JP2004166478A

JP2004166478A - 駆動機構およびこれを備えた装置

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Publication number: JP2004166478A
Application number: JP2003063364A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Mizutani; 忠弘水谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】駆動力の低下を防止して被駆動体の移動速度を変更できる駆動機構およびこれを備えた装置を提供すること。
【解決手段】圧電素子２２を備えた振動体２を、被駆動体１００に対して近接離間方向にスライド可能な支持部材３１に固定する。支持部材３１にばね３２の一端を固定し、その他端を偏心ピン３３の側面に当接させる。偏心ピン３３を回動させると、ばね３２のばね力が変化して凸部２３の被駆動体１００に対する当接力が変化し、被駆動体１００の移動速度が変更される。振動体２を連続的に駆動しながら当接力を調整するので、振動体２の停止、振動開始に伴う不安定な振動状態がなく、被駆動体１００の駆動力の低下を防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動機構およびこれを備えた装置に関する。より詳しくは、圧電素子を備えた振動体を被駆動体に当接して、振動体の振動によって被駆動体を駆動する駆動機構およびこの駆動機構を備えた、例えば液体吐出装置などの装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、圧電素子を備えた振動体を振動させることによって被駆動体を駆動する駆動機構が開発されている。このような駆動機構において、被駆動体の移動速度を調整する方法として、振動体の圧電素子にパルス電圧を連続的あるいは断続的に印加することによって調整する方法がある（例えば特許文献１）。この方法では、被駆動体を高速で移動させる場合には振動体にパルス電圧を連続的に印加して振動させる。また、被駆動体を低速で移動させる場合には振動体にパルス電圧を連続的に印加した後所定時間供給を停止する。このように、振動体にパルス電圧を断続的に印加することによって被駆動体を断続的に駆動し、全体として被駆動体の平均移動速度を所望の速度にする。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３５６０７１号公報（第６−８頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように振動体にパルス電圧を断続的に印加すると、振動体が停止している状態から振動を開始する初期には振動状態が不安定となり、被駆動体に良好に動力伝達できず、駆動力の低下を招いてしまう。特に、被駆動体が回転体の場合では、被駆動体は慣性によって回転し続けようとするので、振動体が停止している時に被駆動体との接触部分に摩擦力がかかり、回転トルクを低下させてしまう。また、この時両者の接触部分で摩耗が発生し、耐久性の向上が望めない。
【０００５】
本発明の目的は、駆動力の低下を防止して被駆動体の移動速度を変更できる駆動機構およびこれを備えた装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の駆動機構は、圧電素子を備えた振動体を被駆動体に当接して、振動体の振動によって被駆動体を駆動する駆動機構において、振動体の被駆動体に対する当接力を調整する当接力調整手段を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、当接力調整手段によって振動体の被駆動体に対する当接力が調整されることにより、振動体の被駆動体に対する駆動力が変更され、被駆動体の移動速度が変更される。振動体の被駆動体に対する当接力を調整することで駆動力を変更するので、振動体を断続的に振動させる必要がなく、振動体の振動状態が安定し、駆動力の低下が防止される。
【０００７】
本発明では、振動体は、その先端が略楕円軌道を描くとともに、この略楕円軌道の一部において被駆動体に当接され、振動体および被駆動体の摩擦力によって被駆動体を駆動することが望ましい。
この発明によれば、振動体が略楕円軌道の一部で被駆動体と接触して、振動体の軌道の方向に被駆動体を移動させる。振動体が略楕円軌道を描くので、振動体の先端が被駆動体の移動方向と反対方向に移動する際には被駆動体との接触力が小さくなり、駆動力の低下がより一層防止される。またこれにより、振動体の先端および被駆動体の摩耗が軽減され駆動機構の耐久性が向上する。特に、被駆動体が回転体の場合では、被駆動体の慣性力を妨げる方向の力が軽減されるので有用である。
【０００８】
本発明では、当接力調整手段は、当接力が手動で調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、当接力が手動で調整されるので、当接力調整手段の構成が簡単になる。よって、駆動機構のメンテナンスが容易になり、製造コストが安価になる。
【０００９】
本発明では、当接力調整手段は、当接力が自動で調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、当接力の調整が自動で行われるので、被駆動体の移動中にも振動体の被駆動体に対する当接力が動的に調整可能となり、移動速度の柔軟な調整が可能となる。
【００１０】
本発明では、被駆動体は回転体であり、振動体は被駆動体の内周側から当接されていることが望ましい。
この発明では、被駆動体が回転体なので、移動時、つまり回転時には被駆動体は慣性力によって回転を維持しようとする。この時にも振動体は連続で振動するので、従来とは異なり振動体が停止状態で被駆動体に接触して、被駆動体の回転トルクを減少させることがない。また、振動体が回転体の被駆動体の内周側から当接されるので、振動体が被駆動体の回転半径内に収納され、駆動機構の小型化が促進される。
【００１１】
本発明では、被駆動体は回転体であり、振動体は被駆動体の外周側から当接されていることが望ましい。
この発明では、被駆動体が回転体なので、移動時、つまり回転時には被駆動体は慣性力によって回転を維持しようとする。この時にも振動体は連続で振動するので、従来とは異なり振動体が停止状態で被駆動体に接触して、被駆動体の回転トルクを減少させることがない。また、振動体が被駆動体の外周側から当接されるので、被駆動体および振動体を平面的に配置することが可能となり、駆動機構の薄型化が促進される。
【００１２】
本発明では、当接力調整手段は、振動体の被駆動体に対する当接力を無段階に調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、当接力が無段階に調整可能に構成されているので、被駆動体の移動速度が無段階に設定可能となり、移動速度の微調整も簡単になる。
【００１３】
本発明では、当接力調整手段は、振動体を支持する支持部材と、この支持部材を被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、一端が支持部材に固定されて支持部材を付勢するばねと、固定体に設けらればねの付勢力を調整する偏心ピンとを備えていることが望ましい。
この発明によれば、偏心ピンを回動させるとばねの長さが変更される。すると、ばね力が変更され、ばねの一端に固定された支持部材が被駆動体側に近接離間方向に移動することで振動体が被駆動体側に近接あるいは離間する。これにより、振動体の被駆動体に対する当接力が調整される。偏心ピンを回動させるだけで当接力が調整されるので、操作が簡単となる。また、偏心ピンの回動角度が振動体の被駆動体に対する当接力に対応するので、当接力の管理、調整が簡単となる。
【００１４】
本発明では、当接力調整手段は、振動体を支持する支持部材と、この支持部材を被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、磁力によって互いに吸引反発する磁石およびコイルとを備え、磁石およびコイルのいずれか一方が支持部材に固定されるとともに、磁石およびコイルのいずれか他方は固定体に固定されていることが望ましい。
この発明によれば、コイルに電流を流すとコイル内に磁場が発生し、電流の向きによって磁石が吸引されるあるいは反発する。この時、磁石およびコイルのいずれか一方が支持部材に固定され、他方が固定体に固定されているので、支持部材が振動体とともに被駆動体に対して近接離間方向に移動する。これによって振動体の被駆動体に対する当接力が調整される。コイルに電流を流すだけで当接力が調整可能なので、当接力調整手段が簡単な構造となる。また、当接力が電流値によって調整されるので、当接力の管理、調整が簡単となる。
【００１５】
本発明では、圧電素子は、略矩形に形成され、圧電素子の長辺を１とすると、短辺は０．２７４以上に形成され、振動体の短辺には、被駆動体に当接して当該被駆動体を駆動する突起が設けられ、圧電素子の長手方向に伸縮する縦振動と、圧電素子の平面中心に対して点対称に、縦振動に直交する方向に屈曲する屈曲振動とにおいて、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００より大きく、１．０３以下となるように設定されていることが望ましい。
この発明では、縦振動および屈曲振動の共振周波数が互いに近接しているので、これらの共振周波数近傍で圧電素子を振動させると、縦振動および屈曲振動が同時に現れ、振動体の突起は楕円軌道を描いて振動する。この楕円軌道によって突起は被駆動体を押圧して駆動することが可能となる。この時、圧電素子は、縦振動および屈曲振動のそれぞれの共振点付近で励振されるので、それぞれの振動振幅が大きくなる。従って、突起の楕円軌道の振幅も大きくなり、被駆動体を高効率で駆動することが可能となる。
【００１６】
ここで、突起が設けられた振動体の短辺が０．２７４よりも小さい場合には、縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周波数よりも大きくなり、良好な楕円軌道を描くことができない。この時、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は１．００以下である。また、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が１．０３より大きい場合には、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが離れてしまい、両振動の振幅を同時に良好にすることができない。
【００１７】
本発明では、当接力調整手段は振動体に対して複数設けられていることが望ましい。
この発明では、複数の当接力調整手段で振動体の当接力を調整するので、一つの当接力調整手段にかかる負荷が軽減される。これにより、当接力調整手段の耐久性が向上する。また、一つの当接力調整手段の当接力の変化割合を小さく設定することが可能となるので、当接力の微調整が容易となる。
【００１８】
本発明では、振動体は被駆動体に対して複数設けられていることが望ましい。
この発明によれば、被駆動体に対して振動体が複数設けられているので、一つの振動体が要する駆動力が小さくなる。よって、振動体の被駆動体に対する接触部分の摩耗が軽減され、駆動機構の耐久性が向上する。
【００１９】
本発明では、振動体は当接力調整手段に対して複数設けられていることが望ましい。
この発明によれば、一つの当接力調整手段で複数の振動体が調整可能となるので、部品点数が減少し、駆動機構の製造コストが安価になる。また、複数の振動体間での被駆動体に対する当接力が均一となり、被駆動体への動力伝達効率が良好となる。
【００２０】
本発明の装置は、前述の駆動機構を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、前述の駆動機構を用いて種々の装置を構成しているので、前述のような効果が得られ、被駆動体の駆動力の低下が防止され、被駆動体の移動速度が簡単に調整される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降では、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２２】
〔第一実施形態〕
図１には、第一実施形態にかかる駆動機構１の平面図が示されている。この図１において駆動機構１は、圧電素子２２を備えた振動体２と、振動体２の被駆動体１００に対する当接力を調整する当接力調整手段３とを備えている。振動体２および当接力調整手段３は円盤状の固定体４に固定されており、この固定体４の外周には環状の被駆動体１００が、周方向に等間隔で配置された複数のボール４１を介して回転可能に設けられている。
図２には、駆動機構１の振動体２の斜視図が示されている。この図２にも示されるように、振動体２は、略矩形平板状に形成された補強板２１と、この補強板２１の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子２２とを備えている。
補強板２１は、ステンレス鋼、その他の材料から構成され、短辺の一端には幅方向略中央に凸部（突起）２３が一体的に形成されている。補強板２１は、凸部２３の先端が被駆動体１００の内周に当接され、内周の接線方向にほぼ直角に（つまり被駆動体１００の径方向に沿うように）配置されている。また、補強板２１の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部２４が一体的に形成されている。腕部２４は、補強板２１からほぼ直角に突出しており、これらの端部にはそれぞれ孔２４１が穿設されている。
圧電素子２２は、補強板２１の両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子２２の材料は、特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００２３】
また、圧電素子２２の両面には、ニッケルおよび金などによる電極が、めっき、スパッタ、蒸着等の方法で形成されている。これらの電極のうち補強板２１に対向する面の電極は、圧電素子２２全面にわたって形成され、補強板２１に接着されることで補強板２１と導通している。また、圧電素子２２表面には、溝が形成されることによって互いに電気的に絶縁された複数の電極が、長手方向に沿った中心線を軸として線対称に形成されている。つまり、圧電素子２２を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝２５Ａが形成され、これらの溝２５Ａで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝２５Ｂが形成されている。これらの溝２５Ａ，２５Ｂにより、圧電素子２２の表面には五つの電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅが形成される。これらの電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅのうち、対向線上両端に位置する電極２２Ａおよび電極２２Ｅをつなぐリード線（図示せず）と、電極２２Ｂおよび電極２２Ｄをつなぐリード線（図示せず）と、電極２２Ｃに接続されたリード線（図示せず）とは、固定体４に形成された孔（図示せず）を通って固定体４の反対側において、電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅに所定周波数の電圧を印加する印加装置（図示せず）に接続されている。なお、これらの電極は、補強板２１を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子２２に同様に設けられており、例えば電極２２Ａの裏面側には電極２２Ａが形成されている。また、補強板２１もリード線などにより印加装置に接続されている。
【００２４】
圧電素子２２の寸法や、厚さ、電極の分割形態などは、圧電素子２２に繰り返し電圧が印加された時に、圧電素子２２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動と、圧電素子２２の平面中心に対して点対称に、縦振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動とが同時に現れるように適宜設定される。この時、縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数とは互いに近接するように設定されていることが望ましく、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は、１．００より大きく、１．０３以下であることが望ましい。また、圧電素子２２の長辺と短辺との長さ比は、長辺を１とすると短辺が０．２７４以上であることが望ましい。
なお、振動体２に印加される電圧の周波数は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間、より好ましくは反共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間で両方の振動が良好に現れる周波数を適宜選択する。なお、振動体２に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。
【００２５】
当接力調整手段３は、振動体２を支持する支持部材３１と、この支持部材３１に一端が固定されたばね３２と、ばね３２の付勢力を調整する偏心ピン３３とを備えている。
支持部材３１は、硬質プラスチック、その他の材料で構成され、振動体２が固定される一対の固定部３１１と、これらの固定部３１１の間に一体的に形成され、固定体４にスライド可能に支持されるスライド部３１２とを備えている。固定部３１１には、腕部２４の孔２４１に対応する位置にねじ部３１４が形成されている。このねじ部３１４に孔２４１を貫通してねじ２６が螺合されることにより振動体２が固定部３１１に固定されている。
図３には、図１のIII−III断面図が示されている。この図３にも示されるように、スライド部３１２は、固定体４に凹状に形成されたスライド溝４２に配置されており、幅方向略中央には、支持部材３１が被駆動体１００に対して近接離間する方向に平行となるように長孔３１３が複数箇所（本実施形態では二箇所）形成されている。この長孔３１３には、ねじが４２１が貫通しており、このねじ４２１は、固定体４に形成されたねじ孔４３に螺合されている。これにより、支持部材３１は長孔３１３の長手方向、つまり被駆動体１００に対して近接離間方向にスライド可能となっている。
また、固定部３１１とスライド部３１２とは段差を有して形成されている。つまり固定部３１１およびスライド部３１２によって中央に凹状部分が形成されている。これにより、振動体２が固定部３１１に取り付けられた時に振動体２とスライド部３１２との間には隙間が形成されるので、振動体２が振動してもスライド部３１２やねじ４２１に干渉しないようになっている。
【００２６】
図４には、図１のIV−IV断面図が示されている。この図４にも示されるように、支持部材３１両側の固定部３１１において、振動体２の凸部２３から遠い側の端部側面には、円柱状に突出したばね取付部３１５がそれぞれ形成されている。このばね取付部３１５にはばね３２の一端が挿入されている。ばね３２は、その伸縮方向が振動体２の近接離間反方向に平行となるように配置され、他端には円柱状の当接ピン３２１が挿入されている。この当接ピン３２１は、固定体４に設けられた円筒状のガイド部３２２を貫通してばね３２の伸縮方向に摺動可能に支持されている。
偏心ピン３３は、その回動軸３３１に対して円柱状部材のつば部３３２が偏心しており、回動軸３３１の周囲に形成されたねじが固定体４のねじ部４４に螺合されることで固定体４に回動可能に支持されている。つば部３３２の側面には、ばね３２の当接ピン３２１の先端が当接されている。また、つば部３３２の天面にはドライバなどが係合可能な凹状の操作溝３３３が形成されている。
このように、ばね３２の一端が支持部材３１に当接され、ばね３２の他端の当接ピン３２１がつば部３３２の側面に当接されることにより、ばね３２は支持部材３１を被駆動体１００に近接する方向に付勢している。したがって、振動体２の凸部２３は適当な当接力で被駆動体１００に押し付けられている。
【００２７】
被駆動体１００には、内周部分に断面円弧状の凹部１０１が形成され、この凹部１０１に振動体２の凸部２３が当接されている。この凹部１０１の表面は、凸部２３との摩耗を低減できるように滑らかに仕上げられている。この凹部１０１により、振動体２が振動して凸部２３が被駆動体１００の回転軸方向にずれた時に被駆動体１００との係合が外れるのを防止している。また、被駆動体１００内周に沿って等間隔に配置された複数のボール４１は、被駆動体１００の内周に形成された溝１０２と、固定体４の外周に形成された傾斜部分と、固定体４に固定された環状の押さえ板４１１の傾斜部分とで挟まれることによって溝１０２に収まっている。また、固定体４と押さえ板４１１との間には環状のボール保持部４１２が介装されている。このボール保持部４１２は、外周にボール４１と同数の略半円形の切欠部分が形成され、この切欠部分にボール４１がそれぞれ配置されることで、固定体４の外周で所定間隔を保っている。
【００２８】
このような駆動機構１は、次のように動作する。
図５には振動体２の動作を示す模式図が示されており、図５(Ａ)には、振動体２の縦振動が、図５(Ｂ)には屈曲振動が、図５(Ｃ)には凸部２３の振動軌跡が示されている。
まず、凸部２３を被駆動体１００に当接した状態で、図示しない印加装置により振動体２の圧電素子２２表面の電極と補強板２１との間に電圧を繰り返し印加して振動体２を振動させる。この時、電極２２Ｃおよび電極２２Ｂ，２２Ｄのみに選択的に電圧を印加する。すると、圧電素子２２は図５(Ａ)に示されるように、主に電極２２Ｃによって長手方向に伸縮する縦振動を励振する。また、電極２２Ｃの両側では電極２２Ｂ，２２Ｄによって圧電素子２２が長手方向の中心線に対して非対称に伸縮するため、振動体２は図５(Ｂ)に示されるように、縦振動に直交する方向に、圧電素子２２の平面中心に対して点対称に屈曲する屈曲振動も励振する。
【００２９】
これらの縦振動および屈曲振動が同時に現れることにより、振動体２の凸部２３は図５(Ｃ)に示されるように、縦振動と屈曲振動とが組み合わさった略楕円軌道を描いて振動する。凸部２３は、略楕円軌道の一部で被駆動体１００の凹部１０１に押し付けられて、被駆動体１００との摩擦力によって被駆動体１００を円周方向に間欠回転させる。これを所定の周波数で繰り返し行うことにより、被駆動体１００は一方向に所定の回転速度で回転する。
【００３０】
図６には、振動体２の振動特性が示されている。この図６において、線図は、駆動周波数に対する圧電素子２２のインピーダンスを示している。この図６に示されるように、本実施形態の振動体２では、圧電素子２２に印加する電圧の周波数に対して、インピーダンスが極小となる点が二点現れる。これらのうち周波数の低い方の一点は、縦振動の振動振幅が最大となる共振点で、この共振点における周波数が縦振動の共振周波数ｆ１となる。一方、周波数の高い方の一点は、屈曲振動の振動振幅が最大となる共振点で、この共振点における周波数が屈曲振動の共振周波数ｆ３となる。また、共振周波数ｆ１，ｆ３の間には、反共振周波数ｆ２が現れる。
この図６からもわかるように、圧電素子２２を縦振動の共振周波数ｆ１と屈曲振動の共振周波数ｆ３との間の周波数で駆動すると、縦振動および屈曲振動の両方の振幅を大きく得られ、被駆動体１００を高効率で駆動できる。
【００３１】
ここで、圧電素子２２の寸法を、長辺の長さを１とした時に短辺の長さを０．２７４より小さくすると、縦振動の共振周波数ｆ１が屈曲振動の共振周波数ｆ３より大きくなり、凸部２３において良好な楕円軌道を得ることができない。この時、縦振動の共振周波数ｆ１に対する屈曲振動の共振周波数ｆ３の比は、１．００以下である。また、両振動の共振周波数ｆ１，ｆ３の比が１．０３よりも大きいと、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが離れてしまい、両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定することができない。
【００３２】
被駆動体１００の回転速度を変更する場合には、当接力調整手段３を操作する。例えば被駆動体１００の回転速度を遅くする場合は、偏心ピン３３の操作溝３３３にドライバなどを係合させて偏心ピン３３をばね３２が長くなる方向へ回動させる。つまり、回動軸３３１からつば部３３２の側面までの距離が短くなるように偏心ピン３３を回動させると、当接ピン３２１がこの側面に追従することでばね３２が伸びる。これによって、ばね３２の支持部材３１への付勢力が緩和される。この付勢力が支持部材３１を介して振動体２に伝達され、振動体２の凸部２３における被駆動体１００への当接力が弱くなる。したがって、凸部２３が楕円軌道上で被駆動体１００と接触して摩擦力で被駆動体１００を駆動できる範囲が狭くなり、伝達される回転トルクが弱くなるので、その結果被駆動体１００の回転速度が遅くなる。
反対に、被駆動体１００の回転速度を速くする場合には、偏心ピン３３を回動させてばね３２を縮める方向に調整する。すると、凸部２３の被駆動体１００に対する当接力が強くなり、伝達される回転トルクが強くなるので、被駆動体１００の回転速度が速くなる。
また、被駆動体１００を反対方向に回転させる場合には、圧電素子２２に印加する電圧の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に切り替える。つまり、圧電素子２２の電極２２Ａ，２２Ｅおよび電極２２Ｃに所定周波数の電圧を印加すれば、凸部２３は反対方向の略楕円軌道を描いて振動する。これにより、被駆動体１００を反対方向に駆動する。
【００３３】
したがって、このような第一実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 駆動機構１に当接力調整手段３が設けられているので、振動体２の被駆動体１００に対する当接力を調整することで被駆動体１００の移動速度を簡単に調整することができる。この時、振動体２が所定周波数で被駆動体１００に連続的に当接されるので、振動体２の振動、停止に伴う不安定な振動状態を除去できる。したがって、振動体２は常に安定して被駆動体１００に接触でき、回転トルク（駆動力）の低下を防止できる。
【００３４】
(２) 振動体２の凸部２３が略楕円軌道を描き、その略楕円軌道の一部において被駆動体１００を回転させるので、被駆動体１００に常に一方向のみの駆動力を与えることができる。つまり、凸部２３の楕円軌道において被駆動体１００の回転方向とは反対向きの軌道上では凸部２３が被駆動体１００に押し付けられないので、被駆動体１００の回転が阻止されるのを防止できる。特に本実施形態では被駆動体１００が回転体なので、慣性力が働く方向と反対方向に凸部２３の駆動力が伝達されにくく、被駆動体１００の回転トルクの低下を防止できる。また、凸部２３が被駆動体１００の回転方向と反対向きの軌道上では被駆動体１００への当接力が低下するので、凸部２３および被駆動体１００の摩耗を防止でき、駆動機構１の耐久性をより一層向上させることができる。
【００３５】
(３) 当接力調整手段３がばね３２と偏心ピン３３とを備えて構成されているので、操作溝３３３を操作して偏心ピン３３を回動させるだけで、簡単に当接力が調整できる。また、つば部３３２が円柱状に形成されているので、偏心ピン３３の回動角度によって当接力を無段階で調整できる。よって、例えば固定体４の偏心ピン３３の周囲に目盛をふるなどすれば、常に所望の当接力を得られる。また、つば部３３２の側面の形状、つまり本実施形態では円柱状の半径を適宜決定すれば、偏心ピン３３の回動角度に対する当接力の変化の割合を設定できる。これにより当接力の微調整も簡単に実現できる。
さらに、偏心ピン３３を手動で回動させることにより当接力を手動で調整できるので、当接力調整手段３の構成を簡単にできる。よって、駆動機構１のメンテナンスが簡単に行え、安価に製造できる。
【００３６】
(４) 振動体２が被駆動体１００の内周から当接されているので、振動体２を被駆動体１００の内周に収納することができる。これにより、駆動機構１の小型化を促進できる。
【００３７】
(５) 一つの振動体２に対してばね３２および偏心ピン３３（つまり当接力調整手段３）が二つずつ設けられているので、一つのばね３２および偏心ピン３３にかかる負担を軽減でき、これらの部材の耐久性を向上させることができる。また、これにより一つのばね３２に必要なばね力の範囲が小さくなるので、ばね力の変化割合が小さいものを選択することができ、当接力を簡単に微調整できる。
【００３８】
(６) 圧電素子２２が適切な寸法に、つまり長辺の長さを１とした時短辺の長さが０．２７４以上で、かつ縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が１．００より大きく１．０３以下になるように設定されているので、縦振動および屈曲振動を同時に得ることができ、凸部２３が良好な楕円軌道を描いて被駆動体１００を回転駆動できる。この時、縦振動および屈曲振動の共振点が互いに近接しているので、両振動の振幅が共振点近傍の大きな振幅となり、被駆動体１００を高効率で駆動できる。
【００３９】
ここで、第一実施形態の具体的な実施例を挙げる。
圧電素子２２の材料をＰＺＴとし、寸法を短辺１．９８ｍｍ、長辺７．００ｍｍ、厚み０．１５ｍｍとする。補強板２１の材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）で、厚みが０．１ｍｍとなっている。凸部２３は、平面形状が幅０．５ｍｍ、突出長さが０．４５ｍｍの略半円形状で、質量が約０．１６ｍｇである。また、腕部２４は、略矩形状の補強板２１から突出した略矩形状部分が、幅０．４ｍｍで長さが０．５ｍｍである。
このような振動体２では、凸部２３を被駆動体１００に当接せずに被駆動体１００から反力を受けない状態で圧電素子２２に電圧を印加した時、縦振動の共振周波数ｆ１が約２７９ｋＨｚ、屈曲振動の共振周波数ｆ３が約２８５ｋＨｚ、反共振周波数ｆ２が約２８３ｋＨｚであった。従って、縦振動の共振周波数ｆ１に対する屈曲振動の共振周波数ｆ３の比は、約１．０１５となる。この振動体２に共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ３との間の周波数で、またより望ましくは反共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ３との間の周波数で電圧を印加すると、縦振動および屈曲振動がそれぞれ共振点付近で励振されて大きな振動振幅が得られ、凸部２３が良好な楕円軌道を描くことがわかる。
【００４０】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態における当接力調整手段の構成が異なるものである。
図７には、第二実施形態にかかる駆動機構１の平面図が、また、図８にはその側断面図が示されている。これらの図７および図８において、固定体４には、支持部材３１にほぼ沿って凹部４５が形成されている。ばね３２の他端はこの凹部４５から突出して設けられたばね取付部４５１に固定されている。ばね３２は、予め設定されたばね力で支持部材３１を被駆動体１００に近接する方向に付勢している。
当接力調整手段３は、支持部材３１に固定された磁石３４と、固定体４に固定されたコイル３５とを備えている。支持部材３１において、振動体２の凸部２３に遠い側の端部には固定体４から所定間隔を有し、かつ固定体４に平行な面を有する磁石取付部３１６が一体的に形成され、この磁石取付部３１６の固定体４に対向する面には磁石３４がはめ込まれている。
【００４１】
コイル３５は導線が円筒状に巻かれることで構成され、その中心軸が磁石取付部３１６の面方向と直交するように、かつ磁石３４にほぼ対向する位置に固定されている。この時、磁石３４およびコイル３５は、振動体２が被駆動体１００に対して近接離間する方向に沿って配置され、かつ磁石３４がコイル３５よりも凸部２３に近い位置に配置されている。コイル３５の導線の両端部分は、固定体４に穿設された孔４５２を通って反対側においてコイル３５に電流を流す電流発生装置（図示せず）に接続している。
このような駆動機構１において、第一実施形態と同様に電極を適宜選択して圧電素子２２に繰り返し電圧を印加すると振動体２が振動して被駆動体１００を回転させる。この時、振動体２の凸部２３はばね３２の付勢力に対応する当接力で被駆動体１００に押し付けられており、凸部２３の被駆動体１００に対する当接力を調整する場合には、電流発生装置をＯＮにしてコイル３５に電流を流す。すると、コイル３５内に磁場が発生し、磁石３４が吸引されることにより、支持部材３１がばね３２のばね力に抗して被駆動体１００から離間する方向に移動する。よって凸部２３の被駆動体１００に対する当接力が弱くなり、被駆動体１００の回転速度が遅くなる。
【００４２】
このような駆動機構１によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(４)および(６)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(７) 当接力調整手段３が磁石３４およびコイル３５を備えて構成されているので、コイル３５に電流を流すことで簡単に当接力を調整できる。被駆動体１００の回転中にも自動で当接力を調整することで、被駆動体１００の回転速度を回転中に変更することができる。これにより、駆動機構１の回転速度を柔軟に調整でき、駆動機構１の汎用性を向上させることができる。
さらに、当接力調整手段３が磁石３４およびコイル３５とを備えて構成されているので、当接力を調整する際に互いが摺動することがない。よって、摩耗部品を減少でき、駆動機構１の耐久性を向上させることができる。
【００４３】
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態は、第一実施形態における被駆動体１００および振動体２の支持機構が異なる。
図９には、第三実施形態にかかる駆動機構１の平面図が、また図１０にはその側断面図が示されている。これらの図９および図１０において、被駆動体１００の外周には、歯形状の凸部１０３が形成されており、この外周の略半周にわたって、ベルト１１０が接続している。ベルト１１０の内周には、歯形状の凸部１１１が形成されており、この凸部１１１が被駆動体１００の凸部１０３に噛合することでベルト１１０と被駆動体１００とが互いに係合されている。なお、ベルト１１０および被駆動体１００の係合は、歯付きベルトと歯付きプーリの他、平ベルトと平プーリ、ＶベルトとＶプーリ、などの種々の組み合わせが採用できる。被駆動体１００は、被駆動体１００を挟んで固定体４と反対側に配置された円盤状のカバー５と固定体４との間に配置されている。固定体４およびカバー５には、それぞれ被駆動体１００に対向する面に外周に沿って凸状の挟持部４０，５０が形成され、これらの挟持部４０，５０によって被駆動体１００が挟持されている。固定体４には、三箇所に柱状の連結部４７が設けられ、先端側に突起４７１が形成されている。この突起４７１が、カバー５に突起４７１と同数設けられた孔５１に嵌合することによって、カバー５が固定体４に固定されている。また、固定体４には、被駆動体１００の内周面１０４に接するガイド部４６が複数個（本実施形態では二つ）設けられている。被駆動体１００は、これらのガイド部４６に内周面１０４で摺動することによって固定体４に回転可能に支持されている。
【００４４】
振動体２は、表裏両面の圧電素子２２に第一実施形態と同様の五つの電極が形成されている。腕部２４の一方は、固定体４にねじ２６で固定されており、他方には、ばね３２の一端が固定されている。ばね３２の他端には当接ピン３２１が固定され、この当接ピン３２１がつば部３３２の側面に当接されている。偏心ピン３３の回動軸３３１は、一端が固定体４に回転可能に支持され、他端はカバー５に設けられた孔５２を貫通して端部がカバー５の外部に露出している。回動軸３３１の端部には凹状の操作溝３３３が形成され、カバー５外部から操作可能となっている。ここで、孔５２と回動軸３３１との嵌合は、偏心ピン３３がばね３２のばね力や駆動機構１の振動などによって回動しないような十分な摩擦力が確保されるように設定されている。あるいは、孔５２および回動軸３３１にねじを形成して、これらを螺合によって係合していてもよい。
このような駆動機構１においては、振動体２に繰り返し電圧を印加すると被駆動体１００がガイド部４６に接触して摺動しながら回転する。被駆動体１００の回転に伴ってベルト１１０の凸部１１１が凸部１０３に噛合して、ベルト１１０が移動する。被駆動体１００の回転速度、つまりベルト１１０の移動速度を変更する時は、カバー５の外部から操作溝３３３にドライバなどを係合させて偏心ピン３３を回動させる。するとばね３２の付勢力が変化し、振動体２はねじ２６を中心に回動することで被駆動体１００に近接あるいは離間する方向に移動する。これにより振動体２の被駆動体１００に対する当接力が変化して、被駆動体１００の回転速度が変化する。
【００４５】
このような駆動機構１によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(３)、(４)および(６)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(８) 振動体２が直接固定体４に固定され、第一実施形態のような支持部材３１が不要なので、当接力調整手段３をより簡単な構造で構成できる。またこれにより、当接力調整手段３の部品点数を減少でき、駆動機構１を安価に製造できる。
【００４６】
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態は、本発明の駆動機構を装置としての車の玩具に適用したものである。
図１１には、第四実施形態にかかる車１１の全体図が示されている。この図１１において、車１１は、車体１２に前輪１１Ａ，１１Ｂと、後輪１１Ｃ，１１Ｄとが設けられている。前輪１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ第二実施形態の駆動機構１Ａ，１Ｂを備えて構成され、固定体４Ａ，４Ｂの中心に形成された軸４８Ａ，４８Ｂによって車体１２に固定されている。被駆動体１００Ａ，１００Ｂの外周に形成された溝には環状のゴム１１２Ａ，１１２Ｂが嵌めこまれ、これによって、接地面との摩擦力を高めてタイヤの役割を果たす。一方、後輪１１Ｃ，１１Ｄは、円盤状部材の外周にゴム１１２Ｃ，１１２Ｄが嵌めこまれ、車体１２に回転可能に支持されている。
図１２には、車１１の概略構成ブロック図が示されている。この図１２にも示されるように、前輪１１Ａ，１１Ｂそれぞれの振動体２の電極に接続されたリード線は、軸４８Ａ，４８Ｂ（図１１）の中心に形成された孔（図示せず）を貫通して、車体１２に取り付けられた共通の印加装置２７に接続されている。また、コイル３５Ａ，３５Ｂ（図７参照）は、軸４８Ａ，４８Ｂを貫通して、車体１２の電流発生装置３９Ａ，３９Ｂにそれぞれ接続している。これらの印加装置２７および電流発生装置３９Ａ，３９Ｂには、車１１の動作を制御する制御手段７が電気的に接続されている。
【００４７】
このような車１１では、制御手段７からの走行信号によって印加装置２７が振動体２Ａ，２Ｂに同時に電圧を印加する。振動体２Ａ，２Ｂは車１１の前進方向に被駆動体１００Ａ，１００Ｂを同じ回転速度で駆動し、これにより車１１は前進する。制御手段７から低速走行の信号が送信されると、電流発生装置３９Ａ，３９Ｂがこの信号を受信してＯＮになり、それぞれのコイル３５Ａ，３５Ｂに電流を流す。これにより、振動体２Ａ，２Ｂの被駆動体１００Ａ，１００Ｂに対する当接力が調整され、走行速度が遅くなる。
制御手段７から右折の信号が送信されると、電流発生装置３９ＡはＯＦＦ、電流発生装置３９ＢはＯＮとなる。すなわち、前輪１１Ｂの当接力のみが調整され、右の前輪１１Ｂの回転速度が左の前輪１１Ａの回転速度よりも遅くなる。よって、車１１は右に旋回する。逆に、左折する場合には、電流発生装置３９ＡがＯＮ、電流発生装置３９ＢがＯＦＦされることによって、左の前輪１１Ａの回転速度が遅くなり、車１１が左に旋回する。
また、制御手段７からの後進信号によって、印加装置２７は電圧を印加する振動体２Ａ，２Ｂの電極を変更し、振動体２Ａ，２Ｂを逆方向に振動させる。これにより、被駆動体１００Ａ，１００Ｂは逆回転し、車１１が後進する。後進する場合にも、制御手段７からの信号によって、低速後進、右折および左折が調整できる。
【００４８】
このような第四実施形態によれば、第二実施形態と同様に、駆動機構１が圧電素子を備えた振動体２を備えて構成されているので、第二実施形態と同様の効果を奏することができ、駆動機構１全体を薄く構成でき、車１１の車輪などの小さい部分にも取り付けることができる。また、車体１２に、印加装置２７や電流発生装置３９の動作を制御する制御手段７を設けて振動体２に電圧を印加するタイミング、コイル３５に流す電流値などを制御しているので、車１１の走行が自動でできる。あるいは、リモートコントローラなどによって制御手段に無線で指令を送信すれば、遠隔操作をすることも可能となる。
【００４９】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第一実施形態では操作溝３３３にドライバなどを係合させて偏心ピン３３を手動で回動させていたが、これに限らず自動で調整されるように構成してもよい。この場合には、例えば図１３に示されるように、当接力調整手段３を駆動する駆動手段６を組み込めばよい。
図１３には、駆動手段６が組み込まれた駆動機構１の全体図が示されており、図１３(Ａ)には駆動機構１の平面図、図１３(Ｂ)にはそのＢ−Ｂ断面図が示されている。この図１３において、駆動手段６は、二つの偏心ピン３３の回動軸３３１に固定体４を挟んで反対側においてそれぞれ固定される歯車６１と、この歯車６１に噛合する歯車６２と、歯車６２の回転軸に固定されるステッピングモータなどのモータ６３とを備えている。モータ６３を所定角度回転させると、回転軸に固定された歯車６２がともに回転し、この回転力が歯車６１に伝達され、偏心ピン３３を所定角度回動させる。これにより、凸部２３の被駆動体１００に対する当接力を自動で調整できる。このような駆動手段６を備えた駆動機構１では、二つの偏心ピン３３を一つのモータ６３で同時に同角度回動させることができるので、支持部材３１の両側におけるばね３２の付勢力を同じにすることができ、左右の当接力のバランスを常に良好に保てる。
このように、各実施形態において当接力調整手段３は手動で調整できるものあるいは自動で調整できるもののどちらでもよい。
【００５０】
振動体２は、各実施形態において環状の被駆動体１００に対して内側から当接されていたが、これに限らず例えば外側から被駆動体１００を駆動してもよい。
図１４には、本発明の駆動機構１が適用された装置としての液体吐出装置１３の平面図が示されている。この図１４に示されるように、振動体２は被駆動体であるロータ１０５に外側から当接されていてもよい。図１４において、液体吐出装置１３は、内部に液体が流通するチューブ１３１と、チューブ１３１の上を転動して内部の液体を順次送液するボール１３２と、ボール１３２をチューブ１３１側に押圧しながら転動させるロータ１０５とを備えている。ロータ１０５の外周側面には振動体２の凸部２３が当接されている。凸部２３は、振動体２の対角線上両端に圧電素子２２の短辺から突出するように形成されている。また、圧電素子２２表面には、全面に電極が形成されて印加装置に接続されている。振動体２は長さ方向略中央を腕部２４によって片側から支持されている。腕部２４はねじ２６によって基部（固定体）４９に固定されている。腕部２４には略Ｕ字形の弾性部３６が一体的に形成されており、この弾性部３６の端部にはねじ３７の先端が側面から略直角に当接されている。ねじ３７は基部４９に螺合され、先端が弾性部３６側に進退可能に支持されている。
【００５１】
振動体２の圧電素子２２に電圧を印加すると、圧電素子２２は長手方向に伸縮する。この時、凸部２３が対角線上両端に設けられているので、振動体２の形状が長手方向の中心線に対して非対称となる。従って圧電素子２２には重量のアンバランスが生じ、圧電素子２２は縦振動と同時に屈曲振動を励振する。これにより、凸部２３は略楕円軌道を描いて振動し、ロータ１０５を回転させる。ロータ１０５の押圧力によってボール１３２がチューブ１３１を押しつぶしながら転動すると、二つのボール１３２の間に挟まれたチューブ１３１内部の液体は順次送液されてチューブ１３１の開口端から吐出される。凸部２３のロータ１０５に対する当接力の調整は、ねじ３７を回転させて先端を進退させることによって弾性部３６の付勢力を変更する。これによって振動体２がねじ２６を中心に回動してロータ１０５への当接力が変更される。
このようにロータ１０５を外側から駆動すると、ロータ１０５と振動体２とを平面的に配置することができ、液体吐出装置１３の薄型化が促進できる。また、ロータ１０５を外側から駆動しても各実施形態と同様に駆動力を低下させることなく回転速度を変更できるので、振動体２と被駆動体１００，１０４との位置関係は任意に設定できる。
【００５２】
振動体２は、各実施形態では一つの被駆動体１００に対して一つ設けられていたが、これに限らず例えば図１５に示されるように複数設けられていてもよい。図１５には、本発明の駆動機構１の変形例を示す平面図が示されており、この図１５おいて、振動体２は三つ設けられて固定体４にそれぞれ固定され、それぞれの凸部２３が被駆動体１００に対して所定の角度を有して当接されている。腕部２４は、振動体２を長さ方向略中央で片側から支持し、ねじ２６によって固定体４に回転可能に固定されている。腕部２４には、円弧状の弾性部３６が一体的に形成され、その一端が略三角形状の偏心ピン３８の側面に当接されている。偏心ピン３８は、その回転軸が固定体４に螺合などによって回動可能に支持されている。
このような駆動機構１においては、三つの振動体２に同時に電圧が印加されて被駆動体１００を駆動する。凸部２３の被駆動体１００に対する当接力を調整する場合には、偏心ピン３８を回動させて、弾性部３６の付勢力を変更する。これにより、振動体２はねじ２６を中心に回動し、被駆動体１００に対する当接力が変更される。このような構成の駆動機構１では、一つの被駆動体１００に対し複数の振動体２が設けられているので、各振動体２の駆動力を軽減でき、振動体２の耐久性を向上させることができる。
また、各実施形態では一つの当接力調整手段３に対して一つの振動体２が設けられていたが、これに限らず前述の構成のように一つの当接力調整手段３で複数の振動体２の当接力を同時に調整してもよい。この場合には、複数の振動体２の当接力を簡単に調整でき、また各振動体２の当接力が均一になるので、良好な動力伝達効率で被駆動体１００を駆動することができる。
【００５３】
偏心ピン３３の形状は、各実施形態においては円形であったが、これに限らず前述のような略三角形状や変形形状など、用途や当接力調整範囲などを勘案して任意の形状を採用してよい。
また、コイル３５の断面形状は、第二実施形態では円形であったが、これに限らずコイル３５の断面形状や巻き数、断面積などは支持部材３１および振動体２の重量や、振動体２の被駆動体１００に対する当接力調整範囲などを勘案して適宜決定されている。また、コイル３５に鉄心などを挿入してもよい。
ばね３２は、各実施形態では支持部材３１において、凸部２３が配置されている側とは反対側の端部に固定されていたが、このような構成に限らない。例えば、ばね３２は支持部材３１において凸部２３が配置されている側の端部に取り付けられ、ばね３２の引っ張り力によって凸部２３を被駆動体１００に押し付けるように構成されていてもよい。また、第一実施形態のばね３２は、支持部材３１の両側に二つ設けられていたが、これに限らず略中央に一つ設けられて、支持部材３１を被駆動体１００側へ付勢するものであってもよい。
磁石３４およびコイル３５を用いた当接力調整手段３においては、コイル３５が磁石３４よりも凸部２３に近い位置に配置されていてもよい。この場合には、コイル３５に電流を流して磁石３４を引きつけ、これによって凸部２３を被駆動体１００に押し付けて調整する。また、磁石３４は支持部材３１に固定され、コイル３５は固定体４に固定されていたが、これに限らず支持部材３１にコイル３５が取り付けられ、固定体４に磁石３４が取り付けられていてもよい。さらに、磁石３４およびコイル３５は、複数個設けられていてもよい。
【００５４】
当接力調整手段３の構成は、第一実施形態および第三実施形態ではばね３２および偏心ピン３３によるものであり、また第二実施形態および第四実施形態では磁石３４およびコイル３５によるものであったが、これらに限らない。例えば、第一実施形態の支持部材３１の位置を、ばね３２を介さずに直接調整するように構成されていてもよい。要するに、振動体２の被駆動体１００に対する当接力を調整できる構造であれば任意である。
また、当接力調整手段３は第一実施形態および第三実施形態においては無段階に調整可能であったが、これに限らない。例えば第一実施形態のばね３２の当接ピン３２１を固定体４に形成した係止部分に当接させ、当接ピン３２１と係止部分との間に所定厚さのブロックを介装してばね３２を伸縮させてばね力を調整してもよい。この構成によれば、ブロックの厚さや、枚数を調整することによってばね３２のばね力、つまり凸部２３の被駆動体１００に対する当接力を多段階に調整できる。
あるいは反対に、第二実施形態および第四実施形態においては電流発生装置をＯＮ，ＯＦＦさせることによって、二段階で当接力を調整していたが、これに限らない。つまり、例えばコイル３５に流す電流値を無段階に調整することによって、凸部２３の被駆動体１００に対する当接力を任意に調整してよい。
【００５５】
振動体２の振動は、各実施形態では縦振動および屈曲振動を組み合わせた楕円軌道であったが、これに限らず、例えば縦振動のみあるいは屈曲振動のみでもよく、被駆動体１００を駆動できる振動形態であれば任意である。
被駆動体１００は、各実施形態では回転運動するものであったが、これに限らず例えば直線運動するものでもよい。つまり、例えば棒状部材の側面に直接振動体の凸部を当接して、振動体を振動させることによって棒状部材を長さ方向に移動させる構造であってもよい。この場合でも、各実施形態と同様に駆動力を低下させることなく速度を変更できる。要するに、被駆動体の形状は限定されない。
また、被駆動体の駆動方法は、各実施形態では振動体を楕円軌道に沿って振動させ、その軌道の一部において被駆動体と接触することで、摩擦力によって被駆動体を移動させていたが、これに限らない。例えば振動体と被駆動体とを常に接触させ、振動体に印加する電圧を調整して、振動体が伸びる時には速く、そして戻る時にはゆっくりと変形させる。振動体が伸びる時には被駆動体を振動体に対して滑らせ、その後振動体が戻るときに摩擦力で被駆動体を振動体に追従させて間欠移動させてもよい。要するに被駆動体の駆動方法は、振動体の振動によって被駆動体が駆動されるものであれば、任意である。
【００５６】
本発明の駆動機構は第四実施形態では玩具の車１１に適用されていたが、これに限らず例えば前述の液体吐出装置１３等の様々な装置に組み込むことができる。このような場合でも、前述の各実施形態における効果と同様の効果が得られ、駆動力を低下させることなく被駆動体の速度を変更することができる。
【００５７】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【発明の効果】
このような本発明によれば、圧電素子を備えた振動体に被駆動体に対しての当接力を調整する当接力調整手段を設けたので、振動体を連続的に振動させながら被駆動体の速度を変更でき、駆動力の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる駆動機構を示す平面図。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる支持部材を示す斜視図。
【図３】図１のIII-III断面図。
【図４】図１のIV-IV断面図。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる振動体の動作を示す模式図。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる振動体の振動特性を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる駆動機構を示す平面図。
【図８】本発明の第二実施形態にかかる駆動機構を示す側断面図。
【図９】本発明の第三実施形態にかかる駆動機構を示す平面図。
【図１０】本発明の第三実施形態にかかる駆動機構を示す側断面図。
【図１１】本発明の第四実施形態にかかる車を示す平面図。
【図１２】本発明の第四実施形態にかかる制御手段を示すブロック図。
【図１３】本発明の駆動機構の変形例を示す図。
【図１４】本発明の駆動機構の適用例を示す図。
【図１５】本発明の駆動機構の別の変形例を示す図。
【符号の説明】
１…駆動機構
２…振動体
３…当接力調整手段
４…固定体
７…制御手段
１１…車（装置）
１３…液体吐出装置（装置）
２２…圧電素子
２３…凸部（突起）
２７…印加装置
３１…支持部材
３２…ばね
３３…偏心ピン
３４…磁石
３５…コイル
３９…電流発生装置
４６…ガイド部
１００…被駆動体
１０５…ロータ（被駆動体）
１１０…ベルト

Claims

圧電素子を備えた振動体を被駆動体に当接して、前記振動体の振動によって被駆動体を駆動する駆動機構において、前記振動体の前記被駆動体に対する当接力を調整する当接力調整手段を備えていることを特徴とする駆動機構。
請求項１に記載の駆動機構において、前記振動体は、その先端が略楕円軌道を描くとともに、この略楕円軌道の一部において前記被駆動体に当接され、前記振動体および前記被駆動体の摩擦力によって前記被駆動体を駆動することを特徴とする駆動機構。
請求項１または請求項２に記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記当接力が手動で調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１または請求項２に記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記当接力が自動で調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動機構において、前記被駆動体は回転体であり、前記振動体は前記被駆動体の内周側から当接されていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動機構において、前記被駆動体は回転体であり、前記振動体は前記被駆動体の外周側から当接されていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記振動体の前記被駆動体に対する当接力を無段階に調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記振動体を支持する支持部材と、この支持部材を前記被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、一端が前記支持部材に固定されて前記支持部材を付勢するばねと、前記固定体に設けられ前記ばねの付勢力を調整する偏心ピンとを備えていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記振動体を支持する支持部材と、この支持部材を前記被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、磁力によって互いに吸引反発する磁石およびコイルとを備え、前記磁石および前記コイルのいずれか一方が前記支持部材に固定されるとともに、前記磁石および前記コイルのいずれか他方は前記固定体に固定されていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項９のいずれかに記載の駆動機構において、前記圧電素子は、略矩形に形成され、前記圧電素子の長辺を１とすると、短辺は０．２７４以上に形成され、前記振動体の短辺には、被駆動体に当接して当該被駆動体を駆動する突起が設けられ、前記圧電素子の長手方向に伸縮する縦振動と、前記圧電素子の平面中心に対して点対称に、前記縦振動に直交する方向に屈曲する屈曲振動とにおいて、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００より大きく、１．０３以下となるように設定されていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の駆動機構において、前記当接力調整手段は、前記振動体に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の駆動機構において、前記振動体は、前記被駆動体に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の駆動機構において、前記振動体は、前記当接力調整手段に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構。
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の駆動機構を備えた装置。