CN109546888B - 压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪 - Google Patents

压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪。压电驱动装置能够高精度检测振动状态，压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪具有该压电驱动装置且可靠性高。压电驱动装置具有：基板；第一绝缘膜，配置在所述基板上；驱动用压电元件，配置在所述第一绝缘膜上，使所述基板振动；检测用压电元件，检测所述基板的振动；驱动用布线，与所述驱动用压电元件电连接；检测用布线，与所述检测用压电元件电连接；以及作为固定电位的下层布线，配置在所述第一绝缘膜和所述基板之间，所述驱动用布线和所述检测用布线的至少一方的至少一部分与所述下层布线重合。

Description

压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机 和投影仪
技术领域
本发明涉及压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪。
背景技术
目前，作为压电驱动装置例如已知一种专利文献1中记载的结构。专利文献1的压电驱动装置具有硅基板，该硅基板包括振动部和支承振动部的支承部，在振动部上配置有驱动用压电元件，在支承部上配置有与驱动用压电元件电连接的驱动用布线。
在此，为了检测振动部的振动状态，有时在振动部上独立于驱动用压电元件设置有检测用压电元件，并且在支承部上设置有与检测用压电元件电连接的检测用布线。在这种情况下，驱动用布线与检测用布线通过支承部(硅基板)电容耦合，向驱动用布线施加的驱动用信号有可能作为噪声施加到检测用布线上。因此，有可能无法高精度地取得检测信号而无法高精度地检测振动部的振动状态。
专利文献1：日本特开2017-17916号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够高精度地检测振动状态的压电驱动装置、以及具有该压电驱动装置且可靠性高的压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪。
通过以下的本发明来达成上述目的。
本发明的一种电驱动装置，其特征在于，具备：基板；第一绝缘膜，相对于所述基板的一面配置在上方；驱动用压电元件，配置在所述第一绝缘膜的上方，使所述基板振动；检测用压电元件，配置在所述第一绝缘膜的上方，检测所述基板的振动；驱动用布线，配置在所述第一绝缘膜的上方，与所述驱动用压电元件电连接；检测用布线，配置在所述第一绝缘膜的上方，与所述检测用压电元件电连接；以及作为固定电位的下层布线，配置在所述第一绝缘膜和所述基板之间，在所述基板的俯视观察中，所述驱动用布线以及所述检测用布线的至少一方与所述下层布线重合。
由此，可以抑制驱动用布线与检测用布线通过基板电容耦合。因此，来自驱动用布线的噪声不容易混入检测用布线，可以高精度地检测基板的振动状态。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，在所述基板的俯视观察中，所述驱动用布线与所述下层布线重合。
由此，能够更可靠地抑制驱动用布线与检测用布线通过基板电容耦合。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，在所述基板的俯视观察中，所述下层布线具备从所述驱动用布线的轮廓向外侧伸出的部分。
由此，例如可以容许下层布线与驱动用布线的位置偏移，从而能够更可靠地将下层布线配置成与驱动用布线重合。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，在所述基板的俯视观察中，所述检测用布线与所述下层布线不重合。
由此，降低了从检测用布线得到的检测信号的衰减，能够得到更高强度的检测信号。因此，可以高精度地检测基板的振动状态。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，所述检测用布线的宽度比所述驱动用布线的宽度小。
由此，检测用布线足够细，可以降低与检测用布线耦合的寄生电容。此外，驱动用布线足够宽，可以充分降低驱动用布线的电阻。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，具备配置在所述基板和所述下层布线之间的第二绝缘膜。
由此，能够更可靠地使下层布线与基板绝缘。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，所述基板是硅基板。
由此，例如可以利用蚀刻等以高尺寸精度来形成基板。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，所述下层布线与地线连接。
由此，装置结构简单。
在本发明的压电驱动装置中，优选的是，所述基板具备振动部和支承所述振动部的支承部，所述驱动用压电元件以及所述检测用压电元件分别配置在所述振动部上。
由此，可以有效地使振动部振动，并且可以高精度地检测振动部的振动状态。
本发明的一种压电电机，其特征在于，包括：本发明的压电驱动装置；以及与所述压电驱动装置抵接的被驱动部。
由此，可以得到本发明的压电驱动装置的效果，从而能够得到可靠性高的压电电机。
本发明的机器人的特征在于包括本发明的压电驱动装置。
由此，可以得到本发明的压电驱动装置的效果，从而能够得到可靠性高的机器人。
本发明的电子元件输送装置的特征在于包括本发明的压电驱动装置。
由此，可以得到本发明的压电驱动装置的效果，从而能够得到可靠性高的电子元件输送装置。
本发明的打印机的特征在于包括本发明的压电驱动装置。
由此，可以得到本发明的压电驱动装置的效果，从而能够得到可靠性高的打印机。
本发明的投影仪的特征在于包括本发明的压电驱动装置。
由此，可以得到本发明的压电驱动装置的效果，从而能够得到可靠性高的投影仪。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的压电电机的整体结构的立体图。
图2是图1所示的压电驱动装置的分解立体图。
图3是从第二基板侧观察图1所示的压电驱动装置所具有的压电元件的图。
图4是从第一基板侧观察压电元件的图。
图5是表示向压电驱动装置施加的电压的图。
图6是表示施加了图5所示的电压时压电电机的驱动的图。
图7是表示向压电驱动装置施加的电压的图。
图8是表示施加了图7所示的电压时压电电机的驱动的图。
图9是图1中的A-A线截面图。
图10是表示GND布线的图。
图11是表示驱动用布线和检测用布线的图。
图12是表示布线结构的示意性截面图。
图13是表示下层电极的图。
图14是表示现有的压电驱动装置的等效电路的电路图。
图15是表示本发明的压电驱动装置的等效电路的电路图。
图16是表示压电驱动装置的基端侧的立体图。
图17是表示本发明第二实施方式的压电驱动装置的下层布线的图。
图18是表示本发明第三实施方式的压电驱动装置的下层布线的图。
图19是表示本发明第四实施方式的机器人的立体图。
图20是表示本发明第五实施方式的电子元件输送装置的立体图。
图21是表示图20所示的电子元件输送装置所具有的电子元件保持部的立体图。
图22是表示本发明第六实施方式的打印机的整体结构的示意图。
图23是表示本发明第七实施方式的投影仪的整体结构的示意图。
[附图标记说明]
1、1x、1y、1θ…压电驱动装置，11…振动体，12…支承部，121…基端面，13…连接部，14…传递部，3…第一基板，31…振动部，32…支承部，33…连接部，4…第二基板，41…振动部，42…支承部，43…连接部，5、5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G…压电元件，51…压电体，52、53…电极，6…间隔件，61…绝缘膜，62…绝缘膜，63…绝缘膜，7a…第一层，7b…第二层，7c…第三层，71、72、73、74、75…驱动用布线，76…检测用布线，77…引出用布线，78…下层布线，79…GND布线，100…压电电机，110…转子，111…外周面，1000…机器人，1010…基座，1020、1030、1040、1050、1060、1070…臂，1080…控制装置，1081…处理器，1082…存储器，1083…I/F，1090…末端执行器，2000…电子元件输送装置，2100…基台，2110…上游侧载物台，2120…下游侧载物台，2130…检查台，2200…支承台，2210…Y载物台，2220…X载物台，2230…电子元件保持部，2231…微调板，2232…转动部，2233…保持部，2300…控制装置，2310…处理器，2320…存储器，2330…I/F，3000…打印机，3010…装置主体，3011…纸盘，3012…出纸口，3013…操作面板，3020…印刷机构，3021…头部单元，3021a…头部，3021b…墨盒，3021c…支架，3022…支架电机，3023…往返移动机构，3023a…支架导向轴，3023b…同步带，3030…供纸机构，3031…从动辊，3032…驱动辊，3040…控制装置，3041…处理器，3042…存储器，3043…I/F，4000…投影仪，4010…光源，4021、4022、4023…反射镜，4031、4032…分色镜，4040B、4040G、4040R…液晶显示元件，4050…二向色棱镜，4060…投影透镜系统，4070…控制装置，4071…处理器，4072…存储器，4073…I/F，L…伸出量，LL…影像光，O…转动轴，P…记录纸，Q…电子元件，Sd…驱动信号，Ss…检测信号，T…端子，V1、V1’、V2、V2’、V3、V3’…电压。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选实施方式，对本发明的压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪进行详细说明。
<第一实施方式>
首先，对本发明第一实施方式的压电电机进行说明。
图1是表示本发明第一实施方式的压电电机的整体结构的立体图。图2是图1所示的压电驱动装置的分解立体图。图3是从第二基板侧观察图1所示的压电驱动装置所具有的压电元件的图。图4是从第一基板侧观察压电元件的图。图5是表示向压电驱动装置施加的电压的图。图6是表示施加了图5所示的电压时压电电机的驱动的图。图7是表示向压电驱动装置施加的电压的图。图8是表示施加了图7所示的电压时压电电机的驱动的图。图9是图1中的A-A线截面图。图10是表示GND布线的图。图11是表示驱动用布线和检测用布线的图。图12是表示布线结构的示意性截面图。图13是表示下层电极的图。图14是表示现有的压电驱动装置的等效电路的电路图。图15是表示本发明的压电驱动装置的等效电路的电路图。图16是表示压电驱动装置的基端侧的立体图。另外，以下为了便于说明，将压电驱动装置1的转子110侧也称为“末端侧”，并且将与转子110相反侧也称为“基端侧”。
图1所示的压电电机100(超声波电机)具有：能够绕转动轴O转动的作为被驱动部(从动部)的转子110；以及与转子110的外周面111抵接的压电驱动装置1(压电致动器)。在这种压电电机100中，通过使压电驱动装置1弯曲振动，可以使转子110绕转动轴O转动。
另外，压电电机100的结构并不限定于图1的结构。例如，可以沿转子110的周向配置多个压电驱动装置1，利用多个压电驱动装置1的驱动使转子110转动。按照这种结构，压电电机100能够以更大的驱动力(转矩)使转子110以更快的转动速度转动。此外，压电驱动装置1可以使传递部14与转子110的主面(相对的一对平坦面)抵接。此外，被驱动部并不限定于像转子110那样的旋转体，例如也可以是直线移动的移动体。
如图1所示，压电驱动装置1具有：振动体11；支承部12，支承振动体11；连接部13，连接振动体11和支承部12；以及传递部14，设置在振动体11上，将振动体11的振动向转子110传递。
振动体11从压电驱动装置1的厚度方向俯视观察为长方形(长条形状)。如后所述，振动体11以S形弯曲振动。支承部12支承振动体11，并且作为将压电驱动装置1固定在载物台等上的固定部发挥功能。此外，支承部12从压电驱动装置1的厚度方向俯视观察是包围振动体11的基端侧的U形。此外，连接部13连接振动体11成为弯曲振动节点的部分(长边方向的中央部)和支承部12。但是，振动体11、支承部12和连接部13的形状和配置均没有特别限定，只要能够发挥它们的功能即可。
传递部14在振动体11的末端侧从宽度方向的中央部突出设置。此外，传递部14的末端部与转子110接触。因此，振动体11的振动通过传递部14向转子110传递。虽然传递部14的构成材料没有特别限定，但是优选硬质材料。作为这种材料例如是氧化锆、氧化铝、二氧化钛等的各种陶瓷。由此，成为耐久性高的传递部14，能够抑制传递部14的变形，并且能够有效地将振动体11的振动向转子110传递。
在此，振动体11、支承部12和连接部13主要由相对配置的第一基板3和第二基板4、以及位于第一基板3和第二基板4之间的压电元件5和间隔件6形成。
如图2所示，第一基板3具有：振动部31；支承振动部31的支承部32；以及连接振动部31和支承部32的连接部33。同样，第二基板4具有：振动部41；支承振动部41的支承部42；以及连接振动部41和支承部42的连接部43。第一基板3和第二基板4是相同的形状和大小，振动部31、41隔着压电元件5相对配置，支承部32、42隔着间隔件6相对配置。并且，由振动部31、压电元件5和振动部41的层叠体构成振动体11，由支承部32、间隔件6和支承部42的层叠体构成支承部12，由连接部33、43构成连接部13。
第一基板3和第二基板4没有特别限定，例如可以使用硅基板。由此，例如，可以利用蚀刻等以高尺寸精度形成第一基板3和第二基板4。
压电元件5位于振动部31、41之间，通过未图示的绝缘性粘合剂分别与振动部31、41连结。此外，如图3和图4所示，压电元件5具有驱动用的五个压电元件5A、5B、5C、5D、5E和检测用的两个压电元件5F、5G。压电元件5C在振动体11宽度方向的中央部沿振动体11的长边方向配置。相对于该压电元件5C，在振动体11宽度方向的一侧沿振动体11的长边方向并列配置有压电元件5A、5B，在另一侧沿振动体11的长边方向并列配置有压电元件5D、5E。
此外，在压电元件5C的末端侧配置有压电元件5F，在基端侧配置有压电元件5G。
压电元件5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G分别是由一对电极52、53夹持压电体51的结构。通过向电极52、53之间施加电压，驱动用压电元件5A、5B、5C、5D、5E分别沿振动体11的长边方向伸缩。另一方面，检测用压电元件5F、5G分别利用变形来产生电荷。
另外，在本实施方式中，在七个压电元件5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G中共用压电体51。此外，在七个压电元件5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G中也共用电极52，例如与GND连接。另一方面，在七个压电元件5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G中单独(单独个体)形成电极53。但是，压电元件5的结构并不限定于此，例如，可以在压电元件5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G中单独(单独个体)形成压电体51和电极52两者或一方。此外，例如，可以省略压电元件5C。此外，上述配置没有特别限定，也可以省略检测用压电元件5F、5G的一方。
压电体51的构成材料可以使用例如锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钨酸钠、氧化锌、钛酸钡锶(BST)、钽酸铋锶(SBT)、偏铌酸铅和钪铌酸铅等的压电陶瓷。由压电陶瓷构成的压电体例如可以由块状材料形成，可以利用溶胶-凝胶法或溅射法来形成，但是优选由块状材料形成。由此，容易制造压电元件5。另外，压电体51的构成材料除了上述压电陶瓷以外，还可以使用聚偏二氟乙烯和水晶等。
间隔件6位于支承部32、42之间，通过未图示的绝缘性粘合剂分别与支承部32、42连结。间隔件6的厚度与压电元件5的厚度大体相等，抑制第一基板3和第二基板4的弯曲。
间隔件6并不限定于此，例如可以使用氧化锆、氧化铝、二氧化钛等的各种陶瓷，也可以使用各种金属材料、硅和各种树脂材料等。上述材料中，优选使用各种陶瓷、各种金属材料和硅，由此，能够得到硬质的间隔件6。但是，在使用金属材料的情况下，为了使间隔件6具有绝缘性，例如，需要在其表面进行绝缘处理等加工。
例如，向压电元件5A、5E施加图5中的电压V1，向压电元件5C施加电压V2，并且向压电元件5B、5D施加电压V3。由此，如图6所示，振动体11以S形弯曲振动，伴随于此，传递部14沿图中逆时针方式进行椭圆运动。利用这种传递部14的椭圆运动将转子110送出，转子110沿顺时针方向转动。相反，向压电元件5A、5E施加图7中的电压V1’，向压电元件5C施加电压V2’，并且向压电元件5B、5D施加电压V3’。由此，如图8所示，振动体11以S形弯曲振动，伴随于此，传递部14沿图中顺时针方向进行椭圆运动。利用这种传递部14的椭圆运动将转子110送出，转子110沿逆时针方向转动。但是，向压电驱动装置1施加的电压模式没有特别限定，只要能够使传递部14沿顺时针方向或逆时针方向进行椭圆运动即可。另外，以下为了便于说明，对电压V1、V2、V3(电压V1’、V2’、V3’)统称为“驱动信号Sd”。
如果振动体11以上述方式振动，则压电元件5F、5G弯曲，利用这种弯曲由压电体51产生的电荷作为检测信号Ss从压电元件5F、5G(电极52、53之间)输出(参照图5和图7)。并且，基于检测信号Ss对压电驱动装置1的驱动进行控制(反馈控制)。控制方法没有特别限定，例如具有如下方法：随时改变驱动信号Sd的频率来追踪检测信号Ss振幅的最大值。由于检测信号Ss的振幅与振动体11的振幅成正比，所以通过使检测信号Ss的振幅为最大值，可以使转子110高速转动。此外，作为其他控制方法例如具有如下方法：随时改变驱动信号Sd的频率，以使驱动信号Sd与检测信号Ss的相位差追踪预定值。由于振动体11的振幅与相位差具有相关关系，所以通过使相位差配合振动体11的振幅成为最大值的值，可以使转子110高速转动。
另外，可以由与压电驱动装置1电连接的未图示的控制装置来进行这种控制。控制装置例如由计算机构成，其具有处理器(CPU)、存储器和I/F(接口)等。并且，处理器可以通过执行存储在存储器中的预定程序(代码串)来进行上述方式的控制。
如图9所示，在第二基板4的内表面(第一基板3侧的主面)上配置有绝缘膜63。绝缘膜63由氧化硅(SiO2)构成，通过对作为硅基板的第二基板4的表面进行热氧化而形成。但是，绝缘膜63的成膜方法没有特别限定，例如可以通过使用TEOS(四乙氧基硅烷)的CVD法等形成。此外，绝缘膜63的构成材料并不限定于氧化硅(SiO2)，只要具有绝缘性即可，例如可以使用环氧树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、酯树脂和丙烯酸树脂等各种树脂材料。
此外，如图10所示，在绝缘膜63上配置有GND布线79。GND布线79在振动部31上配置成与压电元件5的电极52重合，并且与电极52电连接。此外，GND布线79通过两个连接部33从振动部31引出到支承部32。在压电驱动装置1中，压电元件5通过GND布线79与GND连接。
GND布线79的构成材料并不限定于此，只要具有导电性即可，例如是：铝(Al)、镍(Ni)、金(Au)、铂(Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、钛(Ti)和钨(W)等金属材料、或者是包含上述材料中的至少一种的合金(例如钛(Ti)/钨(W)合金和铜(Cu)/铝(Al)合金等)和金属间化合物，可以组合上述材料中的一种或两种以上(例如两层以上的层叠体)来使用。GND布线79例如可以通过如下方法形成：利用蒸镀、溅射等成膜法在绝缘膜63上形成电极层，并且利用湿法蚀刻对该电极层进行图形化。
如图9所示，在第一基板3的内表面(第二基板4侧的主面)上配置有绝缘膜61。绝缘膜61由氧化硅(SiO2)构成，通过对作为硅基板的第一基板3的表面进行热氧化而形成。但是，绝缘膜61的成膜方法并不限定于此，例如可以通过使用TEOS(四乙氧基硅烷)的CVD法等形成。此外，绝缘膜61的构成材料并不限定于氧化硅(SiO2)，只要具有绝缘性即可，例如可以使用环氧树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、酯树脂和丙烯酸树脂等各种树脂材料。
此外，在绝缘膜61上配置有绝缘膜62。绝缘膜62的构成材料没有特别限定，例如可以使用环氧树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、酯树脂和丙烯酸树脂等各种树脂材料。由此，绝缘膜62具有足够的绝缘性，并且比较容易形成。另外，绝缘膜62的构成材料除了上述树脂材料以外还可以使用氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)等。例如，使用氧化硅时，绝缘膜62可以通过使用TEOS(四乙氧基硅烷)的CVD法等形成。由此，作为绝缘膜62通过使用氧化硅(SiO2)，可以提高与绝缘膜61的亲和性。
如图11所示，在绝缘膜62上配置有驱动用布线71、72、73、74、75、检测用布线76和引出用布线77。驱动用布线71在振动部31上配置成与压电元件5A的电极53重合，并且与该电极53电连接。驱动用布线72在振动部31上配置成与压电元件5B的电极53重合，并且与该电极53电连接。驱动用布线73在振动部31上配置成与压电元件5C的电极53重合，并且与该电极53电连接。驱动用布线74在振动部31上配置成与压电元件5D的电极53重合，并且与该电极53电连接。驱动用布线75在振动部31上配置成与压电元件5E的电极53重合，并且与该电极53电连接。此外，检测用布线76在振动部31上配置成与压电元件5F、5G的电极53重合，并且与该电极53电连接。
在压电驱动装置1中，通过驱动用布线71、72、73、74、75向压电元件5A、5B、5C、5D、5E施加驱动信号Sd，通过检测用布线76从压电元件5F、5G取得检测信号Ss。
此外，驱动用布线71、72、73分别通过一个(图11中的左侧)连接部33从振动部31引出到支承部32，驱动用布线74、75和检测用布线76分别从另一个(图11中的右侧)连接部33引出到支承部32。此外，引出用布线77仅设置在支承部32上，通过未图示的通孔(贯通电极)与后述的下层布线78电连接。引出用布线77是用于将下层布线78引出到绝缘膜62上的布线。
布线71、72、73、74、75、76、77的构成材料没有特别限定，只要分别具有导电性即可，例如是：铝(Al)、镍(Ni)、金(Au)、铂(Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、钛(Ti)和钨(W)等金属材料、或包含上述材料中的至少一种的合金(例如钛(Ti)/钨(W)合金、铜(Cu)/铝(Al)合金等)以及金属间化合物，可以组合上述材料中的一种或两种以上(例如两层以上的层叠体)来使用。布线71、72、73、74、75、76、77例如可以通过如下方式形成：利用蒸镀、溅射等成膜法在绝缘膜62上形成电极层，并且利用湿法蚀刻对该电极层进行图形化。
另外，如图12所示，在本实施方式中，布线71、72、73、74、75、76、77分别由层叠体构成，该层叠体为：由TiW构成的第一层7a、由Cu构成的第二层7b以及由TiW构成的第三层7c。此外，第一层7a的厚度是50nm左右，第二层7b的厚度是1000nm左右，第三层7c的厚度是20nm左右。
在支承部32上，检测用布线76由比驱动用布线71、72、73、74、75细的宽度形成。具体地说，在支承部32上，将检测用布线76的最小宽度作为W1，将驱动用布线71、72、73、74、75的最小宽度作为W2时，满足W1＜W2的关系。此外，从其他观点出发，换句话说，在支承部32上，将布线76的平均宽度作为W1’，将布线71、72、73、74、75的平均宽度作为W2’时，满足W1’＜W2’的关系。由此，检测用布线76足够细，可以降低与检测用布线76耦合的寄生电容。因此，可以通过检测用布线76更高精度地取得检测信号Ss。例如相对于连接的检测用压电容量，与检测用布线76耦合的寄生电容优选在1/10以下，更优选在1/20以下。另一方面，驱动用布线71、72、73、74、75足够宽，可以使驱动用布线71、72、73、74、75的电阻足够低(例如5Ω以下)，可以通过驱动用布线71、72、73、74、75有效地向压电元件5施加驱动信号Sd。
另外，检测用布线76的最小宽度W1没有特别限定，例如优选在10μm以上30μm以下，更优选在15μm以上25μm以下。由此，能够抑制断线等机械性损伤，并且能够得到足够细的检测用布线76。另一方面，驱动用布线71、72、73、74、75的最小宽度W2没有特别限定，例如优选在50μm以上500μm以下，更优选在100μm以上200μm以下。由此，能够抑制驱动用布线71、72、73、74、75过度宽幅化，并且能够充分下降驱动用布线71、72、73、74、75的电阻值。
如图9所示，压电驱动装置1具有设置在绝缘膜61和绝缘膜62之间的下层布线78。如图13所示，俯视第一基板3，下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75重合。此外，下层布线78是固定电位(恒定电位)，特别是在本实施方式中，与地线GND(0V)连接。但是，下层布线78的电位并不限定于GND，只要是固定电位即可。此外，固定电位是指在除了包括电位固定的情况以外，还包括电位产生轻微波动(例如技术上不可避免的电位波动等)的情况。
通过具有这种下层布线78，可以发挥以下特征。例如，在省略下层布线78的情况下，像图14所示的等效电路那样，驱动用布线71、72、73、74、75和检测用布线76通过第一基板3(硅基板)电容耦合，向驱动用布线71、72、73、74、75施加的驱动信号Sd通过第一基板3混入检测用布线76。因此，在检测信号Ss中产生起因于驱动信号Sd的噪声而降低了S/N比，从而无法高精度地检测振动体11的振动状态。因此，如上所述的反馈控制的精度下降。特别是由于与驱动信号Sd相比，检测信号Ss是微小的信号，所以如果混入上述噪声，则大幅度影响检测精度。
相对于此，如果像本实施方式那样配置布线78，则如图15所示的等效电路那样在向驱动用布线71、72、73、74、75施加的驱动信号Sd通过第一基板3混入检测用布线76之前，通过下层布线78流向GND，所以驱动信号Sd不容易通过第一基板3混入检测用布线76。因此，与省略下层布线78的结构相比，可以提高检测信号Ss的S/N比，从而可以高精度地检测振动体11的振动状态。因此，提高了如上所述的反馈控制的精度。
在此，例如，第一基板3可以通过使用高电阻硅基板(纯度高的硅基板)，通过第一基板3来抑制驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76的电容耦合。但是，高电阻硅基板价格非常高，如果作为第一基板3采用高电阻硅基板，则压电驱动装置1的制造成本大幅度增加。此外，因高电阻硅基板较脆而难以确保能够承受如上所述的振动体11弯曲振动的机械强度。从这种观点出发，难以采用高电阻硅基板作为第一基板3。相对于此，如果是杂质混入而电阻值不如高电阻硅基板高的硅基板(以下仅称为“硅基板”)，则虽然产生驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76通过第一基板3电容耦合，但是与高电阻硅基板相比价格低，并且可以容易地确保能够承受振动体11弯曲振动的机械强度。因此，通过将硅基板用作第一基板3并配置下层布线78，从压电驱动装置1的制造成本和机械强度的观点出发，有效地解决了上述问题。
如图13所示，俯视第一基板3，下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75的大体全部区域重合。由此，上述效果显著。但是，并不限定于此，俯视第一基板3，下层布线78只要配置成与驱动用布线71、72、73、74、75的至少一部分重合即可。包括这种情况，俯视第一基板3，下层布线78优选与驱动用布线71、72、73、74、75的80％以上重合，更优选与90％以上重合，进一步优选与95％以上重合。
下层布线78的构成材料没有特别限定，只要具有导电性即可，例如可以使用与由上述布线71、72、73、74、75、76、77举例说明的材料相同的材料。此外，下层布线78例如可以通过以下方法形成：利用蒸镀、溅射等成膜法，通过在绝缘膜61上形成电极层，并且利用湿法蚀刻对该电极层进行图形化。另外，在本实施方式中，下层布线78由TiW的一层构成。此外，下层布线78的厚度是100nm左右。由此，下层布线78的电阻足够低(例如200Ω以下)。
此外，如图13所示，俯视第一基板3，下层布线78配置成与检测用布线76不重合。由此，检测用布线76不容易与下层布线78电容耦合。因此，可以抑制检测信号Ss的一部分通过下层布线78流向GND。由此，降低了检测信号Ss的衰减，能够得到更高强度的检测信号Ss。因此，能够更高精度地检测振动体11的振动状态。
在此，形成在驱动用布线71、72、73、74、75与下层布线78之间的容量优选尽量小。具体地说，例如，优选在压电元件5A、5B、5C、5D、5E的容量(形成在电极52、53之间的容量)的30％以下，更优选在10％以下，进一步优选在5％以下。由此，可以将流向下层布线78的电力抑制为较小，可以有效地向压电元件5A、5B、5C、5D、5E施加驱动信号Sd。因此，可以实现压电驱动装置1的省电化。
此外，如图13所示，俯视第一基板3，下层布线78形成为从驱动用布线71、72、73、74、75的轮廓向外侧伸出。由此，能够容许下层布线78与驱动用布线71、72、73、74、75的位置偏移(湿法蚀刻时的掩膜偏移)，从而能够更可靠地将下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75重合。另外，下层布线78从驱动用布线71、72、73、74、75的轮廓的伸出量L并不限定于此，因掩膜的形成精度而不同，例如，优选在5μm以上。一般来说，由于掩膜偏移在±2μm左右，所以如上所述通过将伸出量L确保为5μm以上，能够可靠地容许掩膜偏移。
以上，对布线71、72、73、74、75、76、77、78、79进行了说明。其中，如图16所示，布线71、72、73、74、75、76、77、79与设置在支承部12的基端面121上的端子T电连接。由此，容易进行压电驱动装置1与外部装置(例如上述控制装置)的电连接。
以上，对压电电机100和压电驱动装置1进行了说明。如上所述，这种压电驱动装置1具有：第一基板3(基板)；绝缘膜62(第一绝缘膜)，配置在第一基板3的内表面(一面)侧；压电元件5A、5B、5C、5D、5E(驱动用压电元件)，配置在绝缘膜62的上方(与第一基板3相反面侧)，使第一基板3振动；压电元件5F、5G(检测用压电元件)，配置在绝缘膜62的上方(与第一基板3相反面侧)，检测第一基板3的振动；驱动用布线71、72、73、74、75，配置在绝缘膜62的上方(与第一基板3相反面侧)，与压电元件5A、5B、5C、5D、5E电连接；检测用布线76，配置在绝缘膜62的上方(与第一基板3相反面侧)，与压电元件5F、5G电连接；以及作为GND(固定电位)的下层布线78，配置在绝缘膜63与第一基板3之间。并且，俯视第一基板3，驱动用布线71、72、73、74、75和检测用布线76的至少一方与下层布线78重合。由此，可以抑制驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76通过第一基板3电容耦合。因此，来自驱动信号Sd的噪声不容易混入检测信号Ss，能够高精度地检测第一基板3(振动体11)的振动状态。
此外，如上所述，在压电驱动装置1中，俯视第一基板3，驱动用布线71、72、73、74、75与下层布线78重合。由此，能够更可靠地抑制驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76通过第一基板3电容耦合。特别是在本实施方式中，俯视第一基板3，驱动用布线71、72、73、74、75的大体全部区域与下层布线78重合。因此，上述效果更加显著。
此外，如上所述，俯视第一基板3，下层布线78具有从驱动用布线71、72、73、74、75的轮廓向外侧伸出的部分。由此，例如，能够容许下层布线78与驱动用布线71、72、73、74、75的位置偏移，从而能够更可靠地将下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75重合。
此外，如上所述，俯视第一基板3，检测用布线76与下层布线78不重合。由此，检测用布线76与下层布线78不容易电容耦合。因此，能够抑制检测信号Ss的一部分通过下层布线78流向GND。由此，可以降低检测信号Ss的衰减，能够得到更高强度的检测信号Ss。因此，可以更高精度地检测振动体11的振动状态。
此外，如上所述，检测用布线76的宽度比驱动用布线71、72、73、74、75的宽度窄。由此，检测用布线76足够细，可以降低与检测用布线76耦合的寄生电容。因此，可以通过检测用布线76更高精度地取得检测信号Ss。另一方面，驱动用布线71、72、73、74、75足够宽，可以充分降低驱动用布线71、72、73、74、75的电阻，从而可以有效地通过驱动用布线71、72、73、74、75向压电元件5施加驱动信号Sd。
此外，如上所述，压电驱动装置1具有配置在第一基板3和下层布线78之间的绝缘膜61(第二绝缘膜)。由此，能够更可靠地使下层布线78与第一基板3绝缘。
此外，如上所述，第一基板3是硅基板。由此，例如，可以利用蚀刻等以高尺寸精度形成第一基板3。
此外，如上所述，下层布线78与地线(GND)连接。由此，装置结构简单。
此外，如上所述，第一基板3具有振动部31和支承振动部31的支承部32，压电元件5A、5B、5C、5D、5E和压电元件5F、5G分别配置在振动部31上。由此，可以有效地使振动部31振动，并且可以高精度地检测振动部31的振动状态。
此外，如上所述，压电电机100包括压电驱动装置1和与压电驱动装置1抵接的转子110(被驱动部)。由此，能够得到上述压电驱动装置1的效果，从而能够得到可靠性高的压电电机100。
<第二实施方式>
接着，对本发明第二实施方式的压电驱动装置进行说明。
图17是表示本发明第二实施方式的压电驱动装置的下层布线的图。
在本实施方式的压电驱动装置中，主要不同在于下层布线78的结构，除此以外与上述第一实施方式的压电驱动装置1相同。
另外，在以下说明中，以与上述第一实施方式的不同点为中心，对第二实施方式的压电驱动装置1进行说明，相同的事项省略了其说明。此外，在图17中与上述第一实施方式相同的结构采用相同的附图标记。
如图17所示，在本实施方式中，俯视第一基板3，下层布线78配置成与检测用布线76重合。此外，下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75不重合。即使以上述方式配置下层布线78，也与上述第一实施方式同样，能够抑制驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76通过第一基板3电容耦合。
另外，在本实施方式中，下层布线78配置成与检测用布线76的大体全部区域重合，但是并不限定于此，只要配置成与检测用布线76的至少一部分重合即可。
<第三实施方式>
接着，对本发明第三实施方式的压电驱动装置进行说明。
图18是表示本发明第三实施方式的压电驱动装置的下层布线的图。
在本实施方式的压电驱动装置中，主要不同在于下层布线78的结构，除此以外与上述第一实施方式的压电驱动装置1相同。
另外，在以下说明中，以与上述第一实施方式的不同点为中心，对第三实施方式的压电驱动装置1进行说明，同样的事项省略了其说明。此外，在图18中与上述第一实施方式相同的结构采用相同的附图标记。
如图18所示，在本实施方式中，俯视第一基板3，下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75和检测用布线76重合。即使以上述方式配置下层布线78，也与上述第一实施方式同样，可以抑制驱动用布线71、72、73、74、75与检测用布线76通过第一基板3电容耦合。
另外，在本实施方式中，下层布线78配置成与驱动用布线71、72、73、74、75和检测用布线76的大体全部区域重合，但是并不限定于此，只要配置成与驱动用布线71、72、73、74、75和检测用布线76的至少一部分重合即可。
<第四实施方式>
接着，对本发明第四实施方式的机器人进行说明。
图19是表示本发明第四实施方式的机器人的立体图。
图19所示的机器人1000可以进行精密设备、构成该精密设备的部件的供料、出料、输送和组装等的作业。机器人1000是六轴机器人，其具有：基座1010，固定在地板或天花板上；臂1020，转动自如地连接于基座1010；臂1030，转动自如地连接于臂1020；臂1040，转动自如地连接于臂1030；臂1050，转动自如地连接于臂1040；臂1060，转动自如地连接于臂1050；臂1070，转动自如地连接于臂1060；以及控制装置1080，控制上述臂1020、1030、1040、1050、1060、1070的驱动。
此外，在臂1070设置有手连接部，在手连接部上安装有与使机器人1000执行的作业对应的末端执行器1090。此外，在各关节部中的全部或一部分上安装有压电驱动装置1，利用上述压电驱动装置1的驱动，各臂1020、1030、1040、1050、1060、1070转动。另外，压电驱动装置1可以安装在末端执行器1090上，用于末端执行器1090的驱动。
控制装置1080由计算机构成，例如具有处理器1081(CPU)、存储器1082和I/F1083(接口)等。并且，处理器1081通过执行存储在存储器1082中的预定程序(代码串)，控制机器人1000各部分(特别是压电驱动装置1)的驱动。另外，可以通过I/F1083从外部的服务器下载所述程序。此外，控制装置1080结构的全部或一部分可以设置在机器人1000的外部，通过LAN(局域网)等通信网连接。
这种机器人1000包括压电驱动装置1。因此，可以得到上述压电驱动装置1的效果，从而可以发挥高可靠性。
<第五实施方式>
接着，对本发明第五实施方式的电子元件输送装置进行说明。
图20是表示本发明第五实施方式的电子元件输送装置的立体图。图21是表示图20所示的电子元件输送装置所具有的电子元件保持部的立体图。另外，以下为了便于说明，将相互垂直的三轴作为X轴、Y轴和Z轴。
图20所示的电子元件输送装置2000应用于电子元件检查装置，其具有：基台2100；配置在基台2100侧方的支承台2200；以及控制各部分的驱动的控制装置2300。此外，在基台2100上设置有：上游侧载物台2110，承载检查对象的电子元件Q并沿Y轴方向输送；下游侧载物台2120，承载检查完成的电子元件Q并沿Y轴方向输送；以及检查台2130，位于上游侧载物台2110和下游侧载物台2120之间，检查电子元件Q的电气特性。另外，电子元件Q例如是：半导体、半导体晶片、CLD或OLED等显示器件、水晶器件、各种传感器、喷墨头和各种MEMS器件等。
此外，在支承台2200上设置有相对于支承台2200能够沿Y轴方向移动的Y载物台2210，在Y载物台2210上设置有相对于Y载物台2210能够沿X轴方向移动的X载物台2220，在X载物台2220上设置有相对于X载物台2220能够沿Z轴方向移动的电子元件保持部2230。
此外，如图21所示，电子元件保持部2230具有：微调板2231，能够沿X轴方向和Y轴方向移动；转动部2232，能够相对于微调板2231绕Z轴转动；以及保持部2233，设置在转动部2232上，保持电子元件Q。此外，在电子元件保持部2230上内置有：压电驱动装置1(1x)，用于使微调板2231沿X轴方向移动；压电驱动装置1(1y)，用于使微调板2231沿Y轴方向移动；以及压电驱动装置1(1θ)，用于使转动部2232绕Z轴转动。
控制装置2300由计算机构成，例如具有处理器2310(CPU)、存储器2320和I/F2330(接口)等。并且，处理器2310通过执行存储在存储器2320中的预定程序(代码串)，控制电子元件输送装置2000各部分(特别是压电驱动装置1)的驱动。另外，可以通过I/F2330从外部的服务器下载所述程序。此外，控制装置2300结构的全部或一部分可以设置在电子元件输送装置2000的外部，通过LAN(局域网)等通信网连接。
这种电子元件输送装置2000包括压电驱动装置1。因此，可以得到上述压电驱动装置1的效果，从而可以发挥高可靠性。
<第六实施方式>
接着，对本发明第六实施方式的打印机进行说明。
图22是表示本发明第六实施方式的打印机的整体结构的示意图。
图22所示的打印机3000包括：装置主体3010、设置在装置主体3010内部的印刷机构3020、供纸机构3030和控制装置3040。此外，在装置主体3010上设置有：设置记录纸P的纸盘3011、排出记录纸P的出纸口3012、以及液晶显示器等操作面板3013。
印刷机构3020包括：头部单元3021、支架电机3022和往返移动机构3023，该往返移动机构3023利用支架电机3022的驱动力使头部单元3021往返移动。此外，头部单元3021具有：作为喷墨式记录头的头部3021a；墨盒3021b，向头部3021a供给墨水；以及支架3021c，安装头部3021a和墨盒3021b。
往返移动机构3023具有：支架导向轴3023a，将支架3021c支承成能够往返移动；以及同步带3023b，利用支架电机3022的驱动力使支架3021c在支架导向轴3023a上移动。此外，供纸机构3030具有相互压力接触的从动辊3031和驱动辊3032、以及对驱动辊3032进行驱动的压电驱动装置1。
在这种打印机3000中，供纸机构3030将记录纸P以间隔方式一张张地向头部单元3021的下部附近输送。此时，头部单元3021沿与记录纸P输送方向大体垂直的方向往返移动，在记录纸P上进行印刷。
控制装置3040由计算机构成，例如具有处理器3041(CPU)、存储器3042和I/F3043(接口)等。并且，处理器3041通过执行存储在存储器3042中的预定程序(代码串)，控制打印机3000各部分(特别是压电驱动装置1)的驱动。例如，基于通过I/F3043从个人计算机等主机输入的印刷数据来执行这种控制。另外，可以通过I/F3043从外部服务器下载所述程序。此外，控制装置3040结构的全部或一部分可以设置在打印机3000的外部，通过LAN(局域网)等通信网连接。
这种打印机3000包括压电驱动装置1。因此，能够得到上述压电驱动装置1的效果，从而发挥高可靠性。另外，在本实施方式中，压电驱动装置1驱动供纸用驱动辊3032，但是除此以外，例如可以驱动支架3021c。
<第七实施方式>
接着，对本发明第七实施方式的投影仪进行说明。
图23是表示本发明第七实施方式的投影仪的整体结构的示意图。
图23所示的投影仪4000是LCD方式的投影仪，其包括：光源4010、反射镜4021、4022、4023、分色镜4031、4032、液晶显示元件4040R、4040G、4040B、二向色棱镜4050、投影透镜系统4060和控制装置4070。
光源4010例如是卤素灯、汞灯和发光二极管(LED)等。此外，上述光源4010可以使用射出白色光的光源。并且，从光源4010射出的光首先由分色镜4031分离为红色光(R)和其他光。红色光被反射镜4021反射后射入液晶显示元件4040R，其他颜色的光被分色镜4032进一步分离为绿色光(G)和蓝色光(B)。并且，绿色光射入液晶显示元件4040G，蓝色光被反射镜4022、4023反射后射入液晶显示元件4040B。
液晶显示元件4040R、4040G、4040B分别用作空间光调制器。上述液晶显示元件4040R、4040G、4040B分别是与R、G、B的原色对应的透射型空间光调制器，其包括例如配置成纵1080行、横1920列的矩阵状的像素。在各像素中，调整透射光相对于入射光的光量，在各液晶显示元件4040R、4040G、4040B中协调控制全部像素的光量分布。利用这种液晶显示元件4040R、4040G、4040B分别空间调制的光由二向色棱镜4050合成，从二向色棱镜4050射出彩色的影像光LL。并且，射出的影像光LL被投影透镜系统4060放大，例如投射到屏幕等上。另外，在投影仪4000中，压电驱动装置1用于使包含在投影透镜系统4060中的至少一个透镜沿光轴方向移动来改变焦距。
控制装置4070由计算机构成，例如具有处理器4071(CPU)、存储器4072和I/F4073(接口)等。并且，处理器4071通过执行存储在存储器4072中的预定程序(代码串)，控制投影仪4000的各部(特别是压电驱动装置1)的驱动。另外，可以通过I/F4073从外部的服务器下载所述程序。此外，控制装置4070结构的全部或一部分可以设置在投影仪4000的外部，通过LAN(局域网)等通信网连接。
这种投影仪4000包括压电驱动装置1。因此，可以得到上述压电驱动装置1的效果，从而可以发挥高可靠性。
以上，基于图示的实施方式，对本发明的压电驱动装置、压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪进行了说明，但是本发明并不限定于此，各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。此外，本发明可以附加其他任意的结构。此外，可以适当地组合各实施方式。
此外，在上述实施方式中，说明了将压电驱动装置应用于压电电机、机器人、电子元件输送装置、打印机和投影仪的结构，但是压电驱动装置也可以应用于上述以外的各种电子设备。

Claims (13)

1.一种压电驱动装置，其特征在于，具备：
基板；
第一绝缘膜，相对于所述基板的一面配置在上方；
驱动用压电元件，配置在所述第一绝缘膜的上方，使所述基板振动；
检测用压电元件，配置在所述第一绝缘膜的上方，检测所述基板的振动；
驱动用布线，配置在所述第一绝缘膜的上方，与所述驱动用压电元件电连接；
检测用布线，配置在所述第一绝缘膜的上方，与所述检测用压电元件电连接；以及
作为固定电位的下层布线，配置在所述第一绝缘膜和所述基板之间，
所述基板具备振动部和支承所述振动部的支承部，
所述驱动用压电元件以及所述检测用压电元件分别配置在所述振动部上，
所述驱动用布线、所述检测用布线以及所述下层布线分别配置在所述振动部和所述支承部上，
在所述基板的俯视观察中，所述驱动用布线以及所述检测用布线的至少一方在所述振动部和所述支承部上与所述下层布线重合。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述基板的俯视观察中，所述驱动用布线与所述下层布线重合。
3.根据权利要求2所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述基板的俯视观察中，所述下层布线具备从所述驱动用布线的轮廓向外侧伸出的部分。
4.根据权利要求2或3所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述基板的俯视观察中，所述检测用布线与所述下层布线不重合。
5.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述检测用布线的宽度比所述驱动用布线的宽度小。
6.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述压电驱动装置具备配置在所述基板和所述下层布线之间的第二绝缘膜。
7.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述基板是硅基板。
8.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述下层布线与地线连接。
9.一种压电电机，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任意一项所述的压电驱动装置；以及
与所述压电驱动装置抵接的被驱动部。
10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的压电驱动装置。
11.一种电子元件输送装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的压电驱动装置。
12.一种打印机，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的压电驱动装置。
13.一种投影仪，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的压电驱动装置。
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