(57)【要約】  【課題】  溶接部と母材との界面におけるクラックの進展を抑制し、所望の変位量を長期間安定して得られる圧電アクチュエータを提供する。  【解決手段】  圧電アクチュエータは、圧電素子と、圧電素子を上下から挟むように内部に収容した、筒体２１および蓋体２２を有するケースとを備え、筒体２１の一端側開口部から蓋体２２が挿入されて、溶接部３により筒体２１と蓋体２２とが接合されており、溶接部３の一部が蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込んでいて、溶接部３と蓋体２２との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、当該境界には溶接部３に入り込むように設けられた角部５がある。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、該圧電素子を上下から挟むように内部に収容した、筒体および蓋体を有するケースとを備え、前記筒体の一端側開口部から前記蓋体が挿入されて、溶接部により前記筒体と前記蓋体とが接合されており、前記溶接部の一部が前記蓋体の側面から前記蓋体の内部に向かって入り込んでいて、前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記境界には前記溶接部に入り込むように設けられた角部があることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記溶接部には上段に配置されて前記蓋体の側面から前記蓋体の内部に向かって入り込む第１の凸部と下段に配置されて前記蓋体の側面から前記蓋体の内部に向かって入り込む第２の凸部とがあり、前記角部が前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に鋭角に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記第１の凸部よりも前記第２の凸部のほうが深く入り込んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記第１の凸部よりも前記第２の凸部のほうが幅が広いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記第２の凸部の表面と前記蓋体の側面とが交わる角度が鋭角であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マスフローコントローラ、ＸＹテーブルの精密位置決め装置等に用いられる圧電アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子と、該圧電素子を上下から挟むように内部に収容した、筒体および蓋体を有するケースとを備えた圧電アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。この圧電アクチュエータは、例えば、圧電素子に圧縮荷重を印加した状態で、筒体の上端近傍の内面を蓋体の側面にレーザー溶接や抵抗溶接で接合することで作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５８０２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属ケースで封止した圧電アクチュエータでは、駆動時の変位で溶接部に引張り応力が繰り返しかかる。ここで、溶接部と蓋体の母材との界面は母材自体に比べ強度が弱いため、この界面に沿ってクラックが進展するおそれがある。このクラックが進展すると、圧電素子へ印加した荷重が片当たりの状態となり、更には、印加荷重が下がり、変位量が小さくなるおそれもある。
【０００５】
本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、溶接部と母材との界面におけるクラックの進展を抑制し、所望の変位量を長期間安定して得られる圧電アクチュエータ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】
本開示の圧電アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子を上下から挟むように内部に収容した、筒体および蓋体を有するケースとを備え、前記筒体の一端側開口部から前記蓋体が挿入されて、溶接部により前記筒体と前記蓋体とが接合されており、前記溶接部の一部が前記蓋体の側面から前記蓋体の内部に向かって入り込んでいて、前記溶接部と前記蓋体との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、前記境界には前記溶接部に入り込むように設けられた角部があることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の圧電アクチュエータによれば、溶接部と蓋体（母材）との界面に生じたクラックの伸展を抑制することができ、それに伴う変位量の減少を防ぐことができ、所望の変位量を長期間安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】圧電アクチュエータの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線で切断した圧電アクチュエータの概略断面図である。
【図３】図２に示す圧電素子の概略斜視図である。
【図４】図２に示す領域Ｂの一例の拡大図である。
【図５】圧電アクチュエータの他の例の要部拡大断面図である。
【図６】圧電アクチュエータの他の例の要部拡大断面図である。
【図７】圧電アクチュエータの他の例の要部拡大断面図である。
【図８】圧電アクチュエータの他の例の要部拡大断面図である。
【図９】圧電アクチュエータの他の例の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態の圧電アクチュエータの例について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は圧電アクチュエータ１０の一例を示す概略斜視図、図２は図１に示すＡ−Ａ線で切断した圧電アクチュエータの概略断面図、図３は図２に示す圧電素子の概略斜視図、図４は図２に示す領域Ｂの一例の拡大図である。
【００１１】
図１〜図４に示す圧電アクチュエータ１０は、圧電素子１と、圧電素子１を上下から挟むように内部に収容した、筒体２１および蓋体２２を有するケース２とを備え、筒体２１の一端側開口部から蓋体２２が挿入されて、溶接部３により筒体２１と蓋体２２とが接合されている。具体的には、蓋体２２の側面と筒体２１の上端部内面とが溶接で接合されている。そして、溶接部３の一部が蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込んでいて、溶接部３と蓋体２２との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、当該境界には溶接部３に入り込むように設けられた角部５がある。言い換えると、溶接部３と蓋体２２との境界線は、溶接部３側に凸の角部５を有している。
【００１２】
圧電アクチュエータ１０を構成する圧電素子１は、図３に示すように、例えば圧電体層１１と内部電極層１２とが交互に複数積層された活性部と、活性部の積層方向の両端に積層された圧電体層１１からなる不活性部とを有する積層体１３を備えた積層型の圧電素子である。ここで、活性部は駆動時に圧電体層が積層方向に伸長または収縮する部位であり、不活性部は駆動時に圧電体層１１が積層方向に伸長または収縮しない部位である。
【００１３】
圧電素子１を構成する積層体１３は、例えば縦４〜７ｍｍ、横４〜７ｍｍ、高さ２０〜５０ｍｍ程度の直方体状に形成されている。なお、図３に示す積層体１３は、四角柱形状であるが、例えば六角柱形状や八角柱形状などであってもよい。
【００１４】
積層体１３を構成する圧電体層１１は、圧電特性を有する圧電セラミックスからなり、当該圧電セラミックスは平均粒径が例えば１．６〜２．８μｍとされたものである。圧電セラミックスとしては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。
【００１５】
また、積層体１３を構成する内部電極層１２は、例えば銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などの金属を主成分とするものである。例えば、正極と負極とがそれぞれ積層方向に交互に配置されている。積層体１３の一つの側面に正極が引き出され、他の側面に負極が引き出されている。この構成により、活性部において、積層方向に隣り合う内部電極層１２同士の間に挟まれた圧電体層１１に駆動電圧を印加することができる。
【００１６】
なお、積層体１３には、応力を緩和するための層であって内部電極層として機能しない金属層等が含まれていてもよい。
【００１７】
そして、内部電極層１２の正極または負極が引き出された積層体１３の対向する一対の側面には、それぞれ外部電極１４が設けられ、引き出された内部電極層１２と電気的に接続されている。外部電極１４は、例えば銀およびガラスの焼結体からなるメタライズ層である。
【００１８】
一方、積層体１３の対向する他の一対の側面には、内部電極層１２の正極および負極の両極が露出しており、この側面には必要により絶縁体からなる被覆層１５が設けられている。被覆層１５を設けることにより、駆動時に高電圧をかけた際に発生する両極間での沿面放電を防止することができる。この被覆層１５となる絶縁体としては、セラミック材料が挙げられ、特に、圧電アクチュエータ１０を駆動した際の積層体１３の駆動変形（伸縮）に追随でき、被覆層１５が剥がれて沿面放電が生じるおそれのないように、応力によって変形可能な材料を用いることができる。具体的には、応力が生じると局所的に相変態して体積変化して変形可能な部分安定化ジルコニア、Ｌｎ１−ＸＳｉＸＡｌＯ３＋０．５Ｘ（Ｌｎは、Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，ＴｍおよびＹｂのうちから選ばれるいずれか少なくとも一種を示す。ｘ＝０．０１〜０．３）などのセラミック材料、あるいは、生じた応力を緩和するように結晶格子内のイオン間距離が変化するチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電材料が挙げられる。この被覆層１５は、例えばインク状にした後、ディッピングやスクリーン印刷によって積層体１３の側面に塗布され、焼結することによって形成される。
【００１９】
また、圧電アクチュエータ１０は、圧電素子１を上下から挟むように内部に収容したケース２を備えている。ケース２は、筒体２１および蓋体２２を有している。より具体的には、基体２３と、基体２３の上面に下端部が接合された筒体２１と、筒体２１の上端部に接合された蓋体２２とを含んでいる。そして、基体２３の上面に圧電素子１の下端面が当接され、蓋体２２の下面に圧電素子１の上端面が当接されている。
【００２０】
基体２３、筒体２１および蓋体２２は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌなどの金属からなるものである。
【００２１】
筒体２１は、上下に延びる筒状部と、筒状部の下端に接続された鍔部とを有している。この筒体２１は、例えば、所定の形状でシームレス管を作製した後、圧延加工や静水圧プレスなどによりベロー（蛇腹）形状に形成されたものである。筒体２１は、圧電素子１（積層体１３）の伸縮に追従できるように、所定のバネ定数を有しており、厚み、溝形状および溝数によってそのバネ定数を調整している。例えば、筒体２１の厚みは例えば０．１〜０．５ｍｍとされる。筒体２１の上下に延びる筒状部から一端側開口（上端側開口）までは円筒状のものであるが、筒体２１の他端側開口（下端側開口）は径方向外側に向かって広がるいわゆるラッパ状になっている。このように、筒体２１の他端側開口がラッパ状になっていることで、筒体２１が鍔部を有する構造になっている。なお、筒体２１は、上端近傍の外面から上端にかけて内側に向かって傾斜した傾斜部を有していてもよい。
【００２２】
また、蓋体２２は外径が筒体２１の一端側開口の内径と同じ程度に形成されたものである。この蓋体２２は、筒体２１の一端側開口から嵌め込まれ、筒体２１の一端側開口の近傍（上端近傍）の内壁にその側面（外周）を溶接により接合されている。このとき、筒体２１と蓋体２２との溶接による溶接部３の一部が、蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込んでいる。なお、ここでいう溶接部３とは、蓋体２２と筒体２１とが溶接によって反応してできた部位である。ここでは、図４に示す溶接部３の一部を蓋体２２（母材）とは異なるものとし、溶接部３の一部と蓋体２２（母材）とを区別することとする。また、蓋体２２と筒体２１とが溶接によって反応してできた部位は、筒体２１の内部にも入り込んでいるが、図４では蓋体２２の内部に入り込んだ部分のみを溶接部３の一部として表している。
【００２３】
また、基体２３は円板状のもので、図に示す例では周縁部が他の部位よりも薄肉になっている。そして、基体２３の周縁部と筒体２１の鍔部とは、圧電素子１に圧縮荷重がかかるようにして例えば溶接により接合されている。
【００２４】
なお、基体２３にはリードピン４３を挿通可能な貫通孔が２つ形成されており、この貫通孔にリードピン４３を挿通させている。そして、貫通孔の隙間には例えば軟質ガラス４４が充填されていて、リードピン４３が固定されている。また、リードピン４３の先端にはリード線４１が接続されているとともに、このリード線４１がはんだ４２で外部電極１４に取り付けられていて、リードピン４３およびリード線４１を介して圧電素子１に駆動電圧を印加するようになっている。
【００２５】
そして、図４に示すように、溶接部３の一部が蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込んでいて、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、当該境界には溶接部３に入り込むように設けられた角部５がある。言い換えると、蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込んだ溶接部３の一部が、少なくとも２つの山（突出部）を有する形状または段差を有する形状になっている。ここで、溶接部３の一部が２つの山（突出部）を有する形状になっている場合、山（突出部）と山（突出部）との間にある谷の部分が角部５となる。また、溶接部３の一部が段差を有する形状になっている場合、段差の部分が角部５となる。なお、図４に示す角部５の角度θ１は鈍角になっている。
【００２６】
このような構成によれば、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界に沿ってクラックが発生したとしても、角部５でクラックの進展方向が急に変わるので、これが大きな抵抗となってクラックの進展を食い止めることができる。すなわち、溶接部３と蓋体２２（母材）との界面に生じたクラックの進展を抑制することができる。したがって、クラックの進展に伴う変位量の減少を防ぐことができ、所望の変位量を長期間安定して得ることができる。
【００２７】
また、図５に示すように、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、溶接部３には上段に配置されて蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込む第１の凸部３１と下段に配置されて蓋体２２の側面から蓋体２２の内部に向かって入り込む第２の凸部３２とがあり、角部５が第１の凸部３１と第２の凸部３２との間に鋭角に設けられている構成とすることができる。図４に示す構成は角部５の角度θ１が鈍角であるのに対し、図５に示す構成は角部５の角度θ１が鋭角である。このような構成によれば、角部５におけるクラックの進展方向の変化が大きいことから、これがより大きな抵抗となってクラックの進展をより食い止めることができる。したがって、クラックの進展に伴う変位量の減少をより防ぐことができる。なお、角部５が鋭角であるときの角度θ１としては、例えば２０度〜８５度に設定される。
【００２８】
また、図６に示すように、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、第１の凸部３１よりも第２の凸部３２のほうが深く入り込んでいる構成とすることもできる。言い換えると、第１の凸部３１の蓋体２２の側面からの深さＤ１よりも、第２の凸部３２の蓋体２２の側面からの深さＤ２のほうが大きい（Ｄ１＜Ｄ２）。
【００２９】
溶接部３と蓋体２２（母材）との境界にクラックが生じるとすると、溶接部３の上部側に位置する第１の凸部３１と蓋体２２（母材）との境界に応力が加わりやすいことから、この第１の凸部３１と蓋体２２（母材）との境界にクラックが生じることが予想される。このとき、図６の右上方向へ筒体２１を動かすような応力（筒体２１を引き剥がすような応力）が生じることが予想される。これに対し、上記の構成とすることで、第２の凸部３２がひっかかりとなって応力を低減するとともにクラックの進展を抑制することができる。したがって、クラックの進展に伴う変位量の減少をより確実に防ぐことができる。なお、第１の凸部３１の最も深く入り込んだ位置の深さＤ１に対し、第２の凸部３２の最も深く入り込んだ位置の深さＤ２は、例えば１．１〜３．０倍の深さに設定される。
【００３０】
また、図７に示すように、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、第１の凸部３１よりも第２の凸部３２のほうが幅の広い構成とすることもできる。言い換えると、第１の凸部３１の幅Ｗ１よりも、第２の凸部３２の幅Ｗ２のほうが大きい（Ｗ１＜Ｗ２）。この構成によれば、第１の凸部３１と蓋体２２（母材）との境界にクラックが生じて、このクラックが角部５を超えて第２の凸部３２と蓋体２２（母材）との境界にまで進展するようなことがあったとしても、第２の凸部３２と蓋体２２（母材）との境界の距離が長いことから、クラックの進展する推進力を弱めることができる。したがって、クラックの進展に伴う変位量の減少をより抑制することができる。なお、第１の凸部３１の幅Ｗ１に対し、第２の凸部３２の幅Ｗ２は、例えば１．１〜３．０倍の幅に設定される。
【００３１】
また、図８に示すように、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、第１の凸部３１よりも第２の凸部３２のほうが深く入り込んでいるとともに、第１の凸部３１よりも第２の凸部３２のほうが幅の広い構成とすることもできる。言い換えると、第１の凸部３１の蓋体２２の側面からの深さＤ１よりも、第２の凸部３２の蓋体２２の側面からの深さＤ２のほうが大きく（Ｄ１＜Ｄ２）、第１の凸部３１の幅Ｗ１よりも、第２の凸部３２の幅Ｗ２のほうが大きい（Ｗ１＜Ｗ２）。これにより、クラックの進展に伴う変位量の減少をさらに確実に防ぐことができる。
【００３２】
また、図９に示すように、溶接部３と蓋体２２（母材）との境界を上下方向に切断した断面で見たときに、第２の凸部３２の表面と蓋体２２の側面とが交わる角度θ２が鋭角である構成とすることもできる。言い換えると、第２の凸部３２および蓋体２２の境界線と蓋体２２の側面とのなす角度θ２が鋭角である。この構成によれば、角度θ２が鋭角であることで、第２の凸部３２の下部が下方に膨らんだ形状となり、蓋体２２の側面から筒体２１を引き剥がすような応力に対して、ひっかかりになって剥がれを抑制する。なお、第２の凸部３２および蓋体２２の境界線と蓋体２２の側面とのなす角度が鋭角である場合の角度θ２としては、例えば４０度〜８５度とされる。
【００３３】
また、図９に示す例では、溶接部３よりも下側で蓋体２２と筒体２１との間に隙間があり、第２の凸部３２および蓋体２２の境界線が蓋体２２の外側まで延びていて、この境界線が延長した延長線と筒体２１の内面とのなす角度θ３が鋭角になっている。この構成によれば、溶接部３の下部側が変形しやすくなって、溶接部３の上部側に集中していた負荷が下部側にも分散するようになる。したがって、クラックの発生自体が抑制され、これによる変位量の減少をなくすことができる。
【００３４】
次に、本実施の形態にかかる圧電アクチュエータの製造方法について説明する。
【００３５】
まず、圧電体層１１となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、周知のドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーからセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては、圧電特性を有するものであればよく、例えば、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなるペロブスカイト型酸化物などを用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）などを用いることができる。
【００３６】
次に、内部電極層１２となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって、導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷
法を用いて印刷し、次に、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層するとともに積層方向の両端部に導電性ペーストが印刷されていないセラミックグリーンシートを複数枚積層して積層成形体を得る。この積層成形体を所定の温度で脱バインダー処理した後、９００〜１２００℃で焼成することによって積層体１３が得られる。
【００３７】
次に、積層体１３の側面のうち両内部電極層（正極および負極）が導出された一対の側面に、酸化物のインクをスクリーン印刷によって印刷した後、９００〜１２００℃で焼成し、被覆層１５を形成する。酸化物のインクは、酸化物の粉体を溶剤、分散剤、可塑剤、及びバインダーの溶液に分散させた後、３本ロールを数回通すことにより、粉体の凝集を解砕するとともに、粉体を分散させて作製される。
【００３８】
次に、メタライズ層から成る外部電極１４を形成する。まず、銀粒子およびガラス粉末にバインダーを加えて銀ガラス含有導電性ペーストを作製し、内部電極層１２の正極または負極が導出された積層体の対向する一対の側面にスクリーン印刷法によって印刷し、５００〜８００℃程度の温度で焼き付け処理を行なう。これにより、メタライズ層から成る外部電極１４を形成して圧電素子１が完成する。
【００３９】
次に、外部電極１４とリード線４１をはんだ付けする。また、穴加工にて貫通孔を形成してなる図２に示すような形状の基体２３（下側蓋体）を用意し、この基体２３に形成された２つの貫通孔にそれぞれリードピン４３を挿通するとともに隙間に軟質ガラス４４を充填して固定し、さらに基体２３の上面に圧電素子１の下端を接着剤で接着する。そして、圧電素子１の外部電極１４にはんだ４２にてはんだ付けしたリード線４１と基体２３に取り付けられたリードピン４３とをはんだで接続する。
【００４０】
次に、例えばＳＵＳ３０４製のシームレスの円筒状の筒体２１に圧延加工によりベロー形状を形成する。ここで、この筒体２１の一端側（上端側）は開口し、他端側（下端側）には鍔部が形成されている。また、圧延加工時に金型形状を変更することにより、溝部の厚み、及び曲率半径の変更することができる。
【００４１】
この筒体２１の一端側（上端側）の開口を塞ぐように、ＳＵＳ３０４製の蓋体２２を当該開口に嵌め込んで、例えばレーザー溶接によって溶接する。
【００４２】
この際、図４に示すような角度θ１の角部５を設けるためには、筒体２１と蓋体２２とのレーザー溶接の条件として、二度のレーザー照射を行う。例えば、二度目のレーザー出力を一度目のレーザー出力よりも小さくしたり、二度目のレーザー照射位置を一度目のレーザー照射位置から若干ずらしたりして、溶接を行う。
【００４３】
ここで、図５に示すような角部５が第１の凸部３１と第２の凸部３２との間に角度θ１が鋭角に設けられている構成とするには、筒体２１と蓋体２２とのレーザー溶接の条件として、出力の異なる二度のレーザー照射を行う。このとき、レーザーの焦点を絞り込み、焦点の中心出力が照射エリアの外周位置での出力よりも２倍以上の強度になるようにしてレーザー中心位置での溶融深さが最も深くなるように制御した上で、二度目のレーザー焦点中心位置と一度目のレーザー焦点中心位置との距離をいずれのレーザーの照射半径よりもよりも大きくすることで、溶接を行う。
【００４４】
また、図６に示すような第１の凸部３１の深さＤ１よりも第２の凸部３２の深さＤ２のほうが大きい構成とするには、筒体２１と蓋体２２とのレーザー溶接の条件として、出力の異なる二度のレーザー照射を行う。このとき、第２の凸部３２を形成するレーザー焦点中心位置の強度を第１の凸部３１を形成するレーザー焦点中心位置の強度よりも大きくすることで、溶接を行う。
【００４５】
また、図７に示すような第１の凸部３１の幅Ｗ１よりも第２の凸部３２の幅Ｗ２のほうが大きい構成とするには、筒体２１と蓋体２２とのレーザー溶接の条件として、出力の異なる二度のレーザー照射を行う。このとき、第２の凸部３２を形成するレーザー焦点中心位置の強度を第１の凸部３１を形成するレーザー焦点中心位置の強度よりも大きくするとともにレーザーの照射半径を大きくすることで、溶接を行う。
【００４６】
また、図９に示すような第２の凸部３２および蓋体２２の境界線と蓋体２２の側面とのなす角度θ２が鋭角である構成とするには、筒体２１と蓋体２２とのレーザー溶接の条件として、出力の異なる二度のレーザー照射を行う。このとき、第２の凸部３２を形成するレーザー焦点中心位置の強度を第１の凸部３１を形成するレーザー焦点中心位置の強度よりも大きくするとともに、第２の凸部３２を形成するレーザーの照射方向が斜め上方から斜め下方に向くようにして照射し、レーザーの焦点を絞り込み、焦点の中心出力が照射エリアの外周位置での出力よりも２倍以上の強度になるようにしてレーザー中心位置での溶融深さが最も深くなるように制御した上、溶接を行う。
【００４７】
なお、レーザー照射により蓋体２２が加熱されるが、レーザーを照射する前の蓋体２２の温度が高くなっていると溶融深さが深くなり、照射前の蓋体２２の温度が異なると溶融深さが不均一になる問題があるので、第１の凸部３１を形成するレーザーの照射と第２の凸部３２を形成するレーザーの照射を行うのは連続で行うことは避け、一旦室温まで冷却してから次の照射を行うことが重要である。
【００４８】
次に、筒体２１および蓋体２２を基体２３に接着した圧電素子１に被せ、所定の荷重で筒体２１を引張り、圧電素子１に荷重を加える。この状態で、筒体２１の鍔部と基体２３とを例えば抵抗溶接によって溶接する。
【００４９】
最後に、基体２３に取り付けられたリードピン４３に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加し、積層体１３を分極することによって、本実施形態の圧電アクチュエータ１０が完成する。そして、リードピン４３と外部電源とを接続して、圧電体層１１に電圧を印加することにより、各圧電体層１１を逆圧電効果によって大きく変位させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・圧電アクチュエータ
１・・・圧電素子
１１・・・圧電体層
１２・・・内部電極層
１３・・・積層体
１４・・・外部電極   
１５・・・被覆層
２・・・ケース
２１・・・筒体
２２・・・蓋体
２３・・・基体
３・・・溶接部
３１・・・第１の凸部
３２・・・第２の凸部
４１・・・リード線
４２・・・はんだ
４３・・・リードピン
４４・・・軟質ガラス
５・・・角部
【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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