JP2010057225A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】平行配置された２つの圧電素子に接続された梁状本体部に形成された柱状突起の先端に楕円運動を生起させることで駆動対象に送りを掛けるようにした圧電アクチュエータの動作効率を向上させる。
【解決手段】第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の先端に固着された梁状本体部５の中央から左右に等しい間隔をおいて同一形状同一寸法の２つの柱状突起６，７を設けると共に、梁状本体部５の中央部には柱状突起６，７と逆方向に向けて突出する中央支持体８を設け、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２および中央支持体８の基部をベースプレート１１に固着し、何れかの圧電素子を正弦波または三角波からなる高速送り用駆動信号で駆動することにより、柱状突起６，７の先端に位相の異なる楕円運動を生起させ、圧電素子の１振動周期の内に柱状突起６，７を利用して２回の送り動作をかける。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力電圧に応じて軸方向に伸縮する圧電素子を組み合わせて駆動対象もしくは駆動対象の移動方向をガイドするガイド部材に形成された駆動力伝達面に駆動力を伝達することで駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータの改良に関する。

２つの圧電素子を組み合わせて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータとしては、特許文献１に開示される超音波モータ，特許文献２に開示されるアクチュエータ，特許文献３に開示される超音波駆動装置等が既に公知である。

これらの特許文献で開示される圧電アクチュエータは、何れも、軸方向に伸縮する圧電素子の先端部が近接するようにして２つの圧電素子を斜交させて配置し、その先端部にブロック状の変位合成部を固着し、この変位合成部自体あるいは変位合成部に突設された柱状突起を駆動対象の側面や外周部に一定の力で予圧して当接させ、少なくとも１つの圧電素子を共振状態で駆動するか（特許文献１）、もしくは、位相差をもって２つの圧電素子を同時に振動させる（特許文献２，３）ことによって変位合成部それ自体に楕円運動を生起させ、変位合成部と駆動対象との間の摩擦（特許文献１，２）、あるいは、変位合成部に突設された柱状突起と駆動対象との間の摩擦（特許文献３）と前述の楕円運動とを利用して駆動対象に一方的な送り（特許文献１，２）、もしくは、正逆の送り（特許文献３）を掛ける構成を有する。

特許文献３記載の超音波駆動装置は変位合成部それ自体を駆動対象に当接させる代わりに変位合成部の柱状突起を駆動対象に当接させている点が特許文献１，２記載の超音波モータや特許文献２のアクチュエータと異なるが、この柱状突起の傾きは当該柱状突起が駆動対象と当接して弾性変形することによって生じるもので、圧電素子の伸縮運動によってもたらされる共振運動とは技術的な意味合いが相違する。

特許文献１，２，３に開示される圧電アクチュエータは、何れも、２つの圧電素子の先端をブロック状の変位合成部を介して接続したものであるため、各圧電素子の先端と変位合成部との間の固着部に強力な曲げモーメントや剪断力が作用して圧電素子と変位合成部との間の接続箇所に破断が生じる可能性が高く、また、圧電素子それ自体も様々な方向に交番的に屈曲して疲労するため、圧電アクチュエータに十分な耐久性を持たせることが難しいといった不都合がある。

また、これらの圧電アクチュエータは、専ら連続的な高速送りのみを実現するためのもので、精密な位置決めのための送りには適さないといった問題がある。

これに対し、本出願人らは、圧電素子を不用意に屈曲させることなく圧電素子の直線的な伸縮動作のみを利用して駆動対象に送りを掛けることによって耐久性を向上させると共に、精密な位置決めのための送りにも十分に対処が可能な圧電アクチュエータを特許文献４の圧電アクチュエータとして提案しているが、このものは、４系統以上の圧電素子を連動させて駆動するために制御回路やアンプの構成が相対的に複雑化する傾向にあった。

本出願人らは、更に、梁状本体部と１つの柱状突起とからなる略Ｔ字型の弾性体の両側に第１，第２の圧電素子を平行に配置し、第１，第２の圧電素子の何れか一方を選択して一定の周波数で高速振動させることによって柱状突起の先端に生じる楕円運動を利用して正逆の高速送りを選択的に実現できるようにした圧電アクチュエータを特許文献５として提案している。この圧電アクチュエータは、高速送りに際しても微動送りに際しても、何れか一方の圧電素子のみを駆動すればよく、１系統分の制御回路で正逆の送りが実現でき、しかも、正逆の高速送りを同一周波数で実現できることから、制御回路の構成の簡略化の面で有用性が高いが、柱状突起の先端が駆動力伝達面に当接している時間が短いために送り動作が間欠的となり、動作効率が芳しくない難点があった。

また、非対称の２つの突起と１つの圧電素子を利用したマイクロ超音波リニアモータが非特許文献１として既に提案されているが、このものは、２つの突起の振動特性の相違を利用し、圧電素子の駆動周波数を変化させて送り方向を正逆に変化させるものであり、基本的な構成が特許文献５の圧電アクチュエータとは相違し、正逆の高速送りを同一周波数で実現するものではない。

特開２００１−１６８７９号公報 特開２００１−２２４１８７号公報（図３，図４，図１１−１４） 特開２００２−５８２６６号公報（段落００２１，００２３−００２４，図６） 特許第３８３３１６６号 特願２００７−２３４４４７ 合田泰之、"非対称二本突起構造を用いたマイクロ超音波リニアモータ"［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１６年２月提出、東京工業大学工学部平成１５年度学士論文、東京工業大学、［平成２０年７月３１日検索］、インターネット＜URL:http://www-ueha.pi.titech.ac.jp/pdf/bachelor/h15b_gouda.pdf＞

本発明の課題は、前記従来技術の不都合を改善し、圧電素子と他の部品との接続箇所に破断を生じたり圧電素子自体が疲労したりする可能性が低く、高速な送りと精密な位置決めのための送りが共に可能であって、制御回路やアンプの構成も簡便であり、更に、駆動対象の送りに関わる動作効率にも優れた圧電アクチュエータを提供することにある。

本発明の圧電アクチュエータは、入力電圧に応じて軸方向に伸縮する圧電素子を組み合わせて駆動対象もしくは駆動対象の移動方向をガイドするガイド部材に形成された駆動力伝達面に駆動力を伝達することで駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータであり、前記課題を達成するため、特に、
柱状形態を有する梁状本体部と、前記梁状本体部の長手方向に沿って前記梁状本体部の中央から相反する方向に相互に等しい間隔をおいて前記梁状本体部の一側面から前記長手方向と直交する向きに突出する同一形状同一寸法の２つの柱状突起と、前記梁状本体部の前記一側面と並行する他の一側面において前記梁状本体部の中央から前記長手方向と直交する向きで前記２つの柱状突起と逆方向に向けて突出する中央支持体と、前記梁状本体部と前記中央支持体との連絡部において前記梁状本体部の姿勢変化を許容すべく前記中央支持体の側に設けられた縮径部とによって一体に形成された可撓性送り部材と、
前記可撓性送り部材の中央支持体と平行して前記梁状本体部の両端部に配置され、其の先端部を前記梁状本体部に固着された第１，第２の圧電素子と、
前記第１，第２の圧電素子の基部および前記中央支持体の基部を固着したベースプレートと、
前記梁状本体部が前記駆動対象の送り方向と平行となり且つ前記２つの柱状突起が前記駆動対象の送り方向と直交するような姿勢を保持した状態で前記ベースプレートを押圧することによって前記２つの柱状突起の先端を前記駆動力伝達面に向けて付勢する予圧手段と、
時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる正弦波または三角波からなる高速送り用駆動信号と、直流電圧からなる微動送り用駆動信号とを選択的に生成する駆動信号生成手段と、
前記高速送り用駆動信号と微動送り用駆動信号のうち前記駆動信号生成手段が生成すべき信号の種別を前記駆動信号生成手段に指令する生成信号指定手段と、
前記駆動信号生成手段によって生成された駆動信号を何れか一方の前記圧電素子に対して選択的に入力する送り方向切替手段とを備えたことを特徴とする構成を有する。

以上の構成において、まず、送り方向切替手段を操作し、駆動信号生成手段が生成する駆動信号の入力先として第１，第２の圧電素子の何れか一方を選択する。
そして、駆動対象に連続的な高速送りを掛ける場合においては、生成信号指定手段を操作して高速送り用駆動信号を生成する旨の指令を駆動信号生成手段に入力し、また、駆動対象に対して微動送りを掛ける場合には、生成信号指定手段を操作して微動送り用駆動信号を生成する旨の指令を駆動信号生成手段に入力する。
駆動信号生成手段に高速送り用駆動信号を生成する旨の指令が入力された場合、駆動信号生成手段は、正弦波または三角波からなる高速送り用駆動信号を生成し、この高速送り用駆動信号を、駆動信号の入力先として選択された何れか一方の圧電素子に印加する。
高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる正弦波または三角波に類する信号である。
可撓性送り部材の梁状本体部と一体に形成された２つの柱状突起の動作原理について図１（ａ）〜図１（ｃ）の作用原理図を参照して説明する。
第１，第２の圧電素子は入力電圧に応じて軸方向に伸縮する構造のものであるから、高速送り用駆動信号の入力対象として選択された何れか一方の圧電素子、例えば、図１（ａ）中で左側に位置する第１の圧電素子Ｅに正電圧が印加されると、この圧電素子Ｅが図１（ａ）に示されるような自然長の状態から、印加電圧に比例した長さで伸長する。この結果、当該圧電素子Ｅ寄りの柱状突起Ｃが図１（ｂ）に示されるようにして上方に押し上げられ、柱状突起Ｃの先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、梁状本体部Ｂと一体の柱状突起Ｃを伴って図１（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起Ｃの先端に図１（ｂ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。
一方、これとは逆に、高速送り用駆動信号としての負電圧が左側の圧電素子Ｅに印加されると、左側の圧電素子Ｅが印加電圧に比例した長さで短縮し、この結果、当該圧電素子Ｅ寄りの柱状突起Ｃが図１（ｃ）に示されるようにして下方に引き下げられ、柱状突起Ｃの先端に下降方向の縦移動が生じる。また、この短縮動作により、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、梁状本体部Ｂと一体の柱状突起Ｃを伴って図１（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起Ｃの先端に図１（ｃ）に示されるような右から左に向かう方向の横移動が生じることになる。
高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧が変化する正弦波または三角波であるから、この高速送り用駆動信号を左側の圧電素子Ｅに入力することにより、前述の縦移動および横移動が繰り返されて同期した縦振動および横振動からなる共振となり、この共振により、最終的に、柱状突起Ｃの先端が、図１（ａ）中で右回りの楕円軌跡に沿って運動することになる。
以上が、左側の圧電素子Ｅに高速送り用駆動信号が入力された場合に柱状突起Ｃの先端に生じる動作である。
しかも、前述のようにして高速送り用駆動信号としての正電圧が左側の圧電素子Ｅに印加された状況下では、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、図１（ｂ）のようにして時計方向に揺動する結果、この揺動動作に連動して、梁状本体部Ｂの中央から他方の圧電素子である第２の圧電素子Ｈの固着位置に至る区間の梁状本体部Ｂには、図１（ｂ）に示されるように、下に凸となる屈曲動作が生じ、当該区間の中央部Ｉに生じる下降方向の位置変化により他方の柱状突起Ｄの先端に下降方向の縦移動が生じる。また、梁状本体部Ｂの中央から他方の圧電素子Ｈの固着位置に至る区間の梁状本体部Ｂが下に凸となる当該区間の姿勢変化に連動して、梁状本体部Ｂと一体の他方の柱状突起Ｄが図１（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起Ｄの先端に図１（ｂ）に示されるような右から左に向かう方向の横移動が生じることになる。
一方、これとは逆に、高速送り用駆動信号としての負電圧が左側の圧電素子Ｅに印加された状況下では、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、図１（ｃ）のようにして反時計方向に揺動するので、この揺動動作に連動して、梁状本体部Ｂの中央から他方の圧電素子Ｈの固着位置に至る区間の梁状本体部Ｂに、図１（ｃ）に示されるように、上に凸となるような屈曲動作が生じ、当該区間の中央部Ｉに生じる上昇方向の位置変化に伴って他方の柱状突起Ｄの先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、梁状本体部Ｂの中央から他方の圧電素子Ｈの固着位置に至る区間の梁状本体部Ｂが上に凸となる当該区間の姿勢変化に連動して梁状本体部Ｂと一体の他方の柱状突起Ｄが図１（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起Ｄの先端に図１（ｃ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。
高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧が変化する正弦波または三角波であるから、この高速送り用駆動信号を左側の圧電素子Ｅに入力することにより、前述の縦移動および横移動が繰り返されて同期した縦振動および横振動からなる共振となり、この共振により、最終的に、柱状突起Ｄの先端が、図１（ａ）中で右回りの楕円軌跡に沿って運動することになる。
以上が、左側の圧電素子Ｅに高速送り用駆動信号が入力された場合に柱状突起Ｄの先端に生じる動作である。
そして、図１（ｂ）あるいは図１（ｃ）に示される通り、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる高速送り用駆動信号を左側の圧電素子Ｅに入力した際の柱状突起Ｃの先端位置の高さと柱状突起Ｄの先端位置の高さ、および、柱状突起Ｃの揺動方向と柱状突起Ｄの揺動方向の少なくとも一方は各時点において相互に異なる。
つまり、柱状突起Ｃの先端の楕円運動と柱状突起Ｄの先端の楕円運動は位相の異なる楕円運動であり、例えば、図１（ｂ）に示されるように柱状突起Ｃの先端が上死点にある状態で柱状突起Ｄの先端が下死点に位置し、また、図１（ｃ）に示されるように柱状突起Ｃの先端が下死点にある状態で柱状突起Ｄの先端が上死点に位置し、この例では、柱状突起Ｃの先端の楕円運動と柱状突起Ｄの先端の楕円運動との間に１８０deg.相当の位相差が生じていることになる。
柱状突起Ｃの先端の楕円運動の軌跡の長軸を送り方向に沿った向き（図１の左右方向）に合致させることは、柱状突起Ｃの先端の縦移動量と柱状突起Ｃの先端の横移動量を適正化すること、つまり、梁状本体部Ｂの中央から圧電素子Ｅの固着位置に至る区間の長さ、および、この区間上における柱状突起Ｃの配設位置、ならびに、柱状突起Ｃの長さ等を適切に設計することにより実現が可能であり、同様に、柱状突起Ｄの先端の楕円運動の軌跡の長軸を送り方向に沿った向き（図１の左右方向）に合致させることは、柱状突起Ｄの先端の縦移動量と柱状突起Ｄの先端の横移動量を適正化すること、要するに、梁状本体部Ｂの中央から他方の圧電素子Ｈの固着位置に至る区間の長さ、および、この区間上における柱状突起Ｄの配設位置、ならびに、柱状突起Ｄの長さ等を適切に設計することにより実現可能である。
但し、本発明にあっては、例えば、圧電素子Ｅに高速送り用駆動信号を入力した際に柱状突起Ｃ，Ｄの先端に右回りの楕円運動を生起させて、図１に示されるように、駆動対象Ｌもしくは駆動対象Ｌをガイドするガイド部材の駆動力伝達面Ｊに対して図１中で左から右に向かう方向の送りを掛け、また、これとは逆に、圧電素子Ｈに高速送り用駆動信号を入力した際に柱状突起Ｄ，Ｃの先端に左回りの楕円運動を生起させて、図１とは逆に、駆動対象Ｌもしくは駆動対象Ｌをガイドするガイド部材の駆動力伝達面Ｊに対して図１中で右から左に向かう方向の送りを掛ける必要があるので、中央支持体Ｆの中心軸を基準とする左右の対称性を崩さずに上述の条件を満たす必要があり、特に、柱状突起Ｃの先端の楕円運動と柱状突起Ｄの先端の楕円運動との間に位相差を生じさせる必要上、梁状本体部Ｂ上における柱状突起Ｃ，Ｄの配設位置が重要となる。
図１（ｂ）および図１（ｃ）から分かるように、伸縮させる側の圧電素子と中央支持体Ｆとの間、例えば、圧電素子Ｅと中央支持体Ｆとの間では梁状本体部Ｂが概ね直線の状態を維持して揺動する一方、伸縮させない側の圧電素子、例えば、圧電素子Ｈと中央支持体Ｆとの間では梁状本体部Ｂが大きく屈曲して下に凸または上に凸となり、専ら、伸縮しない側の圧電素子Ｈと中央支持体Ｆとの間で梁状本体部Ｂに生じる屈曲動作に伴う上下方向の位置変化と当該区間における梁状本体部Ｂの姿勢変化を利用して柱状突起Ｃの先端の楕円運動と柱状突起Ｄの先端の楕円運動との間に位相差を生じさせるようにしているので、図１（ｂ）に示されるようにして圧電素子Ｈと中央支持体Ｆとの間の梁状本体部Ｂが下に凸となって中間位置Ｉが下降したときに柱状突起Ｄを反時計方向に揺動させる一方（このとき柱状突起Ｃは上昇して時計方向に揺動している）、図１（ｃ）に示されるようにして圧電素子Ｈと中央支持体Ｆとの間の梁状本体部Ｂが上に凸となって中間位置Ｉが上昇したときに柱状突起Ｄを時計方向に揺動させる必要がある（このとき柱状突起Ｃは下降して反時計方向に揺動している）。
このため、図１（ｂ）および図１（ｃ）の作用原理図からも明らかなように、圧電素子Ｈと中央支持体Ｆとの間の中間位置Ｉよりも圧電素子Ｈ側に僅かに寄った位置、要するに、図１（ｂ）の状態で下に凸となる梁状本体部Ｂの円弧部分の傾きが右上がりとなり、かつ、図１（ｃ）の状態で上に凸となる梁状本体部Ｂの円弧部分の傾きが右下がりとなる位置に、柱状突起Ｄを配設することが望ましい。柱状突起Ｃの配設位置に関しても、これと同様である。つまり、圧電素子Ｈに正電圧を印加した際に下に凸となる梁状本体部Ｂの中央から圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において梁状本体部Ｂの円弧部分の傾きが右下がりとなり、かつ、圧電素子Ｈに負電圧を印加した際に上に凸となる梁状本体部Ｂの中央から圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において梁状本体部Ｂの円弧部分の傾きが右上がりとなる位置に柱状突起Ｃを配設する。
図１（ａ）中で右側に位置する圧電素子Ｈに高速送り用駆動信号を入力した場合には、前記とは全く逆に、柱状突起Ｄ，Ｃの先端に左回りの楕円運動が生起し、図１とは逆に、駆動対象Ｌもしくは駆動対象Ｌの移動方向をガイドするガイド部材に形成された駆動力伝達面Ｊに対して図１中で右から左に向かう方向の送りが掛けられ、また、柱状突起Ｄの先端の楕円運動と柱状突起Ｃの先端の楕円運動との間に１８０deg.相当の位相差が生じることになるが、その作用原理に関しては前記と全く同様である。
以上が、可撓性送り部材Ａの梁状本体部Ｂと一体に形成された２つの柱状突起Ｃ，Ｄの相互的な動作の関係である。
そして、圧電素子Ｅ，Ｈおよび中央支持体Ｆの基部を固着したベースプレートＫを押圧する予圧手段によって、柱状突起Ｃ，Ｄの先端が駆動力伝達面Ｊに向けて付勢された状態のままで前述のようにして柱状突起先端Ｃ，Ｄの先端に楕円運動が生起される結果、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊに近い側の楕円軌跡の部分では柱状突起Ｃ，Ｄの先端と駆動力伝達面Ｊとの当接力が増大する一方、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊから遠い側の楕円軌跡の部分では柱状突起Ｃ，Ｄの先端と駆動力伝達面Ｊとの当接力が減少する。あるいは、柱状突起Ｃ，Ｄの縦振動の周期と予圧手段の伸縮に係る応答性の関係によっては、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊに近い側の楕円軌跡の部分では柱状突起Ｃ，Ｄの先端と駆動力伝達面Ｊとが当接するが、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊに遠い側の楕円軌跡の部分では、予圧手段の伸長が間に合わずに柱状突起Ｃ，Ｄの先端が駆動力伝達面Ｊから離間したままの状態となるといった現象も生じ得る。
何れの場合においても、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊに近い側の楕円軌跡上に柱状突起Ｃ，Ｄの先端が位置する状況下では、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面Ｊに遠い側の楕円軌跡上に柱状突起Ｃ，Ｄの先端が位置する場合よりも駆動力伝達面Ｊに対して強い送りが掛けられることになるので、結果的に、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起Ｃ，Ｄの先端の移動方向によって駆動対象Ｌの送り方向が決まる。例えば、左右方向に移動可能な駆動対象Ｌの下面に形成された駆動力伝達面Ｊに柱状突起Ｃ，Ｄの先端が当接し、柱状突起Ｃ，Ｄの先端が楕円軌跡に沿って右回りに移動するとした場合では駆動対象Ｌの送り方向は左から右へ向かう方向となり、また、同一条件下で柱状突起Ｃ，Ｄの先端が楕円軌跡に沿って左回りに移動するとした場合では駆動対象Ｌの送り方向は右から左へ向かう方向となる。
しかも、この際、柱状突起Ｃの先端の楕円運動の位相と柱状突起Ｄの先端の楕円運動の位相が異なっているので、圧電素子Ｅ，Ｈの何れか一方の１回の伸縮動作によって柱状突起Ｃと柱状突起Ｄを利用して都合２回の送りが交互に掛けられることになり、梁状本体部の中央部に１つの柱状突起のみを備えた従来型の圧電アクチュエータ（特許文献５参照）に比べ、動作効率が大幅に向上する。
圧電素子Ｅ，Ｈは相互に平行な状態で梁状本体部Ｂの両端部に配置されており、梁状本体部Ｂと２つの柱状突起Ｃ，Ｄと中央支持体Ｆとからなる可撓性送り部材Ａは中央支持体Ｆの中心軸を基準として左右対称の構造であって、しかも、圧電素子Ｅを駆動信号の入力先として選択した場合であっても圧電素子Ｈを駆動信号の入力先として選択した場合であっても高速送り用駆動信号の特性自体は同一であるから、圧電素子Ｅを駆動信号の入力先として選択するか圧電素子Ｈを駆動信号の入力先として選択するかを送り方向切替手段によって切り替えることで、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起先端Ｃ，Ｄの移動方向を反転することが可能であり、これにより駆動対象Ｌの送り方向を正逆に切り替えることができる。
圧電素子Ｅ，Ｈの間に可撓性の梁状本体部Ｂの全長に匹敵する間隔をおいて圧電素子Ｅ，Ｈを相互に平行な状態で配置しているので、何れか一方の圧電素子を伸縮させても他方の圧電素子を屈曲させる力は殆ど作用せず、圧電素子の屈曲による疲労の発生が大幅に軽減される。
また、圧電素子Ｅ，Ｈの先端に両端部を固着された可撓性の梁状本体部Ｂは、圧電素子Ｅ，Ｈの先端部が近接するようにして斜交配置した２つの圧電素子の先端の交差部分に設けられる従来型のブロック状の変位合成部とは相違し、スパンの長い梁状に形成されており、且つ、弾性変形が容易であるから、何れか一方の圧電素子を伸縮させても容易に弾性変形して応力を分散させることができるので、強い曲げモーメントや剪断力が作用することはなく、圧電素子Ｅ，Ｈと梁状本体部Ｂとの間の接続箇所に破断が生じる心配は殆どない。
従って、圧電アクチュエータに十分な耐久性を持たせることが可能である。
一方、駆動信号生成手段に微動送り用駆動信号を生成する旨の指令が入力された場合、駆動信号生成手段は、直流電圧からなる微動送り用駆動信号を生成し、この微動送り用駆動信号を、駆動信号の入力先として選択された何れか一方の圧電素子に印加する。
選択された何れか一方の圧電素子、例えば、第１の圧電素子Ｅは、入力電圧に応じて軸方向に伸縮する構造のものであるから、この微動送り用駆動信号を印加されることにより、入力電圧の大小に応じて伸縮し、例えば、図１（ａ）に示されるような自然長の状態から印加電圧に比例した長さで伸長する。この結果、当該圧電素子Ｅ寄りの柱状突起Ｃが図１（ｂ）に示されるようにして上方に押し上げられ、柱状突起Ｃの先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｅの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、梁状本体部Ｂと一体の柱状突起Ｃを伴って図１（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起Ｃの先端に図１（ｂ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。そして、これらの縦移動と横移動が合成されて柱状突起Ｃの先端が前述した楕円軌跡の一部に沿って図１中で右回りに移動する。この柱状突起Ｃの先端の移動のうち圧電素子Ｅの伸縮方向と直交する方向の移動量が、駆動対象Ｌの送り方向に沿った方向の直線運動である。
そして、圧電素子Ｅ，Ｈおよび中央支持体Ｆの基部を固着したベースプレートＫを押圧する予圧手段によって柱状突起Ｃの先端が駆動力伝達面Ｊに向けて付勢された状態のままで前述のようにして柱状突起Ｃの先端に楕円軌跡の一部に沿った移動が生起される結果、前述の直線運動に相当する分だけ、図１中の左から右に向かう方向で駆動対象Ｌに微小な送りが掛けられ、同時に、駆動力伝達面Ｊと接離する方向の柱状突起Ｃの縦移動に相当する移動量だけ、予圧手段の付勢力に抗してベースプレートＫが駆動力伝達面Ｊから離間する方向に移動することになり、駆動対象Ｌの移動量は、圧電素子Ｅの伸長限度に相当する電圧の範囲内で、微動送り用駆動信号の電圧に略比例する。
これとは逆に、図１（ａ）中で右側に位置する圧電素子Ｈに微動送り用駆動信号を入力した場合には、前記とは逆に、圧電素子Ｈが自然長の状態から印加電圧に比例した長さで伸長し、当該圧電素子Ｈ寄りの柱状突起Ｄが上方に押し上げられ、柱状突起Ｄの先端に縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体Ｆの縮径部Ｇで支持された梁状本体部Ｂの中央から当該圧電素子Ｈの固着位置に至る区間において、梁状本体部Ｂが、梁状本体部Ｂと一体の柱状突起Ｄを伴って図１（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起Ｄの先端に右から左に向かう方向の横移動が生じ、これらの縦移動と横移動が合成されて柱状突起Ｄの先端が前述した楕円軌跡の一部に沿って図１中で左回りに移動し、図１中の右から左に向かう方向で駆動対象Ｌに微小な送りが掛けられることになる。その他の点に関しては前記と全く同様である。
既に述べた通り、圧電素子Ｅ，Ｈは相互に平行な状態で梁状本体部Ｂの両端部に配置されており、梁状本体部Ｂと２つの柱状突起Ｃ，Ｄと中央支持体Ｆとからなる可撓性送り部材Ａは中央支持体Ｆの中心軸を基準として左右対称の構造であって、しかも、圧電素子Ｅを駆動信号の入力先として選択した場合であっても圧電素子Ｈを駆動信号の入力先として選択した場合であっても微動送り用駆動信号の特性自体は同一であるから、圧電素子Ｅを駆動信号の入力先として選択するか圧電素子Ｈを駆動信号の入力先として選択するかを送り方向切替手段によって切り替えることで、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起Ｃ，Ｄの先端の移動方向を反転することが可能であり、これにより駆動対象Ｌの送り方向を正逆に切り替えることができる。また、この構成により精密な位置決めのための送りが実現される。
以上に述べた通り、連続的な高速送りに際しても精密な位置決めのための微動送りに際しても、送り方向切替手段の操作により圧電素子Ｅ，Ｈの何れか一方を駆動信号の入力先として選択し、信号波形生成器やアンプ等からなる単一の駆動信号生成手段で何れかの圧電素子に駆動信号を入力するようにしているので、基本的に１系統分の制御回路を設ければよく、簡便な構造の圧電アクチュエータを提供することができる。

更に、一方の圧電素子が伸長限度に達した状態にある柱状突起の先端を駆動力伝達面から離間させるためのオフセット手段を備えると共に、
前記駆動信号生成手段は、目標移動量を含む微動指令を受け、前記一方の圧電素子に印加される微動送り用駆動信号の電圧と前記直線運動の量との関係に基いて、前記一方の圧電素子の伸長限度に相当する電圧の範囲内で、前記微動指令に略比例した電圧の微動送り用駆動信号を生成するものであって、
前記微動指令が前記一方の圧電素子の伸長限度に相当する前記直線運動の量を超える場合には、前記一方の圧電素子が伸長限度に達した時点で前記オフセット手段により前記柱状突起の先端を前記駆動力伝達面から離間させ前記駆動信号生成手段の作動を停止させて前記一方の圧電素子を初期状態に復帰させ、前記オフセット手段により前記柱状突起の先端を改めて前記駆動力伝達面に当接させて、前記微動指令と前記一方の圧電素子の伸長の度合いに相当する直線運動の量との差分を新たな目標移動量として前記駆動信号生成手段を再び作動させる連続微動送り用制御手段を併設した構成としてもよい。

このような構成を適用した場合、駆動信号生成手段には目標移動量を含む微動指令を入力する。
前述した通り、選択された何れか一方の圧電素子、例えば、第１の圧電素子Ｅは、入力電圧に応じて軸方向に伸縮する構造のものであり、最終的に、微動送りに際しての駆動対象Ｌの移動量は、圧電素子Ｅの伸長限度に相当する電圧の範囲内で、微動送り用駆動信号の電圧に略比例する。
従って、微動指令に含まれる目標移動量が、選択された圧電素子Ｅの伸長限度に相当する駆動対象Ｌの移動量の範囲内であれば、当該圧電素子Ｅに印加される微動送り用駆動信号の電圧と駆動対象Ｌの直線運動の量との関係に基いて、圧電素子Ｅの伸長限度に相当する電圧の範囲内で微動指令に略比例した電圧の微動送り用駆動信号を生成することにより、目標移動量に相当する分の送りで駆動対象Ｌを移動させることができる。例えば、Ｖ１の微動送り用駆動信号を一方の圧電素子Ｅに印加した際に駆動対象Ｌが１（nm）移動し、Ｖ２の微動送り用駆動信号を一方の圧電素子Ｅに印加した際に駆動対象Ｌが２（nm）移動し、・・・、Ｖｉの微動送り用駆動信号を一方の圧電素子Ｅに印加した際に駆動対象Ｌがｉ（nm）移動し、・・・・、Ｖｎの微動送り用駆動信号を一方の圧電素子Ｅに印加した際に駆動対象Ｌがｎ（nm）移動し、Ｖｎの微動送り用駆動信号によって圧電素子Ｅが伸長限度に達するとすれば、微動送り用駆動信号となる直流電圧としてＶ１を入力すると１（nm）の送り、Ｖ２を入力すると２（nm）の送り、・・・、Ｖｉを入力するとｉ（nm）の送り、・・・、Ｖｎを入力するとｎ（nm）の微動送りが実現されるということになる（但し、Ｖ１＜Ｖ２＜・・・Ｖｉ・・・＜Ｖｎ）。
しかし、選択された圧電素子ＥにＶｎを越える電圧を印加しても圧電素子Ｅは其れ以上には伸張しないので、このままでは、ｎ（nm）を超える送りは実現できない。
そこで、微動指令で指示される目標移動量が圧電素子Ｅの伸長限度に相当する駆動対象Ｌの送り量、例えば、前述のｎ（nm）を超える場合には、圧電素子Ｅが伸長限度に達した時点で連続微動送り用制御手段がオフセット手段を制御し、圧電素子Ｅが伸長限度に達した状態にある柱状突起Ｃの先端を駆動力伝達面Ｊから離間させる。柱状突起Ｃの先端の揺動状態を保持したまま柱状突起Ｃの先端を駆動力伝達面Ｊから離間させるようにしているので、柱状突起Ｃを駆動力伝達面Ｊから退避させる際に駆動対象Ｌに余計な送りが掛けられたり、駆動対象Ｌが送り方向と逆行する方向に引き戻されたりする弊害は生じない。
次いで、連続微動送り用制御手段は、駆動信号生成手段の作動を停止させることによって圧電素子Ｅの伸長状態を初期状態に復帰させるが、この時点では既に柱状突起Ｃの先端が駆動力伝達面Ｊから離間しているので、柱状突起先端Ｃの揺動状態を初期状態に復帰させても駆動対象Ｌが不用意に移動する心配はない。
そして、連続微動送り用制御手段は、オフセット手段により柱状突起Ｃの先端を改めて駆動力伝達面Ｊに当接させ、微動指令で指示される目標移動量と圧電素子Ｅの伸長の度合いに相当する駆動対象Ｌの直線運動の量との差分を新たな目標移動量として駆動信号生成手段に入力し、前記と同様にして駆動信号生成手段を再び作動させる。
従って、例えば、前記と同様にＶ１の微動送り用駆動信号で駆動対象Ｌが１（nm）移動し、Ｖ２の微動送り用駆動信号で駆動対象Ｌが２（nm）移動し、・・・、Ｖｉの微動送り用駆動信号で駆動対象Ｌがｉ（nm）移動し、・・・、Ｖｎの微動送り用駆動信号で駆動対象Ｌがｎ（nm）移動し、Ｖｎの微動送り用駆動信号によって圧電素子Ｅが伸長限度に達するとした場合において、目標移動量を２ｎ＋ｉ（nm）とする微動指令が入力されたとすれば、圧電素子Ｅの伸長限度に相当するｎ（nm）の送りが２回と其の都度のオフセット手段の作動が都合２回、そして、Ｖｉの微動送り用駆動信号に相当するｉ（nm）の送りが１回実行されて、目標移動量に相当する送りが完了することになる。
このような構成を適用することで、圧電素子Ｅの伸長限度に相当する直線運動の量を超える目標移動量が微動指令として入力された場合であっても、その要求に確実に対処できるようになる。
第２の圧電素子Ｈに微動送り用駆動信号が入力された場合には駆動対象Ｌの送り方向が前記とは逆になるが、作用原理に関しては前記と全く同様である。

前述のオフセット手段は、具体的には、ベースプレートを前記駆動力伝達面に対して接離する方向に移動させる第３の圧電素子によって構成することができる。

このような構成を適用した場合、圧電素子が伸長限度に達した状態にある柱状突起の先端を駆動力伝達面から離間させるための手段として新たに第３の圧電素子が必要となる。

更に、駆動信号生成手段が非作動となっている間だけ駆動対象の停止位置を保持するロック手段を併設してもよい。

柱状突起の先端が駆動力伝達面から離間した状態であっても振動や衝撃で駆動対象が不用意に移動することはないので、駆動対象の微動送りを繰り返し実行するような場合でも微動指令による目標移動量を確実に達成することができ、また、駆動電力の供給を停止して駆動信号生成手段の作動を停止したような場合であっても最終的な位置決め完了位置を保持することができる。

本発明の圧電アクチュエータは、柱状形態を有する梁状本体部と，該梁状本体部から駆動力伝達面に向けて突出する２つの柱状突起と，前記梁状本体部の姿勢変化を許容する縮径部を有して該梁状本体部の中央から前記２つの柱状突起と逆方向に向けて突出する中央支持体とによって一体に形成された可撓性送り部材の両端部に第１，第２の圧電素子の先端部を固着し、第１，第２の圧電素子の基部および前記中央支持体の基部を固着したベースプレートを駆動力伝達面に向けて予圧した状態で、何れか一方の圧電素子に選択的に正弦波または三角波からなる高速送り用駆動信号を入力することにより、２つの柱状突起の夫々の先端に位相の異なる楕円運動を生じさせ、これら２つの柱状突起の先端の楕円運動を併用することで圧電素子の１回の伸縮動作により駆動力伝達面に対して都合２回の送りを交互に掛けるようにしたので、梁状本体部の中央部に１つの柱状突起のみを備えた従来型の圧電アクチュエータ（特許文献５参照）に比べ、高速送りの際の動作効率が大幅に改善することができる。
また、第１，第２の圧電素子を平行に配置しているため、何れか一方の圧電素子を伸縮させても他方の圧電素子を屈曲させる力は殆ど作用せず、圧電素子の屈曲による疲労の発生が大幅に軽減され、しかも、第１，第２の圧電素子の先端に両端部を固着された梁状本体部はスパンの長い柱状形態に形成されており弾性変形が容易であるから、何れか一方の圧電素子を伸縮させても容易に弾性変形して応力を分散させることが可能であり、圧電素子と梁状本体部との間の接続箇所に強い曲げモーメントや剪断力が作用することがなくなるので、圧電素子と梁状本体部との間の破断を効果的に抑制することができ、圧電アクチュエータ全体としての構造に十分な耐久性を持たせることができる。
しかも、駆動対象に微動送りを掛ける際には何れか一方の圧電素子を伸縮させて中央支持体の縮径部を支点に弾性体を揺動させることで駆動対象の圧電素子の側に位置する柱状突起の先端を圧電素子の伸縮方向と交差する方向に移動させて駆動対象に送りを掛けるようにしているので、従来の此の種の圧電アクチュエータでは難しかった微小な精密送りも容易に実現できる。
更に、高速送りに際しても微動送りに際しても、何れか一方の圧電素子のみを駆動すればよく、送り方向切替手段の操作により第１，第２の圧電素子の何れか一方を駆動信号の入力先として選択し、信号波形生成器やアンプ等からなる単一の駆動信号生成手段で何れかの圧電素子に駆動信号を入力するようにしているので、基本的に１系統分の制御回路を設ければ十分であり特に回路関連のハードウェア面で簡便な構造の圧電アクチュエータを提供することができ、正逆の送り方向も自由に選択することができる。

また、微動送りに際して入力される目標移動量が圧電素子の伸長限度に相当する駆動対象の送り量を超えている場合には、圧電素子が伸長限度に達した時点でオフセット手段を用いて柱状突起の先端を駆動力伝達面から離間させ、柱状突起先端と駆動力伝達面との不用意な接触による駆動対象の位置ずれを防止した状態で圧電素子の伸長状態を初期状態に復帰させ、改めて駆動力伝達面に柱状突起の先端を当接させて、微動指令で指示される目標移動量と圧電素子の伸長の度合いに相当する駆動対象の直線運動の量との差分を新たな目標移動量として駆動信号生成手段に入力するようにしているので、圧電素子の伸長限度に相当する直線運動の量を超える目標移動量が微動指令として入力された場合であっても、その要求に確実に対処することができる。

柱状突起の先端を駆動力伝達面から離間させるためのオフセット手段は、ベースプレートを駆動力伝達面に対して接離する方向に移動させる第３の圧電素子によって簡素に構成することが可能であり、圧電素子の伸長限度に相当する直線運動の量を超えた目標移動量の微動指令に容易に対処することができる。

更に、駆動信号生成手段が非作動となっている間だけ駆動対象の停止位置を保持するロック手段を併設することで、駆動対象の微動送りを繰り返し実行するような場合でも微動指令による目標移動量を確実に達成することができ、また、駆動電力の供給を停止して駆動信号生成手段の作動を停止したような場合であっても最終的な位置決め完了位置を保持することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、実施形態を揚げて具体的に説明する。

図２（ａ）および図２（ｂ）は本発明の圧電アクチュエータをスライダ送り機構に適用した場合の一実施形態の構成の概略について示した模式図、図３（ａ）〜図３（ｃ）は同実施形態の圧電アクチュエータの動作原理を簡略化して示した作用原理図、また、図４は同実施形態の圧電アクチュエータの制御部の構成を簡略化して示したブロック図である。

この実施形態のスライダ送り機構１は、図２（ａ）に示される通り、概略において、駆動対象としてのスライダ２と、スライダ２の移動方向をガイドするガイド部材３、および、スライダ２に送りを掛けるための圧電アクチュエータ４によって構成される。

圧電アクチュエータ４の構造上の主要部は、図２（ａ）に示されるように、柱状形態を有する梁状本体部５と、梁状本体部５の長手方向つまり図２（ａ）中の左右方向に沿って梁状本体部５の中央から相反する方向に相互に等しい間隔をおいて梁状本体部５の一側面つまり上面から梁状本体部５の長手方向と直交する向きに突出する同一形状同一寸法の２つの柱状突起６，７と、梁状本体部５の前記一側面と並行する他の一側面すなわち梁状本体部５の下面において梁状本体部５の中央から梁状本体部５の長手方向と直交する向きで２つの柱状突起６，７と逆方向に向けて突出する中央支持体８と、梁状本体部５と中央支持体８との連絡部において記梁状本体部５の姿勢変化を許容すべく中央支持体８の側に設けられた縮径部９によって一体に形成された可撓性送り部材１０と、
可撓性送り部材１０における中央支持体８と平行して梁状本体部５の両端部に配置され、其の先端部を梁状本体部５に固着された第１の圧電素子ＰＺＴ１および第２の圧電素子ＰＺＴ２と、
第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の基部および中央支持体８の基部を固着したベースプレート１１と、
梁状本体部５の長手方向の向きがスライダ２の送り方向と平行となり且つ２つの柱状突起６，７がスライダ２の送り方向と直交するような姿勢を保持した状態でベースプレート１１を押圧することによって２つの柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて付勢する予圧手段１２とによって構成される。

ここでは、一例として、ベースプレート１１の姿勢を保持して摺動自在にガイドするガイドピン１３，１３と当該ガイドピン１３，１３に遊嵌されて其の両端部をベースプレート１１およびリジッドプレート１４に当接させたコイルスプリング１５，１５とを利用して予圧手段１２を構成しているが、この種の予圧手段の構成に関しては既に様々なものが公知であり、その構成は問わない。

リジッドプレート１４の下面側に設置された第３の圧電素子ＰＺＴ３は入力電圧に応じて厚みを変化させる板状の圧電素子であり、微動送りの実行に際し、第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達したときに、伸長側の圧電素子に近接する側の柱状突起６や柱状突起７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａから離間させるためのオフセット手段として機能する。
具体的には、図２（ｂ）に示されるように、第３の圧電素子ＰＺＴ３が非通電状態となって厚みを減少させた状態で、リジッドプレート１４およびリジッドプレート１４に固設されたガイドピン１３とガイドピン１３の拡径部１３ａを介してベースプレート１１がスライダ２の駆動力伝達面２ａから離間する方向に引かれて柱状突起６や柱状突起７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａから引き離される一方、図２（ａ）に示されるように、第３の圧電素子ＰＺＴ３が通電状態となって厚みを増大させた状態では、リジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１がスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて押圧され、柱状突起６や柱状突起７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接し、予圧手段１２の主要部を構成するコイルスプリング１５が圧縮されることになる。

第４の圧電素子ＰＺＴ４は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する。図２（ａ）では第４の圧電素子ＰＺＴ４が非通電状態となって短縮した状態つまりスライダ２の移動が許容された状態を示し、また、図２（ｂ）では、第４の圧電素子ＰＺＴ４が通電された状態すなわち第４の圧電素子ＰＺＴ４が伸長して其の先端部がスライダ２に押し付けられてスライダ２の移動が禁止された状態を示している。

図２（ａ）および図２（ｂ）では、説明の都合上、各部のスケールを無視してスライダ送り機構１や圧電アクチュエータ４の構造を記載しているが、実際には、可撓性送り部材１０における梁状本体部５のスパンは概ね１１．２（mm）で上下幅が３（mm）、柱状突起６，７の長さは概ね６．４（mm）で左右幅が２．１（mm）、第１の圧電素子ＰＺＴ１および第２の圧電素子ＰＺＴ２の長さは概ね１０（mm）、これら各部の厚さは３．８５（mm）程度であり、スライダ２の大きさは一辺が５０〜１００（mm）といった程度である。梁状本体部５と柱状突起６，７および中央支持体８からなる可撓性送り部材１０を形成する弾性体の材質としては、例えば、炭素工具鋼のＳＫ３や合金工具鋼のＳＫＳ３等の鋼材が適している。

圧電アクチュエータ４の制御部１６は、図４に示されるように、マイクロプロセッサ１７と、マイクロプロセッサ１７の制御プログラムを格納したＲＯＭ１８、および、演算データの一時記憶等に利用されるＲＡＭ１９と、ユーザープログラム等を格納するための不揮発性メモリ２０によって構成される。

また、第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段２１は、信号波形発生器２２とアンプ２３とによって構成される。

アンプ２３から出力される高速送り用駆動信号の一例を図５に示す。この高速送り用駆動信号は、第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２の何れかを高速で伸縮運動させ、何れか一方の圧電素子の伸縮動作に伴う当該圧電素子寄りの柱状突起の縦振動と当該伸縮動作により梁状本体部５の中央から当該圧電素子の固着位置に至る区間で梁状本体部５にもたらされる揺動動作に連動して当該圧電素子寄りの柱状突起に生じる横振動とによってスライダ２の送り方向に沿った方向の長軸を有する楕円運動を当該圧電素子寄りの柱状突起の先端部に生起させ、更に、梁状本体部８の中央から当該圧電素子の固着位置に至る区間で梁状本体部５にもたらされる揺動動作に連動して梁状本体部５の中央から他方の圧電素子の固着位置に至る区間で梁状本体部５に発生する屈曲動作に応じて当該区間の中央部に生じる位置変化による他方の柱状突起の縦振動と当該区間の屈曲動作に伴う当該区間の姿勢変化に連動して他方の柱状突起に生じる横振動とによって、スライダ２の送り方向に沿った方向の長軸を有し、且つ、前記一方の柱状突起の先端部に生じる楕円運動とは位相の異なった楕円運動を他方の柱状突起の先端部に生起させるためのものである。

高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる正弦波または三角波等のものであり（この実施形態では正弦波）、公知の信号波形発生器２２およびアンプ２３で生成し増幅することが可能である。高速送り用駆動信号の電圧や周波数は、第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２を振動させ、この振動と柱状突起６，７の共振運動とによって柱状突起６，７の先端に位相の異なる楕円運動を生起させるのに適した値に定める必要がある。前述した寸法および材質を有する可撓性送り部材１０と第１の圧電素子ＰＺＴ１および第２の圧電素子ＰＺＴ２を対象とした場合、望ましい正弦波の電圧は６０Ｖ_ｐ−ｐ，周波数は２６ｋＨｚ前後が適当であることが実験的に求められている。

次に、アンプ２３から出力される微動送り用駆動信号の一例を図６に示す。この微動送り用駆動信号は、第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２の何れかを伸縮運動させることによって、何れか一方の圧電素子の伸縮動作に伴う当該圧電素子寄りの柱状突起の縦移動と該伸縮動作により梁状本体部５の中央から当該圧電素子の固着位置に至る区間で梁状本体部５にもたらされる揺動動作に連動して当該圧電素子寄りの柱状突起に生じる横移動とによってスライダ２の送り方向に沿った方向の長軸を有する楕円運動の一部を当該圧電素子寄りの柱状突起の先端部に生起させるための直流電圧である。第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２は入力電圧に応じて軸方向に伸縮する構造のものであるから、この微動送り用駆動信号を印加されることにより、入力電圧の大小に応じて第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸縮させることができる。

ここでは、図６に示されるように、例えば、Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖｉ・・・，Ｖｎ（但し、この実施形態ではｎ＝５）のｎ段階の直流電圧を微動送り用駆動信号として利用し、Ｖ１の微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２の何れか一方に印加した際に駆動対象であるスライダ２が基準位置からのアブソリュート量で１（nm）移動し、Ｖ２の微動送り用駆動信号を一方の圧電素子に印加した際にスライダ２が基準位置からのアブソリュート量で２（nm）、要するに、Ｖ１からＶ２への切り替えによってインクリメンタル量で１（nm）移動し、・・・、Ｖｉの微動送り用駆動信号を一方の圧電素子に印加した際にスライダ２が基準位置からのアブソリュート量でｉ（nm）、要するに、Ｖｉ−１からＶｉへの切り替えによってインクリメンタル量で１（nm）移動し、・・・・、Ｖｎの微動送り用駆動信号を一方の圧電素子に印加した際にスライダ２が基準位置からのアブソリュート量でｎ（nm）、要するに、Ｖｎ−１からＶｎへの切り替えによってインクリメンタル量で１（nm）移動し、Ｖｎの微動送り用駆動信号によって当該圧電素子が伸長限度に達するものとする。

駆動信号生成手段２１を構成する信号波形発生器２２およびアンプ２３は、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７から制御部１６の入出力回路２４を介して指令を受け、図５に示されるような高速送り用駆動信号、もしくは、図６に示されるようなｎ段階の微動送り用駆動信号の何れかの段の微動送り用駆動信号を生成し、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に出力する。

送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０は、マイクロプロセッサ１７から制御部１６の入出力回路２４を介して指令を受け、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２に選択的に切り替える。

制御部１６の入出力回路２４には、更に、オフセット手段として機能する第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを２値的に変化させるためのアンプ２５と、ロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４の長さを２値的に変化させて伸長もしくは短縮させるためのアンプ２６が接続されている。

手動パルス発生器２７は駆動対象であるスライダ２に微動送りを掛けるための微動指令と目標移動量とを入力するためのマン・マシン・インターフェイスである。手動パルス発生器２７からのパルスは入出力回路２４を介してマイクロプロセッサ１７に入力され、手動パルス発生器２７のハンドルの操作方向つまり正逆の送り方向に応じ、ＲＡＭ１９のレジスタの１つで構成されるパルスカウンタＣに移動量の目標値が加算もしくは減算されていく。

ジョグスイッチＳＷ１は駆動対象であるスライダ２に正方向の高速送りを掛けるためのマン・マシン・インターフェイスであり、また、ジョグスイッチＳＷ２は駆動対象であるスライダ２に逆方向の高速送りを掛けるためのマン・マシン・インターフェイスである。

リニアスケール２８は機械座標系上におけるスライダ２の現在位置をリアルタイムで検出し、この現在位置がモニタ２９上に表示される。

キーボード３０はユーザープログラム等の入力に用いられるマン・マシン・インターフェイスである。

圧電アクチュエータ４の制御部１６は専用のハードウェアで構成してもよいし、パーソナルコンピュータ等にプログラムをインストールすることによって制御部１６の機能を持たせるようにしてもよい。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は同実施形態の圧電アクチュエータ４の動作原理を簡略化して示した作用原理図である。

第１の圧電素子ＰＺＴ１と第２の圧電素子ＰＺＴ２は入力電圧に応じて軸方向に伸縮する構造のものであるから、高速送り用駆動信号の入力対象として選択された何れか一方の圧電素子、例えば、図３（ａ）中で左側に位置する第１の圧電素子ＰＺＴ１に正電圧が印加されると、圧電素子ＰＺＴ１が図３（ａ）に示されるような自然長の状態から、印加電圧に比例した長さで伸長する。この結果、圧電素子ＰＺＴ１寄りの柱状突起６が図３（ｂ）に示されるようにして上方に押し上げられ、柱状突起６の先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において、梁状本体部５が、梁状本体部５と一体の柱状突起６を伴って図３（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起６の先端に図３（ｂ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。

一方、これとは逆に、高速送り用駆動信号としての負電圧が圧電素子ＰＺＴ１に印加されると、圧電素子ＰＺＴ１が印加電圧に比例した長さで短縮し、この結果、圧電素子ＰＺＴ１寄りの柱状突起６が図３（ｃ）に示されるようにして下方に引き下げられ、柱状突起６の先端に下降方向の縦移動が生じる。また、この短縮動作により、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において、梁状本体部５が、梁状本体部５と一体の柱状突起６を伴って図３（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起６の先端に図３（ｃ）に示されるような右から左に向かう方向の横移動が生じることになる。

高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧が変化する正弦波または三角波であるから、この高速送り用駆動信号を圧電素子ＰＺＴ１に入力することにより、前述の柱状突起６の縦移動および横移動が繰り返されて同期した縦振動および横振動からなる共振となり、この共振により、最終的に、柱状突起６の先端が、図３（ａ）中で右回りの楕円軌跡に沿って運動することになる。

しかも、前述のようにして高速送り用駆動信号としての正電圧が圧電素子ＰＺＴ１に印加された状況下では、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において梁状本体部５が図３（ｂ）のようにして時計方向に揺動する結果として、この揺動動作に連動して、梁状本体部５の中央から他方の圧電素子である第２の圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間の梁状本体部５には、図３（ｂ）に示されるように、下に凸となる屈曲動作が生じ、当該区間の中央部に生じる下降方向の位置変化により他方の柱状突起７の先端に下降方向の縦移動が生じる。また、梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間の梁状本体部５が下に凸となる当該区間の姿勢変化に連動して、当該区間の中央部よりも僅かに圧電素子ＰＺＴ２側に配置された他方の柱状突起７が図３（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起７の先端に図３（ｂ）に示されるような右から左に向かう方向の横移動が生じることになる。

一方、これとは逆に、高速送り用駆動信号としての負電圧が圧電素子ＰＺＴ１に印加された状況下では、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において梁状本体部５が図３（ｃ）のようにして反時計方向に揺動するので、この揺動動作に連動して、梁状本体部５の中央から他方の圧電素子である圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間の梁状本体部５に、図３（ｃ）に示されるように、上に凸となるような屈曲動作が生じ、当該区間の中央部に生じる上昇方向の位置変化に伴って他方の柱状突起７の先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間の梁状本体部５が上に凸となる当該区間の姿勢変化に連動して、当該区間の中央部よりも僅かに圧電素子ＰＺＴ２側に配置された他方の柱状突起７が図３（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起７の先端に図３（ｃ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。

高速送り用駆動信号は、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧が変化する正弦波または三角波であるから、この高速送り用駆動信号を圧電素子ＰＺＴ１に入力することにより、前述の柱状突起７の縦移動および横移動が繰り返されて同期した縦振動および横振動からなる共振となり、この共振により、最終的に、柱状突起７の先端が、図３（ａ）中で右回りの楕円軌跡に沿って運動することになる。

図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）に示される通り、時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる高速送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に入力した場合の柱状突起６の先端位置の高さと柱状突起７の先端位置の高さ、および、柱状突起６の揺動方向と柱状突起７の揺動方向の少なくとも一方は各時点において相互に異なる。つまり、柱状突起６の先端の楕円運動と柱状突起７の先端の楕円運動は位相の異なる楕円運動である。

図３（ｂ）および図３（ｃ）から分かるように、伸縮させる側の圧電素子ＰＺＴ１と中央支持体８との間では梁状本体部５が概ね直線の状態を維持して揺動する一方、伸縮させない側の圧電素子ＰＺＴ２と中央支持体８との間では梁状本体部５が大きく屈曲して下に凸または上に凸となり、この実施形態では、専ら、伸縮しない側の圧電素子ＰＺＴ２と中央支持体８との間で梁状本体部５に生じる屈曲動作に伴う上下方向の位置変化と当該区間における梁状本体部５の姿勢変化を利用して柱状突起６の先端の楕円運動と柱状突起７の先端の楕円運動との間に位相差を生じさせるようにしているので、図３（ｂ）に示されるようにして圧電素子ＰＺＴ２と中央支持体８との間の梁状本体部５が下に凸となって当該区間の中間位置Ｉが下降したときに柱状突起７を反時計方向に揺動させる一方（このとき柱状突起６は上昇して時計方向に揺動している）、図３（ｃ）に示されるようにして圧電素子ＰＺＴ２と中央支持体８との間の梁状本体部５が上に凸となって当該区間の中間位置Ｉが上昇したときに柱状突起７を時計方向に揺動させる必要がある（このとき柱状突起６は下降して反時計方向に揺動している）。このため、図３（ｂ）および図３（ｃ）の作用原理図からも明らかなように、圧電素子ＰＺＴ２と中央支持体８との間の中間位置Ｉよりも圧電素子ＰＺＴ２側に僅かに寄った位置、要するに、図３（ｂ）の状態で下に凸となる梁状本体部５の円弧部分の傾きが右上がりとなり、かつ、図３（ｃ）の状態で上に凸となる梁状本体部５の円弧部分の傾きが右下がりとなる位置に、柱状突起７を配設している。

柱状突起６の配設位置に関しても同様であり、圧電素子ＰＺＴ２に正電圧を印加した際に下に凸となる梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において梁状本体部５の円弧部分の傾きが右下がりとなり、かつ、圧電素子ＰＺＴ２に負電圧を印加した際に上に凸となる梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において梁状本体部５の円弧部分の傾きが右上がりとなる位置に柱状突起６を配設する。

図７（ａ）は６０Ｖ_ｐ−ｐ，２７ｋＨｚの正弦波を高速送り用駆動信号として第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加した場合に柱状突起６の先端に形成される楕円運動と柱状突起７の先端に形成される楕円運動との間に生じる位相差について示した実験結果、また、図７（ｂ）は６０Ｖ_ｐ−ｐ，２７ｋＨｚの正弦波を高速送り用駆動信号として第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加した場合に柱状突起６の先端に形成される楕円運動の軌跡と柱状突起７の先端に形成される楕円運動の軌跡について示した実験結果であり、この例では、柱状突起６の先端の楕円運動と柱状突起７の先端の楕円運動との間に１０７deg.相当の位相差が生じていることが分かる。

図７（ｂ）に示される通り、柱状突起６の先端に形成される楕円運動の軌跡と柱状突起７の先端に形成される楕円運動の軌跡とでは形状が相違するが、その原因は、専ら、柱状突起６が第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸縮動作を直接的に受けて上下動する一方、柱状突起７は梁状本体部５の中央から第２の圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間の梁状本体部５の屈曲に伴う上下方向の僅かな位置変位に伴って上下動するために、柱状突起６の先端に形成される楕円運動の軌跡の上下幅の方が柱状突起７の先端に形成される楕円運動の軌跡の上下幅よりも大きくなり、また、柱状突起６の先端は、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において直線状態を保持したまま微小角度で揺動する梁状本体部５の姿勢変化に連動して左右方向に移動する一方、柱状突起７の先端は、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から第２の圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間において凸状に強く屈曲する梁状本体部５の姿勢変化に連動して振られるかたちで左右方向に移動するために、柱状突起７の先端に形成される楕円運動の軌跡の横幅の方が柱状突起６の先端に形成される楕円運動の軌跡の横幅よりも大きくなるものと考えられる。

柱状突起６の先端に形成される楕円運動の軌跡と柱状突起７の先端に形成される楕円運動の軌跡とは近似しているに越したことはないが、２つの楕円運動の間に位相差さえあれば、１振動周期内で柱状突起６の先端と柱状突起７の先端を併用してスライダ２に対して都合２回の送りを交互に掛けることが可能である。

図３（ａ）中で右側に位置する第２の圧電素子ＰＺＴ２に高速送り用駆動信号を入力した場合には、前記とは全く逆に、柱状突起７，６の先端に左回りの楕円運動が生起し、図３とは逆に、スライダ２の駆動力伝達面２ａに対して図３中で右から左に向かう方向の送りが掛けられることになるが、その作用原理に関しては前記と全く同様である。

以上が、第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２の何れか一方に高速送り用駆動信号を入力した場合に２つの柱状突起６，７に同時に生じる楕円運動の相互的な関係である。

なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）では記載を省略しているが、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２には其の伸縮動作に伴って横倒れ方向の弾性変形が発生するため、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長した場合には、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の中央部が共に左側に凸の状態となる湾曲が生じ、第１の圧電素子ＰＺＴ１が短縮した場合には、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の中央部が共に右側に凸の状態となる湾曲が生じる。同様に、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長した場合には、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の中央部が共に右側に凸の状態となる湾曲が生じ、第２の圧電素子ＰＺＴ２が短縮した場合には、第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の中央部が共に左側に凸の状態となる湾曲が生じる。

図８〜図９はＲＯＭ１８に格納された制御プログラムに従ってマイクロプロセッサ１７が実行する処理の概略について示したフローチャートである。

次に、図８〜図９のフローチャートを参照して、生成信号指定手段および連続微動送り用制御手段等として機能するマイクロプロセッサ１７の処理動作、および、スライダ送り機構１と圧電アクチュエータ４の動作について具体的に説明する。

圧電アクチュエータ４の制御部１６に電源が投入されると、マイクロプロセッサ１７は、まず、微動送りの実行中を記憶する微動送り実行フラグＦをリセットし（ステップＳ１）、微動送りの目標移動量を記憶するパルスカウンタＣの値を０に初期化すると共に（ステップＳ２）、信号波形発生器２２およびアンプ２３からなる駆動信号生成手段２１に指令する微動送り用駆動信号の電圧値を特定する電圧指定指標ｉの値を０に初期化する（ステップＳ３）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、ジョグスイッチＳＷ１の操作が検知されているか否か（ステップＳ４）、ジョグスイッチＳＷ２の操作が検知されているか否か（ステップＳ１１）、手動パルス発生器２７からのパルス信号の入力が検知されているか否か（ステップＳ１６）、パルスカウンタＣの現在値が０に保持されているか否かを判定するが（ステップＳ２０）、電源投入直後の現時点では、必然的に、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６の判定結果は偽、また、ステップＳ２０の判定結果は真となるので、マイクロプロセッサ１７は、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０の判定処理のみを繰り返し実行して、ジョグスイッチＳＷ１，ジョグスイッチＳＷ２，手動パルス発生器２３に対するユーザの操作を待つ待機状態に入る。

ここで、ユーザがジョグスイッチＳＷ１を操作した場合、つまり、ステップＳ４の判定結果が真となった場合には、駆動対象であるスライダ２に対して正方向の高速送りを掛ける意図がユーザ側にあることを意味するので、マイクロプロセッサ１７は、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除して第４の圧電素子ＰＺＴ４の先端をスライダ２から離間させ、スライダ２の移動を許容する（ステップＳ５）。

このようにして、柱状突起６，７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接する結果、予圧手段１２の主要部を構成するコイルスプリング１５，１５が図２（ａ）のようにして圧縮され、可撓性送り部材１０における梁状本体部６，７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて付勢された状態となる。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第１の圧電素子ＰＺＴ１に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第１の圧電素子ＰＺＴ１をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ６）、更に、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して高速送り用駆動信号の出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を開始させ（ステップＳ７）、ジョグスイッチＳＷ１の操作が解除されたことが確認されるまでの間、この状態を維持する（ステップＳ８）。

第１の圧電素子ＰＺＴ１に高速送り用駆動信号を印加した場合に柱状突起６，７の先端に発生する楕円運動については既に述べた通りである。

この段階では、既に、予圧手段１２の働きによって柱状突起６，７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて付勢された状態となっているので、楕円運動の長軸Ｌ１，Ｌ２（図７（ｂ）参照）を基準として駆動力伝達面２ａに近い側の楕円軌跡の部分では柱状突起６，７の先端と駆動力伝達面２ａとの当接力が増大する一方、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面２ａから遠い側の楕円軌跡の部分では柱状突起６，７の先端と駆動力伝達面Ｊとの当接力が減少する。あるいは、柱状突起６，７の縦振動の周期と予圧手段１２におけるコイルスプリング１５の伸縮に係る応答性の関係によっては、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面２ａに近い側の楕円軌跡の部分では柱状突起６，７の先端と駆動力伝達面２ａとが当接するが、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面２ａに遠い側の楕円軌跡の部分では、予圧手段１２の伸長が間に合わずに柱状突起６，７の先端が駆動力伝達面２ａから離間したままの状態となるといった現象も生じ得る。何れの場合においても、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面２ａに近い側の楕円軌跡上に柱状突起６，７の先端が位置する状況下では、楕円運動の長軸を基準として駆動力伝達面２ａに遠い側の楕円軌跡上に柱状突起６，７の先端が位置する場合よりも駆動力伝達面２ａに対して強い送りが掛けられることになるので、結果的に、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起６，７の先端の移動方向つまり図３（ａ）に示されるような右回りの楕円運動に従って、スライダ２には図２（ａ）中で左から右に向かう方向の送りが掛けられることになる。

しかも、この際、柱状突起６の先端の楕円運動の位相と柱状突起７の先端の楕円運動の位相が異なっているので、第１の圧電素子ＰＺＴ１の１回の伸縮動作によって柱状突起６と柱状突起７を利用して都合２回の送りが交互に掛けられることになるので、梁状本体部の中央部に１つの柱状突起のみを備えた従来型の圧電アクチュエータ（特許文献５参照）に比べて高速送りの動作効率を大幅に向上させることができる。

そして、ユーザがジョグスイッチＳＷ１から手を離し、ジョグスイッチＳＷ１の操作が解除されたことが確認されると（ステップＳ８）、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して高速送り用駆動信号の出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸縮運動によってもたらされる柱状突起６，７の先端の楕円運動を終了させて駆動対象であるスライダ２の送りを停止させる（ステップＳ９）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加して伸長させることによってスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、柱状突起６，７の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させる（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０の判定処理のみが繰り返し実行される間にステップＳ１１の判定結果が真となった場合、つまり、ユーザによるジョグスイッチＳＷ２の操作が検知された場合には、駆動対象であるスライダ２に対して逆方向の高速送りを掛ける意図がユーザ側にあることを意味する。

この場合、マイクロプロセッサ１７は、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除してスライダ２の移動を許容する（ステップＳ１２）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第２の圧電素子ＰＺＴ２に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第２の圧電素子ＰＺＴ２をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ１３）、更に、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して高速送り用駆動信号の出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を開始させ（ステップＳ１４）、ジョグスイッチＳＷ２の操作が解除されたことが確認されるまでの間、この状態を維持する（ステップＳ１５）。

第２の圧電素子ＰＺＴ２に高速送り用駆動信号を印加した場合に柱状突起７，６の先端に発生する楕円運動については既に述べた通りであり、この場合、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起７，６の先端の移動方向は図３（ａ）中で左回りの方向となるので、スライダ２には図２（ａ）中で右から左に向かう方向の送りが掛けられることになる。

前記と同様、柱状突起７の先端の楕円運動の位相と柱状突起６の先端の楕円運動の位相が異なるので、第２の圧電素子ＰＺＴ２の１回の伸縮動作によって柱状突起７と柱状突起６を利用して都合２回の送りが交互に掛けられることになり、梁状本体部の中央部に１つの柱状突起のみを備えた従来型の圧電アクチュエータ（特許文献５参照）に比べて高速送りの動作効率を大幅に向上させることができる。

なお、第２の圧電素子ＰＺＴ２に高速送り用駆動信号を印加した場合では、柱状突起７の先端の楕円運動の軌跡は図７（ｂ）で左側に示される軌跡を左右に鏡像変換したものと同等となり、また、柱状突起６の先端の楕円運動の軌跡は図７（ｂ）で右側に示される軌跡を左右に鏡像変換したものと同等となる。つまり、スライダ２の送り方向が反転した場合であっても、スライダ２の送り方向の前方に位置する柱状突起の先端の移動軌跡は常に上下幅が薄く横幅の長い楕円となり、スライダ２の送り方向の後方に位置する柱状突起の先端の移動軌跡は常に上下幅が厚く横幅の短い楕円となるので、正逆いずれの方向に送りを掛ける場合であっても、方向性に関わりなく完全な対称性を保持した送り動作が可能である。

第１の圧電素子ＰＺＴ１と第２の圧電素子ＰＺＴ２は相互に平行な状態で梁状本体部５の両端部に配置されており、柱状突起６，７は梁状本体部５の中央から相反する方向つまり左右方向に向けて相互に等しい間隔をおいて梁状本体部５に形成され、梁状本体部５の長手方向中央部に中央支持体８が形成されているので、中央支持体８から見れば柱状突起６，７および第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の配設位置は完全に左右対称であり、第１の圧電素子ＰＺＴ１を駆動信号の入力先として選択した場合であっても第２の圧電素子ＰＺＴ２を駆動信号の入力先として選択した場合であっても高速送り用駆動信号の特性自体は同一である。従って、第１の圧電素子ＰＺＴ１を駆動信号の入力先として選択するか第２の圧電素子ＰＺＴ２を駆動信号の入力先として選択するかを送り方向切替手段であるリレースイッチＳＷ０によって切り替えることで、楕円軌跡に沿って移動する柱状突起６，７の先端の移動方向を反転することが可能であり、これにより駆動対象であるスライダ２の送り方向を正逆に切り替えることができる。

そして、ユーザがジョグスイッチＳＷ２から手を離し、ジョグスイッチＳＷ２の操作が解除されたことが確認されると（ステップＳ１５）、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して高速送り用駆動信号の出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸縮運動によってもたらされる柱状突起７，６の先端の楕円運動を終了させて駆動対象であるスライダ２の送りを停止させる（ステップＳ９）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加してスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、柱状突起６，７の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させる（ステップＳ１０）。

これに対し、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０の判定処理のみが繰り返し実行される間にステップＳ１６の判定結果が真となった場合、つまり、ユーザによる手動パルス発生器２７のハンドル操作が検知された場合には、マイクロプロセッサ１７は、手動パルス発生器２７のハンドルの操作方向つまり正逆の送り方向に応じ（ステップＳ１７）、ＲＡＭ１９のレジスタの１つで構成されるパルスカウンタＣの値を１インクリメントし（ステップＳ１８）、または、１ディクリメントする（ステップＳ１９）。

手動パルス発生器２７のハンドルが連続的に正方向に操作されればパルスカウンタＣの値は連続的にインクリメントされ（ステップＳ１７，ステップＳ１８，ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６参照）、また、手動パルス発生器２７のハンドルが連続的に逆行方向に操作されればパルスカウンタＣの値は連続的にディクリメントされる（ステップＳ１７，ステップＳ１９，ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６参照）。

手動パルス発生器２７のハンドル操作で出力されるパルスが実質的な微動指令であり、パルスカウンタＣに記憶される符号は駆動対象であるスライダ２の送り方向を表す値である。また、パルスカウンタＣに記憶されるパルス数の絶対値が実質的な目標移動量であり、この実施形態では、１パルス分に相当する目標移動量は１（nm）である。

手動パルス発生器２７が操作され、パルスカウンタＣに０以外の値が微動送りの目標移動量としてセットされると、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０の判定処理を繰り返し実行しているマイクロプロセッサ１７は、ステップＳ２０の判定処理で、正逆いずれかの微動指令が入力されたことを検知する。

パルスカウンタＣに０以外の値がセットされたことを検知したマイクロプロセッサ１７は（ステップＳ２０）、まず、パルスカウンタＣの値が正の値であるか否か、つまり、この微動指令がスライダ２に正方向の微動送りを掛けるためのものであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１の判定結果が真となって正方向の微動送りであることが明らかとなった場合には、マイクロプロセッサ１７は、まず、微動送り実行フラグＦがセットされているか否か、すなわち、この時点で既に正方向へのスライダ２の微動送りが開始されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２の判定結果が真となり、現時点では未だスライダ２の微動送りが開始されていないことが明らかとなった場合には、マイクロプロセッサ１７は、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除してスライダ２の移動を許容する（ステップＳ２３）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第１の圧電素子ＰＺＴ１に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第１の圧電素子ＰＺＴ１をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ２４）、微動送り実行フラグＦをセットすることにより、スライダ２の微動送りが開始されたことを記憶する（ステップＳ２５）。

そして、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ２６）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎ（この実施例ではｎ＝５）に達しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。

ここで、ステップＳ２７の判定結果が偽となり、指標ｉの現在値が伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達していないことが明らかとなった場合には、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第１の圧電素子ＰＺＴ１を伸長させてスライダ２に正方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加する（ステップＳ２８）。

微動送り実行フラグＦをセットした直後の現時点では電圧指定指標ｉの値は０から１に更新されているから、第１の圧電素子ＰＺＴ１には電圧Ｖ１の微動送り用駆動信号が印加され、この微動送り用駆動信号Ｖ１に略比例して第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長し、第１の圧電素子ＰＺＴ１寄りの柱状突起６が例えば図３（ｂ）に示されるようにして上方に押し上げられ、柱状突起６の先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から第１の圧電素子ＰＺＴ１の固着位置に至る区間において、梁状本体部５が梁状本体部５と一体の柱状突起６を伴って図３（ａ）中の時計方向に揺動し、柱状突起６の先端に図３（ｂ）に示されるような左から右に向かう方向の横移動が生じることになる。そして、これらの縦移動と横移動が合成されて柱状突起６の先端が前述した楕円軌跡の一部に沿って図３中で右回りに移動する。この柱状突起６の先端の移動のうち第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸縮方向と直交する方向の移動量がスライダ２の送り方向に沿った方向の直線運動である。

この段階では、既に、予圧手段１２の働きによって柱状突起６，７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて付勢された状態となっているので、スライダ２の駆動力伝達面２ａにはＶ１の電圧の印加に対応した１（nm）相当の正方向の送りが掛けられ、同時に、柱状突起６の縦移動に相当する移動量だけ、予圧手段１２のコイルスプリング１５，１５の付勢力に抗してベースプレート１１が駆動力伝達面２ａから離間する方向に移動する。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの値を１ディクリメントして、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の正方向の微動送りが行なわれたことを記憶する（ステップＳ２９）。これにより、目標移動量と第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長の度合に対応したスライダ２の直線移動量との差分が新たな目標移動量としてパルスカウンタＣに更新して記憶されることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。

パルスカウンタＣの現在値が０となっていなければ、スライダ２の微動送りを継続して行なう必要があることを意味するので、マイクロプロセッサ１７は、再びステップＳ４の判定処理に復帰し、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ２２）、この時点では既に正方向へのスライダ２の微動送りが開始されており微動送り実行フラグＦがセットされているので、ステップＳ２２の判定結果は偽となる。

従って、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ２６）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。

電圧指定指標ｉの現在値が指標値ｎに達していなければ、前記と同様、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第１の圧電素子ＰＺＴ１を伸長させてスライダ２に正方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加させる（ステップＳ２８）。

このようにして、ステップＳ２６の処理で逐次的に更新される電圧指定指標ｉの現在値に基いて電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に対してステップ状に増加させて印加していくことにより、Ｖｉ−１からＶｉへの切り替えの度に、インクリメンタル量にして１（nm）相当の正方向の送りがスライダ２に掛けられることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、前記と同様、パルスカウンタＣの値を１ディクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の正方向の微動送りが行なわれたことを記憶した後（ステップＳ２９）、パルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。

以下、前記と同様にして、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０〜ステップＳ２２，ステップＳ２６〜ステップＳ３０の処理が繰り返し実行され、第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲を限度としてスライダ２に正方向の微動送りが掛けられる。

従って、この実施形態では、第１の圧電素子ＰＺＴ１の１サイクル分の伸長動作でｎ（nm）＝５（nm）の微動送りが可能である。

しかし、第１の圧電素子ＰＺＴ１の１サイクル分の伸長動作が完了してｎ（nm）＝５（nm）の微動送りが行なわれて第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達してもパルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされない場合、つまり、パルスカウンタＣにｎ＝５パルスを超える目標移動量の微動指令が記憶されているといった場合もあり得る。

このような場合、第１の圧電素子ＰＺＴ１を更に伸長させてスライダ２に正方向の送りを掛けるといったことはできない。

そこで、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０〜ステップＳ２２，ステップＳ２６〜ステップＳ３０の処理を繰り返し実行してスライダ２に正方向の微動送りを掛ける間にステップＳ２７の判定結果が真となった場合、つまり、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達しているにも関わらず更にスライダ２に正方向の微動送りを掛ける必要があることが判明した場合においては、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加してスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達した状態にある柱状突起６の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させる（ステップＳ３１）。

この際、柱状突起６の先端は第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達した際の揺動姿勢を保持したまま駆動力伝達面２ａから離間することになり、スライダ２の送り方向に沿って柱状突起６の先端が移動することはないので、柱状突起６の退避動作に際して駆動力伝達面２ａに柱状突起６の先端が干渉してスライダ２に余計な送りが掛けられたり、スライダ２が送り方向と逆行する方向に引き戻されたりするといった弊害は生じない。

次いで、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号Ｖｎ＝Ｖ５の出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長状態を完全収縮の初期状態に復帰させる（ステップＳ３２）。

この時点では既に柱状突起６の先端が駆動力伝達面２ａから図２（ｂ）に示されるようにして離間しているので、柱状突起６先端の揺動状態を初期状態に復帰させても、駆動力伝達面２ａに柱状突起６の先端が干渉してスライダ２に余計な送りが掛けられたり、スライダ２が送り方向と逆行する方向に引き戻されたりするといった心配はない。

次いで、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、微動送り用駆動信号の電圧値を特定する電圧指定指標ｉの値を０に初期化すると共に（ステップＳ３３）、微動送り実行フラグＦをリセットし（ステップＳ３４）、再びステップＳ４の判定処理に復帰して、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ２２）、この場合は、前述したステップＳ３４の処理で微動送り実行フラグＦがリセットされているため、ステップＳ２２の判定結果は真となる。

従って、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、改めてオフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除してスライダ２の移動を許容する（ステップＳ２３）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第１の圧電素子ＰＺＴ１に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第１の圧電素子ＰＺＴ１をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ２４）、微動送り実行フラグＦを改めてセットする（ステップＳ２５）。

次いで、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ２６）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎ（この実施例ではｎ＝５）に達しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。

この時点では、前述したステップＳ３３の処理で一旦０に初期化された電圧指定指標ｉの値が改めて１に更新されているのでステップＳ２７の判定結果は偽となり、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉ＝１に対応する微動送り用駆動信号Ｖ１の出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖ１の微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加し（ステップＳ２８）、スライダ２の駆動力伝達面２ａに更に１（nm）相当の正方向の送りを掛ける。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの値を１ディクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の正方向の微動送りが行なわれたことを記憶する（ステップＳ２９）。つまり、目標移動量と第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長の度合に対応したスライダ２の直線移動量との差分が新たな目標移動量としてパルスカウンタＣに更新して記憶される。

そして、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。

パルスカウンタＣの現在値が０となっていなければ、スライダ２の微動送りを継続して行なう必要があることを意味するので、マイクロプロセッサ１７は、再びステップＳ４の判定処理に復帰し、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ２２）、この時点では既に微動送り実行フラグＦがセットされているので、ステップＳ２２の判定結果は偽となる。

従って、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ２６）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。

電圧指定指標ｉの現在値が指標値ｎに達していなければ、前記と同様、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第１の圧電素子ＰＺＴ１を伸長させてスライダ２に正方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加する（ステップＳ２８）。

このようにして、ステップＳ２６の処理で逐次的に更新される電圧指定指標ｉの現在値に基いて電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加していくことにより、Ｖｉ−１からＶｉへの切り替えの度に、インクリメンタル量にして更に１（nm）相当の正方向の送りがスライダ２に掛けられることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、前記と同様、パルスカウンタＣの値を１ディクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の正方向の微動送りが行なわれたことを記憶した後（ステップＳ２９）、パルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。

微動送りが完了しておらずパルスカウンタＣの現在値が０までディクリメントされていいない場合には、前記と同様にして、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０〜ステップＳ２２，ステップＳ２６〜ステップＳ３０の処理が繰り返し実行され、第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲内でスライダ２に正方向の微動送りが掛けられる。

そして、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達した場合には、既に述べたようにして、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７がステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理を実行し、柱状突起６の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａから離間させ、第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長状態を初期状態に復帰させてから、第１の圧電素子ＰＺＴ１の新たな１サイクル分の伸長動作によってｎ（nm）＝５（nm）の範囲でスライダ２に微動送りを掛ける。

このような処理を繰り返し実行することにより、手動パルス発生器２７の連続操作でパルスカウンタＣに大きな値の目標移動量が設定された場合であっても、スライダ２に対する連続的な正方向の微動送りを継続して行なうことが可能となる。

つまり、信号波形発生器２２およびアンプ２３からなる駆動信号生成手段２１それ自体は、第１の圧電素子ＰＺＴ１に印加される微動送り用駆動信号の電圧Ｖｉと最終的なスライダ２の直線運動の量ｉ（ｎｍ）との関係に基いて、第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲を上限とし、微動指令の目標移動量Ｃのうち第１の圧電素子ＰＺＴ１の１サイクルの伸長動作で達成可能な送り量ｎ（ｎｍ）の範囲で、送り量ｉ（ｎｍ）（但し、ｉ≦ｎ）に略比例した電圧の微動送り用駆動信号Ｖｉを生成するに過ぎないが、微動指令の目標移動量Ｃが第１の圧電素子ＰＺＴ１の１サイクルの動作の伸長限度に相当する最終的なスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）を超える場合には、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長限度に達した時点で、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７からの指令により、柱状突起６の先端を駆動力伝達面２ａから離間させ、アンプ２３からの駆動信号Ｖｉの出力を停止させて第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長状態を初期状態に復帰させ、柱状突起６の先端を改めて駆動力伝達面２ａに当接させて、当初の微動指令Ｃと第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長限度に相当する最終的なスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）との差分Ｃ−ｎを新たな目標移動量Ｃとした上で、駆動信号生成手段２１を再び作動させるといった処理操作をＣ≦ｎとなるまで繰り返し実行することで、スライダ２に対する連続的な正方向の微動送りが実現されるということである。但し、この実施形態では、図６に示す通り、微動送り用駆動信号Ｖｉを第１の圧電素子ＰＺＴ１に対してステップ状に増加させて印加していく構成、つまり、目標移動量Ｃの大小に関わりなくスライダ２の微動送り速度（単位時間当たりの送り量）を一定とする構成を採用しているので、実際には、当初の微動指令Ｃとスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）との差分Ｃ−ｎを求める処理は、ステップＳ２９に示されるように、Ｃ←Ｃ−１の処理をｎ回続けて繰り返すことで実現している。

そして、最終的に、パルスカウンタＣの値が０にまでディクリメントされたことがステップＳ３０の判定処理で検知され、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了したことが確認されると、マイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加してスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、第１の圧電素子ＰＺＴ１が伸長した状態にある柱状突起６の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させ（ステップＳ３１）、更に、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第１の圧電素子ＰＺＴ１の伸長状態を初期状態に復帰させて（ステップＳ３２）、電圧指定指標ｉの値を０に初期化し（ステップＳ３３）、微動送り実行フラグＦをリセットして（ステップＳ３４）、スライダ２に対する正方向の微動送りを終了する。

パルスカウンタＣの値が０に復帰した後はステップＳ２１以降の処理は非実行とされるので、スライダ２に不用意な送りが掛けられることはない。

一方、パルスカウンタＣに０以外の値が目標移動量としてセットされたことがステップＳ２０の判定処理で検出され、更に、ステップＳ２１の判定結果が偽となってパルスカウンタＣの値が負の値であることが明らかとなった場合には、ユーザがスライダ２に対して逆方向の微動送りを掛けようとしていることを意味する。

この場合、マイクロプロセッサ１７は、まず、微動送り実行フラグＦがセットされているか否か、すなわち、この時点で既に逆方向へのスライダ２の微動送りが開始されているか否かを判定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５の判定結果が真となり、現時点では未だスライダ２の微動送りが開始されていないことが明らかとなった場合には、マイクロプロセッサ１７は、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除してスライダ２の移動を許容する（ステップＳ３６）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第２の圧電素子ＰＺＴ２に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第２の圧電素子ＰＺＴ２をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ３７）、微動送り実行フラグＦをセットすることにより、スライダ２の微動送りが開始されたことを記憶する（ステップＳ３８）。

そして、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ３９）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎ（この実施例ではｎ＝５）に達しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。

ここで、ステップＳ４０の判定結果が偽となり、指標ｉの現在値が伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達していないことが明らかとなった場合には、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第２の圧電素子ＰＺＴ２を伸長させてスライダ２に逆方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加する（ステップＳ４１）。

微動送り実行フラグＦをセットした直後の現時点では電圧指定指標ｉの値は０から１に更新されているから、第２の圧電素子ＰＺＴ２には電圧Ｖ１の微動送り用駆動信号が印加され、この微動送り用駆動信号Ｖ１に略比例して第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長し、第２の圧電素子ＰＺＴ２寄りの柱状突起７が上方に押し上げられ、柱状突起７の先端に上昇方向の縦移動が生じる。また、この伸長動作により、中央部を中央支持体８の縮径部９で支持された梁状本体部５の中央から第２の圧電素子ＰＺＴ２の固着位置に至る区間において、梁状本体部５が梁状本体部５と一体の柱状突起７を伴って図３（ａ）中の反時計方向に揺動し、柱状突起７の先端に右から左に向かう方向の横移動が生じることになる。そして、これらの縦移動と横移動が合成されて柱状突起７の先端が前述した楕円軌跡の一部に沿って図３中で左回りに移動する。この柱状突起７の先端の移動のうち第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸縮方向と直交する方向の移動量がスライダ２の送り方向に沿った方向の直線運動である。

この段階では、既に、予圧手段１２の働きによって柱状突起６，７の先端がスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けて付勢された状態となっているので、スライダ２の駆動力伝達面２ａにはＶ１の電圧の印加に対応した１（nm）相当の正方向の送りが掛けられ、同時に、柱状突起７の縦移動に相当する移動量だけ、予圧手段１２のコイルスプリング１５，１５の付勢力に抗してベースプレート１１が駆動力伝達面２ａから離間する方向に移動する。

第１の圧電素子ＰＺＴ１と第２の圧電素子ＰＺＴ２は相互に平行な状態で梁状本体部５の両端部に配置されており、柱状突起６，７は梁状本体部５の中央から相反する方向つまり左右方向に向けて相互に等しい間隔をおいて梁状本体部５に形成され、梁状本体部５の長手方向中央部に中央支持体８が形成されているので、中央支持体８から見れば柱状突起６，７および第１，第２の圧電素子ＰＺＴ１，ＰＺＴ２の配設位置は完全に左右対称であり、第１の圧電素子ＰＺＴ１を駆動信号の入力先として選択した場合であっても第２の圧電素子ＰＺＴ２を駆動信号の入力先として選択した場合であっても微動送り用駆動信号の特性自体は同一である。従って、第１の圧電素子ＰＺＴ１を駆動信号の入力先として選択するか第２の圧電素子ＰＺＴ２を駆動信号の入力先として選択するかを送り方向切替手段であるリレースイッチＳＷ０によって切り替えることで、駆動対象であるスライダ２の送り方向を正逆に切り替えることができる。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの値を１インクリメントして、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の逆方向の微動送りが行なわれたことを記憶する（ステップＳ４２）。これにより、目標移動量と第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長の度合に対応したスライダ２の直線移動量との差分が新たな目標移動量としてパルスカウンタＣに更新して記憶されることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ４３）。

パルスカウンタＣの現在値が０となっていなければ、スライダ２の微動送りを継続して行なう必要があることを意味するので、マイクロプロセッサ１７は、再びステップＳ４の判定処理に復帰し、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ３５）、この時点では既に逆方向へのスライダ２の微動送りが開始されており、微動送り実行フラグＦがセットされているので、ステップＳ３５の判定結果は偽となる。

従って、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ３９）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。

電圧指定指標ｉの現在値が指標値ｎに達していなければ、前記と同様、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第２の圧電素子ＰＺＴ２を伸長させてスライダ２に逆方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加させる（ステップＳ４１）。

このようにして、ステップＳ３９の処理で逐次的に更新される電圧指定指標ｉの現在値に基いて電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に対してステップ状に増加させていくことにより、Ｖｉ−１からＶｉへの切り替えの度に、インクリメンタル量にして１（nm）相当の逆方向の送りがスライダ２に掛けられることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、前記と同様、パルスカウンタＣの値を１インクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の逆方向の微動送りが行なわれたことを記憶した後（ステップＳ４２）、パルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ４３）。

以下、前記と同様にして、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１，ステップＳ３５，ステップＳ３９〜ステップＳ４３の処理が繰り返し実行され、第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲を限度としてスライダ２に逆方向の微動送りが掛けられる。

従って、この実施形態では、第２の圧電素子ＰＺＴ２の１サイクル分の伸長動作でｎ（nm）＝５（nm）の微動送りが可能である。

しかし、第２の圧電素子ＰＺＴ２の１サイクル分の伸長動作が完了してｎ（nm）＝５（nm）の微動送りが行なわれて第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達してもパルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされない場合、つまり、パルスカウンタＣに−ｎ＝−５パルスの絶対値を超える目標移動量の微動指令が記憶されているといった場合もあり得る。

このような場合、第２の圧電素子ＰＺＴ２を更に伸長させてスライダ２に逆方向の送りを掛けるといったことはできない。

そこで、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１，ステップＳ３５，ステップＳ３９〜ステップＳ４３の処理を繰り返し実行してスライダ２に逆方向の微動送りを掛ける間にステップＳ４０の判定結果が真となった場合、つまり、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達しているにも関わらず更にスライダ２に逆方向の微動送りを掛ける必要があることが判明した場合においては、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加してスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達した状態にある柱状突起７の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させる（ステップＳ３１）。

この際、柱状突起７の先端は第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達した際の揺動姿勢を保持したまま駆動力伝達面２ａから離間することになり、スライダ２の送り方向に沿って柱状突起７の先端が移動することはないので、柱状突起７の退避動作に際して駆動力伝達面２ａに柱状突起７の先端が干渉してスライダ２に余計な送りが掛けられたり、スライダ２が送り方向と逆行する方向に引き戻されたりするといった弊害は生じない。

次いで、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号Ｖｎ＝Ｖ５の出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長状態を完全収縮の初期状態に復帰させる（ステップＳ３２）。

この時点では既に柱状突起７の先端が駆動力伝達面２ａから図２（ｂ）に示されるようにして離間しているので、柱状突起７先端の揺動状態を初期状態に復帰させても、駆動力伝達面２ａに柱状突起７の先端が干渉してスライダ２に余計な送りが掛けられたり、スライダ２が送り方向と逆行する方向に引き戻されたりするといった心配はない。

次いで、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、微動送り用駆動信号の電圧値を特定する電圧指定指標ｉの値を０に初期化すると共に（ステップＳ３３）、微動送り実行フラグＦをリセットし（ステップＳ３４）、再びステップＳ４の判定処理に復帰して、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ３５）、この場合は、前述したステップＳ３４の処理で微動送り実行フラグＦがリセットされているため、ステップＳ３５の判定結果は真となる。

従って、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、改めてオフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３にアンプ２５を介して駆動電圧を印加し、第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを増大させて図２（ｂ）に示されるような退避位置にあるリジッドプレート１４およびコイルスプリング１５を介してベースプレート１１をスライダ２の駆動力伝達面２ａに向けてニガシ量相当分だけ移動させ、可撓性送り部材１０の柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａに当接させると共に、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４への駆動電圧の印加を解除してスライダ２の移動を許容する（ステップＳ３６）。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、送り方向切替手段として機能するリレースイッチＳＷ０に対し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先を第２の圧電素子ＰＺＴ２に切り替える旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、アンプ２３から出力される駆動信号の入力先として第２の圧電素子ＰＺＴ２をリレースイッチＳＷ０に選択させ（ステップＳ３７）、微動送り実行フラグＦを改めてセットする（ステップＳ３８）。

次いで、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７が、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ３９）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎ（この実施例ではｎ＝５）に達しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。

この時点では、前述したステップＳ３３の処理で一旦０に初期化された電圧指定指標ｉの値が改めて１に更新されているのでステップＳ４０の判定結果は偽となり、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉ＝１に対応する微動送り用駆動信号Ｖ１の出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖ１の微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加し（ステップＳ４１）、スライダ２の駆動力伝達面２ａに更に１（nm）相当の逆方向の送りを掛ける。

次いで、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの値を１インクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の逆方向の微動送りが行なわれたことを記憶する（ステップＳ４２）。つまり、目標移動量と第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長の度合に対応したスライダ２の直線移動量との差分が新たな目標移動量としてパルスカウンタＣに更新して記憶される。

そして、マイクロプロセッサ１７は、パルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ４３）。

パルスカウンタＣの現在値が０となっていなければ、スライダ２の微動送りを継続して行なう必要があることを意味するので、マイクロプロセッサ１７は、再びステップＳ４の判定処理に復帰し、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１の判定処理を実行した後、改めて、微動送り実行フラグＦがセットされているか否かを判定するが（ステップＳ３５）、この時点では既に微動送り実行フラグＦがセットされているので、ステップＳ３５の判定結果は偽となる。

従って、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、電圧指定指標ｉの値を１インクリメントし（ステップＳ３９）、該指標ｉの現在値が第１の圧電素子ＰＺＴ１や第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧の指標値ｎに達しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。

電圧指定指標ｉの現在値が指標値ｎに達していなければ、前記と同様、この時点では未だ微動送り用駆動信号Ｖｉを出力することで第２の圧電素子ＰＺＴ２を伸長させてスライダ２に逆方向の送りを掛けることが可能であることを意味するので、生成信号指定手段として機能するマイクロプロセッサ１７は、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号のうち指標ｉの現在値に対応する微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を開始する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３を作動させ、アンプ２３から出力される電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加する（ステップＳ４１）。

このようにして、ステップＳ３９の処理で逐次的に更新される電圧指定指標ｉの現在値に基いて電圧Ｖｉの微動送り用駆動信号を第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加していくことにより、Ｖｉ−１からＶｉへの切り替えの度に、インクリメンタル量にして更に１（nm）相当の逆方向の送りがスライダ２に掛けられることになる。

そして、マイクロプロセッサ１７は、前記と同様、パルスカウンタＣの値を１インクリメントし、手動パルス発生器２７の１パルス分の指令に対応する１（nm）の逆方向の微動送りが行なわれたことを記憶した後（ステップＳ４２）、パルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされているか否か、つまり、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了しているか否かを判定する（ステップＳ４３）。

微動送りが完了しておらずパルスカウンタＣの現在値が０までインクリメントされていいない場合には、前記と同様にして、ステップＳ４，ステップＳ１１，ステップＳ１６，ステップＳ２０，ステップＳ２１，ステップＳ３５，ステップＳ３９〜ステップＳ４３の処理が繰り返し実行され、第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲内でスライダ２に逆方向の微動送りが掛けられる。

そして、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達した場合には、既に述べたようにして、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７がステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理を実行し、柱状突起７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａから離間させ、第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長状態を初期状態に復帰させてから、第２の圧電素子ＰＺＴ２の新たな１サイクル分の伸長動作によってｎ（nm）＝５（nm）の範囲でスライダ２に微動送りを掛ける。

このような処理を繰り返し実行することにより、手動パルス発生器２７の連続操作でパルスカウンタＣに−ｎ＝−５パルスの絶対値を超える大きさの目標移動量が設定された場合であっても、スライダ２に対する連続的な逆方向の微動送りを継続して行なうことが可能となる。

つまり、信号波形発生器２２およびアンプ２３からなる駆動信号生成手段２１それ自体は、第２の圧電素子ＰＺＴ２に印加される微動送り用駆動信号の電圧Ｖｉと最終的なスライダ２の直線運動の量ｉ（ｎｍ）との関係に基いて、第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する電圧Ｖｎの範囲を上限とし、微動指令の目標移動量Ｃのうち第２の圧電素子ＰＺＴ２の１サイクルの伸長動作で達成可能な送り量ｎ（ｎｍ）の範囲で、送り量ｉ（ｎｍ）（但し、ｉ≦ｎ）に略比例した電圧の微動送り用駆動信号Ｖｉを生成するに過ぎないが、微動指令の目標移動量Ｃの絶対値が第２の圧電素子ＰＺＴ２の１サイクルの動作の伸長限度に相当する最終的なスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）を超える場合には、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長限度に達した時点で、連続微動送り用制御手段として機能するマイクロプロセッサ１７からの指令により、柱状突起７の先端を駆動力伝達面２ａから離間させ、アンプ２３からの駆動信号Ｖｉの出力を停止させて第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長状態を初期状態に復帰させ、柱状突起７の先端を改めて駆動力伝達面２ａに当接させて、当初の微動指令Ｃと第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長限度に相当する最終的なスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）との差分Ｃ＋ｎ（但し、Ｃの符号はマイナス）を新たな目標移動量Ｃとした上で、駆動信号生成手段２１を再び作動させるといった処理操作を｜Ｃ｜≦ｎとなるまで繰り返し実行することで、スライダ２に対する連続的な逆方向の微動送りが実現されるということである。前述した通り、この実施形態では、図６に示すように、微動送り用駆動信号Ｖｉを第２の圧電素子ＰＺＴ２に対してステップ状に増加させて印加していく構成を採用しているので、実際には、当初の微動指令Ｃとスライダ２の直線運動の量ｎ（ｎｍ）との差分Ｃ＋ｎを求める処理は、ステップＳ４２に示されるように、Ｃ←Ｃ＋１の処理をｎ回続けて繰り返すことで実現している。

そして、最終的に、パルスカウンタＣの値が０にまでインクリメントされたことがステップＳ４３の判定処理で検知され、手動パルス発生器２７で指令された微動送りが全て完了したことが確認されると、マイクロプロセッサ１７は、スライダ２の停止位置を保持するためのロック手段として機能する第４の圧電素子ＰＺＴ４へ駆動電圧を印加してスライダ２の不用意な移動を防止し、オフセット手段を構成する第３の圧電素子ＰＺＴ３への駆動電圧の印加を停止して第３の圧電素子ＰＺＴ３の厚みを減少させて、リジッドプレート１４をニガシ量相当分だけ縮退させ、第２の圧電素子ＰＺＴ２が伸長した状態にある柱状突起７の先端を図２（ｂ）に示されるようにしてスライダ２の駆動力伝達面２ａから退避させ（ステップＳ３１）、更に、駆動信号生成手段２１の主要部を構成する信号波形発生器２２に対して微動送り用駆動信号Ｖｉの出力を停止する旨の指令を入出力回路２４を介して出力し、信号波形発生器２２およびアンプ２３の作動を停止させて第２の圧電素子ＰＺＴ２の伸長状態を初期状態に復帰させて（ステップＳ３２）、電圧指定指標ｉの値を０に初期化し（ステップＳ３３）、微動送り実行フラグＦをリセットして（ステップＳ３４）、スライダ２に対する正方向の微動送りを終了する。

パルスカウンタＣの値が０に復帰した後はステップＳ２１以降の処理は非実行とされるので、スライダ２に不用意な送りが掛けられることはない。

このようにして、第１の圧電素子ＰＺＴ１あるいは第２の圧電素子ＰＺ２に微動送り用駆動信号として機能するＶ１，Ｖ２，・・・Ｖｉ・・・，Ｖｎ（但し、この実施形態ではｎ＝５）のｎ段階の直流電圧を順に印加していくことで、１（ｎｍ）を刻み幅とする僅かな移動量でスライダ２に正逆各方向の微小な送りを掛けて精密な位置決めを行なうことができる。

以上に述べたように、この実施形態では連続的な高速送りに際しても精密な位置決めのための微動送りに際しても、送り方向切替手段であるリレースイッチＳＷ０の操作により第１の圧電素子ＰＺＴ１もしくは第２の圧電素子ＰＺＴ２の何れか一方を駆動信号の入力先として選択し、信号波形生成器２２やアンプ２３からなる単一の駆動信号生成手段２１で何れかの圧電素子に駆動信号を入力するようにしているので、基本的に１系統分の制御回路を設ければよく、特に、電気的な構成において簡便な構造の圧電アクチュエータ４を提供することができる。

しかも、リジッドプレート１４の下面側に設置された第３の圧電素子ＰＺＴ３をオフセット手段として利用し、特に、先端が大きく揺動した状態にある柱状突起６や柱状突起７の姿勢を保持したまま柱状突起６，７の先端をスライダ２の駆動力伝達面２ａから離間させるようにしているので、微動送りに際して柱状突起６，７の先端を駆動力伝達面２ａから離間させる場合であっても柱状突起６，７の先端が駆動力伝達面２ａと干渉してスライダ２を不用意に移動させることがなく、精密な微動送りを実現できる。無論、第３の圧電素子ＰＺＴ３に代わる別のアクチュエータやカム機構あるいはリンク機構等の公知手段を利用してオフセット手段を構成するといったことも可能である。

同様に、第４の圧電素子ＰＺＴ４からなるロック手段に代えて別のアクチュエータやカム機構あるいはリンク機構等の公知手段を利用してロック手段を構成してもよく、更には、ウェッジスライドギアやブレーキパッド等を利用したクランプ装置、あるいは、本出願人らが特願２００６−３１２５８１として提案しているリニアステージ用現位置保持機構等を利用してロック手段を構成してもよい。

何れの場合も、柱状突起６，７の先端が駆動力伝達面２ａから離間した状況下において振動や衝撃の作用でスライダ２が不用意に移動する不都合を解消することができ、スライダ２の微動送りを繰り返し実行するような場合でも微動指令による目標移動量を確実に達成することができる。また、駆動電力の供給を停止して駆動信号生成手段２１の作動を停止したような場合であっても最終的な位置決め完了位置を確実に保持することができる。

図２および図３を参照して説明した実施形態では、駆動対象であるスライダ２の側に駆動力伝達面２ａを形成し、スライダ送り機構１の本体側に圧電アクチュエータ４を配備した例について述べたが、これとは逆に、駆動対象であるスライダ２の側に圧電アクチュエータ４を配備し、スライダ送り機構１の本体側の固定部分、例えば、スライダ２の移動方向をガイドするガイド部材３等にスライダ２の移動方向に沿った駆動力伝達面を形成し、この駆動力伝達面にスライダ２側から突出する柱状突起６，７の先端を当接させるような構成としてもよい。この場合も、前述した実施形態と同様の機能および作用・効果を達成することができる。

なお、段落００３１で述べた寸法で形成された可撓性送り部材１０を使用し、予圧手段１２による付勢力を２０（Ｎ）として、無負荷状態で最大の移動速度３００（ｍｍ／ｓ）が得られる条件である６０Ｖ_ｐ−ｐ，２４ｋＨ，５Ｗの高速送り用駆動信号を第１の圧電素子ＰＺＴ１に入力し、負荷となる錘の重量ｍ（ｋｇ）を様々に変化させて、
ｅ＝（ｖｍｇ／Ｖｒｍｓ Ｉｒｍｓ ｃｏｓφ）×１００
ｖ：スライダ移動速度（ｍ／ｓ）
Ｖｒｍｓ：電圧実効値（Ｖ）
Ｉｒｍｓ：電流実効値（Ａ）
φ：電圧と電流の位相差（ｒａｄ）
ｍ：錘の重量（ｋｇ）
の式で効率ｅ（％）を求めたところ、効率が最大となるのは、負荷が２．５（Ｎ）でスライダ移動速度が１２８（ｍｍ／ｓ）となるときで、その値は６．３（％）となることがわかった。
梁状本体部の中央部に１つの柱状突起のみを備え、梁状本体部のスパンが１１（mm），柱状突起の長さが６（mm），第１の圧電素子および第２の圧電素子の長さが９（mm），これらのパーツの厚さが３（mm）である同等の大きさの従来型の圧電アクチュエータ（特許文献５参照）を使用した場合の効率ｅ（％）は０．６（％）前後であるから、動作効率は十分に改善されたことになる。

以上、連続的な高速送りに際しては柱状突起６，７を併用した交互の送りを掛ける一方、精密な位置決めを必要とする微動送りに際しては、何れか一方の柱状突起、より具体的には、スライダ２の送り方向の後方に位置する柱状突起（正方向送りの場合は柱状突起６／逆方向送りの場合は柱状突起７）のみを利用して送りを掛ける例について説明したが、微動送りに際しても高速送りの場合と同様に柱状突起６，７を併用した送りを掛ける構成とすることも可能である。

可撓性送り部材の梁状本体部と一体に形成された２つの柱状突起の動作原理について簡略化して示した作用原理図であり、図１（ａ）は電圧を印加しない初期の状態について示した図、図１（ｂ）は一方の圧電素子に正電圧を印加した状態について示した図、図１（ｃ）は同じ圧電素子に負電圧を印加した状態について示した図である。 本発明の圧電アクチュエータをスライダ送り機構に適用した場合の一実施形態の構成の概略について示した模式図であり、図２（ａ）は柱状突起を駆動力伝達面に当接させた状態について示した図、図２（ｂ）は柱状突起を駆動力伝達面から離間させた状態について示した図である。 同実施形態の圧電アクチュエータの動作原理を簡略化して示した作用原理図であり、図３（ａ）は電圧を印加しない初期の状態について示した図、図３（ｂ）は一方の圧電素子に正電圧を印加した状態について示した図、図３（ｃ）は同じ圧電素子に負電圧を印加した状態について示した図である。 同実施形態の圧電アクチュエータの制御部の構成を簡略化して示したブロック図である。 高速送り用駆動信号の一例を示した概念図である。 微動送り用駆動信号の一例を示した概念図である。 一方の圧電素子に高速送り用駆動信号を入力した場合の実験結果について示した線図で、図７（ａ）は各柱状突起の先端に形成される楕円運動の位相差について示した線図、また、図７（ｂ）は各柱状突起の先端に形成される楕円運動の軌跡について示した線図である。 制御部のマイクロプロセッサが実行する処理の概略について示したフローチャートである。 制御部のマイクロプロセッサが実行する処理の概略について示したフローチャートの続きである。

符号の説明

１ スライダ送り機構
２ スライダ（送り対象）
２ａ 駆動力伝達面
３ ガイド部材
４ 圧電アクチュエータ
５ 梁状本体部
６，７ 柱状突起
８ 中央支持体
９ 縮径部
１０ 可撓性送り部材
１１ ベースプレート
１２ 予圧手段
１３ ガイドピン
１３ａ 拡径部
１４ リジッドプレート
１５ コイルスプリング
１６ 制御部
１７ マイクロプロセッサ（生成信号指定手段，連続微動送り用制御手段）
１８ ＲＯＭ
１９ ＲＡＭ
２０ 不揮発性メモリ
２１ 駆動信号生成手段
２２ 信号波形発生器
２３ アンプ
２４ 入出力回路
２５，２６ アンプ
２７ 手動パルス発生器
２８ リニアスケール
２９ モニタ
３０ キーボード
ＰＺＴ１ 第１の圧電素子
ＰＺＴ２ 第２の圧電素子
ＰＺＴ３ 第３の圧電素子（オフセット手段）
ＰＺＴ４ 第４の圧電素子（ロック手段）
ＳＷ０ リレースイッチ（送り方向切替手段）
ＳＷ１，ＳＷ２ ジョグスイッチ
Ｌ１，Ｌ２ 楕円運動の長軸
Ａ 可撓性送り部材
Ｂ 梁状本体部
Ｃ 一方の柱状突起
Ｄ 他方の柱状突起
Ｅ 一方の圧電素子（第１の圧電素子）
Ｆ 中央支持体
Ｇ 縮径部
Ｈ 他方の圧電素子（第２の圧電素子）
Ｉ 梁状本体部の中央から他方の圧電素子の固着位置に至る区間の中央部
Ｊ 駆動力伝達面
Ｋ ベースプレート
Ｌ 駆動対象

Claims (4)

1. 入力電圧に応じて軸方向に伸縮する圧電素子を組み合わせて駆動対象もしくは駆動対象の移動方向をガイドするガイド部材に形成された駆動力伝達面に駆動力を伝達することで駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータであって、
   柱状形態を有する梁状本体部と、前記梁状本体部の長手方向に沿って前記梁状本体部の中央から相反する方向に相互に等しい間隔をおいて前記梁状本体部の一側面から前記長手方向と直交する向きに突出する同一形状同一寸法の２つの柱状突起と、前記梁状本体部の前記一側面と並行する他の一側面において前記梁状本体部の中央から前記長手方向と直交する向きで前記２つの柱状突起と逆方向に向けて突出する中央支持体と、前記梁状本体部と前記中央支持体との連絡部において前記梁状本体部の姿勢変化を許容すべく前記中央支持体の側に設けられた縮径部とによって一体に形成された可撓性送り部材と、
   前記可撓性送り部材の中央支持体と平行して前記梁状本体部の両端部に配置され、其の先端部を前記梁状本体部に固着された第１，第２の圧電素子と、
   前記第１，第２の圧電素子の基部および前記中央支持体の基部を固着したベースプレートと、
   前記梁状本体部が前記駆動対象の送り方向と平行となり且つ前記２つの柱状突起が前記駆動対象の送り方向と直交するような姿勢を保持した状態で前記ベースプレートを押圧することによって前記２つの柱状突起の先端を前記駆動力伝達面に向けて付勢する予圧手段と、
   時間の経過に応じて一定のパターンでサイクリックに電圧を変化させる正弦波または三角波からなる高速送り用駆動信号と、直流電圧からなる微動送り用駆動信号とを選択的に生成する駆動信号生成手段と、
   前記高速送り用駆動信号と微動送り用駆動信号のうち前記駆動信号生成手段が生成すべき信号の種別を前記駆動信号生成手段に指令する生成信号指定手段と、
   前記駆動信号生成手段によって生成された駆動信号を何れか一方の前記圧電素子に対して選択的に入力する送り方向切替手段とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記一方の圧電素子が伸長限度に達した状態にある前記柱状突起の先端を前記駆動力伝達面から離間させるためのオフセット手段を備えると共に、
   前記駆動信号生成手段は、目標移動量を含む微動指令を受け、前記一方の圧電素子に印加される微動送り用駆動信号の電圧と前記直線運動の量との関係に基いて、前記一方の圧電素子の伸長限度に相当する電圧の範囲内で、前記微動指令に略比例した電圧の微動送り用駆動信号を生成するものであって、
   前記微動指令が前記一方の圧電素子の伸長限度に相当する前記直線運動の量を超える場合には、前記一方の圧電素子が伸長限度に達した時点で前記オフセット手段により前記柱状突起の先端を前記駆動力伝達面から離間させ前記駆動信号生成手段の作動を停止させて前記一方の圧電素子を初期状態に復帰させ、前記オフセット手段により前記柱状突起の先端を改めて前記駆動力伝達面に当接させて、前記微動指令と前記一方の圧電素子の伸長の度合いに相当する直線運動の量との差分を新たな目標移動量として前記駆動信号生成手段を再び作動させる連続微動送り用制御手段を併設したことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記オフセット手段は、前記ベースプレートを前記駆動力伝達面に対して接離する方向に移動させる第３の圧電素子によって構成されていることを特徴とする請求項２記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記駆動信号生成手段が非作動となっている間だけ前記駆動対象の停止位置を保持するロック手段を併設したことを特徴とする請求項２または請求項３のうち何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。

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