JP2008537462A - ダイヤフラムを備えるアクチュエータ、およびそれを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

アクチュエータアセンブリはアクチュエータ要素と２つの圧電アセンブリとを備え、２つの圧電アセンブリはアクチュエータ要素の動きを制御するために構成および配置される。いくつかの例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリは、第１の圧電アセンブリの温度依存性が第２の圧電アセンブリの温度依存性により相殺されるように構成および配置される。第１の例示的な実施例では、第１の圧電アセンブリは第１の圧電ダイヤフラムを備え、第１の主圧電ダイヤフラムは第１の圧電ダイヤフラムの変位に応じてアクチュエータ要素を変位させるためにアクチュエータ要素に接続されている。第２の例示的な実施例では、アクチュエータ要素はハウジング内に少なくとも部分的に位置し、そこでアクチュエータ要素は往復運動可能である。

Description

背景
本願は、ここにその全体が引用により援用される「ふいごとして結合されたダイヤフラムを備えるポンプ」（PUMPS WITH DIAPHRAGMS BONDED AS BELLOWS）と題された２００４年１２月３０日出願の米国特許出願連続番号第１１／０２４，９４３号の一部継続出願である。

発明の分野
この発明は、圧電ダイヤフラムを備えるアクチュエータに関し、圧電ダイヤフラムを備えるアクチュエータと、圧電ダイヤフラムの温度依存挙動を補償するための手法とを含む。

関連技術および他の考慮事項
ダイヤフラムは、たとえばポンプ内のアクチュエータ、または他の用途用の機械的アクチュエータの駆動部といったさまざまな目的のために使用できる。多数の異なるタイプのダイヤフラムが存在し、多数の材料がダイヤフラム用に利用されてきたが、圧電素子がダイヤフラム構築のためのより有望な材料のうちの１つであることがすでにわかっている。圧電材料は永久分極されており、機械的な力が加わった結果材料が寸法を変えると電界を生成する。この現象は、圧電効果として公知である。逆に、電界の印加が圧電材料の寸法の変化を引起す場合がある。この現象は、電気歪みまたは逆圧電効果として公知である。

逆圧電効果に従い、圧電ダイヤフラムは、電界が印加されるとその湾曲度を歪めるかまたは変える場合がある。例示的な圧電ダイヤフラム、圧電ダイヤフラムを作る方法、およびそれを備えるポンプは、２００１年９月１４日出願のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／２８９４７、「圧電アクチュエータおよびそれを用いるポンプ」（Piezoelectric Actuator and Pump Using Same）と題された２００３年３月１７日出願の米国特許出願連続番号第１０／３８０，５４７号、「圧電アクチュエータおよびそれを用いるポンプ」と題された２００３年３月１７日出願の米国特許出願連続番号第１０／３８０，５８９号、および同時に出願された「フレキシブル膜上に導体を備える圧電ダイヤフラムアセンブリ」（PIEZOELECTRIC DIAPHRAGM ASSEMBLY WITH CONDUCTORS ON FLEXIBLE FILM）と題された２００５年４月１３日出願の米国仮特許出願第６０／６７０，６９２号に記載されており、それらはすべてここに引用により援用される。

圧電材料は多くの顕著な特徴および利点を有する。１つの潜在的な欠点は、圧電材料の挙動が温度依存性のものであり得ることである。圧電層で形成されたダイヤフラムでは、たとえば、電界考慮事項は別として、圧電層（ひいてはダイヤフラム一般）の湾曲度はその温度が上昇するにつれて変化し得る。たとえば、若干の湾曲または頂部を有する圧電素子は、その温度が上昇するにつれて平坦になる傾向がある。圧電物質の湾曲のそのような平坦化または変化は、圧電ダイヤフラムが一貫して正確に機能することが期待されている場合に問題を提示するかもしれない。たとえば、その動きまたは変位が正確に制御されなければならないアクチュエータに圧電ダイヤフラムが接続または連結されている場合、ダイヤフラムの平坦化または湾曲変化はアクチュエータの精密な位置付けを妨げる。言い換えれば、電界印加前の圧電ダイヤフラムの湾曲度が、温度などの要因によって公称初期湾曲からより平坦化した初期湾曲に変化する場合、電界印加時の圧電ダイヤフラムの最終湾曲度は、期待される最終湾曲度にはならないであろう。

したがって、要望されることおよびこの発明の目的は、圧電ダイヤフラムの温度依存挙動を補償するための装置、方法および／または手法である。

簡単な概要
例示的な実現化例は、アクチュエータ要素と２つの圧電アセンブリとを備えるアクチュエータアセンブリに関しており、２つの圧電アセンブリはアクチュエータ要素の動きを制御するために構成および配置される。いくつかの例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリは、第１の圧電アセンブリの温度依存性が第２の圧電アセンブリの温度依存性により相殺されるように構成および配置される。いくつかの例示的な実現化例では、圧電アセンブリの一方（たとえば主圧電アセンブリ）は圧電アセンブリの他方（たとえばキャリッジ圧電アセンブリ）から担持または懸架されて、アクチュエータ伸張ストロークまたは変位を増大させる。さまざまな例示的な実施例では、温度補償／相殺とアクチュエータ伸張増大とがともに有利に得られる。

第１の例示的な実施例では、第１の圧電アセンブリは第１のまたは主圧電ダイヤフラムを備え、第１のまたは主圧電ダイヤフラムは第１の圧電ダイヤフラムの変位に応じてアクチュエータ要素を変位させるためにアクチュエータ要素に接続されている。第１の圧電ダイヤフラムは可動キャリッジに取り付けられている。第２の圧電アセンブリを構成する第２の圧電ダイヤフラムは、第２の圧電ダイヤフラムの変位に応じてキャリッジを変位させるためにキャリッジに接続されている。ドライバは、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムを同じ方向に変位させるために、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムに電気信号を印加する。

第１の例示的な実施例では、第２の圧電ダイヤフラムは本質的にキャリッジと共働して第１の圧電ダイヤフラム用の懸架システムを形成しており、そのため、第２の圧電ダイヤフラムは「搬送」または「キャリッジ」ダイヤフラムとも呼ばれる。この第１の実施例のいくつかの実現化例は温度補償を提供しているが、一方、これの別の異なる局面として、複合ダイヤフラム（たとえば主ダイヤフラムとキャリッジダイヤフラム）の使用は、たとえばアクチュエータストローク長の増加を提供する。

例示的な一実現化例では、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムのうちの一方は、非作動時に凹形状を有し、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムのうちの他方は、非作動時に凸形状を有する。第１の実施例についてここで採用されているように、凹凸は、アクチュエータの見地から、かつアクチュエータ要素のアクチュエータ軸に対して評価される。たとえば、アクチュエータ軸に対して、第１の圧電ダイヤフラムが非作動時に凹形状を有し、第２の圧電ダイヤフラムが非作動時に凸形状を有してもよい。また、これに代えて、第１のまたは主圧電ダイヤフラムが非作動時に凸形状を有し、第２のまたはキャリッジ圧電ダイヤフラムが非作動時に凹形状を有してもよい。

第１の例示的な実施例の別の例示的な実現化例では、アクチュエータ軸に対して、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムが双方とも、非作動時に凹形状を有する。

例示的な第１の実施例はハウジングも含んでいてもよい。第１の例示的な実施例の一変形では、ハウジング内に流体貯蔵槽が位置しており、ハウジングの開口部が貯蔵槽用のポートとして機能する。アクチュエータ要素は開口部を選択的に開閉し、このため流体貯蔵槽用の弁として機能する。

第２の例示的な実施例では、アクチュエータ要素はハウジング内に少なくとも部分的に位置し、そこでアクチュエータ要素は往復運動可能である。ハウジングに対し、アクチュエータ要素は、第１の可変流体チャンバおよび第２の可変流体チャンバを少なくとも部分的に規定する。第１の圧電アセンブリは第１の可変流体チャンバに接続された第１の可変貯蔵槽を備え、第２の圧電アセンブリは第２の可変流体チャンバに接続された第２の可変貯蔵槽を備える。第１の可変貯蔵槽および第２の可変貯蔵槽は双方とも、少なくとも部分的に圧電材料で形成されている。第１の作用流体が、第１の可変貯蔵槽および第１の可変流体チャンバを満たし、第２の作用流体が、第２の可変貯蔵槽および第２の可変流体チャンバを満たす。ドライバは、アクチュエータ要素の伸張運動中には第１の可変貯蔵槽を収縮させ、かつ第２の可変貯蔵槽を膨張させ、アクチュエータ要素の引込動作中には第１の可変貯蔵槽を膨張させ、かつ第２の可変貯蔵槽を収縮させるために、第１の可変貯蔵槽および第２の可変貯蔵槽を構成する圧電材料に信号を印加する。

第２の実施例では、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリは各々、１つまたは２つのダイヤフラム、たとえば圧電ダイヤフラムを備えていてもよい。第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリが各々、２つのダイヤフラムを備える実現化例では、各アセンブリのダイヤフラム同士は、それらの端部で本質的に直接ともに結合されてもよく、または、スペーサにより（好ましくは間隔をおいて）ともに結合されてもよい。

このため、第２の実施例の例示的な一実現化例では、第１の可変貯蔵槽および第２の可変貯蔵槽は各々、第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラムと、第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラムとを備える。第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるようにともに結合される。第１のダイヤフラムおよび第２のダイヤフラムの少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである。

第２の実施例の別の例示的な実現化例では、アクチュエータ要素の変位度を検出し、ドライバに印加するためのフィードバック信号を生成するために、変位センサが設けられる。

第２の実施例のさらに別の例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリの２つのダイヤフラムおよび第２の圧電アセンブリの２つのダイヤフラムは、各アセンブリ内で、スペーサにより（好ましくは間隔をおいて）ともに結合される。各圧電アセンブリの２つの圧電ダイヤフラムは、たとえば熱補償利点を提供するために、第１の実施例の例示的な実現化例と同様に凹または凸を有して構成および配置されてもよい。

第２の実施例の例示的な実現化例では、アクチュエータのハウジングは、たとえばハウジングの第１の可変流体チャンバを適切に構成することにより、力またはストロークを達成するよう構成可能である。

アクチュエータアセンブリは無数の目的を有しており、他の要素またはデバイスに採用または利用され得る。たとえば、アクチュエータ要素はスプール弁またはサーボ弁に接続、結合、または連結されてもよい。

この発明の前述および他の目的、特徴、ならびに利点は、添付図面に図示されたような以下の好ましい実施例のより特定の説明から明らかであろう。図中、さまざまな図全体を通し、参照符号は同じ部分を示す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、発明の原理を示すことに強調が置かれている。

図面の詳細な説明
以下の説明では、限定のためではなく例示のために、特定のアーキテクチャ、インターフェイス、手法などの特定の詳細が、この発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、これらの特定の詳細から逸脱している他の実施例でこの発明が実践されてもよいことは、当業者には明らかであろう。他の点では、この発明の説明を不必要な詳細で不明瞭にしないよう、周知のデバイス、回路、および方法の詳細な説明は省略される。

例示的な実現化例は、アクチュエータ要素と２つの圧電アセンブリとを備えるアクチュエータアセンブリに関しており、２つの圧電アセンブリはアクチュエータ要素の動きを制御するために構成および配置される。いくつかの例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリは、第１の圧電アセンブリの温度依存性が第２の圧電アセンブリの温度依存性により相殺されるように構成および配置される。いくつかの例示的な実現化例では、圧電アセンブリの一方（たとえば主圧電アセンブリ）は圧電アセンブリの他方（たとえばキャリッジ圧電アセンブリ）から担持または懸架されて、アクチュエータ伸張ストロークまたは変位を増大させる。さまざまな例示的な実施例では、温度補償／相殺とアクチュエータ伸張増大とがともに有利に得られる。

第１の例示的な実施例では、第１の圧電アセンブリは第１のまたは主圧電ダイヤフラムを備え、第１のまたは主圧電ダイヤフラムは第１の圧電ダイヤフラムの変位に応じてアクチュエータ要素を変位させるためにアクチュエータ要素に接続されている。第１の圧電ダイヤフラムは可動キャリッジに取り付けられている。第２の圧電アセンブリを構成する第２の圧電ダイヤフラムは、第２の圧電ダイヤフラムの変位に応じてキャリッジを変位させるためにキャリッジに接続されている。ドライバは、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムを同じ方向に変位させるために、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムに電気信号を印加する。

第１の例示的な実施例では、第２の圧電ダイヤフラムは本質的にキャリッジと共働して第１の圧電ダイヤフラム用の懸架システムを形成しており、そのため、第２の圧電ダイヤフラムは「搬送」または「キャリッジ」ダイヤフラムとも呼ばれる。この第１の実施例の実現化例は温度補償または相殺特徴を有するが、これの別の異なる局面として、複合ダイヤフラム（たとえば主ダイヤフラムとキャリッジダイヤフラム）の使用も、たとえばアクチュエータストローク長の増加を提供する。

図１Ａ（１）は、第１の例示的な実施例の第１の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリ２０（１−１）を示す。アクチュエータアセンブリ２０（１−１）は、ポート２４を有するハウジング２２を備え、アクチュエータ要素２６の遠端がポート２４を通って延在している。アクチュエータアセンブリ２０（１−１）による作動に従い、アクチュエータ要素２４の遠端は、ポート２４に対して選択的に伸張するかまたは引込む。

アクチュエータ要素２６の作動（たとえば引込および伸張）は、好ましくはハウジング２２内に少なくとも部分的に位置する他の構成要素によって容易にされる。これらの構成要素には、第１のまたは「主」圧電ダイヤフラム３０がある。主圧電ダイヤフラム３０はアクチュエータ要素２６に接続される。主圧電ダイヤフラム３０がアクチュエータ要素２６の主軸２８と平行な方向に変位するかまたは動く場合、アクチュエータ要素２６とダイヤフラム３０との結合に鑑み、アクチュエータ要素２６も同様である。言い換えれば、アクチュエータ要素２６は、主圧電ダイヤフラム３０の変位に応じて、その伸張位置とその引込位置との間で動くかまたは変位される。

アクチュエータアセンブリ２０（１−１）はさらに、可動キャリッジ３４と、第２のま
たは「キャリッジ」圧電ダイヤフラム４０とを備える。好ましくは、キャリッジ３４およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は双方とも、ハウジング２２内に少なくとも部分的に位置する。主圧電ダイヤフラム３０は、キャリッジ３４上に取付けられるかまたはキャリッジ３４によって保持される。キャリッジ圧電ダイヤフラム４０はキャリッジ３４に接続され、好ましくは、キャリッジ３４はキャリッジ圧電ダイヤフラム４０から懸架される。キャリッジ圧電ダイヤフラム４０自体が変位可能（たとえば、あるモードで主軸２８と平行な方向において変位可能）であるということに鑑み、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０は、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０の変位に応じてキャリッジ３４を変位させるよう機能する。このため、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０は本質的にキャリッジ３４と共働して主圧電ダイヤフラム３０用の懸架システムを形成している。

主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は、さまざまな形を取り得る。ここに説明する１つの例示的な構成および多数の非限定的な実現化例の例示では、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は双方とも、高耐久化された積層圧電素子、たとえば多層積層物である。そのような多層積層物は、金属基体層４４（たとえばステンレススチール）と外側金属層４６（アルミニウム）との間に接着剤によって貼り合わされる圧電ウェハ４２を備える。そのような多層積層物の例示的な構造、およびそれを作製するためのプロセスは、２００１年９月１４日出願のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／２８９４７、「圧電アクチュエータおよびそれを用いるポンプ」と題された２００３年３月１７日出願の米国特許出願連続番号第１０／３８０，５４７号、「圧電アクチュエータおよびそれを用いるポンプ」と題された２００３年３月１７日出願の米国特許出願連続番号第１０／３８０，５８９号、および同時に出願された「フレキシブル膜上に導体を備える圧電ダイヤフラムアセンブリ」と題された２００５年４月１３日出願の米国仮特許出願第６０／６７０，６９２号（それらはすべて、その全体が引用により援用される）のうちの１つ以上に記載されている。

アクチュエータアセンブリ２０（１−１）はさらに、ドライバ、たとえばドライバ回路５０を備える。ドライバ回路５０は、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０に電気信号を印加するよう機能し、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０を同じ方向に動かすかまたは変位させるような態様でそれを行なう。ドライバ回路５０は、ハウジング２２の内側または外側に取付可能であり、プリント回路基板、回路カードなどを含むさまざまな形を取り得る。図面の図の簡略化を容易にするため、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０へのドライバ回路５０の電気的接続は図示されていない。正の駆動モードでは、各圧電ダイヤフラムの外側金属層４６に正のリード線が接続され、基体層４４に負のリード線が接続される。逆に、負の駆動モードでは、外側金属層４６に負のリード線が接続され、基体層４４に正のリード線が接続される。図１Ａ（１）は、主圧電ダイヤフラム３０にもキャリッジ圧電ダイヤフラム４０にも電気信号が印加されておらず、かつ主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０に熱応力がかかっていない状況を示している。

上から見ると、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は双方とも円板であり、それは、電気信号および熱応力がない場合、図１Ａ（１）に示すように若干湾曲している。図１Ａ（１）の例示的な実現化例では、アクチュエータ要素２６の遠端からその主軸２８に沿って見ると、非作動時（たとえば電気信号のない場合）でかつ熱劣化が何らない場合、主圧電ダイヤフラム３０は若干凹形状を有し、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０は若干凸形状を有している。

１つの例示的、非限定的な構成では、基体層４４の半径は圧電ウェハ４２および外側金属層４６の半径よりも大きく、その結果、基体層４４の周囲または周縁はクランプ端部として機能し、それにより、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４
０は双方とも、ハウジング２２およびキャリッジ３４にそれぞれ設けられたクランプノッチ５２および５４内に保持され得る。以下に述べる他の実現化例および実施例と同様に、ダイヤフラム３０および４０の周縁は、圧電ダイヤフラムを半径方向に伸縮させつつ圧電ダイヤフラムの作動方向の動きを最小限に抑える任意の好適な機構によって、それぞれのクランプノッチ５２、５４内に、またはそれらの取付構造に固定され得る。そのような保持機構は、たとえば３Ｍ（登録商標）スコッチウェルド（Scotch-Weld）（登録商標）トランスルーセントＤＰ−１９０エポキシ（Translucent DP-190 Epoxy）といった接着剤であり得る。基体層４４の周縁をそれぞれのクランプノッチ内に保持し、押込み、または固定するために、ワッシャ、Ｏリングなどの他の図示されていない手段が設けられてもよい。そのような保持に鑑み、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０を構成する圧電ウェハ４２の変位のモードは、圧電ダイヤフラムの半径方向というよりもむしろ軸方向（たとえば主軸２８と平行な方向）にある。

キャリッジ３４は多くのやり方で構成可能であり、そのような構成は、第１の例示的な実施例の実現化例ごとに異なっていてもよい。図１Ａ（１）に示された特定の構成では、キャリッジ３４は、キャリッジネック６０と、キャリッジ肩部６２と、キャリッジアーム６４と、キャリッジグリッパ６６とを備える。キャリッジネック６０は、主軸２８と平行に延在し、外側金属層４６の下側に接続される。キャリッジ肩部６２は、キャリッジネック６０の付け根から横方向にかつ半径方向に延在する。図２Ａおよび図２Ｂに示す特定の構成は複数（たとえば８個）の半径方向に延在する別個のキャリッジ肩部６２を有しているが、それよりも多いかまたは少ない数の肩部が設けられてもよいこと、および、肩部は好まれれば本質的に中実の一体片であってもよいことが理解されるべきである。キャリッジアーム６４は、キャリッジ肩部６２と直交し、かつ本質的に主軸２８と平行に延在する。クランプノッチ５４は、キャリッジグリッパ６６の内面上に設けられる。主圧電ダイヤフラム３０の周縁、特に主圧電ダイヤフラム３０の圧電ウェハ４２の周縁端部またはクランプ端部は、前述のように、キャリッジグリッパ６６によりクランプノッチ５４内に保持される。

アクチュエータ要素２６の上端は主圧電ダイヤフラム３０の基体層４４の下側に接続されされ、アクチュエータ要素２６の遠端はハウジング２２の底に設けられたポート２４を通って延在している。アクチュエータ要素２６は、たとえば接着剤、機械的接続、レーザまたは他の溶接といった任意の好適な手段により、主圧電ダイヤフラム３０に固定されてもよい。１つ以上のそのような例示的なやり方で、キャリッジネック６０の上端もキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の下側に固定される。

たとえばハウジング２２およびキャリッジ３４といったさまざまな要素の形状および構成は、他の多くの構成および設計が可能であるように、単なる例示である。さらに、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は好ましくは前述の多積層構造を備えるが、ここに教示される基本原理は任意の特定の圧電ダイヤフラム構造に限定されない、ということが理解されるであろう。

上述のように、図１Ａ（１）は、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０が非作動状態（たとえば電気信号なし）でかつ熱劣化が何らない場合のアクチュエータアセンブリ２０（１−１）を示している。アクチュエータアセンブリ２０（１−１）を上述のような正の駆動モードで動作させる場合、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の非作動により、アクチュエータ要素２６はその伸張位置に置かれる。図１Ａ（１）では、ハウジング２２のポート２４を超えるアクチュエータ要素２６のそのような伸張は、距離７０_1A(1)により表わされている。

正の駆動モードについて、図１Ｂは、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダ
イヤフラム４０の作動時（たとえば電気信号印加時）の主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の動きまたは撓みを示している。そのため、図１Ｂは、結果として起こるアクチュエータ要素２６の引込位置への変位を示している。それはちょうど、図１Ｂのアクチュエータ要素２６の引込により、アクチュエータ要素２６の遠端がポート２４の口と本質的に同一平面となるように起こる。

図１Ｂは、作動時のキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の変位が本質的にダイヤフラムの平坦化であることを示しており、それは、キャリッジ３４およびそれに係合された主圧電ダイヤフラム３０を引張る傾向がある。ここで用いられているように、「平坦化」とは、必ずしもダイヤフラムが完全に平坦な配向を得ることを意味するわけではなく、むしろ、ダイヤフラムがより小さい湾曲度を得る傾向があることを意味する。一方、主圧電ダイヤフラム３０の作動は、主圧電ダイヤフラム３０のより凹状の撓みをもたらし、それはアクチュエータ要素２６のその主軸２８に沿った引込をもたらす。

負の駆動モードに関し、図１Ａ（１）（主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０は非作動状態にある）は、アクチュエータ要素２６の引込位置を表わしている（図１Ａ（１）による正の駆動モードの描写の逆）。図１Ｃは、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０が双方とも負の駆動モードで作動される場合のアクチュエータ要素２６の伸張を示す。負の駆動モードでの作動時、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０の凸度は高まり（たとえば、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０はより湾曲するようになり）、主圧電ダイヤフラム３０はその以前の若干凹形状から平坦化する傾向がある。このため、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０のそれぞれの変位は、たとえば図１Ｃに示すような距離７０_1Cだけ、ハウジング２２からアクチュエータ要素２６をさらに伸張させる役割を果たす。このため、距離７０_1Cは距離７０_1A(1)よりも大きい。

用途によっては、アクチュエータアセンブリ２０（１−１）のようなアクチュエータアセンブリにとって、そのアクチュエータ要素がその引込位置および伸張位置の双方に一貫してかつ正確に位置付けられるようにすることが重要である場合がある。たとえば、アクチュエータ要素２６がハウジング２２のポート２４を距離７０_1A(1)（図１Ｂの正の駆動モード）または距離７０_1C（負の駆動モード）だけ超えて伸張されることが、アクチュエータ要素２６により駆動または作動される機器の別の部分または部品と共働するかまたは作用し合うために重要または重大である場合がある。

前述のように、圧電材料は温度依存性のものであり得る。たとえば、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０はもしかしたら、それらを構成している圧電ウェハ４２により、環境の温度および圧電ウェハ４２の温度が上昇するにつれて平坦化する（たとえばより小さい湾曲度を有する）傾向があるかもしれない。圧電材料のそのような湾曲変化または平坦化は、圧電ダイヤフラムが一貫して正確に機能すること、たとえばそれに接続されたアクチュエータ要素２６をある特定の距離まで精密にかつ一貫して伸張させることが期待されている場合に、問題を提示するかもしれない。精密な伸張は、たとえば、アクチュエータ要素２６により駆動されることが予想され、かつ精密に伸張されたアクチュエータ要素２６により接触および／または移動されるという仮定の下に位置付けられるデバイスへの接続または連結のために必要となる場合がある。

有利には、図１Ａ（１）のアクチュエータアセンブリ２０（１−１）は、主圧電ダイヤフラム３０の温度依存性がキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の温度依存性により相殺されるように構築される。つまり、主圧電ダイヤフラム３０のどんな変形または温度歪み（たとえば平坦化）も、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０の同様であるが逆の変形または温度歪みにより相殺される。

上記の点について、図１Ａ（２）は、図１Ａ（１）と同じアクチュエータアセンブリ２０（１−１）を示しているが、アクチュエータアセンブリ２０（１−１）は、主圧電ダイヤフラム３０を図１Ａ（１）に示すようなその本質的に凹状の構成から幾分平坦化させたような十分な加熱条件または熱条件を経たものである。アクチュエータアセンブリ２０（１−１）が主圧電ダイヤフラム３０しか含まなかったとしたら、主圧電ダイヤフラム３０の平坦化は、望ましくないことに、ハウジング２２からアクチュエータ要素２６を、精密に要求される距離７０_1Aよりもさらに伸張させたであろう。しかしながら、アクチュエータアセンブリ２０（１−１）の懸架システムはキャリッジ圧電ダイヤフラム４０を備えており、それは好ましくはキャリッジ圧電ダイヤフラム４０と同一に構築される（または、少なくとも支配的な熱条件に同一に反応するよう構成される）。そのため、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０はまた、主圧電ダイヤフラム３０の歪みを相殺するために、湾曲度を主圧電ダイヤフラム３０と同じ分だけ、ただし反対方向に変える（たとえば平坦化する）。言い換えれば、主圧電ダイヤフラム３０が主軸２８に対するその凹状配向から平坦化する傾向があるのとちょうど同様に、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０はその凸状配向から平坦化する傾向がある。したがって、主圧電ダイヤフラム３０の平坦化により起こったであろうアクチュエータ要素２６の追加の伸張は相殺される。なぜなら、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０の平坦化により、キャリッジ３４がアクチュエータアセンブリ２０（１−１）内で、起こり得た追加の伸張と同じ量だけ持上げられるためである。キャリッジ圧電ダイヤフラム４０の平坦化によりキャリッジ３４がこのように持上げられると、（主圧電ダイヤフラム３０の平坦化により生じたであろう）アクチュエータ要素２６のさらなる伸張が打消される。このため、図１Ａ（２）に示すように、主圧電ダイヤフラム３０が平坦化する（キャリッジ圧電ダイヤフラム４０も同様）熱的に上昇した状況でも、図１Ａ（１）の周囲状況とちょうど同様に、アクチュエータ要素２６はハウジング２２のポート２４から距離７０_1A伸張する。

図１Ａ（１）および図１Ａ（２）に関して上述された温度補償／相殺効果はもちろん、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０が作動される場合、そのような作動が正の駆動モードに従うものであろうと負の駆動モードに従うものであろうと、同様に作用する。主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０がたとえば温度または他の環境条件により平坦化する、または歪むという傾向が、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０によって方向的に逆に経験され、その結果、撓み傾向は本質的に相殺される。

加えて、２つのダイヤフラムを設けること、およびその２つのダイヤフラムを変位させることは、アクチュエータ要素２６を変位させるための複合的な影響を与える。２つのダイヤフラム３０および４０によって与えられる変位は、アクチュエータ要素２６が１つだけのダイヤフラムによって駆動される場合とは対照的に、アクチュエータ要素２６のより大きい変位を提供するよう機能する。いくつかの実施例では、このより大きい変位は、ダイヤフラムが単一の装置の変位の本質的に２倍に近い場合がある。

図３Ａ（１）は、第１の実施例の第２の例示的な実現化例、すなわちアクチュエータアセンブリ２０（１−２）を示している。第２の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−２）では、アクチュエータ要素２６の遠端からその主軸２８に沿って見ると、非作動時（たとえば電気信号のない場合）でかつ熱劣化が何らない場合、主圧電ダイヤフラム３０（２）は若干凸形状を有し、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）は若干凹形状を有している。そのため、図３Ａ（１）の第２の例示的な実施例では、キャリッジ３４（２）が取付けられるのは基体層４４であり、たとえば、そこからキャリッジ３４（２）は懸架され、アクチュエータ要素２６は主圧電ダイヤフラム３０（２）の外側金属層４６に取付けられる。このため、第２の例示的な実現化例の主圧電ダイヤフラム３０（２
）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）の配向および取付層は、第１の実施例の第１の例示的な実現化例のものとは逆である。

図３Ａ（１）の第２の例示的な実現化例はまた、そのキャリッジ３４（２）の構成が第１の例示的な実現化例とは異なっている。第１の例示的な実現化例のキャリッジネック６０とキャリッジ肩部６２とが本質的に互いに直交しているのに対し、第２の例示的な実現化例のキャリッジネック６０（２）とキャリッジ肩部６２（２）とは９０°未満の角度で傾斜している。この代替的な構成は、たとえば主圧電ダイヤフラムおよびキャリッジ圧電ダイヤフラムの変位方向に対応するために、キャリッジ３４が形作られ、サイズ決めされ、または配向されてもよいことを示している。加えて、第２の例示的な実現化例のキャリッジアーム６４は、キャリッジグリッパ６６を有しておらず、代わりに、主圧電ダイヤフラム３０（２）の周縁にとって好適な接合面または取付面７２を提供するよう、下側が面取りされ、テーパが付けられ、または他の方法で形成された遠端を有するという点で、異なっている。主圧電ダイヤフラム３０（２）の周縁は、キャリア取付面７２に接着または締結される。状況によっては、（たとえば図３Ａ（１）および図３Ａ（２）に示されているものの、便宜上、図３Ｂおよび図３Ｃには示されていない）円周方向のリップ、挟み板、または楔７４を挿入することが有利な場合もある。

図３Ａ（１）は、非作動時（たとえば電気信号がドライバ回路５０によって印加されていない場合）の主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）を示している。圧電ダイヤフラムが作動していない場合、アクチュエータ要素２６は図３Ａ（１）に示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_3A伸張する。正の駆動モードでは、図３Ａ（１）に示すようなアクチュエータ要素２６の位置は、アクチュエータ要素２６の引込位置と考えられる。これに対し、図３Ｂは、第１の実施例の第２の例示的な実現化例についての正の駆動モードでのアクチュエータ要素２６の伸張位置を示す。その伸張位置では、アクチュエータ要素２６は図３Ｂに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_3B伸張し、距離７０_3Bは距離７０_3A（図３Ａ（１）参照）よりも大きい。図３Ｂの伸張位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（２）が図３Ａ（１）に示すものよりもより凸形状に変形し、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）が図３Ａ（１）のその凹形状から平坦化する（たとえばより小さい湾曲度を有する）傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに変位され、そのためアクチュエータ要素２６はハウジング２２からさらに突出する。

負の駆動モードでは、図３Ａ（１）に示すようなアクチュエータ要素２６の位置は、アクチュエータ要素２６の伸張位置と考えられる。これに対し、図３Ｃは、第１の実施例の第２の例示的な実現化例についての負の駆動モードでのアクチュエータ要素２６の引込位置を示す。その引込位置では、アクチュエータ要素２６は図３Ｃに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_3C伸張し、距離７０_3Aは距離７０_3Cよりも大きい（図３Ａ（１）参照）。図３Ｃの引込位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（２）が図３Ａ（１）で有した凸形状から平坦化する（たとえばその湾曲度を小さくする）傾向があり、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）が非作動時よりさらに凹形状になる傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに変位され、アクチュエータ要素２６をハウジング２２内にさらに引張る。

図１Ａ（１）に対する図１Ａ（２）と同様に、図３Ａ（２）は、図３Ａ（１）と同じアクチュエータアセンブリ２０（１−２）を示しているが、アクチュエータアセンブリ２０（１−２）は、主圧電ダイヤフラム３０（２）を図３Ａ（１）に示すようなその最初の本質的に凹状の構成から幾分平坦化させたような十分な加熱条件または熱条件を経たもので
ある。アクチュエータアセンブリ２０（１−２）が主圧電ダイヤフラム３０（２）しか含まなかったとしたら、主圧電ダイヤフラム３０（２）の平坦化は、望ましくないことに、ハウジング２２からアクチュエータ要素２６を、精密に要求される距離７０_3Aよりもさらに伸張させたであろう。しかしながら、アクチュエータアセンブリ２０（１−２）の懸架システムはキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）を備えており、それは好ましくはキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）と同一に構築される（または、少なくとも支配的な熱条件に同一に反応するよう構成される）。そのため、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）はまた、主圧電ダイヤフラム３０（２）の歪みを相殺するために、主圧電ダイヤフラム３０（２）と同じ分だけ、ただし反対方向に平坦化する。言い換えれば、主圧電ダイヤフラム３０（２）が主軸２８に対するその凸状配向から平坦化する傾向があるのとちょうど同様に、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）はその凹状配向から平坦化する傾向がある。したがって、主圧電ダイヤフラム３０（２）の平坦化により起こったであろうアクチュエータ要素２６の引込は相殺される。なぜなら、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）の平坦化により、キャリッジ３４（２）がアクチュエータアセンブリ２０（１−２）内で、起こり得た追加の伸張と同じ量だけさらに降下するためである。キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）の平坦化によりキャリッジ３４（２）がこのように下げられると、（主圧電ダイヤフラム３０（２）の平坦化により生じたであろう）アクチュエータ要素２６のさらなる引込が打消される。このため、図３Ａ（２）に示すように、主圧電ダイヤフラム３０（２）が平坦化する（キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）も同様）熱的に上昇した状況でも、図２Ａ（１）の周囲状況とちょうど同様に、アクチュエータ要素２６はハウジング２２のポート２４から距離７０_3A伸張する。

図３Ａ（１）および図３Ａ（２）に関して上述された温度補償／相殺効果はもちろん、主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）が作動される場合、そのような作動が正の駆動モードに従うものであろうと負の駆動モードに従うものであろうと、同様に作用する。主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）がたとえば温度または他の環境条件により平坦化する、または歪むという傾向が、主圧電ダイヤフラム３０（２）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（２）によって方向的に逆に経験され、その結果、撓み傾向は本質的に相殺される。

図４Ａは、第１の実施例の第３の例示的な実現化例、すなわちアクチュエータアセンブリ２０（１−３）を示している。第３の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−３）では、アクチュエータ要素２６の遠端からその主軸２８に沿って見ると、非作動時（たとえば電気信号のない場合）でかつ熱劣化が何らない場合、主圧電ダイヤフラム３０（３）は若干凹形状を有し、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）は若干凹形状を有している。そのため、図４Ａの第３の例示的な実施例では、キャリッジ３４（３）が取付けられるのはキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）の基体層４４であり、たとえば、そこからキャリッジ３４（３）は懸架される。さらに、主圧電ダイヤフラム３０（３）の基体層４４は、ヨークアセンブリ７６によってアクチュエータ要素２６（３）に接続される。

図４Ａの第３の例示的な実現化例はまた、そのキャリッジ３４（３）の構成が前述の実現化例とは異なっている。図４Ａに示す簡略化された形では、キャリッジ３４（３）は、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）の基体層４４の下側に取付けられる第１の端と、主圧電ダイヤフラム３０（３）の外側金属層４６の上側に取付けられる第２の端とを有する円筒形の棒または柱の形状を有している。

図４Ａの第３の例示的な実現化例はまた、そのアクチュエータ要素２６（３）がヨークアセンブリ７６によって主圧電ダイヤフラム３０（３）の基体層４４の下側に接続されている点で、前述の実現化例とは異なっている。アクチュエータ要素２６（３）に加え、ヨ
ークアセンブリ７６は、アクチュエータ要素２６（３）の主軸２８から半径方向に延在する複数のヨークトラス７７を備える。主軸２８の周りに（好ましくは等距離に）位置付けられる複数のヨークトラス７７というよりもむしろ、１つの一体化したプレートトラスを代わりに設けることができる。図４Ａの図ではヨークトラス７７はアクチュエータ要素２６（３）の主軸２８から垂直に延在しているが、アクチュエータアセンブリ２０（１−３）についての他の幾何学的または空間的要因を考えると他の傾斜角が適切である場合がある。ヨークトラス７７は各々、それらの遠端に上向きのカラー７８を有する。好ましくは、カラー７８はアクチュエータ要素２６（３）の主軸２８と平行に延在し、主圧電ダイヤフラム３０（３）の基体層４４が基体層４４の周縁で接着または締結され得るような上面を有する。

図４Ａは、非作動時（たとえば電気信号がドライバ回路５０によって印加されていない場合）でかつ熱劣化が何らない場合の主圧電ダイヤフラム３０（３）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）を示している。圧電ダイヤフラムが作動していない場合、アクチュエータ要素２６（３）は図４Ａに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_4A伸張する。正の駆動モードでは、図４Ａに示すようなアクチュエータ要素２６（３）の位置は、アクチュエータ要素２６（３）の引込位置と考えられる。これに対し、図４Ｂは、第１の実施例の第３の例示的な実現化例についての正の駆動モードでのアクチュエータ要素２６（３）の伸張位置を示す。その伸張位置では、アクチュエータ要素２６（３）は図４Ｂに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_4B伸張し、距離７０_4Bは距離７０_4A（図４Ａ参照）よりも大きい。図４Ｂの伸張位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（３）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）が双方とも、図４Ａに示すものよりもより平坦な形状に変位する傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（３）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに変位され、そのためアクチュエータ要素２６（３）はハウジング２２から７０_4Aよりも大きい距離の距離７０_4Bまでさらに突出する。

負の駆動モードでは、図４Ａに示すようなアクチュエータ要素２６（３）の位置は、アクチュエータ要素２６（３）の伸張位置と考えられる。これに対し、図４Ｃは、第１の実施例の第３の例示的な実現化例についての負の駆動モードでのアクチュエータ要素２６（３）の引込位置を示す。その引込位置では、アクチュエータ要素２６（３）は図４Ｃに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_4C伸張し、距離７０_4Aは距離７０_4Cよりも大きい。図４Ｃの引込位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（３）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）が双方とも、非作動時よりさらに凹形状になる傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（３）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（３）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに上向きに変位され、アクチュエータ要素２６（３）をハウジング２２内にさらに引張る。

第１の実施例の第３の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−３）に対する熱歪みの影響を示す別の図示は提供されていないが、この実現化例も前述の実現化例の温度補償／相殺効果を共有していることが理解されるべきである。さらに、第３の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−３）は、たとえばアクチュエータストローク長の増加を提供するために、複合ダイヤフラム（たとえば主ダイヤフラムおよびキャリッジダイヤフラム）の使用から利益を得る。

図５Ａに示すような第１の実施例の第４の例示的な実現化例は、非作動時（たとえば電気信号がない場合）、アクチュエータ要素２６の遠端からその主軸２８に沿って見ると、主圧電ダイヤフラム３０（４）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）が双方とも若干凹形状を有しているという点で、第３の例示的な実現化例と類似している。第１の実施例の第４の例示的な実現化例は、たとえば、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）の
取付および主圧電ダイヤフラム３０（４）の懸架の点で異なっている。

上述の点で、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）は、静止ハンガー８０によってハウジング２２（４）の下側または天井８２から懸架される。図５Ａの特定の図示では、静止ハンガー８０は円筒形の棒または柱の形状を有しているが、他の形状も可能であることが理解されるべきである。

次に、主圧電ダイヤフラム３０（４）は、懸架ブラケット８４によってキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）から懸架される。懸架ブラケット８４は、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）の基体層４４の下側に、基体層４４の周縁に近接して接着される頂部またはネックを有する。懸架ブラケット８４は、本質的に主軸２８の周りの実質的に３６０°にわたって延在している一体型の本質的に円筒形の部材であり得る。また、これに代えて、複数の懸架ブラケット８４を主軸２８の周りのさまざまな角度増分に設けて位置付けることが可能であり、懸架ブラケット８４のネックはすべて、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）の基体層４４の下側に接着される。

一体型または複数の懸架ブラケット８４はその内面に溝またはノッチ８６を有して形成されており、ノッチ８６の最も低い部分は棚８８を形成している。棚８８は、主圧電ダイヤフラム３０（４）の基体層４４の下方周縁端部が棚８８上に載置し保持され得るように位置付けられ、サイズ決めされる。懸架ブラケット８４が一体型部材として設けられているか、複数の別個の部材として設けられているかに依存して、主圧電ダイヤフラム３０（４）の周縁は、３６０°の棚によって、または（複数の懸架ブラケット８４の場合）主軸２８の周りのさまざまな角度位置に位置する棚区分によって全体的に支持される。

アクチュエータ要素２６（４）は、主圧電ダイヤフラム３０（４）の基体層４４の下側の中央に接着された円筒形の棒などを備えるものとして図示されている。アクチュエータ要素２６（４）は、ハウジング２２に形成されたポート２４を通って延在している。

図５Ａは、非作動時（たとえば電気信号がドライバ回路５０によって印加されていない場合）でかつ熱劣化が何らない場合の主圧電ダイヤフラム３０（４）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）を示している。圧電ダイヤフラムが作動していない場合、アクチュエータ要素２６（４）は図５Ａに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_5A伸張する。正の駆動モードでは、図５Ａに示すようなアクチュエータ要素２６（４）の位置は、アクチュエータ要素２６（４）の引込位置と考えられる。これに対し、図５Ｂは、第１の実施例の第４の例示的な実現化例についての正の駆動モードでのアクチュエータ要素２６（４）の伸張位置を示す。その伸張位置では、アクチュエータ要素２６（４）は図５Ｂに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_5B伸張し、距離７０_5Bは距離７０_5A（図５Ａ参照）よりも大きい。図５Ｂの伸張位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（４）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）が双方とも、図５Ａに示すものよりもより平坦な形状に変位する傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（４）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに変位され、そのためアクチュエータ要素２６（４）はハウジング２２からさらに突出する。

負の駆動モードでは、図５Ａに示すようなアクチュエータ要素２６（４）の位置は、アクチュエータ要素２６（４）の伸張位置と考えられる。これに対し、図５Ｃは、第１の実施例の第４の例示的な実現化例についての負の駆動モードでのアクチュエータ要素２６（４）の引込位置を示す。その引込位置では、アクチュエータ要素２６（４）は図５Ｃに示すようにポート２４を通ってハウジング２２から距離７０_5C伸張し、距離７０_5Aは距離７０_5Cよりも大きい。図５Ｃの引込位置は、作動時、主圧電ダイヤフラム３０（４）および
キャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）が双方とも、非作動時よりさらに凹形状になる傾向があるということから生じる。そのため、主圧電ダイヤフラム３０（４）およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０（４）は双方とも、主軸２８に沿ってさらに上向きに変位され、アクチュエータ要素２６（４）をハウジング２２内にさらに引張る。

第１の実施例の第４の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−４）に対する熱歪みの影響を示す別の図示は提供されていないが、この実現化例も前述の実現化例の温度補償／相殺効果を共有していることが理解されるべきである。さらに、第４の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（１−４）は、たとえばアクチュエータストローク長の増加を提供するために、複合ダイヤフラム（たとえば主ダイヤフラムおよびキャリッジダイヤフラム）の使用から利益を得る。

上述のアクチュエータアセンブリは各々、ハウジング２２を備える。図６Ａおよび図６Ａにアクチュエータアセンブリ２０（１−５）として図示された第１の例示的な実施例の一変形では、ハウジング２２（６）内に流体貯蔵槽９０が位置している。流体貯蔵槽９０は、２つの軸方向壁９２（主軸２８という意味での軸方向）と、ハウジング２２（６）の底壁９４と、貯蔵槽上壁として機能する半径方向壁９６とによって規定される。流体貯蔵槽９０はこのため、ハウジング２２（６）に対して本質的に対称的な形状を有しており、そのため、主圧電ダイヤフラム３０（６）が本質的に円筒形の形状を有する場合、流体貯蔵槽９０も同様である。

流体貯蔵槽９０の底壁９４は、第１のポート１００および第２のポート１０２を含む、そこに規定された少なくとも２つのポートを有する。図６Ａおよび図６Ｂの図示では、第１のポートは中心ポート１００であり、一方、第２のポートは偏心ポート１０２である。中心ポート１００は、たとえば主軸２８と整列されて中央に位置する。一変形として、複数の偏心ポート１０２が主軸２８の周りに設けられてもよい。用途および使用の態様に依存して、流体貯蔵槽９０にとって、中心ポート１００が入力ポートで偏心ポート１０２が出力ポートであってもよく、または、これに代えて、偏心ポート１０２が入力ポートで中心ポート１００が出力ポートであってもよい。通常、ハウジング２２（６）の底壁９４の下側は、中心ポート１００および偏心ポート１０２の周りに設けられた図示されていない取付具または接続構造を有しており、そのため、流体貯蔵槽９０と流体をやり取りするための管などがそれに接続可能である。

流体貯蔵槽９０の半径方向壁９６は、好ましくは主軸２８の周りの中央に形成された開口部１０４を有する。貯蔵槽開口部１０４および中心ポート１００は、アクチュエータアセンブリ２０（１−５）のアクチュエータ要素２６（６）と整列されるよう位置する。この点に関し、アクチュエータ要素２６（６）は、貯蔵槽開口部１０４に位置するフレキシブル膜または封止要素１０６を通って延在しており、そのため流体は流体貯蔵槽９０から漏れない。アクチュエータ要素２６（６）は、その遠端に形成された広がったストッパヘッド１１０を有しており、そのため、アクチュエータ要素２６（６）がその伸張位置にある場合、ストッパヘッド１１０は（図６Ａに示すように）中心ポート１００を封鎖する。

図６Ａおよび図６Ｂに示す第１の例示的な実施例の変形は、図１Ａおよび図１Ｂの第１の例示的な実現化例の対応する構造に似た主圧電ダイヤフラム３０、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０およびキャリッジ３４をたまたま有している。そのため、アクチュエータアセンブリ２０（１−５）を上述のような正の駆動モードで動作させる場合、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の非作動により、アクチュエータ要素２６（６）はその伸張位置に置かれる。図６Ａでは、アクチュエータ要素２６（６）のそのような伸張により、アクチュエータ要素２６（６）のストッパヘッド１１０が中心ポート１００を封止するようになる。一方、図６Ｂは、主圧電ダイヤフラム３０およびキャリ
ッジ圧電ダイヤフラム４０の作動時の（たとえば正の駆動モードで電気信号を印加した場合の）主圧電ダイヤフラム３０およびキャリッジ圧電ダイヤフラム４０の動きまたは撓みを示している。図６Ｂはこのため、結果として起こるアクチュエータ要素２６（６）の、ストッパヘッド１１０が中心ポート１００を封鎖していない引込位置への変位を示しており、そのため流体は、場合によっては、流体貯蔵槽９０に対して進入するかまたは退出するかもしれない。

このため、アクチュエータアセンブリ２０（１−５）の変形では、アクチュエータ要素２６（６）は開口部１００を選択的に開閉し、このため流体貯蔵槽９０用の弁として機能する。第１の実施例の他の実現化例も図６Ａおよび図６Ｂに示すものと同様に弁として利用可能であることも理解されるべきである。たとえば、図３Ａ以下参照のアクチュエータアセンブリ２０（１−２）、図４Ａ以下参照のアクチュエータアセンブリ２０（１−３）、および図５以下参照のアクチュエータアセンブリ２０（１−４）も、それらのそれぞれのアクチュエータ要素が図６Ａおよび図６Ｂの変形のように流体貯蔵槽用の弁として機能するよう形成可能である。有利には、これらの弁は、対応するアクチュエータアセンブリに対して上述されたのと同じ温度補償利点を有する。さらに、図６Ａおよび図６Ｂの変形に匹敵する弁構造が、開示された技術の精神内に包含されるアクチュエータアセンブリのさらに他の構成に対して実現可能である。

図７Ａおよび図７Ｂは、アクチュエータ要素１２０がハウジング１２４内に少なくとも部分的に位置している第２の例示的な実施例の第１の例示的な実現化例を示しており、アクチュエータ要素１２０はハウジング内で往復運動可能である。特に、図７Ａおよび図７Ｂは、ハウジング１２４が円筒形または管状の側壁１２６を備えるアクチュエータアセンブリ２０（２−１）を示している。アクチュエータ要素１２０は、円筒側壁１２６の第１の端に固定された第１の端壁１２７を通って延在している。第１の端壁１２７は開口部を有しており、それを通ってアクチュエータ要素１２０は延在し、封止状態で往復運動する。円筒側壁１２６の第２の端はキャップまたは端壁１２８で封止されている。

ハウジング１２４に対し、アクチュエータ要素１２０は、第１の可変流体チャンバ１３０および第２の可変流体チャンバ１３２を少なくとも部分的に規定する。アクチュエータ要素１２０はアクチュエータシャフト１３３を備え、その遠端は、図示されていない被加工デバイスまたは要素への接続のために第１の端壁１２７を通って延在している。アクチュエータ要素１２０の近端は、それと一体となったアクチュエータヘッド１３４を担持するかまたは有している。アクチュエータヘッド１３４は、アクチュエータ要素１２０が往復運動する際にアクチュエータヘッド１３４の周縁端部が円筒側壁１２６の内部上を封止状態で摺動するよう、十分な半径を有する。アクチュエータヘッド１３４の外面は、第１の可変流体チャンバ１３０内の第１の作用流体を押圧している。アクチュエータヘッド１３４から若干遠位に間隔をおいて、アクチュエータシャフト１３３は肩部封止材１３６を担持している。アクチュエータシャフト１３３は、アクチュエータヘッド１３４から肩部封止材１３６を隔てる距離を調節するために、ねじ切りなどがされていてもよい。肩部封止材１３６も、アクチュエータ要素１２０が往復運動する際に肩部封止材１３６の周縁端部が円筒側壁１２６の内部上を封止状態で摺動するよう、十分な半径を有している。肩部封止材１３６の一面は、第２の可変流体チャンバ１３２内の第２の作用流体に接触するかまたは押圧している。

ハウジング１２４に対するアクチュエータ要素１２０の封止、たとえば第１の端壁１２７の開口部を通るアクチュエータシャフト１３３の封止は、さまざまな封止材を用いて達成されてもよい。また、これに代えて、封止は、たとえばガラスの管状側壁１２６とグラファイトのアクチュエータ要素１２０とを有するといった、材料の構成に基づいて行なわれてもよい。

アクチュエータアセンブリ２０（２−１）はさらに、第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２を備える。第１の圧電アセンブリ１４０は、第１の可変流体チャンバ１３０に接続された第１の可変貯蔵槽１５０を備え、第２の圧電アセンブリ１４２は、第２の可変流体チャンバ１３２に接続された第２の可変貯蔵槽１５２を備える。第１の可変貯蔵槽１５０および第２の可変貯蔵槽１５２は双方とも、少なくとも部分的に圧電材料で形成されている。

図７Ａおよび図７Ｂに示すような第２の実施例の第１の例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２は、一方の側に比較的硬いハーフシェルハウジング１５４を、別の側に圧電材料を備えている。ハーフシェルハウジング１５４は、圧電材料の周縁端部を適所にクランプする、封止する、または他の態様で保持する端部１５６を有する。第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２の各々について、ハーフシェルハウジングと圧電ダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽が形成される。

ここに示す例示的な実現化例では、第１の圧電アセンブリ１４０および第１の可変貯蔵槽１５０の各々を構成している圧電材料は、第１の例示的な実施例の例示的な実現化例に関連して説明されたもののような圧電ダイヤフラム１６０である。そのため、圧電ダイヤフラム１６０は、圧電ウェハ４２と、基体層４４と、外側金属層４６とを備える。各圧電ダイヤフラム１６０は、好ましくは中央に形成されたダイヤフラム開口部１６２を有する。第１の例示的な実施例を参照して説明されたもの以外の圧電ダイヤフラムも、第２の実施例のアクチュエータアセンブリに利用可能であることが理解されるべきである。

ハウジング１２４は、第１の可変流体チャンバ１３０の近傍の円筒側壁１２６上に形成された第１の半径方向ポート１７０と、第２の可変流体チャンバ１３２の近傍の円筒側壁１２６上に形成された第２の半径方向ポート１７２とを有する。第１の半径方向ポート１７０および第２の半径方向ポート１７２はそれぞれ第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２のダイヤフラム開口部１６２に整列されて位置付けられており、それぞれ導管１７４によりダイヤフラム開口部１６２に接続されている。導管１７４は、スリーブまたは管、もしくは任意の他の好適な流体搬送通路の形を取っていてもよい。

前述に鑑み、第１の導管１７４は、ハウジング１２４の第１の半径方向ポート１７０を第１の圧電アセンブリ１４０のダイヤフラム開口部１６２と接続し、一方、第２の導管１７４は、ハウジング１２４の第２の半径方向ポート１７２を第２の圧電アセンブリ１４２のダイヤフラム開口部１６２と接続している。導管１７４により提供される接続は流体密封的であるが、圧電ダイヤフラム１６０の、および圧電アセンブリ全体の動き（たとえば撓み）を可能にしている。

第１の作用流体は、第１の可変貯蔵槽１５０および第１の可変流体チャンバ１３０、ならびにそれらを接続する導管１７４を含む管路を十分に満たしている。同様に、第２の作用流体は、第２の可変貯蔵槽１５２および第２の可変流体チャンバ１３２、ならびにそれらを接続する導管１７４を十分に満たしている。第１の作用流体および第２の作用流体は、ハウジング１２４内で、第１の作用流体に接触するアクチュエータヘッド１３４と第２の作用流体に接触する肩部封止材１３６とによって隔てられている。

ドライバ１８０（たとえば駆動回路）は、第１の圧電アセンブリ１４０を構成する圧電ダイヤフラム１６０と、第２の圧電アセンブリ１４２を構成する圧電ダイヤフラム１６０とに信号を印加する。第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２の圧電ダイヤフラム１６０をそのように駆動する際、図７Ｂに示すように、アクチュエータ
要素の伸張運動中、第１の可変貯蔵槽１５０は収縮し、第２の可変貯蔵槽１５２は膨張する。他方、図７Ａに示すように、アクチュエータ要素の引込運動中、第１の流体貯蔵槽１５０は膨張し、第２の可変貯蔵槽１５２は収縮する。

駆動信号は、アクチュエータ要素１２０の伸張動作中、第１の可変貯蔵槽１５０を収縮させ、第２の可変貯蔵槽１５２を膨張させるよう印加される。それを行なう際、図７Ｂに示すように、多量の第１の作用流体が第１の可変流体チャンバ１３０へと追い込まれ、それによりアクチュエータヘッド１３４に作用して、肩部封止材１３６が多量の第２の作用流体を第２の可変流体チャンバ１３２から第２の可変貯蔵槽１５２へと追い込むようにし、第２の可変貯蔵槽１５２は信号の印加によって対応して膨張される。逆に、図７Ａに示すようなアクチュエータ要素１２０の引込動作中、信号は、第１の可変貯蔵槽１５０を膨張させ、第２の可変貯蔵槽１５２を収縮させるよう印加される。第２の可変貯蔵槽１５２の収縮により、多量の第２の作用流体が第２の可変流体チャンバ１３２へと追い込まれ、それによりアクチュエータ要素１２０の肩部封止材１３６に対して作用し、肩部封止材１３６は、第１の可変貯蔵槽１５０がそこから追い込まれた第１の作用流体を受けて膨張するにつれてアクチュエータ要素１２０を引込位置へと促す。

図８Ａおよび図８Ｂは、第２の実施例の第２の例示的な実現化例を示している。図８Ａおよび図８Ｂの第２の例示的な実現化例は主として、第１の圧電アセンブリ１４０（８）および第２の圧電アセンブリ１４２（８）のハーフ部分が双方とも圧電ダイヤフラムで形成されているという点で、第２の実施例の第１の例示的な実現化例と異なっている。つまり、図８Ａおよび図８Ｂの実現化例では、第１の可変貯蔵槽１３０（８）を規定する第１の圧電アセンブリ１４０（８）と、第２の可変貯蔵槽１３２（８）を規定する第２の圧電アセンブリ１４２（８）とは各々、第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラム１６０と、第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラム１９０とを備えている。第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるよう、ともに結合される。図８Ａおよび図８Ｂに示す特定の例示的な実現化例では、第１のダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム１９０の少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである。他の実現化例では、いずれかのダイヤフラムが圧電ダイヤフラムであることは要求されてはいない。

圧電ダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム１９０の結合はさまざまなやり方で実現可能である。たとえば、ダイヤフラム１６０の端部とダイヤフラム１９０の端部との間に封止ガスケット１９２を挿入し、それぞれのダイヤフラムの２つの端部および封止ガスケット１９２を外側から覆うようにエポキシ１９４または他の接着剤もしくは封止剤が塗布されてもよい。すべての実現化例で必ずしもそうなるわけではないが、図示された実現化例では、封止ガスケット１９２およびエポキシ１９４はダイヤフラム１６０およびダイヤフラム１９０の端部の周りに本質的に完全に存在している。ここに示す特定の実現化例および例では、ダイヤフラム１６０およびダイヤフラム１９０は双方とも、軸方向と長手または直径方向とを有する本質的に円形のダイヤフラムである。現在、円形、卵形、または楕円形のダイヤフラムが好ましいものの、他の形状のダイヤフラムも可能である。第２の実施例のこの第２の例示的な実現化例に好適な構造および情報も、ここにその全体が引用により援用される「ふいごとして結合されたダイヤフラムを備えるポンプ」と題された２００４年１２月３０日出願の米国特許出願連続番号第１１／０２４，９４３号から理解される。

駆動信号は、アクチュエータ要素１２０の伸張動作中、第１の可変貯蔵槽１５０（８）を収縮させ、第２の可変貯蔵槽１５２（８）を膨張させるよう印加される。それを行なう際、図８Ｂに示すように、多量の第１の作用流体が第１の可変流体チャンバ１３０へと追
い込まれ、それによりアクチュエータヘッド１３４に作用して、肩部封止材１３６が多量の第２の作用流体を第２の可変流体チャンバ１３２から第２の可変貯蔵槽１５２（８）へと追い込むようにし、第２の可変貯蔵槽１５２（８）は信号の印加によって対応して膨張される。逆に、図８Ａに示すアクチュエータ要素１２０の引込動作中、信号は、第１の可変貯蔵槽１５０（８）を膨張させ、第２の可変貯蔵槽１５２（８）を収縮させるよう印加される。第２の可変貯蔵槽１５２（８）の収縮により、多量の第２の作用流体が第２の可変流体チャンバ１３２へと追い込まれ、それによりアクチュエータ要素１２０の肩部封止材１３６に対して作用し、肩部封止材１３６は、第１の可変貯蔵槽１５０（８）がそこから追い込まれた第１の作用流体を受けて膨張するにつれてアクチュエータ要素１２０を引込位置へと促す。

第２の実施例の第１の例示的な実現化例（図７Ａおよび図７Ｂ）と第２の例示的な実現化例（図８Ａおよび図８Ｂ）とは、特に第１の作用流体用の全管路の体積および第１の作用流体の体積が、第２の作用流体用の全管路の体積および第２の作用流体の体積に等しい場合、それらに採用された圧電ダイヤフラムについての温度補償を提供する。上述のように、それぞれの管路は、可変貯蔵槽および可変流体チャンバだけでなく、それらを接続する導管も含んでいる。

図９は、第２の実施例の第２の例示的な実現化例の拡張版、すなわちアクチュエータアセンブリ２０（２−３）を示す。図９のアクチュエータアセンブリ２０（２−３）は図８Ａおよび図８Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−２）に似ているが、アクチュエータ要素１２０の変位度を検出し、ドライバ１８０（９）に印加するためのフィードバック信号２０２を生成するために設けられた変位センサ２００を追加で有するという点で異なっている。ドライバ１８０（９）は、アクチュエータ要素１２０の好適な、すなわち所望の変位度を得るために、フィードバック信号２０２を要求された変位と比較し、それに応じて前述の態様で第１の圧電アセンブリ１４０（８）および第１の圧電アセンブリ１４０（８）の圧電ダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム１９０に適切な信号を印加することができる。図９は、アクチュエータ１２０の引込位置を示す。図９のアクチュエータ要素１２０の伸張位置と対となる図は示されていないが、そのようなものは（たとえば）図８Ｂを参照して理解される。

変位センサ２００は、アクチュエータ要素１２０の動きまたは個々の位置付けを検出するのに好適な任意のタイプのものであり得る。変位センサ２００の例は、光学センサ、または線形可変差動トランス（ＶＬＤＴ）センサを含む。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の例示的な実施例の第４の例示的な実現化例、すなわちアクチュエータアセンブリ２０（２−４）を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−４）は図８Ａおよび図８Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−２）に似ているが、ハウジング１２４（１０）内の第１の可変流体チャンバ１３０（１０）の構成の点で異なっている。特に、ハウジング１２４（１０）は、図８Ａおよび図８Ｂの実現化例のアクチュエータアセンブリ２０（２−２）の第１の可変流体チャンバ１３０と比較して、第１の可変流体チャンバ１３０（１０）の内径が制約された、またはより小さいものになっている。図１０Ａおよび図１０Ｂのアクチュエータ要素１２０（１０）のアクチュエータヘッド１３４（１０）は、これに伴い同様により小さい直径を有しており、アクチュエータヘッド１３４（１０）は依然として、第１の可変流体チャンバ１３０（１０）の直径が小さくなった穴の中で封止状態で往復運動する。図１０Ａはアクチュエータ１２０（１０）の引込位置を示しており、図１０Ｂは、アクチュエータ要素１２０（１０）の伸張位置を示している。アクチュエータ要素１２０（１０）を引込むためおよび伸張するために第１の圧電アセンブリ１４０および第２の圧電アセンブリ１４２に信号を印加することは、前述の例示的な実現化例を参照して理解される。

制約された第１の可変流体チャンバ１３０（１０）を有する図１０Ａおよび図１０Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−４）は、図８Ａおよび図８Ｂの例示的な実現化例と比較して、アクチュエータ要素１２０（１０）のための増大されたアクチュエータストロークを提供するよう機能するが、アクチュエータ力は減少している。このため、使用用途または分野の要望に従って、第２の実施例のアクチュエータアセンブリが、たとえばハウジングの内部構造を適切に構成することにより、所望の量のストロークおよび／または力を獲得するよう構成可能であることは明らかである。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の例示的な実施例の第５の例示的な実現化例、すなわちアクチュエータアセンブリ２０（２−５）を示す。図１１Ａはアクチュエータ１２０の引込位置を示し、図１１Ｂはアクチュエータ１２０の伸張位置を示す。図１１Ａおよび図１１Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−５）は図８Ａおよび図８Ｂのアクチュエータアセンブリ２０（２−２）に似ているが、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリ双方の構成の点で異なっている。特に、第１の圧電アセンブリ２１０および第２の圧電アセンブリ２１２は双方とも２つのダイヤフラムを有しているが、この２つのダイヤフラムは、図８Ａおよび図８Ｂの実現化例のように端部が直接接続されてはいない。第１の圧電アセンブリ２１０および第２の圧電アセンブリ２１２は双方とも、図８Ａおよび図８Ｂの開口部を含む同等に数字で示されたダイヤフラムに似た圧電ダイヤフラム１６０を有している。第１の圧電アセンブリ２１０および第２の圧電アセンブリ２１２双方の第２のダイヤフラム２２０は、リング型のスペーサ２２２によって圧電ダイヤフラム１６０から離れて保持されている。スペーサ２２２はその内面上に、各ダイヤフラム、すなわち圧電ダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム２２０の基体層４４を把持する、またはクランプするための棚および窪みを有する。ダイヤフラムの基体層４４をスペーサ２２２に保持するために、ガスケットまたは封止剤が採用可能である。

図１１Ａおよび図１１Ｂの例示的な実現化例の第１の圧電アセンブリ２１０および第２のダイヤフラム２２０は、電気信号および熱応力がない場合には若干湾曲する円板として形作られたダイヤフラムを有し得る。さらに、図１１Ａおよび図１１Ｂの例示的な実現化例の第１の圧電アセンブリ２１０および第２のダイヤフラム２２０は、温度を補償する態様で配向されたダイヤフラムを有し得る。この点に関し、圧電ダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム２２０は双方とも、第１の圧電アセンブリ２１０および第２の圧電アセンブリ２１２により形成されたそれぞれの可変貯蔵槽に流体を通す半径方向ポートから見た場合、凸状の態様で配向されている。この点に関し、図１１Ａおよび図１１Ｂの実現化例の第１の圧電アセンブリ２１０および第２の圧電アセンブリ２１２は第１の実施例の第３の例示的な実現化例に似ているが、圧電ダイヤフラムの層の順序が逆である。この類似に対し、第１の半径方向ポート１７０から見た場合、非作動時（たとえば電気信号がない場合）、主圧電ダイヤフラム３０は若干凹形状を有し、キャリッジ圧電ダイヤフラム４０は若干凸形状を有している。

図１１Ａおよび図１１Ｂの例示的な実現化例の第１の圧電アセンブリ２１０および第２のダイヤフラム２２０はまた、第１の実施例のあらゆる例示的な実現化例と同様に温度を補償する態様で配向されたダイヤフラムを有し得る。たとえば、ハウジング１２４の半径方向ポートから見ると、第１の圧電ダイヤフラム１６０は（非作動時）、第１の実施例の第１の例示的な実現化例の主圧電ダイヤフラム３０と同様に若干凹形状を有し、第２のダイヤフラム２２０は（非作動時）、同じ実現化例のキャリッジ圧電ダイヤフラム４０と同様に若干凸形状を有し得る。また、これに代えて、第１の圧電ダイヤフラム１６０は（非作動時）、第１の実施例の第２の例示的な実現化例の主圧電ダイヤフラム３０と同様に若干凸形状を有し、第２のダイヤフラム２２０は（非作動時）、同じ実現化例のキャリッジ圧電ダイヤフラム４０と同様に若干凹形状を有し得る。または、別の代替例として、第１
の圧電ダイヤフラム１６０は（非作動時）、第１の実施例の第３の例示的な実現化例の主圧電ダイヤフラム３０と同様に若干凹形状を有し、第２のダイヤフラム２２０は（非作動時）、同じ実現化例のキャリッジ圧電ダイヤフラム４０と同様に若干凹形状を有し得る。

第２の実施例の第５の例示的な実現化例の上述の各々の変形の温度補償は、熱応力が各圧電アセンブリの圧電ダイヤフラム１６０および第２のダイヤフラム２２０の双方に同様に影響を与えるということから生じており、そのため、圧電物質における熱変化にかかわらず、各可変貯蔵槽１５０、１５２の膨張体積は一定に保たれ、圧電物質における熱変化にもかかわらず、各可変貯蔵槽１５０、１５２の収縮体積は一定に保たれる。本質的に、ある圧電ダイヤフラムについての温度歪みのどの傾向も、それぞれの可変貯蔵槽を形成するためにそれと連携して機能する他方の圧電ダイヤフラムによって相殺される。

すべての例示的な実施例の例示的な実現化例のアクチュエータアセンブリは無数の目的を果たすことができ、他の要素またはデバイスに採用または利用され得る。たとえば、アクチュエータ要素はスプール弁またはサーボ弁に接続、結合、または連結されてもよい。

さまざまな実施例が詳細に図示され、説明されてきたが、請求項は任意の特定の実施例または例に限定されない。上述のどの説明も、任意の特定の要素、ステップ、範囲または機能が、それが請求項の範囲に含まれなければならないというような本質的なものであるということを暗示していると解釈されるべきではない。特許される主題の範囲は請求項のみにより定義される。法的保護の範囲は、許可された請求項およびそれらの均等物において記載された文言によって定義される。この発明が開示された実施例に限定されるべきではなく、逆に、さまざまな修正および均等な構成を網羅するよう意図されていることが理解されるべきである。

（１）はアクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されておらず、かつ主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに熱応力がかかっていない状況を示すための、第１の例示的な実施例の第１の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリの断面側面図である。（２）はアクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されていないものの、主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに熱応力がかかっている状況を示すための、図１Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに正の電気信号が印加された状況を示すための、図１Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに負の電気信号が印加された状況を示すための、図１Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 図１Ａの線２Ａ−２Ａに沿った平面図である。 図１Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った平面図である。 （１）はアクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されておらず、かつ主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに熱応力がかかっていない状況を示すための、第１の例示的な実施例の第２の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリの断面側面図である。（２）はアクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されていないものの、主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに熱応力がかかっている状況を示す、図２Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに正の電気信号が印加された状況を示す、図２Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに負の電気信号が印加された状況を示す、図２Ａ（１）のアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 アクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されていない状況を示すための、第１の例示的な実施例の第３の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに正の電気信号が印加された状況を示す、図３Ａのアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに負の電気信号が印加された状況を示す、図３Ａのアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 アクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されていない状況を示すための、第１の例示的な実施例の第４の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに正の電気信号が印加された状況を示す、図４Ａのアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムに負の電気信号が印加された状況を示す、図４Ａのアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 アクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムにもキャリアダイヤフラムにも電気信号が印加されておらず、かつアクチュエータアセンブリが弁として機能する状況を示すための、第１の例示的な実施例の第５の例示的な実現化例に従ったアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 アクチュエータアセンブリの主ダイヤフラムおよびキャリアダイヤフラムの双方に正の電気信号が印加された状況を示すための、図５Ａのアクチュエータアセンブリの断面側面図である。 アクチュエータの引込位置を示す、第２の例示的な実施例の第１の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの伸張位置を示す、第２の例示的な実施例の第１の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの引込位置を示す、第２の例示的な実施例の第２の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの伸張位置を示す、第２の例示的な実施例の第２の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの引込位置とアクチュエータの位置付けを制御するための変位フィードバックループとを示す、第２の例示的な実施例の第３の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの引込位置を示す、第２の例示的な実施例の第４の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの伸張位置を示す、第２の例示的な実施例の第４の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの引込位置を示す、第２の例示的な実施例の第５の例示的な実現化例の断面側面図である。 アクチュエータの伸張位置を示す、第２の例示的な実施例の第５の例示的な実現化例の断面側面図である。

Claims (28)

1. アクチュエータ要素（２６、１２６）と、
   アクチュエータ要素の動きを制御するための２つの圧電アセンブリとを備える、アクチュエータアセンブリであって、第１の圧電アセンブリおよび第２の圧電アセンブリは、第１の圧電アセンブリの温度依存性が第２の圧電アセンブリの温度依存性により相殺されるように配置される、アクチュエータアセンブリ。
2. 第１の圧電アセンブリは第１の圧電ダイヤフラム（３０）を備え、第１の圧電ダイヤフラム（３０）は第１の圧電ダイヤフラム（３０）の変位に応じてアクチュエータ要素を変位させるためにアクチュエータ要素に接続され、第２の圧電アセンブリは第２の圧電ダイヤフラム（４０）を備え、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
   第１の圧電ダイヤフラム（３０）を取付けるための可動キャリッジ（３４）を備え、第２の圧電ダイヤフラム（４０）は第２の圧電ダイヤフラム（４０）の変位に応じてキャリッジを変位させるためにキャリッジ（３４）に接続され、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
   第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）を同じ方向に変位させるために第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）に電気信号を印加するためのドライバ（５０）を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記アクチュエータアセンブリはさらにハウジング（１２６）を備え、アクチュエータ要素（１２０）はハウジング（１２６）内で少なくとも部分的に往復運動可能であり、
   ハウジング（１２６）に対し、アクチュエータ要素（１２０）は、第１の可変流体チャンバ（１３０）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を少なくとも部分的に規定し、
   第１の圧電アセンブリは第１の可変流体チャンバ（１３０）に接続された第１の可変貯蔵槽（１５０）を備え、第２の圧電アセンブリは第２の可変流体チャンバ（１３２）に接続された第２の可変貯蔵槽（１５２）を備え、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は双方とも、少なくとも部分的に圧電材料で形成されており、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
   第１の可変貯蔵槽（１５０）および第１の可変流体チャンバ（１３０）を満たすための第１の作用流体と、
   第２の可変貯蔵槽（１５２）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を満たすための第２の作用流体と、
   アクチュエータ要素の伸張運動中には第１の可変貯蔵槽（１５０）を収縮させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を膨張させ、アクチュエータ要素の引込動作中には第１の可変貯蔵槽（１５０）を膨張させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を収縮させるために、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）を構成する圧電材料に信号を印加するドライバ（１８０）とを備える、請求項１に記載の装置。
4. 第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は各々、
   第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラム（１６０）と、
   第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラム（１９０）とを備え、
   第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるようにともに結合され、
   第１のダイヤフラム（１６０）および第２のダイヤフラム（１９０）の少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである、請求項３に記載の装置。
5. 第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は各々、
   第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラム（１６０）と、
   第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラム（１９０）とを備え、
   第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるようにスペーサ（２２２）によって保持され、
   第１のダイヤフラム（１６０）および第２のダイヤフラム（１９０）の少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである、請求項３に記載の装置。
6. 第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムは、第１の圧電ダイヤフラムの温度依存性が第２の圧電ダイヤフラムの温度依存性により相殺されるように配置される、請求項５に記載の装置。
7. アクチュエータ要素の変位度を検出し、ドライバに印加するためのフィードバック信号を生成するための変位センサ（２００）をさらに備える、請求項３に記載の装置。
8. アクチュエータアセンブリであって、
   アクチュエータ要素（２６）と、
   第１の圧電ダイヤフラム（３０）とを備え、第１の圧電ダイヤフラム（３０）は第１の圧電ダイヤフラム（３０）の変位に応じてアクチュエータ要素（２６）を変位させるためにアクチュエータ要素（２６）に接続され、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
   第１の圧電ダイヤフラム（３０）を取付けるための可動キャリッジ（３４）と、
   第２の圧電ダイヤフラム（４０）とを備え、第２の圧電ダイヤフラム（３０）は第２の圧電ダイヤフラム（４０）の変位に応じてキャリッジ（３４）を変位させるためにキャリッジ（３４）に接続され、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
   第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）を変位させるために、第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）に電気信号を印加するためのドライバ（５０）を備える、アクチュエータアセンブリ。
9. 第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）は、第１の圧電ダイヤフラム（３０）の温度依存性が第２の圧電ダイヤフラム（４０）の温度依存性により相殺されるように配置される、請求項８に記載の装置。
10. アクチュエータ要素（２６）はアクチュエータ軸（２８）を有し、アクチュエータ軸に対し、第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）のうちの一方は非作動時に凹形状を有し、第１の圧電ダイヤフラムおよび第２の圧電ダイヤフラムのうちの他方は非作動時に凸形状を有する、請求項８に記載の装置。
11. 第１の圧電ダイヤフラム（３０）は非作動時に凹形状を有し、第２の圧電ダイヤフラム（４０）は非作動時に凸形状を有する、請求項１０に記載の装置。
12. 第１の圧電ダイヤフラム（３０（２））は非作動時に凸形状を有し、第２の圧電ダイヤフラム（４０（２））は非作動時に凹形状を有する、請求項１０に記載の装置。
13. アクチュエータ要素（２６）はアクチュエータ軸（２８）を有し、アクチュエータ軸（２８）に対し、第１の圧電ダイヤフラム（３０（４））および第２の圧電ダイヤフラム（４０（４））は双方とも、非作動時に凹形状を有する、請求項８に記載の装置。
14. ハウジングをさらに備え、第２の圧電ダイヤフラムはハウジング内に取付けられる、請求項８に記載の装置。
15. アクチュエータアセンブリを動作させる方法であって、アクチュエータアセンブリは第１の圧電ダイヤフラム（３０）を備え、第１の圧電ダイヤフラム（３０）は第１の圧電ダ
    イヤフラム（３０）の変位に応じてアクチュエータ要素（２６）を変位させるためにアクチュエータ要素（２６）に接続され、前記方法は、
    第１の圧電ダイヤフラム（３０）を取付けるために可動キャリッジ（３４）を用いるステップと、
    第２の圧電ダイヤフラム（４０）の変位に応じてキャリッジ（３４）を変位させるためにキャリッジ（３４）を第２の圧電ダイヤフラム（４０）に接続するステップと、
    第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）を変位させるために第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）に電気信号を印加するステップとを備える、方法。
16. 第１の圧電ダイヤフラム（３０）の温度依存性が第２の圧電ダイヤフラム（４０）の温度依存性により相殺されるように、第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）を動作させるステップをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
17. アクチュエータ要素（２６）はアクチュエータ軸（２８）を有し、アクチュエータ軸に対し、前記方法は、
    非作動時に第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）のうちの一方に凹形状を与えるステップと、
    非作動時に第１の圧電ダイヤフラム（３０）および第２の圧電ダイヤフラム（４０）のうちの他方に凸形状を与えるステップとを備える、請求項１５に記載の方法。
18. 非作動時に第１の圧電ダイヤフラム（３０）に凹形状を与えるステップと、非作動時に第２の圧電ダイヤフラム（４０）に凸形状を与えるステップとをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
19. 非作動時に第１の圧電ダイヤフラム（３０（２））に凸形状を与えるステップと、非作動時に第２の圧電ダイヤフラム（４０（２））に凹形状を与えるステップとをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. アクチュエータ要素はアクチュエータ軸を有し、アクチュエータ軸に対し、前記方法はさらに、非作動時に第１の圧電ダイヤフラム（３０（４））および第２の圧電ダイヤフラム（４０（４））の双方に凹形状を与えるステップを備える、請求項１５に記載の方法。
21. アクチュエータアセンブリであって、
    ハウジング（１２６）と、
    ハウジング（１２６）内で少なくとも部分的に往復運動するためのアクチュエータ要素（１２０）とを備え、
    ハウジング（１２６）に対し、アクチュエータ要素は、第１の可変流体チャンバ（１３０）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を少なくとも部分的に規定し、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
    第１の可変流体チャンバ（１３０）に接続された第１の可変貯蔵槽（１５０）と、第２の可変流体チャンバ（１３２）に接続された第２の可変貯蔵槽（１５２）とを備え、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は双方とも、少なくとも部分的に圧電材料で形成されており、前記アクチュエータアセンブリはさらに、
    第１の可変貯蔵槽（１５０）および第１の可変流体チャンバ（１３０）を満たすための第１の作用流体と、
    第２の可変貯蔵槽（１５２）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を満たすための第２の作用流体と、
    アクチュエータ要素の伸張運動中には第１の可変貯蔵槽（１５０）を収縮させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を膨張させ、アクチュエータ要素の引込動作中には第１の可変
    貯蔵槽（１５０）を膨張させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を収縮させるために、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）を構成する圧電材料に信号を印加するドライバ（１８０）とを備える、アクチュエータアセンブリ。
22. 第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は、第１の可変貯蔵槽（１５０）の温度依存性が第２の可変貯蔵槽（１５２）の温度依存性により相殺されるように配置される、請求項２１に記載の装置。
23. 第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は各々、
    第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラムと、
    第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラムとを備え、
    第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるようにともに結合され、
    第１のダイヤフラムおよび第２のダイヤフラムの少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである、請求項２１に記載の装置。
24. 第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は各々、
    第１のダイヤフラム端部を有する第１のダイヤフラムと、
    第２のダイヤフラム端部を有する第２のダイヤフラムとを備え、
    第１のダイヤフラム端部および第２のダイヤフラム端部は、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間に可変貯蔵槽体積が形成されるようにスペーサによって保持され、
    第１のダイヤフラムおよび第２のダイヤフラムの少なくとも一方は、電気信号の印加に従って変位する圧電ダイヤフラムである、請求項２１に記載の装置。
25. アクチュエータ要素の変位度を検出し、ドライバに印加するためのフィードバック信号を生成するための変位センサをさらに備える、請求項２１に記載の装置。
26. アクチュエータアセンブリを動作させる方法であって、アクチュエータアセンブリは、ハウジング（１２６）内で少なくとも部分的に往復運動するためのアクチュエータ要素を備え、アクチュエータ要素は、ハウジング（１２６）に対し、第１の可変流体チャンバ（１３０）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を少なくとも部分的に規定し、第１の可変貯蔵槽（１５０）が第１の可変流体チャンバ（１３０）に接続され、第２の可変貯蔵槽（１５２）が第２の可変流体チャンバ（１３２）に接続され、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）は双方とも、少なくとも部分的に圧電材料で形成されており、第１の作用流体が第１の可変貯蔵槽（１５０）および第１の可変流体チャンバ（１３０）を満たし、第２の作用流体が第２の可変貯蔵槽（１５２）および第２の可変流体チャンバ（１３２）を満たしており、前記方法は、
    アクチュエータ要素の伸張運動中、第１の可変貯蔵槽（１５０）を収縮させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を膨張させるために、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）を構成する圧電材料に信号を印加するステップと、
    アクチュエータ要素の引込動作中、第１の可変貯蔵槽（１５０）を膨張させ、かつ第２の可変貯蔵槽（１５２）を収縮させるために、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）を構成する圧電材料に信号を印加するステップとを備える、方法。
27. 第１の可変貯蔵槽（１５０）の温度依存性が第２の可変貯蔵槽（１５２）の温度依存性により相殺されるように、第１の可変貯蔵槽（１５０）および第２の可変貯蔵槽（１５２）を動作させる、請求項２６に記載の方法。
28. アクチュエータ要素の変位度を検出し、ドライバに印加するためのフィードバック信号を生成するステップをさらに備える、請求項２６に記載の方法。

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