CN110266211B - 压电驱动装置、机器人、电子部件输送装置、打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供压电驱动装置、机器人、电子部件输送装置、打印机。压电驱动装置能够提高振动部的振动的检测精度，机器人、电子部件输送装置、打印机及投影仪具备该压电驱动装置。一种压电驱动装置，其特征在于，具有：振动部，包括驱动用压电元件和检测用压电元件，并通过所述驱动用压电元件的驱动而进行振动；驱动电路，生成驱动所述驱动用压电元件的驱动信号；以及检测电路，基于随着所述振动部的振动而从所述检测用压电元件输出的检测信号，检测所述振动部的振动，所述检测用压电元件配置在包括所述振动部的中心的区域。
Description
技术领域
本发明涉及压电驱动装置、机器人、电子部件输送装置、打印机及投影仪。
背景技术
已知有使用了具备压电元件的压电致动器的压电驱动装置。例如，专利文献1所记载的压电致动器具备振动体，该振动体具有在加强板的正反两面设置的大致矩形状的压电元件。其中，在压电元件中设有：第一驱动电极，其沿着该压电元件的长边方向设置；以及一对第二驱动电极，在压电元件的宽度方向两侧分别配置于压电元件的长边方向上分离开的位置，在除设有第一驱动电极及第二驱动电极的区域以外的区域中设有检测振动体的振动的检测电极。此外，在加强板的长边方向的大致中央一体地形成有向宽度方向两侧突出的臂部。
专利文献1：日本特开2007-166816号公报
在专利文献1所记载的压电致动器中，检测电极位于远离振动体的中心的位置，因而在欲充分确保第一驱动电极及第二驱动电极的面积时，在从检测电极向加强板的臂部引出配线的情况下，不得不在离第一驱动电极或者第二驱动电极近的区域配置该配线，因驱动信号的电磁干扰，噪声从第一驱动电极或者第二驱动电极混入该配线，存在难以高精度地检测振动体的振动的问题。
发明内容
本发明的应用例涉及的压电驱动装置具有：振动部，包括驱动用压电元件和检测用压电元件，并通过所述驱动用压电元件的驱动而进行振动；驱动电路，生成驱动所述驱动用压电元件的驱动信号；以及检测电路，基于随着所述振动部的振动而从所述检测用压电元件输出的检测信号，检测所述振动部的振动，所述检测用压电元件配置在包括所述振动部的中心的区域。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的压电驱动装置(压电电机)的概略结构的平面图。
图2是用于说明图1所示的压电驱动装置的动作的图。
图3是图1所示的压电致动器所具备的振动部、支承部及连接部的立体图。
图4是沿图1中的A-A线的剖视图。
图5是图1所示的压电致动器所具备的第一振动板的平面图。
图6是从第一振动板侧观察图1所示的压电致动器所具备的压电元件的平面图。
图7是从第二振动板侧观察图1所示的压电致动器所具备的压电元件的平面图。
图8是表示图1所示的压电驱动装置所具备的控制装置的结构的框图。
图9是从第一振动板侧观察本发明的第二实施方式涉及的压电驱动装置的压电致动器所具备的压电元件的平面图。
图10是从第二振动板侧观察图9所示的压电元件的平面图。
图11是表示本发明的机器人的实施方式的立体图。
图12是表示本发明的电子部件输送装置的实施方式的立体图。
图13是表示本发明的打印机的实施方式的立体图。
图14是表示本发明的投影仪的实施方式的示意图。
附图标记说明
1压电致动器；2第一振动板；3第二振动板；4压电元件；4A压电元件；4a压电元件；4b压电元件；4c压电元件；4d压电元件；4e压电元件；4f压电元件；4g压电元件；4h压电元件；5中间部件；7配线层；8配线层；10控制装置；11振动部；12支承部；13连接部；14传递部；21振动部；22支承部；23连接部；24绝缘层；34绝缘层；41压电体；41a第一面；41b第二面；42第一电极；42A第一电极；42a第一电极；42b第一电极；42c第一电极；42d第一电极；42e第一电极；42f第一电极；42g第一电极；42h第一电极；43第二电极；43A第二电极；43a第二电极；43b第二电极；43c第二电极；51主体；52绝缘层；53配线；61粘接剂；62粘接剂；71第一电极；71a第一电极；71b第一电极；71c第一电极；71d第一电极；71e第一电极；71f第一电极；71g第一电极；72第一配线；72a第一配线；72b第一配线；72c第一配线；72d第一配线；72e第一配线；72f第一配线；72g第一配线；81第二电极；82第二配线；91端子；92端子；100压电驱动装置；100A压电驱动装置；101驱动电路；101a第一驱动电路；101b第二驱动电路；101c第三驱动电路；102检测电路；104控制部；110转子；111外周面；1000机器人；1010基座；1020臂；1030臂；1040臂；1050臂；1060臂；1070臂；1080控制部；1090末端执行器；2000电子部件输送装置；2100基台；2110上游侧工作台；2120下游侧工作台；2130检查台；2200支承台；2210Y台架；2220X台架；2230电子部件保持部；2233保持部；3000打印机；3010装置主体；3011托盘；3012排纸口；3013操作面板；3020打印机构；3021头单元；3021a头；3021b墨盒；3021c滑架；3022滑架电机；3023往复移动机构；3023a正时带；3023b滑架引导轴；3030供纸机构；3031从动辊；3032驱动辊；3040控制部；4000投影仪；4100B光源；4100G光源；4100R光源；4200B透镜阵列；4200G透镜阵列；4200R透镜阵列；4300B液晶光阀；4300G液晶光阀；4300R液晶光阀；4400十字分色棱镜；4500投射透镜；4600屏幕；4700压电驱动装置；CP中心；O转动轴；P记录纸张；Q电子部件；W宽度；W1宽度；W2宽度；L长度；La长度；Lb长度；Le长度；Lf长度；Lg长度。
具体实施方式
下面，关于本发明的压电驱动装置、机器人、电子部件输送装置、打印机及投影仪，基于附图所示的优选实施方式进行详细说明。
1.压电驱动装置
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的压电驱动装置(压电电机)的概略结构的平面图。图2是用于说明图1所示的压电驱动装置的动作的图。图3是图1所示的压电致动器所具备的振动部、支承部及连接部的立体图。图4是沿图1中的A-A线的剖视图。图5是图1所示的压电致动器所具备的第一振动板的平面图。图6是从第一振动板侧观察图1所示的压电致动器所具备的压电元件的平面图。图7是从第二振动板侧观察图1所示的压电致动器所具备的压电元件的平面图。图8是表示图1所示的压电驱动装置所具备的控制装置的结构的框图。
图1所示的压电驱动装置100是利用逆压电效应输出旋转力的压电电机。该压电驱动装置100具有：转子110，其是可以绕转动轴O转动的被驱动部件(从动部)；压电致动器1，其与转子110的外周面111抵接；以及控制装置10，其控制压电致动器1的驱动。在该压电驱动装置100中，压电致动器1将其驱动力传递至转子110，由此转子110围绕转动轴O进行转动(旋转)。
需要注意的是，关于压电致动器1的配置，只要能够从压电致动器1向被驱动部件传递期望的驱动力即可，不限于图示的位置，例如也可以使压电致动器1与转子110的板面(底面)抵接。此外，压电驱动装置100也可以是使多个压电致动器1与一个被驱动部件抵接的结构。另外，也可以将多个压电致动器1层叠来进行使用。此外，压电驱动装置100不限于所图示的使被驱动部件进行旋转运动的结构，例如还可以是使被驱动部件进行直线运动的结构。
(压电致动器)
压电致动器1如图1所示，具有：振动部11，其呈沿图1中的上下方向延伸的长条形状；支承部12；一对连接部13，其连接振动部11和支承部12；以及传递部14(凸部)，其从振动部11的长边方向上的一端部(前端部)突出。其中，振动部11具有压电元件4。另外，支承部12为了使厚度与振动部11一致而具有中间部件5。振动部11在其长边方向中央部处，通过左右一对连接部13以双支承方式支承于支承部12。此外，在图1中的俯视观察时，振动部11的中心CP位于两连接部13、13之间。
压电元件4具有驱动用的压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f和检测用的压电元件4g。驱动用的压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f随着驱动信号的输入，如图2所示，因逆压电效应而进行伸缩，使得传递部14的前端进行椭圆运动。由此，传递部14将其周向的一方向的驱动力提供给外周面111，使转子110绕转动轴O转动。此时，振动部11的振动是通过压电元件4a、4b、4c、4d的伸缩引起的S字状(或者倒S字状)的弯曲振动(横向振动)和通过压电元件4e、4f的伸缩引起的纵向振动复合而成的振动。检测用的压电元件4g随着振动部11的振动，通过压电效应将与振动部11的驱动状态(振动状态)相应的电荷作为检测信号输出。控制装置10根据该检测信号控制压电致动器1的驱动。
传递部14例如由陶瓷等耐磨损性优异的材料构成，通过粘接剂等接合于振动部11。需要注意的是，传递部14的形状只要可以将压电致动器1的驱动力传递至转子110(被驱动部件)即可，不限于图示的形状。
这样的压电致动器1是具有图3所示那样的层叠结构而构成的。即，如图3所示，振动部11、支承部12及连接部13具有第一振动板2、第二振动板3以及配置在它们之间的压电元件4和中间部件5。此外，第一振动板2通过粘接剂61而接合于压电元件4及中间部件5。同样，第二振动板3通过粘接剂62而接合于压电元件4及中间部件5。下面，依次对压电致动器1的各部进行说明。
第一振动板2及第二振动板3分别呈与前述的振动部11、支承部12及连接部13对应的俯视观察形状。此外，第一振动板2及第二振动板3具有夹着压电元件4的部分(振动部)，由包括该部分及压电元件4的层叠体构成振动部11。另外，第一振动板2及第二振动板3具有夹着中间部件5的部分，由包括该部分及中间部件5的层叠体构成支承部12。需要注意的是，在连接部13，压电元件4及中间部件5均没有被配置，在第一振动板2和第二振动板3之间形成有与压电元件4或者中间部件5的厚度相应的间隙。需要注意的是，在图5中，关于第一振动板2，作为与前述的振动部11、支承部12及连接部13对应的部分，分别图示了振动部21、支承部22及连接部23。
作为这样的第一振动板2及第二振动板3，都没有特殊限定，例如可以使用硅基板、碳化硅基板等半导体基板。通过使用半导体基板(特别是硅基板)作为第一振动板2或者第二振动板3，可以通过硅片工艺(MEMS工艺)高生产率、高精度地制造第一振动板2或者第二振动板3。
在第一振动板2的压电元件4侧(图4中的上侧)的面设有绝缘层24。由此，可以减少经由第一振动板2的配线层7的短路。同样，在第二振动板3的压电元件4侧(图4中的下侧)的面设有绝缘层34。由此，可以减少经由第二振动板3的配线层8的短路。例如，在第一振动板2及第二振动板3分别使用硅基板的情况下，绝缘层24、34分别是通过对硅基板的表面进行热氧化而形成的氧化硅膜。需要注意的是，绝缘层24、34都不限于通过热氧化而形成的氧化硅膜，例如也可以是通过使用了TEOS(四乙氧基硅烷)的CVD法等形成的氧化硅膜。此外，绝缘层24、34只要具有绝缘性，则都不限于氧化硅膜，例如还可以是氮化硅膜等无机膜；由环氧类树脂、聚氨酯类树脂、尿素类树脂、三聚氰胺类树脂、酚醛类树脂、酯类树脂、丙烯酸类树脂等各种树脂材料构成的有机膜。进而，绝缘层24、34也可以分别是由不同的材料构成的多个层的层叠膜。
在第一振动板2的绝缘层24上配置有配线层7。配线层7具有：第一电极71(配线电极)，其配置在振动部11上；以及第一配线72，其从第一电极71经由连接部13一直配置到支承部12(参照图4)。它们例如是通过公知的成膜工序一并形成的。
如图5所示，第一电极71具有与前述的压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g对应地设置的多个第一电极71a、71b、71c、71d、71e、71f、71g，它们分别与对应的压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g(更具体地，后述的第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f、42g)电连接。第一配线72具有与多个第一电极71对应地设置的多个第一配线72a、72b、72c、72d、72e、72g，它们分别从对应的第一电极71走线到支承部12的端部。此外，与未图示的基板电连接的端子91经由中间部件5上的配线53与各第一配线72的端部连接(参照图4)。需要注意的是，也可以直接在各第一配线72的端部设置端子91。
另一方面，在第二振动板3的绝缘层34上配置有配线层8。如图4所示，配线层8具有：第二电极81，其配置在振动部11上；以及第二配线82，其从第二电极81经由连接部13一直配置到支承部12。它们例如是通过公知的成膜工序一并形成的。
第二电极81与前述的压电元件4(更具体地，后述的第二电极43)电连接。第二配线82走线到支承部12的端部。此外，在第二配线82的端部设有与未图示的基板电连接的端子92(参照图4)。
作为配线53、配线层7、8及端子91、92的构成材料，都没有特殊限定，例如可以举出铝(Al)、镍(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)等金属材料。此外，端子92可以使用公知的成膜法来形成。
如上所述的第一振动板2及第二振动板3通过粘接剂61、62被接合于压电元件4及中间部件5。其中，粘接剂61以允许配线层7和压电元件4的电连接的方式接合第一振动板2和压电元件。此外，粘接剂62以允许配线层8和压电元件4的电连接的方式接合第二振动板3和压电元件4。作为粘接剂61、62，都没有特殊限定，例如可以使用环氧类、丙烯酸类、硅类等的各种粘接剂、各向异性导电性粘接剂等。
如图6所示，压电元件4具有：板状的压电体41；第一电极42，其配置在压电体41的一个(第一振动板2侧)面即第一面41a上；以及第二电极43，其配置在压电体41的另一个(第二振动板3侧)面即第二面41b上。
压电体41在俯视观察时呈长方形。作为该压电体41的构成材料，例如可以举出锆钛酸铅(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)、钽酸锶铋(SBT)、偏铌酸铅、钪铌酸铅等压电陶瓷。需要注意的是，作为压电体41的构成材料，除上述的压电陶瓷以外，还可以使用聚偏二氟乙烯、水晶等。
另外，压电体41例如也可以由块材料形成，还可以使用溶胶-凝胶法、溅射法形成，但优选由块材料形成。由此，能够增厚压电体41的厚度，减小压电元件4的电容量。因此，能够进一步提高压电致动器1的电流效率。
第一电极42由按各压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g单独设置的作为单独电极的多个(7个)第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f、42g构成。其中，第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f分别是被输入驱动信号(驱动电压)的驱动用信号电极。另外，第一电极42g是输出与振动部11的振动状态相应的检测信号的检测用信号电极。另一方面，第二电极43是兼做驱动用接地电极及检测用接地电极的电极，是为压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g所共同设置的公共电极，是与恒电位(例如接地电位)电连接的接地电极(参照图7)。
即，压电元件4a构成为包括压电体41、第一电极42a及第二电极43。同样，压电元件4b、4c、4d、4e、4f、4g构成为包括压电体41、第一电极42b、42c、42d、42e、42f、42g及第二电极43。这样，压电元件4具有7个压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g。
其中，在作为驱动用信号电极的第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f中，第一电极42a、42b、42c、42d是通过驱动信号的输入在与第二电极43之间产生使振动部11进行弯曲振动(前述的横向振动)的电场的弯曲用电极。与此相对，第一电极42e、42f是通过驱动信号的输入在与第二电极43之间产生使振动部11不弯曲地进行伸缩振动(前述的纵向振动)的电场的纵向振动用电极。
在本实施方式中，第一电极42g配置在压电体41的宽度方向及长边方向的中央部。因此，作为检测用压电元件的压电元件4g配置在包括振动部11的中心CP的区域。由此，如图5所示，前述的第一配线72g不需要沿着第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f的长边方向走线，能够减小第一配线72g和第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f之间的电容耦合。因此，能够减少因驱动信号的电磁干扰使噪声从压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f混入第一配线72g。此外，能够增大压电元件4g和传递部14的距离，还能够降低因传递部14和转子110的冲突而引起的噪声。这样，通过降低混入第一配线72g的噪声，能够提高检测电路102的检测精度。此外，由于振动部11的中心CP是振动部11的纵向振动的节，(虽然位移小却)是变形大的区域，因而通过将压电元件4g配置在包括振动部11的中心CP的区域，还能够增大检测信号的强度，从这一点讲，也能够提高检测电路102的检测精度。其中，“振动部11的中心CP”是振动部11的作为纵向振动的振动体看时的中心(纵向振动的节)，位于振动部11的一对连接部13之间。此外，在本实施方式中，振动部11的中心CP与振动部11的几何学中心一致。
第一电极42e相对于第一电极42g配置在传递部14侧，另一方面，第一电极42f相对于第一电极42g配置在与传递部14相反的一侧。这样，第一电极42e、42f沿着压电体41的长边方向配置在压电体41的宽度方向上的中央部。
第一电极42a相对于第一电极42e配置在压电体41的宽度方向上的一侧，另一方面，第一电极42c相对于第一电极42e配置在压电体41的宽度方向上的另一侧。此外，第一电极42b相对于第一电极42f配置在压电体41的宽度方向上的一侧，另一方面，第一电极42d相对于第一电极42f配置在压电体41的宽度方向上的另一侧。这样，第一电极42a、42b沿着压电体41的长边方向相对于第一电极42e、42f配置在压电体41的宽度方向上的一侧，另一方面，第一电极42c、42d沿着压电体41的长边方向相对于第一电极42e、42f配置在压电体41的宽度方向上的另一侧。
在这样的第一电极42中，在设作为检测用信号电极的第一电极42g的长度为Lg、设压电体41的长度为L时，优选Lg/L为0.05以上0.2以下，更优选为0.07以上0.15以下。由此，能够一面在压电体41上确保作为纵向振动用电极的第一电极42e、42f所需的面积，一面增大检测信号的强度。需要注意的是，第一电极42g的长度Lg是指在图6中的上下方向、即传递部14和振动部11的中心CP排列的方向(下面，也称为“纵向”)上的第一电极42g的长度。同样，压电体41的长度L是指纵向上的压电体41的长度。
此外，在设作为检测用信号电极的第一电极42g的宽度为W2、设压电体41的宽度为W时，优选W2/W为0.2以上0.4以下，更优选为0.25以上0.35以下。由此，能够在压电体41上确保从第一电极42引出的配线所需的面积，并能增大检测信号的强度。需要注意的是，第一电极42g的宽度W2是指在从压电体41的厚度方向观察的俯视观察时与纵向(图6中的上下方向)正交的方向(下面，也称为“横向”)上的第一电极42g的长度。同样，压电体41的宽度W是指横向上的压电体41的长度。此外，在附图中示出了第一电极42g的宽度W2与作为纵向振动用电极的第一电极42e、42f的宽度W1(横向的长度)相等，但也可以不同。此外，优选Lg≥W2，但不限于此。
此外，作为纵向振动用电极的第一电极42e在纵向上的长度Le比作为弯曲用电极的第一电极42a、42c在纵向上的长度La短。由此，能够减少振动部11的不必要的振动(例如纵向振动的二阶振动模态)。同样，作为纵向振动用电极的第一电极42f在纵向上的长度Lf比作为弯曲用电极的第一电极42b、42d在纵向上的长度Lb短。由此，从这一点讲，也能够减少振动部11的不必要的振动(例如纵向振动的二阶振动模态)。需要注意的是，第一电极42e、42f的长度Le、Lf既可以与第一电极42a、42b、42c、42d的长度La、Lb相等，也可以比其长。
其中，优选Le/La或者Lf/Lb为0.5以上0.9以下，更优选为0.7以上0.9以下。由此，能够一面通过第一电极42e、42f适当地产生振动部11的纵向振动，一面减少振动部11的不必要的振动(例如纵向振动的二阶振动模态)。需要注意的是，在附图中示出了长度La和长度Lb相等，但也可以不同。此外，长度Le和长度Lf相等，但也可以不同，在不同的情况下，从高效地产生振动部11的纵向振动的角度考虑，优选长度Le比长度Lf长。
需要注意的是，压电体41为压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f所共用地一体构成，但也可以按每个压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f单独地被分割设置。
作为第一电极42及第二电极43的构成材料，都没有特殊限定，例如可以举出铝(Al)、镍(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)等金属材料。
(中间部件)
中间部件5在前述的支承部12中设于第一振动板2和第二振动板3之间，在俯视观察时具有与支承部12实质上相同的形状及尺寸。该中间部件5具有对支承部12进行加强并将支承部12中的第一振动板2和第二振动板3之间的距离限制成与振动部11中的第一振动板2和第二振动板3之间的距离相等的作用。
如图4所示，中间部件5具有主体51和设于主体51上的绝缘层52。这样的中间部件5例如主体51由硅构成，绝缘层52由氧化硅膜构成。需要注意的是，作为中间部件5的构成材料不限于此，例如也可以使用氧化锆、氧化铝、二氧化钛等各种陶瓷、各种树脂材料等。
(控制装置)
如图8所示，控制装置10具有驱动电路101、检测电路102和控制部104。
驱动电路101是生成驱动压电致动器1的驱动信号的电路。具体地，驱动电路101具有第一驱动电路101a、第二驱动电路101b和第三驱动电路101c。第一驱动电路101a生成被输入至压电致动器1的压电元件4b、4c的第一电极42b、42c(弯曲用电极)的驱动信号。第二驱动电路101b生成被输入至压电致动器1的压电元件4a、4d的第一电极42a、42d(弯曲用电极)的驱动信号。第三驱动电路101c生成被输入至压电致动器1的压电元件4e、4f的第一电极42e、42f(纵向振动用电极)的驱动信号。这样的第一驱动电路101a、第二驱动电路101b和第三驱动电路101c分别例如构成为包括振荡电路及放大电路，通过在放大电路中将来自振荡电路的信号放大，由此生成驱动信号。其中，驱动信号是电压值周期性地变化的信号。需要注意的是，作为驱动信号的波形没有特殊限定，例如可以举出正弦波形、矩形等。
检测电路102是基于来自压电致动器1的检测信号检测振动部11的振动的电路。具体地，检测电路102基于从压电致动器1的压电元件4g的第一电极42g(检测用信号电极)输出的检测信号检测振动部11的振动。这样的检测电路102例如构成为包括输出与检测信号和驱动信号的相位差相应的信号的相位比较器。
控制部104具有对控制装置10内的各部进行控制的功能。特别是，控制部104具有基于检测电路102的检测结果控制驱动电路101的驱动的功能。这样的控制部104例如具有处理器、和存储有该处理器可以读取的指令的存储器，处理器从存储器读取指令并执行，由此实现各种功能。
如上所述，压电驱动装置100具有：振动部11，其包括压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f(驱动用压电元件)和压电元件4g(检测用压电元件)，通过压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f的驱动而进行振动；驱动电路101，其生成驱动压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f的驱动信号；以及检测电路102，其基于随着振动部11的振动而从压电元件4g输出的检测信号，检测振动部11的振动，压电元件4g配置在包括振动部11的中心CP的区域。
根据这样的压电驱动装置100，压电元件4g配置在包括振动部11的中心CP的区域，因而能够减少从压电元件4g经由连接部13引出至振动部11的外部(支承部12)的第一配线72g接近压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f(更具体为第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f)。因此，能够减少由于驱动信号的电磁干扰而使噪声从压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f混入第一配线72g。此外，能够增大压电元件4g和传递部14的距离，还能够降低因传递部14和转子110的冲突而引起的噪声。这样，通过降低混入第一配线72g的噪声，能够提高检测电路102的检测精度。此外，由于振动部11的中心CP是振动部11的纵向振动的节，是变形大的区域，因而通过将压电元件4g配置在包括振动部11的中心CP的区域，还能够增大检测信号的强度，从这一点讲，也能够提高检测电路102的检测精度。
与此相对，假设将第一电极71g配置在振动部11的传递部14侧的端部的情况下，必须使第一配线72g在第一电极71e与第一电极71a或71c之间通过，导致第一配线72g与第一电极71a、71c或71e之间的距离减小。此外，在这种情况下，由于第一电极71g离传递部14近，导致因传递部14和转子110冲突而产生的电荷作为噪声混入第一配线72g中。另一方面，假设将第一电极71g配置在振动部11的与传递部14相反一侧的端部的情况下，必须使第一配线72g在第一电极71f与第一电极71b或71d之间通过，导致第一配线72g与第一电极71b、71d或71f之间的距离减小。这样，在将第一电极71g配置在偏离振动部11的中心CP的区域的情况下，噪声容易混入第一配线72g中。
在此，压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f(驱动用压电元件)具有：压电体41，其具有处于正反关系的第一面41a和第二面41b；第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f(驱动用信号电极)，其配置于第一面41a，被输入驱动信号；以及第二电极43(驱动用接地电极)，其配置于第二面41b，并与基准电位连接。压电元件4g(检测用压电元件)具有：压电体41；第一电极42g(检测用信号电极)，其配置于第一面41a和第二面41b中的一方(在本实施方式中为第一面41a)，输出检测信号；以及第二电极43(检测用接地电极)，其配置于第一面41a和第二面41b中的另一方(在本实施方式中为第二面41b)，并与基准电位连接。
通过这样共用压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g的压电体41，从而与将压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g的压电体41个体化的情况相比，能够提高驱动效率，并能增大检测信号的强度。此外，不需要按照每个元件对压电体41进行图案化，能够简化制造工序。特别是在压电体41由块材料形成的情况下，制造工序明显简化。
其中，作为检测用信号电极的第一电极42g被配置在压电体41的第一面41a和第二面41b中与作为驱动用信号电极的第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f相同的面即第一面41a上。作为检测用接地电极的第二电极43被配置在第二面41b上。由此，使第二电极43成为将驱动用接地电极和检测用接地电极共同化的公共电极。因此，驱动用接地电极及检测用接地电极的形成变得简单。
此外，压电驱动装置100具有传递部14，传递部14设于振动部11，向转子110(被驱动部件)传递驱动力。另外，第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f(驱动用信号电极)具有：作为弯曲用电极的第一电极42a、42b、42c、42d，其在与第二电极43(驱动用接地电极)之间产生使振动部11进行弯曲振动的电场；以及作为纵向振动用电极的第一电极42e、42f，其在与第二电极43(驱动用接地电极)之间产生使振动部11不弯曲地进行伸缩振动的电场。其中，传递部14和振动部11的中心CP排列的方向上的第一电极42e、42f(纵向振动用电极)的长度Le、Lf比第一电极42a、42b、42c、42d(弯曲用电极)的长度La、Lb短。由此，能够减少振动部11的不必要的振动(例如纵向振动的二阶振动模态)。
<第二实施方式>
图9是从第一振动板侧观察本发明的第二实施方式涉及的压电驱动装置的压电致动器所具备的压电元件的平面图。图10是从第二振动板侧观察图9所示的压电元件的平面图。需要注意的是，在下面的说明中，关于本实施方式，以与前述的实施方式的不同之处为中心进行说明，关于同样的事项则省略其说明。此外，在图9及图10中，对与前述的实施方式同样的结构标注相同的附图标记。
本实施方式的压电驱动装置100A具有压电元件4A以取代前述的第一实施方式的压电元件4。如图9所示，压电元件4A具有压电元件4h以取代前述的第一实施方式的压电元件4g。其中，压电元件4A具有：板状的压电体41；第一电极42A，其配置在压电体41的一面上；以及第二电极43A，其配置在压电体41的另一面上。
第一电极42A由按每个压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f、4h单独设置的作为单独电极的多个(7个)第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f、42h构成。与此相对，第一电极42h是与恒电位(例如接地电位)电连接的检测用接地电极。
第二电极43A具有：第二电极43a，其是为压电元件4a、4c、4e所共同设置的；第二电极43b，其是为压电元件4b、4d、4f所共同设置的；以及第二电极43c，其是为压电元件4h单独设置的。其中，第二电极43a、43b分别是与恒电位(例如接地电位)电连接的驱动用接地电极。与此相对，第二电极43c是输出与振动部11的振动状态相应的检测信号的检测用信号电极。
这样，在本实施方式中，检测用信号电极和检测用接地电极的位置关系是与第一实施方式相反的。即，第二电极43c(检测用信号电极)配置于压电体41的第二面41b，另一方面，第一电极42h(检测用接地电极)配置于压电体41的第一面41a。由此，与如前述的第一实施方式那样将检测用信号电极配置于第一面41a的情况相比，能够增大从第二电极43c(检测用信号电极)引出的配线和第一电极42a、42b、42c、42d、42e、42f(驱动用信号电极)的距离。因此，能够进一步减少由于驱动信号的电磁干扰而使噪声从压电元件4a、4b、4c、4d、4e、4f混入该配线。
根据如上所述的第二实施方式的压电驱动装置100A，也能够发挥与前述的第一实施方式同样的效果。
2.机器人
下面，对本发明的机器人的实施方式进行说明。
图11是表示本发明的机器人的实施方式的立体图。
图11所示的机器人1000能够进行精密仪器、构成其的零部件(对象物)的供料、卸料、输送及组装等作业。机器人1000是六轴机器人，具有固定在地板、天花板上的基座1010、以转动自如的方式与基座1010连结的臂1020、以转动自如的方式与臂1020连结的臂1030、以转动自如的方式与臂1030连结的臂1040、以转动自如的方式与臂1040连结的臂1050、以转动自如的方式与臂1050连结的臂1060、以转动自如的方式与臂1060连结的臂1070、以及控制这些臂1020、1030、1040、1050、1060、1070的驱动的控制部1080。另外，在臂1070上设有手爪连接部，在手爪连接部装配有与使机器人1000执行的作业相应的末端执行器1090。此外，在各关节部中的全部关节或者一部分关节安装有压电驱动装置100，通过该压电驱动装置100的驱动，各个臂1020、1030、1040、1050、1060、1070进行转动。需要注意的是，各压电驱动装置100的驱动由控制部1080控制。此外，也可以使用压电驱动装置100A取代压电驱动装置100。
如上所述，机器人1000具有压电驱动装置100。根据这样的机器人1000，压电驱动装置100能够高精度地检测振动部11的振动状态，来进行高精度的驱动控制。因此，能够进行机器人1000的高精度的驱动控制。
3.电子部件输送装置
下面，对本发明的电子部件输送装置的实施方式进行说明。
图12是表示本发明的电子部件输送装置的实施方式的立体图。需要注意的是，下面为了便于说明，将相互正交的3个轴设为X轴、Y轴及Z轴。
图12所示的电子部件输送装置2000被应用于电子部件检查装置，具有基台2100、以及配置在基台2100的侧方的支承台2200。此外，在基台2100上设置有：上游侧工作台2110，载置检查对象的电子部件Q并沿Y轴方向被输送；下游侧工作台2120，载置检查完毕的电子部件Q并沿Y轴方向被输送；以及检查台2130，位于上游侧工作台2110与下游侧工作台2120之间，检查电子部件Q的电气特性。需要注意的是，作为电子部件Q的例子，例如可列举半导体、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、各种MEMS器件等。
此外，在支承台2200上设置有能够相对于支承台2200在Y轴方向上移动的Y台架2210，在Y台架2210上设置有能够相对于Y台架2210在X轴方向上移动的X台架2220，在X台架2220上设置有能够相对于X台架2220在Z轴方向上移动的电子部件保持部2230。
电子部件保持部2230具有保持部2233，保持部2233被设置成可以沿X轴方向及Y轴方向移动，并且可以绕Z轴转动，保持部2233保持电子部件Q。此外，在电子部件保持部2230设有压电驱动装置100，保持部2233借助压电驱动装置100的驱动力，或沿着X轴方向及Y轴方向移动、或绕Z轴进行转动。需要注意的是，也可以使用压电驱动装置100A取代压电驱动装置100。
如上所述，电子部件输送装置2000具有压电驱动装置100。根据这样的电子部件输送装置2000，压电驱动装置100能够高精度地检测振动部11的振动状态，来进行高精度的驱动控制。因此，能够进行电子部件输送装置2000的高精度的驱动控制。
4.打印机
图13是表示本发明的打印机的实施方式的立体图。
图13所示的打印机3000是喷墨记录方式的打印机。该打印机3000具备装置主体3010、设于装置主体3010的内部的印刷机构3020、供纸机构3030以及控制部3040。
在装置主体3010上设有：设置记录纸张P的托盘3011、排出记录纸张P的排纸口3012、以及液晶显示器等操作面板3013。
印刷机构3020具备头单元3021、滑架电机3022、以及通过滑架电机3022的驱动力使头单元3021往复移动的往复移动机构3023。头单元3021具有作为喷墨式记录头的头3021a、对头3021a供应墨水的墨盒3021b、以及搭载有头3021a和墨盒3021b的滑架3021c。往复移动机构3023具有：滑架引导轴3023b，将滑架3021c支承为能够往复移动；以及正时带3023a，通过滑架电机3022的驱动力使滑架3021c在滑架引导轴3023b上移动。
供纸机构3030具有：相互压接的从动辊3031和驱动辊3032；以及对驱动辊3032进行驱动的作为供纸电机的压电驱动装置100。需要注意的是，也可以使用压电驱动装置100A取代压电驱动装置100。
控制部3040例如基于从个人计算机等主机输入的印刷数据控制印刷机构3020、供纸机构3030等。
在这样的打印机3000中，供纸机构3030将记录纸张P逐张地向头单元3021的下部附近间歇输送。此时，头单元3021在与记录纸张P的输送方向大致正交的方向上往复移动来进行向记录纸张P的印刷。
如上所述，打印机3000具有压电驱动装置100。根据这样的打印机3000，压电驱动装置100能够高精度地检测振动部11的振动状态，来进行高精度的驱动控制。因此，能够进行打印机3000的高精度的驱动控制。
5.投影仪
图14是表示本发明的投影仪的实施方式的示意图。
图14所示的投影仪4000具有：射出红色光的光源4100R、射出绿色光的光源4100G、射出蓝色光的光源4100B、透镜阵列4200R、4200G、4200B、透射型的液晶光阀(光调制部)4300R、4300G、4300B、十字分色棱镜4400、投射透镜(投射部)4500、以及压电驱动装置4700。
从光源4100R、4100G、4100B射出的光经由各透镜阵列4200R、4200G、4200B入射到液晶光阀4300R、4300G、4300B。各液晶光阀4300R、4300G、4300B分别根据图像信息来调制入射的光。
经各液晶光阀4300R、4300G、4300B调制后的3种颜色的光入射到十字分色棱镜4400并合成。经十字分色棱镜4400合成后的光入射到作为投射光学系统的投射透镜4500。投射透镜4500将由液晶光阀4300R、4300G、4300B形成的像放大并投射到屏幕(显示面)4600。由此，在屏幕4600上放映希望的影像。在此，投射透镜4500由作为压电驱动装置100或者100A的压电驱动装置4700支承，通过压电驱动装置4700的驱动，能变更(定位)位置和姿势。由此，能调整投射到屏幕4600的影像的形状、大小等。
需要说明的是，在上述例子中，使用透射型的液晶光阀作为光调制部，但也可以使用液晶以外的光阀，还可以使用反射型的光阀。作为这样的光阀，例如可举出反射型的液晶光阀、数字微镜设备(Digital Micromirror Device)。另外，根据所使用的光阀的种类适当变更投射光学系统的构成。另外，作为投影仪，也可以是通过使光在屏幕上扫描而在显示面上显示希望大小的图像的扫描型投影仪。
如上所述，投影仪4000具有压电驱动装置100。根据这样的投影仪4000，压电驱动装置100能够高精度地检测振动部11的振动状态，来进行高精度的驱动控制。因此，能够进行投影仪4000的高精度的驱动控制。
以上，关于本发明的压电驱动装置、机器人、电子部件输送装置、打印机及投影仪，根据图示的实施方式进行了说明，但本发明不限于此，各部的结构可以置换为具有同样功能的任意的结构。此外，也可以对本发明追加其它任意的结构物。此外，还可以适当组合各实施方式。
此外，在前述的实施方式中说明了将压电驱动装置(压电电机)应用于机器人、电子部件输送装置、打印机及投影仪的结构，但压电驱动装置还可以应用于除此以外的各种电子装置。
Claims (8)
1.一种压电驱动装置，其特征在于，具有：
振动部，包括驱动用压电元件和检测用压电元件，并通过所述驱动用压电元件的驱动而进行振动；
传递部，设于所述振动部，向被驱动部件传递驱动力，
驱动电路，生成驱动所述驱动用压电元件的驱动信号；以及
检测电路，基于随着所述振动部的振动而从所述检测用压电元件输出的检测信号，检测所述振动部的振动，
所述检测用压电元件配置在包括所述振动部的中心的区域，
所述驱动用压电元件具有：
压电体，具有处于正反关系的第一面和第二面；
驱动用信号电极，配置于所述第一面，所述驱动信号输入所述驱动用信号电极；以及
驱动用接地电极，配置于所述第二面，并与基准电位连接，
所述检测用压电元件具有：
所述压电体；
检测用信号电极，配置于所述第一面和所述第二面中的一方，并输出所述检测信号；以及
检测用接地电极，配置于所述第一面和所述第二面中的另一方，并与基准电位连接，
所述驱动用信号电极具有：
弯曲用电极，在所述弯曲用电极与所述驱动用接地电极之间产生使所述振动部进行弯曲振动的电场，所述弯曲用电极被包括所述振动部的中心的区域分离；以及
纵向振动用电极，在所述纵向振动用电极与所述驱动用接地电极之间产生使所述振动部不弯曲地进行伸缩振动的电场，所述纵向振动用电极被包括所述振动部的中心的区域分离，
所述传递部和所述振动部的中心排列的方向上的被包括所述振动部的中心的区域分离的所述弯曲用电极的分离长度比所述检测用信号电极在所述传递部和所述振动部的中心排列的方向上的长度长。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述检测用信号电极配置于所述第一面，
所述检测用接地电极配置于所述第二面。
3.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述检测用信号电极配置于所述第二面，
所述检测用接地电极配置于所述第一面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述传递部和所述振动部的中心排列的方向上的所述纵向振动用电极的长度比所述弯曲用电极的长度短。
5.一种机器人，其特征在于，具有权利要求1至4中任一项所述的压电驱动装置。
6.一种电子部件输送装置，其特征在于，具有权利要求1至4中任一项所述的压电驱动装置。
7.一种打印机，其特征在于，具有权利要求1至4中任一项所述的压电驱动装置。
8.一种投影仪，其特征在于，具有权利要求1至4中任一项所述的压电驱动装置。
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