(57)【要約】  圧電素子の電極と導電部材との接続面の応力の発生を抑制した超音波アクチュエータを提供する。  超音波アクチュエータは、圧電素子（Ｐ１）と、フレキシブルケーブル（Ｆ１）とを備える。圧電素子（Ｐ１）は、圧電体層（１）と、圧電体層（１）の主面に設けられた給電電極（２）と、圧電体層（１）を挟んで給電電極（２）と対向して設けられた対向電極（３）と、圧電素子（Ｐ１）の短辺側面に設けられ給電電極（２）と接続された給電外部電極（４）と、圧電素子（Ｐ１）の短辺側面に設けられ対向電極（３）と接続された対向外部電極（５）とを有している。フレキシブルケーブル（Ｆ１）は、給電外部電極（４）に接続される第１フレキシブルケーブル（Ｆ１１）と、対向外部電極（５）に接続される第２フレキシブルケーブル（Ｆ１２）とを有する。
2009072302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、該圧電素子と電気的に接続された電気接続部材とを備える超音波アクチュエータであって、
前記圧電素子は、
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、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記給電電極と電気的に接続された給電外部電極と、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記対向電極と電気的に接続された対向外部電極とを有し、
前記電気接続部材は、
前記給電外部電極に電気的に接続された給電導電部材と、
前記対向外部電極に電気的に接続された対向導電部材とを有する超音波アクチュエータ。
【請求項２】
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給電電極とを有し、
前記給電外部電極は、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記第１給電電極と電気的に接続された第１給電外部電極と、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記第２給電電極と電気的に接続された第２給電外部電極とを有し、
前記給電導電部材は、
前記第１給電外部電極に電気的に接続された第１給電導電部材と、
前記第２給電外部電極に電気的に接続された第２給電導電部材とを有する、請求項１に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項３】
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２に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項４】
前記給電電極は、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１給電電極を互いに電気的に接続する第１接続電極と、
前記第２給電電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１接続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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２給電電極を互いに電気的に接続する第２接続電極とを有する、請求項３に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項５】
前記対向電極は、
前記圧電体層を挟んで前記第１給電電極と対向する第１対向電極と、
前記圧電体層を挟んで前記第２給電電極と対向し且つ、前記第１対向電極と電気的に接続されていない第２対向電極とを有し、
前記対向外部電極は、
前記第１対向電極と電気的に接続された第１対向外部電極と、
前記第２対向電極と電気的に接続された第２対向外部電極とを有し、
前記対向導電部材は、
前記第１対向外部電極と電気的に接続された第１対向導電部材と、
前記第２対向外部電極と電気的に接続された第２対向導電部材とを有する、請求項２に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項６】
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５に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項７】
前記給電電極は、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１給電電極を互いに電気的に接続する第１接続電極と、
前記第２給電電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１接続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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２給電電極を互いに電気的に接続する第２接続電極とを有する、請求項６に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１対向電極は、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対向電極は、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７に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項９】
前記対向電極は、
前記第１対向電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１対向電極を互いに電気的に接続する第３接続電極と、
前記第２対向電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１対向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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２対向電極を互いに電気的に接続する第４接続電極とを有する、請求項８に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１給電外部電極及び前記第２給電外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、一方の面に設けられ、
前記対向外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、他方の面に設けられている、請求項４に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１接続電極及び前記第２接続電極は、前記圧電体層の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である、請求項４及び請求項７〜９のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１給電外部電極及び前記第２給電外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、一方の面に設けられ、
前記第１対向外部電極及び前記第２対向外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、他方の面に設けられている、請求項９に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１３】
前記第３接続電極及び前記第４接続電極は、前記圧電体層の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である、請求項９に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１４】
前記給電電極が形成された範囲と前記対向電極が形成された範囲とは、前記圧電体層の主面に直交する方向から見て、前記圧電体層の主面の短辺近傍において重なっていない、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１５】
前記電気接続部材は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち一方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第１電気接続部材と、該２つの外面のうち他方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、
前記第１電気接続部材は、前記圧電体層の主面の短辺の中点を通り前記一方の面に直交する面に対して対称な形状であり、
前記第２電気接続部材は、前記圧電体層の主面の短辺の中点を通り前記他方の面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１電気接続部材と前記第２電気接続部材とは、前記圧電体層の主面の長辺の中点を通り前記主面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１５に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１７】
前記電気接続部材は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち一方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第１電気接続部材と、該２つの外面のうち他方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、
前記第１給電外部電極と前記第２電気接続部材とは、前記圧電体層の主面の長辺の中点を通り前記主面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１８】
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し前記主面の長辺と平行な外面に設けられた駆動子をさらに備える、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１９】
前記圧電素子は、前記圧電体層の主面の長辺方向の振動の共振周波数と、前記主面の短辺方向の振動の共振周波数とは、実質的に等しい、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項２０】
前記圧電素子は、前記給電電極と前記対向電極との間に所定の周波数の交流電圧を印加することによって、前記圧電体層の主面の長辺方向の共振振動と前記主面の短辺方向の共振振動とを発生させる、請求項１から請求項１９のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を備えた超音波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１参照）。この圧電素子は、圧電体と電極とを交互に積層してなる。そして、上記超音波アクチュエータでは、電極に電圧を印加することにより圧電素子を振動させ、これにより、可動体を移動させる。【０００３】
また、駆動方向へ振動する１次の縦振動と、駆動方向と直交する方向へ振動する２次の屈曲振動とを圧電素子に励振させて、圧電素子に設けた振動子に縦振動と屈曲振動との合成である楕円運動を発生させ、これにより可動対を移動させる超音波アクチュエータが知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
圧電素子の電極に電圧を印加するため、電極には導電部材が接続されている。
【特許文献１】特表２００３−５０１９８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２９５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の圧電素子は、圧電体の電極が設けられている面と直交し、該圧電体の電極が設けられている面の長辺と平行な面において、電極と導電部材が接続されている。そして、圧電素子の振動により接続面は変形して、応力が発生する。その結果、電極と導電部材との接続部にも応力がかかり、接続面の剥離が発生する虞がある。【０００６】
また、特許文献２に記載の圧電素子は、圧電体の電極が設けられている面において、電極と導電部材が接続されている。圧電素子の振動により接続面は変形し、応力が発生する。その結果、電極と導電部材との接続部にも応力がかかり、接続面の剥離が発生する虞がある。【０００７】
本発明は、圧電素子の電極と導電部材との接続面の応力の発生を抑制した超音波アクチュエータ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】
【０００８】
上記目的は、以下の構成を備えた超音波アクチュエータによって達成される。当該超音波アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子と電気的に接続された電気接続部材とを備えている。そして、前記圧電素子は、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、前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記給電電極と電気的に接続された給電外部電極と、前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記対向電極と電気的に接続された対向外部電極とを有している。また、前記電気接続部材は、前記給電外部電極に電気的に接続された給電導電部材と、前記対向外部電極に電気的に接続された対向導電部材とを有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧電素子の電極と導電部材との接続面の応力の発生を抑制した超音波アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１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１に係る圧電素子Ｐ１の正投影図法による展開図である。
【図３】図３は、実施形態１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Ｆ１と圧電素子Ｐ１の短辺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の１次モードの伸縮振動の変位を示す概念図である。
【図７】図７は、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８】図８は、超音波アクチュエータの動作を示す概念図である。
【図９】図９は、実施形態２に係る圧電素子Ｐ２の正投影図法による展開図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る圧電素子Ｐ２の各層を積層方向から見た図である。
【図１１】図１１は、フレキシブルケーブルＦ２と圧電素子Ｐ２の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態３に係る圧電素子Ｐ３の正投影図法による展開図である。
【図１３】図１３は、実施形態３に係る圧電素子Ｐ３の各層を積層方向から見た図である。
【図１４】図１４は、フレキシブルケーブルＦ２と圧電素子Ｐ３の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態４に係る圧電素子Ｐ４の正投影図法による展開図である。
【図１６】図１６は、実施形態４に係る圧電素子Ｐ４の各層を積層方向から見た図である。
【図１７】図１７は、フレキシブルケーブルＦ４と圧電素子Ｐ４の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１８】図１８は、実施形態５に係る圧電素子Ｐ５の正投影図法による展開図である。
【図１９】図１９は、実施形態５に係る圧電素子Ｐ５の各層を積層方向から見た図である。
【図２０】図２０は、フレキシブルケーブルＦ５と圧電素子Ｐ５の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図２１】図２１は、その他の実施形態に係る超音波アクチュエータを示す図である。
【図２２】図２２は、別のその他の実施形態に係る超音波アクチュエータを示す図である。
【符号の説明】
【００１１】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  圧電素子
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ４，Ｆ５  フレキシブルケーブル（電気接続部材）
Ｆ１１，Ｆ２１，Ｆ４１，Ｆ５１  第１フレキシブルケーブル（第１電気接続部材）
Ｆ１２，Ｆ２２，Ｆ４２，Ｆ５２  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
３Ａ    第１対向電極
３Ｂ    第２対向電極
３ａ    第１対向引出電極
３ｂ    第２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
５Ａ    第１対向外部電極
５Ｂ    第２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）
７Ａ    電気線（第１対向導電部材）
７Ｂ    電気線（第２対向導電部材）
８      駆動子
９      移動体
Ｊ１    第１接続電極
Ｊ２    第２接続電極
Ｊ３    第３接続電極
Ｊ４    第４接続電極
１０Ａ    第１接続外部電極
１０Ｂ    第２接続外部電極
１０Ｃ    第３接続外部電極
１０Ｄ    第４接続外部電極
１１      ケース
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  支持部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。なお、各実施形態において、同一の符号を付した構成は同一の構成である。そして、同一の符号を付した同一の構成についての説明を省略している場合がある。【００１３】
《発明の実施形態１》
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（図示省略）とを備えている。【００１４】
〈１．１：超音波アクチェータの全体構成〉
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に給電するためのフレキシブルケーブルＦ１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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
〈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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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、２つの第１給電外部電極４Ａ，４Ａと、２つの第２給電外部電極４Ｂ，４Ｂとに分かれている。第１給電外部電極４Ａ，４Ａは、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端部に設けられている。第２給電外部電極４Ｂ，４Ｂは、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の他端部（即ち、第１給電外部電極４Ａとは反対側の端部）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、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の中央部（即ち、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂとの間の部分）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。【００２４】
給電電極２は、図３（ｂ）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。【００２５】
具体的には、給電電極２は、同じ圧電体層１の主面に設けられた２つの第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２つの第２給電電極２Ｂ，２Ｂとを有する。第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂはそれぞれ略矩形状の電極である。【００２６】
第１給電電極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。【００２７】
各第１給電電極２Ａには、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のうち近いほうの短辺側面に形成された第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、各第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。異なる圧電体層１の主面上の同じ領域（Ａ２またはＡ４）に設けられた第１給電電極２Ａは、第１給電引出電極２ａおよび第１給電外部電極４Ａを介して互いに電気的に接続されている。【００２８】
各第２給電電極２Ｂには、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のうち近いほうの短辺側面に形成された第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、各第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。異なる圧電体層１の主面上の同じ領域（Ａ１またはＡ３）に設けられた第２給電電極２Ｂは、第２給電引出電極２ｂおよび第２給電外部電極４Ｂを介して互いに電気的に接続されている。【００２９】
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、その短手方向中央から、圧電素子Ｐ１の両短辺側面に形成された対向外部電極５，５まで延びる対向引出電極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，３ｇを介して対向外部電極５，５に電気的に接続されている。こうして、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、互いに電気的に接続されている。【００３０】
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、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、給電電極２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。【００３１】
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。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。【００３２】
このように積層された状態において、給電電極２と対向電極３とは、圧電体層１を挟んで、積層方向から見て重なっている。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。【００３３】
また、圧電素子Ｐ１の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ１の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ１の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。【００３４】
〈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の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、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。【００３５】
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。【００３６】
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一方、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１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、それぞれ給電外部電極４に接続される電気線６と、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。具体的には、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２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、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。尚、第１フレキシブルケーブルＦ１１においては、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端から他端に向かって、電気線６Ａ、電気線７、電気線６Ｂの順に並んでいるのに対し、第２フレキシブルケーブルＦ１２においては、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端から他端に向かって、電気線６Ｂ、電気線７、電気線６Ａの順に並んでいる。これら電気線６が給電導電部材を構成し、電気線７が対向導電部材を構成する。さらに詳しくは、電気線６Ａが第１給電導電部材を構成し、電気線６Ｂが第２給電導電部材を構成する。【００３７】
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である。第２フレキシブルケーブルＦ１２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、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を介して、圧電素子Ｐ１を振動させるための駆動電圧が印加される。【００４２】
〈１．４：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。図６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７は、２次の屈曲振動の変位を示す概念図であり、図８は、圧電素子Ｐ１の動作を示す概念図である。なお、図６〜図８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。【００４３】
フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２の電気線７，７がグラウンドに接続される。電源は、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、電源は、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。これら第１及び第２の駆動電圧の周波数は、略一致する圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数に設定されている。【００４４】
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６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７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。【００４５】
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８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８（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８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。【００４６】
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。【００４７】
ところで、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、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、短辺側面は圧電素子Ｐ１の自由端であるため、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、短辺側面に第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を接続している。したがって、圧電素子Ｐ１の振動により圧電素子Ｐ１と第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面（接続部）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。なお、本実施形態においては、圧電素子Ｐ１と第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面とは、圧電素子Ｐ１と異方性導電性接着シートとの接続面、および、異方性導電性接着シートと第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面を含む。【００４８】
〈１．５：実施形態の効果〉
本実施形態において、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、１次モード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、短辺側面は圧電素子の自由端であるため、２次モードの屈曲振動においても応力があまり発生しない。そこで、電気接続部材であるフレキシブルケーブルＦ１を該圧電素子Ｐ１の短辺側面に接続することによって、フレキシブルケーブルＦ１と圧電素子Ｐ１との接続面に発生する、圧電素子Ｐ１の振動による応力が抑制される。そして、圧電素子Ｐ１とフレキシブルケーブルＦ１との接続面の剥離の発生を抑制することができる。換言すれば、電気接続部材を、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する、圧電素子Ｐ１の短辺側面に接続することによって、電気接続部材面内で応力が発生しづらく、安定した接続を実現することができる。【００４９】
また、圧電素子Ｐ１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。そのため、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り、電歪効果による歪みの発生が抑制される。よって、圧電素子Ｐ１の短辺側面に電気接続部材を接続することによって、電気接続部材と圧電素子Ｐ１との接続面に発生する、圧電素子の振動による応力が抑制されるため、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Ｐ１と電気接続部材とを熱を加えて接続する場合、この熱によって圧電素子Ｐ１の短辺側面付近の圧電体層１の分極がとれる場合がある。２つの短辺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虞がある。それに対し、前述の如く、圧電素子Ｐ１の短辺側面近傍の部分を圧電的に不活性とすることによって、電気接続部材の接続時の熱により圧電体層１の分極状態が変化しても、圧電素子Ｐ１の振動のバランスが崩れることを防止することができる。尚、圧電素子Ｐ１と電気接続部材とを熱を加え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を用いて接続する場合の他、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。【００５０】
さらに、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つの短辺側面のうち一方の短辺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、他方の短辺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、第１電気接続部材は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記一方の短辺側面に直交する面に対して対称な形状であり、第２電気接続部材は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記他方の短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響を、圧電体層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することができる。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。その結果、圧電素子の振動のバランスをよくすることができる。【００５１】
また、第１電気接続部材と第２電気接続部材とは、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。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。【００５２】
駆動子８と圧電素子Ｐ１とは、線接触状または点接触状に固定されるため、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の阻害が抑制され、屈曲振動の効率を向上させることができる。【００５３】
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態２に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。【００５４】
〈２．１：圧電素子Ｐ２〉
実施形態２に係る圧電素子Ｐ２は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ２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。【００５５】
図９は、圧電素子Ｐ２の正投影図法による展開図である。また、図１０は、圧電素子Ｐ２の各層を積層方向から見た図である。【００５６】
図９に示すように、圧電素子Ｐ２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Ｐ２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。なお、図９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。【００５７】
図２に示すように、圧電素子Ｐ２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。【００５８】
給電電極２は、図１０（ｂ）および図１０（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１０（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１０（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。【００５９】
給電電極２は、１つの圧電体層１の主面に設けられた第１給電電極２Ａと、該第１給電電極２Ａが設けられた圧電体層１とは別の圧電体層１に設けられた第２給電電極２Ｂとを有する。第１給電電極２Ａと第２給電電極２Ｂと、電気的に接続されていない。【００６０】
具体的には、第１給電電極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。さらに、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。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。これら第１給電電極２Ａ，２Ａ及び第１接続電極Ｊ１で第１パターンが構成されている。【００６１】
また、第２給電電極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。さらに、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２接続電極Ｊ２を有している。前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成された第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、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。これら第２給電電極２Ｂ，２Ｂ及び第２接続電極Ｊ２で第２パターンが構成されている。【００６２】
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、異なる圧電体層１に設けられた第１給電電極２Ａは第１給電外部電極４Ａ、第１給電引出電極２ａ及び第１接続電極Ｊ１を介して互いに電気的に接続されている。【００６３】
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、異なる圧電体層１に設けられた第２給電電極２Ｂは第２給電外部電極４Ｂ、第２給電引出電極２ｂ及び第２接続電極Ｊ２を介して互いに電気的に接続されている。【００６４】
前記対向電極３は、図１０（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。【００６５】
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Ｐ２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（即ち、第１給電電極２Ａ，２Ａ）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（即ち、第２給電電極２Ｂ，２Ｂ）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。【００６６】
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又は第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、圧電体層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。【００６７】
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９参照）。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。【００６８】
圧電素子Ｐ２の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ２の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ２の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。【００６９】
〈２．２：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Ｆ２を用いている。フレキシブルケーブルＦ２は、第１フレキシブルケーブルＦ２１と、第２フレキシブルケーブルＦ２２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Ｆ２１，Ｆ２２は、圧電素子Ｐ２の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２は、圧電素子Ｐ２に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ２１と第２フレキシブルケーブルＦ２２とは同じ形状である。【００７０】
図１１は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２の側面との接続の位置関係を示す図である。図１１に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２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。【００７１】
第１フレキシブルケーブルＦ２１は、圧電素子Ｐ２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Ｆ２１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Ｆ２１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。【００７２】
また、第２フレキシブルケーブルＦ２２は、圧電素子Ｐ２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Ｆ２２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Ｆ２２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。【００７３】
また、第１フレキシブルケーブルＦ２１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Ｆ２２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Ｆ２１と第２フレキシブルケーブルＦ２２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ２１の圧電素子Ｐ２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Ｆ２２の圧電素子Ｐ２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Ｆ２１の圧電素子Ｐ２との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ２２の圧電素子Ｐ２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。【００７４】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２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Ｆ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２を圧電素子Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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。【００７５】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｐ２との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ２１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ２に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ２２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ２に押し付けられている。【００７６】
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Ｆ２１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Ｆ２２は第２電気接続部材の一例である。【００７７】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２は、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２を介して、圧電素子Ｐ２を振動させるための駆動電圧が印加される。【００７８】
〈２．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ２の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ２に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ２の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ２に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ２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Ｐ２に対して相対的に移動する。【００７９】
ここで、本実施形態においては、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは異なる短辺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とは異なる短辺側面にそれぞれ設けられている。したがって、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】
〈２．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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。【００８１】
また、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，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，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，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，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。例えば、第１及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を有していない実施形態１では、第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂがそれぞれ２つずつ必要であったのに対し、第１及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を有する構成においては、第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂがそれぞれ１つずつでよくなる。その結果、圧電素子Ｐ２と電気接続部材との接続点を低減することができるため、圧電素子Ｐ２と電気接続部材との接続面の剥離が生じる可能性を低減することができ、さらに、圧電素子Ｐ２の振動の阻害要因を低減して振動の効率を向上させることができる。【００８２】
さらに、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、即ち、伸縮振動による応力が集中する応力集中部である。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。そこで、第１接続電極及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を、圧電体層１の主面の長手方向中央部において短手方向に延びた形状としている。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。さらに、第１接続電極及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２の面積を大きくすることによって、圧電素子Ｐ２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。【００８３】
その他、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。【００８４】
《発明の実施形態３》
続いて、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態３に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。【００８５】
〈３．１：圧電素子Ｐ３〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ３は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ３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。【００８６】
図１２は、圧電素子Ｐ３の正投影図法による展開図である。また、図１３は、圧電素子Ｐ３の各層を積層方向から見た図である。なお、図１２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。【００８７】
図１２に示すように、圧電素子Ｐ３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Ｐ３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Ｐ３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。【００８８】
給電電極２は、図１３（ｂ）および図１３（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１３（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１３（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。【００８９】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。【００９０】
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。【００９１】
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。【００９２】
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。【００９３】
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。【００９４】
前記対向電極３は、図１３（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。【００９５】
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Ｐ３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。【００９６】
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、圧電体層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。【００９７】
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１２参照）。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。【００９８】
圧電素子Ｐ３の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ３の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ３の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。【００９９】
〈３．２：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、第２実施形態で用いたフレキシブルケーブルＦ２を用いている。図１４は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ３の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。【０１００】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と他の部材との関係は第２実施形態と同様である。例えば、第１フレキシブルケーブルＦ２１と圧電素子Ｐ３との関係は、実施形態２における第１フレキシブルケーブルＦ２１と圧電素子Ｐ２との関係と同様である。なお、第２実施形態における＜２．３：電気接続部材＞の記載において、圧電素子Ｐ２を圧電素子Ｐ３と読み替えて、図１１を図１４と読み替えてここに準用することで、本実施の形態における電気接続部材の説明とする。【０１０１】
なお、第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂには、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２が直接には接続されない。【０１０２】
〈３．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ３の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ３に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ３の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ３に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ３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Ｐ３に対して相対的に移動する。【０１０３】
尚、第１接続外部電極１０Ａは、圧電素子Ｐ３の２つの長辺側面のうち一方の面に設けられ、第２接続外部電極１０Ｂは、２つの長辺側面のうち他方の面に設けられているが、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けてもよい。この場合、駆動子８が設けられている長辺側面と異なる長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けるのが好ましい。【０１０４】
〈３．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、実施形態２と同様に、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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。【０１０５】
また、第１接続外部電極１０Ａは、圧電素子Ｐ２の２つの長辺側面のうち一方の長辺側面に設けられ、第２接続外部電極１０Ｂは、２つの長辺側面のうち他方の長辺側面に設けられている。これにより、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとの絶縁性を十分に確保することができる。【０１０６】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。【０１０７】
《発明の実施形態４》
続いて、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態４に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。【０１０８】
〈４．１：圧電素子Ｐ４〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ４は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ４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。【０１０９】
図１５は、圧電素子Ｐ４の正投影図法による展開図である。また、図１６は、圧電素子Ｐ４の各層を積層方向から見た図である。なお、図１５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。【０１１０】
図１５に示すように、圧電素子Ｐ４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は、圧電素子Ｐ４の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ４の２つの短辺側面のうち他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つの短辺側面のそれぞれに１つずつ設けられている。すなわち、圧電素子Ｐ４の一方の短辺側面においては、圧電素子Ｐ４の短手方向の一端部に対向外部電極５が設けられ、該短手方向の他端部に第１給電外部電極４Ａが設けられている。一方、圧電素子Ｐ４の他方の短辺側面においては、圧電素子Ｐ４の短手方向の一端部に対向外部電極５が設けられ、該短手方向の他端部に第２給電外部電極４Ｂが設けられている。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Ｐ４の一方の長辺側面には、圧電素子Ｐ４の長手方向の一端部に第２接続外部電極１０Ｂが、該長手方向の他端部に第１接続外部電極１０Ａ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。【０１１１】
給電電極２は、図１６（ｂ）および図１６（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１６（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１６（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。【０１１２】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。【０１１３】
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。【０１１４】
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。【０１１５】
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。【０１１６】
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Ａ１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Ａ３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。【０１１７】
前記対向電極３は、図１６（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、その短手方向一端部から、圧電素子Ｐ４の両短辺側面に形成された対向外部電極５，５まで延びる対向引出電極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，３ｇを介して対向外部電極５，５に電気的に接続されている。こうして、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、互いに電気的に接続されている。【０１１８】
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Ｐ４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。【０１１９】
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、圧電体層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。【０１２０】
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１５参照）。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。【０１２１】
圧電素子Ｐ４の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ４の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ４の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。【０１２２】
〈４．２：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Ｆ４を用いている。フレキシブルケーブルＦ４は、第１フレキシブルケーブルＦ４１と、第２フレキシブルケーブルＦ４２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Ｆ４１，Ｆ４２は、圧電素子Ｐ４の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、圧電素子Ｐ４に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ４１と第２フレキシブルケーブルＦ４２とは同じ形状である。【０１２３】
図１７は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。図１７に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２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。【０１２４】
第１フレキシブルケーブルＦ４１は、圧電素子Ｐ４の一方の短辺側面に接続される一方、第２フレキシブルケーブルＦ４２は、圧電素子Ｐ４の他方の短辺側面に接続される。第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、それぞれ給電外部電極４に接続される電気線６と、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。具体的には、第１フレキシブルケーブルＦ４１は、第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａと、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。また、第２フレキシブルケーブルＦ４２は、第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂと、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。【０１２５】
尚、第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂには、フレキシブルケーブルＦ４が直接には接続されていない。【０１２６】
また、第１フレキシブルケーブルＦ４１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Ｆ４２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Ｆ４１と第２フレキシブルケーブルＦ４２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ４１の圧電素子Ｐ４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Ｆ４２の圧電素子Ｐ４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Ｆ４１の圧電素子Ｐ４との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ４２の圧電素子Ｐ４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。【０１２７】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２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及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２を圧電素子Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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。【０１２８】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｐ４との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ４１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ４に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ４２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ４に押し付けられている。【０１２９】
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Ｆ４１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Ｆ４２は第２電気接続部材の一例である。【０１３０】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、電源（図示せず）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２を介して、圧電素子Ｐ４を振動させるための駆動電圧が印加される。【０１３１】
〈４．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ４の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ４に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ４の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ４に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ４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Ｐ４に対して相対的に移動する。【０１３２】
尚、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けているが、第１及び第２接続外部電極１０Ａ，１０Ｂを、圧電素子Ｐ４の別々の長辺側面に設けてもよい。【０１３３】
〈４．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けている。具体的には、駆動子８が設けられている長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けず、駆動子８が設けられている長辺側面と異なる長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けている。これにより、駆動子８を第１接続外部電極１０Ａまたは第２接続外部電極１０Ｂ以外の場所に固定するための配置の自由度が広げることができる。【０１３４】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。【０１３５】
《発明の実施形態５》
続いて、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態５に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。【０１３６】
〈５．１：圧電素子Ｐ５〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ５は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ５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。【０１３７】
図１８は、圧電素子Ｐ５の正投影図法による展開図である。また、図１９は、圧電素子Ｐ５の各層を積層方向から見た図である。なお、図１８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。【０１３８】
図１８に示すように、圧電素子Ｐ５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Ｐ５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は第１対向外部電極５Ａと、第２対向外部電極５Ｂとに分かれている。第１対向外部電極５Ａおよび第２対向外部電極５Ｂは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられている。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，５Ａ，５Ｂ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，５Ａ，５Ｂは、互いに電気的に接続されていない。さらに、圧電素子Ｐ５の一方の長辺側面には第１接続外部電極１０Ａ及び第４接続外部電極１０Ｄが設けられ、他方の長辺側面には第２接続外部電極１０Ｂ及び第３接続外部電極１０Ｃが設けられている。これら第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜１０Ｄは、互いに絶縁されている。言い換えれば、第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜１０Ｄは、互いに電気的に接続されていない。【０１３９】
給電電極２は、図１９（ｂ）および図１９（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１９（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１９（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。【０１４０】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。【０１４１】
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。【０１４２】
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。一方、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。【０１４３】
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。【０１４４】
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。【０１４５】
対向電極３は、図１９（ｄ）および図１９（ｅ）に示すように、複数の圧電体層１のうちの、給電電極２が設けられていない少なくとも１つの圧電体層１の主面に設けられている。具体的には、対向電極３は、複数の圧電体層１のうちの、給電電極２が設けられていない少なくとも１つの圧電体層１の主面に、図１９（ｄ）に示すような第３パターンで設けられている。また、対向電極３は、給電電極２及び第３パターンの対向電極３が設けられていない圧電体層１の主面に、第３パターンと異なる図１９（ｅ）に示すような第４パターンで設けられている。【０１４６】
具体的には、第３及び第４パターンで形成された対向電極３はそれぞれ、第１対向電極３Ａと、該第１対向電極３Ａとは電気的に接続されていない第２対向電極３Ｂとを有する。【０１４７】
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対向電極３Ａ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対向電極３Ｂ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。【０１４８】
そして、第３パターンの対向電極３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３接続電極Ｊ３を有している。第３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対向電極３Ａ，３Ａは、該第３接続電極Ｊ３によって互いに電気的に接続されている。また、第４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４接続電極Ｊ４を有している。第４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対向電極３Ｂ，３Ｂは、該第４接続電極Ｊ４によって互いに電気的に接続されている。【０１４９】
また、第３及び第４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対向電極３Ａ，３Ａのうち、第１対向外部電極５Ａが形成されている短辺側面に近い領域Ａ４に形成されている第１対向電極３Ａには、第１対向外部電極５Ａまで延びる第１対向引出電極３ａが設けられている。こうして、領域Ａ４の第１対向電極３Ａは、第１対向引出電極３ａを介して第１対向外部電極５Ａ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対向電極３Ａ，３Ａのうち、第１対向外部電極５Ａが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ２に形成されている第１対向電極３Ａには、長辺側面に形成された第３接続外部電極１０Ｃまで延びる第１対向引出電極３ａ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Ａ２の第１対向電極３Ａはそれぞれ、第３接続外部電極１０Ｃを介して電気的に接続されている。そして、第３パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａは、第３接続電極Ｊ３を介して領域Ａ４の第１対向電極３Ａに電気的に接続されているため、第３接続外部電極１０Ｃを介して第３パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａに電気的に接続された第４パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａは、第３パターンの第３接続電極Ｊ３を介して第１対向外部電極５Ａに電気的に接続されることになる。【０１５０】
さらに、第３及び第４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対向電極３Ｂ，３Ｂのうち、第２対向外部電極５Ｂが形成されている短辺側面に近い領域Ａ１に形成されている第２対向電極３Ｂには、第２対向外部電極５Ｂまで延びる第２対向引出電極３ｂが設けられている。こうして、領域Ａ１の第２対向電極３Ｂは、第２対向引出電極３ｂを介して第２対向外部電極５Ｂ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対向電極３Ｂ，３Ｂのうち、第２対向外部電極５Ｂが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ３に形成されている第２対向電極３Ｂには、長辺側面に形成された第４接続外部電極１０Ｄまで延びる第２対向引出電極３ｂ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Ａ３の第２対向電極３Ｂはそれぞれ、第４接続外部電極１０Ｄを介して電気的に接続されている。そして、第４パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂは、第４接続電極Ｊ４を介して領域Ａ１の第２対向電極３Ｂに電気的に接続されているため、第４接続外部電極１０Ｄを介して第４パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂと電気的に接続された第３パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂは、第４パターンの第４接続電極Ｊ４を介して第２対向外部電極５Ｂに電気的に接続されることになる。【０１５１】
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Ｐ５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、第３パターンの対向電極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、第４パターンの対向電極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、第３パターンの対向電極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。【０１５２】
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、圧電体層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。【０１５３】
詳しくは、第１給電電極２Ａは、積層方向から見て第１対向電極３Ａと圧電体層１を挟んで重なっている。第２給電電極２Ｂは、積層方向から見て圧電体層１を挟んで第２対向電極３Ｂと重なっている。第１接続電極Ｊ１は、積層方向から見て第３接続電極Ｊ３と圧電体層１を挟んで重なっている。第２接続電極Ｊ２は、積層方向から見て圧電体層１を挟んで第４接続電極Ｊ４と重なっている。【０１５４】
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１８参照）。例えば、第１及び第２給電引出電極２ａ，２ｂや、第１及び第２対向引出電極３ａ，３ｂ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。【０１５５】
圧電素子Ｐ５の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ５の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ５の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。【０１５６】
〈５．２：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Ｆ５を用いている。フレキシブルケーブルＦ５は、第１フレキシブルケーブルＦ５１と、第２フレキシブルケーブルＦ５２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Ｆ５１，Ｆ５２は、圧電素子Ｐ５の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２は、圧電素子Ｐ５に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ５１と第２フレキシブルケーブルＦ５２とは同じ形状である。【０１５７】
図２０は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５の側面との接続の位置関係を示す図である。図２０に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２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。【０１５８】
第１フレキシブルケーブルＦ５１は、圧電素子Ｐ５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Ｆ５１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Ｆ５１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。【０１５９】
また、第２フレキシブルケーブルＦ５２は、圧電素子Ｐ５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Ｆ５２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Ｆ５２は、第１対向外部電極５Ａに接続される電気線７Ａと、第２対向外部電極５Ｂに接続される電気線７Ｂとを有している。これら電気線７Ａが第１対向導電部材を構成し、電気線７Ｂが第２対向導電部材を構成する。【０１６０】
尚、第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜Ｄには、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５は直接には接続されていない。【０１６１】
また、第１フレキシブルケーブルＦ５１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Ｆ５２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Ｆ５１と第２フレキシブルケーブルＦ５２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ５１の圧電素子Ｐ５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Ｆ５２の圧電素子Ｐ５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Ｆ５１の圧電素子Ｐ５との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ５２の圧電素子Ｐ５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。【０１６２】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２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Ｆ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２を圧電素子Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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。【０１６３】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｐ５との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ５１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ５に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ５２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ５に押し付けられている。【０１６４】
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対向外部電極５Ａに接続される電気線７Ａは第１対向導電部材の一例である。第２対向外部電極５Ｂに接続される電気線７Ｂは第２対向導電部材の一例である。第１フレキシブルケーブルＦ５１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Ｆ５２は第２電気接続部材の一例である。【０１６５】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２は、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２を介して、圧電素子Ｐ５を振動させるための駆動電圧が印加される。【０１６６】
〈５．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。【０１６７】
電源は、第１給電電極２Ａと第１対向電極３Ａとの間に略一致させた圧電素子Ｐ５の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加すると共に、第２給電電極２Ｂと第２対向電極３Ｂとの間に第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加する。こうすることによって、圧電素子Ｐ５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る。その結果、圧電素子Ｐ５の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ５に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ５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Ｐ５に対して相対的に移動する。【０１６８】
ところで、本実施形態では、電源は、第１対向電極３Ａに第１給電電極２Ａに加える電圧と逆極性の電圧を加えている。また、第２対向電極３Ｂに第２給電電極２Ｂに加える電圧と逆極性の電圧を加えている。このような電源は、フルブリッジ回路やプシュプル回路などを用いて実現することができる。また、このような構成は、対向電極３が第１対向電極３Ａと第２対向電極３Ｂとに分かれていることにより実現することができる。【０１６９】
尚、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂとは、ともに圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａと第２対向外部電極５Ｂとは、ともに２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているが、どのような組み合わせでもかまわない。なお、第１給電外部電極４Ａは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａは、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられ、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第２対向外部電極５Ｂは、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているという構成は、第１給電外部電極４Ａと第２対向外部電極５Ｂとは、ともに圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａと第２給電外部電極４Ｂとは、ともに２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているようにしても実現できる。【０１７０】
また、第１対向電極３Ａおよび第２対向電極３Ｂをともにグラウンドに接続してもよい。【０１７１】
さらに、圧電素子Ｐ５を１つ用い、電源に接続していたが、圧電素子Ｐ５を２つ以上用い、これらを直列に接続して電源に接続して用いてもよい。この場合、例えば第１の圧電素子Ｐ５の第２対向外部電極５Ｂを第２の圧電素子Ｐ５の第２給電外部電極４Ｂにフレキシブル等の電気接続部材で電気的に接続し、第１の圧電素子Ｐ５の第１対向外部電極５Ａを第２の圧電素子Ｐ５の第１給電外部電極４Ａにフレキシブル等の電気接続部材で電気的に接続する等により実現可能である。【０１７２】
〈５．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、実施形態２と同様に、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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。【０１７３】
また、対向電極３を第１対向電極３Ａと第２対向電極３Ｂとに分けることによって、第１対向電極３Ａに第１給電電極２Ａに加える電圧と逆極性の電圧を加えることができると共に、第２対向電極３Ｂに第２給電電極２Ｂに加える電圧と逆極性の電圧を加えることができる。したがって、対向電極３をグラウンドに接続する場合と比べて２倍の電圧を圧電体層１に印加することができる。また、これにより、前述の如く、複数の圧電素子Ｐ５を直列接続することができる。【０１７４】
さらに、第１給電外部電極４Ａは、圧電素子の２つの短辺側面のうち、一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａは、２つの短辺側面のうち、第１給電外部電極４Ａが設けられた面と異なる方の面に設けられている。これにより、第１給電外部電極４Ａと第１対向外部電極５Ａとの距離を大きくすることができる。また、第１給電外部電極４Ａと第１対向外部電極５Ａとの絶縁性を高めることができる。同様に、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子の２つの短辺側面のうち、一方の面に設けられ、第２対向外部電極５Ｂは、２つの短辺側面のうち、第２給電外部電極４Ｂが設けられた面と異なる方の面に設けられている。これにより、第２給電外部電極４Ｂと第２対向外部電極５Ｂとの距離を大きくすることができる。また、第２給電外部電極４Ｂと第２対向外部電極５Ｂとの絶縁性を高めることができる。【０１７５】
また、第１対向電極３Ａ，３Ａが設けられた圧電体層１の主面に設けられ、該第１対向電極３Ａ，３Ａを互いに電気的に接続する第３接続電極Ｊ３と、第３接続電極Ｊ３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対向電極３Ｂ，３Ｂを互いに電気的に接続する第４接続電極Ｊ４とを有している。これにより、第１対向電極３Ａ，３Ａと電気的に接続された第１対向外部電極５Ａ、および、第２対向電極３Ｂ，３Ｂと電気的に接続された第２対向外部電極５Ｂの数を減らすことができる。その結果、圧電素子Ｐ５と電気接続部材との接続点を低減することができるため、圧電素子Ｐ５と電気接続部材との接続面の剥離が生じる可能性を低減することができ、さらに、圧電素子Ｐ５の振動の阻害要因を低減して振動の効率を向上させることができる。【０１７６】
さらに、第３及び第４接続電極Ｊ３，Ｊ４は、圧電体層１の主面の長手方向中央部において短手方向に延びた形状となっている。これにより、圧電体層１の長手方向中央部の対向電極３の面積を大きくすることができる。さらに、第３及び第４接続電極Ｊ３，Ｊ４の面積を大きくすることによって、圧電素子Ｐ５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。【０１７７】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。【０１７８】
《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。【０１７９】
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。【０１８０】
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、圧電素子の一方の短辺側面に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。圧電素子の一方の短辺側面に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、第１対向導電部材７Ａ、第２対向導電部材７Ｂのいずれかとして機能する。【０１８１】
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。なお、実施形態５においては、第３接続電極Ｊ３、第４接続電極Ｊ４についても同様である。【０１８２】
また、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。尚、実施形態５については、第３パターンの対向電極３の数と第４パターンの対向電極３の数も、同様に、同数でなくてもよいが、同数あるのが好ましい。第３パターンの対向電極３と第４パターンの対向電極３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。【０１８３】
さらに、給電電極２や対向電極３が圧電素子の主面に露出するように構成してもよいが、給電電極２や対向電極３が露出しない方が好ましい。圧電素子の外面のうち、面積が大きい主面に給電電極２や対向電極３を露出させないことによって、その周辺にある金属部品とのショートが起こり難くなるからである。【０１８４】
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の長手方向の両端に位置する各端縁（即ち、主面の短辺）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の長手方向の両端に位置する各端縁から、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さらに好ましい。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、圧電素子の短辺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。【０１８５】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動される移動体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２１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駆動すると、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体としても可動体としてもどちらでもよい。【０１８６】
さらに、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。【０１８７】
また、第２給電電極２Ｂへ印加する電圧は、第１給電電極２Ａへ印加する基準電圧に対して略＋９０°または−９０°だけ位相を異ならせる例を示したが、これに限られず、基準電圧に対してそのほかの位相の電圧を加えてもよい。また、第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂの一方のみに電圧を印加してもよい。【０１８８】
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２２に示すように、圧電素子の２つの長辺側面のうち、駆動子が設けられていない側の長辺側面に、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、駆動子が可動体に接触する方向（主面の短辺方向）に動くのを許容する。また、支持部１３ｂは、駆動子が可動体に接触する方向に押圧力を発生し、駆動子と可動体の摩擦力を強めている。【０１８９】
本発明は、前記実施形態に限定されず、その趣旨から逸脱することなく他の色々な形で実施できる。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】
【０１９０】
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として利用可能である。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【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、圧電素子を備えた超音波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１参照）。この圧電素子は、圧電体と電極とを交互に積層してなる。そして、上記超音波アクチュエータでは、電極に電圧を印加することにより圧電素子を振動させ、これにより、可動体を移動させる。
【０００３】
また、駆動方向へ振動する１次の縦振動と、駆動方向と直交する方向へ振動する２次の屈曲振動とを圧電素子に励振させて、圧電素子に設けた振動子に縦振動と屈曲振動との合成である楕円運動を発生させ、これにより可動対を移動させる超音波アクチュエータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
圧電素子の電極に電圧を印加するため、電極には導電部材が接続されている。
【特許文献１】特表２００３−５０１９８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２９５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の圧電素子は、圧電体の電極が設けられている面と直交し、該圧電体の電極が設けられている面の長辺と平行な面において、電極と導電部材が接続されている。そして、圧電素子の振動により接続面は変形して、応力が発生する。その結果、電極と導電部材との接続部にも応力がかかり、接続面の剥離が発生する虞がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の圧電素子は、圧電体の電極が設けられている面において、電極と導電部材が接続されている。圧電素子の振動により接続面は変形し、応力が発生する。その結果、電極と導電部材との接続部にも応力がかかり、接続面の剥離が発生する虞がある。
【０００７】
本発明は、圧電素子の電極と導電部材との接続面の応力の発生を抑制した超音波アクチュエータ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】
【０００８】
上記目的は、以下の構成を備えた超音波アクチュエータによって達成される。当該超音波アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子と電気的に接続された電気接続部材とを備えている。そして、前記圧電素子は、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、前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記給電電極と電気的に接続された給電外部電極と、前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記対向電極と電気的に接続された対向外部電極とを有している。また、前記電気接続部材は、前記給電外部電極に電気的に接続された給電導電部材と、前記対向外部電極に電気的に接続された対向導電部材とを有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧電素子の電極と導電部材との接続面の応力の発生を抑制した超音波アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１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１に係る圧電素子Ｐ１の正投影図法による展開図である。
【図３】図３は、実施形態１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Ｆ１と圧電素子Ｐ１の短辺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の１次モードの伸縮振動の変位を示す概念図である。
【図７】図７は、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８】図８は、超音波アクチュエータの動作を示す概念図である。
【図９】図９は、実施形態２に係る圧電素子Ｐ２の正投影図法による展開図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る圧電素子Ｐ２の各層を積層方向から見た図である。
【図１１】図１１は、フレキシブルケーブルＦ２と圧電素子Ｐ２の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態３に係る圧電素子Ｐ３の正投影図法による展開図である。
【図１３】図１３は、実施形態３に係る圧電素子Ｐ３の各層を積層方向から見た図である。
【図１４】図１４は、フレキシブルケーブルＦ２と圧電素子Ｐ３の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態４に係る圧電素子Ｐ４の正投影図法による展開図である。
【図１６】図１６は、実施形態４に係る圧電素子Ｐ４の各層を積層方向から見た図である。
【図１７】図１７は、フレキシブルケーブルＦ４と圧電素子Ｐ４の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図１８】図１８は、実施形態５に係る圧電素子Ｐ５の正投影図法による展開図である。
【図１９】図１９は、実施形態５に係る圧電素子Ｐ５の各層を積層方向から見た図である。
【図２０】図２０は、フレキシブルケーブルＦ５と圧電素子Ｐ５の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【図２１】図２１は、その他の実施形態に係る超音波アクチュエータを示す図である。
【図２２】図２２は、別のその他の実施形態に係る超音波アクチュエータを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。なお、各実施形態において、同一の符号を付した構成は同一の構成である。そして、同一の符号を付した同一の構成についての説明を省略している場合がある。
【００１２】
《発明の実施形態１》
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（図示省略）とを備えている。
【００１３】
〈１．１：超音波アクチェータの全体構成〉
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に給電するためのフレキシブルケーブルＦ１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
〈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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、２つの第１給電外部電極４Ａ，４Ａと、２つの第２給電外部電極４Ｂ，４Ｂとに分かれている。第１給電外部電極４Ａ，４Ａは、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端部に設けられている。第２給電外部電極４Ｂ，４Ｂは、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の他端部（即ち、第１給電外部電極４Ａとは反対側の端部）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、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のそれぞれにおいて、圧電素子Ｐ１の短手方向の中央部（即ち、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂとの間の部分）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。
【００２３】
給電電極２は、図３（ｂ）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。
【００２４】
具体的には、給電電極２は、同じ圧電体層１の主面に設けられた２つの第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２つの第２給電電極２Ｂ，２Ｂとを有する。第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂはそれぞれ略矩形状の電極である。
【００２５】
第１給電電極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。
【００２６】
各第１給電電極２Ａには、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のうち近いほうの短辺側面に形成された第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、各第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。異なる圧電体層１の主面上の同じ領域（Ａ２またはＡ４）に設けられた第１給電電極２Ａは、第１給電引出電極２ａおよび第１給電外部電極４Ａを介して互いに電気的に接続されている。
【００２７】
各第２給電電極２Ｂには、圧電素子Ｐ１の２つの短辺側面のうち近いほうの短辺側面に形成された第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、各第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。異なる圧電体層１の主面上の同じ領域（Ａ１またはＡ３）に設けられた第２給電電極２Ｂは、第２給電引出電極２ｂおよび第２給電外部電極４Ｂを介して互いに電気的に接続されている。
【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、その短手方向中央から、圧電素子Ｐ１の両短辺側面に形成された対向外部電極５，５まで延びる対向引出電極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，３ｇを介して対向外部電極５，５に電気的に接続されている。こうして、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、互いに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、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、給電電極２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。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】
このように積層された状態において、給電電極２と対向電極３とは、圧電体層１を挟んで、積層方向から見て重なっている。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】
また、圧電素子Ｐ１の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ１の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ１の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。
【００３３】
〈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の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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一方、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１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２は、それぞれ給電外部電極４に接続される電気線６と、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。具体的には、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２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、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。尚、第１フレキシブルケーブルＦ１１においては、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端から他端に向かって、電気線６Ａ、電気線７、電気線６Ｂの順に並んでいるのに対し、第２フレキシブルケーブルＦ１２においては、圧電素子Ｐ１の短手方向の一端から他端に向かって、電気線６Ｂ、電気線７、電気線６Ａの順に並んでいる。これら電気線６が給電導電部材を構成し、電気線７が対向導電部材を構成する。さらに詳しくは、電気線６Ａが第１給電導電部材を構成し、電気線６Ｂが第２給電導電部材を構成する。
【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である。第２フレキシブルケーブルＦ１２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、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を介して、圧電素子Ｐ１を振動させるための駆動電圧が印加される。
【００４１】
〈１．４：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。図６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７は、２次の屈曲振動の変位を示す概念図であり、図８は、圧電素子Ｐ１の動作を示す概念図である。なお、図６〜図８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。
【００４２】
フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２の電気線７，７がグラウンドに接続される。電源は、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、電源は、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。これら第１及び第２の駆動電圧の周波数は、略一致する圧電素子Ｐ１の伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数に設定されている。
【００４３】
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６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７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。
【００４４】
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８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８（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８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。
【００４５】
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。
【００４６】
ところで、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、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、短辺側面は圧電素子Ｐ１の自由端であるため、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、短辺側面に第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２を接続している。したがって、圧電素子Ｐ１の振動により圧電素子Ｐ１と第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面（接続部）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。なお、本実施形態においては、圧電素子Ｐ１と第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面とは、圧電素子Ｐ１と異方性導電性接着シートとの接続面、および、異方性導電性接着シートと第１及び第２フレキシブルケーブルＦ１１，Ｆ１２との接続面を含む。
【００４７】
〈１．５：実施形態の効果〉
本実施形態において、圧電素子Ｐ１の短辺側面は、１次モード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、短辺側面は圧電素子の自由端であるため、２次モードの屈曲振動においても応力があまり発生しない。そこで、電気接続部材であるフレキシブルケーブルＦ１を該圧電素子Ｐ１の短辺側面に接続することによって、フレキシブルケーブルＦ１と圧電素子Ｐ１との接続面に発生する、圧電素子Ｐ１の振動による応力が抑制される。そして、圧電素子Ｐ１とフレキシブルケーブルＦ１との接続面の剥離の発生を抑制することができる。換言すれば、電気接続部材を、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する、圧電素子Ｐ１の短辺側面に接続することによって、電気接続部材面内で応力が発生しづらく、安定した接続を実現することができる。
【００４８】
また、圧電素子Ｐ１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。そのため、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り、電歪効果による歪みの発生が抑制される。よって、圧電素子Ｐ１の短辺側面に電気接続部材を接続することによって、電気接続部材と圧電素子Ｐ１との接続面に発生する、圧電素子の振動による応力が抑制されるため、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Ｐ１と電気接続部材とを熱を加えて接続する場合、この熱によって圧電素子Ｐ１の短辺側面付近の圧電体層１の分極がとれる場合がある。２つの短辺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虞がある。それに対し、前述の如く、圧電素子Ｐ１の短辺側面近傍の部分を圧電的に不活性とすることによって、電気接続部材の接続時の熱により圧電体層１の分極状態が変化しても、圧電素子Ｐ１の振動のバランスが崩れることを防止することができる。尚、圧電素子Ｐ１と電気接続部材とを熱を加え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を用いて接続する場合の他、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。
【００４９】
さらに、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つの短辺側面のうち一方の短辺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、他方の短辺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、第１電気接続部材は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記一方の短辺側面に直交する面に対して対称な形状であり、第２電気接続部材は、圧電体層１の主面の短辺の中点を通り前記他方の短辺側面に直交する面に対して対称な形状である。これにより、電気接続部材の接続による振動への影響を、圧電体層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することができる。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。その結果、圧電素子の振動のバランスをよくすることができる。
【００５０】
また、第１電気接続部材と第２電気接続部材とは、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。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。
【００５１】
駆動子８と圧電素子Ｐ１とは、線接触状または点接触状に固定されるため、圧電素子Ｐ１の屈曲振動の阻害が抑制され、屈曲振動の効率を向上させることができる。
【００５２】
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態２に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。
【００５３】
〈２．１：圧電素子Ｐ２〉
実施形態２に係る圧電素子Ｐ２は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ２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。
【００５４】
図９は、圧電素子Ｐ２の正投影図法による展開図である。また、図１０は、圧電素子Ｐ２の各層を積層方向から見た図である。
【００５５】
図９に示すように、圧電素子Ｐ２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Ｐ２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。なお、図９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。
【００５６】
図２に示すように、圧電素子Ｐ２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。
【００５７】
給電電極２は、図１０（ｂ）および図１０（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１０（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１０（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。
【００５８】
給電電極２は、１つの圧電体層１の主面に設けられた第１給電電極２Ａと、該第１給電電極２Ａが設けられた圧電体層１とは別の圧電体層１に設けられた第２給電電極２Ｂとを有する。第１給電電極２Ａと第２給電電極２Ｂと、電気的に接続されていない。
【００５９】
具体的には、第１給電電極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。さらに、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。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。これら第１給電電極２Ａ，２Ａ及び第１接続電極Ｊ１で第１パターンが構成されている。
【００６０】
また、第２給電電極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。さらに、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２接続電極Ｊ２を有している。前記２つの領域Ａ１，Ａ３に形成された第２給電電極２Ｂ，２Ｂは、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。これら第２給電電極２Ｂ，２Ｂ及び第２接続電極Ｊ２で第２パターンが構成されている。
【００６１】
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、異なる圧電体層１に設けられた第１給電電極２Ａは第１給電外部電極４Ａ、第１給電引出電極２ａ及び第１接続電極Ｊ１を介して互いに電気的に接続されている。
【００６２】
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、異なる圧電体層１に設けられた第２給電電極２Ｂは第２給電外部電極４Ｂ、第２給電引出電極２ｂ及び第２接続電極Ｊ２を介して互いに電気的に接続されている。
【００６３】
前記対向電極３は、図１０（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。
【００６４】
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Ｐ２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（即ち、第１給電電極２Ａ，２Ａ）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（即ち、第２給電電極２Ｂ，２Ｂ）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。
【００６５】
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又は第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、圧電体層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。
【００６６】
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９参照）。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。
【００６７】
圧電素子Ｐ２の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ２の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ２の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。
【００６８】
〈２．２：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Ｆ２を用いている。フレキシブルケーブルＦ２は、第１フレキシブルケーブルＦ２１と、第２フレキシブルケーブルＦ２２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Ｆ２１，Ｆ２２は、圧電素子Ｐ２の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２は、圧電素子Ｐ２に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ２１と第２フレキシブルケーブルＦ２２とは同じ形状である。
【００６９】
図１１は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２の側面との接続の位置関係を示す図である。図１１に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２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。
【００７０】
第１フレキシブルケーブルＦ２１は、圧電素子Ｐ２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Ｆ２１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Ｆ２１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。
【００７１】
また、第２フレキシブルケーブルＦ２２は、圧電素子Ｐ２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Ｆ２２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Ｆ２２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。
【００７２】
また、第１フレキシブルケーブルＦ２１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Ｆ２２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Ｆ２１と第２フレキシブルケーブルＦ２２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ２１の圧電素子Ｐ２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Ｆ２２の圧電素子Ｐ２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Ｆ２１の圧電素子Ｐ２との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ２２の圧電素子Ｐ２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。
【００７３】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２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Ｆ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２を圧電素子Ｐ２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Ｆ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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。
【００７４】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ２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Ｐ２との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ２１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ２に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ２２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ２に押し付けられている。
【００７５】
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Ｆ２１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Ｆ２２は第２電気接続部材の一例である。
【００７６】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２は、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２を介して、圧電素子Ｐ２を振動させるための駆動電圧が印加される。
【００７７】
〈２．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ２の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ２に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ２の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ２に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ２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Ｐ２に対して相対的に移動する。
【００７８】
ここで、本実施形態においては、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは異なる短辺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とは異なる短辺側面にそれぞれ設けられている。したがって、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】
〈２．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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】
また、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，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，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，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，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。例えば、第１及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を有していない実施形態１では、第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂがそれぞれ２つずつ必要であったのに対し、第１及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を有する構成においては、第１給電外部電極４Ａおよび第２給電外部電極４Ｂがそれぞれ１つずつでよくなる。その結果、圧電素子Ｐ２と電気接続部材との接続点を低減することができるため、圧電素子Ｐ２と電気接続部材との接続面の剥離が生じる可能性を低減することができ、さらに、圧電素子Ｐ２の振動の阻害要因を低減して振動の効率を向上させることができる。
【００８１】
さらに、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、即ち、伸縮振動による応力が集中する応力集中部である。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。そこで、第１接続電極及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２を、圧電体層１の主面の長手方向中央部において短手方向に延びた形状としている。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。さらに、第１接続電極及び第２接続電極Ｊ１，Ｊ２の面積を大きくすることによって、圧電素子Ｐ２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】
その他、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。
【００８３】
《発明の実施形態３》
続いて、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態３に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。
【００８４】
〈３．１：圧電素子Ｐ３〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ３は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ３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。
【００８５】
図１２は、圧電素子Ｐ３の正投影図法による展開図である。また、図１３は、圧電素子Ｐ３の各層を積層方向から見た図である。なお、図１２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。
【００８６】
図１２に示すように、圧電素子Ｐ３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Ｐ３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Ｐ３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。
【００８７】
給電電極２は、図１３（ｂ）および図１３（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１３（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１３（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。
【００８８】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
前記対向電極３は、図１３（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。
【００９４】
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Ｐ３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。
【００９５】
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、圧電体層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。
【００９６】
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１２参照）。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。
【００９７】
圧電素子Ｐ３の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ３の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ３の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。
【００９８】
〈３．２：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、第２実施形態で用いたフレキシブルケーブルＦ２を用いている。図１４は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と圧電素子Ｐ３の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。
【００９９】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２と他の部材との関係は第２実施形態と同様である。例えば、第１フレキシブルケーブルＦ２１と圧電素子Ｐ３との関係は、実施形態２における第１フレキシブルケーブルＦ２１と圧電素子Ｐ２との関係と同様である。なお、第２実施形態における＜２．３：電気接続部材＞の記載において、圧電素子Ｐ２を圧電素子Ｐ３と読み替えて、図１１を図１４と読み替えてここに準用することで、本実施の形態における電気接続部材の説明とする。
【０１００】
なお、第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂには、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ２１，Ｆ２２が直接には接続されない。
【０１０１】
〈３．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ３の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ３に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ３の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ３に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ３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Ｐ３に対して相対的に移動する。
【０１０２】
尚、第１接続外部電極１０Ａは、圧電素子Ｐ３の２つの長辺側面のうち一方の面に設けられ、第２接続外部電極１０Ｂは、２つの長辺側面のうち他方の面に設けられているが、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けてもよい。この場合、駆動子８が設けられている長辺側面と異なる長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けるのが好ましい。
【０１０３】
〈３．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、実施形態２と同様に、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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。
【０１０４】
また、第１接続外部電極１０Ａは、圧電素子Ｐ２の２つの長辺側面のうち一方の長辺側面に設けられ、第２接続外部電極１０Ｂは、２つの長辺側面のうち他方の長辺側面に設けられている。これにより、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとの絶縁性を十分に確保することができる。
【０１０５】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。
【０１０６】
《発明の実施形態４》
続いて、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態４に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。
【０１０７】
〈４．１：圧電素子Ｐ４〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ４は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ４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。
【０１０８】
図１５は、圧電素子Ｐ４の正投影図法による展開図である。また、図１６は、圧電素子Ｐ４の各層を積層方向から見た図である。なお、図１５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。
【０１０９】
図１５に示すように、圧電素子Ｐ４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は、圧電素子Ｐ４の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ４の２つの短辺側面のうち他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つの短辺側面のそれぞれに１つずつ設けられている。すなわち、圧電素子Ｐ４の一方の短辺側面においては、圧電素子Ｐ４の短手方向の一端部に対向外部電極５が設けられ、該短手方向の他端部に第１給電外部電極４Ａが設けられている。一方、圧電素子Ｐ４の他方の短辺側面においては、圧電素子Ｐ４の短手方向の一端部に対向外部電極５が設けられ、該短手方向の他端部に第２給電外部電極４Ｂが設けられている。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Ｐ４の一方の長辺側面には、圧電素子Ｐ４の長手方向の一端部に第２接続外部電極１０Ｂが、該長手方向の他端部に第１接続外部電極１０Ａ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。
【０１１０】
給電電極２は、図１６（ｂ）および図１６（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１６（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１６（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。
【０１１１】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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Ａ１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Ａ３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。
【０１１６】
前記対向電極３は、図１６（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、その短手方向一端部から、圧電素子Ｐ４の両短辺側面に形成された対向外部電極５，５まで延びる対向引出電極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，３ｇを介して対向外部電極５，５に電気的に接続されている。こうして、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、互いに電気的に接続されている。
【０１１７】
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Ｐ４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。
【０１１８】
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、圧電体層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。
【０１１９】
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１５参照）。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。
【０１２０】
圧電素子Ｐ４の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ４の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ４の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。
【０１２１】
〈４．２：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Ｆ４を用いている。フレキシブルケーブルＦ４は、第１フレキシブルケーブルＦ４１と、第２フレキシブルケーブルＦ４２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Ｆ４１，Ｆ４２は、圧電素子Ｐ４の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、圧電素子Ｐ４に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ４１と第２フレキシブルケーブルＦ４２とは同じ形状である。
【０１２２】
図１７は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４の短辺側面との接続の位置関係を示す図である。図１７に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２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。
【０１２３】
第１フレキシブルケーブルＦ４１は、圧電素子Ｐ４の一方の短辺側面に接続される一方、第２フレキシブルケーブルＦ４２は、圧電素子Ｐ４の他方の短辺側面に接続される。第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、それぞれ給電外部電極４に接続される電気線６と、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。具体的には、第１フレキシブルケーブルＦ４１は、第１給電外部電極４Ａに接続される電気線６Ａと、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。また、第２フレキシブルケーブルＦ４２は、第２給電外部電極４Ｂに接続される電気線６Ｂと、対向外部電極５に接続される電気線７とを有している。
【０１２４】
尚、第１接続外部電極１０Ａ及び第２接続外部電極１０Ｂには、フレキシブルケーブルＦ４が直接には接続されていない。
【０１２５】
また、第１フレキシブルケーブルＦ４１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Ｆ４２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Ｆ４１と第２フレキシブルケーブルＦ４２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ４１の圧電素子Ｐ４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Ｆ４２の圧電素子Ｐ４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Ｆ４１の圧電素子Ｐ４との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ４２の圧電素子Ｐ４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。
【０１２６】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２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及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２を圧電素子Ｐ４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Ｆ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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。
【０１２７】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２と圧電素子Ｐ４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Ｐ４との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ４１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ４に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ４２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ４に押し付けられている。
【０１２８】
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Ｆ４１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Ｆ４２は第２電気接続部材の一例である。
【０１２９】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２は、電源（図示せず）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ４１，Ｆ４２を介して、圧電素子Ｐ４を振動させるための駆動電圧が印加される。
【０１３０】
〈４．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。本実施形態に係る超音波アクチュエータは、実施形態１に係る超音波アクチュエータと同様の動作を行う。すなわち、第１給電電極２Ａに略一致させた圧電素子Ｐ４の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加し、第２給電電極２Ｂに第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加することによって、圧電素子Ｐ４に１次の伸縮振動と２次の屈曲振動とを調和的に誘起させる。これにより、圧電素子Ｐ４の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ４に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ４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Ｐ４に対して相対的に移動する。
【０１３１】
尚、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けているが、第１及び第２接続外部電極１０Ａ，１０Ｂを、圧電素子Ｐ４の別々の長辺側面に設けてもよい。
【０１３２】
〈４．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを同一の長辺側面に設けている。具体的には、駆動子８が設けられている長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けず、駆動子８が設けられている長辺側面と異なる長辺側面に第１接続外部電極１０Ａと第２接続外部電極１０Ｂとを設けている。これにより、駆動子８を第１接続外部電極１０Ａまたは第２接続外部電極１０Ｂ以外の場所に固定するための配置の自由度が広げることができる。
【０１３３】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。
【０１３４】
《発明の実施形態５》
続いて、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータについて説明する。なお、前述の実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施形態５に係る超音波アクチュエータは、圧電素子及びフレキシブルケーブルの構成が実施形態１と異なる。
【０１３５】
〈５．１：圧電素子Ｐ５〉
本実施形態に係る圧電素子Ｐ５は、略直方体形状である。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。圧電素子Ｐ５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。
【０１３６】
図１８は、圧電素子Ｐ５の正投影図法による展開図である。また、図１９は、圧電素子Ｐ５の各層を積層方向から見た図である。なお、図１８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。
【０１３７】
図１８に示すように、圧電素子Ｐ５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Ｐ５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は第１対向外部電極５Ａと、第２対向外部電極５Ｂとに分かれている。第１対向外部電極５Ａおよび第２対向外部電極５Ｂは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられている。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，５Ａ，５Ｂ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，５Ａ，５Ｂは、互いに電気的に接続されていない。さらに、圧電素子Ｐ５の一方の長辺側面には第１接続外部電極１０Ａ及び第４接続外部電極１０Ｄが設けられ、他方の長辺側面には第２接続外部電極１０Ｂ及び第３接続外部電極１０Ｃが設けられている。これら第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜１０Ｄは、互いに絶縁されている。言い換えれば、第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜１０Ｄは、互いに電気的に接続されていない。
【０１３８】
給電電極２は、図１９（ｂ）および図１９（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１９（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１９（ｃ）に示すような第２パターンで設けられている。
【０１３９】
具体的には、第１及び第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と、該第１給電電極２Ａとは電気的に接続されていない第２給電電極２Ｂとを有する。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。一方、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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
対向電極３は、図１９（ｄ）および図１９（ｅ）に示すように、複数の圧電体層１のうちの、給電電極２が設けられていない少なくとも１つの圧電体層１の主面に設けられている。具体的には、対向電極３は、複数の圧電体層１のうちの、給電電極２が設けられていない少なくとも１つの圧電体層１の主面に、図１９（ｄ）に示すような第３パターンで設けられている。また、対向電極３は、給電電極２及び第３パターンの対向電極３が設けられていない圧電体層１の主面に、第３パターンと異なる図１９（ｅ）に示すような第４パターンで設けられている。
【０１４５】
具体的には、第３及び第４パターンで形成された対向電極３はそれぞれ、第１対向電極３Ａと、該第１対向電極３Ａとは電気的に接続されていない第２対向電極３Ｂとを有する。
【０１４６】
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対向電極３Ａ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対向電極３Ｂ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。
【０１４７】
そして、第３パターンの対向電極３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３接続電極Ｊ３を有している。第３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対向電極３Ａ，３Ａは、該第３接続電極Ｊ３によって互いに電気的に接続されている。また、第４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４接続電極Ｊ４を有している。第４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対向電極３Ｂ，３Ｂは、該第４接続電極Ｊ４によって互いに電気的に接続されている。
【０１４８】
また、第３及び第４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対向電極３Ａ，３Ａのうち、第１対向外部電極５Ａが形成されている短辺側面に近い領域Ａ４に形成されている第１対向電極３Ａには、第１対向外部電極５Ａまで延びる第１対向引出電極３ａが設けられている。こうして、領域Ａ４の第１対向電極３Ａは、第１対向引出電極３ａを介して第１対向外部電極５Ａ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対向電極３Ａ，３Ａのうち、第１対向外部電極５Ａが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ２に形成されている第１対向電極３Ａには、長辺側面に形成された第３接続外部電極１０Ｃまで延びる第１対向引出電極３ａ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Ａ２の第１対向電極３Ａはそれぞれ、第３接続外部電極１０Ｃを介して電気的に接続されている。そして、第３パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａは、第３接続電極Ｊ３を介して領域Ａ４の第１対向電極３Ａに電気的に接続されているため、第３接続外部電極１０Ｃを介して第３パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａに電気的に接続された第４パターンにおける領域Ａ２の第１対向電極３Ａは、第３パターンの第３接続電極Ｊ３を介して第１対向外部電極５Ａに電気的に接続されることになる。
【０１４９】
さらに、第３及び第４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対向電極３Ｂ，３Ｂのうち、第２対向外部電極５Ｂが形成されている短辺側面に近い領域Ａ１に形成されている第２対向電極３Ｂには、第２対向外部電極５Ｂまで延びる第２対向引出電極３ｂが設けられている。こうして、領域Ａ１の第２対向電極３Ｂは、第２対向引出電極３ｂを介して第２対向外部電極５Ｂ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対向電極３Ｂ，３Ｂのうち、第２対向外部電極５Ｂが形成されている短辺側面から遠い領域Ａ３に形成されている第２対向電極３Ｂには、長辺側面に形成された第４接続外部電極１０Ｄまで延びる第２対向引出電極３ｂ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Ａ３の第２対向電極３Ｂはそれぞれ、第４接続外部電極１０Ｄを介して電気的に接続されている。そして、第４パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂは、第４接続電極Ｊ４を介して領域Ａ１の第２対向電極３Ｂに電気的に接続されているため、第４接続外部電極１０Ｄを介して第４パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂと電気的に接続された第３パターンにおける領域Ａ３の第２対向電極３Ｂは、第４パターンの第４接続電極Ｊ４を介して第２対向外部電極５Ｂに電気的に接続されることになる。
【０１５０】
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Ｐ５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、第３パターンの対向電極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、第４パターンの対向電極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、第３パターンの対向電極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。
【０１５１】
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、圧電体層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。
【０１５２】
詳しくは、第１給電電極２Ａは、積層方向から見て第１対向電極３Ａと圧電体層１を挟んで重なっている。第２給電電極２Ｂは、積層方向から見て圧電体層１を挟んで第２対向電極３Ｂと重なっている。第１接続電極Ｊ１は、積層方向から見て第３接続電極Ｊ３と圧電体層１を挟んで重なっている。第２接続電極Ｊ２は、積層方向から見て圧電体層１を挟んで第４接続電極Ｊ４と重なっている。
【０１５３】
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１８参照）。例えば、第１及び第２給電引出電極２ａ，２ｂや、第１及び第２対向引出電極３ａ，３ｂ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。
【０１５４】
圧電素子Ｐ５の、後述する伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子Ｐ５の材料や形状等により決定される。そして、圧電素子Ｐ５の材料や形状等は、伸縮振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数が略一致するように決められている。
【０１５５】
〈５．２：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Ｆ５を用いている。フレキシブルケーブルＦ５は、第１フレキシブルケーブルＦ５１と、第２フレキシブルケーブルＦ５２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Ｆ５１，Ｆ５２は、圧電素子Ｐ５の短辺側面のそれぞれに接続されている。そして、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２は、圧電素子Ｐ５に電気的に接続されている。第１フレキシブルケーブルＦ５１と第２フレキシブルケーブルＦ５２とは同じ形状である。
【０１５６】
図２０は、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５の側面との接続の位置関係を示す図である。図２０に示すように、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２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。
【０１５７】
第１フレキシブルケーブルＦ５１は、圧電素子Ｐ５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Ｆ５１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Ｆ５１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。
【０１５８】
また、第２フレキシブルケーブルＦ５２は、圧電素子Ｐ５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Ｆ５２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Ｆ５２は、第１対向外部電極５Ａに接続される電気線７Ａと、第２対向外部電極５Ｂに接続される電気線７Ｂとを有している。これら電気線７Ａが第１対向導電部材を構成し、電気線７Ｂが第２対向導電部材を構成する。
【０１５９】
尚、第１〜第４接続外部電極１０Ａ〜Ｄには、第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５は直接には接続されていない。
【０１６０】
また、第１フレキシブルケーブルＦ５１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Ｆ５２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Ｆ５１と第２フレキシブルケーブルＦ５２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。また、第１フレキシブルケーブルＦ５１の圧電素子Ｐ５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Ｆ５２の圧電素子Ｐ５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Ｆ５１の圧電素子Ｐ５との接続部と第２フレキシブルケーブルＦ５２の圧電素子Ｐ５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。
【０１６１】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２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Ｆ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２を圧電素子Ｐ５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Ｆ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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。
【０１６２】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２と圧電素子Ｐ５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Ｐ５との間に位置する。すなわち、第１フレキシブルケーブルＦ５１は支持部１３ａによって圧電素子Ｐ５に押し付けられている。また、第２フレキシブルケーブルＦ５２は支持部１３ｃによって圧電素子Ｐ５に押し付けられている。
【０１６３】
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対向外部電極５Ａに接続される電気線７Ａは第１対向導電部材の一例である。第２対向外部電極５Ｂに接続される電気線７Ｂは第２対向導電部材の一例である。第１フレキシブルケーブルＦ５１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Ｆ５２は第２電気接続部材の一例である。
【０１６４】
第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２は、電源（図示省略）に接続されている。そして、電源から第１及び第２フレキシブルケーブルＦ５１，Ｆ５２を介して、圧電素子Ｐ５を振動させるための駆動電圧が印加される。
【０１６５】
〈５．３：超音波アクチュエータの動作〉
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。
【０１６６】
電源は、第１給電電極２Ａと第１対向電極３Ａとの間に略一致させた圧電素子Ｐ５の伸縮振動及び屈曲振動の共振周波数近傍の周波数の第１の駆動電圧を印加すると共に、第２給電電極２Ｂと第２対向電極３Ｂとの間に第１の駆動電圧とほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ周波数で、位相が略９０°又は−９０°だけ異なる第２の駆動電圧を印加する。こうすることによって、圧電素子Ｐ５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る。その結果、圧電素子Ｐ５の形状が、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような順で変化して振動し、圧電素子Ｐ５に設けられた駆動子８，８が、図８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Ｐ５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Ｐ５に対して相対的に移動する。
【０１６７】
ところで、本実施形態では、電源は、第１対向電極３Ａに第１給電電極２Ａに加える電圧と逆極性の電圧を加えている。また、第２対向電極３Ｂに第２給電電極２Ｂに加える電圧と逆極性の電圧を加えている。このような電源は、フルブリッジ回路やプシュプル回路などを用いて実現することができる。また、このような構成は、対向電極３が第１対向電極３Ａと第２対向電極３Ｂとに分かれていることにより実現することができる。
【０１６８】
尚、第１給電外部電極４Ａと第２給電外部電極４Ｂとは、ともに圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａと第２対向外部電極５Ｂとは、ともに２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているが、どのような組み合わせでもかまわない。なお、第１給電外部電極４Ａは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａは、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられ、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第２対向外部電極５Ｂは、２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているという構成は、第１給電外部電極４Ａと第２対向外部電極５Ｂとは、ともに圧電素子Ｐ５の２つの短辺側面のうち一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａと第２給電外部電極４Ｂとは、ともに２つの短辺側面のうち他方の面に設けられているようにしても実現できる。
【０１６９】
また、第１対向電極３Ａおよび第２対向電極３Ｂをともにグラウンドに接続してもよい。
【０１７０】
さらに、圧電素子Ｐ５を１つ用い、電源に接続していたが、圧電素子Ｐ５を２つ以上用い、これらを直列に接続して電源に接続して用いてもよい。この場合、例えば第１の圧電素子Ｐ５の第２対向外部電極５Ｂを第２の圧電素子Ｐ５の第２給電外部電極４Ｂにフレキシブル等の電気接続部材で電気的に接続し、第１の圧電素子Ｐ５の第１対向外部電極５Ａを第２の圧電素子Ｐ５の第１給電外部電極４Ａにフレキシブル等の電気接続部材で電気的に接続する等により実現可能である。
【０１７１】
〈５．４：実施形態の効果〉
本実施形態によれば、実施形態２と同様に、第１給電外部電極４Ａと対向外部電極５とは圧電素子Ｐ２の異なる短辺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とは異なる短辺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。
【０１７２】
また、対向電極３を第１対向電極３Ａと第２対向電極３Ｂとに分けることによって、第１対向電極３Ａに第１給電電極２Ａに加える電圧と逆極性の電圧を加えることができると共に、第２対向電極３Ｂに第２給電電極２Ｂに加える電圧と逆極性の電圧を加えることができる。したがって、対向電極３をグラウンドに接続する場合と比べて２倍の電圧を圧電体層１に印加することができる。また、これにより、前述の如く、複数の圧電素子Ｐ５を直列接続することができる。
【０１７３】
さらに、第１給電外部電極４Ａは、圧電素子の２つの短辺側面のうち、一方の面に設けられ、第１対向外部電極５Ａは、２つの短辺側面のうち、第１給電外部電極４Ａが設けられた面と異なる方の面に設けられている。これにより、第１給電外部電極４Ａと第１対向外部電極５Ａとの距離を大きくすることができる。また、第１給電外部電極４Ａと第１対向外部電極５Ａとの絶縁性を高めることができる。同様に、第２給電外部電極４Ｂは、圧電素子の２つの短辺側面のうち、一方の面に設けられ、第２対向外部電極５Ｂは、２つの短辺側面のうち、第２給電外部電極４Ｂが設けられた面と異なる方の面に設けられている。これにより、第２給電外部電極４Ｂと第２対向外部電極５Ｂとの距離を大きくすることができる。また、第２給電外部電極４Ｂと第２対向外部電極５Ｂとの絶縁性を高めることができる。
【０１７４】
また、第１対向電極３Ａ，３Ａが設けられた圧電体層１の主面に設けられ、該第１対向電極３Ａ，３Ａを互いに電気的に接続する第３接続電極Ｊ３と、第３接続電極Ｊ３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対向電極３Ｂ，３Ｂを互いに電気的に接続する第４接続電極Ｊ４とを有している。これにより、第１対向電極３Ａ，３Ａと電気的に接続された第１対向外部電極５Ａ、および、第２対向電極３Ｂ，３Ｂと電気的に接続された第２対向外部電極５Ｂの数を減らすことができる。その結果、圧電素子Ｐ５と電気接続部材との接続点を低減することができるため、圧電素子Ｐ５と電気接続部材との接続面の剥離が生じる可能性を低減することができ、さらに、圧電素子Ｐ５の振動の阻害要因を低減して振動の効率を向上させることができる。
【０１７５】
さらに、第３及び第４接続電極Ｊ３，Ｊ４は、圧電体層１の主面の長手方向中央部において短手方向に延びた形状となっている。これにより、圧電体層１の長手方向中央部の対向電極３の面積を大きくすることができる。さらに、第３及び第４接続電極Ｊ３，Ｊ４の面積を大きくすることによって、圧電素子Ｐ５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。
【０１７６】
その他、実施形態１，２と同様の作用・効果を奏することができる。
【０１７７】
《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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、圧電素子の一方の短辺側面に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。圧電素子の一方の短辺側面に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、第１対向導電部材７Ａ、第２対向導電部材７Ｂのいずれかとして機能する。
【０１８０】
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。なお、実施形態５においては、第３接続電極Ｊ３、第４接続電極Ｊ４についても同様である。
【０１８１】
また、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。尚、実施形態５については、第３パターンの対向電極３の数と第４パターンの対向電極３の数も、同様に、同数でなくてもよいが、同数あるのが好ましい。第３パターンの対向電極３と第４パターンの対向電極３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。
【０１８２】
さらに、給電電極２や対向電極３が圧電素子の主面に露出するように構成してもよいが、給電電極２や対向電極３が露出しない方が好ましい。圧電素子の外面のうち、面積が大きい主面に給電電極２や対向電極３を露出させないことによって、その周辺にある金属部品とのショートが起こり難くなるからである。
【０１８３】
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の長手方向の両端に位置する各端縁（即ち、主面の短辺）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の長手方向の両端に位置する各端縁から、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さらに好ましい。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、圧電素子の短辺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。
【０１８４】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動される移動体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２１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駆動すると、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体としても可動体としてもどちらでもよい。
【０１８５】
さらに、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。
【０１８６】
また、第２給電電極２Ｂへ印加する電圧は、第１給電電極２Ａへ印加する基準電圧に対して略＋９０°または−９０°だけ位相を異ならせる例を示したが、これに限られず、基準電圧に対してそのほかの位相の電圧を加えてもよい。また、第１給電電極２Ａおよび第２給電電極２Ｂの一方のみに電圧を印加してもよい。
【０１８７】
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２２に示すように、圧電素子の２つの長辺側面のうち、駆動子が設けられていない側の長辺側面に、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、駆動子が可動体に接触する方向（主面の短辺方向）に動くのを許容する。また、支持部１３ｂは、駆動子が可動体に接触する方向に押圧力を発生し、駆動子と可動体の摩擦力を強めている。
【０１８８】
本発明は、前記実施形態に限定されず、その趣旨から逸脱することなく他の色々な形で実施できる。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】
【０１８９】
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として利用可能である。
【符号の説明】
【０１９０】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  圧電素子
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ４，Ｆ５  フレキシブルケーブル（電気接続部材）
Ｆ１１，Ｆ２１，Ｆ４１，Ｆ５１  第１フレキシブルケーブル（第１電気接続部材）
Ｆ１２，Ｆ２２，Ｆ４２，Ｆ５２  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
３Ａ    第１対向電極
３Ｂ    第２対向電極
３ａ    第１対向引出電極
３ｂ    第２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
５Ａ    第１対向外部電極
５Ｂ    第２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）
７Ａ    電気線（第１対向導電部材）
７Ｂ    電気線（第２対向導電部材）
８      駆動子
９      移動体
Ｊ１    第１接続電極
Ｊ２    第２接続電極
Ｊ３    第３接続電極
Ｊ４    第４接続電極
１０Ａ    第１接続外部電極
１０Ｂ    第２接続外部電極
１０Ｃ    第３接続外部電極
１０Ｄ    第４接続外部電極
１１      ケース
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  支持部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、該圧電素子と電気的に接続された電気接続部材とを備える超音波アクチュエータであって、
前記圧電素子は、
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、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記給電電極と電気的に接続された給電外部電極と、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記対向電極と電気的に接続された対向外部電極とを有し、
前記電気接続部材は、
前記給電外部電極に電気的に接続された給電導電部材と、
前記対向外部電極に電気的に接続された対向導電部材とを有する超音波アクチュエータ。
【請求項２】
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給電電極とを有し、
前記給電外部電極は、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記第１給電電極と電気的に接続された第１給電外部電極と、
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し該主面の短辺と平行な面に設けられ、前記第２給電電極と電気的に接続された第２給電外部電極とを有し、
前記給電導電部材は、
前記第１給電外部電極に電気的に接続された第１給電導電部材と、
前記第２給電外部電極に電気的に接続された第２給電導電部材とを有する、請求項１に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項３】
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２に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項４】
前記給電電極は、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１給電電極を互いに電気的に接続する第１接続電極と、
前記第２給電電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１接続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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２給電電極を互いに電気的に接続する第２接続電極とを有する、請求項３に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項５】
前記対向電極は、
前記圧電体層を挟んで前記第１給電電極と対向する第１対向電極と、
前記圧電体層を挟んで前記第２給電電極と対向し且つ、前記第１対向電極と電気的に接続されていない第２対向電極とを有し、
前記対向外部電極は、
前記第１対向電極と電気的に接続された第１対向外部電極と、
前記第２対向電極と電気的に接続された第２対向外部電極とを有し、
前記対向導電部材は、
前記第１対向外部電極と電気的に接続された第１対向導電部材と、
前記第２対向外部電極と電気的に接続された第２対向導電部材とを有する、請求項２に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項６】
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５に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項７】
前記給電電極は、
前記第１給電電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１給電電極を互いに電気的に接続する第１接続電極と、
前記第２給電電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１接続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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２給電電極を互いに電気的に接続する第２接続電極とを有する、請求項６に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１対向電極は、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対向電極は、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７に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項９】
前記対向電極は、
前記第１対向電極が設けられた圧電体層の主面に設けられ、前記４つの領域のうち前記第１対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた該第１対向電極を互いに電気的に接続する第３接続電極と、
前記第２対向電極が設けられた圧電体層の主面であって且つ前記第１対向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４つの領域のうち前記第２対角線方向に並ぶ２つの領域に設けられた前記第２対向電極を互いに電気的に接続する第４接続電極とを有する、請求項８に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１給電外部電極及び前記第２給電外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、一方の面に設けられ、
前記対向外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、他方の面に設けられている、請求項４に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１接続電極及び前記第２接続電極は、前記圧電体層の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である、請求項４及び請求項７〜９のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１給電外部電極及び前記第２給電外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、一方の面に設けられ、
前記第１対向外部電極及び前記第２対向外部電極は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち、他方の面に設けられている、請求項９に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１３】
前記第３接続電極及び前記第４接続電極は、前記圧電体層の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状である、請求項９に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１４】
前記給電電極が形成された範囲と前記対向電極が形成された範囲とは、前記圧電体層の主面に直交する方向から見て、前記圧電体層の主面の短辺近傍において重なっていない、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１５】
前記電気接続部材は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち一方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第１電気接続部材と、該２つの外面のうち他方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、
前記第１電気接続部材は、前記圧電体層の主面の短辺の中点を通り前記一方の面に直交する面に対して対称な形状であり、
前記第２電気接続部材は、前記圧電体層の主面の短辺の中点を通り前記他方の面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１電気接続部材と前記第２電気接続部材とは、前記圧電体層の主面の長辺の中点を通り前記主面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１５に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１７】
前記電気接続部材は、前記圧電体層の主面と直交し前記主面の短辺と平行な前記圧電素子の２つの外面のうち一方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第１電気接続部材と、該２つの外面のうち他方の面において前記圧電素子に電気的に接続される第２電気接続部材とを有し、
前記第１給電外部電極と前記第２電気接続部材とは、前記圧電体層の主面の長辺の中点を通り前記主面に直交する面に対して対称な形状である、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１８】
前記圧電素子の外面のうち前記圧電体層の主面と直交し前記主面の長辺と平行な外面に設けられた駆動子をさらに備える、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１９】
前記圧電素子は、前記圧電体層の主面の長辺方向の振動の共振周波数と、前記主面の短辺方向の振動の共振周波数とは、実質的に等しい、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【請求項２０】
前記圧電素子は、前記給電電極と前記対向電極との間に所定の周波数の交流電圧を印加することによって、前記圧電体層の主面の長辺方向の共振振動と前記主面の短辺方向の共振振動とを発生させる、請求項１から請求項１９のいずれかに記載の超音波アクチュエータ。
【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】
2009072302.tif 000025
【図２】
2009072302.tif 000026
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009072302.tif 000030
【図７】
2009072302.tif 000031
【図８】
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【図９】
2009072302.tif 000033
【図１０】
2009072302.tif 000034
【図１１】
2009072302.tif 000035
【図１２】
2009072302.tif 000036
【図１３】
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【図１４】
2009072302.tif 000038
【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】
2009072302.tif 000043
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
2009072302.tif 000047
2009072302.tif 000048
2009072302.tif 000049