移動装置
【課題】被駆動体と接触する部分が駆動力を低下させることなく、駆動可能な圧電体振動子を提供する。
【解決手段】圧電体振動子は、圧電素子を備える。外壁部と、圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成されたシムを備える。シムは、圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向との間を成す角が４５度を有し、被駆動体は、第１方向に垂直な第２方向で、外壁部を付勢する。圧電体振動子を、伸縮モード振動を励起しない状態で、屈曲モード振動を励起するように、圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、被駆動体が外壁部を付勢する点における第１方向の振幅が極大となる第１、第２駆動周波数との中間値近傍に、圧電体振動子の伸縮モード振動の共振周波数が設定される。被駆動体を第１方向に移動させる時は、第１、第２駆動周波数のいずれかを駆動周波数とする交流電圧印加が行われる。
【解決手段】圧電体振動子は、圧電素子を備える。外壁部と、圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成されたシムを備える。シムは、圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向との間を成す角が４５度を有し、被駆動体は、第１方向に垂直な第２方向で、外壁部を付勢する。圧電体振動子を、伸縮モード振動を励起しない状態で、屈曲モード振動を励起するように、圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、被駆動体が外壁部を付勢する点における第１方向の振幅が極大となる第１、第２駆動周波数との中間値近傍に、圧電体振動子の伸縮モード振動の共振周波数が設定される。被駆動体を第１方向に移動させる時は、第１、第２駆動周波数のいずれかを駆動周波数とする交流電圧印加が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置に関し、特に被駆動体を一次元の任意の方向に移動させる移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体振動子を使って、被駆動体を一次元の任意の方向に移動させる移動装置が提案されている。特許文献１は、２つの突起部（接触点）で被駆動体に接触し、周波数変化によって１次元の移動方向を切り替える移動装置を開示する。
【特許文献１】特開２００５−２６１０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の装置は、２つの突起部のうち、いずれか一方は駆動に寄与せず、摩擦が駆動の妨げになっていた。
【０００４】
したがって本発明の目的は、被駆動体と接触する部分が駆動力を低下させることなく、駆動可能な圧電体振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電体振動子は、圧電素子と、外壁部と、圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成された金属弾性板で構成されたシムとを備える。シムは、圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向の一方または他方との間を成す角が第１角度を有し、被駆動体は、第１方向に垂直な第２方向で、外壁部を付勢する。圧電体振動子を、上面部の中心から外壁部への放射方向に伸縮する伸縮モード振動を励起しない状態で、第１方向に屈曲振動する屈曲モード振動を励起するように、圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、被駆動体が外壁部を付勢する点における第１方向の振幅が極大となる第１ピークを示す時の第１駆動周波数と第１駆動周波数よりも高い周波数であって振幅が極大となる第２ピークを示す時の第２駆動周波数との中間値近傍に、圧電体振動子の伸縮モード振動の共振周波数が設定される。被駆動体を第１方向の一方に移動させる時は、圧電素子に、第１駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、付勢する点において、屈曲モード振動と、伸縮モード振動が励起され、被駆動体を第１方向の他方に移動させる時は、圧電素子に、第２駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、付勢する点において、屈曲モード振動と、伸縮モード振動が励起され、第１角度は、０度より大きく、９０度より小さい値である。
【０００６】
好ましくは、第１駆動周波数は、圧電体振動子の屈曲モード振動の共振周波数である。
【０００７】
また、好ましくは、第１角度は、４５度である。
【０００８】
また、好ましくは、シムは、ステンレス鋼で構成される。
【０００９】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、第１、第３電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、第１方向ｘの両端部を含む外周部に配置され、第２電極は、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置される。
【００１０】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、第１、第３電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置され、第２電極は、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、第１方向の両端部を含む外周部に配置される。
【００１１】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１、第２電極が取り付けられ、第１、第２電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動、及び伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、被駆動体と接触する部分が駆動力を低下させることなく、駆動可能な圧電体振動子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。まず、第１実施形態について説明する。移動装置は、水平方向移動部１０を有する可動部と、圧電体振動子３０、固定台５０、及び回路部７０とを有する固定部とを備える（図１〜３参照）。なお、方向を説明するために、移動装置において水平方向移動部１０の移動方向を第１方向ｘ、第１方向ｘと直交する圧電体振動子３０の付勢方向を第２方向ｙ、第１方向ｘ、第２方向ｙと直交する方向を第３方向ｚとして説明する。
【００１４】
水平方向移動部（被駆動体）１０は、第１、第２摩擦部材１１、１２、及び水平方向移動枠１９を有する。水平方向移動部１０は、第１方向ｘに移動可能である。従って、水平方向移動部１０に、移動させたい部材を固定することにより、その部材を第１方向ｘに移動させることができる。
【００１５】
第１、第２摩擦部材１１、１２は、直方体形状で、第２方向ｙに垂直な平面の一方は、圧電体振動子３０と接触し、圧電体振動子３０の振動により水平方向移動枠１９と共に第１方向ｘに移動可能であり、他方は水平方向移動枠１９の内側に取り付けられる。
【００１６】
水平方向移動枠１９は、内側に第３方向ｚに垂直な矩形の孔を有する平板状の枠であり、かかる内側の矩形孔に第１、第２摩擦部材１１、１２が取り付けられ、圧電体振動子３０が配置される。
【００１７】
圧電体振動子３０は、中空円柱形状の第１、第２圧電素子（圧電セラミックリング）３１、３２と、薄い金属の弾性板で構成されるシム３４から構成され、シム３４の両面（円柱形状の外壁部及び第３方向ｚと垂直な上面、下面）には第１、第２圧電素子３１、３２が固着される（図２参照）。
【００１８】
第１、第２圧電素子３１、３２の第３方向ｚから見た表面には電極が設けられる。電極は第３方向ｚからみて３つに分割され、第１圧電素子３１の第１、第２、第３電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、第２圧電素子３２の第４、第５、第６電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃが取り付けられる。なお、電極、及び圧電素子は、シム３４の上面、下面のいずれか一方にだけ取り付けられた形態であってもよいが、第１実施形態のように両面に取り付けられた形態の方が、より強い駆動力を得ることが出来る。
【００１９】
第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃは第１方向ｘに並べて配置される。屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部に配置され、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される第２電極３１ｂは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の中央部に配置される。第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００２０】
第１電極３１ａと第４電極３２ａとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第１交流電圧ＶＥ１が回路部７０から印加される。第２電極３１ｂと第５電極３２ｂとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第２交流電圧ＶＥ２が回路部７０から印加される。第３電極３１ｃと第６電極３２ｃとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第２交流電圧ＶＥ２が回路部７０から印加される。
【００２１】
第１交流電圧ＶＥ１と第２交流電圧ＶＥ２は、逆位相の関係にある。第１、第３、第４、第６電極３１ａ、３１ｃ、３２ａ、３２ｃへの第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の印加により、圧電体振動子３０は第１方向ｘに屈曲振動する屈曲モード振動が励起される。第２、第５電極３１ｂ、３２ｂへの第２交流電圧ＶＥ２の印加により、圧電体振動子３０は半径方向（シム本体部３４ａの上面及び下面の中心から外壁部への放射方向）に伸縮する伸縮モード振動が励起される。第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の駆動周波数は同じ第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に設定される。
【００２２】
水平方向移動部１０の第１方向ｘの移動量は、第１増幅器７３ａなどにおける増幅率、及び各電圧へ印加時間を変化させることによって調整される。
【００２３】
シム３４は、第１、第２圧電素子３１、３２を両面に固着した中空円柱形状のシム本体部３４ａ、固定台５０に支持される第１、第２、第３、第４支持部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを有する（図２、３参照）。シム本体部３４ａは、円柱形状の外壁部で、第１摩擦部材１１の付勢力と、第１摩擦部材１１の付勢力に対する第２摩擦部材１２の反力によって第２方向ｙに付勢される。第１、第２、第３、第４支持部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、シム本体部３４ａから突出した部分で、それぞれが有する孔に固定部材５３が挿入されることによって固定台５０に取り付けられる。これにより、シム３４を含む圧電体振動子３０は固定台５０に固定されて移動しない。一方、圧電体振動子３０の振動により水平方向移動部１０は第１方向ｘに移動可能である。
【００２４】
シム３４は、ステンレス鋼（１８％のＣｒと８％のＮｉを含むステンレス鋼：ＳＵＳ３０４））で構成される。シム３４のシム本体部３４ａは、圧延方向が第１方向ｘの一方（正方向）または他方（負方向）との間を成す角度が第１角度θ１を有する状態で、取り付けられる。第１角度θ１は、４５度（すなわち第１方向ｘと成す角度が４５度または１３５度）であるのが望ましい（図４参照）。
【００２５】
それぞれの電極に電圧が印加されない状態においては、第１、第２圧電素子３１、３２は変形を起こさず静止している。第１、第４電極３１ａ、３２ａに第１交流電圧ＶＥ１が印加され、第３、第６電極３１ｃ、３２ｃに第２交流電圧ＶＥ２が印加されると、圧電体振動子３０は、第１方向ｘに屈曲振動する屈曲モード振動（シム３４の中心穴が第１方向ｘに往復運動するような駆動方向の横振動）が励起される。第２、第５電極３１ｂ、３２ｂに第２交流電圧ＶＥ２が印加されると、圧電体振動子３０は、半径方向（シム本体部３４ａの上面及び下面の中心から外壁部への放射方向）に伸縮する伸縮モード振動（シム３４の中心穴が膨張収縮を繰り返すような縦振動）が励起される。屈曲モード振動、及び伸縮モード振動により、シム本体部３４ａの外壁部で、第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する部分（第１、第２摩擦部材１１、１２のシム本体部３４ａの外壁部を第２方向ｙに付勢する部分）は、楕円運動を行う。
【００２６】
この楕円運動により、シム本体部３４ａの外壁部分を第２方向ｙに付勢した状態で接触する第１、第２摩擦部材１１、１２は、固定台５０及び圧電体振動子３０に対して第１方向ｘに移動せしめられ、これに伴って水平方向移動部１０が第１方向ｘに移動せしめられる。
【００２７】
圧電体振動子３０の内径と外径の寸法比率を調整することにより、半径方向の振動（縦振動）の共振周波数ｆＲ、及び駆動方向の振動（横振動）共振周波数ｆＸが決定される。第１実施形態では、半径方向の振動の共振周波数ｆＲが、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２の中間値になるように寸法比率が設定される。
【００２８】
駆動周波数を変えながら第１、第３、第４、第６電極３１ａ、３１ｃ、３２ａ、３２ｃへの第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加だけを行い、第２、第５電極３１ｂ、３２ｂへの第２交流電圧ＶＥ２の電圧印加を行わない状態（第１方向の屈曲モード振動を励起し、半径方向の伸縮モード振動を励起しない状態）で、シム本体部３４ａの外壁部で第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する部分の第１方向ｘの振幅が２つのピーク（極大点）を示す時の、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２を駆動する周波数が、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２に設定される。図５は、シム本体部３４ａの外壁部で第１摩擦部材１１と接触する部分の振幅と、駆動周波数の関係を示す。第１実施形態では、高い方のピーク（第１ピーク）の振幅を示す時の周波数を第１周波数ｆ１（＝横振動の共振周波数ｆＸ）、低い方のピーク（第２ピーク）の振幅を示す時の周波数を第２周波数ｆ２（＞第１周波数ｆ１）と設定する。
【００２９】
第１駆動周波数ｆ１で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合、伸縮モード振動の位相が、屈曲モード振動の位相に比べて約９０度進んでおり、第２駆動周波数ｆ２で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合は、屈曲モード振動の位相が、伸縮モード振動の位相に比べて約９０度進む。このため、シム本体部３４ａの外壁部であって、第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する点の楕円軌道は、第１駆動周波数ｆ１で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合と、第２駆動周波数ｆ２で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合とで、逆方向の回転になる。
【００３０】
そのため、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の駆動周波数を、第１駆動周波数ｆ１と第２駆動周波数ｆ２とで切り替えることにより、水平方向移動部１０を、第１方向ｘで且つ互いに逆方向に移動させることが可能になる。これにより、駆動方向を逆転させるために、駆動電極または位相を切り替える必要性がなくなるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
【００３１】
第１実施形態では、第１、第２摩擦部材１１、１２のシム本体部３４ａの外壁部と接触（付勢）する点は、いずれも、屈曲振動と伸縮振動が励起されて楕円運動を行って駆動に寄与する。そのため、駆動に際して、接触する部分が駆動力を妨げることはなく、効率よく移動制御を行うことが可能になる。
【００３２】
固定台５０は、固定台本体部５０ａ、水平方向移動部１０を第１方向ｘに摺動自在に支持する係合部材（不図示）、及び圧電体振動子３０を固定する固定部材５３を有する。
【００３３】
回路部７０は、駆動信号発生部７１、位相反転器７２、及び第１、第２増幅器７３ａ、７３ｂを有する（図６参照）。
【００３４】
駆動信号発生部７１は、第１駆動周波数ｆ１又は第２駆動周波数ｆ２の正弦波を、出力時間（交流電圧の印加時間）を調整した状態で、出力する。駆動信号発生部７１で出力する正弦波の駆動周波数は、水平方向移動部１０を移動させる方向（第１方向ｘのいずれかの方向）に応じて、第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に切り替えられる。駆動信号発生部７１は、第２増幅器７３ｂ、位相反転器７２と接続される。位相反転器７２は、駆動信号発生部７１から出力された駆動信号の位相を反転させる。位相反転器７２は、第１増幅器７３ａに接続される。
【００３５】
第１増幅器７３ａは、屈曲モード振動を励起するための第１、第４電極３１ａ、３２ａと接続され、第１交流電圧ＶＥ１として印加する交流電圧の振幅を調整する。第２増幅器７３ｂは、伸縮モード振動を励起するための第２、第５電極３１ｂ、３２ｂと接続され、第２交流電圧ＶＥ２として印加する交流電圧の振幅を調整する。また、第２増幅器７３ｂは、屈曲モード振動を励起するための第３、第６電極３１ｃ、３２ｃと接続され、第２交流電圧ＶＥ２として印加する交流電圧の振幅を調整する。
【００３６】
但し、位相反転器７２、及び第１増幅器７３ａを設けず、第１、第４電極３１ａ、３２ａに交流電圧を印加しない形態であってもよい（図９参照）。
【００３７】
次に、第２実施形態について説明する（図７参照）。第２実施形態は、第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃ、及び第４〜第６電極３２ａ〜３２ｃの配置が第１実施形態と異なる。
【００３８】
屈曲モード振動を励起するための第１、第３電極３１ａ、３１ｃが第１方向ｘに並べて配置され、その第１、第３電極３１ａ、３１ｃの外周に伸縮モード振動を励起するための第２電極３１ｂが配置される。第２電極３１ｂは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部に配置され、第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の中央部に配置される。第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００３９】
第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃと、第４〜第６電極３２ａ〜３２ｃとの位置関係など、他の形態は第１実施形態と同様であり、位相反転器７２、及び第１増幅器７３ａを設けず、第１、第４電極３１ａ、３２ａに交流電圧を印加しない形態であってもよい（図１０参照）。
【００４０】
次に、第３実施形態について説明する（図８参照）。第３実施形態は、電極配置、及び回路部７０の構成が第１実施形態と異なる。
【００４１】
第１、第２圧電素子３１、３２の第３方向ｚから見た表面には電極が設けられる。電極は第３方向ｚからみて２つに分割され、第１圧電素子３１の第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂ、第２圧電素子３２の第３、第４電極３２０ａ、３２０ｂが取り付けられる。
【００４２】
第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂは第１方向ｘに並べて配置される。第１、第２電極３１０ａ、３１０ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部から中心部にかけて配置される。第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００４３】
第１電極３１０ａと第３電極３２０ａとは、第３方向ｚで対向するように配置され、交流電圧の印加が行われない。第２電極３１０ｂと第４電極３２０ｂとは、第３方向ｚで対向するように配置され、屈曲モード振動及び伸縮モード振動を励起するために同じ波形の交流電圧ＶＥが回路部７０から印加される。
【００４４】
回路部７０は、駆動信号発生部７１、及び増幅器７３を有する。
【００４５】
駆動信号発生部７１は、第１駆動周波数ｆ１又は第２駆動周波数ｆ２の正弦波を、出力時間（交流電圧の印加時間）を調整した状態で、出力する。駆動信号発生部７１で出力する正弦波の駆動周波数は、水平方向移動部１０を移動させる方向（第１方向ｘのいずれかの方向）に応じて、第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に切り替えられる。駆動信号発生部７１は、増幅器７３と接続される。
【００４６】
増幅器７３は、交流電圧ＶＥの振幅を調整する。増幅器７３から出力された交流電圧ＶＥは、第１、第２、第４電極３１０ｂ、３２０ｂに印加される。
【００４７】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、第１〜第３実施形態においては、装置の小型化、圧電体振動子の駆動効率の向上を優先的に考慮して、第１、第２圧電素子３１、３２、及びシム本体部３４ａの形状を中空円柱形状であるとしたが、ｍを４の倍数として正ｍ角形や円柱形状など他の形状であっても一次元に移動させることは可能である。また、駆動信号を２系統（入力信号の数が２、図６、図７参照）設ける形態であっても、コストダウンなどの必要に応じて、１系統（入力信号の数が１、図８〜１０参照）だけ設ける形態であってもよい。
【００４９】
また、シム３４の圧延方向と第１方向ｘの一方または他方との間を成す角度を示す第１角度θ１は、４５度であるのが望ましいが、他の角度（０度よりも大きく９０度よりも小さい角度）であってもよい。但し、４５度から離れるに従って、第２ピークの振幅が小さくなり、第２駆動周波数ｆ２における駆動力が弱くなり、第１駆動周波数ｆ１における駆動力との差異も大きくなる。
【００５０】
また、駆動信号発生部７１からの正弦波の周波数（交流電圧の駆動周波数）を第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２のいずれかに設定するとして説明したが、移動量の調整のために、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２と異なる値（第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２近傍であって、励起される伸縮モード振動と屈曲モード振動との位相差が０にならない値）の周波数を用いても良い。この場合、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２に周波数を近づけるほど駆動力が大きくなり、多くの移動量が得られ、遠ざけるほど駆動力が小さくなり、少ない移動量になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１〜第３実施形態における水平方向移動部、及び圧電体振動子の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における圧電体振動子の構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面の構成図である。
【図４】シムの圧延方向を示す図である。
【図５】駆動周波数と、第１、第３、第４、第６電極への第１、第２交流電圧の電圧印加だけを行い、第２、第５電極への第２交流電圧の電圧印加を行わない状態で、シム本体部の外壁部で第１、第２摩擦部材と接触する部分の第１方向の振幅との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図７】第２実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図８】第３実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図９】第１実施形態における回路部、及び電極の構成図で、第１、第４電極に交流電圧印加を行わない形態の図である。
【図１０】第２実施形態における回路部、及び電極の構成図で、第１、第４電極に交流電圧印加を行わない形態の図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 水平方向移動部
１１、１２ 第１、第２摩擦部材
１９ 水平方向移動枠
３０ 圧電体振動子
３１、３２ 第１、第２圧電素子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 第１、第２、第３電極（第１、第２実施形態）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 第４、第５、第６電極（第１、第２実施形態）
３１０ａ、３１０ｂ 第１、第２電極（第３実施形態）
３２０ａ、３２０ｂ 第３、第４電極（第３実施形態）
３４ シム
３４ａ シム本体部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 第１、第２、第３、第４支持部
５０ 固定台
５０ａ 固定台本体部
５３ 固定部材
７０ 回路部
７１ 駆動信号発生部
７２ 位相反転器
７３ 増幅器
７３ａ、７３ｂ 第１、第２増幅器
ＶＥ１、ＶＥ２ 第１、第２交流電圧
θ１ 第１角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置に関し、特に被駆動体を一次元の任意の方向に移動させる移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体振動子を使って、被駆動体を一次元の任意の方向に移動させる移動装置が提案されている。特許文献１は、２つの突起部（接触点）で被駆動体に接触し、周波数変化によって１次元の移動方向を切り替える移動装置を開示する。
【特許文献１】特開２００５−２６１０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の装置は、２つの突起部のうち、いずれか一方は駆動に寄与せず、摩擦が駆動の妨げになっていた。
【０００４】
したがって本発明の目的は、被駆動体と接触する部分が駆動力を低下させることなく、駆動可能な圧電体振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電体振動子は、圧電素子と、外壁部と、圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成された金属弾性板で構成されたシムとを備える。シムは、圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向の一方または他方との間を成す角が第１角度を有し、被駆動体は、第１方向に垂直な第２方向で、外壁部を付勢する。圧電体振動子を、上面部の中心から外壁部への放射方向に伸縮する伸縮モード振動を励起しない状態で、第１方向に屈曲振動する屈曲モード振動を励起するように、圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、被駆動体が外壁部を付勢する点における第１方向の振幅が極大となる第１ピークを示す時の第１駆動周波数と第１駆動周波数よりも高い周波数であって振幅が極大となる第２ピークを示す時の第２駆動周波数との中間値近傍に、圧電体振動子の伸縮モード振動の共振周波数が設定される。被駆動体を第１方向の一方に移動させる時は、圧電素子に、第１駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、付勢する点において、屈曲モード振動と、伸縮モード振動が励起され、被駆動体を第１方向の他方に移動させる時は、圧電素子に、第２駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、付勢する点において、屈曲モード振動と、伸縮モード振動が励起され、第１角度は、０度より大きく、９０度より小さい値である。
【０００６】
好ましくは、第１駆動周波数は、圧電体振動子の屈曲モード振動の共振周波数である。
【０００７】
また、好ましくは、第１角度は、４５度である。
【０００８】
また、好ましくは、シムは、ステンレス鋼で構成される。
【０００９】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、第１、第３電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、第１方向ｘの両端部を含む外周部に配置され、第２電極は、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置される。
【００１０】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、第１、第３電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置され、第２電極は、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、第１方向の両端部を含む外周部に配置される。
【００１１】
また、好ましくは、圧電素子には、第１方向に並べて配置された第１、第２電極が取り付けられ、第１、第２電極の少なくとも一方は、屈曲モード振動、及び伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、被駆動体と接触する部分が駆動力を低下させることなく、駆動可能な圧電体振動子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。まず、第１実施形態について説明する。移動装置は、水平方向移動部１０を有する可動部と、圧電体振動子３０、固定台５０、及び回路部７０とを有する固定部とを備える（図１〜３参照）。なお、方向を説明するために、移動装置において水平方向移動部１０の移動方向を第１方向ｘ、第１方向ｘと直交する圧電体振動子３０の付勢方向を第２方向ｙ、第１方向ｘ、第２方向ｙと直交する方向を第３方向ｚとして説明する。
【００１４】
水平方向移動部（被駆動体）１０は、第１、第２摩擦部材１１、１２、及び水平方向移動枠１９を有する。水平方向移動部１０は、第１方向ｘに移動可能である。従って、水平方向移動部１０に、移動させたい部材を固定することにより、その部材を第１方向ｘに移動させることができる。
【００１５】
第１、第２摩擦部材１１、１２は、直方体形状で、第２方向ｙに垂直な平面の一方は、圧電体振動子３０と接触し、圧電体振動子３０の振動により水平方向移動枠１９と共に第１方向ｘに移動可能であり、他方は水平方向移動枠１９の内側に取り付けられる。
【００１６】
水平方向移動枠１９は、内側に第３方向ｚに垂直な矩形の孔を有する平板状の枠であり、かかる内側の矩形孔に第１、第２摩擦部材１１、１２が取り付けられ、圧電体振動子３０が配置される。
【００１７】
圧電体振動子３０は、中空円柱形状の第１、第２圧電素子（圧電セラミックリング）３１、３２と、薄い金属の弾性板で構成されるシム３４から構成され、シム３４の両面（円柱形状の外壁部及び第３方向ｚと垂直な上面、下面）には第１、第２圧電素子３１、３２が固着される（図２参照）。
【００１８】
第１、第２圧電素子３１、３２の第３方向ｚから見た表面には電極が設けられる。電極は第３方向ｚからみて３つに分割され、第１圧電素子３１の第１、第２、第３電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、第２圧電素子３２の第４、第５、第６電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃが取り付けられる。なお、電極、及び圧電素子は、シム３４の上面、下面のいずれか一方にだけ取り付けられた形態であってもよいが、第１実施形態のように両面に取り付けられた形態の方が、より強い駆動力を得ることが出来る。
【００１９】
第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃは第１方向ｘに並べて配置される。屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部に配置され、伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用される第２電極３１ｂは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の中央部に配置される。第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００２０】
第１電極３１ａと第４電極３２ａとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第１交流電圧ＶＥ１が回路部７０から印加される。第２電極３１ｂと第５電極３２ｂとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第２交流電圧ＶＥ２が回路部７０から印加される。第３電極３１ｃと第６電極３２ｃとは、第３方向ｚで対向するように配置され、同じ波形の第２交流電圧ＶＥ２が回路部７０から印加される。
【００２１】
第１交流電圧ＶＥ１と第２交流電圧ＶＥ２は、逆位相の関係にある。第１、第３、第４、第６電極３１ａ、３１ｃ、３２ａ、３２ｃへの第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の印加により、圧電体振動子３０は第１方向ｘに屈曲振動する屈曲モード振動が励起される。第２、第５電極３１ｂ、３２ｂへの第２交流電圧ＶＥ２の印加により、圧電体振動子３０は半径方向（シム本体部３４ａの上面及び下面の中心から外壁部への放射方向）に伸縮する伸縮モード振動が励起される。第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の駆動周波数は同じ第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に設定される。
【００２２】
水平方向移動部１０の第１方向ｘの移動量は、第１増幅器７３ａなどにおける増幅率、及び各電圧へ印加時間を変化させることによって調整される。
【００２３】
シム３４は、第１、第２圧電素子３１、３２を両面に固着した中空円柱形状のシム本体部３４ａ、固定台５０に支持される第１、第２、第３、第４支持部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを有する（図２、３参照）。シム本体部３４ａは、円柱形状の外壁部で、第１摩擦部材１１の付勢力と、第１摩擦部材１１の付勢力に対する第２摩擦部材１２の反力によって第２方向ｙに付勢される。第１、第２、第３、第４支持部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、シム本体部３４ａから突出した部分で、それぞれが有する孔に固定部材５３が挿入されることによって固定台５０に取り付けられる。これにより、シム３４を含む圧電体振動子３０は固定台５０に固定されて移動しない。一方、圧電体振動子３０の振動により水平方向移動部１０は第１方向ｘに移動可能である。
【００２４】
シム３４は、ステンレス鋼（１８％のＣｒと８％のＮｉを含むステンレス鋼：ＳＵＳ３０４））で構成される。シム３４のシム本体部３４ａは、圧延方向が第１方向ｘの一方（正方向）または他方（負方向）との間を成す角度が第１角度θ１を有する状態で、取り付けられる。第１角度θ１は、４５度（すなわち第１方向ｘと成す角度が４５度または１３５度）であるのが望ましい（図４参照）。
【００２５】
それぞれの電極に電圧が印加されない状態においては、第１、第２圧電素子３１、３２は変形を起こさず静止している。第１、第４電極３１ａ、３２ａに第１交流電圧ＶＥ１が印加され、第３、第６電極３１ｃ、３２ｃに第２交流電圧ＶＥ２が印加されると、圧電体振動子３０は、第１方向ｘに屈曲振動する屈曲モード振動（シム３４の中心穴が第１方向ｘに往復運動するような駆動方向の横振動）が励起される。第２、第５電極３１ｂ、３２ｂに第２交流電圧ＶＥ２が印加されると、圧電体振動子３０は、半径方向（シム本体部３４ａの上面及び下面の中心から外壁部への放射方向）に伸縮する伸縮モード振動（シム３４の中心穴が膨張収縮を繰り返すような縦振動）が励起される。屈曲モード振動、及び伸縮モード振動により、シム本体部３４ａの外壁部で、第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する部分（第１、第２摩擦部材１１、１２のシム本体部３４ａの外壁部を第２方向ｙに付勢する部分）は、楕円運動を行う。
【００２６】
この楕円運動により、シム本体部３４ａの外壁部分を第２方向ｙに付勢した状態で接触する第１、第２摩擦部材１１、１２は、固定台５０及び圧電体振動子３０に対して第１方向ｘに移動せしめられ、これに伴って水平方向移動部１０が第１方向ｘに移動せしめられる。
【００２７】
圧電体振動子３０の内径と外径の寸法比率を調整することにより、半径方向の振動（縦振動）の共振周波数ｆＲ、及び駆動方向の振動（横振動）共振周波数ｆＸが決定される。第１実施形態では、半径方向の振動の共振周波数ｆＲが、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２の中間値になるように寸法比率が設定される。
【００２８】
駆動周波数を変えながら第１、第３、第４、第６電極３１ａ、３１ｃ、３２ａ、３２ｃへの第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加だけを行い、第２、第５電極３１ｂ、３２ｂへの第２交流電圧ＶＥ２の電圧印加を行わない状態（第１方向の屈曲モード振動を励起し、半径方向の伸縮モード振動を励起しない状態）で、シム本体部３４ａの外壁部で第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する部分の第１方向ｘの振幅が２つのピーク（極大点）を示す時の、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２を駆動する周波数が、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２に設定される。図５は、シム本体部３４ａの外壁部で第１摩擦部材１１と接触する部分の振幅と、駆動周波数の関係を示す。第１実施形態では、高い方のピーク（第１ピーク）の振幅を示す時の周波数を第１周波数ｆ１（＝横振動の共振周波数ｆＸ）、低い方のピーク（第２ピーク）の振幅を示す時の周波数を第２周波数ｆ２（＞第１周波数ｆ１）と設定する。
【００２９】
第１駆動周波数ｆ１で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合、伸縮モード振動の位相が、屈曲モード振動の位相に比べて約９０度進んでおり、第２駆動周波数ｆ２で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合は、屈曲モード振動の位相が、伸縮モード振動の位相に比べて約９０度進む。このため、シム本体部３４ａの外壁部であって、第１、第２摩擦部材１１、１２と接触する点の楕円軌道は、第１駆動周波数ｆ１で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合と、第２駆動周波数ｆ２で、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の電圧印加を行った場合とで、逆方向の回転になる。
【００３０】
そのため、第１、第２交流電圧ＶＥ１、ＶＥ２の駆動周波数を、第１駆動周波数ｆ１と第２駆動周波数ｆ２とで切り替えることにより、水平方向移動部１０を、第１方向ｘで且つ互いに逆方向に移動させることが可能になる。これにより、駆動方向を逆転させるために、駆動電極または位相を切り替える必要性がなくなるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
【００３１】
第１実施形態では、第１、第２摩擦部材１１、１２のシム本体部３４ａの外壁部と接触（付勢）する点は、いずれも、屈曲振動と伸縮振動が励起されて楕円運動を行って駆動に寄与する。そのため、駆動に際して、接触する部分が駆動力を妨げることはなく、効率よく移動制御を行うことが可能になる。
【００３２】
固定台５０は、固定台本体部５０ａ、水平方向移動部１０を第１方向ｘに摺動自在に支持する係合部材（不図示）、及び圧電体振動子３０を固定する固定部材５３を有する。
【００３３】
回路部７０は、駆動信号発生部７１、位相反転器７２、及び第１、第２増幅器７３ａ、７３ｂを有する（図６参照）。
【００３４】
駆動信号発生部７１は、第１駆動周波数ｆ１又は第２駆動周波数ｆ２の正弦波を、出力時間（交流電圧の印加時間）を調整した状態で、出力する。駆動信号発生部７１で出力する正弦波の駆動周波数は、水平方向移動部１０を移動させる方向（第１方向ｘのいずれかの方向）に応じて、第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に切り替えられる。駆動信号発生部７１は、第２増幅器７３ｂ、位相反転器７２と接続される。位相反転器７２は、駆動信号発生部７１から出力された駆動信号の位相を反転させる。位相反転器７２は、第１増幅器７３ａに接続される。
【００３５】
第１増幅器７３ａは、屈曲モード振動を励起するための第１、第４電極３１ａ、３２ａと接続され、第１交流電圧ＶＥ１として印加する交流電圧の振幅を調整する。第２増幅器７３ｂは、伸縮モード振動を励起するための第２、第５電極３１ｂ、３２ｂと接続され、第２交流電圧ＶＥ２として印加する交流電圧の振幅を調整する。また、第２増幅器７３ｂは、屈曲モード振動を励起するための第３、第６電極３１ｃ、３２ｃと接続され、第２交流電圧ＶＥ２として印加する交流電圧の振幅を調整する。
【００３６】
但し、位相反転器７２、及び第１増幅器７３ａを設けず、第１、第４電極３１ａ、３２ａに交流電圧を印加しない形態であってもよい（図９参照）。
【００３７】
次に、第２実施形態について説明する（図７参照）。第２実施形態は、第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃ、及び第４〜第６電極３２ａ〜３２ｃの配置が第１実施形態と異なる。
【００３８】
屈曲モード振動を励起するための第１、第３電極３１ａ、３１ｃが第１方向ｘに並べて配置され、その第１、第３電極３１ａ、３１ｃの外周に伸縮モード振動を励起するための第２電極３１ｂが配置される。第２電極３１ｂは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部に配置され、第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の中央部に配置される。第１、第３電極３１ａ、３１ｃは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００３９】
第１〜第３電極３１ａ〜３１ｃと、第４〜第６電極３２ａ〜３２ｃとの位置関係など、他の形態は第１実施形態と同様であり、位相反転器７２、及び第１増幅器７３ａを設けず、第１、第４電極３１ａ、３２ａに交流電圧を印加しない形態であってもよい（図１０参照）。
【００４０】
次に、第３実施形態について説明する（図８参照）。第３実施形態は、電極配置、及び回路部７０の構成が第１実施形態と異なる。
【００４１】
第１、第２圧電素子３１、３２の第３方向ｚから見た表面には電極が設けられる。電極は第３方向ｚからみて２つに分割され、第１圧電素子３１の第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂ、第２圧電素子３２の第３、第４電極３２０ａ、３２０ｂが取り付けられる。
【００４２】
第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂは第１方向ｘに並べて配置される。第１、第２電極３１０ａ、３１０ｃは、シム本体部３４ａ（第１圧電素子３１）上の第１方向ｘの端部を含む外周部から中心部にかけて配置される。第１、第２電極３１０ａ、３１０ｂは、圧電体振動子３０のｘｙ平面上の中心にｘｙ平面上で対向する位置関係に配置される。
【００４３】
第１電極３１０ａと第３電極３２０ａとは、第３方向ｚで対向するように配置され、交流電圧の印加が行われない。第２電極３１０ｂと第４電極３２０ｂとは、第３方向ｚで対向するように配置され、屈曲モード振動及び伸縮モード振動を励起するために同じ波形の交流電圧ＶＥが回路部７０から印加される。
【００４４】
回路部７０は、駆動信号発生部７１、及び増幅器７３を有する。
【００４５】
駆動信号発生部７１は、第１駆動周波数ｆ１又は第２駆動周波数ｆ２の正弦波を、出力時間（交流電圧の印加時間）を調整した状態で、出力する。駆動信号発生部７１で出力する正弦波の駆動周波数は、水平方向移動部１０を移動させる方向（第１方向ｘのいずれかの方向）に応じて、第１駆動周波数ｆ１または第２駆動周波数ｆ２に切り替えられる。駆動信号発生部７１は、増幅器７３と接続される。
【００４６】
増幅器７３は、交流電圧ＶＥの振幅を調整する。増幅器７３から出力された交流電圧ＶＥは、第１、第２、第４電極３１０ｂ、３２０ｂに印加される。
【００４７】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、第１〜第３実施形態においては、装置の小型化、圧電体振動子の駆動効率の向上を優先的に考慮して、第１、第２圧電素子３１、３２、及びシム本体部３４ａの形状を中空円柱形状であるとしたが、ｍを４の倍数として正ｍ角形や円柱形状など他の形状であっても一次元に移動させることは可能である。また、駆動信号を２系統（入力信号の数が２、図６、図７参照）設ける形態であっても、コストダウンなどの必要に応じて、１系統（入力信号の数が１、図８〜１０参照）だけ設ける形態であってもよい。
【００４９】
また、シム３４の圧延方向と第１方向ｘの一方または他方との間を成す角度を示す第１角度θ１は、４５度であるのが望ましいが、他の角度（０度よりも大きく９０度よりも小さい角度）であってもよい。但し、４５度から離れるに従って、第２ピークの振幅が小さくなり、第２駆動周波数ｆ２における駆動力が弱くなり、第１駆動周波数ｆ１における駆動力との差異も大きくなる。
【００５０】
また、駆動信号発生部７１からの正弦波の周波数（交流電圧の駆動周波数）を第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２のいずれかに設定するとして説明したが、移動量の調整のために、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２と異なる値（第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２近傍であって、励起される伸縮モード振動と屈曲モード振動との位相差が０にならない値）の周波数を用いても良い。この場合、第１、第２駆動周波数ｆ１、ｆ２に周波数を近づけるほど駆動力が大きくなり、多くの移動量が得られ、遠ざけるほど駆動力が小さくなり、少ない移動量になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１〜第３実施形態における水平方向移動部、及び圧電体振動子の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における圧電体振動子の構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面の構成図である。
【図４】シムの圧延方向を示す図である。
【図５】駆動周波数と、第１、第３、第４、第６電極への第１、第２交流電圧の電圧印加だけを行い、第２、第５電極への第２交流電圧の電圧印加を行わない状態で、シム本体部の外壁部で第１、第２摩擦部材と接触する部分の第１方向の振幅との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図７】第２実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図８】第３実施形態における回路部、及び電極の構成図である。
【図９】第１実施形態における回路部、及び電極の構成図で、第１、第４電極に交流電圧印加を行わない形態の図である。
【図１０】第２実施形態における回路部、及び電極の構成図で、第１、第４電極に交流電圧印加を行わない形態の図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 水平方向移動部
１１、１２ 第１、第２摩擦部材
１９ 水平方向移動枠
３０ 圧電体振動子
３１、３２ 第１、第２圧電素子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 第１、第２、第３電極（第１、第２実施形態）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 第４、第５、第６電極（第１、第２実施形態）
３１０ａ、３１０ｂ 第１、第２電極（第３実施形態）
３２０ａ、３２０ｂ 第３、第４電極（第３実施形態）
３４ シム
３４ａ シム本体部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 第１、第２、第３、第４支持部
５０ 固定台
５０ａ 固定台本体部
５３ 固定部材
７０ 回路部
７１ 駆動信号発生部
７２ 位相反転器
７３ 増幅器
７３ａ、７３ｂ 第１、第２増幅器
ＶＥ１、ＶＥ２ 第１、第２交流電圧
θ１ 第１角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、
外壁部と、前記圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成された金属弾性板で構成されたシムとを備えた圧電体振動子であって、
前記シムは、前記圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向の一方または他方との間を成す角が第１角度を有し、
前記被駆動体は、前記第１方向に垂直な第２方向で、前記外壁部を付勢し、
前記圧電体振動子を、前記上面部の中心から前記外壁部への放射方向に伸縮する伸縮モード振動を励起しない状態で、前記第１方向に屈曲振動する屈曲モード振動を励起するように、前記圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、前記被駆動体が前記外壁部を付勢する点における前記第１方向の振幅が極大となる第１ピークを示す時の第１駆動周波数と前記第１駆動周波数よりも高い周波数であって前記振幅が極大となる第２ピークを示す時の第２駆動周波数との中間値近傍に、前記圧電体振動子の前記伸縮モード振動の共振周波数が設定され、
前記被駆動体を前記第１方向の一方に移動させる時は、前記圧電素子に、前記第１駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、前記付勢する点において、前記屈曲モード振動と、前記伸縮モード振動が励起され、
前記被駆動体を前記第１方向の他方に移動させる時は、前記圧電素子に、前記第２駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、前記付勢する点において、前記屈曲モード振動と、前記伸縮モード振動が励起され、
前記第１角度は、０度より大きく、９０度より小さい値であることを特徴とする圧電体振動子。
【請求項２】
前記第１駆動周波数は、前記圧電体振動子の前記屈曲モード振動の共振周波数であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項３】
前記第１角度は、４５度であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項４】
前記シムは、ステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項５】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、
前記第１、第３電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、前記第１方向ｘの両端部を含む外周部に配置され、
第２電極は、前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項６】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、
前記第１、第３電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置され、
第２電極は、前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、前記第１方向の両端部を含む外周部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項７】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１、第２電極が取り付けられ、
前記第１、第２電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動、及び前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項１】
圧電素子と、
外壁部と、前記圧電素子が取り付けられる上面部とを有し、圧延形成された金属弾性板で構成されたシムとを備えた圧電体振動子であって、
前記シムは、前記圧延形成された方向と被駆動体を移動させる第１方向の一方または他方との間を成す角が第１角度を有し、
前記被駆動体は、前記第１方向に垂直な第２方向で、前記外壁部を付勢し、
前記圧電体振動子を、前記上面部の中心から前記外壁部への放射方向に伸縮する伸縮モード振動を励起しない状態で、前記第１方向に屈曲振動する屈曲モード振動を励起するように、前記圧電素子に駆動周波数を変えながら電圧印加した場合であって、前記被駆動体が前記外壁部を付勢する点における前記第１方向の振幅が極大となる第１ピークを示す時の第１駆動周波数と前記第１駆動周波数よりも高い周波数であって前記振幅が極大となる第２ピークを示す時の第２駆動周波数との中間値近傍に、前記圧電体振動子の前記伸縮モード振動の共振周波数が設定され、
前記被駆動体を前記第１方向の一方に移動させる時は、前記圧電素子に、前記第１駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、前記付勢する点において、前記屈曲モード振動と、前記伸縮モード振動が励起され、
前記被駆動体を前記第１方向の他方に移動させる時は、前記圧電素子に、前記第２駆動周波数近傍の値を駆動周波数とする交流電圧印加が行われ、前記付勢する点において、前記屈曲モード振動と、前記伸縮モード振動が励起され、
前記第１角度は、０度より大きく、９０度より小さい値であることを特徴とする圧電体振動子。
【請求項２】
前記第１駆動周波数は、前記圧電体振動子の前記屈曲モード振動の共振周波数であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項３】
前記第１角度は、４５度であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項４】
前記シムは、ステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項５】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、
前記第１、第３電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、前記第１方向ｘの両端部を含む外周部に配置され、
第２電極は、前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項６】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１〜第３電極が取り付けられ、
前記第１、第３電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、中央部に配置され、
第２電極は、前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用され、前記第１方向の両端部を含む外周部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項７】
前記圧電素子には、前記第１方向に並べて配置された第１、第２電極が取り付けられ、
前記第１、第２電極の少なくとも一方は、前記屈曲モード振動、及び前記伸縮モード振動を励起するための交流電圧印加に使用されることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１３１６８１（Ｐ２００８−１３１６８１Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０６７５（Ｐ２００６−３１０６７５）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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