(57)【要約】  【課題】  長期駆動しても変位量が低下しにくい圧電アクチュエータを提供する。  【解決手段】  本開示の圧電アクチュエータ１０は、積層型圧電素子１と、積層型圧電素子１の上端および下端が内壁に当接するように積層型圧電素子１を収容した金属ケース２とを備えている。そして、金属ケース２は、積層型圧電素子１の下端に当接された基体２１と、基体２１の上面に接合された筒体２２とを含み、筒体２２は、上下に延びる筒状部２２１と、筒状部２２１の下端に接続された鍔部２２２とを有している。さらに、基体２１の上面には、筒状部２２１の内面に接するように位置決め部３が設けられ、当該位置決め部３における少なくとも筒状部２２１との当接部が絶縁体からなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の上端および下端が内壁に当接するように前記積層型圧電素子を収容した金属ケースとを備え、前記金属ケースは、前記積層型圧電素子の下端に当接された基体と、該基体の上面に接合された筒体とを含み、該筒体は、上下に延びる筒状部と、該筒状部の下端に接続された鍔部とを有し、前記基体の上面には、前記筒状部の内面に接するように位置決め部が設けられ、当該位置決め部における少なくとも前記筒状部との当接部が絶縁体からなることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記絶縁体は樹脂であ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】
前記位置決め部は、前記基体の上面に立設された金属体と、該金属体の外面に設けられた絶縁体とからな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】
前記絶縁体は、前記金属体の外面を覆っていることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記金属体の上面の高さよりも前記絶縁体の上面の高さのほうが高いことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記金属体の厚みよりも前記絶縁体の厚みのほうが薄いことを特徴とする請求項３乃至請求項５のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記位置決め部が前記積層型圧電素子を一周連続して取り囲んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項６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】
本発明は、例えば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】
圧電アクチュエータは、積層型圧電素子と、積層型圧電素子の上端および下端が内壁に当接するように積層型圧電素子を収容した金属ケースとを備え、金属ケースは、積層型圧電素子の下端に当接された基体と、基体の上面に接合された筒体とを含んでいる（例えば、特許文献１を参照）。また、筒体は、上下に延びる筒状部の下端に、封止性と接合強度を保つための鍔部が接続された構造になっている。そして、例えば、積層型圧電素子に圧縮荷重を印加した状態で、基体と鍔部とを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】特開平１１−２２８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、基体と鍔部とを溶接する際の基体と筒体（筒状部）との位置合わせのために、基体の上面に位置決め部が設けられる場合がある。
【０００５】
しかしながら、このような位置決め部を設けた場合、基体と鍔部とを溶接しようと通電した時に、位置決め部と筒体（筒状部）とが接触してしまい、鍔部以外の部位に溶接のための電流が分流し、溶接強度の低下が発生するおそれがある。その結果、長期間駆動すると圧電アクチュエータの変位量が低下するおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、長期間駆動しても安定した変位を持続させることのでき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】
【０００７】
本開示の圧電アクチュエータは、積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の上端および下端が内壁に当接するように前記積層型圧電素子を収容した金属ケースとを備え、前記金属ケースは、前記積層型圧電素子の下端に当接された基体と、該基体の上面に接合された筒体とを含み、該筒体は、上下に延びる筒状部と、該筒状部の下端に接続された鍔部とを有し、前記基体の上面には、前記筒状部の内面に接するように位置決め部が設けられ、当該位置決め部における少なくとも前記筒状部との当接部が絶縁体からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の圧電アクチュエータによれば、長期間駆動しても安定した変位を持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧電アクチュエータの実施形態の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す圧電アクチュエータのＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。
【図３】（ａ）は図２に示す領域Ｂの一例の拡大断面図、（ｂ）は図２に示す領域Ｂの一例の一部省略平面図である。
【図４】図２に示す領域Ｂの一例の一部省略斜視図である。
【図５】図２に示す積層型圧電素子の一例の概略斜視図である。
【図６】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図７】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図８】（ａ）は図２に示す領域Ｂの他の例の拡大断面図、（ｂ）は図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図９】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略斜視図である。
【図１０】（ａ）は図２に示す領域Ｂの他の例の拡大断面図、（ｂ）は図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略斜視図である。
【図１１】（ａ）は図２に示す領域Ｂの他の例の拡大断面図、（ｂ）は図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。である。
【図１２】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図１３】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図１４】図２に示す領域Ｂの他の例の一部省略平面図である。
【図１５】図２に示す領域Ｂの他の例の拡大断面図である。
【図１６】図２に示す領域Ｂの他の例の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の圧電アクチュエータの実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
図１は圧電アクチュエータの実施形態の一例の概略斜視図、図２は図１に示す圧電アクチュエータのＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図３（ａ）は図２に示す領域Ｂの一例の拡大断面図、図３（ｂ）は図２に示す領域Ｂの一例の一部省略平面図、図４は図２に示す領域Ｂの一例の一部省略斜視図、図５は図２に示す積層型圧電素子の一例の概略斜視図である。
【００１２】
図１〜図４に示す圧電アクチュエータ１０は、積層型圧電素子１と、積層型圧電素子１の上端および下端が内壁に当接するように積層型圧電素子１を収容した金属ケース２とを備えている。そして、金属ケース２は、積層型圧電素子１の下端に当接された基体２１と、基体２１の上面に接合された筒体２２とを含み、筒体２２は、上下に延びる筒状部２２１と、筒状部２２１の下端に接続された鍔部２２２とを有している。さらに、基体２１の上面には、筒状部２２１の内面に接するように位置決め部３が設けられ、当該位置決め部３における少なくとも筒状部２２１との当接部が絶縁体３１からなる。
【００１３】
積層型圧電素子１は、図５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が積層方向に伸長または収縮しない部位である。
【００１４】
積層型圧電素子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、積層体１３としては、例えば六角柱形状や八角柱形状などであってもよい。
【００１５】
積層体１３を構成する複数の圧電体層１１は、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に形成されたものである。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（Ｌ
ｉＴａＯ３）などを用いることができる。
【００１６】
また、積層体１３を構成する複数の内部電極層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。
【００１７】
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。
【００１８】
そして、内部電極層１２の正極または負極（もしくはグランド極）が引き出された積層体１３の一対の側面には、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。
【００１９】
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（もしくはグランド極）の両極が露出しており、この側面には必要により酸化物からなる被覆層１５が形成されている。被覆層１５の形成により、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を形成する酸化物としては、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であることが好ましい。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。
【００２０】
また、圧電アクチュエータ１０は、積層型圧電素子１の上端および下端が内壁に当接するように積層型圧電素子１を収容した金属ケース２を備えている。金属ケース２は、基体２１と、基体２１の上面に下端部が接合された筒体２２と、筒体２２の上端部に接合された蓋体２３とを含んでいる。そして、基体２１の上面に積層型圧電素子１の下端面が当接され、蓋体２３の下面に積層型圧電素子１の上端面が当接されている。
【００２１】
基体２１、筒体２２および蓋体２３は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌなどの金属体からなるものである。
【００２２】
筒体２２は、上下に延びる筒状部２２１と、筒状部２２１の下端に接続された鍔部２２２とを有している。この筒体２２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２２は、積層型圧電素子１に電圧を印加した際に積層型圧電素子１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２２の厚みは例えば０．１〜０．５ｍｍとされる。筒体２２の上下に延びる筒状部２２１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２２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２２の他端側開口がラッパ状になっていることで、筒体２２が鍔部２２２を有する構造になっている。
【００２３】
また、基体２１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。基体２１の周縁部と筒体２２の鍔部２２２とは、積層型圧電素子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。なお、基体２１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。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４２２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を介して積層型圧電素子１に駆動電圧を印加するようになっている。
【００２４】
蓋体２３は外径が筒体２２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。筒体２２の一端側開口から蓋体２３が嵌め込まれ、筒体２２の一端側開口の近傍（上端近傍）の内壁にその側面を例えば溶接により接合されている。
【００２５】
このとき、積層型圧電素子１に圧縮荷重をかけた状態で、筒体２２の鍔部２２２と基体２１との接合がなされている。
【００２６】
そして、図２〜図４に示すように、基体２１の上面には、筒状部２２１の内面に接するように位置決め部３が設けられている。位置決め部３とは、基体２１と鍔部２２２とを溶接する際の基体２１と筒体２２（筒状部２２１）との位置（基体２１の上面に平行な方向の位置）を合わせるために設けられたものである。この位置決め部３は、金属ケース２を構成する基体２１の上面における積層型圧電素子１と筒体２２との間の領域に、積層型圧電素子１とは間隔をおいて積層型圧電素子１を取り囲むように設けられている。
【００２７】
さらに、位置決め部３は少なくとも筒状部２２１との当接部が絶縁体３１である。このような構成とすることで、基体２１と鍔部２２２との抵抗溶接時の電流が位置決め部３のほうに分流しなくなる。したがって、溶接強度が低下せず、長期間駆動しても安定した変位を持続させることができる圧電アクチュエータ１０を実現できる。
【００２８】
位置決め部３としては、図２〜図４に示すように積層型圧電素子１のまわりを一周連続して取り囲んだ平面視で環状の壁からなる構成とすることができる。ここで、図２〜図４に示す例における位置決め部３の厚み（基体２１の半径方向に沿った幅）は、熱分布および小型化の観点から好ましくは、例えば０．１〜０．３ｍｍに設定される。また、図２〜図４に示す例における位置決め部３の高さは、溶接時に発生するパーティクルの侵入を抑制したり筒体２２の挿入性を向上させたりする観点から好ましくは、鍔部２２２の厚みよりも例えば０．５〜１．０ｍｍ高くなるように設定される。
【００２９】
また、位置決め部３としては、図６に示すように積層型圧電素子１のまわりに周方向に配置された平面視で円弧状の複数の壁からなる構成であってもよく、図７に示すように積層型圧電素子１のまわりに周方向に配置された複数の細い柱状体からなる構成であってもよい。
【００３０】
ここで、絶縁体３１としては、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂を用いることができる。筒状部２２１との当接部となる絶縁体３１が樹脂からなることで、溶接時の金属ケース２の収縮を阻害しにくく、溶接時にかかる応力をより低減して溶接強度を強くすることができる。したがって、長期間駆動してもより安定した変位を持続させることができる。
【００３１】
なお、位置決め部３における少なくとも筒状部２２１との当接部が絶縁体３１であるとは、位置決め部３の全体が絶縁体３１からなる構成であってもよく、位置決め部３におけ
る筒状部２２１との当接部が絶縁体３１で、非当接部（当接部から遠い反対側の部位）が金属体３２からなる構成であってもよいことを意味する。図２〜図４、図６および図７では、位置決め部３の全体が絶縁体３１からなる構成を示している。
【００３２】
これに対し、図８〜図１６に示すように、位置決め部３は、基体２１の上面に立設された金属体３２と、金属体３２の外面に設けられた絶縁体３１とからなる構成とすることもできる。位置決め部３を内側の金属体３２と、金属体３２の外面に設けられた絶縁体３１とからなる構成とすることで、溶接時の横ずれが低減され、精度よく基体２１と鍔部２２２とを溶接することができ、長期間駆動してもより安定した変位を持続させることができる。
【００３３】
具体的には、位置決め部３として、図８〜図１０に示すように、積層型圧電素子１と筒体２２の筒状部２２１との間のほぼ全域にわたって基体２１の上面が突出してなる構成とすることができる。なお、図８〜図１０に示す構成は、位置決め部３の中央部に積層型圧電素子１の端部を挿入するような凹部を有するとともに、位置決め部３にリードピン４３が挿通された一対の貫通孔を有する構成になっているものである。
【００３４】
ここで、図８および図９に示すように、絶縁体３１は金属体３２の外面を覆っている構成とすることができる。ここでいう絶縁体３１が金属体３２の外面を覆っているとは、外周面（側面）の全面を覆っていることを意味している。図１０に示すように、絶縁体３１が金属体３２の外周面の一部を覆っている構成であってもよいが、図８および図９に示すように、絶縁体３１が金属体３２の外周面の全面を覆っている構成とすることで、スパークなどにより分流経路が形成される可能性を低減することができる。
【００３５】
また、位置決め部３として、図１１に示すように積層型圧電素子１のまわりを一周連続して取り囲んだ平面視で絶縁体３１および金属体３２の２層構造の環状の壁からなる構成とすることができる。この場合の金属体３２の平面視による厚みは例えば０．３〜１ｍｍ、絶縁体３１の平面視による厚みは例えば０．０５〜０．３ｍｍに設定される。
【００３６】
また、図１２に示すように、位置決め部３として、積層型圧電素子１のまわりに周方向に配置された平面視で円弧状の複数の壁からなる金属体３２と、この金属体３２の外側に一周連続して設けられた環状の壁からなる絶縁体３１とを備えた構成であってもよい。また、図１３に示すように、位置決め部３として、積層型圧電素子１のまわりに周方向に配置された複数の細い柱状体からなる金属体３２と、この金属体３２の外側に一周連続して設けられた環状の壁からなる絶縁体３１とを備えた構成であってもよい。
【００３７】
また、図１４に示すように、位置決め部３として、積層型圧電素子１のまわりに周方向に配置された平面視で絶縁体３１および金属体３２の２層構造の円弧状の複数の壁からなる構成において、金属体３２よりも絶縁体３１のほうが周方向の幅が広くなっている構成とすることもできる。この構成によっても、スパークなどにより分流経路が形成される可能性を低減することができる。
【００３８】
また、図１５に示すように、金属体３２の上面の高さよりも絶縁体３１の上面の高さのほうが高い構成とすることができる。外側に配置された絶縁体３１が内側の金属体３１よりも背が高い構成とすることで、スパークなどにより分流経路が形成される可能性をより低減することができる。なお、絶縁体３１の上面の高さは、金属体３２の上面の高さよりも例えば０．０３〜０．２ｍｍ高くなるように設定される。
【００３９】
また、図１６に示すように、金属体３２の上面まで絶縁体３１が覆っている構成とすることもできる。この構成により、スパークなどにより分流経路が形成される可能性をさら
に低減することができる。
【００４０】
また、図１４〜図１６に示すように、断面視において、金属体３２の厚みよりも絶縁体３１の厚み（基体２１の半径方向に沿った厚み）のほうが薄い構成とすることができる。これにより、溶接時の絶縁体３１からの熱引きがよくなり、小型で信頼性に優れたものとすることができる。例えば、金属体３２の厚みが０．５ｍｍの場合において、絶縁体３１の厚みを金属体３２の厚みの０．１〜０．６倍に設定することができる。
【００４１】
また、図２〜図４、図８〜図１３に示すように、位置決め部３が積層型圧電素子１を一周連続して取り囲んでいる構成とするのがよい。この構成により、熱の散逸効果が最も優れ、駆動の振動や外部からの衝撃から、基体２１がねじれないように補強する役割も有する。
【００４２】
また、図２〜図４、図６、図７、図１１〜図１６に示すように、金属体３２が積層型圧電素子１に接触しないように取り囲んでいる配置とすることで、基体２１と鍔部２２２とを溶接する際に生じた熱の一部を、位置決め部３に逃がして当該位置決め部３から放熱させることができるので、より信頼性に優れた圧電アクチュエータ１０とすることができる。
【００４３】
次に、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１０の製造方法について説明する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
次に、積層体１３の側面のうち両内部電極層１２（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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１３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を形成して積層型圧電素子１が完成する。
【００４９】
次に、外部電極１４とリード線４１を半田付けする。
【００５０】
また、切削加工にて抵抗溶接用の環状部（図示せず）を形成するとともに、穴加工にて貫通孔を形成してなる基体２１を用意する。ここで、位置決め部３が絶縁体３１からなる場合は、絶縁体３１からなる部材を接着剤により固定する方法、もしくは切削加工時に基体２１に溝を形成して、当該溝へ圧入により絶縁体３１を固定する方法等を用いて作製することができる。一方、位置決め部３が絶縁体３１と金属体３２とからなる場合は、切削加工にて金属体３２部分を形成すると同時に基体２１に溝を形成して、当該溝へ圧入により絶縁体３１を固定する方法、もしくは金属体３２の外面に絶縁体３１を接着剤で固着する方法等を用いて作製することができる。
【００５１】
なお、位置決め部３を構成する金属体３２は、基体２１を切削加工して形成することの他、別部材（例えばリング状部材）を固着させて形成してもよい。
【００５２】
次に、この基体２１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２１の上面に積層型圧電素子１の下端部を接着剤で接着する。そして、積層型圧電素子１の外部電極１４に半田４２にて半田付けしたリード線４１と基体２１に取り付けられたリードピン４３とを半田で接続する。
【００５３】
次に、ＳＵＳ３０４製のシームレスの円筒状の筒体２２に圧延加工によりベロー形状を形成する。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。この筒体２２の一端側（上端側）の開口を塞ぐようにＳＵＳ３０４製の蓋体２３をレーザー溶接によって溶接する。なお、筒体２２の他端側（下端側）には鍔部２２２が形成される。
【００５４】
次に、筒体２２を基体２１に接着した積層型圧電素子１に被せ、所定の荷重で筒体を引張り、積層型圧電素子１に荷重を加える。この状態で、筒体２２の鍔部２２２と基体２１とを抵抗溶接によって溶接する。
【００５５】
最後に、基体２１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。
【００５６】
以上の製法により、本実施形態の圧電アクチュエータ１０が得られる。
【実施例】
【００５７】
実施例としての圧電アクチュエータを以下のようにして作製した。
【００５８】
まず、平均粒径が０．４μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）を主成分とする圧電セラミックスの仮焼粉末、バインダー及び可塑剤を混合したセラミックスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み１２０μｍの圧電体層となるセラミックグリーンシートを作製した。
【００５９】
このセラミックグリーンシートの片面に、銀−パラジウム合金（銀９５質量％−パラジウム５質量％）にバインダーを加えて作製した内部電極となる導電性ペーストを、スクリーン印刷法により印刷したセラミックグリーンシートを２６０枚積層し、その上下に導電
性ペーストなしのセラミックグリーンシートを各２０枚積層した積層成形体を作製した。
【００６０】
次に、所定の大きさとなるようにダイシングソーマシンで積層成形体を切断した後、積層成形体を乾燥させ、焼成して積層体を作製した。焼成は、８００℃の温度を９０分保持した後、１０００℃で２００分間焼成した。積層体は直方体状であり、その大きさは、端面が縦５ｍｍ、横５ｍｍであり、高さが３５ｍｍであった。
【００６１】
次に、チタン酸ジルコン酸鉛を材料とするインクを作製し、それぞれ、被覆層の厚みが２０μｍとなるように、スクリーン印刷にて、内部電極層の両極が露出している積層体の側面に印刷し、その後、１０００℃で焼成し、積層体の側面に被覆層を形成した。
【００６２】
次に、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、これを積層体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して外部電極を形成した後、半田付けにて外部電極にリード線を接続した。
【００６３】
また、ＳＵＳ３０４で円板状の基体を作製した。具体的には、切削にて位置決め部を構成する金属体と、溶接される部位となる環状部を設け、２箇所に貫通孔を形成した図２に示す形状の基体を作製した。そして、基体に形成された貫通孔に軟質ガラスでリードピンを取り付けた。なお、位置決め部を構成する金属体は、高さ１．０ｍｍ、厚み（基体の半径方向の幅）０．３ｍｍのリング状とした。環状部は、高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍの断面三角形状とした。
【００６４】
そして、金属体の外側に絶縁体を設けた。絶縁体は厚み０．０５ｍｍ、高さ１．５ｍｍのポリイミドフィルムからなり、金属体の外面に接着剤で固定した。なお、ここで作製した位置決め部の形態は、図１１に示す形態とした。
【００６５】
次に、基体の上面に積層体を接着剤で固定し、外部電極に半田付けしたリード線と基体に取り付けられたリードピンとを半田付けで接続した。
【００６６】
次に、ＳＵＳ３０４で円板状の蓋体を作製した。
【００６７】
また、ＳＵＳ３１６Ｌ製の厚み０．１５ｍｍのシームレスの円筒に圧延加工によりベロー形状とラッパ状の下端部（鍔部）を形成した筒体を作製した。
【００６８】
作製した筒体に蓋体を挿入し、筒体と蓋体を溶接した。そして、この溶接したものを、基体に接着した積層型圧電素子に被せ、所定の荷重で筒体を引張り、積層型圧電素子に荷重を印加した後、筒体と基体の環状部との当接部を抵抗溶接で溶接した。
【００６９】
最後に、２本のリードピンに３ｋＶ／ｍｍの直流電界を１５分間印加して分極処理を行ない、実施例の圧電アクチュエータを作製した。
【００７０】
一方、比較例として、位置決め部が基体を切削加工してなる高さ１．０ｍｍ、厚み（基体の半径方向の幅）０．３ｍｍのリング状の金属体からなる以外は上記と同様の構成の圧電アクチュエータを作製した。
【００７１】
そして、実施例及び比較例のそれぞれの圧電アクチュエータについて、耐久試験前後の変位量を変位測定装置にて測定した。
【００７２】
まず、それぞれの圧電アクチュエータに２００Ｖの直流電圧を印加して、初期変位量を
求めたところ、実施例および比較例の圧電アクチュエータはともに変位量が５５μｍであった。
【００７３】
さらに、これらの圧電アクチュエータについて、室温で電圧２００Ｖにて１０００時間駆動し続ける耐久試験を行なった。その結果、実施例の圧電アクチュエータはほとんど変位量が変化しなかったのに対し、比較例の圧電アクチュエータは１０％程度の変位量の低下がみられた。
【００７４】
これにより、実施例の圧電アクチュエータのほうが変位量を長期間安定して得られることが確認された。
【符号の説明】
【００７５】
１０・・・圧電アクチュエータ
１・・・積層型圧電素子
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・・・金属ケース
２１・・・基体
２２・・・筒体
２２１・・・筒状部
２２２・・・鍔部
２３・・・蓋体
３・・・位置決め部
３１・・・絶縁体
３２・・・金属体
４１・・・リード線
４２・・・半田
４３・・・リードピン
４４・・・軟質ガラス
【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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【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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