JP4460742B2

JP4460742B2 - 圧電／電歪デバイス及びその製造方法

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Publication number: JP4460742B2
Application number: JP2000297793A
Authority: JP
Inventors: 幸久武内; 和義柴田; 政彦滑川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002026412A

Description

【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５３に示すように、圧電／電歪材料からなる板状体４００に孔部４０２を設けることにより、固定部４０４と可動部４０６とこれらを支持する梁部４０８とを一体に形成し、更に、梁部４０８に電極層４１０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４１０に電圧を印加すると、逆圧電効果や電歪効果により、梁部４０８が固定部４０４と可動部４０６とを結ぶ方向に伸縮するため、可動部４０６を板状体４００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４００の面内方向）の変位をそのまま可動部４０６に伝達していたため、可動部４０６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。
【０００８】
前記問題点を解決するために、孔部４０２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。
【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、デバイスの長寿命化、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、矩形体である固定部と、前記固定部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスであって、前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、一方の前記薄板部のうち、他方の前記薄板部と対向する面とは反対の面上に前記圧電／電歪素子が形成され、前記一対の可動部は、互いに対向する端面を有することを特徴とする。この場合、前記一対の可動部の端面間の距離は、前記可動部の前記端面のうち、前記固定部に向かって延びる辺の長さ以上であってもよい。
また、第２の本発明に係る圧電／電歪デバイスは、矩形体である可動部と、前記可動部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の固定部とを有し、前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスであって、前記一対の薄板部はそれぞれ金属製であり、一方の前記薄板部のうち、他方の前記薄板部と対向する面とは反対の面上に前記圧電／電歪素子が形成され、前記一対の固定部は、互いに対向する端面を有することを特徴とする。
【００１１】
この場合、薄板部が金属製であるため、強度や靱性に優れ、急激な変位動作にも対応できる。つまり、本発明においては、使用環境の変動や過酷な使用状態においても十分に対応でき、耐衝撃性に優れ、圧電／電歪デバイスの長寿命化、ハンドリング性の向上を図ることができ、しかも、相対的に低電圧で薄板部を大きく変位することができると共に、薄板部の剛性が高く、またアクチュエータ膜の膜厚が厚く、剛性が高いため、薄板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る。
【００１２】
前記圧電／電歪素子は膜状であって、前記薄板部に接着剤を介して固着するようにしてもよい。また、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ように構成してもよい。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。
【００１３】
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の複数が積層形態で構成されていることが好ましい。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、圧電／電歪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。
【００１４】
前記接着剤は、有機樹脂あるいはガラス、ロウ材又は半田を用いることができる。
【００１５】
また、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。この場合、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又は固定部のいずれか一方の構成部材と同じ部材あるいは異なる複数の部材、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。
【００１６】
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、あるいは前記部材でも小さなもの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。
【００１７】
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。
【００１８】
更に、端面間の距離が前記可動部の長さ以上であるため、可動部に他の部品を取り付ける場合に、端面や部品の寸法精度が低くても、これらの寸法精度の影響を抑えやすくなるため、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、物品を両側から挟んで保持することができるため、部品を確実に固着することができる。
【００１９】
更に、物品を両側から挟んで保持することで、物品の高さと可動部の高さが単純に加算されなくなり、物品を含めた全体の高さを低く保つことができる。また、更に、可動部の長さを端面側の距離よりも小さくできることから、部品を接着する接着剤等の物性が有効に作用し、変位を大きくすることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
このように、本発明においては、圧電／電歪デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化を図ることができる。
【００２２】
ところで、圧電／電歪デバイスの製造においては、金属製の薄板部に圧電／電歪素子を接着剤にて固着する際、特に、接着剤の固化段階において、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することになる。
【００２３】
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与えても、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。
【００２４】
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。
【００２５】
更に、この発明では、端面間の距離を広くとるようにしているため、内部残留応力によって端面間の距離が狭まっても、該端面間に他の部品を取り付けるだけの余裕を持たせることができる。
【００２６】
このように、本発明では、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、この内部残留応力の解放によって、圧電／電歪デバイスの機械強度の向上も図ることができる。
【００２７】
また、前記一対の薄板部の相対向する内壁と前記複数の部材の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記複数の部材の前記内壁と対向する内壁とにより孔部が形成される場合に、該孔部内に、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。
【００２８】
また、本発明においては、端面間に上述した複数の部材を介在させた場合に、前記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材を有機樹脂としてもよい。
【００２９】
次に、第３の本発明は、矩形体である固定部と、前記固定部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスの製造方法であって、第１の基体に、後に薄板部となる金属板を固着して第２の基体を作製する工程と、前記第２の基体に対する少なくとも１回の切除処理によって、互いに対向する端面を有する前記可動部を形成する工程を有することを特徴とする。
また、第４の本発明に係る圧電／電歪デバイスの製造方法は、矩形体である可動部と、前記可動部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスの製造方法であって、第１の基体に、後に薄板部となる金属板を固着して第２の基体を作製する工程と、前記第２の基体に対する少なくとも１回の切除処理によって、互いに対向する端面を有する前記固定部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００３０】
これにより、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り、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。特に、薄板部として金属を用いているため、強度や靱性に優れ、急激な変位動作にも対応できる。
【００３１】
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。
【００３２】
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、また、前記互いに対向する端面の存在と、該端面間の距離を広くするようにしているため、可動部に他の部品を取り付ける場合に、端面や部品の寸法精度が低くても、これらの寸法精度の影響を抑えやすくなるため、部品の取付性を向上させることができる。また、部品を挟んで接着する際、変位を向上させることができる。
【００３３】
そして、前記製造方法において、後に薄板部となる前記金属板の外表面に前記圧電／電歪素子を接着剤を介して固着する工程を有するようにしてもよい。これにより、圧電／電歪デバイスの製造において、特に、金属製の薄板部に圧電／電歪素子を接着剤にて固着する際、特に、接着剤の固化段階において、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、圧電／電歪デバイスを作製する場合において、圧電／電歪デバイスの軽量化、中でも可動部又は固定部の軽量化、圧電／電歪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、圧電／電歪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させることができる。
【００３４】
なお、前記第１の基体に、後に前記薄板部となる金属板を固着する前に、予め前記金属板の外表面に前記圧電／電歪素子を固着しておくようにしてもよい。
【００３５】
そして、前記第１の基体がセラミック積層体にて構成される場合は、少なくとも窓部を有する１以上のセラミックグリーンシートを積層焼成して、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に後に前記薄板部となる金属板を接着剤を介して固着してハイブリッド積層体を作製するハイブリッド積層体作製工程とを有するようにしてもよい。
【００３６】
この場合、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複数のセラミックグリーンシートを焼成して、前記セラミック積層体を作製するようにしてもよい。
【００３７】
また、前記第１の基体が金属にて構成される場合は、少なくとも窓部を有する１以上の金属シートを積層して前記第１の基体を作製する工程を有するようにしてもよいし、前記第１の基体をバルクの金属部材にて構成するようにしてもよい。
【００３８】
なお、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と異なる複数の部材を介在させる工程を含めるようにしてもよい。この場合、前記複数の部材のうち、少なくとも１つの部材として有機樹脂を用いることができる。
【００３９】
また、前記接着剤として、有機樹脂からなる接着剤やガラス、ロウ材又は半田からなる接着剤を用いることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
【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５２を参照しながら説明する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
なお、前記基体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。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、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。
【００４６】
この第１の実施の形態については、基体１４のうち、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂが金属製であって、他の可動部２０及び固定部２２がセラミック製とされたハイブリッド構造となっている。具体的には、金属製の薄板部１６ａ及び１６ｂがセラミック製の可動部２０と固定部２２の各側面に接着剤２００を介して固着されている。もちろん、薄板部１６ａ及び１６ｂ、可動部２０及び固定部２２を全て金属製にしてもよい。
【００４７】
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。第１の実施の形態では、薄板部１６ａ及び１６ｂ上にそれぞれ圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂが接着剤２０２を介して固着されて構成されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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１２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Ｄａ及びＤｂをほぼ等しくすることが好ましい。
【００５２】
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９に示す第７の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｇや、図１２に示すように、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。
【００５３】
ところで、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａにおいて、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、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１０Ａｂ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１０Ａｂ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。
【００５６】
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１０Ａｃ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。
【００５７】
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。
【００５８】
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１０Ａｄ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。
【００５９】
また、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。
【００６０】
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１０Ａｅ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。
【００６１】
また、図８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、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。
【００６２】
また、図９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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、この第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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、センサ（例えば加速度センサ）として使用する場合においても、多段構造とすることにより、静電容量が増加し、発生電荷が増加するため、センサが発生する電気信号のレベルが大きくなり、センサの後段に接続される信号処理回路での処理が容易になるという利点がある。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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も第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａ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。
【００７０】
ここで、この第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１２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。
【００７１】
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。
【００７２】
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で示すように、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。
【００７３】
特に、圧電／電歪層２６の構成材料として、高い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の二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における二点鎖線で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。
【００７４】
なお、図８に示す圧電／電歪デバイス１０Ａｆ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Ｗｂ参照）が印加される。
【００７５】
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。
【００７６】
特に、この第１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。
【００７７】
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、所定の正弦波電圧を印加した際に可動部２０の変位振幅が最大となる周波数を示す。
【００７８】
また、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、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂが金属製であって、他の可動部２０及び固定部２２がセラミック製とされたハイブリッド構造となっており、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。
【００７９】
更に、この第１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１０Ａのハンドリング性に優れることとなる。
【００８０】
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。
【００８１】
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１０Ａ１）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１０Ａ２）を固着した場合を示す。
【００８２】
一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ１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１０Ａ１の可動部２０には、他方の圧電／電歪デバイス１０Ａ２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１０Ａ１及び１０Ａ２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１０Ａ２における可動部２０の互いに対向する端面３６ａ及び３６ｂ間には可動部２０とは異なる軽量な部材１２６が介在されている。
【００８３】
この場合、一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ１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１０Ａ２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１０Ａ２は一方の圧電／電歪デバイス１０Ａ１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１０Ａ２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。
【００８４】
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、この第２の変形例に係る圧電／電歪デバイス１０Ａｂ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。
【００８５】
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、この第１の実施の形態では、前記実質的駆動部分１８を可動部２０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。
【００８６】
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。
【００８７】
次に、第１の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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１〜１５とされ、更に好ましくは１〜１０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。
【００９０】
一方、薄板部１６ａ及び１６ｂ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０．５〜５とすることが望ましい。
【００９１】
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。
【００９２】
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２以上、好ましくは５以上とすることが望ましい。
【００９３】
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。
【００９４】
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〜１６００μｍ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１０μｍ〜８０μｍである。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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（変位方向に直交する方向の厚みが小さい形状）ではなく、可動部２０と固定部２２が概ね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。
【００９８】
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。
【００９９】
次に、この第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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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、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固定部２２を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。
【０１０２】
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のほか、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、黄銅、白銅、青銅等が挙げられる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
一方、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、金属が好ましく採用される。この場合、前述のとおり、可撓性を有し、屈曲変形が可能な金属材料、具体的には、ヤング率１００ＧＰａ以上の金属材料であればよい。
【０１０９】
好ましくは、鉄系材料としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、４３４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６３１、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系等のステンレス鋼、マルエージングステンレス鋼、各種バネ鋼鋼材で構成することが望ましい。また、非鉄系材料としては、チタン−ニッケル合金をはじめとする超弾性チタン合金、黄銅、白銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケル鉄合金、チタン等で構成することが望ましい。
【０１１０】
薄板部１６ａ及び１６ｂとして、可動部２０や固定部２２と同様に、セラミックスを用いる場合はジルコニアが好適である。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２６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。
【０１１１】
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と組み合わせた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。
【０１１２】
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。この場合、電極２８及び３０を構成する膜（電極膜）の位置ずれ、即ち、１層おきの例えば電極２８の垂直投影面における面方向の位置ずれが５０μｍ以下となっている。これは電極３０も同様である。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を有し、薄板部１６ａ及び１６ｂをセラミックスとし、圧電／電歪層２６を一体焼成する場合には、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。
【０１１７】
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、スズ等の酸化物あるいは最終的に酸化物となる少なくとも１つの成分を含む化合物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを用いてもよい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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と同じ材料あるいは違う材料のセラミックスを分散させたサーメット材料を用いてもよい。
【０１２１】
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上に形成される最外層に位置する場合の他方の電極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。
【０１２２】
前記積層型圧電／電歪素子２４が薄板部１６ａ及び１６ｂに対して接着剤２０２で貼り合わされる場合は、圧電／電歪層２６と電極２８及び３０（電極膜）とは多層に積層されて一体にされた後、一括に焼成されることが好ましく、その際の電極２８及び３０は白金、パラジウム、それらの合金等の高融点金属を使用する。また、電極２８及び３０は、高融点金属と圧電／電歪材料、あるいは他のセラミックスとの混合物であるサーメットとすることが好ましい。
【０１２３】
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。
【０１２４】
次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａのいくつかの製造方法を図１６Ａ〜図２３を参照しながら説明する。
【０１２５】
第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａは、薄板部１６ａ及び１６ｂを金属製とし、可動部２０及び固定部２２の構成材料をセラミックスとしている。従って、圧電／電歪デバイス１０Ａの構成要素として、薄板部１６ａ及び１６ｂ並びに圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを除く、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。
【０１２６】
そして、可動部２０及び固定部２２の側面に対する薄板部１６ａ及び１６ｂの固着は接着剤２００による固着が好ましく、薄板部１６ａ及び１６ｂ上への圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂの固着は接着剤２０２による固着が好ましい。
【０１２７】
圧電／電歪デバイス１０Ａの可動部２０や固定部２２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。
【０１２８】
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との境界部分並びに薄板部１６ａ及び１６ｂと可動部２０との境界部分は、変位発現の支点となるため、これら境界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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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１５８（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１５８を焼成して一体化したものをセラミック積層体１６０（例えば図１７Ａ参照）と定義し、セラミック積層体１６０と金属板を貼り合わせたものをハイブリッド積層体１６２（図１８参照）と定義し、このハイブリッド積層体１６２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基体１４Ｄ（図１９参照）と定義する。
【０１３１】
また、この第１の製造方法においては、最終的にハイブリッド積層体１６２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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
次に、金型を用いた打抜き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、具体的には、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。
【０１３４】
その後、図１６Ｂ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１７Ａ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。
【０１３５】
次に、図１７Ｂ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２０２で接着する。
【０１３６】
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にエポキシ系の接着剤２００で接着し、ハイブリッド積層体１６２（図１８参照）とする。
【０１３７】
次に、図１８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１９に示すように、基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１６ａ及び１６ｂ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１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａを得る。
【０１３８】
一方、第２の製造方法は、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とを用意する。
【０１３９】
その後、図２０Ｂ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２１Ａ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。
【０１４０】
次に、図２１Ｂ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にエポキシ系の接着剤２００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２１Ａ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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次に、図２１Ｂ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をエポキシ系の接着剤２０２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、印刷多層法により形成することができる。
【０１４３】
次に、図２２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２３に示すように、基体１４Ｄのうち、金属板で構成された薄板部１６ａ及び１６ｂ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１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａを得る。
【０１４４】
また、基体部をすべて金属とする場合には、例えば図１７Ａ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、バルク状部材を研削加工、ワイヤ放電加工、金型打抜き加工、ケミカルエッチングの方法で形成したり、薄板状の金属を積層し、クラッディング法により形成すればよい。
【０１４５】
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２４〜図５２を参照しながら説明する。
【０１４６】
この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂは、図２４に示すように、相対向する一対の薄板部１６ａ及び１６ｂと、これら薄板部１６ａ及び１６ｂを支持する固定部２２とを具備し、前記一対の薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、一方の薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２４が配設されて構成されている。なお、積層型圧電／電歪素子２４は構造が複雑であるため、図２４及び図２５において、簡略化して示し、図２６〜図２９において、その詳細な拡大図を示してある。
【０１４７】
一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの各後端部の間には、固定部２２が例えば接着剤２００によって固着され、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの各先端部は開放端となっている。
【０１４８】
一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける各先端部の間には、例えば図２５に示すように、上述の可動部２０、あるいは種々の部材や部品が例えば接着剤２００を介して固着される。図２５の例では、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける各先端部の間に、固定部２２と同一の部材で構成された可動部２０を接着剤２００を介して固着した例を示す。
【０１４９】
一対の薄板部１６ａ及び１６ｂは、それぞれ金属にて構成され、固定部２２や可動部２０については、セラミックスもしくは金属を用いて構成される。特に、図２４や図２５の例では、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される一方の薄板部１６ａの厚みが他方の薄板部１６ｂの厚みよりも大とされている。
【０１５０】
また、積層型圧電／電歪素子２４は、薄板部１６ａに対して有機樹脂、ガラス、ロウ付け、半田付け、共晶接合等の接着剤２０２で貼り付けられる。即ち、金属製の薄板部１６ａに前記積層型圧電／電歪素子２４が接着剤２０２を介して固着されることによって、圧電／電歪デバイス１０Ｂの駆動源であるアクチュエータ部２０４が構成されることになる。
【０１５１】
そして、この圧電／電歪デバイス１０Ｂは、アクチュエータ部２０４の駆動によって薄板部１６ａ（図２５の例では１６ａ及び１６ｂ）における先端部（可動部２０が取り付けられた部分）が変位する。あるいは薄板部１６ａにおける先端部の変位がアクチュエータ部（センサとして使用する場合はドランスデューサ部）２０４を通じて電気的に検出されることになる。この場合、センサとして利用されることになる。
【０１５２】
積層型圧電／電歪素子２４は、例えば図２６に示すように、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が多段構成とされている。
【０１５３】
図２６では、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が多段構成とされている。
【０１５４】
詳しくは、前記積層型圧電／電歪素子２４は、ほぼ直方体形状を呈し、複数の圧電／電歪層２６と電極膜２８及び３０から構成されている。そして、各圧電／電歪層２６の上下面に接する電極膜２８及び３０が互い違いに反対の端面２０８及び２０９にそれぞれ導出され、当該互い違いの反対の端面２０８及び２０９に導出された各電極膜２８及び３０を電気的に接続する端面電極２８ｃ及び３０ｃが、最外層の圧電／電歪層２６の表面に設けられ、かつ、所定距離Ｄｋだけ離れて配置された端子部２８ｂ及び３０ｂに電気的に接続されている。
【０１５５】
前記端子部２８ｂ及び３０ｂ間の所定距離Ｄｋは、２０μｍ以上であることが好ましい。また、圧電／電歪層の上下面に接する電極膜２８及び３０の材質と端面電極２８ｃ及び３０ｃの材質を異ならせるようにしてもよい。また、少なくとも一方の端子部（図２６の例では、端子部２８ｂ）と該端子部２８ｂと対応する端面電極２８ｃとを、これら端子部２８ｂや端面電極２８ｃより薄い薄膜の電極膜（外表面電極）２８ｄで電気的に接続するようにしてもよい。
【０１５６】
また、圧電／電歪層２６の焼成後に形成される表面の電極膜２８ｄ、端面電極２８ｃ及び３０ｃ、端子部２８ｂ及び３０ｂは、圧電／電歪層２６の焼成前に形成される、あるいは同時に焼成される電極層２８及び３０よりも薄く、また、耐熱性の低いものとしてもよい。
【０１５７】
この図２６では、圧電／電歪層２６を５層構造とし、一方の電極２８を１層目の上面と３層目の上面と５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を２層目の上面と４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。
【０１５８】
また、図２８では、圧電／電歪層２６を同じく５層構造とし、一方の電極２８を１層目の上面と３層目の上面と５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を１層目の下面と２層目の上面と４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。
【０１５９】
これらの構成の場合、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、端子の数の増加を抑制することができるため、積層型圧電／電歪素子２４を用いたことによるサイズの大型化を抑えることができる。
【０１６０】
このように積層型圧電／電歪素子２４を用いることにより、アクチュエータ部２０４の駆動力が増大し、もって大変位が図られると共に、圧電／電歪デバイス１０Ｂ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。
【０１６１】
なお、段数を多くすれば、アクチュエータ部２０４の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、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂでは、積層型圧電／電歪素子２４を用いることによって、アクチュエータ部２０４の駆動力を上げても、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。
【０１６２】
ここで、薄板部１６ａに対する積層型圧電／電歪素子２４の形成位置に関しては、前記積層型圧電／電歪素子２４を構成する多層体の先端２０８が、平面的に少なくとも固定部２２を含まない位置（図２５の例では、可動部２０と固定部２２との間に形成される孔に含まれる位置）で、前記積層型圧電／電歪素子２４を構成する多層体の後端２０９が、平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であって、電極２８の端部２８ａは平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であって、電極３０の端部３０ａは平面的に固定部２２を含まない位置（図２５の例では、同じく可動部２０と固定部２２との間に形成される孔に含まれる位置）に形成されることが好ましい。
【０１６３】
なお、一対の電極２８及び３０への電圧の印加は、５層目の圧電／電歪層２６上に形成された各電極２８及び３０の端部（以下、端子部２８ｂ及び３０ｂと記す）を通じて行われるようになっている。各端子部２８ｂ及び３０ｂは電気的に絶縁できる程度に離間して形成されている。
【０１６４】
端子部２８ａ及び３０ｂの所定間隔Ｄｋは、２０μｍ以上が好ましく、更に、端子部２８ｂ及び３０ｂの厚みが１μｍ〜３０μｍの場合は、５０μｍ以上が好ましい。また、端子部２８ｂ及び３０ｂは、内部電極２８及び３０と同じ材質であっても異なる材質であっても構わない。例えば、圧電／電歪層２６と同時焼成する場合は、同じ材質とし、別焼成では異なる材質とすればよい。
【０１６５】
端面電極２８ｃ及び３０ｃは、内部電極２８及び３０並びに圧電／電歪層２６の焼成後、これらの端面を研削、研磨等して内部電極と端面電極との電気的接続することが好ましい。端面電極２８ｃ及び３０ｃの材質も内部電極２８及び３０と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、内部電極２８及び３０を白金ペースト、外表面電極２８ｄを金レジネート、端面電極２８ｃ及び３０ｃ並びに端子部２８ｂ及び３０ｂには金ペーストを利用することが好ましいが、上述した第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスとほぼ同じ構成をとることもできる。
【０１６６】
この場合、圧電／電歪デバイス１０Ｂの固定を、端子部２８ｂ及び３０ｂ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１０Ｂの固定と、回路と端子部２８ｂ及び３０ｂ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、フレキシブルフラットケーブル、ワイヤボンディング等によって端子部２８ｂ及び３０ｂと回路との電気的接続が行われる。
【０１６７】
このように、第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂにおいては、アクチュエータ部２０４を、金属製の薄板部１６ａ上に接着剤２０２を介して積層型圧電／電歪素子２４を固着させて構成するようにしているため、積層型圧電／電歪素子２４の平面上の面積を広げなくても薄板部１６ａ（及び１６ｂ）を大きく変位させることができ、しかも、薄板部１６ａ（及び１６ｂ）が金属製であるため、強度や靱性に優れ、急激な変位動作にも対応できる。
【０１６８】
つまり、この第２の実施の形態では、使用環境の変動や過酷な使用状態においても十分に対応でき、耐衝撃性に優れ、圧電／電歪デバイス１０Ｂの長寿命化、ハンドリング性の向上を図ることができ、しかも、相対的に低電圧で薄板部１６ａ及び１６ｂを大きく変位させることができると共に、薄板部１６ａ（及び１６ｂ）の剛性が高く、またアクチュエータ部２０４の膜厚が厚く、剛性が高いため、薄板部１６ａ（及び１６ｂ）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る。
【０１６９】
通常、薄板部１６ａと、歪み変形する圧電／電歪素子２４とを組み合わせたアクチュエータ部２０４について、これを高速に駆動するにはアクチュエータ部２０４の剛性を高めることが必要であり、大きな変位を得るにはアクチュエータ部２０４の剛性を低めることが必要である。
【０１７０】
しかし、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂにおいては、アクチュエータ部２０４を構成する薄板部１６ａ及び１６ｂを対向させて一対の薄板部１６ａ及び１６ｂとし、この一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの各後端部の間に固定部２２を接着剤２００により固着し、圧電／電歪素子２４を多段構造とし、当該圧電／電歪素子２４の位置及び構成部材の材質、大きさを適宜選択して、圧電／電歪デバイス１０Ｂを構成するようにしたので、上述のような相反する特性を両立させることが可能となり、前記一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の間に固定部２２と実質的に同程度の大きさの物体が介在する場合の構造体の最小共振周波数が２０ｋＨｚ以上であって、前記物体と固定部２２との相対変位量が、前記共振周波数の１／４以下の周波数で実体的な印加電圧３０Ｖで０．５μｍ以上とすることが可能となる。
【０１７１】
その結果、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂを大きく変位させることができると共に、圧電／電歪デバイス１０Ｂ、特に、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ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る。
【０１７２】
また、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂにおいては、圧電／電歪素子２４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１０Ｂの長軸ｍ（図１４参照）に対して大きく変位させることが可能となる。
【０１７３】
また、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂにおいては、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。
【０１７４】
また、図２４に示すように、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部を開放端としているため、この圧電／電歪デバイス１０Ｂに種々の部材や部品を取り付ける場合に、前記一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部を利用することができ、これら先端部で部材や部品を挟み込むようにして取り付けることができる。この場合、部材や部品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。しかも、取り付けられる部材や部品が一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ内に含まれる形になるため、部材や部品を取り付けた後の圧電／電歪デバイスのＹ方向の大きさを小さくすることができ、小型化において有利となる。
【０１７５】
もちろん、図２５に示すように、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける各先端部の間に可動部２０を固着した場合は、可動部２０の一主面に種々の部材や部品が例えば接着剤を介して固着されることになる。
【０１７６】
また、この第２の実施の形態においては、前記積層型圧電／電歪素子２４を構成する多層体の先端２０８が平面的に少なくとも固定部２２を含まない位置で、前記多層体の後端２０９が、平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であって、電極２８の端部２８ａは平面的に少なくとも固定部２２を含む位置であって、電極３０の端部３０ａは平面的に固定部２２を含まない位置に形成するようにしている。
【０１７７】
例えば一対の電極２８及び３０の各端部を、可動部２０に含まれる位置に形成した場合、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの変位動作が積層型圧電／電歪素子２４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、この第２の実施の形態では、上述の位置関係としているため、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、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂの変位量を大きくすることができる。
【０１７８】
次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂの好ましい構成例について説明する。好ましい構成例については、上述した第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ａとほぼ同じであるため、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂに特有の好ましい構成例のみ説明する。
【０１７９】
まず、この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂにおいては、該圧電／電歪デバイス１０Ｂの形状が従来のような板状ではなく、可動部２０を設けた場合、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、矩形の環状構造となっているため、圧電／電歪デバイス１０ＢのＹ軸方向の剛性を選択的に高くすることができる。
【０１８０】
即ち、この圧電／電歪デバイス１０Ｂ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、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂ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。
【０１８１】
薄板部１６ａ及び１６ｂは金属であることが望ましく、固定部２２や可動部２０は異種材料であってもよいが、金属であることがより好ましい。薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２、薄板部１６ａ及び１６ｂと可動部２０とは、有機樹脂、ロウ材、半田等で接着してもよいが、金属間で拡散接合あるいは溶接させた一体構造がより好ましい。更に、冷間圧延加工された金属を利用すると、転位が多く存在することから高強度であり、更に望ましい。
【０１８２】
また、この第２の実施の形態では、一方の薄板部１６ａのみに積層型圧電／電歪素子２４を形成するようにしたので、図３０に示すように、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにそれぞれ積層型圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成したもの（変形例）と比して安価に作製することができる。更に、この第２の実施の形態では、可動部２０を固着した状態で見た場合、積層型圧電／電歪素子２４が形成された厚みの大きい薄板部１６ａが直接変位し、これに連動して積層型圧電／電歪素子２４が形成されていない厚みの薄い薄板部１６ｂが変位することになるため、より大きく変位させることができる。
【０１８３】
また、薄板部１６ａへの積層型圧電／電歪素子２４の形成は、薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２４を有機樹脂、ロウ材、半田等で接着させることにより実現させることができるが、低温で接着させる場合は、有機樹脂が望ましく、高温で接着させてもよい場合は、ロウ材、半田、ガラス等が好ましい。しかし、薄板部１６ａと積層型圧電／電歪素子２４と接着剤２０２は、一般に熱膨張率が異なることが多いため、積層型圧電／電歪素子２４に熱膨張率の差による応力を生じさせないようにするために、接着温度は低いことが望ましい。有機樹脂であれば、概ね１８０℃以下の温度で接着が可能であるため、好ましく採用される。更に好ましくは、室温硬化型の接着剤を用いることが望ましい。また、薄板部１６ａ及び１６ｂと圧電／電歪素子２４との固定が、固定部２２、可動部２０と薄板部１６ａ及び１６ｂとの固定後あるいは同時固定の場合、固定部２２あるいは可動部２０が開放型の構造であれば、異種材料間に発生する歪みを効果的に低減することができる。
【０１８４】
積層型圧電／電歪素子２４に熱応力を及ぼさないようにするために、積層型圧電／電歪素子２４と薄板部１６ａとの接着は、有機樹脂で行い、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２や可動部２０の固定は別工程にすることが好ましい。
【０１８５】
また、図３１に示すように、圧電／電歪素子２４の一部が固定部２２に位置する場合において、一対の薄板部１６ａ及び１６ｂにおける可動部２０との境界部分と固定部２２との境界部分との間の最短距離をＬａ、可動部２０と薄板部１６ａとの境界部分から積層型圧電／電歪素子２４の一対の電極２８及び３０におけるいずれかの端部２８ａ又は３０ａまでの距離のうち、最も短い距離をＬｂとしたとき、（１−Ｌｂ／Ｌａ）が０．４以上であることが好ましく、０．５〜０．８がより好ましい。０．４以下の場合は、変位を大きくとれない。０．５〜０．８の場合は、変位と共振周波数の両立が達成しやすいが、この場合、一方の薄板部１６ａにのみ積層型圧電／電歪素子２４が形成された構造のものがより適している。これは、圧電／電歪素子２４の一部が可動部２０に位置する場合においても同様である。
【０１８６】
積層型圧電／電歪素子２４の総厚は、４０μｍ以上とすることが好ましい。４０μｍ未満であると、積層型圧電／電歪素子２４を薄板部１６ａに接着することが困難である。また、前記総厚は１８０μｍ以下が望ましい。１８０μｍを超過すると、圧電／電歪デバイス１０Ｂの小型化が困難となる。
【０１８７】
積層型圧電／電歪素子２４のうち、薄板部１６ａと接する部分は、接着剤２０２としてロウ材や半田層等の金属を利用する場合、図２８や図２９に示すように、濡れ性の関係から最下層に電極膜が存在することが好ましい。図２８や図２９では、他方の電極３０を構成する電極膜を配置した状態を示す。
【０１８８】
また、図２６や図２８に示す積層型圧電／電歪素子２４を薄板部１６ａにロウ材や半田層等の金属層を介して接着する場合は、図２７や図２９に示すように、積層型圧電／電歪素子２４の下面うち、少なくとも一方の電極２８が存在する角部を面取りすることが好ましい。これは、一対の電極２８及び３０が金属層及び薄板部１６ａを通じて短絡するのを防止するためである。図２７は、一対の電極２８及び３０が存在する２つの角部を面取りした例を示し、図２９は一方の電極２８が存在する角部を面取りした例を示す。
【０１８９】
薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２４を接着するための接着剤２０２や薄板部１６ａ及び１６ｂを固定部２２等に接着するための接着剤２００としては、エポキシ、イソシアネート系のような２液型の反応性接着剤、シアノアクリレート系等の瞬間接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のホットメルト接着剤等でよいが、特に、薄板部１６ａに積層型圧電／電歪素子２４を接着するための接着剤２０２としては、硬度がショアＤで８０以上のものが好ましい。
【０１９０】
また、薄板部１６ａ及び１６ｂと圧電／電歪素子２４（２４ａ及び２４ｂ）とを接着する接着剤２０２としては、金属、セラミックス等のフィラーを含有した有機接着剤とすることが望ましい。この場合、接着剤２０２の厚みは、１００μｍ以下の厚みにすることが望ましい。フィラーを含有させることで、実質的な樹脂分の厚みが小さくなることと、接着剤の硬度を高く保つことができるからである。
【０１９１】
接着剤２００及び２０２としては、上述の有機接着剤のほか、無機接着剤でもよく、この無機接着剤としては、ガラス、セメント、半田、ロウ材等がある。
【０１９２】
一方、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、金属が好ましく採用される。この場合、前述のとおり、可撓性を有し、屈曲変形が可能な金属材料、具体的には、ヤング率１００ＧＰａ以上の金属材料であればよい。
【０１９３】
好ましくは、鉄系材料としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＡＩＳＩ６５３、ＳＵＨ６６０等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０、４３４等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ６３０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ６３１、ＡＩＳＩ６３２等のセミオーステナイト系等のステンレス鋼、マルエージングステンレス鋼、各種バネ鋼鋼材で構成することが望ましい。また、非鉄系材料としては、チタン−ニッケル合金をはじめとする超弾性チタン合金、黄銅、白銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケル鉄合金、チタン等で構成することが望ましい。
【０１９４】
次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス１０Ｂを作製するためのいくつかの製造方法を図３２〜図４０を参照しながら説明する。
【０１９５】
第３の製造方法は、まず、図３２に示すように、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．９ｍｍのステンレス板２５０の中央部に縦１ｍｍ×横８ｍｍの矩形状の孔２５２を穿設して、該孔２５２の両側にそれぞれ支持部２５４及び２５６が配された矩形の環状構造を有する基体２５８を作製する。
【０１９６】
その後、図３３に示すように、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの第１のステンレス薄板２６０と、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０２ｍｍの第２のステンレス薄板２６２（図３５参照）を用意する。
【０１９７】
その後、図３３に示すように、第１のステンレス薄板２６０の上面のうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される部分に接着剤２０２（例えばエポキシ樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成する。その後、図３４に示すように、第１のステンレス薄板２６０に接着剤２０２を介して積層型圧電／電歪素子２４を接着する。
【０１９８】
その後、図３５に示すように、基体２５８の各支持部２５４及び２５６上に接着剤２００（例えばエポキシ樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成する。
【０１９９】
その後、各支持部２５４及び２５６の一方の面上に接着剤２００を介して、すでに前記積層型圧電／電歪素子２４が形成されている第１のステンレス薄板２６０を接着し、各支持部２５４及び２５６の他方の面上に接着剤２００を介して第２のステンレス薄板２６２を接着し、更に、これら第１及び第２のステンレス薄板２６０及び２６２を基体２５８を挟む方向に加圧して、図３６に示すデバイス原盤２７０を作製する。なお、加圧力は０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²である。
【０２００】
その後、図３６に示すように、デバイス原盤２７０を切断線２７２の部分で切断して、図２５に示すような、個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離する。この切断処理は、線径０．１ｍｍ、間隔０．２ｍｍのワイヤソーを使って行った。ワイヤソーを使用することにより、それぞれ材料が異なるにも拘わらず、圧電／電歪素子２４の幅と薄板部１６ａの幅並びに接着剤２００及び２０２の幅をほぼ同一に規定することができる。
【０２０１】
次に、第４の製造方法は、図３７に示すように、縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．９ｍｍのステンレス板２５０の中央部に縦１ｍｍ×横８ｍｍの矩形状の孔２５２を穿設して、該孔２５２の両側にそれぞれ支持部２５４及び２５６が配された矩形の環状構造を有する基体２５８を作製する。
【０２０２】
その後、基体２５８の各支持部２５４及び２５６上に接着剤２００（例えばエポキシ樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成する。
【０２０３】
その後、図３８に示すように、各支持部２５４及び２５６の一方の面上に接着剤２００を介して縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの第１のステンレス薄板２６０を接着し、各支持部２５４及び２５６の他方の面上に接着剤２００を介して縦１．６ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．０２ｍｍの第２のステンレス薄板２６２を接着し、更に、これら第１及び第２のステンレス薄板２６０及び２６２を基体２５８を挟む方向に加圧する。なお、加圧力は０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²である。
【０２０４】
その後、第１のステンレス薄板２６０の上面のうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される部分に接着剤２０２（例えばエポキシ樹脂製接着剤）をスクリーン印刷によって形成する。
【０２０５】
その後、図４０に示すように、第１のステンレス薄板２６０に接着剤２０２を介して積層型圧電／電歪素子２４を接着してデバイス原盤２７０を作製する。
【０２０６】
その後、図３６に示すように、デバイス原盤２７０を切断線２７２の部分で切断して、図２５に示すような、個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離する。
【０２０７】
これら第３及び第４の製造方法にて作製された圧電／電歪デバイス１０Ｂの一部（例えば固定部２２）を固定し、積層型圧電／電歪素子２４の一対の電極２８及び３０間にバイアス電圧１５Ｖ、正弦波電圧±１５Ｖを印加して、可動部２０の変位を測定したところ、±１．２μｍであった。また、正弦波電圧±０．５Ｖとして、周波数を掃引して変位の最大を示す最低共振周波数を測定したところ、５０ｋＨｚであった。
【０２０８】
上述の第３及び第４の製造方法では、基体２５８の構成として、後に可動部２０となる支持部２５４と後に固定部２２となる支持部２５６を有する矩形の環状構造としたが、その他、図４１に示すように、孔２５２を広くし、第１及び第２のステンレス薄板２６０及び２６２を支持する枠状の部分２５４ａ（少なくとも後に可動部２０が介在する部分の厚みを実質的に規定する部分）と後に固定部２２となる支持部２５６を有する矩形の環状構造としてもよい。
【０２０９】
この場合、基体２５８を第１及び第２のステンレス薄板２６０及び２６２で挟むように接着剤２００を介して固着して図３６に示すものと同様のデバイス原盤２７０を作製し、更に、図３６で示すような切断線２７２に沿って切断することにより、例えば図４４に示すように、薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部間に可動部２０が存在しない圧電／電歪デバイスを作製することができる。
【０２１０】
また、その他の製造方法としては、例えば図４４に示すように、各薄板部１６ａ及び１６ｂの後端部間にそれぞれ接着剤２００と固定部２２を配置し、二点鎖線で示すように、各薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部間にそれぞれ接着剤２００と可動部２０並びに加圧用スペーサ３１０を配置し、その後、例えば各薄板部１６ａ及び１６ｂの両側から加圧することによって、各薄板部１６ａ及び１６ｂの後端部間に固定部２２が接着剤２００を介して固着され、各薄板部１６ａ及び１６ｂの先端部にそれぞれ接着剤２００を介して可動部２０が固着される。この場合、加圧用スペーサ３１０は、可動部２０に対して接着剤等で固着されていないため、切断線２７２に沿った切断後は、簡単に取り外すことができる。なお、固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂとの間に、厚み（固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂとの間の距離）を調整するため、可動部２０とほぼ同じ厚みの第２の固定部（図示せず）をその両側に接着剤２００を介して固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂの間に固定してもよい。
【０２１１】
次に、上述した第３及び第４の製造方法とは異なる第５の製造方法について図４２〜図４６を参照しながら説明する。
【０２１２】
この第５の製造方法は、上述した第３及び第４の製造方法と同様に、第１のステンレス薄板２６０と第２のステンレス薄板２６２に、支持部２５４及び２５６を接着してデバイス原盤２７０を作製し、その後、個々の圧電／電歪デバイス１０Ｂに分離する場合にも適用できるし、薄板部１６ａ及び１６ｂに積層型圧電／電歪素子２４ａ及び２４ｂを形成してなる各アクチュエータ部２０４に分離形成された単位を、同様に分離して用意された固定部２２（及び適宜に可動部２０）と固着することで圧電／電歪デバイス１０Ｂを作製する場合にも適用できる。
【０２１３】
以下の説明では、後に固定部２２となる支持部２５６並びに固定部２２を便宜的に「固定部２２」と記し、後に薄板部１６ａ及び１６ｂとなる第１及び第２のステンレス薄板２６０及び２６２並びに薄板部１６ａ及び１６ｂを便宜的に「薄板部１６ａ及び１６ｂ」と記す。
【０２１４】
そして、図４２に示すように、固定部２２に接着剤２００を介して薄板部１６ａ及び１６ｂを接着する際に、流動性のある接着剤を用いる場合は、接着剤２００の形成場所を規定するために、各薄板部１６ａ及び１６ｂに段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍを設けることが好ましい。もちろん、粘性の高い接着剤を用いる場合は、このような段差を設ける必要はない。また、この例では、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の間に図示しない物体を接着する際に、流動性のある接着剤を使用することを想定して、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の互いに対向する面にも段差２８０ａｎ及び２８０ｂｎを設けるようにしている。なお、段差２８０ａｍ及び２８０ａｎ並びに２８０ｂｍ及び２８０ｂｎは、板状物の積層によって形成してもよい。
【０２１５】
図４３は、固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂとの接着に用いる接着剤２００として粘性の高い接着剤を用いた場合であって、少なくとも前記固定部２２が接着される部分に上述のような段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍを設けない例を示す。
【０２１６】
図４４は、固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂとの接着に用いる接着剤２００として共に粘性の高い接着剤を用いた場合を示し、上述のような段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍを設けていない構造を示す。また、この例では、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の間に図示しない物体を接着する際に、粘性の高い接着剤を使用することを想定して、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の互いに対向する面にも段差２８０ａｎ及び２８０ｂｎを設けないようにしている。
【０２１７】
図４５は、固定部２２と各薄板部１６ａ及び１６ｂとの接着に用いる接着剤２００として共に流動性の高い接着剤を用いた場合であって、特に、各薄板部１６ａ及び１６ｂに接着剤２００の形成領域を区画するための突起２８２ａｍ及び２８２ｂｍを設けた例を示す。また、この例では、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の間に図示しない物体を接着する際に、流動性のある接着剤を使用することを想定して、各薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の互いに対向する面にも突起２８２ａｎ及び２８２ｂｎを設けるようにしている。
【０２１８】
図４６に示すように、図４２に示す例において、固定部２２の大きさ、特に、薄板部１６ａ及び１６ｂの段差２８０と対向する面の面積を段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍの面積よりも大きくするようにしてもよい。これにより、例えば薄板部１６ａ及び１６ｂのうち、実質的な駆動部分（段差２８０ａｍ及び２８０ａｎ間の部分並びに２８０ｂｍ及び２８０ｂｎ間の部分）を、段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍによって規定することができる。図４２に示すように、固定部２２における各薄板部１６ａ及び１６ｂの段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍと対向する面の面積を段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍの面積とほぼ同じにした場合は、固定部２２と段差２８０ａｍ及び２８０ｂｍとの大きさのばらつきが前記実質的駆動部分の長さに影響するおそれがある。なお、図４６では、固定部２２を薄板部１６ａ及び１６ｂの開放端の方向に向けて大きくさせた例を示したが、前記方向とは反対方向に向けて大きくするようにしてもよい。
【０２１９】
図４２〜図４６では、段差２８０ａｍ、２８０ｂｍ、２８０ａｎ及び２８０ｂｎや突起２８２ａｍ、２８２ｂｍ、２８２ａｎ及び２８２ｂｎと、薄板部１６ａ及び１６ｂとが一体化しているが、適宜加工した板を図１９や図２３と同様に、接着剤を介して積層して設けてもよい。一体化して設ける場合は、板部材をエッチングや切削等で薄くすることによって薄板部１６ａ及び１６ｂを形成すると同時に前記段差２８０ａｍ、２８０ｂｍ、２８０ａｎ及び２８０ｂｎや突起２８２ａｍ、２８２ｂｍ、２８２ａｎ及び２８２ｂｎを一体的に設けることができる。
【０２２０】
なお、上述の例では、接着剤２００及び２０２の形成をスクリーン印刷により行った例を示したが、その他、デッピング、ディスペンサ、転写等を用いることができる。
【０２２１】
次に、例えば、薄板部１６ａと積層型圧電／電歪素子２４との間に介在する接着剤２０２並びに各薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２との間に介在する接着剤２００に関する様々な構成例について図４７〜図５２を参照しながら説明する。
【０２２２】
まず、図４７に示す第１の手法においては、薄板部１６ａに多数の孔２９０を設け、これら孔２９０が設けられた部分に接着剤２０２を介して積層型圧電／電歪素子２４を接着するようにする。この場合、孔２９０内に接着剤２０２が入り込むことから、接着面積が実質的に大きくなると共に、接着剤２０２の厚みを薄くすることが可能となる。前記接着剤２０２の厚みとしては、積層型圧電／電歪素子２４の総厚の５％以下であって、薄板部１６ａと接着剤２０２の熱膨張率の差による熱ストレスを吸収できる程度の厚み以上であることが好ましい。
【０２２３】
孔２９０の径としては、５μｍ〜１００μｍが好ましく、その配列パターンはマトリックス状でもよいし、千鳥配列でもよい。もちろん、複数の孔２９０を１列に配列させてもよい。孔２９０の配列ピッチとしては、１０μｍ〜２００μｍが好ましい。また、孔２９０の代わりに凹部（穴）であってもよい。この場合、穴の径は、５μｍ〜１００μｍが好ましく、その配列パターンはマトリックス状でもよいし、千鳥配列でもよい。穴の配列ピッチとしては、１０μｍ〜２００μｍが好ましい。特に、凹部（穴）の場合は、例えば平面矩形状とし、その開口面積を圧電／電歪素子２４の薄板部１６ａに対する投影面積よりも僅かに小さくするようにしてもよい。なお、薄板部１６ａに孔２９０や穴を形成する手法としては、例えばエッチングやレーザ加工、打抜き、ドリル加工、放電加工、超音波加工等を採用することができる。
【０２２４】
図４８に示す第２の手法においては、薄板部１６ａのうち、積層型圧電／電歪素子２４が形成される部分の表面２９２を、ブラスト処理、エッチング処理あるいはめっき処理によって粗くする。この場合、積層型圧電／電歪素子２４の下面２９４も粗くする。これにより、接着面積が実質的に大きくなるため、接着剤２０２の厚みを薄くすることが可能となる。
【０２２５】
図４８では、薄板部１６ａの表面と圧電／電歪素子２４の下面（薄板部１６ａと対向する面）を粗くした例を示したが、接着剤２０２との接着力が小さい方の面を粗くすればよく、例えば薄板部１６ａの表面のみを粗くしただけでも十分に効果がある。表面粗さとしては、例えば中心線平均粗さでみたとき、Ｒａ＝０．１μｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは、０．３μｍ〜２μｍである。
【０２２６】
図４９に示す第３の手法においては、接着剤２００のはみ出し形状、特に、固定部２２の内壁２２ａへの接着剤２００のはみ出し形状に曲率２９６を持たせるようにする。この場合、曲率半径を０．０５ｍｍ以上とし、はみ出し形状が直線状になる、あるいは直線部分を含むようにすることが好ましい。接着剤２００の前記はみ出し部分に対する曲率２９６の形成は、接着剤２００の硬化前に例えば円筒状の心材を、薄板部１６ａ及び１６ｂと固定部２２の内壁２２ａにて形成される空間に挿通させることで実現させることができる。実際には、接着剤２００の物性、塗布量によって制御し、少なくともはみ出し形状が凸状にならないようにする。
【０２２７】
これにより、固定部２２の内壁２２ａや各薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁も接着面として利用されることから、接着面積が大きくなり、接着強度を大きくすることができる。また、固定部２２の内壁２２ａと各薄板部１６ａ及び１６ｂの内壁との接合部分（角部）への応力集中を効果的に分散させることができる。
【０２２８】
図５０に示す第４の手法は、固定部２２の内壁２２ａにおける角部をそれぞれ面取りしてテーパ面２９８とすることである。面取りの角度や曲率半径を適宜調整することにより、接着剤２００のはみ出し量を安定化することができ、接着強度の局部的なばらつきを抑制することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【０２２９】
前記角部を面取りする方法としては、例えば、組立前において、支持部２５６の前記角部となる部分に対して事前に研削・研磨を行ってテーパ面２９８としておくことが好ましい。もちろん、組立後において、前記面取りを行ってもよい。この場合は、レーザ加工や超音波加工、サンドブラスト等が好ましく採用される。
【０２３０】
図５１に示す第５の手法は、例えば薄板部１６ａ及び１６ｂを作製する際に、通常、打抜き加工を行うが、この場合、ばり３００が発生することになる。発生したばり３００を組立前に除去するようにしてもよいが、そのまま残すようにしてもよい。その場合、発生するばり３００の方向をハンドリングや各部材の接着方向、接着剤の量に対する制御の容易さ等を考慮して規定することが好ましい。図５１の例では、薄板部１６ａ及び１６ｂのばり３００を外方に向けた状態を示す。
【０２３１】
図５２に示す第６の手法は、上述したように、一方の薄板部１６ａの厚みを、他方の薄板部１６ｂの厚みよりも大きくする。そして、アクチュエータ部２０４として使用する場合には、一方の薄板部１６ａ上に積層型圧電／電歪素子２４を形成することが好ましい。センサとして使用する場合においても一方の薄板部１６ａ上に積層型圧電／電歪素子２４を形成することが好ましい。
【０２３２】
なお、その他の手法としては、例えば積層型圧電／電歪素子２４を薄板部１６ａ及び１６ｂに接着剤２０２を介して接着する際に、積層型圧電／電歪素子２４の下面に例えばＺｒＯ₂層を下地層として介在させるようにしてもよい。
【０２３３】
また、ステンレス薄板２６０及び２６２（図３３等参照）を薄板部１６ａ及び１６ｂとして使用する場合は、薄板部１６ａ及び１６ｂの長手方向とステンレス薄板２６０及び２６２の冷間圧延方向とがほぼ一致するようにすることが好ましい。
【０２３４】
なお、積層型圧電／電歪素子２４を構成する圧電／電歪層２６は、３層〜１０層ほど積層することが好ましい。
【０２３５】
上述した圧電／電歪デバイス１０Ａ及び１０Ｂ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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
【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、圧電／電歪デバイスの長寿命化、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させることができると共に、圧電／電歪デバイス、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。
【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】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９】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】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】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】図１７Ａ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１７Ｂ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１８】第１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１９】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１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】図２１Ａ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２１Ｂ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２２】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２３】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１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２４】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２５】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの他の構成を示す斜視図である。
【図２６】積層型圧電／電歪素子の一構成例を示す拡大図である。
【図２７】図２６に示す積層型圧電／電歪素子の好ましい構成例を示す拡大図である。
【図２８】積層型圧電／電歪素子の他の構成例を示す拡大図である。
【図２９】図２８に示す積層型圧電／電歪素子の好ましい構成例を示す拡大図である。
【図３０】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの更に他の構成を示す斜視図である。
【図３１】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの好ましい寸法関係を示す説明図である。
【図３２】第３の製造方法において、ステンレス板の中央部に矩形状の孔を穿設して矩形の環状構造の基体を作製した状態を示す説明図である。
【図３３】第１のステンレス薄板に接着剤を形成する状態を示す説明図である。
【図３４】第１のステンレス薄板に接着剤を介して積層型圧電／電歪素子を接着した状態を示す説明図である。
【図３５】基体に接着剤を介して第１及び第２のステンレス薄板を接着する状態を示す説明図である。
【図３６】作製されたデバイス原盤を切断する状態を示す説明図である。
【図３７】第４の製造方法において、ステンレス板の中央部に矩形状の孔を穿設して矩形の環状構造の基体を作製し、更に、該基体に接着剤を介して第１及び第２のステンレス薄板を接着する状態を示す説明図である。
【図３８】基体に接着剤を介して第１及び第２のステンレス薄板を接着した状態を示す説明図である。
【図３９】第１のステンレス薄板に接着剤を形成する状態を示す説明図である。
【図４０】第１のステンレス薄板に接着剤を介して積層型圧電／電歪素子を接着した状態を示す説明図である。
【図４１】他の例の基体に接着剤を介して第１及び第２のステンレス薄板を接着する状態を示す説明図である。
【図４２】第５の製造方法において、各薄板部のうち、少なくとも固定部が接着される部分に段差を設けた例を示す説明図である。
【図４３】第５の製造方法において、各薄板部のうち、少なくとも固定部が接着される部分に段差を設けない例を示す説明図である。
【図４４】第５の製造方法において、各薄板部に段差を設けない例を示す説明図である。
【図４５】第５の製造方法において、各薄板部のうち、固定部が接着される部分に接着の区画を形成するための突起を設けた例を示す説明図である。
【図４６】第５の製造方法において、固定部を大きくした例を示す説明図である。
【図４７】第１の手法（薄板部に孔を設ける）を示す説明図である。
【図４８】第２の手法（薄板部及び圧電／電歪素子の表面を粗くする）を示す説明図である。
【図４９】第３の手法（接着剤のはみ出し部分に曲率を設ける）を示す説明図である。
【図５０】第４の手法（固定部の角部を面取りする）を示す説明図である。
【図５１】第５の手法（ばりを外方に向ける）を示す説明図である。
【図５２】第６の手法（薄板部の厚みを変える）を示す説明図である。
【図５３】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〜１０Ａｇ、１０Ｂ…圧電／電歪デバイス
１２…孔部１６ａ、１６ｂ…薄板部
２４…圧電／電歪素子１５２Ａ、１５２Ｂ…金属板
２００、２０２…接着剤２０４…アクチュエータ部
２０８…多層体の先端２５８…基体
２７０…デバイス原盤
２８０ａｍ、２８０ｂｍ、２８０ａｎ、２８０ｂｎ…段差
２８２ａｍ、２８２ｂｍ、２８２ａｎ、２８２ｂｎ…突起

Claims

矩形体である固定部と、前記固定部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、
前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスであって、
前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、
一方の前記薄板部のうち、他方の前記薄板部と対向する面とは反対の面上に前記圧電／電歪素子が形成され、
前記一対の可動部は、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１記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記一対の可動部の端面間の距離は、前記可動部の前記端面のうち、前記固定部に向かって延びる辺の長さ以上であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項１記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記可動部に切除部を有し、
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１又は２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の構成部材と同じ部材あるいは異なる複数の部材が介在され、
前記部材における前記端面と対向する面の面積が前記端面の面積とほぼ同じであることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項４記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記複数の部材のうち、少なくとも１つの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４又は５記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記一対の薄板部の相対向する内壁と前記複数の部材の前記固定部と対向する内壁と前記固定部の前記複数の部材の前記内壁と対向する内壁とにより孔部が形成され、
前記孔部内に、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。
矩形体である可動部と、前記可動部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の固定部とを有し、
前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスであって、
前記一対の薄板部はそれぞれ金属製であり、
一方の前記薄板部のうち、他方の前記薄板部と対向する面とは反対の面上に前記圧電／電歪素子が形成され、
前記一対の固定部は、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７記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記固定部に切除部を有し、
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７又は８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固定部の構成部材と同じ部材あるいは異なる複数の部材が介在され、
前記部材における前記端面と対向する面の面積が前記端面の面積とほぼ同じであることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項９記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記複数の部材のうち、少なくとも１つの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９又は１０記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記一対の薄板部の相対向する内壁と前記複数の部材の前記可動部と対向する内壁と前記可動部の前記複数の部材の前記内壁と対向する内壁とにより孔部が形成され、
前記孔部内に、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、
前記可動部と前記固定部は、セラミックグリーン積層体を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１〜１２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／電歪素子は膜状であって、前記薄板部に接着剤を介して固着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記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記接着剤が有機樹脂からなることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項１３記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記接着剤がガラス、ロウ材又は半田からなることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項１３〜１５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１６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１〜１７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１〜１８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。
矩形体である固定部と、前記固定部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、
前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、
前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
第１の基体に、後に薄板部となる金属板を固着して第２の基体を作製する工程と、
前記第２の基体に対する少なくとも１回の切除処理によって、互いに対向する端面を有する前記可動部を形成する工程と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２０記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１の基体がセラミック積層体にて構成されるものであって、
少なくとも窓部を有する１以上のセラミックグリーンシートを積層焼成して、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に後に前記薄板部となる金属板を接着剤を介して固着してハイブリッド積層体を作製するハイブリッド積層体作製工程とを有し、
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を形成するための窓部を有する複数のセラミックグリーンシートを焼成して、前記セラミック積層体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。
矩形体である可動部と、前記可動部の対向する一対の側面にそれぞれ固着された相対向する一対の矩形板状の薄板部と、一対の前記薄板部の互いに対向する一対の面にそれぞれ固着された相対向する一対の可動部とを有し、
前記一対の薄板部がそれぞれ金属製であり、
前記一対の薄板部のうち、少なくとも一方の薄板部に圧電／電歪素子が形成された圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
第１の基体に、後に薄板部となる金属板を固着して第２の基体を作製する工程と、
前記第２の基体に対する少なくとも１回の切除処理によって、互いに対向する端面を有する前記固定部を形成する工程と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２２記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１の基体がセラミック積層体にて構成されるものであって、
少なくとも窓部を有する１以上のセラミックグリーンシートを積層焼成して、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に後に前記薄板部となる金属板を接着剤を介して固着してハイブリッド積層体を作製するハイブリッド積層体作製工程とを有し、
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固定部を形成するための窓部を有する複数のセラミックグリーンシートを焼成して、前記セラミック積層体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２０〜２３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、
後に薄板部となる前記金属板の外表面に前記圧電／電歪素子を接着剤を介して固着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２４記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１の基体に、後に前記薄板部となる前記金属板を固着する前に、予め前記金属板の外表面に前記圧電／電歪素子を固着しておくことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２４又は２５記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記接着剤として、有機樹脂からなる接着剤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。
請求項２４又は２５記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記接着剤として、ガラス、ロウ材又は半田からなる接着剤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。
請求項２０又は２２記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１の基体が金属にて構成されるものであって、
少なくとも窓部を有する１以上の金属シートを積層して前記第１の基体を作製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２０又は２２記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１の基体がバルクの金属部材にて構成されてい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２０〜２９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、前記可動部又は固定部の構成部材と異なる複数の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３０記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記複数の部材のうち、少なくとも１つの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。