(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、
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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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、
前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部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、
前記薄板部のうち、前記圧電／電歪素子が形成される面を、前記薄板部の側面と定義し、
前記薄板部における側面の短辺方向の距離を前記薄板部の幅と定義したとき、
前記梁部の幅が、前記薄板部の幅の１／５以上であ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、
前記薄板部のうち、前記圧電／電歪素子が形成される面を、前記薄板部の側面と定義し、
前記薄板部における側面の長辺方向の距離を前記薄板部の長さＬｅと定義し、
前記梁部における前記長辺方向と直交し、且つ、前記薄板部における側面の短辺方向と直交する方向の長さを前記梁部の厚みＴｂと定義したとき、
前記薄板部の長さＬｅと前記梁部の厚みＴｂとの比率（Ｌｅ／Ｔｂ）が、５以上、２００以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
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を有し、
前記セラミック基体は、前記一対の薄板部と、前記可動部と、前記固定部と、前記梁部とを一体に有することを特徴とする圧電／電歪デバイス。
【請求項５】
請求項４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、且つ、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、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７】
請求項６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が複数の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、
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９】
矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、
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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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部上に前記圧電／電歪素子を作製した後に、所定部位を切除して、前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部を有する圧電／電歪デバイスを作製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１０】
矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、
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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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１つ以上の前記梁部を形成するための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、前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部を有する圧電／電歪デバイスを作製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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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２３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（例えば特開平１０−１３６６６５号公報参照）。
【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、特開昭６３−６４６４０号公報には、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】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
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。特に、ねじれに対して弱い構造となっている。
【０００８】
そこで、例えば梁部の厚みを厚くして剛性を向上させることにより、強度と共に共振周波数を上げるという手法が考えられるが、剛性の向上による影響によって著しい変位低下を招くという問題がある。
【０００９】
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、２次元平面内での変位動作を確実に行うことができ、併せて共振周波数並びに変位動作の向上を図ることができ、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明に係る圧電／電歪デバイスは、矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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、前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部を有することを特徴とする。
【００１１】
前記可動部の内壁から前記固定部の内壁にかけて梁部を設けたことにより、薄板部の厚みを厚くしなくても、圧電／電歪デバイス自体の剛性が向上し、ねじれ方向の力に対しても強い構造となると共に、高共振周波数化も達成することができる。また、薄板部の厚みを厚くする必要がないため、該薄板部上に形成される圧電／電歪素子の材料特性が劣化することがなく、変位低下を抑制することができる。
【００１２】
更に、本圧電／電歪デバイスは、可動部をほぼ平行に作動する変位モードを有するため、梁部を設けることでの変位低下は小さく、強度向上効果、特に、薄板部の幅方向やねじれ方向に対して強い構造となる利点がある。
【００１３】
このように、本発明に係る圧電／電歪デバイスでは、圧電／電歪素子自体に何らの影響を与えることがなく、また、剛性の制御も形成される梁部の本数や、幅、厚み等により微調整が可能となる。特に、梁部の存在により、ねじれが抑制され、変位モードとしてほぼ２次元平面内で変位動作させることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
そして、前記薄板部のうち、前記圧電／電歪素子が形成される面を、前記薄板部の側面と定義し、前記薄板部における側面の短辺方向の距離を前記薄板部の幅と定義したとき、前記梁部の幅を、前記薄板部の幅の１／５以上であることが剛性の寄与率の点で好ましく、更に好ましくは１／３以上、１／１以下である。
【００１６】
また、前記薄板部のうち、前記圧電／電歪素子が形成される面を、前記薄板部の側面と定義し、前記薄板部における側面の長辺方向の距離を前記薄板部の長さＬｅと定義し、前記梁部における前記長辺方向と直交し、且つ、前記薄板部における側面の短辺方向と直交する方向の長さを前記梁部の厚みＴｂと定義したとき、前記薄板部の長さＬｅと前記梁部の厚みＴｂとの比率（Ｌｅ／Ｔｂ）を、５以上、２００以下とすることが好ましい。
【００１７】
また、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を有し、該セラミック基体は、前記一対の薄板部と、前記可動部と、前記固定部と、前記梁部とを一体に有するようにしてもよい。また、前記圧電／電歪素子は膜状であって、且つ、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、焼成によって前記セラミック基体に一体化されていてもよい。
【００１８】
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の積層形態で構成されていることが好ましい。
【００１９】
このように、本発明においては、２次元平面内での変位動作を確実に行うことができ、併せて共振周波数並びに変位動作の向上を図ることができ、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。なお、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。
【００２０】
次に、第２の本発明に係る圧電／電歪デバイスの製造方法は、矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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部上に前記圧電／電歪素子を作製した後に、所定部位を切除して、前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部を有する圧電／電歪デバイスを作製することを特徴とする。
【００２１】
ここでいう圧電／電歪素子を作製した後とは、少なくとも圧電／電歪層が薄板部に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。
【００２２】
また、第３の本発明に係る圧電／電歪デバイスの製造方法は、矩形体である固定部と、前記固定部の一面の相対向する端部に設けられた相対向する一対の矩形板状の薄板部と、前記薄板部の前記固定部が設けられるのと対向する端に、矩形体状の可動部とを有し、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相対向する内壁と前記可動部の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記可動部の前記内壁と対向する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１つ以上の前記梁部を形成するための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、前記孔部内に設けられ、前記可動部の前記内壁と前記固定部の前記内壁とをつなぐ少なくとも１つの梁部を有する圧電／電歪デバイスを作製する切除工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
これらの製造方法により、２次元平面内での変位動作を確実に行うことができ、併せて共振周波数並びに変位動作の向上を図ることができ、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容易に得ることができる。
【００２４】
また、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。
【００２５】
従って、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、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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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２２を参照しながら説明する。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、圧電／電歪デバイス並びに圧電／電歪素子は、それぞれ圧電及び／又は電歪デバイス並びに圧電及び／又は電歪素子を意味する。
【００２９】
まず、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【００３０】
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。ここで、薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、それぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成される面を、薄板部１６ａ及び１６ｂの側面と定義する。
【００３１】
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。
【００３２】
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るが、一体構造が信頼性の点で望ましく、中でも最も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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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）が可動部２０の先端から固定部２２の外表面の一部にかけて連続的に形成されている。
【００３８】
そして、上述の第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａにおいては、図１に示すように、可動部２０の内壁２０ａから固定部２２の内壁２２ａにかけて１つの梁部４０が形成されて構成されている。図１の例では、薄板部１６ａ及び１６ｂにおける側面の短辺方向の距離を薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂと定義したとき、梁部４０の幅Ｌｉを、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂとほぼ同じに設定している。
【００３９】
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。
【００４０】
この場合、圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａ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。
【００４１】
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１０Ａａのようにしてもよい。即ち、第１の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａａ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。この構成をとることで、可動部２０の変位量を効率的に大きくすることが可能となる。
【００４２】
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。
【００４３】
また、図３に示す第２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｂ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４に示す第３の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｃ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。これらの例のものも、図２の例と同様に、可動部２０の変位を有利に大きくすることができる。
【００４４】
特に、上述の第２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｂでは、図３に示すように、可動部２０に互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを形成した例を示す。図３では、可動部２０のうち、一方の薄板部１６ａと梁部４０との間に対応する部分と、他方の薄板部１６ｂと梁部４０との間に対応する部分にそれぞれ互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを形成した例を示す。
【００４５】
この場合、製造時に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ及び／又は薄板部１６ａ及び１６ｂに生じていた内部残留応力を前記端面３６ａ及び３６ｂの移動によって解放することができるため、可動部２０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２０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、圧電／電歪デバイス１０Ａｂの機械強度の向上も図ることができる。
【００４６】
これら端面３６ａ及び３６ｂの間には、図３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、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を介在させるようにしてもよい。上述の例では、互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂを可動部２０に設けた例を示したが、その他、第３の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｃのように、前記端面３６ａ及び３６ｂを固定部２２に設けるようにしてもよい（図４参照）。
【００４７】
その他、図５に示す第４の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｄ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。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば図６に示す第５の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｅ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、これら一方の電極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、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。
【００５０】
また、図７に示す第６の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｆ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、これら一方の電極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７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。
【００５１】
なお、図６においては、一方の電極２８同士、他方の電極３０同士に対して同じ電位の信号を印加する使用法のほか、すべての電極２８及び３０にそれぞれ独立した信号を印加して使用することも可能である。後者のような使用法を採用すれば、各圧電／電歪層２６ごとに異なる歪みを発生させることができ、より精密な変位制御を行わせることが可能である。
【００５２】
また、図８に示す第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｇのように、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８の例では、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの先端部を薄板部１６ａ及び１６ｂ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を固定部２２に対してほぼ平行に大きく変位させることができるという利点がある。従って、梁部４０を付加することで、強度の向上を図ることができ、かつ、変位の低下を小さく抑えることができる。
【００５３】
また、図９に示す第８の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｈ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。また、この構成をとることで、可動部２０を固定部２２に対してほぼ平行に変位させることが可能となり、梁部４０の影響による変位低下を極力抑えることができる。
【００５４】
また、図１０に示す第９の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｉ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。
【００５５】
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１０Ａ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。
【００５６】
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、第５〜第９の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｅ〜１０Ａｉ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。また、固定部２２と薄板部１６ａ及び１６ｂ間及び／又は薄板部１６ａ及び１６ｂと可動部２０間に跨るようにして圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成すれば、可動部２０の変位を固定部２２に対してほぼ平行にすることができるため、梁部４０を設けることによる強度の向上を十分に発揮させることができると共に、変位の低下の割合を小さくすることができる。
【００５７】
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１２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。
【００５８】
図１１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１２に示す構造の場合は、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。
【００５９】
具体的には、図１１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１１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。
【００６０】
一方、図１２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。
【００６１】
このような図１１及び図１２に示すような圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂも第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ等に好適に用いることができる。図１１及び図１２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。
【００６２】
また、上述の例では、梁部４０の幅Ｌｉを、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂとほぼ同じに設定した場合を示したが、その他、図１３に示す第１０の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｊのように、梁部４０の幅Ｌｉを、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂよりも短くするようにしてもよい。
【００６３】
ここで、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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１４に示すように、圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【００６４】
この状態から、例えば図１５Ａ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１５Ｂ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。
【００６５】
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１６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１０Ａ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。
【００６６】
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１５Ａ及び図１５Ｂ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Ｖｂ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１５Ａ及び図１５Ｂ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をサポートするという機能を持たせることができる。
【００６７】
なお、図９に示す第８の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｈ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１５Ａに示す電圧（サイン波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１５Ｂに示す電圧（サイン波Ｗｂ参照）が印加される。
【００６８】
このように、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ並びに各種変形例１０Ａａ〜１０Ａｊ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１０Ａの長軸ｍに対して大きく変位させることが可能となる。
【００６９】
特に、可動部２０の内壁２０ａから固定部２２の内壁２２ａにかけて梁部４０を設けたことにより、薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みＬｄを厚くしなくても、圧電／電歪デバイス１０Ａ自体の剛性が向上し、ねじれ方向の力に対しても強い構造となると共に、高共振周波数化も達成することができる。また、薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みＬｄを厚くする必要がないため、該薄板部１６ａ及び１６ｂ上に形成される圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの材料特性が劣化することがなく、変位低下を抑制することができる。
【００７０】
つまり、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ並びに各種変形例１０Ａａ〜１０Ａｊでは、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂ自体に何らの影響を与えることがなく、また、剛性の制御も形成される梁部４０の本数や、幅、厚み等により微調整が可能となる。特に、梁部４０の存在により、ねじれが抑制され、変位モードとしてほぼ２次元平面内で変位動作させることができる。
【００７１】
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。
【００７２】
また、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ等においては、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。
【００７３】
また、この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ等においては、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。
【００７４】
特に、第１〜第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａａ〜１０Ａｇ、並びに第９の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｉ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。また、その中でも、圧電／電歪デバイス１０Ａａ〜１０Ａｃ、１０Ａｇ等に示されるような構成を採用することで、可動部２０を固定部２２に対してほぼ平行に変位させることが可能となるため、梁部４０の強度の向上と共に、変位低下を小さく抑えることができるため好ましい。
【００７５】
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。この場合も、前記実質的駆動部分１８の位置関係に加え、一方の電極２８、他方の電極３０及び圧電／電歪層２６の全てが可動部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した構成にすれば、可動部２０を固定部２２に対してほぼ平行に変位させることが可能となるため、梁部４０の強度の向上と共に、変位低下を特に小さく抑えることができ、好ましい。
【００７６】
次に、本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの好ましい構成例について説明する。
【００７７】
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Ｌｇを薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みＬｄの１／２以上とすることが好ましい。
【００７８】
そして、薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の距離（Ｘ軸方向の距離）Ｌａと薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂとの比Ｌａ／Ｌｂが０．５〜２０となるように構成する。前記比Ｌａ／Ｌｂ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Ｌａ／Ｌｂ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。
【００７９】
一方、薄板部１６ａ及び１６ｂの長さ（Ｚ軸方向の距離）Ｌｅと薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の距離Ｌａとの比Ｌｅ／Ｌａ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Ｌｅ／Ｌａ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。
【００８０】
従って、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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Ｌａ／Ｌｂを０．５〜２０とし、かつ、比Ｌｅ／Ｌａを０．５〜１０にすることが好ましく、更に好ましくは比Ｌａ／Ｌｂを１〜１０とし、かつ、比Ｌｅ／Ｌａを０．７〜５にすることである。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。
【００８１】
また、可動部２０の長さ（Ｚ軸方向の距離）Ｌｆ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Ｌｄとの比Ｌｆ／Ｌｄを３以上、好ましくは５以上とすることが望ましい。
【００８２】
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１０Ａ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。
【００８３】
具体的には、例えば薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁間の距離Ｌａ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Ｌｂ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Ｌｄ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Ｌｂとの関係においてＬｂ＞Ｌｄとされ、かつ、２μｍ〜１００μｍが好ましく、更に好ましくは４μｍ〜５０μｍである。
【００８４】
薄板部１６ａ及び１６ｂの長さＬｅ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Ｌｆは、５０μｍ〜２０００μｍが好ましく、更に好ましくは１００μｍ〜１０００μｍである。
【００８５】
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。
【００８６】
また、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０ＡのＹ軸方向の剛性を選択的に高くすることができる。
【００８７】
即ち、この圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【００８８】
特に、梁部４０の幅Ｌｉは、薄板部１６ａ及び１６ｂの幅Ｌｂの１／５以上であることが剛性の寄与率の点で好ましく、更に好ましくは１／３以上である。また、薄板部１６ａ及び１６ｂの長さＬｅと梁部４０の厚みＴｂとの比率（Ｌｅ／Ｔｂ）は、５以上、２００以下であることが好ましい。
【００８９】
次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。
【００９０】
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１０Ａ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１０Ａ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。
【００９１】
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）に取り付けられたキャリッジアーム、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１０Ａ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。
【００９２】
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。その他、エンジニアプラスチックで構成してもよい。
【００９３】
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。
【００９４】
薄板部１６ａ及び１６ｂの厚みＬｄ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Ｌｂとしては、５０μｍ〜２０００μｍが好適である。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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１０Ａの強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利である。
【０１００】
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、薄板部１６ａ及び１６ｂとの組合せに係る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１０Ａに適している。
【０１０１】
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６〜図１０に示すように、多段構成にしてもよい。
【０１０２】
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１０Ａ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１０Ａ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１０Ａの外面側、内面側の双方に形成してもよい。
【０１０３】
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１０Ａ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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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（セラミックス）１６ａ及び１６ｂ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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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することが可能となる等の利点を得られる場合がある。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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及び／又は薄板部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。
【０１１０】
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、金−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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方法を図１７Ａ〜図１９を参照しながら説明する。
【０１１３】
この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａ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。
【０１１４】
圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【０１１５】
この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａの特性を左右する重要なポイントである。
【０１１６】
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。
【０１１７】
以下、具体的に第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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１７Ｂ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１８参照）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１９参照）と定義する。
【０１１８】
また、こ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１０Ａ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１０Ａの１個取りを主体にして説明する。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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１７Ａ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、５６を得る。
【０１２１】
これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂ、５６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、後に梁部４０となる例えば１枚のセラミックグリーンシート５６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。
【０１２２】
その後、図１７Ｂ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５６を挟み込むようにして、かつ、セラミックグリーンシート５６が中央に位置するように、これらセラミックグリーンシート５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ及び５２Ｂ、５６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１８参照）を得る。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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の厚みが薄い場合には、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。
【０１２６】
次に、図１８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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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することが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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
切除の方法としては、ダイシング加工、スライシング加工、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。
【０１４０】
この切除によって、図１９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、可動部２０の内壁２０ａから固定部２２の内壁２２ａにかけて１つの梁部４０が形成された圧電／電歪デバイス１０Ａを得る。
【０１４１】
こ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、可動部２０の内壁２０ａから固定部２２の内壁２２ａにかけて１つの梁部４０が形成された圧電／電歪デバイス１０Ａ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１０Ａの歩留まりを向上させることができる。
【０１４２】
次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂについて図２０を参照しながら説明する。第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ並びに各種変形例１０Ａａ〜１０Ａｊと対応する部材については同符号を付してその重複説明を省略する。
【０１４３】
この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂは、図２０に示すように、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、２つの梁部４０ａ及び４０ｂが設けられている点と、圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを構成する一方の電極２８がＬ字状の接続電極７０を介して固定部２２の前面に形成された一方の端子３２に導出されて、共通化されている点と、他方の電極３０が固定部２２の側面に形成された他方の端子３４に導出されている点で異なる。ここで、上述した梁部４０の厚みＴｂとしては、梁部４０ａの厚みと梁部４０ｂの厚みを合計した厚みとなる。
【０１４４】
２つの梁部４０ａ及び４０ｂが設けられていることから、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａよりも剛性が向上し、高共振周波数化に有利となる。
【０１４５】
なお、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａの端子構造と第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂの端子構造のいずれを採用するかについては、各端子３２及び３４に接続される駆動回路に応じて適宜選択すればよい。
【０１４６】
次に、第３の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃについて図２１を参照しながら説明する。
【０１４７】
この第３の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｃは、図２１に示すように、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、可動部２０に取り付けられる電子部品（図示せず）と、固定部２２がセットされる電子回路等とを電気的に接続するための導体パターンが基体１４の内部に形成されている点で異なる。
【０１４８】
導体パターンは、例えば可動部２０の前面に露出するように形成された取出し電極７２と、固定部２２の前面に露出するように形成された取出し電極７４と、梁部４０の側面に沿って配線形成され、これら取出し電極７２及び７４を電気的に接続する導体パターン本体７６とを有する。
【０１４９】
換言すれば、梁部４０を設けることによって、可動部２０に取り付けられる電子部品と、固定部２２がセットされる電子回路等とを電気的に接続するための導線を圧電／電歪デバイス１０Ｃの外部で引き回し配線する必要がなく、導体パターンとして圧電／電歪デバイス１０Ｃの内部を通じて配線することができ、配線工程の簡略化並びに圧電／電歪デバイス１０Ｃを用いた電子部品のコンパクト化を図ることができる。
【０１５０】
上述の例では、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成した例を示したが、その他、図２２に示す第４の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｄのように、一方の薄板部１６ａに圧電／電歪素子２４ａを形成するようにしてもよい。
【０１５１】
このように、相対向する一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの片側の薄板部１６ａのみに圧電／電歪素子２４ａを形成した圧電／電歪デバイス１０Ｄは、圧電／電歪素子２４ｂが形成されていない薄板部１６ｂの剛性を小さくすることができる。
【０１５２】
その結果、両側に圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが形成されている圧電／電歪デバイス（例えば圧電／電歪デバイス１０Ａｇ）と、片側のみに圧電／電歪素子２４ａが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｄとを、１つの圧電／電歪素子２４ａを駆動して得られる変位の大きさで比較すると、片側のみに圧電／電歪素子２４ａが形成された圧電／電歪デバイス１０Ｄの方が、対向する側の薄板部１６ｂの剛性が低いという効果から、より大きな変位が得られるという特徴がある。
【０１５３】
上述した種々の圧電／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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
【発明の効果】
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、２次元平面内での変位動作を確実に行うことができ、併せて共振周波数並びに変位動作の向上を図ることができ、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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】第１の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１の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８】第１の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９】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第８の変形例を示す斜視図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第９の変形例を示す斜視図である。
【図１１】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１２】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１３】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの第１０の変形例を示す斜視図である。
【図１４】第１の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１５】図１５Ａ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１５Ｂ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１６】第１の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１７】図１７Ａは第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス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１７Ｂ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１８】前記製造方法において、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１９】前記製造方法において、セラミック積層体を所定の切断線に沿って切断して、第１の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２０】第２の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２１】第３の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２２】第４の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２３】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】
１０Ａ、１０Ａａ〜１０Ａｊ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…圧電／電歪デバイス
１２…孔部                        １４…基体
１６ａ、１６ｂ…薄板部            ２０…可動部
２０ａ、２２ａ…内壁              ２２…固定部
２４ａ、２４ｂ、２４ａ１、２４ａ２、２４ｂ１、２４ｂ２…圧電／電歪素子
２６…圧電／電歪層                ２８、３０…一対の電極
４０、４０ａ、４０ｂ…梁部
５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ、５２Ｂ、５６…セラミックグリーンシート
５８…セラミックグリーン積層体    ６０…セラミック積層体
【図１】
0003845543.tif 000002
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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