JP2003008093A - 圧電／電歪デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】相対向する一対の可動部１１ａ，１１ｂとその
一端部側にて互いに連結する連結部１１ｃを有する基体
１１と、基体１１の可動部１１ａ，１１ｂの側面に配設
した圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂを具備する圧電／電
歪デバイスを、部品点数の少きて簡単な構造に構成す
る。 【解決手段】基体１１は、１枚の帯状の平板を屈曲して
コ字状またはＵ字状に一体的に形成されていて、各可動
部１１ａ，１１ｂは連結部１１ｃの各端部から所定長さ
他端側へ延びて、各可動部１１ａ，１１ｂの他端部が被
制御部品または被検査部品の取付部位となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電／電歪デバイ
ス、同圧電／電歪デバイスを構成する基体および同圧電
／電歪デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電／電歪デバイスの一形式として、ヨ
ーロッパ特許（ＥＰ１０１７１１６Ａ２）明細書に開示
されているように、相対向して互いに並列する一対の可
動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結す
る連結部を有する基体と、同基体の前記両可動部の少な
くとも一方の外側面に配設してなる圧電／電歪素子を具
備してなる形式の圧電／電歪デバイスがある。

【０００３】当該形式の圧電／電歪デバイスは、圧電／
電歪素子の変位動作に起因する可動部の作動機能、また
は、被検出側から入力される可動部の変位を圧電／電歪
素子により検出する検出機能を有するもので、これらの
機能を有効に利用して、下記のごとき広い用途に使用さ
れている。

【０００４】すなわち、当該形式の圧電／電歪デバイス
は、各種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波
数領域機能品（フィルタ）、トランス、通信用、動力用
の振動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能
動素子、超音波センサ、加速度センサ、角速度センサ、
衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ素子、光学機
器、精密機器等の各種精密部品等の変位や位置決め調
整、角度調整の機構に用いられる各種アクチュエータ等
に使用される。

【０００５】ところで、当該形式の圧電／電歪デバイス
は、一般には、基体と少なくとも１つの圧電／電歪素子
とからなり、これらは接着剤を介して互いに接着されて
いる。また、基体は、一対の可動部を構成する構成部材
とこれら両構成部材を連結する構成部材からなり、これ
らの構成部材は接着剤を介して互いに接着されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、当該形式
の圧電／電歪デバイスは、その構成部材の部材の点数が
多くて、コストが高いとともに組立作業が面倒であり、
かつ、各構成部材同士を接着剤を介して接着しているこ
とから、各構成部材同士の接着にバラツキが生じて、デ
バイス特性に影響を及ぼすおそれがある。

【０００７】また、当該形式の圧電／電歪デバイスを製
造するには、デバイス原盤を適宜に切断して多数取りす
る手段が採られることから、切断して形成された圧電／
電歪デバイスは、切断時に発生する塵埃や切削液、さら
には、切断時にデバイス原盤を保持するために使われる
接着剤やワックス等の有機成分により汚染されていて、
圧電／電歪デバイスの洗浄が容易ではない。

【０００８】また、基体をセラミックス、すなわち、複
数枚のセラミックグレーンシート積層体の焼成体で構成
する場合、セラミックスが割れ易いため、ジルコニア等
の硬い材質のセラミックスを採用する必要があり、硬い
材料のセラミックスを採用した場合でも、欠損やクラッ
クが発生しないように適切な切断条件を選定する必要が
ある。また、基体が硬い材料のセラミックスであること
から加工し難く、加工処理数を増やすためには、異なる
機能の多くの加工装置を使用する等の配慮をする必要が
ある。

【０００９】なお、基体を金属材料で構成することも可
能であるが、金属材料は切削加工中に摩擦熱で端面が酸
化したり、加工端面にバリが残留するため、これらを除
去する別工程を追加しなければならない。また、圧電／
電歪素子の検査は、デバイス原盤を切断した後でなけれ
ばすることができない。

【００１０】また、デバイス原盤から切り出してなるデ
バイスの洗浄には、汚れが容易に除去し得るように、超
音波洗浄を採用することが好ましいが、超音波洗浄にお
いて洗浄効果を挙げるべく強い超音波を使用すると、デ
バイスにダメージを与えることがあり、圧電／電歪素子
が基体から剥離したり破損することもある。このため、
超音波洗浄を採用する場合には、デバイスにダメージを
与えない弱い超音波を選定する必要があるが、このよう
な洗浄条件を採用する場合には、切断時に付着する汚れ
を除去するには長時間を要することになる。

【００１１】圧電／電歪デバイスからの発塵は、例え
ば、ハードディスクドライブの磁気ヘッドのアクチュエ
ータとして圧電／電歪デバイスを使用する場合にドライ
ブの中で発塵すると、その塵が浮上スライダーとメディ
アのクラッシュの原因となり、データを破壊するおそれ
がある。また、圧電／電歪デバイス自身に対しても、そ
の塵が圧電／電歪素子の電極に付着してショートを引起
こすおそれがある。このため、ハードディスクドライブ
に対しては勿論のこと、デバイス自身にも高い清浄化度
が要求される。

【００１２】従って、本発明の目的は、当該形式の圧電
／電歪デバイスを構成する基体を、１枚の平板を原板と
する一体構造とすることにより、上記した各問題を解消
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は圧電／電歪デバ
イスに関するもので、相対向して互いに並列する一対の
可動部およびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結
する連結部を有する基体と、同基体の前記両可動部の少
なくとも一方の外側面に配設した圧電／電歪素子を具備
してなる形式の圧電／電歪デバイスを適用対象とするも
のである。

【００１４】しかして、本発明に係る圧電／電歪デバイ
スは、上記した形式の圧電／電歪デバイスを構成する前
記基体が１枚の帯状の平板で一体的に構成されていて、
前記各可動部は前記連結部の各端部から所定長さ他端側
へ延びていることを特徴とするものである。

【００１５】当該圧電／電歪ディスクにおいては、前記
基体を金属製の平板にて構成することができ、また、当
該圧電／電歪デバイスは、制御または検査の対象とする
部品を、前記基体を構成する前記両可動部の他端部の内
面側にて挟持した使用形態を採ることができる。

【００１６】本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいて
は、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同可
動部の他端部側に位置している構成を採ることができる
とともに、同可動部の一端部側に位置している構成を採
ることができる。

【００１７】本発明に係る圧電／電歪デバイスにおいて
は、前記基体を、前記両可動部の他端側に開口する略コ
字状を呈する構成とすることができる。この場合には、
前記基体に、前記連結部の内面側または外面側に平板部
を設ける構成とすることができる。また、本発明に係る
圧電／電歪デバイスにおいては、前記基体を、前記両可
動部の他端側に開口する略Ｕ字状を呈する構成や、各可
動部と連結部の各端部間の連結部位が円弧状の凹所に形
成する構成を採ることができる。さらにまた、本発明に
係る圧電／電歪デバイスにおいては、前記基体の各可動
部における長手方向の中間部を薄肉状に形成する構成を
採ることができる。

【００１８】また、本発明は、本発明に係る圧電／電歪
デバイスを構成する基体を製造する方法であり、前記基
体の形成材料として可撓性で屈曲加工の可能な平板を採
用し、同平板を前記基体が平面状に展開された形状の平
板に切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を
屈曲して前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を
形成することを特徴とするものである。

【００１９】また、本発明は、本発明に係る圧電／電歪
デバイスを製造する方法であり、前記基体の形成材料と
して、可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板
を前記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して
細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲すること
により、前記両可動部と前記連結部が一体の前記基体を
形成して、同基体を構成する両可動部の少なくとも一方
の外側面に圧電／電歪素子を貼着して圧電／電歪デバイ
スを形成することを特徴とするものである。さらにま
た、本発明に係る圧電／電歪デバイスを製造する他の製
造方法は、前記基体の形成材料として、可撓性で屈曲加
工の可能な平板であってその所定の部位に圧電／電歪素
子が接着されている平板を採用し、同平板を前記圧電／
電歪素子と一体に前記基体が平面状に展開された形状に
切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲
することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前
記基体、および、前記両可動部の少なくとも一方の外側
面に圧電／電歪素子が貼着されている圧電／電歪デバイ
スを形成することを特徴とするものである。

【００２０】

【発明の作用・効果】本発明に係る圧電／電歪デバイス
においては、圧電／電歪デバイスを構成する基体が１枚
の帯状の平板で構成された一体構造のもので、基体は原
則的には１個の構成部材で構成されていることから、構
成部材は基体と圧電／電歪素子の２種類となり、圧電／
電歪デバイスの構成部材を大幅に低減できるとともに、
構成部材の組立工数を低減できて、コストを大幅に軽減
することができる。

【００２１】また、本発明に係る圧電／電歪デバイスに
おいては、構成部材の部材の点数が極めて少なくて、各
構成部材同士の接着部位も極めて少ないことから、各構
成部材同士の接着のバラツキが皆無またはほとんどなく
て、設定された精度の高いデバイス特性を有するもので
ある。

【００２２】このように有効な圧電／電歪デバイスは、
本発明に係る上記した各製造方法により容易かつ安価に
製造することができるが、特に、本発明に係る圧電／電
歪デバイスを構成する基体については、その形成材料と
して可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用して、同平板
を前記基体が平面状に展開された形状に切断して細幅状
の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲して両可動部と
前記連結部が一体の基体を形成する製造方法を採ること
により、容易かつ安価に製造することができるものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明は、相対向して互いに並列
する一対の可動部およびこれら両可動部を一端部側にて
互いに連結する連結部を有する基体と、同基体における
両可動部の少なくとも一方の外側面に配設した圧電／電
歪素子を具備してなる圧電／電歪デバイスであって、基
体を、１枚の帯状の平板で一体的に、コ字状またはＵ字
状に屈曲して形成されているものである。図１は、本発
明に係る圧電／電歪デバイスの多数の実施形態（第１の
実施形態〜第８の実施形態）を模式的に示しているもの
である。

【００２４】図１の（ａ）〜（ｆ）に示す第１〜第６の
各実施形態は、基体がコ字状を呈する圧電／電歪デバイ
スであり、同図の（ｇ）に示す第７の実施形態は、基体
がＵ字状を呈する圧電／電歪デバイスであり、かつ、同
図の（ｈ）に示す第８の実施形態は、基体がコ字状を呈
していて、各可動部と連結部の各端部間の連結部位が円
弧状の凹所に形成されている圧電／電歪デバイスであ
る。

【００２５】第１の実施形態である第１圧電／電歪デバ
イス１０ａ、および、第２の実施形態である第２圧電／
電歪デバイス１０ｂは、本発明に係る圧電／電歪デバイ
スの基本的な構成を有するもので、第１圧電／電歪デバ
イス１０ａは図２および図３に示す方法により形成さ
れ、かつ、第２圧電／電歪デバイス１０ｂは図４に示す
方法により形成されている。

【００２６】第１圧電／電歪デバイス１０ａは、図３
（ｃ）に示すように、基体１１と一対の圧電／電歪素子
１２ａ，１２ｂからなり、基体１１は、細幅で長尺の原
板をコ字状に屈曲して形成されているもので、左右一対
の可動部１１ａ，１１ｂと、両可動部１１ａ，１１ｂを
一端部側にて互いに連結する連結部１１ｃにて構成され
ている。当該基体１１においては、各可動部１１ａ，１
１ｂの外側面に、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂがエ
ポキシ樹脂等からなる接着剤を介して接着されている。

【００２７】各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂは、圧電
／電歪層と電極膜からなる多層体であって、各可動部１
１ａ，１１ｂとは同一形状で、所定長さ短く形成されて
いて、各可動部１１ａ，１１ｂにおける一端部側にて連
結部１１ｃに近接して接着されて、各可動部１１ａ，１
１ｂの他端部側へ所定長さ延びている。

【００２８】第１圧電／電歪デバイス１０ａにおいて
は、基体１１の連結部１１ｃには、図示しないアクチュ
エータが配設され、かつ、両可動部１１ａ，１１ｂ間に
は、たとえば図示しない被制御部品であるハードディス
ク用の磁気ヘッド（スライダ）が配設されて使用され
る。

【００２９】しかして、第１圧電／電歪デバイス１０ａ
を構成する基体１１を構成するための原板としては、図
３（ｂ）に示す原板１１Ａが採用されており、同原板１
１Ａは、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ）に示す方
法により形成されている。図３（ｂ）に示す原板１１Ａ
は、同図に示す２点鎖線に沿って屈曲加工を施すことに
より、図３（ｃ）に示す第１圧電／電歪デバイス１０ａ
に形成される。

【００３０】原板１１Ａの構成部材は、基本的には、図
２（ａ），（ｂ）に示す平板１１Ａ1であるが、各圧電
／電歪素子１２ａ，１２ｂとなる、２枚の長尺の圧電／
電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されているものであ
る。両圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されて
いる平板１１Ａ1は、図３（ａ）に示す１点鎖線、およ
びこれに平行な線に沿って多数の部位にて切断され、こ
れにより、同図（ｂ）に示す原板１１Ａが多数形成され
る。原板１１Ａは、同図（ｂ）に示す２点鎖線に沿って
屈曲加工を施されて、同図（ｃ）に示す第１圧電／電歪
デバイス１０ａが形成される。

【００３１】平板１１Ａ1は可撓性であって、ヤング率
が１００ＧＰａ以上の金属製の平板であることが好まし
い。これに該当する鉄系材料としては、ＳＵＳ３０１、
ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等のオー
ステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３
４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵ
Ｓ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６
３１２、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系ステ
ンレス鋼、エルマージングステンレス鋼、各種ばね鋼等
の鋼材を挙げることができる。また、非鉄系材料として
は、チタン−ニッケル合金等の超弾性チタン合金、黄
銅、白銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、
ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケル鉄合金、
チタン等を挙げることができる。

【００３２】なお、基体を金属材料で構成する際には、
基体の少なくとも可動部に対応する部位が、冷間圧延加
工されている金属板を採用することが好ましい。

【００３３】しかして、第１圧電／電歪デバイス１０ａ
は、従来のこの種形式の圧電／電歪デバイスと同様に機
能するものであるが、基体１１が原板１１Ａを構成部材
とする一体構造のものであることから、下記のごとき作
用効果を奏するものである。

【００３４】すなわち、第１圧電／電歪デバイス１０ａ
は、原板１１Ａのみからなる一体構造の基体１１を構成
部材とするもので、構成部材は基体１１と圧電／電歪素
子（１２ａ，１２ｂ）の２種類となり、圧電／電歪デバ
イス１０ａの構成部材を大幅に低減できるとともに、構
成部材の組立工数を大幅に低減できて、コストを大幅に
軽減することができる。

【００３５】また、第１圧電／電歪デバイス１０ａにお
いては、構成部材の点数が極めて少なくて、各構成部材
同士の接着部位も極めて少ないことから、各構成部材同
士の接着のバラツキが皆無またはほとんどなくて、設定
された精度の高いデバイス特性を有するものとなる。

【００３６】また、第１圧電／電歪デバイス１０ａにお
いては、基体１１の構成部材である原板１１Ａの形成材
料（平板１１Ａ1）には、圧電／電歪素子原板１２Ａ，
１２Ｂを予め接着しておき、平板１１Ａ1を圧電／電歪
素子原板１２Ａ，１２Ｂと一体に切断することにより原
板１１Ａを形成する構成を採用しているため、圧電／電
歪デバイスの組立時に、圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂ
を、極めて細くて小さい部位である各可動部１１ａ，１
１ｂに接着する作業を解消することができ、組立が容易
であるとともに、圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂの各可
動部１１ａ，１１ｂに対する接着精度を一層向上させる
ことができる。

【００３７】図１（ｂ）に示す第２の実施形態である第
２圧電／電歪デバイス１０ｂは、本発明に係る圧電／電
歪デバイスの他の基本的な構成を有するもので、図４に
示す方法で形成される。

【００３８】第２圧電／電歪デバイス１０ｂは、図４
（ｃ）に示すように、基体１３と一対の圧電／電歪素子
１２ａ，１２ｂからなるもので、この点では、第１圧電
／電歪デバイス１０ａと同様であるが、第１圧電／電歪
デバイス１０ａとは、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂ
の配設位置のみが相違している。第２圧電／電歪デバイ
ス１０ｂにおいては、各圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂ
は、各可動部１３ａ，１３ｂにおける他端部側に接着さ
れて、各可動部１１ａ，１１ｂの一端部側、すなわち、
基体１３の連結部１３ｃ側へ所定長さ延びている。

【００３９】しかして、第２圧電／電歪デバイス１０ｂ
を構成する基体１３を構成するための原板としては、図
４（ｂ）に示す原板１３Ａが採用されており、同原板１
３Ａは、同図（ａ）に示す平板１３Ａ1を１点鎖線に沿
って切断することにより形成されている。平板１３Ａ1
には、その前後の端縁部に圧電／電歪素子原板１２Ａ，
１２Ｂが接着されていて、平板１３Ａ1は、２箇所の１
点鎖線のみならず、これらの１点鎖線に平行な図示しな
い多数の切断線に沿っても切断されて、多数の原板１３
Ａが切り出されるものである。

【００４０】原板１３Ａは、図４（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されて、同図（ｃ）に示す第２圧電／
電歪デバイス１０ｂに形成される。第２圧電／電歪デバ
イス１０ｂは、両圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂが両可
動部１３ａ，１３ｂの他端部側に位置している点で、第
１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にするが、そ
の他の点では同一構成である。従って、第２圧電／電歪
デバイス１０ｂは、第１圧電／電歪デバイス１０ａと類
似する機能を有するとともに、同様の作用効果を奏する
ものである。

【００４１】図１（ｃ），（ｄ）に示す第３の実施形態
および第４の実施形態である第３，第４圧電／電歪デバ
イス１０ｃ，１０ｄは、第１圧電／電歪デバイス１０ａ
を基本構成とするものであり、また、同図（ｅ），
（ｆ）に示す第５の実施形態および第６の実施形態であ
る第５，第６圧電／電歪デバイス１０ｅ，１０ｆは、第
２圧電／電歪デバイス１０ｂを基本構成とするものであ
る。

【００４２】図１（ｃ）に示す第３圧電／電歪デバイス
１０ｃは、図５（ｃ）に示すように、基体１４と一対の
圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなるもので、この点
では、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様であるが、
基体１４を構成する連結部１４ｃに平板部１４ｄが設け
られている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは相
違する。平板部１４ｄは、両可動部１４ａ，１４ｂ間内
にて連結部１４ｃの内面側に位置している。平板部１４
ｄは、連結部１４ｃを補強すべく機能するとともに、連
結部１４ｃをアクチュエータ等の支持部として使用する
場合の、アクチュエータ等に対する接着面積を拡大すべ
く機能する。

【００４３】しかして、第３圧電／電歪デバイス１０ｃ
の基体１４を構成するための原板としては、図５（ｂ）
に示す原板１４Ａが採用されており、同原板１４Ａは、
同図（ａ）に示す平板１４Ａ1を１点鎖線に沿って切断
することにより形成されている。平板１４Ａ1には、そ
の表面の前後の中間部の２箇所に圧電／電歪素子原板１
２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その裏面の前
後の中央部に平板部１４ｄを形成する平板状部材１４Ｄ
が接着されている。平板１４Ａ1は、同図（ａ）に示す
１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿
って切断されて、多数の原板１４Ａが切り出される。

【００４４】原板１４Ａは、図５（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第３圧
電／電歪デバイス１０ｃに形成されている。第３圧電／
電歪デバイス１０ｃは、平板部１４ｄを備えている点
で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にする
が、その他の点では同一構成である。従って、第３圧電
／電歪デバイス１０ｃは、第１圧電／電歪デバイス１０
ａと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏
するものであるが、平板部１４ｄに起因して、連結部１
４ｃに対して補強する機能、および、接着面積を拡大す
る機能を有するものである。

【００４５】図１（ｄ）に示す第４圧電／電歪デバイス
１０ｄは、図６（ｃ）に示すように、基体１５と一対の
圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなるもので、この点
においては、第１圧電／電歪デバイス１０ａと同様であ
るが、基体１５を構成する連結部１５ｃに平板部１５ｄ
が設けられている点で、第１圧電／電歪デバイス１０ａ
とは相違する。平板部１５ｄは、両可動部１５ａ，１５
ｂ間とは反対側である連結部１５ｃの外面側に位置して
いる。平板部１５ｄは、連結部１５ｃをアクチュエータ
等の支持部として使用する場合の、アクチュエータ等に
対する接着面積を拡大すべく機能する。

【００４６】しかして、第４圧電／電歪デバイス１０ｄ
の基体１５を構成するための原板としては、図６（ｂ）
に示す原板１５Ａが採用されており、同原板１５Ａは、
同図（ａ）に示す平板１５Ａ1を１点鎖線に沿って切断
することにより形成されている。平板１５Ａ1には、そ
の表面の前後の中間部の２箇所に圧電／電歪素子原板１
２Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前
後の中央部に平板部１５ｄを形成する平板状部材１５Ｄ
が接着されている。平板１５Ａ1は、同図（ａ）に示す
１点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿
って切断されて、多数の原板１５Ａが切り出される。

【００４７】原板１５Ａは、図６（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第４圧
電／電歪デバイス１０ｄに形成されている。第４圧電／
電歪デバイス１０ｄは、平板部１５ｄを備えている点
で、第１圧電／電歪デバイス１０ａとは構成を異にする
が、その他の点では同一構成である。従って、第４圧電
／電歪デバイス１０ｄは、第１圧電／電歪デバイス１０
ａと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏
するものであるが、平板部１５ｄに起因して、連結部１
５ｃに対して接着面積を拡大する機能を発揮する。

【００４８】図１（ｅ）に示す第５圧電／電歪デバイス
１０ｅは、同図（ｂ）に示す第２圧電／電歪デバイス１
０ｂを基本構成とするもので、図７（ｃ）に示すよう
に、基体１６と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂか
らなり、この点においては、第２圧電／電歪デバイス１
０ｂと同様であるが、基体１６を構成する連結部１６ｃ
に平板部１６ｄが設けられている点で、第２圧電／電歪
デバイス１０ｂとは相違する。平板部１６ｄは、両可動
部１６ａ，１６ｂ間とは反対側の連結部１６ｃの外面側
に位置している。平板部１６ｄは、連結部１６ｃをアク
チュエータ等の支持部として使用する場合の、アクチュ
エータ等に対する接着面積を拡大すべく機能する。

【００４９】しかして、第５圧電／電歪デバイス１０ｅ
の基体１６を構成するための原板としては、図７（ｂ）
に示す原板１６Ａが採用されており、同原板１６Ａは、
同図（ａ）に示す平板１６Ａ1を１点鎖線に沿って切断
することにより形成されている。平板１６Ａ1には、そ
の表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２
Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前後
の中央部に平板部１６ｄを形成する平板状部材１６Ｄが
接着されている。平板１６Ａ1は、同図（ａ）に示す１
点鎖線およびこれらに並列する図示しない切断線に沿っ
て切断されて、多数の原板１６Ａが切り出されるもので
ある。

【００５０】原板１６Ａは、図７（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第５圧
電／電歪デバイス１０ｅに形成されている。第５圧電／
電歪デバイス１０ｅは、平板部１６ｄが形成されている
点で、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは構成を異にす
るが、その他の点では同一構成である。従って、第５圧
電／電歪デバイス１０ｅは、第２圧電／電歪デバイス１
０ｂと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を
奏するものであるが、平板部１６ｄに起因して、連結部
１６ｃに対して接着面積を拡大する機能を発揮する。

【００５１】図１（ｆ）に示す第６圧電／電歪デバイス
１０ｆは、同図（ｂ）に示す第２圧電／電歪デバイス１
０ｂを基本構成とするもので、図８（ｃ）に示すよう
に、基体１７と一対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂか
らなり、基体１７を構成する連結部１７ｃに平板部１７
ｄが設けられている点においては、第５圧電／電歪デバ
イス１０ｅと同一構成である。但し、第６圧電／電歪デ
バイス１０ｆは、両可動部１７ａ，１７ｂの長手方向の
中間部が所定の長さにわたって薄肉部１７ａ1，１７ｂ1
に形成されており、この点において、第５圧電／電歪デ
バイス１０ｅとは相違する。両可動部１７ａ，１７ｂの
薄肉部１７ａ1，１７ｂ1は、両可動部１７ａ，１７ｂの
変位量を高めるべく機能する。

【００５２】しかして、第６圧電／電歪デバイス１０ｆ
の基体１７を構成するための原板としては、図８（ｂ）
に示す原板１７Ａが採用されており、同原板１７Ａは、
同図（ａ）に示す平板１７Ａ1を１点鎖線に沿って切断
することにより形成されている。平板１７Ａ1には、そ
の表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２
Ａ，１２Ｂが接着されているとともに、その表面の前後
の中央部に平板部１７ｄを形成する平板状部材１７Ｄが
接着されている。

【００５３】また、平板１７Ａ1においては、その前後
方向における中間部の２箇所の部位が所定の長さにわた
って薄肉部１７ａ1，１７ｂ1に形成されている。平板１
７Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並
列する図示しない切断線に沿って切断されて、多数の原
板１７Ａが切り出されるものである。

【００５４】原板１７Ａは、図８（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第６圧
電／電歪デバイス１０ｆに形成されている。第６圧電／
電歪デバイス１０ｆは、各可動部１７ａ，１７ｂが薄肉
部１７ａ1，１７ｂ2を有している点においては、第５圧
電／電歪デバイス１０ｅとは構成を異にするが、その他
の点においては同一構成である。従って、第６圧電／電
歪デバイス１０ｆは、第５圧電／電歪デバイス１０ｅと
同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を奏する
ものであるが、薄肉部１７ａ1，１７ｂ1に起因して、各
可動部１７ａ，１７ｂの変位量を増大する機能を発揮す
る。

【００５５】なお、平板１７Ａ1や、基体１７における
各可動部１７ａ，１７ｂの薄肉部１７ａ1，１７ｂ1につ
いては、エッチング、レーザ加工、放電加工、イオンミ
リング、サンドブラスト、ドリル加工等の手段を採用し
て形成することができるとともに、打ち抜き加工した板
を余分に準備して、これを基板の対応する部位に張り合
わせることにより形成することができる。

【００５６】図１（ｇ），（ｈ）に示す第７，第８の実
施形態である第７圧電／電歪デバイス１０ｇおよび第８
圧電／電歪デバイス１０ｈは、第１，第２の実施形態で
ある第１圧電／電歪デバイス１０ａおよび第２圧電／電
歪デバイス１０ｂとは形式を異にするものである。

【００５７】第７の実施形態である第７圧電／電歪デバ
イス１０ｇは、図９（ｃ）に示すように、基体１８と一
対の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１８
を構成する連結部１８ｃは円弧状を呈している点におい
て、第２圧電／電歪デバイス１０ｂとは相違する。円弧
状の連結部１８ｃは、両可動部１８ａ，１８ｂの変位量
の増大と円滑な変位動作を図るべく機能する。

【００５８】しかして、第７圧電／電歪デバイス１０ｇ
の基体１８を構成するための原板としては、図９（ｂ）
に示す原板１８Ａが採用されており、同原板１８Ａは、
同図（ａ）に示す平板１８Ａ1を１点鎖線に沿って切断
することにより形成されている。平板１８Ａ1には、そ
の表面の前後の端部の２箇所に圧電／電歪素子原板１２
Ａ，１２Ｂが接着されているもので、平板１８Ａ1は、
同図（ａ）に示す１点鎖線およびこれらに並列する図示
しない切断線に沿って切断されて、多数の原板１８Ａが
切り出される。

【００５９】原板１８Ａは、図９（ｂ）に示す２点鎖線
に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第７圧
電／電歪デバイス１０ｇに形成されている。第７圧電／
電歪デバイス１０ｇは、両可動部１８ａ，１８ｂを連結
する連結部１８ｃが円弧状を呈している点において、第
２圧電／電歪デバイス１０ｂとは構成を異にするが、そ
の他の点においては同一の構成である。従って、第７圧
電／電歪デバイス１０ｇは、第２圧電／電歪デバイス１
０ｂと同様の機能を有するとともに、同様の作用効果を
奏するものであるが、円弧状の連結部１８ｃに起因し
て、両可動部１８ａ，１８ｂの変位量の増大と円滑な変
位動作を図るべく機能する。

【００６０】図１（ｈ）に示す第８圧電／電歪デバイス
１０ｈは、図１０（ｃ）に示すように、基体１９と一対
の圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂからなり、基体１９を
構成する各可動部１９ａ，１９ｂと連結部１９ｃとを連
結する連結部位１９ｃ1、１９ｃ2が円弧状の凹所に形成
されている点において、第２圧電／電歪デバイス１０ｂ
とは相違する。円弧状凹所の連結部位１９ｃ1、１９ｃ2
は、両可動部１９ａ，１９ｂの変位量の増大と円滑な変
位動作を図るべく機能する。

【００６１】しかして、第８圧電／電歪デバイス１０ｈ
の基体１９を構成するための原板としては、図１０
（ｂ）に示す原板１９Ａが採用されており、同原板１９
Ａは、同図（ａ）に示す平板１９Ａ1を１点鎖線に沿っ
て切断することにより形成されている。平板１９Ａ1
は、その前後の中間部の２箇所の部位が波形状に形成さ
れている。これらの波形状部位１９ｃ3、１９ｃ4は、連
結部位１９ｃ1、１９ｃ2に対応するもので、原板１９Ａ
が屈曲加工された際に、連結部位１９ｃ1、１９ｃ2を形
成する。平板１９Ａ1には、その表面の前後の端部の２
箇所に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂが接着されて
いる。平板１９Ａ1は、同図（ａ）に示す１点鎖線およ
びこれらに並列する図示しない切断線に沿って切断され
て、多数の原板１９Ａが切り出されるものである。

【００６２】原板１９Ａは、図１０（ｂ）に示す２点鎖
線に沿って屈曲加工されていて、同図（ｃ）に示す第８
圧電／電歪デバイス１０ｈに形成される。第８圧電／電
歪デバイス１０ｈは、両可動部１９ａ，１９ｂを連結部
１９ｃに連結する連結部位１９ｃ1、１９ｃ2が円弧状の
凹所に形成されている点において、第２圧電／電歪デバ
イス１０ｂとは構成を異にするが、その他の点において
は同一構成である。従って、第８圧電／電歪デバイス１
０ｈは、第２圧電／電歪デバイス１０ｂと同様の機能を
有するとともに、同様の作用効果を奏するものである
が、連結部位１９ｃ1、１９ｃ2に起因して、両可動部１
９ａ，１９ｂの変位量の増大と円滑な変位動作を図るべ
く機能する。

【００６３】以上の各圧電／電歪デバイスの製造する方
法において、圧電／電歪素子原板を張り付けた平板１１
Ａ1〜１９Ａ1を切断する手段としては、ダイシング加
工、ワイヤーソー加工等の機械加工や、ＹＡＧレーザ、
エキシマレーザ等のレーザ加工や、電子ビーム加工等の
手段を採用することができる。

【００６４】上記した各実施形態に係る圧電／電歪デバ
イス１０ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，
１２ｂは、圧電／電歪層とこれに電界を印加するための
一対の電極を備えるもので、ユニモルフ型、バイモルフ
型等の圧電／電歪素子である。これらの圧電／電歪素子
のうちでも、ユニモルフ型の圧電／電歪素子は、派生す
る変位の安定性に優れ、かつ、軽量化にとって有利であ
ることから、圧電／電歪デバイスの構成部品として適し
ている。

【００６５】図１１および図１２には、圧電／電歪デバ
イス１０ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，
１２ｂとして、好適に採用される数例の圧電／電歪素子
２１〜２４を示している。

【００６６】図１１（ａ）に示す圧電／電歪素子２１
は、圧電／電歪層が１層である単層構造のもので、圧電
／電歪層２１ａ、一対の第１，第２電極２１ｂ，２１
ｃ、および、一対の端子２１ｄ，２１ｅにて構成されて
いる。同図（ｂ）に示す圧電／電歪素子２２は、圧電／
電歪層が２層である２層構造のもので、圧電／電歪層２
２ａ（２２ａ1，２２ａ2）、両圧電／電歪層２２ａ1，
２２ａ2間に介在する第１電極２２ｂ、両圧電／電歪層
２２ａ1，２２ａ2の外側面を包囲する第２電極２２ｃ、
および、一対の端子２２ｄ，２２ｅにて構成されてい
る。

【００６７】また、図１２に示す圧電／電歪素子２３，
２４は、圧電／電歪層が４層である４層構造のものであ
る。同図（ａ）に示す圧電／電歪素子２３は、圧電／電
歪層２３ａ（２３ａ1〜２３ａ4）、これらの両圧電／電
歪層間に介在し包囲する第１，第２電極２３ｂ，２３
ｃ、および、一対の端子２３ｄ，２３ｅにて構成されて
いる。

【００６８】また、同図（ｂ）に示す圧電／電歪素子２
４は、圧電／電歪素子２３とは端子の配設部位を異にす
るもので、圧電／電歪層２４ａ（２４ａ1〜２４ａ2）、
これらの両圧電／電歪層間に介在し包囲する第１，第２
電極２４ｂ，２４ｃ、および、一対の端子２４ｄ，２４
ｅにて構成されている。

【００６９】これらの各圧電／電歪素子２１〜２４は、
各圧電／電歪デバイスの圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂ
として、圧電／電歪デバイスの用途に応じて適宜採用さ
れるものである。

【００７０】各圧電／電歪素子２１〜２４を構成する圧
電／電歪層２１ａ〜２４ａには圧電セラミックスが用い
られるが、電歪セラミックス、強誘電セラミックス、反
強誘電セラミックス等を用いることも可能である。但
し、圧電／電歪デバイスをハードディスクドライブの磁
気ヘッドの位置決め手段等に使用する場合には、磁気ヘ
ッドの取付部における変位量と駆動電圧または出力電圧
とのリニアリティが重要であることから、歪み履歴の小
さい材料を用いることが好ましい。抗電界が１０ｋＶ／
ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。

【００７１】圧電／電歪層２１ａ〜２４ａを形成するた
めの材料としては、具体的には、ジルコン酸鉛、チタン
酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マン
ガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタング
ステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、
チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリ
ウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等の単独、ま
たは、これらの適宜の混合物等を挙げることができる。
特に、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ
酸鉛を主成分とする材料、または、チタン酸ナトリウム
ビスマスを主成分とする材料が好適である。

【００７２】圧電／電歪層２１ａ〜２４ａを形成するた
めの材料には、適宜の材料を添加して、圧電／電歪層の
特性を調整することができる。添加材としては、ランタ
ン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タング
ステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガ
ン、セシウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチ
モン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマ
ス、スズ等の酸化物、または、最終的に酸化物となる材
料の単独、もしくは、これらの適宜の混合物等を挙げる
ことができる。

【００７３】例えば、主成分であるジルコン酸鉛、チタ
ン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛等に、ランタンやスト
ロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性
を調整し得る利点がある。なお、シリカ等のガラス化し
易い材料の添加は避けるべきである。何故ならば、シリ
カ等のガラス化し易い材料は、圧電／電歪層の熱処理時
に圧電／電歪層と反応し易く、その組成を変化させて圧
電特性を劣化させるからである。

【００７４】各圧電／電歪素子２１〜２４を構成する電
極２１ｂ，２１ｃ〜２４ｂ，２４ｃは、室温で固体であ
って、導電性に優れた金属材料で形成されることが好ま
しい。金属材料としては、アルミニウム、チタン、クロ
ム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリ
ブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、ス
ズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、
鉛等の金属の単体、または、これら金属の合金等を挙げ
ることができる。また、これらの金属材料に圧電／電歪
層と同じ材料または異なる材料のセラミックスを分散さ
せてなるサーメット材料を用いることもできる。

【００７５】各圧電／電歪素子２１〜２４は、圧電／電
歪層２１ａ〜２４ａと各電極２１ｂ，２１ｃ〜２４ｂ，
２４ｃを互いに積層した状態で、一体的に焼成すること
により形成することが好ましい。この場合には、電極と
しては、白金、パラジウム、またはこれらの合金等の高
融点金属材料からなるもの、高融点金属材料と圧電／電
歪層の形成材料や他のセラミックス材料との混合物であ
るサーメット材料からなる電極を採用することが好まし
い。電極の厚みは、圧電／電歪素子の変位に影響を及ぼ
す要因になることから、極力薄い薄膜状であることが好
ましい。このため、圧電／電歪層と一体に焼成されて形
成される電極が極力薄い薄膜状となるためには、電極を
形成する材料は金属ペースト、例えば金レジネートペー
スト、白金レジネートペースト、銀レジネートペースト
等の形態で使用することが好ましい。

【００７６】各圧電／電歪素子２１〜２４の厚みは、各
実施形態の圧電／電歪デバイスの圧電／電歪素子１２
ａ，１２ｂとして使用する場合には、４０μｍ〜１８０
μｍの範囲が好ましい。厚みが４０μｍ未満である場合
には、取扱い中に破損し易く、また、厚みが１８０μｍ
を越える場合には、デバイスの小型化が困難となる。ま
た、圧電／電歪素子は、圧電／電歪素子２３，２４のご
とく多層構造とすることによりその出力を増加させて、
デバイスの変位の拡大を図ることができる。また、圧電
／電歪素子を多層構造とすることにより、デバイスの剛
性が向上することから、デバイスの共振周波数が高くな
って、デバイスの変位動作を高速化できる利点がある。

【００７７】各圧電／電歪素子２１〜２４は、圧電／電
歪層と電極を印刷またはテープ成形により積層して焼成
してなる大面積の原板を、ダイサー、スライサー、ワイ
ヤーソウ等により所定寸法に多数個切出す手段で作成さ
れる。圧電／電歪素子２１〜２４は、公知のセラミック
ス基体に比較して薄くて硬度が低いため、原板の切削速
度を速く設定できて高速で大量に加工処理できる。

【００７８】各圧電／電歪素子２１〜２４は、単純な板
状構造であって取扱いが容易であり、また、汚れの付着
量が少なくて汚れを除去し易い。但し、圧電／電歪素子
２１〜２４は、セラミックス材料を主体とすることか
ら、超音波洗浄では、適切な洗浄条件を設定する必要が
ある。原板から切出された圧電／電歪素子においては、
ＵＳ洗浄で精密洗浄した後、大気中、１００℃〜１００
０℃で熱処理することにより、セラミックス材料の微細
な気孔に入り込んでいる水分と有機物を完全に除去する
ようにすることが好ましい。

【００７９】以上の各圧電／電歪素子２１〜２４の製造
を総合すれば、圧電／電歪素子の製造には、スクリーン
印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法等の厚膜
形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸
着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ）、めっき法等の薄膜形成法を採用することができ
る。これらの製造方法を採用して圧電／電歪素子を形成
するには、圧電／電歪素子を、基体または基体の原板で
ある平板上に直接形成することができ、また、適宜の支
持基板上に形成し、これを剥がして基体または平板上に
貼り付けるようにしてもよい。

【００８０】各実施形態に係る圧電／電歪デバイス１０
ａ〜１０ｈを構成する圧電／電歪素子１２ａ，１２ｂと
して、各圧電／電歪素子２１〜２４を採用する場合、各
圧電／電歪素子２１〜２４の基体に対する接着手段とし
ては、エポキシ樹脂、ＵＶ樹脂、ホットメルト接着剤等
の樹脂系接着剤や、ガラス、セメント、半田、ロウ材等
の無機系の接着剤を使用することが好ましく、また、樹
脂系接着剤に金属粉末やセラミックス粉末を混合したも
のを使用することもできる。接着剤の硬度はショアＤで
８０以上が好ましい。

【００８１】また、各圧電／電歪素子２１〜２４を採用
する他の態様としては、圧電／電歪デバイス１０ａ〜１
０ｈの製造方法で示したように、基体の元板である平板
に圧電／電歪素子原板１２Ａ，１２Ｂと同様の圧電／電
歪素子原板を接着しておき、この平板を適宜の幅に切断
して、基体の原板と一体に切り出す態様を採ることもで
きる。これにより、図１１または図１２に示す形状の圧
電／電歪素子２１〜２４が基体の原板上に一体に形成さ
れる。

【００８２】なお、基体における圧電／電歪素子が接着
される表面の部位には、予め、ブラスト、エッチング、
めっき等の粗面加工を施しておくことが好ましい。接着
部位の表面粗さをＲａ＝０．１μｍ〜５μｍ程度にする
ことにより、接着面積を増大して接着強度を向上させる
ことができる。この場合、圧電／電歪素子側の接着部位
の表面も粗い方が好ましい。電極を基体とは導通させた
くない場合には、最下層の圧電／電歪層の表面に電極を
配置しないようにする。

【００８３】接着剤として、半田、ロウ材を用いる場合
には、濡れ性をよくするために、圧電／電歪素子の表面
に金属材料の電極層を配置することが好ましい。接着剤
の厚みは、１μｍ〜５０μｍの範囲であることが好まし
い。接着剤の厚みは、薄い方がデバイスの変位および共
振特性のばらつきを減らす点、および省スペース化の点
で好ましいが、接着強度、変位、共振等の特性を確保す
るためには、採用する接着剤毎に最適の厚みを設定する
ようにする。

【００８４】各圧電／電歪素子２１〜２４を各実施形態
に係る圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈに採用する場
合の選択は、圧電／電歪デバイス１０ａ〜１０ｈの用途
に基づいて行う。圧電／電歪層の層数が少ない圧電／電
歪素子では消費電力は小さいが駆動力も小さく、逆に、
圧電／電歪層の層数が多い圧電／電歪素子では消費電力
は大きいが駆動力も大きい。これらのことを考慮して、
圧電／電歪デバイスの用途に適した圧電／電歪素子を選
択する。一般には、圧電／電歪素子は、圧電／電歪層が
複数層のものが好ましく、圧電／電歪層が３層〜１０層
の範囲の圧電／電歪素子が好適に採用できる。圧電／電
歪素子における電極の位置ずれは、５０μｍ以下である
ことが好ましい。

【００８５】

【実施例】本実施例では、図１（ｂ）に示す、本発明に
係る第２の実施形態である第２圧電／電歪デバイス１０
ｂの範疇に属する圧電／電歪デバイスを作成して、当該
圧電／電歪デバイスを本発明に係る圧電／電歪デバイス
の代表例として挙げ、当該圧電／電歪デバイスの基づい
て、本発明に係る圧電／電歪デバイスの構成、動作、作
用効果等を詳細に説明する。図１３には、当該圧電／電
歪デバイスを平面的に示している。

【００８６】当該圧電／電歪デバイス３０においては、
基体３１と、一対の圧電／電歪素子３２からなるもの
で、各圧電／電歪素子３２として、図１２（ｂ）に示す
圧電／電歪素子２４を採用している。従って、圧電／電
歪素子３２の各構成部材の以下での説明では、圧電／電
歪素子２４の各構成部材の２４番台の各符号を、３２番
台の各符号に変更して使用する。

【００８７】当該圧電／電歪デバイス３０を構成する基
体３１は、相対向して互いに並列する一対の可動部３１
ａ，３１ｂと、両可動部３１ａ，３１ｂをそれらの一端
部にて互いに連結している連結部３１ｃとからなるコ字
状を呈するもので、両可動部３１ａ，３１ｂと連結部３
１ｃとは、帯状の平板で一体的に形成されているもので
ある。基体３１は、両可動部３１ａ，３１ｂの他端部側
に開口していて、両可動部３１ａ，３１ｂの他端部側の
内側面が、磁気ヘッド等の部品Ｈを取付けるための取付
部位３１ａ1，３１ｂ1に形成されている。

【００８８】各圧電／電歪素子３２は、各可動部３１
ａ，３１ｂにおける他端部の外側面に貼着されて、各可
動部３１ａ，３１ｂの他端から一端部側へ所定長さ延び
ている。また、部品Ｈは、各可動部３１ａ，３１ｂにお
ける取付部位３１ａ1，３１ｂ1に、各端部を接着剤３１
ａ2，３１ｂ2を介して固着されている。

【００８９】当該圧電／電歪デバイス３０を構成する基
体３１の各部位、および、圧電／電歪素子３２の各部位
の寸法は、両可動部３１ａ，３１ｂの部品ドＨに対する
支持強度、両可動部３１ａ，３１ｂが部品Ｈに付与する
変位量等を考慮して最適の寸法関係に設定される。

【００９０】当該圧電／電歪デバイス３０においては、
例えば、基体３１は板厚４０μｍのＳＵＳ３０４で形成
されている。また、圧電／電歪素子３２は、図１２
（ｂ）に示す圧電／電歪素子２４を使用しているもの
で、ＰＺＴを使用した４層構造体であって、圧電／電歪
層３２ａの各層の厚みが１５μｍ、各電極３２ｂ，３２
ｃは３μｍの白金、各端子３２ｄ，３２ｅは金ペースト
からなる薄膜である。各圧電／電歪素子３２は、１液の
熱硬化エポキシ樹脂接着剤で各可動部３１ａ，３１ｂの
外側面に接着される。

【００９１】かかる構成の当該圧電／電歪デバイス３０
においては、圧電／電歪素子３２を駆動電圧２０±２０
Ｖの１ｋＨｚの正弦波で駆動させた場合の、各可動部３
１ａ，３１ｂにおける各取付部３１ａ1，３１ｂ1の変位
を測定したところ、±１．５μｍであった。また、正弦
波電圧±０．５Ｖとして周波数を掃引して変位の最大値
を示す共振周波数を測定したところ、４５ｋＨｚであっ
た。

【００９２】次に、本発明に係る圧電／電歪デバイスの
動作を、上記した圧電／電歪デバイス３０に基づいて説
明するに、図１３には当該圧電／電歪デバイス３０の非
作動の状態を示し、また、図１４には当該圧電／電歪デ
バイス３０の作動状態を示している。

【００９３】当該圧電／電歪デバイス３０において、各
圧電／電歪素子３２に電圧が印加されていない非作動時
には図１３に示す状態にあり、圧電／電歪デバイス３０
の長軸ｍと、各取付部位３１ａ1，３１ｂ1間の中心軸ｎ
とはほぼ一致している。この状態で、例えば、図１５
（ａ）の波形図に示すように、一方の圧電／電歪素子３
２における一対の電極３２ｂ，３２ｃに所定のバイアス
電位Ｖｂを有するサイン波Ｗｂをかけ、同図（ｂ）に示
すように、他方の圧電／電歪素子３２における一対の電
極３２ｂ，３２ｃに、前記サイン波Ｗｂとはほぼ１８０
度位相の異なるサイン波Ｗａをかける。

【００９４】これにより、一方の圧電／電歪素子３２に
おける一対の電極３２ｂ，３２ｃに対して、例えば、最
大値の電圧が印加された段階では、一方の圧電／電歪素
子３２における圧電／電歪層３２ａは、その主面方向に
収縮変位する。このため、当該圧電／電歪デバイス３０
においては、例えば図１４に示すように、基体３１の一
方の可動部３１ａに対して図示右方向（矢印Ａ方向）に
撓ませる応力が発生することから、可動部３１ａは同方
向に撓む。

【００９５】この場合、他方の圧電／電歪素子３２にお
ける一対の電極３２ｂ，３２ｃは、電圧が印加されない
状態にあるため、基体３１の他方の可動部３１ｂは一方
の可動部３１ａの撓みに追従して、可動部３１ａと同方
向へ撓む。この結果、両可動部３１ａ，３１ｂは、圧電
／電歪デバイス３０の長軸ｍに対して、図示右方向へ変
位する。この変位の変位量は、各圧電／電歪素子３２に
対する印加電圧の最大値に応じて変化する。電圧の最大
値が大きくなるほど、変位量は大きくなる。

【００９６】特に、圧電／電歪素子３２を構成する圧電
／電歪層３２ａの構成材料として、高い抗電界を有する
圧電／電歪材料を採用した場合には、図１５の（ａ），
（ｂ）の２点鎖線の波形に示すように、最小値のレベル
がわずかに負のレベルとなるように、前記バイアス電位
を調整するようにしてもよい。この場合、負のレベルの
バイアス電位が印加されている圧電／電歪素子、例え
ば、他方の圧電／電歪素子３２の駆動によって、例え
ば、基体３１の他方の可動部３１ｂに一方の可動部３１
ａの撓み方向と同方向の応力が発生し、取付部位３１ａ
1，３１ｂ1の変位量をより大きくすることが可能とな
る。

【００９７】換言すれば、図１５の（ａ），（ｂ）にお
けるの２点鎖線で示す波形を使用することにより、負の
レベルのバイアス電位が印加されている圧電／電歪素子
３２は、変位動作の主体となっている圧電／電歪素子３
２をサポートするという機能を持たせることができる。

【００９８】このように、当該圧電／電歪デバイス３０
においては、圧電／電歪素子３２の微小な変位が、基体
３１の両可動部３１ａ，３１ｂの撓みを利用して大きな
変位動作に増幅されて両可動部３１ａ，３１ｂに伝達さ
れることになるため、取付部位３１ａ1，３１ｂ1は、圧
電／電歪デバイス３０の長軸ｍに対して大きく変位させ
ることが可能となる。

【００９９】当該圧電／電歪デバイス３０においては、
その機能を一層確実に発揮させるためには、基体３１の
各部位、および圧電／電歪素子３２の各部位の寸法関係
を、下記のごとく配慮することが好ましい。

【０１００】図１３には、当該圧電／電歪デバイス３０
の各部位の寸法を示しており、各寸法中、Ｌ1は圧電／
電歪デバイス３０の全長でかつ基体３１の全長であり、
Ｌ2は圧電／電歪デバイス３０の全幅である。また、Ｌ3
は基体３１の全幅、Ｌ4は基体３１の両可動部３１ａ，
３１ｂ間の間隔、Ｌ5は可動部３１ａ，３１ｂにおける
圧電／電歪素子３２の非接着部位の長さであり、Ｌ6は
圧電／電歪素子３２の長さ、Ｌ７は圧電／電歪素子３２
の幅である。

【０１０１】また、各寸法中、Ｌ8は圧電／電歪素子の
実質的駆動部分と部品取付部の固定部が重なる長さ、Ｌ
9は接着剤に厚み、Ｌ10は可動部の厚み、Ｌ11は連結部
の厚み、Ｌ12は可動部の可動部位の長さ、Ｌ13は取付部
の接合面の長さ、Ｌ14は圧電／電歪素子３２の実質的駆
動部の長さであり、Ｍ1は部品Ｈの長さ、Ｍ2は部品Ｈの
幅である。

【０１０２】当該圧電／電歪デバイス３０においては、
基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂ間の間隔Ｌ4と部品
Ｈの横方向の長さＭ1の関係はＬ4≧Ｍ1であり、Ｌ4−Ｍ
1＝０００１〜０．０１ｍｍである。Ｌ4＜Ｍ1の場合に
は、部品Ｈを両可動部３１ａ，３１ｂ間に挿入する際に
両可動部３１ａ，３１ｂ間を拡げる必要があり、この際
にデバイスを破損させるおそれがある。接着剤の厚みＬ
9は０．００５〜０．１ｍｍであり、より好ましくは
０．０１〜０．０５ｍｍである。接着剤の厚みＬ9が
０．１ｍｍより厚い場合には、接着剤が流れ出やすくて
所定の寸法の厚みに入れることが難しくなる。

【０１０３】基体３１の両可動部３１ａ，３１ｂ間の間
隔Ｌ4と部品Ｈの横方向の長さＭ1の差が小さい場合に
は、部品Ｈを間隔Ｌ4に挿入したり、部品Ｈと各取付部
位３１ａ1，３１ｂ1間への接着剤の注入が難しくて、接
着剤の厚みＬ9の制御が難しい。接着剤の厚みＬ9を０．
０１ｍｍより薄く設定する場合には、部品Ｈに対する接
着強度にばらつきが発生し易い。このため、接着剤の厚
みＬ9は、一層好ましくは０．０１〜０．０３ｍｍであ
る。

【０１０４】基体３１のは可動部３１ａ，３１ｂの厚み
Ｌ10は０．００１〜０．２ｍｍであり、より好ましくは
０．０１〜０．１ｍｍであり、一層好ましくは０．０３
〜０．０８ｍｍである。連結部３１ｃの全幅（長さ）Ｌ
2、可動部３１ａ，３１ｂの可動部位の長さＬ12、取付
部位３１ａ1，３１ｂ1の接着剤の厚みＬ9、可動部３１
ａ，３１ｂの厚みＬ10等は、できるかぎり小さい方が好
ましく、これにより、デバイスの全長Ｌ1および全幅Ｌ2
が小さくなって、デバイスが小型化される。

【０１０５】基体３１における可動部３１ａ，３１ｂの
可動部位の長さＬ12は０．２〜３ｍｍ、好ましくは０．
３〜２ｍｍである。両可動部３１ａ，３１ｂの取付部位
３１ａ2，３１ｂ2の長さＬ13は、０．０５〜２ｍｍであ
る。両可動部３１ａ，３１ｂの間隔Ｌ4は０．１〜２ｍ
ｍであり、好ましくは０．２〜１．６ｍｍである。この
寸法にあっては、（両可動部３１ａ，３１ｂの長さＬ
3）／（両可動部３１ａ，３１ｂの間隔Ｌ4）は０．５〜
１０、好ましくは０．５〜５である。（両可動部３１
ａ，３１ｂの間隔Ｌ4）／（可動部３１ａ，３１ｂの厚
みＬ10）は０．５〜２０、好ましくは１〜１５、さらに
好ましくは１〜１０である。

【０１０６】圧電／電歪素子の実質的駆動部分と部品取
付部の固定部が重なる長さＬ8は、可動部３１ａ，３１
ｂの厚みＬ10の１／２より大きいこと、すなわちＬ8＞
（Ｌ10／２）であることが好ましい。かかる設定によれ
ば、圧電／電歪層３２ａの駆動力が、変位に対して効率
良く作用する。

【０１０７】基体の可動部３１ａ，３１ｂにおける取付
部位３１ａ，３１ｂの接合面の長さＬ13は、図１３に示
す状態では、部品Ｈのの幅Ｍ2と略同一に設定してい
る。しかしながら、部品Ｈの長さＭ1がその幅Ｍ2より長
い場合には、取付部位３１ａ2，３１ｂ2の長さＬ13を長
くしない方法として、取付部位３１ａ2，３１ｂ2をデバ
イス１０ｆに見られるように、接着規定長さの取付部位
に形成することで、部品Ｈの長さＭ1と独立的に取付部
位３１ａ，３１ｂの接合面の長さＬ13を規定する。或い
は、部品Ｈを接着した状態で、部品Ｈの先端部を取付部
位３１ａ2，３１ｂ2から突出させるようにすることもの
できる。

【０１０８】圧電／電歪素子の実質的駆動部の長さＬ14
は、可動部３１ａ，３１ｂにおける可動部位の長さＬ12
の２０〜９５％とすることが好ましく、より好ましくは
４０〜８０％である。

【０１０９】当該圧電／電歪デバイス３０は、例えば、
磁気ヘッドを制御するアクチュエータとして使用するこ
とができるとともに、加速度センサーとしても使用する
ことができる。

【０１１０】当該圧電／電歪デバイス３０を磁気ヘッド
を制御するアクチュエータとして使用する場合には、図
１３に示す部品Ｈは磁気ヘッドであって、当該圧電／電
歪デバイス３０は、その基体３１の連結部３１ｃにてサ
スペンションに固定される。サスペンションは、当該圧
電／電歪デバイス３０を支持するための支持台であっ
て、当該圧電／電歪デバイス３０は、サスペンションに
固定された状態では、その連結部３１ｃ以外の部位がサ
スペンションから浮いた状態にある。

【０１１１】また、当該圧電／電歪デバイス３０を加速
度センサーとして使用する場合には、図１３に示す部品
Ｈは錘であって、錘Ｈは基体３１の両可動部３１ａ，３
１ｂにおける取付部位３１ａ1，３１ｂ1に接着される。
図１６は、当該圧電／電歪デバイス３０を加速度センサ
ーＳとして使用した態様を示し、図１７は当該加速度セ
ンサーＳとして組立てる前の状態が示している。

【０１１２】当該加速度センサーＳにおいては、錘Ｈは
エポキシ樹脂等の接着剤で、両可動部３１ａ，３１ｂの
取付部位３１ａ1，３１ｂ1に接着されていて、当該圧電
／電歪デバイス３０はその連結部３１ｃにて配線基板ｓ
1の取付部位ｓ2にエポキシ樹脂等の接着剤を介して固定
されている。当該圧電／電歪デバイス３０は、この取付
状態では、その連結部３１ｃ以外の部位が配線基板ｓ1
から浮いた状態にある。なお、配線基板ｓ1には、電気
接続のための配線や各種の回路が形成されているが、こ
れらについては図示を省略している。

【０１１３】当該加速度センサーＳにおいては、当該圧
電／電歪デバイス３０の配線基板ｓ1に対する接着をス
ポット溶接等で行うことができ、接着にスポット溶接の
手段を採れば、接着面積が小さくて強固に取付けること
ができる。また、錘Ｈについては、その質量を適宜に設
定することにより加速度感度を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電／電歪デバイスである８種類
の実施形態を模式的に示す斜視図（ａ）〜（ｈ）である

【図２】第１の実施形態である第１圧電／電歪デバイス
の基体を構成する原板を形成するための平板の作成方法
を示す斜視図（ａ）、および同平板の斜視図（ｂ）であ
る。

【図３】第１圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図４】第２圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図５】第３圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図６】第４圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図７】第５圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図８】第６圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図９】第７圧電／電歪デバイスを構成する基体の原板
を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図１０】第８圧電／電歪デバイスを構成する基体の原
板を作成する方法を示す斜視図（ａ）、同原板の斜視図
（ｂ）、および同原板にて形成された基体からなる圧電
／電歪デバイスの斜視図（ｃ）である。

【図１１】本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する
圧電／電歪素子に採用される２例の各圧電／電歪素子の
斜視図（ａ），（ｂ）である。

【図１２】本発明に係る圧電／電歪デバイスを構成する
圧電／電歪素子に採用される他の２例の各圧電／電歪素
子の斜視図（ａ），（ｂ）である。

【図１３】圧電／電歪素子として図１２（ｂ）に示す圧
電／電歪素子を採用して形成した本発明の実施例に係る
圧電／電歪デバイスの平面図である。

【図１４】同圧電／電歪デバイスの作動状態の平面図で
ある。

【図１５】同圧電／電歪デバイスの各圧電／電歪素子に
印加される電圧の波形図である（ａ），（ｂ）である。

【図１６】圧電／電歪デバイスを加速度センサーとして
使用した態様を示す概略的斜視図である。

【図１７】加速度センサーの組立てる前の状態を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１０ａ〜１０ｈ…圧電／電歪デバイス、１１…基体、１
１Ａ…原板、１１Ａ1…平板、１１ａ，１１ｂ…可動
部、１１ｃ…連結部、１２ａ，１２ｂ…圧電／電歪素
子、１２Ａ，１２Ｂ…圧電／電歪素子原板、１３…基
体、１３Ａ…原板、１３Ａ1…平板、１３ａ，１３ｂ…
可動部、１３ｃ…連結部、１４…基体、１４Ａ…原板、
１４Ａ1…平板、１４ａ，１４ｂ…可動部、１４ｃ…連
結部、１４Ｄ…平板状部材、１４ｄ…平板部、１５…基
体、１５Ａ…原板、１５Ａ1…平板、１５ａ，１５ｂ…
可動部、１５ｃ…連結部、１５Ｄ…平板状部材、１５ｄ
…平板部、１６…基体、１６Ａ…原板、１６Ａ1…平
板、１６ａ，１６ｂ…可動部、１６ｃ…連結部、１６Ｄ
…平板状部材、１６ｄ…平板部、１７…基体、１７Ａ…
原板、１７Ａ1…平板、１７ａ，１７ｂ…可動部、１７
ａ1，１７ｂ1…薄肉部位、１７ｃ…連結部、１７Ｄ…平
板状部材、１７ｄ…平板部、１８…基体、１８Ａ…原
板、１８Ａ1…平板、１８ａ，１８ｂ…可動部、１８ｃ
…連結部、１９…基体、１９Ａ…原板、１９Ａ1…平
板、１９ａ，１９ｂ…可動部、１９ｃ…連結部、１９ｃ
1，１９ｃ2…連結部位、１９ｃ3，１９ｃ4…波形状部
位、２１，２２，２３，２４…圧電／電歪素子、２１ａ
…圧電／電歪層、２２ａ1，２２ａ2…圧電／電歪層、２
３ａ1〜２３ａ4…圧電／電歪層、２４ａ1〜２４ａ4…圧
電／電歪層、２１ｂ，２１ｃ、２２ｂ，２２ｃ、２３
ｂ，２３ｃ、２４ｂ，２４ｃ…電極、２１ｄ，２１ｅ、
２２ｄ，２２ｅ、２３ｄ，２３ｅ、２４ｄ，２４ｅ…端
子、３０…圧電／電歪デバイス、３１ａ，３１ｂ…可動
部、３１ａ１，３１ｂ1…取付部位、３１ｃ…連結部、
３２…圧電／電歪素子、３２ａ…圧電／電歪層、３２
ｂ，３２ｃ…電極、３２ｄ，３２ｅ…端子。Ｈ…部品、
Ｓ…加速度センサー、ｓ1…配線基板、ｓ2…取付部位。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/187 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｂ 41/22 １０１Ｃ １０１Ｄ 41/08 Ｚ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向して互いに並列する一対の可動部お
   よびこれら両可動部を一端部側にて互いに連結する連結
   部を有する基体と、同基体における前記両可動部の少な
   くとも一方の外側面に配設した圧電／電歪素子とを具備
   してなる圧電／電歪デバイスであり、前記基体は１枚の
   帯状の平板で一体的に構成されていて、前記各可動部は
   前記連結部の各端部から所定長さ他端側へ延びているこ
   とを特徴とする圧電／電歪デバイス。
2. 【請求項２】請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同
   可動部の他端部側に位置していることを特徴とする圧電
   ／電歪デバイス。
3. 【請求項３】請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記圧電／電歪素子は前記可動部より短くて、同
   可動部の一端部側に位置していることを特徴とする圧電
   ／電歪デバイス。
4. 【請求項４】請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記基体は前記両可動部の他端側に開口する略コ
   字状を呈していることを特徴とする圧電／電歪デバイ
   ス。
5. 【請求項５】請求項４に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記基体は前記連結部の内面側または外面側に平
   板部を備えていることを特徴とする圧電／電歪デバイ
   ス。
6. 【請求項６】請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記基体は前記両可動部の他端側に開口する略Ｕ
   字状を呈していることを特徴とする圧電／電歪デバイ
   ス。
7. 【請求項７】請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにお
   いて、前記基体を構成する各可動部と連結部の各端部間
   の連結部位が円弧状の凹所に形成されていることを特徴
   とする圧電／電歪デバイス。
8. 【請求項８】請求項１、２，３，４，５，６または７に
   記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体の各可動
   部における長手方向の中間部が薄肉状に形成されている
   ことを特徴とする圧電／電歪デバイス。
9. 【請求項９】請求項１、２，３，４，５，６，または８
   に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、前記基体は金属
   製の平板にて構成されていることを特徴とする圧電／電
   歪デバイス。
10. 【請求項１０】請求項１、２，３，４，５，６，７，８
    または９に記載の圧電／電歪デバイスは、制御または検
    査の対象とする部品を、前記基体を構成する前記両可動
    部の他端部の内面側にて挟持した使用形態を採ることを
    特徴とする圧電／電歪デバイス。
11. 【請求項１１】請求項１、２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０に記載の圧電／電歪デバイスを構成す
    る基体を製造する方法であり、前記基体の形成材料とし
    て可撓性で屈曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前
    記基体が平面状に展開された形状の平板に切断して細幅
    状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲して前記両可
    動部と前記連結部が一体の前記基体を形成することを特
    徴とする圧電／電歪デバイスを構成する基体の製造方
    法。
12. 【請求項１２】請求項１、２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０に記載の圧電／電歪デバイスを製造す
    る方法であり、前記基体の形成材料として、可撓性で屈
    曲加工の可能な平板を採用し、同平板を前記基体が平面
    状に展開された形状の平板に切断して細幅状の原板と
    し、同原板の所定の部位を屈曲することにより、前記両
    可動部と前記連結部が一体の前記基体を形成して、同基
    体を構成する両可動部の少なくとも一方の外側面に圧電
    ／電歪素子を貼着して圧電／電歪デバイスを形成するこ
    とを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
13. 【請求項１３】請求項１、２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０に記載の圧電／電歪デバイスを製造す
    る方法であり、前記基体の形成材料として、可撓性で屈
    曲加工の可能な平板であって所定の部位に圧電／電歪素
    子が接着されている平板を採用し、同平板を前記圧電／
    電歪素子と一体に前記基体が平面状に展開された形状に
    切断して細幅状の原板とし、同原板の所定の部位を屈曲
    することにより、前記両可動部と前記連結部が一体の前
    記基体、および、前記両可動部の少なくとも一方の外側
    面に圧電／電歪素子が貼着されている圧電／電歪デバイ
    スを形成することを特徴とする圧電／電歪デバイスの製
    造方法。