(57)【要約】  駆動子の発熱が少ない駆動装置を提供する。  駆動装置は、圧電体層（１）を有する圧電素子（Ｐ１）と、圧電素子（Ｐ１）に所定周波数の駆動電圧を印加し圧電素子（Ｐ１）に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる駆動電源（１４）と、圧電素子（Ｐ１）の振動により圧電素子（Ｐ１）に対して相対的に移動する移動体（９）とを備える。圧電素子（Ｐ１）の屈曲振動の共振周波数と圧電素子（Ｐ１）の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子（Ｐ１）の屈曲振動の共振周波数と圧電素子（Ｐ１）の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さい。
2009072301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体を有する振動子と、
前記振動子に所定周波数の駆動電圧を印加し前記振動子に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる駆動電源と、
前記振動子の振動により前記振動子とに対して相対的に移動する相対移動体とを備える駆動装置であって、
前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数との差よりも小さい駆動装置。
【請求項２】
前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数と実質的に等しい、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動電源は、前記駆動電圧の周波数を所定の範囲内で変化可能である、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数よりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数以上である、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数以上である、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数と反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と反共振周波数との差より大きい、請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記振動子の前記伸縮振動は、１次の伸縮振動である、請求項１から７のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記振動子の前記屈曲振動は、２次の屈曲振動である、請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記振動子は、
略矩形状の複数の圧電体層と、
前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層の主面に設けられた給電電極と、
前記圧電体層を挟んで前記給電電極と対向して設けられた対向電極とを有する、請求項１から９のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記給電電極は、
前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層の主面に設けられた第１給電電極と、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面、又は、前記第１給電電極が設けられた圧電体層と異なる圧電体層の主面に設けられ、前記第１給電電極と電気的に接続されていない第２給電電極と、
を有する、請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記第１給電電極は、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つの領域のうち前記圧電体層の主面の第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられ、
前記第２給電電極は、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つの領域のうち前記圧電体層の主面の第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられている、請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記駆動電源は、前記第１給電電極と前記対向電極との間に第１の駆動電圧を印加するとともに、前記第２給電電極と前記対向電極との間に前記第１の駆動電圧と同じ周波数で且つ前記第１の駆動電圧と異なる位相の第２の駆動電圧を印加する、請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記駆動電源は、前記第１給電電極と前記対向電極との間、及び、前記第２給電電極と前記対向電極との間のいずれかを選択して前記駆動電圧を印加する、請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数における圧電体のインピーダンスは、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数における圧電体のインピーダンスより低い、請求項１から１４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１６】
前記振動子は、前記伸縮振動の方向に前記相対移動体を駆動する、請求項１から１５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１７】
前記振動子は、略直方体であり、
前記伸縮振動の方向は、該振動子の外面のうち最も面積が広い面の長辺方向と実質的に等しい、請求項１から１６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１８】
前記振動子の外面のうち、前記屈曲振動の方向と交わる面に固定された駆動子をさらに備える、請求項１６に記載の駆動装置。
【請求項１９】
前記振動子の前記屈曲振動の腹に固定された駆動子をさらに備える、請求項１６に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体を有する振動子を備えた駆動装置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）を備えた駆動子としての超音波アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１）。【０００３】
特許文献１に記載の超音波モータ駆動装置は、第１の振動モードと第２の振動モードを励起する超音波振動子と、この超音波振動子により駆動される摺動板と、前記超音波振動子を摺動板に対し押圧する押圧部材と、前記超音波振動子に含まれる電気機械変換素子に交番電圧を印加する電源手段とを少なくとも有する。そして、前記摺動板に対し前記超音波振動子が所定の力で押圧された状態において、摺動板が移動する方向に対し直交する方向に振動する第１の振動モードの共振周波数が、摺動板が移動する方向に振動する第２の共振モードの共振周波数より低く設定され、超音波振動子は、第１の振動モードの共振周波数と第２の振動モードの共振周波数の間の周波数で駆動されるものである。
【特許文献１】特開平９−２２４３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の超音波モータ駆動装置は、第１の振動モードとして２次の屈曲振動を用いている。また、第２の振動モードとして１次の伸縮振動を用いている。そして、伸縮振動の共振周波数を含む範囲で駆動される。一般的に、伸縮振動における圧電体のインピーダンスは、屈曲振動における圧電体のインピーダンスよりも低い。したがって、伸縮振動の共振周波数近傍では、インピーダンスが低く、電流が多く流れてしまい、素子が発熱する虞があった。【０００５】
本発明は、駆動子の発熱が少ない駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電体を有する振動子と、前記振動子に所定周波数の駆動電圧を印加し前記振動子に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる駆動電源と、前記振動子の振動により前記振動子に対して相対的に移動する相対移動体とを備える駆動装置を対象としている
。そして、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数との差よりも小さいものとする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、素子の発熱が少ない駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの概略斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る圧電素子の正投影図法による展開図である。
【図３】図３は、実施形態に係る圧電素子の各層を積層方向から見た図である。
【図４】図４は、圧電体層の主面上の４つの領域を説明するための図である。
【図５】図５は、フレキシブルケーブルと圧電素子の側面との接続の位置関係を示す図である。
【図６】図６は、超音波アクチュエータと駆動電源の回路図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの１次モードの伸縮振動の変位を示す概念図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの２次モードの屈曲振動の変位を示す概念図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの動作を示す概念図である。
【図１０】図１０は、１次の伸縮振動の振動振幅と圧電素子のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１は、圧電素子の１次の伸縮振動と２次の屈曲振動についての周波数とインピーダンスの関係である。
【図１２】図１２は、超音波アクチュエータのその他の実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は、超音波アクチュエータの別のその他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
Ｐ１    圧電素子
Ｆ１    フレキシブルケーブル（電気接続部材）
Ｆ１１  第１フレキシブルケーブル（第１電気接続部材）
Ｆ１２  第２フレキシブルケーブル（第２電気接続部材）
１      圧電体層
２      給電電極
２Ａ    第１給電電極
２Ｂ    第２給電電極
２ａ    第１給電引出電極
２ｂ    第２給電引出電極
３      対向電極
３ｇ    対向引出電極
４      給電外部電極
４Ａ    第１給電外部電極
４Ｂ    第２給電外部電極
５      対向外部電極
６      電気線（給電導電部材）
６Ａ    電気線（第１給電導電部材）
６Ｂ    電気線（第２給電導電部材）
７      電気線（対向導電部材）
８      駆動子
９      移動体（相対移動体）
Ｊ１    第１接続電極
Ｊ２    第２接続電極
１０Ａ  第１接続外部電極
１０Ｂ  第２接続外部電極
１１    ケース
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  支持部
１４    駆動電源
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。【００１１】
図１は、本実施形態に係る駆動装置の概略斜視図である。本実施形態に係る駆動装置は、超音波アクチュエータと、該超音波アクチュエータによって所定の可動方向に駆動される移動体９と、該超音波アクチュエータを制御する駆動電源１４（図８参照）とを備えている。【００１２】
《１：超音波アクチェータの構成》
〈１．１：全体構成〉
本実施形態に係る超音波アクチュエータは、圧電素子Ｐ１と、該圧電素子Ｐ１に設けられた駆動子８，８と、該圧電素子Ｐ１を収容するケース１１と、該圧電素子Ｐ１をケース１１に対して支持する支持部１３ａ〜１３ｃと、該圧電素子Ｐ１に給電するための第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２とを有していて、圧電素子Ｐ１に伸縮振動と屈曲振動とを発生させることによって、移動体９との間に相対的な駆動力を発生するものである。【００１３】
図１に示すように、超音波アクチュエータは、略直方体の圧電素子Ｐ１（例えば、長さ６．０ｍｍ×幅１．７ｍｍ×厚み２．０ｍｍのもの）を備えている。圧電素子Ｐ１は、図１の紙面手前から奥に向かう方向に、圧電体層と電極層が積層されている。図１において、圧電素子Ｐ１の紙面手前の面が圧電体層１の主面である。以下、互いに対向する１対の圧電体層の主面を「主面」という。また、主面と直交し、主面の長辺と平行な、互いに対向する１対の面を「長辺側面」という。また、主面と直交し、主面の短辺と平行な、互いに対向する１対の面を「短辺側面」という。主面、長辺側面及び短辺側面が圧電素子Ｐ１の外面を構成し、長辺側面及び短辺側面が圧電素子Ｐ１の周囲面を構成している。本実施形態では、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。本実施の形態では、圧電素子Ｐ１が振動子を構成する。【００１４】
圧電素子Ｐ１は、支持体であるケース１１に収容されている。そして、３つの支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介してケース１１に支持されている。３つの支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃはともに弾性体である。２つの短辺側面とケース１１の間には、それぞれ、支持部１３ａ、１３ｃが圧入されている。こうして、圧電素子Ｐ１は、主面の長辺方向から、支持部１３ａ、１３ｃによって支持されている。【００１５】
圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面には、電気接続部材が電気的に接続されている。【００１６】
圧電素子Ｐ１の一方の長辺側面には駆動子８，８が設けられており、これらの駆動子８，８は平板状の移動体９に当接している。具体的には、圧電素子Ｐ１の、後述する２次モードの屈曲振動の腹の近傍に駆動子８，８が固定されている。駆動子８，８は、円柱形状であり、圧電素子Ｐ１と線接触状に接触している。駆動子８，８と圧電素子Ｐ１とは接着剤により固定されている。接着剤は、圧電体層１および駆動子８，８よりも柔らかいものを用いている。柔らかさは、例えば、弾性率によって比較できる。駆動子８及び移動体９のうち駆動子８と接触する部分は、例えばジルコニア、アルミナ、窒化珪素を主成分とするセラミック材料または、樹脂材料からなるものである。【００１７】
圧電素子Ｐ１の他方の長辺側面、言い換えると、駆動子８，８が設けられた長辺側面とは反対側の長辺側面とケース１１との間には、支持部１３ｂが設けられている。支持部１３ｂは、移動体９へ向かう方向（圧電素子Ｐ１の短手方向）に圧縮されて設けられている。支持部１３ｂは、その反力により、圧電素子Ｐ１を移動体９に押圧している。これにより、駆動子８，８の先端部と移動体９との摩擦力が高められ、圧電素子Ｐ１の振動による駆動力が駆動子８，８を介して効率よく移動体９に伝搬される。【００１８】
〈１．２：圧電素子Ｐ１〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ１は、略直方体形状である。この圧電素子Ｐ１は、圧電体である略矩形状の複数の圧電体層１と、前記圧電体層１の間に設けられた内部電極層とを有している。略矩形状の複数の圧電体層１と、前記圧電体層１の間に設けられた内部電極層とを有している。圧電素子Ｐ１は、図１の紙面手前から奥に向かう方向（以下、厚み方向ともいう）に、圧電体層と電極層が積層されている。【００１９】
図２は、本実施形態に係る圧電素子Ｐ１の正投影図法による展開図である。図２において、真ん中の図は主面の図であり、主面の左右の図は短辺側面の図であり、主面の上下の図は長辺側面の図である。内部電極層は主面から見えないが、主面に投影した位置を主面に破線で示してある。また、図３は、本実施形態に係る圧電素子Ｐ１の各層を積層方向から見た図である。【００２０】
図２に示すように、圧電素子Ｐ１は、略矩形状の圧電体層１と内部電極層とを交互に積層してなる略直方体状のものである。この圧電体層１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る。内部電極層は、積層方向（圧電素子Ｐ１の厚み方向）に圧電体層１を介して交互に配された給電電極２及び対向電極３からなる。内部電極層は、例えば銀、パラジウムを主成分とする金属からなる電極層であって、圧電体層１の主面上に設けられている。【００２１】
図２に示すように、圧電素子Ｐ１の短辺側面には、給電外部電極４と、対向外部電極５とが形成されている。詳しくは、給電外部電極４は、第１給電外部電極４Ａと、第２給電外部電極４Ｂとに分かれている。第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ２の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられている。また、対向外部電極５は２つ形成されていて、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられている。これらの電極４Ａ，４Ｂ，５は、互いに絶縁されている。言い換えれば、これらの電極４Ａ，４Ｂ，５は、互いに電気的に接続されていない。さらに、圧電素子Ｐ１の一方の長辺側面には第１接続外部電極１０Ａが設けられ、他方の長辺側面には第２接続外部電極１０Ｂが設けられている。これら第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂは、互いに絶縁されている。【００２２】
給電電極２は、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、複数の圧電体層１のうちの少なくとも１つの圧電体層１の主面に設けられている。具体的には、給電電極２は、複数の圧電体層１のうちの少なくとも１つの圧電体層１の主面に、図３（ｂ）に示すような第１パターンで設けられている。また、給電電極２は、第１パターンで設けられている圧電体層１と異なる圧電体層１の主面に、第１パターンと異なる図３（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。【００２３】
具体的には、第１パターンで形成された給電電極２、および、第２パターンで形成された給電電極２は、それぞれ、第１給電電極２Ａ，２Ａと、該第１給電電極２Ａ，２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂ，２Ｂとを有する。【００２４】
第１及び第２パターンの何れのパターンにおいても、第１給電電極２Ａ，２Ａは、圧電体層１の主面をその長手方向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（図４参照）のうち、圧電体層１の主面の第１対角線方向Ｄ１に並ぶ２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている。また、第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、該４つの領域Ａ１〜Ａ４（図４参照）のうち、圧電体層１の主面の第２対角線方向Ｄ２に並ぶ２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている。【００２５】
そして、第１パターンの給電電極２は、圧電体層１の主面の長手方向中央において短手方向に延びる第１接続電極Ｊ１を有している。第１パターンにおける前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成された第１給電電極２Ａ，２Ａは、該第１接続電極Ｊ１によって互いに電気的に接続されている。また、第２パターンの給電電極は、圧電体層１の主面の長手方向中央において短手方向に延びる第２接続電極Ｊ２を有している。第２パターンにおける前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成された第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、該第２接続電極Ｊ２によって互いに電気的に接続されている。【００２６】
また、第１及び第２パターンのいずれのパターンにおいても、前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａ，２Ａのうち、第１給電外部電極４Ａが形成されている短辺側面に近い領域Ａ２に形成されている第１給電電極２Ａには、第１給電外部電極４Ａまで延びる第１給電引出電極２ａが設けられている。こうして、領域Ａ２の第１給電電極２Ａは、第１給電引出電極２ａを介して第１給電外部電極４Ａに電気的に接続されている。また、前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａ，２Ａのうち、第１給電外部電極４Ａが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａには、長辺側面に形成された第１接続外部電極１０Ａまで延びる第１給電引出電極２ａが設けられている。こうして、異なる圧電体層１に設けられた、領域Ａ４の第１給電電極２Ａはそれぞれ、第１接続外部電極１０Ａを介して電気的に接続されている。そして、第１パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａは、第１接続電極Ｊ１を介して領域Ａ２の第１給電電極２Ａに電気的に接続されているため、第１接続外部電極１０Ａを介して第１パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａに電気的に接続された第２パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａは、第１パターンの第１接続電極Ｊ１を介して第１給電外部電極４Ａに電気的に接続されることになる。【００２７】
さらに、第１及び第２パターンのいずれのパターンにおいても、前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂ，２Ｂのうち、第２給電外部電極４Ｂが形成されている短辺側面に近い領域Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂには、第２給電外部電極４Ｂまで延びる第２給電引出電極２ｂが設けられている。こうして、領域Ａ３の第２給電電極２Ｂは、第２給電引出電極２ｂを介して第２給電外部電極４Ｂに電気的に接続されている。また、前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂ，２Ｂのうち、第２給電外部電極４Ｂが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ１に形成されている第２給電電極２Ｂには、長辺側面に形成された第２接続外部電極１０Ｂまで延びる第２給電引出電極２ｂが設けられている。こうして、異なる圧電体層１に設けられた、領域Ａ１の第２給電電極２Ｂはそれぞれ、第２接続外部電極１０Ｂを介して電気的に接続されている。そして、第２パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂは、第２接続電極Ｊ２を介して領域Ａ３の第２給電電極２Ｂに電気的に接続されているため、第２接続外部電極１０Ｂを介して第２パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂと電気的に接続された第１パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂは、第２パターンの第２接続電極Ｊ２を介して第２給電外部電極４Ｂに電気的に接続されることになる。【００２８】
前記対向電極３は、図３（ｄ）に示すように、圧電体層１の主面のほぼ全面に亘って設けられている。具体的には、対向電極３は、圧電体層１の主面の該周縁領域には形成されておらず、該周縁領域よりも内側の領域のほぼ全面に亘って形成されている。対向電極３には、対向外部電極５，５が形成されている短辺側面に近い短辺の両端部から該対向外部電極５，５に向かってそれぞれ延びて該対向外部電極５，５に接続される対向引出電極３ｇ、３ｇが設けられている。こうして、対向電極３は、対向引出電極３ｇを介して対向外部電極５に電気的に接続されている。また、異なる圧電体層１上の対向電極３同士は、対向引出電極３ｇおよび対向外部電極５を介して、電気的に接続されている。【００２９】
このように構成された給電電極２又は対向電極３が主面に設けられた圧電体層１を積層することによって、圧電素子Ｐ１が構成されている。具体的には、複数の圧電体層１，１，…が、第１パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、第２パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、第１パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、…の順で積層されている。このとき、圧電体層１，１，…は、給電電極２又は対向電極３が設けられた主面が同じ方向を向くように、即ち、一の圧電体層１の給電電極２又は対向電極３が設けられた主面が、他の圧電体層１の給電電極２又は対向電極３が設けられていない主面と対向するようにして、積層されている。尚、積層の始め及び／又は終わりにおいては、給電電極２又は対向電極３が外部に露出しないように、給電電極２及び対向電極３が設けられていない圧電体層１が積層されている。【００３０】
このように、圧電体層１、給電電極２及び対向電極３を積層した結果、各圧電体層１は、給電電極２（詳しくは、第１給電電極２Ａ及び第２給電電極２Ｂ）と対向電極３とで挟まれている。すなわち、給電電極２と対向電極３とは、圧電素子１を挟んで、積層方向から見て重なっている。ここで、各圧電体層１は、給電電極２側から対向電極３側へと分極されている。【００３１】
ただし、圧電体層１には、積層方向から見て、給電電極２と対向電極３とが重なっていない領域が存在する（図２参照）。例えば、第１給電引出電極２ａ及び第２給電引出電極２ｂや、対向引出電極３ｇ，３ｇはそれぞれ、積層方向から見て対向電極３や給電電極２と重なっていない。圧電体層１における、かかる領域に相当する部分には電界が生じない。つまり、この部分は圧電的に不活性な部分となる。具体的には、圧電体層１の短辺側面近傍の部分は、積層方向から見て、給電電極２と対向電極３とが重なっておらず、圧電的に不活性な部分となっている。【００３２】
〈１．３：電気接続部材〉
本実施形態においては、電気接続部材として、フレキシブルケーブルＦ１を用いている。フレキシブルケーブルＦ１は、第１フレキシブルケーブルＦ１１と、第２フレキシブルケーブルＦ１２とを含んでいる。図１に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、圧電素子Ｐ１の両短辺側面において、該圧電素子Ｐ１に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ１１と第２フレキシブルケーブルＦ１２とは同じ形状である。【００３３】
図５は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１の側面との接続の位置関係を示す図である。図５に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は絶縁性の樹脂基板上に、銅をプリントした複数の電気線を有する。各電気線は互いに絶縁されている。【００３４】
第１フレキシブルケーブルＦ１１は、圧電素子Ｐ１の一方の短辺側面に接続される。第１フレキシブルケーブルＦ１１は、給電外部電極４に接続される電気線６を有している。具体的には、第１フレキシブルケーブルＦ１１は、第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａと、第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂとを有している。【００３５】
また、第２フレキシブルケーブルＦ１２は、圧電素子Ｐ１の他方の短辺側面に接続される。第２フレキシブルケーブルＦ１２は、対向外部電極５に接続される電気線７を有している。具体的には、第２フレキシブルケーブルＦ１２は、対向外部電極５，５に接続される電気線７，７を有している。【００３６】
また、第１フレキシブルケーブルＦ１１は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状をしている。第２フレキシブルケーブルＦ１２も、第１フレキシブルケーブルＦ１１と同様に、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状をしている。また、第１フレキシブルケーブルＦ１１と第２フレキシブルケーブルＦ１２とは、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称な形状をしている。【００３７】
すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ１１の圧電素子Ｐ１との接続部は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。第２フレキシブルケーブルＦ１２の圧電素子Ｐ１との接続部も同様に、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。また、第１フレキシブルケーブルＦ１１の圧電素子Ｐ１との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ１２の圧電素子Ｐ１との接続部とは、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称な形状である。【００３８】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との各接続部は、異方性導電性接着シートを用いて電気的に接続および接着されている。異方性導電性接着シートは、樹脂に導電粒子を分散させたものをシート状に成型したものである。また、異方性導電性接着シートは、接着方向、すなわち、シートの厚み方向の電気導電性があるが、接着面内方向の電気導電性がない。したがって、圧電素子Ｐ１の短辺側面に設けられた複数の電極を一つの異方性導電性接着シートによって互いに絶縁された状態で第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２の各電気線と導通させることができる。接続方法は、まず、ポリイミド製の第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との間に、異方性導電シートを挟みこむ。次に、加熱した平面状のこてにより、第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を圧電素子Ｐ１の方向に加圧する。これにより、第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１とは、導電粒子により電気的に接続されると共に、異方性導電シートの樹脂の効果により接着される。【００３９】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との接続部はそれぞれ、支持部１３ａ及び支持部１３ｃと圧電素子Ｐ１との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ１１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ１に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ１２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ１に押し付けられている。【００４０】
なお、給電外部電極４に接続される電気線６は給電導電部材の一例である。第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａは第１給電導電部材の一例である。第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂは第２給電導電部材の一例である。対向外部電極５に接続される電気線７は対向導電部材の一例である。第１フレキシブルケーブルＦ１１は第１電気接続部材の一例である。そして、第２フレキシブルケーブルＦ１２は第２電気接続部材の一例である。【００４１】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、駆動電源１４に接続されている。そして、駆動電源１４から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を通じて、圧電素子Ｐ１に駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ１に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる。そして、圧電素子Ｐ１の振動により駆動子８が圧電素子Ｐ１に従って周回運動する。【００４２】
〈１．４：超音波アクチュエータの等価回路〉
図６は、超音波アクチュエータと駆動電源１４の回路図である。駆動電源１４は、２つのハーフブリッジと２つのコイルを有している。ハーフブリッジは、電源電圧と同じ電圧値の矩形波の電圧を出力する。圧電素子Ｐ１は、コイルとハーフブリッジとの間に直列に接続されている。圧電素子Ｐ１の容量とコイルのインダクタンスによりローパスフィルターが形成され、圧電素子Ｐ１には、正弦波の駆動電圧が印加される。【００４３】
駆動電源１４は、２つのハーフブリッジと２つのコイルとにより、２相の正弦波の駆動電圧を圧電素子１４に印加する。具体的には、第１のハーフブリッジと第１のコイルにより第１の正弦波の駆動電圧を発生し、これを圧電素子Ｐ１の第１給電電極２Ａと対向電極３との間に印加し、第２のハーフブリッジと第２のコイルにより第１の正弦波の駆動電圧と同じ周波数、同じ振幅で位相の異なる第２の正弦波の駆動電圧を発生し、これを圧電素子Ｐ１の第２給電電極２Ｂと対向電極３との間に印加する。【００４４】
駆動電源１４は、ハーフブリッジのゲート信号を変更することで、第１の正弦波の駆動電圧および第２の正弦波の駆動電圧の周波数を所定の範囲内で変更することができる。また、駆動電源１４は、ハーフブリッジのゲート信号を変更することで、第１の正弦波の駆動電圧およびと第２の正弦波の駆動電圧との位相差を変更することができる。【００４５】
コイルのインダクタンスと圧電素子の容量によるローパスフィルターのカットオフ周波数は、超音波アクチュエータの駆動周波数より高いことが望ましい。【００４６】
ここでは、第１および第２の駆動電圧を発生する２ｃｈのハーフブリッジで説明したが、２ｃｈのフルブリッジやアンプ構成で電源回路を実現してもよい。【００４７】
《２：超音波アクチュエータの動作》
〈２．１：基本動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。図７は、本実施形態に係る１次の伸縮振動の変位を示す概念図であり、図８は、２次の屈曲振動の変位を示す概念図であり、図９は、圧電素子Ｐ１の動作を示す概念図である。なお、図７〜図９においては、圧電素子Ｐ１の主面はその紙面と平行な位置関係にある。【００４８】
フレキシブルケーブルＦ１２の電気線７がグラウンドに接続される。駆動電源１４は、電気線６Ａ及び第１給電外部電極４Ａを介して圧電体層１の主面の第１給電電極２Ａに第１の駆動電圧として所定の周波数の正弦波の駆動電圧を印加する。また、駆動電源１４は、電気線６Ｂ及び第２給電外部電極４Ｂを介して第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数の正弦波の第２の駆動電圧を印加する。【００４９】
ここで、第１給電電極２Ａに印加した第１の駆動電圧と第２給電電極２Ｂに印加した第２の駆動電圧との位相差が０°の場合、図７に示すように、圧電素子Ｐ１には１次の伸縮振動が誘起される。一方、その位相差が１８０°の場合、図８に示すように、圧電素子Ｐ１には２次の屈曲振動が誘起される。【００５０】
そして、第１給電電極２Ａに印加した第１の駆動電圧と第２給電電極２Ｂに印加した第２の駆動電圧との位相差が略９０°又は−９０°の場合、図９に示すように、圧電素子Ｐ１には１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とが調和的に誘起される。これにより、圧電素子Ｐ１の形状が、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ１に設けられた駆動子８，８が、図９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、圧電素子Ｐ１の伸縮振動及び屈曲振動の合成振動により駆動子８，８が楕円運動する。この楕円運動により駆動子８，８が当接する移動体９が圧電素子Ｐ１に対して相対的に移動する。【００５１】
ここで、圧電素子Ｐ１は、その主面の長辺方向が、移動体９の可動方向と一致し、主面の短手方向が、支持部１３ｂによって圧電素子Ｐ１が移動体９へ付勢される方向と一致するように配設されている。つまり、圧電素子Ｐ１の伸縮振動の伸縮方向は、移動体９の可動方向であり、屈曲振動の振動方向は、駆動子８，８が移動体９を押圧する方向である。尚、圧電素子Ｐ１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に垂直な方向である。また、圧電素子Ｐ１の長辺側面は、屈曲振動の方向と交わる面（即ち、屈曲振動の方向を向く面）となる。【００５２】
前述の如く、圧電素子Ｐ１の伸縮振動の方向は、移動体９の可動方向と等しいため、伸縮振動が大きいほうが移動体９を大きく移動させることができる。すなわち、同じ周波数であれば移動体９を速く運動することができる。一方、圧電素子Ｐ１の屈曲振動は、駆動子８，８が移動体９を押圧する方向であるため、移動体９と駆動子８との間の摩擦力に影響を及ぼす。つまり、図１で移動体９を紙面右方向に移動させる場合には、駆動子８が右方向に変位するときに駆動子８と移動体９との間の摩擦力が高い状態となっており、駆動子８が左方向に変位するときに駆動子８と移動体９との間の摩擦力が低い状態となっている。【００５３】
ここで、移動体９を相対的に移動させるためには、移動体９と駆動子８との間の摩擦力が所定値以上となる必要である。そのため、駆動電源１４からの駆動電圧の周波数は、移動体９と駆動子８との間の摩擦力が所定値以上となるように、屈曲振動の共振周波数に基づいて設定する必要がある。移動体９の移動速度は、そのようにして設定された周波数における伸縮振動の大きさによって決まる。【００５４】
〈２．２：共振周波数、反共振周波数〉
ここで、圧電素子Ｐ１の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数について説明する。圧電素子Ｐ１（振動子）の伸縮振動の共振周波数、反共振周波数及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ１の材料や外形寸法、電極形状等により決定される。伸縮振動の共振周波数は、主に圧電素子Ｐ１の長さに反比例する。また、屈曲振動の共振周波数は、主に圧電素子Ｐ１の長さの自乗に反比例し、屈曲振動の振動方向の圧電素子Ｐ１の寸法に比例する。また、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）は、電極の面積に依存する。さらに、共振周波数、反共振周波数は、支持部１３ｂが駆動子８，８を移動体９に押圧する押圧力によっても変化する。【００５５】
伸縮振動の共振周波数、反共振周波数は、インピーダンスアナライザーによって測定できる。詳しくは、伸縮振動の共振周波数、反共振周波数を測定するときには、第１給電電極と第２給電電極に同相の電圧を印加する。ただし、共振周波数の測定時に大電流が流れると、圧電素子Ｐ１が発熱するので、ある程度電流制限をかけることが望ましい。このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスの周波数スペクトラムの内、インピーダンスが最も低くなる周波数が伸縮振動の共振周波数であり、最も高くなる周波数が伸縮振動の反共振周波数である。【００５６】
同様に、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数は、インピーダンスアナライザーによって測定できる。詳しくは、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数を測定するときには、第１給電電極と第２給電電極に逆相の電圧を印加する。ただし、共振周波数の測定時に大電流が流れると、圧電素子Ｐ１が発熱するので、ある程度電流制限をかけることが望ましい。このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスの周波数スペクトラムの内、インピーダンスが最も低くなる周波数が屈曲振動の共振周波数であり、最も高くなる周波数が屈曲振動の反共振周波数である。【００５７】
これら伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数ともに、入電圧依存性及び予圧依存性がある。そのため、これらの周波数を正確に測定するためには、超音波アクチュエータの駆動状態（駆動装置として組み込まれた状態、即ち、本実施の形態では駆動子８，８が移動体９に押圧された状態）で且つ、測定の際の電圧を駆動時の電圧と等しくして、周波数を変更しながら、電流値を測定することが好ましい。【００５８】
伸縮振動の共振周波数は、周波数の最も低いものから順に１次の伸縮振動の共振周波数、２次の伸縮振動の共振周波数、３次の伸縮振動の共振周波数、４次の伸縮振動の共振周波数、と次数をつけて表される。伸縮振動の反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数も、同様に、周波数の最も低いものから順に１次、２次と次数をつけて表される。【００５９】
本実施形態では、前述の如く、伸縮振動として１次の伸縮振動を、屈曲振動として２次の屈曲振動を用いている。すなわち、圧電素子Ｐ１は、１次の伸縮振動と２次の屈曲振動を含む振動を行う。以下、本明細書において、単に伸縮振動の共振周波数、反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数という場合、圧電素子Ｐ１が駆動時に振動する次数の伸縮振動の共振周波数、反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数を意味するものとする。【００６０】
図１０に、１次の伸縮振動の振動振幅（即ち、変位）の周波数特性と、圧電素子Ｐ１のインピーダンス（図では、インピーダンスと相関関係にある電流値を示している）の周波数特性を示す。同一入力電圧のとき、共振周波数において、圧電素子Ｐ１に流れる電流は極大になり、変位も極大になる。一方、反共振周波数において、圧電素子Ｐ１に流れる電流は極小になる。また、反共振周波数における変位は、共振周波数における変位よりは小さくなるが、極小となるわけではない。変位は、共振周波数近傍では周波数が変化すると急激に変化するが、共振周波数から離れるにしたがって、その変化は緩やかになる。【００６１】
図１１に、本実施形態の圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動と２次の屈曲振動についての周波数とインピーダンスの関係を示す。１次の伸縮振動（図中のＬ１）は、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）が大きい。これは、伸縮振動の振動モードが、圧電素子Ｐ１の長さ方向、即ち、主面の長辺方向の伸び縮みを伴う単純な振動であることによる。これは、伸縮振動に一般的に言えることであるが、１次の伸縮振動で特に顕著である。一方、２次の屈曲振動（図中のＢ２）は、圧電素子Ｐ１の曲げを伴う振動なので、１次の伸縮振動と比較してその振動が起こり難く、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）も１次の伸縮振動と比較して小さい。これは、屈曲振動に一般的に言えることである。つまり、１次の伸縮振動に比較して２次の屈曲振動は発生しにくい。特に、圧電素子Ｐ１の形状が直方体で、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と実質的に平行である場合に顕著である。つまり、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と実質的に平行である場合の方が、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と交差する場合よりも屈曲振動が起こり難く、共振周波数と反共振周波数との帯域も狭く、共振周波数における圧電素子Ｐ１のインピーダンスも大きい。【００６２】
また、圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の共振周波数におけるインピーダンスは、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数におけるインピーダンスより低い。ここで、圧電素子Ｐ１のインピーダンスとは、具体的には給電電極と対向電極に挟まれた圧電体層１全体としてのインピーダンスである。その測定は、給電外部電極４と対向外部電極５との間のインピーダンスを測定することにより可能である。【００６３】
本実施形態では、駆動子８，８が移動体９に押圧された状態において、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくなるように、圧電素子Ｐ１の外形寸法を設定している。こうすることで、移動体９を駆動可能としつつ、圧電素子Ｐ１の発熱を抑制している。さらに、駆動子８，８が移動体９に押圧された状態において、圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の反共振周波数と２次の屈曲振動の共振周波数とが実質的に一致していることが好ましい。実質的に一致とは、製品ごとのばらつき等の共振周波数、反共振周波数のばらつきの範囲が重なる程度のものでよい。【００６４】
つまり、前述のとおり、屈曲振動は伸縮振動と比較して共振が小さい。そのため、移動体９を実質的に駆動できる周波数は、屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲に限られる。つまり、移動体９を移動させるべく移動体９と駆動子８との間の摩擦力を所定値以上とするためには、圧電素子Ｐ１を、屈曲振動の共振周波数の含む所定の範囲の周波数で駆動する必要がある。【００６５】
一方、伸縮振動については、移動体９を高速に移動させる観点からは、伸縮振動の共振周波数を含む範囲で圧電素子Ｐ１を作動させることが好ましい。しかしながら、圧電素子Ｐ１に共振周波数の駆動電圧を印加すると、圧電素子Ｐ１に大電流が流れ、発熱量が大きくなるという問題がある。【００６６】
そこで、本実施形態では、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくしている。こうすることによって、屈曲振動の共振周波数が伸縮振動の反共振周波数の近くに設定されているため、駆動子８と移動体９との間に十分な摩擦力を発生させるべく屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲の周波数の駆動電圧を圧電素子Ｐ１に印加すると、圧電素子Ｐ１のインピーダンスが高いので、圧電素子Ｐ１に高電流が流れる可能性が低くなり、圧電素子１の発熱を抑制することができる。【００６７】
また、図１０に示すように、反共振周波数の近傍の周波数領域では、周波数の変化に対する変位の変化量が小さくなる、すなわち、伸縮振動の周波数依存性が小さいため、安定した制御が可能になる。【００６８】
ただし、同一電圧の場合、伸縮振動の共振周波数近傍の変位と、伸縮振動の反共振周波数近傍の変位では、伸縮振動の反共振周波数近傍の変位のほうが小さくなる。そこで、伸縮振動の反共振周波数近傍の周波数であっても、共振周波数近傍の周波数で駆動する場合と比較して同様の変位を得るためには、高い電圧値の駆動電圧を印加するか、または、圧電素子Ｐ１を本実施形態のように積層し且つ圧電体層の厚みを薄くして、電界強度をあげるなどの対策を採ることが好ましい。【００６９】
〈２．３：速度制御〉
また、図１０に示すように、圧電素子Ｐ１の変位、即ち、速度は、伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数領域において単調減少となるため、駆動電圧の周波数（駆動周波数）を伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数にすることによって、安定した駆動制御を行うことができる。また、駆動電圧の周波数を、伸縮振動の反共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の両方よりも高い周波数領域で設定することによって、周波数に対して速度および摩擦力が単調減少になるのでさらに安定した駆動制御を行うことができる。さらに、駆動電圧の周波数を、伸縮振動の反共振周波数と屈曲振動の共振周波数の間にすることによって、高い効率で駆動制御を行うことができる。【００７０】
尚、速度制御は、周波数を上下させることによっても可能であるが、電圧による制御や、第１給電電極と第２給電電極に印加する電圧の位相差を９０度以外に設定することで速度制御することも可能である。どの場合でも、駆動電圧の周波数（駆動周波数）を伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数にすることによって、周波数に関して駆動体の速度が安定するので、超音波アクチュエータの共振周波数や給電電圧の周波数などがばらついたときでも安定になる。【００７１】
〈実施形態の効果〉
圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくすることによって、移動体９を駆動すべく屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲で圧電素子Ｐ１を作動させたときに、圧電素子Ｐ１のインピーダンスが高くなるため、振動子（圧電素子Ｐ１）に高電流が流れることを防止し、振動子（圧電素子Ｐ１）の発熱を抑制することができる。つまり、移動体９を駆動可能としつつ、圧電素子Ｐ１の発熱を抑制することができる。【００７２】
振動子（圧電素子Ｐ１）の屈曲振動の共振周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の反共振周波数と実質的に等しい。これにより、屈曲振動の共振周波数近傍の周波数で圧電素子Ｐ１を作動させたときには、伸縮振動の反共振周波数近傍で作動させることになり、このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスは高いため、圧電素子Ｐ１にはあまり電流が流れず、圧電素子Ｐ１の発熱を低減することができる。また、このように、屈曲振動の共振周波数の近傍の周波数で圧電素子Ｐ１を作動させることによって、屈曲振動の大きさが大きくなるため、駆動子８と駆動体９との間に十分な摩擦力を発生させることができる。【００７３】
駆動電圧の周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の共振周波数よりも大きい。これにより、圧電素子Ｐ１が伸縮振動の共振周波数と同じ周波数で作動されることが防止されため、振動子（圧電素子Ｐ１）に高電流が流れず、発熱を確実に低減することができる。【００７４】
駆動電圧の周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の反共振周波数以上である。これにより、伸縮振動の反共振周波数以上の周波数領域では、周波数の変化に対する速度の変化が単調減少になるので、安定した制御を行うことができる。【００７５】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数以上である。これにより、屈曲振動の共振周波数以上の周波数領域では、周波数の変化に対する速度の変化が単調減少になるので、安定した制御を行うことができる。【００７６】
前述の実施形態において、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、１次の伸縮振動の応力集中部から遠く離れており、応力があまり発生しない。また、側面は圧電素子の自由端であるため、２次の屈曲振動においても応力があまり発生しない。本実施形態では、側面に電気接続部材であるフレキシブルケーブルを接続している。したがって、圧電素子の振動により接続面に発生する応力が抑制される。そして、圧電素子と電気接続部材との接続面の剥離の発生を抑制することができる。【００７７】
前述の実施形態において、圧電素子の主面に直交する方向からみて、給電電極２が形成された範囲と対向電極３が形成された範囲とは、圧電体層１の主面の短辺近傍において重複していない。つまり、圧電体層１の主面の短辺近傍は圧電的に不活性な部分となっている。これにより、圧電体層１の主面の短辺近傍、すなわち、電気接続部材を接続している側面において電歪効果によるひずみの発生が抑制され、圧電素子の振動により接続面に発生する応力が抑制される。そして、接続面の剥離の発生を抑制することができる。また、圧電素子と電気接続部材とを熱をかけて接続する場合、この熱によって圧電素子の側面付近の分極がとれる場合がある。２つの側面付近で分極のバランスが崩れると振動のバランスが崩れてしまうが、上述の構成により側面付近が圧電的に不活性な部分となっているため、分極の影響を受けず、振動のバランスが崩れない。なお、圧電素子と電気接続部材とを熱をかけて接続する場合とは、例えば、前述の実施形態のように異方性導電性接着シート、導電性接着剤、低融点金属等を用いて接続する場合が考えられる。【００７８】
電気接続部材は、圧電体層１の主面と直交し主面の短辺と平行な圧電素子の２つの側面のうち、一方の側面において圧電素子Ｐ１に電気的に接続される第１電気接続部材と、他方の側面において圧電素子Ｐ１に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記一方の側面に直交する面に対して、第１電気接続部材は対称な形状であり、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記他方の側面に直交する面に対して、第２電気接続部材は対称な形状である。これにより、圧電素子の振動のバランスがよくなる。【００７９】
第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは異なる側面にそれぞれ設けられており、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５とは異なる側面にそれぞれ設けられている。これにより、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５との距離、および、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５との距離を十分に確保することができる。そして、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５との絶縁性、および、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５との絶縁性を十分に確保することができる。【００８０】
第１給電電極が設けられた圧電体層１の主面に設けられ、該第１給電電極２Ａを互いに電気的に接続する第１接続電極Ｊ１と、第１接続電極Ｊ１が設けられた圧電体層１と異なる圧電体層１の主面に設けられ、第２給電電極２Ｂを互いに電気的に接続する第２接続電極Ｊ２とを有している。これにより、第１給電電極２Ａと電気的に接続された第１給電外部電極４Ａ、および、第２給電電極２Ｂと電気的に接続された第２給電外部電極４Ｂの数を減らすことができる。【００８１】
第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層１の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である。これにより、圧電体層１の長手方向中央部の給電電極２の面積を大きくすることができる。ここで、圧電体層１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、前述のように、その部分の電極の面積を大きくすることにより、圧電素子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の効率を向上させることができる。【００８２】
圧電体層１の主面の短辺の中点を通り一方の短辺側面に直交する面に対して、第１電気接続部材は対称な形状であり、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り他方の短辺側面に直交する面に対して、第２電気接続部材は対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響が、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称となる。そして、電気接続部材の接続による振動の対象性への影響を小さくすることができる。【００８３】
圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して、第１電気接続部材と第２電気接続部材とが対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響が、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称となる。そして、電気接続部材の接続による振動の対象性への影響を小さくすることができる。【００８４】
駆動子８と圧電素子Ｐ１とは、点接触状に固定されるため、圧電素子の屈曲振動の阻害が低減され、屈曲振動の効率がよい。尚、駆動子と圧電素子とは点接触状に固定されていてもよい。【００８５】
電気接続部材を接続する面は、１次モードの伸縮振動と２次モードの屈曲振動においても、ほぼ平面を維持しており、電気接続部材面内で応力が発生しづらく、安定した接続が期待できる。【００８６】
《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。【００８７】
駆動子８の形状は、円柱に限られない。球や四角柱であってもよい。駆動子が球の場合は、駆動子と圧電素子Ｐ１とが点接触状に接触、固定されるため好ましい。【００８８】
電気接続部材は、フレキシブルケーブルに限られない。例えば、ワイヤー、コンタクトピン、導電ゴム等を用いることができる。また、異方性導電性接着シートにより接続する構成について説明したが、はんだ等の低融点金属による接続、ワイヤボンディングによる接続、異方性の無い導電性接着シート、液体状の接着剤等の導電性接着剤による接続、圧着による接続など、他の電気的接続方法を用いてもよい。導電ゴムは、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と銀などの金属粒子が混ぜられた導電層との積層構造になっており、その積層方向には絶縁されている異方性のものである。そして、圧電素子の一方の側面に１つの導電ゴムを設けても２つの導電ゴムを設けてもよい。また、導電ゴムを用いる場合、導電ゴムを支持部１３ａ、１３ｃとして用いてもよい。圧電素子の一方の側面に１つの導電ゴムを設ける場合、導電ゴムの積層方向の絶縁性を利用して、給電外部電極４と対向外部電極５との絶縁、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂと第１対向外部電極５Ａと第２対向外部電極５Ｂとの絶縁をとるのが好ましい。この場合、各導電層がそれぞれ第１給電導電部材６Ａ、第２給電導電部材６Ｂ、対向導電部材７のいずれかとして機能する。【００８９】
第１接続電極Ｊ１および第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、圧電体層１の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状であるが、さらに好ましくは、圧電体層１の長辺方向に関しては、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２の幅は、圧電体層１の長辺方向の長さの５％〜４０％程度の大きさとすることが望ましい。第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２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からである。一方、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の短辺方向に関しては、ほぼ全域に亘って形成することが理想であるが、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を圧電体層１の短手方向端縁部にまで形成すると、内部電極層間の絶縁が困難となる。そこで、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を圧電体層１の主面の短辺方向両端縁部を除く部分に形成するのが好ましい。具体的には、圧電体層１の主面の短辺方向各端縁から、その短辺方向中心に向かって圧電体層１の厚み方向長さだけ入った領域以外の領域のほぼ全面に、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を形成することが望ましい。【００９０】
第１パターンの給電電極２の数と第２パターンの給電電極２の数とが同数でなくてもよいが、同数あるのが好ましい。第１パターンの給電電極２と第２パターンの給電電極２とは交互になっていなくてもよいが、交互になることが好ましい。圧電素子の振動の対称性が向上するからである。また、圧電素子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からである。【００９１】
圧電素子Ｐ１の主面に電極を形成してもよいが、形成しないことが好ましい。圧電素子の外面のうち、面積が大きい主面に電極が形成されないことになるため、その周辺にある金属部品と接触してもショートが起こりにくくなるからである。【００９２】
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移動体９は平板状であるが、これに限られるものではなく、移動体９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１２に示すように、移動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体９であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が円板体９の側周面９ａに当接するように構成されていてもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを作動させると、駆動子８，８の略楕円運動によって、円板体９が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、圧電素子が設けられている側を固定側としても移動側としてもどちらでもよい。【００９３】
前記実施形態では、支持体をケース１１で構成しているが、如何なるもので構成してもよい。【００９４】
積層方向から見て給電電極２と対向電極３とが重ならない領域は、圧電体層１の長手方向各端縁から、その長手方向中心に向かって圧電体層１の長手方向長さの１０％以上入った領域であることが好ましい。また、積層方向から見て給電電極２と対向電極３とが重ならない領域は、圧電体層１の長手方向各端縁から、その長手方向中心に向かって圧電体層１の長手方向長さの２０％以上入った領域であることがより好ましい。圧電体層１の長手方向各端縁近傍は１次モードの伸縮振動においてあまり応力が発生しないからである。また、圧電素子の側面と電気接続部材との接続部への影響を小さくできるからである。【００９５】
前記実施形態において、第２給電電極２Ｂへ印加する電圧は、第１給電電極２Ａへ印加する電圧に対して略＋９０度または−９０度だけ位相を異ならせる例を示したが、これに限られず、そのほかの位相としてもよい。また、第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂの一方のみに選択的に電圧を印加しても良い。【００９６】
前記実施形態において、支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを用いて超音波アクチュエータを支持していたが、この方法に限られない。例えば、図１３に示すように、圧電素子の２つの端面のうち、駆動子が設けられていない側の端面に、支持部１３ｂのみを設けてもよい。この支持部１３ｂは、圧電素子Ｐ１が駆動方向（主面の長辺方向）に動くのを規制しつつ、駆動子８が移動体９に接触する方向（主面の短辺方向）に動くのを許容する。また、支持部１３ｂは、駆動子８が移動体９に接触する方向に押圧力を発生し、駆動子８と移動体９との間の摩擦力を強めている。【００９７】
圧電体層を含む圧電素子Ｐ１自体が伸縮振動と屈曲振動とを調和的に発生させていたが、金属などの基板に圧電体または圧電素子Ｐ１を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電体または圧電素子Ｐ１を挟み込んだ構成の場合でも同様の効果が得られる。この場合、圧電体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し、該共振器をケース内において予め圧縮力を付与した状態に配置する。【００９８】
駆動子８は圧電素子Ｐ１の長辺側面に固定されていたが、短辺側面に固定してもよい。【００９９】
伸縮振動は１次、屈曲振動は２次であったが、他の次数の共振振動であってもよい。【０１００】
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。実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上説明したように、本発明は、信頼性の高い超音波アクチュエータであり、例えば、各種電子機器等に用いられる駆動力発生装置等について有用である。
【図１】
2009072301.tif 000003
【図２】
2009072301.tif 000004
【図３】
2009072301.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009072301.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009072301.tif 000009
【図８】
2009072301.tif 000010
【図９】
2009072301.tif 000011
【図１０】
2009072301.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2009072301.tif 000014
【図１３】
2009072301.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月1日(2009.7.1)
【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、圧電体を有する振動子を備えた駆動装置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）を備えた駆動子としての超音波アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の超音波モータ駆動装置は、第１の振動モードと第２の振動モードを励起する超音波振動子と、この超音波振動子により駆動される摺動板と、前記超音波振動子を摺動板に対し押圧する押圧部材と、前記超音波振動子に含まれる電気機械変換素子に交番電圧を印加する電源手段とを少なくとも有する。そして、前記摺動板に対し前記超音波振動子が所定の力で押圧された状態において、摺動板が移動する方向に対し直交する方向に振動する第１の振動モードの共振周波数が、摺動板が移動する方向に振動する第２の共振モードの共振周波数より低く設定され、超音波振動子は、第１の振動モードの共振周波数と第２の振動モードの共振周波数の間の周波数で駆動されるものである。
【特許文献１】特開平９−２２４３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の超音波モータ駆動装置は、第１の振動モードとして２次の屈曲振動を用いている。また、第２の振動モードとして１次の伸縮振動を用いている。そして、伸縮振動の共振周波数を含む範囲で駆動される。一般的に、伸縮振動における圧電体のインピーダンスは、屈曲振動における圧電体のインピーダンスよりも低い。したがって、伸縮振動の共振周波数近傍では、インピーダンスが低く、電流が多く流れてしまい、素子が発熱する虞があった。
【０００５】
本発明は、駆動子の発熱が少ない駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電体を有する振動子と、前記振動子に所定周波数の駆動電圧を印加し前記振動子に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる駆動電源と、前記振動子の振動により前記振動子に対して相対的に移動する相対移動体とを備える駆動装置を対象としている
。そして、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数との差よりも小さいものとする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、素子の発熱が少ない駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの概略斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る圧電素子の正投影図法による展開図である。
【図３】図３は、実施形態に係る圧電素子の各層を積層方向から見た図である。
【図４】図４は、圧電体層の主面上の４つの領域を説明するための図である。
【図５】図５は、フレキシブルケーブルと圧電素子の側面との接続の位置関係を示す図である。
【図６】図６は、超音波アクチュエータと駆動電源の回路図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの１次モードの伸縮振動の変位を示す概念図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの２次モードの屈曲振動の変位を示す概念図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの動作を示す概念図である。
【図１０】図１０は、１次の伸縮振動の振動振幅と圧電素子のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１は、圧電素子の１次の伸縮振動と２次の屈曲振動についての周波数とインピーダンスの関係である。
【図１２】図１２は、超音波アクチュエータのその他の実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は、超音波アクチュエータの別のその他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る駆動装置の概略斜視図である。本実施形態に係る駆動装置は、超音波アクチュエータと、該超音波アクチュエータによって所定の可動方向に駆動される移動体９と、該超音波アクチュエータを制御する駆動電源１４（図８参照）とを備えている。
【００１１】
《１：超音波アクチェータの構成》
〈１．１：全体構成〉
本実施形態に係る超音波アクチュエータは、圧電素子Ｐ１と、該圧電素子Ｐ１に設けられた駆動子８，８と、該圧電素子Ｐ１を収容するケース１１と、該圧電素子Ｐ１をケース１１に対して支持する支持部１３ａ〜１３ｃと、該圧電素子Ｐ１に給電するための第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２とを有していて、圧電素子Ｐ１に伸縮振動と屈曲振動とを発生させることによって、移動体９との間に相対的な駆動力を発生するものである。
【００１２】
図１に示すように、超音波アクチュエータは、略直方体の圧電素子Ｐ１（例えば、長さ６．０ｍｍ×幅１．７ｍｍ×厚み２．０ｍｍのもの）を備えている。圧電素子Ｐ１は、図１の紙面手前から奥に向かう方向に、圧電体層と電極層が積層されている。図１において、圧電素子Ｐ１の紙面手前の面が圧電体層１の主面である。以下、互いに対向する１対の圧電体層の主面を「主面」という。また、主面と直交し、主面の長辺と平行な、互いに対向する１対の面を「長辺側面」という。また、主面と直交し、主面の短辺と平行な、互いに対向する１対の面を「短辺側面」という。主面、長辺側面及び短辺側面が圧電素子Ｐ１の外面を構成し、長辺側面及び短辺側面が圧電素子Ｐ１の周囲面を構成している。本実施形態では、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。本実施の形態では、圧電素子Ｐ１が振動子を構成する。
【００１３】
圧電素子Ｐ１は、支持体であるケース１１に収容されている。そして、３つの支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介してケース１１に支持されている。３つの支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃはともに弾性体である。２つの短辺側面とケース１１の間には、それぞれ、支持部１３ａ、１３ｃが圧入されている。こうして、圧電素子Ｐ１は、主面の長辺方向から、支持部１３ａ、１３ｃによって支持されている。
【００１４】
圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面には、電気接続部材が電気的に接続されている。
【００１５】
圧電素子Ｐ１の一方の長辺側面には駆動子８，８が設けられており、これらの駆動子８，８は平板状の移動体９に当接している。具体的には、圧電素子Ｐ１の、後述する２次モードの屈曲振動の腹の近傍に駆動子８，８が固定されている。駆動子８，８は、円柱形状であり、圧電素子Ｐ１と線接触状に接触している。駆動子８，８と圧電素子Ｐ１とは接着剤により固定されている。接着剤は、圧電体層１および駆動子８，８よりも柔らかいものを用いている。柔らかさは、例えば、弾性率によって比較できる。駆動子８及び移動体９のうち駆動子８と接触する部分は、例えばジルコニア、アルミナ、窒化珪素を主成分とするセラミック材料または、樹脂材料からなるものである。
【００１６】
圧電素子Ｐ１の他方の長辺側面、言い換えると、駆動子８，８が設けられた長辺側面とは反対側の長辺側面とケース１１との間には、支持部１３ｂが設けられている。支持部１３ｂは、移動体９へ向かう方向（圧電素子Ｐ１の短手方向）に圧縮されて設けられている。支持部１３ｂは、その反力により、圧電素子Ｐ１を移動体９に押圧している。これにより、駆動子８，８の先端部と移動体９との摩擦力が高められ、圧電素子Ｐ１の振動による駆動力が駆動子８，８を介して効率よく移動体９に伝搬される。
【００１７】
〈１．２：圧電素子Ｐ１〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ１は、略直方体形状である。この圧電素子Ｐ１は、圧電体である略矩形状の複数の圧電体層１と、前記圧電体層１の間に設けられた内部電極層とを有している。略矩形状の複数の圧電体層１と、前記圧電体層１の間に設けられた内部電極層とを有している。圧電素子Ｐ１は、図１の紙面手前から奥に向かう方向（以下、厚み方向ともいう）に、圧電体層と電極層が積層されている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る圧電素子Ｐ１の正投影図法による展開図である。図２において、真ん中の図は主面の図であり、主面の左右の図は短辺側面の図であり、主面の上下の図は長辺側面の図である。内部電極層は主面から見えないが、主面に投影した位置を主面に破線で示してある。また、図３は、本実施形態に係る圧電素子Ｐ１の各層を積層方向から見た図である。
【００１９】
図２に示すように、圧電素子Ｐ１は、略矩形状の圧電体層１と内部電極層とを交互に積層してなる略直方体状のものである。この圧電体層１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る。内部電極層は、積層方向（圧電素子Ｐ１の厚み方向）に圧電体層１を介して交互に配された給電電極２及び対向電極３からなる。内部電極層は、例えば銀、パラジウムを主成分とする金属からなる電極層であって、圧電体層１の主面上に設けられている。
【００２０】
図２に示すように、圧電素子Ｐ１の短辺側面には、給電外部電極４と、対向外部電極５とが形成されている。詳しくは、給電外部電極４は、第１給電外部電極４Ａと、第２給電外部電極４Ｂとに分かれている。第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ２の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられている。また、対向外部電極５は２つ形成されていて、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられている。これらの電極４Ａ，４Ｂ，５は、互いに絶縁されている。言い換えれば、これらの電極４Ａ，４Ｂ，５は、互いに電気的に接続されていない。さらに、圧電素子Ｐ１の一方の長辺側面には第１接続外部電極１０Ａが設けられ、他方の長辺側面には第２接続外部電極１０Ｂが設けられている。これら第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂは、互いに絶縁されている。
【００２１】
給電電極２は、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、複数の圧電体層１のうちの少なくとも１つの圧電体層１の主面に設けられている。具体的には、給電電極２は、複数の圧電体層１のうちの少なくとも１つの圧電体層１の主面に、図３（ｂ）に示すような第１パターンで設けられている。また、給電電極２は、第１パターンで設けられている圧電体層１と異なる圧電体層１の主面に、第１パターンと異なる図３（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。
【００２２】
具体的には、第１パターンで形成された給電電極２、および、第２パターンで形成された給電電極２は、それぞれ、第１給電電極２Ａ，２Ａと、該第１給電電極２Ａ，２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂ，２Ｂとを有する。
【００２３】
第１及び第２パターンの何れのパターンにおいても、第１給電電極２Ａ，２Ａは、圧電体層１の主面をその長手方向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（図４参照）のうち、圧電体層１の主面の第１対角線方向Ｄ１に並ぶ２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている。また、第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、該４つの領域Ａ１〜Ａ４（図４参照）のうち、圧電体層１の主面の第２対角線方向Ｄ２に並ぶ２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている。
【００２４】
そして、第１パターンの給電電極２は、圧電体層１の主面の長手方向中央において短手方向に延びる第１接続電極Ｊ１を有している。第１パターンにおける前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成された第１給電電極２Ａ，２Ａは、該第１接続電極Ｊ１によって互いに電気的に接続されている。また、第２パターンの給電電極は、圧電体層１の主面の長手方向中央において短手方向に延びる第２接続電極Ｊ２を有している。第２パターンにおける前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成された第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、該第２接続電極Ｊ２によって互いに電気的に接続されている。
【００２５】
また、第１及び第２パターンのいずれのパターンにおいても、前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａ，２Ａのうち、第１給電外部電極４Ａが形成されている短辺側面に近い領域Ａ２に形成されている第１給電電極２Ａには、第１給電外部電極４Ａまで延びる第１給電引出電極２ａが設けられている。こうして、領域Ａ２の第１給電電極２Ａは、第１給電引出電極２ａを介して第１給電外部電極４Ａに電気的に接続されている。また、前記２つの領域Ａ２，Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａ，２Ａのうち、第１給電外部電極４Ａが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ４に形成されている第１給電電極２Ａには、長辺側面に形成された第１接続外部電極１０Ａまで延びる第１給電引出電極２ａが設けられている。こうして、異なる圧電体層１に設けられた、領域Ａ４の第１給電電極２Ａはそれぞれ、第１接続外部電極１０Ａを介して電気的に接続されている。そして、第１パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａは、第１接続電極Ｊ１を介して領域Ａ２の第１給電電極２Ａに電気的に接続されているため、第１接続外部電極１０Ａを介して第１パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａに電気的に接続された第２パターンにおける領域Ａ４の第１給電電極２Ａは、第１パターンの第１接続電極Ｊ１を介して第１給電外部電極４Ａに電気的に接続されることになる。
【００２６】
さらに、第１及び第２パターンのいずれのパターンにおいても、前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂ，２Ｂのうち、第２給電外部電極４Ｂが形成されている短辺側面に近い領域Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂには、第２給電外部電極４Ｂまで延びる第２給電引出電極２ｂが設けられている。こうして、領域Ａ３の第２給電電極２Ｂは、第２給電引出電極２ｂを介して第２給電外部電極４Ｂに電気的に接続されている。また、前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成されている第２給電電極２Ｂ，２Ｂのうち、第２給電外部電極４Ｂが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ１に形成されている第２給電電極２Ｂには、長辺側面に形成された第２接続外部電極１０Ｂまで延びる第２給電引出電極２ｂが設けられている。こうして、異なる圧電体層１に設けられた、領域Ａ１の第２給電電極２Ｂはそれぞれ、第２接続外部電極１０Ｂを介して電気的に接続されている。そして、第２パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂは、第２接続電極Ｊ２を介して領域Ａ３の第２給電電極２Ｂに電気的に接続されているため、第２接続外部電極１０Ｂを介して第２パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂと電気的に接続された第１パターンにおける領域Ａ１の第２給電電極２Ｂは、第２パターンの第２接続電極Ｊ２を介して第２給電外部電極４Ｂに電気的に接続されることになる。
【００２７】
前記対向電極３は、図３（ｄ）に示すように、圧電体層１の主面のほぼ全面に亘って設けられている。具体的には、対向電極３は、圧電体層１の主面の該周縁領域には形成されておらず、該周縁領域よりも内側の領域のほぼ全面に亘って形成されている。対向電極３には、対向外部電極５，５が形成されている短辺側面に近い短辺の両端部から該対向外部電極５，５に向かってそれぞれ延びて該対向外部電極５，５に接続される対向引出電極３ｇ、３ｇが設けられている。こうして、対向電極３は、対向引出電極３ｇを介して対向外部電極５に電気的に接続されている。また、異なる圧電体層１上の対向電極３同士は、対向引出電極３ｇおよび対向外部電極５を介して、電気的に接続されている。
【００２８】
このように構成された給電電極２又は対向電極３が主面に設けられた圧電体層１を積層することによって、圧電素子Ｐ１が構成されている。具体的には、複数の圧電体層１，１，…が、第１パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、第２パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、第１パターンの給電電極２が設けられた圧電体層１、対向電極３が設けられた圧電体層１、…の順で積層されている。このとき、圧電体層１，１，…は、給電電極２又は対向電極３が設けられた主面が同じ方向を向くように、即ち、一の圧電体層１の給電電極２又は対向電極３が設けられた主面が、他の圧電体層１の給電電極２又は対向電極３が設けられていない主面と対向するようにして、積層されている。尚、積層の始め及び／又は終わりにおいては、給電電極２又は対向電極３が外部に露出しないように、給電電極２及び対向電極３が設けられていない圧電体層１が積層されている。
【００２９】
このように、圧電体層１、給電電極２及び対向電極３を積層した結果、各圧電体層１は、給電電極２（詳しくは、第１給電電極２Ａ及び第２給電電極２Ｂ）と対向電極３とで挟まれている。すなわち、給電電極２と対向電極３とは、圧電素子１を挟んで、積層方向から見て重なっている。ここで、各圧電体層１は、給電電極２側から対向電極３側へと分極されている。
【００３０】
ただし、圧電体層１には、積層方向から見て、給電電極２と対向電極３とが重なっていない領域が存在する（図２参照）。例えば、第１給電引出電極２ａ及び第２給電引出電極２ｂや、対向引出電極３ｇ，３ｇはそれぞれ、積層方向から見て対向電極３や給電電極２と重なっていない。圧電体層１における、かかる領域に相当する部分には電界が生じない。つまり、この部分は圧電的に不活性な部分となる。具体的には、圧電体層１の短辺側面近傍の部分は、積層方向から見て、給電電極２と対向電極３とが重なっておらず、圧電的に不活性な部分となっている。
【００３１】
〈１．３：電気接続部材〉
本実施形態においては、電気接続部材として、フレキシブルケーブルＦ１を用いている。フレキシブルケーブルＦ１は、第１フレキシブルケーブルＦ１１と、第２フレキシブルケーブルＦ１２とを含んでいる。図１に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、圧電素子Ｐ１の両短辺側面において、該圧電素子Ｐ１に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ１１と第２フレキシブルケーブルＦ１２とは同じ形状である。
【００３２】
図５は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１の側面との接続の位置関係を示す図である。図５に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は絶縁性の樹脂基板上に、銅をプリントした複数の電気線を有する。各電気線は互いに絶縁されている。
【００３３】
第１フレキシブルケーブルＦ１１は、圧電素子Ｐ１の一方の短辺側面に接続される。第１フレキシブルケーブルＦ１１は、給電外部電極４に接続される電気線６を有している。具体的には、第１フレキシブルケーブルＦ１１は、第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａと、第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂとを有している。
【００３４】
また、第２フレキシブルケーブルＦ１２は、圧電素子Ｐ１の他方の短辺側面に接続される。第２フレキシブルケーブルＦ１２は、対向外部電極５に接続される電気線７を有している。具体的には、第２フレキシブルケーブルＦ１２は、対向外部電極５，５に接続される電気線７，７を有している。
【００３５】
また、第１フレキシブルケーブルＦ１１は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状をしている。第２フレキシブルケーブルＦ１２も、第１フレキシブルケーブルＦ１１と同様に、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状をしている。また、第１フレキシブルケーブルＦ１１と第２フレキシブルケーブルＦ１２とは、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称な形状をしている。
【００３６】
すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ１１の圧電素子Ｐ１との接続部は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。第２フレキシブルケーブルＦ１２の圧電素子Ｐ１との接続部も同様に、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。また、第１フレキシブルケーブルＦ１１の圧電素子Ｐ１との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ１２の圧電素子Ｐ１との接続部とは、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称な形状である。
【００３７】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との各接続部は、異方性導電性接着シートを用いて電気的に接続および接着されている。異方性導電性接着シートは、樹脂に導電粒子を分散させたものをシート状に成型したものである。また、異方性導電性接着シートは、接着方向、すなわち、シートの厚み方向の電気導電性があるが、接着面内方向の電気導電性がない。したがって、圧電素子Ｐ１の短辺側面に設けられた複数の電極を一つの異方性導電性接着シートによって互いに絶縁された状態で第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２の各電気線と導通させることができる。接続方法は、まず、ポリイミド製の第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との間に、異方性導電シートを挟みこむ。次に、加熱した平面状のこてにより、第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を圧電素子Ｐ１の方向に加圧する。これにより、第１又は第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１とは、導電粒子により電気的に接続されると共に、異方性導電シートの樹脂の効果により接着される。
【００３８】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２と圧電素子Ｐ１との接続部はそれぞれ、支持部１３ａ及び支持部１３ｃと圧電素子Ｐ１との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ１１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ１に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ１２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ１に押し付けられている。
【００３９】
なお、給電外部電極４に接続される電気線６は給電導電部材の一例である。第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａは第１給電導電部材の一例である。第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂは第２給電導電部材の一例である。対向外部電極５に接続される電気線７は対向導電部材の一例である。第１フレキシブルケーブルＦ１１は第１電気接続部材の一例である。そして、第２フレキシブルケーブルＦ１２は第２電気接続部材の一例である。
【００４０】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、駆動電源１４に接続されている。そして、駆動電源１４から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を通じて、圧電素子Ｐ１に駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ１に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる。そして、圧電素子Ｐ１の振動により駆動子８が圧電素子Ｐ１に従って周回運動する。
【００４１】
〈１．４：超音波アクチュエータの等価回路〉
図６は、超音波アクチュエータと駆動電源１４の回路図である。駆動電源１４は、２つのハーフブリッジと２つのコイルを有している。ハーフブリッジは、電源電圧と同じ電圧値の矩形波の電圧を出力する。圧電素子Ｐ１は、コイルとハーフブリッジとの間に直列に接続されている。圧電素子Ｐ１の容量とコイルのインダクタンスによりローパスフィルターが形成され、圧電素子Ｐ１には、正弦波の駆動電圧が印加される。
【００４２】
駆動電源１４は、２つのハーフブリッジと２つのコイルとにより、２相の正弦波の駆動電圧を圧電素子１４に印加する。具体的には、第１のハーフブリッジと第１のコイルにより第１の正弦波の駆動電圧を発生し、これを圧電素子Ｐ１の第１給電電極２Ａと対向電極３との間に印加し、第２のハーフブリッジと第２のコイルにより第１の正弦波の駆動電圧と同じ周波数、同じ振幅で位相の異なる第２の正弦波の駆動電圧を発生し、これを圧電素子Ｐ１の第２給電電極２Ｂと対向電極３との間に印加する。
【００４３】
駆動電源１４は、ハーフブリッジのゲート信号を変更することで、第１の正弦波の駆動電圧および第２の正弦波の駆動電圧の周波数を所定の範囲内で変更することができる。また、駆動電源１４は、ハーフブリッジのゲート信号を変更することで、第１の正弦波の駆動電圧およびと第２の正弦波の駆動電圧との位相差を変更することができる。
【００４４】
コイルのインダクタンスと圧電素子の容量によるローパスフィルターのカットオフ周波数は、超音波アクチュエータの駆動周波数より高いことが望ましい。
【００４５】
ここでは、第１および第２の駆動電圧を発生する２ｃｈのハーフブリッジで説明したが、２ｃｈのフルブリッジやアンプ構成で電源回路を実現してもよい。
【００４６】
《２：超音波アクチュエータの動作》
〈２．１：基本動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。図７は、本実施形態に係る１次の伸縮振動の変位を示す概念図であり、図８は、２次の屈曲振動の変位を示す概念図であり、図９は、圧電素子Ｐ１の動作を示す概念図である。なお、図７〜図９においては、圧電素子Ｐ１の主面はその紙面と平行な位置関係にある。
【００４７】
フレキシブルケーブルＦ１２の電気線７がグラウンドに接続される。駆動電源１４は、電気線６Ａ及び第１給電外部電極４Ａを介して圧電体層１の主面の第１給電電極２Ａに第１の駆動電圧として所定の周波数の正弦波の駆動電圧を印加する。また、駆動電源１４は、電気線６Ｂ及び第２給電外部電極４Ｂを介して第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数の正弦波の第２の駆動電圧を印加する。
【００４８】
ここで、第１給電電極２Ａに印加した第１の駆動電圧と第２給電電極２Ｂに印加した第２の駆動電圧との位相差が０°の場合、図７に示すように、圧電素子Ｐ１には１次の伸縮振動が誘起される。一方、その位相差が１８０°の場合、図８に示すように、圧電素子Ｐ１には２次の屈曲振動が誘起される。
【００４９】
そして、第１給電電極２Ａに印加した第１の駆動電圧と第２給電電極２Ｂに印加した第２の駆動電圧との位相差が略９０°又は−９０°の場合、図９に示すように、圧電素子Ｐ１には１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とが調和的に誘起される。これにより、圧電素子Ｐ１の形状が、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ１に設けられた駆動子８，８が、図９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、圧電素子Ｐ１の伸縮振動及び屈曲振動の合成振動により駆動子８，８が楕円運動する。この楕円運動により駆動子８，８が当接する移動体９が圧電素子Ｐ１に対して相対的に移動する。
【００５０】
ここで、圧電素子Ｐ１は、その主面の長辺方向が、移動体９の可動方向と一致し、主面の短手方向が、支持部１３ｂによって圧電素子Ｐ１が移動体９へ付勢される方向と一致するように配設されている。つまり、圧電素子Ｐ１の伸縮振動の伸縮方向は、移動体９の可動方向であり、屈曲振動の振動方向は、駆動子８，８が移動体９を押圧する方向である。尚、圧電素子Ｐ１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に垂直な方向である。また、圧電素子Ｐ１の長辺側面は、屈曲振動の方向と交わる面（即ち、屈曲振動の方向を向く面）となる。
【００５１】
前述の如く、圧電素子Ｐ１の伸縮振動の方向は、移動体９の可動方向と等しいため、伸縮振動が大きいほうが移動体９を大きく移動させることができる。すなわち、同じ周波数であれば移動体９を速く運動することができる。一方、圧電素子Ｐ１の屈曲振動は、駆動子８，８が移動体９を押圧する方向であるため、移動体９と駆動子８との間の摩擦力に影響を及ぼす。つまり、図１で移動体９を紙面右方向に移動させる場合には、駆動子８が右方向に変位するときに駆動子８と移動体９との間の摩擦力が高い状態となっており、駆動子８が左方向に変位するときに駆動子８と移動体９との間の摩擦力が低い状態となっている。
【００５２】
ここで、移動体９を相対的に移動させるためには、移動体９と駆動子８との間の摩擦力が所定値以上となる必要である。そのため、駆動電源１４からの駆動電圧の周波数は、移動体９と駆動子８との間の摩擦力が所定値以上となるように、屈曲振動の共振周波数に基づいて設定する必要がある。移動体９の移動速度は、そのようにして設定された周波数における伸縮振動の大きさによって決まる。
【００５３】
〈２．２：共振周波数、反共振周波数〉
ここで、圧電素子Ｐ１の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数について説明する。圧電素子Ｐ１（振動子）の伸縮振動の共振周波数、反共振周波数及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ１の材料や外形寸法、電極形状等により決定される。伸縮振動の共振周波数は、主に圧電素子Ｐ１の長さに反比例する。また、屈曲振動の共振周波数は、主に圧電素子Ｐ１の長さの自乗に反比例し、屈曲振動の振動方向の圧電素子Ｐ１の寸法に比例する。また、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）は、電極の面積に依存する。さらに、共振周波数、反共振周波数は、支持部１３ｂが駆動子８，８を移動体９に押圧する押圧力によっても変化する。
【００５４】
伸縮振動の共振周波数、反共振周波数は、インピーダンスアナライザーによって測定できる。詳しくは、伸縮振動の共振周波数、反共振周波数を測定するときには、第１給電電極と第２給電電極に同相の電圧を印加する。ただし、共振周波数の測定時に大電流が流れると、圧電素子Ｐ１が発熱するので、ある程度電流制限をかけることが望ましい。このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスの周波数スペクトラムの内、インピーダンスが最も低くなる周波数が伸縮振動の共振周波数であり、最も高くなる周波数が伸縮振動の反共振周波数である。
【００５５】
同様に、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数は、インピーダンスアナライザーによって測定できる。詳しくは、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数を測定するときには、第１給電電極と第２給電電極に逆相の電圧を印加する。ただし、共振周波数の測定時に大電流が流れると、圧電素子Ｐ１が発熱するので、ある程度電流制限をかけることが望ましい。このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスの周波数スペクトラムの内、インピーダンスが最も低くなる周波数が屈曲振動の共振周波数であり、最も高くなる周波数が屈曲振動の反共振周波数である。
【００５６】
これら伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数、反共振周波数ともに、入電圧依存性及び予圧依存性がある。そのため、これらの周波数を正確に測定するためには、超音波アクチュエータの駆動状態（駆動装置として組み込まれた状態、即ち、本実施の形態では駆動子８，８が移動体９に押圧された状態）で且つ、測定の際の電圧を駆動時の電圧と等しくして、周波数を変更しながら、電流値を測定することが好ましい。
【００５７】
伸縮振動の共振周波数は、周波数の最も低いものから順に１次の伸縮振動の共振周波数、２次の伸縮振動の共振周波数、３次の伸縮振動の共振周波数、４次の伸縮振動の共振周波数、と次数をつけて表される。伸縮振動の反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数も、同様に、周波数の最も低いものから順に１次、２次と次数をつけて表される。
【００５８】
本実施形態では、前述の如く、伸縮振動として１次の伸縮振動を、屈曲振動として２次の屈曲振動を用いている。すなわち、圧電素子Ｐ１は、１次の伸縮振動と２次の屈曲振動を含む振動を行う。以下、本明細書において、単に伸縮振動の共振周波数、反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数という場合、圧電素子Ｐ１が駆動時に振動する次数の伸縮振動の共振周波数、反共振周波数、屈曲振動の共振周波数、反共振周波数を意味するものとする。
【００５９】
図１０に、１次の伸縮振動の振動振幅（即ち、変位）の周波数特性と、圧電素子Ｐ１のインピーダンス（図では、インピーダンスと相関関係にある電流値を示している）の周波数特性を示す。同一入力電圧のとき、共振周波数において、圧電素子Ｐ１に流れる電流は極大になり、変位も極大になる。一方、反共振周波数において、圧電素子Ｐ１に流れる電流は極小になる。また、反共振周波数における変位は、共振周波数における変位よりは小さくなるが、極小となるわけではない。変位は、共振周波数近傍では周波数が変化すると急激に変化するが、共振周波数から離れるにしたがって、その変化は緩やかになる。
【００６０】
図１１に、本実施形態の圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動と２次の屈曲振動についての周波数とインピーダンスの関係を示す。１次の伸縮振動（図中のＬ１）は、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）が大きい。これは、伸縮振動の振動モードが、圧電素子Ｐ１の長さ方向、即ち、主面の長辺方向の伸び縮みを伴う単純な振動であることによる。これは、伸縮振動に一般的に言えることであるが、１次の伸縮振動で特に顕著である。一方、２次の屈曲振動（図中のＢ２）は、圧電素子Ｐ１の曲げを伴う振動なので、１次の伸縮振動と比較してその振動が起こり難く、共振周波数と反共振周波数の差（帯域）も１次の伸縮振動と比較して小さい。これは、屈曲振動に一般的に言えることである。つまり、１次の伸縮振動に比較して２次の屈曲振動は発生しにくい。特に、圧電素子Ｐ１の形状が直方体で、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と実質的に平行である場合に顕著である。つまり、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と実質的に平行である場合の方が、屈曲振動の方向が圧電素子Ｐ１の外面のうち最大面積をもつ主面と交差する場合よりも屈曲振動が起こり難く、共振周波数と反共振周波数との帯域も狭く、共振周波数における圧電素子Ｐ１のインピーダンスも大きい。
【００６１】
また、圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の共振周波数におけるインピーダンスは、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数におけるインピーダンスより低い。ここで、圧電素子Ｐ１のインピーダンスとは、具体的には給電電極と対向電極に挟まれた圧電体層１全体としてのインピーダンスである。その測定は、給電外部電極４と対向外部電極５との間のインピーダンスを測定することにより可能である。
【００６２】
本実施形態では、駆動子８，８が移動体９に押圧された状態において、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の２次の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくなるように、圧電素子Ｐ１の外形寸法を設定している。こうすることで、移動体９を駆動可能としつつ、圧電素子Ｐ１の発熱を抑制している。さらに、駆動子８，８が移動体９に押圧された状態において、圧電素子Ｐ１の１次の伸縮振動の反共振周波数と２次の屈曲振動の共振周波数とが実質的に一致していることが好ましい。実質的に一致とは、製品ごとのばらつき等の共振周波数、反共振周波数のばらつきの範囲が重なる程度のものでよい。
【００６３】
つまり、前述のとおり、屈曲振動は伸縮振動と比較して共振が小さい。そのため、移動体９を実質的に駆動できる周波数は、屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲に限られる。つまり、移動体９を移動させるべく移動体９と駆動子８との間の摩擦力を所定値以上とするためには、圧電素子Ｐ１を、屈曲振動の共振周波数の含む所定の範囲の周波数で駆動する必要がある。
【００６４】
一方、伸縮振動については、移動体９を高速に移動させる観点からは、伸縮振動の共振周波数を含む範囲で圧電素子Ｐ１を作動させることが好ましい。しかしながら、圧電素子Ｐ１に共振周波数の駆動電圧を印加すると、圧電素子Ｐ１に大電流が流れ、発熱量が大きくなるという問題がある。
【００６５】
そこで、本実施形態では、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくしている。こうすることによって、屈曲振動の共振周波数が伸縮振動の反共振周波数の近くに設定されているため、駆動子８と移動体９との間に十分な摩擦力を発生させるべく屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲の周波数の駆動電圧を圧電素子Ｐ１に印加すると、圧電素子Ｐ１のインピーダンスが高いので、圧電素子Ｐ１に高電流が流れる可能性が低くなり、圧電素子１の発熱を抑制することができる。
【００６６】
また、図１０に示すように、反共振周波数の近傍の周波数領域では、周波数の変化に対する変位の変化量が小さくなる、すなわち、伸縮振動の周波数依存性が小さいため、安定した制御が可能になる。
【００６７】
ただし、同一電圧の場合、伸縮振動の共振周波数近傍の変位と、伸縮振動の反共振周波数近傍の変位では、伸縮振動の反共振周波数近傍の変位のほうが小さくなる。そこで、伸縮振動の反共振周波数近傍の周波数であっても、共振周波数近傍の周波数で駆動する場合と比較して同様の変位を得るためには、高い電圧値の駆動電圧を印加するか、または、圧電素子Ｐ１を本実施形態のように積層し且つ圧電体層の厚みを薄くして、電界強度をあげるなどの対策を採ることが好ましい。
【００６８】
〈２．３：速度制御〉
また、図１０に示すように、圧電素子Ｐ１の変位、即ち、速度は、伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数領域において単調減少となるため、駆動電圧の周波数（駆動周波数）を伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数にすることによって、安定した駆動制御を行うことができる。また、駆動電圧の周波数を、伸縮振動の反共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の両方よりも高い周波数領域で設定することによって、周波数に対して速度および摩擦力が単調減少になるのでさらに安定した駆動制御を行うことができる。さらに、駆動電圧の周波数を、伸縮振動の反共振周波数と屈曲振動の共振周波数の間にすることによって、高い効率で駆動制御を行うことができる。
【００６９】
尚、速度制御は、周波数を上下させることによっても可能であるが、電圧による制御や、第１給電電極と第２給電電極に印加する電圧の位相差を９０度以外に設定することで速度制御することも可能である。どの場合でも、駆動電圧の周波数（駆動周波数）を伸縮振動の反共振周波数よりも高い周波数にすることによって、周波数に関して駆動体の速度が安定するので、超音波アクチュエータの共振周波数や給電電圧の周波数などがばらついたときでも安定になる。
【００７０】
〈実施形態の効果〉
圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の反共振周波数との差は、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の共振周波数と圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数との差よりも小さくすることによって、移動体９を駆動すべく屈曲振動の共振周波数を含む所定の範囲で圧電素子Ｐ１を作動させたときに、圧電素子Ｐ１のインピーダンスが高くなるため、振動子（圧電素子Ｐ１）に高電流が流れることを防止し、振動子（圧電素子Ｐ１）の発熱を抑制することができる。つまり、移動体９を駆動可能としつつ、圧電素子Ｐ１の発熱を抑制することができる。
【００７１】
振動子（圧電素子Ｐ１）の屈曲振動の共振周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の反共振周波数と実質的に等しい。これにより、屈曲振動の共振周波数近傍の周波数で圧電素子Ｐ１を作動させたときには、伸縮振動の反共振周波数近傍で作動させることになり、このときの圧電素子Ｐ１のインピーダンスは高いため、圧電素子Ｐ１にはあまり電流が流れず、圧電素子Ｐ１の発熱を低減することができる。また、このように、屈曲振動の共振周波数の近傍の周波数で圧電素子Ｐ１を作動させることによって、屈曲振動の大きさが大きくなるため、駆動子８と駆動体９との間に十分な摩擦力を発生させることができる。
【００７２】
駆動電圧の周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の共振周波数よりも大きい。これにより、圧電素子Ｐ１が伸縮振動の共振周波数と同じ周波数で作動されることが防止されため、振動子（圧電素子Ｐ１）に高電流が流れず、発熱を確実に低減することができる。
【００７３】
駆動電圧の周波数は、振動子（圧電素子Ｐ１）の伸縮振動の反共振周波数以上である。これにより、伸縮振動の反共振周波数以上の周波数領域では、周波数の変化に対する速度の変化が単調減少になるので、安定した制御を行うことができる。
【００７４】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数以上である。これにより、屈曲振動の共振周波数以上の周波数領域では、周波数の変化に対する速度の変化が単調減少になるので、安定した制御を行うことができる。
【００７５】
前述の実施形態において、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、１次の伸縮振動の応力集中部から遠く離れており、応力があまり発生しない。また、側面は圧電素子の自由端であるため、２次の屈曲振動においても応力があまり発生しない。本実施形態では、側面に電気接続部材であるフレキシブルケーブルを接続している。したがって、圧電素子の振動により接続面に発生する応力が抑制される。そして、圧電素子と電気接続部材との接続面の剥離の発生を抑制することができる。
【００７６】
前述の実施形態において、圧電素子の主面に直交する方向からみて、給電電極２が形成された範囲と対向電極３が形成された範囲とは、圧電体層１の主面の短辺近傍において重複していない。つまり、圧電体層１の主面の短辺近傍は圧電的に不活性な部分となっている。これにより、圧電体層１の主面の短辺近傍、すなわち、電気接続部材を接続している側面において電歪効果によるひずみの発生が抑制され、圧電素子の振動により接続面に発生する応力が抑制される。そして、接続面の剥離の発生を抑制することができる。また、圧電素子と電気接続部材とを熱をかけて接続する場合、この熱によって圧電素子の側面付近の分極がとれる場合がある。２つの側面付近で分極のバランスが崩れると振動のバランスが崩れてしまうが、上述の構成により側面付近が圧電的に不活性な部分となっているため、分極の影響を受けず、振動のバランスが崩れない。なお、圧電素子と電気接続部材とを熱をかけて接続する場合とは、例えば、前述の実施形態のように異方性導電性接着シート、導電性接着剤、低融点金属等を用いて接続する場合が考えられる。
【００７７】
電気接続部材は、圧電体層１の主面と直交し主面の短辺と平行な圧電素子の２つの側面のうち、一方の側面において圧電素子Ｐ１に電気的に接続される第１電気接続部材と、他方の側面において圧電素子Ｐ１に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記一方の側面に直交する面に対して、第１電気接続部材は対称な形状であり、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記他方の側面に直交する面に対して、第２電気接続部材は対称な形状である。これにより、圧電素子の振動のバランスがよくなる。
【００７８】
第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは異なる側面にそれぞれ設けられており、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５とは異なる側面にそれぞれ設けられている。これにより、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５との距離、および、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５との距離を十分に確保することができる。そして、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５との絶縁性、および、第２給電外部電極４Ｂと対向外部電極５との絶縁性を十分に確保することができる。
【００７９】
第１給電電極が設けられた圧電体層１の主面に設けられ、該第１給電電極２Ａを互いに電気的に接続する第１接続電極Ｊ１と、第１接続電極Ｊ１が設けられた圧電体層１と異なる圧電体層１の主面に設けられ、第２給電電極２Ｂを互いに電気的に接続する第２接続電極Ｊ２とを有している。これにより、第１給電電極２Ａと電気的に接続された第１給電外部電極４Ａ、および、第２給電電極２Ｂと電気的に接続された第２給電外部電極４Ｂの数を減らすことができる。
【００８０】
第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層１の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である。これにより、圧電体層１の長手方向中央部の給電電極２の面積を大きくすることができる。ここで、圧電体層１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、前述のように、その部分の電極の面積を大きくすることにより、圧電素子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の効率を向上させることができる。
【００８１】
圧電体層１の主面の短辺の中点を通り一方の短辺側面に直交する面に対して、第１電気接続部材は対称な形状であり、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り他方の短辺側面に直交する面に対して、第２電気接続部材は対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響が、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り短辺側面に直交する面に対して対称となる。そして、電気接続部材の接続による振動の対象性への影響を小さくすることができる。
【００８２】
圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して、第１電気接続部材と第２電気接続部材とが対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響が、圧電体層１の主面の長辺の中点を通り主面に直交する面に対して対称となる。そして、電気接続部材の接続による振動の対象性への影響を小さくすることができる。
【００８３】
駆動子８と圧電素子Ｐ１とは、点接触状に固定されるため、圧電素子の屈曲振動の阻害が低減され、屈曲振動の効率がよい。尚、駆動子と圧電素子とは点接触状に固定されていてもよい。
【００８４】
電気接続部材を接続する面は、１次モードの伸縮振動と２次モードの屈曲振動においても、ほぼ平面を維持しており、電気接続部材面内で応力が発生しづらく、安定した接続が期待できる。
【００８５】
《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。
【００８６】
駆動子８の形状は、円柱に限られない。球や四角柱であってもよい。駆動子が球の場合は、駆動子と圧電素子Ｐ１とが点接触状に接触、固定されるため好ましい。
【００８７】
電気接続部材は、フレキシブルケーブルに限られない。例えば、ワイヤー、コンタクトピン、導電ゴム等を用いることができる。また、異方性導電性接着シートにより接続する構成について説明したが、はんだ等の低融点金属による接続、ワイヤボンディングによる接続、異方性の無い導電性接着シート、液体状の接着剤等の導電性接着剤による接続、圧着による接続など、他の電気的接続方法を用いてもよい。導電ゴムは、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と銀などの金属粒子が混ぜられた導電層との積層構造になっており、その積層方向には絶縁されている異方性のものである。そして、圧電素子の一方の側面に１つの導電ゴムを設けても２つの導電ゴムを設けてもよい。また、導電ゴムを用いる場合、導電ゴムを支持部１３ａ、１３ｃとして用いてもよい。圧電素子の一方の側面に１つの導電ゴムを設ける場合、導電ゴムの積層方向の絶縁性を利用して、給電外部電極４と対向外部電極５との絶縁、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂと第１対向外部電極５Ａと第２対向外部電極５Ｂとの絶縁をとるのが好ましい。この場合、各導電層がそれぞれ第１給電導電部材６Ａ、第２給電導電部材６Ｂ、対向導電部材７のいずれかとして機能する。
【００８８】
第１接続電極Ｊ１および第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、圧電体層１の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状であるが、さらに好ましくは、圧電体層１の長辺方向に関しては、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２の幅は、圧電体層１の長辺方向の長さの５％〜４０％程度の大きさとすることが望ましい。第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２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からである。一方、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２は、圧電体層１の短辺方向に関しては、ほぼ全域に亘って形成することが理想であるが、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を圧電体層１の短手方向端縁部にまで形成すると、内部電極層間の絶縁が困難となる。そこで、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を圧電体層１の主面の短辺方向両端縁部を除く部分に形成するのが好ましい。具体的には、圧電体層１の主面の短辺方向各端縁から、その短辺方向中心に向かって圧電体層１の厚み方向長さだけ入った領域以外の領域のほぼ全面に、第１接続電極Ｊ１及び第２接続電極Ｊ２を形成することが望ましい。
【００８９】
第１パターンの給電電極２の数と第２パターンの給電電極２の数とが同数でなくてもよいが、同数あるのが好ましい。第１パターンの給電電極２と第２パターンの給電電極２とは交互になっていなくてもよいが、交互になることが好ましい。圧電素子の振動の対称性が向上するからである。また、圧電素子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からである。
【００９０】
圧電素子Ｐ１の主面に電極を形成してもよいが、形成しないことが好ましい。圧電素子の外面のうち、面積が大きい主面に電極が形成されないことになるため、その周辺にある金属部品と接触してもショートが起こりにくくなるからである。
【００９１】
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移動体９は平板状であるが、これに限られるものではなく、移動体９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１２に示すように、移動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体９であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が円板体９の側周面９ａに当接するように構成されていてもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを作動させると、駆動子８，８の略楕円運動によって、円板体９が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、圧電素子が設けられている側を固定側としても移動側としてもどちらでもよい。
【００９２】
前記実施形態では、支持体をケース１１で構成しているが、如何なるもので構成してもよい。
【００９３】
積層方向から見て給電電極２と対向電極３とが重ならない領域は、圧電体層１の長手方向各端縁から、その長手方向中心に向かって圧電体層１の長手方向長さの１０％以上入った領域であることが好ましい。また、積層方向から見て給電電極２と対向電極３とが重ならない領域は、圧電体層１の長手方向各端縁から、その長手方向中心に向かって圧電体層１の長手方向長さの２０％以上入った領域であることがより好ましい。圧電体層１の長手方向各端縁近傍は１次モードの伸縮振動においてあまり応力が発生しないからである。また、圧電素子の側面と電気接続部材との接続部への影響を小さくできるからである。
【００９４】
前記実施形態において、第２給電電極２Ｂへ印加する電圧は、第１給電電極２Ａへ印加する電圧に対して略＋９０度または−９０度だけ位相を異ならせる例を示したが、これに限られず、そのほかの位相としてもよい。また、第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂの一方のみに選択的に電圧を印加しても良い。
【００９５】
前記実施形態において、支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを用いて超音波アクチュエータを支持していたが、この方法に限られない。例えば、図１３に示すように、圧電素子の２つの端面のうち、駆動子が設けられていない側の端面に、支持部１３ｂのみを設けてもよい。この支持部１３ｂは、圧電素子Ｐ１が駆動方向（主面の長辺方向）に動くのを規制しつつ、駆動子８が移動体９に接触する方向（主面の短辺方向）に動くのを許容する。また、支持部１３ｂは、駆動子８が移動体９に接触する方向に押圧力を発生し、駆動子８と移動体９との間の摩擦力を強めている。
【００９６】
圧電体層を含む圧電素子Ｐ１自体が伸縮振動と屈曲振動とを調和的に発生させていたが、金属などの基板に圧電体または圧電素子Ｐ１を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電体または圧電素子Ｐ１を挟み込んだ構成の場合でも同様の効果が得られる。この場合、圧電体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し、該共振器をケース内において予め圧縮力を付与した状態に配置する。
【００９７】
駆動子８は圧電素子Ｐ１の長辺側面に固定されていたが、短辺側面に固定してもよい。
【００９８】
伸縮振動は１次、屈曲振動は２次であったが、他の次数の共振振動であってもよい。
【００９９】
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。実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上説明したように、本発明は、信頼性の高い超音波アクチュエータであり、例えば、各種電子機器等に用いられる駆動力発生装置等について有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
Ｐ１    圧電素子
Ｆ１    フレキシブルケーブル（電気接続部材）
Ｆ１１  第１フレキシブルケーブル（第１電気接続部材）
Ｆ１２  第２フレキシブルケーブル（第２電気接続部材）
１      圧電体層
２      給電電極
２Ａ    第１給電電極
２Ｂ    第２給電電極
２ａ    第１給電引出電極
２ｂ    第２給電引出電極
３      対向電極
３ｇ    対向引出電極
４      給電外部電極
４Ａ    第１給電外部電極
４Ｂ    第２給電外部電極
５      対向外部電極
６      電気線（給電導電部材）
６Ａ    電気線（第１給電導電部材）
６Ｂ    電気線（第２給電導電部材）
７      電気線（対向導電部材）
８      駆動子
９      移動体（相対移動体）
Ｊ１    第１接続電極
Ｊ２    第２接続電極
１０Ａ  第１接続外部電極
１０Ｂ  第２接続外部電極
１１    ケース
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  支持部
１４    駆動電源
【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】
圧電体を有する振動子と、
前記振動子に所定周波数の駆動電圧を印加し前記振動子に伸縮振動と屈曲振動を含む振動を発生させる駆動電源と、
前記振動子の振動により前記振動子とに対して相対的に移動する相対移動体とを備える駆動装置であって、
前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数との差よりも小さい駆動装置。
【請求項２】
前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数と実質的に等しい、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動電源は、前記駆動電圧の周波数を所定の範囲内で変化可能である、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数よりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記伸縮振動の反共振周波数以上である、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動電圧の周波数は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数以上である、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数と反共振周波数との差は、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数と反共振周波数との差より大きい、請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記振動子の前記伸縮振動は、１次の伸縮振動である、請求項１から７のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記振動子の前記屈曲振動は、２次の屈曲振動である、請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記振動子は、
略矩形状の複数の圧電体層と、
前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層の主面に設けられた給電電極と、
前記圧電体層を挟んで前記給電電極と対向して設けられた対向電極とを有する、請求項１から９のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記給電電極は、
前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層の主面に設けられた第１給電電極と、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面、又は、前記第１給電電極が設けられた圧電体層と異なる圧電体層の主面に設けられ、前記第１給電電極と電気的に接続されていない第２給電電極と、
を有する、請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記第１給電電極は、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つの領域のうち前記圧電体層の主面の第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられ、
前記第２給電電極は、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つの領域のうち前記圧電体層の主面の第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられている、請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記駆動電源は、前記第１給電電極と前記対向電極との間に第１の駆動電圧を印加するとともに、前記第２給電電極と前記対向電極との間に前記第１の駆動電圧と同じ周波数で且つ前記第１の駆動電圧と異なる位相の第２の駆動電圧を印加する、請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記駆動電源は、前記第１給電電極と前記対向電極との間、及び、前記第２給電電極と前記対向電極との間のいずれかを選択して前記駆動電圧を印加する、請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記振動子の前記伸縮振動の共振周波数における圧電体のインピーダンスは、前記振動子の前記屈曲振動の共振周波数における圧電体のインピーダンスより低い、請求項１から１４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１６】
前記振動子は、前記伸縮振動の方向に前記相対移動体を駆動する、請求項１から１５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１７】
前記振動子は、略直方体であり、
前記伸縮振動の方向は、該振動子の外面のうち最も面積が広い面の長辺方向と実質的に等しい、請求項１から１６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１８】
前記振動子の外面のうち、前記屈曲振動の方向と交わる面に固定された駆動子をさらに備える、請求項１６に記載の駆動装置。
【請求項１９】
前記振動子の前記屈曲振動の腹に固定された駆動子をさらに備える、請求項１６に記載の駆動装置。
【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】
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【図３】
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【図４】
2009072301.tif 000019
【図５】
2009072301.tif 000020
【図６】
2009072301.tif 000021
【図７】
2009072301.tif 000022
【図８】
2009072301.tif 000023
【図９】
2009072301.tif 000024
【図１０】
2009072301.tif 000025
【図１１】
2009072301.tif 000026
【図１２】
2009072301.tif 000027
【図１３】
2009072301.tif 000028
【国際調査報告】
2009072301.tif 000029
2009072301.tif 000030
2009072301.tif 000031
2009072301.tif 000032