圧電アクチュエーター、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法
【課題】エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図る。
【解決手段】圧電素子を有し、駆動信号が圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、振動体に設けられた当接部であって、振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、振動体を第１周波数で矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、振動体を第１周波数とは異なる第２周波数で矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を駆動信号によって発生し、第１振動及び第２振動に基づいて、当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動する。
【解決手段】圧電素子を有し、駆動信号が圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、振動体に設けられた当接部であって、振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、振動体を第１周波数で矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、振動体を第１周波数とは異なる第２周波数で矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を駆動信号によって発生し、第１振動及び第２振動に基づいて、当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体（例えばローター）を駆動させる圧電アクチュエーターとして、圧電素子（ピエゾ素子）によって振動体を長さ方向に伸縮させる伸縮振動（縦振動ともいう）と、振動体を面方向に屈曲させる屈曲振動とを用いるものが知られている。例えば特許文献１では、伸縮振動と屈曲振動とによって、振動体に設けた当接部を略楕円運動させている。そして、楕円運動に応じて当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように伸縮振動と屈曲振動を用いる場合、その各振動を発生させるための電極がそれぞれ必要になり、構成が複雑になるという問題があった。また、屈曲振動は伸縮振動に対して電力の消費量が多い（すなわちエネルギー効率が悪い）という問題があった。
本発明は、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための主たる発明は、
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーターである。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態おける圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの構成の概略図である。
【図２】図２Ａは、駆動ユニットにおける振動部とローターとの関係を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａの側面図である。
【図３】本実施形態の駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】駆動信号と振動部の振動の関係を示す説明図である。
【図５】図４の駆動信号によるつつき部の動きを示す図である。
【図６】駆動信号と振動部の振動の関係の別の例を示す説明図である
【図７】図６の駆動信号によるつつき部の動きを示す図である。
【図８】第２実施形態の駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態における駆動信号の生成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【０００８】
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーターが明らかとなる。
このような圧電アクチュエーターによれば、エネルギー効率の悪い屈曲振動を用いずに伸縮振動のみで被駆動体を駆動することができる。また、屈曲振動の電極を設ける必要が無い。よって、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記ｎは２であることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号として単純な波形（三角波）を用いることができ、より簡素な構成にすることができる。
【００１０】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記駆動信号は、周波数が前記第１周波数と等しい三角波であることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号の波形によって被駆動体の駆動を制御できる。
【００１１】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記当接部は、前記振動体の一方の短辺の端部に設けられていることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、被駆動体をより安定して駆動することができる。
【００１２】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記振動体の他方の短辺の中央部に、前記振動体を支持する支持部を有することが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができる。
【００１３】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記矩形の平面形状と対応する形状の金属板を有し、前記振動体は、前記金属板の両面にそれぞれ前記圧電素子が配置されたものである
ことが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、振動体の撓みや割れを防止できる。また電圧を稼ぐことができる。
【００１４】
また、圧電素子を有する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体の前記圧電素子に駆動信号を供給することによって、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を発生することと、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記振動体に設けられた当接部を被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することと、を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法が明らかとなる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
≪駆動ユニットの構成について≫
図１は、本実施形態おける圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの構成の概略図である。また、図２Ａは、駆動ユニットにおける振動部とローターとの関係を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａの側面図である。なお、本実施形態の駆動ユニットは、例えばマイクロポンプや携帯型機器などの機器を駆動するためのユニットである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の駆動ユニットは、駆動信号生成回路１０と、振動部２０と、ローター３０とを備えている。
駆動信号生成回路１０は、所定周波数の駆動信号を生成し、当該駆動信号を振動部２０に供給する。なお、駆動信号生成回路１０の詳細については後述する。
振動部２０（圧電アクチュエーターに相当する）は、駆動信号生成回路１０で生成された駆動信号に基づいて振動する。そして、その振動に基づいてローター３０を回転させる。なお、振動部２０の構成については後述する。
【００１８】
ローター３０は、円筒形状の回転体（被駆動体に相当する）であり、中央には回転軸３１が設けられている。後述するつつき部２４が振動部２０の振動に応じてローター３０と当接することによって、ローター３０は、回転軸３１を中心として回転する。なお、図２Ａにおいて時計回り方向のことを正転方向といい、図２Ａにおいて反時計回り方向のことを逆転方向という。
【００１９】
≪振動部の構成について≫
振動部２０は、圧電素子２１、２２、補強板２３、つつき部２４、及び固定部材２５を有している。
補強板２３は、例えばアルミニウムなどの金属によって形成された矩形状の板部材であり、金属板に相当する。補強板２３のローター３０側の短辺における幅方向の端部にはつつき部２４（当接部に相当する）が設けられている。また、その反対側の短辺における幅方向の中央部には固定部材２５（図２Ａおよび図２Ｂ）が設けられており、螺子等によって当該補強板２３が支持固定されている。また、補強板２３は接地されている。
【００２０】
圧電素子２１、２２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛によって形成されたものであり、それぞれ補強板２３と同様の矩形形状に設けられている。圧電素子２１は、補強板２３の上面側に配置され、圧電素子２２は、補強板２３の下面側に配置されている。すなわち、圧電素子２１と圧電素子２２によって補強板２３を挟んだ構成となっている。また、圧電素子２１及び圧電素子２２の全面には電極が設けられている。そして圧電素子２１の外側（上面）の電極部分、及び、圧電素子２２の外側（下面）の電極部分に、駆動信号生成回路１０で生成された駆動信号が共に供給される。
【００２１】
なお、圧電素子２１、２２及び補強板２３は、駆動信号が供給されることによって振動する。よって、以下の説明において圧電素子２１、２２及び補強板２３のことを振動体ともいう。本実施形態では、振動体における矩形の長辺方向の長さ（図２Ａのｂ）は、短辺方向の長さ（図２Ａのａ）のほぼ２倍である。すなわち、図２Ａにおいて、ａの長さとｂの長さとの比は、１：２になっている。
【００２２】
つつき部２４は、前述したように補強板２３の一方（ローター３０側）の短辺における幅方向の端部に設けられており、振動体の振動に応じてローター３０と当接してローター３０を回転させる。なお、もし仮に、つつき部２４が幅方向の中央部に設けられていると、後述する駆動信号によって振動体を振動させる際に、幅方向の変位が発生しなくなり、ローター３０を回転させることができなくなる。そこで本実施形態では、幅方向の端部につつき部２４を設けている。こうすることにより、つつき部２４の幅方向の変位量を大きくすることができ、安定してローター３０を回転させることができる。
【００２３】
固定部材２５は、補強板２３におけるローター３０側とは反対側の短辺に設けられており、螺子等によって不図示の基台に固定される。これにより、固定部材２５は、補強板２３を含めた振動体を支持する。
【００２４】
≪駆動信号生成回路の構成について≫
図３は、本実施形態の駆動信号生成回路１０の構成の一例を示すブロック図である。
図３に示す駆動信号生成回路１０は、クロック発生器１００、周波数設定部１０２、加算機１０４、減算機１０６、スイッチ１０８、波形メモリー１１０、デジタル−アナログ変換器（以下、ＤＡコンバーターともいう）１１２、増幅回路（以下、アンプともいう）１１４、ゲイン設定部１１６を有している。
【００２５】
クロック発生器１００は、例えば水晶振動子を利用した発振回路であり、クロック信号を発生して出力する。
周波数設定部１０２は、クロック発生器１００が発生するクロック信号の周期を設定する。
【００２６】
加算機１０４は、クロック発生器１００の出力（クロック）を順次加算していき、減算機１０６は、クロック発生器１００の出力（クロック）を順次減算していく。なお、加算機１０４及び減算機１０６のカウント値は、駆動信号の１周期分に相当するカウント値になるとリセットされる。
【００２７】
スイッチ１０８は、後述する波形メモリー１１０への入力を、加算機１０４の出力側、又は、減算機１０６の出力側の何れかに切り替える。例えば、スイッチ１０８が加算機１０４側に接続された場合は、加算機１０４の出力が波形メモリー１１０の入力となり、スイッチ１０８が減算機１０６側に接続された場合には、減算機１０６の出力が波形メモリー１１０の入力になる。このスイッチ１０８の接続の切り替えは、不図示の制御部によって適宜実行される。
【００２８】
波形メモリー１１０には、予め駆動信号の一周期分のデータ（デジタル値）と、アドレスとが対応付けられて記憶されている。入力に対応するアドレスに対応付けられたデータ（デジタル値）が読み出されてＤＡコンバーター１１２に出力される。前述したように、加算機１０４及び減算機１０６のカウント値は駆動信号の１周期毎にリセットされるので、１周期分のデータが繰り返し読み出されることになる。なお、スイッチ１０８の切り替えに応じて、一周期分のデータの読み出し方向が変わる。
【００２９】
ＤＡコンバーター１１２は、波形メモリー１１０から読み出されたデジタル値をアナログ値に変換して出力する。
アンプ１１４は、ＤＡコンバーター１１２の出力（アナログ信号）を増幅し、駆動信号として圧電素子２１、２２に出力する。
ゲイン設定部１１６は、アンプ１１４の増幅率（ゲイン）を設定する。
【００３０】
≪駆動信号と変位との関係について≫
図４は、駆動信号と振動部の振動の関係の一例を示す説明図である。図４の横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、図４において、実線は駆動信号（アンプ１１４の出力）、破線は振動体の幅方向（短辺方向）の変位、一点鎖線は長手方向（長辺方向）の変位をそれぞれ示している。
【００３１】
本実施形態の駆動信号は、図４に示すように周期Ｔの三角波である。この三角波の駆動信号の中には、第１周波数の信号（以下第１信号ともいう）と、第２周波数の信号（以下第２信号ともいう）が含まれている。第１信号によって振動体を長辺方向へ伸縮させる振動が励起され、第２信号によって振動体を短辺方向へ伸縮させる振動が励起される。本実施形態では、第１信号による長手方向の変位及び第２信号による幅方向の変位は、それぞれ図のようになる。具体的には、駆動信号の周期Ｔの間に、長手方向には１回振幅するのに対し、幅方向には２回振幅する。言い換えると、第１信号の周波数は駆動信号の周波数と同じであるのに対し、第２信号の周波数は駆動信号の周波数の２倍になる。
【００３２】
図５は、図４の駆動信号によるつつき部２４の動きを示す図である。幅方向の変位と長手方向の変位が図４のような場合、駆動信号の周期Ｔの間に、つつき部２４は図５に示すように８の字を描く軌跡で移動する。このように８の字を描くようにするには、第１信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であるときに、第２信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であること、また、第１信号の振幅の絶対値が最大（最大振幅）のときに、第２信号の振幅がゼロになることが必要である。図５では、つつき部２４は、第１信号の振幅（すなわち長手方向の変位量）がほぼ最大となる破線で囲まれた部分で、ローター３０と当接して、ローター３０を正転方向（図２Ａの時計回り方向）に回転させる。このとき図４からわかるように第２信号（幅方向の変位）の傾きは減少している。なお、本実施形態において、つつき部２４が８の字を描く際の変位量は１μｍ程度である。
【００３３】
また、図６は、駆動信号と振動部の振動の関係の別の例を示す説明図である。図６においても横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、実線は駆動信号（アンプ１１４の出力）、破線は振動体の幅方向（短辺方向）の変位、一点鎖線は長手方向（長辺方向）の変位をそれぞれ示している。
【００３４】
図４と比べると、駆動信号の電圧の上昇の傾きの大きさと下降の傾きの大きさが異なる。具体的には、図４では、駆動信号が急な傾きで上昇し、緩やかな傾きで下降しているのに対し、図６では、駆動信号が緩やかな傾きで上昇し、急な傾きで下降している。この場合、長手方向の変位（第１信号）と幅方向の変位（第２信号）の位相関係が図４の場合と１８０°変化している。
【００３５】
図７は、図６の駆動信号によるつつき部２４の動きを示す図である。幅方向（短辺方向）の変位と長手方向（長辺方向）の変位が図６のような場合においても、つつき部２４は図７に示すように８の字を描く軌跡で移動する。ただし、この場合、８の字を描く軌跡方向が図５の場合とは逆になる。この場合も８の字を描くようにするには、第１信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であるときに、第２信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であること、また、第１信号の振幅の絶対値が最大（最大振幅）のときに、第２信号の振幅がゼロになることが必要である。図７では、つつき部２４は、第１信号の振幅（すなわち長手方向の変位量）がほぼ最大となる破線で囲まれた部分で、ローター３０と当接する。このとき図６からわかるように第２信号（幅方向の変位）の傾きは増加している。つまり、図５の場合と幅方向への変位の方向が逆になっている。よって、つつき部２４は、ローター３０と当接してローター３０を逆転方向（図２Ａの反時計回り方向）に回転させる。
【００３６】
このように、駆動信号の波形を変えるだけでローター３０の回転方向を変えることができる。本実施形態では、スイッチ１０８によって波形メモリー１１０への入力を加算機１０４の出力と減算機１０６の出力とに切り替えることができ、この切り替えによって、駆動信号の波形を図４の場合と図６の場合に変更することができる。これによりローター３０の回転の方向を制御することが出来る。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略２対１の矩形形状の圧電素子２１、２２及び補強板２３によって振動体を構成している。また、振動体の補強板２３には、ローター３０に当接するつつき部２４が備えられている。
【００３８】
そして、圧電素子２１、２２に三角波の駆動信号を供給することによって、振動体を周期Ｔの間に長手方向に１回伸縮させ、且つ、幅方向に２回伸縮させて、つつき部２４を８の字を描くように移動させるとともに、その際につつき部２４をローター３０に当接させてローター３０を回転している。
【００３９】
このように、本実施形態では、エネルギー効率の悪い屈曲振動を使用しないので、エネルギー効率の改善を図ることが出来る。また、伸縮振動用の電極と屈曲振動用の電極を用意する必要が無く、圧電素子２１、２２の全面に電極を構成すればよいので、構成を簡易にすることができる。
【００４０】
よって本実施形態によると、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第１実施形態では、駆動信号生成回路１０において波形メモリー１１０を用いて三角波の駆動信号を生成していた。第２実施形態では、波形メモリー１１０を用いることなく駆動信号を生成する。
なお、第２実施形態において、駆動信号生成回路１０以外の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４２】
図８は、第２実施形態の駆動信号生成回路１０の構成を示すブロック図である。なお、図８において、図３と同一構成の部分には同一符号を付し、説明を省略する。
図３と比べると、図８では、波形メモリー１１０が設けられていない。このため、スイッチ１０８の切り替えに応じて加算機１０４又は減算機１０６の値が直接ＤＡコンバーター１１２に入力される。また、図８ではフィルター１１３を有している。
フィルター１１３は、低域周波数成分を通し、３次以上の高調波成分を通さないフィルター（ローパスフィルター）である。フィルター１１３は、ＤＡコンバーター１１２の出力の高調波成分をカットして、アンプ１１４に出力する。
【００４３】
図９は、第２実施形態における駆動信号の生成を示す説明図である。なお、図９の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図９の破線は、ＤＡコンバーター１１２の出力であり、実線はフィルター１１３の出力を示している。なお、ここでは、スイッチ１０８は、加算機１０４側に接続されていることとする。
【００４４】
ＤＡコンバーター１０４には、加算機１０４の出力がクロックに応じて入力される。すなわち、出力値が次第に増加していく。加算機１０４による加算結果が最大値に到達すると、加算機１０４の加算値が初期化（リセット）される。そして、初期値から再度加算を始める。このようなことを繰り返すことにより、ＤＡコンバーター１１２の出力は図９に示すような波形になる
この図９の破線の波形（ＤＡコンバーター１１２の出力）がフィルター１１３に入力されると、その高調波成分がカットされる。これにより、フィルター１１３の出力は図９の実線のような波形になる。この波形がアンプ１１４で増幅されて、第１実施形態（図６）とほぼ同様の駆動信号が得られる。この駆動信号を圧電素子２１、２２に供給することにより第１実施形態と同様にローター３０を逆転方向に回転させることができる。
【００４５】
なお、ローター３０を正転方向に回転させる場合は、スイッチ１０８の接続を減算機１０６側に切り替えればよい。この場合、図４と同様の駆動信号が生成されて、ローター３０を正転方向に回転させることができる。
【００４６】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００４７】
＜駆動対象物について＞
前述した実施形態の圧電アクチュエーターでは、駆動の対象物（被駆動体）がローター３０であったので、つつき部２４によってローター３０を回転するようにしていたが、これには限らない。例えば平板形状の被駆動体につつき部２４を当接させることによって、該被駆動体を直線的に駆動するようにしてもよい。
【００４８】
＜振動体について＞
前述した実施形態において振動体は、圧電素子２１、２２及び補強板２３で構成されていたが、これには限らない。例えば、補強板２３の一方の面に圧電素子を設けて振動体を構成してもよい。あるいは、補強板２３を用いずに圧電素子だけで振動体を構成するようにしてもよい。ただし、この場合、撓みが生じやすくなるおそれがある。また、例えば、落下したときや、螺子止めの際に、割れてしまうおそれがある。本実施形態のように補強板２３を圧電素子２１、２２で挟むような構成すると、固定を確実に行うことができるとともに、強度を高めることができ、割れの発生のおそれを軽減できる。
【００４９】
また、本実施形態では補強板２３にはアルミニウムが用いられていたが、アルミニウム以外の金属を用いて補強板２３を形成してもよい。例えば４２Ｎｉアロイを用いてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では圧電素子２１、２２にはチタン酸ジルコン酸鉛が用いられていたが、これには限られない。例えば、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などを用いてもよい。
【００５１】
＜振動体の長辺と短辺の比について＞
前述した実施形態では、振動体の長辺方向（図２Ａのｂ）の長さと短辺方向（図２Ａのａ）の長さとの比が２対１であったが、これには限られず、長辺方向の長さが短辺方向の長さの整数倍（２倍以上）であればよい。例えば長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が３対１であってもよい。この場合、駆動信号の１周期の間に、振動体が、長手方向には１回振動するのに対し、幅方向には３回振動することになる。この場合も、各振動によってつつき部２４が長手方向及び幅方向に移動する際に、つつき部２４をローター３０に当接させて、ローター３０を回転させることができる。
【００５２】
＜固定部材について＞
前述した実施形態では、固定部材２５は、補強板２３の矩形の短辺（ローター３０側とは反対側の短辺）の中央に設けられていたが、これには限られない。例えば長辺（図２Ａにおける下側の長辺）の中央に固定部材２５を設けてもよい。ただし、本実施形態のように短辺の中央に固定部材２５を設ける方が、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができ、ローター３０を速く回転させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 駆動信号生成回路、２０ 振動部、
２１,２２ 圧電素子、２３ 補強板、
２４ つつき部、２５ 固定部材、
３０ ローター、３１ 回転軸、
１００ クロック発生器、１０２ 周波数設定部、
１０４ 加算機、１０６ 減算機、
１０８ スイッチ、１１０波形メモリー、
１１２ デジタル−アナログ変換器（ＤＡコンバーター）、
１１４ 増幅回路（アンプ）、１１６ ゲイン設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体（例えばローター）を駆動させる圧電アクチュエーターとして、圧電素子（ピエゾ素子）によって振動体を長さ方向に伸縮させる伸縮振動（縦振動ともいう）と、振動体を面方向に屈曲させる屈曲振動とを用いるものが知られている。例えば特許文献１では、伸縮振動と屈曲振動とによって、振動体に設けた当接部を略楕円運動させている。そして、楕円運動に応じて当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように伸縮振動と屈曲振動を用いる場合、その各振動を発生させるための電極がそれぞれ必要になり、構成が複雑になるという問題があった。また、屈曲振動は伸縮振動に対して電力の消費量が多い（すなわちエネルギー効率が悪い）という問題があった。
本発明は、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための主たる発明は、
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーターである。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態おける圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの構成の概略図である。
【図２】図２Ａは、駆動ユニットにおける振動部とローターとの関係を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａの側面図である。
【図３】本実施形態の駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】駆動信号と振動部の振動の関係を示す説明図である。
【図５】図４の駆動信号によるつつき部の動きを示す図である。
【図６】駆動信号と振動部の振動の関係の別の例を示す説明図である
【図７】図６の駆動信号によるつつき部の動きを示す図である。
【図８】第２実施形態の駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態における駆動信号の生成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【０００８】
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーターが明らかとなる。
このような圧電アクチュエーターによれば、エネルギー効率の悪い屈曲振動を用いずに伸縮振動のみで被駆動体を駆動することができる。また、屈曲振動の電極を設ける必要が無い。よって、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記ｎは２であることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号として単純な波形（三角波）を用いることができ、より簡素な構成にすることができる。
【００１０】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記駆動信号は、周波数が前記第１周波数と等しい三角波であることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号の波形によって被駆動体の駆動を制御できる。
【００１１】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記当接部は、前記振動体の一方の短辺の端部に設けられていることが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、被駆動体をより安定して駆動することができる。
【００１２】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記振動体の他方の短辺の中央部に、前記振動体を支持する支持部を有することが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができる。
【００１３】
かかる圧電アクチュエーターであって、前記矩形の平面形状と対応する形状の金属板を有し、前記振動体は、前記金属板の両面にそれぞれ前記圧電素子が配置されたものである
ことが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、振動体の撓みや割れを防止できる。また電圧を稼ぐことができる。
【００１４】
また、圧電素子を有する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体の前記圧電素子に駆動信号を供給することによって、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を発生することと、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記振動体に設けられた当接部を被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することと、を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法が明らかとなる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
≪駆動ユニットの構成について≫
図１は、本実施形態おける圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの構成の概略図である。また、図２Ａは、駆動ユニットにおける振動部とローターとの関係を示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａの側面図である。なお、本実施形態の駆動ユニットは、例えばマイクロポンプや携帯型機器などの機器を駆動するためのユニットである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の駆動ユニットは、駆動信号生成回路１０と、振動部２０と、ローター３０とを備えている。
駆動信号生成回路１０は、所定周波数の駆動信号を生成し、当該駆動信号を振動部２０に供給する。なお、駆動信号生成回路１０の詳細については後述する。
振動部２０（圧電アクチュエーターに相当する）は、駆動信号生成回路１０で生成された駆動信号に基づいて振動する。そして、その振動に基づいてローター３０を回転させる。なお、振動部２０の構成については後述する。
【００１８】
ローター３０は、円筒形状の回転体（被駆動体に相当する）であり、中央には回転軸３１が設けられている。後述するつつき部２４が振動部２０の振動に応じてローター３０と当接することによって、ローター３０は、回転軸３１を中心として回転する。なお、図２Ａにおいて時計回り方向のことを正転方向といい、図２Ａにおいて反時計回り方向のことを逆転方向という。
【００１９】
≪振動部の構成について≫
振動部２０は、圧電素子２１、２２、補強板２３、つつき部２４、及び固定部材２５を有している。
補強板２３は、例えばアルミニウムなどの金属によって形成された矩形状の板部材であり、金属板に相当する。補強板２３のローター３０側の短辺における幅方向の端部にはつつき部２４（当接部に相当する）が設けられている。また、その反対側の短辺における幅方向の中央部には固定部材２５（図２Ａおよび図２Ｂ）が設けられており、螺子等によって当該補強板２３が支持固定されている。また、補強板２３は接地されている。
【００２０】
圧電素子２１、２２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛によって形成されたものであり、それぞれ補強板２３と同様の矩形形状に設けられている。圧電素子２１は、補強板２３の上面側に配置され、圧電素子２２は、補強板２３の下面側に配置されている。すなわち、圧電素子２１と圧電素子２２によって補強板２３を挟んだ構成となっている。また、圧電素子２１及び圧電素子２２の全面には電極が設けられている。そして圧電素子２１の外側（上面）の電極部分、及び、圧電素子２２の外側（下面）の電極部分に、駆動信号生成回路１０で生成された駆動信号が共に供給される。
【００２１】
なお、圧電素子２１、２２及び補強板２３は、駆動信号が供給されることによって振動する。よって、以下の説明において圧電素子２１、２２及び補強板２３のことを振動体ともいう。本実施形態では、振動体における矩形の長辺方向の長さ（図２Ａのｂ）は、短辺方向の長さ（図２Ａのａ）のほぼ２倍である。すなわち、図２Ａにおいて、ａの長さとｂの長さとの比は、１：２になっている。
【００２２】
つつき部２４は、前述したように補強板２３の一方（ローター３０側）の短辺における幅方向の端部に設けられており、振動体の振動に応じてローター３０と当接してローター３０を回転させる。なお、もし仮に、つつき部２４が幅方向の中央部に設けられていると、後述する駆動信号によって振動体を振動させる際に、幅方向の変位が発生しなくなり、ローター３０を回転させることができなくなる。そこで本実施形態では、幅方向の端部につつき部２４を設けている。こうすることにより、つつき部２４の幅方向の変位量を大きくすることができ、安定してローター３０を回転させることができる。
【００２３】
固定部材２５は、補強板２３におけるローター３０側とは反対側の短辺に設けられており、螺子等によって不図示の基台に固定される。これにより、固定部材２５は、補強板２３を含めた振動体を支持する。
【００２４】
≪駆動信号生成回路の構成について≫
図３は、本実施形態の駆動信号生成回路１０の構成の一例を示すブロック図である。
図３に示す駆動信号生成回路１０は、クロック発生器１００、周波数設定部１０２、加算機１０４、減算機１０６、スイッチ１０８、波形メモリー１１０、デジタル−アナログ変換器（以下、ＤＡコンバーターともいう）１１２、増幅回路（以下、アンプともいう）１１４、ゲイン設定部１１６を有している。
【００２５】
クロック発生器１００は、例えば水晶振動子を利用した発振回路であり、クロック信号を発生して出力する。
周波数設定部１０２は、クロック発生器１００が発生するクロック信号の周期を設定する。
【００２６】
加算機１０４は、クロック発生器１００の出力（クロック）を順次加算していき、減算機１０６は、クロック発生器１００の出力（クロック）を順次減算していく。なお、加算機１０４及び減算機１０６のカウント値は、駆動信号の１周期分に相当するカウント値になるとリセットされる。
【００２７】
スイッチ１０８は、後述する波形メモリー１１０への入力を、加算機１０４の出力側、又は、減算機１０６の出力側の何れかに切り替える。例えば、スイッチ１０８が加算機１０４側に接続された場合は、加算機１０４の出力が波形メモリー１１０の入力となり、スイッチ１０８が減算機１０６側に接続された場合には、減算機１０６の出力が波形メモリー１１０の入力になる。このスイッチ１０８の接続の切り替えは、不図示の制御部によって適宜実行される。
【００２８】
波形メモリー１１０には、予め駆動信号の一周期分のデータ（デジタル値）と、アドレスとが対応付けられて記憶されている。入力に対応するアドレスに対応付けられたデータ（デジタル値）が読み出されてＤＡコンバーター１１２に出力される。前述したように、加算機１０４及び減算機１０６のカウント値は駆動信号の１周期毎にリセットされるので、１周期分のデータが繰り返し読み出されることになる。なお、スイッチ１０８の切り替えに応じて、一周期分のデータの読み出し方向が変わる。
【００２９】
ＤＡコンバーター１１２は、波形メモリー１１０から読み出されたデジタル値をアナログ値に変換して出力する。
アンプ１１４は、ＤＡコンバーター１１２の出力（アナログ信号）を増幅し、駆動信号として圧電素子２１、２２に出力する。
ゲイン設定部１１６は、アンプ１１４の増幅率（ゲイン）を設定する。
【００３０】
≪駆動信号と変位との関係について≫
図４は、駆動信号と振動部の振動の関係の一例を示す説明図である。図４の横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、図４において、実線は駆動信号（アンプ１１４の出力）、破線は振動体の幅方向（短辺方向）の変位、一点鎖線は長手方向（長辺方向）の変位をそれぞれ示している。
【００３１】
本実施形態の駆動信号は、図４に示すように周期Ｔの三角波である。この三角波の駆動信号の中には、第１周波数の信号（以下第１信号ともいう）と、第２周波数の信号（以下第２信号ともいう）が含まれている。第１信号によって振動体を長辺方向へ伸縮させる振動が励起され、第２信号によって振動体を短辺方向へ伸縮させる振動が励起される。本実施形態では、第１信号による長手方向の変位及び第２信号による幅方向の変位は、それぞれ図のようになる。具体的には、駆動信号の周期Ｔの間に、長手方向には１回振幅するのに対し、幅方向には２回振幅する。言い換えると、第１信号の周波数は駆動信号の周波数と同じであるのに対し、第２信号の周波数は駆動信号の周波数の２倍になる。
【００３２】
図５は、図４の駆動信号によるつつき部２４の動きを示す図である。幅方向の変位と長手方向の変位が図４のような場合、駆動信号の周期Ｔの間に、つつき部２４は図５に示すように８の字を描く軌跡で移動する。このように８の字を描くようにするには、第１信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であるときに、第２信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であること、また、第１信号の振幅の絶対値が最大（最大振幅）のときに、第２信号の振幅がゼロになることが必要である。図５では、つつき部２４は、第１信号の振幅（すなわち長手方向の変位量）がほぼ最大となる破線で囲まれた部分で、ローター３０と当接して、ローター３０を正転方向（図２Ａの時計回り方向）に回転させる。このとき図４からわかるように第２信号（幅方向の変位）の傾きは減少している。なお、本実施形態において、つつき部２４が８の字を描く際の変位量は１μｍ程度である。
【００３３】
また、図６は、駆動信号と振動部の振動の関係の別の例を示す説明図である。図６においても横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、実線は駆動信号（アンプ１１４の出力）、破線は振動体の幅方向（短辺方向）の変位、一点鎖線は長手方向（長辺方向）の変位をそれぞれ示している。
【００３４】
図４と比べると、駆動信号の電圧の上昇の傾きの大きさと下降の傾きの大きさが異なる。具体的には、図４では、駆動信号が急な傾きで上昇し、緩やかな傾きで下降しているのに対し、図６では、駆動信号が緩やかな傾きで上昇し、急な傾きで下降している。この場合、長手方向の変位（第１信号）と幅方向の変位（第２信号）の位相関係が図４の場合と１８０°変化している。
【００３５】
図７は、図６の駆動信号によるつつき部２４の動きを示す図である。幅方向（短辺方向）の変位と長手方向（長辺方向）の変位が図６のような場合においても、つつき部２４は図７に示すように８の字を描く軌跡で移動する。ただし、この場合、８の字を描く軌跡方向が図５の場合とは逆になる。この場合も８の字を描くようにするには、第１信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であるときに、第２信号の振幅がゼロ（振幅の中心）であること、また、第１信号の振幅の絶対値が最大（最大振幅）のときに、第２信号の振幅がゼロになることが必要である。図７では、つつき部２４は、第１信号の振幅（すなわち長手方向の変位量）がほぼ最大となる破線で囲まれた部分で、ローター３０と当接する。このとき図６からわかるように第２信号（幅方向の変位）の傾きは増加している。つまり、図５の場合と幅方向への変位の方向が逆になっている。よって、つつき部２４は、ローター３０と当接してローター３０を逆転方向（図２Ａの反時計回り方向）に回転させる。
【００３６】
このように、駆動信号の波形を変えるだけでローター３０の回転方向を変えることができる。本実施形態では、スイッチ１０８によって波形メモリー１１０への入力を加算機１０４の出力と減算機１０６の出力とに切り替えることができ、この切り替えによって、駆動信号の波形を図４の場合と図６の場合に変更することができる。これによりローター３０の回転の方向を制御することが出来る。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略２対１の矩形形状の圧電素子２１、２２及び補強板２３によって振動体を構成している。また、振動体の補強板２３には、ローター３０に当接するつつき部２４が備えられている。
【００３８】
そして、圧電素子２１、２２に三角波の駆動信号を供給することによって、振動体を周期Ｔの間に長手方向に１回伸縮させ、且つ、幅方向に２回伸縮させて、つつき部２４を８の字を描くように移動させるとともに、その際につつき部２４をローター３０に当接させてローター３０を回転している。
【００３９】
このように、本実施形態では、エネルギー効率の悪い屈曲振動を使用しないので、エネルギー効率の改善を図ることが出来る。また、伸縮振動用の電極と屈曲振動用の電極を用意する必要が無く、圧電素子２１、２２の全面に電極を構成すればよいので、構成を簡易にすることができる。
【００４０】
よって本実施形態によると、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第１実施形態では、駆動信号生成回路１０において波形メモリー１１０を用いて三角波の駆動信号を生成していた。第２実施形態では、波形メモリー１１０を用いることなく駆動信号を生成する。
なお、第２実施形態において、駆動信号生成回路１０以外の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４２】
図８は、第２実施形態の駆動信号生成回路１０の構成を示すブロック図である。なお、図８において、図３と同一構成の部分には同一符号を付し、説明を省略する。
図３と比べると、図８では、波形メモリー１１０が設けられていない。このため、スイッチ１０８の切り替えに応じて加算機１０４又は減算機１０６の値が直接ＤＡコンバーター１１２に入力される。また、図８ではフィルター１１３を有している。
フィルター１１３は、低域周波数成分を通し、３次以上の高調波成分を通さないフィルター（ローパスフィルター）である。フィルター１１３は、ＤＡコンバーター１１２の出力の高調波成分をカットして、アンプ１１４に出力する。
【００４３】
図９は、第２実施形態における駆動信号の生成を示す説明図である。なお、図９の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図９の破線は、ＤＡコンバーター１１２の出力であり、実線はフィルター１１３の出力を示している。なお、ここでは、スイッチ１０８は、加算機１０４側に接続されていることとする。
【００４４】
ＤＡコンバーター１０４には、加算機１０４の出力がクロックに応じて入力される。すなわち、出力値が次第に増加していく。加算機１０４による加算結果が最大値に到達すると、加算機１０４の加算値が初期化（リセット）される。そして、初期値から再度加算を始める。このようなことを繰り返すことにより、ＤＡコンバーター１１２の出力は図９に示すような波形になる
この図９の破線の波形（ＤＡコンバーター１１２の出力）がフィルター１１３に入力されると、その高調波成分がカットされる。これにより、フィルター１１３の出力は図９の実線のような波形になる。この波形がアンプ１１４で増幅されて、第１実施形態（図６）とほぼ同様の駆動信号が得られる。この駆動信号を圧電素子２１、２２に供給することにより第１実施形態と同様にローター３０を逆転方向に回転させることができる。
【００４５】
なお、ローター３０を正転方向に回転させる場合は、スイッチ１０８の接続を減算機１０６側に切り替えればよい。この場合、図４と同様の駆動信号が生成されて、ローター３０を正転方向に回転させることができる。
【００４６】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００４７】
＜駆動対象物について＞
前述した実施形態の圧電アクチュエーターでは、駆動の対象物（被駆動体）がローター３０であったので、つつき部２４によってローター３０を回転するようにしていたが、これには限らない。例えば平板形状の被駆動体につつき部２４を当接させることによって、該被駆動体を直線的に駆動するようにしてもよい。
【００４８】
＜振動体について＞
前述した実施形態において振動体は、圧電素子２１、２２及び補強板２３で構成されていたが、これには限らない。例えば、補強板２３の一方の面に圧電素子を設けて振動体を構成してもよい。あるいは、補強板２３を用いずに圧電素子だけで振動体を構成するようにしてもよい。ただし、この場合、撓みが生じやすくなるおそれがある。また、例えば、落下したときや、螺子止めの際に、割れてしまうおそれがある。本実施形態のように補強板２３を圧電素子２１、２２で挟むような構成すると、固定を確実に行うことができるとともに、強度を高めることができ、割れの発生のおそれを軽減できる。
【００４９】
また、本実施形態では補強板２３にはアルミニウムが用いられていたが、アルミニウム以外の金属を用いて補強板２３を形成してもよい。例えば４２Ｎｉアロイを用いてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では圧電素子２１、２２にはチタン酸ジルコン酸鉛が用いられていたが、これには限られない。例えば、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などを用いてもよい。
【００５１】
＜振動体の長辺と短辺の比について＞
前述した実施形態では、振動体の長辺方向（図２Ａのｂ）の長さと短辺方向（図２Ａのａ）の長さとの比が２対１であったが、これには限られず、長辺方向の長さが短辺方向の長さの整数倍（２倍以上）であればよい。例えば長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が３対１であってもよい。この場合、駆動信号の１周期の間に、振動体が、長手方向には１回振動するのに対し、幅方向には３回振動することになる。この場合も、各振動によってつつき部２４が長手方向及び幅方向に移動する際に、つつき部２４をローター３０に当接させて、ローター３０を回転させることができる。
【００５２】
＜固定部材について＞
前述した実施形態では、固定部材２５は、補強板２３の矩形の短辺（ローター３０側とは反対側の短辺）の中央に設けられていたが、これには限られない。例えば長辺（図２Ａにおける下側の長辺）の中央に固定部材２５を設けてもよい。ただし、本実施形態のように短辺の中央に固定部材２５を設ける方が、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができ、ローター３０を速く回転させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 駆動信号生成回路、２０ 振動部、
２１,２２ 圧電素子、２３ 補強板、
２４ つつき部、２５ 固定部材、
３０ ローター、３１ 回転軸、
１００ クロック発生器、１０２ 周波数設定部、
１０４ 加算機、１０６ 減算機、
１０８ スイッチ、１１０波形メモリー、
１１２ デジタル−アナログ変換器（ＤＡコンバーター）、
１１４ 増幅回路（アンプ）、１１６ ゲイン設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、
前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、
を備え、
前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記ｎは２である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記駆動信号は、周波数が前記第１周波数と等しい三角波である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記当接部は、前記振動体の一方の短辺の端部に設けられている
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記振動体の他方の短辺の中央部に、前記振動体を支持する支持部を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記矩形の平面形状と対応する形状の金属板を有し、
前記振動体は、前記金属板の両面にそれぞれ前記圧電素子が配置されたものである
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
圧電素子を有する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体の前記圧電素子に駆動信号を供給することによって、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を発生することと、
前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記振動体に設けられた当接部を被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することと、
を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。
【請求項１】
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体と、
前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、
を備え、
前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記ｎは２である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記駆動信号は、周波数が前記第１周波数と等しい三角波である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記当接部は、前記振動体の一方の短辺の端部に設けられている
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記振動体の他方の短辺の中央部に、前記振動体を支持する支持部を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記矩形の平面形状と対応する形状の金属板を有し、
前記振動体は、前記金属板の両面にそれぞれ前記圧電素子が配置されたものである
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
圧電素子を有する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略ｎ対１（ｎは２以上の整数）の矩形の平面形状の振動体の前記圧電素子に駆動信号を供給することによって、前記振動体を第１周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第１振動、及び、前記振動体を前記第１周波数とは異なる第２周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第２振動、を発生することと、
前記第１振動及び前記第２振動に基づいて、前記振動体に設けられた当接部を被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することと、
を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５６３９（Ｐ２０１３−５６３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６０１６（Ｐ２０１１−１３６０１６）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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