(57)【要約】【課題】  発塵を抑制すると共に、セラミックス素子と電極との剥離を抑制する。【解決手段】  圧電素子１０は、セラミックス素子１２と、セラミックス素子１２の一方の面の全面に配置されている第１電極１８を有している。セラミックス素子１２の一方の面１４は、中央に位置している第１平面１４ｃと、第１平面の外側であって、一方の面の周縁に沿って全周に亘って位置している第２平面１４ａと、第１平面１４ｃと第２平面１４ａとを接続する第１接続面１４ｂを備えている。第２平面１４ａは、第１平面１４ｃに対して、セラミックス素子の他方の面１６側にシフトしている。【選択図】図２
2014041883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子であって、
セラミックス素子と、
前記セラミックス素子の一方の面の全面に配置されている第１電極と、を有しており、
前記セラミックス素子の一方の面は、
中央に位置している第１平面と、
前記第１平面の外側であって、前記一方の面の周縁に沿って全周に亘って位置している第２平面と、
前記第１平面と前記第２平面とを接続する第１接続面と、を備えており、
前記第２平面は、前記第１平面に対して、前記セラミックス素子の他方の面側にシフトしている、圧電素子。
【請求項２】
前記圧電素子の厚みは、前記第１平面においてＨであり、
前記第２平面は、前記第１平面に対して、前記セラミックス素子の厚み方向に距離ａだけシフトしており、
２μｍ＜ａ≦０．２Ｈ
の関係が成立する、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記セラミックス素子を平面視すると、一方の辺の長さがＷ、他方の辺の長さがＬの矩形状を有しており、
前記第１平面を平面視すると、一方の辺の長さがＷ−２ｂ、他方の辺の長さがＬ−２ｂの矩形状を有しており、
Ｗ≦Ｌ、かつ、５μｍ＜ｂ≦０．２Ｗ
の関係が成立する、請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第１平面と前記第１接続面との境界部が曲面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記第２平面と前記第１接続面との境界部が曲面である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記セラミックス素子の他方の面の全面に配置されている第２電極をさらに有しており、
前記セラミックス素子の他方の面は、
中央に位置している第３平面と、
前記第３平面の外側であって、前記他方の面の周縁に沿って全周に亘って位置している第４平面と、
前記第３平面と前記第４平面とを接続する第２接続面と、を備えており、
前記第４平面は、前記第３平面に対して、前記セラミックス素子の一方の面側にシフトしている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、セラミックス素子と、そのセラミックス素子の表面に形成されている電極を有している。圧電素子のセラミックス素子に外力を加えると、セラミックス素子が歪み、電極に電圧が発生する（圧電効果）。また、圧電素子の電極に電圧を印加すると、セラミックス素子に電界が印加され、セラミックス素子が歪む（逆圧電効果）。特許文献１には、従来技術に係る圧電素子の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電素子は、通常、大きな基板をダイシングするなどして格子状に分割することで得られるため、図９に示すように、セラミックス素子４０の周縁において、その断面が略直角となっている。このため、圧電素子を設置面にセットする際の位置決めなどの取り扱い中に、圧電素子の周縁（特に角部）が擦れ、電極４２又は４４の一部やセラミックス素子４０の一部が脱落することにより発塵する。そこで、特許文献１の技術を採用して、図１０に示すように、セラミックス素子４６の周縁（角部）を曲面とすることが考えられる。しかしながら、このような構成を採用すると、発塵は抑制できるものの、セラミックス素子４６と電極４８，５０との間で剥離が生じ易くなることが判明した。
【０００５】
本明細書は、発塵を抑制すると共に、セラミックス素子と電極との剥離を抑制することができる圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する圧電素子は、セラミックス素子と、セラミックス素子の一方の面の全面に配置されている第１電極を有している。セラミックス素子の一方の面は、中央に位置している第１平面と、第１平面の外側であって、前記一方の面の周縁に沿って全周に亘って位置している第２平面と、第１平面と第２平面とを接続する第１接続面と、を備えている。そして、第２平面は、第１平面に対して、セラミックス素子の他方の面側にシフトしている。
【０００７】
この圧電素子では、セラミックス素子の一方の面において、その周縁に第２平面が形成され、その第２平面は、中央に形成された第１平面よりもセラミックス素子の他方の面側にシフトしている。このため、セラミックス素子の一方の面が設置面に当接するように圧電素子を設置面にセットすると、セラミックス素子の一方の面の周縁と設置面との間に隙間が形成される。したがって、発塵を抑制することができる。また、第２平面を第１平面に対してシフトすることで設置面との間に隙間を形成しているため、セラミックス素子の一方の面の周縁に曲面部を形成する必要はない。このため、セラミックス素子と第１電極との剥離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の圧電素子１０の平面図。
【図２】図１のII‐II線断面図。
【図３】図２のセラミックス素子の表面部分を拡大した図。
【図４】圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その１）。
【図５】圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その２）。
【図６】圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その３）。
【図７】変形例に係る圧電素子の平面図
【図８】他の変形例に係るセラミック素子の表面部分を拡大した図。
【図９】従来技術に係る圧電素子の周縁部を示す断面図。
【図１０】従来技術に係る他の圧電素子の周縁部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、以下に説明する実施例の特徴を列記する。なお、ここに列記する特徴は、何れも独立して有効なものである。
【００１０】
（特徴１）  第１平面と第２平面は平行であってもよい。この場合において、圧電素子の厚みは、第１平面においてＨであり、第２平面は、第１平面に対して、セラミックス素子の厚み方向に距離ａだけシフトしていてもよい。そして、次の関係、２μｍ＜ａ≦０．２Ｈが成立してもよい。
【００１１】
このような構成によると、シフト量ａが２μｍより大きいため、設置面と圧電素子の周縁部との間に十分な間隔を形成することができる。これによって、発塵を好適に抑制することができる。また、シフト量ａが０．２Ｈ以下であるため、圧電素子の中央部（第１平面が形成された部位）に印加される電界強度と、圧電素子の周縁部（第２平面が形成された部位）に印加される電界強度との差が大きくなることが抑制される。その結果、電極又はセラミックス素子にクラックが生じることを抑制することができる。
【００１２】
（特徴２）  セラミックス素子を平面視すると、一方の辺の長さがＷ、他方の辺の長さがＬの矩形状を有していてもよい。また、第１平面を平面視すると、一方の辺の長さがＷ−２ｂ、他方の辺の長さがＬ−２ｂの矩形状を有していてもよい。この場合に、Ｗ≦Ｌ、かつ、５μｍ＜ｂ≦０．２Ｗの関係が成立してもよい。
【００１３】
このような構成によると、第２平面と第１接続面の長さｂ（詳細には、平面視したときの長さ）が５μｍより長いため、ダイシングやブラストによる分割加工時にセラミックス素子の周縁が損傷することを防止することができる。また、長さｂが０．２Ｗ以下であるため、電界印加時に周縁部で伸縮変形以外のたわみ変形などの異常変形を防止することができる。
【００１４】
（特徴３）  第１平面と第１接続面との境界部が曲面であってもよい。
【００１５】
このような構成によると、電界印加時に第１平面と第１接続面の境界部に応力集中が生じることを緩和することができる。
【００１６】
（特徴４）  第２平面と第１接続面との境界部が曲面であってもよい。
【００１７】
このような構成によると、電界印加時に第２平面と第１接続面の境界部に応力集中が生じることを緩和することができる。
【００１８】
（特徴５）  セラミックス素子の他方の面の全面には、第２電極がさらに配置されていてもよい。セラミックス素子の他方の面は、中央に位置している第３平面と、第３平面の外側であって、他方の面の周縁に沿って全周に亘って位置している第４平面と、第３平面と第４平面とを接続する第２接続面を備えていてもよい。第４平面は、第３平面に対して、セラミックス素子の一方の面側にシフトしていてもよい。
【００１９】
このような構成によると、セラミックス素子の両面が同一構成となり、圧電素子の両面において、発塵並びにセラミックス素子と電極との剥離を抑制することができる。
【実施例１】
【００２０】
図１，２に示すように、実施例の圧電素子１０は、セラミックス素子１２と、第１電極１８と、第２電極２０を備えている。第１電極１８は、セラミックス素子１２の上面１４の全体に略一定の厚みで形成されている。第２電極２０は、セラミックス素子１２の下面１６の全体に略一定の厚みで形成されている。第１電極１８の厚みｔは、第２電極２０の厚みｔと略同一である。第１電極１８及び第２電極２０は、公知の材料（例えば、Ａｕ、Ａｇ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、またはこれらの合金等）によって形成されている。圧電素子１０に対しては、第１電極１８から第２電極２０に向かう方向の電界によって分極処理が施されている。
【００２１】
セラミックス素子１２は、公知の圧電体により構成されている。図１に示すように、セラミックス素子１２は、平面視すると、長辺の長さがＬで、短辺の長さがＷ（≦Ｌ）の矩形状を有している。セラミックス素子１２は、図１，２に示すように、中央部１２ｃと、その中央部１２ｃの外側に位置する接続部１２ｂと、その接続部１２ｂの外側に位置する周縁部１２ａを有している。
【００２２】
中央部１２ｃは、平面視すると、セラミックス素子１２より周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの分だけ小さな矩形状を有している。図１，２に示すように、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの幅（即ち、セラミックス素子１２の端面に対して直交する方向の幅）はｂとなっている。このため、中央部１２ｃは、長辺の長さが（Ｌ−２ｂ）で、短辺の長さが（Ｗ−２ｂ）の矩形状を有している。また、中央部１２ｃの厚みは（Ｈ−２ｔ）とされている。ここで、ｔは第１電極１８と第２電極２０の厚みである。中央部１２ｃの上面１４ｃには第１電極１８が配置されている。中央部１２ｃの下面１６ｃには第２電極２０が配置されている。上面１４ｃと下面１６ｃとは略平行であり、中央部１２ｃの厚みは略一様となっている。なお、上面１４ｃは「第１平面」の一例であり、下面１６ｃは「第３平面」の一例である。
【００２３】
周縁部１２ａは、セラミックス素子１２の外周縁に沿って、その全周に亘って形成されている。周縁部１２ａがセラミックス素子１２の全周に亘って形成されていることから、周縁部１２ａの上面１４ａ及び下面１６ａもセラミックス素子１２の全周に亘って形成されている。周縁部１２ａの上面１４ａには、第１電極１８が配置されている。周縁部１２ａの下面１６ａには、第２電極２０が配置されている。周縁部１２ａの上面１４ａは、中央部１２ｃの上面１４ｃに対して略平行であり、かつ、上面１４ｃに対して下方向に長さａだけシフトしている（即ち、シフト量はａである）。周縁部１２ａの下面１６ａは、中央部１２ｃの下面１６ｃに対して略平行であり、下面１６ｃに対して上方向に長さａだけシフトしている（即ち、シフト量はａである）。中央部１２ｃの上面１４ｃと下面１６ｃが略平行であることから、周縁部１２ａの上面１４ａと下面１６ａも略平行となる。このため、周縁部１２ａの厚みは（Ｈ−２ａ−２ｔ）で略一様となっている。また、周縁部１２ａの上面１４ａ及び下面１６ａとセラミックス素子１２の端面１２ｄとは直交し、これらがなす角は略９０°となっている。なお、上面１４ａは「第２平面」の一例であり、下面１６ａは「第４平面」の一例である。
【００２４】
接続部１２ｂは、中央部１２ｃと周縁部１２ａとの間に設けられ、中央部１２ｃと周縁部１２ａとを接続する。接続部１２ｂの上面１４ｂには、第１電極１８が配置されている。接続部１２ｂの下面１６ｂには、第２電極２０が配置されている。中央部１２ｃの厚みが周縁部１２ａの厚みより厚いことから、接続部１２ｂの厚みは、中央部１２ｃ側から周縁部１２ａに向かって徐々に薄くなっている。すなわち、接続部１２ｂの中央部１２ｃ側の厚みは（Ｈ−２ｔ）であり、接続部１２ｂの周縁部１２ａ側の厚みは（Ｈ−２ａ−２ｔ）であり、接続部１２ｂの厚みは中央部１２ｃ側から周縁部１２ａに向かって徐々に薄くなっている。中央部１２ｃと接続部１２ｂとは曲面で接続されており、接続部１２ｂと周縁部１２ｃとは曲面で接続されている。なお、上面１４ｂは「第１接続面」の一例であり、下面１６ｂは「第２接続面」の一例である。
【００２５】
図３に示すように、接続部１２ｂの上面１４ｂは、上方に凸な第１曲面１４ｂ１と、下方に凸な第２曲面１４ｂ２と、第１曲面１４ｂ１と第２曲面１４ｂ２を接続する接続平面１４ｂ３によって構成されている。なお、接続部１２ｂの下面１６ｂは、凸となる方向が反対となるだけで、接続部１２ｂの上面１４ｂと同一構成であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。第１曲面１４ｂ１の内周端Ｃは、中央部１２ｃの上面１４ｃに接続されている。第１曲面１４ｂ１の外周端は、接続平面１４ｂ３の内周端Ｅに接続されている。接続平面１４ｂ３の外終端Ｆは、第２曲面１４ｂ２の内周端に接続されている。第２曲面１４ｂ２の外周端Ｄは、周縁部１２ａの上面１４ａに接続されている。本実施例では、第１曲面１４ｂ１と第２曲面１４ｂ２とは、凸な方向が相違するだけで、その形状は略同一となっている。なお、本実施例では、図３に示す断面において、接続平面１４ｂ３を延長した直線Ｙと上面１４ｃを延長した直線Ｘとがなす角θを、接続部１２ｂの傾きを評価する指標として用いる。
【００２６】
ここで、上述した圧電素子１０の各寸法ａ，ｂ，Ｈ，Ｗ，Ｌ，θには、下記の関係式（１）〜（３）が成立していることが好ましい。
【００２７】
（１）２μｍ＜ａ≦０．２Ｈ・・・関係式（１）
周縁部１２ａの上面１４ａ及び下面１６ａのシフト量ａは、２μｍより大きく、０．２Ｈ以下であることが好ましい。ここで、Ｈは圧電素子１０の中央部（セラミックス素子１２の中央部１２ｃに対応する部分）の板厚である。シフト量ａが０．２μｍ以下であると、圧電素子１０の周縁部（即ち、セラミックス素子１２の周縁部１２ａに対応する部分）と設置面との間に十分な間隔を形成することができない。その結果、圧電素子１０の周縁部と設置面との擦れが生じ、発塵が生じる可能性が高くなる。シフト量ａを２μｍより大きくすることで、発塵を好適に防止することができる。また、シフト量ａを０．２Ｈ以下とすることで、圧電素子１０の中央部（即ち、セラミックス素子１２の中央部１２ｃに対応する部分）に印加される電界強度と、圧電素子１０の周縁部（即ち、セラミックス素子１２の周縁部１２ａに対応する部分）に印加される電界強度との差が大きくなることが抑制される。その結果、圧電素子１０の中央部と周縁部の境界でクラックが生じることを抑制することができる。
【００２８】
（２）５μｍ＜ｂ≦０．２Ｗ・・・関係式（２）
セラミックス素子１２の周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの幅ｂ（平面視したときの幅）が、５μｍより大きく、０．２Ｗ以下であることが好ましい（図２参照）。ここで、Ｗはセラミックス素子１２の短辺の長さ（即ち、圧電素子１０の短辺の長さ）である。後述するように、圧電素子１０は、複数の圧電素子１０が形成されたセラミックス基板をダイシングすることによって製作される。そして、ダイシングされる部分は、圧電素子１０の周縁部（即ち、セラミックス素子１２の周縁部１２ａに相当する部分）である。したがって、幅ｂを５μｍより長くすることで、ダイシング時にセラミックス素子１２の周縁１２ｃが損傷することを防止することができる。また、幅ｂを０．２Ｗ以下とすることで、電界印加時の圧電素子１０のたわみ変形などの異常変形を防止することができる。
【００２９】
（３）θ≧１００°・・・関係式（３）
接続部１２ｂの傾斜角度θは、１００°以上であることが好ましい。傾斜角度θを１００°以上とすることで、接続部１２ｂと中央部１２ｃの境界や、接続部１２ｂと周縁部１２ａの境界の角部に電界集中が生じることを抑制できる。その結果、電界集中による分極状態の解消を抑制することができる。これによって、圧電素子１０は、長期間に亘って良好な変位特性を維持することができる。
【００３０】
上述した圧電素子１０では、第１電極１８と第２電極２０の間に第１電極１８が高電位となる電圧を印加すると、セラミックス素子１２の厚み方向に電界が印加される。すると、セラミックス素子１２が、厚み方向に膨張するとともに、平面方向に収縮する。圧電素子１０は、平面方向の歪みを利用したアクチュエータとして使用される。すなわち、圧電素子１０では、セラミックス素子１２に印加される電界の方向（すなわち、厚み方向）と、アクチュエータの駆動に用いられる歪みの方向（すなわち、平面方向）とが略直交している。
【００３１】
次に、圧電素子１０の製造方法について説明する。なお、セラミックス素子１２に周縁部１２ａと接続部１２ｂを形成する工程以外については、従来公知の方法と同様の方法で行うことができる。このため、セラミックス素子１２に周縁部１２ａと接続部１２ｂを形成する工程を主に説明する。
【００３２】
まず、圧電体を主原料とするグリーンシートを板状に成形する。ここでは、グリーンシートの上面及び下面は略平坦に形成される。次に、グリーンシートを所定の温度で脱媒処理、焼成することでセラミックス基板３０を得る。図４に示すように、セラミックス基板３０の上面にパターニングされたマスク３２を形成する。具体的には、セラミックス基板３０の上面の全体にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をパターニングすることでマスク３２を形成する。図４に示すように、マスク３２は、セラミックス素子１２の中央部１２ｃに対応する位置にのみ設けられ、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂに対応する位置には設けられない。すなわち、マスク３２は、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂに対応する位置に開口部３４を有する。なお、レジスト膜のパターニングは、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて行うことができる。
【００３３】
次に、図５に示すように、マスク３２の上方からセラミックス基板３０に向かって研磨剤を吹付ける（いわゆる、ブラスト加工を実施する）。これによって、セラミックス基板３０の上面のうちマスク３２が形成されていない部分（開口部３４）が加工される。ブラスト加工が終了すると、次に、セラミックス基板３０の上面からマスク３２を除去する。これによって、図６に示すように、セラミックス基板３０の上面には、マスク３２が形成された部分３８と、マスク３２が形成されていない部分３６とで段差が形成される。セラミックス基板３０の上面のうち部分３８は、セラミックス素子１２の中央部となり、部分３６は周縁部１２ａ及び接続部１２ｂとなる。
【００３４】
次に、上述したマスク形成、ブラスト加工及びマスク除去をセラミックス基板３０の下面に対して実行する。これによって、セラミックス基板３０の上面と下面のそれぞれに、ブラスト加工されていない部分と、ブラスト加工された部分（シフトされた部分）とが形成される。
【００３５】
以降の工程は、従来公知の工程と同様に行われる。すなわち、セラミックス基板の両面にスパッタリング又は焼付けにより電極を形成する。次いで、電極が形成されたセラミックス基板を、ブラスト加工によって溝が形成された部分（図４，５の符号３６の部分）の中央部を加工することで、セラミックス基板と電極を同時に分割する。このときの分割加工にはダイシングやブラスト加工を用いることができる。これによって、複数の圧電素子１０が得られる。溝が形成された部分でダイシングするため、複数の圧電素子１０（セラミックス素子１２）のそれぞれに、周縁部１２ａと接続部１２ｂが形成される。
【００３６】
次に、実施例の圧電素子の特性について計測した実験の結果を、比較例１、２の圧電素子の実験結果と比較しながら説明する。実施例の圧電素子では、厚みＨを０．１ｍｍとし，長辺Ｌを１．５ｍｍとし、短辺Ｗを１．０ｍｍとし、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの幅ｂを５０μｍとし、接続部１２ｂの傾斜角度θを１２０°とし、シフト量ａについては２μｍ〜４０μｍの範囲で変化させた。一方、比較例１の圧電素子では、図９に示すように、セラミックス素子４０の周縁を加工せず（即ち、シフト量ａ＝０，幅ｂ＝０）、上面と端面の角度を９０°とした。比較例２の圧電素子では、図１０に示すように、セラミックス素子４６の周縁を曲面に形成した。なお、比較例１，２において、セラミックス素子４０，４６の周縁以外の構成については、実施例の圧電素子と同様の構成とした。
【００３７】
【表１】
2014041883.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、クラック観察については実施例１〜５，比較例１，２のそれぞれについて実施し、電極剥がれ観察については実施例１〜５，比較例２のそれぞれについて実施し、発塵測定については実施例１〜５，比較例１のそれぞれについて実施した。クラック観察及び電極剥がれ観察では、圧電素子に±３０Ｖで１０ｋＨｚのｓｉｎ波による電圧を１０００時間印加し、その後、圧電素子の外観を観察した。また、発塵測定では、ビーカー内の純水中に圧電素子を設置し、超音波（６８ｋＨｚ−１００Ｗ−２分）により圧電素子を振動させた。次いで、ビーカー内の水に含まれる微粒子を、液中パーティクルカウンター（ＬＰＣ）で測定した。
【００３９】
クラックについては、実施例５の圧電素子ではクラックが発生したが、実施例１〜４及び比較例１，２の圧電素子ではクラックが発生しなかった。このため、シフト量ａが大きくなりすぎると、クラックが生じることが判明した。電極剥がれについては、比較例２の圧電素子では電極剥がれが生じたが、実施例１〜５の圧電素子では電極剥がれが生じなかった。また、発塵については、比較例１では多量のパーティクルが観察され、実施例１〜５では観察されるパーティクル数が激減した。特に、実施例２〜５では、パーティクル数は１０００以下となり、発塵防止効果が極めて大きいことが判明した。
【００４０】
次に、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの幅ｂを１０μｍ〜３００μｍで変化させ、その影響を評価した結果について説明する。実施例の圧電素子では、厚みＨを０．１ｍｍとし，長辺Ｌを１．５ｍｍとし、短辺Ｗを１．０ｍｍとし、接続部１２ｂの傾斜角度θを１２０°とし、シフト量ａを２０μｍとした。そして、圧電素子を±１０Ｖで１００Ｈｚの矩形波で駆動したときの周縁部のたわみ変形の有無を測定した。圧電素子のたわみ変形は、レーザ変位計で測定した。なお、比較例として、上述した比較例１の圧電素子についてもたわみ変形の有無を測定した。測定は、各例について１０個のサンプルを用意し、それぞれについてたわみ変形の有無を測定した。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
表２に示すように、周縁部１２ａ及び接続部１２ｂの幅ｂが小さいと圧電素子の異常変形は生じないが、幅ｂが大きくなると圧電素子が異常変形する確率が高くなった。特に、幅ｂが３００μｍを超えると、１０個中９個の圧電素子に異常変形が生じた。
【００４３】
次に、接続部１２ｂの傾斜角度θを９０°〜１７０°で変化させ、その影響を評価した結果について説明する。実施例の圧電素子では、厚みＨを０．１ｍｍとし，長辺Ｌを１．５ｍｍとし、短辺Ｗを１．０ｍｍとし、シフト量ａを１０μｍとし、幅ｂを５０μｍとした。そして、圧電素子を±３０Ｖで１０ｋＨｚのｓｉｎ波で１０００時間駆動し、その後、圧電素子の周縁における変位量の変化率（即ち、１０００時間駆動前の変位量／１０００時間駆動後の変位量）を測定した。なお、測定は、各例について１０個のサンプルを用意し、それぞれについて測定を実施した。
【００４４】
【表３】
2014041883.tif 000005
【００４５】
表３に示すように、接続部１２ｂの傾斜角度θが９０°に近いと、セラミックス素子１２の分極状態が解けて圧電素子の変位量変化率が大きくなり、傾斜角度θが１２０°以上であれば圧電素子の変位量変化率を問題のないレベルに抑えられた。
【００４６】
以上に説明したように、本実施例の圧電素子１０では、セラミックス素子１２の上面と下面のそれぞれに周縁部１２ａ，１６ａが形成されている。このため、圧電素子１０の周縁部１２ａ，１６ａと設置面との擦れが防止され、発塵が生じることを抑制することができる。また、セラミックス素子１２の周縁部１２ａ，１６ａの上面及び下面は、セラミックス素子１２の伸長・収縮する方向と略平行となり、圧電素子１０を繰り返し作動させても、セラミックス素子１２から電極１８，２０が剥がれてしまうことを抑制することができる。このため、本実施例の圧電素子１０は、長期間に亘って安定して動作することができる。
【００４７】
なお、上述した実施例では、セラミックス素子１２の周縁部１２ａの上面１４ａと中央部１２ｃの上面１４ｃとが略平行となる場合について説明したが、本明細書に開示の技術は、このような例に限られない。例えば、周縁部１２ａの上面１４ａは、中央部１２ｃの上面１４ｃに対して傾斜していてもよい。かかる場合、周縁部１２ａの上面１４ａの傾斜角度は、接続部１２ｂの上面１４ｂの傾斜角度θと同じか、θより大きい（即ち、１８０°に近い）ことが好ましい。これによって、セラミックス素子１２の伸長・収縮する方向と、セラミックス素子１２の周縁部１２ａの上面１４ａとが平行に近くなるため、セラミックス素子１２と電極１８との剥がれを好適に抑制することができる。なお、セラミックス素子１２の周縁部１２ａの下面１６ａについても、上述した上面１４ａと同様、中央部１２ｃの下面１６ｃに対して傾斜していてもよい。
【００４８】
また、上述した実施例では、セラミックス素子１２の接続部１２ｂの上面１４ｂを、上に凸となる第１曲面１４ｂ１と、下に凸となる第２曲面１４ｂ２と、これらの曲面１４ｂ１，１４ｂ２を接続する接続平面１４ｂ３によって構成したが、本明細書に開示の技術は、このような例に限られない。例えば、接続部１２ｂの上面１４ｂは、周縁部１２ａの上面１４ａと中央部１２ｃの上面１４ｃとを平面（即ち、図３に示す断面において直線で表されるような面）で接続するような構成であってもよい。このような構成によっても、電極の剥がれを抑制しながら、発塵を抑制することができる。さらには、図８に示すように、接続部１２ｂの上面１４ｂを、上方に凸な第１曲面１４ｂ１と、下方に凸な第２曲面１４ｂ２のみによって構成してもよい。この場合、第１曲面１４ｂ１と第２曲面１４ｂ２とが接続されるため、その接続点Ａが第１曲面１４ｂ１から第２曲面１４ｂ２への変曲点となる。また、この場合においては、接続部１２ｂの上面１４ｂの傾きを評価する指標である角度θは、第１曲面１４ｂ１の内周端Ｃと第２曲面１４ｂ２の外周端Ｄを接続する直線Ｙと上面１４ｃを延長した直線Ｘとがなす角を用いればよい。なお、セラミックス素子１２の接続部１２ｂの下面１６ｂについても、上述した上面１４ｂと同様、平面状に形成してもよいし、２つの曲面を直接接続してもよい。
【００４９】
また、セラミックス素子１２に周縁部１２ａ及び接続部１２ｂを形成する方法は、上述したブラストを利用する方法に限られず、ダイシングカッタの加工深さを調整することで、セラミックス基板の上面の一部を除去する方法によって形成することもできる。また、グリーンシートに予め周縁部１２ａ及び接続部１２ｂに相当する格子状の凹みを、インプリント法などで形成し、それを焼成することでも形成することが出来る。
【００５０】
なお、上述した実施例の圧電素子１０は、セラミックス素子１２と電極１８，２０によって構成されていたが、圧電素子の表面が樹脂によってコーティングされていてもよい。圧電素子の表面を樹脂でコーティングすることで、発塵が生じることをさらに抑制することができる。例えば、実施例1〜5の圧電素子１０の周囲を厚さ0.1〜5μｍのポリイミド樹脂でコーティングしたものは、発塵量がさらに約１／１０にまで激減した。
【００５１】
さらには、図７に示すように、セラミック素子１２の中央部１２ｃ及び接続部１２ｂの角部を曲線状に形成してもよい。中央部１２ｃ及び接続部１２ｂの角部を曲線状とすることで、この部分への電界集中や応力集中を防止することができる。
【００５２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：圧電素子
１２：セラミックス素子
１８：第１電極
２０：第２電極
【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６】
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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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