JP2006325323A

JP2006325323A - 駆動装置

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Publication number: JP2006325323A
Application number: JP2005145788A
Authority: JP
Inventors: Takanori Maeda; 孝則前田
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】大きな駆動距離を得ることを可能としつつ、小型化を実現する。
【解決手段】駆動装置（１）は、基準部材（１１）と、基準部材を基準位置として移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁（１４、１５）を介して基準部材と接続される移動部材（１２）と、基準部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な伸縮部材（１３）とを備えており、少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分（１４１、１４２、１５１、１５２）を有しており、伸縮部材の他方の端部は、少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の基準部材に近接する前記括れ部分と、該一方の梁の移動部材に近接する括れ部分との間において、一方の梁と接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば媒体等を比較的小さな距離において一軸又は二軸に駆動する駆動装置であって、特に圧電素子等の駆動距離が小さい部材を用いた駆動装置の技術分野に関する。

圧電素子の圧電効果を利用した圧電駆動装置（圧電駆動アクチュエータ）は、一般的に圧電素子の伸縮量を、駆動体の駆動量に変換することで、圧電素子の伸縮量以上に駆動体を駆動（即ち、移動）させている。例えば、特許文献１には、平行四辺形状の四棒リンク機構の内部に積層圧電素子が配置された駆動装置であって、積層圧電素子が四棒リンク機構の底辺に対して所定の仰角をなして該四棒リンク機構内部を通り、且つ圧電素子が四棒リンク機構の対向する二個の脚部に枢着連結されている駆動装置が開示されている。この駆動装置は、圧電素子の伸縮に応じて、四棒リンク機構のうちばね作用を有する凹部を備えるばね要素により連結された、四棒リンク機構のうち曲げ剛性を有する脚部を移動させている。また、特許文献２には、各柱状の弾性体に板状圧電素子を貼着し屈曲モードの超音波振動を生じさせて駆動力を取り出す圧電駆動装置であって、角状筒体内に圧電素子を貼り付けた駆動体を支持固定し、該圧電素子の伸縮による駆動体の伸縮によって円弧状に振動する駆動子と、該駆動子の振動に応じて左右方向に移動しえるスライダと、該スライダを駆動子に対して加圧を付与する加圧機構とを備える駆動装置が開示されている。

特表２００２−５１７９１０号公報特開平６−３５１２６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置は、大きな駆動距離を得るためには、積層圧電素子の伸縮量を大きくとる必要がある。このため、積層圧電素子の長さを長くする必要がある。しかしながら、圧電素子の長さを長くすれば、駆動装置の小型化が困難になるという問題が生ずる。一方で、特許文献２の駆動装置は、力点（即ち、駆動子と圧電素子との接合部）が、支点（即ち、駆動子）を挟んで、作用点（即ち、駆動子とスライダとの接合部）と対向する関係にある。このような位置関係を、支点を挟んで力点と対向する構造体を変形させる平行四辺形状の駆動体を動かす構成に採用すると、駆動体に高い剛性が必要となる。加えて、駆動子等の構成要素を平行四辺形状の駆動体の外側に大きく張り出す形状で設ける必要がある。その結果、必然的に駆動装置自体が大型化してしまうという技術的な問題点を有している。

本発明は例えば上述の課題に鑑みなされたものであって、例えば大きな駆動距離を得ることを可能としつつ、小型化を実現することを可能とならしめる駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の駆動装置は、基準部材と、前記基準部材を基準位置として移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁を介して前記基準部材と接続される移動部材と、前記基準部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な伸縮部材とを備えており、前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記基準部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続される。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の駆動装置に係る実施形態は、基準部材と、前記基準部材を基準位置として移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁を介して前記基準部材と接続される移動部材と、前記基準部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な伸縮部材とを備えており、前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記基準部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続される。

本発明の駆動装置に係る実施形態によれば、基準部材と少なくとも二つの梁を介して接続される移動部材は、基準部材の位置を基準位置として、一の方向に移動可能に構成されている。係る移動部材の移動は、伸縮部材の長さ等の伸縮に応じてなされる。即ち、伸縮部材がその長さを伸縮させれば、該伸縮による動きが例えば梁の曲がりないしは振動等を介して移動部材に伝えられることで、移動部材が移動する。この基準部材、移動部材及び少なくとも二つの梁は、例えば、移動部材の移動によっても、例えば平行四辺形等を構成するように駆動装置内部に配置される。

このとき、少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、幅が狭い括れ部分（言い換えれば、ヒンジ等）を有している。例えば、駆動装置が二つの梁を備えていれば、両端部に計二つの括れ部分を夫々の梁が有している。言い換えれば、括れ部分は、当該括れ部分が略平行四辺形を形成するような配置を有して梁に設けられる。そして、伸縮部材の一方の端部が基準部材と接続されると共に、伸縮部材の他方の端部は、少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の基準部材に相対的に近接する括れ部分と、該一方の梁の移動部材に相対的に近接する括れ部分との間において、該一方の梁と接続される。そして、当該駆動装置においては、基準部材と梁との接合部分が支点となり、伸縮部材と梁との接合部分が力点となり、移動部材と梁との接合部分が作用点となっている。従って、力点が、支点と作用点との間に配置される構成を有する駆動装置が実現される。

このように、力点が、支点と作用点との間に配置されるがゆえに、伸縮部材の伸縮を移動部材に伝える梁が大きな剛性を備えていなくとも、高い精度で移動部材を移動させることができる。加えて、力点と支点と作用点との位置関係に応じて、伸縮部材の伸縮量以上に移動部材を移動させることができる。即ち、大きな移動量を得ることができる。更には、力点が、支点と作用点との間に配置される構成に応じて伸縮部材等を配置することで、駆動装置の小型化を図ることができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の一の態様は、前記少なくとも二つの梁は、前記基準部材及び前記移動部材の夫々との接合部又は該接合部の近接部に前記括れ部分を有する。

この態様によれば、梁の両側に作用点及び支点を形成することができる。即ち、梁の長さを最大限に利用して、支点と作用点との間の距離を長くすることができる。これにより、伸縮部材の伸縮量に応じて、移動部材に更に大きな移動量を与えることができる。

上述の如く少なくとも二つの梁が基準部材及び移動部材の夫々との接合部又は該接合部の近接部に括れ部分を有する駆動装置の態様では、前記伸縮部材の他方の端部は、前記一方の梁の前記移動部材との接合部又は該接合部の近接部における前記括れ部分よりも、前記一方の梁の前記移動部材との接合部又は該接合部の近接部における前記括れ部分に近接して、前記一方の梁と接続されるように構成してもよい。

このように構成すれば、力点を支点により近づけることができる。これにより、伸縮部材の伸縮量に応じて、移動部材に更に大きな移動量を与えることができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様は、前記一の梁のうち、前記伸縮部材の他方の端部との接続部又は該接続部の近接部、並びに前記基準部材に近接する前記括れ部分又は該括れ部分の近接部の少なくとも一方に、切れ込みが形成されている。

この態様によれば、該切れ込みの存在により、力点や支点等の位置を明確化することができる。言い換えれば、括れ部分にて力点や支点等の位置を大まかに決定し、更にこの切れ込みによって力点や支点等の位置を細かく決定することができる。

更には、切れ込みの存在により力点や支点等の位置を明確化することができるため、力点や支点等を近づけても、両者が混同してしまう事態を防ぐことができる。これにより、力点と支点を近づけることができるため、伸縮部材の伸縮量に応じて、移動部材に更に大きな移動量を与えることができる。

上述の如く切れ込みが形成される駆動装置の態様では、前記切れ込みの大きさは、前記括れ部分の大きさよりも小さいように構成してもよい。

このように構成すれば、括れ部分にて力点や支点等の位置を大まかに決定し、更により小さな切れ込みによって力点や支点等の位置を細かく決定することができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様は、前記移動部材は、前記少なくとも二つの梁を介して前記基準部材と一体形成される。

この態様によれば、駆動装置を比較的容易に作成することができると共に、伸縮部材の伸縮量に応じて、移動部材を好適に移動させることができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様は、前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の内側において、前記一方の梁と接続される。

この態様によれば、伸縮部材を少なくとも二つの梁の内側に配置することができる。従って、駆動装置の小型化を図ることができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態は、前記移動部材は、前記少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の内側に窪んだ形状を有している。

この態様によれば、移動部材が内側に窪んで空いたスペースを用いて、例えば後述するように更に他の移動部材や他の伸縮部材を配置することができる。また、更に他の移動部材や他の伸縮部材を配置しなくとも、駆動装置の小型化にもつながる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様は、前記移動部材を基準位置として前記移動部材の移動の方向とは異なる方向に移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁を介して前記移動部材と接続される他の移動部材と、前記移動部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な他の伸縮部材とを備えており、前記他の移動部材に係る前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記括れ部分を有しており、前記他の伸縮部材の他方の端部は、前記他の移動部材に係る前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分と、前記他の移動部材に係る前記一方の梁の前記他の移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続される。

言い換えれば、本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様は、第１基準部材と、前記第１基準部材を基準位置として移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの第１梁を介して前記第１基準部材と接続される第１移動部材と、前記第１基準部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な第１伸縮部材と、前記第１移動部材を基準位置として前記第１移動部材の移動の方向とは異なる方向に移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの第２梁を介して前記第１移動部材と接続される第２移動部材と、前記第１移動部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な第２伸縮部材とを備えており、前記少なくとも二つの第１梁は、該少なくとも二つの第１梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、前記少なくとも二つの第２梁は、該少なくとも二つの第２梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、前記第１伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの第１梁のうちの一方の第１梁の前記第１基準部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の第１梁の前記第１移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の第１梁と接続され、前記第２伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの第２梁のうちの一方の第２梁の前記第１移動部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の第２梁の前記第２移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の第２梁と接続される。

この態様によれば、伸縮部材（即ち、第１伸縮部材）の伸縮による移動部材（即ち、第１移動部材）の移動に応じて、他の移動部材（即ち、第２移動部材）を一の方向に移動させることができると共に、他の伸縮部材（即ち、第２伸縮部材）の伸縮によって、他の移動部材を一の方向とは異なる他の方向に移動させることができる。即ち、二軸駆動装置を実現することができる。

本実施形態におけるこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。

以上説明したように、本発明の駆動装置に係る実施形態は、基準部材と、移動部材と、伸縮部材とを備え、前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記基準部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続される。従って、例えば大きな駆動距離を得ることができると共に、小型化を実現することができる。

以下、本発明の駆動装置に係る実施例を図面に基づいて説明する。

初めに、図１及び図２を参照して、本発明の駆動装置に係る実施例について説明する。ここに、図１は、実施例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図であり、図２は、実施例に係る駆動装置の動作の態様を概念的に示す平面図である。

図１に示すように、本実施例に係る駆動装置１は、基準部材１１と、移動部材１２と、積層型ピエゾ素子１３と、梁１４と、梁１５とを備える。

基準部材１１は、移動部材１２が移動する際の位置等の基準となる部材である。第１実施例において、基準部材１１は、一方向に伸びると共に、積層ピエゾ素子１３を取り付けるための突起部を備えている。

移動部材１２は、基準部材１１に対して、基準部材１１の伸びの方向（具体的には、図１における左右方向）に移動可能に構成されている。より具体的には、伸縮部材１３の伸縮による梁１４及び１５の左右方向の振れに応じて、移動部材１２が基準部材１１の伸びの方向に移動する。また、移動部材１２は、基準部材１１の伸びの方向と同一の方向に伸びている。言い換えれば、移動部材１２の伸びの方向が、基準部材１１の伸びの方向に対して略平行となるように、基準部材１１及び移動部材１２の夫々が配置される。

この移動部材１２に例えば所定の方向へ記録媒体を移動させるステージや記録媒体にデータを記録するための記録再生ヘッドを接続することで、移動部材１２の移動に応じて、記録媒体上の任意の位置にデータを記録することができる。或いは、この移動部材１２に例えば所定の方向へ観察試料を移動させるステージや該観察試料を観察するないしは観察試料の所定のパラメータを測定するためのプローブを接続することで、移動部材１２の移動に応じて、観察試料の任意の部分を観察したり、或いは観察試料の任意の部分のパラメータを測定することができる。

積層型ピエゾ素子１３は、本発明の「伸縮部材」の一具体例を構成しており、ピエゾ素子を複数積層した構造を有している。積層型ピエゾ素子１３を構成する各ピエゾ素子に電圧を印加することで、該積層型ピエゾ素子１３は、左右方向に伸縮（具体的には、伸長）する。また、積層型ピエゾ素子１３は、移動部材１２を基準部材１１の伸びの方向に移動させるように伸縮する。このため、積層型ピエゾ素子１３の伸縮方向が、移動部材１２の移動方向（即ち、基準部材１１の伸びの方向）と略平行となるように、積層型ピエゾ素子１３が配置される。

梁１４及び１５は夫々、基準部材１１と移動部材１２とを接続している。梁１４と基準部材１１との接合部付近には、ヒンジ１４１が形成されており、梁１４と移動部材１２との接合部付近には、ヒンジ１４２が形成されている。また、梁１５と基準部材１１との接合部付近には、ヒンジ１５１が形成されており、梁１５と移動部材１２との接合部付近には、ヒンジ１５２が形成されている。そして、基準部材１１と、移動部材１２と梁１４及び１５とにより平行四辺形（即ち、対向する２つの辺が平行な四角形）が形成されるように、基準部材１１と、移動部材１２と梁１４及び１５とが配置されている。このため、梁１４及び１５は、互いに平行となるように配置される。そして、ヒンジ１４１及び１４２、並びにヒンジ１５１及び１５２により更に平行四辺形が形成されるように、ヒンジ１４１及び１４２が梁１４に、ヒンジ１５１及び１５２が梁１５に形成される。

また、梁１４には、ヒンジ１４３を介して積層型ピエゾ素子１３が取り付けられている。このヒンジ１４３は、積層型ピエゾ素子１３の伸縮による力を、梁１４の一点に好適に或いは集中して伝えるための構成である。

尚、ヒンジ１４１、１４２、１４３、１５１及び１５２が、本発明における「括れ部分」の一具体例を構成している。

そして、基準部材１１と、移動部材１２と、梁１４及び１５とは、例えばアルミニウム板を加工することで一体的に形成されており、積層型ピエゾ素子１３を、接着等により基準部材１１及び梁１４に取り付けることで、駆動装置１が製造される。

このような駆動装置１の実際の動作の態様について、図２を参照しながらより詳細に説明を進める。図２に示すように、積層型ピエゾ素子１３に所定の電圧を印加することで、積層型ピエゾ素子１３が長さ“ａ”だけ伸長したとする。この場合、梁１４のうちのヒンジ１４３が形成される部分が力点となり、梁１４のうちのヒンジ１４１が形成される部分が支点となり、梁１４のうちのヒンジ１４２が形成される部分が作用点となって、いわゆるてこの原理によって、梁１４が図２中の左側に向かって振れる。この梁１４の動きに伴って、ヒンジ１４２を介して梁１４と接続する移動部材１２も、図２中の左側に向かって長さ“ｂ”だけ移動する。更に、移動部材１２の動きに伴って、梁１５のうちのヒンジ１５１が形成される部分が支点となり、梁１５のうちのヒンジ１５２が形成される部分が力点となって、梁１５が図２中の左側に向かって振れる。梁１５の振れ量は、梁１４の振れ量と同一或いは概ね同一であるため、梁１４及び１５の夫々は、互いに平行な状態を保っている。また、移動部材１２は、梁１４及び１５の夫々と接続しており、且つ梁１４及び１５の夫々の振れ量が同一であるため、移動部材１２は、基準部材１１に対して平行な状態を保っている。

このように、積層型ピエゾ素子１３を伸縮させることで、その伸縮の動きを、梁１４を介して移動部材１２の左右方向の動きに変換することができる。そして、移動部材１２を基準部材１１（より具体的には、基準部材１１の伸びの方向）に対して平行に移動させることができる。そして、梁１４にヒンジ１４１、１４２及び１４３が、梁１５にヒンジ１５１及び１５２が形成されていることで、力点、支点及び作用点の位置を明確に定めることができる。即ち、梁１４及び１５は、ヒンジ１４１、１４２、１５１及び１５２の部分において集中的に曲がることで、ヒンジ１４１、１４２、１５１及び１５２の部分において上述した支点や作用点を構成する。また、積層型ピエゾ素子１３からヒンジ１４３を介して梁１４に力が加わることで、梁１４は、ヒンジ１４３の部分において上述した力点を構成する。

更に、力点と支点とが相対的に近接しており且つ作用点と支点とが相対的に離れているため、移動部材１２の移動量は、積層型ピエゾ素子１３の伸縮量と比較して大きくなる。具体的には、支点と力点との間の距離を“ｄ１”とし、支点と作用点との間の距離を“ｄ２”とすると、移動部材の移動量“ｂ”は、積層型ピエゾ素子１３の伸縮量“ａ”を用いて、ｂ＝ａ×（ｄ２／ｄ１）にて示される。より具体的には、支点と力点との間が“５００μｍ”であり、支点と作用点との間が“１０ｍｍ”であり、積層型ピエゾ素子１３が“１０μｍ”伸長したとすると、移動部材１２は、“１０×（１００００／５００）＝２００μｍ”移動する。従って、相対的に微小な駆動量を実現する積層型ピエゾ素子１３を用いて、相対的に大きな移動部材１２の移動距離を高精度に得ることができる。

また、力点と支点と作用点との位置関係を調整することで、相対的に大きな移動部材１２の移動距離を得る一方で、駆動装置１の小型化を図ることもできるという利点を享受することができる。

加えて、本実施例に係る駆動装置１では、梁１４上において、力点が、支点と作用点との間に配置されている。従って、作用点は、力点に加えられる力の方向と同一の方向に移動するため、梁１４及び１５がそれほど大きな剛性を備えていなくとも、移動部材１２を好適に移動させることができる。仮に、力点が、支点と作用点との間に配置されていない（例えば、力点と作用点との間に支点が配置されている）場合には、作用点は、力点に加えられる力の方向と逆の方向に移動するため、梁は相対的に大きな剛性を備えている必要がある。しかるに、本実施例によれば、力点が、支点と作用点との間に配置されているため、梁１４及び１５がそれほど大きな剛性を備えていなくとも足りる。これにより、梁１４及び１５の材料の選択の自由や駆動装置１の簡略化ないしは小型化につながるという利点を享受することができる。

尚、支点と力点とを近づければ近づけるほど、或いは支点と作用点とを遠ざければ遠ざけるほど、積層型ピエゾ素子１３の伸縮量に対して、移動部材の移動量を大きくすることができる。このため、支点と力点はより近接していることが好ましく、支点と作用点とはより離れていることが好ましい。但し、支点と作用点を遠ざけることは、駆動装置１の大型化にもつながり得るため、支点と作用点とを過度に遠ざけないことが好ましい。

また、支点や力点や作用点の位置を明確にするためには、ヒンジ１４１、１４２、１４３、１５１及び１５２の幅をより狭くすることが好ましい。但し、駆動装置１の強度を考慮して、好適な幅を有するヒンジ１４１、１４２、１４３、１５１及び１５２を形成することが好ましい。

また、特に支点及び力点の付近には、積層型ピエゾ素子１３の伸縮に伴って、伸縮の方向のみならず三次元方向の力が加わり得る。従って、このような事態が想定し得る場合には、支点及び力点の付近に加わり得る力を考慮して、実験的、経験的、数学的又は理論的に、若しくはシミュレーション等を用いて個別具体的にヒンジ１４１や１４３等の形状等を調整することが好ましい。

また、上述の積層型ピエゾ素子１３は、電圧の印加に応じて伸長するように構成されている。従って、積層型ピエゾ素子１３を構成する各ピエゾ素子がはがれることを防止するために、電圧を印加していない状態で積層型ピエゾ素子１３に圧縮応力が働くように、基準部材１１の突起部と梁１４（ないしは、ヒンジ１４３）との間の間隔を決定することが好ましい。より具体的には、基準部材１１の突起部と梁１４（ないしは、ヒンジ１４３）との間の間隔を、電圧を印加していない状態の積層型ピエゾ素子１３の長さよりも若干短くしておき、基準部材１１の突起部と梁１４（ないしは、ヒンジ１４３）との間に積層型ピエゾ素子１３をはめ込むことが好ましい。このように構成することで、積層型ピエゾ素子１３に引張応力が働くことを防止することができ、その結果、積層型ピエゾ素子１３を構成する各ピエゾ素子がはがれることを防止することができる。

（第１変形例）
続いて、図３を参照して、本発明の駆動装置に係る第１変形例について説明する。ここに、図３は、第１変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。尚、上述した駆動装置１と同様の構成については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図３に示すように、第１変形例に係る駆動装置２は、上述した駆動装置１と同様に、基準部材１１と、移動部材１２と、積層型ピエゾ素子１３と、ヒンジ１４１、１４２及び１４３を備える梁１４と、ヒンジ１５１及び１５２を備える梁１５とを備える。

第１変形例に係る駆動装置２では特に、梁１４には、ヒンジ１４１、１４２及び１４３よりも更に小さな切れ込み部１６ａ及び１６ｂが形成されている。言い換えれば、梁１４には、ヒンジ１４１、１４２及び１４３よりも更に鋭い切れ込み部１６ａ及び１６ｂが形成されている。切れ込み部１６ａは、梁１４のうちのヒンジ１４３が形成される付近に（言い換えれば、上述の力点付近に）形成され、切れ込み部１６ｂは、梁１４のうちのヒンジ１４１が形成される付近に（言い換えれば、上述の支点付近に）形成される。

この切れ込み部１６ａ及び１６ｂの存在により、力点及び支点の位置をより明確に定めることができる。即ち、梁１４が切れ込み部１６ａにおいて集中的に曲がることで、該切れ込み部１６ａの付近において力点がより明確に構成される。また、梁１４が切れ込み部１６ｂにおいて集中的に曲がることで、該切れ込み部１６ｂの付近にて支点がより明確に構成される。これにより、設計どおりの支点及び力点を有するように駆動装置２を現実的に動作させることができる。

加えて、支点及び力点の位置をより明確に定めることができるため、支点と力点とをより近づけたとしても（即ち、ヒンジ１４３とヒンジ１４１とをより近づけたとしても）、両者が混同してしまう事態は生じにくい。従って、支点と力点とをより近づけることができるため、上述したように、積層型ピエゾ素子１３の伸縮量に対して、移動部材の移動量をより大きくすることができる。

更に、ヒンジ１４１、１４２、１４３、１５１及び１５２の夫々の幅を相対的に広くしても、切れ込み部１６ａ及び１６ｂの存在により、力点や支点の位置を明確に定めることができる。従って、力点や支点の位置を明確に定めつつ、ヒンジ１４１、１４２、１４３、１５１及び１５２の夫々の幅を相対的に広くすることができる。これにより、駆動装置２（特に、梁１４及び１５）の強度を強くすることができる。

尚、上述の第１変形例では、切れ込み部１６ａ及び１６ｂを梁１４の力点及び支点となり得る部分にのみ形成しているが、もちろん他の部分に切れ込み部を更に形成してもよいことは言うまでもない。例えば、ヒンジ１４２に切れ込み部を形成することで、梁１４の作用点の位置をより明確に定めてもよい。或いは、例えば、梁１５のヒンジ１５１や１５２に対しても、梁１４と同様に切れ込み部を形成してもよい。

（第２変形例）
続いて、図４を参照して、本発明の駆動装置に係る第２変形例について説明する。ここに、図４は、第２変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。

図４に示すように、第２変形例に係る駆動装置２は、上述した駆動装置１と同様に、基準部材１７と、移動部材１２と、積層型ピエゾ素子１３と、ヒンジ１４１及び１４２を備える梁１４と、ヒンジ１５１、１５２及び１５３を備える梁１５とを備える。

第２変形例に係る駆動装置３では特に、積層型ピエゾ素子１３が、梁１４及び１５の間に配置されている。言い換えれば、積層型ピエゾ素子１３は、基準部材１７、移動部材１２、並びに梁１４及び１５により形成される平行四辺形（或いは、ヒンジ１４１、１４２、１５１及び１５２により形成される平行四辺形）の内部に配置されている。これに伴い、基準部材１７は、積層型ピエゾ素子１３を取り付けるための突起部を、梁１４及び１５の間に備えている。

このように構成することで、上述した駆動装置１等と同様の動作を行いながら、駆動装置３の更なる小型化を図ることができる。

（第３変形例）
続いて、図５から図７を参照して、本発明の駆動装置に係る第３変形例について説明する。ここに、図５は、第３変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図であり、図６及び図７は夫々、第３変形例に係る駆動装置の動作の態様を概念的に示す平面図である。

図５に示すように、第３変形例に係る駆動装置４は、基準部材１１ａと、移動部材１２ａと、積層型ピエゾ素子１３ａと、ヒンジ１４１ａ、１４２ａ及び１４３ａを備える梁１４ａと、ヒンジ１５１ａ及び１５２ａを備える梁１５ａとを備える。更に、駆動装置４は、移動部材１２ｂと、積層型ピエゾ素子１３ｂと、ヒンジ１４１ｂ、１４２ｂ及び１４３ｂを備える梁１４ｂと、ヒンジ１５１ｂ及び１５２ｂを備える梁１５ｂとを備える。このとき、移動部材１２ｂと、積層型ピエゾ素子１３ｂと、ヒンジ１４１ｂ、１４２ｂ及び１４３ｂを備える梁１４ｂと、ヒンジ１５１ｂ及び１５２ｂを備える梁１５ｂとは、移動部材１２ａ上に設けられている。

このような駆動装置４の実際の動作の態様について、図６及び図７を参照しながらより詳細に説明する。図６に示すように、初めに積層型ピエゾ素子１３ａに所定の電圧を印加することで、積層型ピエゾ素子１３ａが長さ“ｘ０”だけ伸長したとする。この場合、梁１４ａのうちのヒンジ１４３ａが形成される部分が力点となり、梁１４ａのうちのヒンジ１４１ａが形成される部分が支点となり、梁１４ａのうちのヒンジ１４２ａが形成される部分が作用点となって、梁１４ａが図６中の左側に向かって振れる。この梁１４ａの動きに伴って、ヒンジ１４２ａを介して梁１４ａと接続する移動部材１２ａも、図６中の左側に向かって長さ“ｘ１”だけ移動する。更に、梁１４ａの動きに伴って、移動部材１２ｂと、積層型ピエゾ素子１３ｂと、ヒンジ１４１ｂ、１４２ｂ及び１４３ｂを備える梁１４ｂと、ヒンジ１５１ｂ及び１５２ｂを備える梁１５ｂとが、図６中の上側に向かって長さ“ｘ１”だけ移動する。

続いて、図７に示すように、積層型ピエゾ素子１３ｂに所定の電圧を印加することで、積層型ピエゾ素子１３ｂが長さ“ｙ０”だけ伸長したとする。この場合、梁１４ｂのうちのヒンジ１４３ｂが形成される部分が力点となり、梁１４ｂのうちのヒンジ１４１ｂが形成される部分が支点となり、梁１４ｂのうちのヒンジ１４２ｂが形成される部分が作用点となって、梁１４ｂが図７中の上側に向かって振れる。この梁１４ｂの動きに伴って、ヒンジ１４２ｂを介して梁１４ｂと接続する移動部材１２ｂも、図７中の左側に向かって長さ“ｙ１”だけ移動する。

このような構成を実現するべく、駆動装置４においては、ｘ方向に移動する移動部材１２ａが、ヒンジ１４１、１４２、１５１及び１５２により形成される平行四辺形の内側に窪んだ形状を有するように構成されている。そして、移動部材１２ａの窪んだ形状の部分に、ｙ方向に移動する移動部材１２ｂ等が配置される。言い換えれば、移動部材１２ｂ、積層型ピエゾ素子１３ｂと、ヒンジ１４１ｂ、１４２ｂ及び１４３ｂを備える梁１４ｂと、ヒンジ１５１ｂ及び１５２ｂを備える梁１５ｂとは、移動部材１２ａを上述の基準部材として利用している。従って、積層型ピエゾ素子１２ａに所定の電圧を印加することで、移動部材１２ａ及び１２ｂの夫々をｘ方向に移動させることができると共に、積層型ピエゾ素子１２ｂに所定の電圧を印加することで、移動部材１２ｂをｘ方向とは異なる（具体的には、ｘ方向と直交する）ｙ方向に移動させることができる。

このように、駆動装置４は、移動部材１２ｂをｘ方向及びｙ方向の夫々に移動させることができる。即ち、駆動装置４は、ｘ−ｙステージ機構のような二軸駆動を実現することができる。これにより、移動部材１２ｂを介して、上述した記録媒体や観察試料或いは記録再生ヘッドやプローブをより多様に移動させることができる。

そして、駆動装置４においては、移動部材１２ａが窪んだ形状を利用して、移動部材１２ａとは別の移動部材１２ｂを配置している。このため、二軸駆動を実現しつつも、駆動装置４の小型化を図ることができるという大きな利点を有している。

尚、上述した第１変形例から第３変形例に係る各構成を適宜組み合わせることで形成される駆動装置も、当然の如く本発明の範囲に含まれ、上述した各種利益を享受することができる。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う駆動装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

本実施例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。本実施例に係る駆動装置の動作の態様を概念的に示す平面図である。第１変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。第２変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。第３変形例に係る駆動装置の基本構成を概略的に示す平面図である。第３変形例に係る駆動装置の動作の態様を概念的に示す平面図である。第３変形例に係る駆動装置の動作の態様を概念的に示す平面図である。

符号の説明

１駆動装置
１１、１７基準部材
１２移動部材
１３積層型ピエゾ素子
１４、１５梁
１４１、１４２、１４３、１５１、１５２ヒンジ
１６切れ込み部

Claims

基準部材と、
前記基準部材を基準位置として移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁を介して前記基準部材と接続される移動部材と、
前記基準部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な伸縮部材と
を備えており、
前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記頂点部又は該頂点部の近接部以外の他の部分より幅が狭い括れ部分を有しており、
前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記基準部材に近接する前記括れ部分と、前記一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続されることを特徴とする駆動装置。
前記少なくとも二つの梁は、前記基準部材及び前記移動部材の夫々との接合部又は該接合部の近接部に前記括れ部分を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記伸縮部材の他方の端部は、前記一方の梁の前記移動部材との接合部又は該接合部の近接部における前記括れ部分よりも、前記一方の梁の前記移動部材との接合部又は該接合部の近接部における前記括れ部分に近接して、前記一方の梁と接続されることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
前記一の梁のうち、前記伸縮部材の他方の端部との接続部又は該接続部の近接部、並びに前記基準部材に近接する前記括れ部分又は該括れ部分の近接部の少なくとも一方に、切れ込みが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記切れ込みの大きさは、前記括れ部分の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
前記移動部材は、前記少なくとも二つの梁を介して前記基準部材と一体形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記伸縮部材の他方の端部は、前記少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の内側において、前記一方の梁と接続されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記移動部材は、前記少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の内側に窪んだ形状を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記移動部材を基準位置として前記移動部材の移動の方向とは異なる方向に移動可能であって、且つ該移動の方向と異なる方向に伸びる少なくとも二つの梁を介して前記移動部材と接続される他の移動部材と、
前記移動部材に一方の端部が接続され、伸長及び縮小の少なくとも一方が可能な他の伸縮部材と
を備えており、
前記他の移動部材に係る前記少なくとも二つの梁は、該少なくとも二つの梁の一部を含む略平行四辺形の頂点部又は該頂点部の近接部に、前記括れ部分を有しており、
前記他の伸縮部材の他方の端部は、前記他の移動部材に係る前記少なくとも二つの梁のうちの一方の梁の前記移動部材に近接する前記括れ部分と、前記他の移動部材に係る前記一方の梁の前記他の移動部材に近接する前記括れ部分との間において、前記一方の梁と接続されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動装置。