(57)【要約】【課題】安定した駆動を行うことのできる圧電駆動装置、さらには、この圧電駆動装置を備え、信頼性の高い圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを提供する。【解決手段】圧電駆動装置は、振動部および前記振動部を支持する支持部を有する基板と、前記振動部に配置されている第１駆動用圧電素子、第２駆動用圧電素子、第３駆動用圧電素子および第４駆動用圧電素子と、前記基板に配置され、前記第１、第２、第３、第４駆動用圧電素子と電気的に接続されている第１、第２、第３、第４駆動用配線と、を有している。そして、前記第１駆動用配線の配線抵抗と前記第２駆動用配線の配線抵抗とが等しく、前記第３駆動用配線の配線抵抗と前記第４駆動用配線の配線抵抗とが等しい。【選択図】図１１
2019083628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部および前記振動部を支持する支持部を有する基板と、
前記基板に配置されている圧電素子および配線層と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動部に配置されている第１駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置され、前記第１駆動用圧電素子と同じ駆動信号が印加される第２駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置されている第３駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置され、前記第３駆動用圧電素子と同じ駆動信号が印加される第４駆動用圧電素子と、を有し、
前記配線層は、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第１駆動用圧電素子と電気的に接続されている第１駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第２駆動用圧電素子と電気的に接続されている第２駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第３駆動用圧電素子と電気的に接続されている第３駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第４駆動用圧電素子と電気的に接続されている第４駆動用配線と、を有し、
前記第１駆動用配線の配線抵抗と前記第２駆動用配線の配線抵抗とが等しく、
前記第３駆動用配線の配線抵抗と前記第４駆動用配線の配線抵抗とが等しいことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項２】
前記第３駆動用圧電素子は、前記第１駆動用圧電素子に対して前記振動部の伸縮方向に並んで配置され、
前記第４駆動用圧電素子は、前記第１駆動用圧電素子に対して前記振動部の屈曲方向に並んで配置され、
前記第２駆動用圧電素子は、前記第４駆動用圧電素子に対して前記振動部の伸縮方向に並び、かつ、前記第３駆動用圧電素子に対して前記振動部の屈曲方向に並んで配置されている請求項１に記載の圧電駆動装置。
【請求項３】
前記第１駆動用配線および前記第２駆動用配線の配線抵抗と、前記第３駆動用配線および前記第４駆動用配線の配線抵抗と、の差が±５％以内である請求項１または２に記載の圧電駆動装置。
【請求項４】
前記基板は、
前記振動部の屈曲方向の一方側と前記支持部とを接続する第１接続部と、
前記振動部の屈曲方向の他方側と前記支持部とを接続する第２接続部と、を有し、
前記第１駆動用配線および前記第３駆動用配線は、前記第１接続部を介して前記振動部および前記支持部に亘って配置され、
前記第２駆動用配線および前記第４駆動用配線は、前記第２接続部を介して前記振動部および前記支持部に亘って配置されている請求項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】
前記圧電素子は、前記振動部に配置されている検出用圧電素子を有し、
前記配線層は、前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記検出用圧電素子と電気的に接続されている検出用配線を有している請求項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】
前記検出用配線は、前記第２駆動用配線と前記第４駆動用配線との間に配置されている請求項５に記載の圧電駆動装置。
【請求項７】
前記検出用配線と前記第２駆動用配線との離間距離と、前記検出用配線と前記第４駆動用配線との離間距離と、が等しい請求項６に記載の圧電駆動装置。
【請求項８】
前記基板と前記配線層との間に配置されている絶縁膜を有している請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
【請求項９】
前記絶縁膜の厚さは、１．２μｍ以上２．５μｍ以下である請求項８に記載の圧電駆動装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置と当接する被駆動部と、を備えることを特徴とする圧電モーター。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするロボット。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とする電子部品搬送装置。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするプリンター。
【請求項１４】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電駆動装置として、例えば、特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１の圧電駆動装置は、振動部およびこの振動部を支持する支持部を備えたシリコン基板を有し、振動部には駆動用の圧電素子が配置され、支持部には圧電素子に電圧を印加するための配線が配置されている。
【０００３】
また、駆動用の圧電素子は、振動部の幅方向中央部に位置し、長手方向に延在する第１圧電素子と、第１圧電素子に対して一方側に位置し、振動部の長手方向に沿って並んで配置された第２圧電素子および第３圧電素子と、第１圧電素子に対して他方側に位置し、振動部の長手方向に沿って並んで配置された第４圧電素子および第５圧電素子と、を有している。
【０００４】
そして、支持部に配置された配線を介して、第１圧電素子に第１駆動信号を印加し、第２圧電素子および第５圧電素子に第２駆動信号（第１駆動信号と位相の異なる信号）を印加し、第３圧電素子および第４圧電素子に第３駆動信号（第１、第２駆動信号と位相の異なる信号）を印加することで、振動部が屈曲振動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている圧電駆動装置では、次のような問題が生じる。前述したように、第２圧電素子と第５圧電素子には、配線を介して共に第２駆動信号が印加される。しかしながら、引用文献１では、第２圧電素子と電気的に配置された配線の配線抵抗と、第５圧電素子と電気的に接続された配線の配線抵抗と、の関係が明確とされていない。そのため、仮に、第２圧電素子と電気的に配置された配線の配線抵抗と、第５圧電素子と電気的に接続された配線の配線抵抗と、が大きく乖離していると、第２圧電素子と第５圧電素子とに均一な電圧印加ができなくなり、振動部の振動バランスが崩れてしまう。そのため、特許文献１に記載されている圧電駆動装置では、振動部を安定して振動させることができないおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、安定した駆動を行うことのできる圧電駆動装置、さらには、この圧電駆動装置を備え、信頼性の高い圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
【０００９】
本発明の圧電駆動装置は、振動部および前記振動部を支持する支持部を有する基板と、
前記基板に配置されている圧電素子および配線層と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動部に配置されている第１駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置され、前記第１駆動用圧電素子と同じ駆動信号が印加される第２駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置されている第３駆動用圧電素子と、
前記振動部に配置され、前記第３駆動用圧電素子と同じ駆動信号が印加される第４駆動用圧電素子と、を有し、
前記配線層は、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第１駆動用圧電素子と電気的に接続されている第１駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第２駆動用圧電素子と電気的に接続されている第２駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第３駆動用圧電素子と電気的に接続されている第３駆動用配線と、
前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記第４駆動用圧電素子と電気的に接続されている第４駆動用配線と、を有し、
前記第１駆動用配線の配線抵抗と前記第２駆動用配線の配線抵抗とが等しく、
前記第３駆動用配線の配線抵抗と前記第４駆動用配線の配線抵抗とが等しいことを特徴とする。
これにより、第１、第２圧電素子に駆動信号を均一に印加することができると共に、第３、第４圧電素子に駆動信号を均一に印加することができる。そのため、振動部をバランスよく安定して屈曲振動させることができ、圧電駆動装置の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の圧電駆動装置では、前記第３駆動用圧電素子は、前記第１駆動用圧電素子に対して前記振動部の伸縮方向に並んで配置され、
前記第４駆動用圧電素子は、前記第１駆動用圧電素子に対して前記振動部の屈曲方向に並んで配置され、
前記第２駆動用圧電素子は、前記第４駆動用圧電素子に対して前記振動部の伸縮方向に並び、かつ、前記第３駆動用圧電素子に対して前記振動部の屈曲方向に並んで配置されていることが好ましい。
これにより、振動部をバランスよく屈曲振動させることができる。そのため、圧電駆動装置の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の圧電駆動装置では、前記第１駆動用配線および前記第２駆動用配線の配線抵抗と、前記第３駆動用配線および前記第４駆動用配線の配線抵抗と、の差が±５％以内であることが好ましい。
これにより、第１、第２圧電素子に印加される駆動信号と、第３、第４圧電素子に印加される駆動信号と、が均一すなわちほぼ同じ大きさとなるため、振動部をよりバランスよく安定して振動させることができ、圧電駆動装置の駆動効率、出力等の特性をより向上させることができる。
【００１２】
本発明の圧電駆動装置では、前記基板は、
前記振動部の屈曲方向の一方側と前記支持部とを接続する第１接続部と、
前記振動部の屈曲方向の他方側と前記支持部とを接続する第２接続部と、を有し、
前記第１駆動用配線および前記第３駆動用配線は、前記第１接続部を介して前記振動部および前記支持部に亘って配置され、
前記第２駆動用配線および前記第４駆動用配線は、前記第２接続部を介して前記振動部および前記支持部に亘って配置されていることが好ましい。
これにより、第１、第２、第３、第４駆動用配線を過度に細くすることなく、無理なく引き回すことができる。そのため、配線抵抗の過度な増大や断線等の故障を効果的に抑制することができる。
【００１３】
本発明の圧電駆動装置では、前記圧電素子は、前記振動部に配置されている検出用圧電素子を有し、
前記配線層は、前記振動部および前記支持部に亘って配置され、前記検出用圧電素子と電気的に接続されている検出用配線を有していることが好ましい。
これにより、検出用配線を介して得られる検出信号によって、振動部の振動状態を検出することができる。そのため、検出信号に基づいて圧電駆動装置の駆動を制御（フィードバック制御）することで、圧電駆動装置の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の圧電駆動装置では、前記検出用配線は、前記第２駆動用配線と前記第４駆動用配線との間に配置されていることが好ましい。
これにより、第２駆動用配線から検出用配線に混入する第１ノイズと、第４駆動用配線から検出用配線に混入する第２ノイズと、がキャンセルされる。そのため、検出用配線を介して精度のよい検出信号を取得することができ、前述したようなフィードバック制御の精度が向上する。
【００１５】
本発明の圧電駆動装置では、前記検出用配線と前記第２駆動用配線との離間距離と、前記検出用配線と前記第４駆動用配線との離間距離と、が等しいことが好ましい。
これにより、第１ノイズと第２ノイズとをより効果的にキャンセルすることができる。
【００１６】
本発明の圧電駆動装置では、前記基板と前記配線層との間に配置されている絶縁膜を有していることが好ましい。
これにより、第１、第２、第３、第４駆動用配線をより確実に絶縁することができる。
【００１７】
本発明の圧電駆動装置では、前記絶縁膜の厚さは、１．２μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。
これにより、配線層と基板との間に形成される容量を十分に小さくすることができ、駆動用配線と検出用配線との基板を介した容量結合を効果的に低減することができる。そのため、検出信号に駆動信号に起因したノイズが乗り難く、検出信号のＳ／Ｎ比が高くなり、振動部の振動状態を精度よく検出することができる。
【００１８】
本発明の圧電モーターは、本発明の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置と当接する被駆動部と、を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い圧電モーターが得られる。
【００１９】
本発明のロボットは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いロボットが得られる。
【００２０】
本発明の電子部品搬送装置は、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い電子部品搬送装置が得られる。
【００２１】
本発明のプリンターは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプリンターが得られる。
【００２２】
本発明のプロジェクターは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す圧電駆動装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示す圧電駆動装置が有する圧電素子を第２基板側から見た図である。
【図４】圧電素子を第１基板側から見た図である。
【図５】圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。
【図６】図５に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。
【図７】圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。
【図８】図７に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。
【図９】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】ＧＮＤ配線を示す図である。
【図１１】駆動用配線および検出用配線を示す図である。
【図１２】配線抵抗と損失との関係を示すグラフである。
【図１３】圧電駆動装置の基端側を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る電子部品搬送装置を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るプロジェクターの全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧電モーターについて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す圧電駆動装置の分解斜視図である。図３は、図１に示す圧電駆動装置が有する圧電素子を第２基板側から見た図である。図４は、圧電素子を第１基板側から見た図である。図５は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図６は、図５に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図７は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図８は、図７に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図９は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図１０は、ＧＮＤ配線を示す図である。図１１は、駆動用配線および検出用配線を示す図である。図１２は、配線抵抗と損失との関係を示すグラフである。図１３は、圧電駆動装置の基端側を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、圧電駆動装置１のローター１１０側を「先端側」とも言い、ローター１１０と反対側を「基端側」とも言う。
【００２７】
図１に示す圧電モーター１００（超音波モーター）は、回動軸Ｏまわりに回転可能な被駆動部（従動部）としてのローター１１０と、ローター１１０の外周面１１１に当接する圧電駆動装置１（圧電アクチュエーター）と、を有している。このような圧電モーター１００では、圧電駆動装置１を屈曲振動させることで、ローター１１０を回動軸Ｏまわりに回転させることができる。
【００２８】
なお、圧電モーター１００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１１０の周方向に沿って複数の圧電駆動装置１を配置し、複数の圧電駆動装置１の駆動によってローター１１０を回転させてもよい。このような構成によれば、より大きい駆動力、より速い回転速度を発生可能な圧電モーター１００となる。また、圧電駆動装置１は、伝達部１４がローター１１０の側面ではなく主面（対向する一対の平坦面）に当接していてもよい。また、被駆動部は、ローター１１０のような回転体に限定されず、例えば、直線移動する移動体であってもよい。
【００２９】
図１に示すように、圧電駆動装置１は、振動体１１と、振動体１１を支持する支持部１２と、振動体１１と支持部１２とを接続する接続部１３と、振動体１１に設けられ、振動体１１の振動をローター１１０に伝達する伝達部１４と、を有している。
【００３０】
振動体１１は、後述するように、伸縮しながら屈曲することでＳ字状に屈曲振動する部分である。このような振動体１１は、圧電駆動装置１の厚さ方向からの平面視で、伸縮方向を長手方向とする長方形状（長手形状）となっている。支持部１２は、振動体１１を支持すると共に、圧電駆動装置１をステージ等に固定する固定部として機能する。また、支持部１２は、圧電駆動装置１の厚さ方向からの平面視で、振動体１１の基端側を囲むＵ字形状となっている。また、接続部１３は、振動体１１の屈曲振動の節となる部分（長手方向の中央部）と支持部１２とを接続している。接続部１３は、振動体１１の一方側に位置する接続部１３’と、他方側に位置する接続部１３”と、を有している。ただし、振動体１１、支持部１２および接続部１３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、それぞれ、特に限定されない。
【００３１】
伝達部１４は、振動体１１の先端側であって幅方向の中央部から突出して設けられている。また、伝達部１４の先端部は、ローター１１０と接触している。そのため、振動体１１の振動は、伝達部１４を介してローター１１０に伝達される。伝達部１４の構成材料としては、特に限定されないが、硬質な材料であることが好ましい。このような材料としては、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、耐久性の高い伝達部１４となると共に、伝達部１４の変形が抑えられ、振動体１１の振動を効率的にローター１１０に伝達することができる。
【００３２】
このような振動体１１、支持部１２および接続部１３は、主に、対向配置された第１基板３および第２基板４と、第１基板３と第２基板４との間に位置している圧電素子５および間座６と、から形成されている。
【００３３】
図２に示すように、第１基板３は、振動部３１と、振動部３１を支持する支持部３２と、振動部３１と支持部３２とを接続する一対の接続部３３と、を有している。一対の接続部３３は、振動部３１の一方側に位置する接続部３３’と、他方側に位置する接続部３３”と、を有しており、振動部３１を幅方向の両側から両持ち支持している。同様に、第２基板４は、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とを接続する一対の接続部４３と、を有している。一対の接続部４３は、振動部４１の一方側に位置する接続部４３’と、他方側に位置する接続部４３”と、を有しており、振動部４１を幅方向の両側から両持ち支持している。
【００３４】
このような第１、第２基板３、４は、互いに同じ形状および大きさであり、圧電素子５を挟んで振動部３１、４１が対向配置され、間座６を挟んで支持部３２、４２が対向配置されている。そして、振動部３１、圧電素子５および振動部４１の積層体で振動体１１が構成され、支持部３２、間座６および支持部４２の積層体で支持部１２が構成され、接続部３３、４３で接続部１３が構成されている。
【００３５】
第１、第２基板３、４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。これにより、例えば、エッチング等によって、高い寸法精度で第１、第２基板３、４を形成することができる。
【００３６】
圧電素子５は、振動部３１、４１の間に位置しており、図示しない絶縁性接着剤を介して振動部３１、４１のそれぞれと接合されている。なお、絶縁性接着剤としては、ＡＣＰ（異方性導電粒子）が分散されたものを使用してもよい。また、圧電素子５は、図３および図４に示すように、駆動用の５つの圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅと、検出用の２つの圧電素子５Ｆ、５Ｇと、を有している。圧電素子５Ｃは、振動体１１の幅方向（屈曲方向）の中央部において、振動体１１の長手方向（伸縮方向）に沿って配置されている。この圧電素子５Ｃに対して振動体１１の幅方向の一方側には圧電素子５Ａ、５Ｂが振動体１１の長手方向に並んで配置され、他方側には圧電素子５Ｄ、５Ｅが振動体１１の長手方向に並んで配置されている。また、圧電素子５Ｃの先端側に圧電素子５Ｆが配置され、基端側に圧電素子５Ｇが配置されている。
【００３７】
圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇは、それぞれ、圧電体５１を一対の電極５２、５３で挟み込んだ構成となっている。駆動用の圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅは、それぞれ、電極５２、５３間に電圧を印加することで、振動体１１の長手方向に沿った方向に伸縮する。一方、検出用の圧電素子５Ｆ、５Ｇは、それぞれ、変形によって電荷を発生させる。
【００３８】
なお、本実施形態では、圧電体５１は、７つの圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇで共通化されている。また、電極５２も、７つの圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇで共通化されており、例えば、ＧＮＤに接続される。一方、電極５３は、７つの圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇで個別に（別体として）形成されている。ただし、圧電素子５の構成は、これに限定されず、例えば、圧電体５１および電極５２の両方または一方が圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇで個別に（別体として）形成されていてもよい。また、例えば、圧電素子５Ｃを省略してもよい。また、検出用の圧電素子５Ｆ、５Ｇの一方または両方を省略してもよいし、これらの配置も特に限定されない。
【００３９】
圧電体５１の構成材料としては、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。圧電セラミックスで構成された圧電体は、例えば、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が、バルク材料から形成することが好ましい。これにより、圧電素子５の製造が容易となる。なお、圧電体５１の構成材料としては、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。
【００４０】
本実施形態では、駆動用の圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅのうち、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｄ、５Ｅは、互いに同じ形状および同じ大きさであり、互いに容量がほぼ等しい。また、幅方向の一方側に位置する圧電素子５Ａ、５Ｂと、他方側に位置する圧電素子５Ｄ、５Ｅは、圧電素子５Ｃに対して対称的に配置されている。これにより、振動体１１をバランスよく屈曲させることができる。一方、圧電素子５Ｃは、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｄ、５Ｅに対して約２倍の長さを有しており、容量も圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｄ、５Ｅの約２倍である。これにより、振動体１１をより大きく伸縮させることができる。なお、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの配置や容量は、特に限定されない。
【００４１】
間座６は、支持部３２、４２の間に位置しており、図示しない絶縁性接着剤を介して支持部３２、４２のそれぞれと接合されている。間座６の厚さは、圧電素子５の厚さとほぼ等しくなっており、第１基板３および第２基板４の撓みが抑制されている。
【００４２】
間座６としては、特に限定されず、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、各種金属材料、シリコン、各種樹脂材料等を用いることができる。これらの中でも、各種セラミックス、各種金属材料、シリコンを用いることが好ましく、これにより、硬質な間座６が得られる。ただし、金属材料を用いる場合には、間座６に絶縁性を付与するために、例えば、その表面に絶縁処理を施す等の加工が必要となる。
【００４３】
例えば、図５に示す駆動信号Ｖ１（電圧）を圧電素子５Ａ、５Ｅに印加し、駆動信号Ｖ２を圧電素子５Ｃに印加し、駆動信号Ｖ３を圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加する。これにより、図６に示すように、振動体１１が長手方向に伸縮すると共に幅方向に屈曲することでＳ字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部１４が図中反時計回りに楕円運動する。このような伝達部１４の楕円運動によってローター１１０が送り出されて、ローター１１０が時計回りに回転する。
【００４４】
反対に、図７中の駆動信号Ｖ１’を圧電素子５Ａ、５Ｅに印加し、駆動信号Ｖ２’を圧電素子５Ｃに印加し、駆動信号Ｖ３’を圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加する。これにより、図８に示すように、振動体１１が長手方向に伸縮すると共に幅方向に屈曲することでＳ字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部１４が図中時計回りに楕円運動する。このような伝達部１４の楕円運動によってローター１１０が送り出されて、ローター１１０が反時計回りに回転する。
【００４５】
ただし、伝達部１４を時計回りまたは反時計回りに楕円運動させることができれば、圧電駆動装置１に印加する駆動信号のパターンは、特に限定されない。なお、以下では、説明の便宜上、駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３（駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’）を総称して「駆動信号Ｓｄ」とも言う。
【００４６】
振動体１１が上述のように振動すると、圧電素子５Ｆ、５Ｇが撓み、この撓みによって圧電体５１から発生した電荷が圧電素子５Ｆ、５Ｇ（電極５２、５３の間）から検出信号Ｓｓとして出力される（図５および図７参照）。そして、検出信号Ｓｓに基づいて圧電駆動装置１の駆動が制御（フィードバック制御）される。制御方法としては、特に限定されないが、例えば、検出信号Ｓｓの振幅の最大値を追尾するように、駆動信号Ｓｄの周波数を随時変化させる方法がある。検出信号Ｓｓの振幅は、振動体１１の振幅と比例するため、検出信号Ｓｓの振幅を最大値とすることで、ローター１１０をより高速で回転させることができる。また、別の制御方法として、例えば、駆動信号Ｓｄと検出信号Ｓｓとの位相差が所定値を追尾するように、駆動信号Ｓｄの周波数を随時変化させる方法がある。振動体１１の振幅と位相差とには相関関係があるため、位相差を振動体１１の振幅が最大値となる値に合わせ込むことで、ローター１１０をより高速で回転させることができる。
【００４７】
なお、このような制御は、圧電駆動装置１と電気的に接続された図示しない制御装置で行うことができる。制御装置は、例えば、コンピューターで構成され、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ、Ｉ／Ｆ（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサが、メモリに格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、上記のような制御を行うことができる。
【００４８】
図９に示すように、第２基板４の内面（第１基板３側の主面）には絶縁膜６３が配置されている。絶縁膜６３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成され、シリコン基板である第２基板４の表面を熱酸化させることで形成されている。ただし、絶縁膜６３の成膜方法としては、これに限定されず、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成してもよい。また、絶縁膜６３の構成材料は、絶縁性を有していれば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）に限定されず、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、エステル系樹脂、アクリル系樹脂等の各種樹脂材料を用いることもできる。また、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成された絶縁膜と、各種樹脂材料で構成された絶縁膜と、の積層体とすることもできる。
【００４９】
また、図１０に示すように、絶縁膜６３上には、ＧＮＤ配線７９が配置されている。ＧＮＤ配線７９は、振動部４１上で圧電素子５の電極５２と重なるように配置され、電極５２と電気的に接続されている。また、ＧＮＤ配線７９は、両方の接続部４３を介して振動部４１から支持部４２に引き出されている。圧電駆動装置１では、ＧＮＤ配線７９を介して圧電素子５がＧＮＤに接続される。
【００５０】
ＧＮＤ配線７９の構成材料は、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金（例えば、チタン（Ｔｉ）／タングステン（Ｗ）系合金、銅（Ｃｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等）、金属間化合物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。ＧＮＤ配線７９は、例えば、蒸着、スパッタリング等の成膜法を用いて絶縁膜６３上に電極層を形成し、当該電極層をウェットエッチングによってパターニングすることで形成することができる。
【００５１】
図９に示すように、第１基板３の内面（第２基板４側の主面）には絶縁膜６１が配置されている。絶縁膜６１は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成され、シリコン基板である第１基板３の表面を熱酸化させることで形成されている。ただし、絶縁膜６１の成膜方法としては、これに限定されず、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成してもよい。また、絶縁膜６１の構成材料は、絶縁性を有していれば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）に限定されず、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、エステル系樹脂、アクリル系樹脂等の各種樹脂材料を用いることもできる。また、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成された絶縁膜と、各種樹脂材料で構成された絶縁膜と、の積層体とすることもできる。
【００５２】
図１１に示すように、絶縁膜６１上には、配線層７が配置されている。配線層７は、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５と、検出用配線７６と、を有している。これら駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５および検出用配線７６は、それぞれ、振動部３１と支持部３２とに亘って配置されている。
【００５３】
また、駆動用配線７１は、振動部３１上で圧電素子５Ａの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。また、駆動用配線７２は、振動部３１上で圧電素子５Ｂの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。また、駆動用配線７３は、振動部３１上で圧電素子５Ｃの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。また、駆動用配線７４は、振動部３１上で圧電素子５Ｄの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。また、駆動用配線７５は、振動部３１上で圧電素子５Ｅの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。また、検出用配線７６は、振動部３１上で圧電素子５Ｆ、５Ｇの電極５３と重なるように配置され、当該電極５３と電気的に接続されている。
【００５４】
そして、駆動用配線７１、７５を介して圧電素子５Ａ、５Ｅに駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）が印加され、駆動用配線７３を介して圧電素子５Ｃに駆動信号Ｖ２（Ｖ２’）が印加され、駆動用配線７２、７４を介して圧電素子５Ｂ、５Ｄに駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）が印加される。また、検出用配線７６を介して圧電素子５Ｆ、５Ｇから検出信号Ｓｓが取得される。
【００５５】
ここで、共に駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）が印加される駆動用配線７１、７５は、配線抵抗が互いに等しい。すなわち、駆動用配線７１の配線抵抗と駆動用配線７５の配線抵抗とが等しい。また、共に駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）が印加される駆動用配線７２、７４は、配線抵抗が互いに等しい。すなわち、駆動用配線７２の配線抵抗と駆動用配線７４の配線抵抗とが等しい。これにより、図１２に示すグラフから明らかなように、配線抵抗による損失を揃えることができ、圧電素子５Ａ、５Ｅに、駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）を均一に印加することができると共に、圧電素子５Ｂ、５Ｄに、駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）を均一に印加することができる。そのため、振動体１１をバランスよく安定して屈曲振動させることができ、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００５６】
なお、駆動用配線７１、７５の配線抵抗が互いに等しいとは、駆動用配線７１の配線抵抗の値と駆動用配線７５の配線抵抗の値とが一致する場合の他、例えば、技術的な制約等によって製造上生じ得るような差（例えば両者の差が±３％以内）を有する場合も含む意味である。すなわち、駆動用配線７１、７５の配線抵抗が互いに等しいとは、例えば、駆動用配線７１の配線抵抗をＲ１［Ω］とし、駆動用配線７５の配線抵抗をＲ５［Ω］としたとき、｜Ｒ１−Ｒ５｜／Ｒ１≦０．０３または｜Ｒ１−Ｒ５｜／Ｒ５≦０．０３を満足することを意味する。同様に、駆動用配線７２、７４の配線抵抗が互いに等しいとは、駆動用配線７２の配線抵抗の値と駆動用配線７４の配線抵抗の値とが一致する場合の他、例えば、技術的な制約等によって製造上生じ得るような差（例えば両者の差が±３％以内）を有する場合も含む意味である。すなわち、駆動用配線７２、７４の配線抵抗が互いに等しいとは、例えば、駆動用配線７２の配線抵抗をＲ２［Ω］とし、駆動用配線７４の配線抵抗をＲ４［Ω］としたとき、｜Ｒ２−Ｒ４｜／Ｒ２≦０．０３または｜Ｒ２−Ｒ４｜／Ｒ４≦０．０３を満足することを意味する。
【００５７】
また、図１１に示すように、駆動用配線７１の配線抵抗とは、例えば、駆動用配線７１の両端部Ｐ１１、Ｐ１２間の抵抗値を意味する。同様に、駆動用配線７２の配線抵抗とは、例えば、駆動用配線７２の両端部Ｐ２１、Ｐ２２間の抵抗値を意味し、駆動用配線７４の配線抵抗とは、例えば、駆動用配線７４の両端部Ｐ４１、Ｐ４２間の抵抗値を意味し、駆動用配線７５の配線抵抗とは、例えば、駆動用配線７５の両端部Ｐ５１、Ｐ５２間の抵抗値を意味する。
【００５８】
また、圧電駆動装置１では、駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）が印加される駆動用配線７１、７５の配線抵抗と、駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）が印加される駆動用配線７２、７４の配線抵抗と、の差が５％以内となっている。すなわち、例えば、駆動用配線７１、７５の配線抵抗をＲ’［Ω］（＝Ｒ１、Ｒ５）とし、駆動用配線７２、７４の配線抵抗をＲ”［Ω］（＝Ｒ２、Ｒ４）としたとき、｜Ｒ’−Ｒ”｜／Ｒ’≦０．０５または｜Ｒ’−Ｒ”｜／Ｒ”≦０．０５を満足している。これにより、圧電素子５Ａ、５Ｅに印加される駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）と、圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加される駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）と、が均一すなわちほぼ同じ大きさとなるため、振動体１１をよりバランスよく安定して振動させることができ、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性をより向上させることができる。
【００５９】
ここで、駆動用配線７１、７５の配線抵抗に差（±３％）がある場合がある。この場合には、前記「駆動用配線７１、７５の配線抵抗」は、駆動用配線７１の配線抵抗と駆動用配線７５の配線抵抗との平均値とすることができる。同様に、駆動用配線７２、７４の配線抵抗に差（±３％）がある場合がある。この場合には、前記「駆動用配線７２、７４の配線抵抗」は、駆動用配線７２の配線抵抗と駆動用配線７４の配線抵抗との平均値とすることができる。
【００６０】
また、圧電駆動装置１では、駆動用配線７３の発熱量が、他の駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量と等しくなるように、駆動用配線７３の配線抵抗を設定している。これにより、圧電駆動装置１内での温度ムラが低減され、圧電駆動装置１をより安定して駆動させることができる。なお、［発熱量Ｗ］＝［抵抗値Ｒ］×［電流値Ｉ］２で表され、さらに、［電流値Ｉ］∝［圧電素子の容量Ｃ］で表される。そして、前述したように、駆動用配線７３と電気的に接続された圧電素子５Ｃは、駆動用配線７１、７２、７４、７５と電気的に接続された圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｄ、５Ｅに対して長さが２倍である。そのため、圧電素子５Ｃの容量は、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｄ、５Ｅの容量の２倍となる。したがって、駆動用配線７３の配線抵抗を、駆動用配線７１、７２、７４、７５の配線抵抗の１／４とすることで、駆動用配線７３の発熱量が、他の駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量と等しくなる。
【００６１】
ここで、駆動用配線７３の発熱量が、他の駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量と等しいとは、駆動用配線７３の発熱量と駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量とが一致する場合の他、例えば、技術的な制約等によって製造上生じ得るような差（例えば±５％以内）を有する場合も含む意味である。すなわち、駆動用配線７３の発熱量が、他の駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量と等しいとは、例えば、駆動用配線７３の発熱量をＷａとし、駆動用配線７１、７２、７４、７５の発熱量をＷｂとしたとき、｜Ｗａ−Ｗｂ｜／Ｗａ≦０．０５または｜Ｗａ−Ｗｂ｜／Ｗｂ≦０．０５を満足することを意味する。
【００６２】
また、図１１に示すように、駆動用配線７１、７２、７３は、それぞれ、一方の接続部３３’を介して振動部３１から支持部３２に引き出されており、駆動用配線７４、７５および検出用配線７６は、それぞれ、他方の接続部３３”を介して振動部３１から支持部３２に引き出されている。このように、狭窄な部分である一対の接続部３３のうち、一方の接続部３３から３本の配線７１、７２、７３を引き出し、他方の接続部３３から残りの３本の配線７４、７５、７６を引き出すことで、各配線７１、７２、７３、７４、７５、７６を過度に細くすることなく、無理なく引き回すことができる。そのため、配線抵抗の過度な増大や断線等の故障を効果的に抑制することができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、検出用配線７６は、駆動用配線７４と駆動用配線７５との間に配置されている。ここで、前述したように、駆動用配線７５には駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）が印加され、駆動用配線７４には駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）が印加され、駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）と駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）とは位相が１８０°異なっている。このような駆動用配線７４、７５の間に検出用配線７６を配置することで、駆動用配線７４から検出用配線７６に混入する駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）に起因した第１ノイズと、駆動用配線７５から検出用配線７６に混入する駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）に起因した第２ノイズと、がキャンセル（相殺）される。そのため、検出用配線７６を介して精度のよい検出信号Ｓｓを取得することができ、前述したようなフィードバック制御の精度が向上する。
【００６４】
特に、本実施形態では、検出用配線７６と駆動用配線７４との離間距離Ｄ１と、検出用配線７６と駆動用配線７５との離間距離Ｄ２と、が等しくなっている。すなわち、圧電駆動装置１は、Ｄ１＝Ｄ２を満足している。これにより、第１、第２ノイズがほぼ同じ大きさとなり、第１、第２ノイズをより確実にキャンセルすることができる。そのため、検出用配線７６を介してより精度のよい検出信号Ｓｓを取得することができ、前述したようなフィードバック制御の精度がより向上する。なお、Ｄ１＝Ｄ２の関係は、検出用配線７６の全長の少なくとも一部で満足していればよいが、全長の５０％以上で満足しているのが好ましく、全長の７０％以上で満足しているのがより好ましく、全長の９０％以上で満足しているのがさらに好ましく、本実施形態のように全長の１００％で満足しているが最も好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。なお、離間距離Ｄ１、Ｄ２の大きさは、検出用配線７６の全長で変化していてもよい。すなわち、本実施形態のように、Ｑ１地点、Ｑ２地点、Ｑ３地点で、それぞれ離間距離Ｄ１、Ｄ２が異なっていてもよい。
【００６５】
配線７１、７２、７３、７４、７５、７６の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金（例えば、チタン（Ｔｉ）／タングステン（Ｗ）系合金、銅（Ｃｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等）、金属間化合物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。配線７１、７２、７３、７４、７５、７６は、例えば、蒸着、スパッタリング等の成膜法を用いて絶縁膜６１上に電極層を形成し、当該電極層をウェットエッチングによってパターニングすることで形成することができる。
【００６６】
支持部３２上では、検出用配線７６は、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５よりも細い幅で形成されている。具体的には、支持部３２上において、検出用配線７６の最小幅をＷ１とし、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５の最小幅をＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２を満足している。また、別の観点から言い換えれば、支持部３２上において、配線７６の平均幅をＷ１’とし、配線７１、７２、７３、７４、７５の平均幅をＷ２’としたとき、Ｗ１’＜Ｗ２’を満足している。これにより、検出用配線７６が十分に細くなり、検出用配線７６に結合する寄生容量を低減することができる。そのため、検出用配線７６を介して検出信号Ｓｓをより精度よく取得することができる。一方で、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５が十分に太くなり、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５の抵抗を十分に低くすることができるため（例えば、５Ω以下）、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５を介して駆動信号Ｓｄを効率的に圧電素子５に印加することができる。なお、検出用配線７６に結合する寄生容量は、接続される検出用ピエゾ容量に対し、１／１０以下であることが好ましく、１／２０以下であることがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００６７】
なお、検出用配線７６の最小幅Ｗ１としては、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、断線等の機械的損傷を抑制しつつ、十分に細い検出用配線７６が得られる。一方、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５の最小幅Ｗ２としては、特に限定されないが、例えば、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５の過度な広幅化を抑制しつつ、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５の抵抗値を十分に下げることができる。
【００６８】
ここで、このような配線層７と第１基板３との間に設けられている絶縁膜６１の厚さ（平均厚さ）としては、特に限定されないが、例えば、１．２μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上２．０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、配線層７と第１基板３との間に形成される容量を十分に小さくすることができ、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５と検出用配線７６との第１基板３（シリコン基板）を介した容量結合を効果的に低減することができる。そのため、検出信号Ｓｓに駆動信号Ｓｄに起因したノイズが乗り難く、検出信号ＳｓのＳ／Ｎ比が高くなり、振動体１１の振動状態を精度よく検出することができる。したがって、前述したようなフィードバック制御の精度が向上する。なお、絶縁膜６１の厚さが１．２μｍ未満であると、駆動信号Ｓｄの大きさや第１基板３の抵抗値等によっては、検出信号Ｓｓに駆動信号Ｓｄに起因したノイズが乗り易く、検出信号ＳｓのＳ／Ｎ比が低くなるおそれがある。一方、絶縁膜６１の厚さが２．５μｍを超えると、絶縁膜６１の成膜（熱酸化）に過度な時間がかかり製造効率が低下するおそれがある。
【００６９】
以上、配線７１、７２、７３、７４、７５、７６、７９について説明した。これらのうち、配線７１、７２、７３、７４、７５、７６、７９は、図１３に示すように、支持部１２の基端面１２１に設けられた端子Ｔと電気的に接続されている。これにより、圧電駆動装置１と外部装置（例えば、前述した制御装置）との電気的な接続が容易となる。
【００７０】
以上、圧電モーター１００および圧電駆動装置１について説明した。このような圧電駆動装置１は、前述したように、振動部３１および振動部３１を支持する支持部３２を有する第１基板３（基板）と、第１基板３に配置されている圧電素子５および配線層７と、を有している。また、圧電素子５は、振動部３１に配置されている圧電素子５Ａ（第１駆動用圧電素子）と、振動部３１に配置され、圧電素子５Ａと同じ駆動信号が印加される圧電素子５Ｅ（第２駆動用圧電素子）と、振動部３１に配置されている圧電素子５Ｂ（第３駆動用圧電素子）と、振動部３１に配置され、圧電素子５Ｂと同じ駆動信号が印加される圧電素子５Ｄ（第４駆動用圧電素子）と、を有している。また、配線層７は、振動部３１および支持部３２に亘って配置され、圧電素子５Ａと電気的に接続されている駆動用配線７１（第１駆動用配線）と、振動部３１および支持部３２に亘って配置され、圧電素子５Ｅと電気的に接続されている駆動用配線７５（第２駆動用配線）と、振動部３１および支持部３２に亘って配置され、圧電素子５Ｂと電気的に接続されている駆動用配線７２（第３駆動用配線）と、振動部３１および支持部３２に亘って配置され、圧電素子５Ｄと電気的に接続されている駆動用配線７４（第４駆動用配線）と、を有している。そして、駆動用配線７１の配線抵抗と駆動用配線７５の配線抵抗とが等しく、駆動用配線７２の配線抵抗と駆動用配線７４の配線抵抗とが等しくなっている。これにより、圧電素子５Ａ、５Ｅに、駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）を均一に印加することができると共に、圧電素子５Ｂ、５Ｄに、駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）を均一に印加することができる。そのため、振動部３１をバランスよく安定して屈曲振動させることができ、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００７１】
また、前述したように、圧電素子５Ｂは、圧電素子５Ａに対して振動部３１の伸縮方向（長手方向）に並んで配置され、圧電素子５Ｄは、圧電素子５Ａに対して振動部３１の屈曲方向（幅方向）に並んで配置され、圧電素子５Ｅは、圧電素子５Ｄに対して振動部３１の伸縮方向に並び、かつ、圧電素子５Ｂに対して振動部３１の屈曲方向に並んで配置されている。圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄをこのように配置することで、振動部３１をバランスよく屈曲振動させることができる。そのため、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００７２】
また、前述したように、圧電駆動装置１では、駆動用配線７１および駆動用配線７５の配線抵抗と、駆動用配線７２および駆動用配線７４の配線抵抗と、の差が±５％以内となっている。これにより、圧電素子５Ａ、５Ｅに印加される駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）と、圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加される駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）と、が均一すなわちほぼ同じ大きさとなるため、振動部３１をよりバランスよく安定して振動させることができ、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性をより向上させることができる。
【００７３】
また、前述したように、第１基板３は、振動部３１の屈曲方向の一方側と支持部３２とを接続する接続部３３’（第１接続部）と、振動部３１の屈曲方向の他方側と支持部３２とを接続する接続部３３”（第２接続部）と、を有している。そして、駆動用配線７１および駆動用配線７２は、接続部３３’を介して振動部３１および支持部３２に亘って配置され、駆動用配線７５および駆動用配線７４は、接続部３３”を介して振動部３１および支持部３２に亘って配置されている。このように、狭窄な部分である接続部３３’から駆動用配線７１、７２を引き出し、同じく狭窄な部分である接続部３３”から駆動用配線７４、７５を引き出すことで、各駆動用配線７１、７２、７４、７５を過度に細くすることなく、無理なく引き回すことができる。そのため、配線抵抗の過度な増大や断線等の故障を効果的に抑制することができる。
【００７４】
また、前述したように、圧電素子５は、振動部３１に配置されている圧電素子５Ｆ、５Ｇ（検出用圧電素子）を有している。また、配線層７は、振動部３１および支持部３２に亘って配置され、圧電素子５Ｆ、５Ｇと電気的に接続されている検出用配線７６を有している。これにより、検出用配線７６を介して得られる検出信号Ｓｓによって、振動部３１の振動状態を検出することができる。そのため、検出信号Ｓｓに基づいて圧電駆動装置１の駆動を制御（フィードバック制御）することで、圧電駆動装置１の駆動効率、出力等の特性を向上させることができる。
【００７５】
また、前述したように、検出用配線７６は、駆動用配線７５と駆動用配線７４との間に配置されている。これにより、駆動用配線７４から検出用配線７６に混入する駆動信号Ｖ３（Ｖ３’）に起因した第１ノイズと、駆動用配線７５から検出用配線７６に混入する駆動信号Ｖ１（Ｖ１’）に起因した第２ノイズと、がキャンセルされる。そのため、検出用配線７６を介して精度のよい検出信号Ｓｓを取得することができ、前述したようなフィードバック制御の精度が向上する。
【００７６】
また、前述したように、圧電駆動装置１では、検出用配線７６と駆動用配線７５との離間距離Ｄ２と、検出用配線７６と駆動用配線７４との離間距離Ｄ１と、が等しくなっている。これにより、第１ノイズと第２ノイズとをより効果的にキャンセルすることができる。
【００７７】
また、前述したように、圧電駆動装置１は、第１基板３と配線層７との間に配置されている絶縁膜６１を有している。これにより、配線７１、７２、７３、７４、７５、７６同士をより確実に絶縁することができる。また、前述したように、絶縁膜６１の厚さは、１．２μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、配線層７と第１基板３との間に形成される容量を十分に小さくすることができ、駆動用配線７１、７２、７３、７４、７５と検出用配線７６との第１基板３を介した容量結合を効果的に低減することができる。そのため、検出信号Ｓｓに駆動信号Ｓｄに起因したノイズが乗り難く、検出信号ＳｓのＳ／Ｎ比が高くなり、振動部３１の振動状態を精度よく検出することができる。
【００７８】
また、前述したように、圧電モーター１００は、圧電駆動装置１と、圧電駆動装置１と当接するローター１１０（被駆動部）と、を備えている。これにより、前述した圧電駆動装置１の効果を享受でき、信頼性の高い圧電モーター１００が得られる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るロボットについて説明する。
【００８０】
図１４は、本発明の第２実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
図１４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、を有している。
【００８１】
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。
【００８２】
制御装置１０８０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ１０８１（ＣＰＵ）、メモリ１０８２、Ｉ／Ｆ１０８３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサ１０８１が、メモリ１０８２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、ロボット１０００の各部（特に、圧電駆動装置１）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ１０８３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。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。
【００８３】
このようなロボット１０００は、圧電駆動装置１を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置１の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る電子部品搬送装置について説明する。
【００８５】
図１５は、本発明の第３実施形態に係る電子部品搬送装置を示す斜視図である。図１６は、図１５に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部を示す斜視図である。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軸とする。
【００８６】
図１５に示す電子部品搬送装置２０００は、電子部品検査装置に適用され、基台２１００と、基台２１００の側方に配置された支持台２２００と、各部の駆動を制御する制御装置２３００と、を有している。また、基台２１００には、検査対象の電子部品Ｑが載置されてＹ軸方向に搬送される上流側ステージ２１１０と、検査済みの電子部品Ｑが載置されてＹ軸方向に搬送される下流側ステージ２１２０と、上流側ステージ２１１０と下流側ステージ２１２０との間に位置し、電子部品Ｑの電気的特性を検査する検査台２１３０と、が設けられている。なお、電子部品Ｑの例として、例えば、半導体、半導体ウェハー、ＣＬＤやＯＬＥＤ等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサー、インクジェットヘッド、各種ＭＥＭＳデバイス等が挙げられる。
【００８７】
また、支持台２２００には、支持台２２００に対してＹ軸方向に移動可能なＹステージ２２１０が設けられており、Ｙステージ２２１０には、Ｙステージ２２１０に対してＸ軸方向に移動可能なＸステージ２２２０が設けられており、Ｘステージ２２２０には、Ｘステージ２２２０に対してＺ軸方向に移動可能な電子部品保持部２２３０が設けられている。
【００８８】
また、図１６に示すように、電子部品保持部２２３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な微調整プレート２２３１と、微調整プレート２２３１に対してＺ軸まわりに回動可能な回動部２２３２と、回動部２２３２に設けられ、電子部品Ｑを保持する保持部２２３３と、を有している。また、電子部品保持部２２３０には、微調整プレート２２３１をＸ軸方向に移動させるための圧電駆動装置１（１ｘ）と、微調整プレート２２３１をＹ軸方向に移動させるための圧電駆動装置１（１ｙ）と、回動部２２３２をＺ軸まわりに回動させるための圧電駆動装置１（１θ）と、が内蔵されている。
【００８９】
制御装置２３００は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ２３１０（ＣＰＵ）、メモリ２３２０、Ｉ／Ｆ２３３０（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサ２３１０が、メモリ２３２０に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、電子部品搬送装置２０００の各部（特に、圧電駆動装置１）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ２３３０を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置２３００の構成の全部または一部は、電子部品搬送装置２０００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。
【００９０】
このような電子部品搬送装置２０００は、圧電駆動装置１を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置１の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
【００９１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るプリンターについて説明する。
【００９２】
図１７は、本発明の第４実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
図１７に示すプリンター３０００は、装置本体３０１０と、装置本体３０１０の内部に設けられている印刷機構３０２０、給紙機構３０３０および制御装置３０４０と、を備えている。また、装置本体３０１０には、記録用紙Ｐを設置するトレイ３０１１と、記録用紙Ｐを排出する排紙口３０１２と、液晶ディスプレイ等の操作パネル３０１３とが設けられている。
【００９３】
印刷機構３０２０は、ヘッドユニット３０２１と、キャリッジモーター３０２２と、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりヘッドユニット３０２１を往復動させる往復動機構３０２３と、を備えている。また、ヘッドユニット３０２１は、インクジェット式記録ヘッドであるヘッド３０２１ａと、ヘッド３０２１ａにインクを供給するインクカートリッジ３０２１ｂと、ヘッド３０２１ａおよびインクカートリッジ３０２１ｂを搭載したキャリッジ３０２１ｃと、を有している。
【００９４】
往復動機構３０２３は、キャリッジ３０２１ｃを往復移動可能に支持しているキャリッジガイド軸３０２３ａと、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりキャリッジ３０２１ｃをキャリッジガイド軸３０２３ａ上で移動させるタイミングベルト３０２３ｂと、を有している。また、給紙機構３０３０は、互いに圧接している従動ローラー３０３１および駆動ローラー３０３２と、駆動ローラー３０３２を駆動する圧電駆動装置１と、を有している。
【００９５】
このようなプリンター３０００では、給紙機構３０３０が記録用紙Ｐを一枚ずつヘッドユニット３０２１の下部近傍へ間欠送りする。このとき、ヘッドユニット３０２１が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。
【００９６】
制御装置３０４０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ３０４１（ＣＰＵ）、メモリ３０４２、Ｉ／Ｆ３０４３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサ３０４１が、メモリ３０４２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、プリンター３０００の各部（特に、圧電駆動装置１）の駆動を制御する。このような制御は、例えば、Ｉ／Ｆ３０４３を介してパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて実行される。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ３０４３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置３０４０の構成の全部または一部は、プリンター３０００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。
【００９７】
このようなプリンター３０００は、圧電駆動装置１を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置１の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。なお、本実施系形態では、圧電駆動装置１が給紙用の駆動ローラー３０３２を駆動しているが、この他にも、例えば、キャリッジ３０２１ｃを駆動してもよい。
【００９８】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
【００９９】
図１８は、本発明の第５実施形態に係るプロジェクターの全体構成を示す概略図である。
【０１００】
図１８に示すプロジェクター４０００は、ＬＣＤ方式のプロジェクターであり、光源４０１０と、ミラー４０２１、４０２２、４０２３と、ダイクロイックミラー４０３１、４０３２と、液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂと、ダイクロイックプリズム４０５０と、投射レンズ系４０６０と、制御装置４０７０と、を備えている。
【０１０１】
光源４０１０としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。また、この光源４０１０としては、白色光が出射するものが用いられる。そして、光源４０１０から出射された光は、まず、ダイクロイックミラー４０３１によって赤色光（Ｒ）とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー４０２１で反射された後、液晶表示素子４０４０Ｒに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー４０３２によってさらに緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とに分離される。そして、緑色光は、液晶表示素子４０４０Ｇに入射し、青色光は、ミラー４０２２、４０２３で反射された後、液晶表示素子４０４０Ｂに入射する。
【０１０２】
液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂは、それぞれ、空間光変調器として用いられる。これらの液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する透過型の空間光変調器であり、例えば縦１０８０行、横１９２０列のマトリクス状に配列した画素を備えている。各画素では、入射光に対する透過光の光量が調整され、各液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂにおいて全画素の光量分布が協調制御される。このような液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂによってそれぞれ空間的に変調された光は、ダイクロイックプリズム４０５０で合成され、ダイクロイックプリズム４０５０からフルカラーの映像光ＬＬが出射される。そして、出射された映像光ＬＬは、投射レンズ系４０６０によって拡大されて、例えばスクリーン等に投射される。なお、プロジェクター４０００では、投射レンズ系４０６０に含まれる少なくとも１つのレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変更するのに圧電駆動装置１が用いられている。
【０１０３】
制御装置４０７０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ４０７１（ＣＰＵ）、メモリ４０７２、Ｉ／Ｆ４０７３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサ４０７１が、メモリ４０７２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、プロジェクター４０００の各部（特に、圧電駆動装置１）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ４０７３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置４０７０の構成の全部または一部は、プロジェクター４０００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。
【０１０４】
このようなプロジェクター４０００は、圧電駆動装置１を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置１の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
【０１０５】
以上、本発明の圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを、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、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、本発明に、他の任意の構成物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てもよい。
【０１０６】
また、前述した実施形態では、圧電駆動装置を圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターに適用した構成について説明したが、圧電駆動装置は、これら以外の各種電子デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１、１ｘ、１ｙ、１θ…圧電駆動装置、１１…振動体、１２…支持部、１２１…基端面、１３、１３’、１３”…接続部、１４…伝達部、３…第１基板、３１…振動部、３２…支持部、３３、３３’、３３”…接続部、４…第２基板、４１…振動部、４２…支持部、４３、４３’、４３”…接続部、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ…圧電素子、５１…圧電体、５２、５３…電極、６…間座、６１、６３…絶縁膜、７…配線層、７１、７２、７３、７４、７５…駆動用配線、７６…検出用配線、７９…ＧＮＤ配線、１００…圧電モーター、１１０…ローター、１１１…外周面、１０００…ロボット、１０１０…ベース、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０…アーム、１０８０…制御装置、１０８１…プロセッサ、１０８２…メモリ、１０８３…Ｉ／Ｆ、１０９０…エンドエフェクター、２０００…電子部品搬送装置、２１００…基台、２１１０…上流側ステージ、２１２０…下流側ステージ、２１３０…検査台、２２００…支持台、２２１０…Ｙステージ、２２２０…Ｘステージ、２２３０…電子部品保持部、２２３１…微調整プレート、２２３２…回動部、２２３３…保持部、２３００…制御装置、２３１０…プロセッサ、２３２０…メモリ、２３３０…Ｉ／Ｆ、３０００…プリンター、３０１０…装置本体、３０１１…トレイ、３０１２…排紙口、３０１３…操作パネル、３０２０…印刷機構、３０２１…ヘッドユニット、３０２１ａ…ヘッド、３０２１ｂ…インクカートリッジ、３０２１ｃ…キャリッジ、３０２２…キャリッジモーター、３０２３…往復動機構、３０２３ａ…キャリッジガイド軸、３０２３ｂ…タイミングベルト、３０３０…給紙機構、３０３１…従動ローラー、３０３２…駆動ローラー、３０４０…制御装置、３０４１…プロセッサ、３０４２…メモリ、３０４３…Ｉ／Ｆ、４０００…プロジェクター、４０１０…光源、４０２１、４０２２、４０２３…ミラー、４０３１、４０３２…ダイクロイックミラー、４０４０Ｂ、４０４０Ｇ、４０４０Ｒ…液晶表示素子、４０５０…ダイクロイックプリズム、４０６０…投射レンズ系、４０７０…制御装置、４０７１…プロセッサ、４０７２…メモリ、４０７３…Ｉ／Ｆ、Ｄ１、Ｄ２…離間距離、ＬＬ…映像光、Ｏ…回動軸、Ｐ…記録用紙、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ５１、Ｐ５２…端部、Ｑ…電子部品、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３…地点、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｓ…検出信号、Ｔ…端子、Ｖ１、Ｖ１’、Ｖ２、Ｖ２’、Ｖ３、Ｖ３’…駆動信号
【図１】
2019083628.tif 000003
【図２】
2019083628.tif 000004
【図３】
2019083628.tif 000005
【図４】
2019083628.tif 000006
【図５】
2019083628.tif 000007
【図６】
2019083628.tif 000008
【図７】
2019083628.tif 000009
【図８】
2019083628.tif 000010
【図９】
2019083628.tif 000011
【図１０】
2019083628.tif 000012
【図１１】
2019083628.tif 000013
【図１２】
2019083628.tif 000014
【図１３】
2019083628.tif 000015
【図１４】
2019083628.tif 000016
【図１５】
2019083628.tif 000017
【図１６】
2019083628.tif 000018
【図１７】
2019083628.tif 000019
【図１８】
2019083628.tif 000020