(57)【要約】第３図に示すように、ステータ（１１）上では圧電素子（１）が同じ方向に折り重なっている。圧電素子（１）の固定端（６）が土台（４）に固定されているので、圧電素子（１）に電圧が掛ると、圧電素子（１）の開放端（７）は土台（４）と反対方向に伸びる。駆動装置（１２）が第４図（ａ）に示すノコギリ波を発生すると、圧電素子（１）は急激に伸長しゆっくりと収縮するので、スライダ（２１）は圧電素子（１）によって弾き飛ばされながら移動する。一方で第４図（ｂ）の場合、圧電素子（１）は急激に収縮しゆっくりと伸長するので、スライダ（２１）は圧電素子（１）によって引きずり込まれながら移動する。第１３図に示すように圧電素子（１）を円形に並べることにより、ステータ（１１）は円ロータ（３１）及び球ロータ（３５）を回転させることができる。
2002015378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、
全ての前記圧電素子の各々が、
平板又は薄膜に形成されることと、
表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、
を特徴とし、
前記土台に対する全ての前記圧電素子の取り付けにおいて、
全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、
全ての前記圧電素子が折り重なることと、
各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、
全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、
を特徴とし、
順番に並んだ全ての前記圧電素子の先頭の前記電極及び末尾の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項２】
複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、
全ての前記圧電素子の各々が、
薄膜に形成されることと、
表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、
延伸方向に対して直交方向に折り畳まれていることと、
を特徴とし、
折り畳まれた全ての前記圧電素子の各々において、両面の所定部位が絶縁部材によって絶縁されることを特徴とし、
前記土台に対する全ての前記圧電素子の取り付けにおいて、
全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、
全ての前記圧電素子が折り重なることと、
各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、
全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、
を特徴とし、
順番に並んだ全ての前記圧電素子のうち、少なくとも１つの前記圧電素子の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項３】
複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、
全ての前記圧電素子の各々が、
薄膜に形成されることと、
表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、
を特徴とし、
全ての前記圧電素子の各々において、両面の前記電極の一部が絶縁部材によって絶縁されることと、
前記表面の前記電極の一部及び前記裏面の一部が少なくとも１つの被覆電極によって覆われることと、
前記裏面の前記電極の一部及び前記表面の一部が少なくとも１つの前記被覆電極によって覆われることと、
を特徴とし、
前記土台に対する前記圧電素子の取り付けにおいて、
全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、
全ての前記圧電素子が折り重なることと、
各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、複数の前記被覆電極を介して、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、
全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、
を特徴とし、
順番に並んだ全ての前記圧電素子のうち、少なくとも１つの前記圧電素子の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、
複数の前記圧電素子の各々において、前記圧電素子の前記表面電極、前記裏面電極及び前記被覆電極が、それぞれ隣接する前記圧電素子の前記裏面電極、前記表面電極及び前記被覆電極と、少なくとも１本の導線又は少なくとも１個の導電性スポンジによって接続されることにより、電気抵抗を低減することを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項５】
請求項４記載の折り重なり式圧電ステータに対して、
前記土台が変形することを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項６】
請求項１、４又は５記載の折り重なり式圧電ステータに対して、
全ての前記圧電素子が円形に並んだことと、
前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記先頭の前記電極と前記末尾の前記電極の間にスペーサが挿入されることと、
前記スペーサが前記先頭の前記電極及び前記末尾の前記電極と接する２つの面にそれぞれ電極を備えることと、
前記スペーサの２つの前記電極を介して前記先頭の前記電極及び前記末尾の前記電極に前記電圧を加えることと、
を特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項７】
請求項２〜５のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、
全ての前記圧電素子が円形に並んだことを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータにおいて、
少なくとも１個の前記圧電素子の前記電極のうちの少なくとも１つが、前記土台に固定された前記端に対して向い合う端に滑り止めを備えたことを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項９】
請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記電極において、
前記土台に固定された前記端に対して向い合う端に天板が取り付けられたことを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、
少なくとも１個のガイドレールを前記延伸方向に沿って配置し、前記ガイドレールの両端がガイドレール取付具によって前記土台に固定されることにより、前記土台が湾曲しても、複数の前記圧電素子が前記ガイドレールによって押えられることを特徴とする折り重なり式圧電ステータ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータのうち、全ての前記圧電素子が円形状に配列された第一の折り重なり式圧電ステータと、
請求項１〜５、８〜１０のうちの少なくとも１項に記載の折り重なり式圧電ステータのうち、全ての前記圧電素子が直線状に配列された複数の第二の折り重なり式圧電ステータと、
を含む多自由度折り重なり式圧電ステータであって、
第一の前記折り重なり式圧電ステータ及び第二の前記折り重なり式圧電ステータが平面上に配置されることと、
第二の前記折り重なり式圧電ステータが第一の前記折り重なり式圧電ステータを囲むことと、
第一の前記折り重なり式圧電ステータ及び第二の前記折り重なり式圧電ステータの全てが独立に動作することと、
を特徴とする多自由度折り重なり式圧電ステータ。
【請求項１２】
請求項１１記載の多自由度折り重なり式圧電ステータに対して、前記平面の代りに凹面及び凸面が用いられることを特徴とする多自由度折り重なり式圧電ステータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちの少なくとも１項に記載の少なくとも１個の折り重なり式圧電ステータ又は多自由度折り重なり式圧電ステータ、及び少なくとも１個の駆動装置を含む折り重なり式圧電アクチュエータであって、
前記駆動装置が前記電圧としてノコギリ波を発生することにより、前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子に接触するスライダが移動することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、
前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子と接する前記スライダの接触面に、溝が掘られるか、又は突起が取り付けられることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項６〜１０のうちの少なくとも１項に記載の複数の折り重なり式圧電ステータ及び複数の駆動装置を含む折り重なり式圧電アクチュエータであって、
全ての前記折り重なり式圧電ステータが球ロータを囲むことと、
前記駆動装置が前記電圧としてノコギリ波を発生することと、
により、
前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子に接触する前記球ロータが多自由度回転することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電圧電アクチュエータにおいて、
１個の前記駆動装置が全ての前記折り重なり式圧電ステータに同じ前記電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法。
【請求項１７】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、
全ての前記折り重なり式圧電ステータが、前記駆動装置の数と同じ数の組に分類されることと、
各々の前記駆動装壷がそれぞれ異なる位相の前記電圧を発生させることと、
各々の前記駆動装置がそれぞれ異なる前記組の前記折り重なり式圧電ステータに前記電圧を加えることと、
を特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法。
【請求項１８】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、
全ての前記折り重なり式圧電ステータが複数の組に分類されることと、
全ての前記駆動装置の各々にスイッチが取り付けられることと、
前記スイッチが少なくとも１組の前記折り重なり式圧電ステータを選択することと、
により、
少なくとも１個の前記駆動装置が少なくとも１組の前記折り重なり式圧電ステータに前記電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法。
【請求項１９】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、
少なくとも２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が同じ方向に折り重なることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【請求項２０】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、
少なくとも２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が反対方向に折り重なることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【請求項２１】
請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータが２個の前記折り重なり式圧電ステータ及び、１個又は２個の前記駆動装置を備え、２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が向い合わせに配置されることにより、前記スライダが２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の間を移動することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、平板又は薄膜に形成された圧電素子を用いた圧電アクチュエータに関し、詳しくは、延伸方向を揃えた複数の圧電素子が土台上で折り重なるように配列され、圧電素子の一端が土台に固定され、圧電素子のもう一端が延伸方向に伸長及び収縮することにより、摩擦力及び慣性によって物体を移動させるものに関する。
背景技術
圧電素子の伸縮運動を直接スライダ及びロータの推進力に変換する圧電モータ（特開昭５２−２９１９２）が開発されて以来、主に、ステータに接着された圧電素子が伸縮運動することにより、ステータにたわみ進行波を発生させる超音波アクチュエータ（例えば、特開昭５９−９６８８１、特開昭６０−１７４０７８参照）が開発されてきた。また複数のステータを用いて球状ロータを回転させる多自由度超音波モータも開発されている（特開昭６２−２２８３９２、特開平９−３４４０９、特開平１１−１８４５９参照）。しかしながら超音波アクチュエータには主に３つの問題がある。第一に、圧電素子の伸縮運動が分極方向の振動に変換され、さらにたわみ進行波に変換されなければならないので、エネルギーの変換効率が悪い。第二に、ステータとスライダ及びロータとの間の接触面積が小さいので、摩擦力の伝達効率が悪い。第三に、超音波アクチュエータを駆動するためには少なくとも２相の正弦波が必要なので、駆動装置が複雑になる。第三の問題に対しては、ステータの構造を工夫することにより、単相波でも駆動できる超音波アクチュエータ（超音波アクチュエータ動作原理、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｓｅｉｋｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．、［平成１２年７月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｉｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｄ／ｎｅｗ＿ｐａｇｅ＿４．ｈｔｍ＞）が開発されているが、ステータは圧電素子の配列に合わせて加工されなければならない。また、このステータの構造では、ステータとスライダ及びロータとの間の接触面積が極めて小さくなるので、高トルクが必要な用途には向かない。
この他に、圧電素子の伸縮運動を直線運動に変換する方法として、圧電素子の伸縮運動から直接摩擦力を発生させる圧電インパクト機構（例えば、樋口、渡辺、工藤、“圧電素子の急速変形を利用した超精密位置決め機構”、精密工学会誌、Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．１１，ｐｐ．２１０７−２１１２、１９８８；樋口、山形、“圧電素子の急速変形を利用した超精密位置決め機構（第２報）摩擦力の大きさと移動特性”、精密工学会誌、Ｖｏｌ．５８，Ｎｏ．１０，ｐｐ．１７５９−１７６４、１９９２参照）も開発されている。圧電インパクト機構は、圧電素子に単相のノコギリ波を与えることにより、物体を２方向のいずれにも移動させることができるので、前記第三の問題を回避することができる。また圧電インパクト機構は圧電素子の伸縮運動をそのまま移動物体の推進力として用いているので、前記第一の問題を解決する有効な手段であるが、以下のような３つの問題が挙げられる。第一に、圧電素子が２つの物体を連結し、しかも伸縮運動に合わせて２つの物体を弾き飛ばさなければならないので、圧電素子は棒状の固い材質でなければならない。そのため実際に圧電素子に用いることができる材料はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミックに限られる。第二に、圧電素子が強度を保ちながら、しかも重たい物体を２つも振動させなければならないので、圧電素子は幾重にも積層され、さらに圧電素子には高電圧が加えられなければならない。第三に、圧電素子が伸縮運動を繰り返しながら２つの物体と一緒に移動するので、圧電素子が発生する応力が２つの物体に対してそれぞれ反対方向に加わり、結果として双方の応力が相殺されてしまうので、エネルギーの変換効率が悪い。したがって、マイクロマシンのように微小移動しなければならない用途には適しているが、従来の超音波アクチュエータの代りには使えない。
さて、圧電インパクト機構からも判るように、複数の圧電素子が重なることにより、これらの圧電素子は、まとまって大きな応力を発生することができる。しかも単相のノコギリ波を用いると、この応力は物体を弾き飛ばすことができる。圧電インパクト機構では、物体を弾き飛ばすために固い圧電素子が用いられていたが、圧電素子の応力が直接物体に加えられなくても圧電素子が物体を弾き飛ばすことができれば、圧電素子は柔らかくても良い。つまり圧電素子は平板か又は薄膜のいずれでも良いので、結果として圧電素子に加える電圧を低くすることができる。さらに圧電素子が物体と一緒に移動しなければ、応力が物体を一方向に移動させることができるので、応力は効果的に物体の推進力に変ることができる。
これらのことを考慮すると、複数の平板又は薄膜に形成された圧電素子が折り重なるように配列され、圧電素子の一端が土台に固定され、しかも圧電素子にノコギリ波が与えられることにより、圧電素子と物体との間に発生する摩擦力でも物体を弾き飛ばすことができる。したがって前記第一及び第三の問題が解決され得ると期待される。さらに圧電素子と物体の接触面に凹凸を付けることにより、圧電素子と物体との間の摩擦力が増加する。したがって前記第二の問題が解決され得ると期待される。
ところで、近年超音波モータの他にも各種の小型アクチュエータが開発されてきた。これらのアクチュエータを用いた主な応用例として、バイブレータが挙げられる（例えば、特開平５−１６８１９５、特開平１０−３３６９８３参照）。しかしながら、コイルを用いたバイブレータは、重くなったり厚くなったりし、さらには磁力線を発生させるために、小型軽量化が著しい携帯電話などにこれらのバイブレータを搭載する際には、幾つかの問題が生じている。この他に、圧電素子及び熱電素子を用いたアクチュエータを平面上に並べることにより、物体を移動させるテーブルも開発されている（例えば、Ｋａｒｌ  Ｆ．Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ、Ｂｒｕｃｅ  Ｒ．Ｄｏｎａｌｄ、Ｎｏｅｌ  Ｃ．ＭａｃＤｏｎａｌｄ、”Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ａｒｒａｙｓ”、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、ｐｐ．１７−２９、Ｊａｎｕａｒｙ−Ｍａｒｃｈ、１９９７参照）。しかしながら、この圧電素子及び熱電素子はマイクロマシンとして研究されているため、身の回りにある小さな物体を移動させるだけの力を発生することはできない。
これらのことを考慮すると、薄くて軽い圧電素子を用いてアクチュエータを製造することにより、小型軽量のバイブレータが製造できると期待される。さらに圧電素子が多数折り重なったアクチュエータを平面上に並べることにより、身の回りにある小さな物体を移動させることができると期待される。
そこで、請求項記載の本発明は、複数の平板又は薄膜に形成された圧電素子が折り重なるように配列され、さらに圧電素子の一端が土台に固定されることにより、圧電素子の伸縮運動を直接ステータ及びロータの運動に変換することを目的とする。また、圧電素子とステータ及びロータとの間の摩擦力を上げるような凹凸を開発することを目的とする。さらに圧電素子にノコギリ波が与えられることにより、駆動装置を単純にすることを目的とする。
発明の開示
請求項１の発明は、複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、全ての前記圧電素子の各々が、平板又は薄膜に形成されることと、表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、を特徴とし、前記土台に対する全ての前記圧電素子の取り付けにおいて、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、全ての前記圧電素子が折り重なることと、各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、を特徴とし、順番に並んだ全ての前記圧電素子の先頭の前記電極及び末尾の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記圧電素子は、前記平板及び前記薄膜の平面方向に延伸されることにより、前記平板及び前記薄膜の厚さ方向に分極する。前記圧電素子の前記表面及び前記裏面にそれぞれ表面電極及び裏面電極が接着又は蒸着される。特に前記表面電極及び前記裏面電極に導電性高分子を用いることにより、前記圧電素子の摩擦係数が大きくなるばかりか、前記圧電素子が折り曲げられても、前記表面電極及び前記裏面電極は容易に導通することができる。前記土台の形状は直線及び折れ線の他、曲線であっても良い。前記圧電素子を前記土台に取り付ける際には、まず全ての前記圧電素子の延伸方向が揃えられる。次に前記延伸方向と交わる前記圧電素子の１つの前記端が前記土台に接するように、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並べる。次に全ての前記圧電素子が順番に折り重なる。最後に全ての前記圧電素子の１つの前記端が接着剤及びピンなどによって前記土台に固定される。複数の前記圧電素子が折り重なることにより、各々の前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極は、それぞれ隣り合った前記圧電素子の前記裏面電極及び前記表面電極と接触する。したがって、前記先頭の前記表面電極及び前記末尾の前記裏面電極に前記電圧が加わると、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。同様に、前記先頭の前記裏面電極及び前記末尾の前記表面電極に前記電圧が加わったとしても、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。これにより本発明は前記圧電素子に接している物体に摩擦力を与えることができる。前記電圧としてノコギリ波が用いられると、伸長時と収縮時における前記圧電素子の応力が異なるので、本発明は前記摩擦力の差によって前記物体を移動させることができる。本発明は前記圧電素子の圧電歪定数が小さくても前記圧電素子に対して大きな前記応力を発生させることができ、しかも単相で動作するので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項２の発明は、複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、全ての前記圧電素子の各々が、薄膜に形成されることと、表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、延伸方向に対して直交方向に折り畳まれていることと、を特徴とし、折り畳まれた全ての前記圧電素子の各々において、両面の所定部位が絶縁部材によって絶縁されることを特徴とし、前記土台に対する全ての前記圧電素子の取り付けにおいて、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、全ての前記圧電素子が折り重なることと、各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、を特徴とし、順番に並んだ全ての前記圧電素子のうち、少なくとも１つの前記圧電素子の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記圧電素子は、前記薄膜の平面方向に延伸されることにより、前記薄膜の厚さ方向に分極する。前記圧電素子の前記表面及び前記裏面にそれぞれ表面電極及び裏面電極が接着又は蒸着される。特に前記表面電極及び前記裏面電極に導電性高分子を用いることにより、前記圧電素子の摩擦係数が大きくなるばかりか、前記圧電素子が折り曲げられても、前記表面電極及び前記裏面電極は容易に導通することができる。前記圧電素子の前記薄膜は、Ｓ字状になるように、前記延伸方向に対して前記直交方向に折り畳まれる。前記絶縁部材には絶縁塗料又は絶縁材などが用いられ、折り畳まれた前記圧電素子の前記両面の前記所定部位には前記延伸方向に対して平行方向に前記絶縁塗料が塗布されるか又は前記絶縁材が張付けられる。これにより、折り畳まれた前記圧電素子が折り重なったときに、前記圧電素子の前記表面電極と前記裏面電極が短絡することを前記絶縁塗料及び前記絶縁材は防ぐことができる。前記土台の形状は直線及び折れ線の他、曲線であっても良い。前記圧電素子を前記土台に取り付ける際には、まず全ての前記圧電素子の前記延伸方向が揃えられる。次に前記延伸方向と交わる前記圧電素子の１つの前記端が前記土台に接するように、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並べる。次に全ての前記圧電素子が順番に折り重なる。最後に全ての前記圧電素子の１つの前記端が接着剤及びピンなどによって前記土台に固定される。複数の前記圧電素子が折り重なることにより、隣り合った２個の前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極はそれぞれ同じ面同士と接触するので、いずれか１個の前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極に前記電圧が加わると、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。勿論、１個の前記圧電素子の前記表面電極及び別の前記圧電素子の前記裏面電極に前記電圧が加わったとしても、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。これにより本発明は前記圧電素子に接している物体に摩擦力を与えることができる。前記電圧としてノコギリ波が用いられると、伸長時と収縮時における前記圧電素子の応力が異なるので、本発明は前記摩擦力の差によって前記物体を移動させることができる。本発明は前記圧電素子の圧電歪定数が小さくても前記圧電素子に対して大きな前記応力を発生させることができ、しかも単相で動作するので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項３の発明は、複数の圧電素子及び土台を含む折り重なり式圧電ステータであって、全ての前記圧電素子の各々が、薄膜に形成されることと、表面及び裏面に、それぞれ電極を備えることと、を特徴とし、全ての前記圧電素子の各々において、両面の前記電極の一部が絶縁部材によって絶縁されることと、前記表面の前記電極の一部及び前記裏面の一部が少なくとも１つの被覆電極によって覆われることと、前記裏面の前記電極の一部及び前記表面の一部が少なくとも１つの前記被覆電極によって覆われることと、を特徴とし、前記土台に対する前記圧電素子の取り付けにおいて、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並ぶことと、全ての前記圧電素子が折り重なることと、各々の前記圧電素子の両面の前記電極のうち少なくとも１つが、複数の前記被覆電極を介して、隣接する前記圧電素子の前記電極と接触することと、全ての前記圧電素子の１つの端が前記土台に固定されることと、を特徴とし、順番に並んだ全ての前記圧電素子のうち、少なくとも１つの前記圧電素子の前記電極に電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記圧電素子は、前記薄膜の平面方向に延伸されることにより、前記薄膜の厚さ方向に分極する。前記圧電素子の前記表面及び前記裏面にそれぞれ表面電極及び裏面電極が接着又は蒸着される。特に前記表面電極及び前記裏面電極に導電性高分子を用いることにより、前記圧電素子の摩擦係数が大きくなるばかりか、前記圧電素子が折り曲げられても、前記表面電極及び前記裏面電極は容易に導通することができる。前記絶縁部材には絶縁塗料又は絶縁材などが用いられ、前記圧電素子の前記両面の前記電極の前記一部には前記絶縁塗料が塗布されるか又は前記絶縁材が張付けられる。これにより、少なくとも１つの前記被覆電極によって前記表面電極及び前記裏面電極が短絡することを防ぐことができる。少なくとも１つの前記被覆電極は前記表面電極に圧着されるか、又は導電性接着剤により前記表面電極に接着され、さらに絶縁された前記裏面電極に圧着されるか、又は接着剤により前記裏面電極に接着される。同様に、少なくとも１つの前記被覆電極は前記裏面電極に圧着されるか、又は導電性接着剤により前記裏面電極に接着され、さらに絶縁された前記表面電極に圧着されるか、又は接着剤により前記表面電極に接着される。前記土台の形状は直線及び折れ線の他、曲線であっても良い。前記圧電素子を前記土台に取り付ける際には、まず全ての前記圧電素子の前記延伸方向が揃えられる。次に前記延伸方向と交わる前記圧電素子の１つの前記端が前記土台に接するように、全ての前記圧電素子が前記土台に沿って順番に並べる。次に全ての前記圧電素子が順番に折り重なる。最後に全ての前記圧電素子の１つの前記端が接着剤及びピンなどによって前記土台に固定される。複数の前記圧電素子が折り重なることにより、隣り合った２個の前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極は、複数の前記被覆電極を介して、それぞれ同じ面同士と接触するので、いずれか１個の前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極に前記電圧が加わると、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。勿論、１個の前記圧電素子の前記表面電極及び別の前記圧電素子の前記裏面電極に前記電圧が加わったとしても、全ての前記圧電素子は前記延伸方向に伸縮し、応力を発生する。これにより本発明は前記圧電素子に接している物体に摩擦力を与えることができる。前記電圧としてノコギリ波が用いられると、伸長時と収縮時における前記圧電素子の応力が異なるので、本発明は前記摩擦力の差によって前記物体を移動させることができる。本発明は前記圧電素子の圧電歪定数が小さくても前記圧電素子に対して大きな前記応力を発生させることができ、しかも単相で動作するので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、複数の前記圧電素子の各々において、前記圧電素子の前記表面電極、前記裏面電極及び前記被覆電極が、それぞれ隣接する前記圧電素子の前記裏面電極、前記表面電極及び前記被覆電極と、少なくとも１本の導線又は少なくとも１個の導電性スポンジによって接続されることにより、電気抵抗を低減することを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。本発明において、前記導線及び前記導電性スポンジは、隣接する前記圧電素子同士の前記表面電極、前記裏面電極及び前記被覆電極に接着又は圧着される。少なくとも１本の前記導線及び少なくとも１個の前記導電性スポンジは容易に変形することができるので、例え前記土台が変形されたとしても、複数の前記圧電素子は変形しない。本発明は、隣接する複数の前記圧電素子の前記表面電極と前記裏面電極の間の前記電気抵抗を接触抵抗に比べて極めて小さくすることができるので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項５の発明は、請求項４記載の折り重なり式圧電ステータに対して、前記土台が変形することを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。本発明において、前記土台は、雲形定規のように直線状、折れ線状及び曲線状に変形することができる。隣接する複数の前記圧電素子の前記表面電極と前記裏面電極の間が固定されていないので、複数の前記圧電素子が撓んだり折れたりしない。本発明は、用途に応じて前記土台を自由に変形することができるので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項６の発明は、請求項１、４又は５記載の折り重なり式圧電ステータに対して、全ての前記圧電素子が円形に並んだことと、前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記先頭の前記電極と前記末尾の前記電極の間にスペーサが挿入されることと、前記スペーサが前記先頭の前記電極及び前記末尾の前記電極と接する２つの面にそれぞれ電極を備えることと、前記スペーサの２つの前記電極を介して前記先頭の前記電極及び前記末尾の前記電極に前記電圧を加えることと、を特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記圧電素子が前記円形に並び、しかもスライダとして円ロータ及び球ロータが前記圧電素子と接する。前記スペーサは絶縁体から構成され、前記スペーサ用の前記電極によって挟まれる。前記電圧としてノコギリ波が前記スペーサ用の２つの前記電極を介して前記圧電素子に与えられる。本発明は前記円ロータ及び前記球ロータを回転させることができるので、圧電モータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項７の発明は、請求項２〜５のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、全ての前記圧電素子が円形に並んだことを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記圧電素子が前記円形に並び、しかもスライダとして円ロータ及び球ロータが前記圧電素子と接する。前記電圧としてノコギリ波が少なくとも１個の前記圧電素子の２つの前記電極を介して全ての前記圧電素子に与えられる。本発明は前記円ロータ及び前記球ロータを回転させることができるので、圧電モータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項８の発明は、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータにおいて、少なくとも１個の前記圧電素子の前記電極のうちの少なくとも１つが、前記土台に固定された前記端に対して向い合う端に滑り止めを備えたことを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。本発明は、前記圧電素子の表面電極及び裏面電極の前記向い合う端に摩擦係数が大きい前記滑り止めを接着することにより、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極に接する物体に対する摩擦力を大きくすることができる。前記滑り止めの断面は多角形又は半楕円形である。また前記滑り止めは、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極のうち前記物体と接する部分に、前記圧電素子の延伸方向と直角になるように接着される。本発明は、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極の摩擦係数が小さくても大きな摩擦力を発生することができるので、前記表面電極及び前記裏面電極の材質に関する諸問題が好適に解決される。
請求項９の発明は、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記電極において、前記土台に固定された前記端に対して向い合う端に天板が取り付けられたことを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。本発明は、前記圧電素子の表面電極及び裏面電極の前記向い合う端に前記天板を接着することにより、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極と物体の間の摩擦係数を変更することができると共に、前記圧電素子と隣接する前記圧電素子の間の隙間に前記物体が入り込むことを防ぐことができる。前記天板はプラスチック又は被膜された金属などの絶縁物である。前記天板は平らであるか、又は折り曲げられている。特に前記天板が折り曲げられている場合、前記天板が前記物体と接触する面積が小さいので、前記物体に加えられる摩擦力は小さくなる。さらに前記土台が前記折れ線状及び前記曲線状に形成されても、前記天板は撓まない。本発明は、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極の摩耗を防ぐので、前記表面電極及び前記裏面電極の材質に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１０の発明は、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータに対して、少なくとも１個のガイドレールを前記延伸方向に沿って配置し、前記ガイドレールの両端がガイドレール取付具によって前記土台に固定されることにより、前記土台が湾曲しても、複数の前記圧電素子が前記ガイドレールによって押えられることを特徴とする折り重なり式圧電ステータである。前記ガイドレールには、プラスチック又は被膜で覆われた金属などの柔らかい絶縁物によって作られた板及び棒が用いられる。前記ガイドレールの前記両端は前記ガイドレール取付具によって前記土台に固定されるので、前記土台が湾曲しても、前記ガイドレールも一緒に湾曲して、複数の前記圧電素子を前記土台に押し付ける。これにより、前記圧電素子の表面電極及び裏面電極は、それぞれ隣接する前記圧電素子の前記裏面電極及び前記表面電極との間の接触抵抗を小さくすることができる。勿論、前記圧電素子が折り畳まれた場合、又は前記圧電素子が前記被膜電極によって覆われた場合、前記圧電素子の表面電極及び裏面電極は、それぞれ隣接する前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極との間の接触抵抗を小さくすることができる。さらに前記ガイドレールは、前記土台が湾曲したことにより、複数の前記圧電素子の複数の前記開放端が前記土台から離れるのを防ぐことができる。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが、湾曲したスライダを移動させることができるので、前記スライダの形状に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１１の発明は、請求項６〜１０のうちのいずれか１項に記載の折り重なり式圧電ステータのうち、全ての前記圧電素子が円形状に配列された第一の折り重なり式圧電ステータと、請求項１〜５、８〜１０のうちの少なくとも１項に記載の折り重なり式圧電ステータのうち、全ての前記圧電素子が直線状に配列された複数の第二の折り重なり式圧電ステータと、を含む多自由度折り重なり式圧電ステータであって、第一の前記折り重なり式圧電ステータ及び第二の前記折り重なり式圧電ステータが平面上に配置されることと、第二の前記折り重なり式圧電ステータが第一の前記折り重なり式圧電ステータを囲むことと、第一の前記折り重なり式圧電ステータ及び第二の前記折り重なり式圧電ステータの全てが独立に動作することと、を特徴とする多自由度折り重なり式圧電ステータである。本発明は、前記平面上において、円形状の第一の前記折り重なり式圧電ステータの周囲に、前記平面を上から見た場合に正方形を形作るように、直線状の第二の前記折り重なり式圧電ステータを配置することにより、物体を前後左右方向に移動させたり、前記物体を回転させることができる。本発明は簡単な構造で多自由度アクチュエータを実現することができ、さらに前記多自由度折り重なり式圧電アクチュエータの制御は極めて単純であるので、前記多自由度アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項１２の発明は、請求項１１記載の多自由度折り重なり式圧電ステータに対して、前記平面の代りに凹面及び凸面が用いられることを特徴とする多自由度折り重なり式圧電ステータである。本発明は、曲率が一定である前記凹面上又は前記凸面上において、円形状の第一の前記折り重なり式圧電ステータの周囲に、前記凹面及び前記凸面を上から見た場合に正方形を形作るように、円弧状の第二の前記折り重なり式圧電ステータを配置することにより、物体の接触面が前記凹面及び前記凸面と接するような前記物体を３軸回転させることができる。また、前記凹面及び前記凸面の曲率が一定でなくても、前記物体の前記接触面のうち少なくとも１箇所が、少なくとも１個の前記圧電素子と接触することにより、前記物体は任意の方向に移動することができる。本発明は簡単な構造で多自由度アクチュエータを実現することができ、さらに前記多自由度折り重なり式圧電アクチュエータの制御は極めて単純であるので、前記多自由度アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のうちの少なくとも１項に記載の少なくとも１個の折り重なり式圧電ステータ又は多自由度折り重なり式圧電ステータ、及び少なくとも１個の駆動装置を含む折り重なり式圧電アクチュエータであって、前記駆動装置が前記電圧としてノコギリ波を発生することにより、前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子に接触するスライダが移動することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。前記駆動装置が前記圧電素子に前記ノコギリ波を加えると、前記圧電素子は伸長時と収縮時に異なる応力を発生する。つまり前記圧電素子の前記伸長時と前記収縮時において、前記圧電素子が前記スライダに加える摩擦力も異なるので、本発明は前記摩擦力の差によって前記スライダを移動させることができる。勿論、複数の前記圧電素子が前記スライダの少なくとも２箇所に相異なる方向の前記摩擦力を加えることにより、前記スライダは回転することもできる。円形の前記スライダが平面上を１軸回転のみをする場合、前記スライダは円ロータとなる。本発明では前記圧電素子が折り重なっているので、前記圧電素子は重複分だけ延伸方向に長くなる。したがって前記圧電素子の圧電歪定数が小さくても、本発明は前記圧電素子に対して大きな前記応力を発生させることができ、しかも単相で動作するので、圧電アクチュエータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子と接する前記スライダの接触面に、溝が掘られるか、又は突起が取り付けられることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。本発明は、前記スライダの前記接触面にＶ字形の溝を掘るか、又は多角形の突起を取り付けることにより、前記接触面に加えられる摩擦力を大きくすることができる。本発明は、前記圧電素子の前記表面電極及び前記裏面電極の摩擦係数が小さくても大きな前記摩擦力を発生することができるので、前記表面電極及び前記裏面電極の材質に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１５の発明は、請求項６〜１０のうちの少なくとも１項に記載の複数の折り重なり式圧電ステータ及び複数の駆動装置を含む折り重なり式圧電アクチュエータであって、全ての前記折り重なり式圧電ステータが球ロータを囲むことと、前記駆動装置が前記電圧としてノコギリ波を発生することと、により、前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子に接触する前記球ロータが多自由度回転することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。２個の前記折り重なり式圧電ステータが前記球ロータを向い合って挟むことにより、前記球ロータは１軸回転をすることができる。４個の前記折り重なり式圧電ステータが前記球ロータを正方形状に囲むことにより、前記球ロータは２軸回転をすることができる。６個の前記折り重なり式圧電ステータが直交する３方向から前記球ロータを挟むことにより、前記球ロータは３軸回転をすることができる。３個の前記折り重なり式圧電ステータが前記球ロータを正三角形状に囲むことにより、前記球ロータは３軸回転をすることができる。本発明は簡単な構造で多自由度モータを実現することができるので、前記多自由度モータに関する諸問題が好適に解決される。
請求項１６の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電圧電アクチュエータにおいて、１個の前記駆動装置が全ての前記折り重なり式圧電ステータに同じ前記電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法である。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが複数個用意される。前記駆動装置が全ての前記折り重なり式圧電ステータに同じ前記ノコギリ波を加えるので、全ての前記圧電素子が応力を一斉に発生する。本発明は、全ての前記圧電素子が発生する前記応力を合算することにより、前記スライダに対して大きな摩擦力を与えることができるので、前記折り重なり式ステータの前記摩擦力に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１７の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、全ての前記折り重なり式圧電ステータが、前記駆動装置の数と同じ数の組に分類されることと、各々の前記駆動装置がそれぞれ異なる位相の前記電圧を発生させることと、各々の前記駆動装置がそれぞれ異なる前記組の前記折り重なり式圧電ステータに前記電圧を加えることと、を特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法である。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが複数個用意される。各々の前記駆動装置がノコギリ波を発生し、しかもこれらの前記ノコギリ波の位相が一定の割合でずれていれば、全ての前記折り重なり式圧電ステータは途切れることなく順番に前記応力を発生する。本発明は前記圧電素子に接する前記スライダに対してムラなく効率的に摩擦力を加えることができるので、前記折り重なり式ステータの前記摩擦力に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１８の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、全ての前記折り重なり式圧電ステータが複数の組に分類されることと、全ての前記駆動装置の各々にスイッチが取り付けられることと、前記スイッチが少なくとも１組の前記折り重なり式圧電ステータを選択することと、により、少なくとも１個の前記駆動装置が少なくとも１組の前記折り重なり式圧電ステータに前記電圧を加えることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータ駆動方法である。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが複数個用意される。また本発明では、前記駆動装置と同じ数の前記スイッチが用意され、前記駆動装置と前記スイッチは１対１で結線される。前記駆動装置が前記ノコギリ波を発生し、しかも前記スイッチによって前記ノコギリ波が少なくとも１組の前記折り重なり式圧電ステータに加えられることにより、本発明は前記圧電素子に接する前記スライダの一部分にのみ摩擦力を加えることができる。また本発明は前記スライダと接触している前記圧電素子だけに前記ノコギリ波を加えることができるので、本発明は前記折り重なり式圧電ステータが消費する電力を低減することができる。したがって前記折り重なり式ステータの前記摩擦力及び前記電力に関する諸問題が好適に解決される。
請求項１９の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、少なくとも２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が同じ方向に折り重なることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが複数個用意される。少なくとも２個以上の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が、折り重なる前記方向を全て揃えることにより、本発明は前記圧電素子が発生する応力の方向を揃えることができる。本発明は、前記圧電素子が発生する前記応力の方向を合わせることにより、前記スライダに対して大きな摩擦力を加えることができるので、前記折り重なり式ステータの前記摩擦力に関する諸問題が好適に解決される。
請求項２０の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータにおいて、少なくとも２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が反対方向に折り重なることを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。本発明では、前記折り重なり式圧電ステータが複数個用意される。少なくとも２個以上の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が、折り重なる前記方向を交互に反対になるように揃えることにより、本発明は、前記圧電素子が発生する応力を前記圧電素子が折り重なる２つの前記方向に揃えることができる。本発明は、前記圧電素子が発生する前記応力の前記方向に関わらず前記スライダに対して均等な摩擦力を加えることができるので、前記折り重なり式ステータの前記摩擦力に関する諸問題が好適に解決される。
請求項２１の発明は、請求項１３又は１４記載の折り重なり式圧電アクチュエータが２個の前記折り重なり式圧電ステータ及び、１個又は２個の前記駆動装置を備え、２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が向い合わせに配置されることにより、前記スライダが２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の間を移動することを特徴とする折り重なり式圧電アクチュエータである。本発明では、２個の前記折り重なり式圧電ステータが前記スライダを挟み込むことにより、前記スライダは２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子から摩擦力を受け、しかも前記圧電素子は前記スライダに前記摩擦力を伝え易い。勿論前記スライダが円ロータであっても同様である。２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記延伸方向は、同じでもあっても、反対であっても、及び任意の角度であっても良い。２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記延伸方向が同じである場合、もしこれらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が１個の前記駆動装置から同じ前記ノコギリ波を入力すれば、前記スライダはこれらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子から同じ方向に前記摩擦力を受ける。２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記延伸方向が反対である場合、もしこれらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が１個の前記駆動装置から正負反対の前記ノコギリ波を入力すれば、前記スライダはこれらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子から同じ方向に前記摩擦力を受ける。これらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記延伸方向が反対であるので、もしこれらの前記折り重なり式圧電ステータの性能が等しければ、前記スライダはいずれの方向にも均等に移動することができる。２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子の前記延伸方向が直角である場合、もしこれらの前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子が２個の前記駆動装置からそれぞれ前記ノコギリ波を入力すれば、前記スライダはこれらの前記折り重なり式圧電ステータの間を任意の方向に水平移動することができる。本発明では、前記スライダは２個の前記折り重なり式圧電ステータの前記圧電素子から前記摩擦力を受けるので、前記スライダは滑らかに移動することができる。したがって前記スライダの移動に関する諸問題が好適に解決される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のステータ１１を利用した折り重なり式圧電アクチュエータ（ｄｏｍｉｎｏ−ｅｆｆｅｃｔ−ｓｔｙｌｅ  ｐｉｅｚｏａｃｔｕａｔｏｒ）の実施形態を挙げ、図面を参照して説明する。
まず、第１図に示すように、平板又は薄膜に形成された圧電素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｍｅｎｔ）１は、延伸方向に一軸延伸されることにより、分極方向（第１図の矢印参照）に分極する。一軸延伸された圧電素子１は異方性を持つので、分極方向と反対方向に電界を掛けると、圧電素子１は延伸方向に大きく伸び、横方向には殆んど伸びない。圧電素子１に電界を掛けるためには、圧電素子１の両面が電極を備えなければならない。圧電素子１がＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）のような圧電セラミックの場合、接着剤５を用いて金属を張り合わせることができる。一方で圧電素子１がＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）のような圧電高分子の場合、アルミニウム及びニッケルなどの金属を蒸着することができる（例えば呉羽化学工業製ＫＦピエゾフィルムなど）。
次に、第２図に示すように、圧電素子１の固定端（ｆｉｘｅｄ  ｔｅｒｍｉｎａｌ）６が接着剤５によって土台（ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）４に固定された場合、表面電極（ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２及び裏面電極（ｂａｃｋ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）３に電圧が加えられると、固定端６と向い合う開放端７が延伸方向に伸縮する。したがって開放端７は伸縮に比例した応力を発生することができる。
そこで第３図に示すように、複数の圧電素子１が土台４の上で将棋倒しのように折り重なることにより、請求項１記載の発明に対応するステータ（ｓｔａｔｅｒ）１１の実施形態は、これらの圧電素子１が折り重なった方向に大きな力を発生することができる。なお、これらの圧電素子１が土台４の上で将棋倒しのように折り重なることから、本発明では、このステータ１１を折り重なり式圧電ステータ（ｄｏｍｉｎｏ−ｅｆｆｅｃｔ−ｓｔｙｌｅ  ｐｉｅｚｏｓｔａｔｅｒ）と呼ぶ。この土台４の形状は必ずしも直線である必要はなく、任意の曲線であっても良い。隣り合った圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３は圧電素子１の重さ及び接着剤５の接着力によって接触する。したがって駆動装置（ｄｒｉｖｅｒ）１２が先頭の圧電素子１の表面電極２及び末尾の圧電素子１の裏面電極３に電圧を加えると、ステータ１１の全ての圧電素子１には同じ方向の電界が掛かることになる。
さて、駆動装置１２は第４図に示すようなノコギリ波（ｓａｗ  ｗａｖｅ）を発生する。なお、ノコギリ波を発生させるアナログ回路は公知である。以下では、第５図を用いて、駆動装置１２が第４図（ａ）に示すノコギリ波を発生した場合のステータ１１の動作について説明する。
第５図（ａ）に示すように、駆動装置１２がステータ１１に電圧を加えていないとき、スライダ（ｓｌｉｄｅｒ）２１は停止している。なお、スライダ２１は表面電極２との間の摩擦力で保持される。
第５図（ｂ）に示すように、駆動装置１２が急激に電圧を上げると、圧電素子１も延伸方向に急激に伸長するので、圧電素子１の開放端７には大きな応力が発生する。スライダ２１が表面電極２との間の摩擦力によって弾き飛ばされた後、スライダ２１は慣性によって延伸方向に移動する。
第５図（ｃ）に示すように、駆動装置１２の電圧の変化が一旦止まっても、スライダ２１は慣性によって延伸方向に移動する。
第５図（ｄ）に示すように、駆動装置１２が徐々に電圧を下げていくと、圧電素子１は延伸方向にゆっくりと収縮するので、圧電素子１の開放端７には小さな応力しか発生しない。したがって、スライダ２１は表面電極２との間の摩擦力によって僅かに引き戻される。
第５図（ｅ）に示すように、駆動装置１２の電圧が再び元に戻ると、圧電素子１の長さも元に戻り、スライダ２１は停止する。
第５図は、駆動装置１２が第４図（ａ）のノコギリ波を発生した場合のステータ１１の動作を説明しているが、駆動装置１２が第４図（ｂ）のノコギリ波を発生する場合、スライダ２１は反対方向に移動する。さらにステータ１１の上下を逆さまにして、スライダ２１の代りに地面が表面電極２に接した場合、ステータ１１は摩擦力と反対方向に移動することができる。
ところで、第３図に示した圧電素子１が延伸方向に沿って第３図より長く裁断されると、第６図に示すように、隣り合った圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３は広範囲に渡って接触することになる。この場合も、第７図（ａ）〜（ｅ）に示すように、ステータ１１は第５図と同様にスライダ２１を移動させることができる。しかしながら、圧電素子１の表面電極２とスライダ２１の間の動摩擦係数が大きい場合、表面電極２とスライダ２１が接触する面積が大きくなるに従い、スライダ２１の慣性が表面電極２との摩擦力によって打ち消されてしまうので、ステータ１１は第７図（ａ）〜（ｅ）に示すようにスライダ２１を移動させることができなくなる。反対に、表面電極２とスライダ２１の間の動摩擦係数が十分に小さい場合、駆動装置１２がノコギリ波の周波数を高くして圧電素子１を高速に伸縮させることにより、圧電素子１は、表面電極２とスライダ２１の間の動摩擦係数と静止摩擦係数の差分によって表される摩擦力をスライダ２１に加えることができる。以下では、第８図を用いて、駆動装置１２が第４図（ａ）に示すノコギリ波を発生した場合のステータ１１の動作について説明する。
第８図（ａ）に示すように、駆動装置１２がステータ１１に電圧を加えていないとき、スライダ２１は停止している。なお、スライダ２１は表面電極２との間の摩擦力で保持される。
第８図（ｂ）に示すように、駆動装置１２が急激に電圧を上げると、圧電素子１も延伸方向に急激に伸長するので、圧電素子１の開放端７には大きな応力が発生する。スライダ２１と表面電極２との間の動摩擦力係数が十分に小さいので、スライダ２１は表面電極２の上を滑る。つまりスライダ２１は慣性によって静止したままである。
第８図（ｃ）に示すように、駆動装置１２の電圧の変化が一旦止まっても、スライダ２１は慣性によって静止したままである。
第８図（ｄ）に示すように、駆動装置１２が徐々に電圧を下げていくと、圧電素子１は延伸方向にゆっくりと収縮するので、圧電素子１の開放端７には小さな応力しか発生しない。したがって、スライダ２１は表面電極２との間の摩擦力によって僅かに引き戻される。
第８図（ｅ）に示すように、駆動装置１２の電圧が再び元に戻ると、圧電素子１の長さも元に戻り、スライダ２１は停止する。
第８図は、駆動装置１２が第４図（ａ）のノコギリ波を発生した場合のステータ１１の動作を説明しているが、駆動装置１２が第４図（ｂ）のノコギリ波を発生する場合、スライダ２１は反対方向に移動する。さらにステータ１１の上下を逆さまにして、スライダ２１の代りに地面が表面電極２に接した場合、ステータ１１は摩擦力と同じ方向に移動することができる。なお、第８図では、圧電素子１は二重に重なるように示されているが、圧電素子１が三重以上に重なるようなステータ１１も本発明に含まれる。圧電素子１が重複する度合いが多くなればなるほど、圧電素子１は延伸方向に長く裁断され得るので、圧電素子１はより大きな応力を発生させることができるようになる。
さて、第３図及び第６図から明らかなように、圧電素子１が加える電圧が一定であっても、折り重なる圧電素子１の数が増えるに従い、駆動装置１２が発生しなければならない電圧は大きくなる。しかしながら、全ての圧電素子１の性質が同じであると仮定した場合、全ての圧電素子１に加えられる電圧は同じになる。もし第３図及び第６図に示されたステータ１１の全ての圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３がそれぞれ導通していれば、全ての圧電素子１に同じ電圧を加えることができるので、駆動装置１２は１個の圧電素子１に加える電圧だけを発生させれば良いことになる。そこで以下では、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子１を用いる方法について説明する。
請求項２記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は、第９図に示すような、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子１を用いている。圧電素子１がＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）のような薄膜の場合、第９図（ａ）に示すように、圧電素子１は延伸方向に沿って２箇所で折り曲げられる。折り曲げられた圧電素子１が再び開かないように、折り返された圧電素子１の内側面は適当な間隔で接着剤５によって固定される。なお、接着剤５が間隔をおいて付着される理由は、圧電素子１に電圧が加えられた場合、圧電素子１が延伸方向に伸縮するのを接着剤５が妨げないためである。一般には、接着剤５によって接着される場所は固定端６及び開放端７の２箇所で十分であるが、必要に応じて固定端６と開放端７の真ん中を接着剤５によって接着すれば良い。勿論、複数の場所が接着されても良い。さらに第９図（ｂ）に示すように、圧電素子１が偶数回折り畳まれることにより、圧電素子１は延伸方向に対して強度を持つことができる。したがって、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）のような薄膜が第３図に示すようなステータ１１の圧電素子１に用いられる場合には、この薄膜は第９図（ｂ）に示すように幾重にも折り畳まれれば良い。
ところで、第９図（ａ）及び（ｂ）に示すような複数の圧電素子１が、第３図に示すように土台４上で順番に折り重なると、Ｓ字状に折り畳まれた複数の圧電素子１の各々において、表面電極２及び裏面電極３が、隣り合った圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３を介して短絡してしまうことになる。そこで第９図（ｃ）に示すように、この圧電素子１の中央部に絶縁領域１０が設けられ、しかもこの絶縁領域１０に絶縁塗料が塗布されるか又は絶縁材が張付けられることにより、第１０図に示すように、Ｓ字状に折り畳まれた全ての圧電素子１の各々において、表面電極２は、隣り合う圧電素子１の表面電極２だけと接触し、さらに裏面電極３は、隣り合う圧電素子１の裏面電極３だけと接触する。つまり、Ｓ字状に折り畳まれた１個の圧電素子１と隣り合う１個の圧電素子１との間で表面電極２及び裏面電極３が短絡することはなくなる。さらに第９図（ｄ）に示すように、圧電素子１の横方向の端が僅かに折り曲げられた場合、絶縁領域１０に絶縁塗料を塗布することが容易になるばかりか、第１０図に示すステータ１１において、隣り合った圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３はそれぞれ接触しやすくなる。
請求項３記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は、第１１図（ａ）及び（ｂ）に示すような、複数の被覆電極１８によって覆われた圧電素子１を用いている。１個の圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３には、それぞれ絶縁領域１０が設けられ、これらの絶縁領域１０は絶縁塗料及び絶縁材によって絶縁される。このとき、絶縁領域１０に含まれない表面電極２及び裏面電極３の絶縁領域１０が被覆電極１８によって覆われ、この被覆電極１８が圧電素子１に圧着されるか、又は接着剤５によって圧電素子１に固定される。なお、表面電極２と被覆電極１８を固定するために、導電性の接着剤５が用いられるものとする。同様に、絶縁領域１０に含まれない裏面電極３及び表面電極２の絶縁領域１０も被覆電極１８によって覆われるものとする。
さらに、第１２図に示すように、請求項４記載の発明に対応するステータ１１の実施形態では、隣接する圧電素子１同士の表面電極２及び裏面電極３は、それぞれ導線（ｌｅａｄｉｎｇ  ｗｉｒｅ）又は導電性スポンジ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｐｏｎｇｅ）１７によって接続されている。複数の被覆電極１８が圧電素子１を覆った場合においても同様である。これにより、表面電極２及び裏面電極３の間の電気抵抗は接触抵抗に比べて低減される。さらに、表面電極２及び裏面電極３の間を導線が接続した場合、導線が伸びたり撓んだりすることにより、ステータ１１の土台４は容易に変形され得る。なお、複数の導線が用いられることにより、ステータ１１の複数の圧電素子１は、ずれたり捲れたりしなくなる。一方で表面電極２及び裏面電極３の間を導電性スポンジ１７が接続した場合、導電性スポンジ１７が緩衝剤になることにより、複数の圧電素子１はスライダ２１と接触しやすくなる。なお、複数の導電性スポンジ１７が用いられることにより、ステータ１１の複数の圧電素子１は、ずれたり捲れたりしなくなる。例えば、第１２図（ａ）に示すように、隣接する圧電素子１同士が接触する部分が小さくても、導電性スポンジ１７がこれらの圧電素子１の１個の表面電極２及び１個の裏面電極３を導通することにより、この表面電極２及びこの裏面電極３の間の電気抵抗は接触抵抗に比べて低減される。加えて、この表面電極２及びこの裏面電極３が離れるのをこの導電性スポンジ１７が防ぐので、圧電素子１とスライダ２１の間の摩擦力によって、圧電素子１が捲れることもない。また、第１２図（ｂ）に示すように、隣接する圧電素子１同士が重なる部分が大きい場合、この部分に１個の大きな導電性スポンジ１７が持ちいられ得るので、スライダ２１の位置及び重さに関係なく、複数の圧電素子１の各々は、このスライダ２１に適切な摩擦力を加えることができる。
さて、第１３図（ａ）に示すように、請求項６記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は円形の土台４を備え、圧電素子１が円形の土台４に沿って規則正しく配列され、スペーサ（ｓｐａｃｅｒ）９が先頭の圧電素子１と末尾の圧電素子１の間に挿入されるものとする。スペーサ９は絶縁体であり、第１３図（ｂ）に示すように、両面にそれぞれ表面電極２及び裏面電極３を備えている。したがって、スペーサ９の表面電極２が圧電素子１の裏面電極３と接し、スペーサ９の裏面電極３が圧電素子１の表面電極２と接する。そこで駆動装置１２がスペーサ９の裏面電極３及び表面電極２にノコギリ波を与えることにより、全ての圧電素子１は土台４の円形に沿って伸縮することができる。第１４図に示すように、回転軸（ａｘｉｓ  ｏｆ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）３２を備えた円ロータ（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｒｏｔｏｒ）３１を円形の土台４に取り付けられた複数の圧電素子１の上に乗せることにより、これらの圧電素子１は回転軸３２を中心に円ロータ３１を時計回り及び反時計回りに回転させることができる。
一方で、第１５図に示すように、請求項７記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は円形の土台４を備え、圧電素子１が円形の土台４に沿って規則正しく配列され、全ての圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３がそれぞれ導通している。したがって、このステータ１１にスペーサ９（第１３図（ａ）参照）は必要なく、駆動装置１２が１個の圧電素子１の裏面電極３及び表面電極２にノコギリ波を与えることにより、全ての圧電素子１は土台４の円形に沿って伸縮することができる。勿論これらの圧電素子１の場合も、第１４図に示すように、円ロータ３１は回転することができる。
さて、第１６図に示すように、球ロータ（ｇｌｏｂｕｌａｒ  ｒｏｔｏｒ）３５の表面に接するように複数の圧電素子１が土台４の内側面に配列されることにより、これらの圧電素子１は球ロータ３５を回転させることができる。そこで請求項１５記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、このような２個以上の円形のステータ１１を球ロータ３５に取り付けることにより、球ロータ３５を１自由度以上で回転させることができる。
例えば、第１７図に示すように、２個の円形のステータ１１が向い合って球ロータ３５を挟むことにより、球ロータ３５は向い合った２個の円形のステータ１１の中心点を通る軸を中心に回転する。
また第１８図に示すように、４個の円形のステータ１１が２組に分割され、各々の組の２個の円形のステータ１１が向い合って球ロータ３５を挟むことにより、球ロータ３５は各組の向い合った２個の円形のステータ１１の中心点を通る２つの軸を中心に回転する。第３４図に従って２個の駆動装置１２を用いることにより、この折り重なり式圧電アクチュエータは２自由度モータとなる。
また第１９図に示すように、６個の円形のステータ１１が３組に分割され、各々の組の２個の円形のステータ１１が向い合って球ロータ３５を挟むことにより、球ロータ３５は各組の向い合った２個の円形のステータ１１の中心点を通る３つの軸を中心に回転する。３個の駆動装置１２を用いることにより、この折り重なり式圧電アクチュエータは３自由度モータとなる。
最後に、第２０図に示すように、３個の円形のステータ１１が正三角形をなすように球ロータ３５を挟むことにより、球ロータ３５は３個の円形のステータ１１の中心点を通る３つの軸を中心に回転する。３個の駆動装置１２を用いることにより、この折り重なり式圧電アクチュエータは３自由度モータとなる。
なお、第１６図などには、円形のステータ１１が球ロータ３５を回転させる場合が示されているが、円形のステータ１１は、球ロータ３５の他にも、半球ロータ及び円錐ロータなど色々な形の回転体を回転させることができる。このような折り重なり式圧電アクチュエータでは、スライダ２１及びステータ１１を適切に設計することにより、回転軸３２（第１４図）が必要なくなる。
さて、請求項１記載の発明に対応するステータ１１の実施形態を４個と、請求項６記載の発明に対応するステータ１１の実施形態を組み合せることにより、平面上でスライダ２１を前後左右に移動させることができ、さらにスライダ２１を時計回り及び反時計回りに回転させることができる請求項１１記載の発明に対応するステータ１１の実施形態が構成される。また請求項２記載の発明に対応するステータ１１の実施形態を４個と、請求項７記載の発明に対応するステータ１１の実施形態を組み合せることにより、平面上でスライダ２１を前後左右に移動させることができ、さらにスライダ２１を時計回り及び反時計回りに回転させることができる請求項１１記載の発明に対応するステータ１１の実施形態が構成される。第２１図には、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子１を用いた場合のステータ１１の例が示されている。なお、請求項１及び２記載の発明に対応するステータ１１の実施形態だけでもスライダ２１を時計回り及び反時計回りに回転させることができるが、請求項６及び７記載の発明に対応するステータ１１の実施形態が用いられることにより、スライダ２１は効率よく回転することができ、さらにステータ１１の制御も簡単となる。
第２２図及び第２３図に示すように、請求項１２記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は、圧電素子１が球ロータ３５又は曲率が等しい凸面を持つ物体と万遍なく接触するように土台４が凹面に加工されたものである。第２２図（ａ）には、このステータ１１の上面図が示されており、第２２図（ｂ）には、このステータ１１を中央で切断したときの断面図が示されている。第２２図（ｂ）から明らかなように、円形のステータ１１は円形のステータ１１の中心点を通る垂直な直線を軸にして球ロータ３５などの物体を回転させる。一方で、向い合う２組の円弧形のステータ１１に対して、各々の組が向い合うステータ１１がなす円弧の中心点を通る直線を軸にして球ロータ３５などの物体を回転させる。また第２４図に示すように、球ロータ３５を挟むように請求項１２記載の発明に対応する２個のステータ１１の実施形態が向かい合せに配置されることにより、球ロータ３５は、よりスムーズに回転することができる。
なお、第２３図及び第２４図には球ロータ３５を用いた場合が示されているが、ステータ１１が凸面を持ち、しかもロータが凹面を持つ場合でも、ロータは同様に３自由度回転をすることができる。
ここまでは、請求項１及び２記載の発明に対応するステータ１１の実施形態において、圧電素子１がスライダ２１及び球ロータ３５に直接接触する場合について説明してきた。しかしながら、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３の摩擦係数は表面電極２及び裏面電極３に用いる材質によって大きく変動するので、圧電素子１はスライダ２１及び球ロータ３５に適切な摩擦力を加えることができない場合もある。そこで以下では、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３が滑り止め（ｓｋｉｄ）８を備えることにより、圧電素子１がスライダ２１に適切な摩擦力を加える方法について説明する。なお、第１６図などに示すように、複数の圧電素子１が球ロータ３５を回転させる場合でも、同様である。
第２５図に示すように、圧電素子１は開放端７寄りの表面電極２に滑り止め８を備えることができる。滑り止め８の材質にはゴムのような弾力があるもの、又はプラスチックのような加工がし易いものが適している。さらに厚目の表面電極２を切削加工及びエッチング処理することにより、表面電極２から滑り止め８が削り出されても良い。当然のことながら、溶接及び半田付けなどの加工技術により、滑り止め８が表面電極２に形成され得る。滑り止め８の断面には多角形及び半楕円形が適している。滑り止め８の列が延伸方向と直交するように滑り止め８が配列されると、滑り止め８の効果が高い。そこで、この圧電素子１を用いると、請求項８記載の発明に対応するステータ１１の実施形態を製造することができる。以下では図を用いて、滑り止め８の断面が三角形である場合におけるステータ１１の動作について説明する。
まず、駆動装置１２が第４図（ａ）のノコギリ波を発生するものとする。
第２６図（ａ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が停止している場合、スライダ２１は滑り止め８との間の摩擦力によって保持される。
第２６図（ｂ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が急激に右に移動すると、スライダ２１の慣性によって滑り止め８がたわむ。その後、滑り止め８との間の摩擦力によってスライダ２１が弾き飛ばされる。
第２６図（ｃ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が一旦停止したとき、スライダ２１は慣性によって大きく右に移動する。
第２６図（ｄ）に示すように、圧電素子１の表面電極２がゆっくり左に移動すると、スライダ２１は滑り止め８と一緒に左に移動する。
第２６図（ｅ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が元に戻ると、結果としてスライダ２１は右に移動している。
第２６図に示すように滑り止め８の断面が二等辺三角形の場合、スライダ２１の移動は左右とも同じである。しかしながら、スライダ２１がどちらか一方向にだけ移動すれば良い場合、滑り止め８の断面は二等辺三角形である必要はない。以下では、滑り止め８の断面が直角三角形である場合について説明する。
第２７図（ａ）に示すように、スライダ２１は滑り止め８との間の摩擦力によって保持されている。
第２７図（ｂ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が急激に右に移動すると、スライダ２１の慣性によって滑り止め８がより大きくたわむ。その後、滑り止め８の摩擦力によってスライダ２１が遠くに弾き飛ばされる。
第２７図（ｃ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が一旦停止したとき、スライダ２１は慣性によってより大きく右に移動する。
第２７図（ｄ）に示すように、圧電素子１の表面電極２がゆっくり左に移動すると、スライダ２１は滑り止め８との間の摩擦力が小さいため殆んど動かない。
第２７図（ｅ）に示すように、圧電素子１の表面電極２が元に戻ると、結果としてスライダ２１はより大きく右に移動している。
さらにスライダ２１に溝を掘ったり、及び突起を付けることにより、滑り止め８はこれらの溝及び突起と噛み合うことができるので、滑り止め８は圧電素子１の応力を摩擦力に効果的に変換して、スライダ２１に伝えることができる。例えば、第２８図に示すように、溝付スライダ２２にＶ字形の溝があるとする。第２８図（ｂ）の場合、滑り止め８は、溝付スライダ２２と噛み合って溝付スライダ２２に直接応力を伝えることができるので、第２７図（ｂ）の場合に比べて溝付スライダ２２をさらに大きく右に弾き飛ばすことができる。
第２５図には、滑り止め８が表面電極２に付いているような圧電素子１が示されているが、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子１（第９図参照）の場合には、スライダ２１と接触する圧電素子１の接触面に滑り止め８を取り付ければ良い。
ところで、各々の圧電素子１の表面電極２に滑り止め８を接着することは大変面倒である。そこで各々の圧電素子１の表面電極２に滑り止め８を接着する代りに、全ての圧電素子１の表面電極２に１枚の天板（ｃｅｉｌｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）１４（第２９図参照）を接着することにより、ステータ１１は容易に製造され得る。以下では、天板１４を備えたステータ１１について説明する。
第２９図（ａ）に示すように、請求項９記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は１枚の天板１４を備え、この天板１４は接着剤５によって全ての圧電素子１の表面電極２に接着されている。天板１４はプラスチック又は被膜された金属のような絶縁物であるので、全ての表面電極２がショートすることはない。天板１４の材質は絶縁物であれば何でも良いので、天板１４とスライダ２１の間の摩擦係数は、スライダ２１の材質に応じて自由に設定することができる。もし天板１４とスライダ２１の間の摩擦係数が大きければ、このステータ１１は第５図及び第７図に示すようにスライダ２１を移動させる。さもなくば、このステータ１１は第８図に示すようにスライダ２１を移動させる。第２９図（ａ）から明らかなように、例えスライダ２１が圧電素子１の延伸方向と反対方向に移動したとしても、スライダ２１が圧電素子１に引っ掛かることはない。また第２９図（ｂ）に示すように、折り曲げられた天板１４が用いられても良い。この場合、天板１４とスライダ２１の間の接触面積は極めて小さくなるので、スライダ２１に加えられる摩擦力を小さくすることができる。さらに天板１４を折り曲げることにより、圧電素子１の開放端７の間隔は天板１４によって拘束されないので、土台４は自由に曲がることができる。
ここまでは、土台４が固定されているステータ１１及び土台４が圧電素子１に対して水平方向に曲がるステータ１１について説明してきた。しかしながら、土台４が圧電素子１に対して垂直方向にも曲がる場合も考えられる（第３０図参照）。ただし、圧電素子１は土台４から捲れ上がってしまう問題が発生する。そこで以下では、圧電素子１を押えるガイドレール（ｇｕｉｄｅ  ｒａｉｌ）１５を備えたステータ１１について説明する。
第３０図に示すように、請求項１０記載の発明に対応するステータ１１の実施形態は、圧電素子１の延伸方向に沿ったガイドレール１５を備える。ガイドレール１５はプラスチック又は被膜された金属などの絶縁物の板又は棒であり、しかも十分に柔らかいものとする。第３０図（ａ）の場合、１個のガイドレール１５が圧電素子１の中央に配置されている。圧電素子１とガイドレール１５の間の接触面積は小さいので、圧電素子１が伸縮する時に、ガイドレール１５との摩擦による負荷抵抗も小さくなる。ただし、ガイドレール１５が圧電素子１の中央に位置するため、スライダ２１はガイドレール１５によって分けられた圧電素子１の２つの表面電極２のいずれかと接触するか、もしくはガイドレール１５を跨がなければならない。しかも圧電素子１の両端が捲れ上がってしまう可能性もある。第３０図（ｂ）の場合、２個のガイドレール１５が圧電素子１の両端に配置されている。圧電素子１とガイドレール１５の間の接触面積は１個のガイドレール１５の場合の接触面積に比べて２倍であるので、圧電素子１が伸縮する時に、ガイドレール１５との摩擦による負荷抵抗も大きくなる。しかしながら、圧電素子１の両端が捲れ上がる心配はない。いずれの場合においても、スライダ２１が第５図、第７図及び第８図に示すように移動する場合、スライダ２１はガイドレール１５を乗り越えることはないので、ガイドレール１５はスライダ２１を延伸方向に沿って移動させる役割を果たす。さらに第３０図（ｃ）に示すように、第３０図（ｂ）に示された２個のガイドレール１５の間に、天板１４が配置された場合、土台４が曲げられても、スライダ２１が圧電素子１に引っ掛かることはない。しかも天板１４はガイドレール１５によって拘束されないので、天板１４は十分に振動することができる。最後に、ガイドレール１５は円形に配列された圧電素子１も押えることもできる。例えば４個のガイドレール１５を用いた場合、これらのガイドレール１５は第３０図（ｄ）のように配置される。
さて、第３１図（ａ）に示すように、ガイドレール１５の両端は、２個のガイドレール取付具１６によって土台４に取り付けられる。ガイドレール１５が圧電素子１を押さえることにより、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３は、スライダ２１の重みがなくても、それぞれ隣接する圧電素子１の裏面電極３及び表面電極２と強く接触する。したがって、駆動装置１２はステータ１１上の全ての圧電素子１に対して確実にノコギリ波を加えることができる。さらに第３１図（ｂ）に示すように、スライダ２１が湾曲した場合でも、各々の圧電素子１が捲れ上がることなく、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３は、それぞれ隣接する圧電素子１の裏面電極３及び表面電極２と強く接触することができる。そこで第３２図に示すように、底が湾曲しているスライダ２１でさえもステータ１１は移動させることができる。勿論、ステータ１１はドラム状に丸くなることができる。したがって、スライダ２１はステータ１１の周りを回ることもできる。
ここまでは駆動装置１２が発生するノコギリ波と、圧電素子１の伸縮によってスライダ２１を移動させるステータ１１との関係について説明してきた。これらの関係は主に、１個のステータ１１がスライダ２１を１方向に移動させるものであった。しかしながら、１個のステータ１１を用いただけでは、ステータ１１がスライダ２１に大きな摩擦力を加えることも難しいし、しかもステータ１１の動作にムラが生じ易くなる。そこで以下では、第３図に示されたステータ１１を用いた場合を例にして、駆動装置１２とステータ１１の間の配線関係について説明する。なお、第１６図などに示すように、複数の圧電素子１が球ロータ３５を回転させる場合でも、同様である。
第３３図に示すように、請求項１６記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、複数のステータ１１を並列に結線するので、駆動装置１２は全てのステータ１１に同じノコギリ波を与えることができる。つまり全てのステータ１１の圧電素子１は一斉に伸縮をすることができるので、これらのステータ１１は同じタイミングでスライダ２１に大きな摩擦力を与えることができる。
第３４図に示すように、請求項１７記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、第３３図のような折り重なり式圧電アクチュエータを２個用意し、２個の駆動装置１２が位相が１８０度異なるノコギリ波を発生するものとする。このときどちらか一方の組の圧電素子１が収縮しているときにもう一方の組の圧電素子１が伸長するので、収縮している圧電素子１が発生する応力はスライダ２１に殆んど伝わらない。第３４図にはステータ１１が２組に分割される場合が示されているが、駆動装置１２の数及びステータ１１の組の数が増えれば、ステータ１１は間断なく応力を発生することができるので、ステータ１１はスライダ２１を滑らかに移動させることができる。ただし、複数の駆動装置１２が発生する複数のノコギリ波の位相は駆動装置１２の数に応じて一定の割合でずれているものとする。
第３５図に示すように、請求項１８記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、複数のステータ１１を２組に分割し、駆動装置１２はスイッチ１３によっていずれか１組にしかノコギリ波を与えないものとする。このとき、どちらか１組の圧電素子１だけが応力を発生するので、全てのステータ１１のうち半分だけがスライダ２１に摩擦力を与えることができる。第３５図では全てのステータ１１が２組に分割されているが、全てのステータ１１を多くの組に分割し、さらに幾つかの組を選択してノコギリ波を加えることができるようにスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）１３を切替ることにより、ステータ１１はスライダ２１の一部分だけに摩擦力を与えることもできる。勿論、ステータ１１がスライダ２１に与える摩擦力の大きさを微妙に変更することもできる。したがって、スライダ２１を細かく移動させるような場合に、この折り重なり式圧電アクチュエータは有効である。
なお、第３３図、第３４図及び第３５図に示された複数のステータ１１はスライダ２１を延伸方向に弾き飛ばすことを想定しているが、勿論第６図に示されたステータ１１でもスライダ２１を移動させることができる。ただしこの場合、スライダ２１は反対方向に移動する。
ここまでは複数のステータ１１の駆動方法について説明してきた。そこで以下では、第３３図、第３４図及び第３５図に示された複数のステータ１１の配置について説明する。なお、第３６図、第３７図、第３８図及び第３９図における矢印は、圧電素子１の延伸方向を表すものとする。
請求項１９記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、第３６図及び第３７図に示すようにステータ１１を配置する。第３３図に示すようにステータ１１を配線すると、全ての圧電素子１が一斉に同じ方向に応力を発生させるので、この折り重なり式圧電アクチュエータは全てのステータ１１の摩擦力を合算することができる。第３４図に示すように複数のステータ１１が配線されると、２組のステータ１１の圧電素子１が交互に同じ方向に応力を発生させるので、この折り重なり式圧電アクチュエータは滑らかにスライダ２１を移動させることができる。
請求項２０記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、第３８図及び第３９図に示すようにステータ１１を配置する。第３図から明らかなように、仮に圧電素子１が伸縮時に発生する応力が一緒であるとしても、圧電素子１が伸長する場合にスライダ２１に与える摩擦力と、圧電素子１が収縮する場合にスライダ２１に与える摩擦力は、必ずしも一致するとは言えない。圧電素子１の延伸方向の長さが長く、しかも滑り止め８がスライダ２１と接している面積が大きい場合には、これら２つの摩擦力はほぼ等しくなるが、用途によっては、このような条件を必ずしも満たすことができない。そこで第３５図に示すように同数の圧電素子１を有する複数のステータ１１が配線されると、２組のステータ１１の圧電素子１が交互に反対方向に応力を発生させるので、この折り重なり式圧電アクチュエータはいずれの方向にも同じ摩擦力でスライダ２１を移動させることができる。
なお、第３６図、第３７図、第３８図、及び第３９図に示されたステータ１１は線形であるが、当然のことながら、第３７図及び第３９図と同様に、複数のステータ１１が同一円上に配置され得る。また第３６図及び第３８図と同様に、複数のステータ１１が同心円上に配置され得る。さらに第３３図、第３４図及び第３５図に示すように、駆動装置１２は必要に応じてこれらのステータ１１に適切な位相のノコギリ波を与えることができる。これらのステータ１１は、第１４図及び第１６図と同様に、それぞれ円ロータ３１及び球ロータ３５を回転させることができる。したがって、この円ロータ３１及びこの球ロータ３５はステータ１１の数及び駆動装置１２の性能により、それぞれ任意のトルクを出力することができる。
ところで、複数のステータ１１を同一平面内に並べる代りに、第４０図に示すように、圧電素子１が向い合うように２個のステータ１１が積み上げられ、しかもこれらのステータ１１がスペーサ９によって固定されれば、スライダ２１は上下から摩擦力を受けることができる。そこで第４１図に示すように、請求項２１記載の発明に対応する折り重なり式圧電アクチュエータの実施形態は、スライダ２１を挟み込むように２個のステータ１１を配置する。ただし、各々のスライダ２１の圧電素子１の延伸方向がなす角度は、０度から１８０度のうちのいずれでも良い。第４１図（ａ）の場合、２個のスライダ２１の圧電素子１の延伸方向がなす角度は１８０度である。このとき、各々のステータ１１に、第４図に示すような正負反対の電圧が駆動装置１２によって加えられることにより、これらのステータ１１の圧電素子１はスライダ２１に対して同じ方向に摩擦力を加えることができる。しかも、これらのステータ１１の圧電素子１の延伸方向が反対であるので、もしこれらのステータ１１の性能が等しければ、スライダ２１はいずれの方向にも等しく移動することができる。勿論、２個のスライダ２１の圧電素子１の延伸方向がなす角度が０度である場合、スライダ２１は延伸方向に向かって強い摩擦力を受けることができる。さらに第４１図（ｂ）に示すように、２個の土台４の各々に、それぞれ少なくとも１個のガイドレール１５が取り付けられることにより、例えこれらの土台４に固定された複数の圧電素子１がスライダ２１を挟み込む前であっても、上側の土台４に固定されている圧電素子１が土台４から離れることはない。しかもこれらの土台４の両端を曲げることにより、スライダ２１はこれらの土台４に固定された複数の圧電素子１の間に滑らかに入ることができる。
さて、ここまでは折り重なり式圧電アクチュエータを構成するステータ１１、スライダ２１、円ロータ３１及び駆動装置１２と、ステータ１１の配置及び配線について説明してきた。そこで以下では、図を用いて、折り重なり式圧電アクチュエータの応用について説明する。
折り重なり式圧電アクチュエータを用いたシリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）は、ゴム又は合成樹脂などの柔らかい材料を用いた土台４の上に、第４２図（ｂ）に示すような幅広の圧電素子１を固定した土台４を、第４２図（ａ）に示すように円筒形に丸めることにより、この円筒形の土台４の中を円柱スライダ（ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｓｌｉｄｅｒ）２３に往復運動させることができる。なお、第４２図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。円筒形の土台４に固定された各々の圧電素子１は隣り合った圧電素子１と固定されていないので、これらの圧電素子１の周囲にマージンがあるように全ての圧電素子１が土台４に固定されることにより、円筒形のスライダ２１は自由に変形することができる。なお第４２図（ｂ）では、１個の幅広の土台４が示されているが、第３６図及び第３８図に示されたように複数のステータ１１が組み合わさることにより、これらのステータ１１は１個の幅広なステータ１１を構成することができる。このとき、このステータ１１を構成する複数のステータ１１の土台４に固定された全ての圧電素子１の幅は狭いので、これらの圧電素子１は、第４２図（ｂ）に示された圧電素子１より大きく曲がることができる。したがって、これらの土台４が円筒形に丸められれば、これらの土台４及び円柱スライダ２３から構成されるシリンダは、より柔軟になる。円柱スライダ２３が針金及びガラス繊維のような強くて柔らかい材料で作られ、しかもシリンダが自由に変形する場合、例えこのシリンダが曲げられたとしても、このシリンダは円柱スライダ２３を往復させることができる。
第４３図に示すように、折り重なり式圧電アクチュエータを用いたバイブレータ（ｖｉｂｒａ−ｔｏｒ）は、第１４図に示されたような折り重なり式圧電アクチュエータの円ロータ３１の一部を切り取ったものである。なお、第４３図では、第１５図に示されたように、隣接する複数の圧電素子１の複数の表面電極２及び複数の裏面電極３が絶縁領域１０によって互いに短絡しないように土台４上に配列されることにより、低電圧で円ロータ３１を回転させるステータ１１が用いられている。また、第４３図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。切り取られた円ロータ３１は円周が１度〜３５９度の円弧ロータ（ａｒｃ  ｒｏｔｏｒ）３３となる。円弧ロータ３３の重心が回転軸３２の中心と一致しなくなるので、円弧ロータ３３は振動しながら回転する。本発明の構造は非常に簡単であり、しかも本発明はコイル及びブラシなどを必要としないので、製作者は薄くて軽いバイブレータを作ることができる。しかしながら、本発明では円弧ロータ３３を用いているために、幾つかの圧電素子１が円弧ロータ３３と接触しなくなる。そのため円弧ロータ３３の円周が短くなればなるほど、バイブレータは効率よく円弧ロータ３３を回転させられなくなる。そこで第４４図に示すように、円ロータ３１の上に重り（ｗｅｉｇｈｔ）３４が載ることにより、折り重なり式圧電アクチュエータを用いたバイブレータは円ロータ３１を効率よく回転させることができる。なお、第４４図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。全ての圧電素子１に掛る負荷のばらつきが可能な限り小さくなるように、重り３４の形状は扇状であることが望ましい。
第４５図に示すように、複数のステータ１１を用いた移動テーブルは、第２１図に示されたような３自由度のステータ１１を平面上に並べたものである。少なくとも３つ以上の駆動装置１２が、第３３図、第３４図及び第３５図に示された結線を適宜組み合せることにより、全てのステータ１１にノコギリ波を供給する。なお、第４５図では、駆動装置１２及び配線は省略されている。スライダ２１が本発明の上に置かれると、スライダ２１は前後左右に移動することができると共に、任意の場所で時計回り及び反時計回りに回転することができる。
第４６図に示すように、多自由度圧電アクチュエータを用いた関節（ｊｏｉｎｔ）は、第１６図に示された多自由度圧電アクチュエータを基に、球ロータ３５及び土台４に複数（ここでは２個）の支柱（ｐｒｏｐ）４９が取り付けられ、球ロータ３５が外れないように補助ステータ（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｓｔａｔｅｒ）４６によって保持されたものである。なお、第４６図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。補助ステータ４６がステータ１１の土台４にはめ込めるように補助ステータ４６と土台４の接触面が加工されるか、さもなくば補助ステータ４６と土台４の接触面にネジが切られることにより、補助ステータ４６は土台４に固定される。関節の製造者は補助ステータ４６を土台４から取り外すことができるので、この製造者は容易に関節の部品を交換したり、関節を簡単に修理することができる。
第４７図に示すように、補助ステータ４６に埋め込まれたベアリングボール（ｂｅａｒｉｎｇ  ｂａｌｌ）４７が球ロータ３５を保持することにより、多自由度圧電アクチュエータを用いた関節は、球ロータ３５の振動を抑え、しかもステータ１１の圧電素子１に球ロータ３５を密着させることができる。球ロータ３５及び土台４に複数（ここでは２個）の支柱４９が取り付けられた場合、球ロータ３５の重心が球ロータ３５の中心点と異なるので、球ロータ３５はステータ１１から外れやすくなる。そこで補助ステータ４６にベアリングボール４７が埋め込まれることにより、ベアリングボール４７が球ロータ３５を支えることができ、しかも補助ステータ４６と球ロータ３５の間の摩擦係数を無視することができる。
ところで、第４６図及び第４７図に示された関節では、土台４に取り付けられた圧電素子１だけが摩擦力によって球ロータ３５を保持しているので、球ロータ３５は外力によって容易に回転してしまう。したがって、この関節はロボットの膝関節のように大きなトルクを必要とする用途には適さない。そこで第４８図に示すように、多自由度圧電アクチュエータ及び折り重なり式圧電アクチュエータを用いた関節は、折り重なり式圧電シリンダを備えることにより、必要なトルクを補強することができる。このシリンダの土台４及び円柱スライダ２３には、それぞれベアリング３７が取り付けられ、さらに各々のベアリング３７には支柱４９が取り付けられている。また、これらの支柱４９は、それぞれ関節の支柱４９に取り付けられている。ベアリング３７には市販のボールベアリングが用いられ、シリンダの土台４がベアリング３７の外輪に取り付けられた場合、支柱４９はベアリング３７の内輪に取り付けられる。一方で、シリンダの土台４がベアリング３７の内輪に取り付けられた場合、支柱４９はベアリング３７の外輪に取り付けられる。シリンダの円柱スライダ２３の場合も同様である。これらのベアリング３７を用いることにより、関節の複数の支柱４９がなす角度に関わらず、シリンダは伸縮することができる。このときに、シリンダの土台４及び円柱スライダ２３に変形可能な材質が用いられた場合、関節は柔軟に動作することができる。そこで第４９図に示すように、予めシリンダの土台４及び円柱スライダ２３が、関節の球ロータ３５の中心に対して円弧状に形成された場合、シリンダの円柱スライダ２３は、シリンダの土台４の中を滑らかに移動することができる。なお、第４９図に示すように、複数（ここでは２個）のシリンダが同心円上で向い合わせに配置されることにより、これらのシリンダの円柱スライダ２３と、これらのシリンダの土台４に取り付けられた複数の圧電素子１と、の接触面積は、関節の複数（ここでは２個）の支柱４９がなす角度に関わらず、おおよそ一定になる。したがって、これらのシリンダが発生する摩擦力及び応力もおおよそ一定となる。
なお、第４８図及び第４９図では、複数のベアリング３７が用いられているが、勿論、これらのベアリング３７の代りに、複数の市販のユニバーサルジョイントが用いられても良い。複数のユニバーサルジョイントが用いられた関節は、複数のベアリング３７が用いられた場合に比べて、より大きな可動範囲を有することができる。
さて、第５０図に示すように、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラ（ｍｏｖｉｎｇ  ｃａｍｅｒａ）は、第１６図に示された多自由度圧電アクチュエータを基に、球ロータ３５にレンズ付イメージセンサ（ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｌｅｎｓ）４１が組み込まれ、球ロータ３５が外れないように補助ステータ４６によって保持されたものである。レンズ付イメージセンサ４１の信号線４４は、球ロータ３５に空けられた取出口（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｒｅａ）４３から取り出され、土台４の中央に空けられた配線孔（ｗｉｒｉｎｇ  ｈｏｌｅ）４５を通して外部に引き出されている。特に、第５０図に示すように、レンズ付イメージセンサ４１のレンズの光軸（ａｘｉｓ  ｏｆ  ｒａｙ）４２が球ロータ３５の中心点を通り、さらにレンズの光軸４２が球ロータ３５の表面と交わる場所に、取出口４３が空けられるように設計された、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラは、最も広い可動範囲を有する。なお第５０図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。補助ステータ４６がステータ１１の土台４にはめ込めるように補助ステータ４６と土台４の接触面が加工されるか、さもなくば補助ステータ４６と土台４の接触面にネジが切られることにより、補助ステータ４６は土台４に固定される。移動カメラの製造者は補助ステータ４６を土台４から取り外すことができるので、この製造者は容易に移動カメラの部品を交換したり、移動カメラを簡単に修理することができる。
第５１図に示すように、補助ステータ４６に埋め込まれたベアリングボール４７が球ロータ３５を保持することにより、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラは、球ロータ３５の振動を抑え、しかもステータ１１の圧電素子１に球ロータ３５を密着させることができる。レンズ付イメージセンサ４１が球ロータ３５に埋め込まれた場合、球ロータ３５の重心が球ロータ３５の中心点と異なるので、球ロータ３５はステータ１１から外れやすくなる。そこで補助ステータ４６にベアリングボール４７が埋め込まれることにより、ベアリングボール４７が球ロータ３５を支えることができ、しかも補助ステータ４６と球ロータ３５の間の摩擦係数を無視することができる。
第５２図に示すように、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラは、透明カバー４８が接着された補助ステータ４６を有する。透明カバー４８は、ガラス、アクリル又は強化プラスチックなどを形成して作られる。球ロータ３５と補助ステータ４６の間に僅かな隙間が空いているので、この隙間にホコリ、チリ、ゴミ及び水分が侵入することにより、球ロータ３５の回転が妨げられたり、圧電素子１の表面電極２（第１図参照）及び裏面電極３（第１図参照）が錆びる。しかしながら、透明カバー４８が補助ステータ４６に取り付けられることにより、透明カバー４８は球ロータ３５と補助ステータ４６の間の隙間にホコリ、チリ、ゴミ及び水分が侵入することを防ぐことができると共に、透明カバー４８が傷付いた場合でも、透明カバー４８は補助ステータ４６と一緒に簡単に交換することができる。
第５３図に示すように、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動鏡（ｍｏｖｉｎｇ  ｍｉｒｒｏｒ）は、第１６図に示された多自由度圧電アクチュエータを基に、球ロータ３５の一部が切り取られたか、又は球ロータ３５の一部が変形された部分球ロータ（ｐａｒｔｉａｌ  ｇｌｏｂｕｌａｒ  ｒｏｔｏｒ）３６に鏡５０が取り付けられ、部分球ロータ３６が外れないように補助ステータ４６によって保持されたものである。なお第５３図では、駆動装置１２及び配線は省略されている（第３３図、第３４図及び第３５図参照）。補助ステータ４６がステータ１１の土台４にはめ込めるように補助ステータ４６と土台４の接触面が加工されるか、さもなくば補助ステータ４６と土台４の接触面にネジが切られることにより、補助ステータ４６は土台４に固定される。移動鏡の製造者は補助ステータ４６を土台４から取り外すことができるので、この製造者は容易に移動鏡の部品を交換したり、移動鏡を簡単に修理することができる。
第５４図に示すように、補助ステータ４６に埋め込まれたベアリングボール４７が部分球ロータ３６を保持することにより、多自由度圧電アクチュエータを用いた移動鏡は、部分球ロータ３６の振動を抑え、しかもステータ１１の圧電素子１に部分球ロータ３６を密着させることができる。部分球ロータ３６に鏡５０が取り付けられた場合、部分球ロータ３６の重心が部分球ロータ３６の中心点と異なるので、部分球ロータ３６はステータ１１から外れやすくなる。そこで補助ステータ４６にベアリングボール４７が埋め込まれることにより、ベアリングボール４７が部分球ロータ３６を支えることができ、しかも補助ステータ４６と部分球ロータ３６の間の摩擦係数を無視することができる。
第５５図に示すように、折り重なり式圧電アクチュエータを用いたシート搬送装置（ｓｈｅｅｔ  ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）は、跳ね板（ｓｐｌａｓｈｅｓ  ｂｏａｒｄ）５２の上に積み重ねられたシート（ｓｈｅｅｔ）５５を１枚ずつトレイ（ｔｒａｙ）５１から取り出す。なお第５５図では、ガイドレール１５及び駆動装置１２が省略されている。第５５図（ａ）の場合、バネ（ｓｐｒｉｎｇ）５３が跳ね板５２を押し上げることにより、積み上げられたシート５５は圧電素子１に接触する。土台４上に配列された全ての圧電素子１は、表面電極２（第１３図（ｂ）参照）及び裏面電極３（第１３図（ｂ）参照）を備えたスペーサ９によって２つのグループに区分されている。全ての圧電素子１のうちシート５５と接触しているグループが、積み上げられたシート５５のうち１番上にあるものをトレイ５１から押し出す。さらに全ての圧電素子１のうち、湾曲している土台４に固定されたグループが、取り出されたシート５５を誘導板５４に沿って捲り上げることにより、このシート５５は裏返しになる。全ての圧電素子１が２つのグループに区分され、しかもそれぞれ独立に動作するので、このシート搬送装置はトレイ５１から１度に１枚のシート５５しか取り出さない。一方で、第５５図（ｂ）の場合、逆さまに配置されたステータ１１上に配列された圧電素子１が、表面電極２及び裏面電極３を備えたスペーサ９によって２つのグループに区分されている。トレイ５１が斜めに配置されているので、ステータ１１のうちシート５５に接触しているグループが、積み上げられたシート５５のうち１番上にあるものをトレイ５１から引き出す。引き出されたシート５５は、誘導板（ｇｕｉｄａｎｃｅ  ｂｏａｒｄ）５４によって、向い合った２個のステータ１１の間に誘導される。さらにこれらのステータ１１がこのシート５５を挟み込んで、このシート５５をトレイ５１から引き出す。逆さまに配置されたステータ１１の圧電素子１が２つのグループに区分され、しかもそれぞれ独立に動作するので、このシート搬送装置はトレイ５１から１度に１枚のシート５５しか取り出さない。
第５６図（ａ）に示すように、折り重なり式圧電アクチュエータを用いた印字ヘッド搬送装置（ｐｒｉｎｔｅｒ−ｈｅａｄ  ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）は、印字ヘッド（ｐｒｉｎｔｅｒ−ｈｅａｄ）６１が取り付けられたヘッドキャリア（ｈｅａｄ  ｃａｒｒｉｅｒ）６２を往復運動させる。なお第５６図（ａ）では、駆動装置１２が省略されている。ヘッドキャリア６２がヘッド用レール６３と接触する面には、ヘッド用レール６３に合わせて凹凸が付けられているので、複数の圧電素子１がヘッドキャリア６２を移動させても、ヘッドキャリア６２はヘッド用レール６３に沿って往復運動をすることができる。第５６図（ａ）の場合、２個の土台４が用いられており、これらの土台４に固定された複数の圧電素子１の延伸方向は互いに反対である。したがって、もしこれらの土台４の全ての圧電素子１の性能が等しければ、ヘッドキャリア６２はどちらの方向にも等しく移動することができる。しかもこれらの圧電素子１とヘッドキャリア６２は分離しているので、駆動装置１２から複数の圧電素子１への配線が容易になる。印字ヘッド６１は２個の土台４の間を通過するので、印字ヘッド６１はヘッドキャリア６２の垂直方向のうちいずれの方向にも印字することができる。
一方で、第５６図（ｂ）に示すように、折り重なり式圧電アクチュエータを用いた印字ヘッド搬送装置では、土台４がヘッドキャリア６２に取り付けられている。なお第５６図（ｂ）では、駆動装置１２及びヘッド用レール６３が省略されている。土台４に固定された複数の圧電素子１が印字ヘッド搬送装置の筐体と接触するようにヘッド用レール６３が設置されることにより、ヘッドキャリア６２はヘッド用レール６３に沿って往復運動をすることができる。勿論、２個の土台４に固定されたそれぞれの圧電素子１の延伸方向が反対であることにより、ヘッドキャリア６２はいずれの方向にも等しく移動することができる。しかも土台４がヘッドキャリア６２に取り付けられているので、ヘッドキャリア６２の移動距離に関わらず、複数の圧電素子１はヘッドキャリア６２を移動させることができる。第５６図（ｂ）の場合、印字ヘッド６１はヘッドキャリア６２の中央に埋め込まれている。したがって、印字ヘッド６１はヘッドキャリア６２の垂直方向のうちいずれの方向にも印字することができる。
以上、本実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されることはなく、当業者であれば種々なる態様を実施可能であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において本発明の構成を適宜改変できることは当然であり、このような改変も、本発明の技術的範囲に属するものである。
産業上の利用可能性
請求項１〜４記載の発明によれば、全ての圧電素子１の表面電極２の面積の総和が、スライダ２１と接する圧電素子１の面積の総和に比べて極めて大きくなるので、圧電歪定数が同じ圧電素子１を用いても本発明の圧電素子１は従来の超音波アクチュエータの圧電素子１に比べて大きい歪みを生じることができる。したがって本発明を用いたステータ１１は、圧電歪定数が小さいために従来の超音波アクチュエータでは利用できなかった圧電素子１を用いても容易に大きな摩擦力を発生することができるので、本発明の利用者は目的及び用途に応じて各種の圧電素子１を利用することができる。また従来の超音波アクチュエータが金属を櫛状にしたステータ１１を用いて圧電素子１の歪みを増幅していたのに対して、本発明を用いたステータ１１は金属のステータ１１を必要としない。さらに従来の超音波アクチュエータが２組の圧電素子１を必要とし、２組の圧電素子１が交互に配置され、しかも２相の駆動電圧がそれぞれ２組の圧電素子１に加えられなければならないのに対して、本発明を用いたステータ１１は単相のノコギリ波で動作する。したがって本発明の製造者は、従来の超音波アクチュエータに比べて簡単にステータ１１を製造することができる。さらにステータ１１の上下を逆さまにすると、地面を走行するマイクロマシンの動力としても利用することができる。この他に、流体には粘性があるので、圧電素子１は粘性によって流体に摩擦力を与えることができる。したがって、本発明はスライダ２１の代りに流体を用いることもできる。
請求項２及び３記載の発明によれば、１個のステータ１１において、全ての圧電素子１の表面電極２及び全ての圧電素子１の裏面電極３は、それぞれ導通しているので、駆動装置１２はステータ１１に供給する電圧を低くすることができる。したがって本発明の製造者は、従来の超音波アクチュエータに比べて簡単に駆動装置１２を製造することができるとともに、携帯電話のように高い電圧を発生することが困難な機器に対して、本発明を用いたステータ１１を利用することができる。
請求項５記載の発明によれば、土台４が自由に変形することにより、ステータ１１はスライダ２１を任意の方向に移動させることができる。しかもステータ１１がスライダ２１を移動させている際に、土台４は変形することができるので、工場の生産ラインの設計者は、本発明を用いたステータ１１を部品の振り分けなどに利用することができる。
請求項６及び７記載の発明によれば、圧電素子１が円形及び円弧に並んでいるので、ステータ１１は円ロータ３１を回転させることができる。また圧電素子１の表面が球ロータ３５に接するように圧電素子１が円形の土台４に固定されることにより、ステータ１１は球ロータ３５を回転させることができる。本発明のステータ１１が従来の超音波モータのステータ１１に比べて圧電素子１の振動を効率よく摩擦力に変換することができるので、本発明は効率の良い圧電モータを実現することができる。
請求項８記載の発明によれば、滑り止め８が表面電極２及び裏面電極３の摩擦係数を上げる。圧電素子１が急激に伸縮した場合に表面電極２及び裏面電極３が滑り難くなるので、ステータ１１は大きな摩擦力を発生することができる。また、流体には粘性があるので、圧電素子１は粘性によって流体に摩擦力を与えることができる。したがって、本発明はスライダ２１の代りに流体を用いることもできる。特に滑り止め８の高さを高くすることにより、滑り止め８と流体との間の接触面積は大きくなるので、滑り止め８は流体に大きな推進力を与えることができる。
請求項９記載の発明によれば、天板１４がスライダ２１と接触するので、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３がスライダ２１によって摩耗することはない。したがって折り重なり式圧電アクチュエータの設計者は、表面電極２及び裏面電極３の材質を自由に選ぶことができる。さらに天板１４が絶縁体であるので、表面電極２及び裏面電極３がスライダ２１の材質によってショートすることもない。したがって折り重なり式圧電アクチュエータの設計者は、スライダ２１に金属を用いることもできる。また、全ての圧電素子１に１枚の天板１４を接着すれば良いので、折り重なり式圧電アクチュエータの製造者は、個々の圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３に滑り止め８を接着する場合に比べて、簡単に折り重なり式圧電アクチュエータを製造することができる。この他に、スライダ２１が圧電素子１の延伸方向と反対に移動しても、スライダ２１は圧電素子１に引っ掛からないので、折り重なり式圧電アクチュエータは、スライダ２１に紙のような薄いシート５５を圧電素子１の延伸方向と反対に搬送することができる。
請求項１０記載の発明によれば、ガイドレール１５が圧電素子１を押えることにより、土台４が湾曲しても、圧電素子１の間が開くことなく、圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３は、それぞれ隣接する圧電素子１の裏面電極３及び表面電極２と強く接触する。つまり土台４が湾曲しても、圧電素子１は伸縮することができるので、土台４をドラム状に丸めることにより、ステータ１１は円弧状のスライダ２１を移動させることができる。またステータ１１は紙のような柔らかいスライダ２１を曲げたり丸めたりしながら移動させることもできる。さらにガイドレール１５の間隔をスライダ２１の横幅に合わせることにより、ステータ１１はスライダ２１をガイドレール１５に沿って移動させることができる。
請求項１１記載の発明によれば、多自由度折り重なり式圧電ステータは物体を前後左右に独立に移動させたり、物体を回転だけさせることができる。したがって本発明は物体の移動を細かく制御することができる。また本発明をマイクロマシンに搭載することにより、本発明はマイクロマシンの駆動源として利用することができる。
請求項１２記載の発明によれば、多自由度折り重なり式圧電ステータは、球体の他に、凸レンズ及び凹レンズのような球面を持つ物体を３自由度で細かく回転させることができる。したがって本発明は反射鏡の向きを自在に変更することができるので、本発明をレーザ装置に搭載することにより、レーザ装置は光の反射角度を容易に調整することができる。また２個のステータ１１が球ロータ３５及び鉄アレイ状物体を挟むように向かい合った折り重なり式圧電アクチュエータでは、球ロータ３５及び鉄アレイ状物体は各々のステータ１１に対して滑らかに３自由度回転をすることができる。同様に、２個のステータ１１が球状に窪んだ凹面を２面持つ物体を挟むように向い合った場合でも、この物体は各々のステータ１１に対して滑らかに３自由度回転をすることができる。特に２個のステータ１１の土台４がゴムなどの弾性体によって引き付けられることにより、ロボットの設計者はこれらの折り重なり式圧電アクチュエータをロボットの関節として利用することができる。モータ及びギアを用いた従来のロボットの関節と異なり、この関節は外力に応じて角度を柔軟に変えることができるので、この関節は人間に対して危害を加えにくいものとなる。
請求項１３記載の発明によれば、駆動装置１２はノコギリ波を発生させるだけで良いので、駆動装置１２は単純になる。したがって折り重なり式圧電アクチュエータの製造者は、駆動装置１２を容易に製造することができる。
請求項１４記載の発明によれば、溝及び突起がスライダ２１及び円ロータ３１の摩擦係数を上げる。圧電素子１が急激に伸縮した場合にスライダ２１及び円ロータ３１が滑り難くなるので、ステータ１１は大きな摩擦力を発生することができる。
請求項１５記載の発明によれば、本発明は、従来の多自由度超音波モータのステータ１１に比べてステータ１１を小さくすることができるので、本発明の利用者は小さな多自由度超音波モータを実現することができる。また本発明は従来の多自由度超音波モータと比べてステータ１１と球ロータ３５との接触面積を小さくすることができるので、ステータ１１を横切る方向の回転に対してステータ１１と球ロータ３５の間の摩擦抵抗を小さくすることができ、本発明はエネルギー消費量を少なくすることができる。
請求項１６及び請求項１７記載の発明によれば、請求項１及び８記載のステータ１１の数を容易に変更することができるので、本発明の利用者は必要に応じて圧電素子１の表面の面積を増加させて応力を高めることができる。
請求項１８記載の発明によれば、請求項１及び８記載の複数のステータ１１のうち実際に応力を発生させるべきものを選択することができるので、本発明の利用者は必要に応じてスライダ２１の特定部分に摩擦力を与えることができる。したがって、本発明の利用者はスライダ２１を細かく制御することができる。
請求項１９及び２０記載の発明によれば、折り重なり式圧電アクチュエータの設計者が凹凸のあるスライダ２１に応力を与えなければならない場合、スライダ２１の凹凸に合わせて土台４を作成し、その上に圧電素子１を並べる場合に比べて、本発明の利用者は容易にステータ１１を製造することができ、しかも各々の圧電素子１がスライダ２１に均等に応力を与えることができる。例えば本発明の利用者は、ピストンの移動方向に沿って複数のステータ１１を配置することにより、シリンダのような折り重なり式圧電アクチュエータを容易に製造することができる。さらに請求項１８と請求項２０を組み合せることにより、ステータ１１は両方向に同じ程度の応力を発生するため、駆動装置１２が電圧、波形及び周波数を調整する必要はない。したがって、本発明は折り重なり式圧電アクチュエータの制御を容易にする。
請求項２１記載の発明によれば、２個のステータ１１がスライダ２１を挟み込むことにより、これらのステータ１１は互いのステータ１１の圧電素子１にスライダ２１を押し付ける。したがってスライダ２１はこれらのステータ１１から十分な摩擦力を受け取ることができるので、スライダ２１は移動し易くなる。そこで２個のステータ１１がスライダ２１を挟み込むように折り重なり式圧電アクチュエータが製造されることにより、スライダ２１が紙のように軽い物体であっても、この折り重なり式圧電アクチュエータはスライダ２１を容易に移動させることができる。さらに２個のステータ１１が円ロータ３１を挟み込むように折り重なり式圧電アクチュエータが製造されることにより、この折り重なり式圧電アクチュエータは強いトルクを発生させることができる。
折り重なり式圧電アクチュエータを用いたシリンダによれば、円柱スライダ２３及びステータ１１が自在に曲がることにより、ステータ１１は曲がりくねった場所でも円柱スライダ２３を往復させることができる。そこでカテーテルなどのチューブにシリンダを組み込むことにより、末端から微小な円柱状物体を先頭に送り出すことができる。さらに円柱スライダ２３の一端に器具を取り付けたシリンダをカテーテルの先頭に取り付けることにより、このカテーテルは駆動装置１２を介した外部からの指示に応じて、器具の出し入れを細かく制御することができる。
折り重なり式圧電アクチュエータを用いたバイブレータによれば、バイブレータは、土台４、圧電素子１及び円ロータ３１と、必要に応じて重り３４と、を重ねることにより構成されるので、バイブレータの厚さを極めて薄くすることができる。しかも本発明では磁石は必要なく、属材料は圧電素子１の表面電極２及び裏面電極３と、電線だけなので、土台４、円ロータ３１及び重り３４にプラスチックなどの材料を用いることにより、発明の設計者はバイブレータの重量を軽くすることができる。
複数のステータ１１を用いた移動テーブルによれば、多自由度折り重なり式圧電ステータは移動テーブル内で、物体を前後左右に独立に移動させたり、物体を回転だけさせることができる。したがって、本発明は物体の移動を細かく制御することができるので、マイクロファクトリの駆動源として利用することができる。また本発明をマイクロマシンに搭載することにより、本発明はマイクロマシンの駆動源として利用され得る。
多自由度圧電アクチュエータを用いた関節によれば、多自由度折り重なり式圧電ステータを用いた関節は、超音波モータを用いた関節に比べて、制御機構及び制御装置が簡単になる。さらに本発明では、多自由度折り重なり式圧電ステータが球ロータ３５をほぼ半分しか覆わないので、関節が移動できる範囲が広くなる。したがって関節の設計が容易になる。本発明は、軽く、一定の角度を保持するために電力を必要とせず、しかも微細な動作をすることができるので、本発明はロボットの指及び腕などの関節として有用である。
多自由度圧電アクチュエータ及び折り重なり式圧電アクチュエータを用いた関節によれば、少なくとも１個のシリンダが、関節の球ロータ３５が出力するトルクを補強するばかりか、これらのシリンダが発生する摩擦力によって、関節の複数の支柱４９がなす角度が保持される。したがって、関節に外力が加えられた場合、この関節は複数の支柱４９がなす角度を容易に変更することができ、さらにその角度を保持することができる。本発明は、軽く、一定の角度を保持するために電力を必要とせず、しかも大きなトルクを発生することができるので、本発明はロボットの足などの関節として有用である。
多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラによれば、多自由度折り重なり式圧電ステータを用いた移動カメラは、超音波モータを用いた移動カメラに比べて、制御機構及び制御装置が簡単になる。さらに本発明では、多自由度折り重なり式圧電ステータが球ロータ３５をほぼ半分しか覆わないので、移動カメラが移動できる範囲が広くなる。したがって移動カメラの設計が容易になる。
多自由度圧電アクチュエータを用いた移動カメラによれば、球ロータ３５と補助ステータ４６の間に異物が入らないので、移動カメラの利用範囲は広くなる。特に携帯電話やペットロボットなど使用場所が不特定で、しかも取り扱いが限定されていないような物に移動カメラを搭載した場合、移動カメラの可動部分には異物が入り易くなり、この異物は移動カメラの故障の原因となる。しかしながら、本発明を用いることにより、球ロータ３５と補助ステータ４６の間にゴミや水分が入らない。さらに透明カバー４８がレンズを保護するので、レンズに傷が付き難くなる。例え透明カバー４８に傷が付いても補助ステータ４６と一緒に交換することができるので、レンズ付イメージセンサ４１が埋め込まれた球ロータ３５を交換する場合に比べて、移動カメラを安価に修理することができる。
多自由度圧電アクチュエータを用いた移動鏡によれば、多自由度折り重なり式圧電ステータを用いた移動鏡は、超音波モータを用いた移動鏡に比べて、制御機構及び制御装置が簡単になる。さらに本発明では、多自由度折り重なり式圧電ステータが部分球ロータ３６をほぼ半分しか覆わないので、移動鏡が移動できる範囲が広くなる。したがって移動鏡の設計が容易になる。本発明は、軽く、一定の角度を保持するために電力を必要とせず、しかも微細な動作をすることができるので、本発明は車両のサイドミラー及びバックミラーとして有用である。
折り重なり式圧電アクチュエータを用いたシート搬送装置によれば、ステータ１１が、積み重ねられたシート５５を１枚ずつトレイ５１から取り出すことができるので、プリンタ及びスキャナのシートフィーダに利用することができる。特に現在のプリンタ及びスキャナの多くは、モータ、ギヤ及びローラなど多数の部品を用いてトレイ５１から紙を１枚ずつ取り出している。しかしながら、折り重なり式圧電アクチュエータを用いることにより、シートフィーダの部品点数は少なくなり、しかもシートフィーダは低消費電力で故障し難くなる。したがって、プリンタ及びスキャナの製造者は安価にプリンタ及びスキャナを製造することができる。さらに本発明を用いれば、プリンタ及びスキャナの設計者は、小型軽量でしかも低消費電力が求められるモバイルプリンタ及びモバイルスキャナを簡単に設計することができる。
折り重なり式圧電アクチュエータを用いた印字ヘッド搬送装置によれば、ステータ１１が印字ヘッド６１を往復運動させることができる。特に現在のプリンタの多くは、モータ、ギヤ及びローラなど多数の部品を用いて印字ヘッド６１を往復運動させている。しかしながら、折り重なり式圧電アクチュエータを用いることにより、プリンタの部品点数は少なくなり、しかもプリンタは低消費電力で故障し難くなる。したがって、プリンタの製造者は安価にプリンタを製造することができる。さらに本発明を用いれば、プリンタの設計者は、小型軽量でしかも低消費電力が求められるモバイルプリンタを簡単に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、一軸延伸された圧電素子の説明図である。
第２図は、電極で挟まれた圧電素子が接着剤によって土台に固定された場合の説明図である。
第３図は、方向を揃えた圧電素子が折り重なるように土台上に並べられたステータの説明図である。
第４図は、駆動装置が発生するノコギリ波の説明図である。
第５図は、ステータが物体を右側に移動させる場合の説明図である。
第６図は、表面電極が水平になるまで重複するように、方向を揃えた圧電素子が土台上に並べられたステータの説明図である。
第７図は、圧電素子の表面電極とスライダの間の摩擦係数が大きい場合の説明図である。
第８図は、圧電素子の表面電極とスライダの間の摩擦係数が小さい場合の説明図である。
第９図は、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子の説明図である。
第１０図は、Ｓ字状に折り畳まれた圧電素子の表面電極が水平になるまで重複するように、方向を揃えた圧電素子が土台上に並べられたステータの説明図である。
第１１図は、圧電素子の両面に表面電極及び裏面電極を被覆した場合の説明図である。
第１２図は、方向を揃えた圧電素子の表面電極及び裏面電極が導電性スポンジによって接続されたステータの説明図である。
第１３図は、圧電素子が円形に並んだステータの説明図である。
第１４図は、ステータが円ロータを回転させる場合の説明図である。
第１５図は、Ｓ字状圧電素子が円形に並んだステータの説明図である。
第１６図は、ステータが球ロータを回転させる場合の説明図である。
第１７図は、２個のステータが球ロータを挟む場合の説明図である。
第１８図は、４個のステータが球ロータを正方形状に囲む場合の説明図である。
第１９図は、６個のステータが球ロータを直交して囲む場合の説明図である。
第２０図は、３個のステータが球ロータを正王角形状に囲む場合の説明図である。
第２１図は、円ロータを縦移動、横移動、回転移動させることができるステータの説明図である。
第２２図は、球ロータを３自由度回転させることができるステータの説明図である。
第２３図は、１個のステータが球ロータを３自由度回転させる場合の説明図である。
第２４図は、２個のステータが球ロータを３自由度回転させる場合の説明図である。
第２５図は、圧電素子に滑り止めを取り付けた場合の説明図である。
第２６図は、圧電素子に取り付けられた二等辺三角形の滑り止めが物体を右側に移動させる場合の説明図である。
第２７図は、圧電素子に取り付けられた直角三角形の滑り止めが物体を右側に移動させる場合の説明図である。
第２８図は、圧電素子に取り付けられた直角三角形の滑り止めが溝のある物体を右側に移動させる場合の説明図である。
第２９図は、圧電素子に天板が取り付けられた場合の説明図である。
第３０図は、ガイドレールを備えた折り重なり式圧電ステータの説明図である。
第３１図は、ガイドレールを備えた折り重なり式圧電ステータが湾曲した場合の説明図である。
第３２図は、湾曲した折り重なり式圧電ステータに沿ってスライダが移動する場合の説明図である。
第３３図は、全てのステータに駆動装置が同じノコギリ波を加える場合の説明図である。
第３４図は、２組のステータに２つの駆動装置が異なる相のノコギリ波を加える場合の説明図である。
第３５図は、２組のステータのいずれかに駆動装置が同じノコギリ波を加える場合の説明図である。
第３６図は、同方向を向いているステータを並列に配置した場合の説明図である。
第３７図は、同方向を向いているステータを直列に配置した場合の説明図である。
第３８図は、交互に反対方向を向いているステータを並列に配置した場合の説明図である。
第３９図は、交互に反対方向を向いているステータを直列に配置した場合の説明図である。
第４０図は、スライダを挟むように２個の折り重なり式圧電ステータを向い合わせた場合のシート搬送装置の説明図である。
第４１図は、延伸方向が反対になるように向い合った２個の折り重なり式圧電ステータが配置されたシート搬送装置の説明図である。
第４２図は、ステータを円筒形状に丸めたシリンダの説明図である。
第４３図は、円弧ロータを用いた折り重なり式圧電アクチュエータから構成される薄型バイブレータの説明図である。
第４４図は、円ロータに円弧重りを付けた折り重なり式圧電アクチュエータから構成される薄型バイブレータの説明図である。
第４５図は、物体を縦移動、横移動、回転移動させることができるテーブルの説明図である。
第４６図は、折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度関節の説明図である。
第４７図は、ベアリングボールを用いて球ロータを保持した折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度関節の説明図である。
第４８図は、１個のシリンダ及び折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度関節の説明図である。
第４９図は、２個の円弧状のシリンダ及び折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度関節の説明図である。
第５０図は、折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度移動カメラの説明図である。
第５１図は、ベアリングボールを用いて球ロータを保持した折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度移動カメラの説明図である。
第５２図は、透明カバーを用いて球ロータを保護した折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度移動カメラの説明図である。
第５３図は、折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度移動鏡の説明図である。
第５４図は、ベアリングボールを用いて部分球ロータを保持した折り重なり式圧電アクチュエータを用いた３自由度移動鏡の説明図である。
第５５図は、積み重ねられたシートを１枚ずつトレイから取り出すシート搬送装置の説明図である。
第５６図は、印字ヘッドを移動させる印字ヘッド搬送装置の説明図である。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【国際調査報告】
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