(57)【要約】    【課題】  振動波駆動装置の性能を確保したままで、積層圧電素子の外形加工を容易化すると共に、積層圧電素子の不良の発生を抑制し、積層圧電素子及び振動波駆動装置のコスト低減を実現可能とした積層圧電素子、振動波駆動装置を提供する。    【解決手段】  積層圧電素子１は、圧電層１１、複数の圧電層１２、複数の圧電層１３を備える。振動波モータ５０は、積層圧電素子１、第１の弾性体５２、第２の弾性体５３、第３の弾性体５４を有する振動子５１、シャフト５５、ロータ５９、ギア６０を備える。積層圧電素子１における第１及び第２の弾性体５２、５３と対向する挟持接触部の外周側角部に面取りを施し、内部電極の外形寸法を、積層圧電素子１における挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、内部電極の外周側端部を、積層圧電素子１の外周面に対して非露出状態とする。【選択図】      図１
2006288061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極を有すると共に、弾性体に挟持されることで振動体を構成し、電気量を機械量としての振動に変換する電気−機械エネルギ変換素子であって、
前記内部電極の外形寸法を、前記電気−機械エネルギ変換素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、
前記内部電極の外周側端部を、前記電気−機械エネルギ変換素子の外周面に対して非露出状態としたことを特徴とする電気−機械エネルギ変換素子。
【請求項２】
内部電極が形成された圧電層を含む複数の圧電層が積層され、弾性体に挟持されることで振動体を構成する積層圧電素子であって、
前記内部電極の外形寸法を、前記積層圧電素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、
前記内部電極の外周側端部を、前記積層圧電素子の外周面に対して非露出状態としたことを特徴とする積層圧電素子。
【請求項３】
前記積層圧電素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外周側角部に面取りを施すことを特徴とする請求項２記載の積層圧電素子。
【請求項４】
前記振動体の振動方向が直交する２つの曲げ振動を励起するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の積層圧電素子。
【請求項５】
前記積層圧電素子に前記面取りを施す際の加工方法は、バレル研磨加工、研削加工を含む群から選択されることを特徴とする請求項３記載の積層圧電素子。
【請求項６】
前記請求項２乃至５の何れかに記載の積層圧電素子を組み込んだ振動体と、前記振動体で発生した振動を駆動力として出力する出力手段とを備えることを特徴とする振動波駆動装置。
【請求項７】
弾性体に挟持されることで振動体を構成する積層圧電素子の製造方法であって、
圧電材料を用いて圧電層となるシートを形成する工程と、
前記圧電層となるシートに内部電極を形成する工程と、
前記内部電極を形成した複数の圧電層を積層し積層圧電素子を形成する工程と、
前記積層圧電素子を焼成する工程と、
前記積層圧電素子を構成する各圧電層の前記内部電極に電圧を印加することで分極処理を行う工程と、
前記内部電極の外形寸法が、前記積層圧電素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きくなるように、前記挟持接触部の外周側角部に面取りを施す工程と、
を有することを特徴とする積層圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電層を積層した電気−機械エネルギ変換素子としての積層圧電素子、該積層圧電素子を振動子に組み込んだ振動波駆動装置、及び積層圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換機能を有する圧電材料は多種多様な分野に利用されている。
圧電材料の利用方法の一つとして、圧電素子と弾性体から構成した振動体を作り、該振動体で発生する振動を利用する方法がある。また、振動体に用いる圧電素子としては、圧電セラミックスの両面に電極を形成した単板の圧電素子を積層した積層圧電素子がある。
【０００３】
例えば、振動波を発生する振動波モータに組み込む積層圧電素子に関する各種技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。また、単板の圧電セラミックスに関する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
上記の振動波モータに対し、更に小型の振動波モータに関する各種技術が提案されている（例えば、特許文献５、特許文献６、特許文献７参照）。
【０００５】
現在、例えば、図５に示すような積層圧電素子７１が、図６に示す振動波モータ９０に組み込まれ、カメラ用レンズの自動焦点調節（オートフォーカス）機構を駆動するモータとして使用されている。
【０００６】
このような用途に使用される積層化された電気―機械エネルギ変換素子は、電極層を形成した電気―機械エネルギ変換機能を有する層状の材料の層を複数層重ねた構造である。具体的には、電極材料で形成された電極層（以下、内部電極と呼ぶ）を表面に設けた圧電材料の層（以下、圧電層と呼ぶ）を複数層重ねた積層構造となっている。
【０００７】
図５は、従来例に係る積層圧電素子７１の構成を示す図であり、（ａ）は積層圧電素子７１の分解斜視図、（ｂ）は積層圧電素子７１の断面図である。
【０００８】
図５において、積層圧電素子７１は、最上層（第１層）の圧電層８１の下に、第２層から最下層（第３１層）まで圧電層８２と圧電層８３が交互に配置された構造を有する。尚、最下層は圧電層８３’と図示している。
【０００９】
圧電層８２の表面には、４分割された内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−が配設されている。一方、圧電層８３の表面には、４分割された内部電極ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−が配設されている。圧電層８２及び圧電層８３における何れの内部電極も外周端まで形成することで、出来るだけ広い面積にしている。この理由は、内部電極の面積を広くすることで積層圧電素子７１の出力を出来るだけ大きくしたいためである。この結果、積層圧電素子７１の外周面には内部電極の端部が露出している。
【００１０】
各圧電層８２の内径側には、図中に丸で示すスルーホール３が形成されている。このスルーホール３は、各圧電層に設けられた貫通孔にペースト状の導電材料を充填したものである。即ち、１層おきに重ねられた各圧電層８２における４分割された内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−に重ねられた方向に、４本のスルーホールが設けられている。同様に、もう一方の各圧電層８３においても、４分割された内部電極ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−が重ねられた方向に、更に４本のスルーホールが設けられている。ただし、最下層である第３１層の圧電層８３’は、その下には層がないのでスルーホールは設けられていない。
【００１１】
各圧電層８２及び各圧電層８３に設けられた８本のスルーホールにより、各内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−、ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−がそれぞれ独立して導通している。また、第１層の圧電層８１の表面には、スルーホール３の端部を露出した表面電極４が形成されている。
【００１２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の積層圧電素子７１における矢視Ｅ１〜Ｅ４線に沿う断面を示したものである。積層圧電素子７１の内部には内部電極Ｂ＋、Ｂ−と内部電極ＢＧ＋、ＢＧ−が見える。尚、本来、積層圧電素子７１の内部には内部電極が３０層見えるはずであるが、便宜上１０層で図示している。
【００１３】
積層圧電素子７１は、最終的に加工されて、外径はφ６ｍｍ、内径はφ１.６５ｍｍ、圧電層の厚さは約６０μｍ、圧電層の全層数は３１層である。積層圧電素子７１の内部電極の外径は、積層圧電素子７１の外径と同じでφ６ｍｍあり、内部電極の内径はφ２.０mm、内部電極の厚さは２〜３μｍ、内部電極の層は３０層である。積層圧電素子７１の厚さは、約１.９４ｍｍである。上述したように、積層圧電素子７１の外周面には内部電極の端部が露出している。このように構成された積層圧電素子７１は、振動波モータに適した振動を起こすように分極処理が施されている。
【００１４】
図６は、図５に示す積層圧電素子７１を組み込んだ振動波モータ９０の構成を示す断面図である。
【００１５】
図６において、振動波モータ９０は、積層圧電素子７１を振動子９１に組み込んだ振動波駆動装置としての小型振動波モータとして構成されている。
【００１６】
振動子９１を形成する際は、先ず、第１の弾性体５２、円盤状の第２の弾性体５３、積層圧電素子７１、第３の弾性体５４を順にシャフト５５に通し、第１の弾性体５２とシャフト５５で円盤状の第２の弾性体５３を押さえる。更に、第３の弾性体５４とシャフト５５のねじで積層圧電素子７１を締め付けて固定することで、振動子９１を形成している。
【００１７】
配線基板５６には、配線用にパタ−ニングされた電極パタ−ンが設けられている。配線基板５６は、積層圧電素子７１の各々の表面電極４と電気的に導通し外部電源と接続を図ることができるように、積層圧電素子７１に機械的に密着されている。
【００１８】
振動波モータ９０において、振動子９１に発生する２つの曲げ振動の合成により得られる駆動振動を、バネ５７を介して、第２の弾性体５３の一方の面に加圧接触した接触リング５８とこれと一体になったロ−タ５９に伝達する。そして、接触リング５８とロ−タ５９を、第２の弾性体５３と接触リング５８との間に生じる摩擦力により駆動する。これにより、ロ−タ５９と一体に回転する伝達部材であるギア６０から駆動力が出力される。
【特許文献１】特許第３３１１０３４号
【特許文献２】特許第３３１３７８２号
【特許文献３】特許第３４３２３２１号
【特許文献４】特開平４−１６２５７９号公報
【特許文献５】特開２００３−１３４８５８号公報
【特許文献６】特開２００３−１９９３７６号公報
【特許文献７】特開２００３−２０９９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述した振動波モータは、電磁モータに比較するとコストが高いため、コスト低減が強く要望されている。とりわけ、振動波モータを構成する部品のうち圧電素子は最もコストが高いため、振動波モータのコスト低減を実現するためには圧電素子のコストを低減することは必須である。
【００２０】
そこで、従来例の積層圧電素子に関わるコストを検討すると、積層圧電素子のコストを上げている原因の一つとして、外形加工を挙げることができる。即ち、従来例では、積層圧電素子の出力を大きくし振動波モータの性能を向上させるために、圧電層の表面に設ける内部電極を出来るだけ広い面積にする必要があるため、内部電極を圧電層の外周端まで広げていた。
【００２１】
この結果、積層圧電素子の外周面には内部電極の端部が露出することになり、露出した内部電極間での通電やショートを完全に防止するために次のような加工を行っていた。即ち、積層圧電素子の外周面は滑らかに仕上げつつ、金属である内部電極にはバリが発生しないように、荒加工と仕上げ加工の二工程に分けて丁寧に研削加工を行っていた。更に、積層圧電素子を振動波モータに組み込む際には、積層圧電素子の外周面に水分やゴミなどが付着し電流リークが起らないように、撥水性を有する有機材料を積層圧電素子の外周面にコーティングしていた。積層圧電素子にこれらの各種加工を施さなければならいため、コストが上がっていた。
【００２２】
しかしながら、積層圧電素子を現状のままの外形寸法で、その外周面に内部電極の端部が露出しないように内部電極の外形を小さくすると、内部電極の面積が減ることになる。結果的に積層圧電素子の出力も減り、積層圧電素子を組み込んだ振動波モータの性能が低下してしまうという問題があった。
【００２３】
また、積層圧電素子の内部電極の面積は同じにしたままで、積層圧電素子の外形を大きくすることで、積層圧電素子の外周面に内部電極の端部が露出しないようにすることも検討した。しかし、積層圧電素子の外形を大きくすると、積層圧電素子を挟持する弾性体の振動の変位が変わり、振動波モータの性能（回転数とトルクの関係）が変わって、性能低下が起こることも判ってきた。これは、積層圧電素子における内部電極のない外周部の領域が弾性体と接触するために、積層圧電素子の変位が弾性体に有効に伝わらなくなるためと思われる。
【００２４】
本発明の目的は、振動波駆動装置の性能を確保したままで、積層圧電素子の外形加工を容易化すると共に、積層圧電素子の不良の発生を抑制し、積層圧電素子及び振動波駆動装置のコスト低減を実現することを可能とした電気−機械エネルギ変換素子、積層圧電素子、振動波駆動装置、及び積層圧電素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上述の目的を達成するために、本発明の電気−機械エネルギ変換素子は、内部電極を有すると共に、弾性体に挟持されることで振動体を構成し、電気量を機械量としての振動に変換する電気−機械エネルギ変換素子であって、前記内部電極の外形寸法を、前記電気−機械エネルギ変換素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、前記内部電極の外周側端部を、前記電気−機械エネルギ変換素子の外周面に対して非露出状態としたことを特徴とする。
【００２６】
上述の目的を達成するために、本発明の積層圧電素子は、内部電極が形成された圧電層を含む複数の圧電層が積層され、弾性体に挟持されることで振動体を構成する積層圧電素子であって、前記内部電極の外形寸法を、前記積層圧電素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、前記内部電極の外周側端部を、前記積層圧電素子の外周面に対して非露出状態としたことを特徴とする。
【００２７】
上述の目的を達成するために、本発明の振動波駆動装置は、前記積層圧電素子を組み込んだ振動体と、前記振動体で発生した振動を駆動力として出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
上述の目的を達成するために、本発明の積層圧電素子の製造方法は、弾性体に挟持されることで振動体を構成する積層圧電素子の製造方法であって、圧電材料を用いて圧電層となるシートを形成する工程と、前記圧電層となるシートに内部電極を形成する工程と、前記内部電極を形成した複数の圧電層を積層し積層圧電素子を形成する工程と、前記積層圧電素子を焼成する工程と、前記積層圧電素子を構成する各圧電層の前記内部電極に電圧を印加することで分極処理を行う工程と、前記内部電極の外形寸法が、前記積層圧電素子における前記弾性体と対向する挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きくなるように、前記挟持接触部の外周側角部に面取りを施す工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、積層圧電素子における弾性体と対向する挟持接触部の外周側角部に面取りを施し、内部電極の外形寸法を、積層圧電素子における挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、内部電極の外周側端部を、積層圧電素子の外周面に対して非露出状態としている。
【００３０】
これにより、従来例の、内部電極を圧電層の外周端まで広げ積層圧電素子の外周面に内部電極の端部を露出させた場合と比較し、積層圧電素子を組み込む振動波モータの性能（回転数とトルクの関係）を確保したまま、積層圧電素子の外形加工を容易且つ簡単に行うことができる。更に、積層圧電素子を振動波駆動装置に組み込む際に積層圧電素子にコーティングを施すことが不要となり、積層圧電素子及び振動波駆動装置のコスト低減を実現することが可能となる。
【００３１】
また、バレル研磨加工により積層圧電素子の外形部の角部を滑らかに面取りするので、振動波駆動装置に対する積層圧電素子の組み立て時や、積層圧電素子を手で取り扱う際に、積層圧電素子の外形部分の角部の欠けが起りにくいという利点がある。更に、積層圧電素子の少し欠けた部分もきれいに研磨し除去することができるので、積層圧電素子の不良の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気−機械エネルギ変換素子としての積層圧電素子１の構成を示す図であり、（ａ）は積層圧電素子１の分解斜視図、（ｂ）は積層圧電素子１の断面図である。なお、ここでは、電歪材料も圧電材料に含まれるものとして説明を行う。
【００３４】
図１において、積層圧電素子１は、内径部を有する形状に形成されており、分割された内部電極を設けた複数の圧電層を積層し、圧電層に設けられた貫通孔にペースト状の導電材料を充填したスルーホールを介して各内部電極の導通を得るように構成されている。本実施の形態の積層圧電素子１は、従来例の積層圧電素子７１と異なり、外形部の角部は面取りを施した面取り部２として形成されており、内部電極は積層圧電素子１の外周面に露出していない構造を有する。尚、図１と後述の図２及び図３では、説明の便宜上、面取り部２を模式的に直線状に図示しているが、面取り部２は実際には滑らかな丸い形状に加工される。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、積層圧電素子１は、圧電層１１と、複数の圧電層１２と、複数の圧電層１３から構成されている。即ち、積層圧電素子１において、最上層（第１層）に圧電層１１が配置され、第１層の下の第２層から最下層（第３１層）まで圧電層１２と圧電層１３が交互に配置されている。尚、最下層は圧電層１３’と図示している。
【００３６】
圧電層１２及び圧電層１３の表面には、それぞれ、直径部分を直交するようにして十字形に形成されたスリット（電極が形成されていない未電極形成部）を介して、４分割された内部電極のパターンが形成されている。圧電層１２の４分割された内部電極は、Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−から構成されており、圧電層１２の下層に位置する圧電層１３の４分割された内部電極は、ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−から構成されている。
【００３７】
各圧電層の内径寄りの箇所には、図中に丸で示すスルーホール３が形成されている。即ち、積層された各圧電層の各内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−と、各内部電極ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−が導通するように、８本のスルーホール３が設けられている。ただし、最下層（第３１層）の圧電層１３’だけは、その下には層がない（下側に導通する必要がない）ので、スルーホールは設けられていない。また、これら８本の各スルーホール３の端部が最上層（第１層）の圧電層１１の表面に露出されることで、８個の表面電極４が形成されている。
【００３８】
積層圧電素子１を上記のような構造に形成した後、次のように分極処理を行い、振動波モータに適した分極極性を与えた。積層圧電素子１の各圧電層の４分割された内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−において、１８０度の位置関係にあるＡ＋、Ａ−とＢ＋、Ｂ−の各２組が互いに分極極性が（＋）（プラス）と（−）（マイナス）とに異なるように、分極処理を行った。即ち、ＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−をグランドとして、Ａ＋とＢ＋に（＋）の電圧を印加し、Ａ−、Ｂ−に（−）の電圧を印加して、分極処理を行った。
【００３９】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の積層圧電素子１における矢視Ｃ１〜Ｃ４線に沿う断面を示したものである。積層圧電素子１の内部には内部電極Ｂ＋、Ｂ−と内部電極ＢＧ＋、ＢＧ−が見える。尚、本来、積層圧電素子１の内部には内部電極が３０層見えるはずであるが、便宜上１０層で図示している。
【００４０】
上述したように、積層圧電素子１の外形部の角部には、後述の面取り加工により面取りが施された面取り部２が形成されている。また、内部電極Ａ＋、Ｂ＋、Ａ−、Ｂ−及びＡＧ＋、ＢＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ−の外形は、積層圧電素子１の外形より小さく、内部電極の端部は、積層圧電素子１の外周面には露出していない。本実施の形態の積層圧電素子１は、これらの点で従来例の積層圧電素子７１と異なる。詳しくは後述する。
【００４１】
本実施の形態の積層圧電素子１の製造方法は次の通りである。
（１）圧電層となる、圧電材料粉末と有機バインダからなるグリーンシ−トを所定枚数形成する。
（２）各圧電層となる各々のグリーンシートに、初めに、スルーホールを形成するための孔を開け、銀・パラジウム粉末ペーストをその孔に充填し、次に、スクリーン印刷により銀・パラジウム粉末ペーストで内部電極を形成する。
（３）各圧電層となる各々のグリーンシートを重ね、加熱しながら加圧し積層化する。
（４）各圧電層を積層化して形成した積層圧電素子の径方向中央部分を軸方向に沿って機械加工によりくりぬき、内径部を形成する。
（５）積層圧電素子を、電気炉の鉛雰囲気中内で所定温度（例えば約１１００℃）により焼成する。
（６）積層圧電素子の焼成後、積層圧電素子に高温のオイル中で上述した分極処理を行う。
（７）積層圧電素子に両面ラップ加工を行い、積層圧電素子の両面（軸方向の両端面）を平坦化する。
（８）積層圧電素子の内径部を基準にして外形部を研削加工する。ここで、積層圧電素子の外周面には内部電極の端部が露出していないので、外形部の研削は荒加工だけで済ますことができる。
（９）最後に、積層圧電素子の外形部の角部の面取り加工を行う。
【００４２】
上記面取り加工は、積層圧電素子１の外形部の角部をなめらかな曲面形状にできるバレル研磨加工を利用した。バレル研磨加工は、バレル槽内にメディア（ケイ石）と研磨剤（SiC粉末）及び水を多数個の積層圧電素子１と一緒に入れ、バレル槽を回転揺動させて行った。バレル研磨の加工時間により面取り寸法を調整することができる。更に、バレル研磨加工は、メディアを積層圧電素子１の表面に衝突させて研磨するため、積層圧電素子１の表面が硬くなり機械的な強度が上がる利点もある。
【００４３】
図２は、図１に示す積層圧電素子１を組み込んだ振動波駆動装置としての振動波モータ５０の構成を示す断面図である。
【００４４】
図２において、振動波モータ５０は、積層圧電素子１を振動子５１に組み込んだ小型振動波モータとして構成されている。振動波モータ５０は、振動子５１、シャフト５５、配線基板５６、ロータ５９、ギア６０から構成されている。振動子５１は、積層圧電素子１、第１の弾性体５２、第２の弾性体５３、第３の弾性体５４から構成されている。
【００４５】
振動子５１を形成する際は、先ず、第１の弾性体５２、円盤状の第２の弾性体５３、積層圧電素子１、第３の弾性体５４を順にシャフト５５に通し、第１の弾性体５２とシャフト５５で円盤状弾性体５３を押さえる。更に、第３の弾性体５４とシャフト５５のねじで積層圧電素子１を締め付けて固定することで、振動子５１を形成している。
【００４６】
配線基板５６には、配線用にパタ−ニングされた電極パタ−ンが設けられている。配線基板５６は、積層圧電素子１の各々の表面電極４と電気的に導通し外部電源と接続を図ることができるように、積層圧電素子１に機械的に密着されている。
【００４７】
振動波モータ５０を駆動する際は、先ず、積層圧電素子１の内部電極Ａ＋とＡ−をＡ相とし、内部電極Ｂ＋とＢ−をＢ相とし、Ａ相、Ｂ相に各々対向するＡＧ相、ＢＧ相をグランドとして、Ａ相に振動子５１の固有振動数とほぼ一致した高周波電圧を印加する。更に、Ｂ相にＡ相と電気的位相が９０度異なる同一周波数の高周波電圧を印加する。
【００４８】
この結果、積層圧電素子１には、上述した分極極性が付与される。振動子５１に発生する、振動方向が直交する２つの曲げ振動の合成により得られる駆動振動をバネ５７を介して、第２の弾性体５３の一方の面に加圧接触した接触リング５８とこれと一体になったロ−タ５９に伝達する。そして、接触リング５８とロ−タ５９を、第２の弾性体５３と接触リング５８との間に生じる摩擦力により駆動する。これにより、ロ−タ５９と一体に回転する伝達部材であるギア６０から駆動力が出力される。
【００４９】
次に、本実施の形態の積層圧電素子１と従来例の積層圧電素子７１との違いについて詳細に説明する。
【００５０】
図３は、本実施の形態の積層圧電素子１を組み込んだ振動波モータ５０の一部を拡大した断面図であり、図４は、従来例に係る積層圧電素子７１を組み込んだ振動波モータ９０の一部を拡大した断面図である。
【００５１】
図３及び図４において、本実施の形態の積層圧電素子１の外径をφＤ１、内部電極の外径をφＤ２、面取り部の径方向寸法をＬとし、従来例の積層圧電素子７１の外径をφＤ３とすると、次の寸法関係が成立する。
【００５２】
φＤ１＞φＤ２≧φＤ３＝φＤ１−Ｌ×２
ここで、φＤ３は、従来例の積層圧電素子７１における挟持接触部（積層圧電素子７１に対して第２の弾性体５３及び第３の弾性体５４が接触し挟持している部分）の寸法であり、同様に、本実施の形態の積層圧電素子１における挟持接触部（積層圧電素子１に対して第２の弾性体５３及び第３の弾性体５４が接触し挟持している部分）の寸法でもある。
【００５３】
即ち、本実施の形態では、積層圧電素子１における第２の弾性体５３及び第３の弾性体５４と対向する挟持接触部の外周側角部に面取りを施している。そして、内部電極の外形寸法を、積層圧電素子１における上記挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、内部電極の外周側端部を、積層圧電素子１の外周面に対して非露出状態としたことを特徴としている。
【００５４】
上記寸法関係から、従来例の積層圧電素子７１の外径φＤ３はφＤ３＝６.０ｍｍであるので、上述した製造方法で製造した本実施の形態の積層圧電素子１の外径φＤ１、内部電極の外径φＤ２、面取り部の寸法Ｌは、具体的には以下のようになる。
（１）（本実施の形態）φＤ１＝６.８ｍｍ、φＤ２＝φ６.４ｍｍ、Ｌ＝０.４ｍｍ
（２）（本実施の形態）φＤ１＝６.４ｍｍ、φＤ２＝φ６.２ｍｍ、Ｌ＝０.２ｍｍ
（３）（本実施の形態）φＤ１＝６.２ｍｍ、φＤ２＝φ６.０ｍｍ、Ｌ＝０.１ｍｍ
（４）（比較例）      φＤ１＝６.２ｍｍ、φＤ２＝φ５.８ｍｍ、Ｌ＝０.１ｍｍ
尚、本実施の形態に係る（１）〜（３）の積層圧電素子は上記寸法関係を満たすものであり、比較例である（４）の積層圧電素子は上記寸法関係を満たさない。φＤ１＝φＤ２（内部電極露出）となる積層圧電素子は製造しなかった。
【００５５】
上記（１）〜（４）の積層圧電素子を同一の部品からなる振動波モータに組み込んで、同一条件で振動波モータの性能（回転数とトルクの関係）を測定した。
【００５６】
尚、上記（１）〜（４）の積層圧電素子における他の寸法は、内径をφ１.６５ｍｍ、圧電層の厚さを約６０μｍ、圧電層の全層数を３１層とした。また、内部電極の内径をφ２.０ｍｍ、内部電極の厚さを２〜３μｍ、内部電極の層を３０層とした。積層圧電素子の厚さが最大で約１.９４ｍｍである。積層圧電素子の外形部の角部は、バレル研磨加工で滑らかな丸い形状に形成してある。
【００５７】
その結果、（１）〜（３）の積層圧電素子は、従来の積層圧電素子７１を用いた振動波モータとほぼ同じ出力（トルク−回転数）となり、（４）の積層圧電素子は、振動波モータの出力が落ちる結果となった。これは、積層圧電素子における寸法関係が、φＤ１＞φＤ２≧φＤ３＝φＤ１−Ｌ×２であれば、積層圧電素子の出力に問題ないことを示している。また、（１）と（２）の積層圧電素子については、内部電極径が大きい分だけ電気的入力がやや大きくなる傾向がみられ、出力に対する入力、すなわち振動波モータの効率はやや落ちる傾向にある。
以上のように、コストを出来るだけ掛けないようにするためにも、製造可能でなるべく小さい寸法の積層圧電素子、例えば（３）の積層圧電素子が最適である。ただし、将来の大量生産時には多少精度の誤差が大きくなることも考えると、（２）の積層圧電素子も良いと思われる。
【００５８】
本実施の形態では、積層圧電素子の外形部の角部を面取りする面取り加工はバレル研磨加工を用いたが、かなりの多くの個数の積層圧電素子を同時に且つ人手もあまり掛けずに加工することができるので、非常に安価に加工することが可能である。更に、バレル研磨加工では、先に記述したようにメディアを衝突させて、ワークの表面を除去させる原理であるため、積層圧電素子の場合では外形部の角部が最もを加工され易い個所である。このため、本発明の積層圧電素子に適した加工法と言える。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、積層圧電素子における弾性体と対向する挟持接触部の外周側角部に面取りを施し、内部電極の外形寸法を、積層圧電素子における挟持接触部の外形寸法と同一か又は該外形寸法よりも大きく設定し、内部電極の外周側端部を、積層圧電素子の外周面に対して非露出状態としている。
【００６０】
これにより、従来例の、内部電極を圧電層の外周端まで広げ積層圧電素子の外周面に内部電極の端部を露出させた場合と比較し、積層圧電素子を組み込む振動波モータの性能（回転数とトルクの関係）を確保したまま、積層圧電素子の外形加工を容易且つ簡単に行うことができる。更に、積層圧電素子を振動波モータに組み込む際に積層圧電素子にコーティングを施すことが不要となり、積層圧電素子及び振動波モータのコスト低減を実現することが可能となる。
【００６１】
また、バレル研磨加工により積層圧電素子の外形部の角部を滑らかに面取りするので、振動波モータに対する積層圧電素子の組み立て時や、積層圧電素子を手で取り扱う際に、積層圧電素子の外形部の角部の欠けが起りにくいという利点がある。更に、積層圧電素子の少し欠けた部分もきれいに研磨し除去することができるので、積層圧電素子の不良の発生を抑制することができる。
【００６２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、積層圧電素子の外形部の角部を面取りする際の面取り加工にバレル研磨加工を用いた場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。回転する砥石を角部に当てる研削加工でも、本発明を適用可能である。この研削加工であれば、積層圧電素子における第２の弾性体５３及び第３の弾性体５４に接する挟持接触部の外側の角部を加工すれば良い。ただし、研削加工は、加工機はバレル研磨加工に比べ高価であり、積層圧電素子を多数個同時に加工することが難しく、加工コストはバレル研磨加工に比べ高くなる。
【００６３】
また、上記実施の形態では、積層圧電素子が内径部を有する構造とした場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。積層圧電素子が内径部のない円盤状の構造或いは円筒状の構造でも、本発明を適用可能である。更に、積層圧電素子の外形形状は特定の形状に限定されるものではなく、積層圧電素子が四角形を含む多角形の構造でも、本発明を適用可能である。
【００６４】
また、上記実施の形態では、積層圧電素子の内部電極を４分割した場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。内部電極を４分割より更に多く分割した場合でも、本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気−機械エネルギ変換素子としての積層圧電素子の構成を示す図であり、（ａ）は積層圧電素子の分解斜視図、（ｂ）は積層圧電素子の断面図である。
【図２】図１に示す積層圧電素子を組み込んだ振動波駆動装置としての振動波モータの構成を示す断面図である。
【図３】図２に示す積層圧電素子を組み込んだ振動波モータの一部を拡大した断面図である。
【図４】従来例に係る積層圧電素子を組み込んだ振動波モータの一部を拡大した断面図である。
【図５】図４に示す積層圧電素子の構成を示す図であり、（ａ）は積層圧電素子の分解斜視図、（ｂ）は積層圧電素子の断面図である。
【図６】図５に示す積層圧電素子を組み込んだ振動波モータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  積層圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
２  面取り部
３  スルーホール
４  表面電極
１１、１２、１３  圧電層
Ａ＋、Ａ−、Ｂ＋、Ｂ−、ＡＧ＋、ＡＧ−、ＢＧ＋、ＢＧ−  内部電極
５０  振動波モータ（振動波駆動装置）
５１  振動子（振動体）
５２  第１の弾性体
５３  第２の弾性体（弾性体）
５４  第３の弾性体（弾性体）
５５  シャフト
５９  ロータ（出力手段）
６０  ギア（出力手段）
【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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