(57)【要約】本発明は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として形成した超音波ロータを含む超音波モータ、電子時計及び電子機器に関する。そして、本発明は、超音波ステータに加圧状態で接触している超音波ロータを含み、その超音波ロータがフィラー入り樹脂で形成される超音波モータを構成する。或いは、この超音波モータを有する電子時計を構成する。さらに、この超音波モータを有する電子機器を構成する。
2003055054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極処理された圧電素子に設けた電極に電気信号を印加することにより、圧電素子を固定した超音波ステータに振動波を発生させ、この超音波ステータに加圧状態で接触している超音波ロータを駆動させるように構成された超音波モータにおいて、
前記超音波ロータ（１３４）は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成される、
ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記ベースレジンが、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記カーボンフィラーは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、および、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロンをドープした混入物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の超音波モータ。
【請求項４】
電源、源振、制御回路、輪列、時刻情報表示部材を有するアナログ表示式の電子時計において、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波モータ（１３０）と、
前記超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路（３１０）と、
前記超音波モータ（１３０）の回転により回転する表示車（１２０）と、
を有することを特徴とする電子時計。
【請求項５】
電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器において、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波モータ（１３０）と、
前記超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路（３１０）と、
前記超音波モータ（１３０）の回転により作動する出力部材と、
を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として形成した超音波ロータを含む超音波モータに関する。また、本発明は、超音波モータの回転により回転する表示車を有するアナログ表示式の電子時計に関する。また、本発明は、電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器に関する。
背景技術
図１２を参照すると、従来の超音波モータ９３０は、超音波ステータ９２２と、超音波モータ支持部材９２４と、超音波モータ軸９３２と、超音波ロータ９３４と、超音波モータリード基板９３６とを備える。超音波モータ軸９３２は、つば部分９３２ａと、第１軸部分９３２ｂと、第２軸部分９３２ｃと、先端軸部分９３２ｄとを含む。超音波モータ支持部材９２４は、超音波モータ軸９３２を貫通させるための第１の貫通穴９２４ａと、超音波モータリード基板９３６の導通パターンを通すための第２の貫通穴９２４ｂとを有する。超音波モータ支持部材９２４は、この第１の貫通穴９２４ａを超音波モータ軸９３２に通して、超音波モータ軸９３２の第１軸部分９３２ｂに固着される。超音波モータ支持部材９２４は、超音波モータ支持部材９２４の下面が超音波モータ軸９３２のつば部分９３２ａに当接している。
超音波ステータ９２２は中心穴９２２ａと、超音波ステータ本体９２２ｂと、変位拡大用の突起（くし歯）９８７と、筒状部分９２２ｄとを有する。突起９８７は、超音波ステータ本体９２２ｂの表面に設けられる。超音波ステータ本体９２２ｂはアルミニウム合金で形成される。筒状部分９２２ｄは超音波ステータ本体９２２ｂの裏面から突出しており、中心穴９２２ａは筒状部分９２２ｄを貫通するように形成されている。
分極処理された圧電素子８０２が超音波ステータ本体９２２ｂの下面に固着されている。超音波ステータ９２２は、中心穴９２２ａを超音波モータ軸９３２に通して、超音波モータ軸９３２の第２軸部分９３２ｃに固着される。超音波ステータ９２２は、中心穴９２２ａの外周部分、すなわち、筒状部分９２２ｄの端面が超音波モータ支持部材９２４の上面に接触した状態で、超音波モータ軸９３２に固着される。
超音波モータリード基板９３６は、圧電素子９８２に設けられている電極に電気信号を印加するために設けられる。超音波モータリード基板９３６は、ポリイミド等の絶縁材料で形成された基板本体９３６ｄと、基板本体９３６ｄに固着された導通パターン９３６ａ及び９３６ｂとを有する。超音波モータリード基板９３６の基板本体９３６ｄの導通パターン９３６ａ及び９３６ｂが無い方の面が、超音波モータ支持部材９２４の裏面に、接着により固着される。
超音波ロータ９３４は、回転部材９３４ｃと、ばね接触用部材９３４ｅと、軸受石９３４ｆとを含む。超音波ロータ９３４は、回転部材９３４ｃの下面が超音波ステータ９２２の突起９８７の上面と接触するように、超音波モータ軸９３２に対して回転可能に設けられる。回転部材９３４ｃは炭素鋼で形成される。ばね接触用部材９３４ｅはポリアセタールで形成される。軸受石９３４ｆはルビー又はセラミックで形成される。加圧ばね９３８がばね接触用部材９３４ｅの頂部に接触している。加圧ばね９３８の弾性力により、超音波ロータ９３４を超音波ステータ９２２に加圧接触させる。
超音波モータ駆動回路（図示せず）が、超音波モータ９３０を駆動させるための電気信号を発生させ、この電気信号は、超音波モータリード基板９３６の導通パターン９３６ａ及び９３６ｂを介して、圧電素子９８２に入力される。この電気信号に基づいて、振動波が圧電素子９８２を固定した超音波ステータ９２２に発生する。この振動波により、超音波ステータ９２２に加圧状態で接触している超音波ロータ９３４は回転する。従来の超音波モータ、超音波モータを有するアナログ表示式の電子時計の構造は、例えば、特許第２７６４１２３号公報、特開平５−２７３３６１号公報、特開平１１−２１５８６５号公報、特開平１１−２８１７７２号公報などに開示されている。
しかし、従来の超音波モータでは、超音波ロータ９３４は、３つの部品で構成されていた。このため、超音波ロータ９３４を製造する工程が複雑となっていた。また、回転部材９３４ｃが金属製で重いので、加圧ばね９３８のばね力を小さく調整しなければならず、加圧ばね９３８の設計がむずかしかった。さらに、ばね接触用部材９３４ｅを構成するポリアセタール（ポリオキシメチレン）のナチュラル材は、動摩擦係数が０．１〜０．４程度であるので、加圧ばね９３８のばね力を大きく調整しなければならず、ばね接触用部材９３４ｅの耐摩耗性を高めるのがむずかしかった。また、超音波ロータをポリアセタールの一体構造として成形した構造では、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）のナチュラル材は、動摩擦係数が０．１〜０．４程度であるので、加圧ばねのばね力を大きく調整しなければならなかった。このため、ばね接触用部材の耐摩耗性を高めるのがむずかしく、超音波モータ軸と接触する超音波ロータの軸受部の耐摩耗性を高めるのがむずかしかった。
また、従来、超音波ロータを製造するのに、粉状のカーボンブラックをベースレジンに大量に添加する方法も実施されていた。この超音波ロータを従来の超音波モータに搭載する場合、超音波ロータと超音波ステータの接触面に油を注油して、超音波ロータの摩耗を低減させる必要があった。しかしながら、超音波ロータの摩粍を低減させるためには、カーボンブラックをベースレジンに大量に添加する必要があり、超音波ロータの製造コストが高くなる要因となっていた。また、カーボンブラックとベースレジンとの密着性が良くないため、超音波ロータの摩耗が少しでも進行すると、粉塵が発生し、他の部材の摺動部に前記粉塵が入り込み、機器の性能低下を引き起こすおそれがあった。
また、超音波モータの基本特性には、加圧ばねのばね力を大きくすると、起動時間が長くなり、かつ、超音波モータの回転トルクが高くなるが、加圧ばねのばね力を小さくすると、起動時間が短くなり、かつ、超音波モータの回転トルクが低くなるような、相反する特性があることが知られている。したがって、超音波モータの基本特性を向上させるためには、加圧ばねのばね力を適正な値にコントロールしなければならなかった。特に、カーボンブラックをベースレジンに大量に添加した場合、超音波ロータの表面の摩擦係数が低下し、超音波ロータと超音波ステータの接触面における滑りが増大するので、加圧ばねのばね力を適正な値にコントロールするのが非常に難しかった。超音波ロータと超音波ステータの接触面に油を注油した場合、長期間の使用により油が劣化するので、、機器のメインテナンス期間を短縮させる原因になっていた。さらに、超音波ロータと超音波ステータの接触面に油を注油した場合、機器にかかる衝撃により、油が飛散することがないように、油を保持するための保油構造を設ける必要があった。
発明の開示
本発明は、分極処理された圧電素子に設けた電極に電気信号を印加することにより、圧電素子を固定した超音波ステータに振動波を発生させ、この超音波ステータに加圧状態で接触している超音波ロータを駆動させるように構成された超音波モータにおいて、超音波ロータは、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成されることを特徴とする。このように構成することにより、超音波ロータの回転性能が安定し、耐久性能が優れた超音波モータを実現することができる。
本発明においては、前記ベースレジンが、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドからなる群から選択されるのが好ましい。また、本発明においては、前記カーボンフィラーは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、および、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロンをドープした混入物からなる群から選択されるのが好ましい。更に、本発明は、電源、源振、制御回路、輪列、時刻情報表示部材を有するアナログ表示式の電子時計において、上記の本発明の超音波モータと、この超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路と、超音波モータの回転により回転する表示車とを有することを特徴とする。更に、本発明は、電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器において、上記の本発明の超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路と、前記超音波モータの回転により作動する出力部材とを有することを特徴とする。
本発明の超音波モータは、ベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成された超音波ロータを備えている。そのフィラー入り樹脂は、フィラーが入っていない樹脂よりも動摩擦係数を大きくすることができる。そこで、本発明の超音波モータは、超音波ロータと超音波ステータ間の摩擦特性を安定にすることができる。したがって、本発明の超音波モータでは、超音波ロータを超音波ステータに加圧接触させている「加圧ばね」のばね力の調整が容易化になる。
また、上記フィラー入り樹脂は、フィラーが入っていない樹脂よりも比摩耗量を極めて小さくすることができる。そこで、本発明の超音波モータは、上記フィラー入り樹脂で形成された超音波ロータを備えているので、超音波ロータ軸と軸受との接触部分についての耐摩耗性、および、超音波ロータと超音波ステータの接触部分についての耐摩耗性を高くすることができる。
これらにより、本発明の超音波モータを有する電子時計又は電子機器では、超音波ロータを超音波ステータに加圧接触させている「加圧ばね」のばね力の調整が容易であり、超音波ロータ軸と軸受の接触部分、および、超音波ロータと超音波ステータの接触部分の耐久性能が優れている。
例えば、超音波ロータのみで超音波ロータを成形した場合に、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）のナチュラル材は、動摩擦係数が０．１〜０．４程度であるのに対して、ポリアセタールのベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で超音波ロータを成形した場合、フィラー入り樹脂は動摩擦係数が０．５５程度であり、フィラー入り樹脂はポリアセタールより動摩擦係数が大きい。したがって、本発明の超音波モータにおいては、超音波ロータと超音波ステータの摩擦特性が安定しているので、加圧ばねのばね力の調整が容易である。また、超音波ロータのみで超音波ロータを成形した場合に、ポリアセタールのナチュラル材は比摩耗量が２．２×１０−４ｍｍ３／Ｎ・ｋｍ程度であるのに対して、ポリアセタールのベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で超音波ロータを成形した場合、フィラー入り樹脂は比摩耗量が３．３×１０−９ｍｍ３／Ｎ・ｋｍ程度であり、フィラー入り樹脂はポリアセタールのナチュラル材より比摩耗量が極めて小さい。したがって、本発明の超音波モータは、超音波ロータ軸受部の超音波ロータ軸部との接触部の耐摩耗性、および、超音波ロータの超音波ステータとの接触部の耐摩耗性が高くなるように製造することができる。そして、本発明の超音波モータを有する電子時計又は電子機器は、加圧ばねのばね力の調整が容易であり、超音波ロータの超音波ロータ軸受部、および、超音波ロータの超音波ステータとの接触部の耐久性能が優れている。
発明を実施するための最良の形態
（１）［超音波モータの構造］
図１から図３を参照すると、本発明の超音波モータ１３０は、超音波ステータ１２２と、超音波モータ支持部材１２４と、超音波モータ軸１３２と、超音波ロータ１３４と、超音波モータリード基板１３６とを備える。超音波モータ軸１３２は、つば部分１３２ａと、第１軸部分１３２ｂと、第２軸部分１３２ｃと、先端軸部分１３２ｄとを含む。
超音波モータ支持部材１２４は、超音波モータ軸１３２を貫通させるための第１の貫通穴１２４ａと、超音波モータリード基板１３６の導通パターンを通すための第２の貫通穴１２４ｂとを有する。超音波モータ支持部材１２４は、この第１の貫通穴１２４ａを超音波モータ軸１３２に通して、超音波モータ軸１３２の第１軸部分１３２ｂに固着される。超音波モータ支持部材１２４は、超音波モータ支持部材１２４の下面が超音波モータ軸１３２のつば部分１３２ａに当接している。
超音波ステータ１２２は中心穴１２２ａと、超音波ステータ本体１２２ｂと、変位拡大用の突起（くし歯）８１７と、筒状部分１２２ｄとを有する。突起８１７は、超音波ステータ本体１２２ｂの表面に設けられる。筒状部分１２２ｄは超音波ステータ本体１２２ｂの裏面から突出しており、中心穴１２２ａは筒状部分１２２ｄを貫通するように形成されている。超音波ステータ本体１２２ｂは、例えば、アルミニウム合金などの弾性材料で形成される。分極処理された圧電素子８０２が超音波ステータ本体１２２ｂの下面に固着されている。超音波ステータ１２２は、中心穴１２２ａを超音波モータ軸１３２に通して、超音波モータ軸１３２の第２軸部分１３２ｃに固着される。超音波ステータ１２２は、中心穴１２２ａの外周部分、すなわち、筒状部分１２２ｄの端面が超音波モータ支持部材１２４の上面に接触した状態で、超音波モータ軸１３２に固着される。
図４を参照すると、超音波モータリード基板１３６は、圧電素子８０２に設けられている電極に電気信号を印加するために設けられる。超音波モータリード基板１３６は、ポリイミド等の絶縁材料で形成された基板本体１３６ｄと、基板本体１３６ｄに固着された導通パターン１３６ａ及び１３６ｂとを有する。開口部１３６ｃが基板本体１３６ｄに設けられ、導通パターン１３６ａの先端部分１３６ｅと導通パターン１３６ｂの先端部分１３６ｆが、開口部１３６ｃの中に配置されている。再び図１から図３を参照すると、超音波モータリード基板１３６の基板本体１３６ｄの導通パターン１３６ａ及び１３６ｂが無い方の面が、超音波モータ支持部材１２４の裏面に、接着により固着される。超音波モータリード基板１３６の超音波モータ支持部材１２４への固着は、超音波ステータ１２２を超音波モータ軸１３２に固着した後で行うのが好ましい。
次に、超音波モータリード基板１３６の導通パターン１３６ａの先端部分１３６ｅと、導通パターン１３６ｂの先端部分１３６ｆを、それぞれ圧電素子８０２の電極８０３ａ、８０３ｂと溶接する。変形例として、導通パターン１３６ａの先端部分１３６ｅと、導通パターン１３６ｂの先端部分１３６ｆを、それぞれ圧電素子８０２の電極８０３ａ、８０３ｂとはんだ付けしてもよい。超音波ロータ１３４は、下面の一部分が超音波ステータ１２２の突起８１７の上面と接触するように、超音波モータ軸１３２に対して回転可能に設けられる。加圧ばね１３８がばね接触用部材１３４ｅの頂部に接触している。加圧ばね１３８の弾性力により、超音波ロータ１３４を超音波ステータ１２２に加圧接触させる。
超音波ロータ１３４は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成される。超音波ロータ１３４をフィラー入り樹脂で形成すると、フィラーにより軸受部の摩耗を効果的に阻止することができる。したがって、本発明の超音波モータは、軸受部の耐久性能がよく、メインテナンスが容易である。
本発明で用いられるベースレジンは、一般的には、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドである。すなわち、本発明においては、前記ベースレジンは、いわゆる汎用エンジニアリングプラスチック、又は、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックであるのがよい。なお、本発明においては、ベースレジンとして、上記以外の汎用エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックを用いることもできる。本発明に用いられるベースレジンは、熱可塑性樹脂であるのが好ましい。本発明で用いられるカーボンフィラーは、一般的には、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロンをドープした混入物である。カーボンフィラーは、フィラー入り樹脂の全体重量に対して、０．２重量％〜６０重量％含有されるのが好ましい。或いは、カーボンフィラーは、フィラー入り樹脂の全体体積に対して、０．１体積％〜３０体積％含有されるのが好ましい。
単層カーボンナノチューブは、直径が０．４ｎｍ〜２ｎｍであり、アスペクト比（長さ／直径）が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。単層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、単層構造である。単層カーボンナノチューブは、米国のＣａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．（ＣＮＩ）から「ＳＷＮＴ」として入手できる。
多層カーボンナノチューブは、直径が２ｎｍ〜１００ｎｍであり、アスペクト比が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。多層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。多層カーボンナノチューブは、「ＭＷＮＴ」として日機装から入手できる。
このようなカーボンナノチューブについては、Ｐ．Ｇ．コリンズなどによる「カーボンナノチューブ、急展開する電子応用」（「日経サイエンス」２００１年３月号、第５２〜６２頁）、「ナノ材料の挑戦」（「日経メカニカル」２００１年１２月号、第３６〜５７頁）などに説明されている。また、炭素繊維を含む樹脂組成物の構成と製造方法は、例えば、特開２００１−２０００９６号公報に開示されている。
気相成長炭素繊維は、直径が５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、アスペクト比が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。気相成長炭素繊維は、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。気相成長炭素繊維は、「ＶＧＣＦ（登録商標）」として昭和電工から入手できる。気相成長炭素繊維は、例えば、特開平５−３２１０３９号公報、特開平７−１５０４１９号公報、特公平３−６１７６８号公報などに開示されている。
ナノグラファイバーは、外径が２ｎｍ〜５００ｎｍであり、アスペクト比が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。ナノグラファイバーは、ほぼ中実な円筒形状を有する。ナノグラファイバーは、伊勢電子から入手できる。
カーボンナノホーンは、直径が２ｎｍ〜５００ｎｍであり、アスペクト比が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。カーボンナノホーンは、六角形の網状になったカップ形状を有する。
カップスタック型カーボンナノチューブは、前記カーボンナノホーンをカップ状に積層した形状を有し、アスペクト比が１０〜１０００であるのが好ましく、アスペクト比が５０〜１００であるのが特に好ましい。
フラーレンは、炭素クラスターを母体とする分子であり、ＣＡＳの定義では、２０個以上の炭素原子がそれぞれ隣接する３原子と結合している、閉じた球形状をもつ分子である。単層フラーレンは、サッカーボールのような形状を有する。単層フラーレンは、直径が０．１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましい。単層フラーレンの組成は、Ｃ６０〜Ｃ５４０であるのが好ましい。単層フラーレンは、例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ１２０である。Ｃ６０の直径は、約０．７ｎｍである。多層フラーレンは、前述した単層フラーレンが同心状に積層された入れ子形状を有する。多層フラーレンは、直径が０．１ｎｍ〜１０００ｎｍであるのが好ましく、直径が１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが特に好ましい。多層フラーレンの組成は、Ｃ６０〜Ｃ５４０であるのが好ましい。多層フラーレンは、例えば、Ｃ６０の外側にＣ７０を配置し、このＣ７０の更に外側にＣ１２０を配置した構造であるのが好ましい。このような多層フラーレンは、例えば、垣内孝宏などによる「オニオン構造フラーレンの多量生成および潤滑材への適用」（「精密工学会誌」、ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．７、２００１年）に説明されている。
更に、前記カーボンフィラーは、前記カーボンフィラー（単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン）のうちのいずれかにボロン（ホウ素）をドープして作ることもできる。前記カーボンフィラーにボロン（ホウ素）をドープする方法は、例えば、特開２００１−２０００９６号公報などに記載されている。特開２００１−２０００９６号公報に記載されている方法では、気相法により製造した炭素繊維とボロン（ホウ素）をヘンシェルミキサータイプの混合機により混合し、この混合物を高周波炉などにおいて約２３００度で熱処理している。そして、熱処理した前記混合物を粉砕機により粉砕する。次に、ベース樹脂と前記混合物の粉砕物を所定の割合で配合し、押出機により溶融混練してペレットを製造する。
超音波モータ駆動回路（図示せず）が、超音波モータ１３０を駆動させるための電気信号を発生させ、この電気信号は、超音波モータリード基板１３６の導通パターン１３６ａ及び１３６ｂを介して、圧電素子８０２に入力される。この電気信号に基づいて、振動波が圧電素子８０２を固定した超音波ステータ１２２に発生する。この振動波により、超音波ステータ１２２に加圧状態で接触している超音波ロータ１３４は回転する。本発明の超音波モータ１３０を電子時計（アナログ電子時計）に用いる場合には、超音波モータ支持部材１２４を地板１０２に固定するのがよい。この場合には、加圧ばね１３８を、日車押さえ、スイッチばねなどの弾性材料で形成した部品の一部分として形成することもできる。
（２）［超音波モータを用いる電子時計の構造］
次に、本発明の超音波モータ１３０を用いる電子時計（アナログ電子時計）の構造について説明する。図５及び図６を参照すると、本発明の超音波モータ１３０を用いる電子時計のムーブメント（駆動部分を含む機械体）１００はアナログ電子時計で構成されており、ムーブメントの基板を構成する地板１０２を有する。巻真１０４が、地板１０２の巻真案内穴に回転可能に組み込まれる。文字板（図示せず）がムーブメント１００に取付けられる。巻真１０４を操作することにより作動する切換装置（図示せず）が、地板１０２に設けられる。
地板１０２の両側のうちで、文字板のある方の側をムーブメント１００の「裏側」と称し、文字板のある方の側と反対側をムーブメント１００の「表側」と称する。ムーブメント１００の「表側」に組み込まれる輪列を「表輪列」と称し、ムーブメント１００の「裏側」に組み込まれる輪列を「裏輪列」と称している。
切換装置は、ムーブメント１００の「表側」に組み込まれてもよいし、或いは、ムーブメント１００の「裏側」に組み込まれてもよい。日車、曜車等の表示車は、ムーブメント１００の「裏側」に組み込まれている。日車１２０が地板１０２に回転可能に配置される。日車１２０は日車歯車部分１２０ａと、日文字印刷部分１２０ｂを含む。日文字１２０ｃの一例として、「５」だけを図６に示す。日車歯車部分１２０ａは３１枚の日車歯を含む。
日車１２０を回転させるための超音波モータ１３０が、地板１０２に配置されている。超音波モータ１３０を用いることにより、少ない数の減速輪列により、確実に日車１２０を回転させることができる。日回し中間車１４２が、超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４の回転に基づいて回転するように設けられる。日回し車１５０が日回し中間車１４２の回転に基づいて回転するように設けられる。日回し車１５０は、４枚の日送り歯車部分１５０ｂを有する。日回し車１５０が回転することにより、日送り歯車部分１５０ｂは日車１２０を回転させるように構成されている。超音波モータ１３０が回転させる表示車は、日車であってもよいし、曜車であってもよいし、或いは、時刻又は暦に関する情報を表示する他の種類の車、例えば、時車、月車、年車、月齢表示車等であってもよい。
ムーブメント１００の表側には、回路ブロック１７２が配置され、この回路ブロック１７２は回路基板１７０と、集積回路２１０と、水晶振動子２１２とを有する。ムーブメント１００は、コイルブロック２２０と、ステータ２２２と、ロータ２２４とを有する。五番車２３０が、ロータ２２４の回転に基づいて回転するように配置される。四番車２３２が、五番車２３０の回転に基づいて回転するように配置される。「秒」を表示する秒針２３４が四番車２３２に取付けられている。三番車２３６が、四番車２３２の回転に基づいて回転するように配置される。分車２４０が三番車２３６の回転に基づいて回転するように配置される。「分」を表示する分針２４２が分車２４０に取付けられている。電池２５０が回路ブロック１７２及び輪列受２４６の上に配置される。
（３）［超音波モータを用いる電子時計の作用］
次に、本発明の超音波モータを用いる電子時計の作用について説明する。
図７を参照すると、発振回路４２４が基準信号を出力する。発振回路４２４は、源振を構成する水晶振動子２１２を含む。水晶振動子２１２は、例えば、３２，７６８ヘルツで発振する。この水晶振動子２１２の振動に基づいて分周回路４２６が発振回路４２４の出力信号を分周する。モータ駆動回路４２８が分周回路４２６の出力信号に基づいて、ステップモータを駆動するモータ駆動信号を出力する。発振回路４２４、分周回路４２６及びモータ駆動回路４２８は、集積回路２１０に内蔵されている。コイルブロック２２０がモータ駆動信号を入力すると、ステータ２２２が磁化して、ロータ２２４を回転させる。ロータ２２４は、例えば、１秒ごとに１８０度回転する。ロータ２２４の回転に基づいて、五番車２３０の回転を介して四番車２３２が回転する。四番車２３２は１分間に１回転するように構成されている。秒針２３４は四番車２３２と一体になって回転する。
三番車２３６が四番車２３２の回転に基づいて回転する。分車２４０が三番車２３６の回転に基づいて回転する。分針２４２は分車２４０と一体になって回転する。スリップ機構（図示せず）が分車２４０に設けられている。スリップ機構により、針合わせをするときに、秒針２３４を停止させた状態で、巻真１０４を回転させることにより、分針２４２及び時針を回転させることができる。分車２４０は１時間に１回転する。日の裏車２７０が分車２４０の回転に基づいて回転する。筒車２７２が日の裏車２７０の回転に基づいて回転する。筒車２７２は１２時間に１回転する。時針２７４が筒車２７２に取付けられている。時針２７４は筒車２７２と一体になって回転する。
超音波モータ駆動回路３１０が、分周回路４２６の出力信号に基づいて、超音波モータ１３０を駆動する超音波モータ駆動信号を出力する。超音波モータ駆動回路３１０は、集積回路２１０に内蔵されている。日回し中間車１４２は、超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４の回転に基づいて回転する。日回し車１５０は日回し中間車１４２の回転に基づいて回転する。日回し車１５０が回転することにより、日送り歯車部分１５０ｂは日車１２０を回転させる。超音波モータ駆動回路３１０の出力する信号は、１日につき日車１２０を１歯だけ回転させるように出力される。日修正スイッチ３３０を作動させることにより、日車１２０を回転させることができるように構成されている。日修正スイッチ３３０を作動させると、超音波モータ駆動回路３１０は超音波モータ１３０を駆動する超音波モータ駆動信号を出力する。この構成により、日車１２０の表示を変えることができる。日修正スイッチ３３０は、巻真１０４の作動により動作するように構成してもよいし、或いは、日修正スイッチ３３０を作動させるためのボタン等を設けてもよい。
（４）［超音波モータの作用］
次に、本発明の超音波モータの作用について説明する。
図８を参照すると、超音波モータ１３０の振動体を構成する超音波ステータ１２２の一方の面には、複数の電極からなる２組の電極群８０３ａ、８０３ｂが形成された圧電素子８０２が接着されている。発振駆動回路８２５が圧電素子８０２の電極群８０３ａ、８０３ｂに接続される。インバータ８１２が、圧電素子８０２の電極群８０３ａ、８０３ｂが形成された一方の面と、他方の面に形成された電極８０３ｃ又は超音波ステータ１２２より、励振情報である電気的信号を反転増幅するための反転電力増幅器の役割を果たす。抵抗８１３はインバータ８１２に並列に接続され、インバータ８１２の動作点を安定化させる。インバータ８１２の出力端子は抵抗８１４を介して２組のバッファ８１１ａ、８１１ｂの入力端子に接続されている。２つのバッファ８１１ａ、８１１ｂの出力端子の各々は、圧電素子８０２の電極群８０３ａ、８０３ｂにそれぞれ接続される。コンデンサ８１５は一端がインバータ８１２の入力端子に接続され、コンデンサ８１６は一端が、抵抗８１４を介してインバータ８１２の出力端子に接続される。コンデンサ８１５、８１６は、他端が接地され、発振駆動回路８２５内の位相調整を行う。
インバータ８１２及びバッファ８１１ａ、８１１ｂはそれぞれ、入力端子及び出力端子とともに制御端子も有しており、この制御端子に入力される信号次第で、出力端子を高インピーダンスの状態にすることができるトライ・ステート構成のインバータ及びバッファである。正逆転信号発生手段８２０が、超音波モータの超音波ロータ１３４の回転方向を設定するための正逆転信号を切換回路８２６に出力する。切換回路８２６の出力端子は、発振駆動回路８２５のトライ・ステート・バッファ８１１ａ、８１１ｂ及びトライ・ステート・インバータ８１２の制御端子にそれぞれ接続され、正逆転信号発生手段８２０の出力する出力信号に基づいて、トライ・ステート・バッファ８１１ａ、８１１ｂの一方を通常のバッファとして機能させ、他方のバッファの出力端子を高インピーダンス状態としてディスエーブルにする。
発振駆動回路８２５、正逆転信号発生手段８２０及び切換回路８２６は、超音波モータ駆動回路３１０に含まれている。超音波ステータ１２２は、切換回路８２６の出力信号により選択された通常のバッファとして機能するトライ・ステート・バッファによって駆動される。超音波ステータ１２２は、切換回路８２６によって通常のバッファとしての機能を許されたトライ・ステート・バッファのみによって駆動され、切換回路８２６により通常のバッファとしての機能を許されたトライ・ステート・バッファが交換されると、超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４の回転方向が逆転する。正逆転信号発生手段８２０からの出力に基づいて出力される切換回路８２６からの出力信号により、トライ・ステート・インバータは出力端子を高インピーダンスの状態にすることができ、トライ・ステート・インバータがディスエーブルになるとき、トライ・ステート・バッファ８１１ａ、８１１ｂが両方ともディスエーブルになり、超音波モータの超音波ロータ１３４の回転を停止させることができる。
図９及び図１０を参照すると、円板形状の超音波ステータ１２２の平面に円板形状の圧電素子８０２が接着又は薄膜形成方法等により接合される。超音波ステータ１２２の周方向に２波長の定在波を励振させ、超音波ロータを回転駆動させる。圧電素子８０２は、その一方の平面に、周方向に波数に対して４倍であるところの８分割した電極を１つおきに、第１の電極群８０３ａ及び第２の電極群８０３ｂとなるように形成し、図９及び図１０に示すように、分極処理（＋）及び（−）が施してある。第１の電極群８０３ａは電極ａ１、ａ２、ａ３、ａ４で構成され、各電極は第１の結線手段８１４ａで短絡される。第２の電極群８０３ｂは電極ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４で構成され、各電極は第２の結線手段８１４ｂで短絡される。
図中の（＋）、（−）は分極処理の方向を示し、それぞれ圧電素子８０２の超音波ステータ１２２との接合面側に対して、正の電界、負の電界を印加して分極処理したものである。超音波ステータ１２２の変位を拡大し、超音波ステータ１２２から超音波ロータ１３４へ駆動力を伝達するための突起（くし歯）８１７が、超音波ステータ１２２の表面上に、各電極の境界付近で１つおきに設けられる。発振駆動回路８２５が発生する高周波電圧を電極群８０３ａ又は８０３ｂのどちらか一方に印加して超音波ステータ１２２の周方向に２波長の定在波を励振させ、超音波ロータを回転駆動させる。超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４の回転方向は、超音波ステータ１２２がどちらの電極群で駆動されるかによって切換えられる。
本発明の超音波モータ１３０は、上記のような構成の超音波モータ駆動回路３１０と、圧電素子８０２と、超音波ステータ１２２を含む構成により駆動するのが好ましいけれども、他の構成により駆動させることもできる。超音波モータ駆動回路３１０は、計数結果が午前零時を出力すると、超音波モータ駆動信号を超音波モータ１３０に出力する。すなわち、超音波モータ駆動回路３１０は、１日に１回、日車１２０を３６０°／３１だけ、すなわち、１／３１回転だけ回転させる超音波モータ駆動信号を超音波モータ１３０に出力するように構成されている。超音波モータ駆動回路３１０は、「年」、「月」、「日」及び時刻を計数する。超音波モータ駆動回路３１０の計数結果が通常の日の午前零時を出力すると、通常の日に対応する超音波モータ駆動信号を超音波モータ１３０に出力する。すなわち、超音波モータ駆動回路３１０は、１日に１回、日車１２０を３６０°／３１だけ、すなわち、１／３１回転だけ回転させる超音波モータ駆動信号を超音波モータ１３０に出力するように構成されている。
以上説明したように、本発明の超音波モータ１３０は圧電素子８０２を接合した超音波ステータ１２２を有し、かつ、超音波モータ駆動信号を入力して、圧電素子の伸縮により超音波ステータ１２２に発生する振動波によって摩擦駆動される超音波ロータ１３４を有する。圧電素子８０２の表面上には、複数の電極からなる少なくとも２組の電極群が形成されている。超音波モータ駆動回路３１０は少なくとも２つの電力増幅器を有しており、これらの電力増幅器の出力端子は圧電素子の２組の電極群にそれぞれ接続され、各々の電極を独立に励振駆動する。
（５）［超音波モータを用いる電子時計の他の構造］
次に、本発明の超音波モータを用いる電子時計の他の構造について説明する。
図１１を参照すると、電子時計のムーブメント（駆動部分を含む機械体）４００はアナログ電子時計で構成されており、ムーブメント４００の基板を構成する地板４０２を有する。文字板４３０がムーブメント４００に取付けられる。ムーブメント４００は、超音波モータ１３０を有する。四番車４１０が、超音波ロータ１３４の回転に基づいて回転するように配置される。超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４に設けられた歯車部が、四番車４１０に設けられた歯車部と噛み合うことにより、四番車４１０は超音波ロータ１３４の回転に基づいて回転することができる。四番車４１０は１分間に１回転するように構成される。「秒」を表示する秒針４２４が四番車４１０に取付けられている。三番車４１２が、四番車４１０の回転に基づいて回転するように配置される。分車４１４が三番車４１２の回転に基づいて回転するように配置される。分車４１４は１時間に１回転するように構成される。「分」を表示する分針４２２が分車４１４に取付けられている。筒車４１６が分車４１４の回転に基づいて回転するように配置される。筒車４１６は１２時間に１回転するように構成される。「時」を表示する時針４２０が筒車４１６に取付けられている。ムーブメント４００において、他の部分の構造は、従来のアナログ電子時計と同様である。
次に、ムーブメント４００の作用について説明する。水晶振動子の振動に基づいて分周回路が発振回路の出力信号を分周する。発振回路、分周回路及び超音波モータ駆動回路（いずれも図示しない）は、集積回路（図示せず）に内蔵されている。超音波モータ駆動回路は、分周回路の出力信号に基づいて、超音波モータ１３０を駆動する超音波モータ駆動信号を出力する。四番車４１０は、超音波モータ１３０の超音波ロータ１３４の回転に基づいて回転する。四番車４１０は１分間に１回転するように構成されている。秒針４２４は四番車４１０と一体になって回転する。三番車４１２が四番車４１０の回転に基づいて回転する。分車４１４が三番車４１２の回転に基づいて回転する。分針４２２は分車４１４と一体になって回転する。分車４１４は１時間に１回転する。日の裏車（図示せず）が分車４１４の回転に基づいて回転する。筒車４１６が日の裏車の回転に基づいて回転する。筒車４１６は１２時間に１回転する。時針４２０が筒車４１６に取付けられている。時針４２０は筒車４１６と一体になって回転する。
なお、本発明の超音波モータを用いる電子時計は、暦に関する他の情報、例えば、「年」、「月」、「曜日」、「六曜」等を表示する暦表示車を備えることもできる。この場合、暦表示車も超音波モータ１３０の回転により、減速輪列を介して回転するように構成することができる。或いは、暦表示車は筒車４１６の回転により、減速輪列を介して回転するように構成してもよい。
（６）［他の実施の形態］
上述した本発明の実施の形態においては、１つのモータ及び１つの超音波モータを含むアナログ電子時計の実施形態と、１つの超音波モータを含むアナログ電子時計の実施形態について本発明を説明したけれども、本発明は、複数の超音波モータ及び１つのモータを含むアナログ電子時計に適用することもできるし、１つの超音波モータ及び複数のモータを含むアナログ電子時計に適用することもできるし、複数の超音波モータ及び複数のモータを含むアナログ電子時計に適用することもできる。上述した本発明の実施の形態においては、いわゆる「円盤状の超音波モータ」の実施形態について本発明を説明したけれども、本発明は、いわゆる「円環状の超音波モータ」に適用することもできる。さらに、本発明の超音波モータは、電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器に適用することができる。このような、超音波モータ付き電子機器の例としては、振動アラーム時計、振動タイマ、ポケットベル、ページャ、トランシーバ、移動電話、警報機などがある。このような超音波モータ付き電子機器では、出力部材として、本発明の超音波モータが回転することにより作動する振動板、回転錘、発音部材、表示板などを含む。また、本発明の超音波モータは、計測器、印刷機、映像機器、録音機器、記録機器などに適用できる。このような超音波モータ付き電子機器では、出力部材として、本発明の超音波モータが回転することにより作動する歯車、カム、板部材などを含む。
上述した本発明の実施の形態においては、ベースレジンは、一般的には、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドであるとしたけれども、他のプラスチック、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂などの熱可塑性樹脂も、ベースレジンとして使用することができる。また、ベースレジンとして、上記の熱可塑性樹脂を２種以上混合して使用してもよい。さらに、本発明で用いられるベースレジンに、添加剤（酸化防止剤、潤滑剤、可塑剤、安定剤、充填剤、溶剤など）を配合してもよい。
次に、上記実施の形態で用いられるカーボンフィラー入り樹脂の動摩擦係数及び比摩耗量などを示す実験データについて、表１及び表２を参照して説明する。表１は、カーボンフィラーを２０重量％添加したポリアミド樹脂１２（ＰＡ１２），ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ），ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）の動摩擦係数、比摩耗量及び限界ＰＶ値を示している。
表１において、ＶＧＣＦ（登録商標）「Ｖａｐｅｒ  Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ：気相成長炭素繊維」がカーボンフィラーを２０重量％添加した樹脂である。また、比較のために、カーボンフィラーを添加しない非複合材料（樹脂単体、即ちＰＡ１２，ＰＯＭ，ＰＣ自体）の特性を「ＢＬＡＮＫ」として示している。
上記の各樹脂は表２に示すような成形条件により射出成形している。すなわち、ＰＡ１２にカーボンフィラーを２０重量％添加した複合材料は、ノズル，前部（計量部），中部（圧縮部），後部（供給部），成形用金型の温度をそれぞれ２２０℃，２３０℃，２２０℃，２１０℃，７０℃とし、ＰＡ１２の非複合材料については、それぞれ１９０℃，２００℃，１８０℃，１７０℃，７０℃としている。また、ＰＯＭにカーボンフィラーを２０重量％添加した複合材料は、上記各温度をそれぞれ２００℃，２１０℃，１９０℃，１７０℃，６０℃とし、ＰＯＭの非複合材料については、それぞれ１８０℃，１８５℃，１７５℃，１６５℃，６０℃としている。さらに、ＰＣにカーボンフィラーを２０重量％添加した複合材料は、上記各温度をそれぞれ２９０℃，３１０℃，２９０℃，２７０℃，８０℃とし、ＰＣの非複合材料については、それぞれ２８０℃，２９０℃，２７０℃，２６０℃，８０℃としている。
ここで、動摩擦係数，比摩耗量（ｍｍ３／Ｎ・ｋｍ），限界ＰＶ値（ｋＰａ・ｍ／ｓ）は、所定形状（φ５５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の樹脂片を、５０Ｎの面圧力を加えながら０．５ｍ／ｓｅｃの速度で銅板（Ｓ４５Ｃ）上を滑らせたときの値を示している。
なお、これらの測定方法は、プラスチックの滑り摩耗試験方法（ＪＩＳ  Ｋ  ７２１８規格）に従っている（ＪＩＳ：Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）。
ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の場合、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対してフィラー添加材料は、動摩擦係数が約１．５倍となり、比摩耗量が約１／１００００となる。
ところで、超音波モータの回転トルクは、以下の式で表すことができる。
回転トルク＝「加圧ばねのばね力」×「動摩擦係数」×「超音波モータ回転中心から加圧部までの半径」
これらにより、上記実施の形態において超音波ロータ１３４などを、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）にカーボンフィラーを添加した樹脂で形成することにより、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対して、加圧ばねのばね力を同一としても、回転トルクが１．５倍になることがわかる。
一方、超音波ロータ１３４などの起動時間（応答時間）については、定性化された数式はないが、経験的に加圧ばねのばね力が増大するほど、起動時間が長くなることが知られている。そこで、上記実施の形態において超音波ロータ１３４などを、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）にカーボンフィラーを添加した樹脂で形成することにより、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対して、同一の回転トルクとした場合には加圧ばねのばね力を低減できるので、起動時間を短縮することができる。
ポリアミド樹脂（ＰＡ１２）の場合、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対してフィラー添加材料は、動摩擦係数が約１／２となるが、比摩耗量が１／１００となる。このため、上記実施の形態において超音波ロータ１３４などを、ポリアミド樹脂にカーボンフィラーを添加した樹脂で形成することにより、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対して、同等の耐久性を得る場合には、加圧ばねのばね力を約５０倍にできるため、回転トルクを約５０倍とすることが可能である。一方、同等の回転トルクを得る場合には、加圧ばねのばね力を約２倍にしなければならないが、比摩耗量が約１／１００であるため、耐久性を約５０倍とすることができる。
ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）の場合、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対してフィラー添加材料は、動摩擦係数が約１／２．５となるが、比摩耗量が１／３となる。このため、上記実施の形態において超音波ロータ１３４などを、ポリカーボネート樹脂にカーボンフィラーを添加した樹脂で形成することにより、非複合材料（ＢＬＡＮＫ）に対して、加圧ばねのばね力を３倍まで大きくしても、摩耗量は非複合材料（ばね力が１倍）と同程度となる。そこで、超音波ロータ１３４などを、ポリアミド樹脂にカーボンフィラーを添加した樹脂で形成することにより、動摩擦係数が低い分以上に加圧ばねのばね力を大きくことで、回転トルクを大きくすることができる。
産業上の利用可能性
本発明の超音波モータは、ベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成された超音波ロータを備えている。そのフィラー入り樹脂は、フィラーが入っていない樹脂よりも、指数α（α＝比摩耗量／動摩擦係数）を小さくできる。この指数αを小さくするためには、動摩擦係数を大きくするか、比摩耗量を少なくすることで達成できる。
いま、加圧ばねの加重時のたわみ量が定められている場合、ばね定数（ばね定数＝ばね力／たわみ量）が小さいほど、たわみ量変動に対するばね力の変動が小さい。ここで、動摩擦係数が増大した場合を考えてみると、同じ回転トルクを発生するために必要な加圧ばねのばね力が小さくなるため、前述のたわみ量が一定という条件下では、ばね定数は小さくなる。このため、たわみ量変動に対して安定したばね力を発生することができるので、「加圧ばね」のばね力調整が容易になる。
また、フィラー入り樹脂において比摩耗量が減少した場合を考えてみると、本発明の超音波モータは、上記フィラー入り樹脂で形成された超音波ロータを備えているので、超音波ロータ軸と軸受との接触部分についての耐摩耗性、および、超音波ロータと超音波ステータの接触部分についての耐摩耗性を高くすることができる。
これらにより、本発明の超音波モータを有する電子時計又は電子機器では、超音波ロータを超音波ステータに加圧接触させている「加圧ばね」のばね力の調整が容易であり、超音波ロータ軸と軸受の接触部分、および、超音波ロータと超音波ステータの接触部分の耐久性能が優れている。
例えば、超音波ロータのみで超音波ロータを成形した場合に、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）のナチュラル材は、動摩擦係数が０．１〜０．４程度であるのに対して、ポリアセタールのベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で超音波ロータを成形した場合、フィラー入り樹脂は動摩擦係数が０．５５程度であり、フィラー入り樹脂はポリアセタールより動摩擦係数が大きい。したがって、本発明の超音波モータにおいては、超音波ロータと超音波ステータの摩擦特性が安定しているので、加圧ばねのばね力の調整が容易である。また、超音波ロータのみで超音波ロータを成形した場合に、ポリアセタールのナチュラル材は比摩耗量が２．２×１０−４ｍｍ３／Ｎ・ｋｍ程度であるのに対して、ポリアセタールのベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で超音波ロータを成形した場合、フィラー入り樹脂は比摩耗量が３．３×１０−９ｍｍ３／Ｎ・ｋｍ程度であり、フィラー入り樹脂はポリアセタールのナチュラル材より比摩耗量が極めて小さい。したがって、本発明の超音波モータは、超音波ロータ軸受部の超音波ロータ軸部との接触部の耐摩耗性、および、超音波ロータの超音波ステータとの接触部の耐摩耗性が高くなるように製造することができる。そして、本発明の超音波モータを有する電子時計又は電子機器は、加圧ばねのばね力の調整が容易であり、超音波ロータの超音波ロータ軸受部、および、超音波ロータの超音波ステータとの接触部の耐久性能が優れている。
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【図面の簡単な説明】
図１は本発明の超音波モータの実施の形態を示す概略断面図である。
図２は本発明の超音波モータの実施の形態の表側から見た形状を示す平面図である。
図３は本発明の超音波モータの実施の形態の裏側から見た形状を示す平面図である。
図４は本発明の超音波モータに用いられる超音波モータリード基板を示す平面図である。
図５は本発明の超音波モータを用いる電子時計の表側から見た形状を、一部の部品を省略して示す概略平面図である。
図６は本発明の超音波モータを用いる電子時計の裏側から見た形状を、一部の部品を省略してを示す概略平面図である。
図７は本発明の超音波モータを用いる電子時計の構成を示すブロック図である。
図８は本発明の超音波モータの駆動回路の構成を示すブロック図である。
図９は本発明の超音波モータの超音波ステータの平面図である。
図１０は本発明の超音波モータの超音波ステータの断面図である。
図１１は本発明の超音波モータを用いる電子時計の他の構成を示す部分断面図である。
図１２は従来の超音波モータの概略断面図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月15日(2003.12.15)
【手続補正００１】
【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】分極処理された圧電素子に設けた電極に電気信号を印加することにより、圧電素子を固定した超音波ステータに振動波を発生させ、この超音波ステータに加圧状態で接触している超音波ロータを駆動させるように構成された超音波モータにおいて、
前記超音波ロータ（１３４）は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成され、
前記カーボンフィラーは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、および、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロンをドープした混入物からなる群から選択される、
ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】前記ベースレジンが、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】（削除）
【請求項４】電源、源振、制御回路、輪列、時刻情報表示部材を有するアナログ表示式の電子時計において、
請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の超音波モータ（１３０）と、
前記超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路（３１０）と、
前記超音波モータ（１３０）の回転により回転する表示車（１２０）と、
を有することを特徴とする電子時計。
【請求項５】電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器において、
請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の超音波モータ（１３０）と、
前記超音波モータを駆動させるための超音波モータ駆動回路（３１０）と、
前記超音波モータ（１３０）の回転により作動する出力部材と、
を有することを特徴とする電子機器。


【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
モータ及び１つのモータを含むアナログ電子時計に適用することもできるし、１つの超音波モータ及び複数のモータを含むアナログ電子時計に適用することもできるし、複数の超音波モータ及び複数のモータを含むアナログ電子時計に適用することもできる。上述した本発明の実施の形態においては、いわゆる「円盤状の超音波モータ」の実施形態について本発明を説明したけれども、本発明は、いわゆる「円環状の超音波モータ」に適用することもできる。さらに、本発明の超音波モータは、電源、源振、制御回路、超音波モータを有する超音波モータ付き電子機器に適用することができる。このような、超音波モータ付き電子機器の例としては、振動アラーム時計、振動タイマ、ポケットベル（登録商標）、ページャ、トランシーバ、移動電話、警報機などがある。このような超音波モータ付き電子機器では、出力部材として、本発明の超音波モータが回転することにより作動する振動板、回転錘、発音部材、表示板などを含む。また、本発明の超音波モータは、計測器、印刷機、映像機器、録音機器、記録機器などに適用できる。このような超音波モータ付き電子機器では、出力部材として、本発明の超音波モータが回転することにより作動する歯車、カム、板部材などを含む。
上述した本発明の実施の形態においては、ベースレジンは、一般的には、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドであるとしたけれども、他のプラスチック、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂などの熱可塑性樹脂も、ベースレジンとして使用することができる。また、ベースレジンとして、上記の熱可塑性樹脂を２種以上混合して使用してもよい。さらに、本発明で用いられるベースレジンに、添加剤（酸化防止剤、潤滑剤、可塑剤、安定剤、充填剤、溶剤など）を配合してもよい。
次に、上記実施の形態で用いられるカーボンフィラー入り樹脂の動摩擦係数及び比摩粍量などを示す実験データについて、表１及び表２を参照して説明する。
【国際調査報告】
2003055054.tif 000017
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