(57)【要約】【課題】高い接着力と低い接触抵抗に基づく信頼性に優れる圧電駆動装置およびその製造方法、ならびに、前記圧電駆動装置を備えるロボットを提供すること。【解決手段】第１振動板と第１圧電素子とを有する第１圧電素子ユニットと、第２振動板と第２圧電素子とを有する第２圧電素子ユニットと、前記第１圧電素子ユニットと前記第２圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、前記電極と前記接着剤との間に設けられている第１金属膜と、前記電極と前記第１金属膜との間および前記第１振動板の端面上に設けられ導電性を有する第２金属膜と、前記第２金属膜と接続されている配線基板と、前記第１圧電素子の振動および前記第２圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、を備え、前記第１金属膜の主材料と前記第２金属膜の主材料とが、ＴｉＷとＡｕ、ＴｉＷとＮｉ、ＮｉとＡｕ、およびＣｕとＡｕ、のうちのいずれかであることを特徴とする圧電駆動装置。【選択図】図１２
2020141082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１振動板と、電極を有して前記第１振動板に設けられている第１圧電素子と、を有する第１圧電素子ユニットと、
第２振動板と、前記第２振動板に設けられている第２圧電素子と、を有する第２圧電素子ユニットと、
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とが、前記第１振動板と前記第２振動板の間に位置するように、前記第１圧電素子ユニットと前記第２圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、
前記電極と前記接着剤との間に設けられている第１金属膜と、
前記電極と前記第１金属膜との間、および、前記第１振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第２金属膜と、
前記第２金属膜と接続されている配線基板と、
前記第１圧電素子の振動および前記第２圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第１の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＮｉである第２の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＮｉであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第３の組み合わせ、および、
前記第１金属膜の主材料がＣｕであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第４の組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項２】
前記第１振動板の前記配線基板とは反対側に設けられ、前記第１圧電素子の振動により楕円運動することにより、前記被駆動体を駆動する接触部を備える請求項１に記載の圧電駆動装置。
【請求項３】
前記配線基板は、フレキシブル基板を含んでいる請求項１または２に記載の圧電駆動装置。
【請求項４】
前記第１振動板または前記第２振動板は、シリコン基板である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
【請求項５】
前記第１圧電素子は、前記電極と接する圧電体を有しており、
前記圧電体は、ゾル−ゲル膜である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
【請求項６】
前記第２金属膜と前記配線基板との間に設けられ、導電性を有する導通部材を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
【請求項７】
第１振動板と、
第２振動板と、
電極を有し、前記第１振動板と前記第２振動板との間に設けられている第１圧電素子と、
前記電極と前記第２振動板との間に設けられている第１金属膜と、
前記電極と前記第１金属膜との間、および、前記第１振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第２金属膜と、
前記第２振動板と前記第１金属膜とを接着している接着剤と、
前記第２金属膜と接続されている配線基板と、
前記第１圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第１の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＮｉである第２の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＮｉであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第３の組み合わせ、および、
前記第１金属膜の主材料がＣｕであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第４の組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項８】
前記第２振動板と前記接着剤との間に設けられている第２圧電素子を備える請求項７に記載の圧電駆動装置。
【請求項９】
第１振動板、前記第１振動板の第１主面上および端面上に設けられている第１金属膜、前記第１主面と前記第１金属膜との間および前記端面と前記第１金属膜との間に設けられている第２金属膜、ならびに電極を有して前記第１振動板に設けられている第１圧電素子、を有する第１圧電素子ユニットと、第２振動板、および前記第２振動板に設けられている第２圧電素子を有する第２圧電素子ユニットと、を用意し、第１圧電素子と第２圧電素子との間に接着剤を介在させ、前記第１圧電素子ユニットと前記第２圧電素子ユニットとを接着する工程と、
前記第１金属膜のうちの前記端面上に位置する部分を除去し、前記第２金属膜の一部を露出させる工程と、
前記第２金属膜の一部と配線基板とを接続する工程と、
を含み、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第１の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＮｉである第２の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＮｉであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第３の組み合わせ、および、
前記第１金属膜の主材料がＣｕであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第４の組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１金属膜の前記部分をエッチングにより除去する請求項９に記載の圧電駆動装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置により回動するアームと、を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波アクチュエーターは、例えばレンズ駆動ユニットに用いられ、正確なレンズ駆動が可能な駆動装置である。このような超音波アクチュエーターでは、圧電素子を有する圧電振動体を被駆動体に接触させ、圧電振動体を振動させることによって被駆動体を駆動する。
【０００３】
特許文献１には、振動板および圧電素子で構成される振動子、および、圧電素子に導通するフレキシブル基板、を備える超音波モーターと、超音波モーターで発生した駆動力により直進移動するレンズ保持部材と、レンズ保持部材に固定されたレンズと、を有するレンズ保持装置が開示されている。このような装置では、圧電素子の電極に対してフレキシブル基板を圧着することにより、電気的接続が図られている。
【０００４】
一方、圧電素子の電極を振動板の端面まで引き出し、端面に設けられた端子とフレキシブル基板とを電気的に接続する構造が検討されている。具体的には、膜状をなす圧電素子の主面に設けられる電極を、その圧電素子を支持する振動板の端面まで引き出して端子を形成する。そして、振動板の端面に形成した端子とフレキシブル基板の端子との間を電気的に接続する。また、圧電素子の主面には、別の振動板を重ねることにより、２枚の振動板で圧電素子を挟み込む構造を形成する。その際、圧電素子の電極と別の振動板との間は、接着剤を介して接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような構造では、圧電素子の電極が、接着剤を介して別の振動板に接着される一方、その電極を引き出して形成される端子については、フレキシブル基板と電気的に接続される。ところが、電極の構成材料を適宜選択したとしても、接着における接着力を高めつつ、電気的接続における接触抵抗の低減を図ることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の適用例に係る圧電駆動装置は、
第１振動板と、電極を有して前記第１振動板に設けられている第１圧電素子と、を有する第１圧電素子ユニットと、
第２振動板と、前記第２振動板に設けられている第２圧電素子と、を有する第２圧電素子ユニットと、
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とが、前記第１振動板と前記第２振動板の間に位置するように、前記第１圧電素子ユニットと前記第２圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、
前記電極と前記接着剤との間に設けられている第１金属膜と、
前記電極と前記第１金属膜との間、および、前記第１振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第２金属膜と、
前記第２金属膜と接続されている配線基板と、
前記第１圧電素子の振動および前記第２圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第１の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＴｉＷであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＮｉである第２の組み合わせ、
前記第１金属膜の主材料がＮｉであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第３の組み合わせ、および、
前記第１金属膜の主材料がＣｕであり、かつ、前記第２金属膜の主材料がＡｕである第４の組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図である。
【図３】図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図である。
【図４】図１に示す振動体の配線層の配置を示す平面図である。
【図５】図１に示す振動体の配線層の配置を示す平面図である。
【図６】図２ないし図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図２ないし図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図２ないし図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図２ないし図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図２ないし図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１１】図１０に示す圧電素子ユニットを配線基板と電気的に接続した状態を示す断面図である。
【図１２】図１１の部分拡大図である。
【図１３】図１０に示す圧電素子ユニットを複数積層した上で配線基板と電気的に接続した状態を示す断面図である。
【図１４】図３に示す振動部に印加する交番電圧の例を示す図である。
【図１５】図１に示す振動部の駆動状態を示す平面図である。
【図１６】図１に示す振動部の駆動状態を示す平面図である。
【図１７】図１中のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１８】図１の制御装置を示すブロック図である。
【図１９】第２実施形態に係る圧電駆動装置の一部を示す断面図である。
【図２０】第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を示す工程図である。
【図２１】第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するための図である。
【図２２】第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するための図である。
【図２３】第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するための図である。
【図２４】第４実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法、およびロボットの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
【００１１】
図１は、第１実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図である。図２および図３は、それぞれ図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図である。図４および図５は、それぞれ図１に示す振動体の配線層の配置を示す平面図である。図６は、図２ないし図５のＡ−Ａ線断面図である。図７は、図２ないし図５のＢ−Ｂ線断面図である。図８は、図２ないし図５のＣ−Ｃ線断面図である。図９は、図２ないし図５のＤ−Ｄ線断面図である。図１０は、図２ないし図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【００１２】
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸と平行な方向をＸ軸方向、Ｙ軸と平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸と平行な方向をＺ軸方向とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、矢印と反対側を「マイナス側」とも言う。
【００１３】
また、以下の説明で「面上に設けられる」とは、その面上に直接位置している状態、または、何らかの介在物を介して間接的に面上に位置している状態のいずれかを指す。
【００１４】
図１に示す圧電駆動装置１は、円板状をなし中心軸Ｏまわりに回転可能な被駆動体としてのローター２と、ローター２の外周面２１に当接する振動アクチュエーター３と、を有する。このような圧電駆動装置１では、振動アクチュエーター３を振動させると、ローター２がＸ軸と平行な中心軸Ｏまわりに回転する。なお、圧電駆動装置１の構成としては、図１の構成に限定されない。例えばローター２の周方向に沿って複数の振動アクチュエーター３を配置し、複数の振動アクチュエーター３の駆動によってローター２を回転させてもよい。また、振動アクチュエーター３は、ローター２の外周面２１ではなく、ローター２の主面２２に当接していてもよい。また、被駆動体は、ローター２のような回転体に限定されず、例えば、直線移動するスライダーであってもよい。
【００１５】
また、本実施形態では、ローター２にエンコーダー９が設けられており、エンコーダー９によって、ローター２の挙動、特に回転量および角速度を検出することができる。エンコーダー９としては、特に限定されず、例えばローター２の回転時にその回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダーであってもよいし、ローター２の回転の有無に関わらず、ローター２の原点からの絶対位置を検出するアブソリュート型のエンコーダーであってもよい。
【００１６】
本実施形態に係るエンコーダー９は、ローター２のＸ軸プラス側の面に固定されたスケール９１と、スケール９１のＸ軸プラス側に設けられた光学素子９２と、を有する。また、スケール９１は、円板状をなし、そのＸ軸プラス側の面に図示しないパターンが設けられている。一方、光学素子９２は、スケール９１のパターンに向けて光を照射する発光素子９２１と、スケール９１のパターンを撮像する撮像素子９２２と、を有する。このような構成のエンコーダー９では、撮像素子９２２により取得されるパターンの画像をテンプレートマッチングすることにより、ローター２の回転量、駆動速度、絶対位置等を検出することができる。ただし、エンコーダー９の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、撮像素子９２２に代えて、スケール９１からの反射光または透過光を受光する受光素子を備えた構成であってもよい。
【００１７】
また、振動アクチュエーター３は、振動体４と、振動体４をローター２に向けて付勢する付勢部材５と、振動体４の駆動を制御する制御装置７と、を有する。
【００１８】
このうち、振動体４は、図２ないし図５に示すように、振動部４１と、振動部４１を支持する支持部４２と、振動部４１と支持部４２とを接続する接続部４３と、振動部４１に接続され、振動部４１の振動をローター２に伝達する先端部４４と、を有する。
【００１９】
振動部４１は、Ｘ軸方向を厚さ方向とし、Ｙ軸およびＺ軸を含むＹ−Ｚ平面に広がる板状をなし、Ｙ軸方向に伸縮しながらＺ軸方向に屈曲することによりＳ字状に屈曲振動する。また、振動部４１は、Ｘ軸方向からの平面視で、伸縮方向であるＹ軸方向を長軸とする略長方形をなしている。ただし、振動部４１の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
【００２０】
また、図３に示すように、振動部４１は、振動部４１を振動させるための駆動用の圧電素子６Ａ〜６Ｆと、振動部４１の振動を検出するための検出用の圧電素子６Ｇと、を有する。
【００２１】
圧電素子６Ｃ、６Ｄは、それぞれ、振動部４１のＺ軸方向の中央部において、振動部４１の長手方向、すなわちＹ軸方向に沿って配置されている。また、圧電素子６Ｃは、圧電素子６ＤよりもＹ軸方向プラス側に位置しており、一方、圧電素子６Ｄは、圧電素子６ＣよりもＹ軸方向マイナス側に位置している。そして、圧電素子６Ｃと圧電素子６Ｄとの間には、圧電素子６Ｇが配置されている。また、圧電素子６Ｃおよび圧電素子６Ｄは、互いに電気的に接続されている。
【００２２】
なお、２つの圧電素子６Ｃ、６Ｄに代えて、１つの圧電素子を設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、圧電素子６Ｃ、６Ｄに対して振動部４１のＺ軸方向プラス側には圧電素子６Ａ、６Ｂが振動部４１の長手方向に並んで配置され、Ｚ軸方向マイナス側には圧電素子６Ｅ、６Ｆが振動部４１の長手方向に並んで配置されている。また、これら圧電素子６Ａ〜６Ｆは、それぞれ、通電によって振動部４１の長手方向に伸縮する。また、圧電素子６Ａ、６Ｆが互いに電気的に接続されており、圧電素子６Ｂ、６Ｅが互いに電気的に接続されている。後述するように、圧電素子６Ｃ、６Ｄと、圧電素子６Ａ、６Ｆと、圧電素子６Ｂ、６Ｅとに、互いに位相が異なりかつ互いに同じ周波数の交番電圧を印加し、これらの伸縮タイミングをずらすことにより、振動部４１をその面内においてＳ字状に屈曲振動させることができる。
【００２４】
圧電素子６Ｇは、圧電素子６Ｃと圧電素子６Ｄとの間に位置している。すなわち、圧電素子６Ｇは、圧電素子６Ｃ、６Ｄに対してその伸縮方向、すなわちＹ軸方向に並んで配置されている。この圧電素子６Ｇは、圧電素子６Ａ〜６Ｆの駆動に伴う振動部４１の振動に応じた外力を受け、受けた外力に応じた信号を出力する。そのため、圧電素子６Ｇから出力される信号に基づいて、振動部４１の振動状態を検知することができる。なお、「圧電素子６Ｇが圧電素子６Ｃ、６Ｄに対してその伸縮方向に並んで配置されている」とは、圧電素子６Ｃを伸縮方向に延長した領域と、圧電素子６Ｄを伸縮方向に延長した領域と、が重複する領域内に、圧電素子６Ｇの少なくとも一部が位置することを意味し、好ましくは、圧電素子６Ｇの全体が位置することを意味する。
【００２５】
また、圧電素子６Ｇは、振動部４１の屈曲振動の節となる部分に配置されている。屈曲振動の節とは、Ｚ軸方向への振幅が実質的にゼロとなる部分、すなわち実質的に屈曲振動が生じない部分である。このように、圧電素子６Ｇを圧電素子６Ｃ、６Ｄに対してその伸縮方向に並ぶように配置し、かつ、振動部４１の屈曲振動の節を含む部分に配置することにより、圧電素子６Ｇに振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動が伝わり易くなるとともに、振動部４１のＺ軸方向への屈曲振動が伝わり難くなる。すなわち、伸縮振動の感度を高めつつ、屈曲振動の感度を低下させることができる。そのため、圧電素子６Ｇによって、振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動をより精度よく検出することができる。
【００２６】
ただし、圧電素子６Ｇの配置としては、振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動を検出することができれば、特に限定されず、例えば、振動部４１の屈曲振動の腹となる部分に配置されていてもよい。また、圧電素子６Ｇを複数に分割するようにしてもよい。
【００２７】
また、支持部４２は、振動部４１を支持している。支持部４２は、Ｘ軸方向からの平面視で、振動部４１の基端側、すなわちＹ軸方向マイナス側を囲むＵ字形状となっている。ただし、支持部４２の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
【００２８】
また、接続部４３は、振動部４１の屈曲振動の節となる部分、具体的には振動部４１のＹ軸方向の中央部と支持部４２とを接続している。ただし、接続部４３の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
【００２９】
以上のような振動部４１、支持部４２および接続部４３は、図６ないし図１０に示すように、２つの圧電素子ユニット６０を互いに向かい合わせて貼り合わせた構成となっている。すなわち、図６ないし図１０に示す断面図では、圧電素子ユニット６０同士の構成が、これらの中間を通過する線に対して鏡像の関係を満たしている。
【００３０】
また、各圧電素子ユニット６０は、それぞれ複数の層が積層されてなる積層体で構成されており、これらの各層は、後述する圧電体や電極、配線層や絶縁膜である。
【００３１】
図２ないし図５は、それぞれ圧電素子ユニット６０を構成する積層体の各層の平面図である。図２ないし図５に示す各層は、図示しない絶縁膜を介して電気的に絶縁されている。
【００３２】
まず、図２に示す第１電極６０１は、振動板６１のＸ軸プラス側の面である、図６に示す第１表面６１３ａ（第１主面）上に設けられ、圧電素子６Ａ〜６Ｇに共通な電極である。
【００３３】
また、図３に示す６つの第２電極６０３は、圧電素子６Ａ〜６Ｆの個別電極であり、図３に示す１つの第３電極６０４は、圧電素子６Ｇの個別電極である。そして、これらの第２電極６０３および第３電極６０４は、それぞれ後述する圧電体６０２を介して第１電極６０１と対向配置されている。
【００３４】
さらに、図４に示す１つの第１配線層６０５は、第１電極６０１を外部に引き出すための配線である。第１配線層６０５は、図示しないコンタクトを介して第１電極６０１と電気的に接続されている。そして、第１配線層６０５は、接続部４３を経て、支持部４２のＹ軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。
【００３５】
また、図５に示す６つの第１配線層６０６は、第２電極６０３または第３電極６０４を外部に引き出すための配線である。第１配線層６０６は、図示しないコンタクトを介して第２電極６０３または第３電極６０４と電気的に接続されている。そして、第１配線層６０６は、接続部４３を経て、支持部４２のＹ軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。
【００３６】
図６ないし図８は、上述した図２ないし図５に示す振動部４１の断面図であって、切断面の位置が互いに異なっている。一方、図９および図１０は、上述した図２ないし図５に示す支持部４２の断面図である。なお、以下の説明では、図６ないし図１０に示す２つの圧電素子ユニット６０のうち、各図のＸ軸マイナス側に位置する圧電素子ユニット６０を代表にして説明する。
【００３７】
図６ないし図８に示す圧電素子ユニット６０は、振動板６１と、振動板６１の第１表面６１３ａ（第１主面）上に配置された駆動用の圧電素子６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆおよび検出用の圧電素子６０Ｇと、各圧電素子６０Ａ〜６０Ｇを覆う第１絶縁膜６３と、振動板６１のＸ軸マイナス側の面である第１裏面６１５上を覆う第２絶縁膜６４と、振動板６１の端面６１１上を覆う第３絶縁膜６５と、を有する。
【００３８】
圧電素子６０Ａ〜６０Ｆは、それぞれ、図６ないし図８に示すように、振動板６１の第１表面６１３ａ上に配置された第１電極６０１と、第１電極６０１のＸ軸プラス側の面上に配置された圧電体６０２と、圧電体６０２のＸ軸プラス側の面上に配置された第２電極６０３と、を有する。すなわち、第１電極６０１は、圧電体６０２のＸ軸マイナス側の面６０２１に設けられ、第２電極６０３は、圧電体６０２のＸ軸プラス側の面６０２２に設けられている。第２電極６０３は、駆動信号に基づき、駆動用の圧電素子６０Ａ〜６０Ｆの各圧電体６０２を振動させる駆動用電極である。
【００３９】
また、圧電素子６０Ｇは、図７に示すように、振動板６１の第１表面６１３ａ上に配置された第１電極６０１と、第１電極６０１のＸ軸プラス側の面上に配置された圧電体６０２と、圧電体６０２のＸ軸プラス側の面上に配置された第３電極６０４と、を有する。すなわち、第１電極６０１は、圧電体６０２のＸ軸マイナス側の面６０２１に設けられ、第３電極６０４は、圧電体６０２のＸ軸プラス側の面６０２２に設けられている。第３電極６０４は、検出用の圧電素子６０Ｇの圧電体６０２の振動に応じた検出信号を、後述する制御装置７へ出力する検出用電極である。
【００４０】
２つの圧電素子ユニット６０は、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇが配置されている側の面を対向させた状態で接着剤６９１を介して接合されている。このように複数の圧電素子ユニット６０を貼り合わせることにより、圧電駆動装置１の出力を高めることができる。
【００４１】
接着剤６９１としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤等が挙げられる。このうち、接着力、耐熱性等の観点でエポキシ系接着剤が好ましく用いられる。
【００４２】
また、各図に示す第１電極６０１は、圧電素子６Ａ〜６Ｇに共通な電極になっているが、これに限定されず、圧電素子ごとに分割され、配線等で互いに接続されるようになっていてもよい。
【００４３】
一方、図９および図１０には、支持部４２の断面を図示しているが、この支持部４２には、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇが設けられていない。その代わりに、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇと同じ構造を有するスペーサー構造６８が設けられている。スペーサー構造６８は、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇと同じ構造を有するものの、電極に相当する部位には配線が接続されないか、接続されている場合でも通電されないようになっている。
【００４４】
すなわち、図９および図１０に示す圧電素子ユニット６０のうち、支持部４２は、振動板６１と、振動板６１の第１表面６１３ａ上に配置されたスペーサー構造６８と、スペーサー構造６８を覆う第１絶縁膜６３と、振動板６１の第１裏面６１５上を覆う第２絶縁膜６４と、振動板６１の端面６１１上を覆う第３絶縁膜６５と、を有する。
【００４５】
図６ないし図１０に示す第１絶縁膜６３は、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇまたはスペーサー構造６８を覆うように設けられている。これにより、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇまたはスペーサー構造６８と第１配線層６０５、６０６との絶縁が図られている。
【００４６】
また、図６ないし図１０に示す第２絶縁膜６４は、振動板６１の第１裏面６１５上を覆うように設けられている。これにより、振動板６１の第１裏面６１５の絶縁が図られている。
【００４７】
さらに、図６ないし図１０に示す第３絶縁膜６５は、振動板６１の端面６１１上を覆うように設けられている。これにより、振動板６１の端面６１１の絶縁が図られている。なお、第３絶縁膜６５は、第１絶縁膜６３から連続する絶縁膜であることから、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇやスペーサー構造６８の端面上も覆っている。その結果、第１絶縁膜６３および第３絶縁膜６５は、一体の膜として、振動板６１のＸ軸プラス側に位置する構造物全体を覆うことになる。その結果、振動板６１、ならびに、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇおよびスペーサー構造６８は、第１絶縁膜６３、第２絶縁膜６４および第３絶縁膜６５で周囲を取り囲まれた状態となる。これにより、絶縁性および耐候性を高めることができ、信頼性の高い振動体４が得られる。
【００４８】
また、第１配線層６０５、６０６は、図９に示すように、第１絶縁膜６３のＸ軸プラス側の面６３３上に引き回されている。そして、第１配線層６０５は、図１０に示すように、支持部４２のうち、Ｙ軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。また、図示しないものの、第１配線層６０６も同様である。
【００４９】
そして、図１０に示す圧電素子ユニット６０は、さらに、スペーサー構造６８の端面上を経て、振動板６１の端面６１１上に設けられている第２配線層６０７を有している。この第２配線層６０７は、第１配線層６０５、６０６から連続する配線層である。したがって、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇの電極は、第１配線層６０５、６０６および第２配線層６０７を経て、振動板６１の端面６１１上まで引き出されている。
【００５０】
このような第２配線層６０７を設けることにより、圧電素子ユニット６０では、振動板６１のＸ軸プラス側の面である第１表面６１３ａ上やＸ軸マイナス側の面である第１裏面６１５上ではなく、端面６１１上において外部との電気的接続を図ることが可能になる。
【００５１】
図１１は、図１０に示す圧電素子ユニット６０を配線基板８と電気的に接続した状態を示す断面図である。
【００５２】
図１１に示す配線基板８は、圧電素子ユニット６０と図１に示す制御装置７とを電気的に接続する配線板である。配線基板８は、フレキシブル基板８１と、フレキシブル基板８１の一方の面に設けられた配線８２と、を含んでいる。そして、圧電素子ユニット６０が備える複数の第２配線層６０７に対応するように、複数の配線８２が引き回されている。
【００５３】
配線基板８がフレキシブル基板８１を含むことにより、配線基板８の取り回しが容易になる。このため、圧電駆動装置１の小型化を図ることができる。また、配線基板８が熱膨張した場合でも、それ自身がたわむことによって歪みが吸収されやすいことから、例えば配線基板８と圧電素子ユニット６０との電気的接続に影響が及びにくくなる。
【００５４】
また、図１１に示す圧電駆動装置１は、互いに積層された２つの圧電素子ユニット６０を備えているが、これらの圧電素子ユニット６０は、振動板６１の端面６１１上に設けられている第２配線層６０７を介して配線基板８と電気的に接続されている。このため、複数の圧電素子ユニット６０を積層した場合でも、積層された圧電素子ユニット６０と配線基板８とを一括して接続することが可能になる。このため、圧電素子ユニット６０を１つずつ積み上げながら配線基板８との接続を図る必要がなく、電気的接続の作業効率を各段に高めることができる。
【００５５】
さらに、図１１に示す圧電駆動装置１は、圧電素子ユニット６０と配線基板８との間は、図１１に示すように、導通部材８３を介して機械的および電気的に接続されている。
【００５６】
導通部材８３としては、例えば、半田、ろう材、金属ペーストのような導電金属、異方性導電ペースト、異方性導電シートのような異方性導電材料、導電性接着剤、ワイヤーボンディング材等が挙げられる。このうち、第２配線層６０７と配線基板８とを電気的に接続する導通部材８３は、導電金属または異方性導電材料であるのが好ましい。これらを用いることにより、比較的低温で効率よく、接触抵抗の小さい電気的接続が可能になる。このため、圧電駆動装置１の生産効率を高めることができる。
【００５７】
また、図１０に示す２つの圧電素子ユニット６０のうち、下方の圧電素子ユニット６０を「第１圧電素子ユニット６０ａ」とし、上方の圧電素子ユニット６０を「第２圧電素子ユニット６０ｂ」とする。
【００５８】
このとき、図１０では、第１圧電素子ユニット６０ａの第１配線層６０５と、第２圧電素子ユニット６０ｂの第１配線層６０５と、が互いに向かい合うように、接着剤６９１を介して第１圧電素子ユニット６０ａと第２圧電素子ユニット６０ｂとが積層されている。また、図示しないものの、第１配線層６０６も同様である。
【００５９】
図１１では、導通部材８３を介して、第１圧電素子ユニット６０ａおよび第２圧電素子ユニット６０ｂを配線基板８と接続することができる。また、それとともに、第１圧電素子ユニット６０ａと第２圧電素子ユニット６０ｂとの間で、圧電素子６０Ａ同士が接続されることになる。これにより、２つの圧電素子６０Ａから「圧電素子６Ａ」が構成されることになる。
【００６０】
他の圧電素子６０Ｂ〜６０Ｇについても同様であり、２つの圧電素子６０Ｂから「圧電素子６Ｂ」が構成され、２つの圧電素子６０Ｃから「圧電素子６Ｃ」が構成され、２つの圧電素子６０Ｄから「圧電素子６Ｄ」が構成され、２つの圧電素子６０Ｅから「圧電素子６Ｅ」が構成され、２つの圧電素子６０Ｆから「圧電素子６Ｆ」が構成され、２つの圧電素子６０Ｇから「圧電素子６Ｇ」が構成されている。
【００６１】
圧電体６０２の構成材料は、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。また、圧電体６０２としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
【００６２】
また、圧電体６０２の形成方法としては、特に限定されず、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよい。本実施形態では、圧電体６０２をゾル−ゲル法を用いて形成している。つまり、本実施形態に係る圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第１の圧電素子）は、第１電極６０１、第２電極６０３および第３電極６０４と接する圧電体６０２を有しているが、この圧電体６０２は、ゾル−ゲル膜である。これにより、例えば、バルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体６０２が得られ、振動アクチュエーター３の薄型化を図ることができる。
【００６３】
ここで、図１２は、図１１の部分拡大図である。
図１２に示すように、第１圧電素子ユニット６０ａは、第１絶縁膜６３のＸ軸プラス側の面６３３に設けられた第１配線層６０５と、第３絶縁膜６５のＹ軸マイナス側の面６５１に設けられた第２配線層６０７と、を備えている。
【００６４】
このうち、第１配線層６０５は、図１２に示すように、第２圧電素子ユニット６０ｂ側に位置する第１金属膜６０５２と、第１絶縁膜６３側に位置する第２金属膜６０５４と、を含む多層膜で構成されている。そして、第１金属膜６０５２は、接着剤６９１を介して第２圧電素子ユニット６０ｂと接着されている。
【００６５】
一方、第２配線層６０７は、第２金属膜６０５４の１層で構成されている。そして、第２金属膜６０５４は、導通部材８３を介して配線基板８と接合され、電気的に接続されている。
【００６６】
本実施形態では、第１金属膜６０５２の主材料と第２金属膜６０５４の主材料とが、特定の組み合わせを満たしている。具体的には、以下の４つの組み合わせが挙げられる。なお、ここで主材料とは、金属膜を構成する材料のうち最も重量比が大きいものを言う。
【００６７】
・第１の組み合わせ
まず、第１の組み合わせとして、ＴｉＷとＡｕが挙げられる。
【００６８】
第１金属膜６０５２の主材料がＴｉＷであることにより、第１配線層６０５と接着剤６９１との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤６９１の剥離等が抑制され、圧電駆動装置１の信頼性をより高めることができる。
【００６９】
なお、上記ＴｉＷは、チタンタングステン系合金を意味する。チタンタングステン系合金は、ＴｉとＷの双方を含む合金のことをいう。この場合、第１金属膜６０５２において、Ｔｉの含有率とＷの含有率の合計が７０質量％以上であるのが好ましい。ＴｉおよびＷがこの範囲内で含まれていれば、第１配線層６０５が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばＮ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｓｉ等が挙げられる。
【００７０】
ＴｉＷを主材料とする第１金属膜６０５２の膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤６９１との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第１配線層６０５の成膜に要する時間が長くなるのを防止することができる。
【００７１】
なお、このような第１金属膜６０５２は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、ＣＶＤ法のような化学的蒸着法により成膜される。
【００７２】
第２金属膜６０５４の主材料がＡｕであることにより、第２配線層６０７と導通部材８３との接触抵抗を低減させることができる。これにより、第１圧電素子ユニット６０ａと配線基板８との導電性が高められ、無駄な電力消費が抑えられた圧電駆動装置１を実現することができる。また、ＴｉＷとＡｕとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
【００７３】
なお、上記Ａｕは、Ａｕ単体の他、Ａｕが７０質量％以上含まれたＡｕ系合金も含む。Ａｕがこの範囲内で含まれていれば、第２金属膜６０５４が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばＧｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等が挙げられる。
【００７４】
Ａｕを主材料とする第２金属膜６０５４の膜厚は、特に限定されないが、０．１０μｍ以上５．０μｍ以下であるのが好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、第２金属膜６０５４の導電性が高められるため、第１配線層６０５から第２配線層６０７へと連続する導通経路の抵抗を下げることができる。その結果、電力消費の少ない圧電駆動装置１が得られる。また、第２配線層６０７と導通部材８３との接合における接合強度を十分に確保することができる。
【００７５】
なお、このような第２金属膜６０５４は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、ＣＶＤ法のような化学的蒸着法により成膜される。
【００７６】
・第２の組み合わせ
また、第２の組み合わせとして、ＴｉＷとＮｉが挙げられる。
【００７７】
第１金属膜６０５２の主材料がＴｉＷであることにより、第１の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。
【００７８】
第２金属膜６０５４の主材料がＮｉであることにより、十分な膜厚の第２金属膜６０５４を比較的短時間で成膜することができる。すなわち、Ｎｉは、めっき法により成膜することが可能であるため、短時間で十分な膜厚を確保することができる。また、体積抵抗率も比較的小さい。このため、導通経路の抵抗が小さい第２金属膜６０５４を容易に得ることができる。また、ＴｉＷとＮｉとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
【００７９】
なお、上記Ｎｉは、Ｎｉ単体の他、Ｎｉが７０質量％以上含まれたＮｉ系合金も含む。Ｎｉがこの範囲内で含まれていれば、第２金属膜６０５４が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばＰ、Ｂ、Ｎ等が挙げられる。
【００８０】
Ｎｉを主材料とする第２金属膜６０５４の膜厚は、特に限定されないが、０．１０μｍ以上５．０μｍ以下であるのが好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、第２金属膜６０５４の導電性が高められるため、第１配線層６０５から第２配線層６０７へと連続する導通経路の抵抗を下げることができる。その結果、電力消費の少ない圧電駆動装置１が得られる。また、第２金属膜６０５４による緩衝作用も付与されることから、第２配線層６０７と導通部材８３との接合における接合強度を十分に確保することができる。
【００８１】
なお、このような第２金属膜６０５４は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、ＣＶＤ法のような化学的蒸着法により成膜される。
【００８２】
・第３の組み合わせ
さらに、第３の組み合わせとして、ＮｉとＡｕが挙げられる。
【００８３】
第１金属膜６０５２の主材料がＮｉであることにより、第１配線層６０５と接着剤６９１との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤６９１の剥離等が抑制され、圧電駆動装置１の信頼性をより高めることができる。
【００８４】
なお、上記Ｎｉは、Ｎｉ単体の他、Ｎｉが７０質量％以上含まれたＮｉ系合金も含む。Ｎｉがこの範囲内で含まれていれば、第１金属膜６０５２が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばＰ、Ｂ、Ｎ等が挙げられる。
【００８５】
Ｎｉを主材料とする第１金属膜６０５２の膜厚は、特に限定されないが、０．１０μｍ以上５．０μｍ以下であるのが好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤６９１との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第１配線層６０５が必要以上に厚くなるのを防止することができる。
【００８６】
なお、このような第１金属膜６０５２は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、ＣＶＤ法のような化学的蒸着法により成膜される。
【００８７】
第２金属膜６０５４の主材料がＡｕであることにより、第１の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。また、ＮｉとＡｕとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
【００８８】
・第４の組み合わせ
また、第４の組み合わせとして、ＣｕとＡｕが挙げられる。
【００８９】
第１金属膜６０５２の主材料がＣｕであることにより、第１配線層６０５と接着剤６９１との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤６９１の剥離等が抑制され、圧電駆動装置１の信頼性をより高めることができる。
【００９０】
なお、上記Ｃｕは、Ｃｕ単体の他、Ｃｕが７０質量％以上含まれたＣｕ系合金も含む。Ｃｕがこの範囲内で含まれていれば、第１金属膜６０５２が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばＰ、Ｂ、Ｎ等が挙げられる。
【００９１】
Ｃｕを主材料とする第１金属膜６０５２の膜厚は、特に限定されないが、０．１０μｍ以上５．０μｍ以下であるのが好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤６９１との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第１配線層６０５が必要以上に厚くなるのを防止することができる。
【００９２】
なお、このような第１金属膜６０５２は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、ＣＶＤ法のような化学的蒸着法により成膜される。
【００９３】
第２金属膜６０５４の主材料がＡｕであることにより、第１の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。また、ＣｕとＡｕとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
【００９４】
以上、第１金属膜６０５２の主材料と第２金属膜６０５４の主材料とが満たし得る４つの組み合わせについて説明したが、第１配線層６０５および第２配線層６０７は、上述したような第１金属膜６０５２および第２金属膜６０５４以外の膜を含んでいてもよい。
【００９５】
例えば、第１配線層６０５には、第１金属膜６０５２よりも第１絶縁膜６３側、例えば、第１金属膜６０５２と第２金属膜６０５４との間、または、第２金属膜６０５４と第１絶縁膜６３との間に介在する別の膜が設けられていてもよい。
【００９６】
同様に、第２配線層６０７には、第２金属膜６０５４よりも第３絶縁膜６５側、すなわち、第２金属膜６０５４と第３絶縁膜６５との間に介在する別の膜が設けられていてもよい。
【００９７】
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置１は、図６〜図１２に示す、第１表面６１３ａ（第１主面）および端面６１１を有する第１振動板６１ａと、第２表面６１３ｂ（第２主面）を有する第２振動板６１ｂと、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第１圧電素子）と、第１金属膜６０５２と、第２金属膜６０５４と、配線基板８と、図１に示す被駆動体であって圧電素子６０Ａ〜６０Ｆの振動により駆動されるローター２と、を備えている。なお、第１振動板６１ａは、第１圧電素子ユニット６０ａの振動板６１であり、第２振動板６１ｂは、第２圧電素子ユニット６０ｂの振動板６１である。
【００９８】
このうち、第１圧電素子ユニット６０ａの圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第１圧電素子）は、図６〜図８に示すように、第１電極６０１、第２電極６０３および第３電極６０４等の電極を有しており、かつ、第１表面６１３ａ上に設けられている。すなわち、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇは、第１振動板６１ａと第２振動板６１ｂとの間に設けられている。
【００９９】
また、第２圧電素子ユニット６０ｂの圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第２圧電素子）は、図６〜図８に示すように、第２表面６１３ｂ上に設けられている。そして、第１圧電素子ユニット６０ａと第２圧電素子ユニット６０ｂとが接着剤６９１を介して接着されている。
【０１００】
また、第１圧電素子ユニット６０ａの第１金属膜６０５２は、図１２に示すように、前記電極と接着剤６９１との間に設けられている。さらに、第１圧電素子ユニット６０ａの第２金属膜６０５４は、図１２に示すように、前記電極と第１金属膜６０５２との間、および、第１振動板６１ａの端面６１１上に、それぞれ設けられており、導電性を有している。また、配線基板８は、導通部材８３を介して、端面６１１上に露出している第２金属膜６０５４と接続されている。
【０１０１】
そして、本実施形態に係る圧電駆動装置１では、第１金属膜６０５２の主材料と第２金属膜６０５４の主材料との組み合わせが、前述した第１の組み合わせ、第２の組み合わせ、第３の組み合わせ、および、第４の組み合わせのうちのいずれか１つの組み合わせを満たしている。
【０１０２】
このような圧電駆動装置１によれば、図１２に示すように、接着剤６９１を介して第１圧電素子ユニット６０ａと第２圧電素子ユニット６０ｂとを接着する際、接着剤６９１との界面には第１金属膜６０５２が露出していることになる。第１金属膜６０５２は、前述したように接着剤６９１に対して親和性を有しているため、高い接着力を得ることができる。
【０１０３】
一方、本実施形態に係る圧電駆動装置１は、前述したように、導電性を有する導通部材８３を備えているが、この導通部材８３は、第２金属膜６０５４と配線基板８との間に設けられている。そして、導通部材８３との界面には第２金属膜６０５４が露出している。
【０１０４】
第２金属膜６０５４は、前述したように接触抵抗が小さいため、第２金属膜６０５４と配線基板８との間の電気抵抗を下げることができる。本実施形態においては、接着剤６９１による接着に供される第１配線層６０５、６０６については、第１金属膜６０５２が露出する２層の構造を採用し、導通部材８３との接合に供される第２配線層６０７については、第２金属膜６０５４が露出する構造を採用している。このため、高い接着力と低い電気抵抗との両立を図ることができる。以上のようにして信頼性の高い圧電駆動装置１を実現することができる。
【０１０５】
また、このような第１金属膜６０５２および第２金属膜６０５４を併用することで、特殊な物質等を用いることなく、上記のような効果を得ることができる。このため、上記のような高い信頼性を低コストで実現することができる。
【０１０６】
なお、図１２では、導通部材８３に加え、接着剤６９３を介して圧電素子ユニット６０と配線基板８との間が接着されている。これにより、圧電素子ユニット６０と配線基板８との間をより確実に接続することができる。また、導通部材８３による機械的接続が不十分であっても、接着剤６９３によって補強することができるので、電気的接続を優先させるように導通部材８３の構成材料を選択することができ、接触抵抗を特に下げることができる。
【０１０７】
なお、接着剤６９３としては、特に限定されないが、例えば前述した接着剤６９１として挙げたものから適宜選択される。また、接着剤６９３は必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
【０１０８】
また、第２圧電素子ユニット６０ｂに代えて、第２振動板６１ｂ単体を設けるようにしてもよい。つまり、接着剤６９１が第２表面６１３ｂと第１金属膜６０５２との間を接着するように構成されていてもよい。
【０１０９】
一方、本実施形態では、上述したように、第１圧電素子ユニット６０ａと、これと同様の構成を有する第２圧電素子ユニット６０ｂと、を接着して、１つのスタックユニットを形成している。つまり、第２振動板６１ｂと接着剤６９１との間には、図６〜図８に示すように、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第２圧電素子）が設けられている。換言すれば、この第２圧電素子は、第２表面６１３ｂと第１金属膜６０５２との間に設けられている。
【０１１０】
このような構成によれば、１つの圧電素子ユニット６０に比べて、出力を高めることができる。これにより、例えば高トルクでの駆動が可能な圧電駆動装置１を実現することができる。
【０１１１】
図１３は、図１０に示す圧電素子ユニット６０を複数積層した上で配線基板８と電気的に接続した状態を示す断面図である。
【０１１２】
図１３に示す圧電駆動装置１は、複数のスタックユニットを備えている。具体的には、まず、２つの圧電素子ユニット６０が接着剤６９１を介して積層され、これにより１つのスタックユニットが形成されている。そして、さらに、接着剤６９２を介してスタックユニット同士を接着することにより、圧電素子ユニット６０を２の倍数で積層してなるスタック構造体が得られる。その上で、各スタックユニットが、導通部材８３を介して配線基板８と電気的に接続されている。
【０１１３】
このようにして複数のスタックユニットを備えることにより、特に高い出力を発生させ得る圧電駆動装置１を実現することができる。また、複数のスタックユニットを一括でかつ簡単な構造で配線基板８に接続することが可能であるため、高出力化と簡素化とを両立した圧電駆動装置１が得られる。
【０１１４】
なお、接着剤６９２としては、特に限定されないが、例えば前述した接着剤６９１として挙げたものから適宜選択される。
【０１１５】
また、第１振動板６１ａおよび第２振動板６１ｂとしては、例えばシリコン基板、炭化ケイ素基板、化合物半導体基板等が挙げられる。このうち、第１振動板６１ａまたは第２振動板６１ｂは、シリコン基板であるのが好ましい。これにより、第１圧電素子ユニット６０ａまたは第２圧電素子ユニット６０ｂの製造に際し、シリコン半導体製造技術を転用することができる。このため、効率よくかつ高精度に、第１圧電素子ユニット６０ａまたは第２圧電素子ユニット６０ｂを製造することができる。
【０１１６】
先端部４４は、振動部４１の先端に設けられ、振動部４１からＹ軸方向プラス側へ突出している。そして、先端部４４は、ローター２の外周面２１と接触している。そのため、振動部４１の振動は、先端部４４を介してローター２に伝達される。先端部４４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。これにより、耐久性に優れた先端部４４となる。
【０１１７】
図１４は、図３に示す振動部に印加する交番電圧の例を示す図である。図１５および図１６は、それぞれ、図１に示す振動部の駆動状態を示す平面図である。図１７は、図１中のＦ−Ｆ線断面図である。図１８は、図１の制御装置を示すブロック図である。
【０１１８】
このような振動体４において、図１４に示す交番電圧Ｖ１を圧電素子６Ａ、６Ｆに印加し、交番電圧Ｖ２を圧電素子６Ｃ、６Ｄに印加し、交番電圧Ｖ３を圧電素子６Ｂ、６Ｅに印加すると、図１５に示すように、振動部４１がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向に屈曲振動する。このとき、圧電素子６Ｃ、６Ｄに印加される交番電圧Ｖ２は、振動部４１に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子６Ａ、６Ｆに印加される交番電圧Ｖ１および圧電素子６Ｂ、６Ｅに印加される交番電圧Ｖ３は、振動部４１に屈曲振動を発生させる。そして、これらの振動が合成されると、先端部４４の先端が矢印Ａ１で示すように反時計回りに楕円軌道を描く楕円運動をする。したがって、交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が振動アクチュエーター３における駆動信号Ｓｄである。このような先端部４４の楕円運動によってローター２が送り出され、ローター２が矢印Ｂ１で示すように時計回りに回転する。また、振動部４１の振動に対応して、圧電素子６Ｇから検出信号Ｓｓが出力される。
【０１１９】
なお、図１５の矢印Ａ１で示す先端部４４の楕円運動では、点Ａ１’から点Ａ１”までは、先端部４４がローター２の外周面２１と当接してローター２を矢印Ｂ１の方向に送り出し、点Ａ１”から点Ａ１’までは、先端部４４がローター２の外周面２１から離間している。そのため、点Ａ１”から点Ａ１’までは、ローター２の矢印Ｂ１とは反対側への回転が抑制される。
【０１２０】
また、交番電圧Ｖ１、Ｖ３を互いに切り換えると、すなわち交番電圧Ｖ１を圧電素子６Ｂ、６Ｅに印加し、交番電圧Ｖ２を圧電素子６Ｃ、６Ｄに印加し、交番電圧Ｖ３を圧電素子６Ａ、６Ｆに印加すると、図１６に示すように、振動部４１がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向に屈曲振動する。このときも、圧電素子６Ｃ、６Ｄに印加される交番電圧Ｖ２は、振動部４１に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子６Ｂ、６Ｅに印加される交番電圧Ｖ１および圧電素子６Ａ、６Ｆに印加される交番電圧Ｖ３は、振動部４１に屈曲振動を発生させる。そして、これらの振動が合成されると、先端部４４が矢印Ａ２で示すように時計回りに楕円運動する。このような先端部４４の楕円運動によってローター２が送り出され、ローター２が矢印Ｂ２で示すように反時計回りに回転する。また、このような振動部４１の振動に対応して、圧電素子６Ｇから検出信号Ｓｓが出力される。
【０１２１】
なお、図１６の矢印Ａ２で示す先端部４４の楕円運動では、点Ａ２’から点Ａ２”までは、先端部４４がローター２の外周面２１と当接してローター２を矢印Ｂ２の方向に送り出し、点Ａ２”から点Ａ２’までは、先端部４４がローター２の外周面２１から離間している。そのため、点Ａ２”から点Ａ２’までは、ローター２の矢印Ｂ２とは反対側への回転が抑制される。
【０１２２】
なお、ローター２を少なくとも一方向に回転させることができれば、圧電素子６Ａ〜６Ｆに印加する交番電圧のパターンは、図示したパターンに限定されない。圧電素子６Ａ〜６Ｆに印加する電圧は、交番電圧でなく、例えば、間欠的に印加する直流電圧でもよい。
【０１２３】
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置１は、圧電素子６Ａ〜６Ｆ（第１圧電素子）の振動により楕円運動する先端部４４（接触部）をさらに備えている。この先端部４４は、第１振動板６１ａの配線基板８とは反対側に設けられている。そして、先端部４４の楕円運動により、被駆動体であるローター２が駆動される。
【０１２４】
かかる楕円運動は、圧電体６０２と第１電極６０１との界面、すなわち第１電極６０１の表面に平行な平面における振動に基づく運動である。このような平面における振動は、振動部４１における効率の高い振動である。このため、かかる振動に基づいてローター２を駆動することにより、圧電駆動装置１の消費電力の低減に寄与することができる。
【０１２５】
なお、本明細書における「平行」とは、前述した伸縮振動および屈曲振動の振動面と第１電極６０１の表面とのなす角度が０°の状態に加え、この角度が±５°の範囲内にある状態を指す概念である。
【０１２６】
また、第１振動板６１ａの配線基板８とは反対側に先端部４４が設けられることにより、配線基板８とローター２が互いに干渉するのを防止することができる。このため、配線基板８の配置の自由度を高め、組立容易性および省スペース性に優れた圧電駆動装置１を実現することができる。
【０１２７】
なお、先端部４４は、必要に応じて設けられればよく、その他の部材で代替されてもよい。
【０１２８】
付勢部材５は、先端部４４をローター２の外周面２１に向けて付勢する部材である。付勢部材５は、図１７に示すように、振動体４のＸ軸プラス側に位置する第１基板５１と、振動体４のＸ軸マイナス側に位置する第２基板５２と、を有する。そして、第１基板５１と第２基板５２とで振動体４を挟み込んでいる。なお、第１基板５１および第２基板５２としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板を用いることができる。
【０１２９】
また、図１７に示すように、第１基板５１と第２基板５２との間には、振動体４と等しい厚さの間座５３が設けられている。また、当該部分には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔５９が形成されており、この貫通孔５９を利用して、付勢部材５が筐体等にねじ止めされる。図１に示すばね部５１３をＹ軸方向に撓ませた状態で付勢部材５を前記筐体等に固定することにより、ばね部５１３の復元力を利用して先端部４４をローター２の外周面２１に向けて付勢することができる。
【０１３０】
なお、付勢部材５の構成は、先端部４４をローター２の外周面２１に向けて付勢することができれば、特に限定されない。例えば、第１基板５１および第２基板５２のいずれか一方を省略してもよい。また、例えば、付勢部材５として、コイルスプリング、板ばね等を用いてもよい。
【０１３１】
制御装置７は、圧電素子６Ａ〜６Ｆに印加する交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を適宜調整することにより、振動体４によるローター２の駆動を制御する。
【０１３２】
図１８に示すように、制御装置７は、駆動パルス信号Ｐｄを生成する駆動パルス信号生成部７１と、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆに印加する駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部７２と、圧電素子６Ｇから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部７３と、駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を取得する位相差取得部７４と、位相差に基づいて駆動パルス信号生成部７１の駆動を制御する駆動制御部７５と、を有している。
【０１３３】
駆動パルス信号生成部７１は、駆動信号Ｓｄを生成するための駆動パルス信号Ｐｄを生成する回路である。図１８に示すように、駆動パルス信号生成部７１で生成される駆動パルス信号Ｐｄは、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗに２値化された矩形波である。駆動パルス信号生成部７１は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させることができる。駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変更することで、駆動信号Ｓｄの振幅を変更することができる。例えば、Ｄｕｔｙを５０％とすれば、駆動信号Ｓｄの振幅が最大となり、Ｄｕｔｙを０％に近づけるにつれて、駆動信号Ｓｄの振幅が減少する。
【０１３４】
なお、駆動パルス信号生成部７１の構成は、上述した駆動パルス信号Ｐｄを生成することができ、かつ、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変更することができれば、特に限定されない。本実施形態に係る駆動パルス信号生成部７１は、図１８に示すように、ＧＮＤの電位となっている電極７１Ａと、＋ＶＤＤの電位となっている電極７１Ｂと、スイッチング素子７１Ｃと、を有しており、電極７１Ａとスイッチング素子７１Ｃとが接続されている状態と、電極７１Ｂとスイッチング素子７１Ｃとが接続されている状態と、を交互に切り替えることで駆動パルス信号Ｐｄを生成する構成となっている。また、本実施形態では、駆動パルス信号生成部７１が、異なる３つの駆動信号、例えば交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３やその位相を異ならせた信号を生成するために、第１駆動パルス信号生成部７１１、第２駆動パルス信号生成部７１２および第３駆動パルス信号生成部７１３を有している。
【０１３５】
駆動信号生成部７２は、駆動パルス信号生成部７１で生成された駆動パルス信号Ｐｄからアナログ信号である駆動信号Ｓｄを生成する回路である。図１８に示すように、駆動信号生成部７２で生成される駆動信号Ｓｄは、略正弦波状の信号である。
【０１３６】
なお、駆動信号生成部７２の構成は、上述した駆動信号Ｓｄを生成することができれば、特に限定されない。本実施形態に係る駆動信号生成部７２は、図１８に示すように、主に、バッファー７２Ａとコイル７２Ｂとを備えた構成となっている。また、本実施形態では、駆動信号生成部７２が、異なる３つの駆動信号、例えば交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３やその位相を異ならせた信号を生成するために、第１駆動パルス信号生成部７１１と接続された第１駆動信号生成部７２１と、第２駆動パルス信号生成部７１２と接続された第２駆動信号生成部７２２と、第３駆動パルス信号生成部７１３と接続された第３駆動信号生成部７２３と、を有している。
【０１３７】
駆動信号生成部７２によって生成された３つの駆動信号、ここでは交番電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を圧電素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆに印加することで、前述したように、振動体４が振動し、それに伴ってローター２が回転する。
【０１３８】
検出パルス信号生成部７３は、振動体４の振動に伴って圧電素子６Ｇから出力されるアナログ信号である検出信号Ｓｓを２値化して、デジタル信号である検出パルス信号Ｐｓを生成する回路である。図１８に示すように、圧電素子６Ｇから出力される検出信号Ｓｓは、振動体４の振幅に対応した略正弦波状の信号であり、検出パルス信号Ｐｓは、検出信号ＳｓをＨｉｇｈ／Ｌｏｗに２値化した矩形波状の信号である。なお、検出パルス信号生成部７３の構成は、上述した検出パルス信号Ｐｓを生成することができれば、特に限定されない。
【０１３９】
位相差取得部７４は、駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を取得する回路である。このように、位相差を取得することで、振動体４の振動状態をモニターすることができる。
【０１４０】
駆動制御部７５は、位相差取得部７４が取得した位相差に基づいて駆動パルス信号生成部７１の駆動を制御する回路である。駆動制御部７５は、例えば、位相差が所定値を追尾するように、各駆動パルス信号Ｐｄの周波数を随時変化させる。振動体４の振幅と位相差には相関関係があるため、位相差を振動体４の振幅が最大値となる値に合わせ込むことで、ローター２をより高速で回転させることができる。
以上のようにして、振動体４によるローター２の駆動を制御することができる。
【０１４１】
なお、制御装置７は、例えばＣＰＵのようなプロセッサー、メモリー、インターフェース等を有するコンピューターで構成される。そして、メモリーに格納されている所定のプログラムをプロセッサーによって実行することにより、各部の動作が制御される。なお、プログラムは、インターフェースを介して外部からダウンロードされたものであってもよい。また、制御装置７の構成の全部または一部が、圧電駆動装置１の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成であってもよい。
【０１４２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
図１９は、第２実施形態に係る圧電駆動装置の一部を示す断面図である。
【０１４３】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１９において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【０１４４】
第２実施形態は、導通部材８３が省略されている以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、図１９に示す圧電駆動装置１は、導通部材８３を用いることなく、第２金属膜６０５４と配線基板８との間が導通している。つまり、第２金属膜６０５４と配線基板８との間が接触により導通している。
【０１４５】
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第２金属膜６０５４は、その主材料が前述したような組み合わせを満たしていることから、接触抵抗が小さいという特徴を有している。このため、導通部材８３を介することなく配線基板８に接触させた場合であっても、第２金属膜６０５４と配線基板８との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、無駄な消費電力が抑えられた信頼性の高い圧電駆動装置１が得られる。
【０１４６】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法について説明する。
【０１４７】
図２０は、第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を示す工程図である。また、図２１ないし図２３は、それぞれ第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するための図である。
【０１４８】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図２０ないし図２３において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【０１４９】
ここでは、第３実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法として、図６ないし図１２に示す圧電駆動装置１を製造する方法を例に説明する。
【０１５０】
かかる製造方法は、図２０に示すように、部材準備工程Ｓ１と、接着工程Ｓ２と、エッチング工程Ｓ３と、導通工程Ｓ４と、組立工程Ｓ５と、を含む。以下、各工程について順次説明する。
【０１５１】
［１］部材準備工程Ｓ１
まず、必要な第１部材６００ａを用意する。この第１部材６００ａは、図２１に示すように、第１表面６１３ａ（第１主面）および端面６１１を有する第１振動板６１ａと、第１表面６１３ａ上および端面６１１上に設けられている第１金属膜６０５２と、第１表面６１３ａと第１金属膜６０５２との間、および、端面６１１と第１金属膜６０５２との間に設けられている第２金属膜６０５４と、第１振動板６１ａと第２金属膜６０５４との間に設けられている圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第１圧電素子）と、を備えている。
【０１５２】
なお、第１金属膜６０５２の主材料および第２金属膜６０５４の主材料は、これらの組み合わせが、前述した第１の組み合わせ、第２の組み合わせ、第３の組み合わせ、および、第４の組み合わせのうちのいずれか１つの組み合わせを満たすように選択されている。
【０１５３】
［２］接着工程Ｓ２
次に、第２部材６００ｂを用意する。この第２部材６００ｂは、第１振動板６１ａに代えて第２振動板６１ｂを備えている以外、第１部材６００ａと同様である。すなわち、第２部材６００ｂは、図２２に示すように、第２表面６１３ｂ（第２主面）を有する第２振動板６１ｂと、第１金属膜６０５２と、第２金属膜６０５４と、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇと、を備えている。
【０１５４】
次に、第１表面６１３ａと第２表面６１３ｂとの間、具体的には、第１部材６００ａの接着面と第２部材６００ｂの接着面との間に接着剤６９１を介在させ、図２２に示すように、第１部材６００ａと第２部材６００ｂとを接着する。このとき、接着剤６９１は、第１表面６１３ａと第２表面６１３ｂとの間に設けられる一方、端面６１１上には設けられないようにする。
【０１５５】
［３］エッチング工程Ｓ３
次に、互いに接着した第１部材６００ａおよび第２部材６００ｂをエッチング処理に供する。このエッチング処理には、例えばウエットエッチング、ドライエッチングが用いられる。このうち、ウエットエッチングが好ましく用いられる。具体的には、第１金属膜６０５２を溶解する一方、第２金属膜６０５４を溶解しないエッチング液を用いる。これにより、図２３に示すように、接着剤６９１から露出している、端面６１１上に位置する第１金属膜６０５２が溶解し、その部分の第２金属膜６０５４が残存する。そうすると、第２金属膜６０５４の一部が露出することとなる。
【０１５６】
なお、このようなエッチング液は、第１金属膜６０５２の主材料の溶解性と第２金属膜６０５４の主材料の溶解性との間の大小関係に応じて、適宜選択される。
【０１５７】
このようにして第１金属膜６０５２のうち、端面６１１上に位置する部分をエッチングによって除去する。これにより、端面上に位置している第１金属膜６０５２を効率よく選択的に除去することができる。つまり、第１金属膜６０５２のうち、第１表面６１３ａ上に位置する部分については、接着剤６９１で覆われているため、エッチング処理に供したとしてもほとんど除去されない。一方、第１金属膜６０５２のうち、端面６１１上に位置している部分については、接着剤６９１で覆われていないことから、容易に除去することができる。
【０１５８】
［４］導通工程Ｓ４
次に、配線基板８を用意する。そして、露出させた第２金属膜６０５４の一部と、配線基板８と、の間を、図１２に示すように導通部材８３を介して接合する。これにより、第２金属膜６０５４と導通部材８３との間を導通させることができる。
【０１５９】
以上のようにして、第１金属膜６０５２を接着剤６９１によって強固に接着するとともに、第２金属膜６０５４を導通部材８３によって接触抵抗を抑えつつ電気的に接続することができる。
【０１６０】
［５］組立工程Ｓ５
次に、圧電素子ユニット６０に対して先端部４４および付勢部材５等を組み付けるとともに、ローター２を組み合わせる。以上のようにして圧電駆動装置１が得られる。
【０１６１】
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置１の製造方法は、第１表面６１３ａ（第１主面）および端面６１１を有する第１振動板６１ａ、第１表面６１３ａ上および端面６１１上に設けられている第１金属膜６０５２、第１表面６１３ａと第１金属膜６０５２との間、および、端面６１１と第１金属膜６０５２との間に設けられている第２金属膜６０５４、ならびに第１振動板６１ａと第２金属膜６０５４との間に設けられている圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第１圧電素子）、を備える第１圧電素子ユニットである第１部材６００ａと、第２表面６１３ｂ（第２主面）を有する第２振動板６１ｂ、および第２振動板６１ｂに設けられている圧電素子６０Ａ〜６０Ｇ（第２圧電素子）、を備える第２圧電素子ユニットである第２部材６００ｂと、を用意し、第１部材６００ａと第２部材６００ｂとの間に接着剤６９１を介在させ、第１部材６００ａと第２部材６００ｂとを接着する工程Ｓ２と、第１金属膜６０５２のうちの端面６１１上に位置する部分を除去し、第２金属膜６０５４の一部を露出させる工程Ｓ３と、配線基板８を用意し、第２金属膜６０５４の一部と配線基板８とを接続する工程Ｓ４と、を含む。そして、第１金属膜６０５２の主材料と第２金属膜６０５４の主材料との組み合わせが、前述した第１の組み合わせ、第２の組み合わせ、第３の組み合わせ、および、第４の組み合わせのうちのいずれかの組み合わせを満たしている。
【０１６２】
このような製造方法によれば、第１金属膜６０５２を接着剤６９１による接着に供するとともに、第２金属膜６０５４を導通部材８３との接合に供することができる。これにより、第１金属膜６０５２と接着剤６９１との親和性を利用して高い接着力を得るとともに、第２金属膜６０５４の低い接触抵抗により配線基板８との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、機械的および電気的において高い信頼性を有する圧電駆動装置１を低コストで製造することができる。
【０１６３】
＜第４実施形態＞
図２４は、第４実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
【０１６４】
図２４に示すロボット１０００は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット１０００は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース１０１０と、ベース１０１０に回動自在に連結されたアーム１０２０と、アーム１０２０に回動自在に連結されたアーム１０３０と、アーム１０３０に回動自在に連結されたアーム１０４０と、アーム１０４０に回動自在に連結されたアーム１０５０と、アーム１０５０に回動自在に連結されたアーム１０６０と、アーム１０６０に回動自在に連結されたアーム１０７０と、これらアーム１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０の駆動を制御する制御装置１０８０と、を有する。
【０１６５】
また、アーム１０７０にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット１０００に実行させる作業に応じたエンドエフェクター１０９０が装着される。また、各関節部のうちの全部または一部には圧電駆動装置１が搭載されており、この圧電駆動装置１の駆動によって各アーム１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０が回動する。なお、圧電駆動装置１は、エンドエフェクター１０９０に搭載され、エンドエフェクター１０９０の駆動に用いられてもよい。
【０１６６】
制御装置１０８０は、コンピューターで構成され、例えば、ＣＰＵのようなプロセッサー、メモリー、インターフェース等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、ロボット１０００の各部の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、インターフェースを介して外部のサーバーからダウンロードされたものであってよい。また、制御装置１０８０の構成の全部または一部は、ロボット１０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
【０１６７】
このようなロボット１０００は、前述したように、圧電駆動装置１を備えている。
すなわち、ロボット１０００は、第１表面６１３ａ（第１主面）および端面６１１を有する第１振動板６１ａと、第２表面６１３ｂ（第２主面）を有する第２振動板６１ｂと、圧電素子６０Ａ〜６０Ｇと、第１金属膜６０５２と、第２金属膜６０５４と、配線基板８と、圧電素子６０Ａ〜６０Ｆの振動により駆動されるローター２（被駆動体）と、を有する圧電駆動装置１を備えている。
【０１６８】
そして、第１圧電素子ユニット６０ａの圧電素子６０Ａ〜６０Ｇは、第１電極６０１、第２電極６０３および第３電極６０４等の電極を有しており、かつ、第１表面６１３ａと第２表面６１３ｂとの間に設けられている。また、第１圧電素子ユニット６０ａの第１金属膜６０５２は、前記電極と第２表面６１３ｂとの間に設けられている。さらに、第１圧電素子ユニット６０ａの第２金属膜６０５４は、前記電極と第１金属膜６０５２との間、および、第１振動板６１ａの端面６１１上に、それぞれ設けられており、導電性を有している。また、配線基板８は、導通部材８３を介して、端面６１１上に露出している第２金属膜６０５４と接続されている。さらに、第１金属膜６０５２の主材料と第２金属膜６０５４の主材料との組み合わせが、前述した第１の組み合わせ、第２の組み合わせ、第３の組み合わせ、および、第４の組み合わせのうちのいずれか１つの組み合わせを満たしている。
【０１６９】
このような圧電駆動装置１では、第１金属膜６０５２と接着剤６９１との親和性を利用して高い接着力を得るとともに、第２金属膜６０５４の低い接触抵抗により配線基板８との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、機械的および電気的において高い信頼性を有する圧電駆動装置１を備えるロボット１０００を低コストで実現することができる。
【０１７０】
以上、本発明の圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法およびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、前記実施形態の各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態において、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、前記実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法には、任意の目的の工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１７１】
１…圧電駆動装置、２…ローター、３…振動アクチュエーター、４…振動体、５…付勢部材、６Ａ…圧電素子、６Ｂ…圧電素子、６Ｃ…圧電素子、６Ｄ…圧電素子、６Ｅ…圧電素子、６Ｆ…圧電素子、６Ｇ…圧電素子、７…制御装置、８…配線基板、９…エンコーダー、２１…外周面、２２…主面、４１…振動部、４２…支持部、４３…接続部、４４…先端部、５１…第１基板、５２…第２基板、５３…間座、５９…貫通孔、６０…圧電素子ユニット、６０Ａ…圧電素子、６０Ｂ…圧電素子、６０Ｃ…圧電素子、６０Ｄ…圧電素子、６０Ｅ…圧電素子、６０Ｆ…圧電素子、６０Ｇ…圧電素子、６０ａ…第１圧電素子ユニット、６０ｂ…第２圧電素子ユニット、６１…振動板、６１ａ…第１振動板、６１ｂ…第２振動板、６３…第１絶縁膜、６４…第２絶縁膜、６５…第３絶縁膜、６８…スペーサー構造、７１…駆動パルス信号生成部、７１Ａ…電極、７１Ｂ…電極、７１Ｃ…スイッチング素子、７２…駆動信号生成部、７２Ａ…バッファー、７２Ｂ…コイル、７３…検出パルス信号生成部、７４…位相差取得部、７５…駆動制御部、８１…フレキシブル基板、８２…配線、８３…導通部材、９１…スケール、９２…光学素子、５１３…ばね部、６００ａ…第１部材、６００ｂ…第２部材、６０１…第１電極、６０２…圧電体、６０３…第２電極、６０４…第３電極、６０５…第１配線層、６０６…第１配線層、６０７…第２配線層、６１１…端面、６１３ａ…第１表面、６１３ｂ…第２表面、６１５…第１裏面、６３３…面、６５１…面、６９１…接着剤、６９２…接着剤、６９３…接着剤、７１１…第１駆動パルス信号生成部、７１２…第２駆動パルス信号生成部、７１３…第３駆動パルス信号生成部、７２１…第１駆動信号生成部、７２２…第２駆動信号生成部、７２３…第３駆動信号生成部、９２１…発光素子、９２２…撮像素子、１０００…ロボット、１０１０…ベース、１０２０…アーム、１０３０…アーム、１０４０…アーム、１０５０…アーム、１０６０…アーム、１０７０…アーム、１０８０…制御装置、１０９０…エンドエフェクター、６０２１…面、６０２２…面、６０５２…第１金属膜、６０５４…第２金属膜、Ａ１…矢印、Ａ２…矢印、Ｂ１…矢印、Ｂ２…矢印、Ｏ…中心軸、Ｐｄ…駆動パルス信号、Ｐｓ…検出パルス信号、Ｓ１…工程、Ｓ２…工程、Ｓ３…工程、Ｓ４…工程、Ｓ５…工程、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｓ…検出信号
【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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【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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【図２４】
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