介して結
合された形態となっているため、変位形態としてＹ軸方
向への煽りが小さくなるという特徴がある。
【０１８９】また、奥まった位置に形成された前面２０
ｂを種々の部材や部品の取付面として利用すれば、部材
や部品をはめ込むように取り付けて、可動部２０におけ
る側面２０ｃの一対の内壁面と前面２０ｂの背面の３つ
面で支持することが可能となるため、可動部２０よりも
大きい部品を確実に保持することができる。
ｂを種々の部材や部品の取付面として利用すれば、部材
や部品をはめ込むように取り付けて、可動部２０におけ
る側面２０ｃの一対の内壁面と前面２０ｂの背面の３つ
面で支持することが可能となるため、可動部２０よりも
大きい部品を確実に保持することができる。
【０１９０】つまり、可動部２０に切欠き９０及び９２
を形成するようにしたので、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させるこ
となく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可能
となる。
を形成するようにしたので、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、煽り変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させるこ
となく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可能
となる。
【０１９１】種々の部材や部品の取り付けは、切欠き９
０や９２にはめ込んだ形で固定してもよい。この場合、
部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１０Ｄ
の厚みを薄くすることができるという利点と、部材や部
品の固定面積を拡大することができるという利点があ
る。
０や９２にはめ込んだ形で固定してもよい。この場合、
部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１０Ｄ
の厚みを薄くすることができるという利点と、部材や部
品の固定面積を拡大することができるという利点があ
る。
【０１９２】この第４の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｄを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
バイス１０Ｄを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
【０１９３】以下、上述の第１の製造方法に沿った製造
方法を説明する。まず、図３４Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と切欠き９０及び９２と
なる窓部１００及び１０２とが連続形成された複数枚
（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５
０Ｄ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５２
Ｂを用意する。
方法を説明する。まず、図３４Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と切欠き９０及び９２と
なる窓部１００及び１０２とが連続形成された複数枚
（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５
０Ｄ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５２
Ｂを用意する。
【０１９４】その後、図３４Ｂ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とした後、図３５に示すように、該セラミックグリー
ン積層体５８を焼成してセラミック積層体６０を得る。
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とした後、図３５に示すように、該セラミックグリー
ン積層体５８を焼成してセラミック積層体６０を得る。
【０１９５】その後、図３５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。
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。
【０１９６】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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
１００及び１０２による切欠き９０及び９２が形成され
る箇所（切断線Ｃ３参照）である。この切除によって、
図３６に示すように、上面ほぼＨ型の可動部２０と、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化
されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｄが完成
する。
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）と、前記切除によ
って、セラミック積層体６０の可動部２０の部分に窓部
１００及び１０２による切欠き９０及び９２が形成され
る箇所（切断線Ｃ３参照）である。この切除によって、
図３６に示すように、上面ほぼＨ型の可動部２０と、一
対の薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化
されたセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及
び２４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｄが完成
する。
【０１９７】次に、第５の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｅについて図３７を参照しながら説明す
る。なお、図３１と対応するものについては、同符号を
付してその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｅについて図３７を参照しながら説明す
る。なお、図３１と対応するものについては、同符号を
付してその重複説明を省略する。
【０１９８】この第５の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｅは、図３７に示すように、上述の第３の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃ（図３１参
照）とほぼ同様の構成を有するが、可動部２０における
側面２０ｃの部分が一部除去されている点で異なる。つ
まり、前面２０ｂの部分のみで可動部２０が構成されて
いる。
バイス１０Ｅは、図３７に示すように、上述の第３の実
施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃ（図３１参
照）とほぼ同様の構成を有するが、可動部２０における
側面２０ｃの部分が一部除去されている点で異なる。つ
まり、前面２０ｂの部分のみで可動部２０が構成されて
いる。
【０１９９】この第５の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｅも第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ａと同様に、可動部２０が軽量化されているた
め、可動部２０の変位量を低下させることなく、共振周
波数を高めることが可能となる。特に、この第５の実施
の形態では、部品の取付けに必要な最小限の部位のみで
可動部２０が構成されているため、部品の取付けのため
の面積拡大に対しても、可動部２０の質量の増加を最小
限に抑えることができ、高共振周波数化に最も適してい
る。
バイス１０Ｅも第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ａと同様に、可動部２０が軽量化されているた
め、可動部２０の変位量を低下させることなく、共振周
波数を高めることが可能となる。特に、この第５の実施
の形態では、部品の取付けに必要な最小限の部位のみで
可動部２０が構成されているため、部品の取付けのため
の面積拡大に対しても、可動部２０の質量の増加を最小
限に抑えることができ、高共振周波数化に最も適してい
る。
【０２００】即ち、前面２０ｂの部分のみで可動部２０
を構成するようにしたので、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、あおり変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させる
ことなく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可
能となる。
を構成するようにしたので、可動部２０の剛性を適度に
低下させ、あおり変位（Ｙ軸方向の変位）を増加させる
ことなく、Ｘ軸方向の変位を有効に増大させることが可
能となる。
【０２０１】種々の部材や部品の取り付けは、前記前面
２０ｂの部分の背面側で行うようにしてもよい。この場
合、部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１
０Ｅの厚みを薄くすることができるという利点と、孔部
１２に部材や部品を入れ込むように固定することがで
き、部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１
０Ｅの小型化を図ることができるという利点がある。
２０ｂの部分の背面側で行うようにしてもよい。この場
合、部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１
０Ｅの厚みを薄くすることができるという利点と、孔部
１２に部材や部品を入れ込むように固定することがで
き、部材や部品が取り付けられた圧電／電歪デバイス１
０Ｅの小型化を図ることができるという利点がある。
【０２０２】この第５の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｅを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなるが、ここではその説明を省略す
る。
バイス１０Ｅを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなるが、ここではその説明を省略す
る。
【０２０３】次に、第６の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｆについて図３８〜図４２を参照しながら
説明する。なお、図１と対応するものについては同符号
を付してその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｆについて図３８〜図４２を参照しながら
説明する。なお、図１と対応するものについては同符号
を付してその重複説明を省略する。
【０２０４】この第６の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｆは、図３８に示すように、上述した第１の
実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様
の構成を有するが、可動部２０に、中空部や貫通孔等の
切欠きはなく、中実であって、可動部２０の内壁２０ａ
の一部が孔部１２に張り出している点で異なる（張出し
部１１０）。つまり、前記張出し部１１０の存在によっ
て、可動部２０の前面２０ｂの面積が実質的に大きくな
った構成を有する。
バイス１０Ｆは、図３８に示すように、上述した第１の
実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様
の構成を有するが、可動部２０に、中空部や貫通孔等の
切欠きはなく、中実であって、可動部２０の内壁２０ａ
の一部が孔部１２に張り出している点で異なる（張出し
部１１０）。つまり、前記張出し部１１０の存在によっ
て、可動部２０の前面２０ｂの面積が実質的に大きくな
った構成を有する。
【０２０５】この第６の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｆにおいては、例えば可動部２０の前面２０
ｂに種々の部材や部品を取り付ける場合において、圧電
／電歪デバイス１０Ｆの最大長さを変化させることな
く、可動部２０における前面２０ｂ（この場合は、部材
や部品の取付面）の面積を大きくすることが可能とな
る。
バイス１０Ｆにおいては、例えば可動部２０の前面２０
ｂに種々の部材や部品を取り付ける場合において、圧電
／電歪デバイス１０Ｆの最大長さを変化させることな
く、可動部２０における前面２０ｂ（この場合は、部材
や部品の取付面）の面積を大きくすることが可能とな
る。
【０２０６】この場合、張出し部１１０を設けたこと
で、重みが増すことになるが、張出し部１１０は孔部１
２に向かって張り出していることから、可動部２０の重
心を固定部２２寄りに位置させることができ、重みが増
したことによる共振周波数の低下の影響はほとんどな
い。この場合、部材や部品も固定部２２寄りに取り付け
られるかたちになるため、部材や部品を取り付けた後の
共振周波数の低下もほとんどなく、可動部２０の変位低
下もない。つまり、実質的に共振周波数が向上した設計
となる。
で、重みが増すことになるが、張出し部１１０は孔部１
２に向かって張り出していることから、可動部２０の重
心を固定部２２寄りに位置させることができ、重みが増
したことによる共振周波数の低下の影響はほとんどな
い。この場合、部材や部品も固定部２２寄りに取り付け
られるかたちになるため、部材や部品を取り付けた後の
共振周波数の低下もほとんどなく、可動部２０の変位低
下もない。つまり、実質的に共振周波数が向上した設計
となる。
【０２０７】換言すれば、この第６の実施の形態に係る
圧電／電歪デバイス１０Ｆにおいては、可動部２０にお
ける部材や部品の取付面の面積を大きくし、部材や部品
の取付けに関する信頼性を向上させながらも、部材や部
品の取付重視の共振周波数への影響度（共振周波数の低
下）を小さくすることが可能となる。
圧電／電歪デバイス１０Ｆにおいては、可動部２０にお
ける部材や部品の取付面の面積を大きくし、部材や部品
の取付けに関する信頼性を向上させながらも、部材や部
品の取付重視の共振周波数への影響度（共振周波数の低
下）を小さくすることが可能となる。
【０２０８】この第６の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｆを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
バイス１０Ｆを製造する場合も、上述した第１の実施の
形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法と同様
の工程を踏むこととなる。
【０２０９】以下、上述の第１の製造方法に沿った製造
方法を説明する。まず、図３９Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と、該窓部５４の内方に
向かって突出し、後に前記張出し部１１０となる突出部
１１２とを有する複数枚（例えば４枚）の第１のセラミ
ックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２と
なる窓部１１４が形成された複数枚（例えば２枚）の第
２のセラミックグリーンシート１１６Ａ及び１１６Ｂ
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を
用意する。
方法を説明する。まず、図３９Ａに示すように、金型を
用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、少なくと
も後に孔部１２となる窓部５４と、該窓部５４の内方に
向かって突出し、後に前記張出し部１１０となる突出部
１１２とを有する複数枚（例えば４枚）の第１のセラミ
ックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２と
なる窓部１１４が形成された複数枚（例えば２枚）の第
２のセラミックグリーンシート１１６Ａ及び１１６Ｂ
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を
用意する。
【０２１０】その後、図３９Ｂに示すように、第１のセ
ラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄを積層・圧着
し、この積層体（第１のセラミックグリーンシート５０
Ａ〜５０Ｄの積層体）を第２のセラミックグリーンシー
ト１１６Ａ及び１１６Ｂで挟み込むようにし、更に、こ
れら第１及び第２のセラミックグリーンシート５０Ａ〜
５０Ｄ、１１６Ａ及び１１６Ｂをセラミックグリーンシ
ート５２Ａ及び５２Ｂで挟み込むようにして積層・圧着
することにより、セラミックグリーン積層体５８とす
る。その後、図４０に示すように、例えば前記セラミッ
クグリーン積層体５８を焼成して、セラミック積層体６
０を得る。
ラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄを積層・圧着
し、この積層体（第１のセラミックグリーンシート５０
Ａ〜５０Ｄの積層体）を第２のセラミックグリーンシー
ト１１６Ａ及び１１６Ｂで挟み込むようにし、更に、こ
れら第１及び第２のセラミックグリーンシート５０Ａ〜
５０Ｄ、１１６Ａ及び１１６Ｂをセラミックグリーンシ
ート５２Ａ及び５２Ｂで挟み込むようにして積層・圧着
することにより、セラミックグリーン積層体５８とす
る。その後、図４０に示すように、例えば前記セラミッ
クグリーン積層体５８を焼成して、セラミック積層体６
０を得る。
【０２１１】その後、図４１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。
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。
【０２１２】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４１に示すように、孔部１２に向かって張
り出す張り出し部１１０を有する可動部２０と、一対の
薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化され
たセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｆが完成す
る。
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４１に示すように、孔部１２に向かって張
り出す張り出し部１１０を有する可動部２０と、一対の
薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに固定部２２が一体化され
たセラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２
４ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｆが完成す
る。
【０２１３】なお、可動部２０の構成として中実とした
が、その他、図４２に示す変形例に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ｆａのように、各種切欠き３６（貫通孔、中空
部等）を設けたり、中抜き構造あるいは部品取付面のみ
の板状に構成するようにしてもよい。この場合、可動部
２０が軽量化されるため、高共振周波数化に有利とな
る。この変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ｆａで
は、孔部１２に向かって張り出す張出し部１１０が設け
られた可動部２０に、該可動部２０の先端面から孔部１
２にかけて連続形成された断面矩形状の貫通孔３６を形
成した例を示す。
が、その他、図４２に示す変形例に係る圧電／電歪デバ
イス１０Ｆａのように、各種切欠き３６（貫通孔、中空
部等）を設けたり、中抜き構造あるいは部品取付面のみ
の板状に構成するようにしてもよい。この場合、可動部
２０が軽量化されるため、高共振周波数化に有利とな
る。この変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ｆａで
は、孔部１２に向かって張り出す張出し部１１０が設け
られた可動部２０に、該可動部２０の先端面から孔部１
２にかけて連続形成された断面矩形状の貫通孔３６を形
成した例を示す。
【０２１４】次に、第７の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｇについて図４３を参照しながら説明す
る。なお、図１と対応するものについては同符号を付し
てその重複説明を省略する。
デバイス１０Ｇについて図４３を参照しながら説明す
る。なお、図１と対応するものについては同符号を付し
てその重複説明を省略する。
【０２１５】この第７の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｇは、図４３に示すように、上述した第１の
実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様
の構成を有するが、可動部２０における前面２０ｂの面
積が横方向（Ｘ軸方向）に広げられている点で異なる。
バイス１０Ｇは、図４３に示すように、上述した第１の
実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様
の構成を有するが、可動部２０における前面２０ｂの面
積が横方向（Ｘ軸方向）に広げられている点で異なる。
【０２１６】この場合、前記可動部２０の前面を種々の
部材や部品の取付面として利用すれば、該前面２０ｂの
面積が広くなっていることから、部材や部品の取付けに
関する信頼性の向上を図ることができる。この前面２０
ｂは、一体的に例えばグリーンシート積層法で作製して
もよいし、後から別体として付着させてもよい。この場
合、金属、セラミックス等の材質は特に限定されない。
部材や部品の取付面として利用すれば、該前面２０ｂの
面積が広くなっていることから、部材や部品の取付けに
関する信頼性の向上を図ることができる。この前面２０
ｂは、一体的に例えばグリーンシート積層法で作製して
もよいし、後から別体として付着させてもよい。この場
合、金属、セラミックス等の材質は特に限定されない。
【０２１７】第１〜第７の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａ〜１０Ｇでは、可動部２０の軽量化を図
った構成（第１〜第５の実施の形態）、可動部２０から
孔部１２に突出する張出し部１１０を設けた構成（第６
の実施の形態）、可動部２０の前面２０ｂの面積を横方
向に広げた構成（第７の実施の形態）をそれぞれ個別に
採用させたものを示したが、その他、可動部２０の軽量
化を図った構成と、可動部２０から孔部１２に突出する
張出し部１１０を設けた構成とを組み合わせるようにし
てもよい。この場合、可動部２０の軽量化による高共振
周波数化と部品取付けの確実化、並びに、部材や部品の
取付け位置を固定側にシフトさせることができることに
よる共振周波数の低下の抑制を同時に実現させることが
できる。
デバイス１０Ａ〜１０Ｇでは、可動部２０の軽量化を図
った構成（第１〜第５の実施の形態）、可動部２０から
孔部１２に突出する張出し部１１０を設けた構成（第６
の実施の形態）、可動部２０の前面２０ｂの面積を横方
向に広げた構成（第７の実施の形態）をそれぞれ個別に
採用させたものを示したが、その他、可動部２０の軽量
化を図った構成と、可動部２０から孔部１２に突出する
張出し部１１０を設けた構成とを組み合わせるようにし
てもよい。この場合、可動部２０の軽量化による高共振
周波数化と部品取付けの確実化、並びに、部材や部品の
取付け位置を固定側にシフトさせることができることに
よる共振周波数の低下の抑制を同時に実現させることが
できる。
【０２１８】また、可動部２０から孔部１２に突出する
張出し部１１０を設けた構成と、可動部２０の前面２０
ｂの面積を横方向に広げた構成とを組み合わせるように
してもよい。この場合、部品取付けの確実化と可動部２
０の変位量の増大化、並びに、部材や部品の取付け位置
を固定側にシフトさせることができることによる共振周
波数の低下の抑制を同時に実現させることができる。
張出し部１１０を設けた構成と、可動部２０の前面２０
ｂの面積を横方向に広げた構成とを組み合わせるように
してもよい。この場合、部品取付けの確実化と可動部２
０の変位量の増大化、並びに、部材や部品の取付け位置
を固定側にシフトさせることができることによる共振周
波数の低下の抑制を同時に実現させることができる。
【０２１９】そして、これらの構成をすべて組み合わせ
るようにしてもよい。この場合、可動部２０の軽量化に
よる高共振周波数化と可動部２０の変位量の増大化と部
品取付けの確実化、並びに、部材や部品の取付け位置を
固定側にシフトさせることができることによる共振周波
数の低下の抑制を同時に実現させることができる。
るようにしてもよい。この場合、可動部２０の軽量化に
よる高共振周波数化と可動部２０の変位量の増大化と部
品取付けの確実化、並びに、部材や部品の取付け位置を
固定側にシフトさせることができることによる共振周波
数の低下の抑制を同時に実現させることができる。
【０２２０】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。
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。
【０２２１】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。
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。
【０２２２】
【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、可動部を大
きく変位することができると共に、可動部の変位動作の
高速化（高共振周波数化）を達成させることができ、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。
／電歪デバイス及びその製造方法によれば、可動部を大
きく変位することができると共に、可動部の変位動作の
高速化（高共振周波数化）を達成させることができ、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１】第１の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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
示す斜視図である。
【図１３】第１０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。
構成を示す斜視図である。
【図１４】第１の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。
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１５】図１５Ａ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１５Ｂ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。
る電圧波形を示す波形図であり、図１５Ｂ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１６】第１の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。
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１７】図１７Ａは第１の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１７Ｂ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。
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１７Ｂ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１８】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。
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１９】セラミック積層体を所定の切断線に沿って切
断して第１の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。
断して第１の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２０】図２０Ａは第１１の変形例に係る圧電／電歪
デバイスを第２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２０Ｂ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。
デバイスを第２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２０Ｂ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２１】図２１Ａ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２１Ｂ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。
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２１Ｂ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２２】第２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。
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２３】第２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。
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２４】図２４Ａは第３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２４Ｂ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。
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２４Ｂ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２５】第３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。
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３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１２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。
体を所定の切断線に沿って切断して、第１２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２７】第２の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。
の構成を示す斜視図である。
【図２８】図２８Ａは第２の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２８Ｂ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。
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２８Ｂ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２９】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。
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３０】セラミック積層体を所定の切断線に沿って切
断して第２の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。
断して第２の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３１】第３の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。
の構成を示す斜視図である。
【図３２】第３の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
の変形例の構成を示す斜視図である。
の変形例の構成を示す斜視図である。
【図３３】第４の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。
の構成を示す斜視図である。
【図３４】図３４Ａは第４の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３４Ｂ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。
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３４Ｂ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３５】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。
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３６】セラミック積層体を所定の切断線に沿って切
断して第４の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。
断して第４の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３７】第５の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。
の構成を示す斜視図である。
【図３８】第６の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。
の構成を示す斜視図である。
【図３９】図３９Ａは第６の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３９Ｂ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。
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３９Ｂ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４０】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。
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４１】セラミック積層体を所定の切断線に沿って切
断して第６の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。
断して第６の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４２】第６の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
の変形例の構成を示す斜視図である。
の変形例の構成を示す斜視図である。
【図４３】第７の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。
の構成を示す斜視図である。
【図４４】従来例に係る圧電／電歪デバイスを示す構成
図である。
図である。
１０Ａ、１０Ａａ〜１０Ａｋ、１０Ａｍ、１０Ｂ、１０
Ｃ、１０Ｃａ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｆａ、１
０Ｇ…圧電／電歪デバイス １２…孔部 １４…基体 １４Ｃ…セラミック基体 １６ａ、１
６ｂ…薄板部 １８…実質的駆動部分 ２０…可動
部 ２２…固定部 ３６…切欠
き ５０Ａ〜５０Ｄ、１１６Ａ、１１６Ｂ…枠状のセラミッ
クグリーンシート ５２Ａ、５２Ｂ…板状のセラミックグリーンシート ５８…セラミックグリーン積層体 ６０…セラ
ミック積層体 ７０…中空部 ７２…閉塞
面 ７４…貫通孔 ９０、９２
…切欠き １１０…張出し部
Ｃ、１０Ｃａ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｆａ、１
０Ｇ…圧電／電歪デバイス １２…孔部 １４…基体 １４Ｃ…セラミック基体 １６ａ、１
６ｂ…薄板部 １８…実質的駆動部分 ２０…可動
部 ２２…固定部 ３６…切欠
き ５０Ａ〜５０Ｄ、１１６Ａ、１１６Ｂ…枠状のセラミッ
クグリーンシート ５２Ａ、５２Ｂ…板状のセラミックグリーンシート ５８…セラミックグリーン積層体 ６０…セラ
ミック積層体 ７０…中空部 ７２…閉塞
面 ７４…貫通孔 ９０、９２
…切欠き １１０…張出し部
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フロントページの続き
(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）
(56)参考文献 特開 平10−211698（ＪＰ，Ａ)
特開2001−169572（ＪＰ，Ａ)
特開2001−315099（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 41/09
H01L 41/18
Claims (19)
- 【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、 前記可動部に切欠きを有することを特徴とする圧電／電
歪デバイス。 - 【請求項２】請求項１記載の圧電／電歪デバイスにおい
て、 前記切欠きは、前記可動部に設けられた中空部及び／又
は貫通孔を含むことを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【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、 前記可動部の内壁の一部が前記孔部に張り出しているこ
とを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項４】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、 前記可動部の内壁の一部が前記孔部に張り出しているこ
とを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【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、 前記可動部は、可動部本体と、該可動部本体の少なくと
も１つの面に設けられ、前記可動部本体よりも面積の広
い部位とを有することを特徴とする圧電／電歪デバイ
ス。 - 【請求項６】請求項１〜５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。 - 【請求項７】請求項６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、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。 - 【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。 - 【請求項９】請求項１〜８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。 - 【請求項１０】請求項８又は９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の複数が積層形態で
構成されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項１１】請求項１〜１０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。 - 【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、切欠きを有する前記可動部
を形成する工程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。 - 【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
グリーン積層体を一体焼成して、セラミック積層体を作
製するセラミック積層体作製工程と、 前記セラミック積層体のうち、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、少なくとも前
記切欠きを有する前記可動部を形成する切除工程とを含
むことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。 - 【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、 前記セラミック積層体作製工程は、少なくとも前記切欠
きを有する前記可動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
体を一体焼成して、前記セラミック積層体を作製し、 前記切除工程は、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切除処理によって、少なくとも前
記切欠きを有する前記可動部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。 - 【請求項１５】請求項１２〜１４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、 前記切欠きは、前記可動部に設けられた中空部及び／又
は貫通孔を含むことを特徴とする圧電／電歪デバイスの
製造方法。 - 【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、 少なくとも前記薄板上に前記圧電／電歪素子を作製した
後に、所定部位を切除して、前記孔部に張り出す張出し
部を有する前記可動部を形成する工程を有することを特
徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。 - 【請求項１７】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
グリーン積層体を一体焼成して、セラミック積層体を作
製するセラミック積層体作製工程と、 前記セラミック積層体のうち、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、少なくとも前
記孔部に張り出す張出し部を有する前記可動部を形成す
る切除工程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。 - 【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作製工程は、少なくとも前記張出
し部が形成された前記可動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
ン積層体を一体焼成して、前記セラミック積層体を作製
し、 前記切除工程は、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切除処理によって、少なくとも前
記張出し部を有する前記可動部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。 - 【請求項１９】請求項１３〜１８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、 前記切除工程は、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含むことを特
徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
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