(57)【要約】  圧電素子が弾性限界を超えて変形して破損することを防止する。  超音波アクチュエータ（２）は、アクチュエータ本体（４）と、ケース（５）と、支持ユニット（６）とを備えている。支持ユニット（６）は、ケース（５）とアクチュエータ本体（４）との間に配設されてアクチュエータ本体（４）の振動の非ノード部においてアクチュエータ本体（４）に対して縦振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する２つの支持ゴム（６１，６１）及び連結ゴム（６３）を有している。連結ゴム（６３）は、中央部（６４ａ，６４ａ）及び両端部（６４ｂ，６４ｂ）と中央部（６４ａ，６４ａ）及び両端部（６４ｂ，６４ｂ）よりも剛性が低い薄肉部（６７，６７，…）とを有している。予圧ユニット（６）は、ケース（５）とアクチュエータ本体（４）との間に配設されるときには、少なくとも連結ゴム（６３）が薄肉部（６７，６７，…）において圧縮変形している。
2009008135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体を収容するケースと、
前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備え、
前記連結部材は、本体部と該本体部よりも剛性が低い低剛性部とを有し、
前記予圧ユニットは、その外形寸法が前記ケースの内部寸法よりも大きく、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されるときには、少なくとも前記連結部材が前記低剛性部において圧縮変形している振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記低剛性部は、前記本体部よりも断面積が小さい請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記低剛性部は、前記本体部の長手方向に対して湾曲している請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記アクチュエータ本体には、前記圧電素子に電圧を印加するための本体側給電電極が設けられる一方、
前記ケースには、前記アクチュエータ本体に給電するためのケース側給電電極が設けられ、
前記予圧部材は、導電性ゴムで構成され、前記本体側給電電極と前記ケース側給電電極とを導通させる請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記ケースは、第１ケースと第２ケースとの分割構造であって、
前記第２ケースは、前記圧縮力の方向に沿って前記第１ケースに取り付けられる請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１及び第２ケースには、前記連結部材を前記振動方向と平行な方向に圧縮変形させる押圧部が設けられている一方、
前記連結部材には、前記第１及び第２ケースの押圧部と当接する被押圧部が設けられている請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記アクチュエータ本体に設けられ、該アクチュエータ本体の振動に伴って動作することで駆動力を出力する駆動子と、
前記アクチュエータ本体において前記駆動子と反対側に設けられたバランスウエイトとをさらに備え、
前記連結部材は、前記アクチュエータ本体における前記バランスウエイトが設けられている面と前記ケースとの間を延びて前記予圧部材を連結していると共に、少なくともアクチュエータ本体側に開口する開口が形成されることで前記低剛性部が形成されており、
前記アクチュエータ本体は、前記バランスウエイトが前記連結部材の前記開口内に位置するように配設されている請求項１乃至６の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体を収容するケースと、
前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備え、
前記ケースには、前記連結部材を前記振動方向と平行な方向に圧縮変形させる押圧部が設けられている一方、
前記連結部材には、前記押圧部と当接する被押圧部が設けられている振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記ケースは、第１ケースと第２ケースとの分割構造であって、
前記押圧部は、前記第１及び第２ケースそれぞれに設けられており、
前記第２ケースは、前記圧縮力の方向に沿って前記第１ケースに取り付けられる請求項８に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記予圧部材は、前記アクチュエータ本体における前記振動の腹の位置に設けられている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記アクチュエータ本体は、２次モードの屈曲振動と１次モードの縦振動とを行う請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧部材の圧縮力によって該第１の振動の共振周波数と該第２の振動の共振周波数とが一致するように構成されている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１３】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧部材の圧縮力によって該第２の振動の共振周波数が該第１の振動の共振周波数よりも高くなるように構成されている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１４】
相対移動可能な固定体及び可動体と、
前記固定体及び可動体の間に介設される請求項１乃至１３の何れか１つに記載の振動型アクチュエータとを備えた駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータは、前記アクチュエータ本体が前記可動体に対して押圧された状態で配設され、
前記予圧部材により付与される圧縮力は、前記アクチュエータ本体を前記可動体に対して押圧する押圧力よりも大きい駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有する振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素子を有する振動型アクチュエータとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。【０００３】
特許文献１に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体に取り付けられた駆動子とを備えている。【０００４】
このアクチュエータ本体は、長手方向を有する平板状の圧電素子で構成されており、対角位置にある２対の電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加することで、該圧電素子の長手方向への縦振動（所謂、伸縮振動）と該圧電素子の短手方向への屈曲振動（所謂、横振動）とを調和的に発生させている。その結果、駆動子は、該圧電素子の長手方向と短手方向とを含む平面内で周回運動、詳しくは、楕円運動を行う。【０００５】
このように構成された振動型アクチュエータは、固定体と、該固定体に対して相対的に移動可能に配置された可動体の間に配置される。詳しくは、振動型アクチュエータは、前記駆動子が固定体及び可動体のうちの一方（以下、被当接体ともいう）に当接した状態で、固定体及び可動体のうちの他方に固定されて配設されている。その状態で、振動型アクチュエータを作動させて駆動子を前述の如く周回運動させると、駆動子は周回運動の或る領域では被当接体を押圧しながら摩擦力を増大させて周回し、周回運動の別の領域では被当接体から離間して又は被当接体との間の摩擦力を低減した状態で周回することになる。そして、被当接体を押圧しながら周回するときに、駆動子と被当接体との間の摩擦力を介して駆動力が可動体に伝達され、可動体を所定の方向へ駆動する。【０００６】
そして、前記特許文献１に記載された振動型アクチュエータは、駆動子を圧電素子と一体焼成することで、振動型アクチュエータの小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００５−９４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１のように振動型アクチュエータを小型化すると、駆動力を確保すべく、振動型アクチュエータに加えられる電力がハイパワー化される傾向にある。こうして、振動型アクチュエータがハイパワー化されると、圧電素子に加わるひずみが大きくなる。そして、該ひずみが圧電素子の弾性限界を超えると、該圧電素子が破損する虞がある。【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電素子が弾性限界を超えて変形して破損することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体を収容するケースと、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備えている。そして、前記連結部材は、本体部と該本体部よりも剛性が低い低剛性部とを有し、前記予圧ユニットは、その外形寸法が前記ケースの内部寸法よりも大きく、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されるときには、少なくとも前記連結部材が前記低剛性部において圧縮変形しているものとする。【００１０】
前記の構成の場合、少なくとも２つの予圧部材によりアクチュエータ本体の非ノード部においてアクチュエータ本体に予め圧縮力を加えておくことによって、振動型アクチュエータの作動時に圧電素子に生じる引張応力を小さくすることができ、圧電素子を破損しにくくすることができる。【００１１】
そして、複数の前記予圧部材を連結部材で連結してユニット化することによって、該予圧部材を前記ケースとアクチュエータ本体との間に配設する際の組立性及び位置決め精度を向上させることができる。また、このようにユニット化された予圧ユニットは、通常時には外形寸法がケースの内部寸法よりも大きく、ケースとアクチュエータ本体との間に配設されるときには圧縮変形する。【００１２】
ここで、複数の予圧部材を連結部材を介して予圧ユニットを構成し、該予圧ユニットを圧縮変形させた状態でケースとアクチュエータ本体との間に配設する構成においては、予圧ユニットを圧縮変形させた状態でケースとアクチュエータ本体との間に配設しているときに、予圧部材が連結部材から不要な外力を受ける虞がある。その結果、予圧部材の位置が所望の位置からずれたり、アクチュエータ本体に対して所望の圧縮力を付与できなかったりする。すなわち、予圧ユニットを圧縮変形させると、当然、連結部材も変形し、この変形した連結部材の応力によって予圧部材に外力が作用する虞がある。【００１３】
そこで、本発明では、連結部材に低剛性部を設け、予圧ユニットを圧縮変形させるときには、連結部材が該低剛性部にて圧縮変形するように構成している。こうすることで、連結部材に生じる圧縮応力が小さくなり、連結部材から予圧部材に作用する不要な外力を抑制することができる。【００１４】
また、本発明に係る駆動装置は、相対移動可能な固定体及び可動体と、前記固定体及び可動体の間に介設される前記振動型アクチュエータとを備えている。そして、前記振動型アクチュエータは、前記アクチュエータ本体が前記可動体に対して押圧された状態で配設され、前記予圧部材により付与される圧縮力は、前記アクチュエータ本体を前記可動体に対して押圧する押圧力よりも大きいものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくとも２つの予圧部材によりアクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に該振動の振動方向へ圧縮力を予め付与することによって、圧電素子が破損し難い振動型アクチュエータを実現することができる。また、これら複数の予圧部材を連結部材を介してユニット化することによって、振動型アクチュエータの組立性を向上させることができると共に、予圧部材の位置決め精度を向上させることができる。それに加えて、連結部材に低剛性部を設けると共に、予圧ユニットをケースとアクチュエータ本体との間に配設するときには、連結部材を少なくとも該低剛性部において圧縮変形させることによって、連結部材から予圧部材へ不要な外力が与えられることを防止することができ、所望の位置で所望の大きさの圧縮力を予圧部材からアクチュエータ本体へ付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る超音波アクチュエータの分解斜視図である。
【図２】図２は、超音波アクチュエータの斜視図である。
【図３】図３は、駆動装置の斜視図である。
【図４】図４は、圧電素子ユニットの分解斜視図である。
【図５】図５は、アクチュエータ本体の概略構成を示す概略正面図である。
【図６】図６は、アクチュエータ本体の長手方向への縦振動の１次モードによる変位を示す概念図である。
【図７】図７は、アクチュエータ本体の屈曲振動の２次モードによる変位を示す概念図である。
【図８】図８は、アクチュエータ本体の動作を示す概念図である。
【図９】図９は、支持ユニットを示す平面図であって、（ａ）は通常時を、（ｂ）は圧縮変形時を示す図である。
【図１０】図１０は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１１】図１１は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１２】図１２は、超音波アクチュエータによるステージの駆動を説明するための概念図であって、（ａ）は駆動前の状態、（ｂ）はアクチュエータ本体が長手方向に伸張することで一方の駆動子によってステージを駆動する状態、（ｃ）はアクチュエータ本体が長手方向に収縮することで他方の駆動子によってステージを駆動する状態を示す。
【図１３】図１３は、参考例に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る支持ユニットの斜視図である。
【図１５】図１５は、支持ユニットを示す平面図であって、（ａ）は通常時を、（ｂ）は圧縮変形時を示す図である。
【図１６】図１６は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１７】図１７は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態３に係る支持ユニットの斜視図である。
【図１９】図１９は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２０】図２０は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２１】図２１は、支持ゴムの位置がずれた場合の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２２】図２２は、実施形態３の変形例に係る支持ユニットの斜視図である。
【図２３】図２３は、相対的に小さな駆動子が設けられたアクチュエータ本体の正面図である。
【図２４】図２４は、相対的に大きな駆動子が設けられたアクチュエータ本体の正面図である。
【図２５】図２５は、実施形態４に係るアクチュエータ本体４の正面図である。
【図２６】図２６は、支持ユニットの斜視図である。
【図２７】図２７は、超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２８】図２８は、実施形態５に係る超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２９】図２９は、その他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図３０】図３０は、別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図３１】図３１は、さらに別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００１７】
１，６０１，７０１，８０１  駆動装置
１１              ステージ（可動体）
２，２０２，３０２，４０２，５０２  超音波アクチュエータ（振動型アクチュエータ）
４，４０４        アクチュエータ本体
４６，４７，４８  外部電極（本体側給電電極）
５，２０５，３０５，５０５  ケース
８，２０８，３０８  第１ケース
９，２０９，３０９  第２ケース
５６，５７，５８  電極（ケース側給電電極）
６，２０６，３０６，４０６  支持ユニット（予圧ユニット）
６１              支持ゴム（予圧部材）
６２              付勢ゴム（予圧部材）
６３、２６３，３６３，４６３，５６３  連結ゴム（連結部材）
６４ａ，２６４ａ，３６４ａ，４６４ａ  中央部（本体部）
６５ｂ，２６４ｂ，３６４ｂ，４６４ｂ  両端部（本体部）
６７，２６７，３６７，４６７  薄肉部（低剛性部）
５３ａ，５４ａ    押圧部
２６８，３６８    被押圧部
６９              予圧ゴム（予圧部材）
７９              ダミー部材（バランスウエイト）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００１９】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る駆動装置１は、図３に示すように、ステージ１１と、超音波アクチュエータ２と、該超音波アクチュエータ２を駆動制御する制御装置（図示省略）とを備えている。【００２０】
ステージ１１は、互いに平行な状態で固定体としての基台（図示省略）上に固定されたガイド１２，１２に摺動可能に取り付けられている。つまり、ステージ１１は、ガイド１２，１２が延びる方向に沿って移動可能に構成されている。このステージ１１が可動体を構成する。これらガイド１２，１２の延びる方向がステージ１１の可動方向となる。このステージ１１は、平面視略方形の板状部材であって、アルミナで形成されている。尚、ステージ１１の材質は、アルミナに限られるものではなく、任意の材質を用いて形成することができる。そして、前記超音波アクチュエータ２は、このステージ１１の裏面（ガイド１２，１２が設けられている側の面）に後述する駆動子７，７が当接する状態で基台に配設されている。【００２１】
前記超音波アクチュエータ２は、図１，２に示すように、振動を発生させるアクチュエータ本体４と、該アクチュエータ本体４の駆動力をステージ１１に伝達させる駆動子７，７と、該アクチュエータ本体４を収容するケース５と、アクチュエータ本体４とケース５との間に介設されてアクチュエータ本体４を弾性的に支持する支持ゴム６１，６１及びアクチュエータ本体４を前記ステージ１１に付勢するための付勢ゴム６２を含む支持ユニット６とを備えている。この超音波アクチュエータ２が振動型アクチュエータを構成する（以下、同様）。【００２２】
前記アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０で構成されている。【００２３】
前記圧電素子ユニット４０は、略長方形状の互いに対向する一対の主面と、この主面と直交して該主面の長手方向に延びる、互いに対向する一対の長辺側面と、これら主面及び長辺側面の両方と直交して該主面の短手方向に延びる、互いに対向する一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。【００２４】
この圧電素子ユニット４０は、図４に示すように、５つの圧電体層（圧電素子）４１，４１，…と４つの内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層して構成される。内部電極層４２，４４，４３，４４は、積層方向に圧電体層４１を介して交互に配された、第１給電電極層４２と共通電極層４４と第２給電電極層４３と共通電極層４４とで構成される。これら第１給電電極層４２、第２給電電極層４３及び共通電極層４４，４４のそれぞれは、各圧電体層４１の主面上に印刷されている。【００２５】
前記各圧電体層４１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック材料からなる絶縁体層であって、前記圧電素子ユニット４０と同様に、一対の主面と、一対の長辺側面と、一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。また、各圧電体層４１には、その長辺側面のうち一方の長辺側面の長手方向中央部に外部電極４８ａが、一方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４６ａが、他方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４７ａがそれぞれ形成されている。【００２６】
前記各共通電極層４４は、圧電体層４１の主面の略全面に亘って設けられた略長方形状をしている。また、各共通電極層４４の一方の長辺部には、その長手方向中央部から圧電体層４１の前記外部電極４８ａまで延びる引出電極４４ａが形成されている。【００２７】
前記第１給電電極層４２は、図５に示すように、圧電体層４１の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２等分してなる４つの領域のうち該主面の対角線方向に位置する２対の領域のうち一方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第１電極４２ａ，４２ｂと、これら第１電極４２ａ，４２ｂを連結して導通させる導通電極４２ｃとを有する。各第１電極４２ａ（４２ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第１電極４２ａ（４２ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第１電極４２ａ，４２ｂのうちの一方の第１電極４２ａには、圧電体層４１の前記外部電極４６ａまで延びる引出電極４２ｄが設けられている。【００２８】
前記第２給電電極層４３は、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する前記２対の領域のうち他方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第２電極４３ａ，４３ｂと、これら第２電極４３ａ，４３ｂを連結して導通させる導通電極４３ｃとを有する。前記他方の対の領域のうち積層方向に見て前記第１電極４２ａの前記短手方向且つ前記第１電極４２ｂの前記長手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ａであり、第１電極４２ａの該長手方向且つ第１電極４２ｂの該短手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ｂである。各第２電極４３ａ（４３ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第２電極４３ａ（４３ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第２電極４３ａ，４３ｂのうちの一方の第２電極４３ｂには、圧電体層４１の前記外部電極４７ａまで延びる引出電極４３ｄが設けられている。【００２９】
これら圧電体層４１，４１，…と内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層することで構成された圧電素子ユニット４０においては、その一方の長辺側面の前記長手方向中央部に、各圧電体層４１の外部電極４８ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４８が形成されている。この外部電極４８には、前記共通電極層４４，４４に形成された引出電極４４ａ，４４ａが電気的に接続されている。同様に、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４６ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４６が形成されている。この外部電極４６には、前記第１給電電極層４２の引出電極４２ｄが電気的に接続されている。また、圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４７ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４７が形成されている。この外部電極４７には、前記第２給電電極層４３の引出電極４３ｄが電気的に接続されている。これら外部電極４６，４７，４８が本体側給電電極を構成している。【００３０】
そして、圧電素子ユニット４０の長辺側面のうち他方の長辺側面、即ち、前記外部電極４８が設けられていない側の長辺側面（すなわち、後述する屈曲振動の振動方向を向く一対の面のうちの一方の面。以下、設置面ともいう）４０ａには、２個の駆動子７，７が設けられている。【００３１】
これら駆動子７，７は、先端が半球状に形成された円柱状の部材であって、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。これら駆動子７，７は、設置面４０ａに対して接着剤を介して線接触状に取り付けられている。接着剤としては、圧電素子ユニット４０の材料及び駆動子７の材料よりも柔らかいことが望ましい。具体的には、合成樹脂、特にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。このような材料を用いることにより圧電素子ユニット４０の後述する振動をできるだけ阻害せずに駆動子７，７と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。【００３２】
また、駆動子７，７が設けられた位置は、設置面４０ａにおいて、圧電素子ユニット４０の長手方向両端部から該設置面４０ａの全長の３０〜３５％距離だけ内側に入った位置であり、即ち、圧電素子ユニット４０の後述する屈曲振動の２次モードの腹の位置であって、振動が最も大きくなる位置である。【００３３】
このように構成されたアクチュエータ本体４は、前記外部電極４８をグランドに接続し、前記外部電極４６，４７に所定周波数の交流電圧を位相が９０°ずれた状態で印加することによって、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する一方の対の第１電極４２ａ，４２ｂと、他方の対の第２電極４３ａ，４３ｂとに互いに位相が９０°ずれた交流電圧が印加され、その長手方向への縦振動（いわゆる、伸縮振動）とその短手方向への屈曲振動（いわゆる、横振動）とが誘起される。【００３４】
縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数はそれぞれ、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０の材料、形状等により決定される。さらに、両共振周波数は、アクチュエータ本体４を支持する力及び支持する部分によっても影響を受ける。これらを考慮して、両共振周波数を略一致させ、その近傍の周波数の交流電圧を位相を９０°ずらした状態で外部電極４６，４７のそれぞれに印加する。例えば、縦振動の１次モード（図６参照）の共振周波数と屈曲振動の２次モード（図７参照）の共振周波数とが一致するように圧電素子ユニット４０の形状等を設計して、該共振周波数近傍の交流電圧を前述の如く、位相を９０°ずらして印加することによって、圧電素子ユニット４０には、縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起され、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す形状の変化を順番に起こす。【００３５】
その結果、圧電素子ユニット４０に設けられた各駆動子７が該圧電素子ユニット４０の主面と平行な平面（図８における紙面と平行な面）、即ち、長手方向と短手方向とを含む平面（さらに換言すれば、縦振動の振動方向と屈曲振動の振動方向とを含む平面）内で略楕円運動、即ち、周回運動を行う。【００３６】
このように構成された圧電素子ユニット４０は、複数の振動の腹を有する。ここで、振動の腹とは振動の変位が極大となる箇所である。縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起される圧電素子ユニット４０においては、振動の腹の部分は圧電素子ユニット４０の両短辺側面に位置する計２箇所の縦振動の腹と、圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面及び他方の長辺側面の両端部の４箇所、さらに一方の長辺側面及び他方の長辺側面における両端部から圧電素子ユニット４０の長手方向の３０〜４０％内側の部分の４箇所の計８箇所の屈曲振動の腹とがある。すなわち、この圧電素子ユニット４０は、伸縮振動の腹と屈曲振動の腹とを合わせて１０箇所の振動の腹がある。そして、前記駆動子７，７は、一方の長辺側面である設置面４０ａにおける長手方向両端部から内側へ３０〜３５％入った腹の部分に設けられている。【００３７】
前記ケース５は、前記圧電素子ユニット４０に対応した略直方体状の概略箱形状をしている。このケース５は、前記圧電素子ユニット４０の主面と平行で且つ略長方形状の一対の主壁部５１、５２と、該主壁部５１，５２の前記長手方向の一側（図１における左側）に位置する短辺部間に設けられた第１短辺壁部５３と、該主壁部５１，５２の該長手方向の他側（図１における右側）に位置する短辺部間に設けられた第２短辺壁部５４と、該主壁部５１，５２の前記短手方向の一側（図１における下側）に位置する長辺部間に設けられた長辺壁部５５とを有している。つまり、ケース５は、主壁部５１，５２の該短手方向の他側（図１における上側）に位置する長辺部間（圧電素子ユニット４０の駆動子７，７が設けられた長辺側面に対応する部分）には壁部が設けられておらず、該短手方向の他側に開口した形状となっている。そして、このケース５は、第１ケース８と第２ケース９とで構成された分割構造となっている。【００３８】
前記第１ケース８は、前記主壁部５１，５２、第１短辺壁部５３及び長辺壁部５５がそれぞれ連結されて構成されていて、前記長手方向の他側及び前記短手方向の他側に開口した概略箱形状をしている。【００３９】
一方、前記第２ケース９は、前記第２短辺壁部５４を含んで構成されている。また、第２ケース９は、第２短辺壁部５４におけるアクチュエータ本体４の厚み方向の両端縁から第１ケース８の主壁部５１，５２を挟み込むように延びる係合アーム部９１，９１を有している。【００４０】
さらに詳しくは、第１ケース８の主壁部５１，５２それぞれの外側表面には、第２ケース９の係合アーム部９１を案内するガイド部８１，８１が設けられていると共に、ガイド部８１，８１の間に係合突起８２が設けられている。【００４１】
一方、第２ケース９の各係合アーム部９１には、第１ケース８の係合突起８２と係合する被係合孔９２が形成されている。【００４２】
さらに、第１ケース８の第１短辺壁部５３の内側表面における前記短手方向一側端部には、図１０，１１に示すように、後述する支持ユニット６の連結ゴム６３に対向する位置において前記長手方向内側に突出する押圧部５３ａが設けられている。同様に、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面における前記短手方向一側端部にも、後述する連結ゴム６３に対向する位置において前記長手方向内側に突出する押圧部５４ａが設けられている。【００４３】
また、これら第１及び第２ケース８，９は、樹脂製であって、電極５６，５７，５８（図１０，１１参照）がインサート成形されている。これら電極５６，５７，５８は、ケース５に収容されるアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７，４８とそれぞれ対向する位置に設けられている。詳しくは、第１ケース８の第１短辺壁部５３の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４６と対向する位置に電極５６が設けられており、第１ケース８の長辺壁部５５の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４８と対向する位置に電極５８が設けられている。また、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４７と対向する位置に電極５７が設けられている。これら電極５６，５８はそれぞれ第１ケース８の主壁部５１の外側表面に設けられた端子電極５６ａ，５８ａに電気的に接続されており、電極５７は第２ケース９の一方の係合アーム部９１の外側表面に設けられた端子電極５７ａに電気的に接続されている。尚、第１ケース８及び第２ケース９に電極５６，５７，５８及び端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａを設ける構成は、前述の如く、インサート成形に限られず、ＭＩＤ（Mold Interconnection Device）によっても実現することができ、その他、任意の構成を採用することができる。これら電極５６，５７，５８がケース側給電電極を構成する。【００４４】
前記支持ユニット６は、前記支持ゴム６１，６１と付勢ゴム６２と該支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を連結するための連結ゴム６３とを有し、概略コ字形状をしている。この支持ユニット６が予圧ユニットを構成する。【００４５】
前記各支持ゴム６１は、ゴムで構成された絶縁層とゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層とを交互に積層した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４をその長手方向（即ち、長手方向が支持方向に相当する）に弾性的に支持すると共に、該アクチュエータ本体４に対して長手方向への圧縮力を付与する。この導電性ゴムは、アクチュエータ本体４と比較して１／１００以下の弾性率を有することが好ましい。そうすることにより、アクチュエータ本体４の振動を妨げず、効率のよい超音波アクチュエータ２を提供することができる。この支持ゴム６１，６１が、予圧部材を構成する。【００４６】
また、前記付勢ゴム６２も、支持ゴム６１と同様に、ゴムで構成された絶縁層とゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層とを交互に積層した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をステージ１１に対して付勢するためのものである。【００４７】
尚、支持ゴム６１及び付勢ゴム６２は、前述のような積層構造の導電性ゴムではなく、金属粉を混入させたシリコーンゴムのみからなる単層構造の導電性ゴムであってもよい。【００４８】
一方、前記連結ゴム６３は、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２よりも硬度が低い絶縁性のゴムで構成されている。特に、高温環境下におけるクリープが小さいシリコーンゴムを採用すると好適である。この連結ゴム６３は、図１，９に示すように、長辺部６４と、長辺部６４の長手方向両端部から立設する短辺部６５，６５とを有し、概略コ字形状をしている。この連結ゴム６３が連結部材を構成する。【００４９】
そして、長辺部６４は、長手方向中央に位置する中央部６４ａと、該中央部６４ａの長手方向両側に位置する両端部６４ｂ，６４ｂと、該中央部６４ａと両端部６４ｂ，６４ｂとを連結する薄肉部６７，６７，…とを有している。【００５０】
中央部６４ａには、貫通孔が形成されていて、該貫通孔に付勢ゴム６２が嵌め込まれている。つまり、付勢ゴム６２は、中央部６４ａによって周囲を覆われた状態となっており、該付勢ゴム６２が貫通孔の貫通方向（超音波アクチュエータ２として組み込まれたときには、アクチュエータ本体４の短手方向）に圧縮変形する際に、付勢ゴム６２が該貫通方向に直交する方向へ広がろうとする変形を中央部６４ａで阻害するように構成されている。これによって、高温環境下における付勢ゴム６２のクリープ変形による塑性変形を防止し、アクチュエータ本体４をステージ１１側へ付勢する力を一定に保つことができる。【００５１】
両端部６４ｂ，６４ｂには、それぞれ短辺部６５，６５が立設されている。短辺部６５，６５の先端部には、切欠部が形成されており、この切欠部に支持ゴム６１，６１が該短辺部６５，６５を貫通した状態で嵌め込まれている。つまり、支持ゴム６１，６１は短辺部６５，６５によって周囲を３方向から覆われた状態となっており、支持ゴム６１，６１が貫通方向（超音波アクチュエータ２として組み込まれたときには、アクチュエータ本体４の長手方向）へ圧縮変形する際に、支持ゴム６１，６１が該貫通方向に直交する方向へ広がろうとする変形を短辺部６５，６５で阻害するように構成されている。これによって、高温環境下における支持ゴム６１，６１のクリープ変形による塑性変形を防止し、アクチュエータ本体４を長手方向に支持する力及びアクチュエータ本体４に対して長手方向に付与する圧縮力を一定に保つことができる。尚、支持ゴム６１，６１も付勢ゴム６２と同様に、短辺部６５，６５に貫通孔を形成し、該貫通孔に嵌め込むように構成してもよい。【００５２】
また、薄肉部６７は、長辺部６４のその他の部分、即ち、中央部６４ａ及び両端部６４ｂ，６４ｂよりも横断面積（詳しくは、その長手方向に垂直な断面の面積）が小さく、剛性が低くなっている。また、薄肉部６７の横断面形状は、長辺部６４の厚み方向（アクチュエータ本体４の短手方向）寸法よりも短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）寸法が短い長方形状となっている。この薄肉部６７が低剛性部を構成し、中央部６４ａ及び両端部６４ｂ，６４ｂが本体部を構成する。【００５３】
このように、中央部６４ａと両端部６４ｂ，６４ｂとが薄肉部６７，６７，…で連結された長辺部６４は、換言すれば、付勢ゴム６２を設けた部分よりも長手方向外側に貫通孔である減肉部６６，６６が形成されている。これら減肉部６６，６６は、略長方形の孔であって長辺部６４を貫通している。【００５４】
この支持ユニット６は、ケース５内に収容されると共に、ケース５内に収容された支持ユニット６の内側にアクチュエータ本体４が配設される。このとき、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８とに挟まれる位置に、一方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６とケース５の電極５６とに挟まれる位置に、他方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４７とケース５の電極５７とに挟まれる位置に位置する。【００５５】
ここで、両支持ゴム６１，６１の間のアクチュエータ本体４の長手方向への間隔（即ち、両支持ゴム６１，６１の内側を向く面同士の間隔）は、アクチュエータ本体４の該長手方向長さと概略同じか少し大きな値となっている。【００５６】
また、支持ユニット６の該長手方向への外形寸法、即ち、一方の支持ゴム６１の外側を向く面と他方の支持ゴム６１の外側を向く面との該長手方向への幅は、ケース５内部の該長手方向への寸法、即ち、第１短辺壁部５３の内側表面と第２短辺壁部５４の内側壁面との該長手方向への幅よりも大きくなっている。つまり、支持ユニット６は、該長手方向へ圧縮変形した状態でケース５内に収容されることになる。【００５７】
さらに、支持ゴム６１，６１の該長手方向寸法は、アクチュエータ本体４をケース５内に収容したときに、アクチュエータ本体４の長手方向両側において該アクチュエータ本体４とケース５との間に形成される隙間の該長手方向寸法よりも大きく形成されている。つまり、支持ゴム６１，６１は、圧縮変形した状態でアクチュエータ本体４とケース５との間に配設される。【００５８】
さらにまた、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、連結ゴム６３よりもコ字形状の内側及び外側に、即ち、超音波アクチュエータ２として組み込んだときのアクチュエータ本体４側及びケース５側に突出している。【００５９】
次に、超音波アクチュエータ２の組み立てについて説明する。【００６０】
まず、前記第１ケース８内に、アクチュエータ本体４及び支持ユニット６を収容する。このとき、図１０に示すように、支持ユニット６の一方の支持ゴム６１が第１ケース８の第１短辺壁部５３の電極５６と当接すると共に支持ユニット６の付勢ゴム６２が第１ケース８の長辺壁部５５の電極５８と当接するように、支持ユニット６が第１ケース８内に収容される。また、アクチュエータ本体４の外部電極４８が支持ユニット６の付勢ゴム６２と当接し、アクチュエータ本体４の外部電極４６が支持ユニット６の一方の支持ゴム６１と当接又は近接し、アクチュエータ本体４の外部電極４７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１と当接又は近接するように、アクチュエータ本体４が支持ユニット６に設置される。【００６１】
このとき、支持ユニット６のうち他方の支持ゴム６１は、その一部が第１ケース８の前記長手方向他側の開口部よりも外方にはみ出している。尚、他方の支持ゴム６１の全部が第１ケース８の該長手方向他側の開口部よりも外方にはみ出す構成であってもよい。【００６２】
尚、組み立て順序としては、支持ユニット６を第１ケース８内に収容した後にアクチュエータ本体４を収容してもよいし、アクチュエータ本体４に支持ユニット６を組み込んだ状態で両者を第１ケース８内に収容してもよい。【００６３】
この状態で、第２ケース９を第１ケース８に対して取り付ける。まず、第２ケース９の係合アーム部９１，９１で第１ケース８の長手方向他側の開口部を挟持するようにして、第２ケース９の第１ケース８への取り付けが開始される。第２ケース９を第１ケース８に対して該長手方向の他側から一側へ押し込んでいくと、第２ケース９は、係合アーム部９１，９１が第１ケース８のガイド部８１，８１，…に案内されていき、係合突起８２（図１では一方のみ図示）上に乗り上げる。その後、係合アーム部９１，９１は、被係合孔９２，９２が係合突起８２，８２に嵌り込んで係合すると同時に、係合突起８２，８２に乗り上げていた状態から元の状態に戻る。【００６４】
このように第２ケース９が第１ケース８に長手方向他側から取り付けられる際に、その途中において、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面に設けられた電極５７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１に対して該長手方向他側から当接する。そして、第２ケース９の取り付けに伴って該支持ゴム６１は該長手方向一側に押圧されていく。その結果、図１１に示すように、第１短辺壁部５３とアクチュエータ本体４の該長手方向一側の側面との間で一方の支持ゴム６１が圧縮変形させられると共に、第２短辺壁部５４とアクチュエータ本体４の該長手方向他側の側面との間で他方の支持ゴム６１が圧縮変形させられる。【００６５】
また、このように支持ゴム６１，６１が圧縮変形させられる際に、連結ゴム６３も圧縮変形させられる。詳しくは、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面に設けられた電極５７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１に対して該長手方向他側から当接した後、該第２ケース９がさらに押し込まれると、該第２ケース９の第２短辺壁部５４に設けられた押圧部５４ａが連結ゴム６３の長辺部６４に対して該長手方向他側から当接する。そこから第２ケース９がさらに押し込まれると、長辺部６４は、該長手方向一側へ変位して第１短辺壁部５３の押圧部５３ａと当接し、該押圧部５３ａと第２短辺壁部５４の押圧部５４ａとで圧縮変形させられる。このとき、長辺部６４に設けられた薄肉部６７，６７，…が、図９（ｂ）に示すように、大きく湾曲して変形するため、長辺部６４は容易に圧縮変形される。【００６６】
こうして、第２ケース９の第１ケースへ取り付けられると共に、支持ユニット６の支持ゴム６１，６１及び連結ゴム６３が該長手方向へ圧縮変形されることで、超音波アクチュエータ２の組み立てが完了する。【００６７】
このようにして組み立てられた超音波アクチュエータ２において、図２，１１に示すように、アクチュエータ本体４は駆動子７，７が外方に突出した状態でケース５内に収容され、該アクチュエータ本体４とケース５との間には支持ユニット６が介設されている。【００６８】
このとき、一方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６とケース５の電極５６との間に介設されて両者を電気的に導通させ、他方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４７とケース５の電極５７との間に介設されて両者を電気的に導通させている。また、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８との間に介設されて両者を電気的に導通させている。【００６９】
尚、このように概略コ字形状の支持ユニット６において、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を、連結ゴム６３よりもアクチュエータ本体４側（すなわち内側）及びケース５側（すなわち外側）に突出させることによって、前述の組立工程において支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を弾性変形させることで、アクチュエータ本体４へ交流電圧を安定的に給電することができる。【００７０】
すなわち、導電性ゴムからなる支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２は、前述のようにアクチュエータ本体４を支持及び付勢すると同時に、ケース５からアクチュエータ本体４への給電部としての機能も果たす。そのためには、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を一定量圧縮変形させて、適切な反発力（弾性力）を保持した状態でアクチュエータ本体４の外部電極とケース５の電極とに押し付ける必要がある。この反発力が小さい場合には、温度の変化、外的な衝撃若しくは振動、またはアクチュエータ本体４の作動などによっても、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２と各外部電極又は電極との間に隙間が生じる虞がある。瞬間的であっても隙間が生じるとスパークが飛び、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、局所的に非常に高い温度となり、導電性ゴムが変質して電気的な導通性が失われる。一旦、このような状態になった導電性ゴムは導通性を失うので、アクチュエータ本体４への正常な給電ができなくなる。【００７１】
そこで、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を、連結ゴム６３よりもアクチュエータ本体４側（すなわち内側）及びケース５側（すなわち外側）に突出させることによって、組立工程において、アクチュエータ本体４とケース５とにより支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を、連結ゴム６３に阻害されることなく、圧縮変形させて、適切な反発力を保持した状態でアクチュエータ本体４の外部電極とケース５の電極との間に配設することができる。【００７２】
また、支持ゴム６１，６１は、第２ケース９が第１ケース８に取り付けられることによって前記長手方向に圧縮変形しており、アクチュエータ本体４をケース５に対して該長手方向に弾性的に支持すると共に、アクチュエータ本体４に該長手方向の両側から内方に向かって、即ち、縦振動の振動方向に圧縮力を付与している。これら支持ゴム６１，６１が当接する、アクチュエータ本体４の両短辺側面は、縦振動の腹の部分、即ち、非ノード部であるが、該支持ゴム６１，６１は弾性体であるため、アクチュエータ本体４の縦振動を妨げない。ここで、「非ノード部」とは、振動の節（ノード）以外の部分を意味する。【００７３】
このように構成された超音波アクチュエータ２は、アクチュエータ本体４の長手方向がガイド１２，１２の長手方向と平行となる状態で、駆動子７，７が前記ステージ１１における該ガイド１２，１２と平行な一の側端面と当接するようにして、該ステージ１１に設置される。このとき、超音波アクチュエータ２は、付勢ゴム６２が圧縮変形するように駆動子７，７をステージ１１に押し付けた状態でケース５が基台に固定される。つまり、超音波アクチュエータ２をステージ１１に設置したときには、アクチュエータ本体４は付勢ゴム６２によってステージ１１に当接する方向、即ち、駆動子７，７が設けられた、アクチュエータ本体４の長辺側面（圧電素子ユニット４０の長辺側面）の法線方向（前記短手方向と一致する）に付勢されている。【００７４】
また、図示省略の制御装置からの信号線がコネクトピンを介してケース５の前記端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａに電気的に接続される。【００７５】
前記制御装置は、外部からの動作指令を受けて、その動作指令に応じた周波数の交流電圧を動作指令に応じた位相差で端子電極５６ａ，５７ａに印加する。【００７６】
制御装置は、前述の如く、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０に縦振動と屈曲振動とを調和的に発生させて、駆動子７，７を図８に示すような周回運動させることで、ステージ１１を移動させる。具体的には、圧電素子ユニット４０の異常発熱を防止すべく、圧電素子ユニット４０の縦振動と屈曲振動との共通の共振周波数よりも少し高い周波数の交流電圧が端子電極５６ａ，５７ａに印加される。このとき、かかる交流電圧は、互いに位相が９０°ずれた状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加される。【００７７】
アクチュエータ本体４が、縦振動と屈曲振動との合成振動を行うと、駆動子７，７はアクチュエータ本体４の長手方向と短手方向とを含む平面内において略楕円運動を行う。こうすることで、駆動子７，７は、ステージ１１との当接及び離間を周期的に繰り返しながら、ステージ１１に対して摩擦力を介してアクチュエータ本体４の長手方向へ駆動力を付与しており、ステージ１１はガイド１２，１２に沿って移動する。このアクチュエータ本体４の長手方向（ガイド１２，１２が延びる方向と一致する）が、駆動子７，７が駆動力を出力する方向である駆動方向に相当する。【００７８】
以下に、超音波アクチュエータ２によるステージ１１の駆動を、図１２を参照してさらに詳しく説明する。アクチュエータ本体４が長手方向（縦振動の振動方向）に伸張するとき、一方（例えば、図１２の左側）の駆動子７は、図１２（ｂ）に示すように、短手方向（屈曲振動の振動方向）においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該一方の駆動子７が変位する側（図１２の左側）へ移動させる。このとき、他方（図１２の右側）の駆動子７は、該長手方向において一方の駆動子７とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側（ステージ１１から離れる側）の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。【００７９】
一方、アクチュエータ本体４が長手方向に収縮するときは、他方（図１２の右側）の駆動子７は、図１２（ｃ）に示すように、短手方向においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該他方の駆動子７が変位する側（図１２の左側）へ移動させる。この移動方向は、前述した、アクチュエータ本体４の伸張時における一方の駆動子７によるステージ１１の移動方向と同じである。このとき、一方（図１２の左側）の駆動子７は、該長手方向において他方の駆動子７とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。【００８０】
尚、図１２においては、ステージ１１の移動に影響を与えない方の駆動子７はステージ１１から離れているが、必ずしも離れている必要はない。すなわち、駆動子７は、ステージ１１を移動させない程度の摩擦力で該ステージ１１に当接してる状態であってもよい。【００８１】
こうして、一方の駆動子７と他方の駆動子７とは、位相が１８０°ずれた状態で交互にステージ１１を所定の一方向へ移動させる。尚、前記交流電圧を位相を−９０°ずらした状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加することによって、駆動子７，７が出力する駆動力を逆向きにすることができ、ステージ１１を他方向へ移動させることができる。【００８２】
尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、端子電極５６ａ，５７ａに給電する交流電圧の電圧値、周波数及び給電時間の少なくとも１つを調整する、又は端子電極５６ａ，５７ａに給電する各交流電圧の位相のずれを変更する等によって調整することができる。【００８３】
こうして、超音波アクチュエータ２は、駆動子７，７に縦振動の振動方向（長手方向）と屈曲振動の振動方向（短手方向）とを含む平面内で周回運動させて駆動子７，７とステージ１１との間の摩擦力の増大と緩和とを繰り返しながら、該ステージ１１を駆動している。【００８４】
ここで、超音波アクチュエータ２を前述の如く作動させると、アクチュエータ本体４が振動することによって、圧電体層４１の内部には圧縮応力と引張応力とが同じ大きさだけ発生する。この圧電体層４１，４１，…はセラミックや水晶などの脆性材料で構成されており、このような脆性材料は、その圧縮強さが引張強さよりも数倍強い。すなわち、圧電体層４１，４１，…は、引張変形に対して弱い。そのため、超音波アクチュエータ２へ１０ｍＷ〜１０Ｗ程度のハイパワーを入力して、圧電体層４１の変位が大きくなると、圧電体層４１の引張方向へのひずみが弾性限界を超えてしまい、圧電体層４１、即ち、アクチュエータ本体４が破損に至る虞がある。【００８５】
それに対し、本実施形態に係る超音波アクチュエータ２は、支持ゴム６１，６１によってアクチュエータ本体４の非ノード部（詳しくは縦振動の腹の部分）において縦振動の振動方向と平行に予め圧縮力を加えられている。こうすることによって、圧電体層４１に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなり、圧電体層４１の変位が大きくなっても、引張応力が圧電体層４１の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止して、信頼性を向上させることができる。【００８６】
また、アクチュエータ本体４に加える圧縮力は、アクチュエータ本体４の重心を挟んで対称となる位置に加えることが好ましい。そのことにより、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持されるので、駆動子７，７の楕円運動が安定し、安定した超音波アクチュエータ２の特性が得られる。具体的には、長さ方向への縦振動の振動方向に対して平行に圧縮力を加える場合は、アクチュエータ本体４の幅方向及び厚み方向において対称となる位置に加えるのが好ましい。【００８７】
さらに、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する構成の効果として、縦振動と屈曲振動との共振周波数の差（即ち、相対関係）を調整できるという優れた機能がある。すなわち、アクチュエータ本体４の縦振動の１次モードの共振周波数［Ｈｚ］と屈曲振動の２次モードの共振周波数［Ｈｚ］は、おおよそ以下の式（１）および式（２）で表される。【００８８】
【数１】
2009008135.tif 000003
【００８９】
【数２】
2009008135.tif 000004
【００９０】
式（１）、（２）で、Ｌはアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｗはアクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｅはアクチュエータ本体４のヤング率［Ｐａ］、ρはアクチュエータ本体４の密度［ｋｇ／ｍ３］である。しかしながら、実際の共振周波数は、製造上のばらつきや、アクチュエータ本体４上に接着される駆動子７の大きさ、駆動子７が接着される位置のばらつき等によって変動してしまう。【００９１】
そこで、アクチュエータ本体４上に圧縮力を加えることで、共振周波数を変更して、所望の共振周波数に近づけることができる。【００９２】
以下、周波数調整方法について具体的に説明する。アクチュエータ本体４上に駆動子７を形成した状態で、圧電素子の縦振動の振動方向の両側の端面から素子の中央部に向かって対向する方向に予め決められた標準的な所定の圧縮力を加えて、縦振動の１次モードの共振周波数ｆＬ１と屈曲振動の２次モードの共振周波数ｆＢ２とを測定する。このとき、設計上は一致している屈曲振動と縦振動の共振周波数であるが、物づくり（製造時及び組立時）のばらつきにより、若干差異が生じている場合がある。【００９３】
アクチュエータ本体４は、支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の長手方向両端面から中心部に向かって縦振動の振動方向と同一方向へ圧縮力を加えた状態で実装されるが、このとき支持ゴム６１，６１の圧縮される方向と垂直方向（即ち、アクチュエータ本体４の短手方向又は厚み方向）の寸法が異なる数種類の支持ゴム６１，６１を用意しておく。そしてアクチュエータ本体４をケースに実装するときの支持ゴム６１，６１の寸法を変えることで、アクチュエータ本体４に加わる圧縮力を変えて、アクチュエータ本体４の共振周波数、特に屈曲振動の２次モードの共振周波数を変えることができる。【００９４】
例えば、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも小さい（ｆＢ２＜ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも大きい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、アクチュエータ本体４に標準状態より大きな圧縮力を加える。一方、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも大きい（ｆＢ２＞ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも小さい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、標準状態より小さい圧縮力を加える。また、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２と縦振動の共振周波数ｆＬ１との差が僅差（ｆＢ２≒ｆＬ１）であるときには、そのまま所定の標準的寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込む。こうすることにより、製造上のばらつきがあっても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させることができる。【００９５】
なお、前記方法では、縦振動の振動方向からのみ圧縮力を加えた状態で予め共振周波数を測定したが、超音波アクチュエータ２をステージ１１に対して押圧して配置し、駆動子７，７をステージ１１に摩擦接触させた状態で、共振周波数を測定した方がより精度が高めることができる。【００９６】
また、支持ゴム６１，６１の寸法により、アクチュエータ本体４に加える圧縮力を調整したが、支持ゴム６１，６１の材質を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整したり、ケース５の寸法を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。さらにまた、周波数を調整するときに支持ゴム６１，６１の両方の大きさを変えたが、片方のみの大きさを変えて、アクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。【００９７】
また、縦振動の振動方向より圧縮力を加えて周波数の調整を行ったが、屈曲振動の振動方向より圧縮力を加えて、共振周波数の調整を行ってもよい。【００９８】
前記方法では、共振周波数を調整することで、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させたが、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて低く調整してもよい。このような超音波アクチュエータ２においては、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを厳密に一致させることが難しい。そこで、かかる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される（即ち、アクチュエータ本体４の端子電極５６ａ，５７ａには縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加される）。そのような場合において、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く調整すると、縦振動の共振周波数の方が屈曲振動の共振周波数よりも駆動周波数に近いため、アクチュエータ本体４には縦振動の方がより支配的に発生する。この縦振動の振動方向はステージ１１の可動方向と一致しているため、縦振動は超音波アクチュエータ２の最高速度に大きな影響を与える。つまり、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く設定することによって、雰囲気温度等の変化によりアクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動の共振周波数が変化したときでも、アクチュエータ本体４には縦振動が支配的に発生するため、駆動周波数を変更して駆動したときの超音波アクチュエータ２の最高速度が変化しにくいという利点がある。【００９９】
また、周波数を調整するときに、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて高く調整してもよい。前述の如く、振動方向が異なる２つの振動（縦振動と屈曲振動）を発生させる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される。一般に、屈曲振動の帯域幅は狭い。そのため、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりも高く調整することによって、屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりも低い場合と比較して、屈曲振動の共振周波数が駆動周波数に近づくため、アクチュエータ本体４に屈曲振動を十分に発生させることができる。一方、縦振動の帯域幅は屈曲振動の帯域幅よりも広いため、縦振動の共振周波数が駆動周波数から離れていても、アクチュエータ本体４に縦振動を発生させることができる。また、駆動周波数が縦振動の共振周波数から離れることになると、駆動周波数を変更して超音波アクチュエータを駆動したときの最高速度の変化は、共振周波数の近傍で駆動周波数を変化させる場合と比較して、緩やかになる。そのため、超音波アクチュエータを低速域まで安定して動作させることができるという利点がある。【０１００】
このようにアクチュエータ本体４に圧縮力を予め付与しておく超音波アクチュエータ２においては、アクチュエータ本体４とケース５との間に圧縮変形させた予圧部材（本実施形態においては、支持ゴム６１，６１）を配設する必要がある。このように弾性体を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との隙間に挿入する場合、挿入時にある程度の力を要すると共に、アクチュエータ本体４とケース５との隙間に支持ゴム６１を所望の設置位置に設置することが難しい。つまり、組立性及び生産性が悪い。【０１０１】
そこで、本実施形態では、複数の支持ゴム６１，６１を連結ゴム６３により連結して支持ユニット６を構成すると共に、ケース５を第１ケース８と第２ケース９との分割構造にすることによって、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット６とを第１ケース８内に配設することで支持ゴム６１，６１の位置を大まかに位置決めし、その状態から第２ケース９を取り付けることで支持ゴム６１，６１を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との間の所望の位置に配設させている。こうすることで、第２ケース９を第１ケース８に取り付ける際に支持ゴム６１，６１を圧縮変形させるため、圧縮変形させた支持ゴム６１を小さな隙間に挿入する必要がなく、組み立てに要する力を低減することができる。また、支持ゴム６１，６１は、支持ユニット６により大まかな位置決めがなされるため、組み立て時の位置決め精度も向上させることができる。【０１０２】
ところが、かかる構成においては、以下のような課題が生じる。【０１０３】
すなわち、図１３に示すように、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を、減肉部６６を有していない単純な連結ゴム６３’で連結した支持ユニット６’の場合、第２ケース９を第１ケース８に取り付けて支持ユニット６’の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向両側から内方に向かって押圧するときに、支持ユニット６’は、支持ゴム６１，６１が内側に倒れ込むように変形してしまう。つまり、支持ゴム６１，６１は、長辺部６４’から立設する短辺部６５’，６５’に、即ち、長辺部６４’からアクチュエータ本体４の短手方向にオフセットした位置に配設されているため、かかる支持ゴム６１，６１に対してアクチュエータ本体４の長手方向への圧縮力が作用すると、短辺部６５’，６５’を内側に倒れ込ませるモーメントが発生する。また、このモーメントは、連結ゴム６３’の長辺部６４’の両端部を引き上げる方向に働く。【０１０４】
また、連結ゴム６３’の長辺部６４’は、アクチュエータ本体４の短手方向に扁平な形状をしている、即ち、長辺部６４’のアクチュエータ本体４の短手方向への寸法が長辺部６４’のアクチュエータ本体４の厚み方向への寸法よりも小さくなっているため、長辺部６４’の長手方向に圧縮力が作用したときに、長辺部６４’がアクチュエータ本体４の短手方向へ座屈し易い。さらには、前述の如く、短辺部６５’，６５’を内側に倒れ込ませるようなモーメントが長辺部６４’の両端部に作用するとアクチュエータ本体４の短手方向への座屈が生じ易くなる。このような現象は、組立時には発生していなくても、温度変化などによって後から発生する場合もある。【０１０５】
これらモーメントと座屈変形とによって、支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４の短手方向に一部が浮き上がって傾いた状態となる。最終的に、アクチュエータ本体４とケース５とで押圧されて、支持ゴム６１，６１がアクチュエータ本体４とケース５との隙間に沿った状態に強制的にされたとしても、支持ゴム６１，６１には、連結ゴム６３’の変形によって不要な応力が発生している。これらの結果、支持ゴム６１の圧縮率が該短手方向において不均一になる。このような状態に至ると、支持ゴム６１と各外部電極４６（４７）及び電極５６（５７）との間に隙間が生じ易くなり、支持ゴム６１が前述の如く変質して導通性を失う虞がある。【０１０６】
そこで、本実施形態においては、連結ゴム６３の長辺部６４に薄肉部６７，６７，…を設けることによって、支持ユニット６の圧縮変形時に連結ゴム６３の長辺部６４を圧縮方向に変形し易くして、支持ゴム６１，６１の配設位置が所望の位置よりもずれたり、連結ゴム６３が支持ゴム６１，６１の圧縮状態に影響を与えたりすることを防止している。【０１０７】
すなわち、連結ゴム６３に薄肉部６７，６７，…を設けることによって、連結ゴム６３に対し長手方向へ圧縮力が加わると、薄肉部６７，６７，…が局所的に大きく変形する。しかも、薄肉部６７，６７，…の断面は、アクチュエータ本体４の厚み方向に扁平な形状をしているため、薄肉部６７，６７，…は該厚み方向に変形し易く、アクチュエータ本体４の短手方向へは変形し難い。つまり、長辺部６４に長手方向への圧縮力が作用し且つ短辺部６５，６５を内側に倒れ込ませるようなモーメントが作用しても、該長辺部６４は、アクチュエータ本体４の短手方向へ座屈することなく、図９（ｂ）に示すように、薄肉部６７，６７，…がアクチュエータ本体４の厚み方向外側に開くように変形する。その結果、連結ゴム６３は、薄肉部６７，６７，…の変形により長辺部６４がその長手方向に容易に圧縮変形することになり、連結ゴム６３が座屈や前述のモーメントによって大きく湾曲して支持ゴム６１，６１に不要な力を作用させることを防止することができる。その結果、支持ゴム６１を、所望の位置に配置させると共に、その圧縮率がアクチュエータ本体４の短手方向において均一となるように圧縮変形させることができる。【０１０８】
さらに、ケース５には、押圧部５３ａ，５４ａが設けられているため、支持ユニット６は、第２ケース９を第１ケース８に取り付ける際に、先ず始めは、支持ゴム６１，６１が第１ケース８及び第２ケース９によって長手方向内側に押圧されるが、やがて、第１ケース８の押圧部５３ａと第２ケース９の押圧部５４ａとが連結ゴム６３の長辺部６４の長手方向両端部に当接して該長辺部６４をその長手方向に押圧するようになるため、該長辺部６４は、押圧部５３ａ，５４ａからの圧縮力によってその両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントが作用したとしても、その長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。こうして、連結ゴム６３が座屈や前述のモーメントによって大きく湾曲して支持ゴム６１，６１に不要な力を作用させることをさらに確実に防止することができる。ここで、長辺部６４の長手方向両端部が被押圧部に相当する。【０１０９】
なお、押圧部５３ａ，５４ａの第１及び第２短辺壁部５３，５４の内側表面からの突出量は、組立前における支持ゴム６１の短辺部６５からケース５側への突出量と、組立後（即ち、圧縮変形後）の該ケース５側への突出量との差に略一致させると好ましい。【０１１０】
これらの結果、第２ケース９を第１ケース８側に押し込むだけで、支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４の短手方向において一様に圧縮変形し、アクチュエータ本体４への交流電圧の給電を安定化させることができる。しかも、温度変化などの環境変化がおきても、薄肉部６７，６７，…が変形して圧縮ひずみを調整するため、アクチュエータ本体４をその長手方向に支持する力を一定に保つことができる。【０１１１】
したがって、本実施形態１によれば、アクチュエータ本体４の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴って該アクチュエータ本体４に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなるため、アクチュエータ本体４の変形が大きくなっても、引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。【０１１２】
さらに、支持ゴム６１，６１により予め付与される圧縮力を調整することによって、複数の振動の共振周波数を調整することが可能となるため、ばらつきの少ない超音波アクチュエータ２を提供することができる。【０１１３】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１によってケース５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の効率を向上させることができる。【０１１４】
さらに、該支持ゴム６１，６１を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とを電気的に導通させることによって、アクチュエータ本体４にはんだによる給電用導線の接続部を設ける必要がなくなるため、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。また、アクチュエータ本体の表面においてその厚み方向に盛られるはんだが不要になるため、アクチュエータ本体４の薄型化を図ることができる。さらに、給電用導線をはんだで接続する工程も削減することができるため、超音波アクチュエータ２の組み立て時の工数を削減して組立性を向上させることができる。【０１１５】
そして、このように支持ゴム６１，６１を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との間に配設することでアクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する構成において、支持ゴム６１，６１を連結ゴム６３で連結してユニット化することによって組立性を向上させることができると共に、連結ゴム６３の長辺部６４に低剛性の薄肉部６７，６７，…を設けることによって組立時に支持ゴム６１，６１に不要な応力が生じることを防止して、支持ゴム６１，６１を一様な圧縮率で圧縮変形させることができる。その結果、アクチュエータ本体４の非ノード部においてその振動方向へ予め付与する圧縮力を所望の値とすることができると共に安定させることができる。また、支持ゴム６１，６１には連結ゴム６３から不要な外力が作用しないため、支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４とケース５との間において精度良く位置決めすることができる。【０１１６】
それに加えて、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とを電気的に導通させる構成においては、前述の如く、支持ゴム６１，６１の圧縮率を一様にすることによって、超音波アクチュエータ２の作動時に支持ゴム６１，６１が変質して導通性を失うことを防止することができ、アクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を維持することができる。【０１１７】
さらには、本実施形態では、支持ユニット６の長辺部６４には付勢ゴム６２が配設されているが、支持ユニット６がケース５内に配設される際には、長辺部６４の薄肉部６７，６７，…が変形して、付勢ゴム６２及び長辺部６４のうち付勢ゴム６２を覆う部分はほとんど変形しないため、支持ユニット６が圧縮変形しても付勢ゴム６２が長辺部６４から不要な外力を受けることがなく、付勢ゴム６２からアクチュエータ本体４へ所望の付勢力を付与することができる。それに加えて、付勢ゴム６２はアクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８とを電気的に導通させる機能も有するが、長辺部６４から付勢ゴム６２へ不要な外力を加えないため、付勢ゴム６２をアクチュエータ本体４とケース５との間で圧縮変形している状態を安定的に保つことができ、その結果、超音波アクチュエータ２の作動時に付勢ゴム６２が変質して導通性を失うことを防止してアクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を維持することができる。【０１１８】
また、第１ケース８に押圧部５３ａを設ける一方、第２ケース９に押圧部５４ａを設けることによって、第２ケース９を第１ケース８に取り付けながら支持ユニット６の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向内方に圧縮変形させるときに、連結ゴム６３の長辺部６４を該長辺部６４の長手方向内方に向かって押圧することができ、第１ケース８及び第２ケース９が支持ゴム６１，６１を押圧することによるモーメントが支持ユニット６にほとんど影響を与えないようにすることができる。その結果、連結ゴム６３が支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２に不要な外力を与えてしまうことをさらに確実に防止することができる。【０１１９】
尚、前記薄肉部６７は、前記の形状に限られるものではなく、長辺部６４の他の部分よりも低剛性であれば任意の形状を採用することができる。ただし、変形時にアクチュエータ本体４と接触しないように、長辺部６４がアクチュエータ本体４の短手方向外側に位置するのであれば、アクチュエータ本体４の厚み方向に変形し易い形状であることが好ましい。例えば、薄肉部６７は、長手方向に圧縮力が加わったときにアクチュエータ本体４の厚み方向に容易に変形することができるように、その横断面が該厚み方向に扁平な長方形状をしていればよく、さらには、該横断面の該厚み方向の寸法をアクチュエータ本体４の短手方向への寸法の１／４以下にすることが好ましい。【０１２０】
なお、薄肉部６７の変形は、座屈変形である方が好ましい。すなわち、長辺部６４の長手方向に加わる圧縮力に対して、これを長辺部６４が受け止める必要はなく、できる限り小さな荷重で長辺部６４が長手方向へ収縮されることが好ましい。【０１２１】
また、減肉部６６は略長方形の穴としたが、楕円形の穴でもよい。また、減肉部６６の四角には、円弧状のフィレットを設けているが、このフィレットによって薄肉部６７，６７が外側に開きやすい構成となっている。その結果、長辺部６４の長手方向に加わる圧縮力に対して薄肉部６７，６７を外側へ開くように容易に変形させることができる。【０１２２】
尚、前記実施形態１では、超音波アクチュエータ２に付勢ゴム６２を含んでいるが、該付勢ゴム６２を含まない構成であってもよい。すなわち、超音波アクチュエータ２としては、付勢ゴムを含まず、該超音波アクチュエータ２をステージ１１等に設置する際に、アクチュエータ本体４をステージ１１等の駆動対象に対して付勢する付勢部を別途設けてもよい。かかる場合、アクチュエータ本体４の駆動子７，７が設けられていない側の側面に付勢部を当接させることができるように、ケース５に開口部を設けておくことが好ましい。【０１２３】
《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２について説明する。【０１２４】
実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２は、支持ユニット２０６及びケース２０５の構成が実施形態１と異なる。【０１２５】
詳しくは、実施形態２に係る支持ユニット２０６は、図１４，１５（ａ）に示すように、実施形態１と同様に、長辺部２６４において、付勢ゴム６２の長手方向外側に減肉部２６６，２６６が形成されて、各減肉部２６６を挟んで薄肉部２６７，２６７が形成されている。ただし、これら薄肉部２６７，２６７，…は、通常の状態（支持ユニット２０６に力が加わっていない状態）において長辺部２６４の短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）内側へ湾曲している。【０１２６】
また、長辺部２６４の両端部２６４ｂ，２６４ｂの長手方向外側端部には、短辺部２６５，２６５よりもさらに長手方向外側に突出する被押圧部２６８，２６８が設けられている。この被押圧部２６８，２６８は、軸が長辺部２６４の短手方向に延びる半円柱形状をしている。【０１２７】
また、ケース２０５は、図１６に示すように、実施形態１における押圧部５３ａ，５４ａが設けられていない。すなわち、第１ケース２０８の第１短辺壁部２５３の内側表面は一様な平面に形成されていると共に、第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４の内側表面も一様な平面に形成されている。【０１２８】
このように構成された超音波アクチュエータ２０２を組み立てる際には、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット２０６が第１ケース２０８内に収容される。その状態から、第２ケース２０９がアクチュエータ本体４の長手方向他側から第１ケース２０８に取り付けられる。尚、第２ケース２０９の第１ケース２０８への取り付けは、実施形態１と同様である。第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付ける途中に、第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４が支持ゴム６１に当接して、該支持ゴム６１をアクチュエータ本体４側へ押圧していく。そして、第１短辺壁部２５３とアクチュエータ本体４との間で一方の支持ゴム６１を圧縮変形させると共に、第２短辺壁部２５４とアクチュエータ本体４との間で他方の支持ゴム６１を圧縮変形させる。こうして支持ゴム６１，６１を圧縮変形させる途中で、第１短辺壁部２５３の内側表面及び第２短辺壁部２５４の内側表面が連結ゴム２６３の被押圧部２６８，２６８に当接し、連結ゴム２６３の長辺部２６４がその長手方向に押圧される。その結果、長辺部２６４は、その両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントの影響をほとんど受けることなく、第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４からの圧縮力によってその長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。ここで、第１短辺壁部２５３の内側表面及び第２短辺壁部２５４の内側表面が押圧部を構成する。【０１２９】
この実施形態２によれば、薄肉部２６７，２６７，…を本体部の長手方向に対して湾曲させた形状とすることによって、長辺部２６４の長手方向に圧縮力が加わったときに薄肉部２６７，２６７，…が容易に座屈、即ち、変形する。つまり、長辺部２６４は、小さな力で容易に圧縮変形することができる。【０１３０】
さらに、薄肉部２６７，２６７，…を、長辺部２６４の短手方向内側に向かって湾曲させることによって、長辺部２６４が圧縮変形する際に薄肉部２６７，２６７，…は、図１５（ｂ）に示すように、該短手方向内側に変形するため、長辺部２６４の外方へ拡がることなく、コンパクトに圧縮変形することができる。そのため、支持ユニット２０６、ひいては、超音波アクチュエータ２０２の小型化に有利である。【０１３１】
また、連結ゴム２６３の長辺部２６４に、ケース２０５側に突出して、第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付ける際に該第１及び第２ケース２０８，２０９に当接して押圧される被押圧部２６８，２６８を設けることによって、第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付けながら支持ユニット２０６の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向内方に圧縮変形させるときに、連結ゴム２６３の長辺部２６４を該長辺部２６４の長手方向内方に向かって押圧することができ、第１ケース２０８及び第２ケース２０９が支持ゴム６１，６１を押圧することによるモーメントが支持ユニット２０６にほとんど作用しないようにすることができる。その結果、連結ゴム２６３が支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２に不要な外力を与えてしまうことをさらに確実に防止することができる。さらに、実施形態１においては、第１ケース８に押圧部５３ａを設けると共に、第２ケース９に押圧部５４ａを設けたが、本実施形態２においては、支持ゴム６１，６１と熱膨張係数が近い材質である連結ゴム２６３に被押圧部２６８，２６８を設けている。このため、温度変化などの影響で圧縮変形した支持ゴム６１の圧縮状態が変化しても、被押圧部２６８の圧縮状態も同様に変化して追従するため、支持ユニット２０６にモーメントが生じることを防止することができ、支持ゴム６１，６１の圧縮状態を安定的に保つことができると共に、アクチュエータ本体４へさらに安定的に給電することができる。【０１３２】
さらに、被押圧部２６８，２６８を半円柱形状とすることによって、第１ケース２０８の第１短辺壁部２５３及び第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４と線接触状態となる。このため、連結ゴム２６３と第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４が広範な接触面積で密着することがなく、温度変化などによって両者が張り付き、不要な力やモーメントが発生することを防止することができる。尚、被押圧部２６８，２６８を半球形状として、第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４と点接触状態としても、同様の効果が得られる。【０１３３】
《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２について説明する。【０１３４】
この実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２は、支持ユニット３０６及びケース３０５の構成が実施形態１，２と異なる。【０１３５】
詳しくは、支持ユニット３０６は、図１８に示すように、長辺部３６４が、中央部３６４ａと、その長手方向両端側に位置する両端部３６４ｂ，３６４ｂと、該中央部３６４ａと両端部３６４ｂ，３６４ｂとをそれぞれ連結する薄肉部３６７，３６７とで構成されている。この中央部３６４ａには、付勢ゴム６２が該中央部３６４ａを貫通するように嵌め込まれている。両端部３６４ｂ，３６４ｂには、それぞれ短辺部３６５，３６５が立設されている。また、各両端部３６４ｂには、短辺部３６５よりも長手方向外側に突出する被押圧部３６８が設けられている。【０１３６】
前記薄肉部３６７，３６７は、長辺部３６４の厚み方向（アクチュエータ本体４の短手方向）に扁平な薄板状の部材であって、中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂよりも横断面積が小さくなっている。また、薄肉部３６７，３６７は、通常の状態（支持ユニット２０６に力が加わっていない状態）において長辺部３６４の厚み方向であってアクチュエータ本体４が配設される側へ湾曲している。【０１３７】
前記被押圧部３６８，３６８は、軸が長辺部３６４の短手方向に延びる角柱形状をしている。また、被押圧部３６８，３６８の第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４と対向する面は、該第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４の内側表面と平行な平面に形成されており、支持ユニット３０６がケース３０５内に収容されたときに、被押圧部３６８，３６８が第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４の内側表面と面接触するように構成されている。【０１３８】
また、ケース３０５は、図１９に示すように、第１ケース３０８と、第２ケース３０９と、第３ケース３１０との３分割構造となっている。第１ケース３０８は、２つの主壁部５２（図１９では１つだけ図示）と長辺壁部５５とを含んでいる。第２ケース３０９は、実施形態１，２と同様に第２短辺壁部３５４を含んでいる。第３ケース３１０は、第１短辺壁部３５３を含んでいて、第２ケース３０９と対称に構成されている。すなわち、第２ケース３０９及び第３ケース３１０は、係合アーム部９１を含んでいて、第１ケース３０８のガイド（図示省略）に案内されて係合突起（図示省略）に係合するように構成されている。また、第２ケース３０９及び第３ケース３１０は、実施形態１における押圧部５３ａ，５４ａが設けられていない。【０１３９】
このように構成された超音波アクチュエータ３０２を組み立てる際には、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット３０６が第１ケース３０８内に収容される。その状態から、第２ケース３０９がアクチュエータ本体４の長手方向他側から、第３ケース３１０がアクチュエータ本体４の長手方向一側から第１ケース３０８に取り付けられる。尚、第２ケース３０９の第１ケース３０８への取り付けは、実施形態１と同様であり、第３ケース３１０の第１ケース３０８への取り付けは、第２ケース３０９の取り付けを長手方向中央部を中心に反転させたものと同じである。第２ケース３０９及び第３ケース３１０を第１ケース３０８に取り付ける途中に、第３ケース３１０の第１短辺壁部３５３が一方の支持ゴム６１に当接すると共に、第２ケース３０９の第２短辺壁部３５４が他方の支持ゴム６１に当接して、該支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４側へ押圧していく。そして、第１短辺壁部３５３とアクチュエータ本体４との間で一方の支持ゴム６１を圧縮変形させると共に、第２短辺壁部３５４とアクチュエータ本体４との間で他方の支持ゴム６１を圧縮変形させる。こうして支持ゴム６１，６１を圧縮変形させる途中で、第１短辺壁部３５３の内側表面及び第２短辺壁部３５４の内側表面が連結ゴム３６３の被押圧部３６８，３６８に当接し、連結ゴム３６３の長辺部３６４がその長手方向に押圧される。その結果、長辺部３６４は、その両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントの影響をほとんど受けることなく、第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４からの圧縮力によってその長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。【０１４０】
この実施形態３によれば、薄肉部３６７，３６７を中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂ，３６４ｂの長手方向に対して湾曲させた形状とすることによって、長辺部３６４の長手方向に圧縮力が加わったときに薄肉部３６７，３６７が容易に座屈、即ち、変形する。つまり、長辺部３６４は、小さな力で容易に圧縮変形することができる。【０１４１】
さらに、薄肉部３６７，３６７を、中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂ，３６４ｂの厚み方向におけるケース５側に連結すると共に、該厚み方向におけるアクチュエータ本体４側に向かって湾曲させることによって、長辺部３６４が圧縮変形する際に薄肉部３６７，３６７は厚み方向におけるアクチュエータ本体４側に変形すると共に、該アクチュエータ本体４側に変形しても長辺部３６４の厚み方向寸法を有効に使って変形するため、薄肉部３６７，３６７の変形時の長辺部３６４の外方への突出が少なく、コンパクトに圧縮変形させることができる。そのため、支持ユニット３０６、ひいては、超音波アクチュエータ３０２の小型化に有利である。【０１４２】
さらに、薄肉部３６７，３６７は、アクチュエータ本体４の短手方向に扁平な形状をしているため、該薄肉部３６７，３６７によって支持ユニット３０６の該短手方向へのスラスト変形を吸収することができる。すなわち、図２１に示すように、支持ゴム６１，６１の位置が該短手方向に若干ずれた場合であっても、薄肉部３６７，３６７が変形して、該ずれを吸収することができる。そのため、連結ゴム３６３の他の部分、即ち、中央部３６４ａや両端部３６４ｂや短辺部３６５に不要な外力やモーメントが加わることがなく、ひいては、支持ゴム６１，６１にも不要な外力が作用することがなくなる。その結果、支持ゴム６１，６１からアクチュエータ本体４へ安定的に圧縮力を付与することができると共に、支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４とケース３０５との間において一様な圧縮率で保持することができ、アクチュエータ本体４とケース３０５との間の電気的導通を確保することができる。【０１４３】
尚、図２２に示すように、長辺部３６４の短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）に分割された薄肉部３６７ｂ，３６７ｂ，…を有する構成であってもよい。この場合、アクチュエータ本体４の厚み方向に複数の薄肉部３６７ｂ，３６７ｂが設けられるため、支持ゴム６１，６１の該厚み方向への位置決め精度を向上させることができる。【０１４４】
《発明の実施形態４》
次に、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２について説明する。【０１４５】
実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２は、アクチュエータ本体４０４と支持ユニット４０６の形状が、実施形態１等と異なる。この超音波アクチュエータ４０２は、支持ユニット４０６の減肉部を利用して、アクチュエータ本体４０４にバランスウエイトとしてのダミー部材７９，７９を設けている。【０１４６】
詳しくは、駆動子７，７のアクチュエータ本体４の設置面４０ａからの高さが高くなるほど、駆動子７，７のステージ１１との当接部、即ち、先端部の楕円運動を大きくすることができる。その結果、アクチュエータ本体４の長手方向への変位量を拡大することができ、超音波アクチュエータとしての駆動効率を高めることができる。【０１４７】
その一方で、屈曲振動の中立面の位置が問題となる。つまり、屈曲振動においては、図２３に示すように、アクチュエータ本体４の長手方向へのひずみは、アクチュエータ本体４の短手方向位置に応じて変化する。中立面とは、このひずみが零となる面である。例えば、アクチュエータ本体４が屈曲振動した或る状態においては、中立面から設置面４０ａ側に離れるほど引っ張りひずみが大きくなる一方、中立面から設置面４０ａと反対側の長辺側面側に離れるほど圧縮ひずみが大きくなる。【０１４８】
駆動子７，７がなければ、アクチュエータ本体４の屈曲振動における中立面は、該アクチュエータ本体４の短手方向中央に位置する。また、駆動子７Ａ，７Ａが軽い場合には、図２３に示すように、中立面７０に与える影響は小さく、中立面７０はアクチュエータ本体４の短手方向略中央に位置するままである。そのため、引っ張りひずみと圧縮ひずみとは中立面７０に対して設置面４０ａ側と反設置面４０ａ側とで点対称となり、アクチュエータ本体４の設置面４０ａ側のひずみと反設置面４０ａ側のひずみとは符号が逆で大きさ（スカラー量）は同じになる。【０１４９】
しかしながら、超音波アクチュエータの駆動効率を高めるため、駆動子７Ｂ，７Ｂの設置面４０ａからの高さを高くしようとすると、駆動子７Ｂ，７Ｂが大きくなり重量化してしまう。その結果、アクチュエータ本体４の屈曲振動の中立面７０が、図２４に示すように、アクチュエータ本体４の短手方向中央から設置面４０ａ側に移動してしまう。そのため、アクチュエータ本体４の設置面４０ａ側のひずみの大きさがアクチュエータ本体４の反設置面４０ａ側のひずみの大きさよりも小さくなってしまう。このように、中立面がアクチュエータ本体４の設置面４０ａ側に移動してしまうと、アクチュエータ本体４のひずみを駆動子７Ｂ，７Ｂの周回運動に有効に使うことができなくなる。【０１５０】
そこで、実施形態４に係るアクチュエータ本体４０４は、図２５に示すように、アクチュエータ本体４の短手方向中央部を通り且つ長手方向に延びる直線に対して駆動子７，７と線対称な位置にダミー部材７９，７９を設けている。ダミー部材７９，７９は、駆動子７，７と同形状及び同素材である。こうすることで、アクチュエータ本体４０４の屈曲振動の中立面は、その短手方向中央に位置することになる。したがって、ダミー部材７９，７９を設けることによって、駆動子７，７の設置面４０ａからの高さを高くしても、アクチュエータ本体４０４の屈曲振動の中立面を短手方向中央に維持することができるため、駆動子７，７の高さに応じて超音波アクチュエータ２の駆動効率を向上させることができる。【０１５１】
そして、本実施形態では、支持ユニット４０６の連結ゴム４６３は、図２６に示すように、付勢ゴム６２が貫通状態で嵌め込まれた中央部４６４ａと、短辺部４６５，４６５が立設された両端部４６４ｂ，４６４ｂと、該中央部４６４ａと両端部４６４ｂ，４６４ｂとを連結する薄肉部４６７，４６７，…とで構成された長辺部４６４を有している。すなわち、長辺部４６４には、薄肉部４６７，４６７，…が設けられた部分において、その厚み方向に貫通する貫通孔４６６，４６６が形成されている。前記アクチュエータ本体４０４のダミー部材７９，７９は、図２７に示すように、ケース５内に収容されるときに、該連結ゴム４６３の貫通孔４６６，４６６内に位置するように構成されている。こうすることで、ダミー部材７９，７９が支持ユニット４０６に接触することがなく、アクチュエータ本体４の振動を阻害することを防止することができる。【０１５２】
尚、連結ゴム４６３に薄肉部４６７，４６７，…が設けられていることによる作用・効果は、前記実施形態１〜３と同様である。【０１５３】
また、このダミー部材７９，７９は、球形状であるため、該ダミー部材７９，７９とアクチュエータ本体４０４の設置面４０ａとの接触面積を小さくすることができ、アクチュエータ本体４０４の縦振動及び屈曲振動を阻害することを防止することができる。【０１５４】
さらに、駆動子７，７には、ジルコニア、アルミナなどの耐摩耗性に優れた材料を用いる必要がある。一方、ダミー部材７９，７９は、耐摩耗性を考慮する必要がないため、例えば、鉛合金やタングステン合金等の比重が大きい材料を採用することができる。そうすることによって、ダミー部材７９，７９の大きさを小さくすることができるため、超音波アクチュエータ４０２の小型化を図ることができる。【０１５５】
《発明の実施形態５》
次に、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２について説明する。【０１５６】
この実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２は、アクチュエータ本体４に対してその縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向に圧縮力を予め付与している点で、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向のみに圧縮力を予め付与している実施形態１と異なる。【０１５７】
詳しくは、ケース５０５の短手方向の他側（図２８における上側）には、第１短辺壁部５３と第２短辺壁部５４とのそれぞれから長手方向内方に延びる張出部５９，５９が設けられている。つまり、張出部５９，５９は、長辺壁部５５と対向するように設けられている。【０１５８】
そして、アクチュエータ本体４をこのケース５０５内に収容した際には、アクチュエータ本体４と張出部５９，５９との間に、予圧ゴム６９，６９がアクチュエータ本体４の短手方向に圧縮変形した状態で介設されている。この予圧ゴム６９，６９は、縦振動の１次モード及び屈曲振動の２次モードを行うアクチュエータ本体４の１０箇所の振動の腹のうち、アクチュエータ本体４の設置面４０ａにおける両端部にそれぞれ設けられている。【０１５９】
このとき、ケース５０５内においては、アクチュエータ本体４と長辺壁部５５との間に介設されて付勢ゴム６２も圧縮変形しており、付勢ゴム６２と予圧ゴム６９，６９とで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。【０１６０】
このように構成された超音波アクチュエータ５０２は、駆動子７，７がステージ１１へ押圧されるように配設される。すなわち、付勢ゴム６２をさらに圧縮変形させて、超音波アクチュエータ５０２を配設している。つまり、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢すると共に、予圧ゴム６９，６９と協働してアクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。【０１６１】
さらに、アクチュエータ本体４は、実施形態１と同様に、支持ゴム６１，６１によって縦振動の振動方向へも圧縮力を予め付与されている。【０１６２】
つまり、これら支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９が予圧部材を構成する。【０１６３】
また、これら支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９は、連結ゴム５６３で連結されている。この連結ゴム５６３は、実施形態１〜４と同様に薄肉部が形成されている。【０１６４】
さらに、図示は省略するが、ケース５０５は、第１ケースと第２ケース（場合によっては、さらに第３ケース）とによる分割構造となっており、ケース５０５を組み立てる際に、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９並びに連結ゴム５６３が圧縮変形するように構成されている。【０１６５】
ここで、付勢ゴム６２はアクチュエータ本体４の長手方向中央部に位置する一方、予圧ゴム６９，６９はアクチュエータ本体４の長手方向中央部からそれぞれ両端部に向かって同じ距離だけ離れた部分に位置する。こうすることで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向に作用する圧縮力は、アクチュエータ本体４の長手方向においてその中央部を中心に線対称に作用することになる。さらに、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持するためには、アクチュエータ本体４の厚み方向においても対称となるように圧縮力を加えるのが好ましい。【０１６６】
尚、付勢ゴム６２と予圧ゴム６９，６９によってアクチュエータ本体４に予め付与される圧縮力は、大きいほど信頼性の向上には効果を発揮するが、あまり大きすぎると、屈曲振動を妨げてしまうので、アクチュエータ本体４のステージ１１への押圧力の１倍〜１０倍程度を加えることが望ましい。押圧力は長さ数ｍｍ程度の超音波アクチュエータの場合、通常０．１Ｎ〜１０Ｎ程度であるので、加える圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、０．１Ｎ〜１００Ｎ程度にすればよい。押圧力は、通常、アクチュエータ本体４の体積が増えれば、その体積に応じて増加させる。【０１６７】
また、本実施形態５では、図示は省略するが、前記第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに導通する５つの外部電極をアクチュエータ本体４の側端面に設ける一方、ケース５０５における該５つの外部電極に対向する部分に５つのケース側電極を設けている。そして、予圧ゴム６９，６９を、支持ゴム６１及び付勢ゴム６２と同様に、絶縁層６ａと導電層６ｂとを積層させた導電性ゴムで構成すると共に、アクチュエータ本体の５つの外部電極とケース５０５の５つのケース側電極とを支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９のそれぞれで電気的に導通させるようにしている。また、これら５のケース側電極は、ケース５０５の外側表面に設けられた５つの端子電極とそれぞれ電気的に導通しており、これら端子電極に給電することによって、アクチュエータ本体４に設けられた第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに電圧を印加することができる。【０１６８】
したがって、本実施形態５によれば、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９によりアクチュエータ本体４の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴う引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２の信頼性を向上させることができる。【０１６９】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９によってケース５０５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２の効率を向上させることができる。【０１７０】
さらに、該支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極とケース５０５の電極とを電気的に導通させることによって、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。【０１７１】
その他、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。【０１７２】
尚、付勢ゴム６２を、アクチュエータ本体４の長手方向中央部に配置したが、予圧ゴム６９，６９と同じく、アクチュエータ本体４の長手方向両端部の屈曲振動の腹の位置に配置してもよい。【０１７３】
また、本実施形態５の別の効果として、超音波アクチュエータ５０２の動作特性を安定化させることができるという効果を有する。【０１７４】
詳しく説明すると、超音波アクチュエータ５０２は、アクチュエータ本体４に縦振動と屈曲振動とを調和的に誘起させることで駆動子７，７に楕円運動を発生させるが、超音波アクチュエータ５０２の特性は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との相対関係により大きく異なり、屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数との相対関係が設計値からずれると特性が大きく変わってしまう。【０１７５】
本実施形態のように超音波アクチュエータ５０２をステージ１１に押圧する構成においては、特に屈曲振動は、その振動方向が超音波アクチュエータ２をステージ１１に押圧する方向と同一になるので、超音波アクチュエータ２にかかる実際の押圧力の反力が駆動子７，７を介してアクチュエータ本体４に作用して共振周波数が変化しやすい。外部から加える超音波アクチュエータ５０２への押圧力を一定にした場合においても、超音波アクチュエータ５０２によってステージ１１を駆動する際に、ステージ１１の位置が変化したり、各駆動子７とステージ１１との接触状態が変化したりするため、超音波アクチュエータ５０２に実質的にかかる押圧力が変化し、即ち、アクチュエータ本体４に作用する反力が変化し、屈曲振動の共振周波数が変化する。その結果、縦振動と屈曲振動との共振周波数の相対関係が変化し、超音波アクチュエータ５０２の特性が不安定になる課題が従来あった。【０１７６】
そこで、本発明の超音波アクチュエータ５０２では、特に屈曲振動の腹の部分にあらかじめ圧縮力を付与している。このように、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を作用させておくことによって、予め圧縮力を作用させていない構成と比較して、ステージ１１からの反力の変化がアクチュエータ本体４の屈曲振動の共振周波数に与える影響が小さくなり、安定した超音波アクチュエータ５０２の特性が得られる。従って、予め加えられる圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、超音波アクチュエータ５０２の押圧力より大きいことが望ましい。こうすることによって、アクチュエータ本体４に作用する反力による該アクチュエータ本体４の共振周波数への影響を相対的に小さくすることができる。【０１７７】
《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。【０１７８】
すなわち、連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３）における低剛性部を薄肉部６７（２６７，３６７，４６７）で構成しているが、これに限られるものではない。すなわち、中央部６４ａ（２６４ａ，３６４ａ，４６４ａ）等よりも剛性が低い形状であれば、任意の形状を採用することができる。また、薄肉部６７，６７，…（２６７，３６７，４６７）は、必ずしも、付勢ゴム６２を挟んで長手方向の両側に設けなくてもよい。【０１７９】
また、ケース５（２０５，３０５，４０５）で連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３）の長辺部を圧縮変形させる構造は、前記実施形態の如く、ケース側の押圧部を突出させる構造や、長辺部側の被押圧部を突出させる構造の他に、任意の構造を採用することができる。例えば、ケース側の押圧部と長辺部側の被押圧部との両方を突出させて構成してもよい。【０１８０】
さらに、連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３，５６３）の形状は、前記実施形態の如く、コ字形状に限られるものではなく、支持ゴム６１，６１（実施形態によっては付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９も）を連結する構成であれば任意の構成を採用することができる。【０１８１】
さらにまた、各実施形態における支持ユニット、押圧部や被押圧部、ケース等の組合せは、前記実施形態の組合せに限られるものではなく、各実施形態の支持ユニット、押圧部や被押圧部、ケースを任意に組み合わせて構成することができる。【０１８２】
また、アクチュエータ本体４に圧縮力を加える部分は、振動の腹の部分のみで説明したが、一部の弾性体は腹の部分を含む広い範囲を支持して圧縮力を加えてもよい。【０１８３】
さらに、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、導電性ゴムでなくてもよい。すなわち、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を絶縁性のゴムで構成し、給電用の導線をアクチュエータ本体４に対してはんだ等で接続する構成であってもよい。【０１８４】
また、超音波アクチュエータ２を、アクチュエータ本体４に長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとを調和的に発生させるように構成したが、これに限られるものではない。これ以外の振動又はモードを発生させるものであってもよく、アクチュエータ本体４を振動させて駆動子７，７とステージ１１との間の摩擦力を介して駆動力を出力する振動型アクチュエータであれば任意の構成を採用することができる。【０１８５】
さらに、アクチュエータ本体４の一方の短辺側面に駆動子が設けられた超音波アクチュエータを採用してもよい。かかる構成であっても、アクチュエータ本体４が長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとの合成振動を行うことによって駆動子が周回運動を行い、ステージとの間の摩擦力を介して、該ステージを所定の可動方向（短手方向と平行な方向）へ移動させることができる。【０１８６】
さらにまた、アクチュエータ本体４，４０４は圧電素子ユニット４０で構成されているが、金属などの基板に圧電素子を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電素子を挟み込んだ構成であってもよい。この場合、圧電素子を含んで構成された共振器がアクチュエータ本体を構成する。【０１８７】
さらに、前記実施形態では、超音波アクチュエータ２を基台に固定すると共に、駆動子７，７を移動可能なステージ１１に当接させて、該超音波アクチュエータ２を作動させることで該ステージ１１を駆動させているが、図２９に示すように、超音波アクチュエータ２をステージに固定する構成としてもよい。詳しくは、駆動装置６０１は、互いに平行な状態で基台に固定されたガイド１３，１３と、該ガイド１３，１３に摺動自在に取り付けられたステージ１４と、超音波アクチュエータ２とを備えている。該ガイド１３，１３のうちの一方のガイド１３には、該ガイド１３に固定された当接部材１３ａが設けられている。一方、ステージ１４には、アクチュエータ取付部１４ａが設けられている。そして、超音波アクチュエータ２は、駆動子７，７が該ガイド１３の当接部材１３ａに当接する状態で、該ステージ１４のアクチュエータ取付部１４ａにケース５が取り付けられている。この状態で、超音波アクチュエータ２を作動させると、駆動子７，７は当接部材１３ａに対して駆動力を出力するが、該当接部材１３ａは固定されているため、超音波アクチュエータ２自体が当接部材１３ａに対して相対的にガイド１３，１３の長手方向に振動する。その結果、アクチュエータ取付部１４ａを介してケース５と連結されたステージ１４がガイド１３，１３の長手方向に駆動される。【０１８８】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動されるステージ１１は平板状であるが、これに限られるものではなく、可動体の構成としては任意の構成を採用することができる。例えば、図３０に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１５であり、超音波アクチュエータの駆動子７，７が該円板体１５の側周面１５ａに当接するように構成された駆動装置７０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子７，７の概略楕円運動によって、該円板体１５が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、図３１に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１６であり、超音波アクチュエータの駆動子７，７が該円板体１６の平面部１６ａに当接するように構成された駆動装置８０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子７，７の概略楕円運動によって、該円板体１６が駆動子７，７と当接部における接線方向に駆動され、結果として該円板体１６が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。【０１８９】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
以上説明したように、本発明は、圧電素子を有する振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置について有用である。
【図１】
2009008135.tif 000005
【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】
2009008135.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有する振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素子を有する振動型アクチュエータとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体に取り付けられた駆動子とを備えている。
【０００４】
このアクチュエータ本体は、長手方向を有する平板状の圧電素子で構成されており、対角位置にある２対の電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加することで、該圧電素子の長手方向への縦振動（所謂、伸縮振動）と該圧電素子の短手方向への屈曲振動（所謂、横振動）とを調和的に発生させている。その結果、駆動子は、該圧電素子の長手方向と短手方向とを含む平面内で周回運動、詳しくは、楕円運動を行う。
【０００５】
このように構成された振動型アクチュエータは、固定体と、該固定体に対して相対的に移動可能に配置された可動体の間に配置される。詳しくは、振動型アクチュエータは、前記駆動子が固定体及び可動体のうちの一方（以下、被当接体ともいう）に当接した状態で、固定体及び可動体のうちの他方に固定されて配設されている。その状態で、振動型アクチュエータを作動させて駆動子を前述の如く周回運動させると、駆動子は周回運動の或る領域では被当接体を押圧しながら摩擦力を増大させて周回し、周回運動の別の領域では被当接体から離間して又は被当接体との間の摩擦力を低減した状態で周回することになる。そして、被当接体を押圧しながら周回するときに、駆動子と被当接体との間の摩擦力を介して駆動力が可動体に伝達され、可動体を所定の方向へ駆動する。
【０００６】
そして、前記特許文献１に記載された振動型アクチュエータは、駆動子を圧電素子と一体焼成することで、振動型アクチュエータの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１のように振動型アクチュエータを小型化すると、駆動力を確保すべく、振動型アクチュエータに加えられる電力がハイパワー化される傾向にある。こうして、振動型アクチュエータがハイパワー化されると、圧電素子に加わるひずみが大きくなる。そして、該ひずみが圧電素子の弾性限界を超えると、該圧電素子が破損する虞がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電素子が弾性限界を超えて変形して破損することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体を収容するケースと、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備えている。そして、前記連結部材は、本体部と該本体部よりも剛性が低い低剛性部とを有し、前記予圧ユニットは、その外形寸法が前記ケースの内部寸法よりも大きく、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されるときには、少なくとも前記連結部材が前記低剛性部において圧縮変形しているものとする。
【００１１】
前記の構成の場合、少なくとも２つの予圧部材によりアクチュエータ本体の非ノード部においてアクチュエータ本体に予め圧縮力を加えておくことによって、振動型アクチュエータの作動時に圧電素子に生じる引張応力を小さくすることができ、圧電素子を破損しにくくすることができる。
【００１２】
そして、複数の前記予圧部材を連結部材で連結してユニット化することによって、該予圧部材を前記ケースとアクチュエータ本体との間に配設する際の組立性及び位置決め精度を向上させることができる。また、このようにユニット化された予圧ユニットは、通常時には外形寸法がケースの内部寸法よりも大きく、ケースとアクチュエータ本体との間に配設されるときには圧縮変形する。
【００１３】
ここで、複数の予圧部材を連結部材を介して予圧ユニットを構成し、該予圧ユニットを圧縮変形させた状態でケースとアクチュエータ本体との間に配設する構成においては、予圧ユニットを圧縮変形させた状態でケースとアクチュエータ本体との間に配設しているときに、予圧部材が連結部材から不要な外力を受ける虞がある。その結果、予圧部材の位置が所望の位置からずれたり、アクチュエータ本体に対して所望の圧縮力を付与できなかったりする。すなわち、予圧ユニットを圧縮変形させると、当然、連結部材も変形し、この変形した連結部材の応力によって予圧部材に外力が作用する虞がある。
【００１４】
そこで、本発明では、連結部材に低剛性部を設け、予圧ユニットを圧縮変形させるときには、連結部材が該低剛性部にて圧縮変形するように構成している。こうすることで、連結部材に生じる圧縮応力が小さくなり、連結部材から予圧部材に作用する不要な外力を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係る駆動装置は、相対移動可能な固定体及び可動体と、前記固定体及び可動体の間に介設される前記振動型アクチュエータとを備えている。そして、前記振動型アクチュエータは、前記アクチュエータ本体が前記可動体に対して押圧された状態で配設され、前記予圧部材により付与される圧縮力は、前記アクチュエータ本体を前記可動体に対して押圧する押圧力よりも大きいものとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、少なくとも２つの予圧部材によりアクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に該振動の振動方向へ圧縮力を予め付与することによって、圧電素子が破損し難い振動型アクチュエータを実現することができる。また、これら複数の予圧部材を連結部材を介してユニット化することによって、振動型アクチュエータの組立性を向上させることができると共に、予圧部材の位置決め精度を向上させることができる。それに加えて、連結部材に低剛性部を設けると共に、予圧ユニットをケースとアクチュエータ本体との間に配設するときには、連結部材を少なくとも該低剛性部において圧縮変形させることによって、連結部材から予圧部材へ不要な外力が与えられることを防止することができ、所望の位置で所望の大きさの圧縮力を予圧部材からアクチュエータ本体へ付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る超音波アクチュエータの分解斜視図である。
【図２】図２は、超音波アクチュエータの斜視図である。
【図３】図３は、駆動装置の斜視図である。
【図４】図４は、圧電素子ユニットの分解斜視図である。
【図５】図５は、アクチュエータ本体の概略構成を示す概略正面図である。
【図６】図６は、アクチュエータ本体の長手方向への縦振動の１次モードによる変位を示す概念図である。
【図７】図７は、アクチュエータ本体の屈曲振動の２次モードによる変位を示す概念図である。
【図８】図８は、アクチュエータ本体の動作を示す概念図である。
【図９】図９は、支持ユニットを示す平面図であって、（ａ）は通常時を、（ｂ）は圧縮変形時を示す図である。
【図１０】図１０は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１１】図１１は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１２】図１２は、超音波アクチュエータによるステージの駆動を説明するための概念図であって、（ａ）は駆動前の状態、（ｂ）はアクチュエータ本体が長手方向に伸張することで一方の駆動子によってステージを駆動する状態、（ｃ）はアクチュエータ本体が長手方向に収縮することで他方の駆動子によってステージを駆動する状態を示す。
【図１３】図１３は、参考例に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る支持ユニットの斜視図である。
【図１５】図１５は、支持ユニットを示す平面図であって、（ａ）は通常時を、（ｂ）は圧縮変形時を示す図である。
【図１６】図１６は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１７】図１７は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態３に係る支持ユニットの斜視図である。
【図１９】図１９は、組立前の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２０】図２０は、組立後の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２１】図２１は、支持ゴムの位置がずれた場合の超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２２】図２２は、実施形態３の変形例に係る支持ユニットの斜視図である。
【図２３】図２３は、相対的に小さな駆動子が設けられたアクチュエータ本体の正面図である。
【図２４】図２４は、相対的に大きな駆動子が設けられたアクチュエータ本体の正面図である。
【図２５】図２５は、実施形態４に係るアクチュエータ本体４の正面図である。
【図２６】図２６は、支持ユニットの斜視図である。
【図２７】図２７は、超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２８】図２８は、実施形態５に係る超音波アクチュエータを示す断面図である。
【図２９】図２９は、その他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図３０】図３０は、別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図３１】図３１は、さらに別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る駆動装置１は、図３に示すように、ステージ１１と、超音波アクチュエータ２と、該超音波アクチュエータ２を駆動制御する制御装置（図示省略）とを備えている。
【００２０】
ステージ１１は、互いに平行な状態で固定体としての基台（図示省略）上に固定されたガイド１２，１２に摺動可能に取り付けられている。つまり、ステージ１１は、ガイド１２，１２が延びる方向に沿って移動可能に構成されている。このステージ１１が可動体を構成する。これらガイド１２，１２の延びる方向がステージ１１の可動方向となる。このステージ１１は、平面視略方形の板状部材であって、アルミナで形成されている。尚、ステージ１１の材質は、アルミナに限られるものではなく、任意の材質を用いて形成することができる。そして、前記超音波アクチュエータ２は、このステージ１１の裏面（ガイド１２，１２が設けられている側の面）に後述する駆動子７，７が当接する状態で基台に配設されている。
【００２１】
前記超音波アクチュエータ２は、図１，２に示すように、振動を発生させるアクチュエータ本体４と、該アクチュエータ本体４の駆動力をステージ１１に伝達させる駆動子７，７と、該アクチュエータ本体４を収容するケース５と、アクチュエータ本体４とケース５との間に介設されてアクチュエータ本体４を弾性的に支持する支持ゴム６１，６１及びアクチュエータ本体４を前記ステージ１１に付勢するための付勢ゴム６２を含む支持ユニット６とを備えている。この超音波アクチュエータ２が振動型アクチュエータを構成する（以下、同様）。
【００２２】
前記アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０で構成されている。
【００２３】
前記圧電素子ユニット４０は、略長方形状の互いに対向する一対の主面と、この主面と直交して該主面の長手方向に延びる、互いに対向する一対の長辺側面と、これら主面及び長辺側面の両方と直交して該主面の短手方向に延びる、互いに対向する一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。
【００２４】
この圧電素子ユニット４０は、図４に示すように、５つの圧電体層（圧電素子）４１，４１，…と４つの内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層して構成される。内部電極層４２，４４，４３，４４は、積層方向に圧電体層４１を介して交互に配された、第１給電電極層４２と共通電極層４４と第２給電電極層４３と共通電極層４４とで構成される。これら第１給電電極層４２、第２給電電極層４３及び共通電極層４４，４４のそれぞれは、各圧電体層４１の主面上に印刷されている。
【００２５】
前記各圧電体層４１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック材料からなる絶縁体層であって、前記圧電素子ユニット４０と同様に、一対の主面と、一対の長辺側面と、一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。また、各圧電体層４１には、その長辺側面のうち一方の長辺側面の長手方向中央部に外部電極４８ａが、一方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４６ａが、他方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４７ａがそれぞれ形成されている。
【００２６】
前記各共通電極層４４は、圧電体層４１の主面の略全面に亘って設けられた略長方形状をしている。また、各共通電極層４４の一方の長辺部には、その長手方向中央部から圧電体層４１の前記外部電極４８ａまで延びる引出電極４４ａが形成されている。
【００２７】
前記第１給電電極層４２は、図５に示すように、圧電体層４１の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２等分してなる４つの領域のうち該主面の対角線方向に位置する２対の領域のうち一方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第１電極４２ａ，４２ｂと、これら第１電極４２ａ，４２ｂを連結して導通させる導通電極４２ｃとを有する。各第１電極４２ａ（４２ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第１電極４２ａ（４２ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第１電極４２ａ，４２ｂのうちの一方の第１電極４２ａには、圧電体層４１の前記外部電極４６ａまで延びる引出電極４２ｄが設けられている。
【００２８】
前記第２給電電極層４３は、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する前記２対の領域のうち他方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第２電極４３ａ，４３ｂと、これら第２電極４３ａ，４３ｂを連結して導通させる導通電極４３ｃとを有する。前記他方の対の領域のうち積層方向に見て前記第１電極４２ａの前記短手方向且つ前記第１電極４２ｂの前記長手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ａであり、第１電極４２ａの該長手方向且つ第１電極４２ｂの該短手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ｂである。各第２電極４３ａ（４３ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第２電極４３ａ（４３ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第２電極４３ａ，４３ｂのうちの一方の第２電極４３ｂには、圧電体層４１の前記外部電極４７ａまで延びる引出電極４３ｄが設けられている。
【００２９】
これら圧電体層４１，４１，…と内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層することで構成された圧電素子ユニット４０においては、その一方の長辺側面の前記長手方向中央部に、各圧電体層４１の外部電極４８ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４８が形成されている。この外部電極４８には、前記共通電極層４４，４４に形成された引出電極４４ａ，４４ａが電気的に接続されている。同様に、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４６ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４６が形成されている。この外部電極４６には、前記第１給電電極層４２の引出電極４２ｄが電気的に接続されている。また、圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４７ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４７が形成されている。この外部電極４７には、前記第２給電電極層４３の引出電極４３ｄが電気的に接続されている。これら外部電極４６，４７，４８が本体側給電電極を構成している。
【００３０】
そして、圧電素子ユニット４０の長辺側面のうち他方の長辺側面、即ち、前記外部電極４８が設けられていない側の長辺側面（すなわち、後述する屈曲振動の振動方向を向く一対の面のうちの一方の面。以下、設置面ともいう）４０ａには、２個の駆動子７，７が設けられている。
【００３１】
これら駆動子７，７は、先端が半球状に形成された円柱状の部材であって、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。これら駆動子７，７は、設置面４０ａに対して接着剤を介して線接触状に取り付けられている。接着剤としては、圧電素子ユニット４０の材料及び駆動子７の材料よりも柔らかいことが望ましい。具体的には、合成樹脂、特にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。このような材料を用いることにより圧電素子ユニット４０の後述する振動をできるだけ阻害せずに駆動子７，７と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。
【００３２】
また、駆動子７，７が設けられた位置は、設置面４０ａにおいて、圧電素子ユニット４０の長手方向両端部から該設置面４０ａの全長の３０〜３５％距離だけ内側に入った位置であり、即ち、圧電素子ユニット４０の後述する屈曲振動の２次モードの腹の位置であって、振動が最も大きくなる位置である。
【００３３】
このように構成されたアクチュエータ本体４は、前記外部電極４８をグランドに接続し、前記外部電極４６，４７に所定周波数の交流電圧を位相が９０°ずれた状態で印加することによって、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する一方の対の第１電極４２ａ，４２ｂと、他方の対の第２電極４３ａ，４３ｂとに互いに位相が９０°ずれた交流電圧が印加され、その長手方向への縦振動（いわゆる、伸縮振動）とその短手方向への屈曲振動（いわゆる、横振動）とが誘起される。
【００３４】
縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数はそれぞれ、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０の材料、形状等により決定される。さらに、両共振周波数は、アクチュエータ本体４を支持する力及び支持する部分によっても影響を受ける。これらを考慮して、両共振周波数を略一致させ、その近傍の周波数の交流電圧を位相を９０°ずらした状態で外部電極４６，４７のそれぞれに印加する。例えば、縦振動の１次モード（図６参照）の共振周波数と屈曲振動の２次モード（図７参照）の共振周波数とが一致するように圧電素子ユニット４０の形状等を設計して、該共振周波数近傍の交流電圧を前述の如く、位相を９０°ずらして印加することによって、圧電素子ユニット４０には、縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起され、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す形状の変化を順番に起こす。
【００３５】
その結果、圧電素子ユニット４０に設けられた各駆動子７が該圧電素子ユニット４０の主面と平行な平面（図８における紙面と平行な面）、即ち、長手方向と短手方向とを含む平面（さらに換言すれば、縦振動の振動方向と屈曲振動の振動方向とを含む平面）内で略楕円運動、即ち、周回運動を行う。
【００３６】
このように構成された圧電素子ユニット４０は、複数の振動の腹を有する。ここで、振動の腹とは振動の変位が極大となる箇所である。縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起される圧電素子ユニット４０においては、振動の腹の部分は圧電素子ユニット４０の両短辺側面に位置する計２箇所の縦振動の腹と、圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面及び他方の長辺側面の両端部の４箇所、さらに一方の長辺側面及び他方の長辺側面における両端部から圧電素子ユニット４０の長手方向の３０〜４０％内側の部分の４箇所の計８箇所の屈曲振動の腹とがある。すなわち、この圧電素子ユニット４０は、伸縮振動の腹と屈曲振動の腹とを合わせて１０箇所の振動の腹がある。そして、前記駆動子７，７は、一方の長辺側面である設置面４０ａにおける長手方向両端部から内側へ３０〜３５％入った腹の部分に設けられている。
【００３７】
前記ケース５は、前記圧電素子ユニット４０に対応した略直方体状の概略箱形状をしている。このケース５は、前記圧電素子ユニット４０の主面と平行で且つ略長方形状の一対の主壁部５１、５２と、該主壁部５１，５２の前記長手方向の一側（図１における左側）に位置する短辺部間に設けられた第１短辺壁部５３と、該主壁部５１，５２の該長手方向の他側（図１における右側）に位置する短辺部間に設けられた第２短辺壁部５４と、該主壁部５１，５２の前記短手方向の一側（図１における下側）に位置する長辺部間に設けられた長辺壁部５５とを有している。つまり、ケース５は、主壁部５１，５２の該短手方向の他側（図１における上側）に位置する長辺部間（圧電素子ユニット４０の駆動子７，７が設けられた長辺側面に対応する部分）には壁部が設けられておらず、該短手方向の他側に開口した形状となっている。そして、このケース５は、第１ケース８と第２ケース９とで構成された分割構造となっている。
【００３８】
前記第１ケース８は、前記主壁部５１，５２、第１短辺壁部５３及び長辺壁部５５がそれぞれ連結されて構成されていて、前記長手方向の他側及び前記短手方向の他側に開口した概略箱形状をしている。
【００３９】
一方、前記第２ケース９は、前記第２短辺壁部５４を含んで構成されている。また、第２ケース９は、第２短辺壁部５４におけるアクチュエータ本体４の厚み方向の両端縁から第１ケース８の主壁部５１，５２を挟み込むように延びる係合アーム部９１，９１を有している。
【００４０】
さらに詳しくは、第１ケース８の主壁部５１，５２それぞれの外側表面には、第２ケース９の係合アーム部９１を案内するガイド部８１，８１が設けられていると共に、ガイド部８１，８１の間に係合突起８２が設けられている。
【００４１】
一方、第２ケース９の各係合アーム部９１には、第１ケース８の係合突起８２と係合する被係合孔９２が形成されている。
【００４２】
さらに、第１ケース８の第１短辺壁部５３の内側表面における前記短手方向一側端部には、図１０，１１に示すように、後述する支持ユニット６の連結ゴム６３に対向する位置において前記長手方向内側に突出する押圧部５３ａが設けられている。同様に、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面における前記短手方向一側端部にも、後述する連結ゴム６３に対向する位置において前記長手方向内側に突出する押圧部５４ａが設けられている。
【００４３】
また、これら第１及び第２ケース８，９は、樹脂製であって、電極５６，５７，５８（図１０，１１参照）がインサート成形されている。これら電極５６，５７，５８は、ケース５に収容されるアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７，４８とそれぞれ対向する位置に設けられている。詳しくは、第１ケース８の第１短辺壁部５３の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４６と対向する位置に電極５６が設けられており、第１ケース８の長辺壁部５５の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４８と対向する位置に電極５８が設けられている。また、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４７と対向する位置に電極５７が設けられている。これら電極５６，５８はそれぞれ第１ケース８の主壁部５１の外側表面に設けられた端子電極５６ａ，５８ａに電気的に接続されており、電極５７は第２ケース９の一方の係合アーム部９１の外側表面に設けられた端子電極５７ａに電気的に接続されている。尚、第１ケース８及び第２ケース９に電極５６，５７，５８及び端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａを設ける構成は、前述の如く、インサート成形に限られず、ＭＩＤ（Mold Interconnection Device）によっても実現することができ、その他、任意の構成を採用することができる。これら電極５６，５７，５８がケース側給電電極を構成する。
【００４４】
前記支持ユニット６は、前記支持ゴム６１，６１と付勢ゴム６２と該支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を連結するための連結ゴム６３とを有し、概略コ字形状をしている。この支持ユニット６が予圧ユニットを構成する。
【００４５】
前記各支持ゴム６１は、ゴムで構成された絶縁層とゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層とを交互に積層した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４をその長手方向（即ち、長手方向が支持方向に相当する）に弾性的に支持すると共に、該アクチュエータ本体４に対して長手方向への圧縮力を付与する。この導電性ゴムは、アクチュエータ本体４と比較して１／１００以下の弾性率を有することが好ましい。そうすることにより、アクチュエータ本体４の振動を妨げず、効率のよい超音波アクチュエータ２を提供することができる。この支持ゴム６１，６１が、予圧部材を構成する。
【００４６】
また、前記付勢ゴム６２も、支持ゴム６１と同様に、ゴムで構成された絶縁層とゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層とを交互に積層した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をステージ１１に対して付勢するためのものである。
【００４７】
尚、支持ゴム６１及び付勢ゴム６２は、前述のような積層構造の導電性ゴムではなく、金属粉を混入させたシリコーンゴムのみからなる単層構造の導電性ゴムであってもよい。
【００４８】
一方、前記連結ゴム６３は、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２よりも硬度が低い絶縁性のゴムで構成されている。特に、高温環境下におけるクリープが小さいシリコーンゴムを採用すると好適である。この連結ゴム６３は、図１，９に示すように、長辺部６４と、長辺部６４の長手方向両端部から立設する短辺部６５，６５とを有し、概略コ字形状をしている。この連結ゴム６３が連結部材を構成する。
【００４９】
そして、長辺部６４は、長手方向中央に位置する中央部６４ａと、該中央部６４ａの長手方向両側に位置する両端部６４ｂ，６４ｂと、該中央部６４ａと両端部６４ｂ，６４ｂとを連結する薄肉部６７，６７，…とを有している。
【００５０】
中央部６４ａには、貫通孔が形成されていて、該貫通孔に付勢ゴム６２が嵌め込まれている。つまり、付勢ゴム６２は、中央部６４ａによって周囲を覆われた状態となっており、該付勢ゴム６２が貫通孔の貫通方向（超音波アクチュエータ２として組み込まれたときには、アクチュエータ本体４の短手方向）に圧縮変形する際に、付勢ゴム６２が該貫通方向に直交する方向へ広がろうとする変形を中央部６４ａで阻害するように構成されている。これによって、高温環境下における付勢ゴム６２のクリープ変形による塑性変形を防止し、アクチュエータ本体４をステージ１１側へ付勢する力を一定に保つことができる。
【００５１】
両端部６４ｂ，６４ｂには、それぞれ短辺部６５，６５が立設されている。短辺部６５，６５の先端部には、切欠部が形成されており、この切欠部に支持ゴム６１，６１が該短辺部６５，６５を貫通した状態で嵌め込まれている。つまり、支持ゴム６１，６１は短辺部６５，６５によって周囲を３方向から覆われた状態となっており、支持ゴム６１，６１が貫通方向（超音波アクチュエータ２として組み込まれたときには、アクチュエータ本体４の長手方向）へ圧縮変形する際に、支持ゴム６１，６１が該貫通方向に直交する方向へ広がろうとする変形を短辺部６５，６５で阻害するように構成されている。これによって、高温環境下における支持ゴム６１，６１のクリープ変形による塑性変形を防止し、アクチュエータ本体４を長手方向に支持する力及びアクチュエータ本体４に対して長手方向に付与する圧縮力を一定に保つことができる。尚、支持ゴム６１，６１も付勢ゴム６２と同様に、短辺部６５，６５に貫通孔を形成し、該貫通孔に嵌め込むように構成してもよい。
【００５２】
また、薄肉部６７は、長辺部６４のその他の部分、即ち、中央部６４ａ及び両端部６４ｂ，６４ｂよりも横断面積（詳しくは、その長手方向に垂直な断面の面積）が小さく、剛性が低くなっている。また、薄肉部６７の横断面形状は、長辺部６４の厚み方向（アクチュエータ本体４の短手方向）寸法よりも短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）寸法が短い長方形状となっている。この薄肉部６７が低剛性部を構成し、中央部６４ａ及び両端部６４ｂ，６４ｂが本体部を構成する。
【００５３】
このように、中央部６４ａと両端部６４ｂ，６４ｂとが薄肉部６７，６７，…で連結された長辺部６４は、換言すれば、付勢ゴム６２を設けた部分よりも長手方向外側に貫通孔である減肉部６６，６６が形成されている。これら減肉部６６，６６は、略長方形の孔であって長辺部６４を貫通している。
【００５４】
この支持ユニット６は、ケース５内に収容されると共に、ケース５内に収容された支持ユニット６の内側にアクチュエータ本体４が配設される。このとき、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８とに挟まれる位置に、一方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６とケース５の電極５６とに挟まれる位置に、他方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４７とケース５の電極５７とに挟まれる位置に位置する。
【００５５】
ここで、両支持ゴム６１，６１の間のアクチュエータ本体４の長手方向への間隔（即ち、両支持ゴム６１，６１の内側を向く面同士の間隔）は、アクチュエータ本体４の該長手方向長さと概略同じか少し大きな値となっている。
【００５６】
また、支持ユニット６の該長手方向への外形寸法、即ち、一方の支持ゴム６１の外側を向く面と他方の支持ゴム６１の外側を向く面との該長手方向への幅は、ケース５内部の該長手方向への寸法、即ち、第１短辺壁部５３の内側表面と第２短辺壁部５４の内側壁面との該長手方向への幅よりも大きくなっている。つまり、支持ユニット６は、該長手方向へ圧縮変形した状態でケース５内に収容されることになる。
【００５７】
さらに、支持ゴム６１，６１の該長手方向寸法は、アクチュエータ本体４をケース５内に収容したときに、アクチュエータ本体４の長手方向両側において該アクチュエータ本体４とケース５との間に形成される隙間の該長手方向寸法よりも大きく形成されている。つまり、支持ゴム６１，６１は、圧縮変形した状態でアクチュエータ本体４とケース５との間に配設される。
【００５８】
さらにまた、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、連結ゴム６３よりもコ字形状の内側及び外側に、即ち、超音波アクチュエータ２として組み込んだときのアクチュエータ本体４側及びケース５側に突出している。
【００５９】
次に、超音波アクチュエータ２の組み立てについて説明する。
【００６０】
まず、前記第１ケース８内に、アクチュエータ本体４及び支持ユニット６を収容する。このとき、図１０に示すように、支持ユニット６の一方の支持ゴム６１が第１ケース８の第１短辺壁部５３の電極５６と当接すると共に支持ユニット６の付勢ゴム６２が第１ケース８の長辺壁部５５の電極５８と当接するように、支持ユニット６が第１ケース８内に収容される。また、アクチュエータ本体４の外部電極４８が支持ユニット６の付勢ゴム６２と当接し、アクチュエータ本体４の外部電極４６が支持ユニット６の一方の支持ゴム６１と当接又は近接し、アクチュエータ本体４の外部電極４７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１と当接又は近接するように、アクチュエータ本体４が支持ユニット６に設置される。
【００６１】
このとき、支持ユニット６のうち他方の支持ゴム６１は、その一部が第１ケース８の前記長手方向他側の開口部よりも外方にはみ出している。尚、他方の支持ゴム６１の全部が第１ケース８の該長手方向他側の開口部よりも外方にはみ出す構成であってもよい。
【００６２】
尚、組み立て順序としては、支持ユニット６を第１ケース８内に収容した後にアクチュエータ本体４を収容してもよいし、アクチュエータ本体４に支持ユニット６を組み込んだ状態で両者を第１ケース８内に収容してもよい。
【００６３】
この状態で、第２ケース９を第１ケース８に対して取り付ける。まず、第２ケース９の係合アーム部９１，９１で第１ケース８の長手方向他側の開口部を挟持するようにして、第２ケース９の第１ケース８への取り付けが開始される。第２ケース９を第１ケース８に対して該長手方向の他側から一側へ押し込んでいくと、第２ケース９は、係合アーム部９１，９１が第１ケース８のガイド部８１，８１，…に案内されていき、係合突起８２（図１では一方のみ図示）上に乗り上げる。その後、係合アーム部９１，９１は、被係合孔９２，９２が係合突起８２，８２に嵌り込んで係合すると同時に、係合突起８２，８２に乗り上げていた状態から元の状態に戻る。
【００６４】
このように第２ケース９が第１ケース８に長手方向他側から取り付けられる際に、その途中において、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面に設けられた電極５７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１に対して該長手方向他側から当接する。そして、第２ケース９の取り付けに伴って該支持ゴム６１は該長手方向一側に押圧されていく。その結果、図１１に示すように、第１短辺壁部５３とアクチュエータ本体４の該長手方向一側の側面との間で一方の支持ゴム６１が圧縮変形させられると共に、第２短辺壁部５４とアクチュエータ本体４の該長手方向他側の側面との間で他方の支持ゴム６１が圧縮変形させられる。
【００６５】
また、このように支持ゴム６１，６１が圧縮変形させられる際に、連結ゴム６３も圧縮変形させられる。詳しくは、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面に設けられた電極５７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１に対して該長手方向他側から当接した後、該第２ケース９がさらに押し込まれると、該第２ケース９の第２短辺壁部５４に設けられた押圧部５４ａが連結ゴム６３の長辺部６４に対して該長手方向他側から当接する。そこから第２ケース９がさらに押し込まれると、長辺部６４は、該長手方向一側へ変位して第１短辺壁部５３の押圧部５３ａと当接し、該押圧部５３ａと第２短辺壁部５４の押圧部５４ａとで圧縮変形させられる。このとき、長辺部６４に設けられた薄肉部６７，６７，…が、図９（ｂ）に示すように、大きく湾曲して変形するため、長辺部６４は容易に圧縮変形される。
【００６６】
こうして、第２ケース９の第１ケースへ取り付けられると共に、支持ユニット６の支持ゴム６１，６１及び連結ゴム６３が該長手方向へ圧縮変形されることで、超音波アクチュエータ２の組み立てが完了する。
【００６７】
このようにして組み立てられた超音波アクチュエータ２において、図２，１１に示すように、アクチュエータ本体４は駆動子７，７が外方に突出した状態でケース５内に収容され、該アクチュエータ本体４とケース５との間には支持ユニット６が介設されている。
【００６８】
このとき、一方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６とケース５の電極５６との間に介設されて両者を電気的に導通させ、他方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４７とケース５の電極５７との間に介設されて両者を電気的に導通させている。また、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８との間に介設されて両者を電気的に導通させている。
【００６９】
尚、このように概略コ字形状の支持ユニット６において、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を、連結ゴム６３よりもアクチュエータ本体４側（すなわち内側）及びケース５側（すなわち外側）に突出させることによって、前述の組立工程において支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を弾性変形させることで、アクチュエータ本体４へ交流電圧を安定的に給電することができる。
【００７０】
すなわち、導電性ゴムからなる支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２は、前述のようにアクチュエータ本体４を支持及び付勢すると同時に、ケース５からアクチュエータ本体４への給電部としての機能も果たす。そのためには、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を一定量圧縮変形させて、適切な反発力（弾性力）を保持した状態でアクチュエータ本体４の外部電極とケース５の電極とに押し付ける必要がある。この反発力が小さい場合には、温度の変化、外的な衝撃若しくは振動、またはアクチュエータ本体４の作動などによっても、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２と各外部電極又は電極との間に隙間が生じる虞がある。瞬間的であっても隙間が生じるとスパークが飛び、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、局所的に非常に高い温度となり、導電性ゴムが変質して電気的な導通性が失われる。一旦、このような状態になった導電性ゴムは導通性を失うので、アクチュエータ本体４への正常な給電ができなくなる。
【００７１】
そこで、支持ゴム６１，６１および付勢ゴム６２を、連結ゴム６３よりもアクチュエータ本体４側（すなわち内側）及びケース５側（すなわち外側）に突出させることによって、組立工程において、アクチュエータ本体４とケース５とにより支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を、連結ゴム６３に阻害されることなく、圧縮変形させて、適切な反発力を保持した状態でアクチュエータ本体４の外部電極とケース５の電極との間に配設することができる。
【００７２】
また、支持ゴム６１，６１は、第２ケース９が第１ケース８に取り付けられることによって前記長手方向に圧縮変形しており、アクチュエータ本体４をケース５に対して該長手方向に弾性的に支持すると共に、アクチュエータ本体４に該長手方向の両側から内方に向かって、即ち、縦振動の振動方向に圧縮力を付与している。これら支持ゴム６１，６１が当接する、アクチュエータ本体４の両短辺側面は、縦振動の腹の部分、即ち、非ノード部であるが、該支持ゴム６１，６１は弾性体であるため、アクチュエータ本体４の縦振動を妨げない。ここで、「非ノード部」とは、振動の節（ノード）以外の部分を意味する。
【００７３】
このように構成された超音波アクチュエータ２は、アクチュエータ本体４の長手方向がガイド１２，１２の長手方向と平行となる状態で、駆動子７，７が前記ステージ１１における該ガイド１２，１２と平行な一の側端面と当接するようにして、該ステージ１１に設置される。このとき、超音波アクチュエータ２は、付勢ゴム６２が圧縮変形するように駆動子７，７をステージ１１に押し付けた状態でケース５が基台に固定される。つまり、超音波アクチュエータ２をステージ１１に設置したときには、アクチュエータ本体４は付勢ゴム６２によってステージ１１に当接する方向、即ち、駆動子７，７が設けられた、アクチュエータ本体４の長辺側面（圧電素子ユニット４０の長辺側面）の法線方向（前記短手方向と一致する）に付勢されている。
【００７４】
また、図示省略の制御装置からの信号線がコネクトピンを介してケース５の前記端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａに電気的に接続される。
【００７５】
前記制御装置は、外部からの動作指令を受けて、その動作指令に応じた周波数の交流電圧を動作指令に応じた位相差で端子電極５６ａ，５７ａに印加する。
【００７６】
制御装置は、前述の如く、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０に縦振動と屈曲振動とを調和的に発生させて、駆動子７，７を図８に示すような周回運動させることで、ステージ１１を移動させる。具体的には、圧電素子ユニット４０の異常発熱を防止すべく、圧電素子ユニット４０の縦振動と屈曲振動との共通の共振周波数よりも少し高い周波数の交流電圧が端子電極５６ａ，５７ａに印加される。このとき、かかる交流電圧は、互いに位相が９０°ずれた状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加される。
【００７７】
アクチュエータ本体４が、縦振動と屈曲振動との合成振動を行うと、駆動子７，７はアクチュエータ本体４の長手方向と短手方向とを含む平面内において略楕円運動を行う。こうすることで、駆動子７，７は、ステージ１１との当接及び離間を周期的に繰り返しながら、ステージ１１に対して摩擦力を介してアクチュエータ本体４の長手方向へ駆動力を付与しており、ステージ１１はガイド１２，１２に沿って移動する。このアクチュエータ本体４の長手方向（ガイド１２，１２が延びる方向と一致する）が、駆動子７，７が駆動力を出力する方向である駆動方向に相当する。
【００７８】
以下に、超音波アクチュエータ２によるステージ１１の駆動を、図１２を参照してさらに詳しく説明する。アクチュエータ本体４が長手方向（縦振動の振動方向）に伸張するとき、一方（例えば、図１２の左側）の駆動子７は、図１２（ｂ）に示すように、短手方向（屈曲振動の振動方向）においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該一方の駆動子７が変位する側（図１２の左側）へ移動させる。このとき、他方（図１２の右側）の駆動子７は、該長手方向において一方の駆動子７とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側（ステージ１１から離れる側）の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。
【００７９】
一方、アクチュエータ本体４が長手方向に収縮するときは、他方（図１２の右側）の駆動子７は、図１２（ｃ）に示すように、短手方向においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該他方の駆動子７が変位する側（図１２の左側）へ移動させる。この移動方向は、前述した、アクチュエータ本体４の伸張時における一方の駆動子７によるステージ１１の移動方向と同じである。このとき、一方（図１２の左側）の駆動子７は、該長手方向において他方の駆動子７とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。
【００８０】
尚、図１２においては、ステージ１１の移動に影響を与えない方の駆動子７はステージ１１から離れているが、必ずしも離れている必要はない。すなわち、駆動子７は、ステージ１１を移動させない程度の摩擦力で該ステージ１１に当接してる状態であってもよい。
【００８１】
こうして、一方の駆動子７と他方の駆動子７とは、位相が１８０°ずれた状態で交互にステージ１１を所定の一方向へ移動させる。尚、前記交流電圧を位相を−９０°ずらした状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加することによって、駆動子７，７が出力する駆動力を逆向きにすることができ、ステージ１１を他方向へ移動させることができる。
【００８２】
尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、端子電極５６ａ，５７ａに給電する交流電圧の電圧値、周波数及び給電時間の少なくとも１つを調整する、又は端子電極５６ａ，５７ａに給電する各交流電圧の位相のずれを変更する等によって調整することができる。
【００８３】
こうして、超音波アクチュエータ２は、駆動子７，７に縦振動の振動方向（長手方向）と屈曲振動の振動方向（短手方向）とを含む平面内で周回運動させて駆動子７，７とステージ１１との間の摩擦力の増大と緩和とを繰り返しながら、該ステージ１１を駆動している。
【００８４】
ここで、超音波アクチュエータ２を前述の如く作動させると、アクチュエータ本体４が振動することによって、圧電体層４１の内部には圧縮応力と引張応力とが同じ大きさだけ発生する。この圧電体層４１，４１，…はセラミックや水晶などの脆性材料で構成されており、このような脆性材料は、その圧縮強さが引張強さよりも数倍強い。すなわち、圧電体層４１，４１，…は、引張変形に対して弱い。そのため、超音波アクチュエータ２へ１０ｍＷ〜１０Ｗ程度のハイパワーを入力して、圧電体層４１の変位が大きくなると、圧電体層４１の引張方向へのひずみが弾性限界を超えてしまい、圧電体層４１、即ち、アクチュエータ本体４が破損に至る虞がある。
【００８５】
それに対し、本実施形態に係る超音波アクチュエータ２は、支持ゴム６１，６１によってアクチュエータ本体４の非ノード部（詳しくは縦振動の腹の部分）において縦振動の振動方向と平行に予め圧縮力を加えられている。こうすることによって、圧電体層４１に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなり、圧電体層４１の変位が大きくなっても、引張応力が圧電体層４１の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止して、信頼性を向上させることができる。
【００８６】
また、アクチュエータ本体４に加える圧縮力は、アクチュエータ本体４の重心を挟んで対称となる位置に加えることが好ましい。そのことにより、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持されるので、駆動子７，７の楕円運動が安定し、安定した超音波アクチュエータ２の特性が得られる。具体的には、長さ方向への縦振動の振動方向に対して平行に圧縮力を加える場合は、アクチュエータ本体４の幅方向及び厚み方向において対称となる位置に加えるのが好ましい。
【００８７】
さらに、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する構成の効果として、縦振動と屈曲振動との共振周波数の差（即ち、相対関係）を調整できるという優れた機能がある。すなわち、アクチュエータ本体４の縦振動の１次モードの共振周波数［Ｈｚ］と屈曲振動の２次モードの共振周波数［Ｈｚ］は、おおよそ以下の式（１）および式（２）で表される。
【００８８】
【数１】
2009008135.tif 000036
【００８９】
【数２】
2009008135.tif 000037
【００９０】
式（１）、（２）で、Ｌはアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｗはアクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｅはアクチュエータ本体４のヤング率［Ｐａ］、ρはアクチュエータ本体４の密度［ｋｇ／ｍ３］である。しかしながら、実際の共振周波数は、製造上のばらつきや、アクチュエータ本体４上に接着される駆動子７の大きさ、駆動子７が接着される位置のばらつき等によって変動してしまう。
【００９１】
そこで、アクチュエータ本体４上に圧縮力を加えることで、共振周波数を変更して、所望の共振周波数に近づけることができる。
【００９２】
以下、周波数調整方法について具体的に説明する。アクチュエータ本体４上に駆動子７を形成した状態で、圧電素子の縦振動の振動方向の両側の端面から素子の中央部に向かって対向する方向に予め決められた標準的な所定の圧縮力を加えて、縦振動の１次モードの共振周波数ｆＬ１と屈曲振動の２次モードの共振周波数ｆＢ２とを測定する。このとき、設計上は一致している屈曲振動と縦振動の共振周波数であるが、物づくり（製造時及び組立時）のばらつきにより、若干差異が生じている場合がある。
【００９３】
アクチュエータ本体４は、支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の長手方向両端面から中心部に向かって縦振動の振動方向と同一方向へ圧縮力を加えた状態で実装されるが、このとき支持ゴム６１，６１の圧縮される方向と垂直方向（即ち、アクチュエータ本体４の短手方向又は厚み方向）の寸法が異なる数種類の支持ゴム６１，６１を用意しておく。そしてアクチュエータ本体４をケースに実装するときの支持ゴム６１，６１の寸法を変えることで、アクチュエータ本体４に加わる圧縮力を変えて、アクチュエータ本体４の共振周波数、特に屈曲振動の２次モードの共振周波数を変えることができる。
【００９４】
例えば、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも小さい（ｆＢ２＜ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも大きい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、アクチュエータ本体４に標準状態より大きな圧縮力を加える。一方、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも大きい（ｆＢ２＞ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも小さい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、標準状態より小さい圧縮力を加える。また、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２と縦振動の共振周波数ｆＬ１との差が僅差（ｆＢ２≒ｆＬ１）であるときには、そのまま所定の標準的寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込む。こうすることにより、製造上のばらつきがあっても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させることができる。
【００９５】
なお、前記方法では、縦振動の振動方向からのみ圧縮力を加えた状態で予め共振周波数を測定したが、超音波アクチュエータ２をステージ１１に対して押圧して配置し、駆動子７，７をステージ１１に摩擦接触させた状態で、共振周波数を測定した方がより精度が高めることができる。
【００９６】
また、支持ゴム６１，６１の寸法により、アクチュエータ本体４に加える圧縮力を調整したが、支持ゴム６１，６１の材質を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整したり、ケース５の寸法を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。さらにまた、周波数を調整するときに支持ゴム６１，６１の両方の大きさを変えたが、片方のみの大きさを変えて、アクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。
【００９７】
また、縦振動の振動方向より圧縮力を加えて周波数の調整を行ったが、屈曲振動の振動方向より圧縮力を加えて、共振周波数の調整を行ってもよい。
【００９８】
前記方法では、共振周波数を調整することで、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させたが、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて低く調整してもよい。このような超音波アクチュエータ２においては、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを厳密に一致させることが難しい。そこで、かかる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される（即ち、アクチュエータ本体４の端子電極５６ａ，５７ａには縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加される）。そのような場合において、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く調整すると、縦振動の共振周波数の方が屈曲振動の共振周波数よりも駆動周波数に近いため、アクチュエータ本体４には縦振動の方がより支配的に発生する。この縦振動の振動方向はステージ１１の可動方向と一致しているため、縦振動は超音波アクチュエータ２の最高速度に大きな影響を与える。つまり、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く設定することによって、雰囲気温度等の変化によりアクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動の共振周波数が変化したときでも、アクチュエータ本体４には縦振動が支配的に発生するため、駆動周波数を変更して駆動したときの超音波アクチュエータ２の最高速度が変化しにくいという利点がある。
【００９９】
また、周波数を調整するときに、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて高く調整してもよい。前述の如く、振動方向が異なる２つの振動（縦振動と屈曲振動）を発生させる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される。一般に、屈曲振動の帯域幅は狭い。そのため、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりも高く調整することによって、屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりも低い場合と比較して、屈曲振動の共振周波数が駆動周波数に近づくため、アクチュエータ本体４に屈曲振動を十分に発生させることができる。一方、縦振動の帯域幅は屈曲振動の帯域幅よりも広いため、縦振動の共振周波数が駆動周波数から離れていても、アクチュエータ本体４に縦振動を発生させることができる。また、駆動周波数が縦振動の共振周波数から離れることになると、駆動周波数を変更して超音波アクチュエータを駆動したときの最高速度の変化は、共振周波数の近傍で駆動周波数を変化させる場合と比較して、緩やかになる。そのため、超音波アクチュエータを低速域まで安定して動作させることができるという利点がある。
【０１００】
このようにアクチュエータ本体４に圧縮力を予め付与しておく超音波アクチュエータ２においては、アクチュエータ本体４とケース５との間に圧縮変形させた予圧部材（本実施形態においては、支持ゴム６１，６１）を配設する必要がある。このように弾性体を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との隙間に挿入する場合、挿入時にある程度の力を要すると共に、アクチュエータ本体４とケース５との隙間に支持ゴム６１を所望の設置位置に設置することが難しい。つまり、組立性及び生産性が悪い。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、複数の支持ゴム６１，６１を連結ゴム６３により連結して支持ユニット６を構成すると共に、ケース５を第１ケース８と第２ケース９との分割構造にすることによって、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット６とを第１ケース８内に配設することで支持ゴム６１，６１の位置を大まかに位置決めし、その状態から第２ケース９を取り付けることで支持ゴム６１，６１を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との間の所望の位置に配設させている。こうすることで、第２ケース９を第１ケース８に取り付ける際に支持ゴム６１，６１を圧縮変形させるため、圧縮変形させた支持ゴム６１を小さな隙間に挿入する必要がなく、組み立てに要する力を低減することができる。また、支持ゴム６１，６１は、支持ユニット６により大まかな位置決めがなされるため、組み立て時の位置決め精度も向上させることができる。
【０１０２】
ところが、かかる構成においては、以下のような課題が生じる。
【０１０３】
すなわち、図１３に示すように、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を、減肉部６６を有していない単純な連結ゴム６３’で連結した支持ユニット６’の場合、第２ケース９を第１ケース８に取り付けて支持ユニット６’の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向両側から内方に向かって押圧するときに、支持ユニット６’は、支持ゴム６１，６１が内側に倒れ込むように変形してしまう。つまり、支持ゴム６１，６１は、長辺部６４’から立設する短辺部６５’，６５’に、即ち、長辺部６４’からアクチュエータ本体４の短手方向にオフセットした位置に配設されているため、かかる支持ゴム６１，６１に対してアクチュエータ本体４の長手方向への圧縮力が作用すると、短辺部６５’，６５’を内側に倒れ込ませるモーメントが発生する。また、このモーメントは、連結ゴム６３’の長辺部６４’の両端部を引き上げる方向に働く。
【０１０４】
また、連結ゴム６３’の長辺部６４’は、アクチュエータ本体４の短手方向に扁平な形状をしている、即ち、長辺部６４’のアクチュエータ本体４の短手方向への寸法が長辺部６４’のアクチュエータ本体４の厚み方向への寸法よりも小さくなっているため、長辺部６４’の長手方向に圧縮力が作用したときに、長辺部６４’がアクチュエータ本体４の短手方向へ座屈し易い。さらには、前述の如く、短辺部６５’，６５’を内側に倒れ込ませるようなモーメントが長辺部６４’の両端部に作用するとアクチュエータ本体４の短手方向への座屈が生じ易くなる。このような現象は、組立時には発生していなくても、温度変化などによって後から発生する場合もある。
【０１０５】
これらモーメントと座屈変形とによって、支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４の短手方向に一部が浮き上がって傾いた状態となる。最終的に、アクチュエータ本体４とケース５とで押圧されて、支持ゴム６１，６１がアクチュエータ本体４とケース５との隙間に沿った状態に強制的にされたとしても、支持ゴム６１，６１には、連結ゴム６３’の変形によって不要な応力が発生している。これらの結果、支持ゴム６１の圧縮率が該短手方向において不均一になる。このような状態に至ると、支持ゴム６１と各外部電極４６（４７）及び電極５６（５７）との間に隙間が生じ易くなり、支持ゴム６１が前述の如く変質して導通性を失う虞がある。
【０１０６】
そこで、本実施形態においては、連結ゴム６３の長辺部６４に薄肉部６７，６７，…を設けることによって、支持ユニット６の圧縮変形時に連結ゴム６３の長辺部６４を圧縮方向に変形し易くして、支持ゴム６１，６１の配設位置が所望の位置よりもずれたり、連結ゴム６３が支持ゴム６１，６１の圧縮状態に影響を与えたりすることを防止している。
【０１０７】
すなわち、連結ゴム６３に薄肉部６７，６７，…を設けることによって、連結ゴム６３に対し長手方向へ圧縮力が加わると、薄肉部６７，６７，…が局所的に大きく変形する。しかも、薄肉部６７，６７，…の断面は、アクチュエータ本体４の厚み方向に扁平な形状をしているため、薄肉部６７，６７，…は該厚み方向に変形し易く、アクチュエータ本体４の短手方向へは変形し難い。つまり、長辺部６４に長手方向への圧縮力が作用し且つ短辺部６５，６５を内側に倒れ込ませるようなモーメントが作用しても、該長辺部６４は、アクチュエータ本体４の短手方向へ座屈することなく、図９（ｂ）に示すように、薄肉部６７，６７，…がアクチュエータ本体４の厚み方向外側に開くように変形する。その結果、連結ゴム６３は、薄肉部６７，６７，…の変形により長辺部６４がその長手方向に容易に圧縮変形することになり、連結ゴム６３が座屈や前述のモーメントによって大きく湾曲して支持ゴム６１，６１に不要な力を作用させることを防止することができる。その結果、支持ゴム６１を、所望の位置に配置させると共に、その圧縮率がアクチュエータ本体４の短手方向において均一となるように圧縮変形させることができる。
【０１０８】
さらに、ケース５には、押圧部５３ａ，５４ａが設けられているため、支持ユニット６は、第２ケース９を第１ケース８に取り付ける際に、先ず始めは、支持ゴム６１，６１が第１ケース８及び第２ケース９によって長手方向内側に押圧されるが、やがて、第１ケース８の押圧部５３ａと第２ケース９の押圧部５４ａとが連結ゴム６３の長辺部６４の長手方向両端部に当接して該長辺部６４をその長手方向に押圧するようになるため、該長辺部６４は、押圧部５３ａ，５４ａからの圧縮力によってその両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントが作用したとしても、その長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。こうして、連結ゴム６３が座屈や前述のモーメントによって大きく湾曲して支持ゴム６１，６１に不要な力を作用させることをさらに確実に防止することができる。ここで、長辺部６４の長手方向両端部が被押圧部に相当する。
【０１０９】
なお、押圧部５３ａ，５４ａの第１及び第２短辺壁部５３，５４の内側表面からの突出量は、組立前における支持ゴム６１の短辺部６５からケース５側への突出量と、組立後（即ち、圧縮変形後）の該ケース５側への突出量との差に略一致させると好ましい。
【０１１０】
これらの結果、第２ケース９を第１ケース８側に押し込むだけで、支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４の短手方向において一様に圧縮変形し、アクチュエータ本体４への交流電圧の給電を安定化させることができる。しかも、温度変化などの環境変化がおきても、薄肉部６７，６７，…が変形して圧縮ひずみを調整するため、アクチュエータ本体４をその長手方向に支持する力を一定に保つことができる。
【０１１１】
したがって、本実施形態１によれば、アクチュエータ本体４の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴って該アクチュエータ本体４に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなるため、アクチュエータ本体４の変形が大きくなっても、引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。
【０１１２】
さらに、支持ゴム６１，６１により予め付与される圧縮力を調整することによって、複数の振動の共振周波数を調整することが可能となるため、ばらつきの少ない超音波アクチュエータ２を提供することができる。
【０１１３】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１によってケース５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の効率を向上させることができる。
【０１１４】
さらに、該支持ゴム６１，６１を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とを電気的に導通させることによって、アクチュエータ本体４にはんだによる給電用導線の接続部を設ける必要がなくなるため、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。また、アクチュエータ本体の表面においてその厚み方向に盛られるはんだが不要になるため、アクチュエータ本体４の薄型化を図ることができる。さらに、給電用導線をはんだで接続する工程も削減することができるため、超音波アクチュエータ２の組み立て時の工数を削減して組立性を向上させることができる。
【０１１５】
そして、このように支持ゴム６１，６１を圧縮変形させた状態でアクチュエータ本体４とケース５との間に配設することでアクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する構成において、支持ゴム６１，６１を連結ゴム６３で連結してユニット化することによって組立性を向上させることができると共に、連結ゴム６３の長辺部６４に低剛性の薄肉部６７，６７，…を設けることによって組立時に支持ゴム６１，６１に不要な応力が生じることを防止して、支持ゴム６１，６１を一様な圧縮率で圧縮変形させることができる。その結果、アクチュエータ本体４の非ノード部においてその振動方向へ予め付与する圧縮力を所望の値とすることができると共に安定させることができる。また、支持ゴム６１，６１には連結ゴム６３から不要な外力が作用しないため、支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４とケース５との間において精度良く位置決めすることができる。
【０１１６】
それに加えて、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とを電気的に導通させる構成においては、前述の如く、支持ゴム６１，６１の圧縮率を一様にすることによって、超音波アクチュエータ２の作動時に支持ゴム６１，６１が変質して導通性を失うことを防止することができ、アクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を維持することができる。
【０１１７】
さらには、本実施形態では、支持ユニット６の長辺部６４には付勢ゴム６２が配設されているが、支持ユニット６がケース５内に配設される際には、長辺部６４の薄肉部６７，６７，…が変形して、付勢ゴム６２及び長辺部６４のうち付勢ゴム６２を覆う部分はほとんど変形しないため、支持ユニット６が圧縮変形しても付勢ゴム６２が長辺部６４から不要な外力を受けることがなく、付勢ゴム６２からアクチュエータ本体４へ所望の付勢力を付与することができる。それに加えて、付勢ゴム６２はアクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８とを電気的に導通させる機能も有するが、長辺部６４から付勢ゴム６２へ不要な外力を加えないため、付勢ゴム６２をアクチュエータ本体４とケース５との間で圧縮変形している状態を安定的に保つことができ、その結果、超音波アクチュエータ２の作動時に付勢ゴム６２が変質して導通性を失うことを防止してアクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を維持することができる。
【０１１８】
また、第１ケース８に押圧部５３ａを設ける一方、第２ケース９に押圧部５４ａを設けることによって、第２ケース９を第１ケース８に取り付けながら支持ユニット６の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向内方に圧縮変形させるときに、連結ゴム６３の長辺部６４を該長辺部６４の長手方向内方に向かって押圧することができ、第１ケース８及び第２ケース９が支持ゴム６１，６１を押圧することによるモーメントが支持ユニット６にほとんど影響を与えないようにすることができる。その結果、連結ゴム６３が支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２に不要な外力を与えてしまうことをさらに確実に防止することができる。
【０１１９】
尚、前記薄肉部６７は、前記の形状に限られるものではなく、長辺部６４の他の部分よりも低剛性であれば任意の形状を採用することができる。ただし、変形時にアクチュエータ本体４と接触しないように、長辺部６４がアクチュエータ本体４の短手方向外側に位置するのであれば、アクチュエータ本体４の厚み方向に変形し易い形状であることが好ましい。例えば、薄肉部６７は、長手方向に圧縮力が加わったときにアクチュエータ本体４の厚み方向に容易に変形することができるように、その横断面が該厚み方向に扁平な長方形状をしていればよく、さらには、該横断面の該厚み方向の寸法をアクチュエータ本体４の短手方向への寸法の１／４以下にすることが好ましい。
【０１２０】
なお、薄肉部６７の変形は、座屈変形である方が好ましい。すなわち、長辺部６４の長手方向に加わる圧縮力に対して、これを長辺部６４が受け止める必要はなく、できる限り小さな荷重で長辺部６４が長手方向へ収縮されることが好ましい。
【０１２１】
また、減肉部６６は略長方形の穴としたが、楕円形の穴でもよい。また、減肉部６６の四角には、円弧状のフィレットを設けているが、このフィレットによって薄肉部６７，６７が外側に開きやすい構成となっている。その結果、長辺部６４の長手方向に加わる圧縮力に対して薄肉部６７，６７を外側へ開くように容易に変形させることができる。
【０１２２】
尚、前記実施形態１では、超音波アクチュエータ２に付勢ゴム６２を含んでいるが、該付勢ゴム６２を含まない構成であってもよい。すなわち、超音波アクチュエータ２としては、付勢ゴムを含まず、該超音波アクチュエータ２をステージ１１等に設置する際に、アクチュエータ本体４をステージ１１等の駆動対象に対して付勢する付勢部を別途設けてもよい。かかる場合、アクチュエータ本体４の駆動子７，７が設けられていない側の側面に付勢部を当接させることができるように、ケース５に開口部を設けておくことが好ましい。
【０１２３】
《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２について説明する。
【０１２４】
実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２は、支持ユニット２０６及びケース２０５の構成が実施形態１と異なる。
【０１２５】
詳しくは、実施形態２に係る支持ユニット２０６は、図１４，１５（ａ）に示すように、実施形態１と同様に、長辺部２６４において、付勢ゴム６２の長手方向外側に減肉部２６６，２６６が形成されて、各減肉部２６６を挟んで薄肉部２６７，２６７が形成されている。ただし、これら薄肉部２６７，２６７，…は、通常の状態（支持ユニット２０６に力が加わっていない状態）において長辺部２６４の短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）内側へ湾曲している。
【０１２６】
また、長辺部２６４の両端部２６４ｂ，２６４ｂの長手方向外側端部には、短辺部２６５，２６５よりもさらに長手方向外側に突出する被押圧部２６８，２６８が設けられている。この被押圧部２６８，２６８は、軸が長辺部２６４の短手方向に延びる半円柱形状をしている。
【０１２７】
また、ケース２０５は、図１６に示すように、実施形態１における押圧部５３ａ，５４ａが設けられていない。すなわち、第１ケース２０８の第１短辺壁部２５３の内側表面は一様な平面に形成されていると共に、第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４の内側表面も一様な平面に形成されている。
【０１２８】
このように構成された超音波アクチュエータ２０２を組み立てる際には、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット２０６が第１ケース２０８内に収容される。その状態から、第２ケース２０９がアクチュエータ本体４の長手方向他側から第１ケース２０８に取り付けられる。尚、第２ケース２０９の第１ケース２０８への取り付けは、実施形態１と同様である。第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付ける途中に、第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４が支持ゴム６１に当接して、該支持ゴム６１をアクチュエータ本体４側へ押圧していく。そして、第１短辺壁部２５３とアクチュエータ本体４との間で一方の支持ゴム６１を圧縮変形させると共に、第２短辺壁部２５４とアクチュエータ本体４との間で他方の支持ゴム６１を圧縮変形させる。こうして支持ゴム６１，６１を圧縮変形させる途中で、第１短辺壁部２５３の内側表面及び第２短辺壁部２５４の内側表面が連結ゴム２６３の被押圧部２６８，２６８に当接し、連結ゴム２６３の長辺部２６４がその長手方向に押圧される。その結果、長辺部２６４は、その両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントの影響をほとんど受けることなく、第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４からの圧縮力によってその長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。ここで、第１短辺壁部２５３の内側表面及び第２短辺壁部２５４の内側表面が押圧部を構成する。
【０１２９】
この実施形態２によれば、薄肉部２６７，２６７，…を本体部の長手方向に対して湾曲させた形状とすることによって、長辺部２６４の長手方向に圧縮力が加わったときに薄肉部２６７，２６７，…が容易に座屈、即ち、変形する。つまり、長辺部２６４は、小さな力で容易に圧縮変形することができる。
【０１３０】
さらに、薄肉部２６７，２６７，…を、長辺部２６４の短手方向内側に向かって湾曲させることによって、長辺部２６４が圧縮変形する際に薄肉部２６７，２６７，…は、図１５（ｂ）に示すように、該短手方向内側に変形するため、長辺部２６４の外方へ拡がることなく、コンパクトに圧縮変形することができる。そのため、支持ユニット２０６、ひいては、超音波アクチュエータ２０２の小型化に有利である。
【０１３１】
また、連結ゴム２６３の長辺部２６４に、ケース２０５側に突出して、第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付ける際に該第１及び第２ケース２０８，２０９に当接して押圧される被押圧部２６８，２６８を設けることによって、第２ケース２０９を第１ケース２０８に取り付けながら支持ユニット２０６の支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４の長手方向内方に圧縮変形させるときに、連結ゴム２６３の長辺部２６４を該長辺部２６４の長手方向内方に向かって押圧することができ、第１ケース２０８及び第２ケース２０９が支持ゴム６１，６１を押圧することによるモーメントが支持ユニット２０６にほとんど作用しないようにすることができる。その結果、連結ゴム２６３が支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２に不要な外力を与えてしまうことをさらに確実に防止することができる。さらに、実施形態１においては、第１ケース８に押圧部５３ａを設けると共に、第２ケース９に押圧部５４ａを設けたが、本実施形態２においては、支持ゴム６１，６１と熱膨張係数が近い材質である連結ゴム２６３に被押圧部２６８，２６８を設けている。このため、温度変化などの影響で圧縮変形した支持ゴム６１の圧縮状態が変化しても、被押圧部２６８の圧縮状態も同様に変化して追従するため、支持ユニット２０６にモーメントが生じることを防止することができ、支持ゴム６１，６１の圧縮状態を安定的に保つことができると共に、アクチュエータ本体４へさらに安定的に給電することができる。
【０１３２】
さらに、被押圧部２６８，２６８を半円柱形状とすることによって、第１ケース２０８の第１短辺壁部２５３及び第２ケース２０９の第２短辺壁部２５４と線接触状態となる。このため、連結ゴム２６３と第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４が広範な接触面積で密着することがなく、温度変化などによって両者が張り付き、不要な力やモーメントが発生することを防止することができる。尚、被押圧部２６８，２６８を半球形状として、第１短辺壁部２５３及び第２短辺壁部２５４と点接触状態としても、同様の効果が得られる。
【０１３３】
《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２について説明する。
【０１３４】
この実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２は、支持ユニット３０６及びケース３０５の構成が実施形態１，２と異なる。
【０１３５】
詳しくは、支持ユニット３０６は、図１８に示すように、長辺部３６４が、中央部３６４ａと、その長手方向両端側に位置する両端部３６４ｂ，３６４ｂと、該中央部３６４ａと両端部３６４ｂ，３６４ｂとをそれぞれ連結する薄肉部３６７，３６７とで構成されている。この中央部３６４ａには、付勢ゴム６２が該中央部３６４ａを貫通するように嵌め込まれている。両端部３６４ｂ，３６４ｂには、それぞれ短辺部３６５，３６５が立設されている。また、各両端部３６４ｂには、短辺部３６５よりも長手方向外側に突出する被押圧部３６８が設けられている。
【０１３６】
前記薄肉部３６７，３６７は、長辺部３６４の厚み方向（アクチュエータ本体４の短手方向）に扁平な薄板状の部材であって、中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂよりも横断面積が小さくなっている。また、薄肉部３６７，３６７は、通常の状態（支持ユニット２０６に力が加わっていない状態）において長辺部３６４の厚み方向であってアクチュエータ本体４が配設される側へ湾曲している。
【０１３７】
前記被押圧部３６８，３６８は、軸が長辺部３６４の短手方向に延びる角柱形状をしている。また、被押圧部３６８，３６８の第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４と対向する面は、該第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４の内側表面と平行な平面に形成されており、支持ユニット３０６がケース３０５内に収容されたときに、被押圧部３６８，３６８が第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４の内側表面と面接触するように構成されている。
【０１３８】
また、ケース３０５は、図１９に示すように、第１ケース３０８と、第２ケース３０９と、第３ケース３１０との３分割構造となっている。第１ケース３０８は、２つの主壁部５２（図１９では１つだけ図示）と長辺壁部５５とを含んでいる。第２ケース３０９は、実施形態１，２と同様に第２短辺壁部３５４を含んでいる。第３ケース３１０は、第１短辺壁部３５３を含んでいて、第２ケース３０９と対称に構成されている。すなわち、第２ケース３０９及び第３ケース３１０は、係合アーム部９１を含んでいて、第１ケース３０８のガイド（図示省略）に案内されて係合突起（図示省略）に係合するように構成されている。また、第２ケース３０９及び第３ケース３１０は、実施形態１における押圧部５３ａ，５４ａが設けられていない。
【０１３９】
このように構成された超音波アクチュエータ３０２を組み立てる際には、まず、アクチュエータ本体４と支持ユニット３０６が第１ケース３０８内に収容される。その状態から、第２ケース３０９がアクチュエータ本体４の長手方向他側から、第３ケース３１０がアクチュエータ本体４の長手方向一側から第１ケース３０８に取り付けられる。尚、第２ケース３０９の第１ケース３０８への取り付けは、実施形態１と同様であり、第３ケース３１０の第１ケース３０８への取り付けは、第２ケース３０９の取り付けを長手方向中央部を中心に反転させたものと同じである。第２ケース３０９及び第３ケース３１０を第１ケース３０８に取り付ける途中に、第３ケース３１０の第１短辺壁部３５３が一方の支持ゴム６１に当接すると共に、第２ケース３０９の第２短辺壁部３５４が他方の支持ゴム６１に当接して、該支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４側へ押圧していく。そして、第１短辺壁部３５３とアクチュエータ本体４との間で一方の支持ゴム６１を圧縮変形させると共に、第２短辺壁部３５４とアクチュエータ本体４との間で他方の支持ゴム６１を圧縮変形させる。こうして支持ゴム６１，６１を圧縮変形させる途中で、第１短辺壁部３５３の内側表面及び第２短辺壁部３５４の内側表面が連結ゴム３６３の被押圧部３６８，３６８に当接し、連結ゴム３６３の長辺部３６４がその長手方向に押圧される。その結果、長辺部３６４は、その両端部をアクチュエータ本体４側へ引き上げるようなモーメントの影響をほとんど受けることなく、第１短辺壁部３５３及び第２短辺壁部３５４からの圧縮力によってその長手方向へ強制的に圧縮変形させられることになる。
【０１４０】
この実施形態３によれば、薄肉部３６７，３６７を中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂ，３６４ｂの長手方向に対して湾曲させた形状とすることによって、長辺部３６４の長手方向に圧縮力が加わったときに薄肉部３６７，３６７が容易に座屈、即ち、変形する。つまり、長辺部３６４は、小さな力で容易に圧縮変形することができる。
【０１４１】
さらに、薄肉部３６７，３６７を、中央部３６４ａ及び両端部３６４ｂ，３６４ｂの厚み方向におけるケース５側に連結すると共に、該厚み方向におけるアクチュエータ本体４側に向かって湾曲させることによって、長辺部３６４が圧縮変形する際に薄肉部３６７，３６７は厚み方向におけるアクチュエータ本体４側に変形すると共に、該アクチュエータ本体４側に変形しても長辺部３６４の厚み方向寸法を有効に使って変形するため、薄肉部３６７，３６７の変形時の長辺部３６４の外方への突出が少なく、コンパクトに圧縮変形させることができる。そのため、支持ユニット３０６、ひいては、超音波アクチュエータ３０２の小型化に有利である。
【０１４２】
さらに、薄肉部３６７，３６７は、アクチュエータ本体４の短手方向に扁平な形状をしているため、該薄肉部３６７，３６７によって支持ユニット３０６の該短手方向へのスラスト変形を吸収することができる。すなわち、図２１に示すように、支持ゴム６１，６１の位置が該短手方向に若干ずれた場合であっても、薄肉部３６７，３６７が変形して、該ずれを吸収することができる。そのため、連結ゴム３６３の他の部分、即ち、中央部３６４ａや両端部３６４ｂや短辺部３６５に不要な外力やモーメントが加わることがなく、ひいては、支持ゴム６１，６１にも不要な外力が作用することがなくなる。その結果、支持ゴム６１，６１からアクチュエータ本体４へ安定的に圧縮力を付与することができると共に、支持ゴム６１，６１をアクチュエータ本体４とケース３０５との間において一様な圧縮率で保持することができ、アクチュエータ本体４とケース３０５との間の電気的導通を確保することができる。
【０１４３】
尚、図２２に示すように、長辺部３６４の短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向）に分割された薄肉部３６７ｂ，３６７ｂ，…を有する構成であってもよい。この場合、アクチュエータ本体４の厚み方向に複数の薄肉部３６７ｂ，３６７ｂが設けられるため、支持ゴム６１，６１の該厚み方向への位置決め精度を向上させることができる。
【０１４４】
《発明の実施形態４》
次に、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２について説明する。
【０１４５】
実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２は、アクチュエータ本体４０４と支持ユニット４０６の形状が、実施形態１等と異なる。この超音波アクチュエータ４０２は、支持ユニット４０６の減肉部を利用して、アクチュエータ本体４０４にバランスウエイトとしてのダミー部材７９，７９を設けている。
【０１４６】
詳しくは、駆動子７，７のアクチュエータ本体４の設置面４０ａからの高さが高くなるほど、駆動子７，７のステージ１１との当接部、即ち、先端部の楕円運動を大きくすることができる。その結果、アクチュエータ本体４の長手方向への変位量を拡大することができ、超音波アクチュエータとしての駆動効率を高めることができる。
【０１４７】
その一方で、屈曲振動の中立面の位置が問題となる。つまり、屈曲振動においては、図２３に示すように、アクチュエータ本体４の長手方向へのひずみは、アクチュエータ本体４の短手方向位置に応じて変化する。中立面とは、このひずみが零となる面である。例えば、アクチュエータ本体４が屈曲振動した或る状態においては、中立面から設置面４０ａ側に離れるほど引っ張りひずみが大きくなる一方、中立面から設置面４０ａと反対側の長辺側面側に離れるほど圧縮ひずみが大きくなる。
【０１４８】
駆動子７，７がなければ、アクチュエータ本体４の屈曲振動における中立面は、該アクチュエータ本体４の短手方向中央に位置する。また、駆動子７Ａ，７Ａが軽い場合には、図２３に示すように、中立面７０に与える影響は小さく、中立面７０はアクチュエータ本体４の短手方向略中央に位置するままである。そのため、引っ張りひずみと圧縮ひずみとは中立面７０に対して設置面４０ａ側と反設置面４０ａ側とで点対称となり、アクチュエータ本体４の設置面４０ａ側のひずみと反設置面４０ａ側のひずみとは符号が逆で大きさ（スカラー量）は同じになる。
【０１４９】
しかしながら、超音波アクチュエータの駆動効率を高めるため、駆動子７Ｂ，７Ｂの設置面４０ａからの高さを高くしようとすると、駆動子７Ｂ，７Ｂが大きくなり重量化してしまう。その結果、アクチュエータ本体４の屈曲振動の中立面７０が、図２４に示すように、アクチュエータ本体４の短手方向中央から設置面４０ａ側に移動してしまう。そのため、アクチュエータ本体４の設置面４０ａ側のひずみの大きさがアクチュエータ本体４の反設置面４０ａ側のひずみの大きさよりも小さくなってしまう。このように、中立面がアクチュエータ本体４の設置面４０ａ側に移動してしまうと、アクチュエータ本体４のひずみを駆動子７Ｂ，７Ｂの周回運動に有効に使うことができなくなる。
【０１５０】
そこで、実施形態４に係るアクチュエータ本体４０４は、図２５に示すように、アクチュエータ本体４の短手方向中央部を通り且つ長手方向に延びる直線に対して駆動子７，７と線対称な位置にダミー部材７９，７９を設けている。ダミー部材７９，７９は、駆動子７，７と同形状及び同素材である。こうすることで、アクチュエータ本体４０４の屈曲振動の中立面は、その短手方向中央に位置することになる。したがって、ダミー部材７９，７９を設けることによって、駆動子７，７の設置面４０ａからの高さを高くしても、アクチュエータ本体４０４の屈曲振動の中立面を短手方向中央に維持することができるため、駆動子７，７の高さに応じて超音波アクチュエータ２の駆動効率を向上させることができる。
【０１５１】
そして、本実施形態では、支持ユニット４０６の連結ゴム４６３は、図２６に示すように、付勢ゴム６２が貫通状態で嵌め込まれた中央部４６４ａと、短辺部４６５，４６５が立設された両端部４６４ｂ，４６４ｂと、該中央部４６４ａと両端部４６４ｂ，４６４ｂとを連結する薄肉部４６７，４６７，…とで構成された長辺部４６４を有している。すなわち、長辺部４６４には、薄肉部４６７，４６７，…が設けられた部分において、その厚み方向に貫通する貫通孔４６６，４６６が形成されている。前記アクチュエータ本体４０４のダミー部材７９，７９は、図２７に示すように、ケース５内に収容されるときに、該連結ゴム４６３の貫通孔４６６，４６６内に位置するように構成されている。こうすることで、ダミー部材７９，７９が支持ユニット４０６に接触することがなく、アクチュエータ本体４の振動を阻害することを防止することができる。
【０１５２】
尚、連結ゴム４６３に薄肉部４６７，４６７，…が設けられていることによる作用・効果は、前記実施形態１〜３と同様である。
【０１５３】
また、このダミー部材７９，７９は、球形状であるため、該ダミー部材７９，７９とアクチュエータ本体４０４の設置面４０ａとの接触面積を小さくすることができ、アクチュエータ本体４０４の縦振動及び屈曲振動を阻害することを防止することができる。
【０１５４】
さらに、駆動子７，７には、ジルコニア、アルミナなどの耐摩耗性に優れた材料を用いる必要がある。一方、ダミー部材７９，７９は、耐摩耗性を考慮する必要がないため、例えば、鉛合金やタングステン合金等の比重が大きい材料を採用することができる。そうすることによって、ダミー部材７９，７９の大きさを小さくすることができるため、超音波アクチュエータ４０２の小型化を図ることができる。
【０１５５】
《発明の実施形態５》
次に、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２について説明する。
【０１５６】
この実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２は、アクチュエータ本体４に対してその縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向に圧縮力を予め付与している点で、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向のみに圧縮力を予め付与している実施形態１と異なる。
【０１５７】
詳しくは、ケース５０５の短手方向の他側（図２８における上側）には、第１短辺壁部５３と第２短辺壁部５４とのそれぞれから長手方向内方に延びる張出部５９，５９が設けられている。つまり、張出部５９，５９は、長辺壁部５５と対向するように設けられている。
【０１５８】
そして、アクチュエータ本体４をこのケース５０５内に収容した際には、アクチュエータ本体４と張出部５９，５９との間に、予圧ゴム６９，６９がアクチュエータ本体４の短手方向に圧縮変形した状態で介設されている。この予圧ゴム６９，６９は、縦振動の１次モード及び屈曲振動の２次モードを行うアクチュエータ本体４の１０箇所の振動の腹のうち、アクチュエータ本体４の設置面４０ａにおける両端部にそれぞれ設けられている。
【０１５９】
このとき、ケース５０５内においては、アクチュエータ本体４と長辺壁部５５との間に介設されて付勢ゴム６２も圧縮変形しており、付勢ゴム６２と予圧ゴム６９，６９とで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。
【０１６０】
このように構成された超音波アクチュエータ５０２は、駆動子７，７がステージ１１へ押圧されるように配設される。すなわち、付勢ゴム６２をさらに圧縮変形させて、超音波アクチュエータ５０２を配設している。つまり、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢すると共に、予圧ゴム６９，６９と協働してアクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。
【０１６１】
さらに、アクチュエータ本体４は、実施形態１と同様に、支持ゴム６１，６１によって縦振動の振動方向へも圧縮力を予め付与されている。
【０１６２】
つまり、これら支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９が予圧部材を構成する。
【０１６３】
また、これら支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９は、連結ゴム５６３で連結されている。この連結ゴム５６３は、実施形態１〜４と同様に薄肉部が形成されている。
【０１６４】
さらに、図示は省略するが、ケース５０５は、第１ケースと第２ケース（場合によっては、さらに第３ケース）とによる分割構造となっており、ケース５０５を組み立てる際に、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９並びに連結ゴム５６３が圧縮変形するように構成されている。
【０１６５】
ここで、付勢ゴム６２はアクチュエータ本体４の長手方向中央部に位置する一方、予圧ゴム６９，６９はアクチュエータ本体４の長手方向中央部からそれぞれ両端部に向かって同じ距離だけ離れた部分に位置する。こうすることで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向に作用する圧縮力は、アクチュエータ本体４の長手方向においてその中央部を中心に線対称に作用することになる。さらに、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持するためには、アクチュエータ本体４の厚み方向においても対称となるように圧縮力を加えるのが好ましい。
【０１６６】
尚、付勢ゴム６２と予圧ゴム６９，６９によってアクチュエータ本体４に予め付与される圧縮力は、大きいほど信頼性の向上には効果を発揮するが、あまり大きすぎると、屈曲振動を妨げてしまうので、アクチュエータ本体４のステージ１１への押圧力の１倍〜１０倍程度を加えることが望ましい。押圧力は長さ数ｍｍ程度の超音波アクチュエータの場合、通常０．１Ｎ〜１０Ｎ程度であるので、加える圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、０．１Ｎ〜１００Ｎ程度にすればよい。押圧力は、通常、アクチュエータ本体４の体積が増えれば、その体積に応じて増加させる。
【０１６７】
また、本実施形態５では、図示は省略するが、前記第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに導通する５つの外部電極をアクチュエータ本体４の側端面に設ける一方、ケース５０５における該５つの外部電極に対向する部分に５つのケース側電極を設けている。そして、予圧ゴム６９，６９を、支持ゴム６１及び付勢ゴム６２と同様に、絶縁層６ａと導電層６ｂとを積層させた導電性ゴムで構成すると共に、アクチュエータ本体の５つの外部電極とケース５０５の５つのケース側電極とを支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９のそれぞれで電気的に導通させるようにしている。また、これら５のケース側電極は、ケース５０５の外側表面に設けられた５つの端子電極とそれぞれ電気的に導通しており、これら端子電極に給電することによって、アクチュエータ本体４に設けられた第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに電圧を印加することができる。
【０１６８】
したがって、本実施形態５によれば、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９によりアクチュエータ本体４の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴う引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２の信頼性を向上させることができる。
【０１６９】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９によってケース５０５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２の効率を向上させることができる。
【０１７０】
さらに、該支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９，６９を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極とケース５０５の電極とを電気的に導通させることによって、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。
【０１７１】
その他、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。
【０１７２】
尚、付勢ゴム６２を、アクチュエータ本体４の長手方向中央部に配置したが、予圧ゴム６９，６９と同じく、アクチュエータ本体４の長手方向両端部の屈曲振動の腹の位置に配置してもよい。
【０１７３】
また、本実施形態５の別の効果として、超音波アクチュエータ５０２の動作特性を安定化させることができるという効果を有する。
【０１７４】
詳しく説明すると、超音波アクチュエータ５０２は、アクチュエータ本体４に縦振動と屈曲振動とを調和的に誘起させることで駆動子７，７に楕円運動を発生させるが、超音波アクチュエータ５０２の特性は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との相対関係により大きく異なり、屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数との相対関係が設計値からずれると特性が大きく変わってしまう。
【０１７５】
本実施形態のように超音波アクチュエータ５０２をステージ１１に押圧する構成においては、特に屈曲振動は、その振動方向が超音波アクチュエータ２をステージ１１に押圧する方向と同一になるので、超音波アクチュエータ２にかかる実際の押圧力の反力が駆動子７，７を介してアクチュエータ本体４に作用して共振周波数が変化しやすい。外部から加える超音波アクチュエータ５０２への押圧力を一定にした場合においても、超音波アクチュエータ５０２によってステージ１１を駆動する際に、ステージ１１の位置が変化したり、各駆動子７とステージ１１との接触状態が変化したりするため、超音波アクチュエータ５０２に実質的にかかる押圧力が変化し、即ち、アクチュエータ本体４に作用する反力が変化し、屈曲振動の共振周波数が変化する。その結果、縦振動と屈曲振動との共振周波数の相対関係が変化し、超音波アクチュエータ５０２の特性が不安定になる課題が従来あった。
【０１７６】
そこで、本発明の超音波アクチュエータ５０２では、特に屈曲振動の腹の部分にあらかじめ圧縮力を付与している。このように、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を作用させておくことによって、予め圧縮力を作用させていない構成と比較して、ステージ１１からの反力の変化がアクチュエータ本体４の屈曲振動の共振周波数に与える影響が小さくなり、安定した超音波アクチュエータ５０２の特性が得られる。従って、予め加えられる圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、超音波アクチュエータ５０２の押圧力より大きいことが望ましい。こうすることによって、アクチュエータ本体４に作用する反力による該アクチュエータ本体４の共振周波数への影響を相対的に小さくすることができる。
【０１７７】
《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１７８】
すなわち、連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３）における低剛性部を薄肉部６７（２６７，３６７，４６７）で構成しているが、これに限られるものではない。すなわち、中央部６４ａ（２６４ａ，３６４ａ，４６４ａ）等よりも剛性が低い形状であれば、任意の形状を採用することができる。また、薄肉部６７，６７，…（２６７，３６７，４６７）は、必ずしも、付勢ゴム６２を挟んで長手方向の両側に設けなくてもよい。
【０１７９】
また、ケース５（２０５，３０５，４０５）で連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３）の長辺部を圧縮変形させる構造は、前記実施形態の如く、ケース側の押圧部を突出させる構造や、長辺部側の被押圧部を突出させる構造の他に、任意の構造を採用することができる。例えば、ケース側の押圧部と長辺部側の被押圧部との両方を突出させて構成してもよい。
【０１８０】
さらに、連結ゴム６３（２６３，３６３，４６３，５６３）の形状は、前記実施形態の如く、コ字形状に限られるものではなく、支持ゴム６１，６１（実施形態によっては付勢ゴム６２及び予圧ゴム６９も）を連結する構成であれば任意の構成を採用することができる。
【０１８１】
さらにまた、各実施形態における支持ユニット、押圧部や被押圧部、ケース等の組合せは、前記実施形態の組合せに限られるものではなく、各実施形態の支持ユニット、押圧部や被押圧部、ケースを任意に組み合わせて構成することができる。
【０１８２】
また、アクチュエータ本体４に圧縮力を加える部分は、振動の腹の部分のみで説明したが、一部の弾性体は腹の部分を含む広い範囲を支持して圧縮力を加えてもよい。
【０１８３】
さらに、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、導電性ゴムでなくてもよい。すなわち、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を絶縁性のゴムで構成し、給電用の導線をアクチュエータ本体４に対してはんだ等で接続する構成であってもよい。
【０１８４】
また、超音波アクチュエータ２を、アクチュエータ本体４に長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとを調和的に発生させるように構成したが、これに限られるものではない。これ以外の振動又はモードを発生させるものであってもよく、アクチュエータ本体４を振動させて駆動子７，７とステージ１１との間の摩擦力を介して駆動力を出力する振動型アクチュエータであれば任意の構成を採用することができる。
【０１８５】
さらに、アクチュエータ本体４の一方の短辺側面に駆動子が設けられた超音波アクチュエータを採用してもよい。かかる構成であっても、アクチュエータ本体４が長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとの合成振動を行うことによって駆動子が周回運動を行い、ステージとの間の摩擦力を介して、該ステージを所定の可動方向（短手方向と平行な方向）へ移動させることができる。
【０１８６】
さらにまた、アクチュエータ本体４，４０４は圧電素子ユニット４０で構成されているが、金属などの基板に圧電素子を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電素子を挟み込んだ構成であってもよい。この場合、圧電素子を含んで構成された共振器がアクチュエータ本体を構成する。
【０１８７】
さらに、前記実施形態では、超音波アクチュエータ２を基台に固定すると共に、駆動子７，７を移動可能なステージ１１に当接させて、該超音波アクチュエータ２を作動させることで該ステージ１１を駆動させているが、図２９に示すように、超音波アクチュエータ２をステージに固定する構成としてもよい。詳しくは、駆動装置６０１は、互いに平行な状態で基台に固定されたガイド１３，１３と、該ガイド１３，１３に摺動自在に取り付けられたステージ１４と、超音波アクチュエータ２とを備えている。該ガイド１３，１３のうちの一方のガイド１３には、該ガイド１３に固定された当接部材１３ａが設けられている。一方、ステージ１４には、アクチュエータ取付部１４ａが設けられている。そして、超音波アクチュエータ２は、駆動子７，７が該ガイド１３の当接部材１３ａに当接する状態で、該ステージ１４のアクチュエータ取付部１４ａにケース５が取り付けられている。この状態で、超音波アクチュエータ２を作動させると、駆動子７，７は当接部材１３ａに対して駆動力を出力するが、該当接部材１３ａは固定されているため、超音波アクチュエータ２自体が当接部材１３ａに対して相対的にガイド１３，１３の長手方向に振動する。その結果、アクチュエータ取付部１４ａを介してケース５と連結されたステージ１４がガイド１３，１３の長手方向に駆動される。
【０１８８】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動されるステージ１１は平板状であるが、これに限られるものではなく、可動体の構成としては任意の構成を採用することができる。例えば、図３０に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１５であり、超音波アクチュエータの駆動子７，７が該円板体１５の側周面１５ａに当接するように構成された駆動装置７０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子７，７の概略楕円運動によって、該円板体１５が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、図３１に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１６であり、超音波アクチュエータの駆動子７，７が該円板体１６の平面部１６ａに当接するように構成された駆動装置８０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子７，７の概略楕円運動によって、該円板体１６が駆動子７，７と当接部における接線方向に駆動され、結果として該円板体１６が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。
【０１８９】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
以上説明したように、本発明は、圧電素子を有する振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置について有用である。
【符号の説明】
【０１９１】
１，６０１，７０１，８０１  駆動装置
１１              ステージ（可動体）
２，２０２，３０２，４０２，５０２  超音波アクチュエータ（振動型アクチュエータ）
４，４０４        アクチュエータ本体
４６，４７，４８  外部電極（本体側給電電極）
５，２０５，３０５，５０５  ケース
８，２０８，３０８  第１ケース
９，２０９，３０９  第２ケース
５６，５７，５８  電極（ケース側給電電極）
６，２０６，３０６，４０６  支持ユニット（予圧ユニット）
６１              支持ゴム（予圧部材）
６２              付勢ゴム（予圧部材）
６３、２６３，３６３，４６３，５６３  連結ゴム（連結部材）
６４ａ，２６４ａ，３６４ａ，４６４ａ  中央部（本体部）
６５ｂ，２６４ｂ，３６４ｂ，４６４ｂ  両端部（本体部）
６７，２６７，３６７，４６７  薄肉部（低剛性部）
５３ａ，５４ａ    押圧部
２６８，３６８    被押圧部
６９              予圧ゴム（予圧部材）
７９              ダミー部材（バランスウエイト）
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体を収容するケースと、
前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備え、
前記連結部材は、本体部と該本体部よりも剛性が低い低剛性部とを有し、
前記予圧ユニットは、その外形寸法が前記ケースの内部寸法よりも大きく、前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されるときには、少なくとも前記連結部材が前記低剛性部において圧縮変形している振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記低剛性部は、前記本体部よりも断面積が小さい請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記低剛性部は、前記本体部の長手方向に対して湾曲している請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記アクチュエータ本体には、前記圧電素子に電圧を印加するための本体側給電電極が設けられる一方、
前記ケースには、前記アクチュエータ本体に給電するためのケース側給電電極が設けられ、
前記予圧部材は、導電性ゴムで構成され、前記本体側給電電極と前記ケース側給電電極とを導通させる請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記ケースは、第１ケースと第２ケースとの分割構造であって、
前記第２ケースは、前記圧縮力の方向に沿って前記第１ケースに取り付けられる請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１及び第２ケースには、前記連結部材を前記振動方向と平行な方向に圧縮変形させる押圧部が設けられている一方、
前記連結部材には、前記第１及び第２ケースの押圧部と当接する被押圧部が設けられている請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記アクチュエータ本体に設けられ、該アクチュエータ本体の振動に伴って動作することで駆動力を出力する駆動子と、
前記アクチュエータ本体において前記駆動子と反対側に設けられたバランスウエイトとをさらに備え、
前記連結部材は、前記アクチュエータ本体における前記バランスウエイトが設けられている面と前記ケースとの間を延びて前記予圧部材を連結していると共に、少なくともアクチュエータ本体側に開口する開口が形成されることで前記低剛性部が形成されており、
前記アクチュエータ本体は、前記バランスウエイトが前記連結部材の前記開口内に位置するように配設されている請求項１乃至６の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
圧電素子を有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体を収容するケースと、
前記ケースと前記アクチュエータ本体との間に配設されて該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に対して該振動の振動方向へ両側から圧縮力を予め付与する少なくとも２つの予圧部材及び該予圧部材を連結する連結部材を有する予圧ユニットとを備え、
前記ケースには、前記連結部材を前記振動方向と平行な方向に圧縮変形させる押圧部が設けられている一方、
前記連結部材には、前記押圧部と当接する被押圧部が設けられている振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記ケースは、第１ケースと第２ケースとの分割構造であって、
前記押圧部は、前記第１及び第２ケースそれぞれに設けられており、
前記第２ケースは、前記圧縮力の方向に沿って前記第１ケースに取り付けられる請求項８に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記予圧部材は、前記アクチュエータ本体における前記振動の腹の位置に設けられている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記アクチュエータ本体は、２次モードの屈曲振動と１次モードの縦振動とを行う請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧部材の圧縮力によって該第１の振動の共振周波数と該第２の振動の共振周波数とが一致するように構成されている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１３】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧部材の圧縮力によって該第２の振動の共振周波数が該第１の振動の共振周波数よりも高くなるように構成されている請求項１乃至９の何れか１つに記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１４】
相対移動可能な固定体及び可動体と、
前記固定体及び可動体の間に介設される請求項１乃至１３の何れか１つに記載の振動型アクチュエータとを備えた駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータは、前記アクチュエータ本体が前記可動体に対して押圧された状態で配設され、
前記予圧部材により付与される圧縮力は、前記アクチュエータ本体を前記可動体に対して押圧する押圧力よりも大きい駆動装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2009008135.tif 000039
【図３】
2009008135.tif 000040
【図４】
2009008135.tif 000041
【図５】
2009008135.tif 000042
【図６】
2009008135.tif 000043
【図７】
2009008135.tif 000044
【図８】
2009008135.tif 000045
【図９】
2009008135.tif 000046
【図１０】
2009008135.tif 000047
【図１１】
2009008135.tif 000048
【図１２】
2009008135.tif 000049
【図１３】
2009008135.tif 000050
【図１４】
2009008135.tif 000051
【図１５】
2009008135.tif 000052
【図１６】
2009008135.tif 000053
【図１７】
2009008135.tif 000054
【図１８】
2009008135.tif 000055
【図１９】
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【図２０】
2009008135.tif 000057
【図２１】
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【図２２】
2009008135.tif 000059
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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