(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電体層と複数の電極層とを交互に積層させて構成された圧電素子を備えた振動型アクチュエータであって、
前記圧電体層は、一対の主面と該一対の主面の周縁に形成された側面とを有し、該一対の主面が対向する方向に分極されており、
前記複数の電極層は、該圧電体層の分極方向に対して順方向に電圧を印加するときに陽極となる複数のプラス電極層と該圧電体層の分極方向に対して順方向に電圧を印加するときに陰極となる複数のマイナス電極層とを有し、
前記プラス電極層は、前記圧電体層の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２分割してなる４つの領域にそれぞれ設けられた４つのプラス分割電極と、該４つのプラス分割電極のうち一方の対角線方向に並ぶ第１組のプラス分割電極を接続するプラス対角接続電極とを有し、
前記マイナス電極層は、前記圧電体層を挟んで、前記プラス電極層の４つの前記プラス分割電極と対向する４つのマイナス分割電極と、該４つのマイナス分割電極のうち一方の対角線方向に並ぶ第１組のマイナス分割電極を接続するマイナス対角接続電極とを有し、
前記圧電体層の側面には、
異なる前記プラス電極層に形成された前記第１組の少なくとも一方のプラス分割電極を互いに接続する側方接続電極と、
異なる前記プラス電極層に形成された前記第２組の一方のプラス分割電極を互いに接続する側方接続電極と、
異なる前記プラス電極層に形成された前記第２組の他方のプラス分割電極を互いに接続する側方接続電極と、
異なる前記マイナス電極層に形成された前記第１組の少なくとも一方のマイナス分割電極を互いに接続する側方接続電極と、
異なる前記マイナス電極層に形成された前記第２組の一方のマイナス分割電極を互いに接続する側方接続電極と、
異なる前記マイナス電極層に形成された前記第２組の他方のマイナス分割電極を互いに接続する側方接続電極とが形成され、
前記圧電素子の積層方向両側における最も外側にはそれぞれ、外側を向く主面に前記プラス及びマイナス電極層が設けられていない前記圧電体層が位置し、
前記第２組の一方のプラス分割電極に接続された前記側方接続電極と該第２組の他方のプラス分割電極に接続された前記側方接続電極とは、前記圧電素子の積層方向の最も外側の両方の前記圧電体層の外側を向く主面にそれぞれ形成されたプラス外部接続電極によって接続され、
前記第２組の一方のマイナス分割電極に接続された前記側方接続電極と該第２組の他方のマイナス分割電極に接続された前記側方接続電極とは、前記圧電素子の積層方向の最も外側の両方の前記圧電体層の外側を向く主面にそれぞれ形成されたマイナス外部接続電極によって接続され、
前記第２組のプラス分割電極は、前記側方接続電極及び前記プラス外部接続電極を介して前記プラス電極層の外部で接続され、
前記第２組のマイナス分割電極は、前記側方接続電極及び前記マイナス外部接続電極を介して前記マイナス電極層の外部で接続されており、
前記プラス電極層は、少なくとも前記プラス分割電極及び前記プラス対角接続電極によって形成される電極パターンが１種類だけで構成されており、
前記マイナス電極層は、少なくとも前記マイナス分割電極及び前記マイナス対角接続電極によって形成される電極パターンが１種類だけで構成されている振動型アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記プラス外部接続電極と前記マイナス外部接続電極とはそれぞれ、複数の前記圧電体層の主面に形成されている振動型アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記プラス外部接続電極と前記マイナス外部接続電極とは、異なる前記圧電体層の主面に形成されている振動型アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記第１組のプラス分割電極が並ぶ対角線方向と、前記第１組のマイナス分割電極が並ぶ対角線方向とは、同じである振動型アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記プラス対角接続電極と前記マイナス対角接続電極とは、前記積層方向を向いてみたときにずれている振動型アクチュエータ。
【請求項６】
請求項４に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記プラス対角接続電極と前記マイナス対角接続電極とは、前記積層方向を向いてみたときに重なっていない振動型アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記プラス及びマイナス外部接続電極が設けられた前記圧電体層は、それ以外の圧電体層よりも厚い振動型アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１に記載の振動型アクチュエータにおいて、
前記圧電素子に設けられた駆動子をさらに備え、
前記圧電素子は、伸縮振動と屈曲振動とが合成された振動を行うことで前記駆動子を周回運動させて、駆動力を出力する振動型アクチュエータ。
【請求項９】
振動型アクチュエータと、該振動型アクチュエータを制御する制御装置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、請求項１に記載の圧電素子をｎ個（ｎは２以上の整数）有し、
第ｉ個目（ｉ＝１，…，ｎ−１）の前記圧電素子の一方の対角線方向に並ぶ第１組のマイナス分割電極と第ｉ＋１番目の前記圧電素子の第１組のプラス分割電極とが接続されると共に、第ｉ個目の該圧電素子の他方の対角線方向に並ぶ第２組のマイナス分割電極と第ｉ＋１番目の該圧電素子の第２組のプラス分割電極とが接続されている駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を備えた振動型アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種電気機器等に用いられる、圧電素子（電気機械変換素子）を備えた振動型アクチュエータが知られている。この振動型アクチュエータは、圧電体層と、該圧電体層を挟持するように設けられた電極層とを有する圧電素子を備えている。振動型アクチュエータは、圧電体層に電圧を印加することによって、該圧電体層に所望の振動を誘起させて、駆動力を出力させている。
【０００３】
このような振動型アクチュエータとしては、圧電体層の一方の主面に設けられた電極層が該主面を長手方向及び短手方向にそれぞれ分割した４つの領域に配置される４つの分割電極で構成され、圧電体層の他方の主面に設けられた電極層も同様に、４つの分割電極で構成されたものがある。
【０００４】
例えば、特許文献１に係る振動型アクチュエータは、フルブリッジ駆動又はプッシュプル駆動によって圧電体層に１次の伸縮振動（縦振動）と２次の屈曲振動（横振動）とを誘起させるために、圧電体層の一方の主面と他方の主面とのそれぞれに、前述のような４つの分割電極を設けている。
【０００５】
このような分割電極が設けられた圧電素子では、圧電体層の両方の主面を合わせて、合計８個の分割電極に給電するために、これら８個の分割電極にそれぞれワイヤやフレキシブルケーブル等の配線を接続する必要がある。かかる場合、それぞれの配線が負荷になって圧電素子の振動を阻害してしまい、その結果、振動型アクチュエータの効率が低下してしまう虞がある。
【０００６】
そこで、特許文献１の振動型アクチュエータでは、同じ電極層内の分割電極のうち対角線方向に並ぶ２つの分割電極を該電極層の略中央において対角線方向に延びる接続電極で互いに接続している。同じ電極層において対角線方向に並ぶ２つの分割電極は同じ駆動電圧が印加されるべき分割電極であるため、該電極層内で接続しておけば、一方の分割電極への配線を減らすことができる。
【０００７】
ところが、各電極層において対角線方向に並ぶ２つの分割電極を対角線方向に延びる接続電極で接続する構成の場合、１つの電極層においては一方の対角線方向に並ぶ２つの分割電極しか接続することができない。各電極層には、２組の対角線方向に並ぶ分割電極が存在することに加えて、圧電体層の一方の主面に設けられたプラス側の電極層と圧電体層の他方の主面に設けられたマイナス側の電極層との２種類の電極層が存在する。そこで、特許文献１の振動型アクチュエータは、複数の圧電体層と複数の電極層とを交互に積層して圧電素子を構成し、複数の電極層を、プラス側の電極層であって一方の対角線方向に並ぶ分割電極が接続されたものと、プラス側の電極層であって他方の対角線方向に並ぶ分割電極が接続されたものと、マイナス側の電極層であって一方の対角線方向に並ぶ分割電極が接続されたものと、マイナス側の電極層であって他方の対角線方向に並ぶ分割電極が接続されたものとの４種類の電極層で構成している。
【０００８】
こうして、同じ電極層内において、同電位となる分割電極を互いに接続して、圧電素子への配線の数を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２７８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このように多くのパターンの電極層が必要になると、振動型アクチュエータの製造が煩雑となり、製造コストが増大してしまう。例えば、電極層を圧電体層の主面に印刷して、圧電素子を製造する場合、電極層を圧電体層の表面に印刷するためのスクリーン印刷版等を多く準備する必要がある。それに加えて、４種類の電極層が形成された圧電体層を積層していくための設備が複雑になる。
【００１１】
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、圧電素子に含まれる電極層の種類を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに開示された振動型アクチュエータは、複数の圧電体層と複数の電極層とを交互に積層させて構成された圧電素子を備えた振動型アクチュエータである。そして、前記圧電体層は、一対の主面と該一対の主面の周縁に形成された側面とを有し、該一対の主面が対向する方向に分極されており、前記複数の電極層は、該圧電体層の分極方向に対して順方向に電圧を印加するときに陽極となるプラス電極層と該圧電体層の分極方向に対して順方向に電圧を印加するときに陰極となるマイナス電極層とを有し、前記プラス電極層は、前記圧電体層の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２分割してなる４つの領域にそれぞれ設けられた４つのプラス分割電極と、該４つのプラス分割電極のうち一方の対角線方向に並ぶ第１組のプラス分割電極を接続するプラス対角接続電極とを有し、該４つのプラス分割電極のうち該プラス対角接続電極で接続されていない第２組のプラス分割電極が該プラス電極層の外部で接続されており、前記マイナス電極層は、前記圧電体層を挟んで、前記プラス電極層の４つの前記プラス分割電極と対向する４つのマイナス分割電極と、該４つのマイナス分割電極のうち一方の対角線方向に並ぶ第１組のマイナス分割電極を接続するマイナス対角接続電極とを有し、該４つのマイナス分割電極のうち該マイナス対角接続電極で接続されていない第２組のマイナス分割電極が該マイナス電極層の外部で接続されているものとする。
【発明の効果】
【００１３】
前記振動型アクチュエータによれば、プラス電極層において、一方の対角線方向に並ぶ１組のプラス分割電極を該プラス電極層内においてプラス対角接続電極で接続すると共に、他方の対角線方向に並ぶ１組のプラス分割電極を該プラス電極層の外部で接続することによって、プラス電極層を１パターンで構成することができる。また、マイナス電極層において、一方の対角線方向に並ぶ１組のマイナス分割電極を該マイナス電極層内においてマイナス対角接続電極で接続すると共に、他方の対角線方向に並ぶ１組のマイナス分割電極を該マイナス電極層の外部で接続することによって、マイナス電極層を１パターンで構成することができる。その結果、電極層のパターンを減らことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図２】アクチュエータ本体の構成を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータ本体の斜視図で、（Ｂ）は主面に電極層が設けられた圧電体層のそれぞれを、積層方向の一側から見たときの平面図である。
【図３】圧電体層の形状を説明するための説明図である。
【図４】駆動装置の一部を構成するフルブリッジ回路の回路図である。
【図５】１次モードの伸縮振動によるアクチュエータ本体の変位を示す概念図である。
【図６】２次モードの屈曲振動によるアクチュエータ本体の変位を示す概念図である。
【図７】１次モードの伸縮振動及び２次モードの屈曲振動の合成振動によるアクチュエータ本体の変位を示す概念図である。
【図８】ハーフブリッジ回路の回路図である。
【図９】実施形態２に係る駆動装置の正面図である。
【図１０】実施形態３に係る駆動装置の正面図である。
【図１１】アクチュエータ本体の構成を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータ本体の斜視図で、（Ｂ）は主面に電極層が設けられた圧電体層のそれぞれを、積層方向の一側から見たときの平面図である。
【図１２】実施形態４に係る駆動装置の斜視図である。
【図１３】制御装置のブロック図である。
【図１４】超音波アクチュエータの駆動速度の周波数特性及びアクチュエータ本体のインピーダンスの周波数特性である。
【図１５】超音波アクチュエータの駆動速度の電圧特性である。
【図１６】共振周波数が異なる２つのアクチュエータ本体のインピーダンスの周波数特性である。
【図１７】共振周波数が異なる２つのアクチュエータ本体の駆動速度の周波数特性である。
【図１８】その他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図１９】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２０】その他の実施形態に係るアクチュエータ本体の構成を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータ本体の斜視図で、（Ｂ）は主面に電極層が設けられた圧電体層のそれぞれを、積層方向の一側から見たときの平面図で、（Ｃ）はアクチュエータ本体の正面図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１に係る駆動装置１の概略構成図である。本発明の実施形態１に係る駆動装置１は、図１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１０とを備えている。
【００１７】
ステージ１１は、ガイド（図示省略）に摺動可能に取り付けられている。つまり、ステージ１１は、ガイドが延びる方向（図中の矢印Ａ，Ｂの方向）に沿って移動可能に構成されている（このガイドの延びる方向がステージ１１の可動方向に相当する）。このステージ１１は、平面視略方形の板状部材である。そして、前記超音波アクチュエータ２は、このステージ１１の裏面に後述する駆動子９，９が接触するように配設されている。
【００１８】
前記超音波アクチュエータ２は、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９，９と、該アクチュエータ本体４を収容するケース３と、アクチュエータ本体４とケース３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８１，８１と、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８２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。
【００１９】
前記アクチュエータ本体４は、圧電素子で構成されている。アクチュエータ本体４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。主面、長辺側面及び短辺側面のうち、主面が最大の面積を有している。これら長辺側面及び短辺側面が、主面の周縁に形成された側面を構成する。このアクチュエータ本体４は、詳しくは後述するが、伸縮振動と屈曲振動とを調和的に発生させる。
【００２０】
アクチュエータ本体４の長辺側面（以下、設置面ともいう）４０ａには、２個の駆動子９，９が設けられている。
【００２１】
各駆動子９は、円柱状に形成されている。駆動子９の先端は、半球状に形成されている。この駆動子９は、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。この駆動子９は、接着剤を介してアクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられている。
【００２２】
接着剤としては、アクチュエータ本体４の材料及び駆動子９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って、アクチュエータ本体４の後述する振動をできるだけ阻害せずに、駆動子９と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。
【００２３】
また、駆動子９，９が設けられた位置は、設置面４０ａにおいて、アクチュエータ本体４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、アクチュエータ本体４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。
【００２４】
前記ケース３は、樹脂製であって、前記アクチュエータ本体４に対応した略コ字形状をしている。このケース３は、長辺壁部３１と、長辺壁部３１の一端部に設けられた第１短辺壁部３２と、長辺壁部３１の他端部に設けられた第２短辺壁部３３とを有している。
【００２５】
このように構成されたケース３内に前記アクチュエータ本体４が収容されている。アクチュエータ本体４は、駆動子９，９が設けられていない長辺側面がケース３の長辺壁部３１と対向するようにしてケース３内に収容されている。アクチュエータ本体４の該長辺側面とケース３の長辺壁部３１との間には付勢ゴム８２が介設されている。このとき、駆動子９，９はケース３から突出している。また、アクチュエータ本体４の一方の短辺側面とケース３の第１短辺壁部３２との間およびアクチュエータ本体４の他方の短辺側面とケース３の第２短辺壁部３３との間には、それぞれ支持ゴム８１，８１が介設されている。この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である。しかし、支持ゴム８１，８１は弾性体であるため、アクチュエータ本体４の縦振動を阻害することなく、該アクチュエータ本体４を支持することができる。
【００２６】
尚、これら支持ゴム８１及び付勢ゴム８２の代わりに、板バネ等の弾性部材を採用してもよい。
【００２７】
このように構成された超音波アクチュエータ２は、駆動子９，９がステージ１１の裏面と当接する状態で、ケース３が基台（図示省略）に固定される。詳しくは、超音波アクチュエータ２は、アクチュエータ本体４の短手方向がステージ１１の裏面に直交すると共に、アクチュエータ本体４の長手方向がステージ１１の裏面と平行で且つステージ１１の可動方向と平行になるように配置される。さらに換言すれば、超音波アクチュエータ２は、アクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向がステージ１１の裏面と直交すると共に、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向がステージ１１の可動方向を向くように配置される。
【００２８】
このとき、前記付勢ゴム８２が圧縮変形している。この付勢ゴム８２の弾性力によって駆動子９，９がステージ１１に付勢されている。超音波アクチュエータ２のステージ１１への付勢力は、付勢ゴム８２の弾性力によって決まる。
【００２９】
前記制御装置１０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アクチュエータ本体４に印加する。つまり、制御装置１０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発生させて、駆動子９，９を周回運動させることで、ステージ１１を移動させる。
【００３０】
続いて、アクチュエータ本体４の構成について、図２，３を参照しながら、さらに詳しく説明する。図２は、アクチュエータ本体４の構成を示す図であって、（Ａ）は、アクチュエータ本体４の斜視図であり、（Ｂ）は、主面に電極層が設けられた圧電体層のそれぞれを、積層方向の一側から見たときの平面図である。
図３は、圧電体層の形状を説明するための説明図である。
【００３１】
アクチュエータ本体４は、図２に示すように、複数の圧電体層４１，４１，…と複数の内部電極層５，…，６，…とを交互に積層して構成される。
【００３２】
前記各圧電体層４１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素等のセラミック材料からなる絶縁体層である。圧電体層４１は、前記アクチュエータ本体４と同様に、一対の主面４１ａ，４１ｂと、一対の長辺側面４１ｃ，４１ｄと、一対の短辺側面４１ｅ，４１ｆとを有する略直方体状をしている。主面４１ａ，４１ｂ、長辺側面４１ｃ，４１ｄ及び短辺側面４１ｅ，４１ｆのうち、主面４１ａ，４１ｂが最大の面積を有している。これら長辺側面４１ｃ，４１ｄ及び短辺側面４１ｅ，４１ｆが、主面の周縁に形成された側面を構成する。圧電体層４１は、一対の主面４１ａ，４１ｂが対向する方向（即ち、厚み方向）に分極されている。
【００３３】
内部電極層５，…，６，…は、積層方向に圧電体層４１を挟んで交互に配された、プラス電極層５とマイナス電極層６とで構成される。プラス電極層５とマイナス電極層６とは、同数だけ設けられている。これらプラス電極層５とマイナス電極層６を１セットとして、複数セットのプラス電極層５とマイナス電極層６が圧電体層４１を介在させた状態で繰り返し積層されている。これらプラス電極層５及びマイナス電極層６のそれぞれは、例えば、銀、パラジウム等を主成分とする金属からなる電極層である。また、プラス電極層５及びマイナス電極層６のそれぞれは、各圧電体層４１の主面４１ａ上に印刷されている。プラス電極層５とマイナス電極層６とは、互いに絶縁されて導通されていない。尚、圧電体層４１は、プラス電極層５からマイナス電極層６の方向へ分極されている。換言すれば、圧電体層４１の分極方向に対して順方向に電圧を印加するときにプラス側、即ち、陽極となる電極層がプラス電極層５であり、マイナス側、即ち、陰極となる電極層がマイナス電極層６である。
【００３４】
尚、図２（Ｂ）では、最外層の圧電体層４１（図の上段）と、プラス電極層５が設けられた圧電体層４１（図の中段）と、マイナス電極層６が設けられた圧電体層４１（図の下段）とを示している。アクチュエータ本体４では、プラス電極層５が設けられた圧電体層４１と、マイナス電極層６が設けられた圧電体層４１とが繰り返し積層されている。アクチュエータ本体４の最外層には、プラス電極層５やマイナス電極層６が露出しないように構成されている。つまり、アクチュエータ本体４の一方の最外層には、１つ内側の圧電体層４１のプラス電極層５を覆うようにして、プラス及びマイナス電極層５，６が形成されていない圧電体層４１が設けられている。一方、その反対側の最外層には、マイナス電極層６が形成された圧電体層４１が設けられており、プラス及びマイナス電極層５，６が形成されていない圧電体層４１が別途設けられているわけではない。つまり、このマイナス電極層６は、最外層の圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂのうち、１つ内側の圧電体層４１と対向する側の主面４１ａに設けられているため、マイナス電極層６は外部に露出していない。したがって、反対側の最外層は、マイナス電極層６が設けられた圧電体層４１で構成されている。尚、図２（Ｂ）の下段に示す圧電体層４１には、後述するプラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が図示されているが、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が設けられているのは、最外層に位置する圧電体層４１だけである。つまり、最外層以外に位置する、マイナス電極層６が形成された圧電体層４１には、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成されていない。
【００３５】
前記プラス電極層５は、図３に示すように、圧電体層４１の主面４１ａをその長手方向Ｌ及び短手方向Ｓにそれぞれ２等分してなる４つの領域Ａ１〜Ａ４にそれぞれ設けられたプラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂと、４つのプラス分割電極のうち対角線方向に並ぶ２組のプラス分割電極のうち一方の組のプラス分割電極５１Ａ，５３Ａを接続するプラス対角接続電極５５Ａとを有している。詳しくは、４つのプラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂは、略矩形状の電極である。また、４つのプラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂは、図２（Ｂ）において左上に位置する第１プラス分割電極５１Ａと、該第１プラス分割電極５１Ａから時計回りに順に並ぶ、第２プラス分割電極５２Ｂと、第３プラス分割電極５３Ａと、第４プラス分割電極５４Ｂとで構成されている。これら第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂがプラス分割電極を構成する。また、第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａが第１組のプラス分割電極を、第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂが第２組のプラス分割電極を構成する。
【００３６】
そして、一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１プラス分割電極５１Ａと第３プラス分割電極５３Ａとがプラス対角接続電極５５Ａで接続されている。このプラス対角接続電極５５Ａは、第１プラス分割電極５１Ａの４辺のうち第２プラス分割電極５２Ｂに対向する短辺と、第３プラス分割電極５３Ａの４辺のうち第２プラス分割電極５２Ｂに対向する長辺とに接続されている。すなわち、プラス対角接続電極５５Ａは、相対向する、第１プラス分割電極５１Ａの角部と第３プラス分割電極５３Ａの角部とを結ぶ線よりも第２プラス分割電極５２Ｂ側に寄っている。一方、第２プラス分割電極５２Ｂと第４プラス分割電極５４Ｂとは、プラス電極層５内では接続されていない。
【００３７】
また、プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂにはそれぞれ、圧電体層４１の周縁（具体的には圧電体層４１の長辺）まで延びるプラス引出電極５１ａ〜５４ｂが設けられている。具体的には、第１及び第２プラス引出電極５１ａ，５２ｂはそれぞれ、第１及び第２プラス分割電極５１Ａ，５２Ｂの長辺から、近接する、圧電体層４１の長辺に向かって延びている。第１及び第２プラス引出電極５１ａ，５２ｂは、圧電体層４１の長手方向における相対的に外側の位置に位置している。一方、第３及び第４プラス引出電極５３ａ，５４ｂはそれぞれ、第３及び第４プラス分割電極５３Ａ，５４Ｂの長辺から、近接する、圧電体層４１の長辺に向かって延びている。第３及び第４プラス引出電極５３ａ，５４ｂは、圧電体層４１の長手方向における相対的に中央寄りの位置に位置している。
【００３８】
また、前記マイナス電極層６も、プラス電極層５と同様に、図３に示すように、圧電体層４１の主面４１ａをその長手方向Ｌ及び短手方向Ｓにそれぞれ２等分してなる４つの領域Ａ１〜Ａ４にそれぞれ設けられたマイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂと、４つのマイナス分割電極のうち対角線方向に並ぶ２組のマイナス分割電極のうち一方の組のマイナス分割電極６１Ａ，６３Ａを接続するマイナス対角接続電極６５Ａとを有している。詳しくは、４つのマイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂは、略矩形状の電極である。また、４つのマイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂは、図２（Ｂ）において左上に位置する第１マイナス分割電極６１Ａと、該第１マイナス分割電極６１Ａから時計回りに順に並ぶ、第２マイナス分割電極６２Ｂと、第３マイナス分割電極６３Ａと、第４マイナス分割電極６４Ｂとで構成されている。これら第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂがマイナス分割電極を構成する。また、第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａが第１組のマイナス分割電極を、第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂが第２組のマイナス分割電極を構成する。
【００３９】
そして、一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１マイナス分割電極６１Ａと第３マイナス分割電極６３Ａとがマイナス対角接続電極６５Ａで接続されている。このマイナス対角接続電極６５Ａは、第１マイナス分割電極６１Ａの４辺のうち第４マイナス分割電極６４Ｂに対向する長辺と、第３マイナス分割電極６３Ａの４辺のうち第４マイナス分割電極６４Ｂに対向する短辺とに接続されている。すなわち、マイナス対角接続電極６５Ａは、相対向する、第１マイナス分割電極６１Ａの角部と第３マイナス分割電極６３Ａの角部とを結ぶ線よりも第４マイナス分割電極６４Ｂ側に寄っている。一方、第２マイナス分割電極６２Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとは、マイナス電極層６内では接続されていない。
【００４０】
また、マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂにはそれぞれ、圧電体層４１の周縁（具体的には圧電体層４１の長辺）まで延びるマイナス引出電極６１ａ〜６４ｂが設けられている。具体的には、第１及び第２マイナス引出電極６１ａ，６２ｂはそれぞれ、第１及び第２マイナス分割電極６１Ａ，６２Ｂの長辺から、近接する、圧電体層４１の長辺に向かって延びている。第１及び第２マイナス引出電極６１ａ，６２ｂは、圧電体層４１の長手方向における相対的に中央寄りの位置に位置している。一方、第３及び第４マイナス引出電極６３ａ，６４ｂはそれぞれ、第３及び第４マイナス分割電極６３Ａ，６４Ｂの長辺から、近接する、圧電体層４１の長辺に向かって延びている。第３及び第４マイナス引出電極６３ａ，６４ｂは、圧電体層４１の長手方向における相対的に外側の位置に位置している。
【００４１】
こうして、積層方向において、圧電体層４１を挟んで、第１プラス分割電極５１Ａと第１マイナス分割電極６１Ａとが対向し、第２プラス分割電極５２Ｂと第２マイナス分割電極６２Ｂとが対向し、第３プラス分割電極５３Ａと第３マイナス分割電極６３Ａとが対向し、第４プラス分割電極５４Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとが対向するようになる。一方、第１〜第４プラス引出電極５１ａ〜５４ｂは、積層方向において、第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂや第１〜第４マイナス引出電極６１ａ〜６４ｂと重なっていない。同様に、第１〜第４マイナス引出電極６１ａ〜６４ｂは、積層方向において、第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂや第１〜第４プラス引出電極５１ａ〜５４ｂと重なっていない。このため、圧電体層４１の、第１〜第４プラス引出電極５１ａ〜５４ｂや第１〜第４マイナス引出電極６１ａ〜６４ｂに対応する部分は、圧電体層４１の厚み方向への電界が生じず、圧電的に不活性な部分となる。
【００４２】
このように構成されたプラス電極層５とマイナス電極層６とは、圧電体層４１の重心Ｍを中心に点対称な形状をしている。
【００４３】
また、圧電体層４１の長辺側面には、異なる圧電体層４１に形成された各分割電極同士を接続するための側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−が形成されている。これら側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−は、金や銀やパラジウムなどの金属を焼き付けや溶射、スパッタなどの方法で圧電体層４１の長辺側面に形成されている。
【００４４】
詳しくは、圧電体層４１の一方の長辺側面の長手方向一端部には、第１プラス分割電極５１Ａの第１プラス引出電極５１ａに接続された第１プラス側方接続電極７１Ａ＋が形成されている。圧電体層４１の一方の長辺側面の長手方向他端部には、第２プラス分割電極５２Ｂの第２プラス引出電極５２ｂに接続された第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋が形成されている。圧電体層４１の一方の長辺側面の長手方向中央の第１プラス側方接続電極７１Ａ＋寄りの部分には、第１マイナス分割電極６１Ａの第１マイナス引出電極６１ａに接続された第１マイナス側方接続電極７１Ａ−が形成されている。圧電体層４１の一方の長辺側面の長手方向中央の第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋寄りの部分には、第２マイナス分割電極６２Ｂの第２マイナス引出電極６２ｂに接続された第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−が形成されている。
【００４５】
一方、圧電体層４１の他方の長辺側面の長手方向一端部には、第４マイナス分割電極６４Ｂの第４マイナス引出電極６４ｂに接続された第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−が形成されている。圧電体層４１の他方の長辺側面の長手方向他端部には、第３マイナス分割電極６３Ａの第３マイナス引出電極６３ａに接続された第３マイナス側方接続電極７３Ａ−が形成されている。圧電体層４１の他方の長辺側面の長手方向中央の第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−寄りの部分には、第４プラス分割電極５４Ｂの第４プラス引出電極５４ｂに接続された第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋が形成されている。圧電体層４１の他方の長辺側面の長手方向中央の第３マイナス側方接続電極７３Ａ−寄りの部分には、第３プラス分割電極５３Ａの第３プラス引出電極５３ａに接続された第３プラス側方接続電極７３Ａ＋が形成されている。
【００４６】
これら第１〜第４プラス側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ＋及び第１〜第４マイナス側方接続電極７１Ａ−〜７４Ｂ−が側方接続電極を構成する。
【００４７】
こうして、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂはそれぞれ、第１〜第４プラス側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ＋を介して互いに導通している。また、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂはそれぞれ、第１〜第４マイナス側方接続電極７１Ａ−〜７４Ｂ−を介して互いに導通している。
【００４８】
ここで、第１プラス分割電極５１Ａと第３プラス分割電極５３Ａとは、プラス対角接続電極５５Ａを介して導通しているため、第１プラス分割電極５１Ａは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第１プラス分割電極５１Ａ，５１Ａ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第３プラス分割電極５３Ａ，５３Ａ，…にも導通している。同様に、第３プラス分割電極５３Ａは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第３プラス分割電極５３Ａ，５３Ａ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第１プラス分割電極５１Ａ，５１Ａ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，…，５３Ａ，…は、互いに導通している。また、第１マイナス分割電極６１Ａと第３マイナス分割電極６３Ａとは、マイナス対角接続電極６５Ａを介して導通しているため、第１マイナス分割電極６１Ａは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第１マイナス分割電極６１Ａ，６１Ａ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第３マイナス分割電極６３Ａ，６３Ａ，…にも導通している。同様に、第３マイナス分割電極６３Ａは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第３マイナス分割電極６３Ａ，６３Ａ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第１マイナス分割電極６１Ａ，６１Ａ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，…，６３Ａ，…は、互いに導通している。
【００４９】
一方、第２プラス分割電極５２Ｂと第４プラス分割電極５４Ｂとは、プラス電極層５内では互いに導通していない。同様に、第２マイナス分割電極６２Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとは、マイナス電極層６内では互いに導通していない。
【００５０】
そこで、第２プラス分割電極５２Ｂに接続された第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋と、第４プラス分割電極５４Ｂに接続された第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋とを互いに接続するプラス外部接続電極７５Ｂ＋が設けられている。プラス外部接続電極７５Ｂ＋は、圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂのうち、プラス電極層５及びマイナス電極層６が設けられていない主面に設けられている。また、第２マイナス分割電極６２Ｂに接続された第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−と、第４マイナス分割電極６４Ｂに接続された第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−とを互いに接続するマイナス外部接続電極７５Ｂ−が設けられている。マイナス外部接続電極７５Ｂ−は、圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂのうち、プラス電極層５及びマイナス電極層６が形成されていない主面に設けられている。プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−は、金や銀やパラジウムなどの金属を焼き付けや溶射、スパッタなどの方法で圧電体層４１の主面に形成されている。
【００５１】
詳しくは、積層された圧電体層４１，４１，…のうち、最も外側の圧電体層４１，４１（即ち、積層方向に見たときの最初の圧電体層４１と最後の圧電体層４１）においては、外側を向く（即ち、露出している）主面４１ａにはプラス及びマイナス電極層５，６が設けられていない。つまり、アクチュエータ本体４の外表面、即ち、アクチュエータ本体４の主面にプラス及びマイナス電極層５，６が露出しないようになっている。これら両最外の圧電体層４１，４１の外側の主面４１ａ，４１ｂ（即ち、アクチュエータ本体４の主面）に、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成されている。プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−は、各最外の圧電体層４１の外側の主面４１ａ（４１ｂ）において、互いに平行に延びている。尚、最外層に設けられた圧電体層４１，４１は、それ以外の圧電体層４１に比べて、厚みが厚くなっている。つまり、最外層の圧電多層４１は、プラス又はマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−とプラス又はマイナス電極層５，６とで挟持されることになる。そのため、該圧電体層４１には、部分的に、厚み方向へ電界が作用して、振動が発生する虞がある。そのため、最外層の圧電体層４１を厚くすることによって、不要な振動の発生を抑制している。
【００５２】
こうして、第２プラス分割電極５２Ｂと第４プラス分割電極５４Ｂとは、プラス外部接続電極７５Ｂ＋を介して導通しているため、第２プラス分割電極５２Ｂは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第２プラス分割電極５２Ｂ，５２Ｂ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第４プラス分割電極５４Ｂ，５４Ｂ，…にも導通している。同様に、第４プラス分割電極５４Ｂは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第４プラス分割電極５４Ｂ，５４Ｂ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第２プラス分割電極５２Ｂ，５２Ｂ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，…，５４Ｂ，…は、互いに導通している。また、第２マイナス分割電極６２Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとは、マイナス外部接続電極７５Ｂ−を介して導通しているため、第２マイナス分割電極６２Ｂは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第２マイナス分割電極６２Ｂ，６２Ｂ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第４マイナス分割電極６４Ｂ，６４Ｂ，…にも導通している。同様に、第４マイナス分割電極６４Ｂは、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第４マイナス分割電極６４Ｂ，６４Ｂ，…だけでなく、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第２マイナス分割電極６２Ｂ，６２Ｂ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，…，６４Ｂ，…は、互いに導通している。
【００５３】
このように構成されたアクチュエータ本体４においては、側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−及び外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が外側に露出している。これら側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−及び外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−を給電端子として、アクチュエータ本体４に給電が行われる。詳しくは、第１又は第３プラス側方接続電極７１Ａ＋，７３Ａ＋と第１又は第３マイナス側方接続電極７１Ａ−，７３Ａ−との間に電圧を印加することによって、圧電体層４１，４１，…の、第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａと第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａとに挟持された部分に電界を加えることができる。一方、第２又は第４プラス側方接続電極７２Ｂ＋，７４Ｂ＋と第２又は第４マイナス側方接続電極７２Ｂ−，７４Ｂ−との間に電圧を印加することによって、圧電体層４１，４１，…の、第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂと第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂとに挟持された部分に電界を加えることができる。
【００５４】
次に、制御装置１０の構成及び動作について、図４〜７を参照しながら、説明する。図４は、制御装置１０の一部を構成するフルブリッジ回路の回路図であり、図５は、アクチュエータ本体の１次モードの伸縮振動の変位図であり、図６は、アクチュエータ本体の２次モードの屈曲振動の変位図であり、図７は、アクチュエータ本体の１次モードの伸縮振動と２次モードの屈曲振動との合成振動の変位図である。
【００５５】
フルブリッジ回路１２は、スイッチング回路としての複数のＦＥＴと、２つのコイルを有している。制御装置１０は、ＣＰＵ（図示省略）によりＦＥＴをスイッチングすることによって、アクチュエータ本体４に所定の交流電圧を印加する。フルブリッジ回路１２の出力端子にはワイヤを介して、アクチュエータ本体４の第３プラス側方接続電極７３Ａ＋、第３マイナス側方接続電極７３Ａ−、第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋、及び第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−が接続されている。図４では、それらの側方接続電極７３Ａ＋〜７４Ｂ−に導通している分割電極５１Ａ〜６４Ｂを図示している。尚、第３プラス側方接続電極７３Ａ＋の代わりに第１プラス側方接続電極７１Ａ＋が、第３マイナス側方接続電極７３Ａ−の代わりに第１マイナス側方接続電極７１Ａ−が、第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋の代わりに第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋又はプラス外部接続電極７５Ｂ＋が、第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−の代わりに第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−又はマイナス外部接続電極７５Ｂ−がフルブリッジ回路１２の出力端子に接続されるように構成してもよい。
【００５６】
そして、制御装置１０は、第３プラス側方接続電極７３Ａ＋と第３マイナス側方接続電極７３Ａ−とを介して、第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａと第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａとの間に所定の第１交流電圧を印加する一方、第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋と第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−とを介して、第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂと第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂとの間に所定の第２交流電圧を印加する。制御装置１０は、第１及び第２交流電圧の電圧値、周波数、位相を調節することによって、アクチュエータ本体４に種々の振動を誘起させる。例えば、略同じ電圧値、周波数の第１及び第２交流電圧を同位相でアクチュエータ本体４に印加すると、アクチュエータ本体４には図５に示す１次モードの伸縮振動が誘起される。一方、略同じ電圧値、周波数の第１及び第２交流電圧を１８０°の位相差でアクチュエータ本体４に印加すると、アクチュエータ本体４には図６に示す２次モードの屈曲振動が誘起される。
【００５７】
ところで、アクチュエータ本体４の伸縮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の材料や形状等により決定される。本実施形態では、アクチュエータ本体４の材料や形状等は、１次モードの伸縮振動の共振周波数及び２次モードの屈曲振動の共振周波数が略一致するように決定されている。
【００５８】
そして、制御装置１０は、略同じ電圧値で、１次モードの伸縮振動の共振周波数及び２次モードの屈曲振動の共振周波数と略同じ周波数の第１及び第２交流電圧を９０°又は−９０°の位相差でアクチュエータ本体４に印加すると、アクチュエータ本体４には１次モードの伸縮振動と２次モードの屈曲振動とが調和的に誘起され、アクチュエータ本体４の形状が、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すような順で変化する。その結果、アクチュエータ本体４に設けられた駆動子９，９が、図７の紙面を貫く方向から見て周回運動、具体的には、略楕円運動する。つまり、アクチュエータ本体４の伸縮振動及び屈曲振動の合成振動により駆動子９，９が略楕円運動する。この楕円運動により駆動子９，９が当接しているステージ１１は、アクチュエータ本体４に対して相対的に、図１に示す矢印Ａ又は矢印Ｂの方向に移動する。尚、アクチュエータ本体４の異常発熱を防止すべく、アクチュエータ本体４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を印加するようにしてもよい。
【００５９】
ここで、伸縮振動の伸縮方向は、アクチュエータ本体４の主面の長手方向、つまり、ステージ１１の移動方向であり、屈曲振動の振動方向は、駆動子９，９がステージ１１を押圧する方向である。アクチュエータ本体４の積層方向は、伸縮振動の伸縮方向及び屈曲振動の振動方向の両方と垂直な方向である。
【００６０】
尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、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。
【００６１】
このように超音波アクチュエータ２は、駆動子９，９を縦振動の振動方向（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９，９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。
【００６２】
具体例としては、アクチュエータ本体４を長さ６．０ｍｍ×幅１．７ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの直方体に形成し、制御装置１０のＣＰＵにより２７０ｋＨｚでスイッチングを行い、アクチュエータ本体に±３Ｖの第１及び第２交流電圧を印加した。このときの第１及び第２交流電圧の位相差は９０°である。この場合、アクチュエータ本体にかかる電圧は６Ｖｐｐで、無負荷状態におけるステージ１１の移動速度は９０ｍｍ／ｓであった。
【００６３】
尚、図８に示すように、アクチュエータ本体４のマイナス電極層６を４分割ではなく、１つの共通電極とし、制御装置１０をハーフブリッジ回路で構成した場合には、３Ｖｐｐの第１及び第２交流電圧を９０°の位相差でアクチュエータ本体４に印加すると、無負荷状態におけるステージ１１の移動速度は５０ｍｍ／ｓであった。
【００６４】
したがって、本実施形態によれば、各電極層の４つの分割電極のうち一方の対角線方向に並ぶ１組の分割電極を該電極層内において対角接続電極で接続すると共に、他方の対角線方向に並ぶ１組の分割電極を該電極層の外部で接続することによって、電極層のパターンを減らすことができる。
【００６５】
詳しくは、フルブリッジ回路を実現すべく、圧電体層４１の主面４１ａを縦横に４分割した領域に４つの分割電極を配置したアクチュエータ本体４の場合、対角線方向に並ぶ各２つの分割電極は同じ交流電圧を印加する必要がある。例えば、プラス電極層５の一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａには共に所定の第１交流電圧を印加する必要があり、プラス電極層５の他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂには共に所定の第２交流電圧を印加する必要がある。そのため、対角線方向に並ぶ各２つの分割電極を接続することによって、対角線方向に並ぶ２つの分割電極の一方に所定の交流電圧を印加するだけで、該対角線方向に並ぶ２つの分割電極の他方にも同じ交流電圧を印加することができるようになる。そして、圧電体層４１の主面４１ａを４分割した領域に４つの分割電極を配置し且つフルブリッジ回路に適用されるアクチュエータ本体４においては、接続すべき分割電極の組として、（ｉ）プラス電極層５の一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａと、（ii）プラス電極層５の他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂと、（iii）マイナス電極層６の一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａと、（iv）マイナス電極層６の他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂとの４種類がある。ここで、対角線方向Ｄ１に沿って延びる対角接続電極と対角線方向Ｄ２に沿って延びる対角接続電極とは交差してしまうため、１つの電極層では１つの対角線方向に並ぶ分割電極しか接続できない。そのため、特許文献１の振動型アクチュエータのように、接続すべき分割電極を電極層内で対角接続電極によって接続しようとすると、４種類の接続すべき分割電極の組に対応した４パターンの電極層が必要になる。
【００６６】
それに対して、本実施形態では、プラス電極層５において、一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａをプラス対角接続電極５５Ａで接続する一方、他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂをプラス電極層５の外部で接続することによって、対角線方向に並ぶ２組の分割電極をそれぞれ接続することができるため、プラス電極層５を１パターンにすることができる。また、マイナス電極層６において、一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａをマイナス対角接続電極６５Ａで接続する一方、他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂをマイナス電極層６の外部で接続することによって、対角線方向に並ぶ２組の分割電極をそれぞれ接続することができるため、マイナス電極層６を１パターンにすることができる。こうして、電極層のパターンを、プラス電極層５の１パターンとマイナス電極層６の１パターンとの合計２パターンとすることができる。その結果、超音波アクチュエータ２の製造コストを削減することができる。例えば、電極層を圧電体層４１の主面４１ａに印刷するスクリーン印刷板の個数を削減することができ、電極層が形成された圧電体層を積層していくための設備を簡素化して、製造コストを削減することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態では、プラス電極層５とマイナス電極層６とを点対称（詳しくは、圧電体層４１の主面４１ａの重心Ｍに対して点対称）な形状に形成することによって、プラス電極層５のパターンとマイナス電極層６のパターンを共通化して、製造コストをさらに削減することができる。詳しくは、第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂ及び第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂをそれぞれ、圧電体層４１の主面４１ａの重心Ｍに対して点対称に形成及び配置している。それに加えて、圧電体層４１の一方の長辺側面に向かって延びる第１及び第２プラス引出電極５１ａ，５２ｂを長辺側面の長手方向両端部寄りに配置し且つ、圧電体層４１の他方の長辺側面に向かって延びる第３及び第４プラス引出電極５３ａ，５４ｂを長辺側面の長手方向中央寄りに配置する一方、圧電体層４１の一方の長辺側面に向かって延びる第１及び第２マイナス引出電極６１ａ，６２ｂを長辺側面の長手方向中央寄りに配置し且つ、他方の長辺側面に向かって延びる第３及び第４マイナス引出電極６３ａ，６４ｂを長辺側面の長手方向両端部寄りに配置している。さらに、プラス対角接続電極５５Ａを第２プラス分割電極５２Ｂ側へ、マイナス対角接続電極６５Ａを第４マイナス分割電極６４Ｂ側へずらしている。これらの構成によって、プラス電極層５とマイナス電極層６とを圧電体層４１の主面４１ａの重心Ｍに対して点対称に形成することができる。プラス電極層５とマイナス電極層６とが点対称であるため、プラス電極層５を圧電体層４１の主面４１ａの重心Ｍ回りに１８０°回転させたものがマイナス電極層６となる。つまり、１種類の電極層を圧電体層４１，４１，…に印刷し、同じ電極層が主面４１ａに印刷された複数の圧電体層４１，４１，…を圧電体層４１の主面４１ａの重心Ｍ回りに１８０°回転させて交互に積層していくことで、プラス電極層５が設けられた圧電体層４１とマイナス電極層６が設けられた圧電体層４１とを交互に積層させたアクチュエータ本体４を形成することができる。こうして、電極層を圧電体層４１の主面４１ａに印刷するスクリーン印刷板を１種類に削減することができるため、製造コストをさらに削減することができる。また、プラス電極層５とマイナス電極層６とを点対称な形状にすることによって、アクチュエータ本体４の振動、特に２次モードの屈曲振動の対称性が向上する。このことにより、アクチュエータ本体４に不要な振動が発生せず、エネルギーロスが大幅に低減される。その結果、給電電力を効率よく振動に変換できる。
【００６８】
また、電極層の外部で接続する分割電極の接続は、ワイヤやフレキシブルケーブルで接続することも考えられるが、本実施形態では、圧電体層４１の表面に設けた側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−と外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−とで実現している。こうして、電極層の外部で接続すべき分割電極を、アクチュエータ本体４の表面に形成された側方接続電極７１Ａ＋〜７４Ｂ−及び外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−によって接続することによって、ワイヤやフレキシブルケーブルで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。その結果、超音波アクチュエータ２の効率の低下を防止することができる。
【００６９】
さらに、アクチュエータ本体４の表面に形成された２つの側方接続電極をアクチュエータ本体４の表面に形成された外部接続電極で接続する構成においては、これら３つの接続電極が同一平面上にない限り、これら３つの接続電極はアクチュエータ本体４の稜線部を横切って形成されることになる。つまり、本実施形態では、第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋とプラス外部接続電極７５Ｂ＋とは、アクチュエータ本体４の主面と一方の長辺側面との稜線部において接続されている。第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋とプラス外部接続電極７５Ｂ＋とは、アクチュエータ本体４の主面と他方の長辺側面との稜線部において接続されている。すなわち、第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋とプラス外部接続電極７５Ｂ＋と第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋とは、アクチュエータ本体４の稜線部を横切って形成されている。同様に、第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とは、アクチュエータ本体４の主面と一方の長辺側面との稜線部において接続されている。第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とは、アクチュエータ本体４の主面と他方の長辺側面との稜線部において接続されている。すなわち、第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−とマイナス外部接続電極７５Ｂ−と第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−とは、アクチュエータ本体４の稜線部を横切って形成されている。
【００７０】
このように、電極が稜線部を横切って形成される構成においては、稜線部において断線が発生する虞がある。つまり、圧電体層は脆弱材料であるため、稜線部が欠けやすく、電極が稜線部と共に欠けてしまう虞がある。また、稜線部における電極は、主面や長辺側面等の面に形成された電極に比べて、膜厚を確保することが困難であるため、圧電体層４１と電極との熱膨張係数の差等で稜線部の電極が切れる虞がある。
【００７１】
それに対して、本実施形態では、第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋と第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋とを接続するプラス外部接続電極７５Ｂ＋をアクチュエータ本体４の両方の主面に設けている。これにより、一方のプラス外部接続電極７５Ｂ＋において稜線部で断線が生じたとしても、他方のプラス外部接続電極７５Ｂ＋を介して第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋と第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋との接続を維持することができるため、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。
【００７２】
このとき、長辺側面における第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋と第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−の並ぶ順番を、アクチュエータ本体４の長手方向において、第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋と第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−の並ぶ順番と同じにすることによって、プラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とを圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂにおいて交差させることなく形成することができる。その結果、一の主面４１ａ（４１ｂ）にプラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−との両方を形成することができるため、プラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とをそれぞれ両方の主面４１ａ，４１ｂに形成することができる。つまり、一の主面４１ａ（４１ｂ）においてプラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とが交差せざるを得ない場合、一の主面４１ａ（４１ｂ）にプラス外部接続電極７５Ｂ＋及びマイナス外部接続電極７５Ｂ−のうちの一方しか形成することができず、アクチュエータ本体４の一方の主面４１ａにプラス外部接続電極７５Ｂ＋だけが形成され、他方の主面４１ｂにマイナス外部接続電極７５Ｂ−だけが形成されることになる。したがって、アクチュエータ本体４の一方の長辺側面と他方の長辺側面において、第２プラス側方接続電極７２Ｂ＋と第２マイナス側方接続電極７２Ｂ−の並ぶ順番を第４プラス側方接続電極７４Ｂ＋と第４マイナス側方接続電極７４Ｂ−の並ぶ順番と一致させることによって、アクチュエータ本体４の各主面（即ち、一方の最外の圧電体層４１の主面４１ａと他方の最外の圧電体層４１の主面４１ｂ）にプラス外部接続電極７５Ｂ＋及びマイナス外部接続電極７５Ｂ−の両方を形成することができる。
【００７３】
ただし、一方の最外の圧電体層４１の外側の主面４１ａにプラス外部接続電極７５Ｂ＋だけを設け、他方の最外の圧電体層４１の外側の主面４１ｂにマイナス外部接続電極７５Ｂだけ−を設けるように構成してもよい。かかる構成においては、稜線部を横切る電極の幅を太くすることができる。すなわち、１つの主面４１ａ（４１ｂ）にプラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とを形成する構成においては、プラス外部接続電極７５Ｂ＋とマイナス外部接続電極７５Ｂ−とが干渉しない程度に、プラス外部接続電極７５Ｂ＋及びマイナス外部接続電極７５Ｂ−の幅を細くしなければならない。しかし、１つの主面４１ａ（４１ｂ）にプラス外部接続電極７５Ｂ＋及びマイナス外部接続電極７５Ｂ−の何れか一方しか形成しない構成においては、外部接続電極及びそれに接続される側方接続電極の幅を、他方の外部接続電極との干渉を考慮することなく、広くすることができる。その結果、電極のうちの稜線部を横切る部分の幅が広くなるため、稜線部を横切る部分に損傷等が生じたとしても、電極が完全に断線することが起こり難くなり、導通状態が維持される。これにより、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。
【００７４】
また、プラス電極層５のプラス対角接続電極５５Ａと、マイナス電極層６のマイナス対角接続電極６５Ａとを、積層方向（即ち、圧電体層４１の分極方向）に向かって見たときに重ならないように配置することによって、アクチュエータ本体４をバランスよく振動させ、その振動効率を向上させることができる。すなわち、プラス対角接続電極５５Ａを対角線方向Ｄ２において第２プラス分割電極５２Ｂ寄りに、マイナス対角接続電極６５Ａを対角線方向Ｄ２において第４マイナス分割電極６４Ｂ寄りにずらして配置することによって、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとが圧電体層４１の分極方向に並ばないようにしている。これにより、圧電体層４１のうちプラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとが設けられた部分を圧電的に不活性にすることができるため、アクチュエータ本体４に不要な振動が発生することを抑制することができる。その結果、アクチュエータ本体４をバランスよく振動させ、その振動効率を向上させることができる。
【００７５】
ただし、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとは積層方向に向かって見たときに重ならないように完全にずれていなくてもよい。すなわち、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａと積層方向に向かって見たときに完全には重なっていないものの一部だけが重なっている状態であってもよい。かかる構成であっても、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとの間に生じる電界は、圧電体層４１の分極方向に対して傾斜した方向に作用するため、該電界の作用する方向が分極方向と一致する場合に比べて、圧電体層４１のうちプラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとが設けられた部分に誘起される振動を抑制することができる。
【００７６】
さらに、プラス電極層５の第１〜第４プラス引出電極５１ａ〜５４ｂと、マイナス電極層６の第１〜第４マイナス引出電極６１ａ〜６４ｂとを積層方向に向かって見たときに重ならないように配置することによって、圧電体層４１のうち第１〜第４プラス引出電極５１ａ〜５４ｂや第１〜第４マイナス引出電極６１ａ〜６４ｂが設けられた部分を圧電的に不活性にすることができるため、アクチュエータ本体４の不要な振動を抑制することができる。その結果、アクチュエータ本体４をバランスよく振動させ、その振動効率を向上させることができる。
【００７７】
また、プラス電極層５とマイナス電極層６とを交互に配設することによって、アクチュエータ本体４の振動を積層方向に均一にすることができる。つまり、プラス電極層５とマイナス電極層６とがランダムに積層されていると、圧電体層４１ごとに作用する電界の強度が異なることになり、アクチュエータ本体４の振動が積層方向において不均一となる。それに対して、プラス電極層５とマイナス電極層６とを交互に配設することによって、各圧電体層４１は必ずプラス電極層５とマイナス電極層６とで挟持されることになるため、圧電体層４１ごとに作用する電界の強度を（電界の向きは、プラス電極層５とマイナス電極層６の配置によって異なるものの）略等しくすることができる。その結果、アクチュエータ本体４の振動を積層方向に均一にすることができる。これにより、圧電体層４１に余分な振動が発生せず、エネルギーロスが大幅に低減されるため、給電電力を効率よく振動に変換することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとが積層方向に向かって見たときに重ならないようにずれているため、圧電体層４１のうち、これらプラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａが位置する部分には、分極方向に沿った電界は作用しない。しかしながら、圧電体層４１の当該部分には、分極方向に対して傾斜した方向である、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとを結ぶ方向への電界が作用する。つまり、圧電体層４１の当該部分は、少しではあるが、振動が発生する。ここで、前述の如く、プラス電極層５とマイナス電極層６とを交互に配設することによって、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとも交互に配設されるため、圧電体層４１のうちプラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａが位置する部分の振動についても、積層方向において均一にすることができる。
【００７９】
また、プラス電極層５とマイナス電極層６の数を同数とすることによって、アクチュエータ本体４の振動の対称性を向上させることができる。このことにより、アクチュエータ本体４に不要な振動が発生することを抑制し、エネルギーロスを大幅に低減することができる。その結果、給電電力を効率よく振動に変換できる。
【００８０】
また、アクチュエータ本体４の積層方向の最外層を圧電体層４１，４１にすることによって、振動型アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。すなわち、電子機器内部の非常に小さい空間に小型の振動型アクチュエータ２（例えば、長さが１ｍｍ〜２０ｍｍ程度のもの）を実装する場合、アクチュエータ本体４の最外層がプラス又はマイナス電極層５，６であると、アクチュエータ本体４の主面にその周辺にある金属部品が接触したときに、その最外層のプラス又はマイナス電極層５，６がショートして、超音波アクチュエータ２の特性が著しく低下することがある。そこで、前述のように、アクチュエータ本体４の積層方向の最外層を絶縁体である圧電体層４１とすることによって、アクチュエータ本体４の主面に金属部品が接触してもショートが発生しない。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。
【００８１】
また、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成された圧電体層４１の厚みを、そのほかの圧電体層４１の厚みより厚くすることによって、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−とプラス又はマイナス電極層５，６との間に生じる電界による不要振動の発生を抑制することができる。すなわち、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成された圧電体層４１においては、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成された主面４１ａ（４１ｂ）とは反対側の主面４１ｂ（４１ａ）には、プラス又はマイナス電極層５，６が位置している。そのため、該圧電体層４１においては、プラス又はマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−とプラス又はマイナス電極層５，６との間に電界が生じ得る。そこで、プラス及びマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−が形成された圧電体層４１を厚くすることによって、プラス又はマイナス外部接続電極７５Ｂ＋，７５Ｂ−とプラス又はマイナス電極層５，６との間に電界が生じる電界により圧電体層４１に発生する不要振動を抑制することができる。
【００８２】
また、プラス電極層５の分割電極５１Ａ〜５４Ｂとマイナス電極層６の分割電極６１Ａ〜６４Ｂとが重なる部分を、圧電体層４１の長手方向両端縁部に形成しないことによって、給電電力を効率よく振動に変換することができる。つまり、圧電体層４１の長手方向両端部は、１次モードの伸縮振動の応力集中部（圧電体層４１の長手方向中央部）から遠く離れており、応力があまり発生しない。応力があまり発生しないその領域に電極を形成すると、その電極を通じて供給される電力が効率よく振動に変換されず、電気的なロスが生じやすい。よって、給電電力を効率よく振動に変換するためには、上述のように、応力があまり発生しない、圧電体層４１の長手方向両端縁部には電極を形成せず、それ以外の、伸縮振動の応力集中部及びこの近傍部分に電極を形成することが好ましい。具体的には、圧電体層４１の長手方向各端縁から、該端縁よりも長手方向内側へ圧電体層４１の長手方向長さの１０％に相当する長さだけ入った部分までの間の領域には電極を形成せず、該１０％に相当する長さだけ入った部分よりも長手方向内側の領域にプラス電極層５とマイナス電極層６との重なり部分を形成するのが好ましく、圧電体層４１の長手方向長さの２０％に相当する長さだけ入った部分よりも長手方向内側の領域に電極を形成するのがより好ましい。このことにより、１次モードの伸縮振動を効率よく誘起させることができ、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。
【００８３】
また、プラス電極層５の分割電極５１Ａ〜５４Ｂとマイナス電極層６の分割電極６１Ａ〜６４Ｂとが重なる部分を、圧電体層４１の短手方向中央部に形成しないことによって、給電電力を効率よく振動に変換することができる。つまり、圧電体層４１の短手方向中央部は、２次モードの屈曲振動による応力が集中する応力集中部（圧電体層４１の短手方向両端縁部）から遠く離れており、応力があまり発生しない。応力があまり発生しないその領域に電極を形成すると、その電極を通じて供給される電力が効率よく振動に変換されず、電気的なロスが生じやすい。よって、給電電力を効率よく振動に変換するためには、上述のように、応力があまり発生しない、圧電体層４１の短手方向中央部には電極を形成せず、それ以外の、屈曲振動の応力集中部及びこの近傍部分に電極を形成することが好ましい。具体的には、圧電体層４１の短手方向中央から、該中央よりも圧電体層４１の短手方向長さの１０％に相当する長さだけ短手方向外側の部分までの間の領域には電極を形成せず、該１０％に相当する長さだけ短手方向外側の部分よりも短手方向外側の領域に電極を形成することが好ましい。このことにより、２次モードの屈曲振動を効率よく誘起させることができ、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。
【００８４】
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２に係る駆動装置２０１について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施形態２に係る駆動装置の概略構成を示す正面図である。
【００８５】
超音波アクチュエータ２０２は、アクチュエータ本体４への給電方法が実施形態１に係る超音波アクチュエータ２と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
詳しくは、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２８２が導電ゴムで構成されている。付勢ゴム２８２は、例えばシリコーンゴムが主成分の支持層とシリコーンゴムに銀などの金属粒子が混ぜられた導電層との積層構造となった導電ゴムである。付勢ゴム２８２は、その積層方向には絶縁されており、異方性を有している。
【００８７】
このように構成された付勢ゴム２８２を、アクチュエータ本体４の、駆動子９，９が設けられていない方の長辺側面とケース２０３長辺壁部２３１との間に配置する。ここで、ケース２０３の長辺壁部２３１の内周面のうち、アクチュエータ本体４の該長辺側面と対向する部分には、対向電極３４，３４，…が設けられている。これら対向電極３４，３４，…はそれぞれ、アクチュエータ本体４の第４マイナス及び第４プラス側方接続電極７４Ｂ−，７４Ｂ＋並びに第３プラス及び第３マイナス側方接続電極７３Ａ＋，７３Ａ−と対向する位置に設けられている。また、対向電極３４，３４，…は、互いに絶縁されている。これら対向電極３４，３４，…は、ワイヤ３５，３５，…を介して制御装置１０に接続されており、制御装置１０から交流電圧が印加されるようになっている。付勢ゴム２８２は、その積層方向がアクチュエータ本体４の長手方向を向くように配置される。すなわち、付勢ゴム２８２は、アクチュエータ本体４の長辺側面に設けられた第４マイナス及び第４プラス側方接続電極７４Ｂ−，７４Ｂ＋並びに第３プラス及び第３マイナス側方接続電極７３Ａ＋，７３Ａ−をそれぞれ、ケース２０３の対向電極３４，３４，…と導通させる。このとき、付勢ゴム２８２の積層方向がアクチュエータ本体４の長手方向を向いているため、アクチュエータ本体４の側方接続電極７３Ａ＋〜７４Ｂ−のそれぞれは、付勢ゴム２８２を介して互いに導通することがない。
【００８８】
尚、本実施形態では、アクチュエータ本体４の側方接続電極７３Ａ＋〜７４Ｂ−への給電を導電ゴムで実現しているが、これに限られるものではない。例えば、アクチュエータ本体４の側方接続電極７３Ａ＋〜７４Ｂ−に、異方性導電シートを介してフレキシブルプリント基板を接着してもよい。また、アクチュエータ本体４の側方接続電極７３Ａ＋〜７４Ｂ−に導電性接着剤を介してワイヤを接続してもよい。ただし、アクチュエータ本体４への給電手段は、アクチュエータ本体４の長手方向中央を通り厚み方向に延びる直線に対して線対称に配置することが好ましい。つまり、給電手段が付勢ゴム２８２であっても、異方性導電シートや導電性接着剤であっても、それらがアクチュエータ本体４に接触している限り、アクチュエータ本体４の振動を多少なりとも邪魔することになる。そのため、前述の如く、給電手段をアクチュエータ本体４の長手方向へ線対称に配置することによって、アクチュエータ本体４の振動の対称性を維持することができる。
【００８９】
《発明の実施形態３》
続いて、実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２について図１０，１１を参照しながら説明する。図１０は、実施形態３に係る超音波アクチュエータの概略構成を示す正面図であり、図１１は、アクチュエータ本体の構成を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータ本体の斜視図で、（Ｂ）は主面に電極層が設けられた圧電体層のそれぞれを、積層方向の一側から見たときの平面図である。
【００９０】
超音波アクチュエータ３０２は、側方接続電極がアクチュエータ本体の短辺側面に設けられている点で実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００９１】
アクチュエータ本体３０４は、複数の圧電体層４１，４１，…と、圧電体層４１を介して交互に積層されるプラス電極層３０５及びマイナス電極層３０６とを有する。
【００９２】
プラス電極層３０５は、実施形態１と同様に、４つのプラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂと、第１プラス分割電極５１Ａと第３プラス分割電極５３Ａを接続するプラス対角接続電極５５Ａとを有している。そして、各プラス分割電極にはプラス引出電極が設けられており、それらの構成が実施形態１と異なる。詳しくは、第１プラス分割電極５１Ａには、プラス引出電極が設けられていない。第２プラス分割電極５２Ｂには、その長手方向外側の部分から、近接する、圧電体層４１の短辺側面及び長辺側面まで延びる第２プラス引出電極３５２ｂが設けられている。第３プラス分割電極５３Ａには、その長手方向外側の部分から、近接する、圧電体層４１の短辺側面まで延びる第３プラス引出電極３５３ａが設けられている。第４プラス分割電極５４Ｂには、その長手方向内側の部分から、近接する、圧電体層４１の長辺側面まで延びる第４プラス引出電極３５４ｂが設けられている。
【００９３】
マイナス電極層３０６も、実施形態１と同様に、４つのマイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂと、第１マイナス分割電極６１Ａと第３マイナス分割電極６３Ａを接続するマイナス対角接続電極６５Ａとを有している。そして、各マイナス分割電極にはマイナス引出電極が設けられており、それらの構成が実施形態１と異なる。詳しくは、第１マイナス分割電極６１Ａには、その長手方向外側の部分から、近接する、圧電体層４１の短辺側面まで延びる第１マイナス引出電極３６１ａが設けられている。第２マイナス分割電極６２Ｂには、その長手方向内側の部分から、近接する、圧電体層４１の長辺側面まで延びる第２マイナス引出電極３６２ｂが設けられている。第３マイナス分割電極６３Ａには、マイナス引出電極が設けられていない。第４マイナス分割電極６４Ｂには、その長手方向外側の部分から、近接する、圧電体層４１の短辺側面及び長辺側面まで延びる第４マイナス引出電極３６４ｂが設けられている。
【００９４】
そして、圧電体層４１の長辺側面及び短辺側面には、異なる圧電体層４１に形成された各分割電極同士を接続するための側方接続電極３７１Ａ−〜３７４Ｂ−が形成されている。
【００９５】
詳しくは、圧電体層４１の領域Ａ２の角部に対応する長辺側面及び短辺側面（即ち、圧電体層４１の一方の長辺側面の長手方向（圧電体層４１の長手方向。以下、同様）一端部から圧電体層４１の一方の短辺側面の短手方向（圧電体層４１の短手方向。以下、同様。）一端部にかけての部分）には、第２プラス分割電極５２Ｂの第２プラス引出電極３５２ｂに接続された第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋が形成されている。圧電体層４１の一方の短辺側面の、第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋とは反対側の端部には、第３プラス分割電極５３Ａの第３プラス引出電極３５３ａに接続された第３プラス側方接続電極３７３Ａ＋が形成されている。圧電体層４１の他方の長辺側面（第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋が形成されていない方の長辺側面）の長手方向中央寄りの部分には、第４プラス分割電極５４Ｂの第４プラス引出電極３５４ｂに接続された第４プラス側方接続電極３７４Ｂ＋が形成されている。圧電体層４１の領域Ａ４の角部に対応する長辺側面及び短辺側面（即ち、圧電体層４１の他方の長辺側面の長手方向他端部から他方の短辺側面の短手方向他端部にかけての部分）には、第４マイナス分割電極６４Ｂの第４マイナス引出電極３６４ｂに接続された第４マイナス側方接続電極３７４Ｂ−が形成されている。圧電体層４１の他方の短辺側面の、第４マイナス側方接続電極３７４Ｂ−と反対側の端部には、第１マイナス分割電極６１Ａの第１マイナス引出電極３６１ａに接続された第１マイナス側方接続電極３７１Ａ−が形成されている。圧電体層４１の一方の長辺側面（第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋が形成されている方の長辺側面）の長手方向中央寄りの部分には、第２マイナス分割電極６２Ｂの第２マイナス引出電極３６２ｂに接続された第２マイナス側方接続電極３７２Ｂ−が形成されている。
【００９６】
こうして、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂはそれぞれ、第２〜第４プラス側方接続電極３７２Ｂ＋〜３７４Ｂ＋を介して互いに導通している。また、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂはそれぞれ、第１、第２及び第４マイナス側方接続電極３７１Ａ−，３７２Ｂ−，３７４Ｂ−を介して互いに導通している。
【００９７】
ここで、第１プラス分割電極５１Ａには引出電極が設けられていない。しかし、第１プラス分割電極５１Ａはプラス対角接続電極５５Ａを介して第３プラス分割電極５３Ａと導通している。そのため、第１プラス分割電極５１Ａは、第３プラス分割電極５３Ａに接続された第３プラス引出電極３５３ａ及び第３プラス側方接続電極３７３Ａ＋を介して、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第３プラス分割電極５３Ａ，５３Ａ，…、さらには、第１プラス分割電極５１Ａ，５１Ａ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，…，５３Ａ，…は、互いに導通している。
【００９８】
同様に、第３マイナス分割電極６３Ａには引出電極が設けられていない。しかし、第３マイナス分割電極６３Ａはマイナス対角接続電極６５Ａを介して第１マイナス分割電極６１Ａと導通している。そのため、第３マイナス分割電極６３Ａは、第１マイナス分割電極６１Ａに接続された第１マイナス引出電極３６１ａ及び第１マイナス側方接続電極３７１Ａ−を介して、別の圧電体層４１，４１，…に形成された第１マイナス分割電極６１Ａ，６１Ａ，…、さらには、第３マイナス分割電極６３Ａ，６３Ａ，…にも導通している。すなわち、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，…，６３Ａ，…は、互いに導通している。
【００９９】
一方、第２プラス分割電極５２Ｂと第４プラス分割電極５４Ｂとは、プラス電極層３０５内では互いに導通していない。同様に、第２マイナス分割電極６２Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとは、マイナス電極層３０６内では互いに導通していない。
【０１００】
そこで、第２プラス分割電極５２Ｂに接続された第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋と、第４プラス分割電極５４Ｂに接続された第４プラス側方接続電極３７４Ｂ＋とを互いに接続するプラス外部接続電極３７５Ｂ＋が設けられている。また、第２マイナス分割電極６２Ｂに接続された第２マイナス側方接続電極３７２Ｂ−と、第４マイナス分割電極６４Ｂに接続された第４マイナス側方接続電極３７４Ｂ−とを互いに接続するマイナス外部接続電極３７５Ｂ−が設けられている。プラス及びマイナス外部接続電極３７５Ｂ＋，３７５Ｂ−は、圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂのうち、プラス電極層３０５及びマイナス電極層３０６が設けられていない主面（即ち、積層された圧電体層４１，４１，…のうち、最も外側の圧電体層４１，４１の外側を向く主面）４１ａ，４１ｂに設けられている。プラス及びマイナス外部接続電極３７５Ｂ＋，３７５Ｂ−は、各最外の圧電体層４１の外側の主面４１ａ，４１ｂにおいて、互いに平行に延びている。プラス及びマイナス外部接続電極３７５Ｂ＋，３７５Ｂ−は、金や銀やパラジウムなどの金属を焼き付けや溶射、スパッタなどの方法で圧電体層４１の主面４１ａ，４１ｂに形成されている。
【０１０１】
これにより、第２プラス分割電極５２Ｂと第４プラス分割電極５４Ｂとは、プラス外部接続電極３７５Ｂ＋を介して導通しているため、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，…，５４Ｂ，…は、互いに導通している。同様に、第２マイナス分割電極６２Ｂと第４マイナス分割電極６４Ｂとは、マイナス外部接続電極３７５Ｂ−を介して導通しているため、別々の圧電体層４１，４１，…に形成された第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，…，６４Ｂ，…は、互いに導通している。
【０１０２】
尚、プラス外部接続電極３７５Ｂ＋は、第２プラス側方接続電極３７２Ｂ＋のうち、長辺側面に位置する部分に接続されているが、短辺側面に位置する部分に接続されていてもよい。同様に、マイナス外部接続電極３７５Ｂ−は、第４マイナス側方接続電極３７４Ｂ−の長辺側面に位置する部分に接続されているが、短辺側面に位置する部分に接続されていてもよい。
【０１０３】
このように構成されたアクチュエータ本体３０４においては、各短辺側面に側方接続電極が２つずつ露出している。これら短辺側面に露出する側方接続電極に給電することによって、第１〜第４プラス分割電極５１Ａ〜５４Ｂ及び第１〜第４マイナス分割電極６１Ａ〜６４Ｂに給電することができる。
【０１０４】
詳しくは、図１０に示すように、アクチュエータ本体３０４がケース３０３内に収容された状態において、アクチュエータ本体３０４の短辺側面とケース３０３の第１及び第２短辺壁部３３２，３３３との間にはそれぞれ、支持ゴム３８１，３８１が介設されている。支持ゴム３８１は、例えばシリコーンゴムが主成分の支持層とシリコーンゴムに銀などの金属粒子が混ぜられた導電層との積層構造となった導電ゴムで構成されている。支持ゴム３８１は、その積層方向には絶縁されており、異方性を有している。支持ゴム３８１は、その積層方向がアクチュエータ本体３０４の短手方向を向くように配置される。ここで、ケース３０３の第１短辺壁部３３２の内周面のうち、アクチュエータ本体３０４の短辺側面の第１及び第４マイナス側方接続電極３７１Ａ−，３７４Ｂ−に対向する位置には、対向電極３３４，３３４が設けられている。また、第２短辺壁部３３３の内周面のうち、アクチュエータ本体３０４の短辺側面の第２及び第３プラス側方接続電極３７２Ｂ＋，３７３Ａ＋と対向する位置には、対向電極３３４，３３４が設けられている。これら対向電極３３４，３３４，…は、互いに絶縁されている。これら対向電極３３４，３３４，…は、ワイヤ３３５，３３５，…を介して制御装置１０に接続されており、制御装置１０から交流電圧が印加されるようになっている。アクチュエータ本体３０４の短辺側面に露出する４つの側方接続電極３７２Ｂ＋，３７３Ａ＋，３７１Ａ−，３７４Ｂ−に個別に交流電圧を印加することによって、第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａの組と、第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂの組と、第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａの組と、第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂの組とに交流電圧を個別に印加することができる。
【０１０５】
したがって、実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２によれば、アクチュエータ本体３０４とケース３０３との導通を支持ゴム３８１，３８１で行うと共に、アクチュエータ本体３０４のステージ１１への付勢を付勢ゴム８２で行うことによって、支持ゴム３８１と付勢ゴム８２とをそれぞれに適した圧縮状態で使用することができる。つまり、安定した導通に適した支持ゴム３８１の圧縮状態と、適切な付勢力を発揮させるための付勢ゴム８２の圧縮状態とは異なる場合がある。例えば、実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２においては、付勢ゴム２８２が、アクチュエータ本体４とケース２０３とを導通させる機能と、アクチュエータ本体４をステージ１１へ付勢する機能とを果たす。そのため、付勢ゴム２８２の圧縮状態は、安定した導通に適した圧縮状態と適切な付勢力を発揮させるための圧縮状態との何れか一方の圧縮状態か、又は、両方の圧縮状態の間でバランスをとった圧縮状態に設定される。つまり、実施形態２においては、適した導通状態と適切な付勢力とを両立させることが難しい。それに対して、この超音波アクチュエータ３０２によれば、支持ゴム３８１の圧縮状態と付勢ゴム８２の圧縮状態とを個別に設定することができるため、アクチュエータ本体３０４とケース３０３との安定した導通と、アクチュエータ本体３０４のステージ１１への適切な付勢とを両立することができる。
【０１０６】
また、アクチュエータ本体３０４では、短辺側面に設けた２つの側方接続電極のうち、少なくとも一方の側方接続電極を短辺側面だけでなく、長辺側面に跨って形成することによって、１つの短辺側面に形成される２つの側方接続電極の間に十分な絶縁距離を確保することができる。つまり、分割電極から延びる引出電極と側方接続電極とを確実に接続するためには、引出電極及び側方接続電極の幅が広い方が好ましい。しかしながら、アクチュエータ本体３０４の短辺側面は、長辺側面に比べて短いため、短辺側面に側方接続電極を２つ配置する構成では、側方接続電極等の幅を広くすると、２つの側方接続電極の間に十分な絶縁距離を確保することが難しくなる。それに対して、アクチュエータ本体３０４によれば、少なくとも一方の側方接続電極を短辺側面だけでなく、長辺側面にも跨って形成することによって、側方接続電極の幅を長辺側面の方に拡大しつつ、隣接する別の側方接続電極との間に間隔を確保することができる。尚、アクチュエータ本体３０４では、短辺側面に設けられた２つの側方接続電極のうち、一方の側方接続電極だけが長辺側面にも跨って形成されているが、これに限られるものではない。両方の側方接続電極がそれぞれに近接する長辺側面に跨って形成されていてもよい。
【０１０７】
《発明の実施形態４》
続いて、実施形態４に係る駆動装置４０１について図１２，１３を参照しながら説明する。図１２は、駆動装置４０１の斜視図であり、図１３は、制御装置４１０のブロック図である。
【０１０８】
実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２は、第１アクチュエータ本体４Ｐと第２アクチュエータ本体４Ｑとの２つのアクチュエータ本体を有している。
【０１０９】
第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑはそれぞれ、実施形態１に係るアクチュエータ本体４と同様の構成をしている。すなわち、図示は省略するが、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑはそれぞれ、支持ゴム及び付勢ゴムを介してケースに収容されている。第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑは、その長手方向が互いに一致するように一直線上に並べられた状態で、駆動子９，９がステージ１１に当接するようにして配置されている。第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑは、駆動子９，９が設けられていない方の長辺側面から付勢力が付与され、駆動子９，９がステージ１１に押し付けられている。これにより、駆動子９，９とステージ１１との摩擦力が高められ、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの振動が駆動子９，９を介して確実にステージ１１に伝達される。
【０１１０】
そして、第１アクチュエータ本体４Ｐと第２アクチュエータ本体４Ｑとは電気的に直列に接続されている。詳しくは、第１アクチュエータ本体４Ｐのマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａに導通している第１又は第３マイナス側方接続電極７１Ａ−，７３Ａ−と、第２アクチュエータ本体４Ｑのプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａに導通している第１又は第３プラス側方接続電極７１Ａ＋，７３Ａ＋とが接続されると共に、第１アクチュエータ本体４Ｐのマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂに導通している第２又は第４マイナス側方接続電極７２Ｂ−，７４Ｂ−と、第２アクチュエータ本体４Ｑのプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂに導通している第２又は第４プラス側方接続電極７２Ｂ＋，７４Ｂ＋とが接続される。すなわち、制御装置４１０→第１アクチュエータ本体４Ｐのプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａ→第１アクチュエータ本体４Ｐのマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａ→第２アクチュエータ本体４Ｑのプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａ→第２アクチュエータ本体４Ｑのマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａ→グラウンドの順に直列に接続されると共に、制御装置４１０→第１アクチュエータ本体４Ｐのプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂ→第１アクチュエータ本体４Ｐのマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂ→第２アクチュエータ本体４Ｑのプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂ→第２アクチュエータ本体４Ｑのマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂ→グラウンドの順に直列に接続される。
【０１１１】
続いて、制御装置４１０の構成について説明する。
【０１１２】
制御装置４１０は、制御部４１０ａと、周波数発生部４１０ｂと、位相差発生部４１０ｃと、第１ドライバ４１０ｄと、第２ドライバ４１０ｅと、電流電圧検出部４１０ｆとを有している。
【０１１３】
周波数発生部４１０ｂから発生した所定周波数の正弦波電圧が、直列接続された第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑに第１交流電圧として第１ドライバ４１０ｄを介して印加される。また、周波数発生部４１０ｂから発生した正弦波電圧が、位相差発生部４１０ｃにより位相がずらされ、直列接続された第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑに第２ドライバ４１０ｅを介して、第１交流電圧と周波数が同じで位相が異なる第２交流電圧として印加される。第１アクチュエータ本体４Ｐの第１又は第３マイナス側方接続電極７１Ａ−，７３Ａ−と第２アクチュエータ本体４Ｑの第１又は第３プラス側方接続電極７１Ａ＋，７３Ａ＋との間の電流及び電圧、並びに、第１アクチュエータ本体４Ｐの第２又は第４マイナス側方接続電極７２Ｂ−，７４Ｂ−と第２アクチュエータ本体４Ｑの第２又は第４プラス側方接続電極７２Ｂ＋，７４Ｂ＋との間の電流及び電圧が電流電圧検出部４１０ｆによりそれぞれ検出され、その電流電圧情報が制御部４１０ａに入力される。制御部４１０ａは、電流電圧検出部４１０ｆからの電流電圧情報などに基づいて、第１及び第２交流電圧の周波数、並びに第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を決定し、その周波数情報を周波数発生部４１０ｂへ出力し、その位相差情報を位相差発生部４１０ｃへ出力する。
【０１１４】
ここで、超音波アクチュエータ４０２の駆動速度（即ち、ステージ１１の移動速度）の周波数特性及び電圧特性について説明する。図１４は、超音波アクチュエータ４０２の駆動速度の周波数特性及びアクチュエータ本体のインピーダンスの周波数特性を示し、図１５は、２相の交流電圧の周波数を２７０ｋＨｚ、位相差を９０度とした場合における、超音波アクチュエータ４０２の駆動速度の電圧特性を示す。また、図１６は、共振周波数が異なる２つのアクチュエータ本体のインピーダンスの周波数特性を示し、図１７は、共振周波数が異なる２つのアクチュエータ本体の駆動速度の周波数特性を示す。
【０１１５】
超音波アクチュエータ４０２の駆動速度の周波数特性は、各アクチュエータ本体４Ｐ（４Ｑ）の共振周波数（インピーダンスが最も低い周波数）をピークとした山状の形状となっている。また、アクチュエータ本体４Ｐ（４Ｑ）のインピーダンスの周波数特性は、超音波アクチュエータ４０２の駆動速度の最高速度近傍で最も低く、周波数が高くなるに従って高くなってピークに達する。本実施形態では、効率の観点から、共振周波数よりも高い周波数帯域で周波数を変化させることにより、ステージ１１の移動速度を制御するようになっている。超音波アクチュエータ４０２の駆動速度の電圧特性については、電源電圧が所定値以下の場合、ステージ１１は移動せず、所定値を超えると、ステージ１１は移動し、その移動速度は電源電圧に対し単調増加する。つまり、アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑにかかる電圧が高いほど、ステージ１１は高速で移動する。ただし、アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑにあまりに大きな電圧をかけると、アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの変位が大きくなり過ぎて破壊限界を超えてしまったり、アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑに流れる電流が多くなり過ぎてアクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑが異常発熱して破損する虞がある。
【０１１６】
ところで、アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの共振周波数の絶対値は、その外形寸法に大きく依存する。例えば、長さ寸法が６．０ｍｍの圧電素子を製作しようとして、製造上の不良により、これと長さ寸法が０．１０ｍｍ違うものが出来てしまうと、その絶対値は、長さ寸法が６．０ｍｍのものから約４．４ｋＨｚずれてしまう。図１６に示すように、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの共振周波数が異なると、図１７に示すように、移動速度がピークになる周波数がずれる。このような第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを同一周波数で個別に動かすと、第１アクチュエータ本体４Ｐと第２アクチュエータ本体４Ｑとで駆動速度が異なる。アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑは共にステージ１１に当接しているため、一方のアクチュエータ本体４Ｐ（４Ｑ）が他方のアクチュエータ本体４Ｑ（４Ｐ）の負荷となり、その結果、２つのアクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑでステージ１１を効率良く駆動することができない。
【０１１７】
ここで、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑごとに個別の電源を用意し、電圧の周波数や２相の交流電圧の位相差などを第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑごとに調整することが考えられる。かかる構成においては、駆動速度の周波数特性等のばらつきは小さくなるが、その分、電源の構成や制御が複雑になる。また、各アクチュエータ本体を並列接続すると、電源の構成は簡単になるが、その特性にばらつきが発生し、アクチュエータ本体の個数分のパワーアップを図ることができない。
【０１１８】
それに対して、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを直列に接続することによって、第１アクチュエータ本体４Ｐの駆動速度と第２アクチュエータ本体４Ｑの駆動速度との差を小さくすることができる。すなわち、２つのアクチュエータ本体の反共振周波数（インピーダンスが最も高い周波数）のうち、低い方の反共振周波数よりも低い周波数領域においては、ほとんどの場合、インピーダンスが高い方のアクチュエータ本体の方が、駆動速度が遅くなっている。第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを直列に接続している場合、インピーダンスが高い方のアクチュエータ本体により大きな電圧が印加される。そのため、前記周波数領域においては、駆動速度が遅い方のアクチュエータ本体に相対的に大きな電圧が印加され、駆動速度が速い方のアクチュエータ本体に相対的に小さな電圧が印加される。駆動速度は、前述の如く、電圧に応じて上昇するため、２つのアクチュエータ本体の駆動速度の差は小さくなる。このように、第１アクチュエータ本体４Ｐのインピーダンスと第２アクチュエータ本体４Ｑのインピーダンスが異なる場合、第１アクチュエータ本体４Ｐの駆動速度と第２アクチュエータ本体４Ｑの駆動速度との差を小さくすることができる。
【０１１９】
したがって、の駆動速度及びインピーダンスの周波数特性にばらつきがある第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを同一周波数の交流電圧で作動させる場合であっても、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを直列に接続することによって、第１アクチュエータ本体４Ｐの駆動速度と第２アクチュエータ本体４Ｑの駆動速度との差を小さくすることができる。このように、本実施形態によれば、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを同一電源で安定して協調動作させることができる。
【０１２０】
第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを直列接続すると、電圧は、各アクチュエータ本体４に電圧を個別に印加する場合と比較して、２倍の大きさとなる。これは、平均インピーダンスが２倍になるためである。しかし、電流は、各アクチュエータ本体に個別に印加する場合と比較して、１／２の大きさとなるので、電力は等しくなる。このように、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを直列接続すると、２倍の電圧をかける必要があるため、各アクチュエータ本体４を、非常に大きな電圧が必要な単板構成ではなく、積層構成にしている。
【０１２１】
本実施形態では、第２アクチュエータ本体４Ｑをグラウンドに接続しているが、フルブリッジ駆動を採用すれば、２倍の電圧を実質的に印加できる。
【０１２２】
第１及び第２交流電圧の周波数は、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑのうち、共振周波数が高い方のアクチュエータ本体の共振周波数よりも高く、かつ、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑのうち、反共振周波数が低い方のアクチュエータ本体の反共振周波数よりも低い周波数帯域（図１６参照）で調整することが好ましい。この周波数帯域では、図１７に示すように、周波数が大きくなるに従って、駆動速度は単調減少し、インピーダンスは単調増加するからである。そして、この周波数帯域は、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの周波数特性を予め検出することで得ることができる。なお、第１及び第２交流電圧の周波数を調整する周波数帯域は、単に、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑのうち共振周波数の高い方のアクチュエータ本体の共振周波数よりも高くしてもよく、あるいは、単に、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑのうち反共振周波数の低い方のアクチュエータ本体の反共振周波数よりも低くしてもよい。
【０１２３】
さらに、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの共振周波数が大きく異なる場合、これらの第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑのうち一方のインピーダンスが非常に低い状態で、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑを駆動させてしまうときがある。そこで、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの間の電流及び電圧を電流電圧検出部４１０ｆによりモニターし、その検出値が異常値であるとき（例えば、その電圧値が電源電圧近傍、又はグラウンド近傍のとき）は、第１及び第２交流電圧の周波数を変更するようになっている。なお、第１及び第２アクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑの間の電流又は電圧をモニターし、その検出値が異常値であるときは、第１及び第２交流電圧の周波数を変更するようにしてもよい。
【０１２４】
《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。
【０１２５】
すなわち、前記実施形態では、プラス電極層５においてプラス対角接続電極５５Ａで接続される第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａが並ぶ対角線方向と、マイナス電極層６においてマイナス対角接続電極６５Ａで接続される第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａが並ぶ対角線方向とは、対角線方向Ｄ１で同じである。しかしながら、プラス対角接続電極５５Ａで接続されるプラス分割電極が並ぶ対角線方向と、マイナス対角接続電極６５Ａで接続されるマイナス分割電極が並ぶ対角線方向とが異なっていてもよい。例えば、プラス電極層５においては一方の対角線方向Ｄ１に並ぶ第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａがプラス対角接続電極５５Ａで接続される一方、マイナス電極層６においては他方の対角線方向Ｄ２に並ぶ第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂがマイナス対角接続電極６５Ａで接続される構成であってもよい。尚、プラス対角接続電極５５Ａで接続されるプラス分割電極が並ぶ対角線方向と、マイナス対角接続電極６５Ａで接続されるマイナス分割電極が並ぶ対角線方向とを、対角線方向Ｄ２で揃えてもよい。
【０１２６】
また、前記実施形態では、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとは積層方向を向いて見たときに重ならないように完全にずれているが、これに限られるものではない。例えば、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとが積層方向を向いて見たときに完全に重なるように設けられていてもよい。ただし、不要振動を抑制する観点からは、プラス対角接続電極５５Ａとマイナス対角接続電極６５Ａとは少しでもずれていることが好ましく、重ならないように完全にずれていることがより好ましい。
【０１２７】
さらに、プラス電極層５とマイナス電極層６とは、点対称でなくてもよい。点対称でなくても、スクリーン印刷版の種類が、プラス電極層５とマイナス電極層６との２種類になるため、少なくとも４種類のスクリーン印刷版が必要であった従来の構成と比較して、製造コストを抑制することができる。
【０１２８】
また、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａを、圧電体層４１の長手方向中央部における、短手方向両端縁部を除く部分のほぼ全域に亘って設けてもよい。これにより、圧電体層４１の長手方向中央部の電極の面積を大きくすることができる。ここで、圧電体層４１の長手方向中央部は、１次モードの伸縮振動のノード部、つまり、伸縮振動による応力が集中する応力集中部であり、この応力集中部には、圧電効果による電荷が集中して発生する。そして、上述のように、その部分の電極の面積を大きくすることにより、アクチュエータ本体４を小型化した場合でも、大きな伸縮振動を誘起させることができる。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。ここで、圧電体層４１の短手方向に関しては、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａをほぼ全域に亘って形成することが理想であるが、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａを圧電体層４１の短手方向端縁部にまで形成すると、プラス電極層５とマイナス電極層６との間の絶縁が困難となる。そこで、上述のように、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａを圧電体層４１の短手方向両端縁部を除く部分に形成するのがよい。具体的には、圧電体層４１の短手方向各端縁から短手方向内側へ圧電体層４１の厚み分だけ入った領域よりも、短手方向内側の領域にプラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａを形成することが好ましい。
【０１２９】
尚、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａの電極面積が大きいほど、大きな伸縮振動が発生するが、その電極面積があまりに大きすぎると、２次モードの屈曲振動が妨げられる。そこで、プラス及びマイナス対角接続電極５５Ａ，６５Ａの（圧電体層４１の長手方向への）幅は、圧電体層４１の長手方向長さの５％〜４０％程度とするのが望ましい。
【０１３０】
また、分割電極５１Ａ〜６４Ｂを略矩形状の電極としたが、これに限らず、例えば、これらを振動による応力の分布に応じた形状のものとしてもよい。
【０１３１】
また、アクチュエータ本体４への給電は、ワイヤ以外にも、フレキシブル基板による給電や、コンタクトピンによる給電など、他の給電方法を用いてもよい。かかる場合であっても、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３２】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータ２の駆動力が付与されて駆動される可動体は、平板状のステージ１１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できる。例えば、図１８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１７であり、超音波アクチュエータの駆動子９，９が該円板体１７の側周面１７ａに当接するように構成された駆動装置５０１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９，９の概略楕円運動によって、該円板体１７が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、図１９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１８であり、超音波アクチュエータの駆動子９，９が該円板体１８の平面部１８ａに当接するように構成された駆動装置６０１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９，９の概略楕円運動によって、該円板体１８が駆動子９，９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１８が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。
【０１３３】
また、前記実施形態１〜４では、駆動子９，９をアクチュエータ本体４の長辺側面に設けた構成について説明したが、アクチュエータ本体４の短辺側面に設けてもよい。この場合、１次モードの伸縮振動の伸縮方向は、駆動子９，９がステージ１１に直交する方向となり、２次モードの屈曲振動の振動方向は、ステージ１１の移動方向となる。
【０１３４】
また、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差は、９０度に限るものではない。この位相差を制御することにより、ステージ１１の速度を制御することができる。
【０１３５】
また、前記実施形態では、第１及び第２プラス側方接続電極７１Ａ＋，７２Ｂ＋並びに第３及び第４マイナス側方接続電極７３Ａ−，７４Ｂ−が駆動子９，９よりも長手方向外側に、第１及び第２マイナス側方接続電極７１Ａ−，７２Ｂ−並びに第３及び第４プラス側方接続電極７３Ａ＋，７４Ｂ＋が駆動子９，９よりも長手方向内側に位置しているが、これに限られるものではない。例えば、図２０に示すように、第１及び第２マイナス側方接続電極７１Ａ−，７２Ｂ−並びに第３及び第４プラス側方接続電極７３Ａ＋，７４Ｂ＋も駆動子９，９よりも長手方向外側に配置してもよい。逆に、全ての側方接続電極を駆動子９，９よりも長手方向内側に配置してもよい。
【０１３６】
また、前記実施形態では、アクチュエータ本体４に、異なる圧電体層４１，４１，…に設けられた第１プラス分割電極５１Ａ，５１Ａ，…を接続する第１プラス側方接続電極７１Ａ＋と、異なる圧電体層４１，４１，…に設けられた第３プラス分割電極５３Ａ，５３Ａ，…を接続する第３プラス側方接続電極７３Ａ＋とが設けられているが、何れか一方の側方接続電極だけであってもよい。つまり、第１プラス分割電極５１Ａと第３プラス分割電極５３Ａとはプラス対角接続電極５５Ａで接続されているため、第１プラス分割電極５１Ａ及び第３プラス分割電極５３Ａのうち何れか一方について側方接続電極を設ければ、異なる圧電体層４１，４１，…に設けられた第１プラス分割電極５１Ａ，５１Ａ，…と第３プラス分割電極５３Ａ，５３Ａ，…とを全て接続することができる。これは、マイナス電極層６についても同様である。すなわち、第１マイナス側方接続電極７１Ａ−及び第３マイナス側方接続電極７３Ａ−とは、何れか一方だけであってもよい。
【０１３７】
また、実施形態４では、直列接続され２つのたアクチュエータ本体４Ｐ，４Ｑについて説明したが、３つ以上のアクチュエータ本体４，４，…を直列に接続して、ステージ１１を３つ以上のアクチュエータ本体４，４，…で駆動する構成であってもよい。つまり、第１〜第ｎアクチュエータ本体４（但し、ｎは３以上の任意の整数）を用意し、第１アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａと、第２アクチュエータ本体４のプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａとを直列に接続し、第２アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａと、第３アクチュエータ本体４のプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａとを直列に接続し、…、第ｎ−１アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａと第ｎアクチュエータ本体４のプラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａを直列に接続する。それと共に、第１アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂと、第２アクチュエータ本体４のプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂとを直列に接続し、第２アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂと、第３アクチュエータ本体４のプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂとを直列に接続し、…、第ｎ−１アクチュエータ本体４のマイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂと第ｎアクチュエータ本体４のプラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂを直列に接続する。
【０１３８】
ここで、上述においては、第ｉアクチュエータ本体４（但し、ｉ＝１，…，ｎ−１）の第１組のマイナス分割電極と第（ｉ＋１）アクチュエータ本体４の第１組のプラス分割電極とを直列に接続し、第ｉアクチュエータ本体４の第２組のマイナス分割電極と第（ｉ＋１）アクチュエータ本体４の第２組のプラス分割電極とを直列に接続している。要するに、第ｉアクチュエータ本体４の第１交流電圧が印加される分割電極と第（ｉ＋１）アクチュエータ本体４の第１交流電圧が印加される分割電極とを直列に接続し、第ｉアクチュエータ本体４の第２交流電圧が印加される分割電極と第（ｉ＋１）アクチュエータ本体４の第２交流電圧が印加される分割電極とを直列に接続すればよい。
【０１３９】
また、前記実施形態４では、プラス電極層５の第１及び第３プラス分割電極５１Ａ，５３Ａが第１組のプラス分割電極を、プラス電極層５の第２及び第４プラス分割電極５２Ｂ，５４Ｂが第２組のプラス分割電極を、マイナス電極層６の第１及び第３マイナス分割電極６１Ａ，６３Ａが第１組のマイナス分割電極を、マイナス電極層６の第２及び第４マイナス分割電極６２Ｂ，６４Ｂが第２組のマイナス分割電極を構成している。ただし、第１組のプラス分割電極が第１交流電圧が供給されるものであり、第２組のプラス分割電極が第２交流電圧が供給されるものであり、第１組のマイナス分割電極が圧電体層４１を挟んで第１組のプラス分割電極と対向するものであり、第２組のマイナス分割電極が圧電体層４１を挟んで第２組のプラス分割電極と対向するものである限り、第１組のプラス分割電極、第２組のプラス分割電極、第１組のマイナス分割電極は、及び第２組のマイナス分割電極の構成はこれに限らない。
【０１４０】
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】
【０１４１】
以上説明したように、本発明は、圧電素子を備えた振動型アクチュエータについて有用である。
【符号の説明】
【０１４２】
１，２０１，４０１，５０１，６０１  駆動装置
２，２０２，３０２，４０２  超音波アクチュエータ（振動型アクチュエータ）
４，３０４  アクチュエータ本体（圧電素子）
４Ｐ      第１アクチュエータ本体（圧電素子）
４Ｑ      第２アクチュエータ本体（圧電素子）
４１      圧電体層
４１ａ    主面
４１ｂ    主面
４１ｃ    長辺側面（側面）
４１ｄ    長辺側面（側面）
４１ｅ    短辺側面（側面）
４１ｆ    短辺側面（側面）
５        プラス電極層
５１Ａ    第１プラス分割電極（第１組のプラス分割電極）
５２Ｂ    第２プラス分割電極（第２組のプラス分割電極）
５３Ａ    第３プラス分割電極（第１組のプラス分割電極）
５４Ｂ    第４プラス分割電極（第２組のプラス分割電極）
５５Ａ    プラス対角接続電極
６        マイナス電極層
６１Ａ    第１マイナス分割電極（第１組のマイナス分割電極）
６２Ｂ    第２マイナス分割電極（第２組のマイナス分割電極）
６３Ａ    第３マイナス分割電極（第１組のマイナス分割電極）
６４Ｂ    第４マイナス分割電極（第２組のマイナス分割電極）
７１Ａ＋  第１プラス側方接続電極
７２Ｂ＋，３７２Ｂ＋  第２プラス側方接続電極
７３Ａ＋，３７３Ａ＋  第３プラス側方接続電極
７４Ｂ＋，３７４Ｂ＋  第４プラス側方接続電極
７５Ｂ＋，３７５Ｂ＋  プラス外部接続電極
７１Ａ−，３７１Ａ−  第１マイナス側方接続電極
７２Ｂ−，３７２Ｂ−  第２マイナス側方接続電極
７３Ａ−  第３マイナス側方接続電極
７４Ｂ−，３７４Ｂ−  第４マイナス側方接続電極
７５Ｂ−，３７５Ｂ−  マイナス外部接続電極
９        駆動子
１０      制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【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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