JP2005223968A

JP2005223968A - Oscillator and oscillatory wave driver

Info

Publication number: JP2005223968A
Application number: JP2004026957A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Fujimoto; 幸輔藤本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator capable of attaining a small and high output oscillatory wave driver inexpensively. <P>SOLUTION: A plurality of drive electrodes 23 are formed on the surface of a piezoelectric 20 where each drive electrode 23 is a sectoral electrode formed in each region defined by dividing the circumference substantially equally by a number equal to four times of the order of a drive mode for exciting an oscillator 1 on the surface of the piezoelectric 20. On the rear surface (being bonded to the oscillator 1) of the piezoelectric 20, drive electrodes are formed in the same pattern as those of the drive electrodes 23 on the surface. The drive electrodes 23 on the surface of the piezoelectric 20 are connected electrically with every other drive electrodes on the rear surface in the counterclockwise direction when viewed from the surface through corresponding lead part 24 and coupling part 25. A flexible printed board is stuck to the surface of the piezoelectric 20 and a four-phase voltage is supplied from the flexible printed board to each drive electrode 23 on the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気−機械エネルギ変換素子を振動源として弾性体に駆動振動を励振する振動子、およびこの振動子を用いた振動波駆動装置に関する。 The present invention relates to a vibrator that excites drive vibration in an elastic body using an electro-mechanical energy conversion element as a vibration source, and a vibration wave driving device using the vibrator.

振動波駆動装置としての振動波モータは、低速度で大きなトルクが取り出せるアクチュエータであるとともに、電磁モータが有するコギングが無く、回転むらが少ないことを特徴とする。特に、進行波型の振動波モータにおいては、弾性体に振動振幅が一様な進行性の振動波が励起され、これに加圧接触された移動体が連続的に駆動されるので、より滑らかな駆動を可能とする。よって、このような振動波モータは、高精度な定速制御を必要とする機器の駆動源として用いられる。 A vibration wave motor as a vibration wave drive device is an actuator that can extract a large torque at a low speed, has no cogging, and has little rotation unevenness. In particular, in a traveling wave type vibration wave motor, a progressive vibration wave having a uniform vibration amplitude is excited in an elastic body, and a moving body that is in pressure contact with the elastic body is continuously driven. Can be driven smoothly. Therefore, such a vibration wave motor is used as a drive source for equipment that requires high-precision constant speed control.

このような従来の振動波モータの構成について図１６〜図１８を参照しながら説明する。図１６は従来の振動波モータの構成を示す縦断面図、図１７は図１６の圧電素子２の表面および裏面図、図１８は図１７の圧電素子２を駆動するための駆動電圧の波形図である。 The configuration of such a conventional vibration wave motor will be described with reference to FIGS. 16 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a conventional vibration wave motor, FIG. 17 is a front and back view of the piezoelectric element 2 of FIG. 16, and FIG. 18 is a waveform diagram of a drive voltage for driving the piezoelectric element 2 of FIG. It is.

従来の振動波モータは、図１６に示すように、金属等の導電性の弾性体からなる振動体１を備え、振動体１の一方の面には、圧電素子２が接着されている。振動体１の他方の面には、櫛歯状の部位が形成されており、該部位の先端には、複合樹脂やセラミックなどからなる摩擦部材３が接合されている。振動体１は、圧電素子２および摩擦部材３と共働して振動子を構成する。この振動子は、ハウジング７に対してビス、かしめなどにより固定されている。ハウジング７には、振動体１を挿通して垂直に延びる回転軸６が軸受８を介して支持されている。回転軸６には、連結部材１２が固着され、連結部材１２には、加圧ばね５が固定されている。加圧ばね５には移動体４が固定され、移動体４は加圧ばね５により附勢され、移動体４の振動体１との対向面は、摩擦部材３に接触されている。 As shown in FIG. 16, the conventional vibration wave motor includes a vibrating body 1 made of a conductive elastic body such as metal, and a piezoelectric element 2 is bonded to one surface of the vibrating body 1. A comb-like portion is formed on the other surface of the vibrator 1, and a friction member 3 made of a composite resin, ceramic, or the like is joined to the tip of the portion. The vibrating body 1 constitutes a vibrator in cooperation with the piezoelectric element 2 and the friction member 3. This vibrator is fixed to the housing 7 by screws, caulking or the like. A rotating shaft 6 extending vertically through the vibrating body 1 is supported on the housing 7 via a bearing 8. A connecting member 12 is fixed to the rotating shaft 6, and a pressure spring 5 is fixed to the connecting member 12. The moving body 4 is fixed to the pressure spring 5, the moving body 4 is urged by the pressure spring 5, and the surface of the moving body 4 facing the vibrating body 1 is in contact with the friction member 3.

このように構成された振動波モータにおいては、圧電素子２に駆動電圧が印加されると、振動体１に進行性の振動波が励起され、摩擦部材３に加圧接触する移動体４が回転駆動される。移動体４の回転力は、加圧ばね５および連結部材１２を介して回転軸６から取り出される。 In the vibration wave motor configured as described above, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 2, a progressive vibration wave is excited in the vibration body 1, and the moving body 4 in pressure contact with the friction member 3 rotates. Driven. The rotational force of the moving body 4 is taken out from the rotating shaft 6 via the pressure spring 5 and the connecting member 12.

上記振動体１の圧電素子２としては、各種のものがある（例えば特許文献１〜５を参照）。例えば特許文献１に記載の圧電素子２は、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、薄い円環状の圧電材２０を有する。圧電材２０の表面には、図１７（ａ）に示すように、薄膜状の複数の駆動電極２１が設けられている。ここで、圧電材２０の表面は、振動体１と固着されない側の面である。各駆動電極２１は、圧電材２０の表面において、振動体１を励振する駆動モードの次数の４倍の数で円周を略等分割された領域のそれぞれに、導電性の材料を蒸着、塗布、印刷するなどによって形成された扇型の電極である。圧電材２０の各駆動電極２１の領域は、全て厚み方向の同じ向きに分極されている。 There are various types of piezoelectric elements 2 of the vibrating body 1 (see, for example, Patent Documents 1 to 5). For example, the piezoelectric element 2 described in Patent Document 1 includes a thin annular piezoelectric material 20 as shown in FIGS. On the surface of the piezoelectric material 20, as shown in FIG. 17A, a plurality of thin-film drive electrodes 21 are provided. Here, the surface of the piezoelectric material 20 is a surface that is not fixed to the vibrating body 1. Each drive electrode 21 vapor-deposits and coats a conductive material on each surface of the piezoelectric material 20 where the circumference is substantially equally divided by four times the order of the drive mode for exciting the vibrator 1. A fan-shaped electrode formed by printing or the like. The areas of the drive electrodes 21 of the piezoelectric material 20 are all polarized in the same direction in the thickness direction.

本例の振動子は、圧電材２０の円環部に５つの曲げ変形を生じる振動モードを用いるものであり、各駆動電極２１は次数５の４倍の２０個の領域に、銅、ニッケルなどの蒸着によって形成されたものである。図７（ａ）中の記号、Ａ（＋），Ａ（−），Ｂ（＋），Ｂ（−）は、交番電圧が印加される各駆動電極２１の駆動相の名称である。 The vibrator of this example uses a vibration mode in which five bending deformations occur in the annular portion of the piezoelectric material 20, and each drive electrode 21 has copper, nickel, etc. in 20 regions that are four times the order 5. It was formed by vapor deposition. Symbols A (+), A (−), B (+), and B (−) in FIG. 7A are names of drive phases of the drive electrodes 21 to which an alternating voltage is applied.

圧電材２０の裏面（振動体１との固着面）には、図１７（ｂ）に示すように、接地（Ｇ）用の電極として作用する共通電極２２が銅、ニッケルなどの蒸着によって形成されている。圧電素子２の裏面は振動体１に接着剤によって固着されるが、接着処理において加圧力を加えて接着剤層を十分に薄くすることによって、共通電極２２と振動体１が電気的に導通可能にされている。また、振動体１は図１６に示すハウジング７に電気的に導通した状態で固定されているため、ハウジング７と共通電極２２は同電位となる。 As shown in FIG. 17B, a common electrode 22 that acts as an electrode for grounding (G) is formed on the back surface of the piezoelectric material 20 (fixed surface with the vibrating body 1) by vapor deposition of copper, nickel, or the like. ing. The back surface of the piezoelectric element 2 is fixed to the vibrating body 1 with an adhesive. However, the common electrode 22 and the vibrating body 1 can be electrically connected by applying pressure in the bonding process to sufficiently thin the adhesive layer. Has been. Further, since the vibrating body 1 is fixed in an electrically conductive state to the housing 7 shown in FIG. 16, the housing 7 and the common electrode 22 have the same potential.

圧電素子２の駆動電圧としては、図１８に示すように、Ａ（＋）、Ｂ（＋）、Ａ（−）、Ｂ（−）の４相の電圧が用いられ、駆動電圧が各駆動電極２１と裏面共通電極２２との間に印加される。ここで、Ａ，Ｂ相は、互いにπ／２（rad）時間位相がずれた交番電圧であり、括弧内の符号が異なるＡ（＋）とＡ（−）、およびＢ（＋）とＢ（−）は、π（rad）時間位相がずれた交番電圧である。圧電素子２上の駆動電極２１には、Ａ（＋）→Ｂ（＋）→Ａ（−）→Ｂ（−）の順にπ／２（rad）ずつ時間位相がずれた交番電圧が印加されるので、振動子を進行性の曲げ変形モードで加振することが可能となり、駆動モードの共振周波数付近において進行性の振動波を形成することができる。 As the drive voltage of the piezoelectric element 2, four-phase voltages A (+), B (+), A (−), and B (−) are used as shown in FIG. 21 and the back surface common electrode 22. Here, the A and B phases are alternating voltages with a phase shift of π / 2 (rad) from each other, and A (+) and A (−) and B (+) and B ( -) Is an alternating voltage whose phase is shifted by π (rad). An alternating voltage whose time phase is shifted by π / 2 (rad) is applied to the drive electrode 21 on the piezoelectric element 2 in the order of A (+) → B (+) → A (−) → B (−). Therefore, the vibrator can be vibrated in the progressive bending deformation mode, and a progressive vibration wave can be formed in the vicinity of the resonance frequency of the drive mode.

上述した圧電素子２に代えて、例えば上記特許文献２および３に記載されているような薄い圧電素子が積層された積層圧電素子を用いることもできる。この積層圧電素子の場合、素子に大きな電界をかけることが可能となり、大きな駆動力をとり出すことができる。 Instead of the piezoelectric element 2 described above, for example, a laminated piezoelectric element in which thin piezoelectric elements as described in Patent Documents 2 and 3 are laminated may be used. In the case of this laminated piezoelectric element, it is possible to apply a large electric field to the element, and a large driving force can be taken out.

また、圧電素子２として、特許文献４および５に記載されているような圧電素子を用いることもできる。この圧電素子２は、図１９（ａ）に示すように、４分の１波長の間隔をおいて左右に配置されたＡ相、Ｂ相の各駆動領域を有し、各駆動領域は２分の１波長の長さで交互に（＋）、（−）に分極されている。ここで、圧電素子２の裏面においては、図１９（ｂ）に示すように、共通電極が各駆動領域に対応するように２分割されて、Ａ（−），Ｂ（−）の２つの電極とされている。これに対し、圧電素子２の表面においては、図１９（ｃ）に示すように、Ａ（＋），Ｂ（＋）の２つの駆動電極が設けられ、また、裏面の２つの共通電極の一部が、側面を介して露出されている。 As the piezoelectric element 2, a piezoelectric element as described in Patent Documents 4 and 5 can also be used. As shown in FIG. 19A, the piezoelectric element 2 has A-phase and B-phase drive regions arranged on the left and right sides with a quarter-wavelength interval, and each drive region is divided into two minutes. Are alternately polarized to (+) and (-) with a length of one wavelength. Here, on the back surface of the piezoelectric element 2, as shown in FIG. 19B, the common electrode is divided into two so as to correspond to the respective drive regions, and two electrodes A (−) and B (−) are obtained. It is said that. On the other hand, on the surface of the piezoelectric element 2, as shown in FIG. 19C, two drive electrodes A (+) and B (+) are provided, and one of the two common electrodes on the back surface is provided. The part is exposed through the side surface.

このような圧電素子２においては、裏面の共通電極、Ａ（−），Ｂ（−）に対して、表面の駆動電極、Ａ（＋），Ｂ（＋）に印加される駆動電圧とπ（rad）時間位相が反転された駆動電圧を印加することによって、圧電素子２の厚み方向に電源電圧の２倍の電位差をかけることができる。また、裏面の２つの共通電極の一部が表面へ露出されているので、表面に上記４相の駆動電圧を印加することができる。
特開２００１−１５７４７３号公報特開平７−１９３２９１号公報特開平７−２１３０８１号公報特開昭５９−９６８８２号公報特開平４−２１３７１号公報 In such a piezoelectric element 2, the driving voltage applied to the front driving electrodes A (+) and B (+) and π () with respect to the common electrodes A (−) and B (−) on the back surface. rad) By applying a drive voltage whose time phase is inverted, a potential difference twice the power supply voltage can be applied in the thickness direction of the piezoelectric element 2. In addition, since a part of the two common electrodes on the back surface is exposed to the front surface, the four-phase driving voltage can be applied to the front surface.
JP 2001-157473 A JP-A-7-193291 JP-A-7-213081 JP 59-96882 A JP-A-4-21371

一般に、圧電素子に電圧を印加した際に圧電素子に発生する応力は、圧電素子内の電界にほぼ比例する。すなわち、同じ厚さの素子であれば、表裏間の電位差を大きくするほど、発生応力を大きくすることができるので、振動子の出力を上げることができる。また、駆動電圧に制限がある場合は、圧電素子の幅を大きくして断面積を増すことによって、同じ発生応力でも大きな力を取り出すことができる。しかしながら、素子幅を大きくすることによって発生力を増す方法では、設置スペースが占有されるとともに、材料の使用量が増し、コストアップを招くことになる。 In general, the stress generated in a piezoelectric element when a voltage is applied to the piezoelectric element is substantially proportional to the electric field in the piezoelectric element. That is, if the elements have the same thickness, the greater the potential difference between the front and back sides, the greater the stress that can be generated, so the output of the vibrator can be increased. When the drive voltage is limited, a large force can be extracted even with the same generated stress by increasing the width of the piezoelectric element and increasing the cross-sectional area. However, the method of increasing the generated force by increasing the element width occupies the installation space, increases the amount of material used, and increases the cost.

例えば特許文献１に記載の振動子においては、駆動電圧として、図１８に示すような４相の駆動電圧が用いられているが、圧電素子の裏面を共通電極としているため、圧電素子の表裏間の電位差は、各駆動相の電位と等しい。このため、振動波モータの出力を上げるには、駆動電源の電圧を増さなければならず、駆動回路が大型化し、より製造コストが掛かる。さらに、各端子間の電位差が増すため、短絡を防ぐためにより端子間を広くとる必要がある。そのため装置全体の大型化を招くことになる。 For example, in the vibrator described in Patent Document 1, a four-phase driving voltage as shown in FIG. 18 is used as the driving voltage. However, since the back surface of the piezoelectric element is used as a common electrode, the front and back surfaces of the piezoelectric element are separated. Is equal to the potential of each drive phase. For this reason, in order to increase the output of the vibration wave motor, it is necessary to increase the voltage of the drive power supply, which increases the size of the drive circuit and increases the manufacturing cost. Furthermore, since the potential difference between the terminals increases, it is necessary to increase the distance between the terminals in order to prevent a short circuit. As a result, the overall size of the apparatus is increased.

また、特許文献２および３に記載されているような、薄い圧電素子が積層された積層圧電素子においては、大きな電界をかけることが可能となり、大きな駆動力をとりだすことができる。しかしながら、積層圧電素子は、単一の圧電素子に比して高価になるとともに、積層界面のせん断変形に対して損失が大きくなるという欠点がある。 Moreover, in the laminated piezoelectric element in which thin piezoelectric elements are laminated as described in Patent Documents 2 and 3, it is possible to apply a large electric field, and a large driving force can be taken out. However, the multilayer piezoelectric element is disadvantageous in that it is more expensive than a single piezoelectric element and has a large loss with respect to shear deformation at the multilayer interface.

さらに、図１７に示したように全面を同一方向に分極したパターンを用いる場合においては、４つの相がすべて交互に配置されているために、特許文献４および５に記載されているような２分割の共通電極を用いることができない。さらに、圧電素子の表面の全面に駆動電極が配置されているため、駆動電極以外の裏面からの電極を設けることができない。 Further, in the case of using a pattern in which the entire surface is polarized in the same direction as shown in FIG. 17, all four phases are alternately arranged, so that 2 described in Patent Documents 4 and 5 is used. A divided common electrode cannot be used. Furthermore, since the drive electrode is disposed on the entire surface of the piezoelectric element, it is not possible to provide an electrode from the back surface other than the drive electrode.

一方、特許文献１に記載されているような４相の駆動電圧を必要とする構成において、駆動電源を変更して駆動電圧を上げる場合には、２相よりも多くの設置スペースを必要とする問題がある。また、この構成においては、裏面が共通電極となっているので、π（rad）の反転した電界をかけるために、独立した２つの電源が必要であり、２相の駆動電圧で駆動することは困難である。 On the other hand, in a configuration requiring a four-phase drive voltage as described in Patent Document 1, when the drive power supply is changed and the drive voltage is increased, more installation space than two phases is required. There's a problem. In this configuration, since the back surface is a common electrode, two independent power supplies are required to apply an electric field inverted by π (rad), and driving with a two-phase driving voltage is not possible. Have difficulty.

このように、振動子の駆動力を増すためには、装置の大型化やコスト増加などの問題があり、出力が大きく、小型で安価な振動波駆動装置を得ることは非常に難しい。 Thus, in order to increase the driving force of the vibrator, there are problems such as an increase in the size of the device and an increase in cost, and it is very difficult to obtain a vibration wave driving device that has a large output and is small and inexpensive.

本発明の目的は、出力が大きく、小型で安価な振動波駆動装置を得ることができる振動子および振動波駆動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibrator and a vibration wave driving device capable of obtaining a small and inexpensive vibration wave driving device having a large output.

本発明は、上記目的を達成するため、弾性体および電気機械エネルギ変換素子を備え、前記電気機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加により励起される複数の振動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動振動を励振する振動子において、前記電気機械エネルギ変換素子は、圧電体と、前記圧電体の表面、裏面のそれぞれに形成されている駆動信号を印加するための複数の駆動電極とを有し、前記駆動振動の半波長だけ離れて配置された前記圧電体の表面の駆動電極と裏面の駆動電極とが接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes an elastic body and an electromechanical energy conversion element, and a drive unit for the elastic body by combining a plurality of vibrations excited by application of a drive signal to the electromechanical energy conversion element. In the vibrator for exciting drive vibration, the electromechanical energy conversion element has a piezoelectric body and a plurality of drive electrodes for applying drive signals formed on the front surface and the back surface of the piezoelectric body. The drive electrode on the front surface and the drive electrode on the back surface of the piezoelectric body, which are arranged apart by a half wavelength of the drive vibration, are connected.

また、本発明は、上記目的を達成するため、弾性体および単一の電気機械エネルギ変換素子を備え、前記電気機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加により励起される複数の振動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動振動を励振する振動子において、前記電気機械エネルギ変換素子は、合成する振動の数で駆動振動の半波長の領域を等分割した複数の駆動領域を有する単一の圧電体と、前記圧電体の各駆動領域の表面、裏面のそれぞれに形成されている複数の駆動電極とを有し、前記圧電体の裏面は前記弾性体と電気的に絶縁されて固着されており、前記圧電体の表面の駆動電極に印加される駆動信号が前記圧電体の裏面の各駆動電極へ供給されるように、前記圧電体の裏面の駆動電極のうち少なくとも１つは、該圧電体の表面の対応する駆動電極と接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises an elastic body and a single electromechanical energy conversion element, and combines the plurality of vibrations excited by applying a drive signal to the electromechanical energy conversion element. In the vibrator for exciting driving vibration in the driving section of the elastic body, the electromechanical energy conversion element includes a single piezoelectric element having a plurality of driving areas obtained by equally dividing a half-wave area of the driving vibration by the number of vibrations to be combined. And a plurality of drive electrodes formed on the front and back surfaces of each drive region of the piezoelectric body, and the back surface of the piezoelectric body is electrically insulated and fixed to the elastic body. And at least one of the drive electrodes on the back surface of the piezoelectric body so that a drive signal applied to the drive electrode on the front surface of the piezoelectric body is supplied to each drive electrode on the back surface of the piezoelectric body. Corresponding surface drive Characterized in that it is connected to the electrode.

また、本発明は、上記目的を達成するため、上記振動子を用いたことを特徴とする振動波駆動装置を提供する。 In addition, the present invention provides a vibration wave driving device using the vibrator to achieve the above object.

本発明によれば、出力が大きく、小型で安価な振動波駆動装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a vibration wave drive device that has a large output, is small, and is inexpensive.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る振動子の構成を示す斜視図、図２は図１の圧電素子２を示す平面図、図３は図１の振動子に対する電源電圧と圧電素子の表裏の駆動電極間の電位差を示す図である。 (First embodiment)
1 is a perspective view showing a configuration of a vibrator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a piezoelectric element 2 of FIG. 1, and FIG. 3 is a power supply voltage and a piezoelectric for the vibrator of FIG. It is a figure which shows the electrical potential difference between the drive electrodes of the front and back of an element.

振動子は、図１に示すように、金属等の導電性の弾性体からなる円環状の振動体１を備える。振動体１の一方の面には、圧電素子２が接着されている。振動体１の他方の面には、櫛歯状の部位が形成されており、該部位の先端には、複合樹脂やセラミックなどからなる摩擦部材３が接合されている。振動体１の少なくとも一方の面（圧電素子２との固着面）は、非導電性のめっき、または塗装によって被覆されている。 As shown in FIG. 1, the vibrator includes an annular vibrating body 1 made of a conductive elastic body such as metal. A piezoelectric element 2 is bonded to one surface of the vibrating body 1. A comb-like portion is formed on the other surface of the vibrator 1, and a friction member 3 made of a composite resin, ceramic, or the like is joined to the tip of the portion. At least one surface of the vibrating body 1 (surface that is fixed to the piezoelectric element 2) is covered with non-conductive plating or painting.

圧電素子２は、図１および図２に示すように、内径寸法が振動体１の内径よりも小さく形成された円環状の圧電体２０を有し、圧電体２０の表面には、複数の駆動電極２３がニッケル材の蒸着によって形成されている。各駆動電極２３は、圧電体２０の表面において、振動体１を励振する駆動モードの次数の４倍の数で円周を略等分割された領域のそれぞれに形成された扇型の電極である。また、表面の各駆動電極２３の端部には、それぞれ、所定の角度で斜めに圧電素子２の内径部の所定位置へ向けて延びるリード部２４が接続されている。具体的には、各リード部２４は、それぞれ、対応する駆動電極２３から左回り方向の隣の駆動電極２３の中央位置に対応する内径部の位置に向けて延びるように形成されている。各リード部２４は、各駆動電極２３と同時に蒸着によって形成されたものである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element 2 has an annular piezoelectric body 20 having an inner diameter dimension smaller than the inner diameter of the vibrating body 1. The electrode 23 is formed by vapor deposition of nickel material. Each drive electrode 23 is a fan-shaped electrode formed on the surface of the piezoelectric body 20 in each of the regions whose circumference is substantially divided by four times the order of the drive mode for exciting the vibrator 1. . Further, lead portions 24 that extend obliquely at a predetermined angle toward a predetermined position of the inner diameter portion of the piezoelectric element 2 are connected to the end portions of the respective drive electrodes 23 on the surface. Specifically, each lead portion 24 is formed to extend from the corresponding drive electrode 23 toward the position of the inner diameter portion corresponding to the center position of the adjacent drive electrode 23 in the counterclockwise direction. Each lead portion 24 is formed by vapor deposition simultaneously with each drive electrode 23.

また、圧電体２０の裏面（振動体１との固着面）には、表面の駆動電極２３と同じパターンの駆動電極（図示せず）およびリード部（図２中に破線で示す）が形成されており、裏面の駆動電極のそれぞれは、表面の駆動電極のそれぞれと対向するように配置されている。 In addition, a drive electrode (not shown) and a lead portion (shown by a broken line in FIG. 2) having the same pattern as the drive electrode 23 on the front surface are formed on the back surface of the piezoelectric body 20 (fixed surface with the vibrating body 1). Each of the driving electrodes on the back surface is disposed so as to face each of the driving electrodes on the front surface.

圧電体２０の表面の駆動電極２３のそれぞれのリード部２４は、圧電体２０の内周部に形成された対応する連結部２５を経て、裏面の対応する駆動電極のリード部と電気的に接続され、表面の各駆動電極２３は、それぞれ、表面からみて左回りに１つおきの裏面の駆動電極と電気的に接続される。これは、駆動振動の半波長だけ離れた表面の駆動電極と裏面の駆動電極が電気的に接続されることになり、同位相で対向する表面の駆動電極と裏面の駆動電極には互いに時間位相が反転された駆動電圧が印加されることになる。 Each lead portion 24 of the driving electrode 23 on the front surface of the piezoelectric body 20 is electrically connected to the corresponding driving electrode lead portion on the back surface via a corresponding connecting portion 25 formed on the inner peripheral portion of the piezoelectric body 20. Each driving electrode 23 on the front surface is electrically connected to every other driving electrode on the back surface counterclockwise as viewed from the front surface. This means that the driving electrode on the front surface and the driving electrode on the back surface that are separated by a half wavelength of the driving vibration are electrically connected, and the front-side driving electrode and the back-side driving electrode facing each other in the same phase A drive voltage in which is inverted is applied.

表面および裏面の各駆動電極２３および各リード部２４が蒸着された後に、表裏の駆動電極間に同一極性の分極処理が行われる。また、連結部２５は、圧電素子２の分極処理後に導電性の塗料を印刷により塗布することによって、形成されたものである。 After the front and back drive electrodes 23 and the lead portions 24 are deposited, the same polarity polarization process is performed between the front and back drive electrodes. The connecting portion 25 is formed by applying a conductive paint by printing after the polarization treatment of the piezoelectric element 2.

圧電体２０の表面には、フレキシブルプリント基板が接着などにより貼り付けられ、フレキシブルプリント基板から表面の各駆動電極２３に対して４相の電圧が供給される。これにより、対応するリード部２４、連結部２５を介して裏面の駆動電極にも電圧が供給される。 A flexible printed circuit board is attached to the surface of the piezoelectric body 20 by adhesion or the like, and a four-phase voltage is supplied from the flexible printed circuit board to each driving electrode 23 on the surface. As a result, a voltage is also supplied to the driving electrode on the back surface via the corresponding lead portion 24 and connecting portion 25.

上記構成を有する圧電素子２には、図３に示すように、電源電圧の２倍の駆動電圧を圧電素子に印加することが可能となり、他の構成を変えることなく出力を倍増することができる。具体的には、図１７（ａ）に示すように、駆動振動の進行方向に沿って配置された駆動電極にＡ（＋），Ａ（−），Ｂ（＋），Ｂ（−）の順となる駆動信号を印加すると、Ａ（＋）なる駆動信号が供給された駆動電極の裏側の駆動電極にはＡ（−）なる駆動信号が印加され、Ｂ（＋）なる駆動信号が供給された駆動電極の裏側の駆動電極にはＢ（−）なる駆動信号が印加される。よって、本実施の形態の振動子を振動源として用いれば、圧電素子２の分極方向（厚み方向）に印加される電圧が大きくなり、出力が大きく、小型で安価な振動波駆動装置を得ることができる。 As shown in FIG. 3, the piezoelectric element 2 having the above configuration can be applied with a drive voltage twice the power supply voltage to the piezoelectric element, and the output can be doubled without changing other configurations. . Specifically, as shown in FIG. 17A, the drive electrodes arranged along the traveling direction of the drive vibration are arranged in the order of A (+), A (−), B (+), and B (−). Is applied to the drive electrode on the back side of the drive electrode to which the drive signal A (+) is supplied, and the drive signal B (+) is supplied. A drive signal B (−) is applied to the drive electrode on the back side of the drive electrode. Therefore, when the vibrator according to the present embodiment is used as a vibration source, a voltage applied in the polarization direction (thickness direction) of the piezoelectric element 2 is increased, and an output having a large output, a small and inexpensive vibration wave driving device can be obtained. Can do.

なお、本実施の形態においては、振動体１の圧電素子２との固着面が非導電性のめっき、または塗装によって被覆されているが、圧電素子２の固着面側に同様な被覆を施すようにしてもよい。この場合は、導電性塗料で表裏の接続を行った後に裏面全面に被覆するか、または駆動電極のある範囲内のみを被覆し、振動体１の接合面内径がリード部にかからないようにすればよい。 In the present embodiment, the surface to which the vibrating body 1 is fixed to the piezoelectric element 2 is covered by non-conductive plating or painting, but the same surface is applied to the fixing surface of the piezoelectric element 2. It may be. In this case, after connecting the front and back surfaces with the conductive paint, the entire back surface is covered, or only within a certain range of the drive electrode, so that the inner diameter of the joint surface of the vibrator 1 is not applied to the lead portion. Good.

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図４を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表裏のそれぞれを示す平面図、図５は図４の圧電素子における連結部の構成を示す縦断面図である。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view showing the front and back sides of the piezoelectric element of the vibrator according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the connecting portion in the piezoelectric element of FIG.

本実施の形態においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記第１の実施の形態と同様に、圧電体２０の表面の各駆動電極２３のリード部２４が、それぞれ、対応する駆動電極２３から左回り方向の隣の駆動電極２３の中央位置に対応する内径部の位置に向けて延びるように形成されている。表面の各リード部２４には、それぞれ、裏面の対応するリード部と電気的に接続するための連結部２５（スルーホール）が形成されている。各連結部２５は、対応するリード部２４の内径側先端位置に設けられている。各連結部２５は、図５に示すように、そのリード部２４の内径側先端位置に対応する圧電体２０の位置に設けられた貫通孔２６の内周面に付着された電極材により形成されている。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, as in the first embodiment, the lead portions 24 of the drive electrodes 23 on the surface of the piezoelectric body 20 are respectively It is formed to extend from the corresponding drive electrode 23 toward the position of the inner diameter portion corresponding to the center position of the adjacent drive electrode 23 in the counterclockwise direction. Each lead portion 24 on the front surface is formed with a connecting portion 25 (through hole) for electrical connection with the corresponding lead portion on the back surface. Each connecting portion 25 is provided at the distal end position on the inner diameter side of the corresponding lead portion 24. As shown in FIG. 5, each connecting portion 25 is formed by an electrode material attached to the inner peripheral surface of the through hole 26 provided at the position of the piezoelectric body 20 corresponding to the inner diameter side tip position of the lead portion 24. ing.

圧電体２０は、電極パターンの蒸着前に、予め全面を厚み方向の一方向に分極処理されている。圧電体２０の表裏の駆動電極２３およびリード部２４の蒸着時には、貫通孔２６がマスクされないため、貫通孔２６内部に電極材が入り、その内周面に電極材が付着する。そして、圧電体２０の裏面と表面の蒸着工程で、貫通孔２６内部の蒸着膜がつながって連結部２５が形成され、表裏の駆動電極が電気的に接続される。 The entire surface of the piezoelectric body 20 is polarized in one direction in the thickness direction before the electrode pattern is deposited. Since the through hole 26 is not masked when the driving electrode 23 and the lead portion 24 on the front and back sides of the piezoelectric body 20 are vapor-deposited, the electrode material enters the through hole 26 and the electrode material adheres to the inner peripheral surface thereof. Then, in the vapor deposition process of the back surface and the front surface of the piezoelectric body 20, the vapor deposition film inside the through hole 26 is connected to form the coupling portion 25, and the front and back drive electrodes are electrically connected.

蒸着工程は、裏面を全面マスクして表面をマスクパターンによって蒸着し、次に逆の工程を実施するように工程を分けても、両面をマスクパターンで蒸着して一工程で行ってもよい。 The vapor deposition step may be performed in such a manner that the back surface is entirely masked and the front surface is vapor-deposited with a mask pattern, and then the reverse step is performed, or both surfaces are vapor-deposited with a mask pattern in one step.

このように、本実施の形態では、表裏面の駆動電極の接続に特別な作業を必要とせず、通常の蒸着工程で行うことができるので、生産性がよく、安価に製造を行うことが可能となる。 As described above, in this embodiment, no special work is required for connecting the driving electrodes on the front and back surfaces, and it can be performed in a normal vapor deposition process, so that the productivity is high and the manufacturing can be performed at low cost. It becomes.

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図６を参照しながら説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係る振動子の圧電素子を示す平面図、図７は図６の圧電素子における連結部を示す縦断面図である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view showing a piezoelectric element of a vibrator according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a connecting portion in the piezoelectric element of FIG.

上記第２の実施の形態の構成においては、貫通孔の径が小さいと、貫通孔内部には電極材が入りにくくなり、圧電素子の表裏面より蒸着膜が形成し難くなる。この場合には、駆動電極を通常よりも厚く形成することにより、貫通孔での導通を確実にする必要がある。そのため、本実施の形態では、駆動電極の蒸着後に貫通孔に導電性材料を充填することにより、確実に表裏の駆動電極を接続するようにする。 In the configuration of the second embodiment, when the diameter of the through hole is small, it is difficult for the electrode material to enter the through hole, and it is difficult to form a vapor deposition film from the front and back surfaces of the piezoelectric element. In this case, it is necessary to ensure conduction through the through hole by forming the drive electrode thicker than usual. Therefore, in this embodiment, the drive electrodes on the front and back sides are reliably connected by filling the through holes with a conductive material after the drive electrodes are deposited.

本実施の形態においては、図６に示すように、上記第１の実施の形態と同様に、圧電体２０の表面の各駆動電極２３のリード部２４が、それぞれ、対応する駆動電極２３から左回り方向の隣の駆動電極２３の中央位置に対応する内径部の位置に向けて延びるように形成されている。表面の各リード部２４には、それぞれ、裏面の対応するリード部と電気的に接続するための連結部２７が形成されている。各連結部２７は、対応するリード部２４の内径側先端位置に設けられている。各連結部２７は、図７に示すように、そのリード部２４の内径側先端位置に対応する圧電体２０の位置に設けられた貫通孔に充填された導電性材により形成されている。この導電性材としては、導電性塗料が用いられる。また、導電性材を充填することに代えて、導電性の金属材料を埋め込むようにしてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, as in the first embodiment, the lead portions 24 of the drive electrodes 23 on the surface of the piezoelectric body 20 are left from the corresponding drive electrodes 23, respectively. It is formed so as to extend toward the position of the inner diameter portion corresponding to the center position of the drive electrode 23 adjacent in the rotation direction. Each lead portion 24 on the front surface is formed with a connecting portion 27 for electrical connection with a corresponding lead portion on the back surface. Each connecting portion 27 is provided at the tip end position on the inner diameter side of the corresponding lead portion 24. As shown in FIG. 7, each connecting portion 27 is formed of a conductive material filled in a through hole provided at a position of the piezoelectric body 20 corresponding to the inner diameter side tip position of the lead portion 24. A conductive paint is used as the conductive material. Further, instead of filling the conductive material, a conductive metal material may be embedded.

また、貫通孔が圧電体の表裏を導通させない条件で、未分極の圧電素子に蒸着処理を施した後に分極処理を行い、貫通孔に金属材料や導電性塗料を充填して連結部を形成するようにしてもよい。 Also, under the condition that the through hole does not connect the front and back of the piezoelectric body, the polarization treatment is performed after the non-polarized piezoelectric element is subjected to vapor deposition, and the through hole is filled with a metal material or a conductive paint to form a connecting portion. You may do it.

このように、本実施の形態によれば、圧電体の表裏の駆動電極間の接続を確実にすることができる。また、貫通孔を小さくすることが可能になるので、圧電体が大きくなることを抑制することができ、圧電体を構成する圧電材料の使用量が低減され、ひいては製造コストを低下させることができる。 Thus, according to the present embodiment, the connection between the drive electrodes on the front and back of the piezoelectric body can be ensured. In addition, since the through-hole can be made small, it is possible to suppress an increase in the size of the piezoelectric body, and the amount of the piezoelectric material constituting the piezoelectric body can be reduced, which in turn can reduce the manufacturing cost. .

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図８を参照しながら説明する。図８は本発明の第４の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表裏をそれぞれ示す平面図である。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view showing the front and back surfaces of the piezoelectric element of the vibrator according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、図８（ａ），（ｂ）に示すように、圧電体２０の表面および裏面の各駆動電極２３にリード部２４がそれぞれ設けられ、表面の各駆動電極２３のうち、印加される駆動電圧の４相に対応する４つの駆動電極２３のリード部２４のみが、連結部２５を介して裏面の対応するリード部２４に接続されている。そして、表面の４つの駆動電極２３のみが、連結部２５を介して、それぞれ、表面からみて左回りに１つおきの裏面の駆動電極２３と電気的に接続される。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8B, lead portions 24 are respectively provided on the driving electrodes 23 on the front surface and the back surface of the piezoelectric body 20, and among the driving electrodes 23 on the front surface, Only the lead portions 24 of the four drive electrodes 23 corresponding to the four phases of the applied drive voltage are connected to the corresponding lead portions 24 on the back surface via the connecting portions 25. Then, only the four drive electrodes 23 on the front surface are electrically connected to every other drive electrode 23 on the back surface in the counterclockwise direction as viewed from the front surface, via the connecting portion 25.

表面の各駆動電極２３には、それぞれ、フレキシブルプリント基板に接続され、フレキシブルプリント基板から駆動電圧が印加される。圧電体２０の裏面においては、表面の４つの駆動電極にそれぞれ接続されている駆動電極のリード部とそれに対応する駆動電極（３つおきの電極）のリード部とが、それぞれ、フレキシブルプリント基板や、導電ペーストなどの配線を用いて接続され、裏面の全ての駆動電極に駆動電圧が印加される。 Each driving electrode 23 on the surface is connected to a flexible printed board, and a driving voltage is applied from the flexible printed board. On the back surface of the piezoelectric body 20, the lead portions of the drive electrodes respectively connected to the four drive electrodes on the front surface and the corresponding lead portions of the drive electrodes (every three electrodes) are respectively a flexible printed circuit board and Then, the wiring is connected using a wiring such as a conductive paste, and a driving voltage is applied to all the driving electrodes on the back surface.

上記第２および第３の実施の形態のように、全ての駆動電極に対する連結部を構成するための貫通孔を設ける場合は、クラックを避けるために連結部間の間隔を十分に取る必要があるので、圧電体２０の平面的な大きさが大きくなる傾向があるが、本実施の形態のように貫通孔すなわち連結部の数を最小限の数にすることによって、圧電体の平面的な大きさを小さくすることが可能になるなど、設計の自由度を増すことができる。 As in the second and third embodiments, when providing the through holes for configuring the connecting portions for all the drive electrodes, it is necessary to provide a sufficient interval between the connecting portions in order to avoid cracks. Therefore, although the planar size of the piezoelectric body 20 tends to increase, the planar size of the piezoelectric body can be reduced by minimizing the number of through holes, that is, connecting portions as in the present embodiment. The degree of freedom in design can be increased, for example, the size can be reduced.

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は本発明の第５の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図、図１０は図９の振動子に代わる振動子の主要部を示す縦断面図である。 (Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the main part of the vibrator according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the main part of the vibrator in place of the vibrator of FIG.

上述した各実施の形態においては、振動体に非導電性の皮膜が設けられ、この皮膜により圧電素子の裏面の電極との絶縁が行われている。これに対し、本実施の形態は、振動体と圧電素子の間にギャップを設け、該ギャップに接着剤を充填することにより、振動体と圧電素子の裏面とを絶縁する構成を採用する。 In each of the above-described embodiments, a non-conductive film is provided on the vibrating body, and the film is insulated from the electrode on the back surface of the piezoelectric element. On the other hand, this embodiment employs a configuration in which a gap is provided between the vibrating body and the piezoelectric element, and the vibrating body and the back surface of the piezoelectric element are insulated by filling the gap with an adhesive.

具体的には、図９に示すように、振動体１に、その外縁部に沿って延び、圧電素子２側に向けて突出する突起部１ａが形成されている。上記突起部１ａは、振動体１と圧電素子２の裏面との間には、ギャップが形成されるように、圧電素子２の裏面における駆動電極の形成部位より外側に位置する部位に突き当てられている。振動体１と圧電素子２の裏面との間のギャップには、充填された接着剤により接着剤層９が形成されており、この接着剤層９により振動体１と圧電素子２とが固着される。 Specifically, as shown in FIG. 9, the vibrating body 1 is formed with a protrusion 1 a that extends along the outer edge portion thereof and protrudes toward the piezoelectric element 2 side. The protrusion 1 a is abutted against a portion located outside the drive electrode formation portion on the back surface of the piezoelectric element 2 so that a gap is formed between the vibrating body 1 and the back surface of the piezoelectric element 2. ing. An adhesive layer 9 is formed by a filled adhesive in the gap between the vibrating body 1 and the back surface of the piezoelectric element 2, and the vibrating body 1 and the piezoelectric element 2 are fixed by the adhesive layer 9. The

このように、本実施の形態によれば、振動体１に特別な表面処理を施すことなく、圧電素子２の電極との絶縁が可能になる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to insulate the vibrating body 1 from the electrode of the piezoelectric element 2 without performing a special surface treatment.

また、上記構成に代えて、図１０に示すように、振動体１に、その外縁部に沿って延び、圧電素子２側に向けて突出する突起部１ａと、その内縁部に沿って延び、圧電素子２側に向けて突出する突起部１ｂが形成された構成を用いることも可能である。この構成の場合、圧電素子２は、振動体１の内外径に一致する内外径を有し、その外縁部が上記突起部１ａに突き当てられ、その内縁部は上記突起部１ｂに突き当てられている。これにより、振動体１と圧電素子２の裏面との間には、ギャップが形成され、該ギャップには、充填された接着剤により接着剤層９が形成されている。この接着剤層９は、圧電素子２の裏面上の駆動電極およびリード部を覆うとともに、振動体１と圧電素子２とを固着する。 Further, instead of the above configuration, as shown in FIG. 10, the vibrating body 1 extends along the outer edge portion thereof, protrudes toward the piezoelectric element 2 side, and extends along the inner edge portion thereof. It is also possible to use a configuration in which a protrusion 1b that protrudes toward the piezoelectric element 2 is formed. In the case of this configuration, the piezoelectric element 2 has an inner and outer diameter that matches the inner and outer diameters of the vibrating body 1, its outer edge is abutted against the protrusion 1 a, and its inner edge is abutted against the protrusion 1 b. ing. Thereby, a gap is formed between the vibrating body 1 and the back surface of the piezoelectric element 2, and an adhesive layer 9 is formed in the gap by the filled adhesive. The adhesive layer 9 covers the drive electrode and the lead portion on the back surface of the piezoelectric element 2 and fixes the vibrating body 1 and the piezoelectric element 2 together.

このように構成されたことにより、圧電素子２の一部分が振動体１からはみ出すことがなく、はみ出した一部分が振動することによって発生する異音をなくすことが可能になる。 By being configured in this way, a part of the piezoelectric element 2 does not protrude from the vibrating body 1, and it is possible to eliminate an abnormal noise that is generated when the protruding part vibrates.

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について図１１を参照しながら説明する。図１１は本発明の第６の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図である。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the main part of the vibrator according to the sixth embodiment of the invention.

本実施の形態は、図１１に示すように、振動体１と圧電素子２の裏面との間にガラス材のシート１０が挟み込まれ、振動体１とシート１０、およびシート１０と圧電素子２は、ともに接着剤により、一体的に固着されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a glass sheet 10 is sandwiched between the vibrating body 1 and the back surface of the piezoelectric element 2, and the vibrating body 1 and the sheet 10, and the sheet 10 and the piezoelectric element 2 are Both are integrally fixed by an adhesive.

ここで、ガラス材のシート１０は、厚み精度がよく、薄く製造することができるものであるので、このようなシート１０を用いることによって、研磨して得られる振動体１の接合面の平面度を維持しながら、組み立てを行うことが可能になる。よって、振動子の平面度が維持されるとともに、接合時の圧電素子２の歪が少なくなり、圧電素子２の接合時の割れやクラックを少なくすることができる。 Here, since the glass material sheet 10 has good thickness accuracy and can be manufactured thinly, by using such a sheet 10, the flatness of the joint surface of the vibrating body 1 obtained by polishing. Assembling can be performed while maintaining the above. Therefore, the flatness of the vibrator is maintained, the distortion of the piezoelectric element 2 at the time of bonding is reduced, and cracks and cracks at the time of bonding of the piezoelectric element 2 can be reduced.

（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態について図１２を参照しながら説明する。図１２は本発明の第７の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図である。 (Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the main part of the vibrator according to the seventh embodiment of the invention.

振動体の材料としては、機械的損失が少ないものがよく、ガラスやセラミック、複合樹脂材料などを用いることができる。 As a material for the vibrator, one having a small mechanical loss is preferable, and glass, ceramic, composite resin material, or the like can be used.

本実施の形態は、図１２に示すように、振動体１をセラミックで構成することによって圧電素子２の裏面の駆動電極との絶縁を行う構成を採用する。また、振動体１の全てをセラミックで構成することに代えて、振動体１の一部をセラミックで構成し、他の部分例えば櫛歯状突起部１１をステンレスや複合樹脂で構成することによって、櫛歯状突起部１１を摩擦部材として兼ねるように構成することも可能である。 As shown in FIG. 12, the present embodiment employs a configuration in which the vibrating body 1 is made of ceramic to insulate it from the drive electrode on the back surface of the piezoelectric element 2. Further, instead of configuring all of the vibrating body 1 with ceramic, a part of the vibrating body 1 is configured with ceramic, and the other part, for example, the comb-shaped protrusion 11 is configured with stainless steel or composite resin, It is also possible to configure so that the comb-like protrusion 11 serves also as a friction member.

（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態について図１３および図１４を参照しながら説明する。図１３は本発明の第８の実施の形態に係る振動子の圧電素子を示す平面図、図１４は図１３の圧電素子の表面および裏面を示す平面図である。 (Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view showing the piezoelectric element of the vibrator according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a plan view showing the front and back surfaces of the piezoelectric element of FIG.

本実施の形態の圧電素子２においては、図１３に示す電極パターンが形成される前に、厚み方向の分極処理が施されている圧電体２０が用いられている。ここで、図中の破線は、裏面のリード部を示す。 In the piezoelectric element 2 of the present embodiment, the piezoelectric body 20 that has been subjected to polarization treatment in the thickness direction before the electrode pattern shown in FIG. 13 is formed is used. Here, the broken line in the figure indicates the lead portion on the back surface.

圧電体２０の表面には、図１４（ａ）に示すように、複数の電極Ａ，Ｂ，Ｇが形成されている。また、裏面にも、図１４（ｂ）に示すように、複数の電極Ａ，Ｂ，Ｇが形成されている。ここで、各電極Ｇは、表面内で接続された隣り合う電極からなる共通電極であり、同一面内の接続は、駆動電極形成のための蒸着処理と同時にその蒸着処理によって行われる。表面の各電極Ｇ（共通電極Ｇ）は、一方向に隣接した２つの駆動電極Ａ，Ｂに対向する裏面の共通電極Ｇと連結部２５によって接続されている。ここで、連結部２５は、圧電体２０に形成された貫通孔の内面に蒸着により形成された導電性皮膜からなり、表面および裏面の共通電極Ｇを電気的に接続する。表面の共通電極Ｇの位置に対応する裏面の位置には、２相の駆動電極Ａ，Ｂがそれぞれ隣り合って設けられている。 A plurality of electrodes A, B, and G are formed on the surface of the piezoelectric body 20 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 14B, a plurality of electrodes A, B, and G are also formed on the back surface. Here, each electrode G is a common electrode composed of adjacent electrodes connected within the surface, and the connection within the same plane is performed by the vapor deposition process simultaneously with the vapor deposition process for forming the drive electrode. Each electrode G (common electrode G) on the front surface is connected to the common electrode G on the back surface facing two drive electrodes A and B adjacent in one direction by a connecting portion 25. Here, the connecting portion 25 is made of a conductive film formed by vapor deposition on the inner surface of the through hole formed in the piezoelectric body 20 and electrically connects the common electrodes G on the front surface and the back surface. Two-phase drive electrodes A and B are provided adjacent to each other at the position on the back surface corresponding to the position of the common electrode G on the front surface.

圧電素子２は、振動体１（図示せず）と絶縁状態で接合されている。圧電素子２の表面には、図１４に示す２相の駆動電極Ａ，Ｂと共通電極Ｇにそれぞれ対応するようにフレキシブルプリント基板が接合され、駆動電極Ａ，Ｂと共通電極Ｇとの間に、それぞれπ／２（rad）位相が異なる交番電圧が印加される。このとき、各駆動電極Ａ，Ｂに対応する領域の厚み方向の電界は、順にπ／２（rad）位相が異なる電界となるため、振動体１に進行性の振動を励起することができる。 The piezoelectric element 2 is joined to the vibrating body 1 (not shown) in an insulated state. A flexible printed circuit board is bonded to the surface of the piezoelectric element 2 so as to correspond to the two-phase driving electrodes A and B and the common electrode G shown in FIG. 14, and between the driving electrodes A and B and the common electrode G. , Alternating voltages having different π / 2 (rad) phases are applied. At this time, the electric field in the thickness direction of the region corresponding to each of the drive electrodes A and B becomes an electric field having a phase difference of π / 2 (rad) in order, so that progressive vibration can be excited in the vibrator 1.

この結果、圧電素子２の全域は同一方向に分極されているが、２相の駆動電源によって振動を励起することができるので、駆動電源を簡略化することができ、より高電圧化を図ることができる。 As a result, the entire region of the piezoelectric element 2 is polarized in the same direction, but vibration can be excited by the two-phase drive power supply, so that the drive power supply can be simplified and higher voltage can be achieved. Can do.

（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態について図１５を参照ながら説明する。図１５は本発明の第９の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表面および裏面を示す平面図である。 (Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a plan view showing the front and back surfaces of the piezoelectric element of the vibrator according to the ninth embodiment of the present invention.

上記第８の実施の形態においては、共通電極Ｇが、電気的に接続された隣り合う２つの電極から構成されているが、本実施の形態においては、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、上記隣り合う２つの共通電極が合体されて１つの共通電極として構成されている。この構成により、共通電極間の接続を確実にすることができるとともに、接続用パターンを設けるスペースが不要になるため、圧電体２を構成する圧電材料の使用量を低減することができる。 In the eighth embodiment, the common electrode G is composed of two adjacent electrodes that are electrically connected. In the present embodiment, the common electrode G is shown in FIGS. As shown, the two adjacent common electrodes are combined to form one common electrode. With this configuration, the connection between the common electrodes can be ensured, and a space for providing a connection pattern is not required, so that the amount of piezoelectric material constituting the piezoelectric body 2 can be reduced.

本発明の第１の実施の形態に係る振動子の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a vibrator according to a first embodiment of the invention. 図１の圧電素子２を示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric element 2 of FIG. 図１の振動子に対する電源電圧と圧電素子の表裏の駆動電極間の電位差を示す図である。It is a figure which shows the electric potential difference between the power supply voltage with respect to the vibrator | oscillator of FIG. 1, and the drive electrode of the front and back of a piezoelectric element. 本発明の第２の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表裏のそれぞれを示す平面図である。It is a top view which shows each of the front and back of the piezoelectric element of the vibrator | oscillator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図４の圧電素子における連結部の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the connection part in the piezoelectric element of FIG. 本発明の第３の実施の形態に係る振動子の圧電素子を示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric element of the vibrator | oscillator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図６の圧電素子における連結部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the connection part in the piezoelectric element of FIG. 本発明の第４の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表裏をそれぞれ示す平面図である。It is a top view which shows each front and back of the piezoelectric element of the vibrator | oscillator which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the vibrator | oscillator which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 図９の振動子に代わる振動子の主要部を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a main part of a vibrator that replaces the vibrator of FIG. 9. 本発明の第６の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the vibrator | oscillator which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施の形態に係る振動子の主要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the vibrator | oscillator concerning the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施の形態に係る振動子の圧電素子を示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric element of the vibrator | oscillator which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 図１３の圧電素子の表面および裏面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface and back surface of the piezoelectric element of FIG. 本発明の第９の実施の形態に係る振動子の圧電素子の表面および裏面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface and the back surface of the piezoelectric element of the vibrator | oscillator which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 従来の振動波モータの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the conventional vibration wave motor. 図１６の圧電素子２の表面および裏面図である。FIG. 17 is a front and back view of the piezoelectric element 2 of FIG. 16. 図１７の圧電素子２を駆動するための駆動電圧の波形図である。It is a wave form diagram of the drive voltage for driving the piezoelectric element 2 of FIG. 従来の他の圧電素子の表面および裏面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface and back surface of the other conventional piezoelectric element.

Explanation of symbols

１振動子
１ａ突起部
２圧電素子
３摩擦部材
９突起
１０ガラスシート
２０圧電体
２３駆動電極
２４リード部
２５，２７連結部
２６貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibrator 1a Protrusion part 2 Piezoelectric element 3 Friction member 9 Protrusion 10 Glass sheet 20 Piezoelectric body 23 Drive electrode 24 Lead part 25, 27 Connection part 26 Through-hole

Claims

In a vibrator comprising an elastic body and an electromechanical energy conversion element, wherein a drive vibration is excited in a drive portion of the elastic body by combining a plurality of vibrations excited by application of a drive signal to the electromechanical energy conversion element.
The electromechanical energy conversion element includes a piezoelectric body and a plurality of drive electrodes for applying drive signals formed on the front surface and the back surface of the piezoelectric body, and is separated by a half wavelength of the drive vibration. The vibrator is characterized in that the drive electrode on the front surface and the drive electrode on the back surface of the piezoelectric body arranged in the above are connected.

The vibrator according to claim 1, wherein a back surface of the piezoelectric body is electrically insulated and fixed to the elastic body.

3. The vibrator according to claim 1, wherein a drive signal having an inverted time phase is applied to the front-side drive electrode and the back-side drive electrode facing in the same phase.

3. The vibrator according to claim 1, wherein an alternating voltage is applied to one of the driving electrode on the front surface and the driving electrode on the back surface facing each other in the same phase, and the other is grounded.

5. The driving electrode on the front surface and the driving electrode on the back surface of the piezoelectric body, which are arranged apart by a half wavelength of the driving vibration, are connected on the inner diameter side with respect to the driving electrode. The vibrator according to any one of the above.

A vibrator comprising an elastic body and a single electromechanical energy conversion element, wherein a drive vibration is excited in a drive portion of the elastic body by synthesizing a plurality of vibrations excited by application of a drive signal to the electromechanical energy conversion element In
The electromechanical energy conversion element includes a single piezoelectric body having a plurality of drive areas obtained by equally dividing a half-wave area of the drive vibration by the number of vibrations to be combined, and the front and back surfaces of each drive area of the piezoelectric body. A driving signal applied to the driving electrode on the surface of the piezoelectric body, the back surface of the piezoelectric body being electrically insulated and fixed to the elastic body. At least one of the drive electrodes on the back surface of the piezoelectric body is connected to a corresponding drive electrode on the surface of the piezoelectric body so that is supplied to each drive electrode on the back surface of the piezoelectric body. The vibrator.

The drive vibration excited by the elastic drive unit is a vibration obtained by combining two vibrations, and the drive electrode on the back surface of each drive region is formed on the surface of the adjacent drive region with one drive region in between. The vibrator according to claim 6, wherein the vibrator is connected to a drive electrode.

Each of the drive areas is a drive area group having an angular length of half wavelength with two adjacent drive areas as one group, and is selected to be alternately front and back among the adjacent drive area groups. 8. The vibrator according to claim 7, wherein two drive electrodes on one surface of each drive region group are connected in the same plane, and the drive electrode group connected in the same plane is a common electrode. .

The piezoelectric body is provided with at least one through hole, and through the at least one through hole, at least one of the driving electrodes on the back surface of the piezoelectric body is a corresponding driving electrode on the surface of the piezoelectric body. The vibrator according to claim 6, wherein the vibrator is connected to the vibrator.

The piezoelectric body is provided with at least one through hole filled with a conductive material, and the drive electrode on the back surface of the piezoelectric body is interposed through the conductive material filled in the at least one through hole. 9. The vibrator according to claim 6, wherein at least one of them is connected to a corresponding drive electrode on the surface of the piezoelectric body.

At least one lead portion is formed by applying a conductive paint to a corresponding portion of each of the front and back surfaces of the piezoelectric body, and the piezoelectric body is interposed via at least one lead portion of each of the front and back surfaces. 9. The vibrator according to claim 6, wherein at least one of the drive electrodes on the back surface of the piezoelectric element is connected to a corresponding drive electrode on the surface of the piezoelectric body.

The vibrator according to claim 1, wherein a film having electrical insulation is formed on a surface of the elastic body fixed to the back surface of the piezoelectric body.

The vibrator according to claim 1, wherein a film having electrical insulation is formed on a back surface of the piezoelectric body.

The vibrator according to claim 6, wherein a sheet-like member having electrical insulation is sandwiched between the elastic body and the back surface of the piezoelectric body. .

The vibrator according to claim 6, wherein a non-conductive adhesive layer is formed between the elastic body and the back surface of the piezoelectric body.

The vibrator according to claim 6, wherein the elastic body is made of a non-conductive material.

17. A vibration wave driving device using the vibrator according to claim 1.