(57)【要約】【課題】本発明は十分な耐久性を備え、かつ小型化及び薄型化を実現できる圧電アクチュエータを提供すること。【解決手段】複数の駆動部２１が屈曲振動の複数の腹に対応した位置に設けた。従って、１つの圧電アクチュエータ１につき複数の駆動部２１で被駆動体に駆動力を与えられることができ、駆動部２１が１つの場合に比べて耐久性を良好にできる。さらに、駆動部２１の数だけ圧電アクチュエータ１が必要となる従来とは違い、１つの圧電アクチュエータ１で複数の駆動部２１を有しているので、必要となる圧電アクチュエータの数を低減でき、小型化及び薄型化を促進できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する矩形薄板状の圧電素子と、被駆動体に当接される駆動部とを有した振動体を備えているとともに、この振動体が縦振動と屈曲振動との複合振動で、かつ面内方向に振動する圧電アクチュエータであって、
前記駆動部は複数あり、かつ前記屈曲振動の腹に対応した位置に設けら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、
前記縦振動は１次モードであり、前記屈曲振動は２次モード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または請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、
前記振動体には矩形状の対角位置に一対の突起部が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【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、
前記圧電素子の表面に印加する電圧の周波数を変化させることによって、前記振動体の振動を調整可能に設けら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、
前記圧電素子の表面には、矩形状の略対角方向に沿って駆動用電極が形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６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、
前記圧電素子の表面には複数の電極が形成されており、これらの電極のうち一部が駆動用電極であり、残りのうち少なくとも一部の電極が変位検出電極であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
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において、
前記圧電素子の長辺を１とすると、短辺は０．２７４以上に形成され、前記圧電素子の短辺には突起部が設けられ、前記圧電素子の長手方向に伸縮する縦振動と、前記圧電素子の平面中心に対して点対称に、前記縦振動に直交する方向に屈曲する屈曲振動との振動比は、前記縦振動の共振周波数に対する前記屈曲振動の共振周波数の比が、１．００より大きく、１．０３以下となるように設定されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【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圧電効果を利用した圧電アクチュエータに関する。
【０００２】
【背景技術】
圧電素子の圧電効果を利用した圧電アクチュエータは、電気エネルギーから機械エネルギーのエネルギー変換効率および応答性に優れ、低速高トルクの駆動力を容易に得ることができる。それゆえ、減速機構を有するＤＣモータユニットに代わる動力として圧電アクチュエータは近年大いに注目されている。
【０００３】
従来の圧電アクチュエータとしては、円盤状の圧電素子の上面に振動体を固定し、その振動体の振動によってロータを駆動させるものがある（例えば、特許文献１）。また、薄型の圧電素子の表面電極を五分割し、２系統の電圧を印加することでこの圧電素子を振動させて被駆動体に駆動力を与える圧電アクチュエータや（例えば、特許文献２）、複数の圧電素子で同一の被駆動体を駆動させる圧電アクチュエータがある（例えば、特許文献３）。いずれにおいても圧電素子の圧電効果を利用して駆動力を得る圧電アクチュエータである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０８３７６号公報
【特許文献２】
特許第２７２２２１１号公報
【特許文献３】
特許第２９８０５４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧電アクチュエータがＤＣモータユニットと大きく違う点は、減速機構を用いずに減速高トルクを実現できることであり、減速機構が不要な分だけ小型化薄型化を図ることが可能である。
しかしながら、特許文献１では、円盤状の圧電アクチュエータを配置するスペースが必要となるため、小型化に十分対応できないという問題がある。また、被駆動体に圧電アクチュエータを付勢するための加圧機構を組み込むと、それだけ厚さが増すことになって薄型化も困難である。
特許文献２では、被駆動体に駆動力を与える駆動部分も圧電素子でできているため、圧電素子が破損する虞があり、耐久性に課題がある。
特許文献３では、１つの圧電アクチュエータにつき突起部は一箇所しか設けられていないため、突起部に負担がかかり破損する虞があって耐久性に問題がある。
【０００６】
本発明は十分な耐久性を備え、かつ小型化及び薄型化を実現できる圧電アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【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、長手方向を有する矩形薄板状の圧電素子と、被駆動体に当接される駆動部とを有した振動体を備えているとともに、この振動体が縦振動と屈曲振動との複合振動で、かつ、面内方向に振動する圧電アクチュエータであって、前記駆動部は複数あり、かつ前記屈曲振動の腹に対応した位置に設けられていることを特徴とする。
但し、ここでの縦振動および屈曲振動の各振動モードは任意であり、何次であってもよい。
この発明によると、複数の駆動部が屈曲振動の各腹に対応した位置に設けられているため、１つの圧電アクチュエータにつき複数の駆動部で被駆動体に駆動力が与えられるようになり、駆動部が１つの場合に比べて耐久性が良好である。さらに、駆動部の数だけ圧電アクチュエータが必要となる従来とは違い、１つの圧電アクチュエータで複数の駆動部を有しているので、必要となる圧電アクチュエータの数が低減し、小型化及び薄型化が促進される。
【０００８】
本発明では、前記縦振動は１次モードであり、前記屈曲振動は２次モードであることが好ましい。
この発明によれば、縦振動が１次モード、屈曲振動が２次モードであるから、駆動部の振動が最も大きくなり、大きな駆動力が得られるようになる。
【０００９】
本発明では、前記振動体には矩形状の対角位置に一対の突起部が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、前記振動体の前記圧電アクチュエータの矩形状の対角位置に突起部が設けられているので、前記振動体の圧電素子に電圧を印加した際、前記突起部が存在する部分では突起部の重さ等のために縦振動が抑制され、一方前記突起部が存在しない部分では縦振動が励振され、前記振動体全体では振動がアンバランスになり幅方向に屈曲振動が発生する。従って、前記突起部を前記振動体に設置することで縦振動と屈曲振動とを発生させることができ、前記圧電素子に複雑な電極を設ける必要がない。
【００１０】
本発明では、前記圧電素子の表面に印加する電圧の周波数を変化させることによって、前記振動体の振動を調整可能に設けられていることが好ましい。
この発明によれば、前記圧電素子の表面に印加する電圧の周波数を変化するのみで前記振動体の振動方向を変えることができるので、機械的な複雑な可変手段がなくても前記振動体の振動を変化させて被駆動体に与える駆動力の大きさや方向を調整することができ、簡単な構造で被駆動体の回転状態を変化させることが可能である。
【００１１】
本発明では、前記圧電素子の表面には、矩形状の略対角方向に沿って駆動用電極が形成されていることが好ましい。
この発明によれば、前記圧電素子の表面に矩形状の略対角線方向に形成された駆動用電極に電圧を印加することで、この矩形状の略対角線方向に形成された電極に対応する前記圧電素子部分のみが振動し、電圧を印加しない圧電素子は振動運動を行わないため、前記振動体は全体として縦振動と屈曲振動との複合振動が発生する。この時、複合振動により前記駆動部は略楕円振動を行い、この略楕円運動の一部において被駆動体に駆動力を与える。
また、この略対角線方向と前記振動体の長手方向との中心線に対して線対称の方向に電圧を印加することで、楕円運動の向きが変化するので、電圧をかける前記駆動用電極を変えることで前記被駆動体に与える駆動方向を変化させることが可能となる。
【００１２】
本発明では、前記圧電素子の表面には複数の電極が形成されており、これらの電極のうち一部が駆動用電極であり、残りのうち少なくとも一部の電極が変位検出電極であることが好ましい。
この発明によれば、前記圧電素子の表面の複数の電極のうち一部が変位検出電極となるので、前記振動体の振動の大きさが変位検出電極で検出されるようになり、この検出された振動の大きさを基にフィードバック制御により駆動用電極に印加する電圧を調整可能である。
【００１３】
本発明では、前記圧電素子の長辺を１とすると、短辺は０．２７４以上に形成され、前記圧電素子の短辺には突起部が設けられ、前記圧電素子の長手方向に伸縮する縦振動と、前記圧電素子の平面中心に対して点対称に、前記縦振動に直交する方向に屈曲する屈曲振動との振動比は、前記縦振動の共振周波数に対する前記屈曲振動の共振周波数の比が、１．００より大きく、１．０３以下となるように設定されていることが好ましい。
この発明によれば、縦振動および屈曲振動の共振周波数が互いに近接しているので、これらの共振周波数近傍で圧電素子を振動させると、縦振動および屈曲振動が同時に現れ、圧電アクチュエータの突起部及び駆動部は楕円軌道を描いて振動する。この楕円軌道によって駆動部は被駆動体を押圧して駆動することが可能となる。この時、圧電素子は、縦振動および屈曲振動のそれぞれの共振点付近で励振されるので、それぞれの振動振幅が大きくなる。従って、駆動部の楕円軌道の振幅も大きくなり、被駆動体を高効率で駆動可能である。
【００１４】
ここで、突起部が設けられた圧電アクチュエータの短辺が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以上の場合には、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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は第一実施形態における圧電アクチュエータを備えた装置の平面図、図２は圧電アクチュエータの全体斜視図、図３は圧電アクチュエータの平面図である。
図１、図２において、圧電アクチュエータ１は、薄板状の補強板２および補強板２の両面に接合された圧電素子３で構成された振動体１０と、振動体１０を支持する支持部２３とを備えている。
【００１６】
振動体１０は、長手方向を有する積層体であり、長辺：短辺が７：１．９８の縦横比となるように矩形状に形成されている。
振動体１０の中央層に設けられる補強板２は、導電性を有し、所定の強度を有する材料、例えばステンレス鋼等から構成されている。補強板２の両短辺端部で互いに対角位置となる位置には、略半円状の一対の突起部２２が形成されている。また一長辺側には後述する屈曲２次振動の腹に合わせて略半円状の複数（本実施形態では一対）の駆動部２１が設けられ、駆動部２１は回転可能に設置されている被駆動体としてのロータ４に対して２箇所で当接している。また、支持部２３は、補強板２の駆動部２１を有していない長辺の中心部に一体的に設けられている。支持部２３には支持孔２３１が穿設され、この支持孔２３１に挿通された取付ねじ５２で取付部材５に取り付けられている。この取付部材５は押圧ばね５１を有し、取付部材５に支持部２３を介して取り付けられる圧電アクチュエータ１をロータ４の方向に付勢させている。
圧電素子３の材質は、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、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００１７】
圧電素子３の表裏面にはニッケル、金等によるめっき、蒸着、スパッタ等の処理が施されて電極３１が形成されている（表面のみ符号を付してある）。圧電素子３の表面の電極３１には図示しない駆動用回路から配線が接続され、補強板２は電気的に接地されている。
圧電素子３は接着剤によって補強板２に接合されている。そして接着層では、補強板２と圧電素子３の裏面側の電極との互いの対向面は微視的な凹凸を有し、この凸部がランダムに接触することで、電極と補強板２とが導通している。
【００１８】
図３はこの圧電アクチュエータ１の圧電素子３の電極３１と補強板２との間に電圧を印加した時の突起部２２の動きが示されている。電極３１と補強板２との間に電圧を印加すると、圧電素子３は伸縮運動を始めるが、圧電素子３は矩形に形成されているので、長手方向への伸縮運動がより大きくなり、その結果長手方向への縦１次振動を励振する。
この時、矩形の対角位置に一対の突起部２２が形成されているため、突起部２２を有する角部では伸縮運動が抑制される。これにより、幅方向と平行となる圧電素子３の中心線に対して非対称に通常の伸縮運動をする箇所と伸縮運動が抑制される箇所とが現れ、矩形の中心点を節として面内方向に屈曲２次振動が励振される。図３の破線Ａは屈曲２次振動の変位の大きさを表しており、変位が最大となる箇所が腹であり、この腹に対応した位置に突起部２２が設けられている。
振動体１０全体をみると、これらの縦１次振動と屈曲２次振動とが複合され、駆動部２１は破線Ｂのような楕円運動を行う。この楕円運動の一部において、その向きと力とに応じた駆動力がロータ４に伝達されている。そして、駆動部２１が楕円軌道を描くことで、ロータ４を送るときには駆動力が増し、もとの位置に復帰するときには、駆動部２１がロータ４から離れるか、復帰する方向の力が減少するから、ロータ４の駆動を効率よく行えるのである。また、屈曲振動の腹に駆動部２１を設けることにより、駆動部２１の振幅および駆動力が大きくなり、高出力で安定してロータ４を駆動することが可能である。さらに、このような効果は、楕円軌道の正・逆の方向に因らず、いずれの方向でも同様に得られる。
【００１９】
また、圧電素子３の寸法や、厚さなどは、圧電素子３に繰り返し電圧が印加された時に、縦振動と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３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。
ここで、圧電素子３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、圧電アクチュエータ１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、台形波などが採用できる。
【００２０】
図４は、圧電アクチュエータ１の電極３１と補強板２と間に印加する電圧を変化させた時の駆動部２１の運動を示した図である。
図４（Ａ）は電極３１に印加する電圧を調整して共振周波数を２７８．７５ｋＨｚとした時の駆動部２１の運動軌跡を示した図、図４（Ｂ）は共振周波数を２８０．７５ｋＨｚにした時の駆動部２１の運動軌跡を示した図、図４（Ｃ）は共振周波数を２８２．００ｋＨｚとした時の駆動部２１の運動軌跡を示した図である。
図４（Ａ）において、共振周波数を２７８．７５ｋＨｚとした時、２つの駆動部２１は図４中の左上に押し上げるような楕円運動を行うためロータ４に時計回りの駆動力を与えることができる。
図４（Ｂ）において、共振周波数を２８０．７５ｋＨｚに変化させると、図４中で略上向きの楕円運動に変化する。また、この時一方の駆動部２１は若干左上に押し上げるような形の楕円運動になるので、ロータ４には低速で時計回りの駆動力が突起部２２から伝達される。また、共振周波数が２７８．７５ｋＨｚの時に比べ、駆動部２１ではロータ４側への付勢力が増すため、より大きな駆動力を得ることができる。
図４（Ｃ）において、共振周波数を２８２．００ｋＨｚにすると、駆動部２１は図４中で右上向きの楕円運動に変化する。従ってロータ４は反時計回りの駆動力を得ることになり、回転方向が逆転する。
以上のように、第一実施形態の圧電アクチュエータでは、印加する電圧を変化させて共振周波数を変えることで、駆動部２１の楕円運動の向きと力とを調整できる。
また二つの駆動部２１の位相は１８０度異なるので、一方がロータ４に当接している時は、もう一方はロータ４から離れる状態になっており、交互にロータ４に当接することによって略連続的にロータ４に駆動力を与えている。
【００２１】
このような第一実施形態の圧電アクチュエータでは、次のような効果が得られる。
（１）圧電アクチュエータ１においては、２個の駆動部２１が屈曲２次振動の２箇所の腹に対応した位置に設けられているため、圧電アクチュエータ１つにつき２個の駆動部２１でロータ４に駆動力が与えられ、駆動部２１が１つの場合に比べて耐久性を良好にできる。また、駆動部が複数必要な装置においても、１つの圧電アクチュエータで複数の駆動部を有しているので、必要となる圧電アクチュエータの数が低減し、小型化及び薄型化を促進できる。
（２）圧電アクチュエータ１の振動モードは、縦１次振動、屈曲２次振動であるから、駆動部２１の振幅を大きくでき、駆動力をより大きくできる。このため、ロータ４を停止させることなく定回転で駆動でき、駆動安定性を格段に向上させることができる。
（３）圧電アクチュエータ１は矩形状の対角位置に突起部２２を設けているので、圧電素子３の表面の電極３１と補強板２との間に電圧を印加した際、突起部２２が存在する部分では突起部２２の重さ等のために縦１次振動が抑制され、一方突起部２２が存在しない部分では縦１次振動が励振されることになり、圧電アクチュエータ１全体では振動がアンバランスになり、幅方向に屈曲２次振動が発生する。従って、突起部２２を圧電アクチュエータ１に設置することで縦１次振動と屈曲２次振動を発生させることができ、圧電素子３に複雑な電極を設ける必要がなく、振動体１０を容易に製作できる。
【００２２】
（４）電極３１と補強板２との間に印加する電圧の周波数を調整することで、駆動部２１の楕円運動の向きを変化させることができる。これにより、機械的な複雑な可変手段がなくてもロータ４に与える駆動力の大きさや方向を調整できるなど、簡単な構造でロータ４の回転状態を変化させることができ、逆回転も可能となる。
（５）二つの駆動部２１の位相は１８０度異なり、一方がロータ４に当接している時は、もう一方はロータ４から離れる状態となるので、交互にロータ４に突起部２２が当節することで略連続的にロータ４に駆動力を与えることができ、駆動部２１が１つの時に比べて大きな駆動力を得ることができる。さらに、駆動部２１を２個所に分割して略連続的にロータ４に駆動力を与えるので、ロータ４の回転速度が一定になりやすく、回転速度が一定であればこの回転速度を維持するために必要な駆動力は少なくて済み、駆動部２１の磨耗を防ぐことができる。
（６）振動体１０の長さ寸法比が長辺：短辺が７：１．９８に形成されていることで、縦１次振動および屈曲２次振動の共振周波数が互いに近接し、これらの共振周波数近傍で圧電素子を振動させることで圧電素子は、縦１次振動および屈曲２次振動のそれぞれの共振点付近で励振されるので、それぞれの振動振幅が大きくなる。従って、駆動部の楕円軌道の振幅も大きくなり、被駆動体を高効率で駆動可能である。
【００２３】
〔第二実施形態〕
次に本発明の第二実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一および類似した構成要件については同符号で示し、ここでの説明を省略する。以下後述する第三実施形態についても同様である。
図５は第二実施形態に係る圧電アクチュエータの平面図である。
本実施形態では、圧電素子３の表面の電極３１が長手方向に平行に３等分され、さらに分割された電極の両端側が幅方向と平行に２等分されている。これらの分割された電極３１Ａ〜３１Ｅは互いに絶縁され、それぞれの電極３１Ａ〜３１Ｅに図示しない駆動用回路からの配線が接続されている。
また、第二実施形態では、補強板２の矩形の両短辺に突起部２２は形成されていない。
【００２４】
これらの電極３１Ａ〜３１Ｅは、矩形の対角方向に沿う電極、例えば図５中の電極３１Ａ，３１Ｃ，３１Ｅに電圧を印加することにより、縦振動が励振される箇所と励振されない箇所が長手方向の中心線に対して非対称に現れるため、振動体１０全体としては縦１次振動と屈曲２次振動が同時に励振される。これらの縦１次振動と屈曲２次振動が複合されることにより駆動部２１は楕円運動を描き、その楕円運動に応じた向きで駆動力をロータ４に伝達できる。
また、もう一方の対角方向の電極、すなわち電極３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに電圧を印加すると、逆位相の屈曲２次振動が励振され、駆動部２１の楕円運動の向きが逆向きとなる。
さらに、駆動用電極として使われない電極は変位検出電極として使用され、振動の大きさに応じて生じる電気信号を図示しない検出回路に送ることにより、圧電アクチュエータ１の振動の大きさが検出される。そして、この検出された振動の大きさに基づいたフィードバック制御により、駆動用電極に印加する電圧が調整されている。
【００２５】
第二実施形態によれば、第一実施形態の（１）、（２）、（５）、（６）の効果に加え、次のような効果が得られる。
（７）圧電素子３の表面の電極３１が長手方向に平行に３等分され、さらに分割された電極の両端側が幅方向と平行に２等分されているので、５つに分かれた電極３１Ａ〜３１Ｅのうち振動体１０の一対角線方向に位置する電極に電圧を印加することにより駆動部２１を楕円運動させることができ、この楕円運動に応じた駆動力を得ることができる。また、異なる対角線方向の電極に切り替えて電圧を印加することにより、駆動部２１の楕円運動を逆向きにでき、ロータ４を逆転させることができる。
（８）電圧を印加しない電極は変位検出電極として用いられているため、振動体１０の振動の大きさを検出でき、この検出結果に基づくフィードバック制御により電極に印加する電圧を調整でき、最適な条件で駆動できる。
【００２６】
〔第三実施形態〕
次に本発明の第三実施形態について図６を用いて説明する。
第三実施形態は前述した第二実施形態の圧電アクチュエータ１をピンアクチュエータとして用いたものである。図６は本実施形態における圧電アクチュエータの平面図を示している。
図６において、第三実施形態の圧電アクチュエータ１は、回転可能に設けられたローラ４１に当接された棒状のピン６に駆動力を与えるように構成されている。
【００２７】
ローラ４１はピン６を挟んで圧電アクチュエータ１と反対側に１つ設けられ、ピン６を支持している。
ピン６は、圧電アクチュエータ１の駆動部２１から駆動力を得ることで軸方向へ往復自在に運動できるように設けられている。また、ピン６は圧電アクチュエータ１に設けられている２箇所の駆動部２１と、駆動部２１の反対側に設けられるローラ４１との３箇所で支持されている。圧電アクチュエータ１の長手方向はピン６の軸方向と同一方向に設けられている。
【００２８】
圧電アクチュエータ１の電極に電圧を印加することで圧電アクチュエータ１は楕円運動し、これによりピン６は駆動力を得て楕円運動の向きに応じた方向に移動する。つまり、電極３１は５分割されているので、第二実施形態で述べたように駆動部２１の楕円運動の回転方向を変化させることで、ピン６が軸方向の両方向に移動する。
【００２９】
このような第三実施形態では第一実施形態の（１）、（２）、（５）、（６）の効果に加えて次のような効果が得られる。
（９）駆動部２１が圧電アクチュエータ１の長辺側に２つ設けられているので、これらの駆動部２１でピン６の２箇所を支持することができ、ローラ４１はピン６を挟んで駆動部２１の反対側に１つ設けるのみでよく、これによりピンアクチュエータの小型化を促進でき、また部材点数を低減できる。
【００３０】
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、第一、第二、第三実施形態において振動体１０の振動は縦１次振動と屈曲２次振動との複合振動としたが、各振動の振動モードが何次であるかは任意である。
また、この時の突起部の位置は、屈曲振動の腹にあわせて設けられればよく、２個に限らない。例えば、振動体が屈曲４次振動の複合振動するばあいには、屈曲４次振動の腹の位置にあわせて２つないし４つ設けることができるなど、屈曲振動が何次モードであるかを勘案して、任意に複数個設けられればよい。
【００３１】
第二、第三実施形態において、圧電素子３には、長手方向と平行に３等分され、その両端側が短辺方向と平行に２等分された電極３１Ａ〜３１Ｅが形成されていたが、これに限らない。例えば図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すような分割方法がある。図７（Ａ）は、圧電素子３の表面電極を短辺方向と平行に３分割し、その両端側を長手方向と平行に２等分する分割方法を示している。図７（Ｂ）は、圧電素子３の表面電極を矩形の短辺の中点と、その短辺に隣り合う長辺の中点とを結び、中央にひし形が描かれるように分割する分割方法を示している。図７（Ｃ）は、表面電極を短辺方向と平行に４分割し、内側の２つの電極をさらに長手方向と平行にそれぞれ２等分する分割方法を示している。
これらの例では図７中に示した電極Ｌ，Ｎに電圧を印加することで縦振動と屈曲振動が励振され、これらの振動の複合振動により駆動部２１は楕円運動する。また電極Ｍ，Ｎに電圧を印加することで逆回転の楕円運動をし、被駆動体に逆向きの駆動力を与える。すなわち、電極の分割方法は任意であり、電圧を印加することで縦振動を屈曲振動の複合振動が得られればよい。
【００３２】
第一、第二、第三実施形態において、駆動部２１は補強板２の一長辺で屈曲２次振動の腹の位置に対応して２箇所に設けられ、一つのロータ４を駆動するとしたが、これに限らない。例えば、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、支持部２３Ａが振動体１０の略中心に設けられ、駆動部２１は一長辺で屈曲振動の腹の位置に１箇所、他方の長辺で屈曲振動の腹の位置に１箇所設けられているものでもよい。具体的に図８（Ａ）は、振動体１０の長手方向片側寄りに駆動部２１を有する構造であり、図８（Ｂ）は、支持部２３Ａに対して線対称となる位置に一対の駆動部２１が設けられる構造となっている。これらの構造では、それぞれの駆動部２１に１つのロータを当接させることで、１つの圧電アクチュエータ１につき２つのロータ４を駆動させることができる。
また、図８（Ｃ）に示すように、一長辺側に１つの駆動部２１を有し、他長辺側に２つの駆動部２１を有する構造であってもよい。この場合、２つの駆動部２１が設けられた長辺にはこれらの駆動部２１によって駆動される１つのロータ４を、１つの駆動部２１が設けられた長辺にはこの駆動部２１によってのみ駆動されるロータ４を配置することで、２つのロータ４を駆動することが可能である。また、この圧電アクチュエータ１では、各駆動部２１にそれぞれ１つのロータ４を当接させ、１つの圧電アクチュエータ１につき合計３つのロータ４を駆動させることも可能である。
さらに、駆動部２１は両長辺の屈曲振動の各腹の位置に対応してそれぞれ設けられていてもよい。この場合、図８（Ｄ）に示すように、それぞれの駆動部２１で１つずつのロータ４を駆動させる構造や、（Ｅ）で示すように２つの駆動部２１で１つのロータ４を駆動させる構造が可能である。これらの変形例では、場合によってはロータ４を駆動部２１側に付勢させることで、複数のロータ４を駆動させる。
以上のように駆動部は、屈曲振動の腹の位置に対応して複数設けられていればよく、こうすることで１つの圧電アクチュエータで複数のロータを駆動させることが可能である。すなわち、本発明は、１つの圧電アクチュエータで複数の被駆動体を駆動することにより、部品点数の減少および装置全体の小型化を促進することを他の目的としている。
【００３３】
第一、第二、第三実施形態において、振動体１０をロータ４またはピン６に付勢させているが、これに限らない。例えば、第一、第二実施形態では振動体１０を固定し、ロータ４を振動体１０側に付勢してもよく、第三実施形態では、振動体１０を固定し、ピン６を振動体１０側に付勢してもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の駆動部が屈曲振動の複数の腹に対応した位置に取り付けられているため、１つの圧電アクチュエータにつき複数の駆動部で被駆動体に駆動力が与えられるようになり、駆動部が１つの場合に比べて耐久性を良好にできる。さらに、駆動部の数だけ圧電アクチュエータが必要となる従来とは違い、１つの圧電アクチュエータで複数の駆動部を有しているので、必要となる圧電アクチュエータの数を低減でき、小型化及び薄型化を促進できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態における圧電アクチュエータを備えた装置の平面図。
【図２】第一実施形態における圧電アクチュエータの全体斜視図。
【図３】第一実施形態における圧電アクチュエータの平面図。
【図４】（Ａ）は電極に印加する電圧を調整して共振周波数を２７８．７５ｋＨｚとした時の駆動部の運動を示した図、（Ｂ）は共振周波数を２８０．７５ｋＨｚにした時の駆動部の運動を示した図、（Ｃ）は共振周波数を２８２．００ｋＨｚとした時の駆動部の運動を示した図。
【図５】第二実施形態における圧電アクチュエータの平面図。
【図６】第三実施形態におけるピンアクチュエータの平面図。
【図７】第二実施形態の圧電アクチュエータの変形例を示した図。
【図８】（Ａ）は、振動体の長手方向片側寄りに駆動部を有する構造の変形例の平面図、（Ｂ）は振動体の略中心に対して線対称となる位置に一対の駆動部が設けられる構造の変形例の平面図、（Ｃ）は一長辺側に１つの駆動部を有し、他長辺側に２つの駆動部を有する構造の変形例の平面図、（Ｄ）は各駆動部が１つずつの被駆動体を駆動させる構造の変形例の平面図、（Ｅ）は２つの駆動部で１つの被駆動体を駆動させる構造の変形例の平面図。
【符号の説明】
１…圧電アクチュエータ、１０…振動体２１…駆動部、２２…突起部、３…圧電素子、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ…電極
【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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