JP4311054B2 - Piezoelectric actuator, device including the same, and method for manufacturing piezoelectric actuator - Google Patents

Piezoelectric actuator, device including the same, and method for manufacturing piezoelectric actuator Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子の変位（振動）で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータ、これを備えた装置、および圧電アクチュエータの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、圧電素子の変位で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータを備えた装置が知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１および特許文献２の装置では、圧電アクチュエータの圧電素子に設けられた電極と、圧電アクチュエータを駆動させる駆動回路等とを導線（ウメレット線）により電気的に結合している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１１９９１号公報（［００６５］〜［００６７］、図６および図７）
【特許文献２】
特開２００２−２２３５７６号公報（［００３３］〜［００５４］、図６および図１３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１および特許文献２の圧電アクチュエータのように、圧電素子に設けられた電極と駆動回路等とを導線等により電気的に結合する際には、一般的には半田付けによる結合手段が用いられる。しかし、このような手段を用いると、溶融した半田が電極上に付着し、当該半田の熱により当該圧電素子が劣化するため、圧電アクチュエータの性能や生産性が低下する問題がある。また、圧電アクチュエータの振動が、半田の重みや当該振動に対する導線の抗力により減衰してしまい、圧電アクチュエータのエネルギー効率が低下する問題がある。また、圧電アクチュエータの振動により導線が振動することで、当該導線が断線してしまい、圧電アクチュエータの信頼性が低下する問題がある。
特許文献２の装置では、装置（圧電アクチュエータ）を薄型化できることが効果として挙げられているが、半田の盛り上がり、半田付けされた部分を保護するために設けられる硬化樹脂の厚み、さらには、導線の外径等により装置としての厚みが増してしまうため、薄型化するには限界があった。
【０００５】
本発明は、生産性、エネルギー効率、信頼性を向上させることができ、かつ薄型化を図ることができる圧電アクチュエータ、これを備えた装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、前述の目的に加えて圧電素子の電極と駆動回路等とを接合する工程を省くことができ、かつ、製造コストの削減が図れる圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電極が形成された圧電素子を有する振動板と、前記電極に導通される箔状の導通パターンを有する導通基板とを備え、この導通基板には、前記導通パターンの一部を当該導通基板の端縁から突出させたオーバーハング部が設けられ、このオーバーハング部と前記電極とが接触していることを特徴とする圧電アクチュエータである。
この発明によれば、箔状の導通パターンのオーバーハング部と圧電素子の電極とを接触させることで、当該導通パターンと当該電極との導通を取るので、必要に応じて当該オーバーハング部と当該電極を結合させるときには、結合手段としては半田付けではなく、たとえば超音波溶着等を用いれば良い。そして、この超音波溶着の際に、前記オーバーハング部と前記電極との結合部に加わる熱は、半田付け時のそれに比べて低いので、当該電極が劣化することがなく、圧電アクチュエータの生産性が向上する。
さらに、前記結合部には半田のような重みがある部材が設けられず、さらに前記オーバーハング部（導通パターン）は箔状に形成されているため、導線のような抗力を有していない。したがって、前記オーバーハング部と前記電極との結合を行っても、振動板の振動が外的要因により減衰することがなく、圧電アクチュエータのエネルギー効率が向上する。
そして、前記オーバーハング部は箔状に形成されていることにより柔軟性を有しているので、振動板の振動により当該オーバーハング部が切断することがなく、圧電アクチュエータの信頼性が向上する。
前記オーバーハング部は箔状に形成されているため厚さが薄く、さらに圧電アクチュエータの厚みを増す要因の半田や導線を設けていないので、圧電アクチュエータの薄型化が図れる。
【０００７】
本発明では、前記圧電素子は、前記振動板の両面に設けられ、一方の面に設けられた圧電素子の電極と、他方の面に設けられた圧電素子の電極との導通を、１つの前記導通基板で取ることが望ましい。
この発明によれば、振動板の一方の面に設けられた圧電素子の電極と、他方の面に設けられた圧電素子の電極との導通を、１つの導通パターンで取る構成とするので、部材コストの削減が図れる。
【０００８】
本発明では、前記オーバーハング部の表面には、前記電極側に突出した突起部が設けられていることが望ましい。
この発明によれば、オーバーハング部の表面に、圧電素子の電極側に突出した突起部を設けるので、当該オーバーハング部がねじれたり撓んだりしても、当該突起部は常に当該電極に接触している。したがって、前記突起部を前記電極に必要に応じて圧着や溶着する際に、たとえば器機類の振動によって、当該両者が離れることがないので、圧着や溶着の作業が容易になる。
【０００９】
本発明では、前記オーバーハング部の長手方向の途中には、前記圧電素子から離間するように湾曲した湾曲部が設けられていることが望ましい。
この発明によれば、オーバーハング部の長手方向の途中に、圧電素子から離間するように湾曲した湾曲部を設けるので、当該圧電素子の同一面内に設けられた複数の電極のうち、隣接しない電極同士を電気的に接合する際に、接合される電極間に配設された絶縁されるべき電極等を跨いで導通が取れるようになり、絶縁のために特別な手段や処理を施す必要がない。また、１つの導通パターンで同一面内に設けられた複数の電極の導通を取ることができ、部材コストの削減が図れる。
【００１０】
本発明では、前記オーバーハング部の前記電極と接触する部分、および前記電極の前記オーバーハング部と接触する部分のうち、少なくとも一方に微小な凹凸部を設けることが望ましい。
この発明によれば、オーバーハング部における圧電素子の電極と接触する導通パターン接触部分、および、当該電極の当該オーバーハング部と接触される電極接触部分のうち、少なくとも一方に微小な凹凸部を設けるので、この両者を接触させると、当該凹凸部が当該導通パターン接触部分および／または当該電極接触部分に突き刺さるような構成となり、前記オーバーハング部と前記電極との導通が確実に取れる。
【００１１】
本発明では、前記オーバーハング部と前記電極とは、前記振動板の振動の節近傍で接触していることが望ましい。
この発明によれば、オーバーハング部と圧電素子の電極とを、振動板の振動の節近傍で接触させるので、当該振動板が振動したときの当該オーバーハング部の振動が抑えられる。したがって、振動板の振動により前記オーバーハング部が切断することがないので、剛性を有さない箔状の導通パターンでも駆動制御回路と圧電素子との導通が確実に取れる。また、前記オーバーハング部が切断することがないので、圧電素子と導通基板とを密着させる必要がない。このため、振動板が振動しても、当該圧電素子と当該導通基板とが接触することがないから、振動板の振動の減衰が抑えられ、圧電アクチュエータのエネルギー効率が向上する。
【００１２】
本発明では、前記電極は、前記オーバーハング部によって形成されていることが望ましい。
この発明によれば、圧電素子の電極を、オーバーハング部により形成するので、圧電素子の電極とオーバーハング部とを接合する工程が不要になる。
【００１３】
本発明では、前記オーバーハング部は、前記電極に相当する電極部と、前記導通基板の端縁から突出して当該電極部にわたって設けられた基端部とで構成され、この基端部は、当該電極部よりも厚く形成されていることが望ましい。
この発明によれば、オーバーハング部を、電極に相当する電極部と、導通基板の端縁から突出して当該電極部にわたって設けられる基端部とで構成し、この基端部を当該電極部よりも厚く形成するので、当該基端部が切断しにくくなるとともに、当該導通パターンの電気抵抗が下がり、大きなエネルギーを入力できる。したがって、圧電アクチュエータの信頼性向上、大出力化、駆動効率向上が可能になる。また、圧電素子の振動を減衰させる電極の影響が低減するため、圧電アクチュエータのエネルギー効率が向上する。
【００１４】
本発明では、前記電極部と前記基端部とは、前記振動板の振動の節近傍で結合していることが望ましい。
この発明によれば、電極部と基端部とを、振動板の振動の節近傍で結合させるので、当該振動板が振動したときの当該基端部の振動が抑えられる。したがって、振動板の振動により前記基端部が切断することがないので、剛性を有さない箔状の導通パターンでも駆動制御回路と圧電素子との導通を確実に取れる。また、前記基端部が切断することがなく、導通基板を圧電素子の近傍に設ける必要がないので、当該導通基板と当該圧電素子とが接触することがなく、振動板の振動の減衰が抑えられ、圧電アクチュエータのエネルギー効率が向上する。
【００１５】
本発明では、前記圧電素子と前記導通基板の端縁とは、当該圧電素子の略面内方向に離間していることが望ましい。
この発明によれば、圧電素子（振動板）と導通基板とを、当該圧電素子の略面内方向に離間させるので、振動板の振動により当該圧電素子と当該導通基板とが接触することがなく、また、当該圧電素子と当該導通基板との間には、柔軟性を有する箔状の導通パターンのみが存在するので、当該振動により当該導通パターンに抗力が生じることがない。したがって、振動板の振動の減衰がより確実に抑えられるとともに、圧電アクチュエータのエネルギー効率が向上する。
【００１６】
本発明では、前記導通基板は、前記圧電素子の近傍に固定されていることが望ましい。
この発明によれば、導通基板を、圧電素子の近傍に固定するので、振動板が振動しても、この振動が当該導通基板に伝わることがなく導通パターンが振動しないので、当該振動による導通パターンの切断を抑えられる。したがって、圧電アクチュエータの小型化が図れるとともに、圧電アクチュエータの信頼性が向上する。
【００１７】
本発明では、前記導通パターンは、駆動制御回路の配線パターンと一体的に形成されていることが望ましい。
この発明によれば、導通パターンを、駆動制御回路の配線パターンと一体的に形成するので、圧電アクチュエータの製造が容易になり生産性が向上するとともに、当該導通パターンと当該配線パターンとを別々に設けた際に問題となる両者間の接触不良が生じにくくなり、圧電アクチュエータの信頼性が向上する。
【００１８】
本発明の装置は、前述の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の圧電アクチュエータを備えているので、前述のような効果を奏する装置の提供が可能になる。
【００１９】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、電極が形成された圧電素子を有する振動板と、前記電極に導通される箔状の導通パターンを有する導通基板とを備え、この導通基板には、前記導通パターンの一部を当該導通基板の端縁から突出させたオーバーハング部が設けられているとともに、前記電極が当該オーバーハング部によって形成されている圧電アクチュエータを製造するための圧電アクチュエータの製造方法であって、導体膜をシート上に形成しておき、この導体膜と前記圧電素子とが対向するように当該シートを当該圧電素子の表面に貼り付けた後、当該シートのみを当該圧電素子から取り除くことで当該表面に前記導体膜による前記電極を形成することを特徴とする。
この発明によれば、導通パターンの一部であるオーバーハング部により形成され圧電素子に設けられる電極をシート上に導体膜で形成し、この導体膜と当該圧電素子とが対向するように当該シートを当該圧電素子の表面に貼り付けた後、当該シートのみを当該圧電素子から取り除くことで当該表面に前記導体膜による前記電極を形成するので、前記オーバーハング部と前記電極とを、接合する工程が不要になる。さらに、圧電素子に電極を形成する際に、メッキやエッチング等の手段を用いる必要がなく、製造コストの削減が図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降の実施形態において、第１実施形態の構成部品と同じ部品および同様の機能を有する部品については、同一符号または同一名称を付しその説明を省略もしくは簡略化する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態にかかる駆動装置１０の平面図が示されている。この駆動装置１０は、円盤状の基部１１と、この基部１１の外周に複数のボール１２Ａを介して回転可能に設けられた環状の被駆動体１２と、電圧が印加されることで振動し、この振動で被駆動体１２を駆動する圧電アクチュエータ２と、この圧電アクチュエータ２を支持する支持部材３とを備えている。これらの構成のうち、圧電アクチュエータ２は、図２（Ａ）に示すように、振動板２１と、導通基板２５とを備えている。
【００２２】
振動板２１は、略矩形平板状に形成された補強板２３と、この補強板２３の片面にエポキシ系接着剤で接着された略矩形状の圧電素子２４とを備えている。ここで、補強板２３と圧電素子２４に設けられた導電膜（後述）との間に図示しない接着層が形成されるが、当該両者の表面にはそれぞれ微視的に凹凸が形成されており、これらの凹凸部分がランダムに接触することにより補強板２３と当該導電膜とが導通している。なお、接着剤はエポキシ系のものに限らず、硬度や耐久性の面を考慮して他の系の接着剤を用いることができる。
【００２３】
補強板２３は、ステンレス鋼、その他の材料から構成されている。補強板２３の長手方向一端側の幅方向略中央には、当接部２３１が一体的に形成されている。補強板２３の長手方向略中央には、当該長手方向に直交する方向に突出した腕部２３２が一体的に形成されており、この腕部２３２にはねじ３４が挿通される図示しない孔が穿設されている。補強板２３は、図１に示すように、当接部２３１の先端が被駆動体１２の内周に当接されるように、かつ、前記内周の接線方向にほぼ直角に（つまり径方向に沿うように）配置されている。
【００２４】
圧電素子２４は、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種材料により形成されている。この圧電素子２４の寸法や厚さは、振動板２１に励振される縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００よりも大きく１．０３よりも小さくなるように設定されている。また、圧電素子２４の長辺の長さを１としたときに短辺の長さが、０．２７４となるように形成されている。このような構成にすることにより、振動板２１が振動したときの、当接部２３１が描く楕円軌道の振幅が大きくなるので、被駆動体１２を高効率で駆動させることができる。
この圧電素子２４の補強板２３と対向する面の全域には、ニッケルおよび金などによる図示しない導電膜がめっき、スパッタ、蒸着等の方法で形成されている。また、この面と反対側の面つまり振動板２１の表面にも、当該表面の全域に同様な導電膜が形成されている。そして、この導電膜を、幅方向にほぼ三等分するような二本の溝２４Ａ、および、三等分された導電膜のうちの両側の部分を長手方向にほぼ二等分するような二本の溝２４Ｂを形成することにより、電気的に絶縁された５つの電極が形成されている。
これらの電極のうち、前記三等分された中央の部分は、振動板２１を振動させる中央駆動電極２４１であり、前記二等分された両側のうちの図１における左上部分および右下部分は、振動板２１を振動させる対称駆動電極２４２であり、左下部分および右上部分は、当該振動に伴う検出電圧を出力する変位検出電極２４３になっている。溝２４Ａ，２４Ｂは、エッチング、ダイシングソー、レーザ加工等で形成されている。
なお、各電極２４１，２４２，２４３を個別にめっき、スパッタ、蒸着することで形成しても良い。
【００２５】
導通基板２５は、ポリイミド樹脂、その他の絶縁性材料から構成され、図１に示すように略コ字平板状に形成されている。この導通基板２５は、略矩形状の回路形成部２５１と、この回路形成部２５１の長手方向両端から当該長手方向と直交する方向に延出した導通パターン形成部２５２とを備えている。この導通基板２５は、支持部材３に固定されたときに、導通パターン形成部２５２の固定部２５２Ａと圧電素子２４とが、当該圧電素子２４の略面内方向に離間するように、かつ、当該導通パターン形成部２５２が、当該圧電素子２４の近傍に位置するように構成されている。
【００２６】
回路形成部２５１には、駆動制御回路を構成する駆動回路および検出制御回路を備えたＩＣ２９が設けられている。このＩＣ２９は、基部１１の裏面（圧電アクチュエータ２が設けられていない面）に設けられた図示しない電源に、電気的に接続されている。このような構成にすることにより、電源からの電圧を、ＩＣ２９を介して圧電アクチュエータ２に印加することができる。
【００２７】
各導通パターン形成部２５２には、銅等の導電性材料により箔状に形成された導通パターン２６，２７，２８が、互いに接触しないように設けられている。各導通パターン形成部２５２の長手方向（突出方向）先端側には、支持部材３に固定される前記固定部２５２Ａが設けられており、この固定部２５２Ａが、ねじ３４で固定されている。
【００２８】
また、図２（Ａ）には、圧電アクチュエータ２および支持部材３の斜視図が示されている。なお、前述したように、圧電素子２４（振動板２１）は、長辺の長さを１としたときに、短辺の長さが０．２７４となるように形成されているが、図２（Ａ）およびこれ以降に示す圧電アクチュエータの斜視図については、全体を図示するために、圧電素子２４の長手方向を作図上短く描いている。
図２（Ｂ）には、導通パターン２６，２８の拡大図が示されている。この図２（Ｂ）に示された導通パターン２６，２８は、これらの構造を理解しやすくするために誇張して描かれており、実際にこれらの部材は厚さ数ミクロンに形成されている。
【００２９】
導通パターン２６は、前記駆動回路と中央駆動電極２４１とを電気的に接続するものであり、図２（Ａ）における右斜め下の導通パターン形成部２５２の長手方向に沿って、幅方向略中央に設けられている。この導通パターン２６は、基端側が前記駆動回路の図示しない配線パターンと一体的に形成され、先端側が導通パターン形成部２５２の固定部２５２Ａで振動板２１側に屈曲している。導通パターン２６の先端側は、固定部２５２Ａの端縁２５２Ｂから突出し、中央駆動電極２４１側に延びるオーバーハング部２６１になっている。このオーバーハング部２６１の先端側は、基端側に比べて中央駆動電極２４１に近接するように曲げられている。このオーバーハング部２６１は、図２（Ａ）に示すように、溝２４Ｂの上方に配置されており、当該オーバーハング部２６１の幅は、溝２４Ｂの幅よりも狭く形成されている。このような構成にすることにより、上方からの外力でオーバーハング部２６１が変形しても、この変形した部分は溝２４Ｂに入り込むので、中央駆動電極２４１以外の対称駆動電極２４２や変位検出電極２４３との接触を防ぐことができる。
オーバーハング部２６１の先端側には、中央駆動電極２４１に接合される略半球状の突起部２６２が設けられている。この突起部２６２の球面部は、図２（Ａ）に示すように、中央駆動電極２４１の略中央つまり振動板２１の振動の節近傍に、熱溶着や超音波溶接等により接合されている。なお、ここでは図示しないが、突起部２６２の球面部および中央駆動電極２４１の表面には、微小な凹凸部が形成されている。このような凹凸部を形成することにより、突起部２６２と中央駆動電極２４１とを接触させたときに、この凹凸部が互いに突き刺さるようになり、導通が確実に得られるようになっている。
【００３０】
導通パターン２７（２８）は、前記駆動回路（前記検出制御回路）と対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）とを電気的に接続するものであり、両方の導通パターン形成部２５２の長手方向に沿って、幅方向一端側（他端側）に設けられている。導通パターン２７（２８）は、基端側が前記駆動回路（前記検出制御回路）の図示しない配線パターンと一体的に形成され、先端側が導通パターン形成部２５２の固定部２５２Ａで振動板２１側に屈曲している。導通パターン２７（２８）の先端側は、当該導通パターン形成部２５２の端縁２５２Ｂから突出して対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）側に延びるオーバーハング部２７１（２８１）になっている。このオーバーハング部２７１（２８１）の先端側には、対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）の中央駆動電極２４１の中心近傍、つまり振動板２１の振動の節近傍に接合される突起部２７２（２７３）が設けられている。
なお、オーバーハング部２７１（２８１）および突起部２７２（２８２）の形状、突起部２７２（２８２）と対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）との接合方法は、導通パターン２６におけるそれらと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
駆動回路は、中央駆動電極２４１および対称駆動電極２４２に電圧を印加して振動板２１を振動させるものである。ここで、中央駆動電極２４１および対称駆動電極２４２に印加される電圧の周波数は、振動板２１の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて当接部２３１が良好な楕円軌道を描くように設定される。なお、電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。
検出制御回路は、変位検出電極２４３に生じる検出電圧を検出することで振動板２１の振動を検出するとともに、当該検出電圧の振幅が最大となるように駆動回路から発せられる電圧の周波数を制御するものである。
【００３２】
支持部材３は、図２（Ａ）に示すように、略矩形板状の支持体３１と、４つのスペーサ３２とを備えている。まず、スペーサ３２は、支持体３１に対する振動板２１および導通基板２５の高さ方向の位置決めをするものであり、絶縁性材料により略矩形ブロック状に形成されている。支持体３１は、図１に示すように、基部１１に取り付けられており、振動板２１に設けられた当接部２３１の被駆動体１２に対する当接力を調整する図示しない当接力調整手段により、振動板２１の長手方向に沿ってスライド可能に設けられている。支持体３１の長手方向両端側には、図２（Ａ）に示すように、スペーサ３２を介して補強板２３の腕部２３２が載置されている。この腕部２３２にはさらに、スペーサ３２を介して、導通パターン２６，２７，２８が下側になるように導通パターン形成部２５２（導通基板２５）が載置されている。これらの導通パターン形成部２５２、各スペーサ３２、腕部２３２は、ねじ３４により支持体３１に固定されている。
【００３３】
このような駆動装置１０は、次のように動作する。
前記駆動回路により、圧電素子２４の中央駆動電極２４１および対称駆動電極２４２に電圧を印加する。すると、振動板２１は、主に中央駆動電極２４１によって長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動を励振する。また、中央駆動電極２４１の両側では、対称駆動電極２４２に電圧が印加されるため、当該両側において圧電素子２４が非対称に伸縮し、縦振動に直交する方向に、圧電素子２４の平面中央に対して点対称に屈曲する、いわゆる屈曲振動も励振する。
これらの縦振動および屈曲振動が同時に現れることにより、振動板２１の当接部２３１は図１に示されるように、楕円軌道を描いて振動することとなる。当接部２３１は、この楕円軌道の一部において被駆動体１２の内周面を押圧することによって被駆動体１２を図１に示す矢印Ｒ方向に回転させる。これを所定周波数で繰り返すことにより、被駆動体１２は一方向に所定の回転速度で回転する。なお、対称駆動電極２４２と変位検出電極２４３との接続を切り替えることで、被駆動体１２の回転方向を切り替えることが可能である。
【００３４】
この被駆動体１２の回転速度は、中央駆動電極２４１および対称駆動電極２４２に印加される電圧の周波数を調整することで調整されている。具体的には、振動板２１が振動すると、この振動に伴い変位検出電極２４３が変形し、この変位検出電極２４３には、前記変形に伴う圧電効果により検出電圧が生じる。この検出電圧が前記検出制御回路に入力されると、当該検出制御回路は、入力された検出電圧の振幅が最大となるように前記駆動回路を制御し、中央駆動電極２４１および対称駆動電極２４２に印加される電圧の周波数を調整する。
【００３５】
このような第１実施形態によれば、以下に示すような効果がある。
（１）駆動装置１０の圧電アクチュエータ２に用いられている導通基板２５では、箔状の導通パターン２６，２７，２８によるオーバーハング部２６１，２７１，２８１と、圧電素子２４の中央駆動電極２４１、対称駆動電極２４２、変位検出電極２４３とを接触させることで、導通パターン２６，２７，２８と各電極２４１，２４２，２４３とが導通しているので、オーバーハング部２６１，２７１，２８１と各電極２４１，２４２，２４３とを接合させるときには、半田付けではなく熱溶着や超音波溶接等を用いることができる。そして、これらの作業の際に、オーバーハング部２６１，２７１，２８１と各電極２４１，２４２，２４３との結合部に加わる熱は、半田付け時のそれに比べて低いので、各電極２４１，２４２，２４３が劣化することがなく、圧電アクチュエータ２の生産性を向上させることができる。
さらに、前記結合部には半田のような重みがある部材が設けられず、さらにオーバーハング部２６１，２７１，２８１は箔状に形成されているため、導線のような抗力を有していない。このため、オーバーハング部２６１，２７１，２８１と各電極２４１，２４２，２４３とを接合しても、振動板２１の振動が外的要因により減衰することがなく、圧電アクチュエータ２のエネルギー効率を向上させることができる。
そして、オーバーハング部２６１，２７１，２８１は箔状に形成されていることにより柔軟性を有しているので、振動板２１の振動によりオーバーハング部２６１，２７１，２８１が切断することがなく、圧電アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。
オーバーハング部２６１，２７１，２８１は箔状に形成されているため厚さが薄く、さらに圧電アクチュエータ２の厚みを増す要因の半田や導線を設けていないので、圧電アクチュエータ２を薄型化できる。
【００３６】
（２）オーバーハング部２６１，２７１，２８１の圧電素子２４と対向する面には、各電極２４１，２４２，２４３側に突出した突起部２６２，２７２，２８２が設けられているので、オーバーハング部２６１，２７１，２８１がねじれたり撓んだりしても、突起部２６２，２７２，２８２を常に各電極２４１，２４２，２４３に接触させることができる。したがって、突起部２６２，２７２，２８２を各電極２４１，２４２，２４３に熱溶着や超音波溶接する際に、たとえば器機類の振動によって、当該両者が離れることがなく、前記作業を容易にできる。
【００３７】
（３）オーバーハング部２６１，２７１，２８１の各電極２４１，２４２，２４３に接触する部分、つまり突起部２６２，２７２，２８２の球面部、および、各電極２４１，２４２，２４３の表面には、微小な凹凸部が設けられているので、当該両者を接触させたときに、当該凹凸部同士が突き刺さるような構成にでき、オーバーハング部２６１，２７１，２８１と各電極２４１，２４２，２４３との導通を確実に取ることができる。また、突起部２６２，２７２，２８２と各電極２４１，２４２，２４３との接触部の面積は小さく、熱溶着や超音波溶接する際には、当該接触部は応力が集中したり高抵抗となって発熱量が大きくなるので、熱溶着や超音波溶接を容易にできる。
【００３８】
（４）オーバーハング部２６１，２７１，２８１の突起部２６２，２７２，２８２と各電極２４１，２４２，２４３とが、振動板２１の振動の節近傍で接合されているので、振動板２１が振動したときのオーバーハング部２６１，２７１，２８１の振動を抑えることができる。このため、振動板２１の振動によりオーバーハング部２６１，２７１，２８１が切断することがないので、剛性を有さない箔状の導通パターン２６，２７，２８でも駆動制御回路と圧電素子２４との導通を確実に取ることができる。また、オーバーハング部２６１，２７１，２８１が切断することがないので、圧電素子２４と導通基板２５とを密着させる必要がない。したがって、振動板２１が振動しても圧電素子２４と導通基板２５とが接触することがないため、振動板２１の振動の減衰を抑えることができ、圧電アクチュエータ２のエネルギー効率を向上させることができる。
【００３９】
（５）導通パターン形成部２５２に設けられた固定部２５２Ａの端縁２５２Ｂと圧電素子２４（振動板２１）とが、当該圧電素子２４の略面内方向に離間しているため、振動板２１の振動により当該圧電素子２４と導通パターン形成部２５２（導通基板２５）とが接触することがない。また、圧電素子２４と導通パターン形成部２５２との間には、固定部２５２Ａから突出した柔軟性を有する箔状の導通パターン２６，２７，２８のみが存在するので、前記振動により導通パターン２６，２７，２８に抗力が生じることがない。以上のことから、振動板２１の振動の減衰をより確実に抑制できるとともに、圧電アクチュエータ２のエネルギー効率を向上させることができる。
【００４０】
（６）導通パターン形成部２５２が圧電素子２４の近傍に固定されているので、振動板２１が振動しても、この振動が導通基板２５に伝わることがないうえ、導通パターン２６，２７，２８が振動しないことで、当該振動による導通パターン２６，２７，２８の切断を抑えることができる。したがって、圧電アクチュエータ２の小型化が促進できるとともに、圧電アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
（７）導通パターン２６，２７，２８は、駆動制御回路の配線パターンと一体的に形成されているので、圧電アクチュエータ２の製造が容易になり生産性を向上させることができるとともに、導通パターン２６，２７，２８と当該配線パターンとを別々に設けた際に問題となる両者間の接触不良が生じることがなく、圧電アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
［第２実施形態］
図３（Ａ）には、駆動装置１０に用いられる第２実施形態の圧電アクチュエータ４および支持部材５の斜視図が示されている。図３（Ｂ）には、導通パターン４６の拡大断面図が示されている。この図３（Ｂ）に示された導通パターン４６は、その構造を理解しやすくするために誇張して描かれており、実際にこれらの部材は厚さ数ミクロンに形成されている。
【００４３】
圧電アクチュエータ４は、図３（Ａ）に示すように、振動板４１と、２つの回路形成部材４５１と、導通基板としての２つの導通パターン形成部材４５２とを備えている。
【００４４】
振動板４１は、略矩形平板状に形成された補強板４３と、この補強板４３の両面にそれぞれ接着された圧電素子２４とを備えている。ここで、圧電素子２４と補強板４３とは、第１実施形態と同様の構造で導通が取られている。
補強板４３の長手方向一端側の幅方向略中央には、当接部４３１が一体的に形成されている。補強板４３の長手方向略中央には、当該長手方向に直交する方向に突出した腕部４３２が一体的に形成されており、この腕部４３２の先端側には、前記長手方向と平行な方向に突出した被支持部４３３が一体的に形成されている。つまり、補強板４３の長手方向略中央には、腕部４３２および被支持部４３３により構成される略Ｔ字状の部材が設けられている。また、腕部４３２の先端側には、図３（Ｂ）に示すように、ねじ３４が挿通される孔４３２Ａが穿設されている。
各圧電素子２４は、図３（Ａ）に示すように、中央駆動電極２４１と、対称駆動電極２４２と、変位検出電極２４３とをそれぞれ備えている。また、補強板４３の表面に設けられた圧電素子２４の各電極２４１，２４２，２４３と、裏面に設けられた圧電素子２４の各電極２４１，２４２，２４３とは、補強板４３を介してそれぞれ対応する位置に配設されている。
【００４５】
回路形成部材４５１は、ポリイミド樹脂、その他の絶縁性材料から構成されている。この回路形成部材４５１の先端側には、支持部材５に固定される固定部４５１Ａが設けられており、この固定部４５１Ａには、ねじ３４が挿通される孔４５１Ｂが穿設されている。この回路形成部材４５１の裏面には、駆動制御回路を構成する駆動回路および検出制御回路を備えた図示しないＩＣと、前記駆動回路の配線パターン４５６および２本の配線パターン４５７と、前記検出制御回路の２本の配線パターン４５８とが設けられている。配線パターン４５６の孔４５１Ｂに対応する部分は、リング状に形成されている。このリング状部分は、孔４５１Ｂの外周に接しないように形成されており、これにより、図３（Ｂ）に示すように、ねじ３４との接触を防ぐことができる。
【００４６】
導通パターン形成部材４５２は、長手方向両端を対向させるように屈曲させた断面略Ｕ字状に形成されている。この導通パターン形成部材４５２の両端側には、支持部材５に固定される固定部４５２Ａが設けられており、この固定部４５２Ａには、ねじ３４が挿通される孔４５２Ｂが穿設されている。この導通パターン形成部材４５２は、支持部材５に固定されたときに、固定部４５２Ａの端縁４５２Ｃと圧電素子２４とが、当該圧電素子２４の略面内方向に離間するように、かつ、当該圧電素子２４の近傍に位置するように構成されている。
【００４７】
導通パターン４６，４７，４８は、銅等の導電性材料により略矩形箔状に形成されており、互いに接触しないようにそれぞれ対応する導通パターン形成部材４５２の外周面に設けられている。
【００４８】
導通パターン４６は、振動板４１の両面に設けられた中央駆動電極２４１同士を導通させ、これらと前記駆動回路とを電気的に接続するものである。この導通パターン４６は、図３（Ａ）における右斜め下の導通パターン形成部材４５２の外周面の長手方向に沿って、幅方向略中央に設けられている。この導通パターン４６の両端側は、固定部４５２Ａの端縁４５２Ｃから突出し中央駆動電極２４１側に延びるオーバーハング部４６１になっている。各オーバーハング部４６１の先端側には、中央駆動電極２４１の略中央つまり振動板４１の振動の節近傍にそれぞれ接合される突起部４６２が設けられている。導通パターン４６の孔４５１Ｂに対応する部分は、配線パターン４５６のリング状部分と同形状に形成されており、これにより、ねじ３４との接触を防ぐことができる。
【００４９】
導通パターン４７（４８）は、振動板４１の両面のそれぞれ対応する位置に設けられた対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）同士を導通させ、これらと前記駆動回路（前記検出制御回路）とを電気的に接続するものである。導通パターン４７（４８）は、両方の導通パターン形成部材４５２の外周面の長手方向に沿って、幅方向一端側（他端側）に設けられている。この導通パターン４７（４８）の両端側は、固定部４５２Ａの端縁４５２Ｃから突出し対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）側に延びるオーバーハング部４７１（４８１）になっている。各オーバーハング部４７１（４８１）の先端側には、対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）の中央駆動電極２４１の中心に近接する部分、つまり振動板４１の振動の節近傍に接合される突起部４７２（４８２）が設けられている。
【００５０】
図３（Ａ）における右斜め下の導通パターン形成部材４５２に設けられた導通パターン４６（４８）には、配線パターン４５７（４５６，４５７）との絶縁を取るための絶縁テープ４６３が貼り付けられている。また、左斜め上の導通パターン形成部材４５２に設けられた導通パターン４７にも、配線パターン４５８との絶縁を取るための図示しない絶縁テープが貼り付けられている。
なお、オーバーハング部４６１，４７１，４８１および突起部４６２，４７２，４８２の形状、突起部４６２，４７２，４８２と各電極２４１，２４２，２４３との接合方法は、第１実施形態のそれらと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００５１】
支持部材５は、図３（Ａ）に示すように、金属製材料により略矩形平板状に形成された支持体５１と、この支持体５１の各隅部表面から当該表面と直交する方向に突出された振動板支持部５２，５３，５４，５５と、略矩形ブロック状の２つのスペーサ５６および４つのスペーサ５７とを備えている。支持体５１の長手方向両端側には、ねじ３４が螺合されるねじ孔５１１が穿設されている。スペーサ５６は、支持体５１に対する導通パターン形成部材４５２の高さ方向の位置決めをするものであり、ばね性および絶縁性を有する材料により構成されている。スペーサ５７は、導通パターン形成部材４５２に対する振動板４１の高さ方向の位置決めをするものであり、絶縁性材料により構成されている。また、スペーサ５６，５７にも、ねじ３４が挿通される孔５６Ａ，５７Ａが穿設されている。
【００５２】
以下には、圧電アクチュエータ４の支持部材５への取付構造について説明する。なお、支持部材５は、ここでは図示しないが、第１実施形態と同様の構造により基部１１に取り付けられている。
支持部材５の支持体５１の振動板支持部５２，５３が形成する空間、および、振動板支持部５４，５５が形成する空間には、図３（Ｂ）に示すように、スペーサ５６が載置されている。このスペーサ５６には、当該スペーサ５６と導通パターン４６，４７，４８とが対向するように、導通パターン形成部材４５２が載置されている。この導通パターン形成部材４５２の内周面が形成する空間には、補強板４３の腕部４３２が配置され、この腕部４３２の表裏面には、スペーサ５７が配置されている。ここで、図３（Ａ）に示すように、補強板４３の被支持部４３３は、振動板支持部５２，５３，５４，５５に当接されている。これにより、補強板４３は、被支持部４３３、振動板支持部５２，５３，５４，５５、および支持体５１を介して接地している。導通パターン形成部材４５２の図３（Ｂ）における上側の外周面には、導通パターン４６，４７，４８と配線パターン４５６，４５７，４５８とを接触させるように回路形成部材４５１が載置されている。これにより、各電極２４１，２４２，２４３と、これら各電極２４１，２４２，２４３に対応する前記駆動回路または前記検出制御回路とが電気的に接続される。この回路形成部材４５１には、固定部４５１Ａに均等に圧力をかけるためのワッシャ５８が載置されている。これらの回路形成部材４５１、導通パターン形成部材４５２、スペーサ５６，５７は、ねじ３４により、支持体５１に固定されている。ここで、スペーサ５６はばね性を有しているので、ねじ３４を螺合する際に、回路形成部材４５１を導通パターン形成部材４５２に押し付けることができ、導通パターン４６，４７，４８と配線パターン４５６，４５７，４５８とを確実に接触させることができる。さらに、被支持部４３３と、振動板支持部５２，５３，５４，５５とを確実に接触させることができる。
【００５３】
このような第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（６）の効果に加え、以下に示す効果がある。
（８）振動板４１の両面の圧電素子２４における、互いに対応する位置に設けられた各電極２４１，２４２，２４３間の導通を、１つの導通パターン形成部４５２に設けられた導通パターン４６，４７，４８の両端側の突起部４６２，４７２，４８２と、当該各電極２４１，２４２，２４３とを接触させることで取ることができるので、部材コストを削減できる。
【００５４】
［第３実施形態］
図４には、第３実施形態にかかる駆動装置１３を有する時計の日付表示機構１４の要部の拡大平面図が示されている。この駆動装置１３は、円盤状（図４では、一部のみ図示）の基部１５と、この基部１５の外周に回転可能に設けられた環状平板状に形成された日車１６と、電圧が印加されることで振動し日車１６を駆動する圧電アクチュエータ６と、この圧電アクチュエータ６を支持する支持部材７とを備えている。日車１６は、日付を表示するものであり、表面には日付が描かれている。
なお、図示はしないが、この日付表示機構１４は、時計のケースに収納され、日車１６の一部が文字板に形成された窓から視認可能となっている。
【００５５】
図５（Ａ）には、圧電アクチュエータ６および支持部材７の斜視図が示されている。図５（Ｂ）には、導通パターン６６の拡大断面図が示されている。この図５（Ｂ）に示された導通パターン６６は、これらの構造を理解しやすくするために誇張して描かれており、実際にこれらの部材は厚さ数ミクロンに形成されている。
【００５６】
圧電アクチュエータ６は、図５（Ａ）に示すように、振動板６１と、２つの導通基板６５とを備えている。
【００５７】
振動板６１は、略矩形平板状に形成された補強板６３と、２つの略矩形状の圧電素子６４とを備えている。
補強板６３の長手方向一端側の幅方向略中央には、当接部６３１が一体的に形成されている。補強板６３の長手方向略中央には、当該長手方向に直交する方向に突出した腕部６３２が設けられ、この腕部６３２の先端側には、環状の取付部６３３が設けられている。取付部６３３には、図５（Ｂ）に示すように、ねじ３４が挿通される孔６３３Ａが設けられている。補強板６３は、図４に示すように、当接部６３１の先端が日車１６の内周に接するように、かつ、前記内周の接線方向にほぼ直角に（つまり径方向に沿うように）配置されている。
【００５８】
圧電素子６４は、第１実施形態の圧電素子２４と同じ材料により形成されている。圧電素子６４の寸法や厚さは、振動板６１に励振される縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００よりも大きく１．０３よりも小さくなるように設定されている。また、圧電素子６４の長辺の長さを１としたときに短辺の長さが、０．２７４となるように形成されている。圧電素子６４は、分極処理のみが施されており、補強板６３の両面に接着されている。ここで、補強板６３と圧電素子６４との接着面には、図示しない接着層が形成されるが、当該両者の表面にはそれぞれ微視的に凹凸が形成されており、この凹凸部分がランダムに接触することにより補強板６３と圧電素子６４とが導通している。なお、接着剤は、硬度や耐久性の面を考慮して様々な系の接着剤を用いることができる。
【００５９】
導通基板６５は、ポリイミド樹脂、その他の絶縁性材料から構成され、図示しない時計制御回路に接続されている。導通基板６５は、略矩形状の回路形成部６５１と、この回路形成部６５１の長手方向両端から当該長手方向と直交する方向に延出した導通パターン形成部６５２とを備えている。導通基板６５は、支持部材７に固定されたときに、導通パターン形成部６５２の固定部６５２Ａと圧電素子６４とが、当該圧電素子６４の略面内方向に離間するように、かつ、当該導通パターン形成部６５２が当該圧電素子６４の近傍に位置するように構成されている。
【００６０】
各導通パターン形成部６５２には、銅等の導電性材料により箔状に形成された導通パターン６６，６７，６８が、互いに接触しないようにそれぞれ対応する導通パターン形成部６５２の振動板６１に対向する面に設けられている。各導通パターン形成部６５２の長手方向（突出方向）先端側には、支持部材７に固定される固定部６５２Ａが設けられており、この固定部６５２Ａには、図５（Ｂ）に示すように、ねじ３４が挿通される孔６５２Ｃが穿設されている。
このような構成を有する導通基板６５は、振動板６１の表面側および裏面側に１つずつ設けられている。
【００６１】
導通パターン６６は、図５（Ａ）における右斜め下の導通パターン形成部６５２の長手方向に沿って、幅方向略中央に設けられている。導通パターン６６は、一端側が前記駆動回路の図示しない配線パターンと一体的に形成され、先端側が導通パターン形成部６５２の固定部６５２Ａで振動板６１方向に屈曲している。導通パターン６６の先端側には、当該導通パターン形成部６５２の端縁６５２Ｂから突出し圧電素子６４側に延びる基端部６６１と、電極部としての中央駆動電極部６６２とが設けられている。基端部６６１および中央駆動電極部６６２は、図５（Ｂ）に示すように、略等しい厚さに形成されている。中央駆動電極部６６２は、図４に示すように、圧電素子６４の表面を幅方向にほぼ三等分したうちの中央の部分に、後述する方法により接着されている。この中央駆動電極部６６２と基端部６６１との結合部は、中央駆動電極部６６２の幅方向一端側の長手方向略中央、つまり振動板６１の振動の節近傍に設けられている。導通パターン６６の孔６５２Ｃに対応する部分は、リング状に形成されている。このリング状部分は、孔６５２Ｃの外周に接しないように形成されており、これにより、図５（Ｂ）に示すように、ねじ３４との接触を防ぐことができる。
【００６２】
導通パターン６７（６８）は、両方の導通パターン形成部６５２の長手方向に沿って、幅方向一端側（他端側）に設けられている。導通パターン６７（６８）は、一端側が前記駆動回路（前記検出制御回路）の図示しない配線パターンと一体的に形成され、先端側が導通パターン形成部６５２の固定部６５２Ａで振動板６１方向に屈曲している。導通パターン６７（６８）の先端側には、当該導通パターン形成部６５２の端縁６５２Ｂから突出し圧電素子６４側に延びる基端部６７１（６８１）と、電極部としての対称駆動電極部６７２（変位検出電極部６８２）とが設けられている。基端部６７１（６８１）および対称駆動電極部６７２（変位検出電極部６８２）は、略等しい厚さに形成されている。対称駆動電極部６７２（変位検出電極部６８２）は、圧電素子６４の表面を幅方向にほぼ三等分したうちの両側の部分を、さらに長手方向にほぼ二等分したうちの、図４における左上部分（左下部分）および右下部分（右上部分）に、後述する方法により接着されている。対称駆動電極部６７２（変位検出電極部６８２）と基端部６７１（６８１）との結合部は、当該対称駆動電極部６７２（変位検出電極部６８２）における圧電素子６４の長手方向略中央に位置する部分、つまり振動板６１の振動の節近傍に設けられている。
なお、振動板６１の表面側に設けられた圧電素子６４の各電極部６６２，６７２，６８２と、裏面側に設けられた圧電素子６４の各電極部６６２，６７２，６８２とは、補強板６３を介してそれぞれ対応する位置に配設されている。
また、基端部６６１，６７１，６８１および各電極部６６２，６７２，６８２により、本発明のオーバーハング部が構成されている。
【００６３】
支持部材７は、図５（Ａ）に示すように、断面凹形状に形成された支持体７１と４つのスペーサ７２とを備えている。支持体７１の凹形状の突出部分は、固定部７１１であり、この固定部７１１の略中央には、図５（Ｂ）に示すように、ねじ３４が螺合されるねじ孔７１１Ａが穿設されている。スペーサ７２は、支持体７１に対する振動板６１および導通基板６５の高さ方向の位置決めをするものであり、絶縁性材料により圧電素子６４と略等しい厚さに形成されている。スペーサ７２は、補強板６３の腕部６３２および取付部６３３と略同一形状を有する凸部７２１および環状部７２２を備えている。凸部７２１は、スペーサ７２が固定部７１１に固定されたときに、圧電素子６４と離間するように、かつ、腕部６３２に接する面の一部が切り欠かれた形状に形成されている。環状部７２２には、ねじ３４が挿通される孔７２２Ａが設けられている。
【００６４】
以下には、圧電アクチュエータ６および支持部材７の、基部１５への取付構造について説明する。
支持部材７の支持体７１は、図４に示すように基部１５に取り付けられている。ここで支持体７１は、図示しないねじにより基部１５に取り付けられている。支持体７１の固定部７１１には、図５（Ｂ）に示すように、導通パターン６６，６７，６８が上側になるように導通パターン形成部６５２が載置され、この導通パターン形成部６５２には、スペーサ７２を介して補強板６３の取付部６３３が載置されている。この取付部６３３には、スペーサ７２を介して導通パターン６６，６７，６８が下側になるように導通パターン形成部６５２が載置されている。これらの各導通パターン形成部６５２、各スペーサ７２、取付部６３３は、ねじ３４により、支持体７１に固定されている。
【００６５】
このような日付表示機構１４は、以下のように動作する。
日付表示機構１４には、指針の位置を検出する図示しないセンサが設けられており、このセンサが２４時間毎に中央駆動電極部６６２、対称駆動電極部６７２に電圧を印加する。各電極部６６２，６６３に電圧が印加されると、振動板６１は、第１実施形態と同様に楕円軌道を描いて振動し、日付表示が一日分送られるように日車１６を駆動する。これにより、時計の外部からは日付が変更されて表示されることとなる。
【００６６】
各電極部６６２，６７２，６８２を、圧電素子６４に形成する方法を図６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
図６（Ａ）に示すように、導体膜としての銅箔で形成した各電極部６６２，６７２，６８２（導通パターン６６，６７，６８）を、シートとしてのポリイミドシート８０に接着剤で仮接着する。このポリイミドシート８０におけるスペーサ７２の孔７２２Ａ（補強板６３の孔６３３Ａ）に対応する位置には、各電極部６６２，６７２，６８２を圧電素子６４に対して位置決めするための位置決め孔８１が設けられている。図示しない治具に、圧電素子６４が接着された補強板６３を載置した後、圧電素子６４の表面に、前記仮接着に用いた接着剤よりも接着強度が強いエポキシ系接着剤を塗布し、スキージ等で薄く伸ばすことにより接着層８２を形成する。このように接着層８２を形成する接着剤の接着強度を、前記仮接着に用いた接着剤のそれよりも強くすることにより、接着層８２が硬化した後ポリイミドシート８０のみを容易に取り除くことができる。なお、ここではエポキシ系接着剤を用いたが、これに限らず硬化後の硬度、振動板６１の振動に与える影響、硬化の際に加える熱量、接着剤を薄く伸ばす作業性等を考慮して、他の接着剤を用いても良い。
図６（Ｂ）に示すように、ポリイミドシート８０を、接着層８２と各電極部６６２，６７２，６８２とを密着させるように、かつ、孔７２２Ａと位置決め孔８１とを対応させるように、圧電素子６４の表面に貼り付ける。
接着層８２が硬化した後、図６（Ｃ），（Ｄ）に示すように、ポリイミドシート８０を圧電素子６４の表面から全て取り除くことで、圧電素子６４の表面に各電極部６６２，６７２，６８２が形成される。
なお、ここでは、ポリイミドシート８０を機械的に取り除いたが、たとえばポリイミドシート８０のみをレーザで焼き飛ばす手段や、圧電素子６４や各電極部６６２，６７２，６８２を破壊したり劣化させないような他の方法を用いても良い。
【００６７】
このような第３実施形態によれば、第１実施形態の（５）〜（７）の効果に加え、以下に示す効果がある。
（９）圧電素子６４の中央駆動電極部６６２、対称駆動電極部６７２、変位検出電極部６８２を、導通パターン６６，６７，６８のオーバーハング部により形成するので、第１，２実施形態のように圧電素子６４の各電極部６６２，６７２，６８２とオーバーハング部とを接合する工程を省くことができ、製造コストを削減できる。
【００６８】
（10）基端部６６１，６７１，６８１と各電極部６６２，６７２，６８２との結合部を、振動板６１の振動の節近傍に設けているので、振動板６１が振動したときの基端部６６１，６７１，６８１の振動を抑えることができる。したがって、振動板６１の振動により基端部６６１，６７１，６８１が切断することがなく、剛性を有さない箔状の基端部６６１，６７１，６８１でも駆動制御回路と圧電素子６４との導通を確実に取ることができる。また、基端部６６１，６７１，６８１が切断することがないので、圧電素子６４と導通基板６５とを密着させる必要がない。したがって、振動板６１が振動しても、圧電素子６４と導通基板６５とが接触することがないため、振動板６１の振動の減衰を抑えることができ、圧電アクチュエータ６のエネルギー効率を向上させることができる。
【００６９】
（11）各電極部６６２，６７２，６８２（導通パターン６６，６７，６８）をポリイミドシート８０上に導体膜で形成し、当該各電極部６６２，６７２，６８２と当該圧電素子６４とが対向するように当該ポリイミドシート８０を当該圧電素子６４の表面に貼り付けた後、当該ポリイミドシート８０のみを当該圧電素子６４から取り除くことで当該表面に当該各電極部６６２，６７２，６８２を形成するので、圧電素子６４に各電極部６６２，６７２，６８２を形成する際に、メッキやエッチング等の手段を用いる必要がなく、製造コストを削減できる。
【００７０】
なお、本発明は前記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるものであれば、次に示すような変形例も適用されるものである。
たとえば、第１実施形態では、両方の導通パターン形成部２５２の端縁２５２Ｂから突出したオーバーハング部２７１（２８１）を用いて、圧電素子２４に設けられた２つの対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）と前記駆動回路（前記検出制御回路）との導通を取っていたが、オーバーハング部２７１（２８１）を、図７に示すような構成にしても良い。このオーバーハング部２７１（２８１）は、略Ｌ字状に形成されその長手方向に沿って、それぞれの対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）に接合される２つの突起部２７２（２８２）が設けられている。そして、両突起部２７２（２８２）の間には、圧電素子２４から離間するように湾曲した湾曲部２７３（２８３）が設けられている。
このような構成にすれば、圧電素子２４の同一面内に設けられた隣接しない対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）同士を電気的に接合する際に、当該対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）間に配設された絶縁されるべき電極等を跨いで導通が取ることができるので、絶縁のための特別な手段や処理を施す必要がなくなる。また、隣接しない対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）との導通を、１つのオーバーハング部２７１（２８１）で取ることができるので、部材コストを削減できる。
【００７１】
第１実施形態では、オーバーハング部２６１の幅を、溝２４Ｂ幅よりも狭く形成することで、導通パターン２６と、対称駆動電極２４２および変位検出電極２４３との接触を防いだが、図８に示すように、導通パターン２６，２７，２８とスペーサ３２の表面との間に導通基板２５を設け、当該導通基板２５の固定部２５２Ａを中央駆動電極２４１の上方まで延設させるような構成としても良い。
このような構成にすれば、オーバーハング部２６１と対称駆動電極２４２および変位検出電極２４３との間に絶縁体である固定部２５２Ａが設けられるので、導通パターン２６と当該電極２４２，２４３との接触をより確実に防ぐことができる。
【００７２】
第１実施形態では、圧電素子２４の表面に、２つの対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）を互いに電気的に絶縁されるように形成したが、図９に示すように、２つの対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）を電気的に接続する接続部２４２Ａ（２４３Ａ）を、一体的に形成しても良い。
このような構成にすれば、隣接しない対称駆動電極２４２（変位検出電極２４３）との導通を、１つのオーバーハング部２７１（２８１）で取ることができるので、部材コストを削減できる。
また、このような構成の圧電素子２４を用いれば、図１０に示すように、当該圧電素子２４を補強板２３の両面に設けたときにも、圧電素子２４の幅方向両端側から１つずつのオーバーハング部２６１（２７１，２８１）を突出させることで対応できる。
【００７３】
第２実施形態では、振動板４１の両面に設けられた圧電素子２４の、互いに対応する位置の各電極２４１，２４２，２４３間の導通を、断面略Ｕ字状の導通パターン形成部材４５２の外周面に導通パターン４６，４７，４８を設けることで取っていたが、たとえば図１１，１２に示すような構成としても良い。
図１１には、振動板４１の取付部分の分解斜視図が、図１２には、当該取付部分の断面図が示されている。
この構成では、図１１に示すように、補強板４３の腕部４３２の先端側には、環状の取付部４３４が設けられており、この取付部４３４には、ねじ３４が挿通される孔４３４Ａが設けられている。
支持体５１は、ここでは図示しないが断面凹形状に形成されており、この凹形状の突出部分には固定部５１２が設けられている。この固定部５１２には、ねじ３４が螺合されるねじ孔５１２Ａと、支持体５１に対する導通パターン形成部材４５５（後述）の高さ方向の位置決めをする凸部５１２Ｂとが設けられている。導通パターン４６，４７，４８は、ねじ３４が挿通される孔４５４Ａを有する略方形板状の導通パターン形成部材４５４と、固定部５１２が係合される係合孔４５５Ａを有する略方形板状の導通パターン形成部材４５５とを、所定間隔離して連続的に保持するように設けられている。この所定間隔は、図１２に示すように、導通パターン形成部材４５４，４５５を支持体５１に固定したときに、導通パターン形成部材４５４，４５５間の導通パターン４６，４７，４８が、略Ｕ字に曲げられるように設定されている。導通パターン４６，４７，４８の両端側は、導通パターン形成部材４５４の端縁４５４Ｂおよび導通パターン形成部材４５５の端縁４５５Ｂからそれぞれ突出したオーバーハング部４６１，４７１，４８１になっている。導通パターン形成部材４５４に設けられた導通パターン４６（４８）には、配線パターン４５７（４５６，４５７）との絶縁を取るための絶縁テープ４６３が貼り付けられている。
【００７４】
以下には、振動板４１の支持部材５への取付構造について説明する。
固定部５１２には、導通パターン４６，４７，４８が下側になるように、導通パターン形成部材４５５が係合されている。このとき、固定部５１２の凸部５１２Ｂにより、導通パターン形成部材４５５の高さ方向の位置決めがされている。固定部５１２には、取付部４３４が載置され、さらにスペーサ５７を介して、導通パターン４６，４７，４８が上側になるように導通パターン形成部材４５４が載置されている。導通パターン形成部材４５４には、導通パターン４６，４７，４８と配線パターン４５６，４５７，４５８とが接触するように回路形成部材４５１が載置されている。これらの回路形成部材４５１、導通パターン形成部材４５４，４５５、スペーサ５７、取付部４３４は、ねじ３４により支持体５１に固定されている。さらに、上側の中央駆動電極２４１および突起部４６２の接合点Ｐ１と、下側の中央駆動電極２４１および突起部４６２の接合点Ｐ２とが、図１２における断面視でずれるように構成されている。
このような構成にすれば、固定部５１２と補強板４３の取付部４３４が当接しているので、ばね性および絶縁性を有するスペーサ５６を用いたり、補強板４３に腕部４３２および被支持部４３３により構成される略Ｔ字状の部材を設けたりしなくても、補強板４３と支持体５１との導通、導通パターン４６，４７，４８と配線パターン４５６，４５７，４５８との導通、および、導通パターン４６，４７，４８と支持体との絶縁を確保しながら、振動板４１を支持部材５に固定できる。さらに、接合点Ｐ１と接合点Ｐ２とが断面視でずれているので、たとえば上側の中央駆動電極２４１と突起部４６２とを接合点Ｐ１において圧着や超音波ボンディングで接合する際に、断面視でこの接合点Ｐ１の裏側を治具等で受けることができるので、突起部４６２を中央駆動電極２４１に押し付けることができ、接合の接着強度を出すことができる。
【００７５】
第３実施形態では、基端部６６１，６７１，６８１の、圧電素子６４とスペーサ７２とが形成する隙間に対応する部分を直線状に形成したが、図１３（Ａ）に示すように、Ｓ状に形成しても良い。このようにすれば、基端部６６１，６７１，６８１の前記部分に、ばね性を持たせることができるので振動板６１の振動による切断を抑えることができる。なお、前記部分の形状はＳ状に限定されず、ばね性を有する他の形状に形成しても良い。さらに、ばね性を持たせるためのＳ字形状部と、電極部６６２，６７２，６８２や導通パターン６６，６７，６８とのつなぎ目を、平面視でフィレットを備えた形状にすると、応力集中による切断が防げ、圧電アクチュエータ６の信頼性を向上させることができる。
また、第３実施形態では、基端部６６１，６７１，６８１と、各電極部６６２，６７２，６８２とを略等しい厚さに形成したが、図１３（Ｂ）に示すように、基端部６６１，６７１，６８１を、各電極部６６２，６７２，６８２よりも厚く形成しても良い。このような構成にすれば、基端部６６１，６７１，６８１が切断しにくくなるので、各電極部６６２，６７２，６８２と前記駆動制御回路との導通を確実に取ることができる。また、当該基端部６６１，６７１，６８１の電気抵抗が下がるので、大きなエネルギーを入力でき、圧電アクチュエータ６の大出力化、駆動効率向上が可能となる。また、振動板６１の振動を減衰させる各電極部６６２，６７２，６８２の影響を低減できるので、圧電アクチュエータ６のエネルギー効率が向上する。
なお、図１３（Ａ），（Ｂ）に示された、基端部６６１，６７１，６８１および各電極部６６２，６７２，６８２は、構造を理解しやすくするために誇張して記載したものであり、実際にこれらの部材は各電極部６６２，６７２，６８２が厚さ数ミクロンに、基端部６６１，６７１，６８１が各電極部６６２，６７２，６８２の厚さよりも数〜数十ミクロン厚く形成されている。
【００７６】
第３実施形態では、各電極部６６２，６７２，６８２を圧電素子６４に形成する際に、ポリイミドシート８０に接着された各電極部６６２，６７２，６８２を圧電素子６４に接着した後、ポリイミドシート８０を全て取り除いたが、ポリイミドシート８０に導通基板６５としての機能を持たせ、基端部６６１，６７１，６８１および各電極部６６２，６７２，６８２に対応する部分のポリイミドシート８０のみを取り除く方法を用いても良い。このような方法を用いれば、圧電アクチュエータ６の製造工程を減らすことができる。また、このような方法を用いた場合、更にポリイミドシート８０のスペーサ７２に対応する部分を帯状に形成すれば、この部分のばね性で振動板６１の当接部６３１を日車１６に押し付けることができ、部材コストおよび製造コストを削減できる。また、このような電極形成方法で、図９２のような電極パターンを形成しても良い。
【００７７】
本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動装置の圧電アクチュエータに用いられている箔状の導通パターンのオーバーハング部と、圧電素子の各電極とを接触させることで、導通パターンと各電極との導通が取られているので、オーバーハング部と各電極とを接合させるときには、半田付けではなく熱溶着や超音波溶接等を用いることができる。そして、これらの作業の際に、オーバーハング部と各電極との結合部に加わる熱は、半田付け時のそれに比べて低いので、各圧電素子を劣化させることがなく、圧電アクチュエータの生産性を向上させることができる。
さらに、前記結合部には半田のような重みがある部材が設けられず、さらにオーバーハング部は箔状に形成されているので、導線のような抗力を有していない。したがって、オーバーハング部と各電極とを接合しても、振動板の振動が外的要因により減衰することがなく、圧電アクチュエータのエネルギー効率を向上させることができる。
そして、オーバーハング部は箔状に形成されていることにより柔軟性を有しているので、振動板の振動によりオーバーハング部が切断することがなく、圧電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
オーバーハング部は箔状に形成されているため厚さが薄く、さらに圧電アクチュエータの厚みを増す要因の半田や導線を設けていないので、圧電アクチュエータを薄型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る駆動装置の平面図。
【図２】第１実施形態に係る駆動装置の圧電アクチュエータを示す図。
【図３】第２実施形態に係る駆動装置の圧電アクチュエータを示す図。
【図４】第３実施形態に係る時計の日付表示機構の要部の平面図。
【図５】第３実施形態に係る圧電アクチュエータを示す図。
【図６】第３実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法を示す図。
【図７】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図８】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図９】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図１０】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図１１】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図１２】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【図１３】本発明の圧電アクチュエータの変形例を示す図。
【符号の説明】
１０，１３…駆動装置（装置）、２１，４１，６１…振動板、２４，６４…圧電素子、２５，６５…導通基板、２６，２７，２８，４６，４７，４８，６６，６７，６８…導通パターン、８０…ポリイミドシート（シート）、２４１…中央駆動電極（電極）、２４２…対称駆動電極（電極）、２４３…変位検出電極（電極）、２５２Ｂ，４５２Ｃ，４５４Ｂ，４５５Ｂ，６５２Ｂ…端縁、２６１，２７１，２８１，４６１，４７１，４８１…オーバーハング部、２６２，２７２，２８２，４６２，４７２，４８２…突起部、２７３…湾曲部、４５２…導通パターン形成部材（導通基板）、４５６，４５７，４５８…配線パターン、６６２…中央駆動電極部（電極部、オーバーハング部）、６７２…対称駆動電極部（電極部、オーバーハング部）、６８２…変位検出電極部（電極部、オーバーハング部）、６６１，６７１，６８１…基端部（オーバーハング部）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator that drives a driven body by displacement (vibration) of a piezoelectric element, an apparatus including the same, and a method for manufacturing the piezoelectric actuator.
[0002]
[Background]
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus including a piezoelectric actuator that drives a driven body by displacement of a piezoelectric element is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
In the devices of Patent Literature 1 and Patent Literature 2, an electrode provided on a piezoelectric element of a piezoelectric actuator and a drive circuit for driving the piezoelectric actuator are electrically coupled with each other by a conductive wire (Umeret wire).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-111991 ([0065] to [0067], FIGS. 6 and 7)
[Patent Document 2]
JP 2002-223576 A ([0033] to [0054], FIG. 6 and FIG. 13)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, like the piezoelectric actuators of Patent Document 1 and Patent Document 2, when electrically connecting an electrode provided on a piezoelectric element and a drive circuit or the like by a conducting wire or the like, generally, a coupling means by soldering Is used. However, when such a means is used, the melted solder adheres to the electrodes, and the piezoelectric element deteriorates due to the heat of the solder, so that there is a problem that the performance and productivity of the piezoelectric actuator are lowered. Further, there is a problem that the vibration of the piezoelectric actuator is attenuated by the weight of the solder and the resistance of the conductive wire against the vibration, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator is lowered. In addition, there is a problem that the lead wire vibrates due to the vibration of the piezoelectric actuator, the lead wire is disconnected, and the reliability of the piezoelectric actuator is lowered.
In the device of Patent Document 2, it is mentioned as an effect that the device (piezoelectric actuator) can be made thin. However, the thickness of the cured resin provided to protect the solder swell, the soldered portion, and the conductor Since the thickness of the device increases due to the outer diameter of the material, there is a limit to reducing the thickness.
[0005]
An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that can improve productivity, energy efficiency, and reliability, and that can be thinned, and a device including the piezoelectric actuator.
In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric actuator that can omit the step of bonding the electrodes of the piezoelectric element and the drive circuit, etc., and can reduce the manufacturing cost. It is to be.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a diaphragm having a piezoelectric element on which an electrode is formed, and a conductive substrate having a foil-like conductive pattern that is electrically connected to the electrode. The conductive substrate includes a part of the conductive pattern. The piezoelectric actuator is characterized in that an overhang portion protruding from an edge of the conductive substrate is provided, and the overhang portion and the electrode are in contact with each other.
According to the present invention, the conductive pattern and the electrode are electrically connected by bringing the overhang portion of the foil-shaped conductive pattern and the electrode of the piezoelectric element into contact with each other. When joining the electrodes, the joining means may be, for example, ultrasonic welding instead of soldering. In addition, since the heat applied to the joint between the overhang portion and the electrode during the ultrasonic welding is lower than that during soldering, the electrode does not deteriorate and the productivity of the piezoelectric actuator is improved. Will improve.
Furthermore, since no member having a weight such as solder is provided in the coupling portion, and the overhang portion (conduction pattern) is formed in a foil shape, the joint portion does not have a drag force. Therefore, even if the overhang portion and the electrode are coupled, the vibration of the diaphragm is not attenuated by an external factor, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator is improved.
And since the said overhang part has flexibility by being formed in foil shape, the said overhang part does not cut | disconnect by the vibration of a diaphragm, and the reliability of a piezoelectric actuator improves.
Since the overhang portion is formed in a foil shape, the thickness is small, and solder or conductors that increase the thickness of the piezoelectric actuator are not provided, so that the piezoelectric actuator can be thinned.
[0007]
In the present invention, the piezoelectric element is provided on both surfaces of the diaphragm, and conducts electricity between the electrode of the piezoelectric element provided on one surface and the electrode of the piezoelectric element provided on the other surface. It is desirable to take with a conductive substrate.
According to the present invention, since the connection between the electrode of the piezoelectric element provided on one surface of the diaphragm and the electrode of the piezoelectric element provided on the other surface is taken by one conduction pattern, the member Cost can be reduced.
[0008]
In the present invention, it is preferable that a protrusion projecting toward the electrode is provided on the surface of the overhang.
According to the present invention, since the protruding portion protruding to the electrode side of the piezoelectric element is provided on the surface of the overhang portion, the protruding portion always contacts the electrode even if the overhang portion is twisted or bent. is doing. Therefore, when the protrusions are pressure-bonded or welded to the electrodes as necessary, the two are not separated by, for example, vibration of equipment, so that the operations of pressure-bonding and welding are facilitated.
[0009]
In the present invention, it is desirable that a curved portion curved so as to be separated from the piezoelectric element is provided in the middle of the overhang portion in the longitudinal direction.
According to the present invention, since the curved portion that is curved so as to be separated from the piezoelectric element is provided in the middle of the overhang portion in the longitudinal direction, among the plurality of electrodes provided in the same plane of the piezoelectric element, they are not adjacent to each other. When the electrodes are electrically joined together, it becomes possible to conduct electricity across the electrodes to be insulated disposed between the joined electrodes, and it is necessary to perform special means and treatment for insulation. Absent. In addition, a plurality of electrodes provided in the same plane can be conducted with one conduction pattern, and the member cost can be reduced.
[0010]
In the present invention, it is desirable to provide a minute uneven portion on at least one of a portion of the overhang portion that contacts the electrode and a portion of the electrode that contacts the overhang portion.
According to this invention, at least one of the conductive pattern contact portion in contact with the electrode of the piezoelectric element in the overhang portion and the electrode contact portion in contact with the overhang portion of the electrode is provided with a minute uneven portion. Therefore, when both are brought into contact with each other, the concavo-convex portion is configured to pierce the conductive pattern contact portion and / or the electrode contact portion, and conduction between the overhang portion and the electrode can be ensured.
[0011]
In the present invention, it is desirable that the overhang portion and the electrode are in contact in the vicinity of a vibration node of the diaphragm.
According to the present invention, since the overhang portion and the electrode of the piezoelectric element are brought into contact with each other in the vicinity of the vibration node of the diaphragm, vibration of the overhang portion when the diaphragm vibrates can be suppressed. Therefore, since the overhang portion is not cut by vibration of the diaphragm, the drive control circuit and the piezoelectric element can be reliably connected even with a foil-like conduction pattern having no rigidity. Further, since the overhang portion is not cut, it is not necessary to bring the piezoelectric element and the conductive substrate into close contact with each other. For this reason, even if the vibration plate vibrates, the piezoelectric element and the conductive substrate do not come into contact with each other. Therefore, attenuation of vibration of the vibration plate is suppressed, and energy efficiency of the piezoelectric actuator is improved.
[0012]
In the present invention, the electrode is preferably formed by the overhang portion.
According to this invention, since the electrode of the piezoelectric element is formed by the overhang portion, the step of joining the electrode of the piezoelectric element and the overhang portion becomes unnecessary.
[0013]
In the present invention, the overhang portion is composed of an electrode portion corresponding to the electrode and a base end portion that protrudes from an edge of the conductive substrate and is provided over the electrode portion. It is desirable that it be formed thicker than the electrode part.
According to this invention, the overhang portion is constituted by an electrode portion corresponding to an electrode and a base end portion that protrudes from the edge of the conductive substrate and is provided over the electrode portion, and the base end portion is formed from the electrode portion. Since the base end portion is difficult to cut, the electrical resistance of the conduction pattern is reduced, and a large amount of energy can be input. Therefore, it is possible to improve the reliability, increase the output and drive efficiency of the piezoelectric actuator. Further, since the influence of the electrode that attenuates the vibration of the piezoelectric element is reduced, the energy efficiency of the piezoelectric actuator is improved.
[0014]
In the present invention, it is desirable that the electrode part and the base end part are coupled in the vicinity of a vibration node of the diaphragm.
According to this invention, since the electrode portion and the base end portion are coupled in the vicinity of the vibration node of the diaphragm, the vibration of the base end portion when the diaphragm vibrates can be suppressed. Accordingly, since the base end portion is not cut by vibration of the diaphragm, conduction between the drive control circuit and the piezoelectric element can be ensured even with a foil-like conduction pattern having no rigidity. In addition, since the base end portion is not cut and it is not necessary to provide a conductive substrate in the vicinity of the piezoelectric element, the conductive substrate and the piezoelectric element do not come into contact with each other, and vibration attenuation of the diaphragm is suppressed. As a result, the energy efficiency of the piezoelectric actuator is improved.
[0015]
In the present invention, it is preferable that the piezoelectric element and the edge of the conductive substrate are separated in a substantially in-plane direction of the piezoelectric element.
According to this invention, since the piezoelectric element (vibrating plate) and the conductive substrate are separated from each other in a substantially in-plane direction of the piezoelectric element, the piezoelectric element and the conductive substrate do not come into contact with each other due to vibration of the vibrating plate. In addition, since only a flexible conductive foil-like pattern exists between the piezoelectric element and the conductive substrate, no drag is generated on the conductive pattern due to the vibration. Therefore, the vibration attenuation of the diaphragm can be more reliably suppressed, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator is improved.
[0016]
In the present invention, it is preferable that the conductive substrate is fixed in the vicinity of the piezoelectric element.
According to the present invention, since the conductive substrate is fixed in the vicinity of the piezoelectric element, even if the vibration plate vibrates, the vibration is not transmitted to the conductive substrate and the conductive pattern does not vibrate. Can be cut. Therefore, the piezoelectric actuator can be miniaturized and the reliability of the piezoelectric actuator is improved.
[0017]
In the present invention, it is desirable that the conductive pattern is formed integrally with the wiring pattern of the drive control circuit.
According to the present invention, since the conduction pattern is formed integrally with the wiring pattern of the drive control circuit, manufacturing of the piezoelectric actuator is facilitated and productivity is improved, and the conduction pattern and the wiring pattern are separately provided. When it is provided, it becomes difficult to cause poor contact between the two, and the reliability of the piezoelectric actuator is improved.
[0018]
The apparatus of the present invention includes the above-described piezoelectric actuator.
According to this invention, since the above-described piezoelectric actuator is provided, it is possible to provide an apparatus having the above-described effects.
[0019]
A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the present invention includes a diaphragm having a piezoelectric element on which an electrode is formed, and a conductive substrate having a foil-like conductive pattern that is conductive to the electrode. A piezoelectric actuator manufacturing method for manufacturing a piezoelectric actuator in which a part of a pattern is provided with an overhang portion projecting from an edge of the conductive substrate and the electrode is formed by the overhang portion. Then, a conductor film is formed on the sheet, and after the sheet is attached to the surface of the piezoelectric element so that the conductor film and the piezoelectric element face each other, only the sheet is removed from the piezoelectric element. Thus, the electrode made of the conductive film is formed on the surface.
According to the present invention, the electrode formed by the overhang portion which is a part of the conduction pattern and provided in the piezoelectric element is formed on the sheet with the conductive film, and the conductive film and the piezoelectric element are opposed to the sheet. Is attached to the surface of the piezoelectric element, and only the sheet is removed from the piezoelectric element to form the electrode by the conductor film on the surface. Therefore, the step of joining the overhang portion and the electrode to each other Is no longer necessary. Furthermore, when forming electrodes on the piezoelectric elements, it is not necessary to use means such as plating or etching, and manufacturing costs can be reduced.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second and subsequent embodiments to be described later, the same components and components having the same functions as the components of the first embodiment are denoted by the same reference numerals or the same names, and the description thereof is omitted or simplified. .
[0021]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a plan view of a driving apparatus 10 according to the first embodiment. The drive device 10 vibrates when a voltage is applied to a disk-shaped base 11 and an annular driven body 12 that is rotatably provided on the outer periphery of the base 11 via a plurality of balls 12A. A piezoelectric actuator 2 that drives the driven body 12 by this vibration and a support member 3 that supports the piezoelectric actuator 2 are provided. Among these configurations, the piezoelectric actuator 2 includes a diaphragm 21 and a conductive substrate 25 as shown in FIG.
[0022]
The vibration plate 21 includes a reinforcing plate 23 formed in a substantially rectangular flat plate shape, and a substantially rectangular piezoelectric element 24 bonded to one surface of the reinforcing plate 23 with an epoxy-based adhesive. Here, an adhesive layer (not shown) is formed between the reinforcing plate 23 and a conductive film (described later) provided on the piezoelectric element 24, and the surfaces of both are microscopically uneven. These rugged portions are in random contact with each other, whereby the reinforcing plate 23 and the conductive film are electrically connected. Note that the adhesive is not limited to an epoxy type, and other types of adhesives can be used in consideration of hardness and durability.
[0023]
The reinforcing plate 23 is made of stainless steel or other materials. An abutting portion 231 is integrally formed at a substantially center in the width direction on one end side in the longitudinal direction of the reinforcing plate 23. An arm portion 232 that protrudes in a direction perpendicular to the longitudinal direction is integrally formed at substantially the center in the longitudinal direction of the reinforcing plate 23, and a hole (not shown) through which the screw 34 is inserted is formed in the arm portion 232. It is installed. As shown in FIG. 1, the reinforcing plate 23 is arranged so that the tip of the abutting portion 231 is in contact with the inner periphery of the driven body 12 and substantially perpendicular to the tangential direction of the inner periphery (that is, in the radial direction). Along).
[0024]
The piezoelectric element 24 is composed of lead zirconate titanate (PZT (registered trademark)), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, lead scandium niobate, etc. It is formed of various materials. The dimensions and thickness of the piezoelectric element 24 are set so that the ratio of the resonance frequency of the bending vibration to the resonance frequency of the longitudinal vibration excited by the diaphragm 21 is larger than 1.00 and smaller than 1.03. ing. Further, when the length of the long side of the piezoelectric element 24 is 1, the length of the short side is 0.274. By adopting such a configuration, the amplitude of the elliptical orbit drawn by the contact portion 231 when the diaphragm 21 vibrates increases, so that the driven body 12 can be driven with high efficiency.
A conductive film (not shown) made of nickel, gold, or the like is formed on the entire surface of the piezoelectric element 24 facing the reinforcing plate 23 by a method such as plating, sputtering, or vapor deposition. A similar conductive film is formed on the entire surface of the surface opposite to this surface, that is, the surface of the diaphragm 21. The conductive film is divided into two grooves 24A that divide into approximately three parts in the width direction, and two parts that divide both sides of the conductive film into three parts in the longitudinal direction. By forming the groove 24B, five electrically insulated electrodes are formed.
Among these electrodes, the central part divided in three is a central drive electrode 241 that vibrates the diaphragm 21, and the upper left part and the lower right part in FIG. These are symmetrical drive electrodes 242 that vibrate the diaphragm 21, and the lower left portion and the upper right portion are displacement detection electrodes 243 that output a detection voltage associated with the vibration. The grooves 24A and 24B are formed by etching, dicing saw, laser processing, or the like.
The electrodes 241, 242, and 243 may be formed by plating, sputtering, and vapor deposition individually.
[0025]
The conductive substrate 25 is made of polyimide resin or other insulating material, and is formed in a substantially U-shaped flat plate shape as shown in FIG. The conductive substrate 25 includes a substantially rectangular circuit forming portion 251 and a conductive pattern forming portion 252 extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction from both longitudinal ends of the circuit forming portion 251. When the conductive substrate 25 is fixed to the support member 3, the fixing part 252 A of the conductive pattern forming part 252 and the piezoelectric element 24 are separated in the substantially in-plane direction of the piezoelectric element 24, and The conductive pattern forming unit 252 is configured to be positioned in the vicinity of the piezoelectric element 24.
[0026]
The circuit forming unit 251 is provided with an IC 29 including a drive circuit and a detection control circuit that constitute a drive control circuit. The IC 29 is electrically connected to a power source (not shown) provided on the back surface of the base 11 (the surface on which the piezoelectric actuator 2 is not provided). With such a configuration, a voltage from the power source can be applied to the piezoelectric actuator 2 via the IC 29.
[0027]
Each conductive pattern forming portion 252 is provided with conductive patterns 26, 27, and 28 formed in a foil shape from a conductive material such as copper so as not to contact each other. The fixing portion 252A that is fixed to the support member 3 is provided on the leading end side of each conduction pattern forming portion 252 in the longitudinal direction (projecting direction). The fixing portion 252A is fixed by a screw 34.
[0028]
Further, FIG. 2A shows a perspective view of the piezoelectric actuator 2 and the support member 3. As described above, the piezoelectric element 24 (diaphragm 21) is formed so that the length of the short side is 0.274 when the length of the long side is 1, but FIG. About the perspective view of the piezoelectric actuator shown to (A) and after this, in order to show the whole, the longitudinal direction of the piezoelectric element 24 is drawn short on drawing.
FIG. 2B shows an enlarged view of the conductive patterns 26 and 28. The conductive patterns 26 and 28 shown in FIG. 2B are exaggerated for easy understanding of these structures. Actually, these members are formed to have a thickness of several microns. .
[0029]
The conductive pattern 26 is for electrically connecting the drive circuit and the central drive electrode 241. The conductive pattern 26 is substantially in the center in the width direction along the longitudinal direction of the conductive pattern forming portion 252 diagonally downward to the right in FIG. Is provided. The conductive pattern 26 is integrally formed with a wiring pattern (not shown) of the drive circuit on the base end side, and the distal end side is bent toward the diaphragm 21 by a fixing portion 252A of the conductive pattern forming portion 252. The leading end side of the conductive pattern 26 is an overhang portion 261 that protrudes from the end edge 252B of the fixed portion 252A and extends toward the central drive electrode 241 side. The distal end side of the overhang portion 261 is bent so as to be closer to the central drive electrode 241 than the proximal end side. As shown in FIG. 2A, the overhang portion 261 is disposed above the groove 24B, and the width of the overhang portion 261 is narrower than the width of the groove 24B. With this configuration, even if the overhang portion 261 is deformed by an external force from above, the deformed portion enters the groove 24B. Therefore, the symmetrical drive electrode 242 other than the central drive electrode 241 and the displacement detection electrode 243 Contact with can be prevented.
A substantially hemispherical protrusion 262 joined to the central drive electrode 241 is provided on the tip side of the overhang 261. As shown in FIG. 2A, the spherical surface portion of the projection 262 is joined to the approximate center of the central drive electrode 241, that is, near the vibration node of the diaphragm 21 by heat welding, ultrasonic welding, or the like. Although not shown here, minute irregularities are formed on the spherical surface of the protrusion 262 and the surface of the central drive electrode 241. By forming such a concavo-convex portion, the concavo-convex portions pierce each other when the projection 262 and the central drive electrode 241 are brought into contact with each other, so that conduction is reliably obtained.
[0030]
The conduction pattern 27 (28) is for electrically connecting the drive circuit (the detection control circuit) and the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243), and in the longitudinal direction of both conduction pattern forming portions 252. Along the width direction at one end (the other end). The conduction pattern 27 (28) is formed integrally with a wiring pattern (not shown) of the drive circuit (the detection control circuit) at the base end side, and the distal end side is bent toward the diaphragm 21 by a fixing portion 252A of the conduction pattern forming portion 252. is doing. The leading end side of the conductive pattern 27 (28) is an overhang portion 271 (281) that protrudes from the end edge 252B of the conductive pattern forming portion 252 and extends toward the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243). On the tip side of the overhang portion 271 (281), there is a protrusion 272 (joined near the center of the central drive electrode 241 of the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243), that is, near the vibration node of the diaphragm 21. 273).
The shape of the overhang portion 271 (281) and the projection portion 272 (282) and the method of joining the projection portion 272 (282) and the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243) are the same as those in the conduction pattern 26. The description is omitted here.
[0031]
The drive circuit applies a voltage to the central drive electrode 241 and the symmetrical drive electrode 242 to vibrate the diaphragm 21. Here, the frequency of the voltage applied to the central drive electrode 241 and the symmetrical drive electrode 242 is such that when the diaphragm 21 vibrates, a bending resonance point appears near the longitudinal vibration resonance point, and the contact portion 231 has a good elliptical orbit. Set to draw. The voltage waveform is not particularly limited, and for example, a sine wave, a rectangular wave, a trapezoidal wave, or the like can be employed.
The detection control circuit detects the vibration of the diaphragm 21 by detecting the detection voltage generated at the displacement detection electrode 243, and controls the frequency of the voltage generated from the drive circuit so that the amplitude of the detection voltage is maximized. Is.
[0032]
As shown in FIG. 2A, the support member 3 includes a substantially rectangular plate-shaped support body 31 and four spacers 32. First, the spacer 32 is for positioning the diaphragm 21 and the conductive substrate 25 in the height direction with respect to the support 31 and is formed in a substantially rectangular block shape from an insulating material. As shown in FIG. 1, the support 31 is attached to the base 11, and a contact force adjusting unit (not shown) that adjusts the contact force of the contact portion 231 provided on the diaphragm 21 with respect to the driven body 12. The diaphragm 21 is slidable along the longitudinal direction of the diaphragm 21. As shown in FIG. 2A, arm portions 232 of the reinforcing plate 23 are placed on both ends of the support 31 in the longitudinal direction via spacers 32. Further, a conductive pattern forming portion 252 (conductive substrate 25) is placed on the arm portion 232 via the spacer 32 so that the conductive patterns 26, 27, 28 are on the lower side. These conductive pattern forming portions 252, the spacers 32, and the arm portions 232 are fixed to the support 31 with screws 34.
[0033]
Such a driving device 10 operates as follows.
A voltage is applied to the central drive electrode 241 and the symmetrical drive electrode 242 of the piezoelectric element 24 by the drive circuit. Then, the diaphragm 21 excites so-called longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction mainly by the central drive electrode 241. In addition, since voltage is applied to the symmetric drive electrode 242 on both sides of the central drive electrode 241, the piezoelectric element 24 expands and contracts asymmetrically on both sides, and is perpendicular to the longitudinal vibration with respect to the plane center of the piezoelectric element 24. It also excites so-called flexural vibration that bends symmetrically.
When these longitudinal vibrations and bending vibrations appear simultaneously, the contact portion 231 of the diaphragm 21 vibrates in an elliptical orbit as shown in FIG. The abutting portion 231 rotates the driven body 12 in the direction of arrow R shown in FIG. 1 by pressing the inner peripheral surface of the driven body 12 in a part of the elliptical orbit. By repeating this at a predetermined frequency, the driven body 12 rotates at a predetermined rotation speed in one direction. Note that the rotational direction of the driven body 12 can be switched by switching the connection between the symmetric drive electrode 242 and the displacement detection electrode 243.
[0034]
The rotational speed of the driven body 12 is adjusted by adjusting the frequency of the voltage applied to the central drive electrode 241 and the symmetrical drive electrode 242. Specifically, when the vibration plate 21 vibrates, the displacement detection electrode 243 is deformed along with the vibration, and a detection voltage is generated in the displacement detection electrode 243 due to the piezoelectric effect accompanying the deformation. When this detection voltage is input to the detection control circuit, the detection control circuit controls the drive circuit so that the amplitude of the input detection voltage is maximized, and the central drive electrode 241 and the symmetrical drive electrode 242 are controlled. Adjust the frequency of the applied voltage.
[0035]
According to such 1st Embodiment, there exists an effect as shown below.
(1) In the conductive substrate 25 used in the piezoelectric actuator 2 of the driving device 10, the overhang portions 261, 271, 281 due to the foil-like conductive patterns 26, 27, 28, the central drive electrode 241 of the piezoelectric element 24, By bringing the symmetrical drive electrode 242 and the displacement detection electrode 243 into contact with each other, the conduction patterns 26, 27, 28 and the electrodes 241, 242, 243 are electrically connected. When joining 241, 242, and 243, heat welding, ultrasonic welding, or the like can be used instead of soldering. During these operations, the heat applied to the joint between the overhangs 261, 271, 281 and the electrodes 241, 242, 243 is lower than that during soldering. The productivity of the piezoelectric actuator 2 can be improved without deterioration of the H.243.
Furthermore, since the member having a weight like solder is not provided in the coupling portion, and the overhang portions 261, 271, 281 are formed in a foil shape, they do not have a drag like a conductor. For this reason, even if the overhang portions 261, 271, 281 and the electrodes 241, 242, 243 are joined, the vibration of the diaphragm 21 is not attenuated by an external factor, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator 2 is improved. Can be made.
Since the overhang portions 261, 271, 281 are formed in a foil shape and have flexibility, the overhang portions 261, 271, 281 are not cut by the vibration of the diaphragm 21, The reliability of the piezoelectric actuator 2 can be improved.
Since the overhang portions 261, 271, and 281 are formed in a foil shape, the thickness is small, and the solder and conductors that increase the thickness of the piezoelectric actuator 2 are not provided, so that the piezoelectric actuator 2 can be thinned.
[0036]
(2) Since the protrusions 262, 272, and 282 projecting toward the electrodes 241, 242, and 243 are provided on the surfaces of the overhang portions 261, 271, 281 facing the piezoelectric element 24, the overhang portions Even if the 261, 271, 281 is twisted or bent, the protrusions 262, 272, 282 can always be brought into contact with the electrodes 241, 242, 243. Therefore, when the projections 262, 272, and 282 are heat-welded or ultrasonically welded to the electrodes 241, 242, and 243, the above-described operations can be facilitated without the two being separated by, for example, vibration of equipment.
[0037]
(3) The portions of the overhang portions 261, 271, 281 that contact the electrodes 241, 242, 243, that is, the spherical portions of the protrusions 262, 272, 282, and the surfaces of the electrodes 241, 242, 243, Since the minute concavo-convex portions are provided, when the two are brought into contact with each other, the concavo-convex portions can be configured to pierce each other, and the overhang portions 261, 271, 281 and the electrodes 241, 242, 243 Conductivity can be reliably obtained. In addition, the area of the contact portion between the protrusions 262, 272, and 282 and the electrodes 241, 242, and 243 is small, and when the heat welding or ultrasonic welding is performed, stress is concentrated on the contact portion or the resistance becomes high. Therefore, heat generation and ultrasonic welding can be easily performed.
[0038]
(4) Since the protrusions 262, 272, and 282 of the overhang portions 261, 271, and 281 and the electrodes 241, 242, and 243 are joined in the vicinity of the vibration node of the vibration plate 21, the vibration plate 21 vibrates. The vibrations of the overhang portions 261, 271, 281 can be suppressed. For this reason, since the overhang portions 261, 271, 281 are not cut by the vibration of the diaphragm 21, even the foil-like conductive patterns 26, 27, 28 having no rigidity are connected between the drive control circuit and the piezoelectric element 24. Conductivity can be reliably obtained. Further, since the overhang portions 261, 271, 281 are not cut, it is not necessary to bring the piezoelectric element 24 and the conductive substrate 25 into close contact with each other. Therefore, even if the vibration plate 21 vibrates, the piezoelectric element 24 and the conductive substrate 25 do not come into contact with each other, so that the vibration attenuation of the vibration plate 21 can be suppressed, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator 2 can be improved. it can.
[0039]
(5) Since the edge 252B of the fixed portion 252A provided in the conductive pattern forming portion 252 and the piezoelectric element 24 (the vibration plate 21) are separated from each other in the substantially in-plane direction of the piezoelectric element 24, the vibration plate 21 The piezoelectric element 24 and the conductive pattern forming portion 252 (conductive substrate 25) do not come into contact with each other due to the vibration. Further, only the foil-like conductive patterns 26, 27, 28 having flexibility projecting from the fixed portion 252A exist between the piezoelectric element 24 and the conductive pattern forming portion 252, and therefore, the conductive pattern 26, No drag occurs on 27 and 28. From the above, attenuation of vibration of the diaphragm 21 can be more reliably suppressed, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator 2 can be improved.
[0040]
(6) Since the conductive pattern forming portion 252 is fixed in the vicinity of the piezoelectric element 24, even if the vibration plate 21 vibrates, this vibration is not transmitted to the conductive substrate 25, and the conductive patterns 26, 27, 28 are provided. Is not vibrated, the cutting of the conductive patterns 26, 27, and 28 due to the vibration can be suppressed. Accordingly, the piezoelectric actuator 2 can be reduced in size and the reliability of the piezoelectric actuator 2 can be improved.
[0041]
(7) Since the conduction patterns 26, 27, and 28 are formed integrally with the wiring pattern of the drive control circuit, the piezoelectric actuator 2 can be easily manufactured and productivity can be improved. , 27 and 28 and the wiring pattern are provided separately, there is no problem of contact failure between them, and the reliability of the piezoelectric actuator 2 can be improved.
[0042]
[Second Embodiment]
FIG. 3A shows a perspective view of the piezoelectric actuator 4 and the support member 5 of the second embodiment used in the driving device 10. FIG. 3B shows an enlarged cross-sectional view of the conductive pattern 46. The conductive pattern 46 shown in FIG. 3B is exaggerated for easy understanding of the structure, and these members are actually formed to a thickness of several microns.
[0043]
As shown in FIG. 3A, the piezoelectric actuator 4 includes a diaphragm 41, two circuit forming members 451, and two conductive pattern forming members 452 as conductive substrates.
[0044]
The vibration plate 41 includes a reinforcing plate 43 formed in a substantially rectangular flat plate shape, and piezoelectric elements 24 bonded to both surfaces of the reinforcing plate 43. Here, the piezoelectric element 24 and the reinforcing plate 43 are electrically connected with the same structure as in the first embodiment.
An abutting portion 431 is integrally formed at the approximate center in the width direction on one end side in the longitudinal direction of the reinforcing plate 43. An arm portion 432 that protrudes in a direction orthogonal to the longitudinal direction is integrally formed at substantially the center in the longitudinal direction of the reinforcing plate 43, and a direction parallel to the longitudinal direction is formed on the distal end side of the arm portion 432. A supported portion 433 that protrudes in the direction is integrally formed. In other words, a substantially T-shaped member configured by the arm portion 432 and the supported portion 433 is provided at approximately the center in the longitudinal direction of the reinforcing plate 43. Further, as shown in FIG. 3B, a hole 432A through which the screw 34 is inserted is formed on the distal end side of the arm portion 432.
As shown in FIG. 3A, each piezoelectric element 24 includes a central drive electrode 241, a symmetrical drive electrode 242, and a displacement detection electrode 243. The electrodes 241, 242, and 243 of the piezoelectric element 24 provided on the surface of the reinforcing plate 43 and the electrodes 241, 242, and 243 of the piezoelectric element 24 provided on the back surface are respectively interposed through the reinforcing plate 43. It is arranged at a corresponding position.
[0045]
The circuit forming member 451 is made of polyimide resin or other insulating material. A fixing portion 451A that is fixed to the support member 5 is provided on the tip side of the circuit forming member 451, and a hole 451B through which the screw 34 is inserted is formed in the fixing portion 451A. On the back surface of the circuit forming member 451, an IC (not shown) provided with a drive circuit and a detection control circuit constituting a drive control circuit, a wiring pattern 456 of the drive circuit, two wiring patterns 457, and the detection control circuit These two wiring patterns 458 are provided. A portion corresponding to the hole 451B of the wiring pattern 456 is formed in a ring shape. This ring-shaped portion is formed so as not to contact the outer periphery of the hole 451B, and as a result, contact with the screw 34 can be prevented as shown in FIG.
[0046]
The conductive pattern forming member 452 is formed in a substantially U-shaped cross section that is bent so that both ends in the longitudinal direction face each other. Fixing portions 452A that are fixed to the support member 5 are provided on both ends of the conductive pattern forming member 452, and holes 452B through which the screws 34 are inserted are formed in the fixing portions 452A. When the conductive pattern forming member 452 is fixed to the support member 5, the edge 452C of the fixing portion 452A and the piezoelectric element 24 are separated from each other in a substantially in-plane direction of the piezoelectric element 24, and It is configured to be located in the vicinity of the piezoelectric element 24.
[0047]
The conductive patterns 46, 47, and 48 are formed in a substantially rectangular foil shape using a conductive material such as copper, and are provided on the outer peripheral surfaces of the corresponding conductive pattern forming members 452 so as not to contact each other.
[0048]
The conduction pattern 46 conducts the central drive electrodes 241 provided on both surfaces of the vibration plate 41 and electrically connects them to the drive circuit. This conductive pattern 46 is provided at the approximate center in the width direction along the longitudinal direction of the outer peripheral surface of the conductive pattern forming member 452 diagonally downward to the right in FIG. Both end sides of the conductive pattern 46 are overhang portions 461 that protrude from the edge 452C of the fixed portion 452A and extend toward the central drive electrode 241 side. On the distal end side of each overhang portion 461, a projection portion 462 is provided that is joined to the approximate center of the central drive electrode 241, that is, near the vibration node of the diaphragm 41. A portion corresponding to the hole 451 </ b> B of the conductive pattern 46 is formed in the same shape as the ring-shaped portion of the wiring pattern 456, thereby preventing contact with the screw 34.
[0049]
The conduction pattern 47 (48) conducts the symmetric drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) provided at the corresponding positions on both surfaces of the diaphragm 41, and connects them with the drive circuit (the detection control circuit). It is an electrical connection. The conductive pattern 47 (48) is provided on one end side (the other end side) in the width direction along the longitudinal direction of the outer peripheral surface of both the conductive pattern forming members 452. Both ends of the conductive pattern 47 (48) are overhang portions 471 (481) that protrude from the end edge 452C of the fixed portion 452A and extend toward the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243). On the tip side of each overhang portion 471 (481), a protrusion joined to a portion of the symmetrical drive electrode 242 (displacement detection electrode 243) close to the center of the central drive electrode 241, that is, near the vibration node of the diaphragm 41. A portion 472 (482) is provided.
[0050]
An insulating tape 463 for insulating the wiring pattern 457 (456, 457) is attached to the conductive pattern 46 (48) provided on the conductive pattern forming member 452 diagonally to the lower right in FIG. ing. In addition, an insulating tape (not shown) is attached to the conductive pattern 47 provided on the conductive pattern forming member 452 on the upper left.
The shapes of the overhang portions 461, 471, 481 and the projection portions 462, 472, 482, and the method of joining the projection portions 462, 472, 482 and the electrodes 241, 242, 243 are the same as those in the first embodiment. Therefore, explanation is omitted here.
[0051]
As shown in FIG. 3 (A), the support member 5 protrudes in a direction perpendicular to the surface of the support body 51 formed from a metal material into a substantially rectangular flat plate shape, and the corner surfaces of the support body 51. The diaphragm supporting portions 52, 53, 54, and 55, and two spacers 56 and four spacers 57 each having a substantially rectangular block shape are provided. Screw holes 511 into which screws 34 are screwed are formed on both ends in the longitudinal direction of the support 51. The spacer 56 is for positioning the conduction pattern forming member 452 in the height direction with respect to the support 51 and is made of a material having springiness and insulation. The spacer 57 is used for positioning the vibration plate 41 in the height direction with respect to the conductive pattern forming member 452 and is made of an insulating material. The spacers 56 and 57 are also provided with holes 56A and 57A through which the screws 34 are inserted.
[0052]
Below, the attachment structure to the support member 5 of the piezoelectric actuator 4 is demonstrated. Although not shown here, the support member 5 is attached to the base 11 by the same structure as that of the first embodiment.
As shown in FIG. 3B, a spacer 56 is placed in the space formed by the diaphragm support portions 52 and 53 of the support 51 of the support member 5 and the space formed by the diaphragm support portions 54 and 55. Is placed. A conductive pattern forming member 452 is placed on the spacer 56 so that the spacer 56 and the conductive patterns 46, 47, 48 face each other. An arm portion 432 of the reinforcing plate 43 is disposed in a space formed by the inner peripheral surface of the conductive pattern forming member 452, and spacers 57 are disposed on the front and back surfaces of the arm portion 432. Here, as shown in FIG. 3A, the supported portion 433 of the reinforcing plate 43 is in contact with the diaphragm supporting portions 52, 53, 54, and 55. As a result, the reinforcing plate 43 is grounded via the supported portion 433, the diaphragm supporting portions 52, 53, 54, 55 and the support body 51. A circuit forming member 451 is placed on the upper outer peripheral surface of the conductive pattern forming member 452 in FIG. 3B so that the conductive patterns 46, 47, 48 and the wiring patterns 456, 457, 458 are in contact with each other. . As a result, the electrodes 241, 242, and 243 are electrically connected to the drive circuit or the detection control circuit corresponding to the electrodes 241, 242, and 243. On the circuit forming member 451, a washer 58 for applying pressure equally to the fixing portion 451A is placed. The circuit forming member 451, the conductive pattern forming member 452, and the spacers 56 and 57 are fixed to the support 51 by screws 34. Here, since the spacer 56 has a spring property, when the screw 34 is screwed, the circuit forming member 451 can be pressed against the conductive pattern forming member 452, and the conductive patterns 46, 47, and 48 are connected to the wiring pattern. 456,457,458 can be made to contact reliably. Furthermore, the supported portion 433 and the diaphragm support portions 52, 53, 54, and 55 can be reliably brought into contact with each other.
[0053]
According to such 2nd Embodiment, in addition to the effect of (1)-(6) of 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
(8) Conductivity between the electrodes 241, 242, and 243 provided at positions corresponding to each other in the piezoelectric elements 24 on both surfaces of the vibration plate 41 is connected to the conduction patterns 46 and 47 provided in one conduction pattern forming portion 452. , 48 can be obtained by bringing the projections 462, 472, 482 on both end sides into contact with the electrodes 241, 242, 243, so that the member cost can be reduced.
[0054]
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows an enlarged plan view of a main part of the date display mechanism 14 of the timepiece having the driving device 13 according to the third embodiment. This drive device 13 is applied with a voltage by a disk-shaped base 15 (only part of which is shown in FIG. 4), a date wheel 16 formed in an annular flat plate provided rotatably on the outer periphery of the base 15, and a voltage applied thereto. Thus, a piezoelectric actuator 6 that vibrates and drives the date dial 16 and a support member 7 that supports the piezoelectric actuator 6 are provided. The date wheel 16 displays the date, and the date is drawn on the surface.
Although not shown, the date display mechanism 14 is housed in a watch case, and a part of the date dial 16 is visible from a window formed on the dial.
[0055]
FIG. 5A shows a perspective view of the piezoelectric actuator 6 and the support member 7. FIG. 5B shows an enlarged cross-sectional view of the conductive pattern 66. The conductive pattern 66 shown in FIG. 5B is exaggerated for easy understanding of these structures, and these members are actually formed to a thickness of several microns.
[0056]
The piezoelectric actuator 6 includes a diaphragm 61 and two conductive substrates 65 as shown in FIG.
[0057]
The vibration plate 61 includes a reinforcing plate 63 formed in a substantially rectangular flat plate shape and two substantially rectangular piezoelectric elements 64.
An abutting portion 631 is integrally formed at a substantially center in the width direction on one end side in the longitudinal direction of the reinforcing plate 63. An arm portion 632 projecting in a direction orthogonal to the longitudinal direction is provided at a substantially longitudinal center of the reinforcing plate 63, and an annular attachment portion 633 is provided on the distal end side of the arm portion 632. As shown in FIG. 5B, the attachment portion 633 is provided with a hole 633A through which the screw 34 is inserted. As shown in FIG. 4, the reinforcing plate 63 is arranged so that the tip of the abutting portion 631 is in contact with the inner periphery of the date indicator 16 and substantially perpendicular to the tangential direction of the inner periphery (that is, along the radial direction). ) Is arranged.
[0058]
The piezoelectric element 64 is made of the same material as the piezoelectric element 24 of the first embodiment. The dimensions and thickness of the piezoelectric element 64 are set so that the ratio of the resonance frequency of the bending vibration to the resonance frequency of the longitudinal vibration excited by the diaphragm 61 is greater than 1.00 and less than 1.03. Yes. Further, when the length of the long side of the piezoelectric element 64 is 1, the length of the short side is 0.274. The piezoelectric element 64 is subjected only to polarization processing and is bonded to both surfaces of the reinforcing plate 63. Here, an adhesive layer (not shown) is formed on the adhesive surface between the reinforcing plate 63 and the piezoelectric element 64, and microscopic irregularities are formed on the surfaces of the two, and the irregularities are randomly formed. The reinforcing plate 63 and the piezoelectric element 64 are electrically connected. Various adhesives can be used as the adhesive in consideration of hardness and durability.
[0059]
The conductive substrate 65 is made of polyimide resin or other insulating material and is connected to a clock control circuit (not shown). The conductive substrate 65 includes a substantially rectangular circuit forming portion 651 and a conductive pattern forming portion 652 extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction from both longitudinal ends of the circuit forming portion 651. When the conductive substrate 65 is fixed to the support member 7, the fixed portion 652 </ b> A of the conductive pattern forming portion 652 and the piezoelectric element 64 are separated from each other in a substantially in-plane direction of the piezoelectric element 64 and the conductive substrate 65 is connected. The pattern forming portion 652 is configured to be positioned in the vicinity of the piezoelectric element 64.
[0060]
In each conductive pattern forming portion 652, conductive patterns 66, 67, 68 formed in a foil shape with a conductive material such as copper are opposed to the diaphragm 61 of the corresponding conductive pattern forming portion 652 so as not to contact each other. It is provided on the surface. A fixing portion 652A fixed to the support member 7 is provided on the leading end side of each conductive pattern forming portion 652 in the longitudinal direction (protruding direction). As shown in FIG. 5B, the fixing portion 652A is provided. A hole 652C through which the screw 34 is inserted is formed.
One conductive substrate 65 having such a configuration is provided on the front surface side and the back surface side of the diaphragm 61.
[0061]
The conductive pattern 66 is provided substantially at the center in the width direction along the longitudinal direction of the conductive pattern forming portion 652 diagonally right below in FIG. One end side of the conductive pattern 66 is integrally formed with a wiring pattern (not shown) of the drive circuit, and the tip side is bent toward the diaphragm 61 by a fixing portion 652A of the conductive pattern forming portion 652. On the distal end side of the conductive pattern 66, a base end portion 661 extending from the end edge 652B of the conductive pattern forming portion 652 and extending to the piezoelectric element 64 side, and a central drive electrode portion 662 as an electrode portion are provided. As shown in FIG. 5B, the base end portion 661 and the central drive electrode portion 662 are formed to have substantially the same thickness. As shown in FIG. 4, the central drive electrode portion 662 is bonded to a central portion of the surface of the piezoelectric element 64 that is approximately divided into three in the width direction by a method described later. The coupling portion between the central drive electrode portion 662 and the base end portion 661 is provided at a substantially longitudinal center on one end side in the width direction of the central drive electrode portion 662, that is, in the vicinity of a vibration node of the diaphragm 61. A portion corresponding to the hole 652C of the conductive pattern 66 is formed in a ring shape. This ring-shaped portion is formed so as not to contact the outer periphery of the hole 652C, and as a result, contact with the screw 34 can be prevented as shown in FIG.
[0062]
The conductive pattern 67 (68) is provided on one end side (the other end side) in the width direction along the longitudinal direction of both the conductive pattern forming portions 652. One end side of the conduction pattern 67 (68) is integrally formed with a wiring pattern (not shown) of the drive circuit (the detection control circuit), and the tip side is bent toward the diaphragm 61 by a fixing portion 652A of the conduction pattern forming portion 652. ing. At the distal end side of the conductive pattern 67 (68), a base end portion 671 (681) protruding from the end edge 652B of the conductive pattern forming portion 652 and extending to the piezoelectric element 64 side, and a symmetrical drive electrode portion 672 (displacement) as an electrode portion. Detection electrode portion 682). The base end portion 671 (681) and the symmetrical drive electrode portion 672 (displacement detection electrode portion 682) are formed to have substantially the same thickness. The symmetrical drive electrode portion 672 (displacement detection electrode portion 682) is shown in FIG. 4 in which the portions on both sides of the surface of the piezoelectric element 64 divided into approximately three equal parts in the width direction are further divided into approximately two equal parts in the longitudinal direction. It is bonded to the upper left part (lower left part) and lower right part (upper right part) by the method described later. The coupling portion between the symmetric drive electrode portion 672 (displacement detection electrode portion 682) and the base end portion 671 (681) is positioned at the approximate center in the longitudinal direction of the piezoelectric element 64 in the symmetric drive electrode portion 672 (displacement detection electrode portion 682). It is provided in the vicinity of the vibration node of the diaphragm 61.
The electrode portions 662, 672, 682 of the piezoelectric element 64 provided on the front surface side of the vibration plate 61 and the electrode portions 662, 672, 682 of the piezoelectric element 64 provided on the back surface side are the reinforcing plate 63. Are disposed at corresponding positions via the.
In addition, the base end portions 661, 671, 681 and the electrode portions 662, 672, 682 constitute the overhang portion of the present invention.
[0063]
As shown in FIG. 5A, the support member 7 includes a support body 71 and four spacers 72 formed in a concave cross section. The concave projecting portion of the support 71 is a fixing portion 711. As shown in FIG. 5B, a screw hole 711A into which the screw 34 is screwed is formed at the approximate center of the fixing portion 711. Has been. The spacer 72 is used to position the vibration plate 61 and the conductive substrate 65 in the height direction with respect to the support 71 and is formed to have a thickness substantially equal to that of the piezoelectric element 64 by an insulating material. The spacer 72 includes a convex portion 721 and an annular portion 722 having substantially the same shape as the arm portion 632 and the attachment portion 633 of the reinforcing plate 63. The convex portion 721 is formed in a shape in which a part of the surface in contact with the arm portion 632 is cut away so as to be separated from the piezoelectric element 64 when the spacer 72 is fixed to the fixing portion 711. The annular portion 722 is provided with a hole 722A through which the screw 34 is inserted.
[0064]
Below, the attachment structure to the base 15 of the piezoelectric actuator 6 and the supporting member 7 is demonstrated.
The support 71 of the support member 7 is attached to the base 15 as shown in FIG. Here, the support body 71 is attached to the base portion 15 by screws (not shown). As shown in FIG. 5B, a conductive pattern forming portion 652 is placed on the fixing portion 711 of the support 71 so that the conductive patterns 66, 67, 68 are on the upper side. The mounting portion 633 of the reinforcing plate 63 is placed via the spacer 72. A conductive pattern forming portion 652 is placed on the attachment portion 633 so that the conductive patterns 66, 67, 68 are on the lower side via the spacer 72. Each of the conductive pattern forming portions 652, the spacers 72, and the attachment portions 633 are fixed to the support body 71 with screws 34.
[0065]
Such a date display mechanism 14 operates as follows.
The date display mechanism 14 is provided with a sensor (not shown) that detects the position of the pointer, and this sensor applies a voltage to the central drive electrode portion 662 and the symmetrical drive electrode portion 672 every 24 hours. When a voltage is applied to each of the electrode portions 662 and 663, the diaphragm 61 vibrates in an elliptical orbit like the first embodiment, and drives the date wheel 16 so that the date display is sent for one day. . As a result, the date is changed and displayed from the outside of the watch.
[0066]
A method of forming the electrode portions 662, 672, and 682 on the piezoelectric element 64 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6A, each electrode portion 662, 672, 682 (conducting pattern 66, 67, 68) formed of copper foil as a conductor film is temporarily bonded to a polyimide sheet 80 as a sheet with an adhesive. To do. Positioning holes 81 for positioning the electrode portions 662, 672, and 682 with respect to the piezoelectric element 64 are provided at positions corresponding to the holes 722A of the spacer 72 (holes 633A of the reinforcing plate 63) in the polyimide sheet 80. ing. After placing the reinforcing plate 63 to which the piezoelectric element 64 is bonded on a jig (not shown), an epoxy adhesive having a higher adhesive strength than the adhesive used for the temporary bonding is applied to the surface of the piezoelectric element 64. The adhesive layer 82 is formed by thinly stretching with a squeegee or the like. Thus, by making the adhesive strength of the adhesive forming the adhesive layer 82 stronger than that of the adhesive used for the temporary adhesion, it is possible to easily remove only the polyimide sheet 80 after the adhesive layer 82 is cured. it can. Although an epoxy adhesive is used here, the present invention is not limited to this, taking into consideration the hardness after curing, the effect on the vibration of the diaphragm 61, the amount of heat applied during curing, the workability of thinning the adhesive, and the like. Other adhesives may be used.
6B, the polyimide sheet 80 is piezoelectric so that the adhesive layer 82 and the electrode portions 662, 672, and 682 are in close contact with each other, and the holes 722A and the positioning holes 81 are made to correspond to each other. Affixed to the surface of the element 64.
After the adhesive layer 82 is cured, as shown in FIGS. 6C and 6D, the polyimide sheet 80 is completely removed from the surface of the piezoelectric element 64, whereby each electrode portion 662, 672 is formed on the surface of the piezoelectric element 64. 682 is formed.
Here, the polyimide sheet 80 is mechanically removed. However, for example, a means for burning only the polyimide sheet 80 with a laser, or other means that does not destroy or deteriorate the piezoelectric element 64 and each electrode portion 662, 672, 682. The method may be used.
[0067]
According to such 3rd Embodiment, in addition to the effect of (5)-(7) of 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
(9) Since the central drive electrode portion 662, the symmetrical drive electrode portion 672, and the displacement detection electrode portion 682 of the piezoelectric element 64 are formed by the overhang portions of the conductive patterns 66, 67, 68, as in the first and second embodiments. In addition, it is possible to omit the step of joining the electrode portions 662, 672, 682 and the overhang portion of the piezoelectric element 64, thereby reducing the manufacturing cost.
[0068]
(10) Since the coupling portion between the base end portions 661, 671, 681 and the electrode portions 662, 672, 682 is provided in the vicinity of the vibration node of the diaphragm 61, the base end when the diaphragm 61 vibrates. Vibration of the parts 661, 671, 681 can be suppressed. Accordingly, the base end portions 661, 671, and 681 are not cut by the vibration of the diaphragm 61, and the drive control circuit and the piezoelectric element 64 are electrically connected even in the foil-like base end portions 661, 671, and 681 having no rigidity. Can be taken reliably. Further, since the base end portions 661, 671, 681 are not cut, it is not necessary to bring the piezoelectric element 64 and the conductive substrate 65 into close contact. Therefore, even if the vibration plate 61 vibrates, the piezoelectric element 64 and the conductive substrate 65 do not come into contact with each other, so that the vibration attenuation of the vibration plate 61 can be suppressed, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator 6 can be improved. Can do.
[0069]
(11) Each electrode part 662, 672, 682 (conducting pattern 66, 67, 68) is formed on the polyimide sheet 80 with a conductor film, and the electrode part 662, 672, 682 and the piezoelectric element 64 face each other. Thus, after the polyimide sheet 80 is attached to the surface of the piezoelectric element 64, the electrode portions 662, 672, and 682 are formed on the surface by removing only the polyimide sheet 80 from the piezoelectric element 64. When forming each electrode part 662,672,682 in the piezoelectric element 64, it is not necessary to use means, such as plating and etching, and a manufacturing cost can be reduced.
[0070]
It should be noted that the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and the following modifications may be applied as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the first embodiment, two symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes) provided on the piezoelectric element 24 using the overhang portions 271 (281) protruding from the end edges 252B of both the conductive pattern forming portions 252. 243) and the drive circuit (the detection control circuit) are connected, but the overhang portion 271 (281) may be configured as shown in FIG. The overhang portion 271 (281) is formed in a substantially L shape, and is provided with two protrusions 272 (282) joined to the respective symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) along the longitudinal direction thereof. It has been. A curved portion 273 (283) that is curved away from the piezoelectric element 24 is provided between both the protruding portions 272 (282).
With this configuration, when the non-adjacent symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) provided in the same plane of the piezoelectric element 24 are electrically joined to each other, the symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes) are electrically connected. 243), it is possible to establish electrical continuity across the electrodes to be insulated and the like disposed between them, so that it is not necessary to perform special means or processing for insulation. In addition, since conduction with non-adjacent symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) can be achieved by one overhang portion 271 (281), the member cost can be reduced.
[0071]
In the first embodiment, the width of the overhang portion 261 is formed to be narrower than the width of the groove 24B, thereby preventing contact between the conductive pattern 26, the symmetric drive electrode 242 and the displacement detection electrode 243, as shown in FIG. As described above, the conductive substrate 25 may be provided between the conductive patterns 26, 27, and 28 and the surface of the spacer 32, and the fixing portion 252 </ b> A of the conductive substrate 25 may be extended above the central drive electrode 241. .
With such a configuration, the fixed portion 252A, which is an insulator, is provided between the overhang portion 261, the symmetrical drive electrode 242 and the displacement detection electrode 243, so that the contact between the conductive pattern 26 and the electrodes 242 and 243 is achieved. Can be prevented more reliably.
[0072]
In the first embodiment, the two symmetric drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) are formed on the surface of the piezoelectric element 24 so as to be electrically insulated from each other. However, as shown in FIG. A connection portion 242A (243A) that electrically connects the electrode 242 (displacement detection electrode 243) may be integrally formed.
With such a configuration, conduction with non-adjacent symmetrical drive electrodes 242 (displacement detection electrodes 243) can be achieved by one overhang portion 271 (281), so that the member cost can be reduced.
Further, when the piezoelectric element 24 having such a configuration is used, as shown in FIG. 10, even when the piezoelectric elements 24 are provided on both surfaces of the reinforcing plate 23, one by one from both ends in the width direction of the piezoelectric element 24. This can be dealt with by projecting the overhang portion 261 (271, 281).
[0073]
In the second embodiment, the conduction between the electrodes 241, 242, and 243 at the positions corresponding to each other of the piezoelectric elements 24 provided on both surfaces of the vibration plate 41 is the outer periphery of the conduction pattern forming member 452 having a substantially U-shaped cross section. Although it has been taken by providing the conductive patterns 46, 47, 48 on the surface, for example, a configuration as shown in FIGS.
FIG. 11 shows an exploded perspective view of a mounting portion of the diaphragm 41, and FIG. 12 shows a cross-sectional view of the mounting portion.
In this configuration, as shown in FIG. 11, an annular attachment portion 434 is provided on the distal end side of the arm portion 432 of the reinforcing plate 43, and a hole 434 </ b> A through which the screw 34 is inserted into the attachment portion 434. Is provided.
Although not shown here, the support 51 is formed in a concave shape in cross section, and a fixing portion 512 is provided on the concave protruding portion. The fixing portion 512 is provided with a screw hole 512A into which the screw 34 is screwed and a convex portion 512B for positioning a conduction pattern forming member 455 (described later) with respect to the support 51 in the height direction. The conductive patterns 46, 47, and 48 are substantially rectangular plate-like conductive pattern forming members 454 having holes 454A through which the screws 34 are inserted, and substantially rectangular plate-like shapes having engaging holes 455A to which the fixing portions 512 are engaged. The conductive pattern forming member 455 is provided so as to be continuously held at a predetermined interval. As shown in FIG. 12, when the conductive pattern forming members 454, 455 are fixed to the support 51, the predetermined intervals are such that the conductive patterns 46, 47, 48 between the conductive pattern forming members 454, 455 are substantially U-shaped. It is set to be bent. Both end sides of the conductive patterns 46, 47, 48 are overhang portions 461, 471, 481 protruding from the end edge 454 B of the conductive pattern forming member 454 and the end edge 455 B of the conductive pattern forming member 455, respectively. An insulating tape 463 for insulating the wiring pattern 457 (456, 457) is attached to the conductive pattern 46 (48) provided on the conductive pattern forming member 454.
[0074]
Below, the attachment structure to the support member 5 of the diaphragm 41 is demonstrated.
A conductive pattern forming member 455 is engaged with the fixed portion 512 so that the conductive patterns 46, 47, 48 are on the lower side. At this time, the conductive pattern forming member 455 is positioned in the height direction by the convex portion 512 </ b> B of the fixing portion 512. A mounting portion 434 is placed on the fixing portion 512, and a conduction pattern forming member 454 is placed via the spacer 57 so that the conduction patterns 46, 47, 48 are on the upper side. A circuit forming member 451 is placed on the conductive pattern forming member 454 so that the conductive patterns 46, 47, and 48 are in contact with the wiring patterns 456, 457, and 458. The circuit forming member 451, the conductive pattern forming members 454 and 455, the spacer 57, and the attachment portion 434 are fixed to the support body 51 with screws 34. Further, the junction point P1 between the upper central drive electrode 241 and the projection 462 and the junction point P2 between the lower central drive electrode 241 and the projection 462 are configured to deviate in a sectional view in FIG.
With such a configuration, since the fixing portion 512 and the attachment portion 434 of the reinforcing plate 43 are in contact with each other, the spacer 56 having spring property and insulating property is used, or the arm portion 432 and the supported portion are attached to the reinforcing plate 43. Even without providing a substantially T-shaped member constituted by 433, conduction between the reinforcing plate 43 and the support 51, conduction between the conduction patterns 46, 47, 48 and the wiring patterns 456, 457, 458, and The diaphragm 41 can be fixed to the support member 5 while ensuring insulation between the conductive patterns 46, 47 and 48 and the support. Further, since the joint point P1 and the joint point P2 are displaced in cross-sectional view, for example, when the upper central drive electrode 241 and the protrusion 462 are joined by crimping or ultrasonic bonding at the joint point P1, in cross-sectional view. Since the back side of the joining point P1 can be received by a jig or the like, the protruding portion 462 can be pressed against the central drive electrode 241 and the joining adhesive strength can be obtained.
[0075]
In the third embodiment, portions of the base end portions 661, 671, and 681 corresponding to the gap formed by the piezoelectric element 64 and the spacer 72 are formed in a straight line. However, as shown in FIG. You may form in a shape. In this way, the portions of the base end portions 661, 671, 681 can be provided with a spring property, so that the cutting of the diaphragm 61 due to vibration can be suppressed. In addition, the shape of the said part is not limited to S shape, You may form in the other shape which has spring property. Furthermore, if the joint between the S-shaped portion for providing spring properties and the electrode portions 662, 672, 682 and the conductive patterns 66, 67, 68 is provided with a fillet in a plan view, it is cut by stress concentration. The reliability of the piezoelectric actuator 6 can be improved.
In the third embodiment, the base end portions 661, 671, 681 and the electrode portions 662, 672, 682 are formed to have substantially the same thickness. However, as shown in FIG. 661, 671, 681 may be formed thicker than the electrode portions 662, 672, 682. With such a configuration, the base end portions 661, 671, and 681 are difficult to cut, so that the electrode portions 662, 672, and 682 can be reliably connected to the drive control circuit. Further, since the electric resistance of the base end portions 661, 671, 681 is lowered, a large energy can be input, and the output of the piezoelectric actuator 6 can be increased and the driving efficiency can be improved. Moreover, since the influence of each electrode part 662,672,682 which attenuates the vibration of the diaphragm 61 can be reduced, the energy efficiency of the piezoelectric actuator 6 improves.
Note that the base end portions 661, 671, 681 and the electrode portions 662, 672, 682 shown in FIGS. 13A and 13B are exaggerated for easy understanding of the structure. In fact, in these members, the electrode portions 662, 672, 682 are several microns thick, and the base end portions 661, 671, 681 are several to several tens of microns thicker than the electrode portions 662, 672, 682. Is formed.
[0076]
In the third embodiment, when the electrode portions 662, 672, 682 are formed on the piezoelectric element 64, the electrode portions 662, 672, 682 bonded to the polyimide sheet 80 are bonded to the piezoelectric element 64, and then the polyimide sheet is used. 80 is removed, but the polyimide sheet 80 has a function as the conductive substrate 65, and only the polyimide sheet 80 corresponding to the base end portions 661, 671, 681 and the electrode portions 662, 672, 682 is removed. May be used. If such a method is used, the manufacturing process of the piezoelectric actuator 6 can be reduced. Further, when such a method is used, if a portion corresponding to the spacer 72 of the polyimide sheet 80 is further formed in a band shape, the contact portion 631 of the diaphragm 61 is pressed against the date wheel 16 by the spring property of this portion. This can reduce the member cost and the manufacturing cost. Further, an electrode pattern as shown in FIG. 92 may be formed by such an electrode forming method.
[0077]
The best configuration, method, and the like for carrying out the present invention have been disclosed above, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limited to the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such is included in this invention.
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, the continuity between the conductive pattern and each electrode can be obtained by bringing the overhang portion of the foil-like conductive pattern used in the piezoelectric actuator of the driving device into contact with each electrode of the piezoelectric element. Therefore, when joining the overhang portion and each electrode, heat welding, ultrasonic welding, or the like can be used instead of soldering. And during these operations, the heat applied to the joint between the overhang and each electrode is lower than that at the time of soldering. Can be improved.
Furthermore, since the member having a weight such as solder is not provided in the joint portion and the overhang portion is formed in a foil shape, the joint portion does not have a drag force such as a conductive wire. Therefore, even if the overhang portion and each electrode are joined, the vibration of the diaphragm is not attenuated by an external factor, and the energy efficiency of the piezoelectric actuator can be improved.
Since the overhang portion is flexible because it is formed in a foil shape, the overhang portion is not cut by the vibration of the diaphragm, and the reliability of the piezoelectric actuator can be improved. .
Since the overhang portion is formed in a foil shape, the thickness is small, and solder and conductors that increase the thickness of the piezoelectric actuator are not provided, so that the piezoelectric actuator can be thinned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a piezoelectric actuator of the drive device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a view showing a piezoelectric actuator of a driving apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a plan view of a main part of a date display mechanism of a timepiece according to a third embodiment.
FIG. 5 is a view showing a piezoelectric actuator according to a third embodiment.
FIG. 6 is a view showing a method for manufacturing a piezoelectric actuator according to a third embodiment.
FIG. 7 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 13 is a view showing a modification of the piezoelectric actuator of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,13 ... Drive apparatus (device), 21, 41, 61 ... Diaphragm, 24, 64 ... Piezoelectric element, 25, 65 ... Conductive substrate, 26, 27, 28, 46, 47, 48, 66, 67, 68 ... Continuous pattern, 80 ... Polyimide sheet (sheet), 241 ... Central drive electrode (electrode), 242 ... Symmetric drive electrode (electrode), 243 ... Displacement detection electrode (electrode), 252B, 452C, 454B, 455B, 652B ... End Edge, 261, 271, 281, 461, 471, 481 ... Overhang part, 262, 272, 282, 462, 472, 482 ... Projection part, 273 ... Curved part, 452 ... Conductive pattern forming member (conductive substrate), 456 , 457, 458 ... wiring pattern, 662 ... central drive electrode part (electrode part, overhang part), 672 ... symmetrical drive electrode part (electrode part, overhang part) , 682 ... displacement detection electrode (the electrode portion, the overhang portion), 661,671,681 ... proximal end (overhang).

Claims (13)

略矩形状の補強板と、この補強板に接着された圧電素子とからなる振動板と、
前記圧電素子に形成された電極に、箔状の導通パターンであるオーバーハング部を介して電気的に接続して電圧を印加する導通基板と
を有する圧電アクチュエータにおいて、
前記振動板には、前記振動板の振動の節近傍から該振動板の長手方向に直交する方向に腕部が前記補強板に一体で形成されており、
前記導通基板は前記腕部に載置され、前記腕部と共に単一のねじで支持体に固定される
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 A diaphragm comprising a substantially rectangular reinforcing plate and a piezoelectric element bonded to the reinforcing plate ;
A conductive substrate that is electrically connected to an electrode formed on the piezoelectric element via an overhang portion that is a foil-like conductive pattern and applies a voltage;
In a piezoelectric actuator having
In the diaphragm, an arm portion is integrally formed with the reinforcing plate in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the diaphragm from the vicinity of the vibration node of the diaphragm.
The piezoelectric actuator, wherein the conductive substrate is mounted on the arm portion and fixed to a support body with a single screw together with the arm portion . 請求項１ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子は、前記振動板の両面に設けられ、一方の面に設けられた圧電素子の電極と、他方の面に設けられた圧電素子の電極との導通を、１つの前記導通基板で取ることを特徴とする圧電アクチュエータ。2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric element is provided on both surfaces of the diaphragm, and includes an electrode of the piezoelectric element provided on one surface and an electrode of the piezoelectric element provided on the other surface. A piezoelectric actuator characterized in that conduction is taken by one of the conduction substrates. 請求項１ または請求項２ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記オーバーハング部の表面には、前記電極側に突出した突起部が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。3. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a protrusion that protrudes toward the electrode is provided on a surface of the overhang portion. 請求項１ ないし請求項３ のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記オーバーハング部の長手方向の途中には、前記圧電素子から離間するように湾曲した湾曲部が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a curved portion that is curved away from the piezoelectric element is provided in the longitudinal direction of the overhang portion. Piezoelectric actuator. 請求項１ ないし請求項４ のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記オーバーハング部の前記電極と接触する部分、および前記電極の前記オーバーハング部と接触する部分のうち、少なくとも一方に微小な凹凸部を設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。5. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein at least one of a portion in contact with the electrode of the overhang portion and a portion in contact with the overhang portion of the electrode has minute unevenness. A piezoelectric actuator characterized in that a portion is provided. 請求項１ ないし請求項５ のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記オーバーハング部と前記電極とは、前記振動板の振動の節近傍で接触していることを特徴とする圧電アクチュエータ。6. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the overhang portion and the electrode are in contact with each other in the vicinity of a vibration node of the diaphragm. 請求項１ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記電極は、前記オーバーハング部によって形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the electrode is formed by the overhang portion. 請求項７ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記オーバーハング部は、前記電極に相当する電極部と、前記導通基板の端縁から突出して当該電極部にわたって設けられた基端部とで構成され、この基端部は、当該電極部よりも厚く形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the overhang portion includes an electrode portion corresponding to the electrode and a base end portion that protrudes from an edge of the conductive substrate and is provided over the electrode portion. A piezoelectric actuator characterized in that a base end portion is formed thicker than the electrode portion. 請求項８ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記電極部と前記基端部とは、前記振動板の振動の節近傍で結合していることを特徴とする圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to claim 8, wherein the electrode portion and the base end portion are coupled in the vicinity of a vibration node of the diaphragm. 請求項１ ないし請求項９ のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子と前記導通基板の端縁とは、当該圧電素子の略面内方向に離間していることを特徴とする
圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 9, wherein the piezoelectric element and an edge of the conductive substrate are separated from each other in a substantially in-plane direction of the piezoelectric element. . 請求項１ ０ に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記導通基板は、前記圧電素子の近傍に固定されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to claim 10, wherein the conductive substrate is fixed in the vicinity of the piezoelectric element. 請求項１ ないし請求項１ １ のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記導通パターンは、駆動制御回路の配線パターンと一体的に形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 11, wherein the conduction pattern is formed integrally with a wiring pattern of a drive control circuit. 請求項１ ないし請求項１ ２ のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする装置。An apparatus comprising the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 12.
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