(57)【要約】【課題】耐摩耗性および耐久性を向上させることができる圧電アクチュエータ、被駆動体、時計、液体吐出装置、および駆動装置を提供すること。【解決手段】補強板５１の両面に圧電素子５２を接合し、補強板５１と一体的に凸部５１１を形成する。凸部５１１をロータ４のリング４Ａ側面に形成された凹部４３に当接し、圧電素子５２と補強板５１との間に電圧を印加すると凸部５１１が楕円軌道を描いてロータ４を回転駆動する。リング４Ａを多孔性炭素材料で構成したので、長期間にわたって比較的高い摩擦係数を安定して得ることができ、リング４Ａの耐摩耗性を向上させることができ、圧電アクチュエータの耐久性を向上させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有する振動体と、この振動体の振動によって移動する移動体とを有する圧電アクチュエータであって、前記振動体は前記移動体に当接する当接部を有し、前記移動体は前記当接部が当接される被当接部を有し、前記振動体の前記当接部および前記移動体の前記被当接部の少なくとも一方は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記多孔性炭素材料は、未焼成であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記多孔性炭素材料は、焼成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
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において、前記当接部および前記被当接部のうち前記多孔性炭素材料で構成された少なくとも一方は、研磨されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記当接部および前記被当接部の間には、トラクションオイルが介在されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
圧電素子を有する振動体を備えるとともに、この振動体の振動で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータであって、前記振動体の前記被駆動体に対する当接部は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
圧電素子を有する圧電アクチュエータで駆動される被駆動体であって、前記圧電アクチュエータの振動体が当接される被当接部は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする圧電アクチュエータで駆動される被駆動体。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータおよび／または請求項７に記載の被駆動体を備えた時計。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータおよび／または請求項７に記載の被駆動体を備えた液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータおよび／または請求項７に記載の被駆動体を備えた駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子の振動で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体、圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えた時計、液体吐出装置、および駆動装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
圧電素子の振動で被駆動体を駆動するいわゆる圧電アクチュエータとしては、例えば板状の補強板の両面に圧電素子が接合されたものがある（例えば特許文献１）。この圧電アクチュエータでは、圧電素子の振動にともなって補強板が振動し、補強板の一端に形成された突起部が被駆動体であるロータを押圧して回転駆動する。この時、補強板の突起部およびロータは互いに接触して摩擦によって駆動力を伝達するため、突起部およびロータには耐摩耗性が要求される。そこで、この圧電アクチュエータでは、突起部をステンレス鋼で構成し、ロータの表面にはニッケルーリンめっきを施すことによって、耐摩耗性の向上を図っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６８９５４号公報  （第３−４頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような圧電アクチュエータでは、長期間の使用にわたっても十分な耐摩耗性を確保することが難しく、定期的に突起部、つまり圧電アクチュエータまたはロータを交換する必要がある。例えばチューブを順次しごいてチューブ内部の液体を吐出させる液体吐出装置、いわゆるチューブポンプに圧電アクチュエータを使用する場合などでは、チューブを押圧してしごく押圧部材を駆動するのに相当量の駆動力を必要とする。したがって、圧電アクチュエータの突起部と押圧部材との接触圧も高くなり、長期間にわたる使用後にはどちらかが摩耗してしまい、寿命を長くすることができない場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、耐摩耗性および耐久性を向上させることができる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体、この圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えた時計、液体吐出装置および駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電アクチュエータは、圧電素子を有する振動体と、この振動体の振動によって移動する移動体とを有する圧電アクチュエータであって、振動体は移動体に当接する当接部を有し、移動体は当接部が当接される被当接部を有し、振動体の当接部および移動体の被当接部の少なくとも一方は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、振動体の当接部および移動体の被当接部の少なくとも一方が多孔性炭素材料で構成されているので、従来採用されている材料よりも硬度が高くなり、したがって圧電アクチュエータの耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。これにより高負荷下での駆動においても、長期間にわたって十分な耐久性が確保される。
【０００７】
ここで、麩糠類の多孔性炭素材料（Ｒｉｃｅ  Ｂｒａｎ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，ＲＢＣ）とは、粒度が調整された米糠や麩等の麩糠類に、熱硬化性樹脂および糊料入りの水溶液などを混練して型に充填した上で加圧、脱気しながら成形したもの、あるいは、この成形品を所定の温度条件の不活性ガス雰囲気中または真空中で焼成、炭化させた材料をいう。この多孔性炭素材料は、高い硬度が得られ、比重が金属等に比較して小さく、また、温度変化による材料特性への影響を受けにくいという特質を有する。
【０００８】
本発明では、多孔性炭素材料は、未焼成であることが望ましい。
この発明によれば、当接部および被当接部の少なくとも一方が未焼成の多孔性炭素材料で構成されているので、摩擦係数が比較的高く、振動体の振動が良好に移動体に伝達され、駆動効率が良好となる。また、摩耗が生じても摩擦係数の変動が小さいので、長期間にわたって駆動力が安定する。これは、例えば高い駆動力を伝達する必要があるチューブポンプの押圧部材を駆動するのに用いられる場合などでも、圧電アクチュエータの耐久性の向上が望めるので、特に有用である。
ここで、未焼成の多孔性炭素材料とは、粒度が調整され、熱硬化性樹脂などが混練された麩糠類を型に充填した上で加圧、脱気しながら成形したものをいう。
【０００９】
本発明では、多孔性炭素材料は、焼成されていることが望ましい。
この発明によれば、当接部および被当接部の少なくとも一方が焼成された多孔性炭素材料で構成されているので、当該部分の硬度がさらに向上し、圧電アクチュエータの耐摩耗性、耐久性がより一層向上する。
また、焼成された多孔性炭素材料は、摩擦係数が比較的低く、摩耗が生じても摩擦係数の変動が小さいので、長期間にわたって駆動力が安定する。これは、例えば高速で移動体を駆動するため当接部および被当接部の摩擦回数が多くなる場合などでも、当接部および被当接部の少なくとも一方が一定の摩擦係数を長期間にわたって維持することで、圧電アクチュエータの安定した駆動が望めるので、特に有用である。
ここで、焼成された多孔性炭素材料とは、粒度が調整され、熱硬化性樹脂などが混練された麩糠類を型に充填した上で加圧、脱気しながら成形し、この成形品を所定の温度条件の不活性ガス雰囲気中または真空中で焼成、炭化させたものをいう。なお、最終焼成温度が約７００℃以上で焼成された硬質多孔性炭素材料も、本発明の多孔性炭素材料に含まれる。
【００１０】
本発明では、当接部および被当接部のうち多孔性炭素材料で構成された少なくとも一方は、研磨されていることが望ましい。
この発明によれば、当接部および被当接部のうち多孔性炭素材料で構成された部分が研磨されているので、当該部分が所望の表面粗さに整えられる。したがって、圧電素子の微小な振動振幅よりも大きな凹凸が予め除去され、当接部が確実かつ良好に被当接部を駆動して、圧電アクチュエータの駆動性能が安定する。
【００１１】
本発明では、当接部および被当接部の間には、トラクションオイルが介在されていることが望ましい。
トラクションオイルとは、トラクション係数を高めた潤滑剤である。圧力−粘度係数が高く、圧力が作用すると硬化し、圧力が解除されると軟化する性質を有している。
振動体の当接部が移動体の被当接部に接触すると、当接部と被当接部との間には、ヘルツの法則により、所定大きさの接触面が形成され、接触圧力が生じる。しかし、現実には、接触面表面の凹凸により、接触圧力にバラツキがある。つまり、接触面は、実際に接触している部分と、僅かな空隙が形成されて実際には接触していない部分とで構成されている。また、接触面周囲においても、当接部と被当接部との間に僅かな空隙が形成されている。
【００１２】
この発明によれば、当接部が被当接部に接触する際に、当接部と被当接部との間にトラクションオイルの膜が形成されるとともに、接触面のうち実際には接触していない部分や接触面周囲の空隙にトラクションオイルが充填される。その後、当接部が被当接部を押圧すると、トラクションオイルに圧力が作用し、硬化する。したがって、トラクションオイルの膜により当接部と被当接部とが直接的に接触することを防ぐとともに、実質的な接触面積が増加し、当接部と被当接部との固体同士の接触による摩耗が防止されつつ、単位面積当たりの接触圧力が軽減され、圧電アクチュエータの耐久性が向上する。
しかも、トラクションオイルが硬化するため、当接部と被当接部とが互いに滑り接触するのを防いで、摩擦係数の低下が抑制されるから、圧電アクチュエータの駆動力の低下が防止される。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータは、圧電素子を有する振動体を備えるとともに、この振動体の振動で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータであって、振動体の被駆動体に対する当接部は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、振動体の当接部が多孔性炭素材料で構成されているので、従来採用されている材料よりも硬度が高く、したがって圧電アクチュエータの耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。これにより高負荷下での駆動においても、長期間にわたって十分な耐久性が確保される。また、多孔性炭素材料は、摩耗が生じても摩擦係数の変動が小さいので、長期間にわたって駆動力が安定する。
なお、この圧電アクチュエータにおいては、未焼成の多孔性炭素材料や焼成の多孔性炭素材料のいずれを用いてもよい。未焼成の多孔性炭素材料を用いた場合では、比較的高い摩擦係数を長期間安定して得られ、駆動力が長期間にわたって安定する。一方、焼成の多孔性炭素材料を用いた場合では、比較的低い摩擦係数を長期間安定して得られ、やはり駆動力が長期間にわたって安定する。またこの時、当接部が予め研磨されていれば、振動体の振動振幅よりも大きな凹凸が予め除去されるので、振動体の振動が良好に被駆動体に伝達される。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータで駆動される被駆動体は、圧電素子を有する圧電アクチュエータで駆動される被駆動体であって、圧電アクチュエータの振動体が当接される被当接部は、麩糠類の多孔性炭素材料で構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、被駆動体の被当接部が多孔性炭素材料で構成されているので、従来採用されている材料よりも硬度が高く、したがって被駆動体の耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。これにより高負荷下で駆動される場合においても、長期間にわたって十分な耐久性が確保される。また、多孔性炭素材料は、摩耗が生じても摩擦係数の変動が小さいので、長期間にわたって駆動が安定する。
なお、この被駆動体においては、未焼成の多孔性炭素材料や焼成の多孔性炭素材料のいずれを用いてもよい。未焼成の多孔性炭素材料を用いた場合では、比較的高い摩擦係数を長期間安定して得られ、被駆動力が長期間にわたって安定する。一方、焼成の多孔性炭素材料を用いた場合では、比較的低い摩擦係数を長期間安定して得られ、やはり被駆動力が長期間にわたって安定する。またこの時、被当接部が予め研磨されていれば、振動体の振動振幅よりも大きな凹凸が予め除去されるので、振動体の振動が良好に被駆動体に伝達される。
【００１５】
本発明の時計は、前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えていることが望ましい。
この発明によれば、時計が前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えているので、前述のような効果を奏し、時計の耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。また、圧電アクチュエータが薄く構成しやすいので、時計の薄型化、小型化の促進が容易である。
【００１６】
本発明の液体吐出装置は、前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えていることが望ましい。
この発明によれば、液体吐出装置が前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えているので、前述のような効果を奏し、液体吐出装置の耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。特に、チューブを押圧して液体を吐出する、いわゆるチューブポンプでは、チューブを押圧する押圧部材を駆動するために前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を用いれば、高い駆動力を長期間にわたって安定して得られるので、特に有用である。
【００１７】
本発明の駆動装置は、前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えていることが望ましい。
この発明によれば、駆動装置が前述の圧電アクチュエータおよび／または被駆動体を備えているので、前述のような効果を奏し、駆動装置の耐摩耗性が向上し、耐久性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降で、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００１９】
〔第一実施形態〕
図１には、第一実施形態にかかる液体吐出装置１１の平面図が、また図２には液体吐出装置１１の側断面図が示されている。
これらの図１および図２において、液体吐出装置１１は、内部に液体が流通するチューブ３１と、このチューブ３１を押圧するボール３２と、このボール３２をチューブ３１上で転動させるロータ４（移動体、被駆動体）（図２）と、ロータ４を回転駆動する振動体５と、ボール３２の転動軌跡を規定するリテーナ３３とを備えている。また、これらの構成部品、つまりチューブ３１の一部、ボール３２、ロータ４、振動体５、およびリテーナ３３は、ケース部材２に収納されている。なお、本発明の圧電アクチュエータは、本実施形態ではロータ４および振動体５を備えて構成されている。
【００２０】
ケース部材２は、チューブ３１が配置される基部２１と、基部２１の開口部分を覆う蓋部材２２（図２）とを備えている。基部２１および蓋部材２２には、外周近傍の複数箇所（本実施形態では四箇所）にそれぞれ孔２１３および２２１が形成されている。これらの孔２１３，２２１にはピン２３が貫通され、これにより蓋部材２２が基部２１に取り付けられている。ここで、四つのピン２３は蓋部材２２の孔２２１に嵌合されており、また、これらのピン２３は、基部２１の孔２１３のうち対角線上の二つの孔２１３に嵌合されている。したがって基部２１および蓋部材２２は、これら二つのピン２３によって対角線上の二箇所で互いの接触面の面内方向での位置が規定され、これらの相対的な位置のずれが防止されている。また、基部２１において蓋部材２２に対向する面には、ピン２３と嵌合される二つの孔２１３近傍の端部に切欠２１６が形成されている。この切欠２１６により、基部２１および蓋部材２２が接触した時に両者の間に隙間が形成されている。
【００２１】
基部２１において蓋部材２２に対向する面の略中央には、チューブ３１が配置されるチューブガイド溝２１１が形成されている。このチューブガイド溝２１１は、円弧状部分と、この円弧状部分の両端から基部２１の端部に向かって互いに平行に形成された二つの直線部分とを備えている。直線部分の途中には、基部２１の断面方向に孔２１１Ｂが形成され、この孔２１１Ｂの側面から基部２１の裏面に沿って溝２１１Ａが基部２１の端部まで形成されている。
チューブ３１は、ケース部材２の外部から溝２１１Ａに沿って配置され、孔２１１Ｂからケース部材２内部に入る。そしてチューブ３１は、チューブガイド溝２１１に沿って配置され、もう一方の孔２１１Ｂおよび溝２１１Ａを通って再び外部へ配置されている。二つの溝２１１Ａには、チューブ３１がチューブガイド溝２１１に沿ってたるみなくセットされるように、ストッパ２１２がそれぞれ取り付けられている。これらのストッパ２１２はチューブ３１が適切な張力でチューブガイド溝２１１に配置されるようにその張力を調整可能となっている。なお、チューブ３１の材料は、シリコーンゴム、ポリウレタン、その他の弾性材料を採用できる。
ボール３２は、複数（本実施形態では二つ）設けられ、チューブガイド溝２１１の円弧状部分に沿って等間隔、つまり本実施形態では１８０°間隔でチューブ３１のチューブガイド溝２１１に当接される側とは反対側に配置されている。
【００２２】
ロータ４は、ポリカーボネートやその他任意の材料で構成されて環状に形成され、外周にはリング４Ａが圧入されている。リング４Ａ外周には断面円弧凹状の凹部（被当接部）４３が形成されている。ロータ４の内周側にはデルリンやポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙ  Ｔｅｔｒａ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ，  ＰＴＦＥ）などの低摩擦係数の材料で構成された環状のブッシュ４１が圧入されている。ブッシュ４１は、蓋部材２２に固定されたロータ軸２５と、ロータ軸２５に螺合されるロータ押さえ部材２５１とによってロータ軸２５に回転可能に支持されている。
また、ロータ軸２５の内周には、断面略三角形状のツメ部２５２が形成されている。このツメ部２５２には、基部２１に形成された孔２１５およびロータ押さえ部材２５１を貫通した四つ割ピン２４が先端のつめ部分において係合されている。この四つ割ピン２４によって、基部２１および蓋部材２２は、近接した状態で位置決めされている。
ロータ４のボール３２に対向する面には押圧ゴム４２が設けられ、ボール３２に当接されている。ここで、ロータ４とチューブガイド溝２１１との距離は、ボール３２の直径とチューブ３１の直径との和より小さく設定されている。これによって、ボール３２はロータ４の押圧ゴム４２でチューブ３１側に押し付けられ、チューブ３１がチューブガイド溝２１１の形状に沿って押しつぶされるようになっている。
【００２３】
振動体５は、略矩形平板状に形成された補強板５１と、この補強板５１の表裏両面に固定された平板状の圧電素子５２と、圧電素子５２を振動可能に支持する支持板５３とを備えている。また、振動体５は、圧電素子５２に所定周波数の電圧を印加する印加装置（図示せず）を備えている。
補強板５１の対角線上両端には、平面視で略半円形状の凸部（当接部）５１１が短辺から突出するように一体的に形成されている。凸部５１１の一方は、断面略円弧凸状に形成されてリング４Ａの凹部４３に当接され、凸部５１１の先端がロータ４の半径方向に対して傾斜するように配置されている。このように、凸部５１１が断面略円弧凸状に、かつ凹部４３が前述のように断面略円弧凹状に形成されることにより、いずれか一方がロータ４の回転軸方向にずれた場合にも、両者の係合が外れるのが防止されている。補強板５１の長さ方向略中央には、補強板５１から突出する腕部５１Ａ，５１Ｂが一体的に形成されている。
【００２４】
圧電素子５２は、補強板５１の両面の略矩形状部分に設けられている。圧電素子５２の材料は、特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム等の各種のものを用いることができる。また、圧電素子５２の両面には、ニッケルおよび金などがめっき、スパッタ、蒸着等の方法によって形成されて電極が形成されている。これら両面の電極のうち、補強板５１に対向する面の電極は、圧電素子５２全面にわたって形成され、補強板５１に接着などされることによって補強板５１と導通している。また、圧電素子５２表面の電極は、対角線上両端に略Ｌ字形の溝が設けられることによって、当該部分で電気的に絶縁され、中央に略Ｚ字形の電極（駆動電極）５２０が形成されている。この駆動電極５２０および補強板５１は、図示しないリード線などにより前述の印加装置に接続されている。
【００２５】
ここで、圧電素子５２の寸法や、厚さ、電極の分割形態などは、圧電素子５２に繰り返し電圧が印加された時に、圧電素子５２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動と、圧電素子５２の平面中心に対して点対称に、面内で縦振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動とが同時に現れるように適宜設定される。この時、縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数とは互いに近接するように設定されていることが望ましく、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は、１．００より大きく、１．０３以下であることが望ましい。また、圧電素子５２の長辺と短辺との長さ比は、長辺を１とすると短辺が０．２７４以上であることが望ましい。
【００２６】
なお、圧電素子５２の短辺が０．２７４よりも小さい場合には、縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周波数よりも大きくなり、良好な楕円軌道を描くことができない。この時、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は１．００以下である。また、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が１．０３より大きい場合には、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点が離れてしまい、両振動の振幅を同時に良好にすることができない。
圧電素子５２に印加される電圧の周波数は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間、より好ましくは反共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間で両方の振動が良好に現れる周波数を適宜選択する。なお、振動体５に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などを採用できる。
【００２７】
支持板５３は、補強板５１の腕部５１Ａ，５１Ｂを三箇所のねじ５３１，５３２，５３３でねじ止めしている。この支持板５３は蓋部材２２に固定具５３４で回転可能に支持されており、これにより振動体５は蓋部材２２に固定されている。また、腕部５１Ａと支持板５３との間には略Ｕ字形の弾性部５３５が介装されている。この弾性部５３５は一端がねじ５３２，５３３および固定具５３４に固定され、また他端が係止部材５３６によって蓋部材２２に係止されている。この弾性部５３５は、固定具５３４を中心に振動体５を付勢しており、これによって振動体５の凸部５１１はリング４Ａの凹部４３に適切な付勢力で押し付けられている。
なお、図１においては、振動体５は蓋部材２２に支持されているが、説明の簡略化のため、蓋部材２２の図示を省略し、振動体５および支持板５３のみを図示してある。
【００２８】
リテーナ３３は、ロータ４と基部２１との間に設けられ、リング状に形成されている。リテーナ３３の内周側は基部２１に環状に設けられた突起２６に当接されることで平面方向のずれが防止されている。リテーナ３３には周囲に沿って複数箇所（本実施形態では六箇所）のボール保持部３３１が等間隔に形成されている。これらのボール保持部３３１のうち、対向する二つにボール３２が配置されている。また、リテーナ３３の外周には、凸部３３２が形成されており、リテーナ３３の側面にはこの凸部３３２の通過を検出する回転検出手段３３３が設けられている。
【００２９】
図３には、振動体５およびロータ４の当接状態を示す拡大断面図が示されている。この図３において、振動体５の補強板５１は、厚み約０．１ｍｍ、ビッカース硬さ約５００ＨｖのＳＵＳ３０１ＥＨで構成されている。このように、補強板５１の材料としてステンレス鋼が採用されているので、錆の発生が良好に防止されている。
一方、ロータ４のリング４Ａは未焼成の麩糠類の多孔性炭素材料（Ｒｉｃｅ  Ｂｒａｎ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，ＲＢＣ）で構成されている。
このような振動体５およびリング４Ａは次のようにして製造される。
【００３０】
リング４Ａが構成される多孔性炭素材料は、麩糠類に熱硬化性樹脂を混練した後、この麩糠類を所定サイズに造粒し、リング４Ａの外形形状の金型に充填して、加圧、脱気を繰り返すことによって製造されている。
ここで、麩糠類としては、米糠油を搾油した後に残る脱脂糠を始めとし、小麦をひいて粉にしたときに皮屑として出る麩、籾殻や蕎麦殻、大豆殻等の穀類を加工処理する過程で発生する粉末状の、あるいは粉砕処理した皮殻等を採用でき、粒度が一定以下に揃えられていることが望ましい。また、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂などの任意の樹脂を採用でき、適切な濃度の希釈したものを採用できる。なお、希釈度や混練割合などは、麩糠類の種類や熱硬化性樹脂の種類、混練後の放置時間の設定等を勘案して適宜設定される。また、熱硬化性樹脂の混練に際しては、適量の水を加えたり、各種動植物糊料や澱粉、各種糖液等の繋ぎ剤を適量混合した水溶液などを適宜加えてよい。
さらに、熱硬化性樹脂などが混練された麩糠類は、例えば適温まで加温されて揮発分が抜かれてから金型に充填されてもよい。そして、造粒の際には、平面型造粒機や筒型造粒機等などの公知の造粒機を使用すればよく、所定サイズ、例えば１２メッシュアンダーの粒度に整えられることが望ましい。加圧、脱気は、必要回数繰り返すことによって麩糠類中のガスを確実に除いて、高硬度、高精度な外形形状が得られるようにする。
【００３１】
このようにして得たリング４Ａは、ビッカース硬さ約１００Ｈｖであり、表面粗さは、算術平均粗さＲａで３００ｎｍ以上となっている。これは、振動体５、つまり凸部５１１の振動振幅よりも大きくなるので、振動体５の凸部５１１が良好に凹部４３を押圧できるように、凹部４３に研磨を行う。この際、研磨は、研磨後の凹部４３の表面粗さＲａが約１０ｎｍ以下となるように、ダイヤモンドやアルミナ等の砥粒でラッピングによって行う。
研磨の後、リング４Ａをロータ４に圧入する。この際、ロータ４がポリカーボネート等の材料で構成されているので、しめしろを適宜設定することにより、リング４Ａが割れを生じることなくロータ４へ圧入される。
【００３２】
一方、振動体５の補強板５１は、次のように製造される。
図４および図５には、補強板５１の製造方法が示されている。図４（Ａ）には、補強板５１の凸部５１１の形成方法が示されている。図４（Ａ）に示されるように、補強板５１が形成される基材５０を複数（例えば１００枚）重ねて配置し、凸部５１１の外形形状をワイヤー放電加工によって形成する。この時、凸部５１１の位置は、基材５０の中心線からずれた位置に形成する。また、基材５０の四隅に、基材５０の中心線に対称にすべての基材５０を貫通する案内孔５０１を形成する。
【００３３】
次に、基材５０に窒化処理を行う。
図４（Ｂ）には、窒化処理をする際の基材５０の配置が示されている。この図４（Ｂ）に示されるように、基材５０を一枚ずつ交互に裏返して重ねる。この時、凸部５１１は、基材５０の中心線から外れた位置に形成されているので、一枚おきに互い違いに、厚み方向に重ならないように配置されることとなる。また、案内孔５０１は、基材５０の中心線に対称に配置されているので、一枚おきに裏返しても案内孔５０１の位置が一致する。この案内孔５０１をそれぞれねじで固定することにより、複数の基材５０を固定する。
そして、基材５０の凸部５１１のみをアンモニア中で加熱することにより、アンモニアから発生する窒素が基材５０中に溶解し、母材であるステンレス鋼に含まれたＣｒ等によって、凸部５１１の表面に硬化層が形成される。
このような窒化処理では、雰囲気ガスや、温度、処理時間等の種々の処理条件を任意に設定することによって、基材５０の表面に形成される硬化層（窒化層）の厚みや表面硬度を任意に選択することができる。例えば、ビッカース硬さ約５００Ｈｖ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ３０１ＥＨ）を５５０℃に加熱した状態で、ガス軟窒化処理を２時間施した場合には、当該ステンレス鋼をビッカース硬さ約１２００Ｈｖ程度まで硬化させることができる。このように、窒化処理によって凸部５１１を所望の硬度に容易に調整できる。
なお、窒化処理としては、ガス窒化、液体窒化、軟窒化等の方法を採用してもよい。
【００３４】
その後、凸部５１１の断面形状を凸状の曲面に形成する。
図５（Ｃ）には、凸部５１１の断面形状の形成方法が示されている。この図５（Ｃ）において、基材５０はその断面が示されており、凸部５１１が互い違いに配置されている。この状態で、アルミナを溶解した研磨液などの研磨剤を塗布した研磨布５４を凸部５１１に所定の圧力で押しつけながら平面方向に往復させて研磨（ラッピング）する。これにより、凸部５１１の断面形状を曲面に形成する。なお、研磨には研磨布５４に限らず、樹脂などの研磨に適した任意の材料を採用でき、あるいは研磨にバフを用いてもよい。
図５（Ｄ）には、補強板５１の外形形状の形成方法が示されている。この図５（Ｄ）に示されるように、凸部５１１の断面形状を凸状の曲面に形成した後、基材５０を再び一枚おきに裏返して凸部５１１の位置を一致させる。そして打ち抜きなどによって補強板５１の外形形状を形成する。
【００３５】
このように補強板５１を形成することにより、複数枚の基材５０を重ねて一度に加工するので、大量生産に容易に対応できる。硬化処理を行う際には凸部５１１のみを窒化処理するが、基材５０が重ねて固定されているので、この処理時に基材５０全体が反って変形するのを防止できる。これにより、反対に基材５０の反りが防止されているので、窒化処理を長時間行うことができ、窒化層を凸部５１１表面から深く形成することができる。また、この際窒化層は凸部５１１のみに形成されるので、圧電素子５２が固定される略矩形状部分の材料特性が変化しない。つまり補強板５１のヤング率など、補強板５１の振動特性に影響のある材料特性の変化を防止できるので、振動体５の振動特性を安定させることができる。
また、複数の基材６０を重ねる際、凸部５１１が厚み方向に重ならないように配置しているので、硬化処理を施す際には凸部５１１の全表面に窒化層を形成することができる。そして凸部５１１の断面形状の形成時には、凸部５１１の外周全面に良好に凸状の曲面を形成できる。
このようにして形成された補強板５１の両面略矩形状部分に圧電素子５２を接着し、圧電素子５２表面の電極および補強板５１をリード線で印加装置に接続することにより、振動体５を製造する。
そして、振動体５の凸部５１１をリング４Ａの凹部４３に当接させ、所定期間慣らし運転を行ってから、使用する。
【００３６】
このような液体吐出装置１１は、次のように動作する。
まず、図示しない印加装置によって駆動電極５２０と補強板５１との間に電圧を印加すると、駆動電極５２０が形成された部分の圧電素子５２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動を励振する。この時、駆動電極５２０は、略Ｚ字形に形成されているため、圧電素子５２が長手方向に沿った中心線に対して非対称に伸縮する。これにより、圧電素子５２は、圧電素子５２の平面中心に対して点対称に、面内で縦振動と直交する方向に屈曲する屈曲振動も励振することとなる。これらの縦振動および屈曲振動によって、振動体５の凸部５１１は略楕円軌道を描く。この楕円軌道の一部で凸部５１１がリング４Ａの凹部４３を押すことにより、ロータ４が図１の矢印Ｒ方向に回転する。この動作を適当な振動数で繰り返すことにより、ロータ４を所望の回転数で回転させる。
【００３７】
ロータ４が回転すると、押圧ゴム４２に押圧されているボール３２は摩擦によってチューブ３１を押しつぶしながら転動する。これによって、チューブ３１内の二つのボール３２に挟まれた液体が移動し、チューブ３１から液体が吐出される。これを所定の回転数で繰り返すことによってチューブ３１内の液体を連続で吐出させる。
ボール３２は、その転動にともなってボール保持部３３１を押し、これによってリテーナ３３が回転する。この際、回転検出手段３３３はリテーナ３３の凸部３３２の通過を検知し、ボール３２の回転速度（回転数）を検知する。
液体吐出装置１１を使用しない時には、チューブ３１の圧閉を解除する。この場合には、四つ割ピン２４の先端を互いにすぼめてツメ部２５２との係合を外せば、蓋部材２２がロータ４および振動体５とともに基部２１から離間する。これにより、ボール３２のチューブ３１に対する押圧力が解除され、チューブ３１の圧閉が解除される。この時、切欠２１６に爪やドライバなどをあてて蓋部材２２と基部２１とを離間させると簡単に離間させることができる。
【００３８】
このような液体吐出装置１１によれば、次のような効果が得られる。
（１）  ロータ４のリング４Ａに麩糠類の多孔性炭素材料を用いたので、振動体５の凸部５１１が当接される凹部４３を高硬度に構成でき、ロータ４、つまり圧電アクチュエータの耐摩耗性および耐久性を向上させることができる。従って、ボール３２の駆動に比較的高トルク、つまり比較的高い摩擦力を必要とする液体吐出装置１１においても、長期間にわたって摩耗を良好に防止でき、十分な耐久性を確保できる。
多孔性炭素材料は、ある程度摩耗しても安定した摩擦係数が得られるので、長期間にわたって振動体５がロータ４を安定して駆動できる。また、多孔性炭素材料は、密度が約１．０〜１．３ｇ／ｃｍ３と金属に較べて非常に小さいので、液体吐出装置１１の軽量化を促進できる。そして、多孔性炭素材料は、温度変化による材料特性への影響が少ないので、振動体５の振動によって温度が変化しても材料特性が大きく変化することなく、安定して駆動できる。
また、ロータ４を金型で成形するので、容易に大量生産でき、振動体５の製造コストを低減できる。
【００３９】
（２）  ロータ４のリング４Ａが未焼成の多孔性炭素材料で構成されているので、例えば凸部５１１と凹部４３との間にトラクションオイルを介在させた場合に較べて、比較的高い摩擦係数を保持できる。したがって、ボール３２をチューブ３１上で転動させる液体吐出装置１１のように駆動に高いトルクを必要とする場合でも、長期間にわたって高い摩擦係数を得られ、ロータ４（ボール３２）を良好に駆動できる。
【００４０】
（３）  凹部４３がラッピングによって研磨されているので、凹部４３の表面粗さを振動体５の振動振幅よりも小さく整えることができる。したがって、凸部５１１は、振動が妨げられることなく凹部４３を押圧できるので、ロータ４を良好に駆動できる。また、凹部４３が予め研磨されているので、駆動中の摩耗粉の発生を防止でき、これによる誤動作や耐久性の低下などを防止できる。
【００４１】
（４）  圧電素子５２が適切な寸法に、つまり長辺の長さを１とした時短辺の長さが０．２７４以上で、かつ縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が１．００より大きく１．０３以下になるように設定されているので、縦振動および屈曲振動を同時に得ることができ、凸部５１１が良好な楕円軌道を描いてロータ４を回転駆動できる。この時、縦振動および屈曲振動の共振点が互いに近接しているので、両振動の振幅が共振点近傍の大きな振幅となり、ロータ４を高効率で駆動できる。
【００４２】
次に、第一実施形態に関連する実験例を示す。
図６には、第一実施形態に関連する実験例の実験結果を示す図が示されている。この図６において、図６（Ａ）は、補強板５１を各種材料の平板８に所定の条件下で往復摺動させた場合の位置関係を示す図であり、図６（Ｂ）は、その時の往復回数に対する摩擦係数の変化を表した線図である。
補強板５１は第一実施形態と同様に、ＳＵＳ３０１ＥＨで構成され、凸部５１１には５００℃で１時間のガス軟窒化処理による表面処理が施されている。また、凸部５１１は予め研磨されている。この補強板５１の凸部５１１を図６（Ａ）に示されるように、各種材料の平板８に垂直に当接し、荷重約０．４９Ｎ、摺動量１０ｍｍ、摺動周波数１Ｈｚで摺動させた。
一方、平板８は、従来材料であるＳＵＳ４２０と、本発明材料である未焼成の多孔性炭素材料とが用いられた。図６（Ｂ）の線Ａは、平板８をＳＵＳ４２０とした場合の線図、線Ｂは、平板８をＳＵＳ４２０とし、凸部５１１と平板８との間にトラクションオイル（ＩＴＦ３２（出光興産（株）製））を介在させた場合の線図、そして線Ｃは、平板８を未焼成の多孔性炭素材料とした場合の線図である。
【００４３】
この図６（Ｂ）に示されるように、線Ａと線Ｃとを比較すると、線Ａは往復回数の増加、つまり摩耗の進行に伴って摩擦係数が増加して安定しないのに対し、線Ｃは、摺動開始初期に摩擦係数約０．２から約０．５までと、ある程度の増加が見られるものの、その後は約０．５で安定した摩擦係数が得られることがわかる。
また、線Ｂと線Ｃとを比較すると、線Ｂは線Ｃと同様に往復回数に対して摩擦係数が安定しているが、線Ｃの方が高い摩擦係数が得られることがわかる。
したがって、線Ｃの未焼成の多孔性炭素材料は、従来のステンレス鋼ＳＵＳ４２０に比べて、摩耗に対しても摩擦係数が非常に安定し、かつ、トラクションオイルを介在させた場合に較べて高摩擦係数が得られることがわかった。
【００４４】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図７には、第二実施形態にかかる駆動装置１２の平面図が示されている。この図７において駆動装置１２は、圧電素子５２を備えた振動体５と、振動体５の振動で回転する回転体（移動体、被駆動体）１００と、振動体５の回転体１００に対する当接力を調整する当接力調整手段６とを備えている。振動体５および当接力調整手段６は円盤状の固定体７に固定されており、この固定体７の外周には環状の回転体１００が、周方向に等間隔で配置された複数のボール７１を介して回転可能に設けられている。なお、本実施形態では、本発明の圧電アクチュエータは振動体５および回転体１００を備えて構成されている。
【００４５】
図８には、振動体５の斜視図が示されている。この図８も示されるように、振動体５は、略矩形平板状に形成された補強板５１と、この補強板５１の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子５２とを備えている。
補強板５１は、第一実施形態と同様のＳＵＳ３０１ＥＨで構成され、凸部５１１は短辺の幅方向略中央に形成されている。凸部５１１の先端は回転体１００の内周に当接され、振動体５の長手方向は、内周の接線方向にほぼ直角に（つまり回転体１００の径方向に沿うように）配置されている。また、補強板５１の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部５１Ａが一体的に形成されている。腕部５１Ａは、補強板５１からほぼ直角に突出しており、これらの端部にはそれぞれ孔５１２が穿設されている。
【００４６】
圧電素子５２表面の電極は、溝によって互いに電気的に絶縁されて、長手方向に沿った中心線を軸として線対称に複数形成されている。つまり、圧電素子５２の幅方向をほぼ三等分するように二本の溝５５Ａが形成され、これらの溝５５Ａで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝５５Ｂが形成されている。これらの溝５５Ａ，５５Ｂにより、圧電素子５２の表面には中央に電極５２Ａが形成され、またこの電極５２Ａの両側には対角線上両端をそれぞれ対とする電極５２Ｂ，５２Ｃが形成される。これらの電極５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃおよび補強板５１は、それぞれリード線などによって固定体７に形成された孔（図示せず）を通って固定体７の反対側において印加装置に接続されている。なお、これらの電極５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、補強板５１を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子５２に同様に設けられており、例えば電極５２Ａの裏面側には電極５２Ａが形成されている。
【００４７】
当接力調整手段６は、振動体５を支持する支持部材５６と、この支持部材５６に一端が固定されたばね５７と、ばね５７の付勢力を調整する偏心ピン５８とを備えている。
支持部材５６は、硬質プラスチック、その他の材料で構成され、図８にも示されるように、振動体５が固定される一対の固定部５６１と、これらの固定部５６１の間に一体的に形成され、固定体７にスライド可能に支持されるスライド部５６２とを備えている。固定部５６１には、腕部の孔５１２に対応する位置にねじ部５６３が形成されている。このねじ部５６３に孔５１２を貫通してねじ５６４が螺合されることにより振動体５が固定部５６１に固定されている。
図９には、図７のＩＸ−ＩＸ断面図が示されている。この図９にも示されるように、スライド部５６２は、固定体７に凹状に形成されたスライド溝７２に配置されており、幅方向略中央には、支持部材５６が回転体１００に対して近接離間する方向に平行となるように長孔５６５が複数箇所（本実施形態では二箇所）形成されている。これらの長孔５６５には、ねじが７２１が貫通して固定体７に螺合されている。これにより、支持部材５６は長孔５６５の長手方向、つまり回転体１００に対して近接離間方向にスライド可能となっている。
【００４８】
図１０には、図７のＸ−Ｘ断面図が示されている。この図１０にも示されるように、支持部材５６両側の固定部５６１において、振動体５の凸部５１１から遠い側の端部側面には、ばね５７の一端が取り付けられている。ばね５７は、その伸縮方向が振動体５の近接離間反方向に平行となるように配置され、他端には円柱状の当接ピン５７１が挿入されている。この当接ピン５７１は、固定体７の平面方向に平行に摺動可能に支持されており、その先端が偏心ピン５８の側面に当接されている。偏心ピン５８は、固定体７に螺合されることで、回動可能に支持されている。このように、ばね５７の一端が支持部材５６に当接され、ばね５７の他端の当接ピン５７１が偏心ピン５８の側面に当接されることにより、ばね５７は支持部材５６を回転体１００に近接する方向に付勢している。したがって、振動体５の凸部５１１は適当な当接力で回転体１００に押し付けられている。
【００４９】
回転体１００には、内周部分に断面円弧凹状の凹部（被当接部）１０１が形成され、この凹部１０１に振動体５の凸部５１１が当接されている。ここで、凹部１０１と凸部５１１との間には、トラクションオイルが介在されている。
回転体１００内周に沿って等間隔に配置された複数のボール７１は、回転体１００の内周に形成された溝１０２と、固定体７の外周に形成された傾斜部分と、固定体７に固定された環状の押さえ板７１１の傾斜部分とで挟まれることによって溝１０２に収まっている。また、固定体７と押さえ板７１１との間には環状のボール保持部７１２が介装されている。このボール保持部７１２は、外周にボール７１と同数の略半円形の切欠部分が形成され、この切欠部分にボール７１がそれぞれ配置されることで、固定体７の外周で所定間隔を保っている。
【００５０】
回転体１００は、焼成された多孔性炭素材料で構成されており、次のように製造される。まず、第一実施形態の未焼成の多孔性炭素材料で構成されたリング４Ａと同様に、麩糠類に熱硬化性樹脂などを適宜混練した後、必要に応じて加温して揮発分を抜き、回転体１００の外形形状に対応した形状の金型に充填し、加圧、脱気によって成形する。
次に、この成型品を電気炉等の焼成釜に配置して、所定昇温条件下で焼成する。この時、窒素ガス灯の不活性ガス雰囲気中、または真空下等の無酸素状態を維持することにより、麩糠類および熱硬化性樹脂が燃焼するのを防止する。また、急激な温度上昇を避け、昇温速度を適宜設定することにより分解ガスの発生による割れやひびを防止する。なお、焼成温度や焼成時間等の諸条件は、最終製品に必要とされる特性、例えば硬度、純度、多孔性や加工性などを勘案して適宜設定される。
焼成された回転体１００の凹部１０１を第一実施形態と同様に研磨する。このような方法により製造された回転体１００は、ビッカース硬さ約１９９０Ｈｖとなり、表面粗さＲａが約１０ｎｍ以下となる。
そして、凹部１０１にトラクションオイルを塗布する。トラクションオイルをエタノール等の炭化水素系溶媒で希釈し、この溶液中に回転体１００を浸漬し、回転体１００の凹部１０１にトラクションオイル被膜を成膜する。なお、トラクションオイルとしては、サントトラック（ＳＡＮＴＯＴＲＡＣ）＃１００（日本鉱業石油（株）製）や、ＩＴＦ３２（出光興産（株）製）等を採用できる。
【００５１】
このような駆動装置１は、次のように動作する。
振動体５の圧電素子５２に印加装置により交流電圧を印加して振動体５を振動させる。この時、電極５２Ａおよび電極５２Ｃのみに選択的に電圧を印加することにより、振動体５は第一実施形態と同様に縦振動と屈曲振動を組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。凸部５１１は、楕円軌道の一部で回転体１００の凹部１０１に押し付けられて、回転体１００との摩擦力によって回転体１００を円周方向に間欠回転させる。これを所定の周波数で繰り返し行うことにより、回転体１００は一方向に所定の回転速度で回転する。
回転体１００の回転速度を変更する場合には、当接力調整手段６を操作する。つまり、例えば回転体１００の回転速度を遅くする場合は、偏心ピン５８を操作してばね５７が長くなる方向へ回動させる。これによって、ばね５７の支持部材５６への付勢力が緩和され、振動体５の凸部５１１における回転体１００への当接力が弱くなる。したがって、凸部５１１が楕円軌道上で回転体１００と接触して摩擦力で回転体１００を駆動できる範囲が狭くなり、伝達される回転トルクが弱くなるので、その結果回転体１００の回転速度が遅くなる。
【００５２】
反対に、回転体１００の回転速度を速くする場合には、偏心ピン５８を回動させてばね５７を縮める方向に調整する。すると、凸部５１１の回転体１００に対する当接力が強くなり、伝達される回転トルクが強くなるので、回転体１００の回転速度が速くなる。
また、回転体１００を反対方向に回転させる場合には、圧電素子５２に印加する電圧の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に切り替える。つまり、圧電素子５２の電極５２Ａおよび電極５２Ｂに所定周波数の電圧を印加すれば、凸部５１１は反対方向の楕円軌道を描いて振動する。これにより、回転体１００を反対方向に駆動する。
【００５３】
したがって、このような第二実施形態によれば、第一実施形態の（１）、（３）および（４）の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
（５）  回転体１００が焼成された多孔性炭素材料で構成されているので、従来材料よりも高硬度に構成でき、回転体１００の耐摩耗性を向上させることができ、振動体５の耐久性をより一層向上させることができる。焼成された多孔性炭素材料は、摩擦係数が比較的低く、摩擦が生じても摩擦係数の変動が小さいので、振動体５の駆動力を長期間にわたって安定して得られる。これは、例えば高速で回転体１００を駆動する場合などでは、凸部５１１と凹部１０１との摩擦回数が多くなるが、凹部１０１が長期間にわたって安定した低摩擦係数を維持できるので、圧電アクチュエータを長期間にわたって安定して駆動でき、耐久性を向上させることができる。
【００５４】
（６）  凸部５１１と凹部１０１との間にトラクションオイルが介在されているので、両者が直接接触する面積を低減でき、両者の摩耗をより一層防止できるから、圧電アクチュエータの耐久性をより一層向上させることができる。また、この時、回転体１００が多孔性炭素材料で構成されているので、保油力を高く維持でき、トラクションオイルを長期間にわたって保油できるので、これによっても圧電アクチュエータの耐久性をより一層向上させることができる。
【００５５】
（７）  圧電素子５２の電極が長手方向に沿った中心線に対して線対称に形成されているので、電極を線対称に切り替えることにより、回転体１００を正逆両方向に回転させることができる。したがって、この駆動装置１２を例えば玩具の車の車輪などに適用すれば、前進、後進などを組み合わせて車を走行させることができる。このように回転体１００が正逆両方向に回転する際、回転体１００は金属に比して比重の小さい多孔性炭素材料で構成されているので、回転の正逆切替の際の慣性も小さくなり、低負荷でかつ応答性良好に回転切替を行うことができる。
【００５６】
ここで、第二実施形態に関連する実験例を示す。
図１１には、第二実施形態に関連する実験例の実験結果を示す図が示されている。この図１１は、補強板５１を各種材料の平板８に所定の条件下で往復摺動させた場合の往復回数に対する摩擦係数の変化を表した線図である。この図１１において、線Ａ，Ｂは、平板８が第一実施形態と同様のＳＵＳ４２０の場合の線図であり、線Ｄは、平板８が第二実施形態の焼成された多孔性炭素材料で構成され、かつ補強板５１と平板８との間にトラクションオイルが介在された場合の線図を示している。なお、往復摺動の条件は第一実施形態と同様である。
この図１１に示されるように、線Ｄより、平板８が多孔性炭素材料の場合は、往復回数にかかわらず常に安定した摩擦係数を維持していることがわかる。また、この材料を用いた場合には、線Ｂと同等の摩擦係数を維持できることがわかる。
【００５７】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、各実施形態ではリング４Ａの凹部４３や回転体１００の凹部１０１が多孔性炭素材料で構成されていたが、これらに限らず、振動体５の凸部５１１が多孔性炭素材料で構成されていてもよい。この際、凸部５１１は、未焼成の多孔性炭素材料および焼成された多孔性炭素材料のいずれを用いてもよい。このような場合でも、凸部５１１が多孔性炭素材料で構成されているので、高硬度に構成でき、振動体５の耐摩耗性、耐久性を向上させることができる。
また、この時振動体５の凸部５１１およびロータ４や回転体１００が両方とも多孔性炭素材料で構成されていてもよく、要するに少なくともどちらか一方が多孔性炭素材料で構成されていればよい。
【００５８】
第一実施形態では、凸部５１１が直接凹部４３に当接されていたが、凸部５１１と凹部４３との間にトラクションオイルが介在されていてもよい。
図１２の線Ｅは、平板８を未焼成の多孔性炭素材料とし、凸部５１１と平板８との間にトラクションオイルを介在させた場合の線図である。この図１２に示されるように、トラクションオイルが介在されている場合でも、長期間にわたって安定した摩擦係数を維持することができ、線Ｂと同等の摩擦係数を維持することができる。また、多孔性炭素材料が未焼成の場合でも、多孔質なので、トラクションオイルの保油力を高く維持できる。
第二実施形態では、凸部５１１および凹部１０１の間にトラクションオイルが介在していたが、凸部５１１が凹部１０１に直接当接されていてもよい。この場合では、図１２の線Ｆに示されるように、トラクションオイルが介在されていない場合でも従来材料の線Ｂと同等の安定した摩擦係数を維持でき、トラクションオイルが不要となるから圧電アクチュエータの製造コストを低減できる。
【００５９】
振動体５の凸部５１１には窒化処理による硬化処理が施されていたが、これに限らず例えば浸炭、浸炭窒化などでもよく、またＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）  や窒化クロムによる硬化膜を形成してもよい。
【００６０】
第一実施形態では、リング４Ａが多孔性炭素材料で構成されていたが、これに限らず例えばブッシュ４１を含んだロータ４全体を多孔性炭素材料で構成してもよい。この場合には、ロータ軸２５との摩擦係数が低下するので、ロータ軸２５との間の摩耗を低減でき、またロータ４の駆動トルクも低減するため、液体吐出装置１１の耐久性をより一層向上させることができる。
【００６１】
移動体は、ロータ４や回転体１００のような回転運動をするものに限らず、ピンアクチュエータのように直線運動をするものであってもよい。
また、圧電アクチュエータは、移動体を備えていなくても、振動体５の凸部５１１が直接被駆動体を駆動するものであってもよい。この場合でも凸部５１１が多孔性炭素材料で構成されていれば、当該部分が高硬度となり、圧電アクチュエータの耐摩耗性、耐久性を向上させることができる。
さらに、圧電アクチュエータは、縦振動と屈曲振動とを組み合わせたものに限らず、縦振動のみや屈曲振動のみで移動体または被駆動体を駆動してもよい。また、圧電アクチュエータは、平板状の補強板に圧電素子が接合されるものに限らず、例えば円盤状の圧電素子の側面に移動体を押圧し、圧電素子が面内方向に楕円軌道を描くことによって移動体を圧電素子の面内方向に移動させるものなど、圧電素子の振動によって被駆動体あるいは移動体を駆動するものであれば構成は任意である。つまり、このような構成においても、当接部および被当接部の少なくとも一方が多孔性炭素材料で構成されていれば、本発明の目的を達成できるので、本発明に含まれる。
【００６２】
圧電アクチュエータは、液体吐出装置１１や駆動装置１２に限らず、例えば時計や、その他様々な装置の駆動装置として適用することができる。圧電アクチュエータを時計に適用する場合では、例えば日車の内周に直接振動体の凸部を当接して、あるいはロータや増速機構などを介して日車に連結させ、所定の速度で日車を回転させるように構成すれば、カレンダー機能を有する時計の駆動装置として利用できる。
【００６３】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００６４】
【発明の効果】
このような本発明によれば、振動体の当接部および移動体の被当接部の少なくとも一方を麩糠類の多孔性炭素材料で構成したので、圧電アクチュエータの耐摩耗性、耐久性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる液体吐出装置を示す平面図。
【図２】前記液体吐出装置の側断面図。
【図３】前記液体吐出装置の振動体の部分拡大図。
【図４】前記振動体の製造方法を示す図。
【図５】前記振動体の製造方法を示す図。
【図６】前記実施形態に関連する実験例の実験結果を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる駆動装置を示す平面図。
【図８】前記駆動装置の振動体の斜視図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ断面図。
【図１０】図７のＸ−Ｘ断面図。
【図１１】前記実施形態に関連する実験例の実験結果を示す図。
【図１２】本発明の変形例に関連する実験例の実験結果を示す図。
【符号の説明】
４…ロータ、４Ａ…リング（移動体、被駆動体）、５…振動体、６…当接力調整手段、１１…液体吐出装置、１２…駆動装置、３１…チューブ、３２…ボール、１００…回転体（移動体、被駆動体）、４３，１０１…凹部（被当接部）、５１…補強板、５２…圧電素子、５１１…凸部（当接部）。
【図１】
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【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】
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【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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