(57)【要約】【課題】交番電圧を印加する電極の切り替えによって移動子を正逆方向に駆動することが可能であって、かつ高い駆動効率を得ることのできる超音波モータを提供する。【解決手段】超音波モータ１０では、第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄより選択された一方と共通駆動電極４１ａ，４１ｂとに交番電圧を印加し、第二または第一選択駆動電極４１ｄ、４１ｃを開放することにより、圧電セラミック板１０１が平面方向に共振して、付勢部１０３が圧電セラミック板１０１の周方向および径方向に、周方向よりも径方向に大きな変位量にて振動する。第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄの選択を切り替えることにより、付勢部１０３の周方向の振動と径方向の振動の位相が反転して、付勢部１０３に付勢される移動子１０７の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられる。【選択図】図１
2010246347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に分極され、一方の主面が複数の領域に区画された板状の圧電振動子と、
前記領域に個別に形成されて交番電圧が印加される、第一および第二選択駆動電極ならびに共通駆動電極と、
前記圧電振動子の他方の主面に形成されたアース電極と、
前記圧電振動子の外周に設けられた付勢部と、を備え、
前記第一または第二選択駆動電極より選択された一方および前記共通駆動電極と前記アース電極との間に前記交番電圧を印加し、前記第二または第一選択駆動電極を開放することにより、前記圧電振動子が平面方向に共振して、前記付勢部が前記圧電振動子の周方向および径方向に、前記周方向よりも前記径方向に大きな変位量にて振動し、かつ、
前記第一または第二選択駆動電極の選択を切り替えることにより、前記付勢部の前記周方向の振動と前記径方向の振動の位相が反転して、前記付勢部に付勢される移動子の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記圧電振動子が円板状をなし、
円形の前記主面の一つの直径を対称軸として、
前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが対称位置に配置され、かつ、
前記共通駆動電極が対称形状をなし、
前記付勢部が前記対称軸上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが、前記主面の中心に関して点対称位置に配置され、
前記付勢部が、前記対称軸上であって前記中心を挟む両側に対向して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、カメラのオートフォーカスや手ぶれ補正のためのレンズ駆動等の用途に小型の超音波モータが広く使用されている。また、磁界の影響を無くした、いわゆるＸＹステージと呼ばれる平面状の基盤の駆動にも、騒音が少なく電磁ノイズの発生が少ないことから、各種の超音波モータが使用されている。
そして、近年の超音波モータには、更なる小型化のほか、正方向および逆方向への移動子の容易な切り替え駆動が要求されている。
【０００３】
超音波モータの駆動原理としては、板状の圧電振動子の主面を複数の領域に区画して電極を形成し、これらの電極に交番電圧を印加して圧電振動子を共振させることにより移動子を駆動するものが知られている。そして、交番電圧を印加する電極をスイッチすることにより、圧電振動子の振動方向を反転させ、移動子の送り方向が正逆に切り替えられる。
【０００４】
この種の超音波モータとしては、下記特許文献１に記載のものが提案されている。
特許文献１に記載のモータでは、厚さ方向に分極された円板状の圧電振動子の一方の主面を４等分して電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置されている（特許文献１の図１を参照）。圧電振動子の他方の主面には、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ対向する位置に、電極ａ，ｂ，ｃ，ｄを形成し、電極Ａとｃ、Ｂとｄ、Ｃとａ、およびＤとｂを電気的に接続して、電極Ａ，Ｂ，ｃ，ｄを等電位とし、また電極ａ，ｂ，Ｃ，Ｄを等電位としている。そして、電極Ａ，Ｂ，ｃ，ｄの組と、電極ａ，ｂ，Ｃ，Ｄの組に対して、電圧の極性を正逆に反転した交番電圧をそれぞれ印加することにより、回転子を回転駆動する。すなわち、特許文献１のモータでは、圧電セラミック板の面積の半分の領域と、他の半分の領域の電界の向きが異なっている。
また、同文献に記載のモータでは、コモン端子に接続された２回路４接点スイッチを切り替えることにより、同一電位とする電極の組み合わせを変更し、回転子の回転方向を反転させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−９８５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のモータでは、圧電振動子の主面に設けられたすべての電極に対して交番電圧が印加されるため、圧電振動子の全体が電気的に短絡された状態となる。このため、印加する交番電圧に対して圧電振動子の共振変位量を十分に得ることができず、移動子の駆動効率が低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の超音波モータの問題点に鑑みてなされたものであり、交番電圧を印加する電極の切り替えによって移動子を正逆方向に駆動することが可能であって、かつ高い駆動効率を得ることのできる超音波モータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の超音波モータは、厚さ方向に分極され、一方の主面が複数の領域に区画された板状の圧電振動子と、
前記領域に個別に形成されて交番電圧が印加される、第一および第二選択駆動電極ならびに共通駆動電極と、
前記圧電振動子の他方の主面に形成されたアース電極と、
前記圧電振動子の外周に設けられた付勢部と、を備え、
前記第一または第二選択駆動電極より選択された一方および前記共通駆動電極と前記アース電極との間に前記交番電圧を印加し、前記第二または第一選択駆動電極を開放することにより、前記圧電振動子が平面方向に共振して、前記付勢部が前記圧電振動子の周方向および径方向に、前記周方向よりも前記径方向に大きな変位量にて振動し、かつ、
前記第一または第二選択駆動電極の選択を切り替えることにより、前記付勢部の前記周方向の振動と前記径方向の振動の位相が反転して、前記付勢部に付勢される移動子の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の超音波モータにおいては、より具体的な実施の態様として、前記圧電振動子が円板状をなし、
円形の前記主面の一つの直径を対称軸として、
前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが対称位置に配置され、かつ、
前記共通駆動電極が対称形状をなし、
前記付勢部が前記対称軸上に設けられていてもよい。
【００１０】
また本発明の超音波モータにおいては、より具体的な実施の態様として、前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが、前記主面の中心に関して点対称位置に配置され、
前記付勢部が、前記対称軸上であって前記中心を挟む両側に対向して設けられていてもよい。
【００１１】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超音波モータは、第一または第二選択駆動電極の選択によって、圧電振動子の外周に設けられた付勢部の振動方向が反転するため、単相の交番電圧によって移動方向の正逆の切り替えが可能である。また、本発明では、交番電圧の印加されない選択駆動電極を開放することにより、圧電振動子の当該領域の弾性率を圧電反作用によって実効的に高くすることができる。このため、共振時の圧電振動子において、付勢部を中心とする非対称のモード形状が実現され、移動子を正方向または逆方向に好適に駆動することができる。
そして、本発明では、付勢部が圧電振動子の周方向および径方向に振動するとともに、周方向よりも径方向に大きな変位量にて振動するため、付勢部から移動子に対して圧電振動子の周方向のみならず径方向にも十分な付勢力が与えられ、移動子の駆動力を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる超音波モータの構造を示す概略図である。
【図２】圧電セラミック板の構造図である。
【図３】圧電セラミック板の４個の電極のうちの３個を電気的に接続した場合の、共通アース電極との間のインピーダンスの周波数特性の測定例を示す図である。
【図４】有限要素解析により得られた圧電セラミック板の共振状態を示す変位モード図である。
【図５】領域Ｂの電極を開放した場合の圧電セラミック板の共振状態を示す変位モード図である。
【図６】領域ＢとＣに共通駆動電極を形成し、領域ＡとＤにそれぞれ第一選択駆動電極と第二選択駆動電極を形成した場合の、圧電セラミック板の外周上の点ａ〜ｈの変形図である。
【図７】図６の圧電セラミック板の点ｅに付勢部を設けて移動子に圧接した状態を示す模式図である。
【図８】図６の圧電セラミック板の点ａに付勢部を設けて移動子に圧接した状態を示す模式図である。
【図９】領域ＡとＣに共通駆動電極を形成し、領域ＢとＤにそれぞれ第一選択駆動電極と第二選択駆動電極を形成した場合の、圧電セラミック板の外周上の点ａ〜ｈの変形図である。
【図１０】図９の圧電セラミック板の点ｆに付勢部を設けて移動子に圧接した状態を示す模式図である。
【図１１】図９の圧電セラミック板の点ｂに付勢部を設けて移動子に圧接した状態を示す模式図である。
【図１２】比較態様に係る圧電セラミック板の外周上の点ａ〜ｈにおける変形方向と変形量を線分で示す図である。
【図１３】第二実施形態にかかる超音波モータの構造を示す概略図である。
【図１４】第三実施形態にかかる超音波モータの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる超音波モータ１０の構造を示す概略図である。
はじめに、本実施形態の超音波モータ１０の概要について説明する。
【００１５】
超音波モータ１０は、圧電振動子（圧電セラミック板１０１）と、第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄならびに共通駆動電極４１ａ，４１ｂと、アース電極（共通アース電極１０２）と、付勢部１０３とを備えている。
圧電セラミック板１０１は板状をなし、厚さ方向に分極され、一方の主面（主面３０）は複数の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区画されている。
第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄならびに共通駆動電極４１ａ，４１ｂは、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに個別に形成されて交番電圧が印加される電極である。
アース電極（共通アース電極１０２）は、圧電セラミック板１０１の他方の主面（主面３１）に形成されている。
付勢部１０３は、圧電セラミック板１０１の外周に設けられている。
超音波モータ１０では、第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄより選択された一方と共通駆動電極４１ａ，４１ｂとに交番電圧を印加し、第二または第一選択駆動電極４１ｄ、４１ｃを開放することにより、圧電セラミック板１０１が平面方向に共振して、付勢部１０３が圧電セラミック板１０１の周方向および径方向に、周方向よりも径方向に大きな変位量にて振動する。
そして、本実施形態の超音波モータ１０では、第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄの選択を切り替えることにより、付勢部１０３の周方向の振動と径方向の振動の位相が反転して、付勢部１０３に付勢される移動子１０７の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられる。
【００１６】
ここで、圧電セラミック板１０１の径方向とは、面内方向に共振する圧電セラミック板１０１の振動中心と所定位置とを結ぶ方向を意味する。また、圧電セラミック板１０１の周方向とは、径方向に対して直交する方向である。たとえば圧電セラミック板１０１が円板状の場合、圧電セラミック板１０１の径方向とは半径方向であり、周方向とは接線方向である。圧電セラミック板１０１が矩形などの非円形形状の場合も同様である。
【００１７】
また、本実施形態において、圧電セラミック板１０１が領域に分割されているとは、圧電セラミック板１０１がその主面３０に複数枚の電極を備えていることを意味するものであり、圧電セラミック板１０１自体に各領域を示すための区画表示が明示的に形成されていることを必ずしも要しない。
【００１８】
次に、本実施形態の超音波モータ１０について詳細に説明する。
本実施形態の圧電セラミック板１０１は円板状をなし、中央には厚み方向に貫通した所定径の円孔４２（図２を参照）が穿設されている。すなわち、本実施形態の圧電セラミック板１０１は円環板状をなしている。
【００１９】
圧電セラミック板１０１は、単一板状であってもよく、または圧電セラミック層と電極層とを交互に積層した積層型圧電セラミック板を用いてもよい。圧電セラミック板１０１を積層型圧電セラミック板とする場合、一層おきの電極層を、図１に示す領域Ａ〜Ｄと同様に４分割して駆動電極（共通駆動電極４１ａ，４１ｂまたは選択駆動電極４１ｃ，４１ｄ）とし、他の一層おきの電極層を共通アース電極１０２とする。そして、同一領域に積層された駆動電極同士を電気的に層間接続するとよい。
【００２０】
領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、円形の主面３０を複数の半径で区画してなる扇状をなしている。ここで、扇状の領域Ａ〜Ｄにおける中心角は、各領域について互いに等しくても、または相違してもよい。本実施形態でいう扇状には、中心角が１８０度の扇形、すなわち半円形を含む。
より具体的には、本実施形態の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、円環状の主面３０を二本の互いに直交する直径で４分割してなる略扇状であり、各領域の中心角はそれぞれ９０度である。
【００２１】
主面３０の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、各領域に個別に、または複数の領域にまたがって、駆動電極（分割電極）が被着形成されている。
本実施形態の超音波モータ１０では、略扇状の各領域のほぼ全面に対してそれぞれ電極４１ａ〜４１ｄが形成されている。領域ＡとＣに形成された電極４１ａと４１ｃは互いに接続されており、領域ＢとＤにそれぞれ形成された電極４１ｂ、４１ｄとは電気的に分離している。
【００２２】
以下、本実施形態においては、電極４１ｃを第一選択駆動電極、電極４１ｄを第二選択駆動電極、電極４１ａおよび４１ｂを共通駆動電極という。
すなわち、本実施形態の超音波モータ１０では、共通駆動電極４１ａ，４１ｂは領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちの二つに形成され、かつ、第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄは、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちの他の一つにそれぞれ形成されている。より具体的には、本実施形態の共通駆動電極４１ａ，４１ｂは、対向する二つの領域ＡおよびＣに形成され、第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄは、他の二つの領域ＢとＤに形成されている。
【００２３】
第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄは、いずれか一方が選択されて交番電圧が印加され、他方が開放される電極である。また、共通駆動電極４１ａ，４１ｂは交番電圧が常時印加される電極である。
【００２４】
圧電セラミック板１０１の他の主面３１にはアース電極が設けられている。アース電極は、電極４１ａ〜４１ｄにそれぞれ対向して個別に形成されていてもよく、または領域Ａ〜Ｄのうち二つ以上にまたがって形成されていてもよい。本実施形態のアース電極は、圧電セラミック板１０１の他の主面３１において４つの領域Ａ〜Ｄにまたがって設けられた共通アース電極として形成されている。
また、本実施形態の共通アース電極１０２は、主面３１のほぼ全面に形成されている。
そして、本実施形態では、第一選択駆動電極４１ｃまたは第二選択駆動電極４１ｄより選択された一方および共通駆動電極４１ａ，４１ｂと、共通アース電極１０２と、の間に所定の共振周波数の交番電圧が印加される。これにより、圧電セラミック板１０１は平面方向（図１における上下および左右方向）に共振する。
【００２５】
本実施形態の超音波モータ１０においては、円板状の圧電セラミック板１０１における円形の主面３０の一つの直径を対称軸ＡＸとして、第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄとは対称位置に配置され、かつ、共通駆動電極４１ａ，４１ｂは対称形状をなしている。そして、付勢部１０３は対称軸ＡＸ上に設けられている。
【００２６】
本実施形態の場合、付勢部１０３は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂの形成された領域ＡおよびＣの二等分線（対称軸ＡＸ）と圧電セラミック板１０１の外周との交点近傍に設けられている。
【００２７】
なお、本実施形態において、対称軸ＡＸに関して第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄとが対称位置に配置され、共通駆動電極４１ａ，４１ｂが対称形状であるとは、交番電圧の印加電極を切り替えた際に、付勢部１０３の振動方向が対称軸ＡＸを中心に実用的に反転することを意味するものであり、幾何学的に厳密な対称性を要するものではない。
同様に、付勢部１０３が対称軸ＡＸ上に設けられているとは、付勢部１０３の平面視の一部を対称軸ＡＸが通過する場合のほか、付勢部１０３の振動方向の反転により移動子１０７の送り方向を実用的に切り替え可能である限りにおいて、付勢部１０３が対称軸ＡＸの近傍に位置していることを含む。
【００２８】
圧電セラミック板１０１の外周に設けられて移動子１０７を駆動する付勢部１０３は、本実施形態の場合、移動子１０７に対して摩擦力により駆動力を付与する要素である。
付勢部１０３による移動子１０７の送り方向は特に限定されないが、本実施形態では圧電セラミック板１０１の周方向を送り方向としている。
【００２９】
本実施形態の付勢部１０３は、圧電セラミック板１０１の外周面上に設けられた摩擦要素として構成されている。
付勢部１０３の材料は特に限定されないが、アルミナなどのセラミック材料を一例として挙げることができる。または、圧電セラミック板１０１の外周面を粗面化処理して付勢部１０３としてもよい。すなわち、付勢部１０３は、圧電セラミック板１０１とは別部材として作製してもよく、圧電セラミック板１０１自体を加工して形成してもよい。
より具体的には、本実施形態の付勢部１０３は、アルミナ製のパッド状の摩擦要素を、円環板状の圧電セラミック板１０１の外周面上の一部に装着して設けられている。
【００３０】
移動子１０７は、ローラーなどの摺動機構１０８により、ベース１０９の上を自在に移動可能な状態で支持されている。
圧電セラミック板１０１に対向する移動子１０７の表面は、付勢部１０３と摩擦的に係合するよう粗面化されている。
図１に示す本実施形態の圧電セラミック板１０１には、その下端にあたる領域Ｃの外周縁の中央近傍に付勢部１０３が設けられている。そして、圧電セラミック板１０１の共振による付勢部１０３の送り方向を圧電セラミック板１０１の周方向とすることにより、摺動機構１０８により許容される移動子１０７の移動方向は、図１における左右方向となる。
【００３１】
なお、図１では移動子１０７の移動方向として水平移動を例示しているが、本発明はこれに限られない。移動子１０７を回転子とし、摺動機構１０８を移動子１０７の回転軸とすることにより、本実施形態の超音波モータ１０は移動子１０７をローター回転させる駆動装置として動作する（図７、８を参照）。
【００３２】
超音波モータ１０は、圧電セラミック板１０１を支持する支持部（支持具１０５）をさらに備えている。本実施形態では、支持具１０５は圧電セラミック板１０１の中央の円孔４２（図２を参照）に取り付けられて、圧電セラミック板１０１の主面３０の中心を空間に対して回転および並進不可能に剛固定している。
支持具１０５は、少なくとも圧電セラミック板１０１と接触する外表面が、圧電セラミック板１０１よりもヤング率の低い硬質ゴムなどの樹脂材料によって形成されている。これにより、交番電圧が印加されて圧電セラミック板１０１が弾性的に共振する際に主面３０の中央の円孔４２の内径が拡大または縮小したとしても、振動を抑制することなく安定して圧電セラミック板１０１を支持することができる。
【００３３】
また、支持具１０５は、弾性部材１０６を介してベース１０９に連結されている。付勢部１０３は、弾性部材１０６の付勢力をうけて移動子１０７の表面に押し付けられている。
これにより、付勢部１０３と移動子１０７とが常時接触した状態で圧電セラミック板１０１は共振する。
【００３４】
そして、交番電圧が印加されて圧電セラミック板１０１が共振することにより、付勢部１０３は圧電セラミック板１０１の周方向とともに径方向に振動して、移動子１０７の表面に対して所定の垂直抗力にて押圧される。付勢部１０３から移動子１０７への垂直抗力は、圧電セラミック板１０１の振動モードにしたがって周期的に変動する。かかる状態で付勢部１０３が圧電セラミック板１０１の周方向成分をもって振動することにより、移動子１０７は正方向または逆方向に駆動される。
さらに、第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄの選択を切り替えると、付勢部１０３の周方向の振動と径方向の振動の位相が反転する。これにより、移動子１０７に対する垂直抗力を所定に維持しつつ、移動子１０７の送り方向が正方向（図１における左方）または逆方向（同、右方）に切り替えられる。
【００３５】
スイッチＳＷ１は、駆動電圧を印加する電極を切り替える。スイッチＳＷ１のコモン端子Ｓ０は、常に発振器１１０の出力端子１１１に接続され、同時に共通駆動電極４１ａ，４１ｂに電気的に接続されている。
また、端子Ｓ１は第一選択駆動電極４１ｃと接続され、端子Ｓ２は第二選択駆動電極４１ｄと接続されている。
【００３６】
発振器１１０の電源は、内部抵抗Ｒ０、出力電圧Ｖ０の交番電圧であり、具体的には正弦波電圧である。かかる正弦波の周波数は、圧電セラミック板１０１の共振周波数に設定されている。すなわち、本実施形態の超音波モータ１０は、発振器１１０により調整された周波数の正弦波電圧が印加される他励方式である。
図１に示すように、スイッチＳＷ１を端子Ｓ１側に倒すと、駆動電圧は共通駆動電極４１ａおよび４１ｂ、ならびに第一選択駆動電極４１ｃに印加される。
一方、スイッチＳＷ１を端子Ｓ２側に倒すと、駆動電圧は共通駆動電極４１ａおよび４１ｂ、ならびに第二選択駆動電極４１ｄに印加される。
【００３７】
本実施形態の超音波モータ１０では、第一選択駆動電極４１ｃと共通駆動電極４１ａ，４１ｂとの合計面積、および第二選択駆動電極４１ｄと共通駆動電極４１ａ，４１ｂとの合計面積は、ともに主面３０の面積の二分の一よりも大きい。より具体的には、これらの合計面積は、主面３０の面積のほぼ四分の三である。
【００３８】
そして、後述するように、本実施形態の超音波モータ１０では、環状に連結した４つの領域Ａ〜Ｄのうち、任意の２つの領域を共通駆動電極とし、残る２つの領域を選択駆動電極とした場合に、少なくとも一つの対称軸ＡＸを設定することができる。そして、駆動電圧を印加する領域を対称軸ＡＸに関して反転することにより、共振する圧電セラミック板１０１のモード形状は対称軸ＡＸに関して反転する。これにより、対称軸ＡＸ上に配置した付勢部１０３に付勢される移動子１０７の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられる。
【００３９】
＜動作原理＞
以下、本実施形態の圧電セラミック板１０１に正弦波電圧を印加した場合に生じる共振モードと、圧電セラミック板１０１の外周の変位について詳説する。
【００４０】
図２は、本実施形態の超音波モータ１０に用いられる圧電セラミック板１０１の構造図である。同図（ａ）は圧電セラミック板１０１の平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のII-II断面図である。
同図（ｂ）に矢印で示すように、円環板状の圧電セラミック板１０１は厚さ方向に分極され、主面３０の中央には円孔４２が穿設されている。なお、以下の説明は円孔４２の内径の大小によらない。すなわち、圧電セラミック板１０１の円環の太さは任意であり、また圧電セラミック板１０１が中実の円板状であっても同様の動作原理が説明される。
【００４１】
かかる圧電セラミック板１０１の主面３０は、直交する二本の直径で４等分して領域Ａ〜Ｄが形成され、各領域の略全面に電極４１ａ〜４１ｄが設けられている。圧電セラミック板１０１の他方の主面３１には全面に共通アース電極１０２が形成されている。
また、図２（ａ）には、圧電セラミック板１０１の外周部の変形量を説明するため、電極４１ａ〜４１ｄ同士の境界部および電極４１ａ〜４１ｄの外周円弧の中央部における、圧電セラミック板１０１の外周を８等分する点の位置に、便宜上の記号ａ〜ｈを付している。
そして、４個の分割電極のうちの３個を駆動電極とし、残る１個の分割電極を開放電極として、共通アース電極１０２との間に所定の周波数の交流電圧を印加する。
【００４２】
図３は、図２に示した圧電セラミック板１０１の寸法を外径６０ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ３ｍｍとし、４個の電極４１ａ〜４１ｄのうちの３個を電気的に接続し、対向する共通アース電極１０２との間のインピーダンスの周波数特性の測定例を示す図である。図３より、本実施形態の圧電セラミック板１０１は２９．６ｋＨｚで共振することを示している。以下、圧電セラミック板１０１の共振周波数をｆｒとする。
【００４３】
図４は、有限要素（ＦＥＭ）解析により得られた圧電セラミック板１０１の共振状態を示す変位モード図である。同図は、圧電セラミック板１０１の主面３０のうち、領域Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ形成された電極４１ａ、４１ｂおよび４１ｃを互いに電気的に接続して駆動電極とし、残る領域Ｄに形成された電極４１ｄを開放した場合の圧電セラミック板１０１の変位モードを示している。主面３０の駆動電極と、他の主面３１の共通アース電極１０２との間に、周波数ｆｒの交流電圧を印加することにより、圧電セラミック板１０１は面内方向に共振している。
図４（ａ）は圧電セラミック板１０１の収縮変形時、同図（ｂ）は膨張変形時を示している。なお、図４各図に示す変位モード図では、変位量の大きい部位を濃色で示し、変位量の少ない部位を淡色で示している。
同図（ａ）および（ｂ）より、圧電セラミック板１０１の共振変形は、対称軸ＡＸに関して左右非対称になっており、特に開放状態の電極４１ｄが形成された領域Ｄの変形量が小さいことがわかる。
【００４４】
図５は、領域Ａ、ＣおよびＤにそれぞれ形成された電極４１ａ、４１ｃおよび４１ｄを駆動電極とし、領域Ｂに形成された電極４１ｂを開放した場合の、圧電セラミック板１０１の共振状態を示す変位モード図である。図４と図５では、交流電圧を印加する電極を、電極４１ｂから電極４１ｄに変えた以外の条件は共通である。図５（ａ）は収縮変形時、同図（ｂ）は膨張変形時を示している。
同図（ａ）および（ｂ）より、圧電セラミック板１０１の共振変形は、対称軸ＡＸに関して左右非対称になっており、特に開放している電極４１ｂの形成領域（領域Ｂ）の変形量が小さいことがわかる。
【００４５】
ここで、図４と図５とを比較すると、収縮および膨張の変形形状が対称軸ＡＸに関して反転していることがわかる。このため、４個の電極４１ａ〜４１ｄのうち、電極４１ａと４１ｃを共通駆動電極として駆動電圧を常時印加し、電極４１ｂと４１ｄを選択駆動電極として選択された一方にのみ駆動電圧を印加して他方を開放することにより、圧電セラミック板１０１における変位の大きい領域が対称軸ＡＸに関して反転することがわかる。
【００４６】
このことを利用すると、交流電圧を印加する電極を選択的に切り替えることにより、この圧電セラミック板１０１の外周部の特定の位置に圧接した移動子１０７（図１を参照）の移動方向を反転させることができることを示している。
【００４７】
ここで、超音波モータ１０における駆動効率を良好に実現するためには、付勢部１０３の変形量が大きいことに加えて、付勢部１０３の変形方向と圧電セラミック板１０１の接線方向とのなす角度が４５度以上であって、かつ４５度に近いことが好ましい。
これは、付勢部１０３により移動子１０７に駆動力を一定方向に連続的に付与するためには、付勢部１０３から移動子１０７に与えられる付勢力が圧電セラミック板１０１の共振周期にしたがって周期的に変動することが好ましいためである。したがって、圧電セラミック板１０１の振動モードとしては、付勢部１０３の近傍が、移動子１０７の送り方向とともに、移動子１０７に対する接近および退避方向にも振動することが好ましい。このため、付勢部１０３の変形方向は圧電セラミック板１０１の接線方向に対して略４５度で交差することが好適である。
【００４８】
以上より、本実施形態の超音波モータ１０においては、移動子１０７の送り方向に相当する圧電セラミック板１０１の周方向のみならず、移動子１０７に対する接近方向に相当する圧電セラミック板１０１の径方向にも付勢部１０３が変形するとともに、付勢部１０３の変位量は周方向よりも径方向に大きくしている。
【００４９】
また、本実施形態の超音波モータ１０においては、駆動電圧を印加する選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを切り替えて移動子１０７の移動方向を反転させた場合、正方向と逆方向への移動子１０７の移動速度を均等とすることが好ましい。そのためには、駆動電圧を印加する選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを切り替えた場合に、付勢部１０３の変形量が同等であって、かつ付勢部１０３の変形方向と圧電セラミック板１０１の接線とのなす角度の正負が反転するとよい。
このため、図１に示す本実施形態の超音波モータ１０では、円環板状の圧電セラミック板１０１の一つの直径を対称軸ＡＸとして選択駆動電極４１ｃ，４１ｄと共通駆動電極４１ａ，４１ｂのそれぞれを対称に配置し、かつ付勢部１０３を対称軸ＡＸ上に設けている。かかる構成により、選択駆動電極４１ｃ，４１ｄへの印加と開放を切り替えた際に付勢部１０３に生じる変形が対称軸ＡＸに関して対称となり、移動子１０７の移動速度が正方向と逆方向とで均等化している。
【００５０】
さらに、本実施形態の超音波モータ１０では、圧電セラミック板１０１を円板状とし、その外周に設けた付勢部１０３によって移動子１０７を圧電セラミック板１０１の接線方向に駆動する。このため、圧電セラミック板１０１が所定の振幅で共振した場合も、圧電セラミック板１０１が円形ゆえ、付勢部１０３以外の圧電セラミック板１０１の部位が移動子１０７と干渉することがない。
【００５１】
また、本実施形態の超音波モータ１０では、圧電セラミック板１０１を４等分する領域のうちの３つに対して駆動電圧を印加しているため、超音波モータ１０の入力インピーダンスを低減することができるとともに、良好な電気−機械変換効率を得ることができる。
【００５２】
以下、図２に示す圧電セラミック板１０１を周波数ｆｒで共振させた際の、外周上の点ａ〜ｈにおける変位について説明する。
【００５３】
図６（ａ）、（ｂ）は、図２に示した圧電セラミック板１０１の領域ＢとＣに共通駆動電極４１ａ，４１ｂを形成し、領域ＡとＤにそれぞれ第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄを形成した場合の、圧電セラミック板１０１の外周上の点ａ〜ｈの変形図である。図６各図は、図２の圧電セラミック板１０１を時計回りに４５度回転した状態を図示している。
各点ａ〜ｈに示す線分の延在方向は圧電セラミック板１０１の共振時における当該各点ａ〜ｈの変形方向を表し、各線分の長さは当該各点ａ〜ｈの変形の大きさを示している。
【００５４】
図６各図に示すように、圧電セラミック板１０１は、領域ＡおよびＢと、領域ＣおよびＤとで対称軸ＡＸに関して対称に構成されている。言い換えると、圧電セラミック板１０１は、第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄとが対称軸ＡＸを挟んで対称に切り替えられ、かつ、共通駆動電極４１ａ，４１ｂは対称軸ＡＸを挟んで対称形状に形成されている。
以下、図６各図に示す圧電セラミック板１０１を第一態様という。
【００５５】
同図では、領域Ａ〜Ｄのうち、駆動電圧が印加される領域の符号を丸で囲んで示す。すなわち、同図（ａ）は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂおよび第二選択駆動電極４１ｄに駆動電圧を印加した状態を意味し、同図（ｂ）は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂおよび第一選択駆動電極４１ｃに駆動電圧を印加した状態を意味している。
【００５６】
下表１は、図６に示す圧電セラミック板１０１の外周部の各点ａ〜ｈにおける相対的な変形量、および各点ａ〜ｈにおける変形方向と当該各点ａ〜ｈにおける圧電セラミック板１０１の外周縁（すなわち、圧電セラミック板１０１の接線）とのなす角度を示している。
【００５７】
【表１】
2010246347.tif 000003
【００５８】
図６および表１から、点ａおよび点ｅは、変形方向と圧電セラミック板１０１の接線方向とのなす角度が４５度以上であって、かつ駆動電圧を印加する選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを切り替えた場合に上記角度の正負が反転するという条件を満たす点である。したがって、点ａまたは点ｅに付勢部１０３を設けることにより、移動子１０７（図１を参照）を好適に駆動可能となる。なお、表１より、上記角度が４５度に近いという観点から、付勢部１０３の設置位置としては点ａがもっとも適していることがわかる。
【００５９】
図７（ａ）、（ｂ）は、図６と同様に共通駆動電極４１ａ，４１ｂを領域ＢとＣに形成し、選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを領域ＡとＤに形成するとともに、圧電セラミック板１０１の点ｅに付勢部１０３（図７では図示省略）を設けて移動子１０７をこれに圧接した状態を示す模式図である。
図８（ａ）、（ｂ）は、圧電セラミック板１０１の点ａに付勢部１０３（図８では図示省略）を設けて移動子１０７をこれに圧接した状態を示す模式図である。
図７（ａ）および図８（ａ）では、領域Ｂ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加し、図７（ｂ）および図８（ｂ）では、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加している。
【００６０】
図７および図８では、移動子１０７として回転子を例示している。移動子１０７は圧電セラミック板１０１の外周に接する円板状または円柱状をなし、軸心に摺動機構１０８が取り付けられて軸まわりの両方向に回転可能である。
【００６１】
領域Ｂ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加する図７（ａ）では、圧電セラミック板１０１の点ｅは、径方向内側左方から、径方向外側右方に向かって振動する。このため、移動子１０７の回転方向は、同図における時計回りとなる。
一方、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加する図７（ｂ）では、圧電セラミック板１０１の点ｅは、径方向内側右方から、径方向外側左方に向かって振動する。このため、移動子１０７の回転方向は、同図における反時計回りとなる。
【００６２】
また、圧電セラミック板１０１の点ａに移動子１０７を圧接する図８（ａ）、（ｂ）の態様の場合、移動子１０７の回転方向は図７各図の場合とは上下反転する。
具体的には、領域Ｂ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加する図８（ａ）では、圧電セラミック板１０１の点ａは、径方向内側左方から、径方向外側右方に向かって振動する。このため、移動子１０７の回転方向は、同図における反時計回りとなる。
一方、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加する図８（ｂ）では、圧電セラミック板１０１の点ａは、径方向内側右方から、径方向外側左方に向かって振動する。このため、移動子１０７の回転方向は、同図における時計回りとなる。
【００６３】
以上より、対称軸ＡＸ（図６を参照）に関して対称な圧電セラミック板１０１において、付勢部１０３を圧電セラミック板１０１の外周かつ対称軸ＡＸ上の点ａまたは点ｅに配置することにより、選択駆動電極４１ｃ，４１ｄの切り替えによって移動子１０７を正逆方向に等しい移動速度で駆動することができる。
【００６４】
図６から８では、隣接する領域ＡとＤに第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄを形成する態様を例示したが、本発明はこれに限られない。
【００６５】
図９各図は、領域ＡとＣに共通駆動電極４１ａ，４１ｂを形成し、領域ＢとＤにそれぞれ第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄを形成した場合の、圧電セラミック板１０１の外周上の点ａ〜ｈの変形図である。
すなわち、図６各図に示す圧電セラミック板１０１とは異なり、図９の圧電セラミック板１０１では対向する領域に選択駆動電極４１ｃ，４１ｄが形成されている。
以下、図９各図に示す圧電セラミック板１０１の態様を第二態様という。
【００６６】
図９（ａ）は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂとともに第二選択駆動電極４１ｄに駆動電圧を印加し、第一選択駆動電極４１ｃを開放した状態を示し、同図（ｂ）は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂとともに第一選択駆動電極４１ｃに駆動電圧を印加し、第二選択駆動電極４１ｄを開放した状態を示している。
【００６７】
下表２は、表１と同様に、圧電セラミック板１０１の外周部の各点ａ〜ｈにおける相対的な変形量、および各点ａ〜ｈにおける変形方向と圧電セラミック板１０１の外周縁とのなす角度を示している。
【００６８】
【表２】
2010246347.tif 000004
【００６９】
ここで、図９の場合も、圧電セラミック板１０１は対称軸ＡＸに関して対称に構成されている。図９のように圧電セラミック板１０１の中心を挟んで対向する領域（領域ＢおよびＤ）に選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを形成した場合、選択駆動電極４１ｃ，４１ｄの切り替えによって駆動電圧の印加領域が反転する基準となる対称軸ＡＸは、領域ＡとＣの各中央を通る直径である。
【００７０】
図９および表２から、この場合、点ｂおよび点ｆが、変形方向と圧電セラミック板１０１の接線方向とのなす角度が４５度以上であって、かつ駆動電圧を印加する選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを切り替えた場合に上記角度の正負が反転するという条件を満たす点である。
【００７１】
図１０（ａ）、（ｂ）は、図９と同様に共通駆動電極４１ａ，４１ｂを領域ＡとＣに形成し、選択駆動電極４１ｃ，４１ｄを領域ＢとＤに形成するとともに、圧電セラミック板１０１の点ｆに付勢部１０３（図１０では図示省略）を設けて移動子１０７をこれに圧接した状態を示す模式図である。
図１１（ａ）、（ｂ）は、圧電セラミック板１０１の点ｂに付勢部１０３（図１１では図示省略）を設けて移動子１０７をこれに圧接した状態を示す模式図である。
図１０（ａ）および図１１（ａ）では、領域Ａ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加し、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）では、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加している。
【００７２】
図１０および図１１では、移動子１０７として、平坦なベース１０９上を水平移動するスライダを例示している。移動子１０７は摺動機構１０８によって各図の左右方向に平行移動可能である。そして、図１０に示す圧電セラミック板１０１および移動子１０７の構成は、図１の超音波モータ１０に対応している。
【００７３】
図１０に矢印で示すように、領域Ａ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加した場合、点ｆに設けられた付勢部１０３（同図では図示省略）は、移動子１０７を図中右方に直線駆動する。一方、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加した場合、点ｆに設けられた付勢部１０３は、移動子１０７を図中左方に直線駆動する。
図１１に関しても同様であり、領域Ａ，Ｃ，Ｄに駆動電圧を印加した場合、点ｂに設けられた付勢部１０３（同図では図示省略）は、移動子１０７を図中右方に直線駆動する。一方、領域Ａ，Ｂ，Ｃに駆動電圧を印加した場合、点ｂに設けられた付勢部１０３は、移動子１０７を図中左方に直線駆動する。
【００７４】
また、表１および図６に示す点ａと点ｅとの関係とは異なり、表２および図９に示す点ｂと点ｆにおける変位量および角度は互いに等しい。したがって、図１４を参照して後述するように、図９〜１１に示す圧電セラミック板１０１の場合、圧電セラミック板１０１の対向する二箇所（点ｂおよび点ｆ）に付勢部１０３をそれぞれ設けることにより、移動子１０７を二点で直線駆動するリニア超音波モータを実現することができる。
【００７５】
ここで、本実施形態の超音波モータ１０との比較のために、圧電セラミック板の主面の二分の一の領域に対して駆動電圧を印加して圧電セラミック板を共振させた場合の変形図を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。
【００７６】
図１２各図は、領域Ａに共通駆動電極、領域ＢとＤに選択駆動電極を形成し、領域Ｃを常時開放した圧電セラミック板１０１のＦＥＭ解析の結果に基づいて、外周上の点ａ〜ｈにおける変形方向と変形量を線分で図示したものである。
【００７７】
下表３は、表１、２と同様に、圧電セラミック板１０１の外周部の各点ａ〜ｈにおける相対的な変形量、および各点ａ〜ｈにおける変形方向と圧電セラミック板１０１の外周縁とのなす角度を示している。
【００７８】
以下、図１２（ａ）および（ｂ）に示す圧電セラミック板１０１における点ｂの変形を用いて移動子を駆動する態様を、第一比較態様という。
また、図１２（ａ）および（ｂ）に示す圧電セラミック板１０１における点ｃの変形を用いて移動子を駆動する態様を、第二比較態様というものとする。
【００７９】
【表３】
2010246347.tif 000005
【００８０】
図１２および表３に示す第一および第二比較態様の結果を、本実施形態の第一態様（図６および表１）ならびに第二態様（図９および表２）の結果と比較する。
まず、第一比較態様の場合、駆動点に相当する点ｂにおける変形量（０．３４：表３）は、本実施形態の第一態様における付勢部１０３の位置（点ａまたは点ｅ）における変形量（０．６３または０．７５：表１）、ならびに第二態様における付勢部１０３の位置（点ｂまたは点ｆ）における変形量（０．７３：表２）の約半分の値である。このため、第一比較態様のモータでは、移動子の駆動速度を、本実施形態の第一または第二態様にかかる超音波モータ１０と同等に得ることはできない。
また、表３に示す点ｂにおける変形方向と圧電セラミック板１０１の接線方向とのなす角度は４５度未満（１９度）であるため、かかる点ｂに付勢部および移動子を配置した場合には、付勢部から移動子に向かう接近方向成分を付勢部が十分に得ることができない。
【００８１】
第二比較態様のモータの場合も同様である。移動子の駆動点に相当する点ｃにおける変形量（０．４６：表３）は、本実施形態の第一または第二態様における付勢部１０３の位置における変形量よりも小さく、かつ点ｃにおける上記角度は０度である。したがって、第二比較態様のモータも、本実施形態の超音波モータ１０と比較して、移動子の駆動速度が十分に得られず、かつ移動子を安定して駆動することができない。
【００８２】
これに対し、本実施形態の超音波モータ１０では、駆動電極として、交番電圧が常時印加される共通駆動電極４１ａ，４１ｂと、交番電圧が選択的に印加される選択駆動電極４１ｃ，４１ｄと、を含んでいる。これにより、圧電セラミック板１０１の主面３０には、約３／４の面積に対して交番電圧を印加することができるため、圧電セラミック板１０１に大きな圧電変形を生じさせることができる。
【００８３】
＜第二実施形態＞
図１３は、本発明の超音波モータの他の実施形態の構成を示す概略図である。
本実施形態の超音波モータ１０は、図７（ａ）、（ｂ）に示す第一態様に係る圧電セラミック板１０１を用いて移動子１０７を駆動するものである。
【００８４】
すなわち、本実施形態の超音波モータ１０は、圧電セラミック板１０１が円環板状をなし、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは円環状の主面３０を二本の互いに直交する直径で４分割してなる略扇状をなしている。共通駆動電極４１ａ，４１ｂは、隣接する二つの領域ＢおよびＣに形成され、第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄは、他の二つの領域ＡとＤにそれぞれ形成されている。圧電セラミック板１０１の他の主面（図示せず）には共通アース電極１０２が設けられている。
そして、付勢部１０３は、共通駆動電極４１ａ，４１ｂの形成された二つの領域Ｂ，Ｃ同士の境界線と圧電セラミック板１０１の外周との交点近傍に設けられている。
ベース１０９に載置された移動子１０７、支持具１０５、弾性部材１０６および摺動機構１０８は、図１に示す第一実施形態と共通である。
【００８５】
図１３において、スイッチＳＷ２は２回路４接点の駆動電圧を印加する電極を切替えるためのものであり、第１回路Ｃ１のコモン端子Ｓ００は、常に帰還発振器（アンプ）１１２の出力端子１１３に接続され、同時に共通駆動電極４１ａ，４１ｂに接続されている。ここで、共通駆動電極４１ａ，４１ｂは、圧電セラミック板１０１上で電極パターンにより互いに電気的に接続されている。
なお、選択駆動電極４１ｃと４１ｄは、互いに絶縁されている。
【００８６】
端子Ｓ０１は第一選択駆動電極４１ｃと接続され、端子Ｓ０２は第二選択駆動電極４１ｄと接続されている。また、帰還発振器１１２の入力端子１１４は、スイッチＳＷ２の第２回路Ｃ２のコモン端子Ｓ１０に接続されている。
端子Ｓ１１は、第二選択駆動電極４１ｄとアース端子１１５との間に接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の中間に設けられている。端子Ｓ１２は、第一選択駆動電極４１ｃとアース端子１１６との間に接続された抵抗Ｒ２１、Ｒ２２の中間に設けられている。
帰還発振器１１２の発振周波数は、周波数ｆｒに設定されている。
【００８７】
ここで、抵抗Ｒ１１とＲ１２の直列抵抗、および抵抗Ｒ２１とＲ２２の直列抵抗の値は、駆動電圧が印加されない第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄが実効的に開放となるような高い抵抗値とする。なお、分圧抵抗Ｒ１２およびＲ２２の値は、帰還発振器１１２に適切な電圧が帰還されるように適宜選択可能である。
【００８８】
この状態で、スイッチＳＷ２を上側に倒すと、駆動電圧は共通駆動電極４１ａ，４１ｂおよび第一選択駆動電極４１ｃに印加されて圧電セラミック板１０１の領域Ａ，Ｂ，Ｃが通電される。したがって、図７（ｂ）に示すように、領域ＢとＣの境界部（同図における点ｅ）の近傍が圧電セラミック板１０１の周方向および径方向に変形するため、同部に形成された付勢部１０３により移動子１０７は図１３の左方に突き出されて左向きに移動する。
【００８９】
一方、スイッチＳＷ２を下側に倒すと、駆動電圧は領域Ｂ，Ｃ，Ｄに印加されるため、図７（ａ）に示すように、領域ＢとＣの境界部の近傍が変形するため、同部に形成された付勢部１０３により移動子１０７は図１３の右方に突き出されて右向きに移動する。
つまり、スイッチＳＷ２を切り替えるだけで、移動子１０７を左右方向に選択的に移動させることができる。
【００９０】
ここで、交番電圧（駆動電圧）が印加されない第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄは開放される。そして、本実施形態の超音波モータ１０では、開放された選択駆動電極を、自励発振回路用の帰還電極としている。
これにより、機械的負荷状態の変化や周囲温度の変化により共振周波数が変化した場合でも自動的にその共振周波数を追尾するため、安定な駆動回路を構成することができる。
【００９１】
＜第三実施形態＞
図１４は、本発明の超音波モータの他の実施形態の構成を示す概略図である。
本実施形態の超音波モータ１０は、圧電セラミック板１０１に生ずる２カ所の変形を利用して構成したリニアガイド型の構造を備えるものである。同図では、圧電セラミック板１０１に駆動電圧を印加するための駆動回路は図示を省略している。
【００９２】
本実施形態の超音波モータ１０では、図９各図と同様、領域Ａ〜Ｄは円環状の主面３０を二本の互いに直交する直径で４分割してなる略扇状をなし、領域ＡとＣに共通駆動電極４１ａ，４１ｂが形成され、領域ＢとＤに第一および第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄがそれぞれ形成されている。
【００９３】
また、本実施形態の超音波モータ１０においては、第一選択駆動電極４１ｃと第二選択駆動電極４１ｄは主面３０の中心ＣＰに関して点対称位置に配置され、付勢部１０３は圧電セラミック板１０１の外周のうち対称軸ＡＸ上であって中心ＣＰを挟む両側に対向して設けられている。
【００９４】
具体的には、領域ＡとＣの外周縁の中央に、それぞれ付勢部１０３（領域Ｃにおける付勢部１０３は図示省略）が設けられている。
【００９５】
一方、本実施形態の超音波モータ１０により駆動される移動子１０７は、基板１２１と、基板１２１に立設されて圧電セラミック板１０１を挟持する一対の平行な立板１２２、１２３とを備えている。すなわち、図１４に示すように、移動子１０７は上方開口した、断面コ字状の部材である。
また、移動子１０７には、対向する立板１２２、１２３の内側に、弾性板１２４と、さらにその内側に摩擦板１２５が被着されている。摩擦板１２５同士の対向間隔は、付勢部１０３の外縁同士の距離よりもわずかに小さい。
すなわち、圧電セラミック板１０１は、対向する摩擦板１２５によって所定の押圧力にて挟持される。
【００９６】
基板１２１には、中央部に長円形の孔１２６が貫通して形成されている。孔１２６の長径方向は、対向する摩擦板１２５の延在方向と一致している。以下、孔１２６の長径方向を移動子１０７の長手方向といい、対向する摩擦板１２５の間隔方向を移動子１０７の幅方向という。
【００９７】
圧電セラミック板１０１の支持具１０５は棒状をなし、圧電セラミック板１０１の中心ＣＰを通り、圧電セラミック板１０１の面直方向の下方に突出して孔１２６に挿通されている。
孔１２６の短径方向の内径は、支持具１０５の軸径よりもわずかに大きい。
【００９８】
ベースガイド１３０は、移動子１０７を長手方向に摺動可能に保持するレール部材である。移動子１０７の基板１２１は、ベースガイド１３０の凹溝１３１に対して長手方向に摺動可能に嵌合している。
圧電セラミック板１０１の支持具１０５の下端は、凹溝１３１の底面１３２に固定されている。
【００９９】
かかる圧電セラミック板１０１の第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄより選択された一方と、共通駆動電極４１ａ，４１ｂとに対して、駆動電圧として周波数ｆｒの交番電圧を印加すると、圧電セラミック板１０１は図９各図に図示のように共振する。
【０１００】
その結果、表２に示したように、圧電セラミック板１０１において付勢部１０３が設けられた点ｂおよび点ｆにおいては、移動子１０７を同じ方向に移動させる同じ角度かつ同じ量の変形が生ずる。
ここで、移動子１０７に装着された弾性板１２４は、摩擦板１２５を圧電セラミック板１０１に常に押し付ける構成となっているため、圧電セラミック板１０１の領域ＡとＣの部分円弧の中央部に設けられた付勢部１０３とは所定の摩擦力にて係合している。
そして、駆動電圧の印加によって生じた付勢部１０３の弾性変形によって、移動子１０７は長手方向に摩擦力をうけてベースガイド１３０上を駆動される。
また、駆動電圧を印加する第一または第二選択駆動電極４１ｃ、４１ｄの選択を切り替えることにより、付勢部１０３の振動方向は長手方向に反転し、移動子１０７の送り方向が正逆に切り替えられる。
【０１０１】
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
上記実施形態では、圧電セラミック板１０１を円板状とし、これを二本の直径で４つの領域Ａ〜Ｄに区画しているが、本発明はこれに限られない。
【０１０２】
たとえば、図４、５には圧電セラミック板１０１が円板状（円環板状）である場合の振動モード図を図示したが、圧電セラミック板１０１が幾何学的に厳密な円板状であるほか、実質的に円板状であれば、同様の振動モードを利用して移動子１０７を駆動することができる。すなわち、本実施形態において圧電セラミック板１０１が円板状であるとは、上記実施形態と同様に移動子１０７を正逆方向に実用的に切り替えて駆動可能である限り、たとえば円板の一部を削除した形状や、円板に対して角部その他の部位を部分的に付加した形状など、実質的に円板状である場合を含む。
【０１０３】
また、上記実施形態では、付勢部１０３と移動子１０７とが常時接触している態様を説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、圧電セラミック板１０１の共振周期において、付勢部１０３と移動子１０７とが一時的に離間してもよい。
また、付勢部１０３は圧電セラミック板１０１の共振周期において、圧電セラミック板１０１の拡径時に移動子１０７を付勢してもよく、または圧電セラミック板１０１の縮径時に移動子１０７を付勢してもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態および変形例では、対称軸ＡＸ上にのみ付勢部１０３が設けられている態様を説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば対称軸ＡＸ上に加え、他の部位にも付勢部１０３をさらに設けてもよい。
【０１０５】
また、圧電セラミック板１０１の主面３０を複数の領域に分割するにあたり、各領域の面積は均等であっても、または互いに相違してもよい。また、各領域の形状に関しても、複数の領域に関して互いに同一であっても、または相違してもよい。
【０１０６】
さらに、図１および図１３に示した駆動回路は、単なる実施例であり、デジタル信号処理回路等の種々の回路構成により同様の機能を満足させることが可能である。
【０１０７】
本発明の上記実施形態およびその変形例は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）厚さ方向に分極され、一方の主面が複数の領域に区画された板状の圧電振動子と、前記領域に個別に形成されて交番電圧が印加される、第一および第二選択駆動電極ならびに共通駆動電極と、前記圧電振動子の他方の主面に形成されたアース電極と、前記圧電振動子の外周に設けられた付勢部と、を備え、前記第一または第二選択駆動電極より選択された一方および前記共通駆動電極と前記アース電極との間に前記交番電圧を印加し、前記第二または第一選択駆動電極を開放することにより、前記圧電振動子が平面方向に共振して、前記付勢部が前記圧電振動子の周方向および径方向に、前記周方向よりも前記径方向に大きな変位量にて振動し、かつ、前記第一または第二選択駆動電極の選択を切り替えることにより、前記付勢部の前記周方向の振動と前記径方向の振動の位相が反転して、前記付勢部に付勢される移動子の送り方向が正方向または逆方向に切り替えられることを特徴とする超音波モータ；
（２）前記圧電振動子が円板状をなし、円形の前記主面の一つの直径を対称軸として、前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが対称位置に配置され、かつ、前記共通駆動電極が対称形状をなし、前記付勢部が前記対称軸上に設けられていることを特徴とする上記の超音波モータ；
（３）前記第一選択駆動電極と前記第二選択駆動電極とが、前記主面の中心に関して点対称位置に配置され、前記付勢部が、前記対称軸上であって前記中心を挟む両側に対向して設けられていることを特徴とする上記の超音波モータ；
（４）前記付勢部が前記移動子に対して摩擦力により駆動力を付与するとともに、前記移動子の送り方向が前記圧電振動子の前記周方向である上記いずれかの超音波モータ；
（５）前記第一選択駆動電極と前記共通駆動電極との合計面積、および前記第二選択駆動電極と前記共通駆動電極との合計面積が、ともに前記主面の面積の二分の一よりも大きいことを特徴とする上記いずれかの超音波モータ；
（６）前記圧電振動子が円板状をなし、前記領域が、円形の前記主面を複数の半径で区画してなる扇状をなしている上記いずれかの超音波モータ；
（７）前記圧電振動子が円板状をなし、前記領域が、円形の前記主面を二本の互いに直交する直径で４分割してなる扇状をなし、前記領域の二つに前記共通駆動電極が形成され、かつ、前記領域の各一つに前記第一および第二選択駆動電極が形成されている上記いずれかの超音波モータ；
（８）前記圧電振動子が円環板状をなし、前記領域が、円環状の前記主面を二本の互いに直交する直径で４分割してなる略扇状をなし、隣接する二つの前記領域に前記共通駆動電極が形成され、他の二つの前記領域に、前記第一および第二選択駆動電極がそれぞれ形成され、前記アース電極が、前記圧電振動子の前記他の主面において４つの前記領域にまたがって設けられた共通アース電極であり、前記付勢部が、前記共通駆動電極の形成された二つの前記領域同士の境界線と前記圧電振動子の外周との交点近傍に設けられ、前記第一または第二選択駆動電極より選択された一方および前記共通駆動電極と、前記共通アース電極と、の間に前記交番電圧が印加されることを特徴とする上記いずれかの超音波モータ；
（９）前記圧電振動子が円環板状をなし、前記領域が、円環状の前記主面を二本の互いに直交する直径で４分割してなる略扇状をなし、対向する二つの前記領域に前記共通駆動電極が形成され、他の二つの前記領域に、前記第一および第二選択駆動電極がそれぞれ形成され、前記アース電極が、前記圧電振動子の前記他の主面において４つの前記領域にまたがって設けられた共通アース電極であり、前記付勢部が、前記共通駆動電極の形成された前記領域の二等分線と前記圧電振動子の外周との交点近傍に設けられ、前記第一または第二選択駆動電極より選択された一方および前記共通駆動電極と、前記共通アース電極と、の間に前記交番電圧が印加されることを特徴とする上記いずれかの超音波モータ。
【符号の説明】
【０１０８】
１０                      超音波モータ
３０，３１                主面
４１ａ，４１ｂ，４１ｅ    共通駆動電極
４１ｃ，４１ｆ            第一選択駆動電極
４１ｄ，４１ｇ            第二選択駆動電極
４２                      円孔
１０１                    圧電セラミック板
１０２                    共通アース電極
１０３                    付勢部
１０５                    支持具
１０６                    弾性部材
１０７                    移動子
１０８                    摺動機構
１０９                    ベース
１１０                    発振器
１１１，１１３            出力端子
１１２                    帰還発振器（アンプ）
１１４                    入力端子
１１５，１１６            アース端子
１２１                    基板
１２２、１２３            立板
１２４                    弾性板
１２５                    摩擦板
１２６                    孔
１３０                    ベースガイド
１３１                    凹溝
１３２                    底面
Ａ〜Ｄ，Ｅ〜Ｇ            領域
ＡＸ                      対称軸
ＣＰ                      中心
ＳＷ１，ＳＷ２            スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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