JP2016178713A - 圧電駆動装置、ロボット及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動体に過度に強い制動が掛からないようにする。
【解決手段】被駆動体を駆動する圧電駆動部と、圧電駆動部を駆動する駆動回路とを備える。圧電駆動部は、第１の圧電素子、第２の圧電素子及び第３の圧電素子を有する圧電振動体と、被駆動体に接触する接触部とを備える。各圧電素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を備える。駆動回路は、被駆動体の制動時において、第１の圧電素子の第２電極に第１の電圧を印加し、第２の圧電素子の第２電極及び第３の圧電素子の第２電極を、同じ電圧状態であって第１の圧電素子の第２電極とは異なった特定の電圧状態とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧電駆動装置、ロボット及びその駆動方法に関する。

圧電体を振動させて被駆動体を駆動する圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）は、磁石やコイルが不要のため、様々な分野で利用されている（例えば特許文献１）。この圧電駆動装置の基本的な構成は、補強板の２つの面のそれぞれの上に、４つの圧電素子が２行２列に配置された構成であり、合計で８つの圧電素子が補強板の両側に設けられている。個々の圧電素子は、圧電体をそれぞれ２枚の電極で挟んだユニットであり、補強板は、圧電素子の一方の電極としても利用される。補強板の一端には、被駆動体としてのローターに接してローターを回転させるための突起部が設けられている。４つの圧電素子のうちの対角に配置された２つの圧電素子に交流電圧を印加すると、この２つの圧電素子が伸縮運動を行い、これに応じて補強板の突起部が往復運動又は楕円運動を行う。そして、この補強板の突起部の往復運動又は楕円運動に応じて、被駆動体としてのローターが所定の回転方向に回転する。また、交流電圧を印加する２つの圧電素子を他の２つの圧電素子に切り換えることによって、ローターを逆方向に回転させることができる。

特開２００４−３２０９７９号公報

圧電駆動装置への交流電圧の印加を停止すると、圧電駆動装置の振動が停止する。このとき補強板の突起部が被駆動体に接触した状態で、圧電駆動装置は振動を停止する。その結果、突起部と被駆動体との間の摩擦力によって、被駆動体に過度に強いブレーキが掛かってしまい、圧電駆動装置を用いる装置から異音が発生する場合や、圧電駆動装置を用いる装置が滑らかに動作できない場合があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、圧電駆動装置が提供される。この圧電駆動装置は、被駆動体を駆動する圧電駆動部と；前記圧電駆動部を駆動する駆動回路と；を備える。前記圧電駆動部は、第１の圧電素子、第２の圧電素子及び第３の圧電素子を有する圧電振動体と；前記被駆動体に接触する接触部と；を備える。各圧電素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を備える。前記駆動回路が、周期的に変化する第１の電圧を前記第１の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記圧電振動体は縦振動を起し；前記駆動回路が、周期的に変化する第２の電圧を前記第２の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記圧電振動体は第１の屈曲振動を起し；前記駆動回路が、周期的に変化する第３の電圧を前記第３の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記第１の屈曲振動とは逆向きの第２の屈曲振動を起す。前記駆動回路は、前記被駆動体の制動時において、前記第１の圧電素子の前記第２電極に前記第１の電圧を印加し、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極を、同じ電圧状態であって前記第１の圧電素子の前記第２電極とは異なった特定の電圧状態とする。
この形態によれば、被駆動体の制動時において、第２の圧電素子による圧電振動体の第１の屈曲振動と第３の圧電素子による圧電振動体の第２の屈曲振動を抑制しつつ、第１の圧電素子によって圧電振動体が縦振動し、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を低減させ、被駆動体に過度な制動力が働くことを抑制することができる。これにより、圧電駆動装置を用いる装置の制動を滑らかに行うことができ、圧電駆動装置を用いる装置から異音が発生することを抑制することができる。

（２）上記形態の圧電駆動装置において、前記接触部は、前記圧電振動体の長手方向に沿って配置される前記被駆動体に対して接触可能に設けられており；前記縦振動は、前記長手方向に沿って前記被駆動体と前記接触部とが接触及び非接触を繰り返す振動であり；前記第１の屈曲振動及び前記第２の屈曲振動は、それぞれ、前記長手方向に交わる方向に沿って前記被駆動体と前記接触部とが摺動お非摺動を繰り返す振動である；としてもよい。
この形態によれば、圧電振動体の長手方向に沿って配置される被駆動体に過度な制動力が働くことを抑制することができる。

（３）上記形態の圧電駆動装置において、前記第１の屈曲振動と第２の屈曲振動とは互いの屈曲の向きが逆向きの振動であるとしてもよい。
この形態の場合には、より効果的に圧電振動体の長手方向に沿って配置される被駆動体に過度な制動力が働くことを抑制することができる。

（４）上記形態の圧電駆動装置において、前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極に直流電圧を印加した状態であるとしてもよい。
この形態によれば、被駆動体の制動時において、第２の圧電素子による圧電振動体の第１の屈曲振動と第３の圧電素子による圧電振動体の第２の屈曲振動を停止しつつ、第１の圧電素子によって圧電振動体が縦振動し、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を低減し、被駆動体に過度な制動力が働くことを抑制することができる。

（５）上記形態の圧電駆動装置において、前記直流電圧は、前記被駆動体と前記接触部との間に生じる摩擦力を減少させる電圧であるとしてもよい。
この形態によれば、被駆動体の制動時において、第２の圧電素子による圧電振動体の第１の屈曲振動と第３の圧電素子による圧電振動体の第２の屈曲振動を容易に停止しつつ、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を容易に低減することができる。なお、直流電圧に応じて、第２の圧電素子と第３の圧電素子の伸縮状態を調整することができ、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を調整することができる。

（６）上記形態の圧電駆動装置において、前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第１電極及び前記第３の圧電素子の前記第１電極に対して０Ｖの状態であるとしてもよい。
この形態によれば、被駆動体の制動時において、容易に、第２の圧電素子による圧電振動体の第１の屈曲振動と第３の圧電素子による第２の屈曲振動を停止しつつ、第１の圧電素子によって圧電振動体が縦振動し、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を低減することができる。

（７）上記形態の圧電駆動装置において、前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極と、前記第２の圧電素子の前記第１電極及び前記第３の圧電素子の前記第１電極と、の間に抵抗が接続されることによって発生する電圧状態であるとしてもよい。
この形態によっても、被駆動体の制動時において、第２の圧電素子と第３の圧電素子の振動を抑制しつつ、第１の圧電素子が縦振動することによって、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を低減させることができる。

（８）上記形態の圧電駆動装置において、選択可能に設けられた複数の前記抵抗を備え、前記特定の電圧状態は、選択された前記抵抗に応じて発生する電圧状態であるとしてもよい。
この形態によれば、被駆動体の制動時において、選択された抵抗に応じて、前記第２の圧電素子と前記第３の圧電素子の伸縮状態を調整することができ、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を調整することができる。

（９）上記形態の圧電駆動装置において、配線と前記複数の抵抗のうちの１つが選択可能であるとしてもよい。

（１０）上記形態の圧電駆動装置において、前記特定の電圧状態は、前記第１の電圧によって発生する前記第２の圧電素子及び前記第３の圧電素子の振動とは逆向きに前記第２の圧電素子及び前記第３の圧電素子を振動させる電圧を、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極に印加した状態であるとしてもよい。
この形態によっても、被駆動体の制動時において、第２の圧電素子による圧電振動体の第１の屈曲振動と第３の圧電素子による圧電振動体の第２の屈曲振動を抑制しつつ、第１の圧電素子によって圧電振動体が縦振動し、被駆動体と接触部との間に働く摩擦力を低減させ、被駆動体に過度な制動力が働くことを抑制することができる。

（１１）上記形態の圧電駆動装置において、前記圧電振動体は振動板上に設けられていてもよい。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧電駆動装置の他、圧電駆動装置の駆動方法、圧電駆動装置の製造方法、圧電駆動装置を搭載するロボット、圧電駆動装置を搭載するロボットの駆動方法、電子部品搬送装置、送液ポンプ、投薬ポンプ等、様々な形態で実現することができる。

第１実施形態としての圧電駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 圧電駆動部の概略構成図である。 振動板の平面図である。 圧電駆動部と駆動回路の電気的接続状態を示す説明図である。 通常駆動時における圧電駆動部の動作の例を示す説明図である。 比較例としての制動時における圧電駆動部の縦振動動作を示す説明図である。 第１実施形態としての制動時における圧電駆動部の縦振動動作を示す説明図である。 駆動電圧の生成に用いられる交流駆動電圧の波形の例を示す説明図である。 第２実施形態としての圧電駆動装置における圧電駆動部と駆動回路の概略構成を示す説明図である。 第２実施形態としての制動時における圧電駆動部の縦振動動作を示す説明図である。 第３実施形態としての圧電駆動装置における圧電駆動部と駆動回路の概略構成を示す説明図である。 第３実施形態としての制動時における圧電駆動部の縦振動動作を示す説明図である。 第４実施形態としての圧電駆動装置における圧電駆動部と駆動回路の概略構成を示す説明図である。 第４実施形態としての制動時における圧電駆動部の縦振動動作を示す説明図である。 本発明の他の実施形態としての圧電駆動部の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態としての圧電駆動部の平面図である。 圧電駆動装置を利用したロボットの一例を示す説明図である。 ロボットの手首部分の説明図である。 圧電駆動装置を利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態の圧電駆動装置：
Ａ１．圧電駆動装置の構成：
図１は、第１実施形態としての圧電駆動装置１０００の概略構成を示すブロック図である。圧電駆動装置１０００は、被駆動体（本例ではローター）５０を駆動する圧電駆動部１０と、圧電駆動部１０を駆動する駆動回路３００と、を備えている。

図２は、圧電駆動部１０の概略構成図である。図２（Ａ）は、圧電駆動部１０の平面図であり、図２（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。圧電駆動部１０は、振動板２００と、振動板２００の両面（第１面２１１と第２面２１２）にそれぞれ配置された２つの圧電振動体１００とを備える。圧電振動体１００は、基板１２０と、基板１２０の上に形成された第１電極１３０と、第１電極１３０の上に形成された圧電体１４０と、圧電体１４０の上に形成された第２電極１５０と、を備えている。第１電極１３０と第２電極１５０は、圧電体１４０を挟持している。２つの圧電振動体１００は、振動板２００を中心として対称に配置されている。２つの圧電振動体１００は同じ構成を有しているので、以下では特に断らない限り、振動板２００の上側にある圧電振動体１００の構成を説明する。

圧電振動体１００の基板１２０は、第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０を成膜プロセスで形成するための基板として使用される。また、基板１２０は機械的な振動を行う振動板としての機能も有する。基板１２０は、例えば、Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２などで形成することができる。Ｓｉ製の基板１２０として、例えば半導体製造用のＳｉウェハーを利用することが可能である。この実施形態において、基板１２０の平面形状は長方形である。基板１２０の厚みは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲とすることが好ましい。基板１２０の厚みを１０μｍ以上とすれば、基板１２０上の成膜処理の際に基板１２０を比較的容易に取扱うことができる。また、基板１２０の厚みを１００μｍ以下とすれば、薄膜で形成された圧電体１４０の伸縮に応じて、基板１２０を容易に振動させることができる。

第１電極１３０は、基板１２０上に形成された１つの連続的な導電体層として形成されている。一方、第２電極１５０は、図２（Ａ）に示すように、５つの導電体層１５０ａ〜１５０ｅ（「第２電極１５０ａ〜１５０ｅ」とも呼ぶ）に区分されている。中央にある第２電極１５０ｅは、基板１２０の幅方向の中央において、基板１２０の長手方向のほぼ全体に亘る長方形形状に形成されている。他の４つの第２電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄは、同一の平面形状を有しており、基板１２０の四隅の位置に形成されている。図２の例では、第１電極１３０と第２電極１５０は、いずれも長方形の平面形状を有している。第１電極１３０や第２電極１５０は、例えばスパッタリングによって形成される薄膜である。第１電極１３０や第２電極１５０の材料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）や、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）などの導電性の高い任意の材料を利用可能である。なお、第１電極１３０を１つの連続的な導電体層とする代わりに、第２電極１５０ａ〜１５０ｅと実質的に同じ平面形状を有する５つの導電体層に区分してもよい。なお、第２電極１５０ａ〜１５０ｅの間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）と、第１電極１３０及び第２電極１５０ａ〜１５０ｅと駆動回路との間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）とは、図２では図示が省略されている。

圧電体１４０は、第２電極１５０ａ〜１５０ｅと実質的に同じ平面形状を有する５つの圧電体層として形成されている。この代わりに、圧電体１４０を、第１電極１３０と実質的に同じ平面形状を有する１つの連続的な圧電体層として形成してもよい。第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０ａ〜１５０ｅとの積層構造によって、５つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｅ（図２（Ａ））が構成される。５つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｅのうちの４つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｄは、第１の対角にある一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと、第２の対角にある一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃとに区分され、これらは、圧電振動体１００の長手方向に沿った中央線ＣＸに対して、左右対称の位置関係にある。残りの圧電素子１１０ｅは、一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと他の一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃに挟まれたて、中央線ＣＸに沿って圧電振動体１００の幅方向の中央位置にある。なお、以下では、中央の圧電素子１１０ｅを「第１の圧電素子１１０ｅ」とも呼ぶ。また、一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄを「第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ」とも呼び、他の一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃを「第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃ」とも呼ぶ。

圧電体１４０は、例えばゾル−ゲル法やスパッタリング法によって形成される薄膜である。圧電体１４０の材料としては、ＡＢＯ_３型のペロブスカイト構造を採るセラミックスなど、圧電効果を示す任意の材料を利用可能である。ＡＢＯ_３型のペロブスカイト構造を採るセラミックスとしては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、メタニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることが可能である。またセラミック以外の圧電効果を示す材料、例えばポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いることも可能である。圧電体１４０の厚みは、例えば５０ｎｍ（０．０５μｍ）以上２０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。この範囲の厚みを有する圧電体１４０の薄膜は、成膜プロセスを利用して容易に形成することができる。圧電体１４０の厚みを０．０５μｍ以上とすれば、圧電体１４０の伸縮に応じて十分に大きな力を発生することができる。また、圧電体１４０の厚みを２０μｍ以下とすれば、圧電振動体１００（圧電駆動部１０）を十分に小型化することができる。

図３は、振動板２００の平面図である。振動板２００は、長方形形状の振動体部２１０と、振動体部２１０の左右の長辺からそれぞれ３本ずつ延びる接続部２２０とを有しており、また、左右の３本の接続部２２０にそれぞれ接続された２つの取付部２３０を有している。なお、図２では、図示の便宜上、振動体部２１０にハッチングを付している。取付部２３０は、ネジ２４０によって他の部材に圧電駆動部１０を取り付けるために用いられる。振動板２００は、例えば、シリコン、シリコン化合物、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、鉄−ニッケル合金などの金属、金属酸化物、またはダイヤモンド等の材料で形成することが可能である。

振動体部２１０の上面（第１面）及び下面（第２面）には、圧電振動体１００（図２）がそれぞれ接着剤を用いて接着される。振動体部２１０の長さＬと幅Ｗの比は、Ｌ：Ｗ＝約７：２とすることが好ましい。この比は、振動体部２１０がその平面に沿って左右に屈曲する超音波振動（後述）を行うために好ましい値である。振動体部２１０の長さＬは、例えば０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲とすることができ、幅Ｗは、例えば０．０５ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲とすることができる。なお、振動体部２１０が超音波振動を行うために、長さＬは５０ｍｍ以下とすることが好ましい。振動体部２１０の厚み（振動板２００の厚み）は、例えば２０μｍ以上７００μｍ以下の範囲とすることができる。振動体部２１０の厚みを２０μｍ以上とすれば、圧電振動体１００を支持するために十分な剛性を有するものとなる。また、振動体部２１０の厚みを７００μｍ以下とすれば、圧電振動体１００の変形に応じて十分に大きな変形を発生することができる。

振動板２００の一方の短辺には、突起部２０（「接触部」や「当接部」、「作用部」とも呼ぶ）が設けられている。突起部２０は、被駆動体と接触して、被駆動体に力を与えるための部材である。突起部２０は、セラミックス（例えばＳｉ，ＳｉＣ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｚｒ０_２）などの耐久性がある材料で形成することが好ましい。

図４は、圧電駆動部１０と駆動回路３００の電気的接続状態を示す説明図である。圧電駆動部１０の５つの第２電極１５０ａ〜１５０ｅのうちで、第１の対角にある一対の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄに対応する第２電極１５０ａ，１５０ｄが配線１５１を介して互いに電気的に接続され、他の第２の対角の一対の第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃに対応する第２電極１５０ｂ，１５０ｃも配線１５２を介して互いに電気的に接続されている。これらの配線１５１，１５２は成膜処理によって形成しても良く、或いは、ワイヤ状の配線によって実現してもよい。図４の右側にある３つの第２電極１５０ｂ，１５０ｅ，１５０ｄと、第１電極１３０（図２）は、配線３１０，３１２，３１４，３２０を介して駆動回路３００に電気的に接続されている。なお、図４に示した配線１５１，１５２，３１０，３１２，３１４，３２０を構成する配線（又は配線層及び絶縁層）は、図２では図示が省略されている。

駆動回路３００は、駆動電圧発生回路３３２と、縦駆動調整回路３３４と、駆動選択回路３３６とを含んでいる。駆動電圧発生回路３３２は、所定の周波数の周期で周期的に変化する交流駆動電圧に基づいて駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを発生する。所定の周波数は、圧電駆動部１０の機械的な共振周波数に近い周波数とされることが好ましい。駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、基準電圧Ｖｒ（本例では接地電圧）を基準としてプラス側とマイナス側に変動する交流電圧あるいは交流電圧にＤＣオフセットが付加された脈流電圧である。なお、以下では、交流電圧と脈流電圧を特に区別する場合を除いて、脈流電圧も交流電圧に含むものとして扱って説明する。

縦駆動調整回路３３４は、短絡回路ＳＷ１０を選択（ＯＮ）とすることにより、基準電圧Ｖｒ（本例では接地電圧）を縦駆動調整電圧Ｖｎとして出力する。

駆動選択回路３３６は、４つの選択回路ＳＷ１〜ＳＷ４を含んでいる。第１の選択回路ＳＷ１を選択（ＯＮ）とすることにより、第１の駆動電圧Ｖａを第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅに印加する。第１電極１３０には、接地電圧である基準電圧Ｖｒが印加される。従って、第１の圧電素子１１０ｅの電極間には第１の駆動電圧Ｖａが印加される。このとき、後述するように、第１の圧電素子１１０ｅが伸縮することによって圧電駆動部１０が後述するように縦振動する。なお、第１の圧電素子１１０ｅが本発明の縦振動用の第１の圧電素子に相当する。

また、第４の選択回路ＳＷ４を非選択（ＯＦＦ）とし、第２の選択回路ＳＷ２を選択（ＯＮ）とする場合には、第２の駆動電圧Ｖｂが第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに印加されることにより、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの電極間に第２の駆動電圧Ｖｂが印加される。このとき、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄが伸縮することによって圧電駆動部１０が後述するように屈曲振動（具体的には、楕円振動）する。同様に、第４の選択回路ＳＷ４を非選択（ＯＦＦ）とし、第３の選択回路ＳＷ３を選択（ＯＮ）とする場合には、第３の駆動電圧Ｖｃが第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃに印加されることにより、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの電極間に第３の駆動電圧Ｖｃが印加される。このとき、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸縮することによって圧電駆動部１０が後述するように屈曲振動（具体的には、楕円振動）する。なお、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄが本発明の屈曲振動用の第２の圧電素子に相当し、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが本発明の屈曲振動用の第３の圧電素子に相当する。

なお、第１の選択回路ＳＷ１を選択（ＯＮ）とする場合には、同時に、第２及び第３の選択回路ＳＷ２，ＳＷ３を非選択（ＯＦＦ）とするとともに、第４の選択回路ＳＷ４を選択（ＯＮ）とする。この場合、基準電圧Ｖｒの縦駆動調整電圧Ｖｎである第１の縦駆動調整電圧Ｖｎｂが第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに印加され、縦駆動調整電圧Ｖｎである第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｂが第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃに印加される。これにより、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの電極間及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの電極間が０Ｖに固定され、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ、１５０ｃは、全て同電位の電圧状態となる。なお、この点については、さらに後述する。

Ａ２．圧電駆動部の動作：
＜通常時駆動動作＞
図５は、通常駆動時における圧電駆動部１０の動作の例を示す説明図である。通常駆動時とは、圧電駆動部１０によって被駆動体（本例ではローター）５０を加速状態あるいは定速状態で駆動（回転）する場合を意味している。図５（Ａ）は、図４において第２の選択回路ＳＷ２を選択（ＯＮ）とし、他の選択回路ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４を非選択（ＯＦＦ）として、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに第２の駆動電圧Ｖｂを印加した場合における圧電駆動部１０の動作を示している。これに対して、図５（Ｂ）は、第３の選択回路ＳＷ３を選択（ＯＮ）とし、他の選択回路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４を非選択（ＯＦＦ）として、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０に第３の駆動電圧Ｖｃを印加した場合における圧電駆動部１０の動作を示している。なお、第２の駆動電圧Ｖｂが本発明の第２の電圧に相当し、第３の駆動電圧Ｖｃが本発明の第３の電圧に相当する。

図５（Ａ）に示すように、第１の対角にある一対の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ（ハッチングで示した素子）の第２電極１５０ａ，１５０ｄに第２の駆動電圧Ｖｂが印加される場合には、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄが長手方向に沿って伸縮する。これにより、振動板２００の振動体部２１０が振動体部２１０の平面内で幅方向に屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）に変形する。このとき、他の第１の圧電素子１１０ｅ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃにも第２の駆動電圧Ｖｂに起因した伸縮が誘発され、長手方向に沿って伸縮する。これにより、圧電駆動部１０（より具体的には、振動体部２１０）は、屈曲による幅方向の振動の成分のみではなく、長手方向の振動の成分も含み、紙面手前方向から見て反時計回りの楕円であって、長軸が左斜め下方向に傾斜し楕円の軌跡を描く楕円振動ＶＲＡとなる。この結果、圧電駆動部１０は、突起部２０が楕円振動ＶＲＡに従って被駆動体５０の摺動と非摺動を繰り返し、これに応じた方向（本例では紙面手前方向から見て時計回り）で回転するように被駆動体５０を駆動する。なお、以下の説明において回転の方向は、紙面手前方向から見た場合を基準に示すこととする。

また、図５（Ｂ）に示すように、第２の対角にある一対の第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃ(ハッチングで示した素子)の第２電極１５０ｂ、１５０ｃに第３の駆動電圧Ｖｃが印加させる場合も、図５（Ａ）に示した第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの場合と同様に、圧電駆動部１０は、時計回りで、長軸が左斜め上方向に傾斜した楕円振動ＶＲＢとなる。この結果、圧電駆動部１０は、これに応じた方向（反時計回り）で回転するように被駆動体５０を駆動する。

なお、本実施形態では、圧電駆動部１０（振動体部２１０）が、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、蛇行していない真っすぐな形状と、平面内で屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）と、に交互に変形して発生する楕円振動を屈曲振動とも呼ぶ。また、図５（Ａ）の屈曲振動が本発明の第１の屈曲振動に相当し、図５（Ｂ）の屈曲振動が本発明の第２の屈曲振動に相当する。図３で説明した振動板２００の３つの接続部２２０は、このような振動体部２１０の振動の節（ふし）の位置に設けられている。なお、中央の第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅに、第２の駆動電圧Ｖｂあるいは第３の駆動電圧Ｖｃを基準として位相が調整された第１の駆動電圧Ｖａを印加すれば、圧電駆動部１０が長手方向に伸縮する成分が加わるので、突起部２０から被駆動体５０に与える力を大きくすることが可能である。圧電駆動部１０（又は圧電振動体１００）のこのような動作については、上記先行技術文献１（特開２００４−３２０９７９号公報、又は、対応する米国特許第７２２４１０２号）に記載されており、その開示内容は参照により組み込まれる。

＜制動時駆動動作＞
図６は、比較例としての制動時における圧電駆動部１０の縦振動動作を示す説明図である。比較例として、図４において第１の選択回路ＳＷ１のみを選択（ＯＮ）とし、他の選択回路ＳＷ２〜ＳＷ４を非選択（ＯＦＦ）として、第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅに第１の駆動電圧Ｖａが印加された場合について説明する。この場合、振動板２００の振動体部２１０が、振動体部２１０の平面内で長手方向に沿って伸びた形状（図６（Ａ））と縮んだ形状（図６（Ｂ））とに交互に変形し、長手方向に振動する縦振動(伸縮振動)となる。なお、第１の駆動電圧Ｖａが本発明の第１の電圧に相当する。

図６（Ａ）に示すような振動体部２１０が長手方向に伸びた形状においては、振動体部２１０の長さはＬ１Ｒであり、突起部２０は、被駆動体５０に接触する。被駆動体５０は、被駆動体の中心５１を向く方向（被駆動体の外周の法線方向）の力Ｎを受ける。この力Ｎにより生じる被駆動体５０と突起部２０との間の摩擦力が制動力となって、被駆動体５０の回転は減速し、あるいは停止する。

これに対して、図６（Ｂ）に示すような振動体部２１０が長手方向に縮んだ形状においては、振動体部２１０の長さはＬ２Ｒ（Ｌ２Ｒ＜Ｌ１Ｒ）であり、突起部２０は、被駆動体５０から離間する。突起部２０は、被駆動体５０から離間している間は、被駆動体５０と突起部２０との間に摩擦力が生じないので、被駆動体５０は、慣性により運動状態を持続する。

以上のように、比較例の縦振動では、突起部２０は、被駆動体５０への接触・非接触を繰り返す。その結果、駆動を停止して突起部２０が被駆動体５０へ接触したままとなる場合に発生する過度な強いブレーキ（急ブレーキ）に比べて、緩やかなブレーキで、被駆動体５０の回転を減速または停止が可能となる。

ここで、上記した比較例の縦振動では、第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅにのみ第１の駆動電圧Ｖａを印加しているにもかかわらず、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃが、第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧が生じた状態（電圧状態）となる。この結果、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃも、生じた電圧に応じて長手方向に伸縮することになる。これにより、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄによる上記した一方の屈曲振動（図５（Ａ））と、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃによる上記した他方の屈曲振動（図５（Ｂ））と、が同時に生じることになる。但し、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが同時に伸縮することになるので、同じ長さの伸縮であれば、屈曲振動ではなく、長手方向に沿って伸縮する縦振動が生じ、異なる長さの伸縮であれば、縦振動に加えて差分に応じた屈曲振動が生じることとなる。すなわち、比較例の縦振動の場合、第１の圧電素子１１０ｅによる伸縮だけでなく、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃによる伸縮も加わることになる。このため、比較例の縦振動による制動では、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃによる伸縮に応じて制動力が増加し、その分だけブレーキが強くかかってしまう、という課題がある。

図７は、第１実施形態としての制動時における圧電駆動部１０の縦振動動作を示す説明図である。実施形態において圧電駆動部１０を縦振動させる場合には、図４において第１の選択回路ＳＷ１を選択（ＯＮ）とすることに加えて、第２及び第３の選択回路ＳＷ２，ＳＷ３を非選択（ＯＦＦ）とし、第４の選択回路ＳＷ４を選択（ＯＮ）とする。これにより、第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅに第１の駆動電圧Ｖａが印加されるだけでなく、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに第１の縦駆動調整電圧Ｖｎｂが印加され、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃに第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｃが印加される。なお、図７（Ａ）は図６（Ａ）の振動体部２１０の平面内で長手方向に沿って伸びた形状に対応しており、図７（Ｂ）は図６（Ｂ）の長手方向に沿って縮んだ形状に対応している。

第１及び第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｂ，Ｖｎｃは、上記したように、縦駆動調整回路３３４（図４）の短絡回路ＳＷ１０により基準電圧Ｖｒ（接地電圧）とされている。このため、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃは、基準電圧Ｖｒ（接地電圧）となっている。また、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ａ〜１５０ｄの共通の第１電極１３０も基準電圧Ｖｒとなっている。従って、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ａ〜１５０ｄと第１電極１３０との間は短絡されていることになる。この場合、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの電極間及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの電極間が０Ｖに固定され、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ、１５０ｃは、全て同電位の電圧状態となる。これにより、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃが、第１の圧電素子１１０ｅに供給された第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧が生じた電圧状態とならないようにすることができる。この結果、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸びて被駆動体５０と突起部２０との摩擦力が増加して制動力が増加することを抑制することができる。

なお、図７（Ａ）に示すような振動体部２１０が長手方向に伸びた形状における振動体部２１０の長さＬ１は、比較例（図６（Ａ））に比べて伸び量が少なくなるので、比較例における長さＬ１Ｒよりも短くなる。また、図７（Ｂ）に示すような振動体部２１０が長手方向に縮んだ形状における長さＬ２は、比較例（図６（Ｂ））に比べて縮み量が少なくなるので、比較例における長さＬ２Ｒよりも長くなる。

図８は、駆動電圧の生成に用いられる交流駆動電圧の波形の例を示す説明図である。図８（Ａ）の交流駆動電圧ＳＡＣは、正弦波である。図８（Ｂ），（Ｃ）の交流駆動電圧ＳＡＣは、正弦波ではないが、周期的な波形を有している。これらの例からも理解できるように、交流駆動電圧ＳＡＣ及びこれに基づいて生成される駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの交流成分は周期的に変化するものであれば良く、その波形としては種々のものを採用することが可能である。

Ｂ．第２実施形態の圧電駆動装置：
図９は、第２実施形態としての圧電駆動装置１０００Ｂにおける圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｂの概略構成を示す説明図である。図９は、図４と同様に圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｂの電気的接続状態を示しており、被駆動体５０については図示を省略している。圧電駆動装置１０００Ｂは、第１実施形態の圧電駆動装置１０００の駆動回路３００（図４）に代えて駆動回路３００Ｂを備えている。駆動回路３００Ｂは、駆動回路３００の縦駆動調整回路３３４に代えて、縦駆動調整回路３３４Ｂを備えている。縦駆動調整回路３３４Ｂは、縦駆動調整電圧Ｖｎとして直流電圧Ｖｄｃを出力する電圧発生回路を含む。

第１実施形態においては、屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての第２電極１５０ａ〜１５０ｄを基準電圧Ｖｒ（接地電圧）に短絡して、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての電極間を０Ｖに固定した場合について説明した（図４，７）。この構成は、屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃが、縦振動用の第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅに印加された第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧が生じた電圧状態とならないようにすることを目的とした構成である。

ここで、上記目的に着目すると、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての電極間の電圧を短絡により０Ｖに固定するだけでなく、一定の直流電圧に固定しても良い、と言える。

第２実施形態の駆動回路３００Ｂの縦駆動調整回路３３４Ｂは、一定の直流電圧Ｖｄｃを縦駆動調整電圧Ｖｎとして出力する。この場合、第２及び第３の選択回路ＳＷ２，ＳＷ３を非選択（ＯＦＦ）とし、第４の選択回路ＳＷ４を選択（ＯＮ）として、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに印加する第１の縦駆動調整電圧Ｖｎｂ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃに印加する第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｃを、直流電圧Ｖｄｃとすることができる。すなわち、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃは、直流電圧Ｖｄｃが印加された電圧状態とし、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの電極間に直流電圧Ｖｄｃが印加された電圧状態とすることができる。

図１０は、第２実施形態としての制動時における圧電駆動部１０の縦振動動作を示す説明図である。第２実施形態においては、上記したように、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての電極間の電圧が直流電圧Ｖｄｃに固定される。これにより、第１の圧電素子１１０ｅに第１の駆動電圧Ｖａを供給して縦振動を実行する際に、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃが、第１の圧電素子１１０ｅに供給された第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧が生じた電圧状態とならないようにすることができる。この結果、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸縮運動しないようにすることができる。

ここで、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての電極間の電圧を直流電圧Ｖｄｃに固定した場合、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃは、その電圧に応じて伸縮した一定の長さの状態で、圧電体１４０のヤング率が高くなって固くなった状態が維持される。そして、この状態を基準として第１の圧電素子１１０ｅの伸縮が実行されることになるので、直流電圧Ｖｄｃに応じて伸びた分に基づいて制動力は強くなる傾向にある。従って、直流電圧Ｖｄｃとしては、第１の駆動電圧Ｖａに応じて発生する電圧によって第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸び、これによって増加する被駆動体５０と突起部２０との摩擦力を減少させる電圧とすることが好ましい。従って、直流電圧Ｖｄｃは、例えば、第１の駆動電圧Ｖａの振幅よりも小さい電圧、例えば、第１の駆動電圧Ｖａの振幅の５０％〜０％の範囲のいずれかの直流の電圧に設定されることが好ましい。なお、直流電圧Ｖｄｃは、制動の初期段階から徐々に低下させて、最終的に０Ｖとするようにして、制動力が徐々に低くなるようにしてもよい。

Ｃ．第３実施形態の圧電駆動装置：
図１１は、第３実施形態としての圧電駆動装置１０００Ｃにおける圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｃの概略構成を示す説明図である。図１１は、図９と同様に圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｃの電気的接続状態を示しており、被駆動体５０については図示を省略している。圧電駆動装置１０００Ｃは、第２実施形態の圧電駆動装置１０００Ｂの駆動回路３００Ｂ（図９）に代えて駆動回路３００Ｃを備えている。駆動回路３００Ｃは、駆動回路３００Ｂの縦駆動調整回路３３４Ｂに代えて、縦駆動調整回路３３４Ｃを備えている。

縦駆動調整回路３３４Ｃは、並列に配列された配線Ｌ０と２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２とこれらに直列に接続された抵抗選択回路ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３と、を含む。抵抗選択回路ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３は、第４の選択回路ＳＷ４に接続されている。配線Ｌ０及び抵抗Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、基準電圧Ｖｒ（接地電圧）に接続されている。配線Ｌ０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と比較すれば、抵抗値を無視することができ、抵抗値が０とみることができる。抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値となっている。なお、これらの抵抗の抵抗値に特に規定はない。

図１２は、第３実施形態としての制動時における圧電駆動部１０の縦振動動作を示す説明図である。図１１の第３の抵抗選択回路ＳＷ１３を選択（ＯＮ）として、第２の抵抗Ｒ２が第４の選択回路ＳＷ４に接続された場合を例に説明する。

第４の選択回路ＳＷ４を選択（ＯＮ）とした場合には、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ、及び、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃと、基準電圧Ｖｒ（接地電圧）との間に、選択された第２の抵抗Ｒ２が接続される。この場合、第１の駆動電圧Ｖａに影響されて、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄに発生する第１の影響電圧Ｖｉｂ、及び、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃに発生する第２の影響電圧Ｖｉｃは、第２の抵抗Ｒ２の抵抗値に応じて抑制された電圧状態となる。これにより、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ、１５０ｃを、第１の駆動電圧Ｖａに応じて第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ、１５０ｃに発生する電圧を抑制した電圧状態とすることができる。この結果、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸びて被駆動体５０と突起部２０との摩擦力が増加して制動力が増加することを抑制することができる。

なお、上記説明では、第２の抵抗Ｒ２を例に説明したが、第１の抵抗Ｒ１においても同様である。但し、本例では、第１の抵抗Ｒ１は第２の抵抗Ｒ２よりも抵抗値が小さい設定となっている。抵抗値が大きいほど、発生する第１の影響電圧Ｖｉｂ及び第２の影響電圧Ｖｉｂは大きくなるので、第２実施形態において説明したように制動力は高くなる。

また、第１の抵抗選択回路ＳＷ１１には配線Ｌ０が接続されている。第１の抵抗選択回路ＳＷ１１は第１実施形態の短絡回路ＳＷ１０に相当し、第１の抵抗選択回路ＳＷ１１を選択（ＯＮ）とした場合には、第１実施形態と等価な構成となる。

なお、本実施形態では、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２のうちの一つを選択する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。１つの抵抗と抵抗選択回路とを備える構成としてもよいし、４つ以上の抵抗と対応する４つ以上の抵抗選択回路とを備える構成としてもよい。抵抗値０の配線を省略してもよい。また、複数の抵抗のうち、一部あるいは全部を同時に選択する構成を含めてもよい。

Ｄ．第４実施形態の圧電駆動装置：
図１３は、第４実施形態としての圧電駆動装置１０００Ｄにおける圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｄの概略構成を示す説明図である。図１３は、図４と同様に圧電駆動部１０と駆動回路３００Ｄの電気的接続状態を示しており、被駆動体５０については図示を省略している。圧電駆動装置１０００Ｄは、第１実施形態の圧電駆動装置１０００の駆動回路３００（図４）に代えて駆動回路３００Ｄを備えている。駆動回路３００Ｄは、駆動回路３００の縦駆動調整回路３３４に代えて、縦駆動調整回路３３４Ｄを備えている。縦駆動調整回路３３４Ｄは、第１の駆動電圧Ｖａに基づいて１８０度位相が異なった逆相の電圧Ｖａ＊を生成し、縦駆動調整電圧Ｖｎとして出力する反転回路を含む。

第２実施形態においても説明したように、縦振動用の第１の圧電素子１１０ｅに印加される第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧が、屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃに発生しないようにし、屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが振動しないようにする点について着目する。この点に着目するならば、第１〜第３実施形態のように第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの全ての電極間の電圧を固定するだけでなく、発生する第１の駆動電圧Ｖａに応じた電圧での振動をキャンセルするような向きの振動に対応する電圧を印加するようにしても良い。

第４実施形態の駆動回路３３４Ｄは、上記したように、第１の駆動電圧Ｖａの逆相電圧Ｖａ＊を縦駆動調整電圧Ｖｎとして出力する。この場合、第２及び第３の選択回路ＳＷ２，ＳＷ３を非選択（ＯＦＦ）とし、第４の選択回路ＳＷ４を選択（ＯＮ）として、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄに供給する第１の縦駆動調整電圧Ｖｎｂ、及び、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃに供給する第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｃを、第１の駆動電圧Ｖａの逆相電圧Ｖａ＊とすることができる。

図１４は、第４実施形態としての制動時における圧電駆動部１０の縦振動動作を示す説明図である。上記したように、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄには、第１の縦駆動調整電圧Ｖｎｂとして、第１の駆動電圧Ｖａの逆相電圧Ｖａ＊が印加され、同様に、第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃには、第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｂとして、第１の駆動電圧Ｖａの逆相電圧Ｖａ＊が印加される。これにより、第１の駆動電圧Ｖａに応じて第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ、１５０ｃに発生する電圧を抑制した電圧状態とすることができる。この結果、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ及び第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが伸びて被駆動体５０と突起部２０との摩擦力が増加して制動力が増加することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、第１及び第２の縦駆動調整電圧Ｖｎｂ，Ｖｎｃとして第１の駆動電圧Ｖａの逆相電圧Ｖａ＊を印加しているが、第１の駆動電圧Ｖａに応じて発生する電圧が、第１の駆動電圧Ｖａと同じとはならない場合には、この発生する電圧をキャンセルするような大きさの逆相電圧としても良い。また、第１の駆動電圧Ｖａに応じて発生する電圧の位相が、第１の駆動電圧Ｖａと同じではない場合には、これに応じた位相の電圧の逆相電圧としても良い。

Ｅ．圧電駆動部の他の実施形態：
図１５は、本発明の他の実施形態としての圧電駆動部１０Ｂの断面図であり、第１実施形態の図２（Ｂ）に対応する図である。この圧電駆動部１０Ｂでは、圧電振動体１００が、図２（Ｂ）とは上下を逆にした状態で振動板２００に配置されている。すなわち、ここでは、第２電極１５０が振動板２００に近く、基板１２０が振動板２００から最も遠くなるように配置されている。なお、図１５においても、図２（Ｂ）と同様に、第２電極１５０ａ〜１５０ｅの間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）と、第１電極１３０及び第２電極１５０ａ〜１５０ｅと駆動回路との間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）とは、図示が省略されている。この圧電駆動部１０Ｂも、第１実施形態と同様な効果を達成することができる。

図１６は、本発明のさらに他の実施形態としての圧電駆動部１０Ｃ，１０Ｄの平面図であり、第１実施形態の図２（Ａ）に対応する図である。図１２（Ａ）に示す圧電駆動部１０Ｃは、振動板２００Ｃの振動体部２１０の幅方向の中央の縦振動用の第１の圧電素子１１０ｅを挟んで、幅方向の両側に屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａと第３の圧電素子１１０が配置されている。振動板２００Ｃの接続部２２０及び取付部２３０は、突起部２０とは反対側の短辺に設けられた構成である。この実施形態では、通常駆動時には、第２の圧電素子１１０ａと第３の圧電素子１１０ｂのいずれか一方を駆動すればよい。また、制動時には、第１〜第４実施形態と同様の手段を用いて、第１の圧電素子１１０ｅを駆動するとともに、第２の圧電素子１１０ａの第２電極１５０ａ及び第３の圧電素子１１０ｂの第２電極１５０ｂを、第１の駆動電圧Ｖａが印加された第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅとは異なった特定の電圧状態とすればよい。

また、図１２（Ｂ）に示す圧電駆動部１０Ｄは、振動板２００Ｄの振動体部２１０の一方の短辺側（図の例では、左側）に縦振動用の第１の圧電素子１１０ｅが配置され、第１の圧電素子１１０ｅの長手方向の横側（図の例では、右側）に、幅方向に沿って屈曲振動用の第２の圧電素子１１０ａ及び第３の圧電素子１１０ｂが配置されている。振動板２００Ｄの接続部２２０及び取付部２３０は、突起部２０とは反対側の短辺に設けられた構成である。この実施形態では、通常駆動時には、第２の圧電素子１１０ａと第３の圧電素子１１０ｂのいずれか一方を駆動すればよい。また、制動時には、第１〜第４実施形態と同様の手段を用いて、第１の圧電素子１１０ｅを駆動するとともに、第２の圧電素子１１０ａの第２電極１５０ａ及び第３の圧電素子１１０ｂの第２電極１５０ｂを、第１の駆動電圧Ｖａが印加された第１の圧電素子１１０ｅの第２電極１５０ｅとは異なった特定の電圧状態とすればよい。なお、第１の圧電素子１１０ｅと第２の圧電素子１１０ａ及び第３の圧電素子１１０ｂとの配置関係は、反対であってもよい。

Ｆ．圧電駆動装置を用いた装置の実施形態：
上述した圧電駆動装置は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。圧電駆動装置は、例えば、ロボット、電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置（例えば紙送り機構。ただし、ヘッドに利用される圧電駆動装置では、振動板を共振させないので、ヘッドには適用不可である。）等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。

図１６は、上述の圧電駆動装置１０００を利用したロボット２０５０の一例を示す説明図である。ロボット２０５０は、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動又は屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０とを備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。それぞれの関節部２０２０には、上述した圧電駆動装置１０００のうちの圧電駆動部１０が内蔵されており、圧電駆動部１０を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動又は屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にも圧電駆動部１０が内蔵されており、圧電駆動部１０を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にも圧電駆動部１０が設けられており、圧電駆動部１０を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。なお、各圧電駆動部１０を制御する駆動回路３００は不図示の制御回路に含まれている。

図１７は、図１６に示したロボット２０５０の手首部分の説明図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、圧電駆動部１０を備えており、圧電駆動部１０は、手首のリンク部２０１２及びロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。なお、手首回動部２０２２も、複数の関節部２０２０の一つとみることができ、この場合手首の関節部２０２０はリンク部２０１２の一つとみつことができる。ロボットハンド２０００には、複数の把持部２００３が立設されている。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分に圧電駆動部１０が搭載されている。このため、圧電駆動部１０を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。

なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにも圧電駆動部１０を適用可能である。ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、圧電駆動部１０の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。従って、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、上述した実施形態の圧電駆動部１０は、通常の電動モーターや、従来の圧電駆動装置よりも駆動電流を小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。

図１８は、上述の圧電駆動装置１０００を利用した送液ポンプ２２００の一例を示す説明図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、圧電駆動部１０と、ローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３、２２１４、２２１５、２２１６、２２１７、２２１８、２２１９と、が設けられている。なお、駆動回路３００は不図示である。リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。圧電駆動部１０の突起部２０は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられており、圧電駆動部１０がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、極く僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ２２００を実現することができる。なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。ここで、上述した実施形態の圧電駆動部装置１０００を用いることにより、従来の圧電駆動装置よりも駆動電流が小さくなるので、投薬装置の消費電力を抑制することができる。従って、投薬装置を電池駆動する場合は、特に有効である。

Ｇ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態では、基板１２０の上に第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０とが形成されていたが、基板１２０を省略して、振動板２００の上に第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０とを形成するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、振動板２００の両面にそれぞれ１つの圧電振動体１００を設けていたが、圧電振動体１００の一方を省略することも可能である。但し、振動板２００の両面にそれぞれ圧電振動体１００を設けるようにすれば、振動板２００をその平面内で屈曲した蛇行形状に変形させることがより容易である点で好ましい。

（３）上記各実施形態では、圧電素子として、成膜プロセスにより形成した圧電体を用いるものを例に取り説明したが、圧電体は、バルクの圧電体であってもよい。

（４）上記実施形態では、振動体部２１０の左右の長辺からそれぞれ３本ずつ延びる接続部２２０によって振動体部２１０を振動可能に支持する構成を例に説明したが、接続部２２０の配置位置や数は、これに限定されるものではなく、種々の配置位置や数を採用することができる。例えば、長手方向に沿った片側のみに接続部を設けて、振動体部２１０を片持ち状態で支持する構造としても良い。また、振動体部２１０の突起部２０とは反対側の短辺に接続部を設けて、振動体部２１０を片持ち状態で支持する構造としても良い。

（５）上記実施形態では、制動時において、第２の圧電素子の第２電極及び第３の圧電素子の第２電極が同じ電圧状態となるように、一つの縦駆動調整回路の出力が、第２の圧電素子の第２電極及び第３の圧電素子の第２電極にそれぞれ、独立して接続される構成として説明したが、それぞれ別々の回路の出力が接続されて、それぞれ独立して調整可能としてもよい。このようにすれば、例えば、第２の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと第３の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの構造や特性等にずれがあった場合に、それぞれの第２電極を独立して適した電圧状態とすることが可能である。従って、同じ電圧状態は、独立して調整されることによって発生した電圧状態の差を含むものであり、例えば、特定の電圧状態±１０％の範囲を含むものである。

（６）上記実施形態では、一対の圧電振動体を振動板に接合した構成を例に説明したが、圧電振動体は１つであっても良い。また、複数の圧電振動体を積層した構成としてもよい。

（７）上記した実施形態では、振動板上に圧電振動体が設けられている構成を例に説明したが、振動板は必須の構成ではなく省略することも可能である。

（８）上記した実施形態では、圧電振動体の長手方向に交わる幅方向に沿った一方の短辺に突起部（接触部）が設けられている構成を例に説明したが、長手方向に沿った一方の長辺に突起部（接触部)が設けられた構成でもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０００，１０００Ｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ…圧電駆動装置
１０，１０Ｂ…圧電駆動部装置
２０…突起部（接触部、作用部）
５０…ローター（被駆動体）
５１…被駆動体の中心
１００…圧電振動体
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ…圧電素子
１２０…基板
１２５…絶縁層
１３０…第１電極
１４０…圧電体
１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ，１５０ｅ…第２電極
１５１，１５２…配線
２００…振動板
２０１…振動体部（振動板）の中心
２１０…振動体部
２２０…接続部
２３０…取付部
２４０…ネジ
３００，３００Ｂ…駆動回路
３１０，３１２，３１４，３２０…配線
３３２…駆動電圧発生回路
３３４，３３４Ｂ，３３４Ｃ，３３４Ｄ…縦駆動調整回路
３３６…駆動選択回路
２０００…ロボットハンド
２００３…把持部
２０１０…アーム
２０１２…リンク部
２０２０…関節部
２０２２…手首回動部
２０５０…ロボット
２２００…送液ポンプ
２２０２…カム
２２０２Ａ…突起部
２２１１…リザーバー
２２１２…チューブ
２２１３…フィンガー
２２２２…ローター
２２２３…減速伝達機構
２２３０…ケース
ＣＸ…中央線
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…選択回路
ＳＷ１０…短絡回路
ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３…抵抗選択回路

Claims (13)

1. 被駆動体を駆動する圧電駆動部と、
   前記圧電駆動部を駆動する駆動回路と、
   を備え、
   前記圧電駆動部は、
   第１の圧電素子、第２の圧電素子及び第３の圧電素子を有する圧電振動体と、
   前記被駆動体に接触する接触部と、
   を備え、
   各圧電素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を備え、
   前記駆動回路が、周期的に変化する第１の電圧を前記第１の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記圧電振動体は縦振動を起し、
   前記駆動回路が、周期的に変化する第２の電圧を前記第２の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記圧電振動体は第１の屈曲振動を起し、
   前記駆動回路が、周期的に変化する第３の電圧を前記第３の圧電素子の前記第２電極に印加することによって、前記圧電振動体は前記第１の屈曲振動とは異なる第２の屈曲振動を起し、
   前記駆動回路は、
   前記被駆動体の制動時において、前記第１の圧電素子の前記第２電極に前記第１の電圧を印加し、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極を、同じ電圧状態であって前記第１の圧電素子の前記第２電極とは異なった特定の電圧状態とする
   ことを特徴とする圧電駆動装置。
2. 請求項１に記載の圧電駆動装置であって、
   前記接触部は、前記圧電振動体の長手方向に沿って配置される前記被駆動体に対して接触可能に設けられており、
   前記縦振動は、前記長手方向に沿って前記被駆動体と前記接触部とが接触及び非接触を繰り返す振動であり、
   前記第１の屈曲振動及び前記第２の屈曲振動は、それぞれ、前記長手方向に交わる方向に沿って前記被駆動体と前記接触部とが摺動お非摺動を繰り返す振動である
   ことを特徴とする圧電駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電駆動装置であって、
   前記第１の屈曲振動と第２の屈曲振動とは互いの屈曲の向きが逆向きの振動であることを特徴とする圧電駆動装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
   前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極に直流電圧を印加した状態であることを特徴とする圧電駆動装置。
5. 請求項４に記載の圧電駆動装置であって、
   前記直流電圧は、前記被駆動体と前記接触部との間に生じる摩擦力を減少させる電圧であることを特徴とする圧電駆動装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
   前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第１電極及び前記第３の圧電素子の前記第１電極に対して０Ｖの状態であることを特徴とする圧電駆動装置。
7. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
   前記特定の電圧状態は、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極と、前記第２の圧電素子の前記第１電極及び前記第３の圧電素子の前記第１電極と、の間に抵抗が接続されることによって発生する電圧状態であることを特徴とする圧電駆動装置。
8. 請求項７に記載の圧電駆動装置であって、
   選択可能に設けられた複数の前記抵抗を備え、
   前記特定の電圧状態は、選択された前記抵抗に応じて発生する電圧状態であることを特徴とする圧電駆動装置。
9. 請求項８に記載の圧電駆動装置であって、
   配線と前記複数の抵抗のうちの１つが選択可能であることを特徴とする圧電駆動装置。
10. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
    前記特定の電圧状態は、前記第１の電圧によって発生する前記第２の圧電素子及び前記第３の圧電素子の振動とは逆向きに前記第２の圧電素子及び前記第３の圧電素子を振動させる電圧を、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極に印加した状態である
    ことを特徴とする圧電駆動装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
    前記圧電振動体は振動板上に設けられていることを特徴とする圧電駆動装置。
12. 複数のリンク部と
    前記複数のリンク部を接続する関節部と、
    前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の少なくとも一つの圧電駆動装置と、
    を備えるロボット。
13. 請求項１２に記載のロボットの駆動方法であって
    前記圧電駆動装置の少なくとも一つを駆動することで前記複数のリンク部を前記関節部で回動させ、
    前記複数のリンク部の前記関節部での回動の制動時において、前記第１の圧電素子の前記第２電極に前記第１の電圧を印加するとともに、前記第２の圧電素子の前記第２電極及び前記第３の圧電素子の前記第２電極を、同じ電圧状態であって前記第１の圧電素子の前記第２電極とは異なった特定の電圧状態とするように、前記圧電駆動装置を駆動する、
    ロボットの駆動方法。

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