JP2010233332A - Piezoelectric motor, liquid jetting device, and timepiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子によって被駆動部を駆動する圧電モーター、圧電モーターを用いた液体噴射装置及び圧電モーターを用いた時計に関する。 The present invention relates to a piezoelectric motor that drives a driven portion with a piezoelectric element, a liquid ejecting apparatus that uses the piezoelectric motor, and a timepiece that uses the piezoelectric motor.
圧電モーターは、圧電素子を具備する圧電アクチュエーターによって回転軸を回転駆動させるものである。ここで、圧電モーターに用いられる圧電アクチュエーターは、振動部材と、振動部材の一方面側に保持された圧電素子とを具備する。圧電素子は、振動部材側に設けられた第1電極と、圧電体層と第1電極とは反対側に設けられた第2電極とで構成されており、振動部材と第1電極とが接着剤を介して接着されている。 The piezoelectric motor rotates a rotation shaft by a piezoelectric actuator having a piezoelectric element. Here, the piezoelectric actuator used for the piezoelectric motor includes a vibrating member and a piezoelectric element held on one surface side of the vibrating member. The piezoelectric element includes a first electrode provided on the vibration member side and a second electrode provided on the opposite side of the piezoelectric layer and the first electrode, and the vibration member and the first electrode are bonded to each other. It is bonded through an agent.
このような圧電アクチュエーターでは、圧電素子の第1電極と第2電極との間に電圧を印加し、圧電素子を振動部材の面内方向において縦振動及び屈曲振動させることで、振動部材の端部を回転駆動させる。そして、振動部材の端部を回転軸に当接させることで回転軸を回転させる。 In such a piezoelectric actuator, a voltage is applied between the first electrode and the second electrode of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is longitudinally and flexibly vibrated in the in-plane direction of the vibrating member, whereby the end of the vibrating member Is driven to rotate. Then, the rotating shaft is rotated by bringing the end of the vibration member into contact with the rotating shaft.
しかしながら、第1電極と振動部材との接着力が低いと、第1電極と振動部材との剥離が発生してしまうという問題がある。 However, when the adhesive force between the first electrode and the vibration member is low, there is a problem that the first electrode and the vibration member are peeled off.
また、振動部材に接着される第1電極として、接着力が良好な材料を用いようとすると、コストが増大してしまうという問題がある。 Further, if a material having a good adhesive force is used as the first electrode to be bonded to the vibration member, there is a problem that the cost increases.
さらに、接着力が比較的高い接着剤は、硬化後の剛性が高く、接着剤が圧電素子の変位を阻害して所望の変位量を得ることができない虞があるという問題がある。 Furthermore, the adhesive having a relatively high adhesive force has a high rigidity after curing, and there is a problem that the adhesive may hinder the displacement of the piezoelectric element and cannot obtain a desired displacement amount.
本発明はこのような事情に鑑み、コストが高騰することなく、圧電素子と振動部材との接着力を向上して耐久性を向上すると共に変位特性を向上した圧電モーター、液体噴射ヘッド及び時計を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention provides a piezoelectric motor, a liquid ejecting head, and a timepiece that have improved durability by improving the adhesive force between the piezoelectric element and the vibration member without increasing costs, and improved displacement characteristics. The purpose is to provide.
上記課題を解決する本発明の態様は、圧電体層と、該圧電体層を挟んだ両面にそれぞれ設けられた第1電極及び第2電極と、を有する圧電素子と、該圧電素子の前記第1電極側に接着剤を介して接着された振動部材と、を備える圧電アクチュエーターと、前記振動部材が当接されて回転する回転軸と、を具備する圧電モーターであって、前記第1電極が、前記圧電体層側に設けられた密着層と、前記振動部材側に設けられた導電層と、を具備し、前記導電層には、厚さ方向に貫通した除去部が設けられ、該除去部内には、前記接着剤が充填されて、前記振動部材と前記密着層とを接着していることを特徴とする圧電モーターにある。 According to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, a piezoelectric element having a piezoelectric layer, and a first electrode and a second electrode provided on both sides of the piezoelectric layer, and the first of the piezoelectric element are provided. A piezoelectric motor comprising: a vibration member that is bonded to one electrode side via an adhesive; and a rotating shaft that rotates in contact with the vibration member, wherein the first electrode is And an adhesion layer provided on the piezoelectric layer side and a conductive layer provided on the vibration member side. The conductive layer is provided with a removal portion penetrating in the thickness direction, and the removal is performed. In the piezoelectric motor, the inside is filled with the adhesive, and the vibration member and the adhesion layer are bonded.
かかる態様では、振動部材と導電層に設けられた除去部を介して密着層とを接着剤を介して接着することで、接着力を向上して、圧電素子と振動部材との剥離を抑制することができる。また、導電層の一部を除去して除去部を形成するだけで接着力を向上することができるため、新たな第2の密着層等を形成する必要がなく、コストの高騰を抑制できる。さらに、
ここで、前記接着剤がエポキシ系接着剤であることが好ましい。これによれば、比較的低コストの接着剤を用いることで、振動部材と圧電素子とを安価に製造することができる。
In this aspect, the adhesion force is improved by adhering the vibration member and the adhesion layer via the removal portion provided on the conductive layer, thereby suppressing the separation between the piezoelectric element and the vibration member. be able to. In addition, since the adhesive force can be improved only by removing a part of the conductive layer and forming the removed portion, it is not necessary to form a new second adhesion layer or the like, and the increase in cost can be suppressed. further,
Here, the adhesive is preferably an epoxy-based adhesive. According to this, the vibration member and the piezoelectric element can be manufactured at low cost by using a relatively low cost adhesive.
また、前記導電層が、金、イリジウム及び白金から選択される少なくとも一つの金属材料を主成分とすることが好ましい。これによれば、第1電極の導電性を確保して、第1電極を比較的薄く形成することができ、第1電極の膜厚が厚くなることによる圧電素子の変位低下を抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the said conductive layer has as a main component at least 1 metal material selected from gold | metal | money, iridium, and platinum. According to this, the conductivity of the first electrode can be ensured, the first electrode can be formed relatively thin, and the displacement of the piezoelectric element due to the increase in the thickness of the first electrode can be suppressed. it can.
また、前記密着層が、ニッケル、クロム、チタン、タングステン及びアルミニウムから選択される少なくとも一つの金属材料を主成分とすることが好ましい。これによれば、密着層として所定の金属材料を用いることで、導電層と圧電体層との密着力を向上することができると共に、密着層を酸化性金属材料で形成することによって、接着剤との被接着面においてC−O結合、O−H結合を形成して接着強度を向上することができる。 Moreover, it is preferable that the said adhesion layer has as a main component at least 1 metal material selected from nickel, chromium, titanium, tungsten, and aluminum. According to this, by using a predetermined metal material as the adhesion layer, the adhesion force between the conductive layer and the piezoelectric layer can be improved, and by forming the adhesion layer with an oxidizing metal material, an adhesive can be obtained. The bonding strength can be improved by forming a C—O bond or an O—H bond on the adherend surface.
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の圧電モーターを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、小型化及び耐久性を向上した液体噴射装置を実現できる。 Furthermore, another aspect of the invention is a liquid ejecting apparatus including the piezoelectric motor according to the above aspect. In this aspect, it is possible to realize a liquid ejecting apparatus that is downsized and improved in durability.
ここで、前記圧電モーターが、液体が噴射される被噴射媒体を搬送する搬送手段として用いられることが好ましい。これによれば、特に小型化した液体噴射装置を実現できる。 Here, it is preferable that the piezoelectric motor is used as a transport unit that transports a medium to be ejected from which liquid is ejected. According to this, it is possible to realize a liquid ejecting apparatus that is particularly downsized.
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電モーターを具備することを特徴とする時計にある。かかる態様では、小型化及び耐久性を向上した時計を実現できる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a timepiece including the piezoelectric motor according to the above aspect. In this aspect, a timepiece having a reduced size and improved durability can be realized.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る圧電モーターの分解斜視図であり、図2は、圧電モーターの平面図であり、図3は、圧電モーターの断面図であり、図4は、圧電アクチュエーターの要部拡大断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view of a piezoelectric motor according to
図示するように、本実施形態の圧電モーター1を構成する圧電アクチュエーター10は、振動部材20と、振動部材20の両面にそれぞれ接着された圧電素子30とを具備する。
As shown in the figure, the
振動部材20の両面にそれぞれ設けられた圧電素子30は、圧電体層40と、圧電体層40の振動部材20側に設けられた第1電極50と、圧電体層40の第1電極50とは反対側に設けられた第2電極60と、を有する。
The
圧電体層40は、電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でも一般式ABO3で示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなる。圧電体層40としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO3)、チタン酸鉛ランタン((Pb,La),TiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O3)又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)(Mg,Nb)O3)等を用いることができる。もちろん、本実施形態の圧電体層40は、上記した材料に限定されるものではないが、優れた電気機械変換作用を有する圧電体層40として、鉛を含有するものが挙げられる。
The
第1電極50は、圧電体層40の振動部材20側の面に亘って連続して設けられた共通電極であり、振動部材20側に設けられた導電層51と、導電層51と圧電体層40との間に設けられた密着層52と、を有する。
The
導電層51としては、比較的導電性が高い材料、例えば、金(Au)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)などを用いることができる。
As the
密着層52としては、導電性を有し、且つ導電層51と圧電体層40との密着力を向上させる材料、例えば、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)から選択される少なくとも一種を用いることができる。本実施形態では、密着層52としてニッケルクロム(NiCr)を用いた。
The
このように第1電極50として、比較的導電性の高い(抵抗の低い)導電層51を設けることにより、第1電極50全体の厚さを比較的薄くすることができる。これにより、第1電極50の剛性によって圧電素子30の変位が阻害されるのを抑制して圧電素子30の変位特性を向上することができる。また、第1電極50が密着層52を有することで、圧電体層40と第1電極50(導電層51)との密着性を向上し、圧電素子30の駆動時に圧電体層40と第1電極50との間の層間剥離を抑制することができる。
Thus, by providing the
また、図4に示すように、導電層51には、厚さ方向に貫通する複数の除去部53が設けられている。除去部53は、振動部材20の表面に亘って均一に点在するように設けるのが好ましい。これは、詳しくは後述するが、除去部53が設けられた領域は振動部材20と圧電素子30との接着強度が高められるため、除去部53を偏在させて振動部材20の面内で接着強度に偏りが生じると、接着強度が低い領域に応力集中が生じて破壊されてしまう虞があるからである。また、圧電素子30は、詳しくは後述するが、長手方向の中央部が縦振動及び屈曲振動における基点となっており、長手方向の中央部は比較的変位量が少ない。したがって、除去部53は、圧電素子30の長手方向中央部において少ない開口面積となるように設けるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, the
第2電極60は、圧電体層40の第1電極50とは反対側に設けられており、溝部70によって互いに電気的に隔離されて面内方向で複数に分割されている。
The
第2電極60を分割する溝部70は、圧電素子30の幅(短手方向)をほぼ三等分するように形成された第1溝部71と、第1溝部71によって分割された3つの電極のうち短手方向両側の電極を長手方向でほぼ二等分するように形成された第2溝部72とからなる。第2電極60は、これら第1溝部71及び第2溝部72からなる溝部70によって、短手方向中央部に長手方向に亘って設けられた縦振動用電極部61と、この縦振動用電極部61の短手方向両側に、縦振動用電極部61を挟んで対角となるように配置されて対をなす2組の屈曲振動用電極部62、63との合計5つに分割されている。ここで、圧電素子30は、第2電極60の縦振動用電極部61が設けられた領域が、圧電素子30の長手方向の縦振動を励起する縦振動励起領域41となっている。これに対して、縦振動励起領域41の短手方向両側の屈曲振動用電極部62、63が設けられた領域が、それぞれ圧電素子30の短手方向に屈曲振動を励起する屈曲振動励起領域42、43となっている。
The
このような圧電素子30は、第1電極50側が振動部材20に接着剤25を介して接着されている。ここで、振動部材20は、ステンレス鋼(SUS)等の金属や樹脂材料で形成された板状部材からなる。本実施形態では、振動部材20を導電性を有するステンレス鋼で形成し、2つの圧電素子30の第1電極50同士を導通させる共通電極としても機能させている。
In such a
また、図1に示すように、振動部材20は、上述のように圧電素子30の第1電極50側と同じ表面形状を有すると共に、長手方向の一端部側に圧電素子30よりも突出するように延設された当接部21が設けられている。また、振動部材20の圧電素子30の長手方向中央部には、圧電素子30の短手方向両側に向かって延設された一対の腕部22を有する。この腕部22には、厚さ方向に貫通する貫通孔23が設けられており、貫通孔23を挿通させたねじ部材86を介して詳しくは後述する保持部材81に固定される。すなわち、圧電アクチュエーター10は、振動部材20の腕部22が保持部材81に固定されることで、圧電素子30は保持部材81に対して腕部22を基点として縦振動及び屈曲振動が可能となるように保持される。
Further, as shown in FIG. 1, the
このような振動部材20には、図4に示すように、圧電素子30の第1電極50側が接着剤25を介して接着されている。振動部材20と圧電素子30とを接着する接着剤25は、振動部材20と圧電素子30との間に亘って設けられ、且つ導電層51に設けられた除去部53内に充填されている。そして、振動部材20と圧電素子30とは、導電層51の表面と振動部材20との間に設けられた接着剤25と、導電層51の除去部53内に設けられて振動部材20と密着層52とを接着する接着剤25とで接着されている。
As shown in FIG. 4, the
このような接着剤25は、例えば、エポキシ系接着剤からなる。エポキシ系の接着剤25では、一般的な被接着面との間では、C−O結合、O−H結合が形成されることによって接着強度が高くなるものの、導電層51を形成する金(Au)等の非酸化性金属材料とエポキシ系の接着剤25とでは、Au−C結合が形成され、C−O結合、O−H結合が形成されないことから、接着強度が低くなる。一方、密着層52を形成するニッケルクロム(NiCr)などの酸化性金属材料は、エポキシ系の接着剤25との間にNi−O−C結合、Cr−O−C結合が形成されるため接着強度が高くなる。
Such an adhesive 25 is made of, for example, an epoxy adhesive. In the
したがって、非酸化性金属からなる導電層51のみを振動部材20とエポキシ系の接着剤25で接着する場合に比べて、導電層51の除去部53を介して酸化性金属である密着層52と振動部材20とを同時にエポキシ系の接着剤25で接着することによって、第1電極50と振動部材20との接着強度を向上することができる。
Therefore, compared with the case where only the
ちなみに、第1電極50を密着層52の材料のみで形成することも考えられるが、酸化性金属で十分な導電性(電流量)を確保するためには、第1電極50を厚く形成しなくてはならず、第1電極50の剛性が高くなって変位特性に影響を与えてしまう虞があるため好ましくない。
Incidentally, it is conceivable to form the
また、導電層51の振動部材20側にさらに密着層52と同じ酸化性金属の第2の密着層を形成することも考えられるものの、新たに第2の密着層を形成するにはコストが高騰してしまうため好ましくない。
Further, although it is conceivable to form a second adhesion layer of the same oxidizing metal as that of the
本発明では、導電層51に除去部53を形成するという簡便な方法で、第1電極50と振動部材20とを接着する接着強度を向上することができるため、圧電素子30の変位特性の低下を招くことなく、コストの高騰を抑えて長期耐久性を向上することができる。
In the present invention, since the adhesive strength for bonding the
このような圧電アクチュエーター10では、圧電素子30の縦振動励起領域41と、屈曲振動励起領域42、43とをそれぞれ面方向で縦振動及び屈曲振動するように駆動する。すなわち、図5(a)に示すように、振動部材20の面方向において、縦振動励起領域41を縦方向(長手方向)に伸張・収縮させることで、圧電素子30を長手方向に縦振動を行わせる。
In such a
また、図5(b)及び(c)に示すように、振動部材20の面方向において、屈曲振動励起領域42、43を伸張・収縮させることで圧電素子30を屈曲駆動させる。具体的には、圧電素子30の短手方向で対角となる一方の組の屈曲振動励起領域42を伸張させると同時に対角となる他方の一対の屈曲振動励起領域43を収縮させる。これにより、図5(b)に示すように圧電素子30をS字状に変形させる。また、伸張していた屈曲振動励起領域42を収縮させると同時に収縮していた屈曲振動励起領域43を伸張させることで、図5(c)に示すように、圧電素子30を逆S字状に屈曲させる。この図5(b)及び図5(c)に示す屈曲変形を交互に繰り返させることで、圧電素子30にS字状及び逆S字状の屈曲振動が行われる。
Further, as shown in FIGS. 5B and 5C, the
そして、圧電素子30に縦振動励起領域41による縦振動と屈曲振動励起領域42、43による屈曲振動とを交互に繰り返させることで、図6に示すように、圧電素子30の長手方向の端部、すなわち、振動部材20の当接部21を楕円軌道を描くように回転駆動することができる。具体的には、圧電素子30に、縦方向(長手方向)の伸張、S字状の屈曲、縦方向の収縮、逆S字状の屈曲の変形を順次繰り返し行わせることで、当接部21を振動部材20の面内において時計方向に楕円軌道を描くように回転駆動することができる。また、圧電素子30に変形を行わせる際に、屈曲の順番を入れ替えることで、当接部21を振動部材20の面内において反時計方向に楕円軌道を描くように回転駆動することができる。なお、本実施形態では、振動部材20の両面にそれぞれ圧電素子30が設けられているが、2つの圧電素子30は、振動部材20の面内において同じ縦振動及び屈曲振動を行う。すなわち、2つの圧電素子30の各縦振動励起領域41及び屈曲振動励起領域42、43は、圧電アクチュエーター10を一方の圧電素子30の第2電極60側から平面視した際に重なるように配置されており、平面視した際に重なる領域において同じ伸張・収縮を行わせることで、振動部材20は面内方向に変形する。もちろん、振動部材20の両面の圧電素子30に異なる変形を行わせることで、振動部材20と圧電素子30との積層方向に変形させて駆動することも可能である。
Then, by causing the
一方、図1及び図2に示すように、圧電モーター1には、装置本体2に軸を中心として回転自在となる回転軸3が設けられている。そして、この回転軸3に圧電アクチュエーター10の楕円軌道を描くように回転駆動される当接部21を当接させることで、回転軸3は回転される。本実施形態では、圧電アクチュエーター10の当接部21が楕円軌道を描く回転方向が、回転軸3の回転方向とは反対方向となるように、当接部21が回転軸3の周方向の表面に当接するようにした。もちろん、当接部21が、回転軸3の端面に当接するようにしてもよい。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、圧電モーター1には、圧電アクチュエーター10を回転軸3方向に向かって所定の圧力で押圧する押圧手段80が設けられている。
The
押圧手段80は、圧電アクチュエーター10を保持する保持部材81と、保持部材81に一端が固定されたコイルばね等のばね部材82と、ばね部材82の他端に当接すると共に装置本体2に固定されて、ばね部材82の付勢力を調整する偏心ピン83とを具備する。
The pressing means 80 is in contact with the holding
保持部材81は、圧電アクチュエーター10の腕部22が固定される一対の固定部84と、固定部84の間に一体的に設けられて装置本体2に対してスライド移動可能に支持されるスライド部85とを具備する。固定部84には、腕部22の貫通孔23に対応して、ねじ部材86が螺合される雌ねじ部87が形成されている。この雌ねじ部87に腕部22の貫通孔23を挿通したねじ部材86を螺合させることで、圧電アクチュエーター10は保持部材81に保持される。
The holding
スライド部85には、厚さ方向に貫通し、且つスライド方向に延設された長孔である2つのスライド孔88が設けられている。そして、各スライド孔88に挿通されて装置本体2に固定されたスライドピン89によってスライド部85は装置本体2に対してスライド移動可能に支持されている。
The
ばね部材82は、コイルばねからなり、固定部84に一端が固定されると共に、装置本体2に偏心回転可能に固定された偏心ピン83の側面に他端が当接するように配置されている。また、ばね部材82は、スライド部85のスライド方向に沿って配置されている。このような、ばね部材82は、圧電アクチュエーター10を装置本体2に対して回転軸3に向かって付勢する。ちなみに、偏心ピン83は、装置本体2に対して偏心回転可能に設けられており、偏心ピン83を偏心回転させることによって、偏心ピン83の側面と保持部材81との間隔を変化させて、ばね部材82による付勢力を調整することができる。
The
なお、本実施形態では、ばね部材82としてコイルばねを用いたが、ばね部材82は特にこれに限定されず、例えば、板ばね等を用いるようにしてもよい。
In this embodiment, a coil spring is used as the
このような押圧手段80によって、圧電アクチュエーター10は、圧電素子30の長手方向(縦振動方向)が回転軸3の軸中心となるように、所定の圧力で回転軸3に押圧される。すなわち、本実施形態の圧電アクチュエーター10は、圧電素子30の長手方向が回転軸3の径方向になるように配置され、回転軸3の径方向に向かってスライド移動可能に設けられている。したがって、圧電アクチュエーター10は、圧電素子30の長手方向が回転軸3の径方向となるように押圧される。
By such
そして、上述のように、押圧手段80によって圧電アクチュエーター10の当接部21を回転軸3に押圧しながら、圧電素子30に縦振動及び屈曲振動を交互に行わせて当接部21を楕円軌道を描くように回転駆動することで、回転軸3を回転駆動することができる。
Then, as described above, while pressing the abutting
なお、圧電アクチュエーター10によって回転される回転軸3の回転数は、縦振動及び屈曲振動を行う振動周期による影響が大きく、また、回転軸3のトルクは、押圧手段80による圧電アクチュエーター10の回転軸3への押圧力による影響が大きい。
Note that the rotational speed of the
以上説明したように、本実施形態の圧電モーター1に用いられた圧電アクチュエーター10は、振動部材20と圧電素子30の第1電極50とを接着剤25を介して接着する際に、第1電極50を構成する導電層51に設けられた除去部53を介して振動部材20と第1電極50を構成する圧電体層40側の密着層52とを接着するようにした。これにより、振動部材20と圧電素子30との密着性を向上して、長期耐久性を向上することができる。
As described above, the
(実施形態2)
図7は、本発明の実施形態2に係る圧電モーターの分解斜視図である。なお、上述した実施形態1と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is an exploded perspective view of the piezoelectric motor according to
図7に示すように、圧電モーター1Aを構成する圧電アクチュエーター10Aに搭載された圧電素子30Aは、第2電極60Aが溝部70Aによって3分割されている。具体的には、第2電極60Aは、圧電素子30Aの対角に、L字状の溝部70Aが設けられることによって、電気的に接続されて中央に略Z字状となるように駆動電極64が形成されている。そして、駆動電極64の外側の溝部70Aで分割された2つの電極は、駆動されない非駆動電極65となっている。
As shown in FIG. 7, in the
一方、振動部材20Aには、圧電素子30Aの長手方向一端部の駆動電極64側に偏った位置に当接部21Aが設けられている。
On the other hand, the
そして、振動部材20Aの圧電素子30Aの長手方向における中央部には、短手方向に延設された一対の腕部22が設けられており、一方の腕部22の先端部が装置本体2に固定されている。この装置本体2に固定された一方の腕部22が、板ばね状になっており、圧電アクチュエーター10Aを回転軸に押圧する押圧手段としても機能する。
A pair of
このような圧電アクチュエーター10Aでは、駆動電極64に駆動信号が印加されることにより、圧電素子30Aは振動部材20Aの面内で、駆動電極64が設けられた対角線に沿って菱形となるように伸張・収縮する。そして、圧電アクチュエーター10Aの当接部21Aを、回転軸3の軸中心から偏心した位置に当接させると共に、圧電素子30の長手方向が回転軸3の径方向とは交差する方向に配置することで、回転軸3は一方向のみに回転駆動される。
In such a
具体的には、圧電素子30が対角線上に沿って伸張することで、当接部21は、回転軸3の軸中心とは偏心した位置を押圧する。このとき、回転軸3は回転方向のみに移動可能であるため、当接部21Aによる押圧は、回転方向に変換される。そして、回転軸3の回転に伴い圧電アクチュエーター10Aの当接部21Aにも回転軸3の回転方向への圧力が印加されて、結果、当接部21Aは楕円軌道を描くように回転駆動される。
Specifically, when the
このような構成の圧電モーター1Aであっても、上述した実施形態1と同様に、第1電極50を導電層51と、密着層52とで構成し、且つ導電層51に厚さ方向に貫通した除去部53を設けて、除去部53を介して振動部材20Aと密着層52とを接着剤25を介して接着することで、両者の接着強度を向上することができる。
Even in the
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は、上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1及び2では、振動部材20、20Aの両面にそれぞれ圧電素子30、30Aを設けた圧電アクチュエーター10、10Aを例示したが、特にこれに限定されず、振動部材20、20Aの一方のみに圧電素子30、30Aを設けた圧電アクチュエーター10、10Aであっても本発明を適用することができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the fundamental structure of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the first and second embodiments described above, the
また、上述した実施形態1及び2では、圧電アクチュエーター10、10Aを押圧手段80、22によって回転軸3に向かって押圧するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、回転軸3を圧電アクチュエーター10、10Aに向かって押圧するようにしてもよい。もちろん、押圧手段80、22は必ずしも必要な物ではない。
In the first and second embodiments described above, the
また、上述した実施形態の圧電モーター1、1Aは、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の駆動手段として用いることができる。ここで、実施形態1の圧電モーター1を用いたインクジェット式記録装置の一例を図8及図9に示す。なお、図8は、一実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図であり、図9は、要部を拡大した平面図である。
In addition, the
図8に示すインクジェット式記録装置100において、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド101を有する記録ヘッドユニット102は、インク供給手段を構成するカートリッジ103が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット102を搭載したキャリッジ104は、記録装置本体105に取り付けられたキャリッジ軸106に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット102は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
In the ink
そして、駆動モーター107の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト108を介してキャリッジ104に伝達されることで、記録ヘッドユニット102を搭載したキャリッジ104はキャリッジ軸106に沿って移動される。一方、記録装置本体105にはキャリッジ軸106に沿ってプラテン109が設けられており、給紙手段110によって給紙された紙等の被噴射媒体である記録シートSがプラテン109に巻き掛けられて搬送される。記録シートSは、プラテン109上でインクジェット式記録ヘッド101から吐出されたインクによって印刷される。そしてプラテン109上で印刷された記録シートSは、プラテン109の給紙手段110とは反対側に設けられた排紙手段120によって排紙される。
Then, the driving force of the driving
図9に示すように、給紙手段110は、給紙ローラー111と従動ローラー112とで構成されている。給紙ローラー111には、その端部に上述した圧電モーター1の回転軸3が固定されており、圧電アクチュエーター10の駆動によって回転駆動される。また、給紙ローラー111には、同軸上に第1歯車113が設けられている。
As shown in FIG. 9, the paper feeding means 110 is composed of a
排紙手段120は、排紙ローラー121と従動ローラー122とで構成されている。排紙ローラー121には同軸上に第2歯車123が設けられている。そして、給紙ローラー111の第1歯車113が、この第1歯車113に噛み合う第3歯車130、第3歯車130に噛み合う第4歯車131、第4歯車に噛み合う第5歯車132を介して排紙ローラー121の第2歯車123に噛み合うことで、給紙ローラー111を回転駆動する圧電モーター1の駆動力が、排紙ローラー121に伝達される。
The
なお、図8及び図9に示す例では、圧電モーター1によって、給紙手段110及び排紙手段120を回転駆動するものであるが、例えば、上述した実施形態の圧電モーター1を、キャリッジ104を移動させる駆動モーター107の代わりに用いることも可能である。もちろん、その他の駆動系、例えば、インクジェット式記録ヘッド101にインクを供給するポンプ等に圧電モーター1を用いることもできる。また、本実施形態では、上述した実施形態1の圧電モーター1を用いたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態2の圧電モーター1Aを用いるようにしてもよい。
In the example shown in FIGS. 8 and 9, the
なお、本発明は、広く液体噴射装置全般を対象としたものであり、圧電モーターは、上述したインクジェット式記録装置以外の液体噴射装置に搭載することが可能である。その他の液体噴射装置としては、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射装置、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射装置等が挙げられる。 The present invention is intended for a wide range of liquid ejecting apparatuses in general, and the piezoelectric motor can be mounted on a liquid ejecting apparatus other than the ink jet recording apparatus described above. Other liquid ejecting apparatuses include, for example, a color material ejecting apparatus used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejecting apparatus used for electrode formation such as an organic EL display, FED (field emission display), and a biochip. Examples thereof include a bio-organic matter injection device used for manufacturing.
さらに、上述した実施形態の圧電モーター1、1Aは、時計の駆動手段としても用いることができる。ここで、実施形態1の圧電モーター1を用いた時計の一例を図10に示す。
Furthermore, the
図10に示すように、時計200を構成するカレンダー表示機能は、圧電モーター1に連結されており、その駆動力によって駆動される。
As shown in FIG. 10, the calendar display function constituting the
カレンダー表示機能の主要部は、圧電モーター1の回転軸3の回転を減速する減速輪列とリング状の日車201とを具備する。また、減速輪列は日回し中間車202と、日回し車203とを有する。
The main part of the calendar display function includes a speed reduction wheel train that decelerates the rotation of the
そして、上述の圧電モーター1の圧電アクチュエーター10によって回転軸3を時計回りに回転駆動させると、回転軸3の回転は、日回し中間車202を介して日回し車203に伝達され、この日回し車203が日車201を時計回りに回転させる。これら圧電アクチュエーター10から回転軸3、回転軸3から減速輪列(日回し中間車202、日回し車203)、減速輪列から日車201への力の伝達は、何れも面内方向で行われる。このためカレンダー表示機構を薄型化することができる。
Then, when the
また、日車201には、周方向に沿って日付を表す文字が印刷された円盤状の文字板204が固定されている。そして、時計200の本体には、文字板204に設けられた一文字を露出する窓部205が設けられており、窓部205から日付が覗けるようになっている。なお、時計200には、特に図示していないが、長針及び短針や、これら長針及び短針を駆動するムーブメント等が設けられている。
In addition, a disk-shaped
なお、圧電モーター1は、カレンダー表示機構だけではなく、時計の長針・短針等を駆動するムーブメントとして利用することができる。これら時計の長針・短針等を駆動する構造については従来周知の電磁モーター等の代わりに上述した圧電モーター1、1Aを組み込むだけで可能である。
The
また、本発明は、広く圧電モーター全般を対象としたものであり、上述した液体噴射装置や時計以外の小型デバイスに利用することが可能である。圧電モーターを利用できる小型デバイスとしては、医療用ポンプ、カメラ、産業用や義手などのロボット等が挙げられる。 In addition, the present invention is widely intended for general piezoelectric motors, and can be used for small devices other than the above-described liquid ejecting apparatuses and watches. Examples of small devices that can use piezoelectric motors include medical pumps, cameras, and robots for industrial and artificial hands.
1、1A 圧電モーター、 10、10A 圧電アクチュエーター、 20、20A 振動部材、 25 接着剤、 30、30A 圧電素子、 40 圧電体層、 50 第1電極、 51 導電層、 52 密着層、 53 除去部、 60 第2電極、 70 溝部、 80 押圧手段、 100 記録装置、 200 時計 1, 1A piezoelectric motor, 10, 10A piezoelectric actuator, 20, 20A vibration member, 25 adhesive, 30, 30A piezoelectric element, 40 piezoelectric layer, 50 first electrode, 51 conductive layer, 52 adhesion layer, 53 removal unit, 60 second electrode, 70 groove, 80 pressing means, 100 recording device, 200 watch
Claims (7)
該圧電素子の前記第1電極側に接着剤を介して接着された振動部材と、を備える圧電アクチュエーターと、
前記振動部材が当接されて回転する回転軸と、を具備する圧電モーターであって、
前記第1電極が、前記圧電体層側に設けられた密着層と、前記振動部材側に設けられた導電層と、を具備し、
前記導電層には、厚さ方向に貫通した除去部が設けられ、該除去部内には、前記接着剤が充填されて、前記振動部材と前記密着層とを接着していることを特徴とする圧電モーター。 A piezoelectric element having a piezoelectric layer, and a first electrode and a second electrode respectively provided on both sides of the piezoelectric layer;
A piezoelectric member comprising: a vibration member bonded to the first electrode side of the piezoelectric element via an adhesive;
A piezoelectric motor comprising: a rotating shaft that contacts and rotates with the vibration member;
The first electrode includes an adhesion layer provided on the piezoelectric layer side, and a conductive layer provided on the vibration member side,
The conductive layer is provided with a removal portion penetrating in the thickness direction, and the removal portion is filled with the adhesive to bond the vibration member and the adhesion layer. Piezoelectric motor.
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