(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法。
【請求項２】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法。
【請求項３】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係であり、その総和によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法。
【請求項４】
前記計算値に、更に、圧電／電歪アクチュエータの静電容量を乗算した値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電／電歪アクチュエータの検査方法。
【請求項５】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置。
【請求項６】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置。
【請求項７】
圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係であり、その総和によって得られた計算値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置。
【請求項８】
前記計算値に、更に、圧電／電歪アクチュエータの静電容量を乗算した値によって前記圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する請求項５〜７の何れか一項に記載の圧電／電歪アクチュエータの検査装置。
【請求項９】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法。
【請求項１０】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次から高次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法。
【請求項１１】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係であり、その総和によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法。
【請求項１２】
前記計算値に、更に、圧電／電歪センサの静電容量を乗算した値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する請求項９〜１１の何れか一項に記載の圧電／電歪センサの検査方法。
【請求項１３】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置。
【請求項１４】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次から高次の共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係であり、その除算によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置。
【請求項１５】
圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち、横軸を周波数とし縦軸を電気的定数としたチャートから求められる共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係に基づいて、前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置であり、
前記関係が、圧電／電歪センサの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち前記共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係であり、その総和によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置。
【請求項１６】
前記計算値に、更に、圧電／電歪センサの静電容量を乗算した値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する請求項１３〜１５の何れか一項に記載の圧電／電歪センサの検査装置。
【請求項１７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電／電歪アクチュエータの検査方法を用いて複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、前記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて上部電極をトリミングして前記複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整する圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項１８】
前記トリミングが、レーザー照射による加工方法で行われる請求項１７に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項１９】
前記トリミングが、前記上部電極の中央部近傍に１個以上のパターンを形成することにより行われる請求項１７又は１８に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２０】
前記パターンが円形の貫通孔である場合に、その貫通孔の直径が異なる請求項１９に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２１】
前記パターンがスリットである場合に、そのスリットの幅が異なる請求項１９に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２２】
請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電／電歪アクチュエータの検査方法を用いて複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、前記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて圧電／電歪体をトリミングして前記複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整する圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２３】
前記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて、前記圧電／電歪体をトリミングするとともに上部電極をトリミングする請求項２２に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２４】
前記トリミングが、少なくとも圧電／電歪アクチュエータの最大変位を発生する部分に行われる請求項１７に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２５】
前記トリミングが、一次の共振モードにおいて振幅が最大となる部分に行われる請求項１７に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法。
【請求項２６】
請求項１７〜２５の何れか一項に記載の圧電／電歪アクチュエータの調整方法を用いて、変位量を均一に調整して得られた圧電／電歪アクチュエータ。
【請求項２７】
請求項９〜１２の何れか一項に記載の圧電／電歪センサの検査方法を用いて複数の圧電／電歪センサの検出感度を推定し、推定された各圧電／電歪センサの検出感度に基づき、前記複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて上部電極をトリミングして前記複数の圧電／電歪センサの検出感度を均一に調整する圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項２８】
前記トリミングが、レーザー照射による加工方法で行われる請求項２７に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項２９】
前記トリミングが、前記上部電極の中央部近傍に１個以上のパターンを形成することにより行われる請求項２７又は２８に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３０】
前記パターンが円形の貫通孔である場合に、その貫通孔の直径が異なる請求項２７に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３１】
前記パターンがスリットである場合に、そのスリットの幅が異なる請求項２７に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３２】
請求項９〜１２の何れか一項に記載の圧電／電歪センサの検査方法を用いて複数の圧電／電歪センサの検出感度を推定し、推定された各圧電／電歪センサの検出感度に基づき、前記複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて圧電／電歪体をトリミングして前記複数の圧電／電歪センサの検出感度を均一に調整する圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３３】
前記複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて、前記圧電／電歪体をトリミングするとともに上部電極をトリミングする請求項３２に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３４】
前記トリミングが、少なくとも圧電／電歪センサの最大変位を発生する部分に行われる請求項２７に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３５】
前記トリミングが、一次の共振モードにおいて振幅が最大となる部分に行われる請求項２７に記載の圧電／電歪センサの調整方法。
【請求項３６】
請求項２７〜３５の何れか一項に記載の圧電／電歪センサの調整方法を用いて、検出感度を均一に調整して得られた圧電／電歪センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い精度を実現した圧電／電歪デバイスの検査方法及び検査装置、並びに圧電／電歪デバイスの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学、精密機械、半導体製造等の分野において、サブミクロンのオーダーで光路長や位置を調整する変位制御デバイスが所望されるようになってきている。そして、これに応え、強誘電体や反強誘電体に電界を加えたときに起こる逆圧電効果や電歪効果等に基づくところの歪みを利用した圧電／電歪アクチュエータや、同様の効果に基づき強誘電体／反強誘電体に応力を加えたときに起こる電荷発生を利用した圧電／電歪センサ等の、圧電／電歪デバイスの開発が進められている。【０００３】
例えば、圧電／電歪アクチュエータの一態様として、キャビティが設けられた厚肉の支持部と、そのキャビティを覆蓋する振動部と、を一体的に成形してなるセラミックス製の基体における一の面に、下部電極と圧電／電歪体と上部電極とを順に積層した圧電／電歪作動部を設けた構造を有するものを挙げることが出来る。そのような圧電／電歪アクチュエータは、上部電極と下部電極との間に電界が生じると、圧電／電歪材料からなる圧電／電歪体が変形し、振動部に上下方向の変位を発生させる。そして、この振動部を変位させる作用によって、圧電／電歪アクチュエータは精密機器のアクチュエータ部として適用される。このような圧電／電歪アクチュエータは、例えば、振動部を上下に変形させることにより、スイッチの接触、非接触を制御したり、マイクロポンプとして流体制御を行う。【０００４】
上記のような圧電／電歪アクチュエータが、スイッチやマイクロポンプのアクチュエータ部等として利用される場合に、その変位量が十分に大きくないと、スイッチにおいてストロークが不足しスイッチとして機能しなかったり、マイクロポンプにおいて流体の押出し量が不十分になったり場合によっては全く流体を押し出せなくなる。又、例えば、複数の圧電／電歪アクチュエータを組にして利用する場合に、その個体間の変位量にばらつきがあると、接触又は非接触動作が不安定になったり、流体の押出し量が不安定になったりして、スイッチやマイクロポンプの品質が低下する。【０００５】
そこで、同一の電圧をかけた（同一の電界が生じた）ときに、各振動部の変位量が、一定以上であって且つ均一になるように、品質管理が行われている。【０００６】
尚、同一技術分野の先行文献として、国際公開第０５／１０４２５８号パンフレットを挙げることが出来る。
【発明の開示】
【０００７】
圧電／電歪アクチュエータを製品として出荷するにあたってなされる検査方法として、例えば、レーザードップラー振動計等によって、直接、振動部の変位量を検査する方法を挙げることが出来る。又、圧電／電歪アクチュエータの製造工程において、コンデンサに見立てた圧電／電歪体の静電容量を計測することにより、同一の電圧をかけた（同一の電界が生じた）ときの変位量の大小や均一性を検査する方法が知られる。
【０００８】
しかしながら、前者では、作製した圧電／電歪アクチュエータの全ロットについて検査を行うと、コストが高くなってしまう。又、後者では、圧電／電歪アクチュエータの圧電／電歪作動部以外の構成要素が検査に反映されないため、必ずしも検査の精度は高くない。
【０００９】
更に、近時の圧電／電歪アクチュエータでは、微細化が進んだため、僅かな寸法のずれやばらつきが、特性に、より大きな影響を与えるようになっており、その寸法のずれやばらつきを検査するためには、破壊を伴う断面観察を行う必要がある。そうなると、直接、出荷する製品を検査することが不可能である。
【００１０】
そして、以上のような問題は、同じ設計・仕様であれば均一なセンサ感度が求められる圧電／電歪センサにおいても、同様に生じている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、製品としての実駆動をさせることなく、分解・破壊を伴わずに、高い精度で圧電／電歪デバイス（圧電／電歪アクチュエータ及び圧電／電歪センサ）を検査し得る手段を提供することにある。
【００１２】
研究が重ねられた結果、以下に示す手段によって、上記の課題が解決されることが見出され、本発明が完成した。具体的には、本発明は以下に示す手段を提供する。
【００１３】
即ち、先ず、本発明によれば、圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α０）に基づいて、圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する圧電／電歪アクチュエータの検査方法が提供される。
【００１４】
この関係（α０）は、例えば、次の（１）式で表すことが出来る。
【００１５】
【数１】
0005479325.tif 000002
【００１６】
又、上記関係（α０）は、例えば、次の（２）式で表すことが出来る。
【００１７】
【数２】
0005479325.tif 000003
【００１８】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定することが好ましい。
【００１９】
関係（α０）の下位概念にあたる関係（α１）は、例えば、次の（３）式で表すことが出来る。これは、（１）式において、ｍ＝１（初項のみ）、ｎ＝ｍ（初項のみ）の場合である。
【００２０】
【数３】
0005479325.tif 000004
【００２１】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α２）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定することが好ましい。
【００２２】
関係（α０）の下位概念にあたる関係（α２）は、例えば、次の（４）式で表すことが出来る。これは、（１）式において、ｍ＝１（初項のみ）、ｎ＝３の場合である。
【００２３】
【数４】
0005479325.tif 000005
【００２４】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、共振毎に得られた値を総和する関係（α３）であり、その総和によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定することが好ましい。
【００２５】
関係（α０）の下位概念にあたる関係（α３）は、例えば、次の（５）式で表すことが出来る。これは、（２）式において、ｍ＝３の場合である。
【００２６】
【数５】
0005479325.tif 000006
【００２７】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法においては、上記何れかの計算値に、更に、圧電／電歪アクチュエータの静電容量を乗算した値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定することが好ましい。
【００２８】
次に、本発明によれば、圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α０）に基づいて、圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備する圧電／電歪アクチュエータの検査装置が提供される。上記手段は、例えば、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。即ち、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置は、圧電／電歪アクチュエータの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α０）に基づいて、圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定するというプログラムを搭載したコンピュータである。一次又は一次から高次の共振周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数とは、後述するネットワークアナライザ等で測定することが出来るから、例えばネットワークアナライザと、上記プログラムを搭載したコンピュータとで、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置を構成することが出来、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置によって、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法を行うことが可能である。
【００２９】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００３０】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α２）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００３１】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置においては、上記関係（α０）が、圧電／電歪アクチュエータの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、共振毎に得られた値を総和する関係（α３）であり、その総和によって得られた計算値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００３２】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置においては、上記計算値に、更に、圧電／電歪アクチュエータの静電容量を乗算した値によって圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００３３】
次に、本発明によれば、圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α１０）に基づいて、圧電／電歪センサの検出感度を推定する圧電／電歪センサの検査方法が提供される。
【００３４】
この関係（α１０）は、例えば、次の（６）式で表すことが出来る。
【００３５】
【数６】
0005479325.tif 000007
【００３６】
又、上記関係（α１０）は、例えば、次の（７）式で表すことが出来る。
【００３７】
【数７】
0005479325.tif 000008
【００３８】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１１）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定することが好ましい。
【００３９】
関係（α１０）の下位概念にあたる関係（α１１）は、例えば、次の（８）式で表すことが出来る。これは、（６）式において、ｍ＝１（初項のみ）、ｎ＝ｍ（初項のみ）の場合である。
【００４０】
【数８】
0005479325.tif 000009
【００４１】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１２）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定することが好ましい。
【００４２】
関係（α１０）の下位概念にあたる関係（α１２）は、例えば、次の（９）式で表すことが出来る。これは、（６）式において、ｍ＝１（初項のみ）、ｎ＝３の場合である。
【００４３】
【数９】
0005479325.tif 000010
【００４４】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係（α１３）であり、その総和によって得られた計算値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定することが好ましい。
【００４５】
関係（α１０）の下位概念にあたる関係（α１３）は、例えば、次の（１０）式で表すことが出来る。これは、（７）式において、ｍ＝３の場合である。
【００４６】
【数１０】
0005479325.tif 000011
【００４７】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法においては、上記何れかの計算値に、更に、圧電／電歪センサの静電容量を乗算した値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定することが好ましい。
【００４８】
次に、本発明によれば、圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α１０）に基づいて、圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備する圧電／電歪センサの検査装置が提供される。上記手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。即ち、本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置は、圧電／電歪センサの一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α１０）に基づいて、圧電／電歪センサの検出感度を推定するというプログラムを搭載したコンピュータである。一次又は一次から高次の共振周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数とは、後述するネットワークアナライザ等で測定することが出来るから、例えばネットワークアナライザと、上記プログラムを搭載したコンピュータとで、本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置を構成することが出来、本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置によって、本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法を行うことが可能である。
【００４９】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１１）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００５０】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値の総和を求め、その総和を、一次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で、除算をする関係（α１２）であり、その除算によって得られた計算値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００５１】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置においては、上記関係（α１０）が、圧電／電歪センサの一次から高次のそれぞれの共振毎に、共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値を共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）で除算をし、前記共振毎に得られた値を総和する関係（α１３）であり、その総和によって得られた計算値によって前記圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００５２】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置においては、上記計算値に、更に、圧電／電歪センサの静電容量を乗算した値によって圧電／電歪センサの検出感度を推定する手段を具備することが好ましい。このような手段は、コンピュータ及びソフトウエアで実現することが出来る。
【００５３】
本明細書において、圧電／電歪アクチュエータ及び圧電／電歪センサを総称して圧電／電歪デバイスという。又、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法と本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法の両方を指して、本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査方法ということがあり、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置と本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置の両方を指して、本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査装置ということがあり、これら全てを指して、本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査方法及び検査装置ということがある。
【００５４】
本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査方法及び検査装置で用いられる共振周波数及び共振周波数特性値は、インピーダンス又はアドミタンス（コンダクタンス、サセプタンス）等の、電気的定数の共振周波数及び共振周波数特性値である。この共振周波数及び共振周波数特性値は、ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザを使用して、安価で高速に測定することが可能である。本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査方法及び検査装置において用いられる（一次又は一次から高次の）共振周波数特性値は、（一次又は一次から高次の）共振波形のピークの高さ、（一次又は一次から高次の共振波形の）面積、及び（一次又は一次から高次の共振波形の）極大値と極小値の差、からなる群から選ばれる１以上の（共振）周波数特性値であり、これらピーク高さ、面積、及び極大値と極小値の差は、横軸を周波数とし、縦軸を例えばコンダクタンス（又はインピーダンス、サセプタンス等）としたチャートにより求めることが出来る。そして、そのチャートは、上記ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザによって得られる。
【００５５】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置は、圧電／電歪体と２以上の電極が構成要素になっている圧電／電歪アクチュエータについて、その一部分である圧電／電歪体にかかる静電容量のみを検査に用いるのではなく、圧電／電歪アクチュエータ全体の、一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α０）に基づいて、圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定するので、経験に頼らずに高い精度で検査することが出来る。そして、非破壊検査であるため、より正確な良否判断が、迅速に行える。従って、望まれない製品を出荷してしまう過誤が防止され得る。
【００５６】
本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法及び検査装置は、圧電／電歪体と２以上の電極が構成要素になっている圧電／電歪センサについて、その一部分である圧電／電歪体にかかる静電容量のみを検査に用いるのではなく、圧電／電歪センサ全体の、一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値と、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）と、の関係（α１０）に基づいて、圧電／電歪センサの検出感度を推定するので、経験に頼らずに高い精度で検査することが出来る。そして、非破壊検査であるため、より正確な良否判断が、迅速に行える。従って、望まれない製品を出荷してしまう過誤が防止され得る。
【００５７】
次に、本発明によれば、上記何れかの圧電／電歪アクチュエータの検査方法を用いて複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、上記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて上部電極をトリミングして上記複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整する圧電／電歪アクチュエータの調整方法が提供される。このように上部電極をトリミングすることにより、圧電／電歪アクチュエータの発生力をも、調整することが可能である。
【００５８】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、上記トリミングが、レーザー照射又は電子ビーム照射、切削等による加工方法で行われることが好ましい。特に、レーザー照射による加工方法においては、除去したい材料特性に合わせてビーム波長を選択することが可能であるので、好適に用いられる。
【００５９】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、トリミングが、最大変位が発生する上部電極の中央部近傍に、１個以上の所定のパターンを形成することによって、小さなトリミング量で大きな変位変化を得ることが可能である。ここで用いられる所定のパターンは、（軸方向に垂直な断面が）円形の貫通孔又はスリット等が考えられる。特に、レーザー照射による加工方法においては、加工形状が安定して作製し易く、除去面積の分解能を高めることが出来るので、円形の貫通孔が好適に用いられる。又、より少ないトリミングパターン数で、効率よく除去面積の分解能を高めることが出来るので、上記パターンが円形の貫通孔である場合に、その貫通孔の直径が異なることが好ましい。更に、上記パターンがスリットである場合に、そのスリットの幅が異なることが好ましい。
【００６０】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、上記何れかの圧電／電歪アクチュエータの検査方法を用いて複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて圧電／電歪体をトリミングして複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整することが好ましい。圧電／電歪体をトリミングすることにより、圧電／電歪アクチュエータの機械剛性を調整することが可能である。即ち、圧電／電歪アクチュエータの静電容量や等価並列抵抗等の電気定数を変化させることなく、変位量を調整することが出来るので、圧電／電歪アクチュエータの駆動回路側の調整量を最小限に抑えることが可能である。
【００６１】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、上記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて、圧電／電歪体をトリミングするとともに上部電極をトリミングすることが好ましい。圧電／電歪体と上部電極をともにトリミングすることにより、圧電／電歪アクチュエータの発生力と機械剛性を同時に調整することが出来るので、圧電／電歪アクチュエータの変位量を大きく調整することが可能である。
【００６２】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、上記トリミングが、少なくとも圧電／電歪アクチュエータの最大変位を発生する部分に行われることが好ましい。こうすることで、小さなトリミング量ないしトリミング面積で、効率よく変位量を調整可能である。
【００６３】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法においては、上記トリミングが、一次の共振モードにおいて振幅が最大となる部分（いわゆる腹近傍）に行われることが好ましい。こうすることで、他の振動モードを誘起する可能性が低くなり、トリミングを行っていない圧電／電歪アクチュエータと同様な振動モードを実現することが出来る。結果として、一次又は高次共振周波数の変化を最小限に抑えた変位量の調整が可能になる。
【００６４】
次に、本発明によれば、上記の圧電／電歪アクチュエータの調整方法を用いて、変位量を均一に調整して得られた圧電／電歪アクチュエータが提供される。
【００６５】
次に、本発明によれば、上記何れかの圧電／電歪センサの検査方法を用いて複数の圧電／電歪センサの検出感度を推定し、推定された各圧電／電歪センサの検出感度に基づき、複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて上部電極をトリミングして複数の圧電／電歪センサの検出感度を均一に調整することが好ましい。このように上部電極をトリミングすることにより、圧電／電歪センサの駆動時の発生力を調整することが可能であり、又、圧電／電歪センサの駆動時の変位量を調整することが可能である。よって、圧電／電歪センサの検出感度を調整することが可能となる。
【００６６】
本明細書にいう圧電／電歪センサの検出感度とは、圧電／電歪センサの能力であり、入力に対する出力の比のことをいう。例えば、圧電／電歪センサが流体の粘度センサである場合に、流体が圧電／電歪センサに応力を加えたときに起こる電荷発生を検出することが出来るが、この場合、粘度に対する電荷発生量の比が検出感度である。流体センサ駆動時の変位量を調整することが出来れば、動作させる流体の体積・速度を均一にすることが可能になるので、測定誤差を小さくすることが出来る。
【００６７】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、上記トリミングが、レーザー照射又は電子ビーム照射、切削等による加工方法で行われることが好ましい。特に、レーザー照射による加工方法においては、除去したい材料特性に合わせてビーム波長を選択することが可能であるので、好適に用いられる。
【００６８】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、トリミングが、圧電／電歪センサの駆動時に最大の変位が発生する上部電極の中央部近傍に、１個以上の所定のパターンを形成することによって、小さなトリミング量で大きな検出電圧変化を得ることが可能である。ここで用いられる所定のパターンは、（軸方向に垂直な断面が）円形の貫通孔又はスリット等が考えられる。特に、レーザー照射による加工方法においては、加工形状が安定して作製し易く、除去面積の分解能を高めることが出来るので、円形の貫通孔が好適に用いられる。又、より少ないトリミングパターン数で、効率よく除去面積の分解能を高めることが出来るので、上記パターンが円形の貫通孔である場合に、その貫通孔の直径が異なることが好ましい。更に、上記パターンがスリットである場合に、そのスリットの幅が異なることが好ましい。
【００６９】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、上記何れかの圧電／電歪センサの検査方法を用いて複数の圧電／電歪センサの検出感度を推定し、推定された各圧電／電歪センサの検出感度に基づき、前記複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて圧電／電歪体をトリミングして前記複数の圧電／電歪センサの検出感度を均一に調整することが好ましい。このように圧電／電歪体をトリミングすることにより、圧電／電歪センサの機械剛性を調整することが可能である。従って、圧電／電歪センサの駆動時の変位量を調整することが可能であり、圧電／電歪センサの検出感度を調整することが可能である。即ち、圧電／電歪センサの静電容量や等価並列抵抗等の電気定数を変化させることなく、圧電／電歪センサの駆動時の検出感度を調整することが出来るので、圧電／電歪センサの駆動回路側の調整量を最小限に抑えることが可能である。
【００７０】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、上記複数の圧電／電歪センサの中の少なくとも一部の圧電／電歪センサについて、圧電／電歪体をトリミングするとともに上部電極をトリミングすることが好ましい。圧電／電歪体と上部電極をともにトリミングすることにより、圧電／電歪センサの駆動時の発生力と機械剛性を同時に調整することが出来るので、圧電／電歪センサの検出感度を大きく調整することが可能である。
【００７１】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、上記トリミングが、少なくとも圧電／電歪センサの最大変位を発生する部分に行われることが好ましい。こうすることで、小さなトリミング量ないしトリミング面積で、圧電／電歪センサの駆動時の発生力と機械剛性を効率よく調整することが出来るので、結果として圧電／電歪センサの検出感度を効率よく調整可能である。
【００７２】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法においては、上記トリミングが、一次の共振モードにおいて振幅が最大となる部分に行われることが好ましい。こうすることで、他の振動モードを誘起する可能性が低くなり、トリミングを行っていない圧電／電歪アクチュエータと同様な振動モードを実現することが出来る。結果として、一次又は高次共振周波数の変化を最小限に抑えながら検出感度の調整が可能になる。
【００７３】
次に、本発明によれば、上記の圧電／電歪センサの調整方法を用いて、検出感度を均一に調整して得られた圧電／電歪センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】圧電／電歪アクチュエータの一例を示す図であり、振動部と支持部とを分離して表す斜視図である。
【図２】図１に示される圧電／電歪アクチュエータの振動部及び圧電／電歪作動部を含むＡＡ’断面を表す断面図である。
【図３】図１に示される圧電／電歪アクチュエータの振動部及び圧電／電歪作動部を含むＢＢ’断面を表す断面図である。
【図４】基体と圧電／電歪作動部がずれている圧電／電歪アクチュエータの一例を示す断面図であり、図３に対応する断面が示された図である。
【図５】振動部が（図中の）下向きのうねりを有する形態の圧電／電歪アクチュエータを示す断面図であり、図３に対応する断面が示された図である。
【図６Ａ】圧電／電歪アクチュエータをマイクロスイッチのアクチュエータ部として適用した例を示す断面図であり、非導通状態（ＯＦＦ）を表している。
【図６Ｂ】圧電／電歪アクチュエータをマイクロスイッチのアクチュエータ部として適用した例を示す断面図であり、導通状態（ＯＮ）を表している。
【図７】圧電／電歪アクチュエータの一例を示す断面図である。
【図８】圧電／電歪アクチュエータの一例を示す断面図である。
【図９】圧電／電歪アクチュエータの一例を示す断面図である。
【図１０】共振周波数特性値測定装置の一例を示す構成図である。
【図１１】変位量測定装置の一例を示す構成図である。
【図１２】周波数特性測定システムの一例を示す構成図である。
【図１３】圧電／電歪アクチュエータの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図１４】圧電／電歪アクチュエータの実測変位量と静電容量の関係を表したグラフである。
【図１５】圧電／電歪アクチュエータの推定変位量と実測変位量の関係を表すグラフである。
【図１６】圧電／電歪アクチュエータの変位量と推定変位量基準値ＭＶの関係を表したグラフである。
【図１７】圧電／電歪アクチュエータの推定変位量と実測変位量の関係を表すグラフである。
【図１８Ａ】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの振動部及び圧電／電歪作動部を含む断面を示す模式図である。
【図１８Ｂ】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。
【図１９Ａ】圧電／電歪アクチュエータの長手方向の各位置における変位量を示すグラフである。
【図１９Ｂ】圧電／電歪アクチュエータの短手方向の各位置における変位量を示すグラフである。
【図２０】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。
【図２１】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。
【図２２】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。
【図２３】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０：圧電／電歪アクチュエータ、４４：基体、４６：キャビティ、６６：振動部、６８：支持部、７３：中間電極、７５：上部電極、７７：下部電極、７８：圧電／電歪作動部、７９：圧電／電歪体、８１，８４，８５，８６：円形の貫通孔（上部電極の貫通孔）、８２，８７，８８，８９：スリット（上部電極のスリット）、８３：スリット（圧電／電歪体のスリット）、１２０：マイクロスイッチ、１２１：端子板、１２２：ＬＣＲメータ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
以下、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参酌しながら説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。【００７７】
先ず、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置の対象となり得る圧電／電歪アクチュエータについて説明する。図１、図２、図３、図４、図５は、圧電／電歪アクチュエータの一例を示す図である。図１は、振動部６６と支持部６８とを分離した斜視図であり、図２は、振動部６６及び圧電／電歪作動部７８を含んで図１のＡＡ’断面を表す断面図であり、図３は、同様に図１のＢＢ’断面を表す断面図である。図示される圧電／電歪アクチュエータ２０は、基体４４と圧電／電歪作動部７８とからなる。基体４４は、キャビティ４６を有する厚肉の支持部６８と、そのキャビティ４６を覆蓋する振動部６６とを、一体的に成形してなる。圧電／電歪作動部７８は、圧電／電歪体７９と、その一の面に形成された上部電極７５と、その他の面に形成された下部電極７７と、からなり、下部電極７７が振動部６６と接触するように、基体４４の一の面に配置されている。【００７８】
圧電／電歪アクチュエータ２０は、上部電極７５と下部電極７７との間に電界が生じると、圧電／電歪材料からなる圧電／電歪体７９が変位を生じ、振動部６６を変形させる。この作用によって、圧電／電歪アクチュエータ２０は、例えば精密機器のアクチュエータ部として適用される。【００７９】
図６Ａ、図６Ｂは、圧電／電歪アクチュエータをマイクロスイッチのアクチュエータ部として適用した例を示す断面図である。図示されるマイクロスイッチ１２０は、圧電／電歪アクチュエータ２０のキャビティ４６内にスイッチ電極１８を設けるとともに、キャビティ４６を塞ぐように端子板１２１を取り付け、その端子板１２１に、スイッチ電極１８に対向させるようにスイッチ電極１９を設けたものである。振動部６６が変形しなければ、スイッチ電極１８，１９は非導通（ＯＦＦ）であるが（図６Ａ参照）、圧電／電歪体７９が変位を生じ、振動部６６を変形させると、スイッチ電極１８，１９は導通（ＯＮ）する（図６Ｂ参照）。【００８０】
圧電／電歪アクチュエータとして、圧電／電歪体が一層の圧電／電歪アクチュエータ２０の他に、図７、図８、及び図９に断面図が示される圧電／電歪アクチュエータ７０，３０，４０が例示される。図７は、図２に準じた断面を表す断面図であり、図８、図９は、図３に準じた断面を表す断面図である。図７、図８、及び図９に示される圧電／電歪アクチュエータ７０，３０，４０は、基体４４と圧電／電歪作動部７８とからなり、基体４４は、キャビティ４６を有する厚肉の支持部６８と、そのキャビティ４６を覆蓋する振動部６６とを一体的に成形してなる点で圧電／電歪アクチュエータ２０に共通するが、圧電／電歪アクチュエータ７０及び圧電／電歪アクチュエータ３０（図７、図８参照）は上部電極７５と中間電極７３と下部電極７７とで挟まれた圧電／電歪体７９を２層有し、圧電／電歪アクチュエータ４０（図９参照）は同様に圧電／電歪体７９を３層有する点で異なる。本明細書において、便宜上、圧電／電歪作動部の最も振動部側に存在する電極を下部電極と呼び、最も振動部と離れた側に存在する電極を上部電極と呼び、複数の圧電／電歪体が積層されている場合に、上部電極と下部電極以外の電極を中間電極と呼ぶ。【００８１】
続いて、圧電／電歪アクチュエータ２０の場合を例にして、圧電／電歪アクチュエータの製造方法について説明する。圧電／電歪アクチュエータを作製するにあたり、基体にセラミックス材料を用いる場合にはグリーンシート積層法を用いて製造することが出来、圧電／電歪作動部は薄膜、厚膜等の膜形成法を用いて製造することが出来る。【００８２】
基体４４は、次のように作製される。例えば、酸化ジルコニウム等のセラミックス粉末にバインダ、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さを有するグリーンシートを作製する。そして、金型を用いた打ち抜き、レーザー加工等の方法により、グリーンシートを求められる種々の形状に加工する。そして、複数のグリーンシートを順次重ね合わせた後に、例えば熱を加えた圧着によりセラミックグリーン積層体を得る。得られたグリーンシート積層体を、１２００〜１６００℃程度の温度で焼成すると、基体４４が得られる。【００８３】
続いて、基体４４の一の面に圧電／電歪作動部７８を形成する。例えば、スクリーン印刷法等の膜形成法により、基体４４の一の面の所定位置に下部電極７７を印刷し、１２５０〜１４５０℃程度の温度で焼成し、次いで、圧電／電歪体７９を印刷し、１１００〜１３５０℃程度の温度で焼成し、次いで、上部電極７５を印刷し、好ましくは５００℃〜９００℃の温度で焼成して圧電／電歪作動部７８を形成することが出来る。この後に、電極を駆動回路に接続するための電極リードを印刷し、焼成すればよい。適切な材料を選択することにより、圧電／電歪作動部の各電極及び圧電／電歪体と電極リードを逐次印刷した後に、１回で一体焼成することも可能である。【００８４】
以上のようにして圧電／電歪アクチュエータ２０が形成された後、圧電／電歪アクチュエータ２０について分極が必要な場合には分極処理を施す。分極は、例えば、上部電極７５及び下部電極７７間に、使用予定の駆動電圧よりも十分に高い電圧（分極電圧）を印加することで行われる。限定されるものではないが、駆動電圧が３０Ｖの場合には、分極電圧を７０Ｖ程度にして行われる。そして、分極処理を施された圧電／電歪アクチュエータ２０について、基体４４及び圧電／電歪作動部７８が正常に作製されたか否かを確認するための検査が行われる。基体４４と圧電／電歪作動部７８とがずれたり振動部６６がうねったりしていると、電極間に同一の（駆動）電圧をかけても所望の変位量が得られない場合がある。【００８５】
以上、圧電／電歪アクチュエータについて、一例を示して説明したが、本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法及び検査装置のそれぞれが対象とする圧電／電歪センサは、電気／機械変換と機械／電気変換との違いがあるのみであり、構造体としては上記圧電／電歪アクチュエータと同態様である。圧電／電歪センサについては、図面を参照した説明を省略する。【００８６】
次に、圧電／電歪アクチュエータの共振周波数特性値、変位量、及び静電容量を測定する装置について説明する。共振周波数特性値及び静電容量は、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置において変位量を推定するために用いられる。【００８７】
図１０は、圧電／電歪アクチュエータの共振周波数特性値を測定する装置の構成図である。圧電／電歪アクチュエータの共振周波数特性値は、ネットワークアナライザ１０１を、方向性結合器１０２とプローブ（測定治具）を通じて、電気的に、検査対象である（例えば）圧電／電歪アクチュエータ２０（図１〜図３を参照）に接続し、入力信号に対する透過波や反射波を解析すること（反射法等）によって、例えば、圧電／電歪アクチュエータのコンダクタンスやサセプタンスにより、共振周波数特性値を測定することが出来る。【００８８】
図１１は、圧電／電歪アクチュエータを駆動させたときの変位量を測定する装置の構成図である。検査対象である（例えば）圧電／電歪アクチュエータ２０（図１〜図３を参照）を、信号発生器と電力増幅器からなる駆動装置１１１から出力される駆動電圧信号により、振動させ、圧電／電歪アクチュエータ２０における変位測定点に、レーザードップラー振動計１１２から出力されるレーザー１１３を照射して、得られた圧電／電歪アクチュエータ２０の振動速度波形を、波形測定解析装置１１４に入力し、波形測定解析装置１１４によって圧電／電歪アクチュエータ２０の変位量を測定することが出来る。【００８９】
図１２は、圧電／電歪アクチュエータの静電容量を測定する周波数特性測定システムを示す構成図である。図１２に示されるように、（例えば）圧電／電歪アクチュエータ２０（図１〜図３を参照）の静電容量は、ＬＣＲメータ１２２で測定することが出来る。具体的には、ＬＣＲメータ１２２を、プローブ（測定治具）を通じて電気的に圧電／電歪アクチュエータ２０に接続し、上部電極７５と下部電極７７との間に電圧をかけながら、圧電／電歪体７９の静電容量及び損失を測定する。静電容量と、損失と、静電容量と損失から算出される等価抵抗（並列、直列）と、を組合せて、圧電／電歪デバイスの寸法（電極面積、厚み、電極の断線等）、分極性、絶縁性、出力（変位量、感度）等の不良を検出することが出来る。静電容量、等価抵抗は、共振周波数特性値と組み合わせて用いることも可能であるし、単独で用いて判定することも出来る。静電容量と損失の印加する電圧及びその周波数は、例えば１ｋＨｚの周波数で、例えば１Ｖ程度の電圧である。測定条件は、容量と抵抗が並列接続された回路とみなした値又は直列接続された値を、不良の種類により使い分けることで対応する。【００９０】
上記圧電／電歪アクチュエータの共振周波数特性値、変位量、及び静電容量を測定する装置は、圧電／電歪センサに対しても使用することが出来る。【００９１】
次に、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置について、実際の測定データに基づいて、具体的な変位量の推定方法を説明する。【００９２】
図１３は、図１０に示される既述の装置を用いて測定された圧電／電歪アクチュエータ２０の周波数特性の一例を示すグラフであり、ネットワークアナライザの画面に表示されるコンダクタンスの周波数特性を示す図である。図１３に示される周波数特性から、１次ピークのコンダクタンス値（Ｇ１）と共振周波数（ｆ１）が得られる。このコンダクタンス値（Ｇ１）は、一次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さに相当するものであり、共振周波数（ｆ１）は、一次の共振周波数の１乗（ｋ＝１）に相当するものである。【００９３】
上記コンダクタンス値（Ｇ１）と共振周波数（ｆ１）によって、次の（１１）式の通り、推定変位量基準値ＭＶが与えられる。（１１）式は、（２）式において、Ｒ１＝Ｇ１、ｋ＝３としたときの式である。この推定変位量基準値ＭＶに基づいて、実際の変位量を推定することが出来る。そして、その推定された変位量が一定の範囲（品質管理値）に入るか否かによって、その圧電／電歪アクチュエータの品質を検査することが可能である。
推定変位量基準値ＭＶ  ＝  Ｇ１／ｆ１３            ・・・（１１）【００９４】
図１４は、生産された圧電／電歪アクチュエータ２０のうち同一ロット内から抽出した、サンプルＡとサンプルＢを対象として、実測変位量と静電容量（ロット平均値で規格化した値）の関係を表したグラフである。又、図１５は、サンプルＡとサンプルＢを対象として、区別することなく、実測変位量と静電容量の１次回帰式を求めることによって得られる、推定変位量と実測変位量の関係を表すグラフである。尚、サンプルＡは、基体４４と圧電／電歪作動部７８との位置ずれ量が小さく、且つ、振動部６６のうねり量の小さいサンプルであり、サンプルＢは、基体４４と圧電／電歪作動部７８との位置ずれ量、又は、振動部６６のうねり量が大きいサンプルである。【００９５】
図１４及び図１５に示される結果から、圧電／電歪アクチュエータ２０における基体４４と圧電／電歪作動部７８との位置ずれや、振動部６６のうねり量が変化すると、変位量と静電容量の相関性が薄れ、静電容量による変位推定が成り立たなくなることがわかる。  【００９６】
図１６は、同じサンプルＡ，Ｂを対象として、変位量と推定変位量基準値ＭＶ（ロット平均値で規格化したもの）の関係を表したグラフである。図１７は、同じサンプルＡ，Ｂを対象として、区別することなく、実測変位量とＭＶの１次回帰式を求めることによって得られる、推定変位量と実測変位量の関係を表すグラフである。【００９７】
図１６及び図１７に示される結果から、圧電／電歪アクチュエータ２０における基体４４と圧電／電歪作動部７８との位置ずれや、振動部６６のうねり量が変化しても、変位量と推定変位量基準値ＭＶの相関性は確保され、高い精度で、変位量を推定可能となることがわかる。【００９８】
従来は、圧電／電歪体の静電容量のみに基づいて、圧電／電歪アクチュエータの検査をしていたので、圧電／電歪アクチュエータを構成する他の要素、即ち振動部、支持部で構成される基体等の製品毎の違いが検査結果に反映されていなかった。そのため、検査の精度の向上に限界があったが、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置においては、作製された圧電／電歪アクチュエータから得られる共振周波数特性値に基づいて行われ、共振周波数特性値は全て圧電／電歪アクチュエータを構成する全ての要素（予知し得ないものを含む）が反映されたものであるため、変位量のばらつきを確実に識別出来、従来手段より検査にかかる精度が高く、良品か否かの判断は、より正確に行われ得る。検査にあたり圧電／電歪アクチュエータの破壊、分解を伴わないため、検査に多くの時間を要することはない。検査に合格した良品の圧電／電歪アクチュエータがアクチュエータ部として用いられた例えばマイクロスイッチは、振動部の変位量が一定範囲内に収まり、スイッチ動作のばらつきが抑えられる。【００９９】
以上、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置について、変位量の推定方法の一例を示して説明したが、本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法及び検査装置は、検査対象が圧電／電歪センサの検出感度であることを除き、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置に準じる発明であるので、図面を参照した説明を省略する。【０１００】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置及び本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置は、市販のネットワークアナライザ又はインピーダンスアナライザを購入するとともに、既述の手段を実現するプログラム（ソフトウエア）を作成し、それをコンピュータ（ハードウエア）に載せることによって、作製することが出来る。本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置及び本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置が必要とする入力は、ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザで得ることが出来る。この入力は、一次又は一次から高次の共振周波数特性値のうち共振波形のピークの高さ、面積、及び極大値と極小値の差からなる群から選ばれる１以上の周波数特性値、及び、一次又は一次から高次の共振周波数のｋ乗（ｋ＝１〜４）である。本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査装置及び本発明に係る圧電／電歪センサの検査装置によって、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法を行うことが可能である。【０１０１】
本発明に係る圧電／電歪デバイスの検査方法及び検査装置が対象とし得る圧電／電歪デバイス（圧電／電歪アクチュエータ及び圧電／電歪センサ）は、電界によって誘起される歪みや応力によって誘起される電荷／電界を利用してまとまった機能を果たすユニットを示し、圧電／電歪体と少なくとも一対の電極とを構成要素とするものであり、狭義の意味での、印加電界に概ね比例した歪み量を発生する逆圧電効果や応力によって誘起された電荷量を発生する圧電効果、印加電界の二乗に概ね比例した歪み量を発生する電歪効果を利用する圧電／電歪デバイスに限定されず、強誘電体材料全般に見られる分極反転、反強誘電体材料に見られる反強誘電相−強誘電相間の相転移、等の現象を利用する圧電／電歪デバイスも含まれる。又、分極処理が行われるか否かについても、圧電／電歪デバイスを構成する圧電／電歪体に用いられる材料の性質に基づいて適宜決定される。【０１０２】
次に、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法の、一の実施形態について説明する。本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法は、上記本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法を用いて複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、上記複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて、上部電極をトリミングして複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整するものである。ここで、トリミングとは、不要な部分を取り除くことをいい、圧電／電歪アクチュエータの変位量を調整するために、圧電／電歪アクチュエータの特定部位の一部を取り除くことである。【０１０３】
圧電／電歪アクチュエータの上部電極をトリミングすることにより、（１）式における共振周波数特性値Ｒが変化するため、圧電／電歪アクチュエータの変位量を調整することが出来る。又、圧電／電歪アクチュエータの上部電極をトリミングすることは、（１１）式においてコンダクタンスＧ１を変化させることになる。【０１０４】
上部電極をトリミングすると、上記共振周波数特性値Ｒ（コンダクタンスＧ１）が小さくなるため、複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、あらかじめ設定しておいた変位量の基準値よりも大きな推定変位量であった圧電／電歪アクチュエータについて、上部電極をトリミングすることが好ましい。又、変化させたい圧電／電歪アクチュエータの変位量と、上部電極のトリミング量との関係を予め測定して検量線を作成しておき、その測定結果（検量線）に基づいてトリミング量を決定することが好ましい。【０１０５】
圧電／電歪アクチュエータの上部電極のトリミング方法は、レーザー照射、電子ビーム照射、切削等による加工方法が好ましい。これらの中でも、除去したい材料特性に合わせてビーム波長を選択することが可能であることより、レーザー照射による加工方法が更に好ましい。レーザー照射では、特に、３次又は４次のＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。レーザーの波長が、上部電極を形成し得る金（Ａｕ）の波長吸収帯に近く、ビームを絞ることが容易であり、被写界深度が狭いため、上部電極が薄い場合であっても、圧電／電歪体にクラック等のダメージを与えることなく、トリミングすることが可能である。【０１０６】
又、図１８Ａ、図１８Ｂに示されるように、圧電／電歪アクチュエータ５０の上部電極７５のトリミングは、上部電極７５に円形の貫通孔８１又はスリット（上部電極のスリット）８２を形成することにより行うことが好ましい。円形の貫通孔８１は、上部電極７５に形成される直径１０〜５０μｍの貫通孔であり、調整すべき変位量に応じて一つ以上形成されるものである。円形の貫通孔８１は上部電極７５の中央部に形成することが、変位量が大きく変化するため好ましい。上部電極７５に形成されるスリット８２は長方形の貫通孔であり、調整すべき変位量に応じて一つ以上形成されるものである。スリット８２と円形の貫通孔８１との両方を形成してもよい。スリット８２の幅は、１０〜５０μｍが好ましい。圧電／電歪アクチュエータの変位量をより大きく変化させたい場合に、上部電極にスリットを形成することが好ましい。図１８Ａは、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータ調整方法により調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの、振動部及び圧電／電歪作動部を含む断面を示す模式図である。図１８Ｂは、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータ調整方法により調整された本発明に係る圧電／電歪アクチュエータを模式的に示す平面図である。【０１０７】
更に、図２０に示される圧電／電歪アクチュエータ６０のように、上部電極７５のトリミングが、円形の貫通孔８１，８４である場合に、その貫通孔８１，８４の直径が異なることが好ましい。図２１に示される圧電／電歪アクチュエータ７０においても、同様に上部電極７５のトリミングが、円形の貫通孔８５，８６である場合に、その貫通孔８５，８６の直径が異なっており、これは好ましい態様である。【０１０８】
又、図２２に示される圧電／電歪アクチュエータ８０のように、上部電極７５のトリミングが、スリット８７，８８である場合には、そのスリット８７，８８の幅が異なることが好ましい。図２３に示される圧電／電歪アクチュエータ９０のように、上部電極７５のトリミングが、１つのスリット８９である場合に、そのスリットの幅が、（例えば）端が広くなるように、変化していてもよい（異なっていてもよい）。【０１０９】
圧電／電歪アクチュエータのトリミングの好ましい位置（トリミングすべき場所）は、圧電／電歪アクチュエータの最大変位を発生する部分である。図１９Ａは、圧電／電歪アクチュエータの長手方向の各位置における変位量を示すグラフであり、長手方向とは、図１〜図３に示される圧電／電歪アクチュエータ２０において、図２に示される方向（図１におけるＡＡ’断面の方向）である。又、図１９Ｂは、圧電／電歪アクチュエータの短手方向の各位置における変位量を示すグラフであり、図１〜図３に示される圧電／電歪アクチュエータ２０において、図３に示される方向（図１におけるＢＢ’断面の方向）である。図１９Ａ、図１９Ｂ、図２、及び図３から理解出来るように、圧電／電歪アクチュエータ２０において、最大変位を発生する部分は、（キャビティを基準として）圧電／電歪アクチュエータの中心部分であり、図１８Ａ〜図２３に示される圧電／電歪アクチュエータ５０，６０，７０，８０，９０は、好ましい位置にトリミングがなされているといえる。【０１１０】
又、圧電／電歪アクチュエータのトリミングの好ましい位置（トリミングすべき場所）は、一次の共振モードにおいて振幅が最大となる部分である。圧電／電歪アクチュエータ２０において、一次の共振モードの振幅が最大となる部分は、（キャビティを基準として）圧電／電歪アクチュエータの中心部分であり、図１８Ａ〜図２３に示される圧電／電歪アクチュエータ５０，６０，７０，８０，９０は、好ましい位置にトリミングがなされているといえる。【０１１１】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法によって変位量を調整する複数の圧電／電歪アクチュエータは、例えば、一つの基板上に集合した形態や、別々の基板で単独に存在する圧電／電歪アクチュエータであってもよい。【０１１２】
又、推定された各圧電／電歪アクチュエータの変位量に基づき、複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて、「圧電／電歪体」をトリミングして複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整することも好ましい態様である。【０１１３】
圧電／電歪体をトリミングすると、（１）式における共振周波数ｆが小さくなるため、複数の圧電／電歪アクチュエータの変位量を推定し、あらかじめ設定しておいた変位量の基準値よりも小さな推定変位量であった圧電／電歪アクチュエータについて、圧電／電歪体をトリミングすることが好ましい。又、変化させたい圧電／電歪アクチュエータの変位量と、圧電／電歪体のトリミング量との関係を予め測定して検量線を作成しておき、その測定結果（検量線）に基づいてトリミング量を決定することが好ましい。【０１１４】
圧電／電歪アクチュエータの圧電／電歪体のトリミング方法は、レーザー照射、電子ビーム照射、切削等による加工の方法が好ましい。これらの中でも、除去したい材料特性に合わせてビーム波長を選択することが可能であるので、レーザー照射による加工方法が更好ましい。【０１１５】
又、圧電／電歪アクチュエータの圧電／電歪体のトリミングは、圧電／電歪体にスリットを形成することにより行うことが好ましい。圧電／電歪体に形成されるスリットは長方形の溝であり、調整すべき変位量に応じて一つ以上形成されるものである。スリットの幅は、１０〜５０μｍが好ましい。スリットの形成位置は、圧電／電歪体の外縁部であることが好ましい。【０１１６】
又、複数の圧電／電歪アクチュエータの中の少なくとも一部の圧電／電歪アクチュエータについて、圧電／電歪体をトリミングするとともに上部電極をトリミングすることも好ましい態様である。図１８Ａ、図１８Ｂに示す圧電／電歪アクチュエータは、圧電／電歪体７９をトリミングするとともに上部電極７５をトリミングした例である。そして、圧電／電歪体７９のトリミングは、スリット（圧電／電歪体のスリット）８３を形成することにより行っている。【０１１７】
次に、本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの一の実施形態について説明する。図１８Ａ〜図２３に示される圧電／電歪アクチュエータ５０，６０，７０，８０，９０は、上記本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法を用いて、変位量を均一に調整して得られたものである。従って、圧電／電歪アクチュエータ５０，６０，７０，８０，９０は、上述した圧電／電歪アクチュエータ２０（図１〜図３参照）の製造方法で製造した、調整前の圧電／電歪アクチュエータについて、上記本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法を用いて、変位量を均一に調整して得られたものである。【０１１８】
圧電／電歪アクチュエータ５０，６０，７０，８０，９０は、上記本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法を用いて、変位量を均一に調整して得られたものであるため、全体として変位量が均一なものである。【０１１９】
本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法は、上記本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法において、圧電／電歪アクチュエータを圧電／電歪センサに置き換えたものである。本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法は、圧電／電歪センサをトリミングすることにより、検出感度を効率的に調整することが出来る。そして、本発明に係る圧電／電歪センサは、本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法によって検出感度を調整されたものであるため、複数の圧電／電歪センサの検出感度が均一に調整されたものである。
【実施例】
【０１２０】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって、何ら限定されるものではない。【０１２１】
（実施例１）図１〜図３に示される圧電／電歪アクチュエータ２０と同じ構造の圧電／電歪アクチュエータを作製し、調整前の圧電／電歪アクチュエータとした。調整前の圧電／電歪アクチュエータは以下の方法で作製した。先ず、酸化ジルコニウム粉末にバインダ、溶剤、分散剤及び可塑剤を混合してスラリーを作製する。次いで、得られたスラリーを脱泡処理し、リバースロールコーター法により所定の厚さを有するグリーンシートを作製した。そして、レーザー加工によりグリーンシートを所定の形状に加工した。更に、複数のグリーンシートを順次重ね合わせた後に、熱を加えた圧着によりセラミックグリーン積層体を得た。そして、得られたセラミックグリーン積層体を、１２００〜１６００℃で焼成して基体（図２、図３の基体４４に相当）を得た。【０１２２】
得られた基体の一の面に、圧電／電歪作動部（図１〜図３の圧電／電歪作動部７８に相当）を形成した。具体的には、スクリーン印刷法により、基体の一の面の所定位置に下部電極を印刷し、１２５０〜１４５０℃で焼成し、次いで、スクリーン印刷法により圧電／電歪体を印刷し、１１００〜１３５０℃で焼成し、次いで、スクリーン印刷法により上部電極を印刷し、５００〜９００℃で焼成して圧電／電歪作動部を形成して、調整前の圧電／電歪アクチュエータを得た。そして、上記方法により、２個の調整前の圧電／電歪アクチュエータを作製した。【０１２３】
得られた調整前の圧電／電歪アクチュエータは、上部電極の厚さ０．５μｍ、圧電／電歪体の厚さ１３μｍ、下部電極の厚さ３μｍ、振動部の厚さ１０μｍであった（ＷＯ２００４／０１３９１８を参照）。【０１２４】
次に、得られた２個の、調整前の圧電／電歪アクチュエータの変位量を調整して、２個の圧電／電歪アクチュエータを得た（実施例１）。圧電／電歪アクチュエータの変位量を調整は以下の方法で行った。先ず、ネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社製、商品名：Ｅ−５１００Ａ）を用いてコンダクタンス値（Ｇ１）と共振周波数（ｆ１）を得た。そして、上記式（１１）（ＭＶ＝Ｇ１／ｆ１３）を用いて各調整前の圧電／電歪アクチュエータの推定変位量基準値ＭＶを求めた。次に、下記方法で得られた検量線（トリミング量の検量線）を用いて、各調整前における圧電／電歪アクチュエータの上部電極のトリミング量を算出し、各調整前の圧電／電歪アクチュエータの上部電極のトリミングを行い、２個の圧電／電歪アクチュエータの変位量を均一に調整した。２個の圧電／電歪アクチュエータの、変位量の調整は、個々の変位量の差が１％（±０．５％）以内となるようにした。上部電極のトリミングは、レーザー照射によって上部電極にφ１０μｍの複数の貫通孔を形成することで実施した。次に、トリミングを行った後の圧電／電歪アクチュエータについて推定変位量基準値ＭＶを求めた。２個の圧電／電歪アクチュエータの変位（推定変位量）を、トリミング前後で比較した結果を、表１に示す。表１において、「加工前」は、トリミング加工を行う前の、２４個の圧電／電歪アクチュエータの推定変位量を示し、「加工後」は、トリミング加工を行った後の、２個の圧電／電歪アクチュエータの推定変位量を示す。又、トリミングは、「アクチュエータ番号２」の圧電／電歪アクチュエータについて行った。【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
［トリミング量の検量線］トリミング量の検量線（上部電極除去面積と推定変位量基準値ＭＶの変化率との関係）は、以下の方法で作成した。先ず、上記調整前の圧電／電歪アクチュエータと同じ形状の圧電／電歪アクチュエータを作製する。そして、圧電／電歪アクチュエータの推定変位量基準値を測定する。その後、上部電極を所定面積トリミングし、トリミング後の圧電／電歪アクチュエータの推定変位量基準値を測定する。そして、トリミング面積を段階的に増やしながら圧電／電歪アクチュエータの推定変位量基準値を測定し、上部電極の除去面積と推定変位量基準値変化率との関係を得る。ここで、推定変位量基準値変化率は、トリミングをしていない状態の圧電／電歪アクチュエータの推定変位量基準値を基準にした割合である。表２は、得られた推定変位量基準値と上部電極の除去面積の関係を示したものである。表２より、上部電極の除去面積と推定変位量基準値の変化率の関係を、把握することが出来る。【０１２７】
【表２】
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【０１２８】
表１より、上記圧電／電歪アクチュエータの（変位量）調整方法により、圧電／電歪アクチュエータの変位量の差が、調整前（トリミング前）は５％であったのに対し、調整後（トリミング後）は１％に縮まり、均一化されたことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの検査方法及び検査装置は、例えば、計測器、光変調器、光スイッチ、電気スイッチ、マイクロリレー、マイクロバルブ、搬送装置、ディスプレイ及びプロジェクタ等の画像表示装置、画像描画装置、マイクロポンプ、液滴吐出装置、微小混合装置、微小撹拌装置、微小反応装置、等に適用される各種の圧電／電歪アクチュエータを検査する手段として好適に利用出来る。本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの調整方法は、同様に各種の圧電／電歪アクチュエータの変位量を調整する手段として好適に利用出来る。【０１３０】
又、本発明に係る圧電／電歪センサの検査方法及び検査装置は、流体特性、音圧、微小重量、加速度等の検出に用いられる各種の圧電／電歪センサを検査する手段として好適に利用出来る。本発明に係る圧電／電歪センサの調整方法は、同様に各種の圧電／電歪センサの検出感度を調整する手段として好適に利用出来る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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