(57)【要約】  【課題】  種々の形状の被搬送体を微少な送り量で搬送することが可能な搬送装置を提供すること。  【解決手段】  用紙搬送装置３は、複数のアクチュエータ１０と、これら複数のアクチュエータ１０に対して駆動信号を供給する駆動回路１２とを有し、各アクチュエータ１０は、用紙Ｐに当接可能な先端側の当接部２１と、搬送面に直交する方向から見て当接部２１から搬送方向と平行に夫々延びる２つの傾斜部２２とを有する屈曲薄板部２０と、２つの傾斜部２２に夫々配置された２つの圧電層２６と、これら２つの圧電層２６の上面に設けられた２つの個別電極２７とを備えている。そして、駆動回路１２は、２つの個別電極２７に対して選択的に電圧を印加して、個別電極２７と共通電極としての傾斜部２２の間の圧電層２６を変形させることにより、当接部２１を搬送方向に変位させるように構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータであって、
頂部及び頂部から延在する２つの傾斜部を有する屈曲した形状の薄板と、
前記２つの傾斜部に夫々配置された２つの圧電層と、
２つの圧電層にそれぞれ設けられた二つの第１電極と２つの圧電層に設けられた第２電極とを備えるアクチュエータ。
【請求項２】
前記二つの第１電極が前記２つの圧電層の一方の面に夫々設けられた２つの個別電極であり、第２電極が前記２つの圧電層の他方の面に設けられた共通電極である請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記薄板が所定面と直交する方向に屈曲しており、前記二つの傾斜部が前記所定面に直交する方向から見て前記頂部から搬送方向とほぼ平行に延びており、前記薄板の頂部が物体に当接する当接部であり、前記２つの傾斜部の端部に基部を備える請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
さらに、前記基部を介して前記薄板が取り付けられる基材を備える請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
第１及び第２電極が、圧電層の同じ面に形成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
さらに、前記頂部から前記二つの傾斜部に直交するように延在する二つの傾斜部を備える請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
物体を、所定面に沿って搬送方向に搬送する搬送装置であって、
複数の請求項３に記載のアクチュエータと、
前記各アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備える搬送装置。
【請求項８】
前記複数のアクチュエータは同一平面上に配置されている請求項７に記載の搬送装置。
【請求項９】
前記薄板と前記基部が、１枚の板部材に形成されている請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１０】
前記板部材は導電性を有する材料から形成され、前記傾斜部が前記共通電極として機能する請求項９に記載の搬送装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータは、
前記電圧印加装置により両方の前記個別電極に電圧が印加されたときには、前記当接部が前記物体に接触しない待機位置に移動し、
前記電圧印加装置により一方の前記個別電極にのみ電圧が印加されたときには、前記当接部が、前記物体に接触可能で、且つ、前記待機位置よりも前記搬送方向上流側に位置する搬送準備位置に移動し、
前記電圧印加装置により他方の前記個別電極にのみ電圧が印加されたときには、前記当接部が、前記物体に接触可能で、且つ、前記待機位置よりも前記搬送方向下流側に位置する搬送完了位置に移動する請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１２】
前記物体を前記当接部側から担持する担持部材を備え、
この担持部材は、前記待機位置にある前記当接部よりも前記薄板の突出方向に離れた位置であって、前記搬送準備位置にある前記当接部及び前記搬送完了位置にある前記当接部よりも前記突出方向と反対方向に離れた位置で前記物体を担持する請求項１１に記載の搬送装置。
【請求項１３】
前記複数のアクチュエータは３種類のアクチュエータに区分けされ、
前記電圧印加装置は、これら３種類のアクチュエータの３つの前記当接部が、前記待機位置、前記搬送準備位置及び前記搬送完了位置の３つの位置のうちの何れか１つに位置し、且つ、互いに異なる位置にあるように、前記３種類のアクチュエータの個別電極に電圧を印加し、
前記３種類のアクチュエータが、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に所定の順番で配列されている請求項１１に記載の搬送装置。
【請求項１４】
前記複数のアクチュエータは、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に少なくとも２列に配列され、
前記電圧印加装置は、前記搬送方向下流側に位置するアクチュエータの個別電極に対して、前記搬送方向上流側に位置するアクチュエータの個別電極よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号を供給して電圧を印加する請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１５】
前記複数のアクチュエータの少なくとも一部の前記傾斜部が、前記所定面に直交する方向から見て、前記搬送方向に対してこの搬送方向と直交する幅方向の外側に所定角度傾いている請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１６】
前記複数のアクチュエータは、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に配列され、
前記電圧印加装置は、前記複数のアクチュエータのうち、前記直交する方向の一方側に位置する一部のアクチュエータの個別電極に対して、他方側のアクチュエータの個別電極よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号を供給して電圧を印加する請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１７】
前記電圧印加装置により２つの前記個別電極に電圧が印加されていない状態で、前記薄板の２つの傾斜部が夫々内側に湾曲している請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１８】
互いに平行な２つの面に沿って前記複数のアクチュエータが夫々２組配置され、これら２組のアクチュエータにより、前記物体を挟んで前記搬送方向へ搬送する請求項７に記載の搬送装置。
【請求項１９】
前記複数のアクチュエータに対向して配置されたガイド部材を有し、
このガイド部材は、前記複数のアクチュエータの前記当接部に夫々対向し且つ前記当接部側に突出して前記物体をガイドするガイド部を有する請求項７に記載の搬送装置。
【請求項２０】
前記薄板の当接部には、粗面加工が施されている請求項７に記載の搬送装置。
【請求項２１】
前記傾斜部の前記当接部側の端部と前記基台側の端部に、それ以外の部分よりも剛性の低い低剛性部が夫々形成されている請求項７に記載の搬送装置。
【請求項２２】
前記物体が用紙であり、画像情報機器の用紙搬送装置である請求項７に記載の搬送装置。
【請求項２３】
物体を、所定面に沿って搬送方向に搬送する搬送装置であって、
複数の請求項５に記載のアクチュエータと、
前記各アクチュエータの第１電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備える搬送装置。
【請求項２４】
物体に対して移動する移動装置であって、
複数の請求項１に記載のアクチュエータと、
前記アクチュエータの薄板を支持する基材と、
前記各アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備え、頂部が物体に相対して移動する移動装置。
【請求項２５】
複数のアクチュエータのうち少なくとも二つのアクチュエータの挙動が異なるように電圧印加装置が少なくとも二つのアクチュエータに異なる位相で電圧を印加する請求項２４に記載の移動装置。
【請求項２６】
アクチュエータを備えたデバイスであって、
請求項１に記載のアクチュエータと、
前記アクチュエータの頂部または少なくとも一つの傾斜部に設けられた素子と、
前記アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備えるデバイス。
【請求項２７】
前記素子が、センサまたは光学素子である請求項２６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いて微小量の変位が可能なアクチュエータ、並びにそのアクチュータを備える搬送装置、移動装置及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録装置に記録される用紙等を搬送する搬送装置としては、搬送ローラとこの搬送ローラを回転駆動する駆動モータとを備えたものが一般的であった。しかし、近年、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックス材料からなる圧電素子を有する圧電アクチュエータを様々な用途に応用する技術が検討されており、その中でも、圧電素子に電圧を印加したときに生じる変形を利用して被搬送体を搬送する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、板状の基体と、この基体の両面に設けられた圧電素子と、圧電素子の表面に形成された複数の電極とを有する圧電アクチュエータ素子を複数備えた圧電アクチュエータが記載されている。そして、この圧電アクチュエータは、圧電素子のたわみ変形により基体の先端部を変形させ、棒状や筒状の被搬送体の周方向に配置された複数の基体の繊毛運動により、被搬送体をその長さ方向に微少な送り量で搬送することができるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１１４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
搬送ローラにより用紙等の被搬送体を搬送する従来の搬送装置では、搬送ローラを回転駆動する駆動モータや、この駆動モータの駆動力を搬送ローラに伝達する複数のギヤ等が必要になるため、搬送装置が大型化するという問題があった。また、近年、用紙に記録される画像の品質向上等を実現するために、用紙等の被搬送体をより微少な送り量（例えば、数十μｍ程度）で搬送する技術が求められているが、搬送ローラを用いて搬送する従来の搬送装置では、送り量を小さくするにも限度があった。
【０００５】
一方、前述の特許文献１に記載の圧電アクチュエータは、基体の繊毛運動により被搬送体を微少な送り量で搬送することが可能である。しかし、この搬送装置は、主に棒状又は筒状の被搬送体を搬送するように構成されており、搬送できる被搬送体の形状に制約があるため、用紙等の、棒状や筒状以外の被搬送体を搬送する場合にこの圧電アクチュエータを適用することは難しい。また、この搬送装置は、基体の先端を運動させる繊毛運動を利用して、被搬送体に先端のみを接触して被搬送体を搬送するために、比較的重い物体を搬送するには適さない。
【０００６】
本発明の第１の目的は、動作部がしっかりと支持され且つ微少な変位量で物体を移動しまた物体に作用する新規なアクチュエータを提供することである。本発明の第２の目的は、本発明のアクチュエータを備えた新規な移動装置を提供することである。本発明の第３の目的は、本発明のアクチュエータと素子を備えた新規なデバイスを提供することである。本発明の第４の目的は、種々の形状の被搬送体を微少な送り量で搬送することが可能な搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明に従えば、アクチュエータであって、頂部及び頂部から延在する２つの傾斜部を有する屈曲した形状の薄板と、前記２つの傾斜部に夫々配置された２つの圧電層と、２つの圧電層にそれぞれ設けられた二つの第１電極と２つの圧電層に設けられた第２電極とを備えるアクチュエータが提供される。このアクチュエータにおいて、前記二つの第１電極が前記２つの圧電層の一方の面に夫々設けられた２つの個別電極であり、第２電極が前記２つの圧電層の他方の面に設けられた共通電極であり得る。あるいは、第１及び第２電極は圧電層の同じ面に形成されていてもよい。本発明のアクチュエータでは、薄板の２つの傾斜部に形成された第１及び第２電極、例えば圧電層を挟む個別電極と共通電極に電圧が印加されると、圧電層が圧電横効果により変形する。この圧電層の変形に伴って傾斜部にたわみ変形が生じ、２つの傾斜部の間の頂部の位置が変化する。２つの第１電極または個別電極に選択的に電圧を印加することにより、頂部を異なる方向（上下左右）に微小量変位させることができる。また、電圧に応じて変位量も調節可能である。それゆえ、このアクチュエータの頂部で物体を支持しつつ物体を制御された量及び速度で物体を移動（搬送）させることができ、また、アクチュエータの頂部が物体上で変位することでアクチュエータ自体が物体上を制御された量及び速度で移動することができる。また、頂部にレンズやミラーのような光学素子、センサ素子などを取り付けることでそれらの素子をＸ，Ｚ方向及びＹ軸回りに自在に駆動することができるアクチュエータとして機能する。特に、頂部は二つの傾斜部で支持されているために、素子が重量を有していても安定に保持及び変位することが可能である。頂部は四つの傾斜部で支持することも可能であり、頂部に設置した物体を一層安定に支持または搬送することができる。また、頂部は四つの傾斜部で支持することで頂部の３次元の変位が可能となる。また、
【０００８】
本発明のアクチュエータにおいて、前記薄板が所定面と直交する方向に屈曲しており、前記二つの傾斜部が前記所定面に直交する方向から見て前記頂部から搬送方向とほぼ平行に延びており、前記薄板の頂部が物体に当接する当接部であり、前記２つの傾斜部の端部に基部を備え得る。さらに、アクチュエータは、前記基部を介して前記薄板が取り付けられる基材を備え得る。
【０００９】
更に本発明に従えば、前記物体を、前記所定面に沿って搬送方向に搬送する搬送装置であって、複数の本発明のアクチュエータと、前記各アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備える搬送装置が提供される。
【００１０】
この搬送装置においては、薄板の２つの傾斜部に夫々２つの圧電層が形成されており、これら２つの圧電層に夫々形成された個別電極に対して、電圧印加装置により電圧が印加されると、電圧が印加された個別電極と共通電極との間に挟まれた圧電層が圧電横効果により変形し、この圧電層の変形に伴って傾斜部にたわみ変形が生じるため、２つの傾斜部の間に形成された当接部の位置が変化する。つまり、電圧印加装置により２つの個別電極に選択的に電圧を印加することにより、物体（被搬送体）に当接する当接部を搬送方向に微小量変位させることができる。従って、当接部が当接可能な形状を有する種々の物体を、所定面（搬送面）に沿って微小な送り量で搬送することが可能になる。尚、物体の所定面は平面に限られるものではなく、例えば、複数のアクチュエータが曲面に沿って配置されている場合には、この曲面に沿って物体を搬送することができる。
【００１１】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータは平面に沿って配置され得る。この場合には、平面状の搬送面に沿って物体を搬送することができる。
【００１２】
本発明の搬送装置は、前記薄板と前記基部とが、１枚の板部材に形成されていても良い。このように、薄板と基部とが単一の板部材からできているため部品点数が少なくなる。また、単一の板部材にプレス加工等を施すことにより、薄板と基部の両方を容易且つ安価に形成できる。
【００１３】
本発明の搬送装置は、前記板部材は導電性を有する材料から形成され、前記傾斜部が前記共通電極として機能し得る。従って、傾斜部とは別に共通電極を設ける必要がない。
【００１４】
本発明の搬送装置では、前記アクチュエータは、前記電圧印加装置により両方の前記個別電極に電圧が印加されたときには、前記当接部が前記物体に接触しない待機位置に移動し、前記電圧印加装置により一方の前記個別電極にのみ電圧が印加されたときには、前記当接部が、前記物体体に接触可能で、且つ、前記待機位置よりも前記搬送方向上流側に位置する搬送準備位置に移動し、前記電圧印加装置により他方の前記個別電極にのみ電圧が印加されたときには、前記当接部が、前記物体に接触可能で、且つ、前記待機位置よりも前記搬送方向下流側に位置する搬送完了位置に移動し得る。従って、薄板の当接部を待機位置から搬送準備位置に移動させて当接部を物体に当接させ、さらに、この当接部を搬送完了位置へ移動させることにより、当接部と接触する物体を搬送方向へ送ることができる。さらに、当接部を搬送完了位置から待機位置へ一旦戻してから再び搬送準備位置へ移動させることができるため、搬送完了位置から搬送準備位置へ移動させる際に物体と当接部が接触せず、物体の搬送動作をスムーズに行うことができる。
【００１５】
本発明の搬送装置は、前記物体を前記当接部側から担持する担持部材を備え、この担持部材は、前記待機位置にある前記当接部よりも前記薄板の突出方向に離れた位置であって、前記搬送準備位置にある前記当接部及び前記搬送完了位置にある前記当接部よりも前記突出方向と反対方向に離れた位置で前記物体を担持し得る。従って、当接部が待機位置、搬送準備位置及び搬送完了位置の間で移動する際に、当接部が物体に当接しない待機位置にあるときでも、担持部材により物体が当接部側から常に担持されるため、物体を安定的に搬送方向に搬送することができる。
【００１６】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータは３種類のアクチュエータに区分けされ、前記電圧印加装置は、これら３種類のアクチュエータの３つの前記当接部が、前記待機位置、前記搬送準備位置及び前記搬送完了位置の３つの位置のうちの何れか１つに位置し、且つ、互いに異なる位置にあるように、前記３種類のアクチュエータの個別電極に電圧を印加するように構成され、前記３種類のアクチュエータが、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に所定の順番で配列され得る。このように、３種類のアクチュエータの当接部が常に互いに異なる位置にあり、これら３種類のアクチュエータが別々に搬送動作を行うため、全てのアクチュエータが同じサイクルで搬送動作を行う場合と比較して搬送速度が速くなる。また、一部のアクチュエータの当接部が物体に当接しない待機位置にあっても、他のアクチュエータの当接部により物体が下方から支持されているため、搬送中に物体が振動することがなく、物体をスムーズに搬送することができる。さらに、これら３種類のアクチュエータが、搬送面に平行で且つ搬送方向と直交する方向に所定の順番で配列されており、同種類のアクチュエータが特定の箇所に集中して配列されていないため、物体に対して均等に力が作用することになり、物体を所定の搬送方向にスムーズに搬送することができる。
【００１７】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータは、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に少なくとも２列に配列され、前記電圧印加装置は、前記搬送方向下流側に位置するアクチュエータの個別電極に対して、前記搬送方向上流側に位置するアクチュエータの個別電極よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号を供給して電圧を印加し得る。アクチュエータに供給される駆動パルス信号の電圧値が高いほど、圧電層の変形量が大きくなるため、搬送準備位置から搬送完了位置に移動する際の当接部の変位量が大きくなる。また、アクチュエータに供給される駆動パルス信号の周波数が高いほど、待機位置と搬送準備位置と搬送完了位置との間で当接部が移動する速度が速くなる。つまり、アクチュエータに供給される駆動パルス信号の電圧値又は周波数が高いほど、このアクチュエータの搬送速度は大きくなる。そして、搬送方向下流側に位置するアクチュエータの個別電極に対して、搬送方向上流側に位置するアクチュエータの個別電極よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号が供給されることから、搬送方向上流側のアクチュエータの搬送速度よりも下流側のアクチュエータの搬送速度が大きくなり、この搬送速度の差に起因して物体に対して搬送方向に引っ張り力が作用するため、物体を搬送方向に伸ばすことができ、物体のたわみを防止できる。
【００１８】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータの少なくとも一部の前記傾斜部が、前記所定面に直交する方向から見て、前記搬送方向に対してこの搬送方向と直交する幅方向の外側に所定角度傾いても良い。従って、物体が搬送方向へ搬送されるときに、物体に対して搬送方向と直交する幅方向に引っ張り力が作用するため、物体を幅方向に伸ばしながら搬送することができる。
【００１９】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータは、前記所定面に平行で且つ前記搬送方向と直交する方向に配列され、前記電圧印加装置は、前記複数のアクチュエータのうち、前記直交する方向の一方側に位置する一部のアクチュエータの個別電極に対して、他方側のアクチュエータの個別電極よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号を供給して電圧を印加し得る。電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号が印加された直交する方向の一方側のアクチュエータの搬送速度は、他方側のアクチュエータの搬送速度よりも大きくなるため、物体が搬送方向に対して傾いている場合でも、アクチュエータ間の搬送速度の差により、物体を搬送しながら回転させて搬送方向に対して平行な状態にさせることが可能になる。
【００２０】
本発明の搬送装置は、前記電圧印加装置により２つの前記個別電極に電圧が印加されていない状態で、前記薄板の２つの傾斜部が夫々内側に湾曲していてもよい。このように、傾斜部が内側に湾曲していると、傾斜部がさらにたわみやすくなるため、アクチュエータの駆動効率が高くなる。
【００２１】
本発明の搬送装置は、互いに平行な２つの面に沿って前記複数のアクチュエータが夫々２組配置され、これら２組のアクチュエータにより前記物体を挟んで前記搬送方向へ搬送するように構成され得る。従って、２組のアクチュエータにより物体を挟んで、物体を搬送方向へ確実に搬送することができる。
【００２２】
本発明の搬送装置は、前記複数のアクチュエータに対向して配置されたガイド部材を有し、このガイド部材は、前記複数のアクチュエータの前記当接部に夫々対向し且つ前記当接部側に突出して前記物体をガイドするガイド部を有し得る。従って、薄板の当接部と突出状のガイド部により被搬送体を挟んで、この物体を搬送方向へ安定的に搬送することができる。
【００２３】
本発明の搬送装置は、前記薄板の当接部には、粗面加工が施され得る。この場合には、物体と当接部との間に作用する摩擦が大きくなり、物体が当接部に対してすべりにくくなるため、物体を確実に搬送方向へ搬送することができる。
【００２４】
本発明の搬送装置は、前記傾斜部の前記当接部側の端部と前記基台側の端部に、それ以外の部分よりも剛性の低い低剛性部が夫々形成され得る。このように、当接部及び基台との連結部である傾斜部の端部に低剛性部が形成されているため、薄板がより変形しやすくなり、低い電圧でも当接部を変位させることができるようになるため、アクチュエータの駆動効率が向上する。
【００２５】
本発明によれば、本発明の複数のアクチュエータにより用紙を所定の搬送面に沿って搬送する画像情報機器の用紙搬送装置も提供される。電圧印加装置により２つの個別電極に選択的に電圧を印加することにより、当接部の位置を搬送方向に微小量変化させることができるため、プリンタ、ＦＡＸ、あるいは、スキャナ等の画像情報機器で用いられる用紙を所定の搬送面に沿って微小な送り量で搬送することができるため、より高品質な画像の記録、あるいは、読み取りが可能になる。
【００２６】
本発明によれば、物体に対して移動する移動装置であって、複数の本発明のアクチュエータと、前記アクチュエータの薄板を支持する基材と、前記各アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備え、頂部が物体に相対して移動する移動装置が提供される。この移動装置は、例えば、複数のアクチュエータのうち少なくとも二つのアクチュエータの挙動が異なるように電圧印加装置が少なくとも二つのアクチュエータに異なる位相で電圧を印加することで物体上を制御された量及び方向に移動することができる。基材上にセンサやカメラを搭載することも可能である。従って、この移動装置は、微小な孔や隙間での物質の運搬や検査などの用途に有用である。
【００２７】
本発明によれば、アクチュエータを備えたデバイスであって、本発明のアクチュエータと、前記アクチュエータの頂部または少なくとも一つの傾斜部に設けられた素子と、前記アクチュエータの前記２つの個別電極に選択的に電圧を印加する電圧印加装置とを備えるデバイスが提供される。このデバイスは、センサ、光学素子などの素子を制御された微小な量で駆動することができるので、各種の診断や検査の用途やまたはマイクロデバイスに組み込むデバイスとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜第1実施形態＞
本発明の実施の形態について説明する。この実施形態は、インクジェットプリンタの用紙搬送装置に本発明を適用した一例である。まず、インクジェットプリンタについて簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ１と、このキャリッジ１に設けられて記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル式のインクジェットヘッド２と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する用紙搬送装置３と、インクジェットプリンタ１００の全体の制御を司る制御装置４（図７参照）等を備えている。インクジェットヘッド２は、キャリッジ１と一体的に左右方向（走査方向）へ移動して、その下面のインク吐出面に形成されたノズルの出射口から、用紙搬送装置３により前方へ搬送される用紙Ｐに対してインクを噴射する。
【００２９】
次に、用紙搬送装置３について説明する。図１、図２に示すように、用紙搬送装置３は、水平面に沿って走査方向（図１の左右方向、Scanning Direction）に配列された複数のアクチュエータ１０と、これら複数のアクチュエータの上方に水平に対向配置されたガイド部材１１と、複数のアクチュエータ１０に対して駆動信号を供給する駆動回路１２（図７参照）とを有する。
【００３０】
複数のアクチュエータ１０は、インクジェットヘッド２よりも搬送方向（Paper Feed Direction）上流側（図１の前方）と下流側（図１の後方）に夫々２列（計４列）に配列されている。
図２、図３に示すように、各アクチュエータ１０は、上方（水平な用紙搬送面と直交する方向）に突出する屈曲薄板部２０を有する。また、この屈曲薄板部２０は、用紙Ｐに下方から当接可能な上端側の当接部２１と、平面視で当接部２１から搬送方向（Paper Feed Direction）と平行な方向（図２Ａの左右方向）に夫々延びる２つの傾斜部２２を有する。さらに、２つの傾斜部２２からは、２つの基部２３（基台）が左右方向に水平に夫々延びており、２つの基部２３は水平な基材２５に固定されている。すなわち、屈曲薄板部２０は長手方向中央部で屈曲し、屈曲部が頂部（当接部２１）となる屋根形状を有する。屋根に相当する二つの傾斜部（２２）は頂部（当接部２１）からそれぞれ延在し、基材２５の表面に対して所定の傾斜角で傾いて基材２５上に位置している。尚、本実施形態では、屈曲薄板部２０と２つの基部２３は１枚の金属製（例えば、ステンレス鋼製）の板部材２４からなる。そのため、アクチュエータ１０の部品点数が少なくなるし、また、１枚の金属製の板部材２４にプレス加工を施すことにより屈曲薄板部２０と２つの基部２３を一度に形成することが可能になり、屈曲薄板部２０と基部２３の両方を容易且つ安価に形成できる。
【００３１】
当接部２１は、やや丸みを帯びた形状に形成されており、この当接部２１の上面にはサンドブラストやマイクロブラスト等により粗面加工が施されている。
２つの傾斜部２２の上面部には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする２つの圧電層２６が夫々形成されている。この圧電層２６は、ＰＺＴの粒子を傾斜部２２の外面に堆積させることにより形成することができ、例えば、超微粒子材料を薄膜形成面に高速で衝突させて堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて形成できる。その他、スパッタ法、あるいは、ＣＶＤ（化学蒸着）法を用いて圧電層２６を形成することもできる。
【００３２】
２つの圧電層２６の上面（傾斜部２２と反対側の面）には、夫々個別電極２７が全面的に形成されている。これら２つの個別電極２７は後述の駆動回路１２（図７参照）と電気的に接続されており、駆動回路１２から個別電極２７に駆動電圧が印加されるようになっている。一方、圧電層２６の下側に位置する金属製の傾斜部２２は基部２３を介して常にグランド電位に保持されている。つまり、この傾斜部２２は、駆動回路１２から個別電極２７に駆動電圧が印加されたときに個別電極２７との間に挟まれた圧電層２６に電界を生じさせる共通電極を兼ねているため、共通電極を別に形成する必要がない。
【００３３】
そして、駆動回路１２から個別電極２７に駆動電圧が印加されたときには、この個別電極２７とグランド電位に保持されている共通電極としての傾斜部２２の電位が異なる状態となり、個別電極２７と傾斜部２２の間に挟まれた圧電層２６にその厚み方向の電界が生じる。すると、圧電層２６が厚み方向と直交する方向に収縮することになり、この圧電層２６の収縮に伴って傾斜部２２が内側に凸となるように変形する。
【００３４】
従って、図４〜図６に示すように、駆動回路１２から２つの個別電極２７の両方、一方の個別電極２７及び他方の個別電極２７に順に駆動電圧を印加することにより、傾斜部２２を変形させて、当接部２１を微少量（例えば、数十μｍ程度）、搬送方向（図４〜図６の右方）へ移動させることができる。尚、図４〜図６において、"＋"は駆動電圧が印加されている状態を示し、"ＧＮＤ"はグランド電位に保持されている状態（駆動電圧が印加されていない状態）を示している。
【００３５】
まず、２つの個別電極２７の何れにも駆動電圧が印加されていない状態では、２つの傾斜部２２が変形しておらず、これら２つの傾斜部２２の間の当接部２１は用紙Ｐの下面の位置よりも上方へ突出した位置にあるが（図３Ａ参照）、用紙Ｐを搬送する際には、この状態には切り換えられないようになっている（つまり、用紙Ｐの搬送時には、各アクチュエータの２つの個別電極２７の何れか一方に必ず電圧が印加される）。この状態から、図４に示すように、２つの個別電極２７の両方に駆動電圧が印加されると、２つの傾斜部２２の両方が内側へ凸となるように変形し、当接部２１が用紙に接触しない位置（待機位置）に移動する。尚、図４〜図６における２本の一点鎖線の交点Ａは、待機位置にあるときの当接部２１の先端の位置を示している。
【００３６】
また、図５に示すように、搬送方向上流側（図５の左側）の個別電極２７にのみ駆動電圧が印加されたときには、搬送方向上流側の傾斜部２２だけが内側へ凸となるように変形するため、当接部２１が、用紙Ｐに接触可能で、且つ、待機位置よりも搬送方向上流側（左側）の位置（搬送準備位置）に移動する。さらに、図６に示すように、搬送方向下流側（図６の右側）の個別電極２７にのみ駆動電圧が印加されたときには、搬送方向下流側の傾斜部２２だけが内側へ凸となるように変形するため、当接部２１が、用紙Ｐに接触可能で、且つ、待機位置よりも搬送方向下流側（右側）の位置（搬送完了位置）に移動する。そして、アクチュエータ１０は、当接部２１を待機位置（図４）→搬送準備位置（図５）→搬送完了位置（図６）→待機位置（図４）の順に移動させることにより、当接部２１に接触する用紙Ｐを微少な送り量で搬送方向に搬送することができるように構成されている。そして、当接部２１を、搬送完了位置から、用紙Ｐに接触しない待機位置へ一旦戻してから搬送準備位置へ移動させるため、搬送完了位置から搬送準備位置へ移動させる際に用紙Ｐと当接部２１が接触せず、用紙Ｐの搬送動作をスムーズに行うことができる。
【００３７】
図３〜６に示したアクチュエータ１０、特に当接部２１の変位に着目すべきである。当接部２１は、個別電極２７への駆動電圧を制御することで、図３に示したＸ、Ｚ方向に自在に変位可能であり、さらには、Ｙ軸周りの回転制御も可能であることが分る。すなわち、本発明のアクチュエータ１０は極めて小型で簡単な構造でありながら、微小で且つ複雑な移動制御が可能である。このようなアクチュエータを用いれば、後述する実施形態に示したような移動装置や各種デバイスへの応用が可能となり、マイクロロボットなどのマイクロデバイスの分野で極めて有用となる。
【００３８】
尚、図３に示すように、傾斜部２２の当接部２１側の端部の下面側と基部２３側の端部の上面側には、夫々、切欠部２２ａ，２２ｂ（低剛性部）が形成され、これら切欠部２２ａ，２２ｂにおいて屈曲薄板部２０の剛性が部分的に低下している。従って、傾斜部２２と当接部２１及び傾斜部２２と基部２３との間で屈曲薄板部２０に曲げ変形が生じやすくなり、低い電圧でも当接部２１を変位させることが可能になるため、アクチュエータ１０の駆動効率が向上する。尚、これら切欠部２２ａ，２２ｂは、屈曲薄板部２０と基部２３とを形成する金属製の板部材２４にエッチング（ハーフエッチング）等を施すことにより簡単に形成することができる。
【００３９】
また、前述したように、当接部２１の上面には粗面加工が施されているため、用紙Ｐに当接部２１が当接した状態で、当接部２１が搬送方向に移動するときに用紙Ｐと当接部２１との間に作用する摩擦力が大きくなるため、用紙Ｐが当接部２１に対してすべりにくくなり、用紙Ｐが当接部２１により確実に搬送される。
【００４０】
図２〜図６に示すように、ガイド部材１１は、複数のアクチュエータ１０に対向してそれらの上方に水平に配設されており、このガイド部材１１は、複数のアクチュエータ１０の当接部２１に夫々対向し且つ当接部２１側に突出して、当接部２１により搬送方向に搬送される用紙Ｐをガイドするガイド部１１ａを有する。従って、当接部２１とこの当接部２１側に突出するガイド部１１ａで用紙Ｐを上下両側から挟んでガイドしつつ搬送できるため、用紙Ｐを搬送方向へ安定的に搬送することができる。
【００４１】
次に、複数のアクチュエータ１０に駆動信号を供給する駆動回路１２について説明するが、その前に、インクジェットプリンタ１００の電気的構成について図７のブロック図を参照して簡単に説明しておく。
図７に示すように、インクジェットプリンタ１００の制御装置４には、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０から印字指令の信号やその印字データ等から入力される。一方、制御装置４からは、キャリッジ１を走査方向に往復駆動するキャリッジ駆動モータ３１に対して制御信号が出力され、さらに、インクジェットヘッド２に対してインクを吐出させるための制御信号が出力される。さらに、制御装置４からは、用紙搬送装置３の駆動回路１２に対して複数のアクチュエータ１０を制御するための制御信号も出力される。
【００４２】
そして、駆動回路１２は、複数のアクチュエータ１０に対して、夫々、図８（ａ）〜（ｆ）に示す、所定電圧Ｖ0の駆動パルス信号Ｓ１〜Ｓ６を供給することにより、個別電極２７に駆動電圧を印加する。
ところで、図９に示すように、走査方向（Scanning Direction）に配列された複数のアクチュエータ１０は、３つのアクチュエータ組１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに区分けされており、３つのアクチュエータ組１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに夫々属する３種類のアクチュエータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、走査方向にアクチュエータ１０ａ、アクチュエータ１０ｂ、アクチュエータ１０ｃの順番で配列されている。そして、駆動回路１２は、３つのアクチュエータ組１０Ａ〜１０Ｃに夫々属する３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃの３つの当接部２１が、前述の待機位置、搬送準備位置及び搬送完了位置の３つの位置のうちの何れか１つに位置し、且つ、互いに異なる位置になるように、３種類のアクチュエータ１０（１０ａ〜１０ｃ）の個別電極２７に対して駆動電圧を印加する。
【００４３】
即ち、駆動回路１２は、アクチュエータ組１０Ａに属するアクチュエータ１０ａの、搬送方向(Paper Feed Direction)上流側（左側）の個別電極２７には図８（ａ）の駆動パルス信号Ｓ１を供給し、搬送方向下流側（右側）の個別電極２７には図８（ｂ）の駆動パルス信号Ｓ２を供給する。従って、例えば、図８における時刻Ｔ１には、上流側の個別電極２７と下流側の個別電極２７の両方に駆動電圧が印加されるため、図９Ａ，Ｂに示すように、このアクチュエータ１０ａの当接部２１は待機位置に移動する。
【００４４】
また、駆動回路１２は、アクチュエータ組１０Ｂに属するアクチュエータ１０ｂの、搬送方向上流側の個別電極２７には図８（ｃ）の駆動パルス信号Ｓ３を供給し、搬送方向下流側の個別電極２７には図８（ｄ）の駆動パルス信号Ｓ４を供給する。ここで、駆動パルス信号Ｓ３は、アクチュエータ１０ａの上流側の個別電極２７に供給される駆動パルス信号Ｓ１（図８（ａ））よりもパルス幅Ｔ０だけ遅れ、駆動パルス信号Ｓ４は、アクチュエータ１０ａの下流側の個別電極２７に供給される駆動パルス信号Ｓ２（図８（ｂ））よりもパルス幅Ｔ０だけ遅れている。従って、例えば、図８における時刻Ｔ１においては、上流側の個別電極２７には駆動電圧が印加されないが、下流側の個別電極２７には駆動電圧が印加されるため、下流側の傾斜部２２のみが変形して、図９Ａ，Ｂに示すように、このアクチュエータ１０ｂの当接部２１は、待機位置よりも搬送方向下流側（右側）の搬送完了位置に移動する。
【００４５】
さらに、駆動回路１２は、アクチュエータ組１０Ｃに属するアクチュエータ１０ｃの、搬送方向上流側の個別電極２７には図８（ｅ）の駆動パルス信号Ｓ５を供給し、搬送方向下流側の個別電極２７には図８（ｆ）の駆動パルス信号Ｓ６を供給する。ここで、駆動パルス信号Ｓ５は、アクチュエータ１０ｂの上流側の個別電極２７に供給される駆動パルス信号Ｓ３（図８（ｃ））よりもパルス幅Ｔ０だけ遅れ、駆動パルス信号Ｓ６は、アクチュエータ１０ｂの下流側の個別電極２７に供給される駆動パルス信号Ｓ４（図８（ｄ））よりもパルス幅Ｔ０だけ遅れている。従って、例えば、時刻Ｔ１においては、上流側の個別電極２７には駆動電圧が印加されるが、下流側の個別電極２７には駆動電圧が印加されないため、このアクチュエータ１０ｃの当接部２１は、待機位置よりも搬送方向上流側（左側）の搬送準備位置に移動する。
【００４６】
従って、３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃの当接部２１が互いに異なる位置にあり、且つ、それらの位置が全て同じタイミングで切り換えられて、３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃが別々に用紙Ｐの搬送動作を行うため、全てのアクチュエータ１０が同じサイクルで搬送動作を行う場合と比較して搬送速度が３倍速くなる。さらに、一部のアクチュエータ１０の当接部２１が用紙Ｐに当接しない待機位置にあっても、他の２種類のアクチュエータ１０の当接部２１が搬送準備位置又は搬送完了位置にあり、これらの当接部２１により用紙Ｐが下方から支持されているため、搬送中に用紙Ｐが上下に振動することがなく、用紙Ｐをスムーズに搬送することができる。また、これら３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃが、走査方向に所定の順番で配列されており、同種類のアクチュエータ１０が特定の箇所に集中して配列されていないため、用紙Ｐを搬送方向にスムーズに搬送することができる。
尚、以上説明した駆動回路１２が、個別電極２７に電圧を印加する本願発明の電圧印加装置に相当する。
【００４７】
また、図９に示すように、２列のアクチュエータ１０の間では３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃの位置が走査方向に１つずつずれている。即ち、搬送方向上流側（左側）のアクチュエータの列のアクチュエータ１０ａは、搬送方向下流側のアクチュエータの列のアクチュエータ１０ｃに隣接している。従って、２列のアクチュエータ１０の間でも当接部２１の位置が常に異なるようになっている。
【００４８】
この本実施形態のアクチュエータ１０のより具体的な実施例について一例を挙げて説明する。図３において、屈曲薄板部２０がステンレス鋼からなり、さらに、傾斜部２２と基部２３とを連結する２つの連結部間の距離Ｌ１＝１０ｍｍ、傾斜部２２の長さＬ２＝６．５ｍｍ、傾斜部２２の幅Ｂ＝３ｍｍ、傾斜部２２の厚さが７５μｍ、圧電層２６の厚さが２０μｍである場合に、２つの個別電極２７に対して駆動回路１２から電圧Ｖ0＝２０Ｖ、周波数２０ｋＨｚの駆動パルス信号が供給されたときには、当接部２１が搬送方向に１０μｍ程度変位して、送り速度が２０ｍｍ／ｓ程度となる。従って、このアクチュエータ１０により、用紙Ｐを数十μｍ程度の微少量ずつ送ることが可能であることがわかる。
【００４９】
以上説明した用紙搬送装置３によれば、次のような効果が得られる。
駆動回路１２から２つの個別電極２７に対して選択的に電圧を印加することにより、圧電層２６（傾斜部２２）を変形させて、当接部２１を待機位置（図４）→搬送準備位置（図５）→搬送完了位置（図６）→待機位置（図４）の順に移動させることができるため、当接部２１に接触する用紙Ｐを微少な送り量で搬送方向に搬送することができる。また、当接部２１を搬送完了位置から待機位置へ一旦戻してから搬送準備位置へ移動させるため、当接部２１を搬送完了位置から搬送準備位置へ移動させる際に用紙Ｐと当接部２１が接触せず、用紙Ｐの搬送動作をスムーズに行うことができる。
【００５０】
走査方向に一列に配列された複数のアクチュエータ１０は３つのアクチュエータ組１０Ａ〜１０Ｃに区分けされ、これら３つのアクチュエータ組１０Ａ〜１０Ｃに夫々属する３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃが互いに異なる位置にあって、別々に搬送動作を行うため、全てのアクチュエータ１０が同じ動作を行う場合と比較して搬送速度が３倍速くなる。さらに、一部のアクチュエータ１０の当接部２１が用紙Ｐに当接しない待機位置にあっても、他のアクチュエータ１０の当接部２１により用紙Ｐが下方から支持されているため、搬送中に用紙Ｐが上下に振動することがなく、用紙Ｐをスムーズに搬送することができる。また、これら３種類のアクチュエータ１０ａ〜１０ｃは、走査方向に所定の順番で配列されており、同じ駆動パルス信号が供給される同種類のアクチュエータ１０が特定の箇所に集中して配列されていないため、用紙Ｐに対して均等に力が作用することになり、さらに用紙Ｐをスムーズに搬送することができる。
【００５１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
＜第１変更形態＞
この変更形態では、図１０に示すように、複数のアクチュエータ１０の上方に対向状に配置され、用紙Ｐを下側（当接部２１側）から担持する担持部材４０が設けられている。担持部材４０の、当接部２１に対向する部分には逃し穴４０ａが形成されている。そして、この逃し穴４０ａ以外の部分において、担持部材４０は、図１０Ａに示すように、待機位置にある当接部２１よりも上方（屈曲薄板部２０の突出方向）に離れた位置であって、図１０Ｂに示すように、搬送準備位置（あるいは、搬送完了位置）にある当接部２１よりも下方（突出方向と反対方向）に離れた位置で用紙Ｐを担持する。従って、特に、全てのアクチュエータ１０の当接部２１が同じ動作（待機位置→搬送準備位置→搬送完了位置→待機位置の同タイミングでの移動）を繰り返すように構成されている場合に、全ての当接部２１が用紙Ｐに当接しない待機位置に移動したときでも、担持部材４０により用紙Ｐが下方から担持されるため、用紙Ｐを安定的に搬送方向に搬送することが可能になる。
【００５２】
＜第２変更形態＞
この変更形態では、図１１に示すように、駆動回路１２から、走査方向（図１１Ａの上下方向）に往復移動するインクジェットヘッド２よりも搬送方向上流側（図１１Ａの左側）に配置された複数のアクチュエータ１０の個別電極２７には、図１２Ａに示すような電圧Ｖ１の駆動パルス信号が供給され、搬送方向下流側（図１１Ａの右側）に配置された複数のアクチュエータ１０の個別電極２７には、図１２Ｂに示すような電圧Ｖ２（＞Ｖ１）の駆動パルス信号が供給されるように構成されている。アクチュエータ１０に供給される駆動パルス信号の電圧値が高いほど、圧電層２６の変形量が大きくなるため、搬送準備位置から搬送完了位置まで移動する際の当接部２１の変位量が大きくなる。そして、上流側のアクチュエータ１０の個別電極２７よりも、下流側のアクチュエータ１０の個別電極２７に対して電圧値が高い駆動パルス信号が供給されるため、下流側のアクチュエータ１０の搬送速度が上流側のアクチュエータ１０よりも大きくなり、この搬送速度の差に起因して用紙Ｐに対して搬送方向に引っ張り力が作用する。そのため、インクジェットヘッド２からインクが吐出されてたわみやすくなった用紙Ｐを搬送方向に伸ばすことができ、用紙Ｐのたわみを防止できる。
【００５３】
＜第３変更形態＞
第２変更形態に代えて、駆動回路１２から、搬送方向上流側（図１１の左側）に配置された複数のアクチュエータ１０の個別電極２７には、図１３Ａに示すような周期Ｔ１の駆動パルス信号が供給され、搬送方向下流側（図１１の右側）に配置された複数のアクチュエータ１０の個別電極２７には、図１３Ｂに示すような周期Ｔ２（＜Ｔ１）で駆動パルス信号よりも周波数の高い駆動パルス信号が供給されるように構成されていてもよい。アクチュエータ１０に供給される駆動パルス信号の周波数が高いほど、待機位置と搬送準備位置と搬送完了位置との間で当接部２１が移動する速度が速くなる。従って、前述の変更形態２と同様に、用紙Ｐを搬送方向に伸ばすことができ、用紙Ｐのたわみを防止できる。
【００５４】
＜第４変更形態＞
この変更形態では、駆動回路１２から、走査方向に配列された複数のアクチュエータ１０のうち、走査方向一方側に位置する一部のアクチュエータ１０に対して、他方側のアクチュエータ１０よりも電圧値の高い駆動パルス信号又は周波数の高い駆動パルス信号が供給されるように構成されている。例えば、図１４に示すように、駆動回路１２から、走査方向（図１４の上下方向）に配列された複数のアクチュエータ１０のうち、図１４の上半分に位置するアクチュエータ１０の個別電極２７に対して、図１４の下半分に位置するアクチュエータ１０の個別電極２７によりも、電圧値の高い駆動パルス信号（例えば、図１２Ｂの駆動パルス信号）又は周波数の高い駆動パルス信号（例えば、図１３Ｂの駆動パルス信号）が供給されると、上半分のアクチュエータ１０の搬送速度が下半分のアクチュエータ１０の搬送速度よりも大きくなる。従って、用紙Ｐが搬送方向に対して傾いているときでも、上半分のアクチュエータ１０の搬送速度と下半分のアクチュエータ１０の搬送速度の差により、用紙Ｐを図１４の矢印ａの方向に回転させることが可能になる。この場合、用紙搬送装置が、用紙Ｐが搬送方向に対して傾いているか否かを検出するセンサ等をさらに備え、このセンサ等により用紙Ｐが搬送方向に対して傾いている状態が検出された場合に限り、駆動回路１２から上半分のアクチュエータ１０と下半分のアクチュエータ１０に異なる駆動パルス信号が供給されるように構成されていてもよい。
【００５５】
＜第５変更形態＞
この変更形態では、図１５に示すように、走査方向に配列された複数のアクチュエータ１０の一部が、用紙Ｐの幅方向（図１５の上下方向）の外側に広がるように、搬送方向に対して所定角度傾いている。この場合には、用紙Ｐが搬送方向へ搬送されるときに、用紙Ｐに対してその幅方向に引っ張り力が作用するため、インクジェットヘッド２からインクが吐出されてたわみやすくなった用紙Ｐを幅方向に伸ばしながら搬送することができ、用紙Ｐのたわみを防止できる。尚、幅方向の端側に位置するアクチュエータ１０ほど搬送方向に対する傾きが大きくなるように、複数のアクチュエータ１０を配置すれば、用紙Ｐに作用する幅方向の引っ張り力がより大きくなる。
【００５６】
＜第６変更形態＞  
この変更形態では、図１６に示すように、アクチュエータ５０において、傾斜部２２の下面（内面）に圧電層２６が形成され、さらに、この圧電層２６の下面に個別電極２７が形成されている。
【００５７】
＜第７変更形態＞  
この変更形態では、図１７Ａ，Ｂに示すように、アクチュエータ６０において、傾斜部２２の当接部２１側の端部と基部２３側の端部の、切欠部２２ａ，２２ｂが夫々形成された部分に、屈曲薄板部の剛性がより低下するように、さらに、貫通状の孔２２ｃ，２２ｄが夫々形成されている。これらの孔２２ｃ，２２ｄも、切欠部２２ａ，２２ｂと同様に、金属製の板部材にエッチング（フルエッチング）等を施すことにより容易に形成することができる。
【００５８】
＜第８変更形態＞
この変更形態では、図１８に示すように、アクチュエータ７０において、駆動回路１２から個別電極７７に電圧が印加されていない状態で、２つの傾斜部７２が夫々内側に湾曲している。この場合、傾斜部７２の上面側に形成された圧電層７６及び個別電極７７も内側に湾曲する。このように、傾斜部７２が内側に湾曲している場合には、個別電極７７に電圧が印加されたときに傾斜部７２がよりたわみやすくなるため、アクチュエータ７０の駆動効率が高くなる。
【００５９】
＜第９変更形態＞
前記実施形態では、傾斜部２２が、個別電極２７との間で圧電層２６を挟んでこの圧電層２６に電界を生じさせる、共通電極を兼ねていたが、この変形形態では共通電極が傾斜部とは別に設けられている。例えば、図１９に示すように、アクチュエータ８０において、傾斜部２２及び基部２３の上面に、絶縁材料からなる絶縁層８１が形成され、この絶縁層８１の上面に共通電極８２が形成されていてもよい。あるいは、特に図示しないが、絶縁層８１の上面（圧電層の下面側）に個別電極２７が形成され、圧電層２６の上面に共通電極８２が形成されていてもよい。
【００６０】
＜第１０変更形態＞
この変形形態では、図２０に示すように、用紙Ｐを挟むように、用紙Ｐの搬送面に沿って複数のアクチュエータ１０が夫々２組配置され、これら２組のアクチュエータ１０により用紙Ｐを挟んで搬送方向へ搬送するように構成されている。例えば、用紙が吸湿した場合には、用紙と搬送経路との間に生じる摩擦が大きくなるが、そのような場合でも、上下２組のアクチュエータ１０により用紙Ｐを挟んで、確実に用紙Ｐを搬送方向へ搬送することができる。
【００６１】
＜第１１変更形態＞
この変形形態では、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、アクチュエータ３００は、個別電極（第１電極）３２７と共通電極（第２電極）３８２のいずれも圧電層２６の同じ表面上に備えている点で、前述の第１実施形態及び変形形態のアクチュエータと異なる。図２３Ａに示すように、個別電極３２７と共通電極３８２は互いに距離を隔ててパターン化されて圧電層２６の表面に形成されている。個別電極３２７のパターンは、圧電層２６の長手方向の側部に沿って延在する第１サイドライン３２７ａとサイドライン３２７ａから第１サイドライン３２７ａから直交する方向に延在する複数の第１サブライン３２７ｂを有し、複数の第１サブライン３２７ｂは互いに所定間隔で隔てられている。共通電極３８２のパターンは、圧電層２６の長手方向の側部に沿って且つ第１サイドライン３２７ａと対向して延在する第２サイドライン３８２ａと第２サイドライン３８２ａから第２サイドライン３８２ａから直交する方向に延在する複数の第２サブライン３８２ｂを有する。複数の第２サブライン３８２ｂは互いに所定間隔を隔てて配置されるとともに、第１サブライン３２７ｂと交互に配置されている。個別電極３２７には正電圧が印加され、共通電極３２８はグランド電位である。
【００６２】
このようにパターン化された個別電極３２７に電圧を印加すると、第１サブライン３２７ｂと第２サブフライン３８２ｂとの間に電界が生じ、図２３Ｂに矢印で示したような方向に圧電層２６が収縮しようとする。これに対して、傾斜部２２は収縮しない。このため、上流側と下流側の圧電層２６の個別電極３２７に電圧を印加すると、第１実施形態で説明した図４のような変形がアクチュエータ３００に生じ、上流側の圧電層２６の個別電極３２７のみに電圧を印加すると第１実施形態で説明した図５に示したような変形がアクチュエータ３００に生じ、下流側の圧電層２６の個別電極３２７のみに電圧を印加すると第１実施形態で説明した図６に示したような変形がアクチュエータ３００に生じる。このような変形が順次生じることで、第１実施形態と同様にしてアクチュエータ３００は用紙Ｐを搬送することができる。
【００６３】
図２３Ａに示した電極パターンは一例にすぎず、別のパターンを圧電層２６上に形成してもよい。また、第１１変更形態を前記変形形態の構造や駆動電圧パターンを組合わせてもよい。
【００６４】
前記第１実施形態及びその第１〜１１変更形態は、プリンタの用紙搬送装置に本発明を適用した一例であるが、ＦＡＸ、コピー機、あるいは、スキャナ等の、プリンタ以外の他の画像情報機器の用紙搬送装置に本発明を適用することもできる。さらには、本発明の搬送装置は、用紙等のシート状の物体を搬送する搬送装置に限られるものではなく、棒状、板状、箱状、あるいは、円筒状等の、種々の形状を有する物体を複数のアクチュエータの当接部により搬送することもできるため、様々な用途に用いられる搬送装置に本発明を適用することができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
本発明の移動装置について図２１Ａ及び図２１Ｂを参照して説明する。移動装置２００は、アクチュエータ１０を基材１２５の裏面に複数個備える。アクチュエータ１０及び基材１２５への取り付け方は、第１実施形態で使用したアクチュエータ１０と同様であるのでその説明は省略する（図３参照）。この実施形態では、アクチュエータ１０は基材１２５の裏面に、移動装置の進行方向Ａにおける前側と後側にそれぞれ３個づつ列状に設けられている。アクチュエータ１０の当接部（頂部）２１は下向きに配置されて床面に接触している。すなわち、第１実施形態のアクチュエータ１０は用紙Ｐに作用して用紙Ｐを搬送していたが、この実施形態のアクチュエータ１０は設置面（床面）または物体面に作用して設置面または物体面上をアクチュエータ１０（及びそれが設けられた基材２５）自体が移動する。基材１２５上には電荷結合素子（ＣＣＤ）を内蔵した素子９１が搭載されている。
【００６６】
３個のアクチュエータ１０はそれぞれ図８及び９で説明したように異なるタイミング（位相）の駆動電圧で駆動し、前方と後方のアクチュエータ列も異なるタイミング（位相）の駆動電圧で駆動する。このようにアクチュエータ１０を駆動することにより、移動装置は設置面上または物体面上を自在に制御された方向及び速度で移動することができる。進行方向を変更するには、図１４に示した変形形態で説明したように、同じ列の３つのアクチュエータ１０に印加する駆動電圧を異ならせればよい。
【００６７】
この移動装置１００は、極めて狭い隙間や孔や、低温または高温の厳しい環境や宇宙空間などでの撮像の用途に好適である。この例では、基材１２５上に電荷結合素子（ＣＣＤ）を内蔵した素子９１を搭載したが、用途に応じて任意の物体、例えば、温度センサ、マイクロツール、マイクロロボットアームを搭載することができる。特に本発明のアクチュエータ１０は、二つの傾斜面により頂部（当接部）が支持されているので、比較的重いものを基材１２５上に搭載しても安定して支持して運搬することができる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
本発明のデバイスについて図２２Ａ及び図２２Ｂを参照して説明する。デバイス２００は、アクチュエータ２１０を基材２２５の表面に備える。基材２２５は単一のアクチュエータ２１０が取り付けられてそれを支持するサイズを有し、プラスチックなど任意の材料から形成され得る。アクチュエータ２１０及び基材２２５への取り付け方は、第１実施形態で使用したアクチュエータ１０と同様であるのでその説明は省略する（図３参照）。アクチュエータ２１０の頂部２２１には、レンズ９３が取り付けられている。レンズ９３は下端に取り付け部９３ａを有し、取り付け部９３ａは、アクチュエータ２１０の頂部２２１に形成された貫通孔２２１ａに挿入されている。アクチュエータ２１０には図示しない駆動回路から駆動電圧が印加される。二つの傾斜部２６に対する駆動電圧を制御することによって図４〜６に示したようにアクチュエータが変位する。この変位の大きさは、駆動電圧の大きさを制御することで調節できる。ここで、アクチュエータ２１０の駆動により素子を図中のＸ，Ｚ方向に自在に変位させることができ、Ｙ軸周りの回転動作も可能であることには着目すべきである。この調節を行うことによって、レンズ９３への光２０３の入射方向に応じて、レンズ９３から射出した光２０３の照射位置及び集光位置を制御することができる。
【００６９】
アクチュエータ２１０の頂部２２１に取り付ける素子はレンズ９３に限らず、プリズム、ミラーなどの種々の光学素子や、各種センサ素子、撮像素子などの任意の素子を取り付けることができる。また、この実施形態では、アクチュエータ２１０が単一の場合を例示したが、複数のアクチュエータ２１０を比較的大きな基材２２５上に配列してもよい。この場合、各アクチュエータ２１０にミラーなど反射板を取り付けることで表示装置として機能させることができる。
【００７０】
この実施形態では、アクチュエータ２１０の頂部２２１に素子を取り付けたデバイスの構造を例示したが、素子を傾斜部２２に取り付けても良い。例えば、個別電極２７上に反射板を設けることができる。また、個別電極２７を鏡面仕上げにすれば、個別電極２７が反射素子として機能する。
【００７１】
第3実施形態のデバイスの第1変形例を図２４に示す。図２４に示したデバイス４００は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に用いられるアクチュエータ付きプローブである。デバイス４００は、アクチュエータ２１０の頂部２２１に、レンズ９３の代わりに、プローブ１９３を備える点で、第３実施形態と異なる。その他の構造及び要素は第２実施形態と同じであるのでその説明を省略する。このデバイス４００はアクチュエータ２１０を駆動することでプローブ１９３の位置を自在に変更することができるので、原子間力顕微鏡におけるサンプルの所望位置を観察することが可能となる。
【００７２】
第3実施形態のデバイスの第２変形例を図２５に示す。図２５に示したミラーデバイス５００は、アクチュエータ付き反射鏡である。デバイス５００は、二つのアクチュエータ２１０の頂部２２１に、ミラー２９３を支持する支持台２９５を備える。その他の構造及び要素は第３実施形態と同じであるのでその説明を省略する。ミラーデバイス５００はアクチュエータ２１０を駆動することでミラー２９３の位置を自在に変更することができる。二つのアクチュエータ２１０を同時に同方向に駆動させることでミラー２９３を平行移動させることができる。また、ミラー２９３の角度も変可能であるので、ミラー２９３に斜入射する光に対しても所望の方向に光を反射することができる。このミラーデバイス５００はレーザ干渉計、分光器などのシステム中で用いることも可能である。
【００７３】
＜第４実施形態＞
この実施形態で示すアクチュエータ６００は、頂部１２１で交差するように連結する二つの屈曲薄板部２２０ａ及び２２０ｂを有する。屈曲薄板部２２０ａ及び２２０ｂは、それぞれ、頂部１２１から長手方向に延在する傾斜部２２２ａ及び２２２ｂ（合計４つ）を有する。さらに、傾斜部２２２ａ及び２２２ｂからは、基部２２３ａ及び２２３ｂ（基台）が水平に夫々延びており、それらの基部２２３ａ及び２２３ｂは水平な基材２５に固定されている。すなわち、屈曲薄板部２２０ａ及び２２０ｂは長手方向中央部で屈曲し、屈曲部が頂部（当接部あるいは物体設置部）１２１となるピラミッドまたは屋根形状を有する。傾斜部２２２ａ及び２２２ｂは基材２５の表面に対して所定の傾斜角で傾いて基材２５上に位置している。すなわち、この実施形態のアクチュエータ６００は第１実施形態のアクチュエータの屈曲薄板部にさらに、頂部でそれに直交する屈曲薄板部を備える点で第１実施形態のアクチュエータと異なる。それ以外の構造や材料については同様であるので説明を省略する。
【００７４】
第４実施形態のアクチュエータ６００は、互いに直交する方向に延在する２組の圧電層２６（＋Ｘ），２６（−X），２６（＋Ｙ），２６（-Ｙ）を備えるので、それらの圧電層２６に印加する電圧を制御することによって、いずれかの圧電層２６、いずれかの複数の圧電層２６、あるいはすべての圧電層２６に電圧を印加することによって、図４〜図６との関係で説明した圧電層２６の変形に基づいて頂部１２１をＸ、Ｙ、Ｚのいずれの方向にも移動させることが可能となる。すなわち、アクチュエータ６００は３次元で変位が可能となる。例えば、４つの圧電層２６（＋Ｘ），２６（−X），２６（＋Ｙ），２６（-Ｙ）に電圧を印加すると、圧電層２６（＋Ｘ），２６（−X），２６（＋Ｙ），２６（-Ｙ）は収縮するために、頂部１２１は-Ｚ方向に移動する。また、二つの圧電層２６（＋Ｘ），圧電層２６（＋Ｙ）に電圧を印加すると頂部１２１は図２６Ａ中のθ方向に移動する。電圧を印加する圧電層とその電圧の大きさを制御することで頂部の位置を３次元的に自在に変更可能である。従って、アクチュエータ６００を第１実施形態のように搬送装置に用いることができる。
【００７５】
第４実施形態のアクチュエータ６００の頂部１２１に前述したようなレンズやミラーなどの光学素子やプローブなどの検査素子を取り付けて各種のデバイスを提供することができる。アクチュエータ６００の個別電極２７及び共通電極の取り付け位置や構造は第１実施形態で説明したものに限らず、前述の変形形態に示したものを用いてもよい。第５実施形態のアクチュエータ６００では頂部１２１で直交する２枚の屈曲薄板部２２０ａ及び２２０ｂを用いていたが、頂部１２１で交わる３枚以上の屈曲薄板部を採用してもよい。
【００７６】
本発明は上記実施形態及び変更形態で開示したものに限定されず、特許請求の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態の用紙搬送装置３は、水平な搬送面に沿って用紙Ｐを搬送するように構成されているが、搬送面は平面に限られるものではない。例えば、複数のアクチュエータ１０が曲面に沿って配置されている場合には、曲面状の搬送面に沿って用紙Ｐを搬送することができる。また、アクチュエータの屈曲薄板部は単一の板部材から形成されていたが、一対の板部材を用意し、それらの端部を互いに結合することで薄板部を形成してもよい。この場合、二つの板部材がそれぞれ傾斜部となり、二つの板部材の結合部が当接部（頂部）となり得る。また、前記搬送装置、移動装置及びデバイスではアクチュエータが傾斜部に接続する基部を備えていたが、アクチュエータが傾斜部の端部で基材上で支持または固定されることが可能であれば、基部を省略することができる（あるいは傾斜部の端部を基部とみなしてもよい）。例えば、図３において切欠部２２ｂと基部２３を取り除いて、傾斜部の端部を直接基材２５に接着、溶接などで固着してもよいし、基材に溝を形成して傾斜部の端部を嵌め込んでもよい。
【００７７】
本発明のアクチュエータは、小さく簡単な構造でありながら、その頂部または当接部をＸ，Ｚ方向に自在に変位させることができまた、Ｙ軸周りの回転動作も可能である。本発明のアクチュエータは、さらには、３次元の変位も可能である。それゆえ、本発明のアクチュエータは、搬送装置や移動装置のみならず、各種素子を搭載したデバイスや、マイクロアームなどのマイクロツール、マイクロロボットの駆動制御に極めて有用であり、そのようなデバイスやマイクロツールは外科手術など医療分野や衛星探査などの宇宙技術分野などで活躍する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】用紙搬送装置の要部を示す図であり、図２Ａは平面図、図２Bは図２ＡのＡＡ−ＡＡ線断面図である。
【図３】圧電アクチュエータを示す図であり、図３Ａは断面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢＢ−ＢＢ線矢視図である。
【図４】当接部が待機位置にある状態の圧電アクチュエータの断面図である。
【図５】当接部が搬送準備位置にある状態の圧電アクチュエータの断面図である。
【図６】当接部が搬送完了位置にある状態の圧電アクチュエータの断面図である。
【図７】インクジェットプリンタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図８】３種類のアクチュエータの個別電極に供給される駆動パルス信号Ｓ１〜Ｓ６の波形図である。
【図９】３種類のアクチュエータによる搬送動作を示す図であり、図９Ａは平面図であり、図９ＢはのＣＣ−ＣＣ線断面図である。
【図１０】図１０Ａは第1変更形態のアクチュエータの断面図であり、当接部が待機位置にある状態を示し、図１０Ｂは当接部が搬送準備位置にある状態を夫々示す。
【図１１】図１１Ａは第２変更形態及び第３変更形態の複数のアクチュエータを示す平面図であり、図１１Ｂは図１１ＡのＤＤ−ＤＤ線断面図である。
【図１２】第２変更形態のアクチュエータに供給される駆動パルス信号の波形図である。
【図１３】第３変更形態のアクチュエータに供給される駆動パルス信号の波形図である。
【図１４】第４変更形態の複数のアクチュエータの平面図である。
【図１５】第５変更形態の複数のアクチュエータの平面図である。
【図１６】第６変更形態のアクチュエータの断面図である。
【図１７】図１７Ａは第７変更形態のアクチュエータの断面図であり、図１７Ｂは図１７ＡのＥＥ−ＥＥ線矢視図である。
【図１８】第８変更形態のアクチュエータの断面図である。
【図１９】第９変更形態のアクチュエータの断面図である。
【図２０】第１０変更形態の２つのアクチュエータの断面図である。
【図２１】図２１Ａは本発明の移動装置の概念斜視図であり、図２１Ｂは図２１Ａに示した移動装置の側面図である。
【図２２】図２２Ａは本発明のデバイスの概略断面図であり、図２２Ｂは図２２ＡのＦＦ−ＦＦ視図である。
【図２３】第１１変形実施態様の圧電アクチュエータを示す図であり、図２３Ａは断面図であり、図２３Ｂは図３ＡのＧＧ−ＧＧ線矢視図である。
【図２４】図２４は本発明のデバイスの第１変形例のプローブデバイスを説明する図である。
【図２５】図２５は本発明のデバイスの第２変形例のミラーデバイスを説明する図である。
【図２６】図２６は、第４実施形態の圧電アクチュエータを示す図であり、図２６Ａは上面図であり、図２６Ｂは側面図である。
【符号の説明】
【００７９】
３  用紙搬送装置
１０，２１０，３００，６００  アクチュエータ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  アクチュエータ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  アクチュエータ組
１１  ガイド部材
１１ａ  ガイド部  １２  駆動回路
２０，２２０ａ，２２０ｂ  屈曲薄板部
２１  当接部
２２，２２２ａ，２２２ｂ  傾斜部
２２ａ，２２ｂ  切欠部
２２ｃ，２２ｄ  孔
２２  当接部
２３  基部
２４  板部材
２６  圧電層
２７，３２７  個別電極
４０  担持部材
５０，６０，７０，８０  アクチュエータ
７２  傾斜部
７６  圧電層
７７  個別電極
８２，３８２  共通電極
１００  インクジェットプリンタ
１２１，２２１  頂部
２００  デバイス
４００  デバイス
５００  ミラーデバイス
【図１】
2006121066.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006121066.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006121066.tif 000016
【図１５】
2006121066.tif 000017
【図１６】
2006121066.tif 000018
【図１７】
2006121066.tif 000019
【図１８】
2006121066.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2006121066.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2006121066.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2006121066.tif 000028