JP2020005435A - Piezoelectric drive device and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2020005435A JP2018124074A JP2018124074A JP2020005435A JP 2020005435 A JP2020005435 A JP 2020005435A JP 2018124074 A JP2018124074 A JP 2018124074A JP 2018124074 A JP2018124074 A JP 2018124074A JP 2020005435 A JP2020005435 A JP 2020005435A
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大介 中西
Daisuke Nakanishi
大介 中西
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Abstract

To provide a piezoelectric drive device that can be stably driven.SOLUTION: The piezoelectric drive device includes: a piezoelectric vibrator that has a first surface and a second surface that are aligned in a direction along a first axis, and vibrates along a flat surface including a second axis and a third axis; a convex portion that is disposed in the piezoelectric vibrator, and is aligned in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis; and an energizing portion that energizes the piezoelectric vibrator in a direction toward the convex portion from the piezoelectric vibrator along the second axis. The energizing portion includes: a first-surface-side rod-shaped portion that is disposed on a first-surface side of the piezoelectric vibrator to energize the piezoelectric vibrator in an energizing direction and toward one side of a first-axis direction; and a second-surface-side rod-shaped portion that is disposes on a second-surface side of the piezoelectric vibrator to energize the piezoelectric vibrator in the energizing direction and toward the other side of the first-axis direction.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、圧電駆動装置および圧電駆動装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric driving device and a method for manufacturing the piezoelectric driving device.

例えば、圧電駆動装置として特許文献1のマイクロモーターが知られている。特許文献1のマイクロモーターは、板状の圧電セラミックと、圧電セラミックの一方の主面に配置された共通電極と、他方の主面に配置された4つの個別電極と、圧電セラミックに取り付けられ、被駆動部材に当接するセラミックスペーサーと、を有する。4つの個別電極に駆動電圧を印加するとセラミックスペーサーが圧電セラミックの主面に平行な面内で回転振動し、この回転運動によって被駆動部材が駆動する。   For example, a micromotor disclosed in Patent Document 1 is known as a piezoelectric driving device. The micromotor of Patent Document 1 is attached to a plate-shaped piezoelectric ceramic, a common electrode disposed on one main surface of the piezoelectric ceramic, four individual electrodes disposed on the other main surface, and the piezoelectric ceramic, A ceramic spacer abutting on the driven member. When a driving voltage is applied to the four individual electrodes, the ceramic spacer vibrates in a plane parallel to the main surface of the piezoelectric ceramic, and the driven member is driven by this rotational movement.

特開平7−184382号公報JP-A-7-184382

しかしながら、特許文献1のマイクロモーターは、セラミックスペーサーが圧電セラミックの主面に平行な面内に沿って回転振動した際に、圧電セラミックの厚さ方向にも振動して、被駆動部材の駆動が不安定となる恐れがある。   However, when the ceramic spacer rotationally vibrates along a plane parallel to the main surface of the piezoelectric ceramic, the micromotor of Patent Document 1 vibrates also in the thickness direction of the piezoelectric ceramic, and the driven member is driven. There is a risk of instability.

本発明の圧電駆動装置は、互いに直交する3軸を第1軸、第2軸および第3軸としたとき、
前記第1軸に沿う方向に並んでいる第1面および第2面を有し、前記第2軸および前記第3軸を含む平面に沿って振動する圧電振動子と、
前記圧電振動子に配置され、前記圧電振動子と前記第2軸に沿う方向に並んでいる凸部と、
前記第2軸に沿って前記圧電振動子から前記凸部に向かう方向に前記圧電振動子を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、
前記圧電振動子の前記第1面側に配置され、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第1面側棒状部と、
前記圧電振動子の前記第2面側に配置され、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第2面側棒状部と、を有し、
前記第3軸に垂直な平面における前記第1面側棒状部の断面形状は、第2軸に沿う一対の辺と前記一対の辺に接続し前記第1軸および前記第2軸の両方に傾斜した第1の辺を有し、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差して前記第1の辺に垂直な第4軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸に垂直な平面における前記第2面側棒状部の断面形状は、第2軸に沿う一対の辺と前記一対の辺に接続し前記第1軸および前記第2軸の両方に傾斜した第2の辺を有し、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差して前記第1の辺に垂直な第5軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸方向からの平面視で、
前記第4軸および前記第5軸は、前記第2軸に対して互いに逆向きに傾いていることを特徴とする。
In the piezoelectric driving device of the present invention, when three axes orthogonal to each other are a first axis, a second axis and a third axis,
A piezoelectric vibrator having a first surface and a second surface arranged in a direction along the first axis, and vibrating along a plane including the second axis and the third axis;
A protrusion arranged on the piezoelectric vibrator and arranged in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis;
And an urging unit that urges the piezoelectric vibrator in a direction from the piezoelectric vibrator toward the protrusion along the second axis.
The urging unit,
A first surface-side bar-shaped portion that is disposed on the first surface side of the piezoelectric vibrator, extends in a direction along the third axis, and has elasticity;
A second surface-side rod-shaped portion that is disposed on the second surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
A cross-sectional shape of the first surface side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is connected to a pair of sides along the second axis and the pair of sides, and is inclined to both the first axis and the second axis. The first side intersecting both the first axis and the second axis more than the length in the direction along the first axis and the length in the direction along the second axis. The length in the direction along the fourth axis perpendicular to the side of is smaller,
The cross-sectional shape of the second surface side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is connected to a pair of sides along the second axis and the pair of sides, and is inclined to both the first axis and the second axis. The first side intersecting both the first axis and the second axis more than the length in the direction along the first axis and the length in the direction along the second axis. The length along the fifth axis perpendicular to the side of is smaller,
In plan view from the third axis direction,
The fourth axis and the fifth axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the second axis.

本発明の第1実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す平面図である。It is a top view showing the whole composition of the piezoelectric motor concerning a 1st embodiment of the present invention. 圧電駆動装置が有する振動体を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating a vibrating body included in the piezoelectric driving device. 図2中のA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. 図2中のB−B線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2. 圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。It is a figure showing the voltage applied to a piezoelectric drive. 図5に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing driving of the piezoelectric motor when the voltage shown in FIG. 5 is applied. 圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。It is a figure showing the voltage applied to a piezoelectric drive. 図7に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating driving of the piezoelectric motor when the voltage illustrated in FIG. 7 is applied. 図1中のC−C線断面図である。It is CC sectional drawing in FIG. 圧電駆動装置の上面図である。It is a top view of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の下面図である。It is a bottom view of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の断面図である。It is sectional drawing of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a piezoelectric drive device. 圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a piezoelectric drive device. 本発明の第2実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。It is a sectional view showing the piezoelectric drive concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。It is a sectional view showing the piezoelectric drive concerning a 3rd embodiment of the present invention. 梁の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a beam. 梁の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a beam. 梁の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a beam.

以下、本発明の圧電駆動装置および圧電駆動装置の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a piezoelectric drive device and a method of manufacturing the piezoelectric drive device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
<First embodiment>
First, a piezoelectric driving device according to a first embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の第1実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す平面図である。図2は、圧電駆動装置が有する振動体を示す平面図である。図3は、図2中のA−A線断面図である。図4は、図2中のB−B線断面図である。図5は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図6は、図5に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図7は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図8は、図7に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図9は、図1中のC−C線断面図である。図10は、圧電駆動装置の上面図である。図11は、圧電駆動装置の下面図である。図12は、圧電駆動装置の断面図である。図13は、圧電駆動装置の製造工程を示すフローチャートである。図14ないし図18は、それぞれ、圧電駆動装置の製造方法を示す断面図である。   FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the piezoelectric motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view illustrating a vibrating body included in the piezoelectric driving device. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a voltage applied to the piezoelectric driving device. FIG. 6 is a diagram showing driving of the piezoelectric motor when the voltage shown in FIG. 5 is applied. FIG. 7 is a diagram illustrating a voltage applied to the piezoelectric driving device. FIG. 8 is a diagram showing driving of the piezoelectric motor when the voltage shown in FIG. 7 is applied. FIG. 9 is a sectional view taken along line CC in FIG. FIG. 10 is a top view of the piezoelectric driving device. FIG. 11 is a bottom view of the piezoelectric driving device. FIG. 12 is a sectional view of the piezoelectric driving device. FIG. 13 is a flowchart showing a manufacturing process of the piezoelectric driving device. 14 to 18 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the piezoelectric driving device.

なお、各図には、互いに直交する3軸としてX軸、Y軸およびZ軸を示す。また、以下では、説明の便宜上、X軸に沿う方向を「X軸方向」ともいい、Y軸に沿う方向を「Y軸方向」ともいい、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」ともいう。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」ともいい、基端側を「マイナス側」ともいう。また、X軸方向プラス側を「上」ともいい、マイナス側を「下」ともいう。   Each drawing shows an X axis, a Y axis, and a Z axis as three axes orthogonal to each other. Hereinafter, for convenience of description, a direction along the X axis is also referred to as an “X axis direction”, a direction along the Y axis is also referred to as a “Y axis direction”, and a direction along the Z axis is also referred to as a “Z axis direction”. . Further, the tip side in the direction of the arrow of each axis is also referred to as “plus side”, and the base end side is also referred to as “minus side”. The plus side in the X-axis direction is also referred to as “up”, and the minus side is also referred to as “down”.

図1に示す圧電モーター1は、例えば、ロボット、電子部品搬送装置、プリンター、プロジェクター等の各種電子機器の駆動源として用いることができる。   The piezoelectric motor 1 shown in FIG. 1 can be used, for example, as a drive source for various electronic devices such as a robot, an electronic component transfer device, a printer, and a projector.

図1に示すように、圧電モーター1は、回動軸Oまわりに回転可能な被駆動部としてのローター2と、ローター2の外周面21に当接する圧電駆動装置3と、を有する。このような圧電モーター1では、圧電駆動装置3を屈曲振動させることにより、ローター2が回動軸Oまわりに回転する。なお、圧電モーター1の構成としては、図1の構成に限定されない。例えば、ローター2の周方向に沿って複数の圧電駆動装置3を配置し、複数の圧電駆動装置3の駆動によってローター2を回転させてもよい。また、圧電駆動装置3は、ローター2の外周面21ではなく、ローター2の主面22に当接していてもよい。また、被駆動部は、ローター2のような回転体に限定されず、例えば、直線移動する直動体であってもよい。   As shown in FIG. 1, the piezoelectric motor 1 includes a rotor 2 as a driven part rotatable around a rotation axis O, and a piezoelectric driving device 3 in contact with an outer peripheral surface 21 of the rotor 2. In such a piezoelectric motor 1, the rotor 2 rotates around the rotation axis O by bending and vibrating the piezoelectric driving device 3. The configuration of the piezoelectric motor 1 is not limited to the configuration shown in FIG. For example, a plurality of piezoelectric driving devices 3 may be arranged along the circumferential direction of the rotor 2, and the rotor 2 may be rotated by driving the plurality of piezoelectric driving devices 3. Further, the piezoelectric driving device 3 may be in contact with the main surface 22 of the rotor 2 instead of the outer peripheral surface 21 of the rotor 2. The driven part is not limited to a rotating body such as the rotor 2 and may be, for example, a linear moving body that moves linearly.

図1に示すように、圧電駆動装置3は、振動体4と、振動体4をローター2に向けて付勢する付勢部5と、有する。また、図2に示すように、振動体4は、圧電振動子41と、圧電振動子41を支持する支持部42と、圧電振動子41と支持部42とを接続する接続部43と、圧電振動子41に取り付けられ、圧電振動子41の振動をローター2に伝達する凸部44と、を有する。   As shown in FIG. 1, the piezoelectric driving device 3 includes a vibrating body 4 and an urging unit 5 for urging the vibrating body 4 toward the rotor 2. As shown in FIG. 2, the vibrating body 4 includes a piezoelectric vibrator 41, a support portion 42 supporting the piezoelectric vibrator 41, a connecting portion 43 connecting the piezoelectric vibrator 41 and the support portion 42, and a piezoelectric vibrator 4. A projection 44 attached to the vibrator 41 and transmitting the vibration of the piezoelectric vibrator 41 to the rotor 2.

圧電振動子41は、X軸方向を厚さ方向とし、Y軸およびZ軸を含むY−Z平面に広がる板状をなす。この圧電振動子41は、X軸方向に沿って平行に並んでいる第1面4aおよび第2面4bを有する。圧電振動子41は、Y軸方向に伸縮しながらZ軸方向に屈曲することによりS字状に屈曲振動する。圧電振動子41は、X軸方向からの平面視で、伸縮方向であるY軸方向を長手とする長手形状となっている。ただし、圧電振動子41の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。   The piezoelectric vibrator 41 has a plate shape extending in the YZ plane including the Y axis and the Z axis, with the thickness direction being the X axis direction. The piezoelectric vibrator 41 has a first surface 4a and a second surface 4b arranged in parallel along the X-axis direction. The piezoelectric vibrator 41 bends and vibrates in an S-shape by bending in the Z-axis direction while expanding and contracting in the Y-axis direction. The piezoelectric vibrator 41 has a longitudinal shape having a longitudinal direction in the Y-axis direction, which is a direction of expansion and contraction, in a plan view from the X-axis direction. However, the shape of the piezoelectric vibrator 41 is not particularly limited as long as the function can be exhibited.

また、図2に示すように、圧電振動子41は、5つの圧電素子6を有する。圧電素子6Cは、圧電振動子41の中央部において、圧電振動子41の長手方向(Y軸方向)に沿って配置されている。この圧電素子6Cに対して圧電振動子41の一方側(Z軸方向プラス側)には圧電素子6A、6Bが圧電振動子41の長手方向に並んで配置され、他方側(Z軸方向マイナス側)には圧電素子6D、6Eが圧電振動子41の長手方向に並んで配置されている。これら5つの圧電素子6A〜6Eは、それぞれ、圧電振動子41の長手方向に伸縮するようになっており、圧電素子6A〜6Eを所定のタイミングで伸縮させることにより、圧電振動子41がその面内においてS字状に屈曲振動する。   Further, as shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrator 41 has five piezoelectric elements 6. The piezoelectric element 6 </ b> C is arranged at the center of the piezoelectric vibrator 41 along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the piezoelectric vibrator 41. With respect to the piezoelectric element 6C, the piezoelectric elements 6A and 6B are arranged on one side (plus side in the Z-axis direction) of the piezoelectric vibrator 41 in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 41, and on the other side (minus side in the Z-axis direction). 2), the piezoelectric elements 6D and 6E are arranged side by side in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 41. These five piezoelectric elements 6A to 6E extend and contract in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 41, respectively. Inside, it bends and vibrates in an S-shape.

また、支持部42は、圧電振動子41を支持している。支持部42は、X軸方向からの平面視で、圧電振動子41の基端側(Y軸方向マイナス側)を囲むU字形状となっている。ただし、支持部42の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。   In addition, the support section 42 supports the piezoelectric vibrator 41. The support portion 42 has a U-shape surrounding the base end side (minus side in the Y-axis direction) of the piezoelectric vibrator 41 in a plan view from the X-axis direction. However, the shape and arrangement of the support portion 42 are not particularly limited as long as the function can be exhibited.

また、接続部43は、圧電振動子41の屈曲振動の節となる部分、具体的にはY軸方向の中央部と支持部42とを接続している。接続部43は、圧電振動子41に対してZ軸方向マイナス側に位置する第1接続部431と、Z軸方向プラス側に位置する第2接続部432と、を有する。ただし、接続部43の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。   Further, the connection portion 43 connects a portion serving as a node of bending vibration of the piezoelectric vibrator 41, specifically, a center portion in the Y-axis direction and the support portion 42. The connection portion 43 has a first connection portion 431 located on the minus side in the Z-axis direction with respect to the piezoelectric vibrator 41 and a second connection portion 432 located on the plus side in the Z-axis direction. However, the configuration of the connection portion 43 is not particularly limited as long as the function can be exhibited.

以上のような圧電振動子41、支持部42および接続部43は、図3および図4に示すように、2つの圧電素子ユニット60を互いに向かい合わせて貼り合せた構成となっている。各圧電素子ユニット60は、基板61と、基板61上に配置された圧電素子60A、60B、60C、60D、60Eと、圧電素子60A〜60Eを覆う保護層63と、を有する。基板61としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。   The piezoelectric vibrator 41, the support portion 42, and the connection portion 43 as described above have a configuration in which two piezoelectric element units 60 are attached to each other, as shown in FIGS. Each piezoelectric element unit 60 includes a substrate 61, piezoelectric elements 60A, 60B, 60C, 60D, and 60E disposed on the substrate 61, and a protective layer 63 that covers the piezoelectric elements 60A to 60E. As the substrate 61, for example, a silicon substrate can be used.

圧電素子60A〜60Eは、それぞれ、基板61上に配置された第1電極601と、第1電極601上に配置された圧電体602と、圧電体602上に配置された第2電極603と、を有する。第1電極601は、圧電素子60A〜60Eに共通して設けられている。一方、圧電体602および第2電極603は、それぞれ、圧電素子60A〜60Eに個別に設けられている。   The piezoelectric elements 60A to 60E include a first electrode 601 disposed on the substrate 61, a piezoelectric body 602 disposed on the first electrode 601, and a second electrode 603 disposed on the piezoelectric body 602, respectively. Having. The first electrode 601 is provided commonly to the piezoelectric elements 60A to 60E. On the other hand, the piezoelectric body 602 and the second electrode 603 are individually provided for the piezoelectric elements 60A to 60E, respectively.

このような2つの圧電素子ユニット60は、圧電素子60A〜60Eが配置されている側の面を対向させた状態で接着剤69を介して接合されている。また、各圧電素子ユニット60の第1電極601同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されている。また、各圧電素子ユニット60の圧電素子60Aが有する第2電極603同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されており、これら2つの圧電素子60Aから圧電素子6Aが構成されている。また、各圧電素子ユニット60の圧電素子60Bが有する第2電極603同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されており、これら2つの圧電素子60Bから圧電素子6Bが構成されている。また、各圧電素子ユニット60の圧電素子60Cが有する第2電極603同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されており、これら2つの圧電素子60Cから圧電素子6Cが構成されている。また、各圧電素子ユニット60の圧電素子60Dが有する第2電極603同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されており、これら2つの圧電素子60Dから圧電素子6Dが構成されている。また、各圧電素子ユニット60の圧電素子60Eが有する第2電極603同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されており、これら2つの圧電素子60Eから圧電素子6Eが構成されている。   The two piezoelectric element units 60 are joined via an adhesive 69 in a state where the surfaces on which the piezoelectric elements 60A to 60E are arranged face each other. In addition, the first electrodes 601 of each piezoelectric element unit 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown) or the like. Further, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60A of the respective piezoelectric element units 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown), and the two piezoelectric elements 60A constitute a piezoelectric element 6A. In addition, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60B of the respective piezoelectric element units 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown), and the two piezoelectric elements 60B constitute a piezoelectric element 6B. In addition, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60C of the respective piezoelectric element units 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown) or the like, and the two piezoelectric elements 60C constitute a piezoelectric element 6C. In addition, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60D of the respective piezoelectric element units 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown), and the two piezoelectric elements 60D constitute a piezoelectric element 6D. In addition, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60E of the respective piezoelectric element units 60 are electrically connected to each other via wiring (not shown), and the two piezoelectric elements 60E constitute a piezoelectric element 6E.

圧電体602の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。また、圧電体602としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。   The constituent material of the piezoelectric body 602 is not particularly limited. For example, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, lead titanate, potassium niobate, lithium niobate, lithium tantalate, sodium tungstate, sodium oxide, oxide Piezoelectric ceramics such as zinc, barium strontium titanate (BST), strontium bismuth tantalate (SBT), lead metaniobate, and lead scandium niobate can be used. Further, as the piezoelectric body 602, polyvinylidene fluoride, quartz, or the like may be used in addition to the piezoelectric ceramics described above.

また、圧電体602の形成方法としては、特に限定されず、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよい。本実施形態では、圧電体602をゾル−ゲル法を用いて形成している。これにより、例えば、バルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体602が得られ、圧電駆動装置3の薄型化を図ることができる。   The method for forming the piezoelectric body 602 is not particularly limited, and the piezoelectric body 602 may be formed from a bulk material, or may be formed using a sol-gel method or a sputtering method. In the present embodiment, the piezoelectric body 602 is formed using a sol-gel method. Thus, for example, a piezoelectric body 602 that is thinner than when formed from a bulk material is obtained, and the thickness of the piezoelectric driving device 3 can be reduced.

凸部44は、圧電振動子41の先端部に設けられ、圧電振動子41からY軸方向プラス側へ突出している。そして、凸部44の先端部は、ローター2と接触している。そのため、圧電振動子41の振動は、凸部44を介してローター2に伝達される。凸部44の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。   The protrusion 44 is provided at the tip of the piezoelectric vibrator 41 and protrudes from the piezoelectric vibrator 41 to the plus side in the Y-axis direction. The tip of the projection 44 is in contact with the rotor 2. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator 41 is transmitted to the rotor 2 via the protrusion 44. The constituent material of the convex portion 44 is not particularly limited, and examples thereof include various ceramics such as zirconia, alumina, and titania.

例えば、図5に示す駆動信号V1を圧電素子6A、6Eに印加し、駆動信号V2を圧電素子6Cに印加し、駆動信号V3を圧電素子6B、6Dに印加する。これにより、図6に示すように、圧電振動子41がS字状に屈曲振動し、これに伴って、凸部44が図中反時計回りに楕円運動する。このような凸部44の楕円運動によってローター2が送り出されて、ローター2が時計回りに回転する。   For example, the drive signal V1 shown in FIG. 5 is applied to the piezoelectric elements 6A and 6E, the drive signal V2 is applied to the piezoelectric element 6C, and the drive signal V3 is applied to the piezoelectric elements 6B and 6D. Accordingly, as shown in FIG. 6, the piezoelectric vibrator 41 bends and vibrates in an S-shape, and accordingly, the convex portion 44 makes an elliptical motion counterclockwise in the drawing. The rotor 2 is sent out by such an elliptical motion of the convex portion 44, and the rotor 2 rotates clockwise.

反対に、図7中の駆動信号V1’を圧電素子6A、6Eに印加し、駆動信号V2’を圧電素子6Cに印加し、駆動信号V3’を圧電素子6B、6Dに印加する。これにより、図8に示すように、圧電振動子41が図6とは逆のS字状に屈曲振動し、これに伴って、凸部44が図中時計回りに楕円運動する。このような凸部44の楕円運動によってローター2が送り出されて、ローター2が反時計回りに回転する。   Conversely, the drive signal V1 'in FIG. 7 is applied to the piezoelectric elements 6A and 6E, the drive signal V2' is applied to the piezoelectric element 6C, and the drive signal V3 'is applied to the piezoelectric elements 6B and 6D. As a result, as shown in FIG. 8, the piezoelectric vibrator 41 bends and vibrates in an S-shape opposite to that in FIG. 6, and accordingly, the convex portion 44 makes an elliptical motion clockwise in the drawing. The rotor 2 is sent out by such an elliptical motion of the convex portion 44, and the rotor 2 rotates counterclockwise.

ただし、ローター2を回転させることができれば、圧電素子6A〜6Eに印加する駆動信号のパターンは、特に限定されない。   However, the pattern of the drive signal applied to the piezoelectric elements 6A to 6E is not particularly limited as long as the rotor 2 can be rotated.

次に、付勢部5について説明する。付勢部5は、凸部44をローター2の外周面21に向けて付勢する部材である。付勢部5は、図9に示すように、振動体4の上面である第1面4a側に位置する第1基板51と、振動体4の下面である第2面4b側に位置する第2基板52と、を有する。そして、第1基板51と第2基板52とで振動体4を挟み込んでいる。第1、第2基板51、52としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。   Next, the urging unit 5 will be described. The urging portion 5 is a member that urges the convex portion 44 toward the outer peripheral surface 21 of the rotor 2. As shown in FIG. 9, the urging portion 5 includes a first substrate 51 located on the first surface 4 a side, which is the upper surface of the vibrating body 4, and a first substrate 51 located on the second surface 4 b side, which is the lower surface of the vibrating body 4. And two substrates 52. The vibrating body 4 is sandwiched between the first substrate 51 and the second substrate 52. As the first and second substrates 51 and 52, for example, silicon substrates can be used.

なお、本実施形態では、1つの振動体4を第1、第2基板51、52で挟み込んでいるが、これに限定されず、例えば、複数の振動体4が積層してなる積層体を第1、第2基板51、52で挟み込んだ構成であってもよい。これにより、1つの圧電駆動装置3に含まれる振動体4の数が増え、その分、大きいトルクでローター2を回転させることができる。   In the present embodiment, one vibrator 4 is sandwiched between the first and second substrates 51 and 52. However, the present invention is not limited to this. For example, a laminated body in which a plurality of vibrators 4 are The first and second substrates 51 and 52 may be sandwiched. Thereby, the number of vibrators 4 included in one piezoelectric drive device 3 increases, and the rotor 2 can be rotated with a correspondingly large torque.

図9および図10に示すように、第1基板51は、接着剤Dを介して支持部42の上面と固定された基部511と、対象物に固定される固定部512と、基部511と固定部512とを接続するばね部513(第1ばね部)と、を有する。同様に、図9および図11に示すように、第2基板52は、接着剤Dを介して支持部42の下面に固定された基部521と、対象物に固定される固定部522と、基部521と固定部522とを接続するばね部523(第2ばね部)と、を有する。第1、第2基板51、52は、互いに同じ形状、大きさであり、振動体4に対して対称的に設けられている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the first substrate 51 includes a base portion 511 fixed to the upper surface of the support portion 42 via an adhesive D, a fixed portion 512 fixed to an object, and a fixed portion to the base portion 511. And a spring portion 513 (first spring portion) for connecting to the portion 512. Similarly, as shown in FIGS. 9 and 11, the second substrate 52 includes a base 521 fixed to the lower surface of the support portion 42 via the adhesive D, a fixed portion 522 fixed to the object, and a base portion 522. A spring portion 523 (second spring portion) that connects the fixed portion 521 and the fixed portion 522 is provided. The first and second substrates 51 and 52 have the same shape and size as each other, and are provided symmetrically with respect to the vibrator 4.

また、図9に示すように、固定部512、522の間には、振動体4と等しい厚さの間座53が設けられており、間座53は、接着剤Dを介して固定部512、522に固定されている。これにより、第1、第2基板51、52のX軸方向への撓みを抑制することができる。間座53としては、特に限定されず、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス、各種金属材料、シリコン、各種樹脂材料等を用いることができる。また、固定部512、522には、貫通孔54が形成されており、この貫通孔54を利用して、付勢部5が対象物にねじ止めされる。   As shown in FIG. 9, a spacer 53 having a thickness equal to that of the vibrating body 4 is provided between the fixing portions 512 and 522, and the spacer 53 is fixed to the fixing portion 512 via the adhesive D. , 522. Thereby, bending of the first and second substrates 51 and 52 in the X-axis direction can be suppressed. The spacer 53 is not particularly limited. For example, various ceramics such as zirconia, alumina, and titania, various metal materials, silicon, and various resin materials can be used. Further, a through hole 54 is formed in the fixing portions 512 and 522, and the urging portion 5 is screwed to the object using the through hole 54.

図10に示すように、第1基板51が有するばね部513は、Z軸方向に延び、弾性を有する複数の棒状の梁514(第1面側棒状部)を有する。複数の梁514は、Y軸方向に並んで配置されている。なお、各梁514は、互いに同様の構成であるため、以下では、1つの梁514について代表して説明し、他の梁514については、その説明を省略する。   As shown in FIG. 10, the spring portion 513 of the first substrate 51 has a plurality of bar-shaped beams 514 (first surface-side bar-shaped portions) extending in the Z-axis direction and having elasticity. The plurality of beams 514 are arranged side by side in the Y-axis direction. Since the beams 514 have the same configuration, each beam 514 will be described below as a representative, and the description of the other beams 514 will be omitted.

図12に示すように、梁514の横断面形状(X軸およびY軸を含むX−Y平面における断面形状)は、上面に対して下面がY軸方向プラス側にずれた平行四辺形である。そのため、梁514の横断面形状は、上面514aと、上面514aに対してY軸方向マイナス側にずれた下面514bと、上面514aと下面514bとを接続し、X軸に対して傾斜した一対の側面514c、514dと、を有する。   As shown in FIG. 12, the cross-sectional shape (cross-sectional shape in the XY plane including the X-axis and the Y-axis) of the beam 514 is a parallelogram whose lower surface is shifted to the plus side in the Y-axis direction with respect to the upper surface. . Therefore, the cross-sectional shape of the beam 514 is such that the upper surface 514a, the lower surface 514b shifted to the Y axis direction minus side with respect to the upper surface 514a, the upper surface 514a and the lower surface 514b, And side surfaces 514c and 514d.

また、梁514の横断面形状は、X軸方向の長さLx1およびY軸方向の長さLy1よりも、X軸およびY軸の両方の軸に交差し、側面514c、514dの法線であるP軸(第4軸)に沿う方向の長さLpの方が小さい。つまり、Lp<Lx1、Lp<Ly1の関係を満足する。梁514の横断面形状は、Y軸に沿う一対の辺(514aと514b)と、この一対の辺に接続してX軸およびY軸の両方に傾斜した辺514d(第1の辺)を有している。そしてP軸(第4軸)は、傾斜した辺514d(第1の辺)の垂線である。また、P軸は、Y軸方向プラス側がY軸方向マイナス側よりもX軸方向プラス側に位置するようにY軸方向に対して時計回りに角度θpの角度で傾斜している。   Further, the cross-sectional shape of the beam 514 crosses both the X-axis and the Y-axis more than the length Lx1 in the X-axis direction and the length Ly1 in the Y-axis direction, and is a normal to the side surfaces 514c and 514d. The length Lp in the direction along the P axis (fourth axis) is smaller. That is, the relationship of Lp <Lx1 and Lp <Ly1 is satisfied. The cross-sectional shape of the beam 514 includes a pair of sides (514a and 514b) along the Y-axis and a side 514d (first side) connected to the pair of sides and inclined to both the X-axis and the Y-axis. are doing. The P axis (fourth axis) is a perpendicular to the inclined side 514d (first side). The P-axis is inclined at an angle θp clockwise with respect to the Y-axis direction such that the plus side in the Y-axis direction is located on the plus side in the X-axis direction than the minus side in the Y-axis direction.

図11に示すように、第2基板52が有するばね部523は、Z軸方向に延び、弾性を有する複数の梁524(第2面側棒状部)を有する。複数の梁524は、Y軸方向に並んで配置されている。なお、各梁524は、互いに同様の構成であるため、以下では、1つの梁524について代表して説明し、他の梁524については、その説明を省略する。   As shown in FIG. 11, the spring portion 523 of the second substrate 52 has a plurality of elastic beams 524 (second surface-side bar portions) extending in the Z-axis direction and having elasticity. The plurality of beams 524 are arranged side by side in the Y-axis direction. Since the beams 524 have the same configuration, only one beam 524 will be described below as a representative, and the description of the other beams 524 will be omitted.

図12に示すように、梁524の横断面形状(X軸およびY軸を含むX−Y平面における断面形状)は、上面に対して下面がY軸方向マイナス側にずれた平行四辺形である。すなわち、梁524の横断面形状は、梁514の横断面形状とは傾きが逆の平行四辺形である。そのため、梁524の横断面形状は、上面524aと、上面524aに対してY軸方向マイナス側にずれた下面524bと、上面524aと下面524bとを接続し、X軸に対して傾斜した一対の側面524c、524dと、を有する。特に、本実施形態では、梁524の横断面形状は、振動体4のY軸に平行な中心線CNに対して梁514の横断面形状と線対称となっている。   As shown in FIG. 12, the cross-sectional shape (cross-sectional shape in the XY plane including the X axis and the Y axis) of the beam 524 is a parallelogram whose lower surface is shifted to the Y axis direction minus side with respect to the upper surface. . That is, the cross-sectional shape of the beam 524 is a parallelogram whose inclination is opposite to that of the cross-sectional shape of the beam 514. Therefore, the cross-sectional shape of the beam 524 is such that the upper surface 524a, the lower surface 524b shifted to the Y axis direction minus side with respect to the upper surface 524a, the upper surface 524a and the lower surface 524b, Side surfaces 524c and 524d. In particular, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the beam 524 is line-symmetric with the cross-sectional shape of the beam 514 with respect to a center line CN parallel to the Y axis of the vibrating body 4.

また、梁524の横断面形状は、X軸方向の長さLx2およびY軸方向の長さLy2よりも、X軸およびY軸の両方の軸に交差し、側面524c、524dの法線であるQ軸(第5軸)に沿う方向の長さLqの方が小さい。つまり、Lq<Lx2、Lq<Ly2の関係を満足する。梁524の横断面形状は、Y軸に沿う一対の辺(524aと524b)と、この一対の辺に接続してX軸およびY軸の両方に傾斜した辺524d(第2の辺)を有している。そしてP軸(第4軸)は、傾斜した辺524d(第2の辺)の垂線である。また、Q軸は、Y軸方向プラス側がY軸方向マイナス側よりもX軸方向プラス側に位置するようにY軸方向に対して時計回りに角度θqの角度で傾斜している。すなわち、P軸およびQ軸は、Y軸に対して互いに逆向きに傾いている。   Further, the cross-sectional shape of the beam 524 crosses both the X-axis and the Y-axis more than the length Lx2 in the X-axis direction and the length Ly2 in the Y-axis direction, and is a normal to the side surfaces 524c and 524d. The length Lq in the direction along the Q axis (fifth axis) is smaller. That is, the relations of Lq <Lx2 and Lq <Ly2 are satisfied. The cross-sectional shape of the beam 524 has a pair of sides (524a and 524b) along the Y axis and a side 524d (second side) connected to the pair of sides and inclined in both the X axis and the Y axis. are doing. The P axis (fourth axis) is a perpendicular to the inclined side 524d (second side). The Q axis is inclined at an angle θq clockwise with respect to the Y axis direction such that the plus side in the Y axis direction is located on the plus side in the X axis direction more than the minus side in the Y axis direction. That is, the P axis and the Q axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the Y axis.

なお、前述したように、梁514、524は、中心線CNに対して対称であるため、Lx1=Lx2、Ly1=Ly2、θp=θqの関係を満足する。ここで、θp、θqとしては、特に限定されないが、例えば、10°以上50°以下であることが好ましく、20°以上40°以下であることがより好ましい。これにより、過不足なく、X軸方向の付勢力を得ることができる。なお、Lx1=Lx2、Ly1=Ly2、θp=θqの関係は、全ての梁514、524で満足していることが好ましい。   As described above, since the beams 514 and 524 are symmetric with respect to the center line CN, they satisfy the relationships of Lx1 = Lx2, Ly1 = Ly2, and θp = θq. Here, θp and θq are not particularly limited, but are preferably, for example, 10 ° or more and 50 ° or less, and more preferably 20 ° or more and 40 ° or less. Thereby, the urging force in the X-axis direction can be obtained without excess or deficiency. It is preferable that the relationship of Lx1 = Lx2, Ly1 = Ly2, and θp = θq is satisfied by all the beams 514 and 524.

以上、梁514、524について説明した。図12に示すように、横断面形状が平行四辺形の梁514、524は、矢印F1、F2の方向に弾性変形するため、Y軸方向への変形成分Cy1、Cy2と、X軸方向の変形成分Cx1、Cx2と、を有する。前述したように、梁514、524は、互いに逆に傾いた平行四辺形を横断面形状に有するため、言い換えると、P軸およびQ軸がY軸に対して互いに逆向きに傾いているため、梁514のX軸方向の変形成分Cx1と梁524のX軸方向の変形成分Cx2とが逆向きであり、特に、Cx1、Cx2は、互いに近づく方向を向いている。そのため、梁514、524をY軸方向に弾性変形させて、その復元力を利用して凸部44をローター2に付勢した際、梁514によって振動体4がX軸方向マイナス側へ付勢され、梁524によって振動体4がX軸方向プラス側へ付勢される。このように、振動体4をその両側からX軸方向に付勢することにより、X軸方向に付勢されていない場合と比べて、振動体4のX軸方向への不要な振動を低減することができる。   The beams 514 and 524 have been described above. As shown in FIG. 12, beams 514 and 524 having a parallelogram in cross section elastically deform in the directions of arrows F1 and F2, and thus deformation components Cy1 and Cy2 in the Y-axis direction and deformation in the X-axis direction. And Cx1 and Cx2. As described above, the beams 514 and 524 each have a parallelogram having a cross section inclining in a direction opposite to each other. In other words, since the P axis and the Q axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the Y axis, The deformation component Cx1 of the beam 514 in the X-axis direction and the deformation component Cx2 of the beam 524 in the X-axis direction are opposite to each other, and in particular, Cx1 and Cx2 are directed toward each other. Therefore, when the beams 514 and 524 are elastically deformed in the Y-axis direction, and the convex portion 44 is urged against the rotor 2 by using the restoring force, the beam 514 urges the vibrating body 4 in the X-axis direction minus side. Then, the vibrating body 4 is urged by the beam 524 to the plus side in the X-axis direction. By urging the vibrating body 4 in the X-axis direction from both sides in this manner, unnecessary vibration of the vibrating body 4 in the X-axis direction is reduced as compared with a case where the vibrating body 4 is not urged in the X-axis direction. be able to.

より具体的に説明すると、例えば、ローター2の外周面21の非均一性(歪み)や圧電振動子41の振動バランスのずれ(例えば、一方の圧電素子60Aの伸縮量と他方の圧電素子60Aの伸縮量とのずれ)によって、凸部44がY−Z面内での楕円運動に加えて、面外方向すなわちX軸方向にも振動するおそれがある。このように、凸部44がX軸方向に振動してしまうと、凸部44が傾いてしまい、凸部44とローター2の外周面21との接触状態が変化し、ローター2を安定して駆動させることが困難となる。そこで、本実施形態のように、振動体4にX軸方向の圧縮力を加えることにより、凸部44のX軸方向への振動を低減することができ、ローター2をより安定して回転させることができる。   More specifically, for example, non-uniformity (distortion) of the outer peripheral surface 21 of the rotor 2 and deviation of the vibration balance of the piezoelectric vibrator 41 (for example, the amount of expansion and contraction of one piezoelectric element 60A and that of the other piezoelectric element 60A) The projection 44 may vibrate in the out-of-plane direction, that is, in the X-axis direction, in addition to the elliptical motion in the YZ plane, due to the difference from the amount of expansion and contraction. As described above, when the convex portion 44 vibrates in the X-axis direction, the convex portion 44 is tilted, and the contact state between the convex portion 44 and the outer peripheral surface 21 of the rotor 2 changes, thereby stably rotating the rotor 2. It becomes difficult to drive. Therefore, as in the present embodiment, by applying a compressive force in the X-axis direction to the vibrating body 4, the vibration of the convex portion 44 in the X-axis direction can be reduced, and the rotor 2 is more stably rotated. be able to.

特に、本実施形態では、Y軸とP軸とが成す角θpと、Y軸とQ軸とが成す角θqとがほぼ等しい。すなわち、θp≒θqの関係を満足する。これにより、梁514によって圧電振動子41に加わるX軸方向マイナス側の力と、梁524によって圧電振動子41に加わるX軸方向プラス側の力と、がほぼ等しくなる。このように、圧電振動子41にその両側からほぼ等しい力を加えることにより、より効果的に、凸部44のX軸方向への振動を低減することができ、ローター2をより安定して回転させることができる。   In particular, in the present embodiment, the angle θp formed by the Y axis and the P axis is substantially equal to the angle θq formed by the Y axis and the Q axis. That is, the relationship of θp ≒ θq is satisfied. Accordingly, the negative force applied to the piezoelectric vibrator 41 by the beam 514 in the X-axis direction is substantially equal to the positive force applied to the piezoelectric vibrator 41 by the beam 524 in the X-axis direction. In this manner, by applying substantially equal force to the piezoelectric vibrator 41 from both sides, vibration of the convex portion 44 in the X-axis direction can be reduced more effectively, and the rotor 2 can be more stably rotated. Can be done.

以上、圧電駆動装置3について説明した。このような圧電駆動装置3は、前述したように、X軸(第1軸)に沿う方向に並んでいる第1面4aおよび第2面4bを有し、Y軸(第2軸)およびZ軸(第3軸)を含む平面(Y−Z平面)に沿って振動する圧電振動子41と、圧電振動子41に配置され、圧電振動子41とY軸に沿う方向に並んでいる凸部44と、Y軸に沿って圧電振動子41から凸部44に向かう付勢方向に圧電振動子41を付勢する付勢部5と、を有する。また、付勢部5は、圧電振動子41の第1面4a側に配置され、Z軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第1面側棒状部としての梁514と、圧電振動子41の第2面4b側に配置され、Z軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第2面側棒状部としての梁524と、を有する。また、Z軸に垂直な平面における梁514の断面形状は、Y軸に沿う一対の辺514a、514bとこの一対の辺514a、514bに接続しX軸およびY軸の両方に傾斜した第1の辺としての辺514dを有し、X軸に沿う方向の長さLxおよびY軸に沿う方向の長さLyよりも、X軸およびY軸の両方に交差して辺514dに垂直なP軸(第4軸)に沿う方向の長さLpの方が小さく、Z軸に垂直な平面における梁524の断面形状は、Y軸に沿う一対の辺524a、524bとこの一対の辺524a、524bに接続しX軸およびY軸の両方に傾斜した第2の辺としての辺524dを有し、X軸に沿う方向の長さLxおよびY軸に沿う方向の長さLyよりも、X軸およびY軸の両方に交差して辺524dに垂直なQ軸(第5軸)に沿う方向の長さLqの方が小さい。そして、Z軸方向からの平面視で、P軸およびQ軸は、Y軸に対して互いに逆向きに傾いている。   The piezoelectric driving device 3 has been described above. As described above, such a piezoelectric driving device 3 has the first surface 4a and the second surface 4b arranged in the direction along the X axis (first axis), and has the Y axis (second axis) and the Z axis. A piezoelectric vibrator 41 that vibrates along a plane (YZ plane) including an axis (third axis), and protrusions arranged on the piezoelectric vibrator 41 and aligned with the piezoelectric vibrator 41 in a direction along the Y axis 44, and a biasing unit 5 that biases the piezoelectric vibrator 41 in a biasing direction from the piezoelectric vibrator 41 toward the convex portion 44 along the Y axis. The urging portion 5 is disposed on the first surface 4a side of the piezoelectric vibrator 41, extends in the direction along the Z axis, and has a beam 514 as a first surface side bar having elasticity. 41, which is disposed on the second surface 4b side, extends in the direction along the Z-axis, and has a beam 524 as a second-surface-side rod portion having elasticity. The cross-sectional shape of the beam 514 in a plane perpendicular to the Z axis is a pair of sides 514a and 514b along the Y axis and a first side connected to the pair of sides 514a and 514b and inclined to both the X axis and the Y axis. P-axis (having side 514d as a side and intersecting both the X-axis and the Y-axis and perpendicular to side 514d, rather than length Lx in the direction along the X-axis and length Ly in the direction along the Y-axis) The length Lp in the direction along the (fourth axis) is smaller, and the cross-sectional shape of the beam 524 in a plane perpendicular to the Z axis is connected to the pair of sides 524a and 524b and the pair of sides 524a and 524b along the Y axis. And has a side 524d as a second side inclined in both the X-axis and the Y-axis, and the X-axis and the Y-axis are longer than the length Lx in the direction along the X-axis and the length Ly in the direction along the Y-axis. Along the Q axis (fifth axis) perpendicular to side 524d Towards the direction of the length Lq is small. Then, in plan view from the Z-axis direction, the P-axis and the Q-axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the Y-axis.

このような構成とすることにより、梁514、524をY軸方向に弾性変形させて、その復元力を利用して凸部44をローター2に付勢した際、梁514によって圧電振動子41がX軸方向の一方側(X軸方向マイナス側)へ付勢され、梁524によって圧電振動子41がX軸方向の他方側(X軸方向プラス側)へ付勢される。このように、圧電振動子41をその両側からX軸方向に付勢することにより、X軸方向に付勢されていない場合と比べて、凸部44のX軸方向への不要な振動を低減することができる。そのため、このような構成の圧電駆動装置3によれば、ローター2を安定して回転させることができる。   With such a configuration, the beams 514 and 524 are elastically deformed in the Y-axis direction, and when the convex portion 44 is urged against the rotor 2 by using the restoring force, the beam 514 causes the piezoelectric vibrator 41 to move. The piezoelectric vibrator 41 is urged toward one side in the X-axis direction (minus side in the X-axis direction), and the beam 524 urges the piezoelectric vibrator 41 toward the other side in the X-axis direction (plus side in the X-axis direction). By urging the piezoelectric vibrator 41 in the X-axis direction from both sides in this manner, unnecessary vibration of the protrusion 44 in the X-axis direction is reduced as compared with the case where the piezoelectric vibrator 41 is not urged in the X-axis direction. can do. Therefore, according to the piezoelectric driving device 3 having such a configuration, the rotor 2 can be stably rotated.

言い換えると、付勢部5は、圧電振動子41の第1面4a側に配置され、圧電振動子41をY軸に沿う付勢方向に付勢すると共にX軸方向の一方側(X軸方向マイナス側)に向けて付勢する第1ばね部としてのばね部513と、圧電振動子41の第2面4b側に配置され、圧電振動子41をY軸に沿う付勢方向に付勢すると共にX軸方向の他方側(X軸方向プラス側)に向けて付勢する第2ばね部としてのばね部523と、を有する。このように、圧電振動子41をその両側からX軸方向に付勢することにより、X軸方向に付勢されていない場合と比べて、凸部44のX軸方向への不要な振動を低減することができる。そのため、このような構成の圧電駆動装置3によれば、ローター2を安定して回転させることができる。   In other words, the urging unit 5 is disposed on the first surface 4a side of the piezoelectric vibrator 41, and urges the piezoelectric vibrator 41 in the urging direction along the Y-axis and at one side in the X-axis direction (X-axis direction). A spring portion 513 as a first spring portion for biasing toward the (minus side) is disposed on the second surface 4b side of the piezoelectric vibrator 41, and biases the piezoelectric vibrator 41 in a biasing direction along the Y axis. And a spring portion 523 as a second spring portion that biases toward the other side in the X-axis direction (plus side in the X-axis direction). By urging the piezoelectric vibrator 41 in the X-axis direction from both sides in this manner, unnecessary vibration of the protrusion 44 in the X-axis direction is reduced as compared with the case where the piezoelectric vibrator 41 is not urged in the X-axis direction. can do. Therefore, according to the piezoelectric driving device 3 having such a configuration, the rotor 2 can be stably rotated.

なお、本実施形態では、ばね部513が複数(8本)の梁514を有し、各梁514が同様の構成となっているが、ばね部513全体として圧電振動子41をY軸に沿う付勢方向に付勢すると共にX軸方向の一方側に向けて付勢することができれば、ばね部513の構成としては、特に限定されない。例えば、梁514は、1つ以上7つ以下であってもよいし、9つ以上であってもよい。また、少なくとも1つの梁514は、他の梁514と異なる構成となっていてもよい。また、各梁514は、その機能を発揮することができる限り、延在方向に沿って横断面形状が一定であってもよいし、異なっていてもよい。ばね部523についても同様である。   In this embodiment, the spring portion 513 has a plurality of (eight) beams 514, and each beam 514 has the same configuration. However, as a whole of the spring portion 513, the piezoelectric vibrator 41 extends along the Y axis. The configuration of the spring portion 513 is not particularly limited as long as it can be urged in the urging direction and toward one side in the X-axis direction. For example, the number of beams 514 may be one or more and seven or less, or nine or more. Further, at least one beam 514 may have a different configuration from the other beams 514. Further, each beam 514 may have a constant or different cross-sectional shape along the extending direction as long as it can exhibit its function. The same applies to the spring portion 523.

また、前述したように、Y軸とP軸との成す角θpは、Y軸とQ軸との成す角θqと等しい。これにより、梁514が圧電振動子41をX軸方向の一方側へ付勢する力と、梁524が圧電振動子41をX軸方向の他方側へ付勢する力と、がほぼ等しくなる。これにより、圧電振動子41をX軸方向の両側からバランスよく付勢することができるため、凸部44のX軸方向への不要な振動をより効果的に低減することができる。そのため、このような構成の圧電駆動装置3によれば、ローター2をより安定して回転させることができる。なお、θpとθqとが等しいとは、θpとθqとが一致する場合の他、例えば、θpとθqとの間に製造上生じ得る誤差等の僅かな誤差(例えば、±3°以下)がある場合を含む意味である。   Further, as described above, the angle θp formed between the Y axis and the P axis is equal to the angle θq formed between the Y axis and the Q axis. Accordingly, the force of the beam 514 urging the piezoelectric vibrator 41 to one side in the X-axis direction is substantially equal to the force of the beam 524 urging the piezoelectric vibrator 41 to the other side in the X-axis direction. Accordingly, the piezoelectric vibrator 41 can be urged in a balanced manner from both sides in the X-axis direction, so that unnecessary vibration of the protrusion 44 in the X-axis direction can be more effectively reduced. Therefore, according to the piezoelectric driving device 3 having such a configuration, the rotor 2 can be more stably rotated. Note that θp and θq being equal means that θp and θq coincide with each other and, for example, a slight error (for example, ± 3 ° or less) such as an error that may occur during manufacture between θp and θq. The meaning includes some cases.

また、前述したように、圧電振動子41は、梁514によって第1面4aから第2面4bに向かう方向(X軸方向マイナス側)に付勢され、梁524によって第2面4bから第1面4aに向かう方向(X軸方向プラス側)に付勢されている。これにより、圧電振動子41をX軸方向の両側から挟み込んで圧縮することができる。そのため、凸部44のX軸方向への不要な振動をより効果的に低減することができる。また、例えば、後述する第2実施形態のように、圧電振動子41をX軸方向の両側から引っ張って伸張する場合と比べて、第1、第2基板51、52と振動体4とを接着している接着剤Dが剥がれ難い。そのため、圧電駆動装置3の破損が抑制され、圧電駆動装置3の信頼性が向上する。   Further, as described above, the piezoelectric vibrator 41 is urged by the beam 514 in the direction from the first surface 4a to the second surface 4b (the negative side in the X-axis direction), and the beam 524 causes the first surface 4b to move from the second surface 4b to the first surface. It is urged in the direction toward the surface 4a (X-axis direction plus side). Thereby, the piezoelectric vibrator 41 can be sandwiched and compressed from both sides in the X-axis direction. Therefore, unnecessary vibration of the protrusion 44 in the X-axis direction can be more effectively reduced. Also, for example, compared to a case where the piezoelectric vibrator 41 is pulled from both sides in the X-axis direction and extended as in a second embodiment described later, the first and second substrates 51 and 52 and the vibrating body 4 are bonded. Adhesive D is difficult to peel off. Therefore, breakage of the piezoelectric driving device 3 is suppressed, and the reliability of the piezoelectric driving device 3 is improved.

また、前述したように、X軸およびY軸を含む平面における梁514の断面形状は、平行四辺形であり、X軸およびY軸を含む平面における梁524の断面形状は、梁514の横断面形状とは傾きが逆の平行四辺形である。これにより、梁514、524の形状が比較的簡単となり、後述する製造方法によって容易に形成することができる。なお、前記「平行四辺形」とは、完全な平行四辺形である場合の他、平行四辺形から若干崩れた形状も含む意味である。例えば、梁514について説明すれば、上面514aと下面514bとが平行でなく若干傾斜していたり、一対の側面514c、514dが平行でなく若干傾斜していたり、各角部が面取りされていたり、技術常識的に見て実質的に平行四辺形と見做せる場合も「平行四辺形」に含まれる。   As described above, the cross-sectional shape of the beam 514 in a plane including the X axis and the Y axis is a parallelogram, and the cross-sectional shape of the beam 524 in a plane including the X axis and the Y axis is a cross section of the beam 514. The shape is a parallelogram whose inclination is opposite to that of the shape. Accordingly, the shapes of the beams 514 and 524 become relatively simple, and can be easily formed by a manufacturing method described later. The “parallelogram” is meant to include not only a perfect parallelogram but also a shape slightly deviated from the parallelogram. For example, as for the beam 514, the upper surface 514a and the lower surface 514b are not parallel and slightly inclined, the pair of side surfaces 514c and 514d are not parallel and slightly inclined, or each corner is chamfered, The case where it can be regarded as a substantially parallelogram from the technical common sense is also included in the “parallelogram”.

また、梁514および梁524は、それぞれ、シリコンから構成されている。これにより、十分な強度を有する梁514、524が得られる。また、梁514、524を高精度に加工することができる。   The beams 514 and 524 are each made of silicon. Thereby, beams 514 and 524 having sufficient strength are obtained. Further, the beams 514 and 524 can be processed with high accuracy.

次に、圧電駆動装置3の製造方法について説明する。図13に示すように、圧電駆動装置3の製造方法は、付勢部5を形成する付勢部形成工程と、振動体4に付勢部5を配置する付勢部配置工程と、を有する。以下、これら各工程について説明する。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric driving device 3 will be described. As shown in FIG. 13, the method of manufacturing the piezoelectric driving device 3 includes an urging unit forming step of forming the urging unit 5 and an urging unit arranging step of arranging the urging unit 5 on the vibrating body 4. . Hereinafter, each of these steps will be described.

[付勢部形成工程]
まず、シリコン基板からなる第1基板51をドライエッチングによってパターニングすることにより、基部511と、固定部512と、ばね部513(複数の梁514)と、を形成する。この際、図14に示すように、反応性ガスGを第1基板51の厚さ方向に対して傾斜した方向から供給することにより、第1基板51を厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進め、横断面形状が平行四辺形の梁514を形成することができる。
[Biasing part forming step]
First, a base 511, a fixed part 512, and a spring part 513 (a plurality of beams 514) are formed by patterning the first substrate 51 made of a silicon substrate by dry etching. At this time, as shown in FIG. 14, by supplying the reactive gas G from a direction inclined with respect to the thickness direction of the first substrate 51, the first substrate 51 is moved in a direction inclined with respect to the thickness direction. Digging can form a beam 514 having a parallelogram in cross section.

また、シリコン基板からなる第2基板52をドライエッチングによってパターニングすることにより、基部521と、固定部522と、ばね部523(複数の梁524)と、を形成する。この際、図15に示すように、反応性ガスGを第2基板52の厚さ方向に対して傾斜した方向から供給することにより、第2基板52を厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進め、横断面形状が平行四辺形の梁524を形成することができる。   The base 521, the fixing part 522, and the spring part 523 (the plurality of beams 524) are formed by patterning the second substrate 52 made of a silicon substrate by dry etching. At this time, as shown in FIG. 15, by supplying the reactive gas G from a direction inclined with respect to the thickness direction of the second substrate 52, the second substrate 52 is moved in a direction inclined with respect to the thickness direction. Digging can form a beam 524 with a parallelogram in cross section.

[付勢部配置工程]
次に、振動体4を準備し、図16に示すように、振動体4の上面側に第1基板51を配置する。そして、振動体4の支持部42の上面と第1基板51の基部511の下面とを接着剤Dによって接合すると共に、振動体4の支持部42の下面と第2基板52の基部521の上面とを接着剤Dによって接合する。また、第1基板51と第2基板52との間に間座53を配置し、接着剤Dを介して間座53と固定部512、522とを接合する。これにより、圧電駆動装置3が得られる。
[Biasing part arrangement step]
Next, the vibrating body 4 is prepared, and the first substrate 51 is disposed on the upper surface side of the vibrating body 4 as shown in FIG. Then, the upper surface of the support portion 42 of the vibrating body 4 and the lower surface of the base portion 511 of the first substrate 51 are joined by an adhesive D, and the lower surface of the support portion 42 of the vibrating member 4 and the upper surface of the base portion 521 of the second substrate 52 are joined. Are bonded by an adhesive D. Further, the spacer 53 is arranged between the first substrate 51 and the second substrate 52, and the spacer 53 and the fixing portions 512 and 522 are joined via the adhesive D. Thereby, the piezoelectric driving device 3 is obtained.

以上のように、上述の圧電駆動装置3の製造方法は、ドライエッチングにより第1基板51をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより梁514(第1面側棒状部)を形成し、ドライエッチングにより第2基板52をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより梁524(第2面側棒状部)を形成する工程と、圧電振動子41の第1面4a側に梁514を配置し、圧電振動子41の第2面4b側に梁524を配置する工程と、を含む。このような製造方法によれば、容易に圧電駆動装置3を製造することができる。   As described above, in the method of manufacturing the piezoelectric driving device 3 described above, the beam 514 (the first surface side bar-shaped portion) is formed by digging the first substrate 51 in a direction inclined with respect to the thickness direction by dry etching. Forming a beam 524 (second surface side bar) by digging the second substrate 52 in a direction inclined with respect to its thickness direction by dry etching, and a first surface of the piezoelectric vibrator 41. Arranging the beam 514 on the 4a side and arranging the beam 524 on the second surface 4b side of the piezoelectric vibrator 41. According to such a manufacturing method, the piezoelectric driving device 3 can be easily manufactured.

なお、圧電駆動装置3の別の製造方法として、例えば、以下のような製造方法が挙げられる。圧電駆動装置3の製造方法は、前述した製造方法と同様に、付勢部5を形成する付勢部形成工程と、振動体4に付勢部5を配置する付勢部配置工程と、を有する(図13参照)。付勢部配置工程は、前述した製造方法と同様であるため、以下では、付勢部形成工程についてのみ説明する。   In addition, as another manufacturing method of the piezoelectric driving device 3, for example, the following manufacturing method can be mentioned. The manufacturing method of the piezoelectric drive device 3 includes an urging portion forming step of forming the urging portion 5 and an urging portion arranging step of arranging the urging portion 5 on the vibrating body 4 in the same manner as the above-described manufacturing method. (See FIG. 13). Since the urging portion arranging step is the same as the above-described manufacturing method, only the urging portion forming step will be described below.

[付勢部形成工程]
まず、第1基板51をウェットエッチングによってパターニングすることにより、基部511と、固定部512と、ばね部513(複数の梁514)と、を形成する。この際、図17に示すように、第1基板51の上面に配置するマスクM1と、下面に配置するマスクM2とをY軸方向にずらすことにより、第1基板51を厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進め、横断面形状が平行四辺形の梁514を形成することができる。
[Biasing part forming step]
First, the base portion 511, the fixing portion 512, and the spring portion 513 (the plurality of beams 514) are formed by patterning the first substrate 51 by wet etching. At this time, as shown in FIG. 17, the mask M1 arranged on the upper surface of the first substrate 51 and the mask M2 arranged on the lower surface are shifted in the Y-axis direction, so that the first substrate 51 is moved in the thickness direction. Digging in an inclined direction can form a beam 514 having a parallelogram in cross section.

また、第2基板52をウェットエッチングによってパターニングすることにより、基部521と、固定部522と、ばね部523(複数の梁524)と、を形成する。この際、図18に示すように、第2基板52の上面に配置するマスクM3と、下面に配置するマスクM4とをY軸方向にずらすことにより、第2基板52を厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進め、横断面形状が平行四辺形の梁524を形成することができる。   Further, by patterning the second substrate 52 by wet etching, a base 521, a fixing part 522, and a spring part 523 (a plurality of beams 524) are formed. At this time, as shown in FIG. 18, the mask M3 disposed on the upper surface of the second substrate 52 and the mask M4 disposed on the lower surface are shifted in the Y-axis direction, so that the second substrate 52 is moved with respect to the thickness direction. Digging in an inclined direction can form a beam 524 having a parallelogram in cross section.

以上のように、上述の圧電駆動装置3の製造方法は、ウェットエッチングにより第1基板51をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより梁514(第1面側棒状部)を形成し、ウェットエッチングにより第2基板52をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより梁524(第2面側棒状部)を形成する工程と、圧電振動子41の第1面4a側に梁514を配置し、圧電振動子41の第2面4b側に梁524を配置する工程と、を含む。このような製造方法によれば、容易に圧電駆動装置3を製造することができる。   As described above, in the method for manufacturing the piezoelectric driving device 3 described above, the beam 514 (the first surface side bar-shaped portion) is formed by digging the first substrate 51 in a direction inclined with respect to the thickness direction by wet etching. Forming and digging the second substrate 52 in a direction inclined with respect to the thickness direction thereof by wet etching to form the beam 524 (the second surface side bar-like portion); and the first surface of the piezoelectric vibrator 41. Arranging the beam 514 on the 4a side and arranging the beam 524 on the second surface 4b side of the piezoelectric vibrator 41. According to such a manufacturing method, the piezoelectric driving device 3 can be easily manufactured.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
図19は、本発明の第2実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。
<Second embodiment>
Next, a piezoelectric driving device according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 19 is a sectional view showing a piezoelectric driving device according to a second embodiment of the present invention.

本実施形態に係る圧電駆動装置3は、付勢部5の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。以下の説明では、第2実施形態の圧電駆動装置3に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図19では、前述した第1実施形態と同様の構成について同一符号を付している。   The piezoelectric drive device 3 according to the present embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the configuration of the urging portion 5 is different. In the following description, the piezoelectric driving device 3 of the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same items will be omitted. In FIG. 19, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described first embodiment.

図19に示すように、本実施形態では、梁514のP軸は、Y軸方向プラス側がY軸方向マイナス側よりもX軸方向マイナス側に位置するようにY軸方向に対して反時計回りに角度θpの角度で傾斜している。一方、梁524のQ軸は、Y軸方向プラス側がY軸方向マイナス側よりもX軸方向プラス側に位置するようにY軸方向に対して時計回りに角度θqの角度で傾斜している。すなわち、P軸およびQ軸は、Y軸に対して互いに逆向きに傾いている。特に、本実施形態では、Y軸とP軸とが成す角θpとY軸とQ軸とが成す角θqとが等しい。   As shown in FIG. 19, in the present embodiment, the P axis of the beam 514 is counterclockwise with respect to the Y axis direction such that the plus side in the Y axis direction is located on the minus side in the X axis direction than the minus side in the Y axis direction. At an angle θp. On the other hand, the Q axis of the beam 524 is inclined at an angle θq clockwise with respect to the Y axis direction such that the plus side in the Y axis direction is located on the plus side in the X axis direction than the minus side in the Y axis direction. That is, the P axis and the Q axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the Y axis. In particular, in the present embodiment, the angle θp formed by the Y axis and the P axis is equal to the angle θq formed by the Y axis and the Q axis.

このような構成の梁514、524は、矢印F1、F2の方向に弾性変形するため、Y軸方向への変形成分Cy1、Cy2と、X軸方向の変形成分Cx1、Cx2と、を有する。前述したように、P軸およびQ軸がY軸に対して互いに逆向きに傾いているため、梁514のX軸方向の変形成分Cx1と梁524のX軸方向の変形成分Cx2とが逆向きである。そのため、梁514、524をY軸方向に弾性変形させて、その復元力を利用して凸部44をローター2に付勢した際、梁514によって振動体4がX軸方向プラス側へ付勢され、梁524によって振動体4がX軸方向マイナス側へ付勢される。このように、振動体4をその両側からX軸方向に付勢することにより、X軸方向に付勢されていない場合と比べて、振動体4のX軸方向への不要な振動を低減することができる。   The beams 514 and 524 having such a configuration have deformation components Cy1 and Cy2 in the Y-axis direction and deformation components Cx1 and Cx2 in the X-axis direction because they are elastically deformed in the directions of arrows F1 and F2. As described above, since the P axis and the Q axis are tilted in opposite directions to the Y axis, the deformation component Cx1 of the beam 514 in the X axis direction and the deformation component Cx2 of the beam 524 in the X axis direction are opposite. It is. For this reason, when the beams 514 and 524 are elastically deformed in the Y-axis direction and the convex portion 44 is urged toward the rotor 2 by using the restoring force, the vibrating body 4 is urged by the beam 514 in the X-axis direction plus side. Then, the vibrating body 4 is urged by the beam 524 to the negative side in the X-axis direction. By urging the vibrating body 4 in the X-axis direction from both sides in this manner, unnecessary vibration of the vibrating body 4 in the X-axis direction is reduced as compared with a case where the vibrating body 4 is not urged in the X-axis direction. be able to.

以上のように、本実施形態では、圧電振動子41は、梁514によって第2面4bから第1面4aに向かう方向に付勢され、梁524によって第1面4aから第2面4bに向かう方向に付勢されている。これにより、圧電振動子41をX軸方向の両側から引っ張ることができる。そのため、凸部44のX軸方向への不要な振動をより効果的に低減することができる。また、例えば、後述する第2実施形態のように、圧電振動子41をX軸方向の両側から引っ張って伸張する場合と比べて、第1、第2基板51、52と振動体4とを接着している接着剤Dが剥がれ難い。そのため、圧電駆動装置3の破損が抑制され、圧電駆動装置3の信頼性が向上する。   As described above, in the present embodiment, the piezoelectric vibrator 41 is urged by the beam 514 in the direction from the second surface 4b to the first surface 4a, and is urged by the beam 524 from the first surface 4a to the second surface 4b. Biased in the direction. Thereby, the piezoelectric vibrator 41 can be pulled from both sides in the X-axis direction. Therefore, unnecessary vibration of the protrusion 44 in the X-axis direction can be more effectively reduced. Also, for example, compared to a case where the piezoelectric vibrator 41 is pulled from both sides in the X-axis direction and extended as in a second embodiment described later, the first and second substrates 51 and 52 and the vibrating body 4 are bonded. Adhesive D is difficult to peel off. Therefore, breakage of the piezoelectric driving device 3 is suppressed, and the reliability of the piezoelectric driving device 3 is improved.

このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。   According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
図20は、本発明の第3実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。
<Third embodiment>
Next, a piezoelectric driving device according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 20 is a sectional view showing a piezoelectric driving device according to a third embodiment of the present invention.

本実施形態に係る圧電駆動装置3は、振動体4の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。以下の説明では、第3実施形態の圧電駆動装置3に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図20では、前述した第1実施形態と同様の構成について同一符号を付している。   The piezoelectric drive device 3 according to the present embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the configuration of the vibrating body 4 is different. In the following description, the piezoelectric drive device 3 of the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same items will be omitted. In FIG. 20, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described first embodiment.

図20に示すように、振動体4は、1つの圧電素子ユニット60で構成されている。この場合、圧電素子60A〜60Eは、それぞれ、バルク材料から形成されている。また、第1基板51と支持部42との間には、第1基板51と圧電素子60A〜60Eとの接触を防止するための間座7が設けられている。   As shown in FIG. 20, the vibrating body 4 includes one piezoelectric element unit 60. In this case, each of the piezoelectric elements 60A to 60E is formed from a bulk material. Further, a spacer 7 is provided between the first substrate 51 and the support portion 42 to prevent the first substrate 51 from contacting the piezoelectric elements 60A to 60E.

このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。   According to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be exerted.

以上、本発明の圧電駆動装置および圧電駆動装置の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。   As described above, the piezoelectric driving device and the method of manufacturing the piezoelectric driving device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit has the same function. It can be replaced with any configuration that has. Further, other arbitrary components may be added to the present invention. Further, the embodiments may be appropriately combined.

また、前述した実施形態では、梁514、524の断面形状が平行四辺形である構成について説明したが、凸部44をローター2に付勢した際に、梁514によって振動体4をX軸方向の一方側に向けて付勢し、梁524によって振動体をX軸方向の他方側に向けて付勢することができれば、特に限定されない。例えば、梁514は、図21ないし図23に示すような形状であってもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the cross-sectional shape of the beams 514 and 524 is a parallelogram has been described. However, when the convex portion 44 is urged to the rotor 2, the vibrating body 4 is moved in the X-axis direction by the beam 514. There is no particular limitation as long as the vibrating body can be urged toward the other side in the X-axis direction by the beam 524. For example, the beam 514 may have a shape as shown in FIGS.

1…圧電モーター、2…ローター、21…外周面、22…主面、3…圧電駆動装置、4…振動体、4a…第1面、4b…第2面、41…圧電振動子、42…支持部、43…接続部、431…第1接続部、432…第2接続部、44…凸部、5…付勢部、51…第1基板、511…基部、512…固定部、513…ばね部、514…梁、514a…上面、514b…下面、514c…側面、514d…側面、52…第2基板、521…基部、522…固定部、523…ばね部、524…梁、524a…上面、524b…下面、524c…側面、524d…側面、53…間座、54…貫通孔、6、6A〜6E…圧電素子、60…圧電素子ユニット、60A〜60E…圧電素子、601…第1電極、602…圧電体、603…第2電極、61…基板、63…保護層、69…接着剤、7…間座、Cx1、Cx2、Cy1、Cy2…変形成分、CN…中心線、D…接着剤、F1、F2…矢印、G…反応性ガス、M1〜M4…マスク、O…回動軸、V1〜V3、V1’〜V3’…駆動信号、θp、θq…角度   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric motor, 2 ... Rotor, 21 ... Outer peripheral surface, 22 ... Main surface, 3 ... Piezoelectric drive, 4 ... Vibration body, 4a ... 1st surface, 4b ... 2nd surface, 41 ... Piezoelectric vibrator, 42 ... Supporting part, 43 ... connecting part, 431 ... first connecting part, 432 ... second connecting part, 44 ... convex part, 5 ... urging part, 51 ... first substrate, 511 ... base part, 512 ... fixing part, 513 ... Spring part, 514 ... beam, 514a ... upper surface, 514b ... lower surface, 514c ... side surface, 514d ... side surface, 52 ... second substrate, 521 ... base part, 522 ... fixed part, 523 ... spring part, 524 ... beam, 524a ... upper surface 524b: lower surface, 524c: side surface, 524d: side surface, 53: spacer, 54: through hole, 6, 6A to 6E: piezoelectric element, 60: piezoelectric element unit, 60A to 60E: piezoelectric element, 601: first electrode , 602: piezoelectric body, 603: second electrode, 61: substrate 63: protective layer, 69: adhesive, 7: spacer, Cx1, Cx2, Cy1, Cy2: deformation component, CN: center line, D: adhesive, F1, F2: arrow, G: reactive gas, M1 to M1 M4: mask, O: rotation axis, V1 to V3, V1 'to V3': drive signal, θp, θq: angle

Claims (9)

互いに直交する3軸を第1軸、第2軸および第3軸としたとき、
前記第1軸に沿う方向に並んでいる第1面および第2面を有し、前記第2軸および前記第3軸を含む平面に沿って振動する圧電振動子と、
前記圧電振動子に配置され、前記圧電振動子と前記第2軸に沿う方向に並んでいる凸部と、
前記第2軸に沿って前記圧電振動子から前記凸部に向かう方向に前記圧電振動子を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、
前記圧電振動子の前記第1面側に配置され、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第1面側棒状部と、
前記圧電振動子の前記第2面側に配置され、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第2面側棒状部と、を有し、
前記第3軸に垂直な平面における前記第1面側棒状部の断面形状は、第2軸に沿う一対の辺と前記一対の辺に接続し前記第1軸および前記第2軸の両方に傾斜した第1の辺を有し、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差して前記第1の辺に垂直な第4軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸に垂直な平面における前記第2面側棒状部の断面形状は、第2軸に沿う一対の辺と前記一対の辺に接続し前記第1軸および前記第2軸の両方に傾斜した第2の辺を有し、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差して前記第1の辺に垂直な第5軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸方向からの平面視で、
前記第4軸および前記第5軸は、前記第2軸に対して互いに逆向きに傾いていることを特徴とする圧電駆動装置。
When three axes orthogonal to each other are defined as a first axis, a second axis, and a third axis,
A piezoelectric vibrator having a first surface and a second surface arranged in a direction along the first axis, and vibrating along a plane including the second axis and the third axis;
A protrusion arranged on the piezoelectric vibrator and arranged in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis;
And an urging unit for urging the piezoelectric vibrator in a direction from the piezoelectric vibrator toward the convex portion along the second axis,
The urging unit,
A first surface-side bar-shaped portion that is disposed on the first surface side of the piezoelectric vibrator, extends in a direction along the third axis, and has elasticity;
A second surface-side rod-shaped portion that is disposed on the second surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
The cross-sectional shape of the first surface side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is connected to a pair of sides along the second axis and the pair of sides, and is inclined to both the first axis and the second axis. The first side intersecting both the first axis and the second axis more than the length along the first axis and the length along the second axis. The length along the fourth axis perpendicular to the side of is smaller,
A cross-sectional shape of the second surface side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is connected to a pair of sides along the second axis and the pair of sides, and is inclined to both the first axis and the second axis. The first side intersecting both the first axis and the second axis more than the length in the direction along the first axis and the length in the direction along the second axis. The length in the direction along the fifth axis perpendicular to the side of is smaller,
In plan view from the third axis direction,
The piezoelectric drive device, wherein the fourth axis and the fifth axis are inclined in opposite directions to each other with respect to the second axis.
前記第2軸と前記第4軸との成す角は、前記第2軸と前記第5軸との成す角と等しい請求項1に記載の圧電駆動装置。   The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein an angle formed by the second axis and the fourth axis is equal to an angle formed by the second axis and the fifth axis. 前記圧電振動子は、前記第1面側棒状部によって前記第1面から前記第2面に向かう方向に付勢され、前記第2面側棒状部によって前記第2面から前記第1面に向かう方向に付勢されている請求項1または2に記載の圧電駆動装置。   The piezoelectric vibrator is urged in a direction from the first surface toward the second surface by the first surface side bar, and is directed from the second surface to the first surface by the second surface side bar. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the piezoelectric drive device is biased in a direction. 前記圧電振動子は、前記第1面側棒状部によって前記第2面から前記第1面に向かう方向に付勢され、前記第2面側棒状部によって前記第1面から前記第2面に向かう方向に付勢されている請求項1または2に記載の圧電駆動装置。   The piezoelectric vibrator is urged by the first surface side bar in a direction from the second surface toward the first surface, and is urged by the second surface side bar from the first surface to the second surface. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the piezoelectric drive device is biased in a direction. 前記第1軸および前記第2軸を含む平面における前記第1面側棒状部の断面形状は、平行四辺形であり、
前記第1軸および前記第2軸を含む平面における前記第2面側棒状部の断面形状は、前記第1面側棒状部の前記断面形状とは傾きが逆の平行四辺形である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の圧電駆動装置。
The cross-sectional shape of the first surface side bar-shaped portion in a plane including the first axis and the second axis is a parallelogram,
2. The cross-sectional shape of the second-surface-side rod-shaped portion in a plane including the first axis and the second axis is a parallelogram whose inclination is opposite to the cross-sectional shape of the first-surface-side rod-shaped portion. 5. The piezoelectric driving device according to any one of items 4 to 4.
前記第1面側棒状部および前記第2面側棒状部は、それぞれ、シリコンから構成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の圧電駆動装置。   The piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first surface-side bar portion and the second surface-side bar portion are each made of silicon. 互いに直交する3軸を第1軸、第2軸および第3軸としたとき、
前記第1軸に沿う方向に並んでいる第1面および第2面を有し、前記第2軸および前記第3軸を含む平面に沿って振動する圧電振動子と、
前記圧電振動子に配置され、前記圧電振動子と前記第2軸に沿う方向に並んでいる凸部と、
前記第2軸に沿って前記圧電振動子から前記凸部に向かう付勢方向に前記圧電振動子を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、
前記圧電振動子の前記第1面側に配置され、前記圧電振動子を前記付勢方向に付勢すると共に前記第1軸方向の一方側に向けて付勢する第1ばね部と、
前記圧電振動子の前記第2面側に配置され、前記圧電振動子を前記付勢方向に付勢すると共に前記第1軸方向の他方側に向けて付勢する第2ばね部と、を有することを特徴とする圧電駆動装置。
When three axes orthogonal to each other are defined as a first axis, a second axis, and a third axis,
A piezoelectric vibrator having a first surface and a second surface arranged in a direction along the first axis, and vibrating along a plane including the second axis and the third axis;
A protrusion arranged on the piezoelectric vibrator and arranged in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis;
And an urging unit that urges the piezoelectric vibrator in an urging direction along the second axis from the piezoelectric vibrator toward the protrusion.
The urging unit,
A first spring portion disposed on the first surface side of the piezoelectric vibrator, for urging the piezoelectric vibrator in the urging direction and urging the piezoelectric vibrator toward one side in the first axial direction;
A second spring portion that is arranged on the second surface side of the piezoelectric vibrator and urges the piezoelectric vibrator in the urging direction and urges the piezoelectric vibrator toward the other side in the first axial direction. A piezoelectric driving device characterized by the above-mentioned.
互いに直交する3軸を第1軸、第2軸および第3軸としたとき、
前記第1軸に沿う方向に並んでいる第1面および第2面を有し、前記第2軸および前記第3軸を含む平面に沿って振動する圧電振動子と、
前記圧電振動子に配置され、前記圧電振動子と前記第2軸に沿う方向に並んでいる凸部と、
前記第2軸に沿って前記圧電振動子から前記凸部に向かう方向に前記圧電振動子を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、
前記圧電振動子の前記第1面側に位置し、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第1面側棒状部と、
前記圧電振動子の前記第2面側に位置し、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第2面側棒状部と、を有し、
前記第3軸に垂直な平面における前記第1面側棒状部の断面形状は、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差する第4軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸に垂直な平面における前記第2面側棒状部の断面形状は、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差する第5軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸方向からの平面視で、前記第4軸および前記第5軸が前記第2軸に対して互いに逆向きに傾いている圧電駆動装置の製造方法であって、
ドライエッチングにより第1基板をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより前記第1面側棒状部を形成し、ドライエッチングにより第2基板をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより前記第2面側棒状部を形成する工程と、
前記圧電振動子の前記第1面側に前記第1面側棒状部を配置し、前記圧電振動子の前記第2面側に前記第2面側棒状部を配置する工程と、を含むことを特徴とする圧電駆動装置の製造方法。
When three axes orthogonal to each other are defined as a first axis, a second axis, and a third axis,
A piezoelectric vibrator having a first surface and a second surface arranged in a direction along the first axis, and vibrating along a plane including the second axis and the third axis;
A protrusion arranged on the piezoelectric vibrator and arranged in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis;
And an urging unit for urging the piezoelectric vibrator in a direction from the piezoelectric vibrator toward the convex portion along the second axis,
The urging unit,
A first surface-side bar-shaped portion that is located on the first surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
A second surface-side rod-shaped portion that is located on the second surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
The cross-sectional shape of the first surface-side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is greater than the length along the first axis and the length along the second axis. The length in the direction along the fourth axis intersecting both of the second axes is smaller,
The cross-sectional shape of the second surface-side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is greater than the length in the direction along the first axis and the length in the direction along the second axis. The length in the direction along the fifth axis that intersects both of the second axes is smaller,
A method of manufacturing a piezoelectric drive device, wherein the fourth axis and the fifth axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the second axis in a plan view from the third axis direction,
The first substrate side bar is formed by digging the first substrate in a direction inclined with respect to the thickness direction by dry etching, and the second substrate is inclined in the direction inclined with respect to the thickness direction by dry etching. Forming the second surface side bar by digging into;
Arranging the first surface side bar on the first surface side of the piezoelectric vibrator, and arranging the second surface side bar on the second surface side of the piezoelectric vibrator. A method for manufacturing a piezoelectric driving device, which is characterized in that:
互いに直交する3軸を第1軸、第2軸および第3軸としたとき、
前記第1軸に沿う方向に並んでいる第1面および第2面を有し、前記第2軸および前記第3軸を含む平面に沿って振動する圧電振動子と、
前記圧電振動子に配置され、前記圧電振動子と前記第2軸に沿う方向に並んでいる凸部と、
前記第2軸に沿って前記圧電振動子から前記凸部に向かう方向に前記圧電振動子を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、
前記圧電振動子の前記第1面側に位置し、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第1面側棒状部と、
前記圧電振動子の前記第2面側に位置し、前記第3軸に沿う方向に延在し、弾性を有する第2面側棒状部と、を有し、
前記第3軸に垂直な平面における前記第1面側棒状部の断面形状は、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差する第4軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸に垂直な平面における前記第2面側棒状部の断面形状は、前記第1軸に沿う方向の長さおよび前記第2軸に沿う方向の長さよりも、前記第1軸および前記第2軸の両方に交差する第5軸に沿う方向の長さの方が小さく、
前記第3軸方向からの平面視で、前記第4軸および前記第5軸が前記第2軸に対して互いに逆向きに傾いている圧電駆動装置の製造方法であって、
ウェットエッチングにより第1基板をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより前記第1面側棒状部を形成し、ウェットエッチングにより第2基板をその厚さ方向に対して傾斜した方向に掘り進めることにより前記第2面側棒状部を形成する工程と、
前記圧電振動子の前記第1面側に前記第1面側棒状部を配置し、前記圧電振動子の前記第2面側に前記第2面側棒状部を配置する工程と、を含むことを特徴とする圧電駆動装置の製造方法。
When three axes orthogonal to each other are defined as a first axis, a second axis, and a third axis,
A piezoelectric vibrator having a first surface and a second surface arranged in a direction along the first axis, and vibrating along a plane including the second axis and the third axis;
A protrusion arranged on the piezoelectric vibrator and arranged in a direction along the piezoelectric vibrator and the second axis;
And an urging unit for urging the piezoelectric vibrator in a direction from the piezoelectric vibrator toward the convex portion along the second axis,
The urging unit,
A first surface-side bar-shaped portion that is located on the first surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
A second surface-side rod-shaped portion that is located on the second surface side of the piezoelectric vibrator and extends in a direction along the third axis and has elasticity;
The cross-sectional shape of the first surface-side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is greater than the length along the first axis and the length along the second axis. The length in the direction along the fourth axis intersecting both of the second axes is smaller,
The cross-sectional shape of the second surface-side bar-shaped portion in a plane perpendicular to the third axis is greater than the length in the direction along the first axis and the length in the direction along the second axis. The length in the direction along the fifth axis that intersects both of the second axes is smaller,
A method of manufacturing a piezoelectric drive device, wherein the fourth axis and the fifth axis are inclined in directions opposite to each other with respect to the second axis in a plan view from the third axis direction,
The first substrate-side bar is formed by digging the first substrate in a direction inclined with respect to the thickness direction by wet etching, and the second substrate is inclined in the direction inclined with respect to the thickness direction by wet etching. Forming the second surface side bar by digging into;
Arranging the first surface side bar on the first surface side of the piezoelectric vibrator, and arranging the second surface side bar on the second surface side of the piezoelectric vibrator. A method for manufacturing a piezoelectric driving device, which is characterized in that:
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