(57)【要約】【課題】本発明は、製造が容易で簡単であるだけでなく信頼性のある電極接続部を有する超音波モータの振動体を提供する。【解決手段】超音波モータの振動体２０は、振動部材２０ａと、電圧を印加したときに進行波を生成し、振動部材を振動させる圧電体２１と、を含み、圧電体２１は、正極と負極が交互に分極され、振動部材２０ａに取り付けられた第１圧電層２２と、正極と負極が交互に分極され、第１圧電層に取り付けられた第２圧電層２３と、第１及び第２圧電層の第１面と第１面の反対面である第２面とに形成された複数の電極を備える電極部４０と、第１及び第２圧電層の外周面に形成され、複数の電極を相互に選択的に接続する電極接続部６０と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材と、
電圧を印加したときに進行波を生成し、前記振動部材を振動させる圧電体と、を含み、
前記圧電体は、
前記振動部材に取り付けられた第１圧電層と、
前記第１圧電層に取り付けられた第２圧電層と、
前記第１及び第２圧電層の第１面と前記第１面の反対面である第２面とに形成された複数の電極を備える電極部と、
前記第１及び第２圧電層の外周面に形成され、前記複数の電極を相互に選択的に接続する電極接続部と、を含むことを特徴とする超音波モータの振動体。
【請求項２】
前記振動部材は、電気導電性を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータの振動体。
【請求項３】
前記第１圧電層と前記第２圧電層とは、導電性接着剤又は非導電性接着剤のうちの一つにより相互に接着されることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波モータの振動体。
【請求項４】
前記導電性接着剤又は非導電性接着剤は、それぞれ導電性エポキシ樹脂又は非導電性エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項３に記載の超音波モータの振動体。
【請求項５】
前記第１圧電層と前記第２圧電層はそれぞれ正極と負極が交互に分極され、前記第１電圧層と前記第２電圧層の正極と負極の分極配列はλ／４（ここで、λは円周方向の一波長の長さ）の空間的な位相差を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項６】
前記電極部は、前記第１圧電層の前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成された第１及び第２電極、前記第２圧電層の前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成された第３及び第４電極、
前記第２圧電層の前記第２面に前記第４電極と分離されて形成された第５電極、前記第２圧電層の前記第２面に前記第４及び第５電極と分離されて形成された第６電極を含み、
前記電極接続部は、前記第１及び第２圧電層の外周面に形成され、前記第５電極と前記第６電極を、それぞれ前記第１電極と、前記第２電極と、前記第３電極と、前記振動部材の中の少なくとも一つと選択的に接続することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項７】
前記第４電極は、サイン波形の交流電圧とコサイン波形の交流電圧のうち一つが印加され、
前記第５電極は、サイン波形の交流電圧とコサイン波形の交流電圧のうち別の一つが印加され、
前記第６電極は、接地されたことを特徴とする請求項６に記載の超音波モータの振動体。
【請求項８】
前記電極接続部は、
前記第５電極と前記第１電極とを電気的に接続する第１導電体と、
前記第６電極と前記第３電極とを電気的に接続する第２導電体と、を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波モータの振動体。
【請求項９】
前記第１導電体は、前記第５電極から前記第２圧電層の外周面に沿って前記第１圧電層の外周面まで延長され、前記第１圧電層の前記外周面上に延長された前記第１電極の接点と接続されたことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１０】
前記第１導電体は、前記振動部材まで更に延長されたことを特徴とする請求項１から９に記載の超音波モータの振動体。
【請求項１１】
前記第２導電体は、前記第６電極から前記第２圧電層の外周面に延長され、前記第２圧電層の外周面上に延長された前記第３電極の接点と接続されたことを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１２】
前記第２導電体は、前記第１圧電層の第２面の外側の端まで延長された前記第２電極の接点まで更に延長されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１３】
前記第１及び第２導電体は、導電性ペーストを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１４】
前記電極部は、前記第１圧電層に形成された前記電極のパターンと、前記第２圧電層に形成された前記電極のパターンとが互いに同一であり、空間的にλ／４の位相差をもって配置されるように形成されたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１５】
前記電極接続部は、前記第５電極と前記振動部材とを電気的に接続する第１導電体を含むことを特徴とする請求項６から１４のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１６】
前記第１圧電層は、前記第２面から外周面を通って前記第１面まで延長され前記第１及び第２電極と分離された第１ダミー電極、前記外周面に形成され前記第１及び第２電極と分離された補助接続部、及び前記第２面から前記外周面まで延長され前記第１及び第２電極と分離された第２ダミー電極が円周方向のλ／４の間隔で配置される電極パターンを備え、
前記第２圧電層は、前記第１圧電層の前記第１ダミー電極、前記補助接続部及び前記第２ダミー電極と同一のパターンの第６電極、ダミー補助接続部及び第５電極がλ／４間隔の位相差を有するように配置される電極パターンを備えることを特徴とする請求項６から１５のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１７】
前記第１導電体は、前記第２圧電層の外周面まで延長された前記５電極の部分から前記第１圧電層の前記外周面に形成された前記補助接続部を通って前記振動部材の外周面まで延長されたことを特徴とする請求項６から１６のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１８】
前記第１導電体は、導電性ペーストを含むことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項１９】
前記電極接続部は、前記第６電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２導電体を更に含むことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項２０】
前記第２導電体は、前記第２圧電層の外周面まで延長された前記第６電極の部分から前記第２電極の外側端の部分まで延長されたことを特徴とする請求項６から１９のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項２１】
前記第２導電体は、導電性ペーストを含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の超音波モータの振動体。
【請求項２２】
振動部材、及び振動部材に取り付けられ、電圧を印加したときに進行波を生成する圧電体を備える振動体と、
前記進行波によって前記振動体が変形したとき、前記振動体と摩擦接触する接触体と、を含み、
前記圧電体は、
正極と負極が交互に分極され、前記振動部材に取り付けられた第１圧電層と、
正極と負極が交互に分極され、前記第１圧電層に取り付けられた第２圧電層と、
前記第１及び第２圧電層の第１面と前記第１面と反対面である第２面とに形成された複数の電極を備える電極部と、
前記第１及び第２圧電層の外周面に形成され、前記複数の電極を相互に選択的に接続する電極接続部と、を含むことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２３】
前記電極部は、前記第１圧電層の前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成された第１及び第２電極、前記第２圧電層の前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成された第３及び第４電極、
前記第２圧電層の前記第２面に前記第４電極と分離されて形成された第５電極、及び前記第２圧電層の前記第２面に前記第４及び第５電極と分離されて形成された第６電極を含み、
前記電極接続部は、前記第１及び第２圧電層の外周面に形成され、前記第５電極と前記第６電極を、それぞれ前記第１電極と、前記第２電極と、前記第３電極と、前記振動部材の中から少なくとも一つと選択的に接続することを特徴とする請求項２２に記載の超音波モータ。
【請求項２４】
前記電極接続部は、
前記第５電極と前記第１電極とを電気的に接続する第１導電体と、
前記第６電極と前記第３電極とを電気的に接続する第２導電体と、を含むことを特徴とする請求項２３に記載の超音波モータ。
【請求項２５】
前記電極部は、前記第１圧電層に形成された前記電極のパターンと、前記第２圧電層に形成された前記電極のパターンとが互いに同一であり、空間的にλ／４の位相差をもって配置されるように形成されたことを特徴とする請求項２２から２４のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項２６】
前記電極接続部は、前記第５電極と前記振動部材とを電気的に接続する第１導電体を含むことを特徴とする請求項２３から２５のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項２７】
前記第１圧電層は、前記第２面から外周面を通って前記第１面まで延長され前記第１及び第２電極と分離された第１ダミー電極、前記外周面に形成され前記第１及び第２電極と分離された補助接続部、及び前記第２面から前記外周面まで延長され前記第１及び第２電極と分離された第２ダミー電極が円周方向のλ／４の間隔で配置される電極パターンを備え、
前記第２圧電層は、前記第１圧電層の前記第１ダミー電極、前記補助接続部及び前記第２ダミー電極と同一のパターンの第６電極、ダミー補助接続部及び第５電極がλ／４間隔の位相差を有するように配置される電極パターンを備えることを特徴とする請求項２２から２６のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項２８】
前記第１導電体は、前記第２圧電層の外周面まで延長された前記５電極の部分から前記第１圧電層の前記外周面に形成された前記補助接続部を通って前記振動部材の外周面まで延長されたことを特徴とする請求項２３から２７のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項２９】
前記電極接続部は、前記第６電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２導電体を更に含むことを特徴とする請求項２３から２８のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項３０】
前記第２導電体は、前記第２圧電層の外周面まで延長された前記第６電極の部分から前記第２電極の外側端の部分まで延長されたことを特徴とする請求項２９に記載の超音波モータ。
【請求項３１】
上面と下面にそれぞれ少なくとも一つの電極を備えた第１及び第２圧電層を用意するステップと、
前記第１及び第２圧電層を振動部材に順次取り付けるステップと、
前記第１及び第２圧電層の外周面に前記第１及び第２圧電層の前記電極を選択的に接続する電極接続部を形成するステップと、
を含むことを特徴とする超音波モータの振動体の製造方法。
【請求項３２】
前記電極は、前記第１圧電層の前記上面と前記下面にそれぞれ形成された第１及び第２電極、前記第２圧電層の前記上面と前記下面にそれぞれ形成された第３及び第４電極、前記第２圧電層の前記下面に前記第４電極と分離されて形成された第５電極、及び前記第２圧電層の前記下面に前記第４及び第５電極と分離されて形成された第６電極を含み、
前記電極接続部は、前記第１及び第２圧電層の前記外周面に形成され、前記第５電極と前記第６電極を、それぞれ前記第１電極と、前記第２電極と、前記第３電極と、前記振動部材の中から少なくとも一つと選択的に接続することを特徴とする請求項３１に記載の超音波モータの振動体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体及びその製造方法とそれを備えた超音波モータに関し、より詳細には、製造が容易で簡単であるだけでなく信頼性のある電極接続部を有する、振動体及びその製造方法とそれを備えた超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、超音波モータ、例えば進行波型超音波モータは、振動を発生する振動体と、振動体の振動に応じて振動体と摩擦接触して回転する接触体とを備える。振動を発生するため、振動体には、可聴周波数以上の高周波電圧を印加したとき圧電効果によって変位または変形を発生する圧電体が取り付けられている。接触体は圧電体による振動体の振動に応じて振動体と摩擦しながら回転する。
【０００３】
このような進行波型超音波モータは振動体の振動変位によって性能が左右するので、振動体の振動変位を大きくするためには、圧電体においてできる限り大きな変形を発生することが有利である。
【０００４】
圧電体としては、一つの圧電層から構成された単層構造の圧電体が一般に知られている。単層構造の圧電体は、製造が容易であり、圧電層に電圧を印加するための電極を形成しやすいが、圧電層が比較的に厚いので、圧電層に電場が大きくかかるようにするためには非常に高い電圧を印加しなければならない。
【０００５】
この問題を解決するために、複数の圧電層を積層し、各圧電層の間に電極を設けた複層構造の圧電体が提案されている。複層構造の圧電体は、非常に薄い厚さ、例えば数十ミクロンの厚さを有する複数の圧電層を積層して構成されるため、各圧電層に低い電圧が印加されても、圧電体にかかる電場の大きさは大きくなる。しかし、各圧電層の間に設けられた電極は数〜数十ミクロンと厚さが薄いので、電極を導線（Ｌｅａｄ  Ｗｉｒｅ）で電気的に接続することは困難であるだけでなくモータの構成を複雑化する。また、電極を導線で電気的に接続したとしても、電極接続の信頼性を保証することは難しい。
【０００６】
このような問題を解決するために、各圧電層にホールを形成して各電極を接続する方法が提案された。しかし、圧電体にホールを形成する工程は複雑であり、製造コストを増加させる問題点があった。
【０００７】
そこで、製造が容易で簡単であるだけでなく信頼性のある電極接続部を有する振動体を備える超音波モータの開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５７７０９１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６１８２３４０号明細書
【特許文献３】特開２００６−１８６０９９号公報
【特許文献４】欧州特許第１２７１６６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、製造が容易で簡単であるだけでなく信頼性のある電極接続部を有する、振動体及びその製造方法とそれを備えた超音波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る超音波モータの振動体は、振動部材と、電圧を印加したときに進行波を生成し、振動部材を振動させる圧電体と、を含み、圧電体は、正極と負極が交互に分極され、振動部材に取り付けられた第１圧電層と、正極と負極が交互に分極され、第１圧電層に取り付けられた第２圧電層と、第１及び第２圧電層の第１面と第１面の反対面である第２面とに形成された複数の電極を備える電極部と、第１及び第２圧電層の外周面に形成され、複数の電極を相互に選択的に接続する電極接続部と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、振動部材は、電気導電性を有する材料で形成されてもよい。
【００１２】
第１圧電層と第２圧電層とは、導電性接着剤または非導電性接着剤により相互に接着することができる。このとき、導電性接着剤または非導電性接着剤は、導電性エポキシ樹脂または非導電性エポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１３】
第１圧電層と第２圧電層は、正極と負極の分極配列がλ／４（ここで、λは円周方向の一波長の長さ）の空間的な位相差を有するように配置されてもよい。
【００１４】
電極部は、第１圧電層の第１面と第２面にそれぞれ形成された第１及び第２電極、第２圧電層の第１面と第２面にそれぞれ形成された第３及び第４電極、  第２圧電層の第２面に第４電極と分離されて形成された第５電極、第２圧電層の第２面に第４及び第５電極と分離されて形成された第６電極を含むことができる。
【００１５】
このとき、電極接続部は、第１及び第２圧電層の外周面に形成され、第５電極と第６電極を、それぞれ第１電極と、第２電極と、第３電極と、振動部材の中の少なくとも一つと選択的に接続する。
【００１６】
電極接続部は、第５電極と第１電極とを電気的に接続する第１導電体と、第６電極と第３電極とを電気的に接続する第２導電体と、を含むことができる。
【００１７】
この場合、第１導電体は、第５電極から第２圧電層の外周面に沿って第１圧電層の外周面まで延長され、第１圧電層の外周面上に延長された第１電極の接点と接続され、第２導電体は、第６電極から第２圧電層の外周面上に延長され、第２圧電層の外周面上に延長された第３電極の接点と接続されてもよい。ここで、第１導電体は、振動部材まで更に延長され、第２導電体は、第１圧電層の第２面の外側の端まで延長された第２電極の接点まで更に延長されてもよい。
【００１８】
また、選択的に、電極部は、第１圧電層に形成された電極のパターンと、第２圧電層に形成された電極のパターンとが互いに同一であり、空間的にλ／４の位相差をもって配置されるように形成されてもよい。
【００１９】
この場合、電極接続部は、第５電極と振動部材とを電気的に接続する第１導電体を含むことができる。このとき、第１圧電層は、第２面から外周面を通って第１面まで延長され第１及び第２電極と分離された第１ダミー電極、外周面に形成され第１及び第２電極と分離された補助接続部、及び第２面から外周面まで延長され第１及び第２電極と分離された第２ダミー電極が、円周方向のλ／４の間隔で配置される電極パターンを備え、第２圧電層は、第１圧電層の第１ダミー電極、補助接続部、及び第２ダミー電極と同一のパターンの第６電極、ダミー補助接続部及び第５電極が、λ／４間隔の位相差を有するように配置される電極パターンを備えることができる。このとき、第１導電体は、第２圧電層の外周面まで延長形成された第５電極の部分から第１圧電層の外周面に形成された補助接続部を通って振動部材の外周面まで延長されることが好ましい。
【００２０】
また、電極接続部は、第６電極と第２電極とを電気的に接続する第２導電体を更に含むことができる。このとき、第２導電体は、第２圧電層の外周面まで延長された第６電極の部分から第１圧電層の第２電極の外側の端の部分まで延長されることが好ましい。
【００２１】
第１及び第２導電体の構成によらず、第１及び第２導電体は導電性ペーストであることができる。
【００２２】
また、第４電極は、サイン波形の交流電圧とコサイン波形の交流電圧のうち一つが印加され、第５電極は、サイン波形の交流電圧とコサイン波形の交流電圧のうち別の一つが印加され、第６電極は、接地されてもよい。
【００２３】
本発明の別の実施形態に係る振動体を備えた超音波モータは、振動部材と、振動部材に取り付けられ、電圧を印加したときに進行波を生成する圧電体を備える上述したような振動体と、進行波によって振動体が変形したとき、振動体と摩擦接触する接触体と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明のまた別の実施形態に係る超音波モータの振動体の製造方法は、上面と下面にそれぞれ少なくとも一つの電極を備えた第１及び第２圧電層を用意するステップと、第１及び第２圧電層を振動部材に順次取り付けるステップと、第１及び第２圧電層の外周面に第１及び第２圧電層の電極を選択的に接続する電極接続部を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
ここで、電極は、第１圧電層の上面と下面にそれぞれ形成された第１及び第２電極、第２圧電層の上面と下面にそれぞれ形成された第３及び第４電極、  第２圧電層の下面に第４電極と分離されて形成された第５電極、及び第２圧電層の下面に第４及び第５電極と分離されて形成された第６電極を含み、電極接続部は、第１及び第２圧電層の外周面に形成され、第５電極と第６電極を、それぞれ第１電極と、第２電極と、第３電極と、振動部材の中の少なくとも一つと選択的に接続することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明に係る振動体及びその製造方法とそれを備えた超音波モータは、電極接続部が第１及び第２圧電層の外周面に形成され第１及び第２圧電層の電極を選択的に接続するため、導線で電極を接続したり、第１及び第２圧電層にホールを形成し、これを介して電極を接続したりする従来の超音波モータの振動体より更に製造が容易で簡単であるだけでなく、電極接続の信頼性が保障される。
【００２７】
また、本発明に係る振動体及びその製造方法とそれを備えた超音波モータは、振動体の第１及び第２圧電層が同一電極パターンを有するように形成される場合、第１及び第２圧電層を互いに異なるように別途製造する必要がなく、更に第１及び第２圧電層を相互に互換して使用することができる。従って、この場合、第１及び第２圧電層が異なる電極パターンを有するように形成された振動体の場合より製造しやすく、製造コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波モータが適用された鏡筒（ｌｅｎｓ  ｂａｒｒｅｌ）を示す断面図である。
【図２】図１に示す超音波モータの振動体を示す斜視図である。
【図３Ａ】図２に示す超音波モータの振動体の製造方法を例示する部分側面図である。
【図３Ｂ】図２に示す超音波モータの振動体の製造方法を例示する部分側面図である。
【図３Ｃ】図２に示す超音波モータの振動体の製造方法を例示する部分側面図である。
【図３Ｄ】図２に示す超音波モータの振動体の製造方法を例示する部分側面図である。
【図４Ａ】図２に示す超音波モータの振動体の電極を例示する平面図及び底面図である。
【図４Ｂ】図２に示す超音波モータの振動体の電極を例示する平面図及び底面図である。
【図４Ｃ】図２に示す超音波モータの振動体の電極を例示する平面図及び底面図である。
【図４Ｄ】図２に示す超音波モータの振動体の電極を例示する平面図及び底面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる超音波モータに適用される振動体の変形例を下方から見上げた斜視図である。
【図６Ａ】電極接続部を省略した状態で図５に示す振動体を上方から下方を見た分解斜視図である。
【図６Ｂ】電極接続部を省略した状態で図５に示す振動体を下方から上方を見上げた分解斜視図である。
【図７Ａ】図５に示す振動体の圧電体の第１及び第２圧電層の電極を同一パターンとして例示する平面図及び底面図である。
【図７Ｂ】図５に示す振動体の圧電体の第１及び第２圧電層の電極を同一パターンとして例示する平面図及び底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる振動体２０が適用された超音波モータ１を備えた鏡筒（ｌｅｎｓ  ｂａｒｒｅｌ）を示す断面図である。
【００３１】
超音波モータ１は進行波型中空型の超音波モータであって、鏡筒の移動シリンダ１０と固定シリンダ１２との間に配置され、接触体３０と振動体２０を備える。鏡筒の移動シリンダ１０、固定シリンダ１２などの細部構成は従来技術で公知となっているため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
接触体３０は回転子であって、移動シリンダ１０の外周面にネジかみ合いされた回転リング１５を回転させる回転力を提供する。このために、接触体３０は回転リング１５に上部右側に固定された回転部材３１を備える。回転部材３１は右端部において下側に突出部３３を形成している。突出部３３の右側面には振動体２０との圧着時に摩擦力を大きくし磨耗を減らすために摩擦材層３５がコーティングされている。ここで、摩擦材層３５は突出部３３の右側面にのみ形成することに代えて、接触体３０の外部表面の全体に形成することもできる。
【００３３】
接触体３０の摩擦材層３５と圧着される振動体２０は固定子であって、固定シリンダ１２の内側に設けられた振動部材２０ａで構成される。振動部材２０ａは、フェルト固定部材２５によって支持され、フェルト固定部材２５を弾性支持する弾性部材２６によって接触体３０に向けて加圧し、接触体３０の摩擦材層３５と圧着する。
【００３４】
図２に示すように、振動部材２０ａは中空の円板形状を有し、摩擦材層３５と圧着する接触面側に複数の突起２８が形成されている。複数の突起２８は、摩擦材層３５と摩擦接触する接触面に耐磨耗性コーティング層２９が形成されている。耐磨耗性コーティング層２９は、接触体３０の摩擦材層３５と同様に、摩擦材層３５と摩擦接触する突起２８の接触面にのみ形成することに代えて、振動部材２０ａの外部表面の全体に形成することもできる。突起２８は、振動体２０が圧電体２１によって生成される進行波により振動するとき、摩擦材層３５に接触する振動体２０の表面に発生する楕円運動の振幅を大きくする役割をする。
【００３５】
振動部材２０ａは、電気導電性を有する材料、例えば、ステンレススチールのような鋼鉄材または青銅材から形成することができる。
【００３６】
振動部材２０ａは電圧印加時に進行波を生成する圧電体２１を下面に取り付けている。振動部材２０ａは圧電体２１によって生成される進行波によって変形または変位され、振動を発生しながら接触体３０と圧接する。
【００３７】
圧電体２１は導電性材料が添加されたエポキシのような導電性接着剤（３８；図３Ｂ参照）によって振動部材２０ａに接着できる。従って、圧電体２１の第１圧電体２２の第１電極４１は振動部材２０ａと電気的に接続される。選択的に、圧電体２１は、非導電性エポキシ樹脂のような非導電性接着剤（不図示）によっても振動部材２０ａに接着できる。この場合、非導電性接着剤の厚さが約１０ミクロンと非常に薄いため、振動部材２０ａと第１圧電層２２の第１電極４１とは表面荒さに応じて局部的に相互に接触する部位が発生するので、互いに電気的に接続される。
【００３８】
圧電体２１は低い電圧で大きな電場が得られる２層構造であって、それぞれ正極と負極が交互に分極された第１及び第２圧電層２２、２３を備える。第１及び第２圧電層２２、２３のそれぞれは、低い電圧を印加しただけでも圧電効果により微細変位または振動を発生するように、薄い厚さ、例えば数十〜数百ミクロンの厚さを有する中空セラミック円板で形成される。
【００３９】
図３Ｄに示すように、第１圧電層２２は上面と下面に電極部４０の第１及び第２電極４１、４２をそれぞれ形成している。
【００４０】
第１電極４１は、第１圧電層２２の分極化（Ｐｏｌｉｎｇ）の工程時、第１圧電層２２に正極と負極の分極電圧を交互に印加するため、複数の電極面（４１ａ；図４Ａ参照）で構成される。第１電極４１の電極面の個数は、圧電体２１において生成するように予め決定された進行波の円周方向の波長の数（Ｎ）に応じて、２Ｎ個が構成される。例えば、図４Ａに示すように、本実施形態においては、圧電層２１において生成するように予め決定された進行波の円周方向の波長の数（Ｎ）が３であるため、第１電極４１の電極面の個数は６個となる。
【００４１】
図３Ａないし図３Ｄ及び図４Ａに示すように、複数の電極面のうちの一つの電極面４１ａは、第１圧電層２２の外周面まで延長された接点４１ｂが形成されている。接点４１ｂは後述する電極接続部６０の第１導電体６３と接続される。第１導電体６３はサイン波形の交流電圧が印加されるように、導電性バンプ３７によって、電源制御回路（不図示）を備えた可撓性印刷回路基板６８（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）に接続された第２圧電層２３の第５電極４５と接続される。
【００４２】
選択的に、第１電極４１の電極面は接続部（不図示）を介して相互に電気的に接続することができる。この場合、接続部は第１圧電層２２の分極化の工程後に形成される。
【００４３】
図４Ｂに示すように、第２電極４２は、一つの電極面で構成される。第２電極４２を一つの電極面で形成する理由は、第１圧電層２２の分極化の工程時、第２電極４２が接地電極の役割のみをすればよいので、第１電極４１のように複数の電極面が必要ではないからである。第２電極４２の電極面は一側の端、例えば図４Ｂの上部右側の端に第１圧電層２２の下面の端まで延長された接点４２ｂが形成されている。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、接点４２ｂは後述する第６電極４６と接続された電極接続部６０の第２導電体６１と接続される。第６電極４６は導電性バンプ３７によって可撓性印刷回路基板６８に接続され接地される。
【００４４】
第２圧電層２３は、導電性材料が添加されたエポキシ樹脂のような導電性接着剤３８によって第１圧電層２２に接着される。従って、第１圧電層２２の第２電極４２と第２圧電層２３の第３電極４３とは互いに電気的に接続される。また、第２電極４２の接点４２ｂと第３電極４３の接点４３ｂは電極接続部６０の第２導電体６１を介して第６電極４６に接続され接地される。
【００４５】
選択的に、第２圧電層２３は、非導電性エポキシ樹脂のような非導電性接着剤（不図示）によっても第１圧電層２２に接着できる。この場合、非導電性接着剤の厚さは約１０ミクロンと非常に薄いため、第１圧電層２２の第２電極４２と第２圧電層２３の第３電極４３とは表面荒さに応じて局部的に相互に接触する部位が発生するので、互いに電気的に接続される。
【００４６】
第２圧電層２３が第１圧電層２２に接着されるとき、第１圧電層２２と第２圧電層２３は正極と負極の分極配列がλ／４（ここで、λは円周方向の一波長の長さ）の空間的な位相差を有するように配置される。第１圧電層２２と第２圧電層２３をλ／４の空間的な位相差を有するように配置する理由は、第１電極４１と第４電極４４に周波数の一致するサイン及びコサイン波形の交流電圧を印加するとき、第１圧電層２２と第２圧電層２３でそれぞれ発生する正弦波が空間的にλ／４の位相差を有しないと進行波を形成しないからである。
【００４７】
第２圧電層２３は正極と負極が交互に分極され、上面と下面に電極部４０の第３及び第４電極４３、４４をそれぞれ形成している。
【００４８】
図４Ｃに示すように、第３電極４３は第１電極４１と同様に、第２圧電層２３の分極化の工程時、第２圧電層２３に正極と負極の分極電圧を交互に印加するために、複数個、たとえば６個の電極面で構成される。
【００４９】
図３Ａないし図３Ｄに示すように、複数の電極面のうちの一つの電極面４３ａは、第２圧電層２３の外周面まで延長された接点４３ｂが形成されている。接点４３ｂは可撓性印刷回路基板６８を介して接地された第６電極４６と接続された電極接続部６０の第２導電体６１と接続される。
【００５０】
選択的に、第３電極４３の電極面４３ａは第１電極４１の電極面４１ａと同様に、接続部（不図示）を介して相互に電気的に接続することができる。この場合、接続部は第２圧電層２３の分極化の工程後に形成される。
【００５１】
図４Ｄに示すように、第４電極４４は第２電極４２と同様に、一つの電極面で構成される。第４電極４４の電極面は一側の端、例えば図４Ｄの上部右側の端に第２圧電層２３の下面の端まで延長された接点４４ｂが形成されている。接点４４ｂはコサイン波形の交流電圧が印加されるように、導電性バンプ３７によって電源制御回路を備えた可撓性印刷回路基板６８と接続される。
【００５２】
第４電極４４の接点４４ｂが形成された付近の第２圧電層２３の下面には、電極部４０の第５及び第６電極４５、４６が第４電極４４と分離して形成されている。第５電極４５は上記で記載したように、導電性バンプ３７によって可撓性印刷回路基板６８と接続されサイン波形の交流電圧が印加される。第６電極４６は、同じくバンプ３７によって可撓性印刷回路基板６８と接続され接地されている。
【００５３】
第５電極４５を第１電極４１の接点４１ｂ又は振動部材２０ａの少なくともいずれか一方に接続し、第６電極を第３電極４３の接点４３ｂ又は第２電極４２の接点４２ｂの少なくともいずれか一方に接続するため、第１及び第２圧電層２２、２３の外周面には電極接続部６０が形成される。
【００５４】
電極接続部６０は、第１導電体６３及び第２導電体６１で構成される。
【００５５】
第１導電体６３は、第５電極４５と第１電極４１とを電気的に接続する。このために、第１導電体６３は第５電極４５から第２圧電層２３の外周面に沿って第１圧電層２２の外周面まで延長される。このとき、第１導電体６３は第１圧電層２３の外周面上に延長された第１電極４１の接点４１ｂと接続される。ここで、第１電極４１と振動部材２０ａとが既に導電性接着剤３８により相互に電気的に接続されており、第１電極４１と振動部材２０ａとが相互に電気的に接続されても第１圧電層２２で生成される電場には影響がないため、第１導電体６３は振動部材２０ａまで更に延長されてもよい。図２及び図３Ｄに示す本実施形態においては、第１導電体６３は振動部材２０ａまで更に延長されたものとして示している。
【００５６】
従って、第５電極４５は電極接続部６０の第１導電体６３を介して第１電極４１の接点４１ｂ又は振動部材２０ａの少なくともいずれか一方に電気的に接続される。
【００５７】
第２導電体６１は、第６電極４６と第３電極４３とを電気的に接続する。このために、第２導電体６１は第６電極４６の外側の端から第２圧電層２３の外周面上に延長された第３電極４３の接点４３ｂまで延長される。従って、第３電極４３が既に導電性接着剤３８によって第２電極４２と電気的に接続されているため、第６電極４６は第３電極４３を介して第２電極４２と電気的に接続される。しかし、第２導電体６１は、第２電極４２又は第３電極４３の少なくともいずれか一方に対する電気的接続の安定性を確保するために、第１圧電層２２の下面の外側端まで延長された第２電極４２の接点４２ｂまで更に延長されてもよい。図３Ｃ及び図３Ｄに示す実施形態においては、第２導電体６１が第２電極４２の接点４２ｂまで更に延長されたものとして示している。
【００５８】
第１及び第２導電体６３、６１は、第１及び第２圧電層２２、２３又は振動部材２０ａの少なくともいずれか一方に容易に形成することができる銀ペーストのような導電性ペーストで構成されることが好ましい。
【００５９】
このように構成される振動体２０の製造方法を簡単に説明すると次のようである。
【００６０】
まず、図３Ａに示すように、上面と下面にそれぞれ第１及び第２電極４１、４２と第３及び第４電極４３、４４が形成された中空セラミック円板形態の第１及び第２圧電層２２、２３が用意される。
【００６１】
次に、第１及び第２圧電層２２、２３は、それぞれ正極と負極が交互に配置される分極配列を有するように分極化される。このとき、第１電極４１と第３電極４３の電極面にはそれぞれ正極及び負極の分極電圧、たとえば＋１０００Ｖ及び−１０００Ｖの電圧が交互に印加され、第２電極４２と第４電極４４は接地される。
【００６２】
次に、図３Ｂに示すように、第１及び第２圧電層２２、２３は導電性接着剤３８によって予め用意された振動部材２０ａに接着される。このとき、第１及び第２圧電層２２、２３は分極配列が空間的にλ／４の位相差を有するように接着される。
【００６３】
第１及び第２圧電層２２、２３が振動部材２０ａに接着された後、図３Ｃに示すように、第１及び第２圧電層２２、２３の外周面には導電性ペーストによって電極接続部６０が形成される。その結果、第５電極４５は第１導電体６３によって第１電極４１の接点４１ｂ又は振動部材２０ａの少なくともいずれか一方に接続され、第６電極４６は第１導電体６１によって第３電極４３の接点４３ｂ又は第２電極４２の接点４２ｂの少なくともいずれか一方に接続される。
【００６４】
第１及び第２圧電層２２、２３の外周面に電極接続部６０が形成された後、図３Ｄに示すように、第４、第５及び第６電極４４、４５、４６は半田などにより形成されたバンプ３７によって可撓性印刷回路基板６８に接続され、振動体２０の製造は完了する。
【００６５】
このように製造される振動体２０は、電極接続部６０が第１及び第２圧電層２２、２３の外周面に形成され第１及び第２圧電層２２、２３の電極４１、４２、４３、４４、４５、４６を選択的に接続するため、導線で電極を接続したり、第１及び第２圧電層にホールを形成し、これを介して電極を接続したりする従来の超音波モータの振動体より、更に製造が容易で簡単であるだけでなく、電極接続の信頼性が保障される。
【００６６】
しかし、上記のような振動体２０は、第１圧電層２２の第１及び第２電極４１、４２と第２圧電層２３の第３及び第４電極４３、４４とが互いに異なる構造を有するため、製造時に第１圧電層２２と第２圧電層２３を相互に互換して使用することができず、別途製造しなければならない煩わしさがある。
【００６７】
図５ないし図６Ｂは、圧電体２１´の第１及び第２圧電層２２´、２３´の電極部の電極パターンを互いに同一にして、製造時に第１圧電層２２´と第２圧電層２３´とを相互に互換使用することができる変形例の振動体２０´´を示す。
【００６８】
変形例の振動体２０´は、振動部材２０ａ´、第２圧電層２２´、第２圧電層２３´及び電極接続部６０´を備える。
【００６９】
振動部材２０ａ´は図１ないし図４Ｄに係って説明した振動部材２０ａと同一である。
【００７０】
第１及び第２圧電層２２´、２３´は、それぞれ正極と負極とが交互に分極された中空セラミック円板で形成される。第１及び第２圧電層２２´、２３´は、分極配列が空間的にλ／４の位相差を有するように配置されたことのみが相違し、実質的には互いに同一の電極パターンを有する。
【００７１】
より詳細に説明すると、第１圧電層２２´は正極と負極とが交互に分極され、上面と下面に第１及び第２電極４１´、４２´をそれぞれ形成している。
【００７２】
図６Ａ及び図７Ａに示すように、第１電極４１´は第１圧電層２２´の分極化の工程時、第１圧電層２２´に正極と負極の分極電圧を交互に印加するために、複数の電極面で構成される。第１電極４１´の電極面の個数は、図４Ａに示す第１圧電層２２の第１電極４１と同様に、圧電体２１´において生成するように予め決定された進行波の円周方向の波長の数（Ｎ）に応じて、２Ｎ個が構成される。例えば、本実施形態においては、圧電層２１´において生成するように予め決定された進行波の円周方向の波長の数（Ｎ）が１０であるため、第１電極４１´の電極面の個数は２０個となる。
【００７３】
第１電極４１´の複数の電極面のうち一つ４１ａ´には、第１ダミー電極４６’’が電極面４１ａ´と分離されるように形成されている。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１ダミー電極４６’’は逆コ字の形状を有し、第１圧電層２２´の下面で形成され上面まで延長されている。このような第１ダミー電極４６’’は、第１圧電層２２´の電極パターンを第２圧電層２３´の電極パターンと同一にするためのものであって、他の電極と接続されず、これにより電極としては何の役割も果たさない。
【００７４】
電極面４１ａ´とそれに隣接した電極面４１ａ’’との間には、他の電極面境界領域４８’’より第１圧電層２２´の外周面側で拡張した大きさを有する拡張電極面境界領域４８が形成されている。拡張電極面境界領域４８は、電極面４１ａ´、４１ａ’’を第１圧電層２２´の外周面に形成された補助接続部４７から確実に隔離させるために形成される。補助接続部４７は、後述する第５電極４５´と振動部材２０ａ´とを接続する電極接続部６０´の第１導電体６３´と接続される。
【００７５】
電極面４１ａ’’の第１圧電層２２´の外周面の近傍には、第１電極面分離領域４９が形成される。第１電極面分離領域４９は、第１圧電層２２´の下面に形成され第１圧電層２２´の外周面まで延長された第２ダミー電極４５’’を電極面４１ａ’’と分離するために形成される。第２ダミー電極４５’’も第１圧電層２２´の電極パターンを第２圧電層２３´の電極パターンと同一にするためのものであって、他の電極と接続されず、これにより電極としては何の役割もしない。
【００７６】
このように構成される第１ダミー電極４６’’、拡張電極面境界領域４８／補助接続部４７、及び第１電極面分離領域４９／第２ダミー電極４５’’は、λ／４の間隔を隔てて形成される。
【００７７】
図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、第２電極４２´は図４Ｂに示す第１圧電層の第２電極４２と同様に一つの電極面で構成される。第２電極４２´の電極面は第１圧電層２２´の下面に形成された第１ダミー電極４６’’及び第２ダミー電極４５’’と分離されるように形成される。補助接続部４７を第２電極４２´の電極面と分離するために、補助接続部４７と隣接した第２電極４２´の電極面には第２電極面分離領域５４が形成される。
【００７８】
第２圧電層２３´は、図２に示す第２圧電層２３と同様に、第１圧電層２２´と、導電性材料が添加されたエポキシ樹脂のような導電性接着剤または非導電性接着剤によって相互に接着される。このとき、第１圧電層２２´と第２圧電層２３´は、電圧印加時に一つの進行波を形成するために、正極と負極の分極配列がλ／４の空間的な位相差を有するように配置される。
【００７９】
第２圧電層２３´は上面と下面に、第３電極４３´と第４、第５及び第６電極４４´、４５´、４６´をそれぞれ形成している。
【００８０】
第２圧電層２３´の電極パターンはλ／４の空間的な位相差を有するように配置されていることのみが相違するだけで、第１圧電層２２´の電極パターンと同一である。
【００８１】
すなわち、図６Ａ及び図７Ａに示すように、第２圧電層２３´の上面には第１圧電層２２´の第１電極４１´、第１ダミー電極４６’’、第１拡張電極面境界領域４８、及び第１電極面分離領域４９と同一のパターンの第３電極４３´、第６電極４６´、第２拡張電極面境界領域４８´、及び第３電極面分離領域４９´が形成される。また、図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、第２圧電層２３´の下面には第１圧電層２２´の第２電極４２´、第１ダミー電極４６’’、第２電極面分離領域５４及び第２ダミー電極４５’’と同一のパターンの第４電極４４´、第６電極４６´、第４電極面分離領域５４´及び第５電極４５´が形成される。また、第２圧電層２３´の外周面には第１圧電層２２´の補助接続部４７と対応するダミー補助接続部４７´が形成される。ダミー補助接続部４７´は第１圧電層２２´の電極パターンと第２圧電層２３´の電極パターンとを相互に同一にするためのもので、他の電極または電極接続部と接続されず、これにより、補助接続部としての役割は果たさない。
【００８２】
第５電極４５´を振動部材２０ａ´に接続し第６電極４６´を第２電極４２´に接続するために、第１及び第２圧電層２２´、２３´の外周面には電極接続部６０´が形成される。
【００８３】
電極接続部６０´は第１導電体６３´及び第２導電体６１´で構成される。
【００８４】
第１導電体６３´は第５電極４５´と振動部材２０ａ´とを電気的に接続する。このために、第１導電体６３´は第２圧電層２３´の外周面上の第５電極４５´の部分から第１圧電層２３´の外周面上の補助接続部４７を通って振動部材２０ａ´の外周面の下部まで延長される。このとき、第１電極４１´と振動部材２０ａ´とが既に導電性または非導電性の接着剤により相互に電気的に接続されているため、第５電極４５´は電極接続部６０´の第１導電体６３´及び振動部材２０ａ´を介して第１電極４１´に接続される。
【００８５】
第２導電体６１´は、第６電極４６´と第２電極４２´とを電気的に接続する。このために、第２導電体６１´は第２圧電層２３´の外周面上の第６電極４６´の部分から第２電極４２´の外側の端まで延長される。このとき、第２電極４２´と第３電極４３´とが導電性または非導電性接着剤により相互に電気的に接続されているため、第６電極４６´は電極接続部６０´の第２導電体６１´を介して第２電極４２´及び第３電極４３´と接続される。
【００８６】
ここで、第２導電体６１´が第６電極４６´と第２電極４２´とを電気的に接続するように形成されたものとして説明及び例示しているが、第２圧電層２３´の上面に位置した第６電極４６´の部分が既に導電性接着剤によって第２電極４２´と電気的に接続されているため、第２導電体６１´は省略されてもよいことは言うまでもない。
【００８７】
第１及び第２導電体６３´、６１´は、第１及び第２圧電層２２´、２３´又は振動部材２０ａ´の少なくともいずれか一方に容易に形成することができる銀ペーストのような導電性ペーストで構成されることが好ましい。
【００８８】
以上で説明した変形例の振動体２０´は、第１及び第２圧電層２２´、２３´が同一の電極パターンを有するため、第１及び第２圧電層２２´、２３´を相互に異なるように別途製造する必要がなく、更に第１及び第２圧電層２２´、２３´を相互に互換して使用することができる。従って、図１ないし図４Ｄに係って説明した振動体２０より製造しやすく、製造コストが削減される。
【００８９】
以下では、図１ないし図４Ｄを参照して、上記のように構成される本発明の一実施形態にかかる振動体２０が適用された超音波モータ１を備えた鏡筒（ｌｅｎｓ  ｂａｒｒｅｌ）の動作を説明する。
【００９０】
まず、可撓性印刷回路基板６８を介して圧電体２１の第１及び第２圧電層２２、２３の第４電極４４及び第５電極４５に、それぞれ周波数が一致するコサイン及びサイン波形の交流電圧が印加されると、第４電極４４が形成された第２圧電層２３と、第１導電体６３を介して第５電極４５と接続された第１電極４１が形成された第１圧電層２２は、それぞれ円周方向に正弦波を発生する。このとき、第１及び第２圧電層２２、２３は、分極配列が互いに空間的にλ／４の位相差を有するように配置されるため、二つの正弦波は互いに合わされ一つの均一な進行波を形成する。その結果、圧電体２１は進行波によって進行波形態の微細変位または変形を生じる。従って、圧電体２１を取り付けた振動体２０も進行波形態の微細変位または変形しながら振動する。
【００９１】
振動体２０が振動することにより、振動体２０に形成された複数の突起２８も振動し、突起２８の耐磨耗性コーティング層２９は接触体３０の摩擦材層３５と共に摩擦接触しながら接触体３０を回転させる。接触体３０が回転することにより、接触体３０の回転部材３１と接続された回転リング１５は移動シリンダ１０の光軸に対して回転する。このとき、回転リング１５は移動シリンダ１０とネジかみ合っており、固定シリンダ１２に固定されたキー部材１４は移動シリンダ１０のキー溝１６に上下移動できるようにかみ合っているため、移動シリンダ１０は回転リング１５の回転により光軸に沿って左側または右側に移動する。その結果、移動シリンダ１０に固定されたレンズ（Ｌ）は焦点が調節される。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９３】
１    超音波モータ、
２０、２０´    振動体、
２０ａ、２０ａ´    振動部材、
２１、２１´    圧電体、
２２、２２´、２３、２３´    圧電層、
３８  接着剤、
４１、４１´、４２、４２´、４３、４３´、４４、４４´、４５、４５´、４６、４６´    電極、
４５’’、４６’’  ダミー電極、
４７    補助接続部、
４７´    ダミー補助接続部、
６０、６０´    電極接続部、
６１、６１´、６３、６３´    導電体。
【図１】
2010081785.tif 000003
【図２】
2010081785.tif 000004
【図３Ａ】
2010081785.tif 000005
【図３Ｂ】
2010081785.tif 000006
【図３Ｃ】
2010081785.tif 000007
【図３Ｄ】
2010081785.tif 000008
【図４Ａ】
2010081785.tif 000009
【図４Ｂ】
2010081785.tif 000010
【図４Ｃ】
2010081785.tif 000011
【図４Ｄ】
2010081785.tif 000012
【図５】
2010081785.tif 000013
【図６Ａ】
2010081785.tif 000014
【図６Ｂ】
2010081785.tif 000015
【図７Ａ】
2010081785.tif 000016
【図７Ｂ】
2010081785.tif 000017