(57)【要約】【課題】デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化及び可動部の変位の増大化と高速化（高共振周波数化）を達成させると共に、デバイスのハンドリング性並びに可動部への部品の取付性又はデバイスの固定性を向上させる。【解決手段】相対向する一対の薄板部１６ａ及び１６ｂと、可動部２０と、これら薄板部１６ａ及び１６ｂと可動部２０を支持する固定部２２を具備し、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、少なくとも１つの薄板部１６ａ及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが配設され、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とにより孔部１２が形成された圧電／電歪デバイス１０において、可動部２０の中央部分を切除して可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【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、
前記可動部又は固定部のいずれか一方は、互いに対向する端面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、
前記可動部又は固定部のいずれか一方に切除部を有し、
前記切除部の一部が前記互いに対向する端面を構成する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４】
請求項３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、
前記互いに対向する端面の間に空隙が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６】
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、
前記互いに対向する端面の間に前記可動部又は固定部のいずれか一方の構成部材とは異なる部材が介在し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、
前記部材が有機樹脂であ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、
製造時に前記薄板部及び／又は前記圧電／電歪素子に生じていた内部残留応力が、前記互いに対向する端面が形成されることによって解放された構造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１０】
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１１】
請求項９又は１０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１２】
請求項１〜１１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、
少なくとも前記薄板上に前記圧電／電歪素子を作製した後に、前記可動部となる部分又は固定部となる部分のいずれか一方の所定部位を切除して、互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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１４】
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、少なくとも前記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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１５】
請求項１４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、少なくとも互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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、少なくとも前記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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１６】
請求項１４又は１５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、少なくとも互いに対向する端面が一部連結された前記可動部となる部分又は前記固定部となる部分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前記セラミック積層体に対する切除処理によって、少なくとも互いに対向する端面が一部連結された前記可動部となる部分又は固定部となる部分を形成し、更に、前記連結部分を切除して互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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１７】
請求項１４〜１６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。
【請求項１８】
請求項１３〜１７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、
前記互いに対向する端面の間に、前記可動部の構成部材と異なる部材を介在させ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１９】
請求項１８記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記部材として有機樹脂を用いることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来、このような変位素子としては、例えば図３７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（例えば特許文献１参照）。
【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。
【０００５】
一方、特許文献２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。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３６６６５号公報
【特許文献２】特開昭６３−６４６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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２００の面内方向）の変位をそのまま可動部２０６に伝達していたため、可動部２０６の作動量が小さいという問題があった。
【０００８】
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。
【０００９】
前記問題点を解決するために、孔部２０２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。
【００１０】
更に、前記特許文献２に記載されたアクチュエータは、固定部材ないしは中継部材に対してバイモルフを貼り付けたものであることに加え、バイモルフ自身２枚の圧電子を貼り合わせてなる構造のものであることから、それらの貼り付け、貼り合わせにかかる加熱処理や接着剤の硬化収縮等に起因した応力を残留しやすく、その内部残留応力によって、変位動作が妨げられ、設計通りの変位、共振周波数を実現できないおそれがある。特に、アクチュエータがサイズ的に小さい場合、接着剤の影響は自ずから大きくなってしまう。
【００１１】
そこで、貼り付けにかかる接着剤の影響を排除する方法として、アクチュエータを例えばセラミックスの一体焼成物で構成し、接着剤を使用しない構造とすることが考えられる。しかしながら、この場合においても、焼成時の各部材の熱収縮挙動の違いによって、内部残留応力が発生するおそれは免れ得ない。
【００１２】
また更に、アクチュエータがサイズ的に小さい場合には、そのアクチュエータの固定性及びアクチュエータへの他の部品の取付性が低下するという問題を内在していた。
【００１３】
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、デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、デバイスのハンドリング性並びに可動部への部品の取付性又はデバイスの固定性を向上させることができ、これにより、相対的に低電圧で可動部を大きく変位することができると共に、デバイス、特に、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、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可能な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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、前記可動部又は固定部のいずれか一方は、互いに対向する端面を有することを特徴とする。
【００１５】
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。
【００１６】
そして、前記可動部又は固定部のいずれか一方に切除部を設け、前記切除部の一部が前記互いに対向する端面を構成するようにしてもよい。更に、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
そして、前記互いに対向する端面の間を空隙としてもよいし、前記互いに対向する端面の間に前記可動部の構成部材とは異なる部材、例えばガラス、セメント、有機樹脂などが挙げられ、好ましくは有機樹脂、例えばエポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、フェノール系、シリコーン系、テルペン系、キシレン系、スチレン系、メラミン系、メタクリル系、ゴム系等もしくはこれらの混合物、共重合体を介在させるようにしてもよい。中でも接合性、取り扱い性、硬さ等の点から、エポキシ系、アクリル系、メタクリル系の有機樹脂などを介在させることが好ましい。また、更に硬度を上げる目的で無機材料等のフィラーを混入させることも好ましい。
【００２０】
特に、前記互いに対向する端面の間を空隙とした場合や、前記互いに対向する端面の間に前記可動部又は固定部の構成部材よりも軽い部材を介在させる、あるいは前記部材により端面間を接合させることで、可動部又は固定部の軽量化を有効に図ることができるため、可動部又は固定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。なお、前記部材は高共振周波数の観点から、硬い材料とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記互いに対向する端面の間を空隙とした場合は、一方の端面を含む可動部又は固定部の一部と、他方の端面を含む可動部又は固定部の別の一部とが撓みやすくなり、変形に強くなる。そのため、圧電／電歪デバイスのハンドリング性に優れることとなる。
【００２２】
更に、前記互いに対向する端面の存在により、可動部又は固定部の表面積が大きくなる。従って、互いに対向する端面を有する可動部とした場合は、可動部に他の部品を取り付ける場合に、その取付面積を大きくとることができ、部品の取付性を向上させることができる。ここで、部品を例えば接着剤等によって固着する場合を考えると、接着剤は可動部の一主面のほか端面にまで行き渡ることとなるため、接着剤の塗布不足等を解消することが可能となり、部品を確実に固着することができる。
【００２３】
一方、互いに対向する端面を有する固定部とした場合は、この発明に係る圧電／電歪デバイスを所定の固定部分に強固に固定することが可能となり、信頼性の向上を図ることができる。
【００２４】
このように、本発明においては、デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、デバイスのハンドリング性、並びに可動部への部品の取付性、デバイスの固定性を向上させることができ、これにより、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、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可能なセンサ素子を得ることができる。
【００２５】
ところで、圧電／電歪デバイスの製造においては、例えば貼り合わせや後述する膜形成法を用いた一体焼成等によって、例えばセラミック積層体（セラミックグリーンシートを積層し、一体焼成したもの）に圧電／電歪素子を形成したとき、圧電／電歪素子及び／又は薄板部となる部分に内部残留応力が発生することになる。特に、一体焼成によって圧電／電歪素子をセラミック積層体に形成する場合は、焼成時に生じる構成部材の収縮や熱膨張率の違いによって圧電／電歪素子及び／又は薄板部となる部分に内部残留応力が発生しやすくなる。
【００２６】
そして、前記セラミック積層体のうち、不要な部分を切除して、可動部、固定部及び薄板部を有するセラミック基体とした場合においても、圧電／電歪素子及び／又は薄板部に内部残留応力は残ったままである。
【００２７】
この状態から、圧電／電歪デバイスを作製し、使用すると、圧電／電歪素子を構成する圧電／電歪層に所定電界を生じさせても、可動部において所望の変位を示さない場合がある。これは、圧電／電歪層の材料特性及び可動部の変位動作が、圧電／電歪素子及び／又は前記薄板部に発生している内部残留応力によって阻害されているからである。
【００２８】
この発明では、可動部又は固定部のいずれか一方に互いに対向する端面を設けるようにしているため、端面間の距離が、前記圧電／電歪素子及び／又は薄板部に発生している内部残留応力によって、例えば縮まることになる。即ち、圧電／電歪素子及び／又は薄板部に生じていた内部残留応力が端面の移動によって解放されることとなる。
【００２９】
従って、可動部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、デバイスの機械強度の向上も図ることができる。
【００３０】
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、可動部又は固定部への端面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。
【００３１】
次に、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、少なくとも前記圧電／電歪素子を作製した後に、前記可動部となる部分又は固定部となる部分のいずれか一方の所定部位を切除して、互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成する工程を有することを特徴とする。
【００３２】
互いに対向する端面を有する可動部又は固定部が設けられることとなるため、製造時に圧電／電歪素子及び／又は薄板部に発生していた内部残留応力が、端面間の距離が例えば縮まることによって解放されることになるため、可動部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い。
【００３３】
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、互いに対向する端面を有する可動部又は固定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かまわない。
【００３４】
また、互いに対向する端面を有する可動部又は固定部を設けることによって、可動部又は固定部が軽量化されるため、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。
【００３５】
しかも、可動部又は固定部が撓みやすくなり、変形に強くなるため、圧電／電歪デバイスのハンドリング性に優れることとなり、前記互いに対向する端面の存在により、可動部又は固定部の表面積が大きくなり、可動部に他の部品を取り付ける場合やデバイスを所定の固定箇所に固定する場合に、その取付面積や固定面積を大きくとることができ、部品の取付性並びにデバイスの固定性を向上させることができる。
【００３６】
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、少なくとも前記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成する切除工程とを含むことを特徴とする。
【００３７】
これにより、圧電／電歪デバイスの製造において、特に、焼成によって、セラミック積層体に圧電／電歪素子を形成したときに、圧電／電歪素子及び／又は薄板部に発生する内部残留応力を効果的に解放することができるため、セラミックグリーンシート積層法を用いて圧電／電歪デバイスを作製する場合において、デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、デバイスのハンドリング性、並びに可動部への部品の取付性、デバイスの固定性を向上させることができ、これにより、可動部を大きく変位することができる。
【００３８】
そして、前記セラミック積層体作製工程は、少なくとも互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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、少なくとも前記互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成するようにしてもよい。
【００３９】
また、前記セラミック積層体作製工程は、少なくとも互いに対向する端面が一部連結された前記可動部となる部分又は前記固定部となる部分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前記セラミック積層体に対する切除処理によって、少なくとも互いに対向する端面が一部連結された前記可動部となる部分又は固定部となる部分を形成し、更に、前記連結部分を切除して互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定部を形成するようにしてもよい。
【００４０】
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、互いに対向する端面を有する前記可動部又は固定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。
【００４１】
なお、前記互いに対向する端面の間に、前記可動部の構成部材と異なる部材を介在させる工程を含めるようにしてもよい。
【００４２】
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。
【発明の効果】
【００４３】
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、デバイスの軽量化、中でも固定部もしくは可動部の軽量化、デバイスのハンドリング性並びにデバイスの固定性もしくは可動部への部品の取付性を向上させることができ、これにより、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、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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３６を参照しながら説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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１２が設けられた基体１４を有する。
【００４７】
基体１４は、相対向する一対の薄板部１６ａ及び１６ｂと、可動部２０と、前記一対の薄板部１６ａ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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に形成されることとなる。
【００５２】
また、この圧電／電歪デバイス１０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２４ａ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。
【００５３】
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。
【００５４】
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するように圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成するようにしてもよい。
【００５５】
そして、上述の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０においては、図１に示すように、可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが形成されて構成されている。各端面３６ａ及び３６ｂは、可動部２０の側面、即ち、素子形成面にほぼ平行な面であって、可動部２０の上面から孔部１２にかけて互いに分離されている。このとき、例えば図１１に示すように、可動部２０の中心軸ｎから各端面３６ａ及び３６ｂまでの距離Ｌａ及びＬｂをほぼ等しくすることが好ましい。
【００５６】
また、これら端面３６ａ及び３６ｂの間には、例えば図１に示すように、空隙（空気）３８を介在させるようにしてもよいし、図８に示す第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｇのように、これら端面３６ａ及び３６ｂの間に前記可動部２０の構成部材とは異なる部材、例えば樹脂等からなる部材４０を介在させるようにしてもよい。
【００５７】
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２２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。
【００５８】
この場合、圧電／電歪デバイス１０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１０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。
【００５９】
圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ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１０ａ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１０ｂ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。この図３に示す圧電／電歪デバイス１０ｂにおいては、可動部２０の代わりに固定部２２に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを設けた例を示す。
【００６０】
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１０ｃ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。
【００６１】
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２８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。
【００６２】
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１０ｄ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、これら一対の電極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。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の側面）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。
【００６３】
また、図６に示す第５の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｅ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、これら一対の電極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。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の側面）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。
【００６４】
また、図７に示すように、前記第５の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｅの他の例において、圧電／電歪素子２４ａ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７の例では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの先端部を薄板部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を大きく変位させることができるという利点がある。
【００６５】
また、図８に示す第６の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｆ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２２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２４ｂ２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、また、高速応答性にも優れたものになり、好ましい。
【００６６】
また、図９に示す第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｇのように、圧電／電歪層２６を２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の側面）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層目の上面に位置するように形成した多段構成の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂとしてもよい。この例では、可動部２０の端面３６ａ及び３６ｂ間に可動部２０とは異なる部材が充填されている。
【００６７】
このような圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを多段構造とすることにより、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの発生力が増大し、もって大変位が図られると共に、圧電／電歪デバイス１０自体の剛性が増すことで、高共振周波数化が図られ、変位動作の高速化が容易に達成できる。
【００６８】
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、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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。
【００６９】
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２６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１０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。
【００７０】
図１０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１１に示す構造は、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。
【００７１】
具体的には、図１０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１０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２６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。
【００７２】
一方、図１１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。
【００７３】
このような図１０及び図１１に示すような圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂも本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０に好適に用いることができる。図１０及び図１１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。
【００７４】
ここで、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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１２に示すように、圧電／電歪デバイス１０の長軸（固定部の長軸）ｍと可動部２０の中心軸ｎとがほぼ一致している。
【００７５】
この状態から、例えば図１３Ａ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１３Ｂ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。
【００７６】
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１４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１０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。
【００７７】
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１３Ａ及び図１３Ｂの一点鎖線の波形に示すように、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１３Ａ及び図１３Ｂにおける一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２４ｂ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。
【００７８】
なお、図８に示す圧電／電歪デバイス１０ｆ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１３Ａに示す電圧（サイン波形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１３Ｂに示す電圧（サイン波形Ｗｂ参照）が印加される。
【００７９】
このように、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０においては、圧電／電歪素子２４ａ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２０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１０の長軸ｍに対して大きく変位させることが可能となる。
【００８０】
特に、この実施の形態では、可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを設けるようにしている。この場合、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂの間を空隙３８にしたり、前記互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂの間に可動部２０の構成部材よりも軽い部材４０を介在させることで、可動部２０の軽量化を有効に図ることができ、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。
【００８１】
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。
【００８２】
また、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０においては、可動部２０、薄板部１６ａ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。
【００８３】
更に、この実施の形態においては、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂの間を空隙３８とした場合、一方の端面３６ａを含む可動部２０の一部２０Ａと、他方の端面３６ｂを含む可動部２０の別の一部２０Ｂとが撓みやすくなり、変形に強くなる。そのため、圧電／電歪デバイス１０のハンドリング性に優れることとなる。
【００８４】
また、前記互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂの存在により、可動部２０又は固定部２２の表面積が大きくなる。従って、図１に示すように、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０とした場合は、可動部２０に他の部品を取り付ける場合に、その取付面積を大きくとることができ、部品の取付性を向上させることができる。ここで、部品を例えば接着剤等によって固着する場合を考えると、接着剤は可動部２０の一主面（部品取付面）のほか端面３６ａ及び３６ｂにまで行き渡ることとなるため、接着剤の塗布不足等を解消することが可能となり、部品を確実に固着することができる。
【００８５】
この一例として、図１５に、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス（一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ）の可動部２０に別の本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス（他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂ）を固着した場合を示す。
【００８６】
一方の圧電／電歪デバイス１０Ａは、その固定部２２が接着剤１２０を介して基板１２２の表面に固着されている。この一方の圧電／電歪デバイス１０Ａの可動部２０には、他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂの固定部２２が接着剤１２４を介して固着されている。即ち、２つの圧電／電歪デバイス１０Ａ及び１０Ｂが直列に配置された構成となっている。なお、他方の圧電／電歪デバイスにおける可動部の互いに対向する端面間には可動部とは異なる軽量な部材１２６が介在されている。
【００８７】
この場合、一方の圧電／電歪デバイス１０Ａにおける可動部２０の端面３６ａ及び３６ｂの間にまで、他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂを固着するための接着剤１２４が行き渡っており、これにより、他方の圧電／電歪デバイス１０Ｂは一方の圧電／電歪デバイス１０Ａに対して強固に固着されることになる。また、このように圧電／電歪デバイス１０Ｂを接着すれば、接着と同時に端面３６ａ及び３６ｂ間に可動部２０とは異なる軽量な部材（この例では接着剤１２４）を介在させることができるため、製造工程が簡略化できるという利点がある。
【００８８】
一方、図３に示すように、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する固定部２２とした場合は、前述した可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する場合の効果に加え、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０を所定の固定部分に強固に固定することが可能となり、信頼性の向上を図ることができる。
【００８９】
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３０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。
【００９０】
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。
【００９１】
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２０の変位動作が制限されるからである。
【００９２】
次に、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０の好ましい構成例について説明する。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
一方、薄板部２０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０．５〜１０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。
【００９６】
従って、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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１〜１０とし、かつ、比ｅ／ａを０．７〜５にすることである。
【００９７】
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への端面３６ａ及び３６ｂ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。
【００９８】
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。
【００９９】
なお、各部の実寸法は、可動部２０への部品の取り付けのための接合面積、固定部２２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１０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。
【０１００】
具体的には、例えば薄板部１６ａ及び１６ｂ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〜２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜５００μｍ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。
【０１０１】
薄板部１６ａ及び１６ｂの長さｅは、２００μｍ〜３０００μｍが好ましく、更に好ましくは３００μｍ〜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１００μｍ〜１０００μｍである。
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、この圧電／電歪デバイス１０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１０のＹ軸方向の剛性を選択的に高くすることができる。
【０１０４】
即ち、この圧電／電歪デバイス１０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。
【０１０５】
次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０の各構成要素について説明する。
【０１０６】
可動部２０は、上述したように、薄板部１６ａ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１０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１０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。
【０１０７】
固定部２２は、上述したように、薄板部１６ａ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１０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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みｄは、２μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましく、薄板部１６ａ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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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１０の強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利である。
【０１１６】
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１０に適している。
【０１１７】
例えば、図１に示すように、一方の電極２８、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９に示すように、多段構成にしてもよい。
【０１１８】
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１０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１０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１０の外面側、内面側の双方に形成してもよい。
【０１１９】
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１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
次に、この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０のいくつかの製造方法を図１６Ａ〜図２７を参照しながら説明する。
【０１２９】
この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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１０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２４ｂ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。
【０１３０】
圧電／電歪デバイス１０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。
【０１３１】
この実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０では、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２との境界部分（接合部分）並びに薄板部１６ａ及び１６ｂ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１０の特性を左右する重要なポイントである。
【０１３２】
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／電歪デバイスを短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。
【０１３３】
以下、具体的に本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０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１６Ｂ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１７参照）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２２が一体化されたものをセラミック基体１４Ｃ（図１８参照）と定義する。
【０１３４】
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１０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の１個取りを主体にして説明する。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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１６Ａ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。
【０１３７】
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を形成する窓部５４が形成された複数枚（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。
【０１３８】
その後、図１６Ｂ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５８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１７参照）を得る。
【０１３９】
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。
【０１４０】
窓部５４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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次に、図１７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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
具体的に、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ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。
【０１４７】
ここで、一方の電極２８として白金（Ｐｔ）、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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２２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。
【０１５２】
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１６ｂ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。
【０１５３】
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℃〜１４００℃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２６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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
次いで、図１８に示すように、可動部２０となる部分の中心部分２０ｂを切断線Ｃ３及びＣ４に沿って切断して除去して、可動部２０、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１４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１０を作製する。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。
【０１５６】
ところで、上述の圧電／電歪デバイスの製造方法においては、一体焼成によって薄板部１６ａ及び１６ｂ上に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成するようにしているため、図１９Ａに示すように、焼成時に生じる圧電／電歪層２６の収縮や一対の電極２８及び３０と圧電／電歪層２６並びに薄板部１６ａ及び１６ｂとの熱膨張率の違い等によって、例えば、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは、孔部１２に向かって凸となるようにわずかに変位し、形状的に歪みが生じた状態となり、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ（特に圧電／電歪層２６）や薄板部１６ａ及び１６ｂに内部残留応力が発生しやすくなる。
【０１５７】
この薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６での内部残留応力の発生は、上述した一体焼成のほか、薄板部１６ａ及び１６ｂに別体の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを例えば接着剤で貼り合わせる場合にも生じる。即ち、接着剤を固定化もしくは硬化する際に、接着剤等の硬化収縮によって薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に内部残留応力が発生することとなる。更に、その固定化もしくは硬化に加熱が必要な場合には、残留応力が大きなものとなる。
【０１５８】
この状態で圧電／電歪デバイス１０を使用すると、圧電／電歪層２６に所定電界を生じさせても、可動部２０において所望の変位を示さない場合がある。これは、圧電／電歪層２６の材料特性及び可動部２０の変位動作が、前記薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生している内部残留応力によって阻害されているからである。
【０１５９】
そこで、この第１の製造方法では、図１９Ａに示すように、可動部２０の中心部分２０ｂを所定幅Ｗ１（例えば１００μｍ）だけ切除するようにしている。この中心部分２０ｂの切除によって、図１９Ｂに示すように、可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが形成されるが、薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生していた内部残留応力によって、これら端面３６ａ及び３６ｂが互いに近づく方向に移動し、移動後の各端面３６ａ及び３６ｂの幅は、前記所定幅Ｗ１よりも短い例えば第２の所定幅Ｗ２（例えば３０μｍ）となる。
【０１６０】
これら端面３６ａ及び３６ｂの移動は、薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生していた内部残留応力の解放に伴うものである。内部残留応力を解放した状態で圧電／電歪デバイス１０を使用すると、可動部は、ほぼ設計通りの変位動作を示し、良好なデバイス特性を示すこととなる。この効果は、固定部２２となる部分の一部を切除して、例えば図３に示すように、固定部２２に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを形成した場合においても同様であり、この場合は、薄板部１６ａ及び１６ｂや圧電／電歪層２６に発生していた内部残留応力が、固定部２２に形成された互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂの移動によって解放されることとなる。なお、対向する端面３６ａ及び３６ｂについては、必ずしも可動部２０もしくは固定部２２の中心部分の切除のみならず、中心からそれた部分を切除して形成することによっても同様の効果が得られる。
【０１６１】
図１７に示す切除や図１８に示す切除に当たっては、切除後に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更に緩和でき、特性の向上に寄与するからである。
【０１６２】
次に、第２の製造方法について図２０Ａ〜図２２を参照しながら説明する。まず、図２０Ａに示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０を形成するための窓部１００とが連続形成されたセラミックグリーンシート１０２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とを用意する。
【０１６３】
その後、図２０Ｂ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及び１０２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及び１０２を積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセラミックグリーンシート１０２を中央に位置させて積層する。このとき、窓部１００の存在により、圧着時に圧力がかからない部位が発生するため、積層、圧着の順番等を変更し、そのような部位が生じないようにする必要がある。これは、後述する第３及び第４の製造方法でも同様である。その後、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２１参照）を得る。
【０１６４】
次に、図２１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多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをセラミック積層体６０に一体化させる。もちろん、圧電／電歪素子は片側の表面のみに形成してもよい。これは、後述する第３及び第４の製造方法でも同様である。
【０１６５】
次に、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、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積層体６０の側部と先端部を切除する。この切除によって、図２２に示すように、セラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形成された圧電／電歪デバイス１０を得る。切断のタイミングは、切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断した後に切断線Ｃ５に沿って切断してもよく、切断線Ｃ５に沿って切断した後に切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断してもよい。もちろん、これらの切断を同時に行うようにしてもよい。
【０１６６】
この第２の製造方法においては、セラミック積層体６０から不要な部分を切除したと同時に、セラミック基体１４Ｃに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形成された圧電／電歪デバイス１０を得ることができるため、製造工程の簡略化を図ることができると共に、圧電／電歪デバイス１０の歩留まりを向上させることができる。
【０１６７】
次に、第３の製造方法について図２３Ａ〜図２５を参照しながら説明する。まず、図２３Ａに示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが一部連結された可動部２０となる部分２０Ｄを形成するための窓部１０４とが連続形成され、窓部５４に向かって一部張り出した張出し部１０６が形成されたセラミックグリーンシート１０８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とを用意する。
【０１６８】
その後、図２３Ｂ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、１０８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、１０８を積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセラミックグリーンシート１０８を中央に位置させて積層する。その後、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２４参照）を得る。
【０１６９】
次に、図２４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多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをセラミック積層体６０に一体化させる。
【０１７０】
次に、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、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積層体の側部と先端部を切除する。この切除によって、図２５に示すように、固定部２２と薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは形作られるが、可動部２０となる部分２０Ｄは互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが張出し部１０６によって一部連結された状態となっている。
【０１７１】
次に、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを一部連結している前記張出し部１０６を切除して、可動部２０、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１０を作製する。
【０１７２】
この第３の製造方法においては、最終段階において、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを一部連結している細い張出し部１０６を切除すればよいため、簡単に、かつ、確実に切除することができ、製造工程の簡略化を図ることができると共に、圧電／電歪デバイス１０の歩留まりを向上させることができる。
【０１７３】
次に、第４の製造方法について図２６Ａ〜図２８を参照しながら説明する。まず、図２６Ａに示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２となる窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが一部連結された可動部２０となる部分２０Ｄを形成するための窓部１１０とが形成され、窓部５４と窓部１１０を分離するように桟部１１２が形成されたセラミックグリーンシート１１４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とを用意する。
【０１７４】
その後、図２６Ｂ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、１１４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、１１４を積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセラミックグリーンシート１１４を中央に位置させて積層する。その後、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２７参照）を得る。
【０１７５】
次に、図２７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多層構造の圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成し、焼成によって圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂをセラミック積層体６０に一体化させる。
【０１７６】
次に、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、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積層体の側部と先端部を切除する。この切除によって、図２８に示すように、固定部２２と薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂは形作られるが、可動部２０となる部分２０Ｄは互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂが桟部１１２によって一部連結された状態となっている。
【０１７７】
次に、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを一部連結している前記桟部１１２を切除して、可動部２０、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１０を作製する。
【０１７８】
この第４の製造方法においては、最終段階において、互いに対向する端面を一部連結している桟部１１２を切除すればよいため、簡単に、かつ、確実に切除することができ、製造工程の簡略化を図ることができると共に、圧電／電歪デバイス１０の歩留まりを向上させることができる。
【０１７９】
上述の例では、前記可動部２０、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。
【０１８０】
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８及び第９の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈ及び１０ｉ）の製造方法（第５及び第６の製造方法）について図２９Ａ〜図３６を参照しながら説明する。従って、この第５及び第６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。
【０１８１】
第５の製造方法は、まず、図２９Ａに示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０を形成するための窓部１００とが連続形成されたセラミックグリーンシート１０２とを用意する。
【０１８２】
その後、図２９Ｂに示すように、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ及び１０２を積層・圧着して、セラミックグリーン積層体１５８とする。この積層にあたってはセラミックグリーンシート１０２を中央に位置させて積層する。その後、セラミックグリーン積層体１５８を焼成して、図３０Ａに示すように、セラミック積層体１６０（図３０Ａ参照）を得る。このとき、セラミック積層体１６０には、窓部５４及び１００による孔部１３０が形成されたかたちとなる。
【０１８３】
次に、図３０Ｂ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により形成することができる。
【０１８４】
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（図３１参照）とする。
【０１８５】
次に、図３１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１６２のうち、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５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３２に示すように、基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形成された第８の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｈを得る。
【０１８６】
一方、第６の製造方法は、まず、図３３Ａに示すように、少なくとも後に孔部１２を形成する窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄと、後に孔部１２を形成する窓部５４と互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０を形成するための窓部１００とが連続形成されたセラミックグリーンシート１０２とを用意する。
【０１８７】
その後、図３３Ｂに示すように、セラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ及び１０２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３４Ａ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１００による孔部１３０が形成されたかたちとなる。
【０１８８】
次に、図３４Ｂに示すように、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１５２Ｂ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３４Ａに示すように、必要に応じて、孔部１３０に充填材１６４を充填する。
【０１８９】
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。
【０１９０】
次に、図３５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２４ｂ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により形成することができる。
【０１９１】
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Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５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３６に示すように、基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを有する可動部２０が形成された第９の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０ｉを得る。
【０１９２】
また、基体部をすべて金属とする場合には、例えば図３０Ａ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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１】本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。
【図２】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第１の変形例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第２の変形例を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第３の変形例を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第４の変形例を示す斜視図である。
【図６】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第５の変形例を示す斜視図である。
【図７】第５の変形例に係る圧電／電歪デバイスの他の例を示す斜視図である。
【図８】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第６の変形例を示す斜視図である。
【図９】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第７の変形例を示す斜視図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】本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。
【図１３】図１３Ａ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１３Ｂ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１４】本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。
【図１５】一方の圧電／電歪デバイスの可動部に他方の圧電／電歪デバイスを固着した場合を示す斜視図である。
【図１６】図１６Ａは第１の製造方法において、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１６Ｂ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１７】第１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た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。
【図１８】第１の製造方法において、セラミック積層体を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図である。
【図１９】図１９Ａは薄板部や圧電／電歪層に内部残留応力が発生している状態を示す説明図であり、図１９Ｂは可動部の中心部分を切除した状態を示す説明図である。
【図２０】図２０Ａは第２の製造方法において、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】第２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た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。
【図２２】第２の製造方法において、セラミック積層体を所定の切断線に沿って切断して、本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２３】図２３Ａは第３の製造方法において、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２３Ｂ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２４】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た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。
【図２５】第３の製造方法において、セラミック積層体を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図である。
【図２６】図２６Ａは第４の製造方法において、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２６Ｂ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２７】第４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た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。
【図２８】第４の製造方法において、セラミック積層体を所定の切断線に沿って切断して、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイスとする途中過程を示す説明図である。
【図２９】図２９Ａは第５の製造方法において、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２９Ｂ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３０】図３０Ａ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３０Ｂ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３１】第５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。
【図３２】第５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８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３３】図３３Ａは第６の製造方法において、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３３Ｂ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３４】図３４Ａ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後、孔部に充填材を充填した状態を示す説明図であり、図３４Ｂはそれぞれ薄板部となる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。
【図３５】別体として構成した圧電／電歪素子をハイブリッド積層体の金属板の表面に接着した状態を示す説明図である。
【図３６】第６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９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３７】従来例に係る圧電／電歪デバイスを示す構成図である。
【符号の説明】
【０１９７】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０ａ〜１０ｉ…圧電／電歪デバイス
１２…孔部
１４、１４Ｃ、１４Ｄ…基体（セラミック基体）
１６ａ、１６ｂ…薄板部            １８…実質的駆動部分
２０…可動部                      ２０Ｄ…可動部となる部分
２２…固定部                      ３６ａ、３６ｂ…端面
３８…空隙                        ４０…部材
５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ、５２Ｂ、１０２、１０８、１１４…セラミックグリーンシート
５８、１５８…セラミックグリーン積層体
６０、１６０…セラミック積層体    １６２…ハイブリッド積層体
【図１】
2006340597.tif 000003
【図２】
2006340597.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006340597.tif 000008
【図７】
2006340597.tif 000009
【図８】
2006340597.tif 000010
【図９】
2006340597.tif 000011
【図１０】
2006340597.tif 000012
【図１１】
2006340597.tif 000013
【図１２】
2006340597.tif 000014
【図１３】
2006340597.tif 000015
【図１４】
2006340597.tif 000016
【図１５】
2006340597.tif 000017
【図１６】
2006340597.tif 000018
【図１７】
2006340597.tif 000019
【図１８】
2006340597.tif 000020
【図１９】
2006340597.tif 000021
【図２０】
2006340597.tif 000022
【図２１】
2006340597.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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