(57)【要約】【課題】圧電駆動装置の意図しない振動を抑制して、駆動特性を安定させる。【解決手段】本発明の圧電駆動装置（１０）は、第１部材（３１）と、第２部材（３２）と、第１部材（３１）と第２部材（３２）との間に位置し、圧電素子（２１０ａ〜２１０ｄ，２５０ａ〜２５０ｄ）が設けられた振動板（２３）と、振動板（２３）と第１部材（３１）との間に位置し、振動板（２３）の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第３部材（７５，７６）と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、圧電素子が設けられた振動板と、
前記振動板と前記第１部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第３部材と、
を備える、圧電駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記振動板と前記第２部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第４部材
を備える、圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記第３部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記第３部材及び前記第４部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に駆動電圧を印加する第１電極及び第２電極と、を有し、
前記振動板を介して前記第１電極に接地電位とは異なる電位の電圧を印加し、前記第２電極に前記接地電位とは異なる電位の電圧を印加することにより、前記圧電体に駆動電圧を印加する、圧電駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
基台と、
前記第１部材、前記第２部材および前記基台を連結する第１の弾性体および第２の弾性体と、
前記第１の弾性体が固定される前記第１部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第１の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第５部材と、
前記第２の弾性体が固定される前記第１部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第２の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第６部材と、
を備える、圧電駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電駆動装置において、
前記第５部材及び前記第６部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
【請求項８】
複数のリンク部と、
前記複数のリンク部を接続する関節部と、
前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置と、
を備える、ロボット。
【請求項９】
請求項８に記載のロボットの駆動方法であって
前記圧電駆動装置の前記圧電素子に交流又は脈流電圧を印加することで前記圧電駆動装置を駆動し、前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる、ロボットの駆動方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置の駆動方法であって、
前記圧電素子に、交流又は脈流電圧を印加する圧電駆動装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置、及び、圧電駆動装置を備えるロボットなどの各種の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子を有する振動体を振動させて被駆動体（例えば、ローター）を駆動する圧電アクチュエーターが知られている（例えば、特許文献１）。圧電素子は高周波の交流電圧等の駆動電圧を機械的振動に変換する素子であり、圧電アクチュエーターは、圧電素子の振動に応じた振動体（以下、「圧電振動体ユニット」とも呼ぶ）の振動によって、振動体に当接する被駆動体を駆動する駆動装置（以下、「圧電駆動装置」とも呼ぶ）である。特許文献１に記載の圧電アクチュエーターの振動体は、短手方向両外側に向かって延設された一対の腕部（固定部）を有し、その腕部に設けられた貫通孔を挿通させたネジを介して、振動体が保持部材に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の振動体の固定構造では、圧電アクチュエーターの駆動特性に悪影響を与えるおそれがある。具体的には、振動体の振動が腕部に伝わり、腕部に意図しない振動（「スプリアス振動」とも呼ばれる）を誘発することがある。そして、その意図しない振動が振動体の本来の振動を妨害することにより、被駆動体との当接位置における振動体の動きが乱れることがある。これにより、振動体が被駆動体に当接する強さや、当接する範囲等の当接の態様が変化するおそれがある。その結果、振動体が、被駆動体に適切な駆動力を伝えることができなくなり、被駆動体を駆動する駆動効率や、被駆動体の位置決め精度等の圧電アクチュエーターの駆動特性が低下してしまう。このため、意図しない振動を抑制して、圧電アクチュエーターの駆動特性を安定させることが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば圧電駆動装置が提供される。この圧電駆動装置は、第１部材と；第２部材と；前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、圧電素子が設けられた振動板と；前記振動板と前記第１部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第３部材と；を備える。
この形態の圧電駆動装置によれば、第１部材と振動板との間に位置する第３部材によって振動板の振動を吸収することができるので、意図しない振動（スプリアス振動）の発生を抑制して、圧電駆動装置の駆動特性を安定させることが可能である。
【０００７】
（２）上記形態の圧電駆動装置において、前記振動板と前記第２部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第４部材を備えるようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第１部材と振動板との間に位置する第３部材、及び、第２部材と振動板との間に位置する第４部材の両方によって振動板の振動を吸収することができるので、スプリアス振動の発生をさらに効果的に抑制して、圧電駆動装置の駆動特性をさらに安定させることが可能である。
【０００８】
（３）上記形態の圧電駆動装置において、前記第３部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第１部材を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
【０００９】
（４）上記形態の圧電駆動装置において、前記第３部材及び前記第４部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第１部材及び第２部材を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
【００１０】
（５）上記形態の圧電駆動装置において、前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に駆動電圧を印加する第１電極及び第２電極と、を有し、前記振動板を介して前記第１電極に接地電位とは異なる電位の電圧を印加するとともに、前記第２電極に前記接地電位とは異なる電位の電圧を印加することにより、前記圧電体に駆動電圧を印加するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第１電極に印加する電圧及び第２電極に印加する電圧を小さくしつつ、駆動電圧の大きくすることが可能である。
【００１１】
（６）上記形態の圧電駆動装置において、基台と；前記第１部材、前記第２部材および前記基台を連結する第１の弾性体および第２の弾性体と；前記第１の弾性体が固定される前記第１部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第１の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第５部材と；前記第２の弾性体が固定される前記第１部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第２の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第６部材と；を備えるようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第５部材及び第６部材によって第１部材に伝播してくる振動板の振動を吸収することができるので、スプリアス振動の発生を抑制して、圧電駆動装置の駆動特性を安定させることが可能である。
【００１２】
（７）上記形態の圧電駆動装置において、前記第５部材及び前記第６部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、基台を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
【００１３】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧電駆動装置の他、圧電駆動装置の駆動方法、圧電駆動装置の製造方法、圧電駆動装置を搭載するロボット、送液ポンプ、投薬ポンプ、圧電駆動装置を搭載するロボットの駆動方法、等の様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】圧電アクチュエーターの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの分解斜視図である。
【図３】圧電振動体モジュールを図１とは異なる他の方向から見た斜視図である。
【図４】圧電振動体モジュールを図１及び図３とは異なる他の方向から見た斜視図である。
【図５】圧電振動体モジュールの概略断面図（図１のＡ−Ａ線での断面図）である。
【図６】圧電振動体ユニット２の動作の例を示す説明図である。
【図７】第１実施形態の圧電振動体モジュールの変形例を示す概略断面図である。
【図８】圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの第２実施形態を示す平面図である。
【図９】他の圧電振動体ユニットを示す平面図である。
【図１０】さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。
【図１１】さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。
【図１２】さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である
【図１３】圧電アクチュエーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図１４】図１３に示したロボットの手首部分の説明図である。
【図１５】圧電アクチュエーターを利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．圧電アクチュエーターの第１実施形態：
Ａ１．圧電アクチュエーターの構成：
図１は、圧電アクチュエーターの第１実施形態を示す斜視図である。図２は、圧電アクチュエーター１を構成する圧電振動体モジュール１０の分解斜視図である。図３は、圧電振動体モジュール１０を図１とは異なる他の方向から見た斜視図である。図４は、圧電振動体モジュール１０を図１及び図３とは異なる他の方向から見た斜視図である。図５は、圧電振動体モジュール１０の概略断面図（図１のＡ−Ａ線での断面図）である。
【００１６】
以下では、説明の都合上、図１及び図５中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」とする。また、以下で説明する図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が示されている。Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。また、Ｘ軸とＹ軸で規定される平面を「ＸＹ平面」と言い、Ｙ軸とＺ軸で規定される平面を「ＹＺ平面」と言い、Ｚ軸とＸ軸で規定される平面を「ＸＺ平面」と言う。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において、矢印先端側を「＋（正）側」、矢印基端側を「−（負）側」とする。
【００１７】
図１に示すように、圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）１は、電圧の印加により振動する圧電振動体ユニット２を有する圧電振動体モジュール１０と、回転可能（変位可能）な円盤状のローター（被駆動体）５と、圧電振動体モジュール１０とローター５とを支持する支持体（不図示）とを有している。圧電アクチュエーター１は、圧電振動体ユニット２が振動することにより、ローター５に動力（駆動力）を伝達して回転（駆動）させる装置である。なお、圧電振動体モジュール１０を圧電アクチュエーターと呼ぶ場合もある。
【００１８】
圧電振動体モジュール１０は、図１〜図５に示すように、圧電振動体ユニット２と、圧電振動体ユニット２（振動板２３）を振動可能に保持する保持部（保持機構）３とを備えている。また、圧電振動体モジュール１０は、基台４と、保持部３と基台４とを連結し、保持部３を介して圧電振動体ユニット２の後述する突起部２６をローター５に向けて付勢する付勢部である一対の板バネ（弾性体）７１，７２と、一対の絶縁性の介挿部材７５，７６とを備えている。
【００１９】
圧電振動体ユニット２は、長方形の板状をなし、図１及び図５の上側から４つの第２電極２１ａ〜２１ｄと、板状の圧電体２２と、第１電極２９１と、補強板である振動板（シム）２３と、第１電極２９２と、板状の圧電体２４と、４つの第２電極２５ａ〜２５ｄとが、この順に積層されて構成されている（図１〜図５参照）。振動板２３は、一方の面（図５の上側の面）に圧電体２２が設けられ、他方の面（図５の下側の面）に圧電体２４が設けられた本体部２０と、突起部（接触部）２６と、２つの連結部２７，２８とを有している。なお、各図の圧電振動体ユニット２は、厚さ方向を誇張して示している。
【００２０】
第２電極２１ａ〜２１ｄと圧電体２２と第１電極２９１とが振動板２３の図５中上側に設けられた圧電振動体を構成し、各第２電極２１ａ〜２１ｄに対応する圧電振動体の部分がそれぞれの圧電素子を構成する。同様に、第２電極２５ａ〜２５ｄと圧電体２４と第１電極２９２とが振動板２３の図５中下側に設けられた圧電振動体を構成し、各第２電極２５ａ〜２５ｄに対応する圧電振動体の部分がそれぞれの圧電素子を構成する。なお、各第２電極２１ａ〜２１ｄに対応するそれぞれの圧電素子を「圧電素子２１０ａ〜２１０ｄ」とも呼び、各第２電極２５ａ〜２５ｄに対応するそれぞれの圧電素子を「圧電素子２５０ａ〜２５０ｄ」とも呼ぶ。
【００２１】
この圧電振動体ユニット２は、電圧の印加により圧電体２２及び２４が変形することにより振動して、突起部２６を介してローター５に動力を伝達して、ローター５を回転させる。第１電極２９１，２９２は、それぞれ、圧電体２２，２４に対応する長方形状をなし、振動板２３の本体部２０の両面にそれぞれ設置（固着）されている。また、圧電体２２，２４は、それぞれ、長方形状をなし、第１電極２９１，２９２上にそれぞれ設置されている。
【００２２】
これらの圧電体２２，２４は、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長または収縮し、電圧の印加を中止することにより、元の形状に戻る。圧電体２２，２４の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、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。
【００２３】
圧電体２２の上面には、この上面を４つの長方形の領域にほぼ等しく分割し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす第２電極２１ａ〜２１ｄが設置されている。同様に、圧電体２４の下面には、この下面を４つの長方形の領域にほぼ等しく分割し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす第２電極２５ａ〜２５ｄが設置されている。なお、第２電極２１ａと第２電極２５ａ、第２電極２１ｂと第２電極２５ｂ、第２電極２１ｃと第２電極２５ｃ、及び、第２電極２１ｄと第２電極２５ｄは、それぞれ、圧電振動体ユニット２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に対向して配置されている（図１及び図５参照）。
【００２４】
また、４つの第２電極２１ａ〜２１ｄのうち、一方の対角線上の第２電極２１ａ，２１ｃは、電気的に接続され、他方の対角線上の第２電極２１ｂ，２１ｄは、電気的に接続されている（図１〜図３参照）。同様に、４つの第２電極２５ａ〜２５ｄのうち、一方の対角線上の第２電極２５ａ，２５ｃは、電気的に接続され、他方の対角線上の第２電極２５ｂ，２５ｄは、電気的に接続されている（図４参照）。そして、第２電極２１ａ，２１ｃに電気的に接続された配線７２１０、第２電極２１ｂ，２１ｄに電気的に接続された配線７２２０、第２電極２５ａ，２５ｃに電気的に接続された配線７２３０，第２電極２５ｂ，２５ｄに電気的に接続された配線７２４０が、それぞれ、設けられている。
【００２５】
振動板２３は、圧電振動体ユニット２の全体を補強する機能を有しており、圧電振動体ユニット２が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。振動板２３の構成材料としては、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金、４２アロイ等の各種金属材料であるのが好ましい。振動板２３の本体部２０は、圧電体２２及び２４よりも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。これにより、圧電振動体ユニット２を高い効率で振動させることができる。
【００２６】
振動板２３の後述する固定部２８３には電気的に接続された配線７２５０が設けられており、第１電極２９１，２９２が振動板２３を介して配線７２５０に電気的に接続されている（図２及ぶ図５参照）。これにより、圧電体２２には、第２電極２１ａ〜２１ｄのうちの所定の第２電極と第１電極２９１とによって電圧が印加され、圧電体２４には、第２電極２５ａ〜２５ｄのうちの所定の電極と第１電極２９２とによって電圧が印加される。なお、第１電極２９１，２９２を省略し、振動板２３を、圧電体２２，２４に対する共通の第１電極として利用してもよい。
【００２７】
振動板２３の本体部２０は、長方形状をなしている。この本体部２０の長手方向（Ｘ軸方向）の一端部（ローター５側の端部）には、突起部２６が一体的に形成されている。突起部２６は、圧電振動体ユニット２の幅方向（Ｙ軸方向）中央に位置しており、本実施形態では、先端側が細い円錐台形状または角錐台形状をなしている。なお、突起部２６の形状や位置は、これに限定されず、種々の形状とすることができる。この突起部２６は、圧電振動体ユニット２が振動することによりローター５に当接したり、ローター５から離間したりする。
【００２８】
振動板２３の本体部２０の幅方向（Ｙ軸方向）の両端部、すなわち、本体部２０のＹ軸方向に対向する一対の辺には、それぞれ、圧電振動体ユニット２を振動可能な状態で、振動板２３を保持部３に連結する連結部２７，２８が、本体部２０と一体的に形成されている（特に、図２参照）。各連結部２７，２８は、本体部２０の図２中上側と下側とに、互いに線対称となるように配置されている。なお、本体部２０と連結部２７，２８とは複数の部材を一体的に構成するのではなく、１部材で構成されることが好ましい。
【００２９】
連結部２７は、後述する保持部３に固定され（取り付けられ）、長方形状をなす固定部２７３と、固定部２７３の長手方向の両端部に形成され、本体部２０と固定部２７３とを連結し、圧電振動体ユニット２（振動板２３）を振動可能に支持する連結支持部２７１，２７２と、を有している。同様に、連結部２８は、連結部２７の固定部２７３及び連結支持部２７１，２７２と線対称となるように配置された固定部２８３及び連結支持部２８１，２８２を有している。
【００３０】
連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２は、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の本体部２０の後述する屈曲振動の節の位置に配置されている。振動板２３の一端側の屈曲振動の節の位置に２つの連結支持部２７１，２７２を設け、他端側屈の曲振動の節の位置に２つの連結支持部２８１，２８２を設けることにより、圧電振動体ユニット２が振動した際に、圧電振動体ユニット２のブレやバタツキを抑制する。また、圧電振動体ユニット２が振動した際に、連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２がその屈曲振動を阻害してしまうことを抑制する。
【００３１】
固定部２７３の長手方向の両端部には、保持部３へのネジ止めによる固定のためのネジを挿通する孔２７４，２７５が形成され、また、固定部２８３の長手方向の両端部にも、同様の孔２８４，２８５が形成されている。
【００３２】
なお、突起部２６は、それぞれ、本体部２０と別体として設けられていてもよい。
【００３３】
介挿部材７５，７６（図２及び図５参照）は、それぞれ、長方形の板状をなしている。介挿部材７５は、保持部３の後述する第１部材３１の当接面３１１と、圧電振動体ユニット２の固定部２７３との間に配置されている。介挿部材７６は、同様に、保持部３の後述する第１部材３１の当接面３１２と、圧電振動体ユニット２の固定部２８３との間に配置されている。これにより、第１部材３１と振動板２３とが絶縁されており、第１部材３１の電位を接地電位に設定しつつ、振動板２３（第１電極２９１，２９２）に接地電位とは異なる電位を印加して圧電振動体ユニット２（振動板２３）を振動させることができる。
【００３４】
介挿部材７５の長手方向の両端部には、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の保持部３へのネジ止めによる固定のためのネジを挿通する孔７５１，７５２が形成されている。また、介挿部材７６の長手方向の両端部にも、同様の孔７６１，７６２が形成されている。
【００３５】
介挿部材７５，７６の構成材料としては、それぞれ、絶縁性を有する各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。ただし、その機械的品質係数（「機械的Ｑ」あるいは単に「Ｑｍ」とも言う）が、振動板２３（より、具体的には、固定部２７３，２８３）の機械的品質係数よりも小さい材料に限定される。なお、この限定については後で詳述する。
【００３６】
保持部３（図１〜図４参照）は、圧電振動体ユニット２の振動を阻害しないように構成され、圧電振動体ユニット２を振動可能に保持している。保持部３は、第１部材３１と第２部材３２とを有し、これら第１部材３１と第２部材３２とで圧電振動体ユニット２の固定部２７３，２８３を挟持している。
【００３７】
第１部材３１は、圧電振動体ユニット２の図１中上側、すなわち、第２電極２１ａ〜２１ｄの図１中上側に配置されている。第１部材３１の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板２３の厚さ方向（Ｚ軸方向）から見たとき、長方形状をなしている（図３参照）。この第１部材３１は、圧電振動体ユニット２側に、振動板２３の固定部２７３に対向する当接面３１１と、固定部２８３に対向する当接面３１２とを有している。当接面３１１，３１２は、それぞれ、固定部２７３，２８３に応じた長方形状の平面をなしている。また、第１部材３１の中央部には、圧電振動体ユニット２（圧電体２２，２４）に対向する位置に配置された開口３１３を有している。この開口３１３により、軽量化や、熱の放熱、第２電極２１ａ〜２１ｄに接続される配線の状態の確認、等が可能である。また、第１部材３１の４つの角部には、圧電振動体ユニット２（振動板２３）を保持部３へ固定するためのネジを挿通する孔３１４〜３１７が形成されている（図１〜図３参照）。また、第１部材３１の図２中下側の両端部には、後述する板バネ７１，７２を第１部材３１へ固定するためのネジを螺号する雌ネジ３１８，３１９が形成されている。
【００３８】
第２部材３２は、圧電振動体ユニット２の図１中下側、すなわち、第２電極２５ａ〜２５ｄの図１中下側に配置されている。第２部材３２の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板２３の厚さ方向（Ｚ軸方向）から見たとき、長方形状をなしている（図４参照）。この第２部材３２は、圧電振動体ユニット２側に、振動板２３の固定部２７３に対向する当接面３２１と、固定部２８３に対向する当接面３２２とを有している。当接面３２１，３２２は、それぞれ、固定部２７３，２８３に応じた長方形状の平面をなしている。また、第２部材３２の中央部には、圧電振動体ユニット２（圧電体２２，２４）に対向する位置に配置された開口３２３を有している。この開口３２３により、軽量化や、熱の放熱、第２電極２５ａ〜２５ｄに接続される配線の状態の確認、等が可能である。また、第２部材３２の４つの角部には、圧電振動体ユニット２を保持部３へ固定のためのネジを螺合する雌ネジ３２４〜３２７が形成されている（図２参照）。
【００３９】
また、第２部材３２の開口３２３の図２中上側には、孔３２８が形成されている。配線７２１０〜７２４０は、孔３２８を挿通し、保持部３の外部に引き出されている。これにより、圧電振動体モジュール１０の小型化を図ることができる。なお、孔３２８は、第２部材３２に代えて、第１部材３１に形成されていてもよく、また、第１部材３１と第２部材３２の両方に形成されていてもよい。
【００４０】
圧電振動体ユニット２は、第１部材３１の当接面３１１，３１２と、第２部材３２の当接面３２１，３２２とで、介挿部材７５，７６を介して、圧電振動体ユニット２の固定部２７３，２８３を挟んだ状態で、４つのネジ１１５〜１１７がそれぞれ対応する雌ネジ３２４〜３２７に螺合されることにより、保持部３にネジ止め（固定）されている。なお、４つのネジ１１５〜１１７には、振動板２３と第１部材３１との絶縁性及び第１部材３１と第２部材３２との絶縁性を確保するため、絶縁性を有する各種樹脂部材、各種セラミック部材等で構成されたネジや、絶縁コーティングされたネジが用いられる。
【００４１】
以上のように、固定部２７３，２８３が第１部材３１と第２部材３２とで挟まれているので、固定部２７３，２８３を第１部材３１及び第２部材３２にネジ止め（固定）する際、連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２がネジで曲げられたり、捩じられたりして、連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２に歪みが生じることを抑制することができる。これにより、振動が安定し、十分な振動特性が得られる。また、連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２を太くする必要がないので、振動効率を高くすることができる。
【００４２】
また、固定部２７３，２８３がそれぞれ２つの連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２により本体部２０に連結されていると、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３に伝播して、スプリアス振動が発生する虞がある。しかしながら、固定部２７３，２８３は保持部３の第１部材３１と第２部材３２とで挟まれて固定されているので、基本的は、そのスプリアス振動を抑制することができ、振動を安定させることが可能である。
【００４３】
第１部材３１及び第２部材３２の寸法は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものである。但し、図５に示すように、振動板２３の厚さ方向（Ｚ軸方向）において、第１部材３１の厚さをＬ１、第２部材３２の厚さをＬ２、固定部２７３，２８３の厚さをＬ３としたとき、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ、Ｌ３よりも大きいことが好ましい。これにより、第１部材３１及び第２部材３２により固定部２７３，２８３をより確実に挟むことができ、振動をより安定させることができる。
【００４４】
また、振動板２３の厚さが０．１ｍｍのとき、Ｌ１は、０．１５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。また、Ｌ２は、０．１５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。Ｌ１、Ｌ２が、前記下限値よりも小さいと、他の条件にもよるが、前記振動を安定させる効果が低減する虞がある。また、Ｌ１、Ｌ２が前記上限値よりも大きいと、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）が大型化する。
【００４５】
また、振動板２３の厚さが０．１ｍｍのとき、Ｌ３は、０．０２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。Ｌ３が、前記下限値よりも小さいと、振動板２３に印加する電圧や材料抵抗等他の条件にもよるが、絶縁効果を確保できず、安定した電圧を与えられない恐れがあるので、振動板２３の振動を安定させる効果が低減する恐れがある。また、Ｌ３が前記上限値よりも大きいと、圧電振動体モジュール１０が大型化する。
【００４６】
第１部材３１及び第２部材３２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、各種金属材料、各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。
【００４７】
基台４（図１〜図３参照）は、圧電振動体ユニット２を保持した保持部３を、一対の板バネ７１，７２を介して支持し、図示しない支持体に固定されている。基台４の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、Ｘ軸方向に長い長手形状をなしている。また、基台４の長手方向（Ｘ軸方向）の両端部には、一対の板バネ７１，７２を固定するためのネジを螺号する雌ネジ４１，４２が形成されている（図２参照）。
【００４８】
また、一対の板バネ７１，７２（図１〜図３参照）は、それぞれ、長手形状をなしている。各板バネ７１，７２は、互いにＸ軸方向に離間して平行に配置されており、保持部３の全体を挟んだ状態で、その保持部３（第１部材３１）と基台４とを連結している。各板バネ７１，７２の構成材料としては、特に限定されず、ステンレス鋼等の種々のバネ用の鋼材を用いることができる。
【００４９】
図２に示すように、板バネ７１の長手方向（Ｙ軸方向）の両端部には、ネジを挿通する孔７１１，７１２が形成され、孔７１１と孔７１２との間には、孔７１１，７１２よりも長い孔７１３が形成されている。板バネ７２の長手方向（Ｙ軸方向）の両端部にも、同様に、ネジを挿通する孔７２１，７２２が形成され、孔７２１と孔７２２との間には、孔７２１，７２２よりも長い孔７２３が形成されている。Ｘ軸方向から見たとき、孔７１３，７２３は、それぞれ、圧電振動体ユニット２のうちの連結部２７，２８を除く部位よりも大きい。
【００５０】
２つのネジ１１１，１１２が、それぞれ、対応する板バネ７１の孔７１１，７１２を介して対応する雌ネジ３１８，４１に螺合されて、板バネ７１の一方（図２中上側）の端部が基台４の一方（（図２中左側）の端部に固定され、板バネ７１の他方（図２中下側）の端部が保持部３(第１部材３１)の一方（図２中左側）の端部に固定されている。同様に、２つのネジ１１３，１１４が、それぞれ、対応する板バネ７２の孔７２１，７２２を介して対応する雌ネジ３１９，４２に螺合されて、板バネ７２の一方（図２中上側）の端部が基台４の他方（（図２中右側）の端部に固定され、板バネ７２の他方（図２中下側）の端部が保持部３の他方（図２中右側）の端部に固定されている。
【００５１】
板バネ７１，７２は、それぞれ、弾性変形し、圧電振動体ユニット２を保持している保持部３をローター５に向けて付勢している。すなわち、板バネ７１，７２は、それぞれ、保持部３を介して圧電振動体ユニット２の突起部２６をローター５に向けて付勢している。これにより、圧電振動体ユニット２によるローター５への動力伝達を効率良く行うことができる。
【００５２】
また、板バネ７１の孔７１３から圧電振動体ユニット２の突起部２６が突出している。これにより、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）の小型化を図ることができる。また、圧電振動体モジュール１０が駆動して突起部２６が後述する楕円運動を行ったとき、孔７１３により、突起部２６が板バネ７１と干渉してしまうことを防止することができる。
【００５３】
このような構成の圧電振体ユニット１０のＸ軸方向前方には、図１に示すように、ローター５が配置されている。ローター５は、図示しない支持体に立設された棒状の軸部５１を回転中心として、正方向（時計回り）及びその逆方向である負方向（反時計回り）に回転可能に保持されている。このローター５は、その外周面５２に圧電振動体ユニット２の振動に応じて突起部２６が繰り返し当接することによって、軸部５１を中心に回転する。
【００５４】
以上説明した構成を有する圧電アクチュエーター１は、以下で説明するように、圧電振動体モジュール１０が被駆動体であるローター５を駆動する。
【００５５】
Ａ２．圧電アクチュエーターの動作：
図５に示すように、圧電振動体ユニット２において、振動板２３の本体部２０の上側の、一対の第２電極２１ａ，２１ｃ（図５中不図示）と、他の一対の第２電極２１ｂ（図５中不図示），２１ｄと、第１電極２９１とは、それぞれ、対応する配線７２１０，７２２０，７２５０を介して駆動回路９０に電気的に接続されている。また、同様に、本体部２０の下側の、一対の第２電極２５ａ，２５ｄ（図５中不図示）と、他の一対の第２電極２５ｂ（図５中不図示），２５ｃと、第１電極２９２とは、それぞれ、対応する配線７２３０，７２４０，７２５０を介して駆動回路９０に電気的に接続されている。
【００５６】
駆動回路９０は、例えば、図５中上側の一対の第２電極２１ａ，２１ｃと第１電極２９１との間に周期的に変化する交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、圧電振動体ユニット２（振動板２３）を超音波振動させて、突起部２６に接触するローター（被駆動体）５を所定の回転方向に回転させることが可能である。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にＤＣオフセットを付加した駆動電圧を意味し、その電圧（電界）の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。また、図５中上側の他の一対の第２電極２１ｂ，２１ｄと第１電極２９１との間に交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、突起部２６に接触するローター５を逆方向に回転させることが可能である。このような電圧の印加は、図５中下側の一対の第２電極２５ａ，２５ｃと第１電極２９２に対して、及び、図５中下側の一対の第２電極２５ｂ，２５ｄと第１電極２９２に対して、同時に行われる。
【００５７】
図６は、圧電振動体ユニット２の動作の例を示す説明図である。圧電振動体ユニット２の突起部２６は、被駆動体としてのローター５の外周面５２に接触している。図６に示す例は、駆動回路９０（図５参照）は、図５中上側の一対の第２電極２１ａ，２１ｃと第１電極２９１との間及び図５中下側の一対の第２電極２５ａ，２５ｃと第１電極２９２との間に、交流電圧又は脈流電圧を印加した状態を示しており、これら第２電極に対応する圧電体２２，２４の領域が図６の矢印ｐの方向に伸縮する。これに応じて、振動板２３の本体部２０が屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）に変形し、突起部２６の先端が矢印ＤＬ１（図面上で時計回り）で示した楕円軌道を描くように振動（楕円運動）するか、又は、図６中ＸＹ平面内で一定方向の直線起動を描くように振動（往復運動）する。その結果、ローター５は、図６矢印ＳＲで示すように反時計回りに回転する。なお、上述した連結部２７，２８の連結支持部２７１，２７２，２８１，２８２（図２参照）は、このような振動板２３の本体部２０の屈曲振動の節の位置に設けられている。また、駆動回路９０が、図５中上側の他の一対の第２電極２１ｂ，２１ｃと第１電極２９１との間及び図５中下側の他の一対の第２電極２５ｂ，２５ｃと第１電極２９２との間に交流電圧又は脈流電圧を印加する場合には、ローター５は逆方向に回転する。なお、圧電振動体ユニット２のこのような動作については、特開２００４−３２０９７９号公報、又は、対応する米国特許第７２２４１０２号に記載されており、その開示内容は参照により組み込まれる。
【００５８】
Ａ３．介挿部材の効果：
上記したように、介挿部材７５，７６の機械的品質係数は、それぞれ、振動板２３（固定部２７３，２８３）の機械的品質係数よりも小さい、ことが条件とされている。「機械的品質係数」は、その部材の振動による弾性損失を表す係数の逆数で示される係数である。従って、機械的品質係数が小さい部材ほど、振動を抑制する効果が大きい部材と言える。
【００５９】
ここで、上記した圧電振動体モジュール１０（図２及び図５参照）では、振動板２３の固定部２７３，２８３が保持部３の第１部材３１と第２部材３２とで挟まれて固定されている。このため、上記したように、基本的には、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３に伝播して発生する虞のあるスプリアス振動を抑制して、振動を安定させることが可能である。
【００６０】
しかしながら、固定部２７３，２８３を第１部材３１と第２部材３２とで挟み込んで固定したとしても、例えば、振動の大きさ、第１部材３１、第２部材３２及び振動板２３の構成材料や厚さ、等の種々の条件の組み合わせによっては、スプリアス振動を抑制して、振動板２３（圧電振動体ユニット２）の振動を安定させる効果が低減する虞がある。
【００６１】
これに対して、振動板２３（固定部２７３，２８３）の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する介挿部材７５，７６を、第１部材３１の当接面３１１，３１２と固定部２７３，２８３との間に配置した場合、介挿部材７５，７６は本体部２０からの振動を吸収することができるので、その振動が第１部材３１へ伝播することを抑制することができる。これにより、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３を介して保持部３の第１部材３１や板バネ７１，７２に伝播してスプリアス振動が発生することを抑制でき、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果を高めることが可能である。この結果、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果を高めることができる。
【００６２】
なお、スプリアス振動を抑制する効果を高めるためには、介挿部材７５，７６の機械的品質係数は、振動板２３の機会的品質係数と比べて、より小さい方が好ましく、例えば、１／１０以下であることがより好ましい。例えば、振動板２３の好ましい構成材料として例示したステンレス鋼や４２アロイ等の各種金属材料の機械的品質係数は１０００以上である。従って、介挿部材７５，７６としては、機械的品質係数が１０００よりも小さい絶縁性材料を選択して用いることが好ましく、１００以下の絶縁性材料を選択して用いることがより好ましい。例えば、介挿部材７５，７６の構成材料として例示した各種樹脂材料、各種セラミック材料等のうち、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン、二トリルゴム等の機械的品質係数は、通常、１００以下であるので、これらの材料を用いれば、上記要求を満たすことが可能である。
【００６３】
Ａ４．第１実施形態の変形例：
図７は、第１実施形態の圧電振動体モジュール１０の変形例を示す概略断面図である。図７は、図５に示した圧電振動体モジュール１０と同様のＡ−Ａ線での断面図である。この圧電振動体モジュール１０Ｂは、上記実施形態の圧電振動体モジュール１０における介挿部材７５，７６の配置に加えて、保持部３の第２部材３２の当接面３２１，３２２と、圧電振動体ユニット２の固定部２７３，２８３との間に絶縁性の介挿部材７７，７８を配置している。介挿部材７７，７８は介挿部材７５，７６と同じ構成材料により形成することができる。
【００６４】
介挿部材７５，７６によるスプリアス振動の抑制に加えて、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３を介して第２部材３２へ伝播することを介挿部材７７，７８によって吸収することができるので、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３を介して保持部３の第２部材３２に伝播して、スプリアス振動が発生することを抑制することもできる。これにより、スプリアス振動の抑制効果をより高めることができるので、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果をより高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果をより高めることができる。なお、この場合、第１部材３１と同様に、振動板２３（第１電極２９１，２９２）に接地電位とは異なる電位を印加しつつ、第１部材３１及び第２部材３２の両方の電位を接地電位に設定することができる。
【００６５】
なお、以上説明からわかるように、介挿部材７５，７６が本発明の第３部材に相当し、介挿部材７７，７８が本発明の第４部材に相当する。
【００６６】
また、図示は省略するが、介挿部材７５，７６に代えて、保持部３の第２部材３２の当接面３２１，３２２と、圧電振動体ユニット２の固定部２７３，２８３との間に介挿部材７７，７８を配置する構成としてもよい。この場合にも、本体部２０の振動が固定部２７３，２８３を介して保持部３の第２部材３２に伝播して、スプリアス振動の発生を抑制することもできる。これにより、スプリアス振動の抑制効果を高めることができるので、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果を高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果を高めることができる。なお、この場合、振動板２３に接地電位とは異なる電位を印加しつつ、第２部材３２の電位を接地電位に設定することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態及び変形例では、振動板２３に接地電位とは異なる電位を印加するものとして説明した。これは、圧電体を挟む第２電極及び第１電極のそれぞれに印加する電圧を低くしつつ、圧電体に印加する電位差（電圧）を大きくするための構成である。しかしながら、これに限定されるものではなく、振動板２３に印加する電位、すなわち、第１電極に印加する電位も接地電位として、第２電極に印加する電位を圧電体に印加する電位差（電圧）とする構成としてもよい。この構成の場合、介挿部材７５，７６及び介挿部材７７，７８の構成材料は、絶縁性の材料に限定される必要はなく、導電性を有する材料であってもよい。
【００６８】
なお、以上説明した実施形態及び変形例では、被駆動体としてのローターを、圧電アクチュエーターの構成要素として説明したが、これに限定されるものではなく、被駆動体を圧電アクチュエーターの構成要素に含まないものとしてもよい。そこで、以下の説明において、圧電振動体モジュール１０を「圧電アクチュエーター１０」と呼ぶ場合もある。
【００６９】
Ｂ．圧電アクチュエーターの第２実施形態：
Ｂ１．圧電振動体モジュールの構成：
図８は、圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの第２実施形態を示す平面図である。この圧電振動体モジュール１０Ｃは、圧電振動体ユニット２と、保持部（保持機構）３と、基台４と、一対の板バネ７１，７２と、一対の介挿部材７５，７６とを備えている点で、第１実施形態の圧電振動体モジュール１０（図１〜４参照）と基本的には同様の構成であるが、以下の点で相違した構成を有している。
【００７０】
図８中下側の板バネ７１の端部（図２の孔７１１を含む領域）を一対の介挿部材８１，８２で挟んで第１部材３１にネジ１１１で固定するとともに、図８中上側の板バネ７１の端部（図２の孔７１２を含む領域）を一対の介挿部材８３，８４で挟んで基台４にネジ１１２で固定している。また、図８中下側の板バネ７２の端部（図２の孔７２１を含む領域）を一対の介挿部材８５，８６で挟んで第１部材３１にネジ１１３で固定するとともに、図８中上側の板バネ７２の端部（図２の孔７２２を含む領域）を挟んで基台４にネジ１１４で固定している。介挿部材８１〜８４は、板バネ７１の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数の構成材料、例えば、第１実施形態における介挿部材７５〜７８と同様に、各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。また、介挿部材８５〜８８も、同様に、板バネ７２の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数の構成材料を用いることができる。介挿部材８１〜８８は、全て同じ機械的品質係数の構成材料であっても、それぞれ、異なっていてもよい。
【００７１】
Ｂ２．介挿部材の効果：
介挿部材８１〜８４により、第１部材３１から板バネ７１への振動の伝播を抑制することができ、板バネ７１に発生するスプリアス振動を抑制することができる。また、介挿部材８５〜８８により、第１部材３１から板バネ７２への振動の伝播を抑制することができ、板バネ７２に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
【００７２】
なお、スプリアス振動を抑制する効果を高めるためには、第１実施形態の介挿部材７５〜７８と同様に、介挿部材８１〜８８の機械的品質係数は、板バネ７１，７２の機会的品質係数と比べて、より小さい方が好ましく、例えば、１／１０以下であることがより好ましい。板バネ７１，７２の構成材料として例示したステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０１等）の機械的品質係数は１０００以上である。従って、介挿部材８１〜８８としては、機械的品質係数が１０００よりも小さい絶縁性材料を選択して用いることが好ましく、１００以下の絶縁性材料を選択して用いることがより好ましい。例えば、介挿部材８１〜８８の構成材料として例示した各種樹脂材料、各種セラミック材料等のうち、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン、二トリルゴム等の機械的品質係数は、通常、１００以下であるので、これらの材料を用いれば、上記要求を満たすことが可能である。
【００７３】
以上説明からわかるように、板バネ７１が第１の弾性体に相当し、板バネ７２が第２の弾性体に相当し、介挿部材８１〜８４が本発明の第５部材に相当し、介挿部材８５〜８８が本発明の第６部材に相当する。
【００７４】
Ｂ３．第２実施形態の変形例：
以上説明した本実施形態では、例えば、一対の介挿部材８１，８２で板バネ７１を挟む構成としているが、これに限定されるものではなく、少なくとも、第１部材３１と板バネ７１，７２との間、及び、基台４と板バネ７１，７２との間に介挿部材８１，８３，８５，８７が配置されている構成であってもよい。この場合においても、板バネ７１、７２への振動の伝播を抑制することができ、板バネ７１，７２に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
【００７５】
また、上記実施形態及び変形例では、各板バネ７１，７２の第１部材３１側及び基台４側の両側に介挿部材を配置した構成を説明したが、これに限定されるものではなく、各板バネ７１，７２に対して、第１部材３１側あるいは基台４側のいずれかに介挿部材を配置する構成としてもよい。この場合において、板バネ７１と板バネ７２のうち、一方の板バネに対して第１部材３１側に介挿部材を配置し、他方の板バネに対して基台４側に介挿部材を配置してもよく、両方の板バネに対して第１部材３１側あるいは基台４側に介挿部材を配置してもよい。この場合においても、板バネ７１、７２への振動の伝播を抑制することができ、板バネ７１，７２に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
【００７６】
なお、本実施形態の圧電振動体モジュール１０Ｃは、第１実施形態の圧電振体ユニット１０と同様に、振動体２３と保持部３の第１部材３１との間に介挿部材７５，７６を有する構成を例に説明したが、介挿部材７５，７６を有さない構成の場合に、介挿部材８１〜８８を適用するようにしてもよい。この場合においても、板バネ７１、７２への振動の伝播を抑制することができ、板バネ７１，７２に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット２（振動板２３）の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール１０（圧電アクチュエーター１）を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
【００７７】
但し、この構成の場合、介挿部材８１〜８８の構成部材は絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、４つのネジ１１１〜１１４には、基台４と第１部材３１及び第２部材３２との絶縁性を確保するために、各種樹脂部材、各種セラミック部材等の絶縁性材料で構成されたネジや、絶縁コーティングされたネジを用いることが好ましい。これにより、第１部材３１、第２部材３２及び振動板２３が基台４に対して絶縁することができるので、振動板２３（第１電極２９１，２９２）に接地電位とは異なる電位を印加することができる。これにより、圧電素子を挟む第２電極及び第１電極のそれぞれに印加する電圧を低くしつつ、圧電素子に印加する電位差（電圧）を大きくすることができる。
【００７８】
Ｃ．圧電振動体ユニットの他の実施形態：
上記実施形態の圧電振動体モジュール１０，１０Ｂ，１０Ｃは、圧電振動体ユニット２（図２〜５，７参照）を用いた構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、種々の構造の圧電振動体ユニットを用いることができる。なお、以下では、上記した実施形態で用いられた圧電振動体ユニット２との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７９】
図９は、他の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット２ａは、圧電振動体ユニット２（図２参照）の振動板２３において、連結部２７の２つの連結支持部２７１，２７２の中間の屈曲振動の節の位置に連結支持部２７６を有するとともに、連結部２８の連結支持部２８１，２８２の中間の屈曲振動の節の位置に連結支持部２８６を有している。圧電振動体ユニット２ａは圧電振動体ユニット２に比べて安定な屈曲振動が可能である。
【００８０】
なお、連結支持部の数は、圧電振動体ユニット２の２つや、圧電振動体ユニット２ａの３つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、または、５つ以上でもよい。ただし、上記したように、連結支持部は、圧電振動体ユニット（振動板）の屈曲振動の節の位置に配置されていることが好ましい。また、圧電振動体ユニット２，２ａの連結部は、本体部２０の両側に設けられているが、これに限らず、例えば、本体部２０の一端側のみに設けられていてもよい。
【００８１】
図１０は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット２ｂは、圧電振動体ユニット２の振動板２３において、連結部２７に代えて、互いに離間するように配置された一対の連結部２７ａ，２７ｂが設けられ、連結部２８に代えて、互いに離間するように配置された一対の連結部２８ａ，２８ｂが設けられている。連結部２７ａは、固定部２７３ａと、本体部２０と固定部２７３ａとを連結する連結支持部２７１とを有している。また、連結部２７ｂは、固定部２７３ｂと、本体部２０と固定部２７３ｂとを連結する連結支持部２７２とを有している。また、連結部２８ａは、固定部２８３ａと、本体部２０と固定部２８３ａとを連結する連結支持部２８１とを有している。また、連結部２８ｂは、固定部２８３ｂと、本体部２０と固定部２８３ｂとを連結する連結支持部２８２とを有している。
【００８２】
図１１は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット２ｃは、圧電振動体ユニット２の振動板２３において、連結部２７，２８に代えて、本体部２０の幅方向の一方の端部のみに、連結部２７ｃが設けられている。連結部２７ｃは、固定部２７３ｃと、本体部２０と固定部２７３ｃとを連結する連結支持部２７６とを有しており、連結支持部２７６は、本体部２０の長手方向の中央部の屈曲振動の節の位置に配置されている。また、固定部２７３ｃには、ネジが挿入される孔２７７が形成されている。
【００８３】
図１２（Ａ）は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。図１２（Ａ）〜（Ｃ）では、図示の便宜上、振動板２３の連結部２７，２８の図示が省略されている。図１２（Ａ）の圧電振動体ユニット２ｄでは、本体部２０の長手方向に沿って配置された一対の第２電極２１ａ，２１ｂ（２５ａ，２５ｂ）と、他の一対の第２電極２１ｃ，２１ｄ（２５ｃ，２５ｄ）との間の幅方向の中央に、長手方向に沿って延びた一つの第２電極２１ｅ（２５ｅ）が形成されている。なお、かっこ内の第２電極２５ａ〜２５ｅは、第２電極２１ａ〜２１ｅに対向して本体部２０の反対側の面に設けられている電極を示している。中央の第２電極２１ｅに、一対の第２電極２１ａ，２１ｄ（又は他の一対の第２電極２１ｂ，２１ｃ）と同じ電圧を印加すれば、圧電振動体ユニット２ｄが長手方向に伸縮するので、突起部２６から被駆動体に与える力をより大きくすることが可能である。反対側の第２電極２５ａ〜２５ｅも同様である。
【００８４】
図１２（Ｂ）は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット２ｅでは、図１２（Ａ）の圧電振動体ユニット２ｄから一対の第２電極２１ｂ，２１ｃ（２５ｂ，２５ｃ）が省略されている。この圧電振動体ユニット２ｅを用いた圧電振動体モジュールも、図６に示すような矢印ＳＲの方向にローター５を回転させることが可能である。なお、図１２（Ｂ）の３つの第２電極２１ａ，２１ｅ，２１ｄ（２５ａ，２５ｅ，２５ｄ）には同じ電圧が印加されるので、これらの３つの第２電極２１ａ，２１ｅ，２１ｄ（２５ａ，２５ｅ，２５ｄ）を、連続する１つの電極層として形成してもよい。
【００８５】
図１２（Ｃ）は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット２ｆでは、図１２（Ａ）の４つの第２電極２１ａ〜２１ｄ（２５ａ〜２５ｄ）が省略されており、１つの第２電極２１ｅ（２５ｅ）が大きな面積で形成されている。この圧電振動体ユニット２ｆは、長手方向に伸縮するだけであるが、突起部２６０から被駆動体（図示省略）に対して大きな力を与えることが可能である。
【００８６】
図２及び図１２（Ａ）〜（Ｃ）から理解できるように、圧電振動体の第２電極としては、少なくとも１つの電極層を設けることができる。但し、図２及び図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、長方形の圧電振動体の対角の位置に第２電極を設けるようにすれば、圧電振動体及び振動板を、その平面内で屈曲する蛇行形状に変形させることが可能である点で好ましい。
【００８７】
Ｄ．圧電駆動装置を用いた装置の実施形態：
上述した圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。圧電アクチュエーターは、例えば、ロボット（電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）も含む）、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置（例えば紙送り機構。ただし、ヘッドに利用される圧電駆動装置では、振動板を共振させないので、ヘッドには適用不可である。）等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。
【００８８】
図１３は、上述の圧電アクチュエーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。ロボット２０５０は、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動又は屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０とを備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。それぞれの関節部２０２０には、上述した圧電アクチュエーター（圧電振動体モジュール）１０が内蔵されており、圧電アクチュエーター１０を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動又は屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にも圧電アクチュエーター１０が内蔵されており、圧電アクチュエーター１０を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にも圧電アクチュエーター１０が設けられており、圧電アクチュエーター１０を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。
【００８９】
図１４は、図１３に示したロボット２０５０の手首部分の説明図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、圧電アクチュエーター１０を備えており、圧電アクチュエーター１０は、手首のリンク部２０１２及びロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。リンク部２０１２が被駆動体としてのローター５（図１）に対応する。ロボットハンド２０００には、一対の把持部２００３が立設されている。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分に圧電アクチュエーター１０が搭載されている。このため、圧電アクチュエーター１０を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。
【００９０】
なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにも圧電アクチュエーター１０を適用可能である。ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、圧電アクチュエーター１０の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。従って、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、上述した実施形態の圧電アクチュエーター１０は、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。
【００９１】
図１５は、圧電アクチュエーターを利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、圧電アクチュエーター１０と、被駆動体としてのローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３、２２１４、２２１５、２２１６、２２１７、２２１８、２２１９と、が設けられている。リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。圧電アクチュエーター１０の突起部２６は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられており、圧電アクチュエーター１０がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、極く僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ２２００を実現することができる。なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。
【００９２】
Ｅ．変形例：
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００９３】
上記実施形態では、被駆動体として、回転可能に設置されたローターや、ロボットハンドの把持部のように所定方向に移動可能に設置された被駆動体を例として説明したが、被駆動体は、これに限定されず、種々の被駆動体に適用可能である。また、回転可能な被駆動体としては、その形状は、円形に限定されず、例えば、２０角形等の多角形等が挙げられる。また、移動可能な被駆動体としては、その形状は、例えば、直線状または湾曲した棒状等が挙げられる。また、被駆動体は、剛体であってもよく、また、可撓性を有していてもよい。
【００９４】
また、本発明の圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）の用途は、上記したロボットの関節の駆動や、ロボットハンドの把持部の駆動、送液ポンプの駆動だけでなく、各種の装置の所定の部位の駆動に用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１…圧電アクチュエーター
１０…圧電振動体モジュール
２…圧電振動体ユニット
２０…本体部
２１ａ〜２１ｄ…第２電極
２１０ａ〜２１０ｄ…圧電素子
２２，２４…圧電体
２３…振動板
２５ａ〜２５ｄ…第２電極
２５０ａ〜２５０ｄ…圧電素子
２６…突起部
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２８，２８ａ，２８ｂ…連結部
２７１，２７２，２７６，２８１，２８２…連結支持部
２７３，２７３ａ，２７３ｂ，２７３ｃ，２８３，２８３ａ，２８３ｂ…固定部
２７４，２７５，２７７，２８４，２８５…孔
２９１，２９２…第１電極
３…保持部
３１…第１部材
３１１，３１２…当接面
３１３…開口
３１４〜３１７…孔
３１８，３１９…雌ネジ
３２…第２部材
３２１，３２２…当接面
３２３…開口
３２４〜３１８…孔
４…基台
４１，４２…雌ネジ
５…ローター
５１…軸部
５２…外周面
７１，７２…板バネ
７１１〜７１３…孔
７２１〜７２３…孔
７２１０〜７２５０…配線
７５，７６…介挿部材
７５１，７５２，７６１，７６２…孔
１１１〜１１８…ネジ
８１〜８８…介挿部材
９０…駆動回路
２０００…ロボットハンド
２００３…把持部
２０１０…アーム
２０１２…リンク部
２０２０…関節部
２０５０…ロボット
２２００…送液ポンプ
２２０２…カム
２２０２Ａ…突起部
２２１１…リザーバー
２２１２…チューブ
２２１３…フィンガー
２２２２…ローター
２２２３…減速伝達機構
２２３０…ケース
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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