JP2005168137A

JP2005168137A - Piezoelectric actuator and driving device

Info

Publication number: JP2005168137A
Application number: JP2003401926A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Watanabe; 雅幸渡邉; Noboru Miyata; 昇宮田; Koji Kosaka; 光二小坂
Original assignee: KUMAMOTO TECHNOLOGY KK; Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: KUMAMOTO TECHNOLOGY KK; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP4484502B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator capable of enhancing a resonant frequency of primary deflective oscillation, and to provide a driving device using the same. <P>SOLUTION: The piezoelectric actuator is provided with an expansion/contraction displacement part, in which a first piezoelectric substance and a first plane electrode are alternately laminated and the first piezoelectric substance is polarized in a first direction vertical to the surface of the first plane electrode, and a shear displacement part, which is connected to the expansion/contraction displacement part in the first direction and in which a second piezoelectric substance and a second plane electrode are alternately laminated and the second piezoelectric substance is polarized in a second direction parallel to the second plane electrode. The length of the piezoelectric actuator in the first direction is made as L<SB>1</SB>mm and that of in the second direction as L<SB>2</SB>mm. When constants derived on the basis of the length and resonant frequency of the actual measurement regarding a rectangular piezoelectric actuator made of the same material as the piezoelectric actuator are made as a, b, and c, L<SB>1</SB>and L<SB>2</SB>satisfy the relational expression of 40 < a × L<SB>1</SB><SP>b</SP>× L<SB>2</SB><SP>c</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、送り装置等に用いられる、圧電体の剪断変位および厚み変位を利用した圧電アクチュエータおよびこれを用いた駆動装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator using a shear displacement and a thickness displacement of a piezoelectric body, and a drive device using the same, which are used in a feeding device or the like.

従来から、電圧をかけることにより剪断変位を生じる圧電素子および厚み変位を生じる圧電素子を連結した圧電アクチュエータが知られている（たとえば、特許文献１）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric actuator that connects a piezoelectric element that generates a shear displacement by applying a voltage and a piezoelectric element that generates a thickness displacement is known (for example, Patent Document 1).

特許文献１では、水平なステージを支える駆動脚の一方が、圧電体を上下に連結したものであり、一方の圧電体は伸縮方向に変形するように、上下方向に分極されている。他方の圧電体は剪断変位を行なうように、水平方向に分極されている。 In Patent Document 1, one of the drive legs that support the horizontal stage is obtained by vertically connecting piezoelectric bodies, and one piezoelectric body is polarized in the vertical direction so as to be deformed in the expansion and contraction direction. The other piezoelectric body is polarized in the horizontal direction so as to perform shear displacement.

この圧電アクチュエータは、分極方向の異なる圧電体を挟むように３枚の電極を設け、電極間に電圧を印加することによりそれぞれの圧電体に伸縮あるいは剪断の変位を生じさせることができるように構成されている。また、特許文献１には、それぞれの圧電体が積層構造を有していてもよいことも記載されている。この圧電アクチュエータを利用したステージ送り装置は、インチウォーム（米国における登録商標第１，２７８，７４８号）を用いたステージ送り装置に比べ、ステージ移動のストロークが大きい。
特公平３−８１１１９号公報 This piezoelectric actuator is configured so that three electrodes are provided so as to sandwich piezoelectric materials having different polarization directions, and by applying a voltage between the electrodes, each piezoelectric material can be expanded or contracted or sheared. Has been. Patent Document 1 also describes that each piezoelectric body may have a laminated structure. The stage feed device using this piezoelectric actuator has a larger stage movement stroke than the stage feed device using inch worm (registered trademark No. 1,278,748 in the United States).
Japanese Examined Patent Publication No. 3-81119

上記のように、ステージ等の被駆動体を移動させる際のストロークを大きくとるために分極方向の異なる圧電体を連結した圧電アクチュエータが提案されているが、さらに被駆動体の移動を高速化させ、工程における処理能力の向上が求められている。たとえば、半導体製造工程では、ステージ送りの高速化が実現できれば、製造の効率化、高速化を達成できる。 As described above, in order to increase the stroke when the driven body such as the stage is moved, a piezoelectric actuator in which piezoelectric bodies having different polarization directions are connected has been proposed, but the movement of the driven body is further accelerated. There is a demand for improvement in processing capacity in the process. For example, in the semiconductor manufacturing process, if the stage feed can be speeded up, the manufacturing efficiency and speed can be increased.

そのための方法としては、高周波数で圧電アクチュエータを制御し、ステージ送りを高速化するという方法が考えられる。 As a method for that purpose, a method of controlling the piezoelectric actuator at a high frequency and speeding up the stage feed can be considered.

しかしながら、圧電アクチュエータの形状に起因した共振が生じると、その制御は困難となる。そこで、高周波数による圧電アクチュエータの制御を実現するためには、共振周波数を高周波数側にシフトさせ、非共振領域を高周波数側に拡大させる必要がある。 However, when resonance due to the shape of the piezoelectric actuator occurs, the control becomes difficult. Therefore, in order to realize the control of the piezoelectric actuator at a high frequency, it is necessary to shift the resonance frequency to the high frequency side and expand the non-resonance region to the high frequency side.

本発明は、たわみ１次振動の共振周波数を高くすることを可能とした圧電アクチュエータおよびこれを用いた駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of increasing the resonance frequency of the flexural primary vibration and a driving device using the piezoelectric actuator.

（１）上記の目的を達成するため、本発明の圧電アクチュエータは、第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電アクチュエータの前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとし、前記圧電アクチュエータと同一材料の矩形の圧電アクチュエータについて実測されたその長さと共振周波数に基づいて導出された定数をａ、ｂおよびｃとしたとき、Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<ａ×Ｌ_１ ^ｂ×Ｌ_２ ^ｃ
なる関係式を満たすことを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, in the piezoelectric actuator of the present invention, the first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately laminated, and the first piezoelectric body is formed of the first planar electrode. A stretch displacement part polarized in a first direction perpendicular to the surface, and connected to the stretch displacement part in the first direction, wherein second piezoelectric bodies and second planar electrodes are alternately stacked; The piezoelectric body 2 includes a shear displacement portion polarized in a second direction parallel to the second planar electrode, and each of a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction is provided. In the rectangular piezoelectric actuator having one side, the length of the piezoelectric actuator in the first direction is L ₁ mm, the length in the second direction is L ₂ mm, and the rectangular actuator is made of the same material as the piezoelectric actuator. Measured length and resonance of piezoelectric actuators When the constants derived based on the frequency are a, b and c, L ₁ and L ₂ are
40 <a × L ₁ ^b × L ₂ ^c
It is characterized by satisfying the following relational expression.

このように、本発明では、圧電アクチュエータの第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとしたとき、導出された定数ａ、ｂおよびｃに対して、Ｌ_１およびＬ_２が、上の関係式を満たす。 Thus, in the present invention, when the length in the first direction of the piezoelectric actuator is L ₁ mm and the length in the second direction is L ₂ mm, the derived constants a, b and c are , L ₁ and L ₂ satisfy the above relation.

これにより、矩形の圧電アクチュエータについて、その形状によって定まる固有の共振周波数を高周波数側にシフトさせることができ、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができる。その結果、圧電アクチュエータの最大駆動速度を、従来の圧電アクチュエータより大きくすることができる。 As a result, the inherent resonance frequency determined by the shape of the rectangular piezoelectric actuator can be shifted to the high frequency side, and the frequency of the applied AC voltage can be increased in the non-resonant frequency region. As a result, the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be made larger than that of the conventional piezoelectric actuator.

（２）また、本発明の圧電アクチュエータは、第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電アクチュエータの前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとし、前記圧電アクチュエータとは材料が同一で矩形状である複数の圧電アクチュエータのたわみ１次振動について、各々の高さｈｍｍ、振動方向の長さｗｍｍ、および特定の測定方法により実測されたその共振周波数ｆｋHzのプロットから、最小二乗法により
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
なるモデル式で直線近似フィッティングをして導出された定数をａ、ｂおよびｃとしたとき、Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<ａ×Ｌ_１ ^ｂ×Ｌ_２ ^ｃ
なる関係式を満たすことを特徴としている。 (2) In the piezoelectric actuator of the present invention, the first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately stacked, and the first piezoelectric body is a first perpendicular to the surface of the first planar electrode. The expansion / contraction displacement portion polarized in the direction of the first and second expansion members connected to the expansion / contraction displacement portion in the first direction, and the second piezoelectric body and the second planar electrode are alternately stacked. And a shear displacement portion polarized in a second direction parallel to the second planar electrode, and each having a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction as one side In the piezoelectric actuator, a length of the piezoelectric actuator in the first direction is L ₁ mm, a length in the second direction is L ₂ mm, and the piezoelectric actuator is made of the same material and has a rectangular shape. For each primary vibration of the piezoelectric actuator From the plot of hmm, the length wmm in the vibration direction, and the resonance frequency fkHz measured by a specific measurement method, f = a × h ^b × w ^c by the least square method.
When the constants derived by performing the linear approximation fitting with the following model expression are a, b and c, L ₁ and L ₂ are
40 <a × L ₁ ^b × L ₂ ^c
It is characterized by satisfying the following relational expression.

（３）また、本発明の圧電アクチュエータは、第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電アクチュエータのヤング率（Ｙ_３３）は６．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上、前記圧電アクチュエータの密度は７．８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以下であって、前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとしたとき、Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<１５０×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５
なる関係式を満たすことを特徴としている。 (3) Further, in the piezoelectric actuator of the present invention, the first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately laminated, and the first piezoelectric body is a first perpendicular to the surface of the first planar electrode. The expansion / contraction displacement portion polarized in the direction of the first and second expansion members connected to the expansion / contraction displacement portion in the first direction, and the second piezoelectric body and the second planar electrode are alternately stacked. And a shear displacement portion polarized in a second direction parallel to the second planar electrode, and each having a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction as one side In the piezoelectric actuator, the Young's modulus (Y ₃₃ ) of the piezoelectric actuator is 6.5 × 10 ¹⁰ N / m ² or more, the density of the piezoelectric actuator is 7.8 × 10 ³ kg / m ³ or less, lengths L ₁ mm in the first direction, the length of the second direction L when a mm, the _{L 1} and _{L 2,}
40 <150 × L ₁ ^−1.0 × L ₂ ^0.25
It is characterized by satisfying the following relational expression.

このように、本発明では、所定のヤング率および密度を有する材料の圧電アクチュエータにおいて、その第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとしたとき、Ｌ_１およびＬ_２が、上の関係式を満たす。 Thus, in the present invention, in a piezoelectric actuator made of a material having a predetermined Young's modulus and density, when the length in the first direction is L ₁ mm and the length in the second direction is L ₂ mm, L ₁ and L ₂ satisfy the above relational expression.

（４）また、本発明の駆動装置は、前記第２の方向に沿って連設された前記圧電アクチュエータを備え、各々の前記圧電アクチュエータが楕円または多角形の軌道の運動を行なうことにより、被駆動体を前記第２の方向に送ることを特徴としている。 (4) Further, the drive device of the present invention includes the piezoelectric actuators arranged along the second direction, and each of the piezoelectric actuators moves along an elliptical or polygonal orbit. The driving body is sent in the second direction.

このように、共振周波数を高周波数側にシフトさせる形状に設計された圧電アクチュエータを剪断変位方向に連設することにより、より高い周波数の印加電圧で制御し、高速に被駆動体を移動させる駆動装置を実現することができる。その結果、工程における処理能力を向上させることができる。たとえば、半導体製造工程では、ステージ送りを高速化し、製造の効率化、高速化を達成できる。 In this way, a piezoelectric actuator designed to shift the resonance frequency to the high frequency side is connected in the direction of shear displacement so that it can be controlled by a higher frequency applied voltage to drive the driven body at high speed. An apparatus can be realized. As a result, the processing capability in the process can be improved. For example, in the semiconductor manufacturing process, the stage feed can be speeded up, and the manufacturing efficiency and speed can be increased.

本発明に係る圧電アクチュエータによれば、矩形の圧電アクチュエータについて、その形状によって定まる固有の共振周波数を高周波数側にシフトさせることができ、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができる。その結果、圧電アクチュエータの最大駆動速度を、従来の圧電アクチュエータより大きくすることができる。 According to the piezoelectric actuator according to the present invention, the inherent resonance frequency determined by the shape of the rectangular piezoelectric actuator can be shifted to the high frequency side, and the frequency of the applied AC voltage is increased in the non-resonant frequency region. be able to. As a result, the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be made larger than that of the conventional piezoelectric actuator.

また、本発明に係る駆動装置によれば、共振周波数を高周波数側にシフトさせる形状に設計された圧電アクチュエータを被駆動体に対して剪断変位方向に連設することにより、より高い周波数の印加電圧で制御し、高速に被駆動体を移動させる駆動装置を実現することができる。その結果、工程における処理能力を向上させることができる。たとえば、半導体製造工程では、ステージ送りを高速化し、製造の効率化、高速化を達成できる。 In addition, according to the drive device of the present invention, a piezoelectric actuator designed to shift the resonance frequency to the high frequency side is connected to the driven body in the shear displacement direction, thereby applying a higher frequency. A driving device that is controlled by voltage and moves the driven body at high speed can be realized. As a result, the processing capability in the process can be improved. For example, in the semiconductor manufacturing process, the stage feed can be speeded up, and the manufacturing efficiency and speed can be increased.

以下に、本発明を実施するための最良の形態に関し、図面に基づいて説明する。ただし、これは一実施例であって、この実施例に限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, this is an example, and the present invention is not limited to this example.

図１は、本発明に係る圧電アクチュエータ１の斜視図である。本発明の圧電アクチュエータ１は、本体部２およびシム部３ａおよび３ｂから構成されている。本体部２の形状は矩形であり、中央の平面電極４を介して伸縮変位部５に剪断変位部６が連結され、形成されている。第１の方向とは、伸縮変位部５の伸縮変位方向、すなわち圧電アクチュエータの固定端からの高さ方向をいう。第２の方向とは、剪断変位部６の剪断変位方向、すなわち圧電アクチュエータのたわみ１次振動方向をいう。本体部２の伸縮変位方向の長さはＬ_１ｍｍであり、剪断変位方向の長さはＬ_２ｍｍである。伸縮変位部５は圧電体７ａと平面電極８ａが交互に積層されており、剪断変位部６は圧電体７ｂと平面電極８ｂが交互に積層されている。第１の圧電体は圧電体７ａに該当し、第２の圧電体は圧電体７ｂに該当する。圧電体７ａおよび圧電体７ｂの材料は、ＰＺＴ等の圧電セラミックスである。また、第１の平面電極は平面電極８ａに該当し、第２の平面電極は平面電極８ｂに該当する。平面電極の材料は、銀、パラジウム等の導体である。 FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric actuator 1 according to the present invention. The piezoelectric actuator 1 of the present invention includes a main body 2 and shim portions 3a and 3b. The shape of the main body 2 is rectangular, and a shear displacement portion 6 is connected to the expansion / contraction displacement portion 5 via a central plane electrode 4. A 1st direction means the expansion-contraction displacement direction of the expansion-contraction displacement part 5, ie, the height direction from the fixed end of a piezoelectric actuator. The second direction refers to the shear displacement direction of the shear displacement portion 6, that is, the deflection primary vibration direction of the piezoelectric actuator. The length of the main body 2 in the expansion / contraction displacement direction is L ₁ mm, and the length in the shear displacement direction is L ₂ mm. The expansion / contraction displacement part 5 has the piezoelectric bodies 7a and the planar electrodes 8a alternately stacked, and the shear displacement part 6 has the piezoelectric bodies 7b and the planar electrodes 8b alternately stacked. The first piezoelectric body corresponds to the piezoelectric body 7a, and the second piezoelectric body corresponds to the piezoelectric body 7b. The material of the piezoelectric body 7a and the piezoelectric body 7b is a piezoelectric ceramic such as PZT. Further, the first planar electrode corresponds to the planar electrode 8a, and the second planar electrode corresponds to the planar electrode 8b. The material of the planar electrode is a conductor such as silver or palladium.

シム部３ａおよび３ｂは、本体部２の伸縮方向の両端に連結して設けられ、剪断変位部６の端面に設けられているシム部３ｂの形状は突起を有する板の形状であり、伸縮変位部５の端面に設けられているシム部３ａの形状は板状である。図示するようなシム部３ｂの突起を有する板の形状は、一例であり、蒲鉾型の形状等であってもよい。シム部３ａおよび３ｂの材料は、圧電体に比べて軽量な絶縁材料であり、特に限定されない。シム部の材料が、圧電体に比べて軽量であるため、圧電アクチュエータの振動を考える際には、シム部の影響を無視できる。これは、圧電アクチュエータを片持ち梁の弾性体として考えたとき、たわみ１次振動する際の弾性体の固定端からの高さｈがＬ_１であり、振動方向の長さｗがＬ_２ｍｍであることを意味する。 The shim portions 3a and 3b are provided to be connected to both ends of the main body portion 2 in the expansion / contraction direction, and the shape of the shim portion 3b provided on the end surface of the shear displacement portion 6 is a shape of a plate having protrusions. The shape of the shim portion 3a provided on the end surface of the portion 5 is a plate shape. The shape of the plate having the protrusions of the shim portion 3b as shown in the drawing is an example, and may be a bowl shape or the like. The material of the shim portions 3a and 3b is an insulating material that is lighter than the piezoelectric body and is not particularly limited. Since the material of the shim portion is lighter than the piezoelectric body, the influence of the shim portion can be ignored when considering the vibration of the piezoelectric actuator. This is because, when the piezoelectric actuator is considered as an elastic body of a cantilever, the height h from the fixed end of the elastic body when the primary vibration is deflected is L ₁ and the length w in the vibration direction is L ₂ mm. It means that.

圧電体７ａおよび圧電体７ｂの側面には、ＧＮＤ用の取り出し電極２１と、伸縮変位部用取り出し電極２２と、剪断変位部用取り出し電極２３とが設けられている。ＧＮＤ用の取り出し電極２１は、１枚おきに平面電極８ａおよび平面電極８ｂと接続し、中央の平面電極４とも接続している。伸縮変位部用取り出し電極２２は、１枚おきに平面電極８ａと接続している。剪断変位部用取り出し電極２３は、１枚おきに平面電極８ｂと接続している。これらの取り出し電極の材料の一例としては、銀、パラジウム、銅等の導体がある。また、ＧＮＤ用の取り出し電極２１はリード線２１Ｌを介し接地され、伸縮変位部用取り出し電極２２はリード線２２Ｌを介し交流電源に接続され、剪断変位部用取り出し電極２３はリード線２３Ｌを介し上記交流電源に対して位相差が９０°の交流電源に接続されている。これにより、シム部３ｂの突起が楕円軌道を描くように圧電アクチュエータ１を駆動することができる。上記の位相差は、９０°近傍であれば上記のシム部３ｂの突起に楕円軌道で運動させることができる。また、入力電圧による位相差を各圧電部に設定することによりステージを任意の方向に移動させることができる。 On the side surfaces of the piezoelectric body 7a and the piezoelectric body 7b, a GND extraction electrode 21, an extension / displacement portion extraction electrode 22, and a shear displacement portion extraction electrode 23 are provided. Every other GND take-out electrode 21 is connected to the planar electrode 8a and the planar electrode 8b, and is also connected to the central planar electrode 4. The take-out electrodes 22 for the expansion / contraction displacement part are connected to the planar electrode 8a every other sheet. Every other shear displacement portion take-out electrode 23 is connected to the planar electrode 8b. As an example of the material of these extraction electrodes, there are conductors such as silver, palladium, and copper. The GND take-out electrode 21 is grounded via a lead wire 21L, the extension / displacement portion take-out electrode 22 is connected to an AC power source via the lead wire 22L, and the shear displacement portion take-out electrode 23 is connected via the lead wire 23L. The AC power source is connected to an AC power source having a phase difference of 90 °. Thereby, the piezoelectric actuator 1 can be driven so that the projection of the shim portion 3b draws an elliptical orbit. If the phase difference is in the vicinity of 90 °, the projection of the shim portion 3b can be moved in an elliptical orbit. In addition, the stage can be moved in any direction by setting the phase difference due to the input voltage in each piezoelectric part.

図２は、圧電体７ａおよび圧電体７ｂの分極方向を示した本発明の圧電アクチュエータ１の模式的な側面図である。図２に示すように、伸縮変位部５を形成する圧電体７ａは平面電極８ａの表面に垂直な向きＰ_１またはＰ_２に分極しており、剪断変位部６を形成する圧電体７ｂは平面電極８ｂに平行で、矩形の一辺に平行な向きＱ_１またはＱ_２に分極している。図２に示すように、ここでは伸縮変位部５の圧電体７ａは４層積層しており、剪断変位部６の圧電体７ｂも４層積層している。ただし、積層数は任意であり、伸縮変位部５と剪断変位部６の積層数の比が異なっていてもよい。また、それぞれが積層構造でなく、単層構造であってもよい。なお、伸縮変位部５については、平面電極８ｂを生の圧電体７ａに埋め込み一体焼成により、電極を内層部分に形成してあってもよい。 FIG. 2 is a schematic side view of the piezoelectric actuator 1 of the present invention showing the polarization directions of the piezoelectric bodies 7a and 7b. As shown in FIG. 2, telescopic piezoelectric 7a forming the displacement portion 5 is polarized perpendicular to the direction P ₁ or P ₂ on the surface of the planar electrode 8a, the piezoelectric 7b is a plan for forming the shearing displacement portion 6 parallel to the electrode 8b, polarized in the direction parallel to Q ₁ or Q ₂ to one side of the rectangle. As shown in FIG. 2, four layers of the piezoelectric bodies 7a of the expansion / contraction displacement portion 5 are laminated here, and four layers of the piezoelectric bodies 7b of the shear displacement portion 6 are also laminated. However, the number of laminations is arbitrary, and the ratio of the number of laminations of the expansion / contraction displacement part 5 and the shear displacement part 6 may be different. Further, each may have a single layer structure instead of a laminated structure. In addition, about the expansion-contraction displacement part 5, the electrode may be formed in the inner layer part by embedding the planar electrode 8b in the raw piezoelectric material 7a, and integrally baking.

（作製方法）
本発明の圧電アクチュエータ１の作製方法を以下に示す。 (Production method)
A method for manufacturing the piezoelectric actuator 1 of the present invention will be described below.

ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系材料に、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）や酸化マンガン（ＭｎＯ）等を所定量添加することによって、圧電セラミックスを合成する。粉末をバインダーおよび有機溶媒と混合しスラリーを作製する。 Piezoelectric ceramics are synthesized by adding a predetermined amount of iron oxide (Fe ₂ O ₃ ), manganese oxide (MnO), or the like to a lead zirconate titanate (PZT) -based material. The powder is mixed with a binder and an organic solvent to make a slurry.

次に、混合して得られたスラリーを用い、得ようとする圧電アクチュエータの高さおよび積層枚数を考慮して、設計された厚さでドクターブレードにより生シートを作製する。たとえば、以下のような製法がある。それぞれ伸縮変位部用と、剪断変位部用とに電極を設計したスクリーンにより、得られた生シートの表面に平面電極８ａを印刷する。伸縮変位部用の生シートを重ねて、圧着し一体焼成し、設計された形状に加工する。一方、剪断変位部用の生シートは単板として焼成した後、設計された形状に加工する。 Next, using the slurry obtained by mixing, taking into consideration the height of the piezoelectric actuator to be obtained and the number of laminated layers, a raw sheet is produced with a doctor blade with a designed thickness. For example, there are the following manufacturing methods. The planar electrode 8a is printed on the surface of the obtained raw sheet by screens designed with electrodes for the expansion / contraction displacement part and the shear displacement part, respectively. The raw sheets for the expansion / contraction displacement part are stacked, pressure-bonded, integrally fired, and processed into the designed shape. On the other hand, the raw sheet for the shear displacement portion is fired as a single plate and then processed into the designed shape.

次に、一体焼成された伸縮変位部５の圧電体について積層方向に分極処理を行ない、伸縮変位部５を作製する。一方、剪断変位部用に単板で焼成したプレートは重ねたときに所定の平面方向に分極方向がそろうように各々分極処理し、電極を挟んで積層するように接着剤で接着する。このようにして作製された剪断変位部６を、りん青銅からなる中央の平面電極４を挟んで伸縮変位部５に重ねて接着し、各取り出し電極を設けて、圧電アクチュエータを作製する。なお、接着は種々の樹脂接着剤を用いる。なお、ここでは伸縮変位部５は一体焼成により作製したが、単板焼成し積層してもよい。 Next, the piezoelectric body of the expansion / contraction displacement portion 5 that is integrally fired is subjected to polarization processing in the stacking direction to produce the expansion / contraction displacement portion 5. On the other hand, the plates fired with a single plate for the shear displacement portion are each polarized so that the polarization direction is aligned in a predetermined plane direction when they are stacked, and are bonded with an adhesive so as to be laminated with electrodes sandwiched therebetween. The shear displacement portion 6 produced in this way is bonded to the expansion / contraction displacement portion 5 with the central plane electrode 4 made of phosphor bronze interposed therebetween, and each take-out electrode is provided to produce a piezoelectric actuator. For the bonding, various resin adhesives are used. Here, the expansion / contraction displacement portion 5 is produced by integral firing, but may be laminated by firing a single plate.

（動作）
以下に、本発明の圧電アクチュエータ１に交流電圧を印加したときの動作を説明する。 (Operation)
The operation when an AC voltage is applied to the piezoelectric actuator 1 of the present invention will be described below.

図３は、本発明の圧電アクチュエータ１を駆動させたときの、１／４周期ごとの形状および１周期のシム部３ｂの突起の軌道を示した図である。圧電アクチュエータ１に対して、伸縮変位部用取り出し電極２２には正弦波の電圧が印加され、剪断変位部用取り出し電極２３にはその正弦波の位相を９０°ずらした電圧が印加されている。このような電圧の入力方法により、伸縮変位部は伸縮変位の単振動をし、剪断変位部６は、伸縮変位部５の伸縮変位と９０°位相のずれた剪断変位の単振動をする。こうして、図３に示すように、シム部３ｂの突起は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄという軌跡の楕円軌道を描く。なお、上記突起の軌道は必ずしも楕円軌道である必要はなく、電源の制御により矩形の軌道としてもよい。また、上記の印加電圧の位相差は、９０°近傍であれば上記のシム部３ｂの突起に楕円軌道で運動させることができる。また、入力電圧による位相差を各圧電部に設定することによりステージを任意の方向に移動させることができる。 FIG. 3 is a diagram showing the shape of each quarter period and the trajectory of the protrusion of the shim portion 3b in one period when the piezoelectric actuator 1 of the present invention is driven. With respect to the piezoelectric actuator 1, a sine wave voltage is applied to the extraction electrode 22 for the expansion / contraction displacement portion, and a voltage whose phase of the sine wave is shifted by 90 ° is applied to the extraction electrode 23 for the shear displacement portion. By such a voltage input method, the expansion / contraction displacement section performs simple vibration of expansion / contraction displacement, and the shear displacement section 6 performs single vibration of shear displacement that is 90 ° out of phase with the expansion / contraction displacement of the expansion / contraction displacement section 5. Thus, as shown in FIG. 3, the protrusion of the shim portion 3b draws an elliptical trajectory of a path of A → B → C → D. Note that the trajectory of the protrusion is not necessarily an elliptical trajectory, and may be a rectangular trajectory by controlling the power source. If the phase difference of the applied voltage is in the vicinity of 90 °, the protrusion of the shim portion 3b can be moved along an elliptical orbit. In addition, the stage can be moved in any direction by setting the phase difference due to the input voltage in each piezoelectric part.

図４は、本発明の圧電アクチュエータ１をステージ送り装置の一部として駆動させたときの、１／４周期ごとの状態をそれぞれ示した図である。圧電アクチュエータ１の伸縮変位部５側のシム部３ａは固定板３０に固定されており、剪断変位部６側のシム部３ｂの突起がステージ３１に接触することにより、ステージ３１が駆動される。以下に、図４を参照しながら圧電アクチュエータ１の１周期にわたる動作を説明する。 FIG. 4 is a view showing a state every quarter period when the piezoelectric actuator 1 of the present invention is driven as a part of the stage feeding device. The shim portion 3 a on the expansion / contraction displacement portion 5 side of the piezoelectric actuator 1 is fixed to the fixed plate 30, and the stage 31 is driven when the projection of the shim portion 3 b on the shear displacement portion 6 side contacts the stage 31. Hereinafter, the operation of the piezoelectric actuator 1 over one cycle will be described with reference to FIG.

図４（ａ）は、伸縮変位部５が伸びきった状態であり、剪断変位部６は突起を有するシム部３ｂを左方向に送るように剪断変位しており、その速度が最大である状態を示している。シム部３ｂの突起はステージ３１の表面に当たっている。図４（ｂ）は、伸縮変位部５の縮む速度が最大になっており、剪断変位部が突起を有するシム部３ｂを最も左の位置まで送った状態を示している。シム部３ｂの突起は、ステージ３１の表面から離れている。図４（ｃ）は、伸縮変位部５が最も縮んでおり、剪断変位部６が突起を有するシム部３ｂを右方向に送るように剪断変位しており、その速度が最大である状態を示している。シム部３ｂの突起はステージ３１の表面から離れている。図４（ｄ）は、伸縮変位部５の伸びる速度が最大になっており、剪断変位部が突起を有するシム部３ｂを最も右の位置まで送った状態を示している。シム部３ｂの突起は、ステージ３１の表面から離れている。 FIG. 4A shows a state in which the expansion / contraction displacement portion 5 is fully extended, and the shear displacement portion 6 is shear-displaced so as to send the shim portion 3b having a protrusion in the left direction, and the speed is maximum. Is shown. The protrusion of the shim portion 3b hits the surface of the stage 31. FIG. 4B shows a state in which the contraction speed of the expansion / contraction displacement portion 5 is maximized, and the shear displacement portion has sent the shim portion 3b having a protrusion to the leftmost position. The protrusion of the shim portion 3b is separated from the surface of the stage 31. FIG. 4C shows a state in which the expansion / contraction displacement portion 5 is contracted most, and the shear displacement portion 6 is sheared and displaced so that the shim portion 3b having a protrusion is sent in the right direction, and the speed is maximum. ing. The protrusion of the shim portion 3b is separated from the surface of the stage 31. FIG. 4D shows a state in which the extension speed of the expansion / contraction displacement portion 5 is maximized and the shear displacement portion has sent the shim portion 3b having a protrusion to the rightmost position. The protrusion of the shim portion 3b is separated from the surface of the stage 31.

図５は、本発明の圧電アクチュエータ１を送り方向に複数連設したステージ送り装置を駆動させたときの１／４周期ごとの状態をそれぞれ示した図である。図５に示すように、送り方向に沿って設置された圧電アクチュエータを送り方向に沿って順番に１８０°位相を変えて駆動し、各圧電アクチュエータの楕円軌道が繰り返されることにより、圧電アクチュエータの剪断変位方向の一方に被駆動体であるステージ３１を移動させる。図中の矢印は、各部分の速度を模式的に表したものである。 FIG. 5 is a view showing a state every quarter cycle when a stage feeding device in which a plurality of piezoelectric actuators 1 of the present invention are connected in the feeding direction is driven. As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuators installed along the feed direction are driven by sequentially changing the phase by 180 ° along the feed direction, and the elliptical orbit of each piezoelectric actuator is repeated, thereby shearing the piezoelectric actuator. The stage 31 as a driven body is moved in one direction of displacement. The arrows in the figure schematically represent the speed of each part.

このように、たわみ１次振動の共振周波数を高周波数側にシフトさせる形状に設計された圧電アクチュエータ１を剪断変位方向に連設することにより、高い周波数の印加電圧で制御し、高速にステージ３１を移動させる駆動装置を実現することができる。その結果、工程における処理能力を向上させることができる。たとえば、半導体製造工程では、ステージ送りを高速化することにより、製造の効率化、高速化を達成できる。 In this way, the piezoelectric actuator 1 designed to shift the resonance frequency of the flexural primary vibration to the high frequency side is continuously provided in the shear displacement direction, so that the stage 31 can be controlled at a high speed by controlling with a high frequency applied voltage. It is possible to realize a drive device that moves the motor. As a result, the processing capability in the process can be improved. For example, in the semiconductor manufacturing process, it is possible to increase the manufacturing efficiency and speed by increasing the stage feed speed.

（原理）
図６に示すように、片持ち梁の矩形の弾性体については、その弾性体のヤング率をＹ、密度をρ、固定端からの高さをｈ、振動方向の長さをｗとしたとき、たわみ１次振動の共振周波数は、以下の数式１により表されることが知られている。図中の矢印は、たわみ１次振動を表している。 (principle)
As shown in FIG. 6, for a rectangular elastic body of a cantilever, when the Young's modulus of the elastic body is Y, the density is ρ, the height from the fixed end is h, and the length in the vibration direction is w It is known that the resonance frequency of the deflection primary vibration is expressed by the following mathematical formula 1. The arrow in the figure represents the deflection primary vibration.

このことから、伸縮変位部と剪断変位部を有する圧電アクチュエータについては、従来のものと比較して、上式のｈを小さく、ｗを大きく設計した圧電アクチュエータを作製すれば、その圧電アクチュエータのたわみ１次振動の共振周波数は、より高周波数側にシフトすると考えられる。その結果、非共振の周波数領域が高周波数側に広がり、高周波数でも制御可能であって高速に駆動させることができる圧電アクチュエータを実現することができると考えられる。

For this reason, if a piezoelectric actuator having an expansion and contraction displacement portion and a shear displacement portion is designed so that h in the above equation is small and w is large compared to the conventional one, the deflection of the piezoelectric actuator is reduced. The resonance frequency of the primary vibration is considered to shift to a higher frequency side. As a result, it is considered that a non-resonant frequency region extends to the high frequency side, and a piezoelectric actuator that can be controlled at a high frequency and can be driven at high speed can be realized.

このような原理に基づき、以下の実施例の圧電アクチュエータを作製し、その圧電アクチュエータを用いてたわみ１次振動の共振周波数ｆがａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃに対応することを実証した。圧電体の材料には、比較例を含め、ヤング率（Ｙ_３３）が６．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２で、密度が７．８×１０^３ｋｇ／ｍ^３である材料を用いた。この材料は、誘電損失（ｔａｎδ）が０．００７以下のいわゆるハード材と呼ばれるものである。圧電アクチュエータの共振周波数に関しては、シム部には圧電体に比べて軽量な絶縁材料を使用しているので、その影響を無視することができ、また、平面電極は薄いため圧電アクチュエータ本体部２のヤング率または密度については平面電極の存在を無視することができる。すなわち圧電体のヤング率および密度が、圧電アクチュエータのヤング率および密度と一致するとみなすことができる。 Based on such a principle, the piezoelectric actuator of the following example was produced, and it was demonstrated that the resonance frequency f of the flexural primary vibration corresponds to a × h ^b × w ^c using the piezoelectric actuator. As a material of the piezoelectric body, a material having a Young's modulus (Y ₃₃ ) of 6.5 × 10 ¹⁰ N / m ² and a density of 7.8 × 10 ³ kg / m ³ including a comparative example was used. This material is a so-called hard material having a dielectric loss (tan δ) of 0.007 or less. Regarding the resonance frequency of the piezoelectric actuator, since the shim portion uses a light insulating material compared to the piezoelectric body, its influence can be ignored, and since the planar electrode is thin, the piezoelectric actuator body portion 2 The presence of the planar electrode can be ignored for the Young's modulus or density. That is, it can be considered that the Young's modulus and density of the piezoelectric body coincide with the Young's modulus and density of the piezoelectric actuator.

前述の本発明の圧電アクチュエータの作製方法に基づき、実施例１〜５の圧電アクチュエータを作製した。比較例１の圧電アクチュエータには、ｈが５．６５ｍｍでｗが６ｍｍのたわみ１次振動の共振周波数が４０ｋＨｚである従来の圧電アクチュエータを用いた。図７は、いわゆるハード材の実施例および比較例の形状およびｆ_ｍを示す図である。図７に示すｈおよびｗを有する実施例および比較例の圧電アクチュエータが得られた。実施例１〜３および比較例１の圧電体の積層枚数は、それぞれ圧電体７ａと圧電体７ｂにつき８枚ずつである。実施例４の圧電体の積層枚数は、それぞれ圧電体７ａと圧電体７ｂにつき６枚ずつである。実施例５の圧電体の積層枚数は、それぞれ圧電体７ａと圧電体７ｂにつき４枚ずつである。圧電体７ａおよび圧電体７ｂは、誘電損失（ｔａｎδ）が０．００７以下のハード材と呼ばれる圧電セラミックスにより構成されている。このように、ハード材を材料として使用することにより、圧電アクチュエータを高速に駆動させても、電気エネルギーの損失が少なく発熱量も小さくすることができる。その結果、圧電体の温度上昇が抑制され、減極により圧電体の駆動特性を劣化し難くすることができる。また、周辺の部材または被駆動体に熱による悪影響を与えることもない。なお、圧電体７ａおよび圧電体７ｂの材料は、ハード材に限られず、いわゆるソフト材であっても本発明の目的を達成することができる。 Based on the piezoelectric actuator manufacturing method of the present invention described above, the piezoelectric actuators of Examples 1 to 5 were manufactured. As the piezoelectric actuator of Comparative Example 1, a conventional piezoelectric actuator having a resonance frequency of flexural primary vibration with h of 5.65 mm and w of 6 mm of 40 kHz was used. FIG. 7 is a diagram showing the shape and f _m of an example of a so-called hard material and a comparative example. The piezoelectric actuators of Examples and Comparative Examples having h and w shown in FIG. 7 were obtained. The number of stacked piezoelectric bodies in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 is 8 for each of the piezoelectric bodies 7a and 7b. The number of stacked piezoelectric bodies in Example 4 is 6 for each of the piezoelectric bodies 7a and 7b. The number of stacked piezoelectric bodies in Example 5 is four for each of the piezoelectric bodies 7a and 7b. The piezoelectric body 7a and the piezoelectric body 7b are made of a piezoelectric ceramic called a hard material having a dielectric loss (tan δ) of 0.007 or less. As described above, by using the hard material as the material, even when the piezoelectric actuator is driven at high speed, the loss of electric energy is small and the heat generation amount can be reduced. As a result, the temperature rise of the piezoelectric body is suppressed, and it is possible to make it difficult for the drive characteristics of the piezoelectric body to deteriorate due to depolarization. Further, there is no adverse effect on the surrounding members or the driven body due to heat. The material of the piezoelectric body 7a and the piezoelectric body 7b is not limited to a hard material, and the object of the present invention can be achieved even if it is a so-called soft material.

それらの圧電アクチュエータについて、たわみ１次振動の共振周波数を測定した。共振周波数の測定方法として、インピーダンス法を採用した。インピーダンス法とは、印加する交流電圧の周波数に対して、圧電アクチュエータのインピーダンスを測定し、インピーダンスの値がピークをとるときの周波数を共振周波数として測定する方法である。本実施例では、インピーダンス測定からたわみ１次振動の共振周波数を得ているが、圧電アクチュエータに機械的な衝撃を与えて共振を生じさせレーザードップラー振動計により端部の振動速度を測定し、その周波数成分を解析してから共振周波数を得ても、ほぼ同じ共振周波数が得られることが確認されている。また、機械的な衝撃を与える代わりに、圧電アクチュエータの剪断変位部にパルス矩形電圧を与える方法でも同様にほぼ同じ共振周波数が得られる。図７には、インピーダンス法により得られた各圧電アクチュエータのたわみ１次振動の共振周波数の実測値ｆ_ｍが示されている。図７に示すように、従来の圧電アクチュエータ（比較例１）の形状より、ｈが小さく、ｗが大きい圧電アクチュエータの方が、たわみ１次振動の共振周波数ｆ_ｍが大きい。 For these piezoelectric actuators, the resonance frequency of the flexural primary vibration was measured. The impedance method was adopted as a method for measuring the resonance frequency. The impedance method is a method in which the impedance of the piezoelectric actuator is measured with respect to the frequency of the AC voltage to be applied, and the frequency at which the impedance value takes a peak is measured as the resonance frequency. In this embodiment, the resonance frequency of the flexural primary vibration is obtained from the impedance measurement, but a mechanical shock is applied to the piezoelectric actuator to cause resonance, and the vibration velocity at the end is measured by a laser Doppler vibrometer. It has been confirmed that even if the resonance frequency is obtained after analyzing the frequency component, substantially the same resonance frequency can be obtained. Further, in place of applying mechanical impact, substantially the same resonance frequency can be obtained by applying a pulse rectangular voltage to the shear displacement portion of the piezoelectric actuator. 7 shows the measured values f _m of the resonance frequency of the bending first-order vibration of the respective piezoelectric actuators obtained by the impedance method is shown. As shown in FIG. 7, from the shape of the conventional piezoelectric actuator (Comparative Example 1), h is small, w is more piezoelectric actuators, the greater the resonance frequency f _m of the bending first-order vibration.

次に、実施例３〜５の圧電アクチュエータに周波数を変えて伸縮変位部および剪断変位部の位相差が９０°の交流電圧を印加し、レーザードップラー振動計により端部の振動速度の変化を測定した。図８は、実施例３〜５の圧電アクチュエータについて、速度の周波数特性を示した図である。それぞれの圧電アクチュエータについて、図８に示す共振周波数にピークを有する曲線が得られた。図７に示すように、実施例３〜５のｗの値は一定であるが、ｈの値は、それぞれ実施例３、実施例４、実施例５の順に５．６５ｍｍ、４．２５ｍｍ、２．８５ｍｍとなっている。図８に示すように、ｈの値が小さくなるのに伴い、共振周波数が高周波数側にシフトしている。たとえば、共振周波数から１０ｋＨｚ小さい周波数までの非共振の周波数領域では、なだらかな増加曲線となるため、この領域の周波数であれば、圧電アクチュエータを制御しやすい。したがって、実施例５の圧電アクチュエータについては、実施例４の圧電アクチュエータよりも大きい周波数の印加電圧によって圧電アクチュエータの駆動を制御できる。同様に、実施例４の圧電アクチュエータについては、実施例３の圧電アクチュエータよりも大きい周波数の印加電圧によって圧電アクチュエータの駆動を制御できる。 Next, by changing the frequency to the piezoelectric actuators of Examples 3 to 5 and applying an AC voltage having a phase difference of 90 ° between the expansion / contraction displacement portion and the shear displacement portion, the change in the vibration velocity at the end is measured by a laser Doppler vibrometer. did. FIG. 8 is a diagram illustrating speed frequency characteristics of the piezoelectric actuators of Examples 3 to 5. For each piezoelectric actuator, a curve having a peak at the resonance frequency shown in FIG. 8 was obtained. As shown in FIG. 7, the values of w in Examples 3 to 5 are constant, but the values of h are 5.65 mm, 4.25 mm, 2 in the order of Example 3, Example 4, and Example 5, respectively. .85 mm. As shown in FIG. 8, as the value of h becomes smaller, the resonance frequency is shifted to the higher frequency side. For example, in the non-resonant frequency range from the resonance frequency to a frequency 10 kHz lower, the curve increases gently, and thus the piezoelectric actuator can be easily controlled within the frequency range. Therefore, for the piezoelectric actuator of the fifth embodiment, the driving of the piezoelectric actuator can be controlled by an applied voltage having a frequency higher than that of the piezoelectric actuator of the fourth embodiment. Similarly, for the piezoelectric actuator of the fourth embodiment, the driving of the piezoelectric actuator can be controlled by an applied voltage having a frequency higher than that of the piezoelectric actuator of the third embodiment.

次に、本発明の範囲が、上記実施例に限られず、一定の範囲の広がりを有することを説明する。前述した片持ち梁の弾性体に対するたわみ１次振動の共振周波数の式は、ｈ≫ｗの形状の弾性体に対して近似により導出された式であり、上記のような形状の圧電アクチュエータに対しては成り立たない。そこで、本発明者らは、
ｈ≒ｗ
または
ｈ<ｗ
のような形状の弾性体に対して成り立つモデル式
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
を仮定した。ここで、ａ、ｂおよびｃは定数である。なお、圧電アクチュエータの形状はｈ≒ｗ
であってもよいが、
ｈ<ｗ
であることが好ましい。 Next, it will be described that the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment but has a certain range. The above-described equation for the resonance frequency of the flexural primary vibration with respect to the elastic body of the cantilever is an expression derived by approximation with respect to the elastic body having the shape of h >> w. Is not true. Therefore, the present inventors
h ≒ w
Or h <w
A model formula f = a × h ^b × w ^c that holds for an elastic body of the shape
Was assumed. Here, a, b and c are constants. The shape of the piezoelectric actuator is h ≒ w
May be,
h <w
It is preferable that

以下、上記の実施例１〜５および比較例１の圧電アクチュエータを用いて、その共振周波数特性がモデル式に合致することを実証し、定数ａ、ｂおよびｃを求める。 Hereinafter, using the piezoelectric actuators of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 described above, it is verified that the resonance frequency characteristics match the model formula, and constants a, b, and c are obtained.

モデル式
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
の両辺の対数をとると
ｌｏｇｆ＝ｌｏｇａ+ｂ×ｌｏｇｈ+ｃ×ｌｏｇｗ
と表される。図９は、ｗが一定である実施例３〜５の圧電アクチュエータについてｌｏｇｈに対するｌｏｇｆ_ｍをプロットしたグラフ、およびそのプロットに最小二乗法によりフィッティングして得た直線を表す図である。周波数ｆの単位はｋＨｚ、ｈおよびｗの単位はｍｍである（以下も同様）。図９で、フィッティングにより得られた直線の傾きｂは−１．０であった。 Model formula f = a × h ^b × w ^c
Log f = loga + b × log + c × logw
It is expressed. Figure 9 is a diagram showing a straight line w is obtained by fitting the least squares method logf _m for logh the piezoelectric actuator which is constant Examples 3-5 plotted graph, and its plot. The unit of the frequency f is kHz, and the unit of the h and w is mm (and so on). In FIG. 9, the slope b of the straight line obtained by fitting was -1.0.

一方、図１０は、ｈが一定である比較例１、実施例１および実施例２の圧電アクチュエータについてｌｏｇｗに対するｌｏｇｆ_ｍをプロットしたグラフ、およびそのプロットに最小二乗法によりフィッティングして得た直線を表す図である。図１０で、フィッティングにより得られた直線の傾きｃは０．２５であった。 On the other hand, FIG. 10, Comparative Example 1 h is constant, a plot of logf _m for logw the piezoelectric actuators of Examples 1 and 2, and a straight line obtained by fitting the least squares method to the plot FIG. In FIG. 10, the slope c of the straight line obtained by fitting was 0.25.

上記のようにして得た定数ｂおよびｃを用いて、比較例１および実施例１〜５の圧電アクチュエータについてｈ、ｗおよびｆ_ｍをモデル式に代入し、得られたａについて、平均をとると１４８であった。 Using constants b and c obtained as described above, h, a w and f _m is substituted into the model equation for the piezoelectric actuator of Comparative Example 1 and Examples 1-5, the obtained a, averaging And 148.

これらの結果から、ヤング率（Ｙ_３３）が６．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２で、密度が７．８×１０^３ｋｇ／ｍ^３である材料により形成される圧電アクチュエータのたわみ一次振動の共振周波数を表すモデル式は、圧電アクチュエータ１の本体部２の第１の方向すなわち伸縮変位方向の長さをＬ_１ｍｍとし、第２の方向すなわち剪断変位方向の長さをＬ_２ｍｍとしたとき、
ｆ_ｃａｌ＝１５０×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５ｋＨｚ
で表されることが確認された。ｆ_ｃａｌは、フィッティングにより得られた定数および実測された圧電アクチュエータの長さをモデル式に代入したときのｆの計算値を表わすこととする。図１１は、実施例１〜５および比較例１の圧電アクチュエータのｆ_ｍおよびｆ_ｃａｌを示す図である。図１１に示すように、ｆ_ｍとｆ_ｃａｌの１ｋＨｚ以内の誤差で十分に合致することが確認された。 From these results, the deflection of the primary vibration of the piezoelectric actuator formed of a material having a Young's modulus (Y ₃₃ ) of 6.5 × 10 ¹⁰ N / m ² and a density of 7.8 × 10 ³ kg / m ³ The model expression representing the resonance frequency is such that the length of the main body 2 of the piezoelectric actuator 1 in the first direction, that is, the expansion / contraction displacement direction is L ₁ mm, and the length of the second direction, that is, the shear displacement direction is L ₂ mm. When
f _cal = 150 × L ₁ ^−1.0 × L ₂ ^0.25 kHz
It was confirmed that f _cal represents the calculated value of f when the constant obtained by fitting and the actually measured length of the piezoelectric actuator are substituted into the model equation. FIG. 11 is a diagram illustrating f _m and f _cal of the piezoelectric actuators of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. As shown in FIG. 11, it was confirmed that matches well with 1kHz within the error of _{f m} and _{f cal.}

したがって、本実施例に用いられる圧電体の材料に対しては、圧電アクチュエータの形状が
４０<１５０×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５
の関係を満たせば、たわみ１次振動の共振周波数を従来の圧電アクチュエータの共振周波数に比べて高周波数側にシフトさせることができ、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができる。その結果、圧電アクチュエータの最大駆動速度を、従来の圧電アクチュエータより大きくすることができる。 Therefore, for the piezoelectric material used in this example, the shape of the piezoelectric actuator is 40 <150 × L ₁ ^−1.0 × L ₂ ^0.25.
If the above relationship is satisfied, the resonance frequency of the flexural primary vibration can be shifted to a higher frequency side than the resonance frequency of the conventional piezoelectric actuator, and the frequency of the applied AC voltage can be increased in the non-resonant frequency region. Can do. As a result, the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be made larger than that of the conventional piezoelectric actuator.

なお、圧電アクチュエータの共振周波数に関しては、シム部には圧電体に比べて軽量な絶縁材料を使用しているので、その影響を無視することができ、また、平面電極は薄いため圧電アクチュエータ本体部２のヤング率または密度については平面電極の存在を無視することができる。すなわち圧電体のヤング率および密度が、圧電アクチュエータのヤング率および密度とほぼ一致するとみなし得る。また、上述した測定方法、データの処理方法は、本願発明を特定するためにのみ用いられるものであって、本願発明を何ら限定するものではない。 Regarding the resonance frequency of the piezoelectric actuator, since the shim uses a lighter insulating material than the piezoelectric body, its influence can be ignored, and since the planar electrode is thin, the piezoelectric actuator body For Young's modulus or density of 2, the presence of a planar electrode can be ignored. That is, it can be considered that the Young's modulus and density of the piezoelectric body substantially coincide with the Young's modulus and density of the piezoelectric actuator. The measurement method and the data processing method described above are used only for specifying the present invention, and do not limit the present invention in any way.

前述の片持ち梁の共振周波数を表す数式１を考慮しても、矩形の圧電アクチュエータのたわみ１次振動の共振周波数は、形状だけではなく材料の特性の影響も受けていると考えられる。材料の特性については、モデル式
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
中の定数ａ、ｂおよびｃに反映されていると仮定することができるが、特に定数ａに大きく反映されると考えられる。本実施例に用いられる圧電体の材料より、ヤング率が大きく、密度が小さい材料については、定数ａは大きくなると推定される。したがって、そのような材料の圧電アクチュエータについても
４０<１５０×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５
の関係を満たせば、たわみ１次振動の共振周波数が従来の圧電アクチュエータの共振周波数より大きいと考えてよい。その結果、ヤング率（Ｙ_３３）が６．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上で、密度が７．８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以下の材料を用いる上式を満たす圧電アクチュエータについては、従来の圧電アクチュエータより、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができ、圧電アクチュエータの最大駆動速度を大きくすることができる。 Even considering Equation 1 representing the resonance frequency of the cantilever described above, it is considered that the resonance frequency of the bending primary vibration of the rectangular piezoelectric actuator is influenced not only by the shape but also by the material characteristics. For material properties, the model formula f = a × h ^b × w ^c
It can be assumed that it is reflected in the constants a, b, and c in the middle, but it is considered that it is particularly greatly reflected in the constant a. It is estimated that the constant a is larger for a material having a higher Young's modulus and a lower density than the piezoelectric material used in this example. Therefore, 40 <150 × L ₁ ^-1.0 × L ₂ ^{0.25 is} also applied to the piezoelectric actuator of such a material.
If the above relationship is satisfied, it may be considered that the resonance frequency of the flexural primary vibration is higher than the resonance frequency of the conventional piezoelectric actuator. As a result, a piezoelectric actuator satisfying the above formula using a material having a Young's modulus (Y ₃₃ ) of 6.5 × 10 ¹⁰ N / m ² or more and a density of 7.8 × 10 ³ kg / m ³ or less is conventionally known. Thus, the frequency of the applied AC voltage can be increased in the non-resonant frequency region, and the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be increased.

また、この原理によれば、上記の実施例１〜５の圧電アクチュエータと同じ材料が用いられていなくても、形状が一定の関係を満たしていれば、従来の圧電アクチュエータのたわみ１次振動の共振周波数より、共振周波数を大きくすることができる。矩形状である複数の圧電アクチュエータのたわみ１次振動について、各々の高さｈｍｍ、振動方向の長さｗｍｍ、および特定の測定方法により実測されたその共振周波数ｆ_ｍｋＨｚのプロットから、最小二乗法により
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
なるモデル式で直線近似フィッティングをして導出された定数をａ、ｂおよびｃとしたとき、Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<ａ×Ｌ_１ ^ｂ×Ｌ_２ ^ｃ
なる関係式を満たせば、共振周波数が従来の圧電アクチュエータの共振周波数より大きくなると推定できる。したがって、この関係から材料が異なっていても、矩形の圧電アクチュエータについて、その形状によって定まる固有の共振周波数を高周波数側にシフトさせることができ、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができる。その結果、圧電アクチュエータの最大駆動速度を、従来の圧電アクチュエータより大きくすることができる。 Further, according to this principle, even if the same material as that of the piezoelectric actuators of Examples 1 to 5 described above is not used, as long as the shape satisfies a certain relationship, the deflection primary vibration of the conventional piezoelectric actuator can be prevented. The resonance frequency can be made larger than the resonance frequency. From the plot of the primary vibration of each of the plurality of piezoelectric actuators having a rectangular shape, the least square method from the plot of the height hmm, the length wmm in the vibration direction, and the resonance frequency f _m kHz actually measured by a specific measurement method. F = a × h ^b × w ^c
When the constants derived by performing the linear approximation fitting with the following model expression are a, b and c, L ₁ and L ₂ are
40 <a × L ₁ ^b × L ₂ ^c
If the following relational expression is satisfied, it can be estimated that the resonance frequency becomes higher than the resonance frequency of the conventional piezoelectric actuator. Therefore, even if the material is different from this relationship, the inherent resonance frequency determined by the shape of the rectangular piezoelectric actuator can be shifted to the high frequency side, and the frequency of the AC voltage to be applied can be changed in the non-resonant frequency region. It can be taken big. As a result, the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be made larger than that of the conventional piezoelectric actuator.

誘電損失（ｔａｎδ）が０．００７より大きい、いわゆるソフト材と呼ばれる材料について、上記の実施例とは異なる材料について検証を行なった。この材料のヤング率（Ｙ_３３）は５．４×１０^１０Ｎ／ｍ^２、密度は７．７×１０^３ｋｇ／ｍ^３であった。図１２は、このソフト材を材料とした圧電アクチュエータの形状、実測された共振周波数ｆ_ｍおよびモデル式からの共振周波数の計算値ｆ_ｃａｌを示した図である。実施例６の圧電体の積層枚数は、それぞれ圧電体７ａと圧電体７ｂにつき４枚ずつである。比較例２の圧電体の積層枚数は、それぞれ圧電体７ａと圧電体７ｂにつき６枚ずつである。定数ｂ、ｃについては、上記の実施例１〜５および比較例１について得たｂとｃのそれぞれの値−１．０および０．２５をそのまま用い、比較例２のｈ、ｗおよびｆ_ｍからａを導出したところ、１１６であった。この結果から、ソフト材についてもモデル式で表される関係が成り立つことが確認された。このように、いわゆるソフト材などの上記の実施例１〜５の材料と異なる材料を用いた圧電アクチュエータについても、たわみ１次振動の共振周波数を従来の圧電アクチュエータの共振周波数に比べて高周波数側にシフトさせることができ、印加する交流電圧の周波数を非共振の周波数領域で大きくとることができる。その結果、圧電アクチュエータの最大駆動速度を、従来の圧電アクチュエータより大きくすることができる。 With respect to a material called a soft material having a dielectric loss (tan δ) greater than 0.007, a material different from the above-mentioned example was verified. This material had a Young's modulus (Y ₃₃ ) of 5.4 × 10 ¹⁰ N / m ² and a density of 7.7 × 10 ³ kg / m ³ . Figure 12 is a diagram showing calculated values f _cal of the resonance frequency of the soft material shape of the piezoelectric actuator and the material, from the measured resonant frequency f _m and the model expression. The number of stacked piezoelectric bodies in Example 6 is 4 for each of the piezoelectric bodies 7a and 7b. The number of laminated piezoelectric bodies in Comparative Example 2 is 6 for each of the piezoelectric bodies 7a and 7b. For the constants b and c, the values of -1.0 and 0.25 of b and c obtained for Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were used as they were, and h, w and f _{m of} Comparative Example 2 were used as they were. When a was derived from, it was 116. From this result, it was confirmed that the relationship expressed by the model formula also holds for the soft material. As described above, also in the piezoelectric actuator using a material different from the materials of the first to fifth embodiments, such as a so-called soft material, the resonance frequency of the flexural primary vibration is higher than the resonance frequency of the conventional piezoelectric actuator. The frequency of the AC voltage to be applied can be made large in a non-resonant frequency region. As a result, the maximum driving speed of the piezoelectric actuator can be made larger than that of the conventional piezoelectric actuator.

したがって、この実証により、材料が異なる圧電アクチュエータも発明の範囲に含まれることが確認された。 Therefore, this demonstration confirmed that piezoelectric actuators of different materials are also included in the scope of the invention.

なお、この実施例６の材料のヤング率（Ｙ_３３）が５．４×１０^１０Ｎ／ｍ^２、密度が７．７×１０^３ｋｇ／ｍ^３であったことから、実施例１〜５の場合と同様の理由により、ヤング率が５．４×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上であって、密度が７．７×１０^３ｋｇ／ｍ^３以下の材料の圧電アクチュエータについて、
４０<１１６×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５
の関係を満たせば、たわみ１次振動の共振周波数が従来の圧電アクチュエータの共振周波数より大きいと推定できる。 Since the Young's modulus (Y ₃₃ ) of the material of Example 6 was 5.4 × 10 ¹⁰ N / m ² and the density was 7.7 × 10 ³ kg / m ³ , Examples 1 to 5 were used. For the same reason as in the case of the piezoelectric actuator of a material having a Young's modulus of 5.4 × 10 ¹⁰ N / m ² or more and a density of 7.7 × 10 ³ kg / m ³ or less,
40 <116 × L ₁ ^−1.0 × L ₂ ^0.25
If the relationship is satisfied, it can be estimated that the resonance frequency of the flexural primary vibration is higher than the resonance frequency of the conventional piezoelectric actuator.

本発明に係る圧電アクチュエータの斜視図である。1 is a perspective view of a piezoelectric actuator according to the present invention. 圧電体の分極方向を示した、本発明の圧電アクチュエータの模式的な側面図である。It is the typical side view of the piezoelectric actuator of this invention which showed the polarization direction of the piezoelectric material. 本発明の圧電アクチュエータの１／４周期ごとの形状および１周期のシム部の突起の軌道を示した図である。It is the figure which showed the track | orbit of the protrusion of the shim part of 1 period and the shape for every 1/4 period of the piezoelectric actuator of this invention. 本発明の圧電アクチュエータの１／４周期ごとの状態を示した図である。It is the figure which showed the state for every 1/4 period of the piezoelectric actuator of this invention. 本発明の圧電アクチュエータを送り方向に複数連設したステージ送り装置を駆動させたときの１／４周期ごとの状態を示した図である。It is the figure which showed the state for every 1/4 period when driving the stage feeding apparatus which arranged the piezoelectric actuator of this invention in multiple numbers in the feed direction. 片持ち梁の矩形の弾性体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the rectangular elastic body of a cantilever. いわゆるハード材の実施例および比較例の形状およびｆ_ｍを示す図である。It is a diagram showing the shape and f _m of the examples and comparative examples of so-called hard material. 実施例および比較例の圧電アクチュエータについて、速度の周波数特性を示した図である。It is the figure which showed the frequency characteristic of the speed about the piezoelectric actuator of an Example and a comparative example. 実施例の圧電アクチュエータのｌｏｇｈに対するｌｏｇｆ_ｍのプロットおよびフィッティングで得た直線を表す図である。It is a diagram illustrating a straight line obtained by plotting and fitting logf _m for logh of the piezoelectric actuator of example. 実施例および比較例の圧電アクチュエータのｌｏｇｗに対するｌｏｇｆ_ｍのプロットおよびフィッティングで得た直線を表す図である。It is a diagram illustrating a straight line obtained by plotting and fitting logf _m for logw piezoelectric actuators of Examples and Comparative Examples. 実施例１〜５および比較例１の圧電アクチュエータのｆ_ｍおよびｆ_ｃａｌを示す図である。Is a diagram showing the _{f m} and _{f cal} of the piezoelectric actuators of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. いわゆるソフト材の実施例および比較例の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the Example of a so-called soft material, and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１圧電アクチュエータ
２本体部
３ａシム部
３ｂシム部
４平面電極
５伸縮変位部
６剪断変位部
７ａ圧電体
７ｂ圧電体
８ａ平面電極
８ｂ平面電極
２１ＧＮＤ用の取り出し電極
２１Ｌリード線
２２伸縮変位部用取り出し電極
２２Ｌリード線
２３剪断変位部用取り出し電極
２３Ｌリード線
３０固定板
３１ステージ
ｆ_ｃａｌ計算値
ｆ_ｍ実測値

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric actuator 2 Main-body part 3a Shim part 3b Shim part 4 Planar electrode 5 Expansion / contraction displacement part 6 Shear displacement part 7a Piezoelectric body 7b Piezoelectric body 8a Planar electrode 8b Planar electrode 21 Extraction electrode 21L for GND Lead wire 22 Extraction for expansion / contraction displacement part electrodes 22L leads 23 shear displacement unit out electrodes 23L leads 30 fixed plate 31 stage _{f cal} calculated _{f m} Found

Claims

第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、
前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、
前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、
前記圧電アクチュエータの前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとし、
前記圧電アクチュエータと同一材料の矩形の圧電アクチュエータについて実測されたその長さと共振周波数に基づいて導出された定数をａ、ｂおよびｃとしたとき、
Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<ａ×Ｌ_１ ^ｂ×Ｌ_２ ^ｃ
なる関係式を満たすことを特徴とする圧電アクチュエータ。 The first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately stacked, and the first piezoelectric body is stretched and displaced in a first direction perpendicular to the surface of the first planar electrode;
The second piezoelectric body and the second planar electrode are alternately stacked in the first direction and connected to the expansion / contraction displacement portion, and the second piezoelectric body is a second parallel to the second planar electrode. A shear displacement portion polarized in the direction of
In a rectangular piezoelectric actuator having a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction as one side,
The length of the first direction of the piezoelectric actuator is L ₁ mm, the length of the second direction is L ₂ mm,
When the constants derived based on the measured length and resonance frequency of a rectangular piezoelectric actuator of the same material as the piezoelectric actuator are a, b, and c,
L ₁ and L ₂ are
40 <a × L ₁ ^b × L ₂ ^c
A piezoelectric actuator characterized by satisfying the following relational expression:

第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、
前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、
前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、
前記圧電アクチュエータの前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとし、
前記圧電アクチュエータとは材料が同一で矩形状である複数の圧電アクチュエータのたわみ１次振動について、各々の高さｈｍｍ、振動方向の長さｗｍｍ、および特定の測定方法により実測されたその共振周波数ｆｋHzのプロットから、最小二乗法により
ｆ＝ａ×ｈ^ｂ×ｗ^ｃ
なるモデル式で直線近似フィッティングをして導出された定数をａ、ｂおよびｃとしたとき、
Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<ａ×Ｌ_１ ^ｂ×Ｌ_２ ^ｃ
なる関係式を満たすことを特徴とする圧電アクチュエータ。 The first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately stacked, and the first piezoelectric body is stretched and displaced in a first direction perpendicular to the surface of the first planar electrode;
The second piezoelectric body and the second planar electrode are alternately stacked in the first direction and connected to the expansion / contraction displacement portion, and the second piezoelectric body is a second parallel to the second planar electrode. A shear displacement portion polarized in the direction of
In a rectangular piezoelectric actuator having a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction as one side,
The length of the first direction of the piezoelectric actuator is L ₁ mm, the length of the second direction is L ₂ mm,
The piezoelectric actuator is made of the same material and has the same rectangular shape as the primary vibration of the plurality of piezoelectric actuators. Each height hmm, length wmm in the vibration direction, and the resonance frequency fkHz measured by a specific measuring method. From the plot, f = a × h ^b × w ^c by the least square method
When the constants derived by linear approximation fitting with the following model equation are a, b, and c,
L ₁ and L ₂ are
40 <a × L ₁ ^b × L ₂ ^c
A piezoelectric actuator characterized by satisfying the following relational expression:

第１の圧電体と第１の平面電極とが交互に積層され、前記第１の圧電体は前記第１の平面電極の表面に垂直な第１の方向に分極した伸縮変位部と、
前記第１の方向に前記伸縮変位部に連結され、第２の圧電体と第２の平面電極とが交互に積層され、前記第２の圧電体は前記第２の平面電極に平行な第２の方向に分極した剪断変位部と、を備え、
前記第１の方向に平行な辺および前記第２の方向に平行な辺を各々１辺として有する矩形状の圧電アクチュエータにおいて、
前記圧電アクチュエータのヤング率（Ｙ_３３）は６．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上、前記圧電アクチュエータの密度は７．８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以下であって、
前記第１の方向の長さをＬ_１ｍｍ、前記第２の方向の長さをＬ_２ｍｍとしたとき、
Ｌ_１およびＬ_２が、
４０<１５０×Ｌ_１ ^−１．０×Ｌ_２ ^０．２５
なる関係式を満たすことを特徴とする圧電アクチュエータ。 The first piezoelectric body and the first planar electrode are alternately stacked, and the first piezoelectric body is stretched and displaced in a first direction perpendicular to the surface of the first planar electrode;
The second piezoelectric body and the second planar electrode are alternately stacked in the first direction and connected to the expansion / contraction displacement portion, and the second piezoelectric body is a second parallel to the second planar electrode. A shear displacement portion polarized in the direction of
In a rectangular piezoelectric actuator having a side parallel to the first direction and a side parallel to the second direction as one side,
The Young's modulus (Y ₃₃ ) of the piezoelectric actuator is 6.5 × 10 ¹⁰ N / m ² or more, and the density of the piezoelectric actuator is 7.8 × 10 ³ kg / m ³ or less,
When the length in the first direction is L ₁ mm and the length in the second direction is L ₂ mm,
L ₁ and L ₂ are
40 <150 × L ₁ ^−1.0 × L ₂ ^0.25
A piezoelectric actuator characterized by satisfying the following relational expression:

前記第２の方向に沿って連設された請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備え、各々の前記圧電アクチュエータが楕円または多角形の軌道の運動を行なうことにより、被駆動体を前記第２の方向に送ることを特徴とする駆動装置。

The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3 is provided continuously along the second direction, and each of the piezoelectric actuators moves along an elliptical or polygonal orbit. A driving device that sends a driving body in the second direction.