(57)【要約】【課題】振動板の固定部材に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難いモーター用圧電駆動装置を提供する。【解決手段】本発明に係るモーター用圧電駆動装置１００は、基部４２と、圧電素子５０が設けられた振動体部４６と、基部４２と振動体部４６とを接続する接続部４４と、を有する振動板４０と、被駆動体２に接触し、振動板４０の動きを被駆動体２に伝える接触部６０と、を含み、振動板４０の主面４０ａに平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、振動板４０の主面４０ａに垂直な方向をＺ方向とし、Ｙ方向およびＺ方向を含む面をＹＺ面としたとき、Ｙ方向からみて、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６とは、この順に、Ｘ方向に沿って設けられており、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。【選択図】図１
2017005925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、圧電素子が設けられた振動体部と、前記基部と前記振動体部とを接続する接続部と、を有する振動板と、
被駆動体に接触し、前記振動板の動きを前記被駆動体に伝える接触部と、
を含み、
前記振動板の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記振動板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、前記Ｙ方向および前記Ｚ方向を含む面をＹＺ面としたとき、
前記Ｙ方向からみて、前記基部と、前記接続部と、前記振動体部とは、この順に、前記Ｘ方向に沿って設けられており、
前記接続部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積は、前記基部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい、モーター用圧電駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記接続部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積は、前記振動体部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい、モーター用圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記接続部の前記Ｙ方向の大きさは、前記基部および前記振動体部の前記Ｙ方向の大きさよりも小さい、モーター用圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
さらに、前記振動板の前記基部が取り付けられる固定部材を有し、
前記基部から前記振動体部側に向かう方向を＋Ｘ方向としたとき、前記接続部は、前記固定部材の前記＋Ｘ方向側の端よりも、前記＋Ｘ方向側に設けられている、モーター用圧電駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記振動体部には、前記Ｘ方向において縦振動を、前記Ｙ方向において屈曲振動を発生させるように、複数の前記圧電素子が設けられている、モーター用圧電駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記Ｙ方向からみて、前記基部と、前記接続部と、前記振動体部と、前記接触部とは、この順に、前記Ｘ方向に沿って設けられている、モーター用圧電駆動装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
前記モーター用圧電駆動装置によって回転されるローターと、
を含む、モーター。
【請求項８】
複数のリンク部と、
複数の前記リンク部を接続する関節部と、
複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
を含む、ロボット。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
液体を輸送するチューブと、
前記圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉鎖する複数のフィンガーと、
を含む、ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター用圧電駆動装置、モーター、ロボット、およびポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体を振動させて被駆動体を駆動する圧電アクチュエーター（モーター用圧電駆動装置）は、磁石やコイルが不要のため、様々な分野で利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、片方の端部を固定し他方の端部を自由にした弾性板の長手方向縦振動一次モードの共振振動と、長手方向の屈曲振動高次モードの共振振動を使用し、弾性板に接して配置されたローラーを回転させる超音波モーター（モーター用圧電駆動装置）が記載されている。このような圧電駆動装置では、縦振動の共振周波数と、屈曲振動（横振動）の共振周波数と、の差を小さくすることにより、効率よくローラーを回転させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８４７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような圧電駆動装置において、振動板（弾性板）を固定部材に取り付ける際に、振動板の固定部材に対する位置がばらつくと（所望の位置からずれてしまうと）、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなってしまう場合がある。そのため、効率よくローラーを回転させることができない場合がある。さらに、圧電駆動装置の特性のばらつきが大きくなる場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、振動板の固定部材に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難いモーター用圧電駆動装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記のモーター用圧電駆動装置を含む、モーター、ロボット、およびポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【０００８】
［適用例１］
本発明に係るモーター用圧電駆動装置の一態様は、
基部と、圧電素子が設けられた振動体部と、前記基部と前記振動体部とを接続する接続部と、を有する振動板と、
被駆動体に接触し、前記振動板の動きを前記被駆動体に伝える接触部と、
を含み、
前記振動板の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記振動板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、前記Ｙ方向および前記Ｚ方向を含む面をＹＺ面としたとき、
前記Ｙ方向からみて、前記基部と、前記接続部と、前記振動体部とは、この順に、前記Ｘ方向に沿って設けられており、
前記接続部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積は、前記基部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。
【０００９】
このようなモーター用圧電駆動装置では、振動板の固定部材に対する位置がばらついても、例えば接続部のＹＺ面に平行な断面の面積が基部のＹＺ面に平行な断面の面積と同じ場合に比べて、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い（詳細は後述する実験例参照）。
【００１０】
［適用例２］
適用例１において、
前記接続部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積は、前記振動体部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さくてもよい。
【００１１】
このようなモーター用圧電駆動装置では、振動板の固定部材に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い。
【００１２】
［適用例３］
適用例１または２において、
前記接続部の前記Ｙ方向の大きさは、前記基部および前記振動体部の前記Ｙ方向の大きさよりも小さくてもよい。
【００１３】
このようなモーター用圧電駆動装置では、前記接続部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積を、前記基部および前記振動体部の前記ＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さくすることができる。
【００１４】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか１例において、
さらに、前記振動板の前記基部が取り付けられる固定部材を有し、
前記基部から前記振動体部側に向かう方向を＋Ｘ方向としたとき、前記接続部は、前記固定部材の前記＋Ｘ方向側の端よりも、前記＋Ｘ方向側に設けられていてもよい。
【００１５】
このようなモーター用圧電駆動装置では、振動板の固定部材に対する位置がばらついても、接続部が固定部材に固定される可能性を小さくすることができる。
【００１６】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか１例において、
前記振動体部には、前記Ｘ方向において縦振動を、前記Ｙ方向において屈曲振動を発生させるように、複数の前記圧電素子が設けられていてもよい。
【００１７】
このようなモーター用圧電駆動装置では、例えば振動体部がＸ軸方向において縦振動をしない場合に比べて、接触部から被駆動体に与える力を大きくすることができる。
【００１８】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれか１例において、
前記Ｙ方向からみて、前記基部と、前記接続部と、前記振動体部と、前記接触部とは、この順に、前記Ｘ方向に沿って設けられていてもよい。
【００１９】
このようなモーター用圧電駆動装置では、振動板を被駆動体に押圧する力を大きくすることができ、高出力化を図ることができる。
【００２０】
［適用例７］
本発明に係るモーターの一態様は、
適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
前記モーター用圧電駆動装置によって回転されるローターと、
を含む。
【００２１】
このようなモーターは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。
【００２２】
［適用例８］
本発明に係るロボットの一態様は、
複数のリンク部と、
複数の前記リンク部を接続する関節部と、
複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
を含む。
【００２３】
このようなロボットでは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。
【００２４】
［適用例９］
本発明に係るポンプの一態様は、
適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
液体を輸送するチューブと、
前記モーター用圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉鎖する複数のフィンガーと、
を含む。
【００２５】
このようなポンプでは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置と駆動回路との電気的接続状態を説明するための図。
【図６】本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の動作を説明するための図。
【図７】本実施形態の第１変形例に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図９】本実施形態の第３変形例に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図１０】シミュレーションに用いたモデルを説明するための斜視図。
【図１１】シミュレーションに用いたモデルを説明するための平面図。
【図１２】シミュレーションに用いたモデルにおける振動板の振動を説明するための平面図。
【図１３】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示す表。
【図１４】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図１５】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差を示す表。
【図１６】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示す表。
【図１７】シミュレーションに用いたモデルを説明するための斜視図。
【図１８】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図１９】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図２０】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示す表。
【図２１】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図２２】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図２３】縦振動の共振周波数を示す表。
【図２４】縦振動の共振周波数を示すグラフ。
【図２５】シミュレーションに用いたモデルを説明するための斜視図。
【図２６】縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の変化率を示すグラフ。
【図２７】本実施形態に係るロボットを説明するための図。
【図２８】本実施形態に係るロボットの手首部分を説明するための図。
【図２９】本実施形態に係るポンプを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１．  モーター用圧電駆動装置
まず、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図１，２および後述する図３〜１２，１７，２５では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００２９】
モーター用圧電駆動装置１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、固定部材（固定板）２０と、バネ３０と、振動板４０と、圧電素子５０と、接触部（突起部）６０と、を含む。モーター用圧電駆動装置１００と、ローター（被駆動体）２とは、モーター１０１を構成している。ローター２は、モーター用圧電駆動装置１００によって回転される。なお、便宜上、図１では、基板１０、固定部材２０、およびバネ３０を省略している。また、図１および図２では、圧電素子５０を簡略化している。
【００３０】
基板１０には、図２に示すように、固定部材２０およびローター２が載置されている。図示の例では、基板１０は、＋Ｚ軸方向側に突出した凸部１２を有している。基板１０の材質は、特に限定されず、例えば、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料、半導体材料である。
【００３１】
固定部材２０は、基板１０上に設けられている。固定部材２０には、振動板４０の基部４２が取り付けられている。固定部材２０は、基板１０に対して変位（図示の例ではＸ軸方向に変位）可能である。固定部材２０の材質は、例えば、ステンレス鋼である。
【００３２】
バネ３０は、基板１０の凸部１２と、固定部材２０と、を接続している。図示の例では
、バネ３０は、固定部材２０を、＋Ｘ軸方向側に付勢している。これにより、接触部６０をローター２に押圧する（押し付ける）ことができる。
【００３３】
振動板４０は、固定部材２０上に設けられている。振動板４０は、例えば、半導体基板（具体的にはシリコン基板）からなる。なお、振動板４０の材質は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、鉄−ニッケル合金などの金属材料やアルミナ、ジルコニア等のセラミックス材料であってもよい。図示の例では、振動板４０は、Ｘ軸方向が長手方向となる形状を有している。振動板４０は、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６と、を有している。
【００３４】
基部４２は、固定部材２０上に設けられている。図示の例では、基部４２の平面形状（Ｚ軸方向からみた形状）は、長方形である。基部４２は、例えば、Ｚ軸方向からみて（平面視において）、固定部材２０と重なっている第１部分４２ａと、固定部材２０と重なっていない第２部分４２ｂと、を有している。第１部分４２ａは、固定部材２０に固定されている。第１部分４２ａは、例えば、接着剤（図示せず）を介して固定部材２０に接続されていてもよい。第２部分４２ｂは、第１部分４２ａに接続されている。第２部分４２ｂは、振動体部４６の振動に（変形に）ともなって変形してもよい。図２に示すように、振動板４０は、片持ち梁状に固定部材２０に支持されている。なお、図示はしないが、基部４２は、第２部分４２ｂを有さず、第１部分４２ａのみによって構成されていてもよい。
【００３５】
接続部４４は、基部４２と振動体部４６とを接続している。接続部４４は、固定部材２０と離間して設けられている。接続部４４は、振動板４０の、圧電素子５０が設けられていない部分であって、基部４２と振動体部４６との間に位置している部分である。図示の例では、接続部４４の平面形状は、長方形である。
【００３６】
接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さく、振動体部４６のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。図示の例では、接続部４４のＹ軸方向の大きさは、基部４２のＹ軸方向の大きさよりも小さく、振動体部４６のＹ軸方向の大きさよりも小さい。接続部４４のＹ軸方向の大きさは、例えば、０．１ｍｍ以上１６ｍｍ以下であり、振動体部４６のＹ軸方向の大きさは、例えば、０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。接続部４４の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、基部４２および振動体部４６の厚さと同じである。接続部４４の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。なお、ＹＺ面とは、Ｙ方向（Ｙ軸方向）およびＺ方向（Ｚ軸方向）を含む面（Ｙ軸およびＺ軸を含む面）のことである。
【００３７】
接続部４４は、固定部材２０の＋Ｘ方向（＋Ｘ軸方向（基部４２から振動体部４６側に向かう方向））側の端２１よりも、＋Ｘ軸方向側に設けられている。すなわち、接続部４４は、平面視において固定部材２０と重なっておらず、基部４２は、固定部材２０と重なっていない第２部分４２ｂを有している。
【００３８】
接続部４４は、例えば、振動板４０に切り欠き部４５が設けられることによって形成されている。図示の例では、切り欠き部４５は、Ｙ軸に沿って２つ設けられ、振動板４０をＺ軸方向に貫通している。切り欠き部４５のＸ軸方向の大きさαは、例えば、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。切り欠き部４５のＹ軸方向の大きさβは、例えば、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。接続部４４は、振動体部４６の変形にともなって変形してもよい。
【００３９】
振動体部４６は、接続部４４を介して基部４２に支持されている。振動体部４６は、固定部材２０と離間して設けられている。振動体部４６には、圧電素子５０が設けられてい
る。図示の例では、振動体部４６は、振動板４０の、接続部４４よりも＋Ｘ軸方向側に位置している部分である。振動体部４６の平面形状は、例えば、略長方形である。図示の例では、振動体部４６のＹ軸方向の大きさは、基部４２のＹ軸方向の大きさと同じである。振動体部４６は、圧電素子５０の変形に応じて、変形することができる。振動体部４６の厚さは、例えば、７００μｍ以下である。これにより、振動体部４６は、圧電素子５０の変形に応じて十分に変形することができる。
【００４０】
圧電素子５０は、振動体部４６上に設けられている。図示の例では、圧電素子５０は、振動板４０の主面４０ａに設けられている。主面４０ａは、Ｘ方向（Ｘ軸方向）およびＹ方向（Ｙ軸方向）に平行な面（ＸＹ平面に平行な面）であり、Ｚ方向（Ｚ軸方向）に垂直な面（垂線がＺ軸方向である面）である。図示の例では、主面４０ａは、＋Ｚ軸方向を向く面である。ここで、図３は、モーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す平面図である。図４は、モーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、便宜上、図３および図４では、基板１０、固定部材２０、およびバネ３０を省略している。
【００４１】
圧電素子５０は、図３に示すように、複数設けられている。図３に示す例では、圧電素子５０は、３つ設けられている。圧電素子５０ａは、圧電素子５０ｂと圧電素子５０ｃとの間に設けられている。圧電素子５０ｂは、圧電素子５０ａよりも−Ｙ軸方向側に設けられている。圧電素子５０ｃは、圧電素子５０ａよりも＋Ｙ軸方向側に設けられている。圧電素子５０は、図３に示すように、第１電極層５２と、圧電体層５４と、第２電極層５６と、を有している。
【００４２】
第１電極層５２は、振動体部４６上に設けられている。第１電極層５２は、振動体部４６上に設けられたイリジウム層と、イリジウム層上に設けられた白金層と、によって構成されていてもよい。イリジウム層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。白金層の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。なお、第１電極層５２は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどからなる金属層、またはこれらの２種以上を混合または積層したものであってもよい。
【００４３】
第１電極層５２は、圧電体層５４に電圧を印加するための一方の電極である。図示の例では、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第１電極層５２は、互いに接続されて１つの電極層として設けられている（共通の電極層を構成している）。
【００４４】
第１電極層５２は、配線４を介して、端子５と電気的に接続されている。図示の例では、端子５のＹ軸方向の大きさは、配線４のＹ軸方向の大きさよりも大きい。端子５は、基部４２上に設けられている。端子５は、接地されていてもよい。なお、便宜上、図１および図２では、配線４および端子５の図示を省略している。
【００４５】
圧電体層５４は、第１電極層５２上に設けられている。圧電体層５４の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上２０μｍ以下であり、好ましくは、１μｍ以上７μｍ以下である。このように、圧電素子５０は、薄膜圧電素子である。圧電体層５４の厚さが０．０５μｍより小さいと、モーター用圧電駆動装置１００の出力が小さくなる場合がある。具体的には、出力を上げようとして圧電体層５４への印加電圧を高くすると、圧電体層５４が絶縁破壊を起こす場合がある。圧電体層５４の厚さが２０μｍより大きいと、圧電体層５４にクラックが生じる場合がある。さらに、圧電体層５４の厚さが２０μｍより大きいと、圧電素子５０の質量が大きくなり、振動板４０は、片持ち梁状の構造を有することができない場合がある。図示の例では、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの圧電体層５４は、互いに離間して設けられている。
【００４６】
圧電体層５４としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いる。具体的には、圧電体層５４の材質は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮ）である。
【００４７】
第２電極層５６は、圧電体層５４上に設けられている。第２電極層５６は、圧電体層５４上に設けられた密着層と、密着層上に設けられた導電層と、によって構成されていてもよい。密着層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。密着層は、例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層、Ｃｒ層、ＮｉＣｒ層や、これらの積層体である。導電層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。導電層は、例えば、Ｃｕ層、Ａｕ層、Ａｌ層やこれらの積層体である。
【００４８】
第２電極層５６は、圧電体層５４に電圧を印加するための他方の電極である。図示の例では、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第２電極層５６は、互いに離間して設けられている。
【００４９】
第２電極層５６は、図３に示すように、配線６ａ，６ｂ，６ｃを介して、端子７ａ，７ｂ，７ｃと電気的に接続されている。具体的には、圧電素子５０ａの第２電極層５６は、端子７ａと電気的に接続され、圧電素子５０ｂの第２電極層５６は、端子７ｂと電気的に接続され、圧電素子５０ｃの第２電極層５６は、端子７ｃと電気的に接続されている。図示の例では、端子７ａ，７ｂ，７ｃのＹ軸方向の大きさは、配線６ａ，６ｂ，６ｃのＹ軸方向の大きさよりも大きい。端子７ａ，７ｂ，７ｃは、基部４２上に設けられている。配線４，６ａ，６ｂ，６ｃは、接続部４４上を通っている。配線６ａ，６ｂ，６ｃは、配線４および第１電極層５２と接触しないように設けられている。なお、便宜上、図１および図２では、配線６ａ，６ｂ，６ｃおよび端子７ａ，７ｂ，７ｃを省略している。
【００５０】
なお、図示はしないが、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第１電極層５２は、互いに離間して設けられ、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第２電極層５６は、互いに接続されて１つの電極層として設けられていてもよい。また、３つの圧電素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの圧電体層５４は、互いに接続されて１つの圧電体層として設けられていてもよい。また、圧電素子５０は、振動体部４６の主面（上面）４０ａと反対を向く下面にも設けられていてもよい。
【００５１】
接触部６０は、振動体部４６の先端（図示の例では＋Ｘ軸方向側の端）に設けられている。接触部６０は、ローター２に接触し、振動板４０の動きを（振動を）ローター２に伝える部材である。接触部６０は、振動板４０と別部材として設けられていてもよいし、振動板４０と一体的に設けられていてもよい。接触部６０は、接着剤（図示せず）を介して振動板４０に設けられていてもよい。接触部６０の材質は、例えば、セラミックス（具体的にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ）など））である。
【００５２】
図１に示すようにＹ軸方向からみて、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６と、接触部６０とは、この順に、Ｘ軸方向に沿って設けられている。Ｙ軸方向からみて、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６と、接触部６０とは、この順に、Ｘ軸に平行な仮想直線（図示せず）に沿って設けられている。図示の例では、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６と、接触部６０と、ローター２とは、この順に、Ｘ軸方向に沿って設けられている。
【００５３】
ここで、図５は、モーター用圧電駆動装置１００と駆動回路７０との電気的接続状態を説明するための図である。端子５，７ａ，７ｂ，７ｃは、図５に示すように、それぞれ配
線８０，８２，８４，８６を介して、駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００５４】
駆動回路７０は、端子５と端子７ａとの間、および端子５と端子７ｂとの間に周期的に変化する交流電圧または脈流電圧を印加することにより、モーター用圧電駆動装置１００を超音波振動させて、接触部６０に接触するローター２を所定の回転方向に回転させることが可能である。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にＤＣオフセットを付加した電圧を意味し、その電圧（電界）の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。また、駆動回路７０は、端子５と端子７ｃとの間、および端子５と端子７ａとの間に交流電圧または脈流電圧を印加することにより、接触部６０に接触するローター２を逆方向に回転させることが可能である。
【００５５】
図６は、モーター用圧電駆動装置１００の動作を説明するための図である。モーター用圧電駆動装置１００の接触部６０は、図６に示すように、ローター２の外周に接触している。駆動回路７０は、端子５と端子７ｂとの間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子５０ｂの圧電体層５４は、図６の矢印Ａの方向に伸縮する。これに応じて、振動体部４６は、Ｙ軸方向において（ＸＹ平面と平行な面内において）屈曲振動を行う。さらに、駆動回路７０は、端子５と端子７ａとの間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子５０ｃの圧電体層５４は、図６の矢印Ｂの方向に伸縮する。これに応じて、振動体部４６は、Ｘ軸方向において縦振動（伸縮）を行う。振動体部４６の屈曲振動および縦振動によって、接触部６０は、楕円運動を行い、ローター２は、その中心２ａを軸として方向Ｒ（図６では時計周り方向）に回転する。
【００５６】
なお、駆動回路７０が、端子５と端子７ｃとの間、および端子５と端子７ａとの間に交流電圧または脈流電圧を印加する場合には、ローター２は、方向Ｒとは反対方向（反時計回り方向）に回転する。
【００５７】
以上のように、振動体部４６には、Ｘ軸方向において縦振動を、Ｙ軸方向において屈曲振動を発生させるように、複数の圧電素子５０が設けられている。具体的には、圧電素子５０ａは、振動板４０にＸ軸方向において縦振動を発生させるための圧電素子であり、圧電素子５０ｂ，５０ｃは、振動板４０にＹ軸方向において屈曲振動を発生させるための圧電素子である。
【００５８】
モーター用圧電駆動装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５９】
モーター用圧電駆動装置１００では、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、振動板４０の固定部材２０に対する位置がばらついても、例えば接続部のＹＺ面に平行な断面の面積が基部のＹＺ面に平行な断面の面積と同じ場合に比べて、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い（詳細は後述する実験例参照）。その結果、モーター用圧電駆動装置１００は、効率よくローラーを回転させることができる。さらに、モーター用圧電駆動装置１００は、例えば、振動板の固定部材に対する位置がばらついても、圧電駆動装置の特性性のばらつきを小さくすることができる。
【００６０】
モーター用圧電駆動装置１００では、接続部４４の前記Ｙ方向の大きさは、基部４２および振動体部４６の前記Ｙ方向の大きさよりも小さい。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積を、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積、および振動体部４６のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さくすることができる。
【００６１】
モーター用圧電駆動装置１００では、接続部４４は、固定部材２０の＋Ｘ軸方向側の端
２１よりも、＋Ｘ軸方向側に設けられている。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、振動板４０の固定部材２０に対する位置がばらついても、接続部４４が固定部材２０に固定される可能性を小さくすることができる。接続部が固定部材に固定されると、モーター用圧電駆動装置の特性が大きく変動してしまう場合がある。
【００６２】
モーター用圧電駆動装置１００では、振動体部４６には、Ｘ軸方向において縦振動を、Ｙ軸方向において屈曲振動を発生させるように、複数の圧電素子５０が設けられている。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、例えば振動体部がＸ軸方向において縦振動をしない場合に比べて、接触部６０からローター２に与える力を大きくすることができる。
【００６３】
モーター用圧電駆動装置１００では、Ｙ軸方向からみて、基部４２と、接続部４４と、振動体部４６と、接触部６０とは、この順に、Ｘ軸方向に沿って設けられている。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、振動板４０をローター２に押圧する力を大きくすることができ、高出力化を図ることができる。例えば、振動板の主面に接してローターが配置されている場合（振動板の主面に接触部が設けられている場合）は、振動板を、振動板の主面の垂線方向に押圧するため、振動板の固定部と接続部との境界に応力が集中して振動板が破壊する可能性があり、振動板を押圧する力を大きくすることができない場合がある。
【００６４】
２．  モーター用圧電駆動装置の製造方法
次に、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図１に示すように、振動板４０を形成する。振動板４０は、例えば、シリコンウェハー（図示せず）を、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングすることにより形成される。
【００６６】
図４に示すように、振動板４０の振動体部４６上に、第１電極層５２、圧電体層５４、第２電極層５６をこの順で形成する。電極層５２，５６は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、めっき法により導電層を成膜し、該導電層を、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングすることにより形成される。圧電体層５４は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により絶縁層を成膜し、該絶縁層を、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングすることにより形成される。本工程により、圧電素子５０を形成することができる。
【００６７】
なお、第１電極層５２を形成する工程において、配線４および端子５を形成することができる。また、第２電極層５６を形成する工程において、配線６ａ，６ｂ，６ｃおよび端子７ａ，７ｂ，７ｃを形成することができる。
【００６８】
次に、接触部６０を振動体部４６に接続させる。接触部６０と振動体部４６との接続は、例えば、接着剤を用いて行われる。
【００６９】
次に、圧電素子５０および接触部６０が設けられている振動板４０を、固定部材２０に固定する。固定部材２０と振動板４０との接続は、例えば、接着剤を用いて行われる。
【００７０】
以上の工程により、モーター用圧電駆動装置１００を製造することができる。
【００７１】
次に、モーター用圧電駆動装置１００の端子５，７ａ，７ｂ，７ｃを、それぞれ配線８
０，８２，８４，８６を介して駆動回路７０に接続させる。
【００７２】
３．  モーター用圧電駆動装置の変形例
３．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係るモーター用圧電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第１変形例に係るモーター用圧電駆動装置２００を模式的に示す平面図である。なお、図７では、基板１０、固定部材２０、バネ３０、配線４，６ａ，６ｂ，６ｃ、および端子５，７ａ，７ｂ，７ｃを省略し、圧電素子５０を簡略化している。
【００７３】
以下、本実施形態の第１変形例に係るモーター用圧電駆動装置２００において、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２，第３変形例に係るモーター用圧電駆動装置についても同様である。
【００７４】
上述したモーター用圧電駆動装置１００では、図１に示すように、基部４２のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさと同じであった。これに対して、モーター用圧電駆動装置２００では、図７に示すように、基部４２のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさよりも大きい。基部４２のＹ軸方向の大きさは、例えば、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
【００７５】
モーター用圧電駆動装置２００では、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。そのため、モーター用圧電駆動装置２００は、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、振動板４０の固定部材２０に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い。
【００７６】
３．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係るモーター用圧電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係るモーター用圧電駆動装置３００を模式的に示す平面図である。なお、図８では、基板１０、固定部材２０、バネ３０、配線４，６ａ，６ｂ，６ｃ、および端子５，７ａ，７ｂ，７ｃを省略し、圧電素子５０を簡略化している。
【００７７】
上述したモーター用圧電駆動装置１００では、図１に示すように、基部４２のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさと同じであった。さらに、モーター用圧電駆動装置１００では、接続部４４のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさよりも小さかった。これに対して、モーター用圧電駆動装置２００では、図８に示すように、基部４２のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさよりも大きい。さらに、モーター用圧電駆動装置２００では、接続部４４のＹ軸方向の大きさは、振動体部４６のＹ軸方向の大きさと同じである。
【００７８】
モーター用圧電駆動装置３００では、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。そのため、モーター用圧電駆動装置３００は、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、振動板４０の固定部材２０に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い（詳細は後述する実験例参照）。
【００７９】
３．３．  第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係るモーター用圧電駆動装置について、図面を参照し
ながら説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係るモーター用圧電駆動装置４００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図９では、圧電素子５０を簡略化している。
【００８０】
上述したモーター用圧電駆動装置１００では、図２に示すように、基部４２の厚さは、接続部４４の厚さおよび振動体部４６の厚さと同じであった。これに対し、モーター用圧電駆動装置４００では、図９に示すように、基部４２の厚さは、接続部４４の厚さおよび振動体部４６の厚さよりも大きい。基部４２の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
【００８１】
モーター用圧電駆動装置４００では、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、接続部４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。そのため、モーター用圧電駆動装置４００は、モーター用圧電駆動装置１００と同様に、振動板４０の固定部材２０に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難い。
【００８２】
なお、図示はしないが、上述したモーター用圧電駆動装置２００において、基部４２の厚さを、接続部４４の厚さおよび振動体部４６の厚さよりも大きくしてもよい。また、上述したモーター用圧電駆動装置３００において、基部４２の厚さを、接続部４４の厚さおよび振動体部４６の厚さよりも大きくしてもよい。
【００８３】
４．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【００８４】
４．１．  シミュレーションに用いたモデル
モデルＭ１を用いてシミュレーションを行った。シミュレーションは、有限要素法により行った。図１０は、シミュレーションに用いたモデルＭ１を説明するための斜視図である。図１１は、シミュレーションに用いたモデルＭ１を説明するための平面図である。
【００８５】
モデルＭ１では、図１０および図１１に示すように、振動板１４０は、片持ち梁状に固定部材１２０に支持されている。振動板１４０は、固定部材１２０に取り付けられている基部１４２と、振動する振動体部１４６と、基部１４２と振動体部１４６とを接続する接続部１４４と、を有している。基部１４２は、平面視において、固定部材１２０と重なっている第１部分１４２ａと、固定部材１２０と重なっていない第２部分１４２ｂと、を有している。接続部１４４は、振動体部１４６に切り欠き部１４５が設けられて形成されている。振動体部１４６の材質は、シリコンである。固定部材１２０の材質は、ステンレス鋼である。
【００８６】
モデルＭ１における固定部材１２０および振動板１４０は、それぞれモーター用圧電駆動装置１００の固定部材２０および振動板４０に対応している。振動板１４０の基部１４２、接続部１４４、および振動体部１４６は、それぞれモーター用圧電駆動装置１００の振動板４０の基部４２、接続部４４、および振動体部４６に対応している。
【００８７】
モデルＭ１では、振動体部１４６のＸ軸方向の大きさＬ１（長さＬ１）を、２．５ｍｍとした。振動板１４０の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）を、０．２ｍｍとした。切り欠き部１４５のＸ軸方向の大きさ（切り欠き部１４５の長さ）αを、０ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍと振った。切り欠き部１４５のＹ軸方向の大きさ（切り欠き部１４５の深さ）βを、０ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍと振った。なお、α＝０ｍｍ、β＝０ｍｍの場合は、切り欠き部１４５が設けられていない形態であり、この場合、振
動板１４０の、平面視において固定部材１２０と重なっていない部分のＸ軸方向の大きさＬ２（長さＬ２）は、２．７ｍｍとなる。
【００８８】
４．２．  振動板の固定部材に対する位置とΔｆとの関係
上記のようなモデルＭ１について、振動板１４０の固定部材１２０に対する位置と、Δｆと、の関係について調査した。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、基部１４２の第２部分１４２ｂのＸ軸方向の大きさＰ＝０．２ｍｍの場合を基準とし、図１１（Ｂ）のように振動板１４０を固定部材１２０に対して−Ｘ軸方向に０．１ｍｍ移動させた場合（すなわちＰ＝０．１ｍｍの場合）と、図１１（Ｃ）のように振動板１４０を固定部材１２０に対して＋Ｘ軸方向に０．１ｍｍ移動させた場合（すなわちＰ＝０．３ｍｍの場合）と、についてΔｆを計算し、基準からの変化率を計算した。
【００８９】
Δｆは、振動板１４０における、縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数と、の差である。具体的には、Δｆは、縦振動の共振周波数から屈曲振動の共振周波数を引いた値である。振動板１４０は、図１２（Ａ）に示すようにＸ軸方向において縦振動（縦１次振動）を行い、図１２（Ｂ）に示すようにＹ軸方向において屈曲振動（横２次振動）を行う。なお、図１２は、モデルＭ１における振動板１４０の振動を説明するための平面図である。図１２は、モーダル解析の結果であり、図１２における濃淡の差は、モデルＭ１において発生する応力の大きさの違いを示している。
【００９０】
図１３は、切り欠き部１４５の長さαおよび深さβを変化させたときのΔｆＲＡＮＧＥの変化率を示す表である。図１４は、図１３に示す表の値をプロットしたグラフである。なお、ΔｆＲＡＮＧＥは、基準の状態（図１１（Ａ）参照）における縦振動の共振周波数に対する振動板１４０を固定部材１２０に対して±０．１ｍｍ変化させたとき（図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）参照）のΔｆの変化幅の比率である。
【００９１】
図１３および図１４より、切り欠き部１４５を設けた場合は、切り欠き部１４５を設けない場合に比べて、ΔｆＲＡＮＧＥが小さくなることがわかった。接続部１４４のＹＺ面に平行な断面の面積は、基部１４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さい。したがって、接続部１４４のＹＺ面に平行な断面の面積を、基部１４２のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さくすることにより、振動板１４０の固定部材１２０に対する位置がばらついても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が大きくなり難いことがわかった。
【００９２】
特に、図１３および図１４より、切り欠き部１４５の長さαおよび深さβを０．２ｍｍ以上とすることにより、ΔｆＲＡＮＧＥを１％未満することができることがわかった。
【００９３】
ここで、図１５および図１６を用いて、ΔｆＲＡＮＧＥの計算方法について説明する。図１５は、振動板の固定部材と重なっていない部分（平面視において重なっていない部分）の長さＬ２に対する、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差Δｆを示す表である。図１６は、振動板の長さＬ２の変化率に対する、Δｆの変化率を示す表であって、図１５に示す表の値を変化率で示したものである。図１５および図１６は、図１７に示すモデルＭ２を用いたシミュレーションの結果である。モデルＭ２は、図１７に示すように、固定部材２２０と、固定部材２２０に取り付けられた振動板２４０と、を有し、切り欠き部は設けられていない。モデルＭ２では、振動板２４０のＹ軸方向の大きさＷ（幅Ｗ）を１．０３ｍｍとし、振動板２４０の厚さＴを０．２ｍｍとした。
【００９４】
図１６では、Ｌ２＝２．５ｍｍの場合を基準とし、該基準の場合からの変化率を示している。具体的には、図１６に示すΔｆの変化率は、図１５に示すΔｆを縦振動の共振周波数で割った値を示している。例えば、図１６におけるＬ２の変化率が０％のときのΔｆの
変化率０．１％は、図１５に示す「１．２」を「８５０．９」で割った値である。例えば、図１６におけるＬ２の変化率が−４％のときのΔｆの変化率−１．１％は、図１５に示す「−９．０」を「８８８．０」で割った値である。
【００９５】
上記のΔｆＲＡＮＧＥは、Ｌ２が基準の場合における縦振動の共振周波数に対する、Ｌ２が基準の場合から±０．１ｍｍ変化したときのΔｆの変化幅（最大値−最小値）の比率となる。具体的には、モデルＭ２におけるΔｆＲＡＮＧＥは、（１１．２−（−９．０））／８５０．９＝２．３７％となる。
【００９６】
図１８は、モデルＭ２において、Ｌ２＝２．５ｍｍの場合から、振動板２４０の固定部材２２０に対する位置を変化させたときの、Δｆの変化率を示すグラフである。図１８では、Ｌ２＝２．５ｍｍの場合から、振動板２４０を固定部材２２０に対して−Ｘ軸方向に変化させた場合は、振動板２４０の固定部材２２０に対する位置を「−」で表し、振動板２４０を固定部材２２０に対して＋Ｘ軸方向に変化させた場合は、振動板２４０の固定部材２２０に対する位置を「＋」で表している。図１８において、例えば、横軸の「４％」はＬ２＝２．６ｍｍの場合であり、横軸の「−４％」はＬ２＝２．４ｍｍの場合である。図１８では、縦振動の変化率および屈曲振動の変化率もプロットしている。
【００９７】
図１９は、振動板の基部に対する位置を変化させたときの、Δｆの変化率を示すグラフである。図１９において「切り欠き部なし」は、モデルＭ２を用いて計算している。図１９において、「α＝β＝０．１ｍｍ」、「α＝β＝０．２ｍｍ」、および「α＝β＝０．３ｍｍ」は、モデルＭ１を用いて計算している。すなわち、「切り欠き無し」は、Ｌ２＝２．５ｍｍであり、「α＝β＝０．１ｍｍ」、「α＝β＝０．２ｍｍ」、および「α＝β＝０．３ｍｍ」は、Ｌ２＝２．７＋βとなる。なお、上述のとおり、αは、切り欠き部１４５の長さであり、βは、切り欠き部１４５の深さである。
【００９８】
図１９からも、切り欠き部１４５を設けることにより、Δｆの変化率を小さくすることができることがわかった。なお、Δｆの変化率の幅（レンジ）は、±１％以内に抑えることが好ましい。
【００９９】
図２０は、モデルＭ１において、切り欠き部１４５の長さαおよび深さβを変化させたときのΔｆＲＡＮＧＥの変化率を示す表である。図２０において、「断面積」とは、ＹＺ面に平行な断面の面積のことである。図２０では、断面積減少率Ａ（Ａ＝１−「接続部１４４の面積」／「振動体部１４６の面積」）、切り欠き長さ比Ｂ（Ｂ＝α／Ｌ１）、およびＡ×Ｂの値も示している。
【０１００】
図２１は、図２０に示す表のＡ×Ｂの値とΔｆＲＡＮＧＥとをプロットしたグラフである。図２２は、図２０に示す表のＡとΔｆＲＡＮＧＥとをプロットしたグラフである。
【０１０１】
図２０および図２１より、Ａ×Ｂの値を０．０３２以上とすることにより、ΔｆＲＡＮＧＥを１％以下にできることがわかった。
【０１０２】
なお、接続部１４４の断面積を小さくしすぎると、接続部１４４の強度が低くなる場合がある。さらに、接続部１４４の断面積を小さくしすぎると、圧電素子に電圧を印加するための配線を設けることが困難となる場合がある。例えば、Ｌ１＝２．５ｍｍ、Ｗ＝１ｍｍの場合、α＝０．３ｍｍ、β＝０．４ｍｍ（接続部１４４の幅０．２ｍｍ）までが現実的な寸法となる。このとき、断面積減少率Ａ＝０．８、切り欠き長さ比Ｂ＝０．１２で、Ａ×Ｂ＝０．０９６となる。
【０１０３】
４．３．  切り欠き部と共振周波数の絶対値との関係
図２３は、モデルＭ１において切り欠き部１４５の長さαおよび深さβを変化させたときの、縦振動の共振周波数（ｋＨｚ）を示す表である。ただし、図２３において、α＝β＝０（切り欠き部なし）だけは、モデルＭ２を用いて計算した値である。図２４は、図２３に示す表の値をプロットしたグラフである。
【０１０４】
図２３および図２４より、切り欠き部１４５を設けることにより、共振周波数を低くすることができることがわかった。例えば切り欠き部なしの場合、共振周波数は８５０．９ｋＨｚであるのに対し、切り欠き部１４５の長さαおよび深さβが０．２ｍｍの場合（α＝β＝０．２ｍｍの場合）、共振周波数は６６０．８ｋＨｚである。したがって、α＝β＝０．２ｍｍの場合は、切り欠き部なしの場合に比べて、２０％以上共振周波数が低かった。共振周波数が低いと、モーター用圧電駆動装置を駆動させるための駆動電流を小さくすることができ、インピーダンスによる損失を低減することができる。したがって、切り欠き部を設けることにより、消費電力を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【０１０５】
４．４．  別モデルでのシミュレーション
モデルＭ３を用いてシミュレーションを行った。図２５は、シミュレーションに用いたモデルＭ３を説明するための斜視図である。モデルＭ３では、図２５に示すように、振動板３４０は、片持ち梁状に固定部材３２０に支持されている。振動板３４０は、固定部材３２０に取り付けられている基部３４２と、振動する振動体部３４６と、基部３４２と振動体部３４６とを接続する接続部３４４と、を有している。基部３４２は、平面視において、固定部材３２０と重なっている第１部分３４２ａと、固定部材３２０と重なっていない第２部分３４２ｂと、を有している。振動体部３４６の材質は、シリコンである。固定部材３２０の材質は、ステンレス鋼である。
【０１０６】
モデルＭ３における固定部材３２０および振動板３４０は、それぞれモーター用圧電駆動装置３００の固定部材２０および振動板４０に相当する。振動板３４０の基部３４２、接続部３４４、および振動体部３４６は、それぞれモーター用圧電駆動装置３００の振動板４０の基部４２、接続部４４、および振動体部４６に対応している。
【０１０７】
モデルＭ３では、振動板１４０の、平面視において固定部材１２０と重なっていない部分のＸ軸方向の長さＬ２を、２．７ｍｍとした。振動体部３４６のＹ軸方向の大きさＷを、０．９７５ｍｍとした。基部３４２のＹ軸方向の大きさＱを、１．９７５ｍｍとした。振動板３４０の厚さＴを、０．２ｍｍとした。基部１４２の第２部分１４２ｂのＸ軸方向の大きさＰを、０．２ｍｍとした。
【０１０８】
図２６は、振動板の基部に対する位置を変化させたときの、Δｆの変化率を示すグラフである。なお、図２６において、「Ｍ３」は、上述のモデルＭ３で計算した値であり、「切り欠き部なし」は、図１９に示す「切り欠き部なし」と同じデータ（プロット）であり、図２６における「α＝β＝０．２」は、図１９に示す「α＝β＝０．２」と同じデータである。
【０１０９】
図２６により、基部のＹ軸方向の大きさを接続部のＹ軸方向の大きさよりも大きくすることによって、接続部のＹＺ面に平行な断面の面積を、基部のＹＺ面に平行な断面の面積よりも小さくしても、Δｆの変化率を小さくすることができることがわかった。
【０１１０】
５．  モーター用圧電駆動装置を用いた装置
本発明に係るモーター用圧電駆動装置は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。本発明に係る圧電駆動装置は、例えば、ロボット（電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）も含む）、投薬用
ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置の紙送り機構等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。以下では、本発明に係るモーター用圧電駆動装置として、モーター用圧電駆動装置１００を含む装置について説明する。
【０１１１】
５．１．  ロボット
図２７は、モーター用圧電駆動装置１００を利用したロボット２０５０を説明するための図である。ロボット２０５０は、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動または屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０と、を備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。
【０１１２】
それぞれの関節部２０２０には、モーター用圧電駆動装置１００が内蔵されており、モーター用圧電駆動装置１００を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動または屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にもモーター用圧電駆動装置１００が内蔵されており、モーター用圧電駆動装置１００を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にもモーター用圧電駆動装置１００が設けられており、モーター用圧電駆動装置１００を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。
【０１１３】
図２８は、図２７に示したロボット２０５０の手首部分を説明するための図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、モーター用圧電駆動装置１００を備えており、モーター用圧電駆動装置１００は、手首のリンク部２０１２およびロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。ロボットハンド２０００には、複数の把持部２００３が立設されている。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分にモーター用圧電駆動装置１００が搭載されている。このため、モーター用圧電駆動装置１００を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにもモーター用圧電駆動装置１００を適用可能である。
【０１１４】
ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、モーター用圧電駆動装置１００の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。したがって、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、モーター用圧電駆動装置１００は、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。
【０１１５】
５．２．  ポンプ
図２９は、モーター用圧電駆動装置１００を利用した送液ポンプ２２００の一例を示す説明するための図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、モーター用圧電駆動装置１００と、ローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９と、が設けられている。
【０１１６】
リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。モー
ター用圧電駆動装置１００の接触部６０は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられており、圧電駆動装置５００がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、ごく僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ２２００を実現することができる。
【０１１７】
なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。ここで、モーター用圧電駆動装置１００を用いることにより、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、投薬装置の消費電力を抑制することができる。したがって、投薬装置を電池駆動する場合は、特に有効である。
【０１１８】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１１９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２０】
２…ローター、２ａ…中心、４…配線、５…端子、６ａ，６ｂ，６ｃ…配線、７…端子、１０…基板、１２…凸部、２０…固定部材、２１…端、３０…バネ、４０…振動板、４０ａ…主面、４２…基部、４２ａ…第１部分、４２ｂ…第２部分、４４…接続部、４６…振動体部、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…圧電素子、５２…第１電極層、５４…圧電体層、５６…第２電極層、６０…接触部、７０…駆動回路、８０，８２，８４，８６…配線、１００…モーター用圧電駆動装置、１０１…モーター、１２０…固定板、１４０…振動体、１４２…基部、１４２ａ…第１部分、１４２ｂ…第２部分、１４４…接続部、１４６…振動体部、２００…モーター用圧電駆動装置、２４２…基部、２４２ａ…第１部分、２４２ｂ…第２部分、２４４…接続部、２４６…振動体部、３００…モーター用圧電駆動装置、３４２…基部、３４２ａ…第１部分、３４２ｂ…第２部分、３４４…接続部、３４６…振動体部、４００…モーター用圧電駆動装置、２０００…ロボットハンド、２００３…把持部、２０１０…アーム、２０１２…リンク部、２０２０…関節部、２０５０…ロボット、２２００…送液ポンプ、２２０２…カム、２２０２Ａ…突起部、２２１１…リザーバー、２２１２…チューブ、２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９…フィンガー、２２２２…ローター、２２２３…減速伝達機構、２２３０…ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図１２】
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