JP3190630B2 - 圧電アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧電アクチュエ
ータおよびその製造方法に関し、更に詳しくは、簡単な
構造で回転を安定化できる圧電アクチュエータおよびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在ＯＡ機器、情報処理機器の小型化が
進み、これに伴って、駆動・搬送に用いる動力源として
圧電アクチュエータが注目されている。このような圧電
アクチュエータの一例として、本願出願人らにより開発
されたマイクロ圧電モータが知られている（電気学会
第１５回センサ・シンポジウム TECHNICAL DIGEST１
８１頁〜１８４頁 １９９７年）。

【０００３】図２６に、そのマイクロ圧電モータの組立
図を示す。このマイクロ圧電モータ６００は、軸突起部
６１１を持つ円盤状の回転移動体６０１と、振動体６０
２と、軸突起部６１１を支持する基盤シャーシ６０３と
から構成されている。振動体６０２には、伸縮運動を発
生する圧電素子６２１を支持体６２２に張着した屈曲変
位機構部６２３が３つ設けてある。前記屈曲変位機構部
６２３はＬ字形状をしており、このＬ字形状の短辺端部
は振動体６０２の中心部６２４に固定されている。この
屈曲変位機構部６２３は、回転移動体６０１の接線方向
と平行に配置する。なお、回転移動体６０１には、摺動
部が設けられている。

【０００４】また、回転移動体６０１および基盤シャー
シ６０３には磁気吸着力の発生する磁石材料を用い、回
転移動体６０１と振動体６０２とを一定加圧下で接触さ
せる。また、振動体６０２、特に屈曲変位機構部６２３
には、前記磁石材料の磁力の影響を受けないように非磁
性体材料を用いる。回転移動体６０１の軸突起部６１１
は、振動体６０２の中空軸穴６２５にて軸支される。回
転移動体６０１の本体は、金属または樹脂系で形成し、
摺動部６１２には酸化皮膜処理を施す。また、回転移動
体６０１や振動体６０２などの形成には、エッチング等
のフォトファブリケーション技術を用いる。

【０００５】図２７は、このマイクロ圧電モータの動作
原理を示す説明図である。圧電素子６２１に特定周波数
の駆動電圧を印加することにより、当該圧電素子６２１
が図中矢印Ａ方向に伸縮する。この伸縮により屈曲変位
機構部６２３が図中矢印Ｂ方向に振動する。屈曲変位機
構部６２３が振動すると、当該屈曲変位機構部６２３の
先端が回転移動体６０１に接触する。接触方向は、回転
移動体６０１に対して垂直ではなく、図中矢印Ｃの示す
方向であるから、その横方向の力の成分Ｃｈにより回転
移動体６０１が移動することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のマイクロ圧
電モータ６００では、屈曲変位機構部６２３を振動さ
せ、この屈曲変位機構部６２３の先端を回転移動体６０
１に接触させることにより回転力を得ているが、この回
転移動体６０１と屈曲変位機構部６２３との間の与圧に
ついては、現在のところ十分な考慮がなされていない。
この与圧が回転の安定性に影響を与え、また、回転を安
定化させることがマイクロ圧電モータの適用範囲を拡大
することにもなる。一方、与圧するにしても、複雑な構
造では大型化してしまうからマイクロ圧電モータの価値
がない。また、組立が困難で、コストがかさむことにな
る。さらに、上記従来のように、磁力によって与圧をか
けるにしても、選定する材料に制限があるし、十分な与
圧を得ることができない。

【０００７】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、簡単な構造で回転を安定化できる圧電
アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る圧電アクチュエータは、回転移動
体と、この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出
し且つ一端固定他端自由とした支持体および当該支持体
に設けた圧電体からなる振動体と、を備え、これら回転
移動体および振動体を同軸に重ねた構造の圧電アクチュ
エータにおいて、前記回転移動体に前記振動体方向の与
圧をかける与圧部材を備えたものである。

【０００９】与圧部材は、回転移動体に振動体方向の与
圧をかける。これにより、回転移動体と支持部とが確実
に接触する。与圧部材は、回転移動体に与圧をかけるこ
とができればどのようなものでもよいが、好ましい具体
的構成については以下に開示する。

【００１０】また、請求項２に係る圧電アクチュエータ
は、回転移動体と、この回転移動体の円接線方向に対し
て平行に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体およ
び当該支持体に設けた圧電体からなる振動体と、を備
え、これら回転移動体および振動体を同軸に重ねた構造
の圧電アクチュエータにおいて、回転移動体の一面に前
記振動体方向の与圧を加える与圧部材を配置し、当該回
転移動体をその他面で接する振動体に押し付けるように
したものである。

【００１１】回転移動体の一面から与圧部材により付勢
力を与え、回転移動体の他面に接する振動体に押し付け
るようにしたので、振動体と回転移動体とが確実に接触
する。

【００１２】また、請求項３に係る圧電アクチュエータ
は、上記圧電アクチュエータにおいて、前記与圧部材
が、振動体側に固定される中心部と、中心部から放射状
に延出するサスペンションアームと、サスペンションア
ーム端部で保持され、前記回転移動体に接触するリム部
と、から構成されるものである。

【００１３】この与圧部材は、中心部、サスペンション
アームおよびリム部からなる車形状である。中心部が振
動体側に固定され、リム部が回転移動体に接触してお
り、サスペンションアームの弾性力で回転移動体に与圧
をかける。

【００１４】また、請求項４に係る圧電アクチュエータ
は、回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
一端固定他端自由とした支持体に圧電体を設けた振動体
と、中心部から放射状に延出したサスペンションアーム
によってリム部を支持した与圧部材と、を有し、振動体
と与圧部材とを接合してこれらの間に回転移動体を挟
み、前記リム部によって回転移動体を振動体に押し付け
るようにしたものである。

【００１５】振動体と与圧部材とを接合して回転移動体
を挟むようにすると、リム部が回転移動体と接触する。
リム部はサスペンションアームにより支持されているか
ら、このサスペンションアームの弾性力によって回転移
動体が付勢される。これにより、回転移動体が振動体に
押し付けられる。

【００１６】また、請求項５に係る圧電アクチュエータ
は、上記圧電アクチュエータにおいて、さらに、前記サ
スペンションアームを湾曲形状にしたものである。

【００１７】サスペンションアームを湾曲形状にするこ
とにより、曲げおよび捩じりによって大きな弾性を確保
できることになる。

【００１８】また、請求項６に係る圧電アクチュエータ
は、回転移動体と、この回転移動体の円接線方向に対し
て平行に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体およ
び当該支持体に設けた圧電体からなる振動体と、を備
え、これら回転移動体および振動体を同軸に重ねた構造
の圧電アクチュエータにおいて、回転移動体に与圧を加
える与圧部材を前記振動体に設け、当該振動体を回転移
動体に押し付けるようにしたものである。

【００１９】振動体に与圧部材を設け、この振動体を回
転移動体に押し付けるようにした。このため、振動体と
回転移動体とが確実に接触する。

【００２０】また、請求項７に係る圧電アクチュエータ
は、回転移動体と、この回転移動体の円接線方向に対し
て平行に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体およ
び当該支持体に設けた圧電体からなる振動体と、を備
え、これら回転移動体および振動体を同軸に重ねた構造
の圧電アクチュエータにおいて、回転移動体に与圧を加
える与圧部材を前記振動体に設け、２枚の振動体によっ
て前記回転移動体を挟み、当該振動体を回転移動体に押
し付けるようにしたものである。

【００２１】振動体で回転移動体を挟むと、振動体に与
圧部材が設けられていることから、回転移動体が与圧部
材によって両側から相互に付勢される。これにより、回
転移動体が各振動体に押し付けられる。また、支持部の
方向によって回転移動体の回転方向が決まるが、両振動
体の支持部方向を反対にしておけば、駆動時の切替によ
り回転移動体の正逆転が可能になる。また、両振動体の
支持部方向を同一にすれば、大きな回転トルクが得られ
る。

【００２２】また、請求項８に係る圧電アクチュエータ
は、回転移動体と、この回転移動体の円接線方向に対し
て平行に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体およ
び当該支持体に設けた圧電体からなる振動体と、を備
え、これら回転移動体および振動体を同軸に重ねた構造
の圧電アクチュエータにおいて、回転移動体に与圧を加
える与圧部材を前記振動体に設け、当該振動体と基板と
によって前記回転移動体を挟み、当該振動体を回転移動
体に押し付けるようにしたものである。

【００２３】振動体と基板とにより回転移動体を挟む
と、振動体の与圧部材により回転移動体が付勢される。
これにより、振動体が回転移動体に押し付けられて、当
該振動体と回転移動体とが確実に接触する。

【００２４】また、請求項９に係る圧電アクチュエータ
は、上記圧電アクチュエータにおいて、前記振動体が、
前記支持体および圧電体を有する振動体部と、振動体部
から延出した複数のサスペンションアームと、このサス
ペンションアームを支持するフレーム部と、から構成さ
れているものである。

【００２５】フレーム部を所定位置に固定し、サスペン
ションアームの弾性によって振動体部を回転移動体に押
し付ける。サスペンションアームの形状は、回転移動体
に与圧をかけることが可能ならばどのようなものでもよ
く、例えば放射状、渦巻状、蜘蛛の巣状など種々のもの
にすることができる。

【００２６】また、請求項１０に係る圧電アクチュエー
タは、上記圧電アクチュエータにおいて、前記サスペン
ションアームを円弧形状にしたものである。

【００２７】サスペンションアームを円弧形状にするこ
とにより、曲げおよび捩じりによって大きな弾性を確保
できることになる。

【００２８】また、請求項１１に係る圧電アクチュエー
タは、上記圧電アクチュエータにおいて、前記振動体同
士の間または前記振動体と基板との間に入れるスペーサ
部を前記振動体または前記基板に形成したものである。

【００２９】回転移動体は、例えば振動体と振動体によ
って挟持するが、これら振動体同士の間隔を回転移動体
の高さより少し小さくすることで、与圧部材（サスペン
ションアーム）により振動体を回転移動体に押し付ける
ことができる。前記間隔は、振動体に形成したスペーサ
部により確保・調整する。また、振動体と基板とにより
挟持する場合も同様であり、この場合は、スペーサ部を
振動体、基板のいずれに形成してもよい。

【００３０】また、請求項１２に係る圧電アクチュエー
タは、上記圧電アクチュエータにおいて、前記サスペン
ションアームの長さの設定により回転移動体にかける与
圧を調整するようにしたものである。

【００３１】サスペンションアームの長さにより弾性が
変化するから、回転移動体にかける与圧をこのサスペン
ションアームの長さにより調整する。

【００３２】また、請求項１３に係る圧電アクチュエー
タは、ブリッジにより複数の回転移動体を繋いでおき、
この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧部材から
なる振動体を、基板上に複数形成し、前記各回転移動体
を前記基板の振動体に重ね、前記ブリッジを除去するこ
とにより回転移動体を開放すると共にそれぞれの回転移
動体および振動体の組毎に分割するものである。

【００３３】複数の回転移動体を個別に重ねるのは面倒
であるから、回転移動体をブリッジで繋いで一部品にし
ておき、これを振動体に重ねる。振動体も複数で基板と
なっており、これに前記回転移動体を重ねることで複数
の圧電アクチュエータが構成される。回転移動体と振動
体とを重ねた後、これらを分割して圧電アクチュエータ
の単体を得る。なお、ブリッジの除去工程と圧電アクチ
ュエータの分割工程は、順番が逆であってもよい。

【００３４】また、請求項１４に係る圧電アクチュエー
タは、ブリッジにより複数の回転移動体を繋いでおき、
この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧部材から
なる下側振動体を、下側振動体基板上に複数形成し、こ
れと同じく、前記回転移動体の円接線方向に対して平行
に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体、当該支持
体に設けた圧電体および前記回転移動体に与圧を加える
与圧部材からなる上側振動体を、上側振動体基板上に複
数形成し、前記下側振動体基板と上側振動体基板とによ
りスペーサを介して積層すると共に前記各回転移動体を
下側振動体基板と上側振動体基板とに介在させ、前記ブ
リッジを除去することにより回転移動体を開放すると共
にそれぞれの回転移動体および振動体の組毎に分割する
ものである。

【００３５】回転移動体を下側振動体基板および上側振
動体基板によって挟み、当該回転移動体を両振動体基板
により保持する。これによって、複数の圧電アクチュエ
ータが形成されるが、各回転移動体がブリッジにより繋
がれているので回転しない。従って、振動体基板を積層
した後に回転移動体を繋ぐブリッジを除去し、当該回転
移動体を開放する。この状態で回転移動体が回転可能に
なる。最後に、下側振動体基板および上側振動体基板を
分割して単体の圧電アクチュエータとする。なお、ブリ
ッジの除去工程と圧電アクチュエータの分割工程は、順
番が逆であってもよい。下側振動体と上側振動体におけ
る屈曲変位機構部が互いに逆に向いていれば、回転移動
体を時計周り、反時計周りに回転させることができる。
双方の屈曲変位機構部が同一方向のときは、大きなトル
クを得ることができる。

【００３６】また、請求項１５に係る圧電アクチュエー
タは、ブリッジにより複数の回転移動体を繋いでおき、
この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧部材から
なる振動体を、基板上に複数形成し、前記各回転移動体
を前記基板の振動体に重ね、この重ねた回転移動体に、
与圧を加える与圧部材を持つ与圧体を複数形成した基板
を重ね、前記ブリッジを除去することにより回転移動体
を開放すると共にそれぞれの回転移動体、振動体および
与圧体の組毎に分割するものである。

【００３７】上側振動体の代わりに、与圧を加えるだけ
の与圧体を重ねるようにしてもよい。この場合も、回転
移動体、下側振動体および与圧体の組毎に分割して圧電
アクチュエータを製造する。

【００３８】また、請求項１６に係る圧電アクチュエー
タは、上記圧電アクチュエータにおいて、前記ブリッジ
に、回転移動体の材料より融点の低い材料を用いたもの
である。

【００３９】ブリッジの材料を回転移動体の材料より低
い融点のものにすると、組み立て後に加熱することでブ
リッジのみを選択的に溶融除去することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００４１】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係るマイクロ圧電モータを示す組立図であ
る。図２は、図１に示したマイクロ圧電モータを示す断
面図である。このマイクロ圧電モータ１００は、円盤形
状の回転移動体１と、回転移動体１に与圧をかけるロー
ドセル２と、振動体３と、表面に配線をプリントした基
板４と、基板４との間隔を取るスペーサ５と、から構成
されている。

【００４２】回転移動体１の下面には、摺動部１１が設
けられている。振動体３には、ステンレス、ベリリウム
銅、リン青銅、黄銅、ジュラルミン、チタンやシリコン
材の金属系または非金属系の弾性材料を用いる。この振
動体３には、伸縮運動を発生する圧電素子３１を支持体
３２に張着した屈曲変位機構部３３が３つ設けてある。
屈曲変位機構部３３はＬ字形状をしており、このＬ字形
状の短辺端部は振動体３の中心部３４に固定されてい
る。また、屈曲変位機構部３３は、振動体３の外周に沿
って均等配置されている。この振動体の外径は、２ｍｍ
程度である。さらに、この屈曲変位機構部３３は、前記
回転移動体１に内包される円の接線方向と一致するよう
に配置する（回転移動体の接線に平行）。

【００４３】前記屈曲変位機構部３３の自由端が描く楕
円運動の方向によって、回転移動体１の回転方向が決ま
る。ここで、屈曲変位機構部３３の運動軌跡を回転移動
体の運動軌跡に一致させてやれば、屈曲変位機構部３３
から回転移動体１への運動転換が効率的なものとなる。
図中では屈曲変位機構部３３が反時計回りに延出してあ
るが、この延出方向を反対にすると、回転移動体１の回
転方向が反対になる。また、回転中心から屈曲変位機構
部３３までの距離と、屈曲変位機構部３３の形状および
数とにより、マイクロ圧電モータ１００の回転トルクお
よび回転速度が決まる。これら回転中心から屈曲変位機
構部３３までの距離や、屈曲変位機構部３３の形状およ
び数は、要求されるモータの仕様に基づき設定する。こ
の際、各屈曲変位機構部３３の固有振動数は形状に依存
するので、シミュレーションモデルの結果と実験データ
とから、仕様に合うよう決定する。

【００４４】前記圧電素子３１とは、歪発生機能、共振
機能および電圧発生機能を兼ね備えた材料をいう。すな
わち、印加された電圧に応じて応力ないし変位を生じ、
印加電圧の周波数により共振現象を生じさせ、加えられ
た圧力に応じて電圧が発生する特性を示す材料である。
本例の圧電素子３１には、圧電定数の高い薄膜ジルコン
チタン酸鉛を用いてある。また、チタン酸バリウム、ニ
オブ酸リチウムやジルコンチタン酸鉛などを用いても良
い。また、これら圧電セラミックスの代わりに、傾斜機
能材料やリチウムナイオベートを用いることもできる。

【００４５】回転移動体１は、中央に穴１２があけられ
ており、この穴１２に振動体３の軸突起部３５が遊挿さ
れている。回転時には、屈曲変位機構部３３による運動
方向（接線方向）に対する径方向がそれぞれの屈曲変位
機構部３３で略一致するから、特定位置を中心に回転す
ることになる。また、回転移動体１の摺動部１１は、屈
曲変位機構部３３と摩擦する部分であるから、摩擦係数
が大きいこと、耐磨耗性に優れること、安定した摩擦係
数を維持できることなどの要求を満たす材料を用いるの
が好ましい。例えば回転移動体１の本体を金属または樹
脂で形成しておき、摺動面１１に酸化皮膜処理を施すよ
うにする。また、前記摺動面１１を、セルロース系繊
維、カーボン系繊維、ウィスカとフェノール樹脂との複
合材料、ポリイミド樹脂とポリアミド樹脂との複合材料
を用いて形成するようにしてもよい。

【００４６】ロードセル２は、軸突起部３５を取り付け
る中心部２１と、３本のサスペンションアーム２２と、
回転移動体１に接触するリム２３とから構成されてい
る。ロードセル２は、外径が２ｍｍになるように、ステ
ンレス鋼、銅、ガラスなどを原料にして製作する。ロー
ドセル２による与圧は１．２ｇｆ程度に設定するのが好
ましい。軸突起部３５とロードセル２の中心部２１と
は、レーザスポット溶接により接合する。高融点材料の
高精度接合が可能で、自動化に適しているためである。

【００４７】図３の（ａ）は、図１および図２に示した
ロードセルを示す上面図、（ｂ）は、ロードセルの断面
図である。同図に示すように、ロードセル２は、リム２
３の肉厚が他のサスペンションアーム２２、中心部２１
の肉厚よりも大きくなっている。例えばサスペンション
アーム２２の肉厚は０．０５ｍｍであり、リム２３の肉
厚は０．１ｍｍである。軸突起部３５にロードセル２の
中央部２１を接合すると、サスペンションアーム２２に
よってリム２３が付勢されて、回転移動体に押し付けら
れる。これにより、回転移動体１に与圧をかけることが
できる。スペーサ５と振動体３は、上記同様に、レーザ
スポット溶接によって接合する。スペーサ５は、振動体
３と基板４との間に配置する。基板４の配線４１は、圧
電素子３１に接続する（図示省略）。

【００４８】回転移動体１や振動体３およびロードセル
２の形成には、エッチング等のフォトファブリケーショ
ン技術を用いるのが好ましい。非機械加工プロセスを用
いることで、加工形成時に発生する変形、応力および機
械的ストレスを排除できるためである。また、部品の高
精度化より、各要素部品の組立調整工程を最小限に抑え
ることができると共に、機能および再現性が安定するた
めである。本例の屈曲変位機構部３３は、数百ミクロン
程度の銅系材料をエッチングすることにより形成する。

【００４９】また、前記支持体３２と圧電素子３１とは
接着により一体化する。係る接着に要求される条件は、
非常に薄い接着層であること、接着層が非常に硬く且つ
強靱であること、支持体３２と圧電素子３１との接着後
は共振周波数付近の抵抗値が小さいことである。支持体
３２と圧電素子３１との間には、直接接合または接着剤
による接合であっても接合界面が存在する。この接合界
面は、支持体３２と圧電素子３１との間の伝搬特性を決
める重要な因子となる。このため、接着剤の特性および
その膜厚管理が重要となる。例えば前記接着剤には、ホ
ットメルトおよびエポキシ樹脂に代表される高分子接着
材を用いる。本例では、エポキシ系の接着剤を用いて最
適膜厚になるようにしている。なお、接着剤を用いない
で圧電素子３１を直接接合してもよい。また、薄膜形
成、圧膜形成のプロセス手段により圧電素子３１を設け
るようにしてもよい。

【００５０】また、屈曲変位機構部３３としては、１枚
の圧電素子３１で構成されるユニモルフ型、２枚の圧電
素子３１で構成されるバイモルフ型、または、４枚以上
の圧電素子３１で構成されるマルチモルフ型があり、い
ずれを用いるようにしても良い。圧電素子３１や支持体
３２の材料およびこれらの接着方法は、マイクロ圧電モ
ータ１００に要求される屈曲変位機構部３３の変位量、
力、応答性および構造的制約条件により設定される。本
例の屈曲変位機構部３３では、ユニモルフ型構成を採用
してあある。変位電圧特性上でヒステリシスを持ちにく
い特性を持つためである。また、バイモルフ型と比較し
て変位量は小さいが発生力が大きいこと、回転移動体１
の負荷荷重および加圧力が適当であるためである。

【００５１】なお、マイクロ圧電モータ１００の仕様に
より、マルチモルフ型を採用し、厚みを一定に維持した
上で層数を増やすことで変位と力とを増加させることも
できる。また、屈曲変位機構部３３の固定端から自由端
にかけてテーパを設け、応答性を向上させることもでき
る。係る構成による振動体３によれば、屈曲変位機構部
３３の屈曲変位を極めて安定に励起することができる。
なお、振動体３の屈曲変位機構部３３の配置、形状、数
量および構成は、図１に示した例に限定されない。

【００５２】圧電素子３１は、駆動用のドライバ６に接
続されており、信号発生器７から駆動周波数を得る。図
４に、入力信号を印加した時の屈曲変位機構部３３の固
定端から自由端の振動挙動を示す。横軸の左端から右端
が、屈曲変位機構部３３の固定端から自由端までの有効
長となる。縦軸は屈曲変位機構部３３の変位量を表す。
変位量が０のときは、振動が励起されていないことを示
す。屈曲変位機構部３３は、入力信号の印加条件によっ
て微少な変位および力の混在する振動を発し、縦運動と
楕円運動を励起する。振動モードでは、屈曲変位機構部
３３の変位が正側に位置するので、当該屈曲変位機構部
３３から回転移動体１に運動が伝わる。また、回転移動
体１の回転方向は、楕円運動の横方向成分により決ま
る。このため、振動体３の屈曲変位機構部３３は、回転
移動体１に要求される回転方向に従って配置する。この
屈曲変位機構部３３の配置方向によって、回転移動体１
が時計周りに回転するか、反時計周りに回転するかが決
まる。

【００５３】屈曲変位機構部３３に入力する駆動電圧お
よび周波数は、屈曲変位機構部３３の寸法、形状に応じ
た固有振動数に合致するように調整する。入力信号を共
振周波数近傍に設定すれば屈曲変位機構部３３の最大振
幅が得られるからである。振動体３の振動モードには、
屈曲変位機構部３３の長辺方向を利用した変位拡大の１
次振動モードと２次以上の振動モードとによる運動機構
が有効利用可能である。なお、振動体３の回転運動を安
定に励起するには、２次振動モード以上を用いるのが好
ましい。さらに、入力信号の位相差を利用したり、デュ
ーティ比を制御したり、多重振動モードを利用すること
により、回転移動体１を安定して回転させることができ
る。

【００５４】以上、この構成のマイクロ圧電モータ１０
０では、ロードセル２によって回転移動体１に与圧を加
え、当該回転移動体１を振動体３に押し付けるようにし
たので、簡単な構造で回転を安定化できる。

【００５５】（実施の形態２）図５は、この発明の実施
の形態２に係るマイクロ圧電モータを示す組立図であ
る。このマイクロ圧電モータ２００は、実施の形態１に
係るマイクロ圧電モータ１００を設計変更したものであ
る。従って、実施の形態１のマイクロ圧電モータ１００
と異なる点について説明する。ロードセル２と回転移動
体１とは上記同様の構成であるが、振動体２０３は軸突
起部を持たず、その中央に軸穴２３５を設けた構成にな
っている。この軸穴２０３には、スペーサ２０５に設け
た軸突起部２５１が圧入される。軸突起部２５１は、振
動体２０３の軸穴２３５を貫通し、回転移動体１の上面
から僅かに突出する。ロードセル２の中央部２１は、こ
の軸突起部２５１の先端面と接合する。接合には、レー
ザスポット溶接を用いる。ロードセル２を軸突起部２５
１に接合すると、ロードセル２のリム２３が回転移動体
１を付勢し、当該回転移動体１を振動体２０３に押し付
けることができる。この状態で屈曲変位機構部３３を駆
動すること、回転移動体１の回転を安定化することがで
きる。また、上記同様、簡単な構成でマイクロ圧電モー
タを製作できる。

【００５６】（実施の形態３）図６の（ａ）は、この発
明の実施の形態３に係るマイクロ圧電モータのロードセ
ルを示す上面図、（ｂ）は、ロードセルの断面図であ
る。ロードセルの形状は、回転移動体１に与圧をかける
ことができるものならば、上記実施の形態１および２に
開示したようなものに限られない。すなわち、同図に示
すように、サスペンションアーム３２２を湾曲形状にす
ることもできる。このロードセル３０２の板厚は、リム
２３で０．１ｍｍ、それ以外の部分で０．０５ｍｍとな
る。ロードセル３０２の直径は２ｍｍ、サスペンション
アーム３２２およびリム２３の幅は０．１ｍｍである。
サスペンションアーム３２２は１２０°間隔で設けら
れ、その曲率半径は平均０．５５ｍｍ程度である。ま
た、ロードセル３０２の材質は、ステンレス鋼である。
ロードセル３０２は、実施の形態１の場合と同様に組み
立てればよい。

【００５７】また、いずれも図示省略するが、他の変形
例として、サスペンションアームの形状を波形状にする
こともできる。また、ロードセル全体の板厚を同一と
し、さらにその全体をコーン形状にしてもよい。さら
に、サスペンションアームを極薄円盤状にしてもよい
（穴空きでもよい）。

【００５８】（実施の形態４）図７は、この発明の実施
の形態４に係るマイクロ圧電モータを示す組立図であ
る。図８は、図７に示したマイクロ圧電モータの断面図
である。このマイクロ圧電モータ４００は、上側振動体
４０１および下側振動体４０２と、上側振動体４０１お
よび下側振動体４０２により挟んで軸支した回転移動体
４０３と、上側振動体４０１および下側振動体４０１の
間に配置したスペーサ４０４と、から構成されている。
また、上側振動体４０１および下側振動体４０２には、
配線４０５が形成されている（下側振動体４０２につい
ては図示省略）。

【００５９】上側振動体４０１には、３つの屈曲変位機
構部４１１が円周状に均等形成されている。屈曲変位機
構部４１１は、伸縮運動を発生する圧電素子４１２を支
持体４１３に張着した構造である。屈曲変位機構部４１
１はＬ字形状をしており、このＬ字形状の短辺端部が固
定端になる。この固定端は、屈曲変位機構部４１１に対
して内側（中心側）にある。さらに、この屈曲変位機構
部４１１は、前記回転移動体４０３上面の摺動部４３１
に内包される円の接線方向と一致するように（接線方向
と平行）、かつ、その先端が前記摺動部４３１内に入る
ように配置する。

【００６０】前記屈曲変位機構部４１１の自由端が描く
楕円運動の方向によって、回転移動体４０３の回転方向
が決まる。ここで、屈曲変位機構部４１１の運動軌跡を
回転移動体４０３の運動軌跡に一致させてやれば、屈曲
変位機構部４１１から回転移動体４０３への運動転換が
効率的なものとなる。この上側振動体４０１では、屈曲
変位機構部４１１が時計回りに延出してあるから、回転
移動体４０３を反時計周りに回転させることができる。

【００６１】下側振動体４０２にも、上記同様の屈曲変
位機構部４２１が３つ均等形成されている。この屈曲変
位機構部４２１の構成は、上記屈曲変位機構部４１１と
同様である。但し、上側振動体４１１の屈曲変位機構部
４１１とは延出方向が逆（反時計方向）になっているか
ら、この下側振動体４０２を駆動すると回転移動体４０
３が時計周りに回転することになる。

【００６２】また、回転中心から屈曲変位機構部４１
１、４２１までの距離と、振動体４０１、４０２に設け
る屈曲変位機構部４１１、４２１の形状および数とによ
り、マイクロ圧電モータ４００の回転トルクおよび回転
速度が決まる。これら回転中心から屈曲変位機構部４１
１、４２１までの距離や、屈曲変位機構部４１１、４２
１の形状および数は、要求されるモータの仕様に基づき
設定する。この際、各屈曲変位機構部４１１、４２１の
固有振動数は形状に依存するので、シミュレーションモ
デルの結果と実験データとから、仕様に合うよう決定す
る。

【００６３】前記圧電素子４１２には、圧電定数の高い
薄膜ジルコンチタン酸鉛を用いる。また、上記実施の形
態１と同様、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウムやジ
ルコンチタン酸鉛などを用いても良い。また、これら圧
電セラミックスの代わりに、傾斜機能材料やリチウムナ
イオベートを用いることもできる。

【００６４】図９に示すように、前記上側振動体４０１
および下側振動体４０２は、サスペンションアーム４１
４、４２４を介した２ブロック構造になっている。すな
わち、フレーム部４１５、４２５と円盤形状の振動体部
４１６、４２６とが３つのサスペンションアーム４１
４、４２４により繋がった構造になっている。サスペン
ションアーム４１４、４２４は、円弧形状であって前記
振動体部４１６、４２６周囲に均等形成され、フレーム
部４１５、４２５から振動体部４１６、４２６を支持す
るようになっている。サスペンションアーム４１４、４
２４の曲率半径は５ｍｍ程度であり、長さは７．８ｍｍ
程度（円周長さの９０°／３６０°分）となる。また、
上側振動体４０１および下側振動体４０２の板厚は０．
０５ｍｍであり、サスペンションアーム４１４、４２４
の幅は０．３ｍｍとなる。

【００６５】上側振動体４０１および下側振動体４０２
の中心には、回転移動体４０３の回転軸４３２を受ける
ための軸受穴４１７、４２７が設けられている。回転移
動体４０３は、組立状態で上側振動体４０１および下側
振動体４０２に挟持される。回転軸４３２は、軸受穴４
１７、４２７により支持される。スペーサ４０４が回転
移動体４０１よりも厚いため、上側振動体４０１および
下側振動体４０２をスペーサ４０４を介して固定し、当
該上側振動体４０１および下側振動体４０２により回転
移動体４０３を挟んだ場合、図８に示すように、上下の
振動体４１６、４２６部により回転移動体４０３に与圧
が加えられる。与圧は、回転移動体４０３とスペーサ４
０４との寸法差により決まる。

【００６６】上側振動体４０１および下側振動体４０
２、並びに回転移動体４０３の形成には、エッチング等
のフォトファブリケーション技術を用いる。前記圧電素
子４１２と支持体４１３は接着剤を用いて一体化する。
また、接着剤を用いず直接接合してもよいし、薄膜形
成、圧膜形成のプロセス手段により圧電素子４１２を形
成するようにしてもよい。また、圧電素子４１２は、上
側振動体４０１と下側振動体４０２に形成した配線を介
してドライバ４０５に接続されており、信号発生器４０
６から駆動周波数を得る。

【００６７】このマイクロ圧電モータ４００では、上側
振動体４０１と下側振動体４０２とにより回転移動体４
０３を挟持し、サスペンションアーム４１４、４２４に
より回転移動体４０３に与圧をかけるようにしたので、
当該回転移動体４０３の回転を安定化させることができ
る。

【００６８】（実施の形態５）図１０は、この発明の実
施の形態５に係るマイクロ圧電モータの振動体を示す平
面図である。上側振動体４０１および下側振動体４０２
の形状は、上記実施の形態４に開示したものに限られな
い。例えば同図（ａ）に示すように、屈曲変位機構部４
１１、４２１の固定端を外側（外周側）に向けてもよ
い。また、同図（ｂ）に示すように、サスペンションア
ーム４１４、４２４を短くするようにしてもよい。この
構成によれば、回転移動体４０３に対する与圧を大きく
できる。つぎに、同図（ｃ）に示すように、サスペンシ
ョンアーム４１４、４２４を短くすると共に振動体４０
１、４０２の中心部分を空間にし、その周縁に屈曲変位
機構部４１１、４２１を設けるようにしてもよい。この
構成によれば、回転移動体４０３に対する与圧を大きく
できると共に前記空間から回転移動体４０３の回転軸４
３２を外側に出すことができる。

【００６９】また、同図（ｄ）に示すように、振動体部
４１６、４２６に抜き穴４１８、４２８を設けるように
してもよい。このようにすれば、抜き穴４１８、４２８
の周囲を第２のサスペンションアームとして働かせるこ
とができる。さらに、同図（ｅ）に示すように、屈曲変
位機構部４１１、４２１の先端を中心位置に集めるよう
にしてもよい。符号Ｃは、回転移動体の外形を示す。こ
の構成によれば、小径の回転移動体を回転させることが
できる。

【００７０】図１１は、実施の形態４のマイクロ圧電モ
ータの変形例を示す断面図である。同図（ａ）に示すよ
うに、マイクロ圧電モータの上側振動体４０１のみにサ
スペンションアーム４１４を設けるようにしてもよい。
このように、上側振動体４０１のみにサスペンションア
ーム４１４を設けると、マイクロ圧電モータの構造を簡
単にできる。同図（ｂ）では、回転移動体４０３に中心
軸穴４３３を設け、当該回転移動体４０３を下側振動体
４０２の軸突起部４２７ａにより軸支するようにした。
また、スペーサ４０４は、下側振動体４０２と一体にし
た。このようにすれば、部品点数が少なくなるから、構
造が簡単になる。

【００７１】また、片面のみに振動体を用い、他面はサ
スペンション機能のみを有する基板としてもよい。図１
２は、実施の形態４の変形例のマイクロ圧電モータであ
って、そのマイクロ圧電モータに用いる基板を示す平面
図である。図８に示した振動体４０２に代えて、この基
板４０３を用いる。この基板４０３は、サスペンション
アーム４３４により支持された円形状部分４３６を有
し、この円形状部分４３６に抜き部４３８を均等形成し
ている。また、中心部分には、径の異なる半円弧状のス
リット４３９と軸受穴４３７とが形成してある。このよ
うにしても、回転移動体に十分な与圧を与えることがで
きる。

【００７２】（実施の形態６）図１３は、この発明の実
施の形態６に係るマイクロ圧電モータを示す組立図であ
る。図１４は、図１３に示したマイクロ圧電モータの断
面図である。このマイクロ圧電モータ５００は、振動体
５０１と、基板５０２と、振動体５０１および基板５０
２により挟んで軸支した回転移動体５０３とから構成さ
れている。また、振動体５０１の裏面には、配線５０４
が形成されている。

【００７３】振動体５０１は、中央が凹形状になってお
り、その底部に３つの屈曲変位機構部５１１が円周状に
均等形成されている。屈曲変位機構部５１１は、伸縮運
動を発生する圧電素子５１２を支持体５１３に張着した
構造である。屈曲変位機構部５１１の詳細は、実施の形
態４と同様であるから説明を省略する。前記振動体５０
１の底部中央には、回転移動体５０３を軸支する軸突起
部５１４が形成されている。また、振動体５０１が凹形
状となっているため、実施の形態４のようなスペーサは
不要である。この振動体５０１では、屈曲変位機構部５
１１を時計回りに延出してあるから、回転移動体５０３
を反時計周りに回転させることができる。使用する圧電
素子５１２についても、実施の形態４と同じである。

【００７４】図１５に示すように、前記振動体５０１
は、フレーム部５１５と円盤形状の振動体部５１６とが
３つのサスペンションアーム５１７により繋がった２ブ
ロック構造になっている。サスペンションアーム５１７
は、円弧形状であって前記振動体部５１６周囲に均等形
成され、フレーム部５１５から振動体部５１６を支持し
ている。サスペンションアーム５１７の曲率半径は５ｍ
ｍ程度であり、長さは７．８ｍｍ程度（円周長さの９０
°／３６０°分）となる。また、振動体５０１の板厚
（底部）は０．０５ｍｍであり、サスペンションアーム
５１７の幅は０．３ｍｍとなる。

【００７５】前記基板５０２には、回転移動体５０３を
軸支する軸突起部５２１が設けられている。回転移動体
５０３は、組立状態で振動体５０１および基板５０２に
挟持される。凹部５０１ａの深さは、回転移動体５０３
の高さよりも小さいから、振動体５０１と基板５０２に
より回転移動体５０３を挟んだ場合、図１４に示すよう
に、振動体５０１のサスペンションアーム５１７により
回転移動体５０３に与圧が加えられる。与圧は、回転移
動体５０３と凹部５０１ａの寸法差により決まる。

【００７６】振動体５０１および回転移動体５０３の形
成には、エッチング等のフォトファブリケーション技術
を用いる。前記圧電素子５１２と支持体５１３は接着剤
を用いて一体化する。また、接着剤を用いず直接接合し
てもよいし、薄膜形成、圧膜形成のプロセス手段により
圧電素子５１２を形成するようにしてもよい。回転移動
体５０３の上下面には、実施の形態１と同様の摺動部５
３１を設ける。また、圧電素子５１２は、配線５０４を
介して駆動用のドライバ５０５に接続されており、信号
発生器５０６から駆動周波数を得る。

【００７７】このマイクロ圧電モータ５００では、振動
体５０１と基板５０２とにより回転移動体５０３を挟持
し、サスペンションアーム５１７により与圧をかけるよ
うにしたので、回転移動体５０３の回転を安定化させる
ことができる。また、スペーサを一体にしたので、部品
点数が少なくなる。このため、マイクロ圧電モータの構
成が簡単になる。

【００７８】（実施の形態７）上記振動体の形状は、上
記実施の形態６に開示したものに限られない。例えば図
１０の（ａ）に示すように、屈曲変位機構部５１１の固
定端を外側（外周側）に向けてもよい（参照符号は省略
する）。また、図１０の（ｂ）に示すように、サスペン
ションアーム５１７を短くするようにしてもよい。この
構成によれば、回転移動体５０３にかける与圧を大きく
できる。つぎに、図１０の（ｃ）に示すように、サスペ
ンションアーム５１７を短くすると共に振動体５０１の
中心部分を空間にし、その周縁に屈曲変位機構部５１１
を設けるようにしてもよい。この構成によれば、前記同
様、回転移動体５０３にかける与圧を大きくできる。

【００７９】また、同図（ｄ）に示すように、振動体部
５１６に抜き穴を設けるようにしてもよい。このように
すれば、抜き穴の周囲を第２のサスペンションアームと
して働かせることができる。さらに、同図（ｅ）に示す
ように、屈曲変位機構部の先端を中心位置に集めるよう
にしてもよい。この構成によれば、小径の回転移動体５
０３を回転させることができる。

【００８０】図１６は、実施の形態６のマイクロ圧電モ
ータの変形例を示す断面図である。同図（ａ）に示すよ
うに、回転移動体５０３の上下面に軸突起部５３２を設
けると共に振動体５０１および基板５０２に軸受穴５１
８、５２２を設けてもよい。この構成によれば、振動体
５０１の加工が容易になる。また、同図（ｂ）に示すよ
うに、振動体５０１側ではなく基板５０２側を凹形状に
してもよい。この構成によれば、上記同様、実施の形態
４のようなスペーサが不要になる。

【００８１】（実施の形態８）図１７は、実施の形態８
に係るマイクロ圧電モータの製造方法を示す説明図であ
る。これは、実施の形態４〜７に係るマイクロ圧電モー
タの製造方法に関するものであり、同図では、実施の形
態４のマイクロ圧電モータ４００を例に挙げている。

【００８２】下側振動体基板４０２ｐには、４つの下側
振動体４０２が形成されており、それぞれの下側振動体
４０２は、切断溝４２９によって区切られている。図１
８は、この下側振動体基板４０２ｐを示す平面図であ
る。下側振動体４０２の構成については、上記実施の形
態４にて説明したから、ここでは省略する。また、後の
切断を考慮して、この下側振動体基板４０２ｐにはガラ
スを用いる。また、ガラスの他に、ステンレス、バリリ
ウム鋼などの金属系や、シリコン基板を用いることがで
きる。下側振動体基板４０２ｐは、所定形状のマスクパ
ターンをフォトリソグラフィーによって形成し、エッチ
ングを施すことにより作製する。この他、レーザビーム
のスポットを位置制御して、同図に示すパターンを形成
するようにしてもよい。

【００８３】下側振動体基板４０２ｐには、４つのスペ
ーサ４０４を形成したスペーサ基板４０４ｐが積層され
ている。それぞれのスペーサ４０４は、切断溝４４１に
よって区切られている。なお、これらのスペーサ４０４
の構成は、実施の形態４にて説明した通りであり、その
中心には、回転移動体４０３が収容される穴部４４２が
形成されている。図１９に、スペーサ基板４０４ｐの平
面図を示す。スペーサ基板４０４ｐには、上記下側振動
体基板４０２ｐと同様、ガラスやステンレスなどを用い
ることができる。また、スペーサ基板４０４ｐには、プ
リント配線４４３が形成されている。

【００８４】スペーサ４０４には、回転移動体部品４０
３ｐが組み込まれる。回転移動体部品４０３ｐは、４つ
の回転移動体４０３をブリッジ４３４によって保持した
構造である。回転移動体部品４０３ｐを重ねた状態で、
ブリッジ４３４がスペーサ基板４０４の溝４４４にはま
り込む。それぞれの回転移動体４０３の構成は、実施の
形態４にて説明した通りである。回転移動体４０３はニ
ッケルや錫によって作製し、ブリッジ４３４には銅を用
いる。これらの材料の他、加熱によりブリッジ４３４の
みを選択的に溶融除去できる組み合わせならばこれらに
限られない。また、ブリッジ４３４のみを選択的にエッ
チングできる組み合わせでもよい。例えば回転移動体４
０３およびブリッジ４３４の組み合わせには、ステンレ
ス系と銅系材料など、母材のエッチング速度差にて選択
可能な組み合わせを用いることができる。

【００８５】回転移動体部品４０３ｐには、上側振動体
基板４０１ｐが積層されている。この上側振動体基板４
０１ｐには、４つの上側振動体４０１が形成されてお
り、それぞれの上側振動体４０１は、切断溝４１９によ
って区切られている。図２０は、この上側振動体基板４
０１ｐを示す平面図である。上側振動体４０１の構成に
ついては、上記実施の形態４に説明した通りであるが、
対向する前記下側振動体４０２と逆方向に屈曲変位機構
部４１１が延出している。この上側振動体基板４０１ｐ
の材料は、上記下側振動体基板４０２ｐの材料と同一の
ものを選定する。ただし、上側振動体基板４０１ｐと下
側振動体基板４０２ｐとは必ずしも同一の材料を用いる
必要はない。上側振動体基板４０１ｐは、下側振動体基
板４０２ｐと同様にフォトリソグラフィーとエッチング
により作製する。

【００８６】上記下側振動体基板４０２ｐ、スペーサ４
０４ｐおよび上側振動体基板４０１ｐの積層は、接着に
より行う。接着には、熱硬化性樹脂であるエポキシ系を
用いている。この他、接着剤は、基板およびスペーサ材
質を考慮して適宜選択可能である。また、接着ではな
く、レーザビーム、電子ビームなどを用いてスポット的
に又は所定の領域を接合するようにしてもよい。

【００８７】図２１は、切断前のマイクロ圧電モータを
示す斜視図である。なお、圧電素子およびその配線につ
いては図示省略する。上記下側振動体基板４０２ｐ、ス
ペーサ基板４０４、回転移動体部品４０３および上側振
動体基板４０１ｐを積層すると、同図に示すような、４
つのマイクロ圧電モータ４００ｐが形成される（ブリッ
ジ４３４は繋がったままである）。つぎに、全体を所定
温度まで加熱処理することでブリッジ４３４を選択的に
溶融除去する。これにより、回転移動体４０３が開放さ
れて回転可能な状態になる。また、ブリッジ４３４はエ
ッチングによって除去してもよく、レーザビームによっ
てブリッジの根元を切断するようにしてもよい。続い
て、積層状態の各基板を切断溝４１９、４２９に沿って
切断すれば、図２２に示すようなマイクロ圧電モータ４
００を得ることができる。切断には、ダイヤモンドカッ
ターやレーザビームを用いる。また、イオンビームや電
子ビームを用いてもよい。

【００８８】このマイクロ圧電モータの変形例を以下に
説明する。図２３に示すように、下側振動体４０２の中
心に突起部４２８を設け、回転移動体４０３の中心に軸
受穴４３３を設けるようにしてもよい。回転移動体部品
４０３ｐを下側振動体基板４０２ｐに載せるとき、突起
部４２８を軸受穴４３４に挿通させる。同様に、上側振
動体４０１の中心に突起部を設けるようにしてもよい
（図示省略）。さらに、図２４に示すように、下側振動
体基板とスペーサとを一体化した構造にしてもよい。こ
の下側振動体基板５０１ｐは、実施の形態６の振動体５
０１を基板上に形成したものである。振動体５０１間に
は、切断溝５１９が形成されている。このようにすれ
ば、部品点数が少なくて済む。

【００８９】つぎに、下側振動体基板４０２ｐの代わり
に、屈曲変位機構部を持たない下側与圧体４０８を用い
ることもできる。図２５に、下側与圧基板４０８ｐの平
面図を示す。下側与圧基板４０８ｐは、下側与圧体４０
８を基板上に形成したもので、サスペンションアーム４
８４により与圧部４８６を支持した構造である。与圧部
４８６には、抜き穴４８８が設けられている。このよう
にすれば、抜き穴４８８の周囲を第２のサスペンション
アームとして働かせることができる。下側与圧基板４０
８ｐを用いた場合、上側振動体４０１のみが屈曲変位機
構部を持つことになるので、回転移動体４０３の回転方
向は一方向のみになる。なお、サスペンションアームを
形成しない単なる基板を用いることもできる。この場
合、回転移動体４０３を付勢するのは、上側振動体４０
１のサスペンションアームのみとなる。

【００９０】また、上記では、一度に４個のマイクロ圧
電モータを形成する場合について説明したが、これに限
定されず、生産効率の良い範囲内で個数を決めればよ
い。例えば、マイクロ圧電モータを一度に９個または１
６個形成するようにしてもよい。

【００９１】以上、この製造方法によれば、マイクロ圧
電モータを大量一括生産できるほか、組み立て工程を簡
略化できる。このため、安価なアクチュエータを提供す
ることが可能になる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の圧電ア
クチュエータ（請求項１）では、与圧部材により回転移
動体に与圧をかけるから、簡単な構造で回転を安定化で
きる。

【００９３】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項２）では、回転移動体の一面から与圧をかけて他面
の振動体に押し付けるようにしたので、振動体と回転移
動体とが確実に接触するようになり、回転が安定化す
る。

【００９４】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項３）では、車形状の与圧部材により回転移動体に与
圧をかけるので、簡単な構造で回転を安定化できる。

【００９５】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項４）では、サスペンションアームの弾性力により回
転移動体を振動体に押し付けるようにしたので、振動体
と回転移動体とが確実に接触するようになる。このた
め、簡単な構造で回転を安定化させることができる。

【００９６】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項５）では、サスペンションアームを湾曲形状にした
ので、大きな弾性を確保できるから、振動体と回転移動
体とを適切な与圧で接触するようになる。このため、簡
単な構造で回転を安定化させることができる。

【００９７】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項６）では、振動体に与圧部材を設けて、振動体を回
転移動体に押し付けるようにしたので、振動体と回転移
動体とが確実に接触するようになり、回転が安定化す
る。

【００９８】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項７）では、回転移動体に与圧を加える与圧部材を前
記振動体に設け、２枚の振動体によって前記回転移動体
を挟み、当該振動体を回転移動体に押し付けるようにし
た。このため、振動体と回転移動体とを確実に接触させ
ることができるから、簡単な構造で回転が安定化する。

【００９９】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項８）では、振動体と基板により回転移動体を挟み、
振動体の与圧部材により当該振動体を回転移動体に押し
付けるようにした。このため、振動体と回転移動体とを
確実に接触させることができるから、簡単な構造で回転
が安定化する。

【０１００】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項９）では、サスペンションアームの弾性によって振
動体部を回転移動体に押し付ける構造にしたので、振動
体を回転移動体に押し付けることができる。このため、
振動体と回転移動体とを確実に接触させることができる
から、簡単な構造で回転が安定化する。

【０１０１】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項１０）では、サスペンションアームを円弧形状にし
たので、大きな弾性を確保できるから、振動体と回転移
動体とを適切な与圧で接触するようになる。このため、
簡単な構造で回転を安定化させることができる。

【０１０２】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項１１）では、振動体同士の間または振動体と基板と
の間に入れるスペーサ部を振動体または基板に形成した
ので、構造が簡単になる。

【０１０３】また、この発明の圧電アクチュエータ（請
求項１２）では、サスペンションアームの長さの設定に
より回転移動体にかける与圧を調整するようにしたの
で、回転移動体に適当な与圧をかけることができる。こ
のため、簡単な構成で回転を安定化することができる。

【０１０４】また、この発明の圧電アクチュエータの製
造方法（請求項１３）では、複数の回転移動体をブリッ
ジで繋ぎ、これを基板上に複数形成した振動体に重ね、
ブリッジを除去すると共にこれらを分割し、圧電アクチ
ュエータを得る。このため、圧電アクチュエータを容易
に量産できる。

【０１０５】また、この発明の圧電アクチュエータの製
造方法（請求項１４）では、回転移動体を下側振動体基
板および上側振動体基板により狭持し ブリッジを除去
することにより回転移動体を回転可能状態にする。その
後、両基板を分割して単体の圧電アクチュエータを得
る。このようにすれば、圧電アクチュエータの量産を容
易に行うことができる。

【０１０６】また、この発明の圧電アクチュエータの製
造方法（請求項１５）では、回転移動体を下側振動体基
板および基板の間に挟み、ブリッジを除去することによ
って回転移動体を回転可能状態にする。その後、両基板
を分割して単体の圧電アクチュエータを得る。このよう
にすれば、圧電アクチュエータの量産を容易に行うこと
ができる。

【０１０７】つぎに、この発明の圧電アクチュエータ
（請求項１６）では、ブリッジを回転移動体の材料より
低い融点の材料で構成したから、ブリッジのみを選択的
に溶融除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクロ圧電モ
ータを示す組立図である。

【図２】図１に示したマイクロ圧電モータを示す断面図
である。

【図３】（ａ）は、図１および図２に示したロードセル
を示す上面図、（ｂ）は、ロードセルの断面図である。

【図４】入力信号を印加した時の屈曲変位機構部の固定
端から自由端の振動挙動を示す説明図である。

【図５】この発明の実施の形態２に係るマイクロ圧電モ
ータを示す組立図である。

【図６】（ａ）は、この発明の実施の形態３に係るマイ
クロ圧電モータのロードセルを示す上面図、（ｂ）は、
ロードセルの断面図である。

【図７】この発明の実施の形態４に係るマイクロ圧電モ
ータを示す組立図である。

【図８】図７に示したマイクロ圧電モータの断面図であ
る。

【図９】上側振動体および下側振動体の構造を示す平面
図である。

【図１０】この発明の実施の形態５に係るマイクロ圧電
モータの振動体を示す平面図である。

【図１１】実施の形態４のマイクロ圧電モータの変形例
を示す断面図である。

【図１２】実施の形態４の変形例のマイクロ圧電モータ
であって、そのマイクロ圧電モータに用いる基板を示す
平面図である。

【図１３】この発明の実施の形態６に係るマイクロ圧電
モータを示す組立図である。

【図１４】図１３に示したマイクロ圧電モータの断面図
である。

【図１５】振動体の構造を示す平面図である。

【図１６】実施の形態６のマイクロ圧電モータの変形例
を示す断面図である。

【図１７】実施の形態８に係るマイクロ圧電モータの製
造方法を示す説明図である。

【図１８】図１７に示した下側振動体基板を示す平面図
である。

【図１９】図１７に示したスペーサ基板の平面図であ
る。

【図２０】図１７に示した上側振動体基板を示す平面図
である。

【図２１】切断前のマイクロ圧電モータを示す斜視図で
ある。

【図２２】マイクロ圧電モータを示す斜視図である。

【図２３】マイクロ圧電モータの変形例を示す説明図で
ある。

【図２４】マイクロ圧電モータの変形例を示す説明図で
ある。

【図２５】マイクロ圧電モータの変形例を示す説明図で
ある。

【図２６】従来のマイクロ圧電モータの一例を示す組立
図である。

【図２７】マイクロ圧電モータの動作原理を示す説明図
である。

【符号の説明】

１００ マイクロ圧電モータ １ 回転移動体 １１ 摺動部 １２ 穴 ２ ロードセル ２１ 中心部 ２２ サスペンションアーム ２３ リム ３ 振動体 ３１ 圧電素子 ３２ 支持体 ３３ 屈曲変位機構部 ３４ 中心部 ３５ 軸突起部 ４ 基板 ５ スペーサ ６ ドライバ ７ 信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 樹 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−277624（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29576（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−337059（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−337052（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115892（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−67194（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 H01L 41/09

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転移動体と、前記回転移動体と対向配
   置され、前記回転移動体の円接線方向に対して平行に延
   出し且つ一端固定他端自由とした変位機構部を複数持つ
   支持体および当該支持体の変位機構部毎に設けた複数の
   圧電体からなる振動体と、を備え、これら回転移動体お
   よび振動体を同軸に重ねた構造で、前記振動体が縦運動
   と楕円運動を励起し、前記回転移動体を回転させる圧電
   アクチュエータにおいて、前記 回転移動体の所定の対向面に前記振動体方向の与圧
   を加える与圧部材を配置し、前記回転移動体と前記対向
   面で接する振動体に押し付けるようにしたことを特徴と
   する圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記与圧部材が、振動体側に固定される
   中心部と、中心部から放射状に延出するサスペンション
   アームと、サスペンションアーム端部で保持され、前記
   回転移動体に接触するリム部と、から構成されることを
   特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 回転移動体の円接線方向に対して平行に
   延出し且つ一端固定他端自由とした支持体に圧電体を設
   けた振動体と、 中心部から放射状に延出したサスペンションアームによ
   ってリム部を支持した与圧部材と、を有し、 振動体と与圧部材とを接合してこれらの間に回転移動体
   を挟み、前記リム部によって回転移動体を振動体に押し
   付けるようにした ことを特徴とする圧電アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 さらに、前記サスペンションアームが湾
   曲形状であることを特徴とする請求項２または３に記載
   の圧電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 回転移動体と、この回転移動体の円接線
   方向に対して平行に延出し且つ一端固定他端自由とした
   支持体および当該支持体に設けた圧電体からなる振動体
   と、を備え、これら回転移動体および振動体を同軸に重
   ねた構造の圧電アクチュエータにおいて、 回転移動体に与圧を加える与圧部材を前記振動体に設
   け、当該振動体を回転移動体に押し付けるようにした こ
   とを特徴とする圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 回転移動体と、この回転移動体の円接線
   方向に対して平行に延出し且つ一端固定他端自由とした
   支持体および当該支持体に設けた圧電体からなる振動体
   と、を備え、これら回転移動体および振動体を同軸に重
   ねた構造の圧電アクチュエータにおいて、 回転移動体に与圧を加える与圧部材を前記振動体に設
   け、２枚の振動体によって前記回転移動体を挟み、当該
   振動体を回転移動体に押し付けるようにしたことを特徴
   とする圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 回転移動体と、この回転移動体の円接線
   方向に対して平行に延出し且つ一端固定他端自由とした
   支持体および当該支持体に設けた圧電体からなる振動体
   と、を備え、これら回転移動体および振動体を同軸に重
   ねた構造の圧電アクチュエータにおいて、 回転移動体に与圧を加える与圧部材を前記振動体に設
   け、当該振動体と基板とによって前記回転移動体を挟
   み、当該振動体を回転移動体に押し付けるようにしたこ
   とを特徴とする圧電アクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記振動体が、前記支持体および圧電体
   を有する振動体部と、振動体部から延出した複数のサス
   ペンションアームと、このサスペンションアームを支持
   するフレーム部と、から構成されていることを特徴とす
   る請求項５〜７のいずれか１つに記載の圧電アクチュエ
   ータ。
9. 【請求項９】 前記サスペンションアームが円弧形状で
   あることを特徴とする請求項８に記載の圧電アクチュエ
   ータ。
10. 【請求項１０】 前記振動体同士の間または前記振動体
    と基板との間に入れるスペーサ部を前記振動体または前
    記基板に形成したことを特徴とする請求項６〜９のいず
    れか１つに記載の圧電アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記サスペンションアームの長さの設
    定により回転移動体にかける与圧を調整するようにした
    ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載
    の圧電アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 ブリッジにより複数の回転移動体を繋
    いでおき、 この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
    一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
    電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧 部材から
    なる振動体を、基板上に複数形成し、 前記各回転移動体を前記基板の振動体に重ね、 前記ブリッジを除去することにより回転移動体を開放す
    ると共にそれぞれの回転移動体および振動体の組毎に分
    割することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方
    法。
13. 【請求項１３】 ブリッジにより複数の回転移動体を繋
    いでおき、 この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
    一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
    電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧部材から
    なる下側振動体を、下側振動体基板上に複数形成し、これと同じく、前記回転移動体の円接線方向に対して平
    行に延出し且つ一端固定他端自由とした支持体、当該支
    持体に設けた圧電体および前記回転移動体に与圧を加え
    る与圧部材からなる上側振動体を、上側振動体基板上に
    複数形成し、 前記下側振動体基板と上側振動体基板とによりスペーサ
    を介して積層すると共に 前記各回転移動体を下側振動体
    基板と上側振動体基板とに介在させ、 前記ブリッジを除去することにより回転移動体を開放す
    ると共にそれぞれの回転移動体および振動体の組毎に分
    割することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方
    法。
14. 【請求項１４】 ブリッジにより複数の回転移動体を繋
    いでおき、 この回転移動体の円接線方向に対して平行に延出し且つ
    一端固定他端自由とした支持体、当該支持体に設けた圧
    電体および前記回転移動体に与圧を加える与圧部材から
    なる振動体を、基板上に複数形成し、 前記各回転移動体を前記基板の振動体に重ね、 この重ねた回転移動体に、与圧を加える与圧部材を持つ
    与圧体を複数形成した基板を重ね、 前記ブリッジを除去することにより回転移動体を開放す
    ると共にそれぞれの回転移動体、振動体および与圧体の
    組毎に分割することを特徴とする圧電アクチュエータの
    製造方法。
15. 【請求項１５】 前記ブリッジに、回転移動体の材料よ
    り融点の低い材料を用いたことを特徴とする請求項１２
    〜１４のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータの製
    造方法。