(57)【要約】【課題】コストが高騰することなく、回転特性を自在に可変することができる圧電モーター、液体噴射ヘッド及び時計を提供する。【解決手段】振動部材２０と、該振動部材２０の両面にそれぞれ設けられて、圧電体層４０と該圧電体層４０を挟んで両側にそれぞれ設けられた第１電極５０及び第２電極６０とを有する圧電素子３０と、を有する圧電アクチュエーター１０と、前記振動部材２０の当接部２１が当接されて回転駆動する回転軸３と、前記圧電アクチュエーター１０を前記回転軸３に向かって付勢する付勢手段８０と、を具備する圧電モーター１であって、前記振動部材２０の両面に設けられた２つの圧電素子３０に、同一の駆動信号を印加すると共に、前記駆動信号の電圧をオフセットする制御部を有する。【選択図】      図３
2010233335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材と、該振動部材の両面にそれぞれ設けられて、圧電体層と該圧電体層を挟んで両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極とを有する圧電素子と、を有する圧電アクチュエーターと、
前記振動部材の当接部が当接されて回転駆動する回転軸と、
前記圧電アクチュエーターを前記回転軸に向かって付勢する付勢手段と、を具備する圧電モーターであって、
前記振動部材の両面に設けられた２つの圧電素子に、同一の駆動信号を印加すると共に、前記駆動信号の電圧をオフセットする制御部を有することを特徴とする圧電モーター。
【請求項２】
前記駆動信号が、前記圧電体層の前記振動部材とは反対側に設けられた第２電極に印加されるものであることを特徴とする請求項１記載の圧電モーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電モーターを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
前記圧電モーターが、液体が噴射される被噴射媒体を搬送する給紙手段として用いられることを特徴とする請求項３記載の液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の圧電モーターを具備することを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子によって被駆動部を駆動する圧電モーター、圧電モーターを用いた液体噴射装置及び圧電モーターを用いた時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電モーターは、圧電素子を具備する圧電アクチュエーターによって回転軸を回転駆動させるものである。ここで、圧電モーターに用いられる圧電アクチュエーターは、振動部材と、振動部材の一方面又は両面側に保持された圧電素子とを具備する。圧電素子は、振動部材側に設けられた第１電極と、圧電体層と第１電極とは反対側に設けられた第２電極とで構成されている。
【０００３】
このような圧電アクチュエーターでは、圧電素子の第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、圧電素子を振動部材の面内方向において縦振動及び屈曲振動させることで、振動部材の端部を面内で回転駆動させる。そして、圧電アクチュエーターを付勢ばねによって回転軸に向かって付勢しながら、振動部材の端部を回転軸に当接させることで回転軸を回転させる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６７４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動部材の端部と回転軸との間の摩擦によって、振動部材及び回転軸が摩耗し、摩耗によって圧電アクチュエーターと回転軸との距離が離れ、付勢ばねの付勢力が弱まって回転軸のトルクが低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また、付勢ばねの付勢力を調整する調整手段を設けることも考えられるものの、調整手段を設けると装置が大型化してしまうと共にコストが高騰してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、コストが高騰することなく、回転特性を自在に可変することができる圧電モーター、液体噴射ヘッド及び時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、振動部材と、該振動部材の両面にそれぞれ設けられて、圧電体層と該圧電体層を挟んで両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極とを有する圧電素子と、を有する圧電アクチュエーターと、前記振動部材の当接部が当接されて回転駆動する回転軸と、前記圧電アクチュエーターを前記回転軸に向かって付勢する付勢手段と、を具備する圧電モーターであって、前記振動部材の両面に設けられた２つの圧電素子に、同一の駆動信号を印加すると共に、前記駆動信号の電圧をオフセットする制御部を有することを特徴とする圧電モーターにある。
【０００９】
かかる態様では、駆動信号の電圧をオフセットすることで、オフセット量（オフセット電圧）によって圧電アクチュエーターを伸張・収縮させた状態で、縦振動及び屈曲振動を行わせることができる。そして、圧電アクチュエーターの伸張・収縮によって、付勢手段として付勢力を変更可能な機械的な調整手段を設けることなく、付勢手段による付勢力を変更することができ、回転軸のトルクや回転数などの回転特性を変更することができる。このため、駆動時間の経過と共に振動部材や回転軸が摩耗しても、均一なトルクや回転数で回転駆動させることができる。
【００１０】
ここで、前記駆動信号が、前記圧電体層の前記振動部材とは反対側に設けられた第２電極に印加されるものであることが好ましい。これによれば、圧電アクチュエーターに所望の駆動を行わせることができる。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の圧電モーターを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、低コスト化、小型化及び長寿命化した液体噴射装置を実現できる。
【００１２】
ここで、前記圧電モーターが、液体が噴射される被噴射媒体を搬送する給紙手段として用いられることが好ましい。これによれば、特に小型化及び長寿命化した液体噴射装置を実現できる。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電モーターを具備することを特徴とする時計にある。かかる態様では、低コスト化、小型化及び長寿命化した時計を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る圧電モーターの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る圧電モーターの平面図である。
【図３】実施形態１に係る圧電モーターの断面図である。
【図４】実施形態１に係る制御系を示す概略図である。
【図５】実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。
【図６】実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。
【図７】実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。
【図８】実施形態１に係る圧電アクチュエーターの動作を示す平面図である。
【図９】実施形態１に係る圧電アクチュエーターの動作を示す平面図である。
【図１０】実施形態１に係る圧電アクチュエーターの動作を示す平面図である。
【図１１】実施形態２に係る圧電モーターの平面図である。
【図１２】一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【図１３】一実施形態に係る記録装置の要部拡大平面図である。
【図１４】一実施形態に係る時計の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る圧電モーターの分解斜視図であり、図２は、圧電モーターの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図である。
【００１７】
図示するように、本実施形態の圧電モーター１を構成する圧電アクチュエーター１０は、振動部材２０と、振動部材２０の両面にそれぞれ接着された圧電素子３０とを具備する。
【００１８】
振動部材２０の両面にそれぞれ設けられた圧電素子３０は、圧電体層４０と、圧電体層４０の振動部材２０側に設けられた第１電極５０と、圧電体層４０の第１電極５０とは反対側に設けられた第２電極６０と、を有する。
【００１９】
圧電体層４０は、電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でも一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなる。圧電体層４０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等を用いることができる。もちろん、本実施形態の圧電体層４０は、上記した材料に限定されるものではないが、優れた電気機械変換作用を有する圧電体層４０として、鉛を含有するものが挙げられる。
【００２０】
第１電極５０は、圧電体層４０の振動部材２０側の面に亘って連続して設けられて、圧電素子３０の共通電極となっている。
【００２１】
第２電極６０は、圧電体層４０の第１電極５０とは反対側に設けられており、溝部７０によって互いに電気的に隔離されて面内方向で複数に分割されている。
【００２２】
第２電極６０を分割する溝部７０は、圧電素子３０の幅（短手方向）をほぼ三等分するように形成された第１溝部７１と、第１溝部７１によって分割された３つの電極のうち短手方向両側の電極を長手方向でほぼ二等分するように形成された第２溝部７２とからなる。第２電極６０は、これら第１溝部７１及び第２溝部７２からなる溝部７０によって、短手方向中央部に長手方向に亘って設けられた縦振動用電極部６１と、この縦振動用電極部６１の短手方向両側に、縦振動用電極部６１を挟んで対角となるように配置されて対をなす２組の第１及び第２屈曲振動用電極部６２、６３との合計５つに分割されている。ここで、圧電素子３０は、第２電極６０の縦振動用電極部６１が設けられた領域が、圧電素子３０の長手方向の縦振動を励起する縦振動励起領域４１となっている。これに対して、縦振動励起領域４１の短手方向両側の第１及び第２屈曲振動用電極部６２、６３が設けられた領域が、それぞれ圧電素子３０の短手方向に屈曲振動を励起する屈曲振動励起領域４２、４３となっている。このため、第２電極６０は、分割されて各領域を個別に駆動するための個別電極として機能する。
【００２３】
このような圧電素子３０は、第１電極５０側が振動部材２０に接合されている。ここで、振動部材２０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属や樹脂材料で形成された板状部材からなる。本実施形態では、振動部材２０を導電性を有するステンレス鋼で形成し、２つの圧電素子３０の第１電極５０同士は、振動部材２０を介して電気的に導通される。ちなみに、第１電極５０と振動部材２０とを絶縁性の接着剤で接着したとしても、第１電極５０と振動部材２０とを互いに押圧した状態で接着することで両者を互いに電気的に導通することができる。すなわち、本実施形態の振動部材２０は、２つの圧電素子３０の第１電極５０同士を導通させる共通電極としても機能する。
【００２４】
また、図１に示すように、振動部材２０は、上述のように圧電素子３０の第１電極５０側と同じ表面形状を有すると共に、長手方向の一端部側に圧電素子３０よりも突出するように延設された当接部２１が設けられている。また、振動部材２０の圧電素子３０の長手方向中央部には、圧電素子３０の短手方向両側に向かって延設された一対の腕部２２を有する。この腕部２２には、厚さ方向に貫通する貫通孔２３が設けられており、貫通孔２３を挿通させたねじ部材８６を介して詳しくは後述する保持部材８１に固定される。すなわち、圧電アクチュエーター１０は、振動部材２０の腕部２２が保持部材８１に固定されることで、圧電素子３０は保持部材８１に対して腕部２２を基点として縦振動及び屈曲振動が可能となるように保持される。
【００２５】
一方、圧電モーター１には、装置本体２に軸を中心として回転自在となる回転軸３が設けられている。そして、この回転軸３に圧電アクチュエーター１０の楕円軌道を描くように回転駆動される当接部２１を当接させることで、回転軸３は回転される。本実施形態では、圧電アクチュエーター１０の当接部２１が楕円軌道を描く回転方向が、回転軸３の回転方向とは反対方向となるように、当接部２１が回転軸３の周方向の表面に当接するようにした。もちろん、当接部２１が、回転軸３の端面に当接するようにしてもよい。
【００２６】
また、圧電モーター１には、圧電アクチュエーター１０を回転軸３方向に向かって所定の圧力で押圧する付勢手段８０が設けられている。
【００２７】
付勢手段８０は、圧電アクチュエーター１０を保持する保持部材８１と、保持部材８１に一端が固定されたコイルばね等のばね部材８２と、ばね部材８２の他端に当接すると共に装置本体２に固定された支持ピン８３とを具備する。
【００２８】
保持部材８１は、圧電アクチュエーター１０の腕部２２が固定される一対の固定部８４と、固定部８４の間に一体的に設けられて装置本体２に対してスライド移動可能に支持されるスライド部８５とを具備する。固定部８４には、腕部２２の貫通孔２３に対応して、ねじ部材８６が螺合される雌ねじ部８７が形成されている。この雌ねじ部８７に腕部２２の貫通孔２３を挿通したねじ部材８６を螺合させることで、圧電アクチュエーター１０は保持部材８１に保持される。
【００２９】
スライド部８５には、厚さ方向に貫通し、且つスライド方向に延設された長孔である２つのスライド孔８８が設けられている。そして、各スライド孔８８に挿通されて装置本体２に固定されたスライドピン８９によってスライド部８５は装置本体２に対してスライド移動可能に支持されている。
【００３０】
ばね部材８２は、コイルばねからなり、固定部８４に一端が固定されると共に、装置本体２に固定された支持ピン８３の側面に他端が当接するように配置されている。また、ばね部材８２は、スライド部８５のスライド方向に沿って配置されている。このような、ばね部材８２は、圧電アクチュエーター１０を装置本体２に対して回転軸３に向かって付勢する。
【００３１】
なお、本実施形態では、ばね部材８２としてコイルばねを用いたが、ばね部材８２は特にこれに限定されず、例えば、板ばね等を用いるようにしてもよい。
【００３２】
このような付勢手段８０によって、圧電アクチュエーター１０は、圧電素子３０の長手方向（縦振動方向）が回転軸３の軸中心となるように、所定の圧力で回転軸３に押圧される。すなわち、本実施形態の圧電アクチュエーター１０は、圧電素子３０の長手方向が回転軸３の径方向になるように配置され、回転軸３の径方向に向かってスライド移動可能に設けられている。したがって、圧電アクチュエーター１０は、圧電素子３０の長手方向が回転軸３の径方向となるように押圧される。
【００３３】
そして、上述のように、付勢手段８０によって圧電アクチュエーター１０の当接部２１を回転軸３に押圧しながら、圧電素子３０に縦振動及び屈曲振動を交互に行わせて当接部２１を楕円軌道を描くように回転駆動することで、回転軸３を回転駆動することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態の圧電モーター１の制御系について図４〜図７を参照して説明する。なお、図４は、圧電モーターの制御系を示すブロック図であり、図５〜７は、駆動信号を示す駆動波形である。
【００３５】
本実施形態の駆動信号を示す駆動波形は、共通電極である第１電極５０を基準電位（本実施形態では０Ｖ）として、個別電極である第２電極６０に印加されるものである。
【００３６】
図４に示すように、駆動信号を生成する制御部３００は、所定の周波数の駆動信号を生成する信号発生装置３０１と、ドライバー回路３０２とを具備する。信号発生装置３０１が生成する駆動信号としては、本実施形態では、交番電圧からなるアナログ信号や、矩形波のデジタル信号を用いることができる。本実施形態の信号発生装置３０１が生成する駆動信号は、図５に示すように、基準となる駆動信号４００である。
【００３７】
また、ドライバー回路３０２は、信号発生装置３０１からの信号にバイアス電圧を印加して、駆動信号の電圧をオフセットするオフセット手段３０３と、移相器３０４と、位相反転手段３０５とを具備する。
【００３８】
オフセット手段３０３は、信号発生装置３０１からの基準となる駆動信号４００（図５参照）を示す駆動波形の駆動電圧を正方向又は負方向にシフトさせるバイアス電圧を印加するものであり、バイアス電源生成部として機能する。オフセット手段３０３によってバイアス電圧が印加されることで、基準となる駆動信号４００の電圧をオフセットしたオフセット駆動信号が生成される。例えば、図５に示すように、オフセット手段３０３がバイアス電圧を印加しない場合には、基準となる駆動信号４００がそのまま出力される。
【００３９】
また、オフセット手段３０３が基準となる駆動信号４００に正方向にシフトさせるバイアス電圧Ｖ１を印加した場合には、図６に示すオフセット駆動信号４００Ａを生成する。さらに、オフセット手段３０３が基準となる駆動信号４００に負方向にシフトさせるバイアス電圧Ｖ２を印加した場合には、図７に示すオフセット駆動信号４００Ｂを生成する。
【００４０】
基準となる駆動信号４００及びオフセット手段３０３で生成されたオフセット駆動信号４００Ａ、４００Ｂは、圧電アクチュエーター１０の縦振動用電極部６１に直接印加されて、圧電アクチュエーター１０を縦方向（圧電素子３０の長手方向）に振動させる。なお、以下では、基準となる駆動信号４００及びオフセット駆動信号４００Ａ、４００Ｂを縦振動用駆動信号４００、４００Ａ、４００Ｂとも言う。
【００４１】
移相器３０４は、信号発生装置３０１から出力された駆動信号４００やオフセット手段３０３を介して出力されたオフセット駆動信号４００Ａ、４００Ｂの位相を９０度遅らせる機能を有する。具体的には、移相器３０４は、圧電アクチュエーター１０に縦振動を行わせる縦振動用駆動信号４００、４００Ａ、４００Ｂに対し、位相が９０度遅れた屈曲振動を行わせる駆動信号である第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂを生成する（図５〜図７参照）。移相器３０４によって生成された第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂは、圧電素子３０の第１屈曲振動用電極部６２に印加される。
【００４２】
また、移相器３０４によって９０度位相が遅れた第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂは、位相反転手段３０５に入力される。位相反転手段３０５は、例えば、インバーター回路等で構成され、移相器３０４からの第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂに対して位相が１８０度反転した屈曲振動を行わせる駆動信号である第２屈曲振動用駆動信号４０２、４０２Ａ、４０２Ｂを生成する（図５〜図７参照）。位相反転手段３０５によって生成された第２屈曲振動用駆動信号４０２、４０２Ａ、４０２Ｂは、圧電素子３０の第２屈曲振動用電極部６３に印加される。
【００４３】
すなわち、圧電素子３０の縦振動用電極部６１には、基準となる駆動信号４００、オフセット駆動信号４００Ａ、４００Ｂの何れかが縦振動用駆動信号として印加され、縦振動用駆動信号に対して９０度位相を遅らせた第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂの何れかが第１屈曲振動用電極部６２に印加される。また、第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂに対して１８０度反転した第２屈曲振動用駆動信号４０２、４０２Ａ、４０２Ｂが第２屈曲振動用電極部６３に印加される。
【００４４】
ここで、このような制御部３００によって駆動される圧電アクチュエーター１０の動作について説明する。なお、図８〜図１０は、圧電アクチュエーターの動作を示す平面図である。
【００４５】
制御部３００から出力された縦振動用駆動信号４００、４００Ａ、４００Ｂが圧電素子３０の縦振動用電極部６１に供給されると、図８（ａ）に示すように、圧電アクチュエーター１０は振動部材２０の面方向において、縦振動励起領域４１が縦方向（長手方向）に伸張・収縮して、長手方向に縦振動する。
【００４６】
また、制御部３００から出力された互いに位相が反転する第１屈曲振動用駆動信号４０１、４０１Ａ、４０１Ｂ及び第２屈曲振動用駆動信号４０２、４０２Ａ、４０２Ｂが、圧電素子３０の第１屈曲振動用電極部６２及び第２屈曲振動用電極部６３にそれぞれ供給されると、屈曲振動励起領域４２、４３が伸張・収縮して、圧電アクチュエーター１０は屈曲駆動する。具体的には、圧電素子３０の短手方向で対角となる一方の組の屈曲振動励起領域４２を伸張させると同時に対角となる他方の一対の屈曲振動励起領域４３を収縮させる。これにより、図８（ｂ）に示すように圧電素子３０をＳ字状に変形させる。また、伸張していた屈曲振動励起領域４２を収縮させると同時に収縮していた屈曲振動励起領域４３を伸張させることで、図８（ｃ）に示すように、圧電素子３０を逆Ｓ字状に屈曲させる。この図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示す屈曲変形を交互に繰り返させることで、圧電アクチュエーター１０はＳ字状及び逆Ｓ字状を交互に繰り返す屈曲振動する。
【００４７】
そして、上述のように、縦振動用駆動信号４００に対して、第１屈曲振動用駆動信号４０１及び第２屈曲振動用駆動信号４０２は、位相が９０度遅れているため、圧電アクチュエーター１０の長手方向一端部に設けられた当接部２１は、図９に示すように、楕円軌道を描くように回転駆動する。具体的には、圧電素子３０に、縦方向（長手方向）の伸張、Ｓ字状の屈曲、縦方向の収縮、逆Ｓ字状の屈曲の変形を順次繰り返し行わせることで、当接部２１を振動部材２０の面内において時計方向に楕円軌道を描くように回転駆動することができる。
【００４８】
また、圧電素子３０に変形を行わせる際に、屈曲の順番を入れ替えることで、当接部２１を振動部材２０の面内において反時計方向に楕円軌道を描くように回転駆動することができる。すなわち、縦振動用駆動信号４００に対して、第１屈曲振動用駆動信号４０１及び第２屈曲振動用駆動信号４０２の位相を９０度進めるようにすればよい。これは、例えば、図４に示すように、移相器３０４に、切換信号を出力する正逆切換信号源３０６を接続し、正逆切換信号源３０６からの切換信号により移相器３０４が屈曲振動用の駆動信号として、縦振動用の駆動信号の位相を９０度進めたものを生成するようにすればよい。このように、屈曲振動の駆動信号を、縦振動用の駆動信号に対して＋９０度または−９０度位相をずらすことにより、当接部２１が描く楕円軌道の方向を正逆反転させることができる。これにより回転軸３の回転方向を制御することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、振動部材２０の両面にそれぞれ圧電素子３０が設けられているが、２つの圧電素子３０は、振動部材２０の面内において同じ縦振動及び屈曲振動を行う。すなわち、２つの圧電素子３０の各縦振動励起領域４１及び屈曲振動励起領域４２、４３は、圧電アクチュエーター１０を一方の圧電素子３０の第２電極６０側から平面視した際に重なるように配置されており、平面視した際に重なる領域において同じ伸張・収縮を行わせることで、振動部材２０は面内方向に変形する。
【００５０】
また、図４に示すように、オフセット手段３０３には、オフセット量指示手段３０７が接続されている。このオフセット量支持手段３０７は、例えば、所定のオフセット量指示プログラムが動作するパーソナルコンピューター等であり、キー操作や圧電モーター１に接続される図示しないダイヤル操作などにより、オフセット量を指示する指令信号を出力する。オフセット手段３０３は、オフセット量指示手段３０７からオフセット量を指示する指令信号を受け取ったら、指令信号に基づいた電圧値のバイアス電圧（０Ｖを含む）を基準となる駆動信号４００に印加する。
【００５１】
このようなオフセット手段３０３によってオフセットされたオフセット駆動信号は、圧電アクチュエーター１０の振動部材２０の両面に設けられた圧電素子３０にそれぞれ印加される。
【００５２】
ここで、オフセット手段３０３によって駆動信号４００に正極のバイアス電圧Ｖ１を印加したオフセット駆動信号４００Ａ〜４０２Ａを圧電アクチュエーター１０に印加すると、図１０（ａ）に示すように、基準となる駆動信号４００に基づいて駆動される圧電アクチュエーター１０に比べて、オフセット駆動信号４００Ａ〜４００Ｂのオフセット量（バイアス電圧値Ｖ１）の分だけ圧電アクチュエーター１０が長手方向に伸張した状態で、上述した縦振動及び屈曲振動が行われる。
【００５３】
このように圧電アクチュエーター１０が長手方向に伸張すると、基準となる駆動信号４００を元として圧電アクチュエーター１０を駆動した際の当接部２１と腕部２２との距離に比べて、圧電アクチュエーター１０の当接部２１と腕部２２との距離が長くなる。ここで当接部２１は、付勢手段８０によって回転軸３に当接されて規制されるため、基準となる駆動信号４００に基づいて圧電アクチュエーター１０を駆動した際の腕部２２（固定部８４）と支持ピン８３との距離Ｌ１に比べて、オフセット駆動信号４００Ａ〜４０２Ａによって駆動した圧電アクチュエーター１０の腕部２２（固定部８４）と支持ピン８３との距離Ｌ２は短くなる。これにより、ばね部材８２が縮められて、付勢手段８０が圧電アクチュエーター１０（保持部材８１）を付勢する付勢力が増大する。この結果、圧電アクチュエーター１０により回転される回転軸３のトルクが高くなる。
【００５４】
一方、オフセット手段３０３によって基準となる駆動信号４００に負極のバイアス電圧Ｖ２を印加したオフセット駆動信号４００Ｂ〜４０２Ｂを圧電アクチュエーター１０に印加すると、図１０（ｂ）に示すように、基準となる駆動信号４００に基づいて駆動される圧電アクチュエーター１０に比べて、オフセット駆動信号４００Ｂ〜４０２Ｂのオフセット量（バイアス電圧値Ｖ２）の分だけ圧電アクチュエーター１０が長手方向に収縮した状態で、上述した縦振動及び屈曲振動が行われる。
【００５５】
このように圧電アクチュエーター１０が長手方向に収縮すると、基準となる駆動信号４００に基づいて圧電アクチュエーター１０を駆動した際の当接部２１と腕部２２との距離に比べて、圧電アクチュエーター１０の当接部２１と腕部２２との距離が短くなる。ここで当接部２１は、付勢手段８０によって回転軸３に当接されて規制されるため、基準となる駆動信号４００に基づいて圧電アクチュエーター１０を駆動した際の腕部２２（固定部８４）と支持ピン８３との距離Ｌ１に比べて、オフセット駆動信号４００Ｂ〜４０２Ｂによって駆動した圧電アクチュエーター１０の腕部２２（固定部８４）と支持ピン８３との距離Ｌ３は長くなる。これにより、ばね部材８２が伸びた状態で付勢することになり、付勢手段８０が圧電アクチュエーター１０（保持部材８１）を付勢する付勢力が減少する。この結果、圧電アクチュエーター１０により回転される回転軸３のトルクが低くなる。
【００５６】
このように、駆動信号４００の電圧をオフセットするだけで、圧電アクチュエーター１０を回転軸３に向かって付勢する付勢力を調整することができ、回転軸３のトルクを調整することができる。また、当接部２１が楕円状に回転する軌道の外周側で回転軸３に当接すると、回転軸３の回転数は下がり、楕円軌道の中心側で回転軸３に当接すると回転数が高くなる。したがって、付勢力を調整することで、回転軸３の回転数も調整することができる。
【００５７】
このため、例えば、振動部材２０の当接部２１と回転軸３との摩耗によって、圧電アクチュエーター１０と回転軸３との距離が短くなったとしても、圧電アクチュエーター１０を駆動する駆動信号４００の電圧をオフセットすることで、圧電アクチュエーター１０を縦方向（付勢方向）に伸張させて、圧電アクチュエーター１０と回転軸３との距離を摩耗前と同じ距離にして、付勢手段８０に同じ付勢力で付勢させることができる。これにより、振動部材２０や回転軸３の摩耗に拘わらず、回転軸３を常に均一なトルクや回転数で回転させることができる。
【００５８】
また、回転軸３の回転の始めは付勢力を小さくし、回転数が上がるに従い付勢力を大きくするようにオフセット量を調整してもよい。これにより、回転初期には、圧電アクチュエーター１０の当接部２１を変形し易くして、始動性を向上することができ、短時間で所望の回転数まで回転させることが可能である。
【００５９】
このように、本実施形態の圧電モーター１では、圧電アクチュエーター１０の回転軸３側への付勢力を機械的に調整する機構を設けることなく、付勢手段８０の付勢力を調整して、回転軸３のトルク調整（回転数調整）を行うことができるため、圧電モーター１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００６０】
（実施形態２）
図１１は、本発明の実施形態２に係る圧電モーターの平面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
図１１に示すように、圧電モーター１Ａを構成する圧電アクチュエーター１０Ａに搭載された圧電素子３０Ａは、第２電極６０Ａが溝部７０Ａによって３分割されている。具体的には、第２電極６０Ａは、圧電素子３０Ａの対角に、Ｌ字状の溝部７０Ａが設けられることによって、電気的に接続されて中央に略Ｚ字状となるように駆動電極６４が形成されている。そして、駆動電極６４の外側の溝部７０Ａで分割された２つの電極は、駆動されない非駆動電極６５となっている。
【００６２】
一方、振動部材２０Ａには、圧電素子３０Ａの長手方向一端部の駆動電極６４側に偏った位置に当接部２１Ａが設けられている。
【００６３】
そして、振動部材２０Ａの圧電素子３０Ａの長手方向における中央部には、短手方向に延設された一対の腕部２２が設けられており、一方の腕部２２の先端部が装置本体２に固定されている。この装置本体２に固定された一方の腕部２２が、板ばね状になっており、圧電アクチュエーター１０Ａを回転軸に付勢する付勢手段としても機能する。
【００６４】
このような圧電アクチュエーター１０Ａでは、駆動電極６４に駆動信号が印加されることにより、圧電素子３０Ａは振動部材２０Ａの面内で、駆動電極６４が設けられた対角線に沿って菱形となるように伸張・収縮する。そして、圧電アクチュエーター１０Ａの当接部２１Ａを、回転軸３の軸中心から偏心した位置に当接させると共に、圧電素子３０の長手方向が回転軸３の径方向とは交差する方向に配置することで、回転軸３は一方向のみに回転駆動される。
【００６５】
具体的には、圧電素子３０が対角線上に沿って伸張することで、当接部２１は、回転軸３の軸中心とは偏心した位置を押圧する。このとき、回転軸３は回転方向のみに移動可能であるため、当接部２１Ａによる押圧は、回転方向に変換される。そして、回転軸３の回転に伴い圧電アクチュエーター１０Ａの当接部２１Ａにも回転軸３の回転方向への圧力が印加されて、結果、当接部２１Ａは楕円軌道を描くように回転駆動される。
【００６６】
このような構成の圧電モーター１Ａであっても、上述した実施形態１と同様に、制御部３００によって基準となる駆動信号４００に対して、電圧をオフセットしたオフセット駆動信号４００Ａ、４００Ｂ、第１屈曲振動用駆動信号４０１Ａ、４０１Ｂ及び第２屈曲振動用駆動信号４０２Ａ、４０２Ｂを圧電アクチュエーター１０Ａに印加して駆動することで、トルクを調整することができる。
【００６７】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は、上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、２つのばね部材８２によって圧電アクチュエーター１０を回転軸３側に向かって付勢するようにしたが、ばね部材８２の数及び位置は特にこれに限定されるものではない。
【００６８】
また、上述した実施形態では、制御部３００のオフセット量を調整するオフセット量指示手段３０７を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、回転軸３にトルク計を設け、トルク計のトルクに応じて、常に一定のトルクとなるようにオフセット量を自動的に決定するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した実施形態１では、オフセット手段３０３が、個別電極である第２電極６０に印加する駆動信号（駆動波形）４００〜４０２にバイアス電圧を印加するものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、共通電極である第１電極５０に駆動信号（駆動波形）４００〜４０２のシフトさせたい電圧とは逆符号のバイアス電圧を印加するようにしてもよい。すなわち、オフセット手段３０３は、共通電極である第１電極５０に印加される基準電位と、個別電極である第２電極６０に供給される駆動信号４００〜４０２を示す駆動波形の電位とを相対的にシフトさせることができれば、特に限定されるものではない。
【００７０】
また、上述した実施形態の圧電モーター１、１Ａは、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の駆動手段として用いることができる。ここで、実施形態１の圧電モーター１を用いたインクジェット式記録装置の一例を図１２及図１３に示す。なお、図１２は、一実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図であり、図１３は、要部を拡大した平面図である。
【００７１】
図１２に示すインクジェット式記録装置１００において、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド１０１を有する記録ヘッドユニット１０２は、インク供給手段を構成するカートリッジ１０３が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１０２を搭載したキャリッジ１０４は、記録装置本体１０５に取り付けられたキャリッジ軸１０６に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１０２は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００７２】
そして、駆動モーター１０７の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト１０８を介してキャリッジ１０４に伝達されることで、記録ヘッドユニット１０２を搭載したキャリッジ１０４はキャリッジ軸１０６に沿って移動される。一方、記録装置本体１０５にはキャリッジ軸１０６に沿ってプラテン１０９が設けられており、給紙手段１１０によって給紙された紙等の被噴射媒体である記録シートＳがプラテン１０９に巻き掛けられて搬送される。記録シートＳは、プラテン１０９上でインクジェット式記録ヘッド１０１から吐出されたインクによって印刷される。そしてプラテン１０９上で印刷された記録シートＳは、プラテン１０９の給紙手段１１０とは反対側に設けられた排紙手段１２０によって排紙される。
【００７３】
図１３に示すように、給紙手段１１０は、給紙ローラー１１１と従動ローラー１１２とで構成されている。給紙ローラー１１１には、その端部に上述した圧電モーター１の回転軸３が固定されており、圧電アクチュエーター１０の駆動によって回転駆動される。また、給紙ローラー１１１には、同軸上に第１歯車１１３が設けられている。
【００７４】
排紙手段１２０は、排紙ローラー１２１と従動ローラー１２２とで構成されている。排紙ローラー１２１には同軸上に第２歯車１２３が設けられている。そして、給紙ローラー１１１の第１歯車１１３が、この第１歯車１１３に噛み合う第３歯車１３０、第３歯車１３０に噛み合う第４歯車１３１、第４歯車に噛み合う第５歯車１３２を介して排紙ローラー１２１の第２歯車１２３に噛み合うことで、給紙ローラー１１１を回転駆動する圧電モーター１の駆動力が、排紙ローラー１２１に伝達される。
【００７５】
なお、図１２及び図１３に示す例では、圧電モーター１によって、給紙手段１１０及び排紙手段１２０を回転駆動するものであるが、例えば、上述した実施形態の圧電モーター１を、キャリッジ１０４を移動させる駆動モーター１０７の代わりに用いることも可能である。もちろん、その他の駆動系、例えば、インクジェット式記録ヘッド１０１にインクを供給するポンプ等に圧電モーター１を用いることもできる。また、本実施形態では、上述した実施形態１の圧電モーター１を用いたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態２の圧電モーター１Ａを用いるようにしてもよい。
【００７６】
なお、本発明は、広く液体噴射装置全般を対象としたものであり、圧電モーターは、上述したインクジェット式記録装置以外の液体噴射装置に搭載することが可能である。その他の液体噴射装置としては、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射装置、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射装置等が挙げられる。
【００７７】
さらに、上述した実施形態の圧電モーター１、１Ａは、時計の駆動手段としても用いることができる。ここで、実施形態１の圧電モーター１を用いた時計の一例を図１４に示す。
【００７８】
図１４に示すように、時計２００を構成するカレンダー表示機能は、圧電モーター１に連結されており、その駆動力によって駆動される。
【００７９】
カレンダー表示機能の主要部は、圧電モーター１の回転軸３の回転を減速する減速輪列とリング状の日車２０１とを具備する。また、減速輪列は日回し中間車２０２と、日回し車２０３とを有する。
【００８０】
そして、上述の圧電モーター１の圧電アクチュエーター１０によって回転軸３を時計回りに回転駆動させると、回転軸３の回転は、日回し中間車２０２を介して日回し車２０３に伝達され、この日回し車２０３が日車２０１を時計回りに回転させる。これら圧電アクチュエーター１０から回転軸３、回転軸３から減速輪列（日回し中間車２０２、日回し車２０３）、減速輪列から日車２０１への力の伝達は、何れも面内方向で行われる。このためカレンダー表示機構を薄型化することができる。
【００８１】
また、日車２０１には、周方向に沿って日付を表す文字が印刷された円盤状の文字板２０４が固定されている。そして、時計２００の本体には、文字板２０４に設けられた一文字を露出する窓部２０５が設けられており、窓部２０５から日付が覗けるようになっている。なお、時計２００には、特に図示していないが、長針及び短針や、これら長針及び短針を駆動するムーブメント等が設けられている。
【００８２】
なお、圧電モーター１は、カレンダー表示機構だけではなく、時計の長針・短針等を駆動するムーブメントとして利用することができる。これら時計の長針・短針等を駆動する構造については従来周知の電磁モーター等の代わりに上述した圧電モーター１、１Ａを組み込むだけで可能である。
【００８３】
また、本発明は、広く圧電モーター全般を対象としたものであり、上述した液体噴射装置や時計以外の小型デバイスに利用することが可能である。圧電モーターを利用できる小型デバイスとしては、医療用ポンプ、カメラ、産業用や義手などのロボット等が挙げられる。
【符号の説明】
【００８４】
１、１Ａ  圧電モーター、  １０、１０Ａ  圧電アクチュエーター、  ２０、２０Ａ  振動部材、  ３０、３０Ａ  圧電素子、  ４０  圧電体層、  ５０  第１電極、  ６０、６０Ａ  第２電極、  ７０、７０Ａ  溝部、  ８０  付勢手段、  １００  記録装置、  ２００  時計、  ３００  制御部、  ３０３  オフセット手段
【図１】
2010233335.tif 000003
【図２】
2010233335.tif 000004
【図３】
2010233335.tif 000005
【図４】
2010233335.tif 000006
【図５】
2010233335.tif 000007
【図６】
2010233335.tif 000008
【図７】
2010233335.tif 000009
【図８】
2010233335.tif 000010
【図９】
2010233335.tif 000011
【図１０】
2010233335.tif 000012
【図１１】
2010233335.tif 000013
【図１２】
2010233335.tif 000014
【図１３】
2010233335.tif 000015
【図１４】
2010233335.tif 000016