(57)【要約】【課題】駆動子による圧電素子の振動を阻害することを抑制し、超音波アクチュエータとしての効率を向上させる。【解決手段】超音波アクチュエータ２は、縦振動と屈曲振動とを行うアクチュエータ本体４と、アクチュエータ本体４の一の側面である設置面４０ａ上に設けられて、アクチュエータ本体４の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子８，８とを備えている。駆動子８は、基端部が曲面に形成されて設置面４０ａに取り付けられる一方、先端部が平面に形成されている。【選択図】図１
2008312336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、
前記駆動子は、基端部が曲面に形成されて前記設置面に取り付けられる一方、先端部が平面に形成されている振動型アクチュエータ。
【請求項２】
圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、
前記駆動子は、基端部が曲面に形成されて前記設置面に取り付けられる一方、先端部が該基端部よりも小さな曲率の曲面に形成されている振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記基端部の曲面は、球面であって、
前記駆動子は、前記設置面に対して点接触状に取り付けられている請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記基端部の曲面は、円柱側面であって、
前記駆動子は、前記設置面に対して線接触状に取り付けられている請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記アクチュエータ本体は、屈曲振動と縦振動とを行い、
前記設置面は、前記アクチュエータ本体における屈曲振動の振動方向を向く面であって、
前記駆動子は、円柱の軸方向が屈曲振動の振動方向と縦振動の振動方向とに直交する状態で前記設置面に対して線接触状に取り付けられている請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
相対移動可能な固定体及び可動体と、
前記固定体及び可動体の間に介設される請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータとを備えた駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータは、前記駆動子の先端部が前記固定体及び可動体の一方に当接する状態で該固定体及び可動体の他方に配設されている駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有する振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素子を有する振動型アクチュエータとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体に取り付けられた駆動子とを備えている。
【０００４】
このアクチュエータ本体は、長手方向を有する平板状の圧電素子で構成されており、対角位置にある２対の電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加することで、該圧電素子の長手方向への縦振動（所謂、伸縮振動）と該圧電素子の短手方向への屈曲振動とを調和的に発生させている。その結果、駆動子は、該圧電素子の長手方向と短手方向とを含む平面内で周回運動、詳しくは、楕円運動を行う。
【０００５】
前記駆動子は、略半球体に形成されていて、アクチュエータ本体の長辺側面に２つ設けられている。この長辺側面はアクチュエータ本体の屈曲振動の振動方向を向く面であって、アクチュエータ本体が屈曲振動する際にその屈曲振動に従って屈曲変形する、換言すれば、波打つ面である。これら２つの駆動子は、該長辺側面において、屈曲変位が最も大きくなる屈曲振動の腹の部分に取り付けられている。
【０００６】
このように構成された振動型アクチュエータは、固定体と、該固定体に対して相対的に移動可能に配置された可動体の間に配置される。詳しくは、振動型アクチュエータは、前記駆動子が固定体及び可動体のうちの一方（以下、被当接体ともいう）に当接した状態で、固定体及び可動体のうちの他方に固定されて配設されている。その状態で、振動型アクチュエータを作動させて駆動子を前述の如く周回運動させると、駆動子は周回運動の或る領域では被当接体を押圧しながら摩擦力を増大させて周回し、周回運動の別の領域では被当接体から離間して又は被当接体との間の摩擦力を低減した状態で周回することになる。そして、被当接体を押圧しながら周回するときに、駆動子と被当接体との間の摩擦力を介して駆動力が可動体に伝達され、可動体を所定の方向へ駆動する。
【特許文献１】特開２００４−３０４９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、電子機器の小型化にともない上述した超音波アクチュエータも小型化が求められているが、超音波アクチュエータを小型化した場合、効率を低下させてしまう虞があった。
【０００８】
すなわち、駆動子の剛性を確保するため駆動子の形状が相対的に大きくなってしまい、上述のように圧電素子の屈曲振動の腹の部分に駆動子を設けた構成では圧電素子の屈曲振動を阻害してしまい、その結果、効率を低下させてしまう虞があった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動子による圧電素子の振動を阻害することを抑制し、超音波アクチュエータとしての効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明者は鋭意研究の結果、アクチュエータ本体の設置面に取り付けられる、駆動子の基端部を曲面に形成することを見出した。
【００１１】
そして、本発明者がさらに鋭意研究を重ねた結果、かかる構成を実現するための一つの形態として基端部の曲面形状で駆動子全体を形成する（例えば、駆動子を球状又は円柱状に形成する）ことが考えられるが、被当接体と当接する、駆動子の先端部まで基端部と同様の曲面で形成すると、以下のような課題が生じることを見出した。
【００１２】
すなわち、アクチュエータ本体の振動に伴って周回運動する駆動子と該駆動子が接触する被当接体との間の摩擦力を介して可動体に駆動力を付与する振動型アクチュエータにおいては、駆動力は、駆動子を被当接体へ押圧する力に略比例する。そのため、大きな駆動力を出力するためには、駆動子から被当接体への押圧力を大きくする必要がある。
【００１３】
ところが、駆動子の先端部が曲面に形成され、駆動子が被当接体に対して点接触状又は線接触状に接触する構成の場合、単位面積当たりの押圧力が大きくなり、駆動子が被当接体に食い込んでロックする虞がある。さらには、駆動子の単位面積当たりの押圧力が大きくなると、該駆動子及び被当接体の摩耗の進行が早くなり、振動形アクチュエータの製品寿命が短くなる。
【００１４】
つまり、本発明は、駆動子による圧電素子の振動を阻害することを抑制して超音波アクチュエータとしての効率を向上させることに加えて、可動体を円滑に駆動すると共に駆動子の摩耗を抑制して製品寿命を延ばすことを目的としている。
【００１５】
この目的を達成するために、本発明は、駆動子の基端部を曲面で形成すると共に、駆動子の先端部を平面又は基端部よりも曲率の小さな曲面で形成するようにしたものである。
【００１６】
具体的には、本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、前記駆動子は、基端部が曲面に形成されて前記設置面に取り付けられる一方、先端部が平面で形成されているものとする。
【００１７】
また、別の本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、前記駆動子は、基端部が曲面に形成されて前記設置面に取り付けられる一方、先端部が該基端部よりも小さな曲率の曲面に形成されているものとする。
【００１８】
さらに、本発明に係る駆動装置は、相対移動可能な固定体及び可動体と、前記固定体及び可動体の間に介設される前記振動型アクチュエータの何れか一方とを備え、前記振動型アクチュエータは、前記駆動子の先端部が前記固定体及び可動体の一方に当接する状態で該固定体及び可動体の他方に配設されているものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アクチュエータ本体の設置面に取り付けられる駆動子の基端部を曲面に形成することによって、駆動子と設置面との接触面積を小さくしてアクチュエータ本体の振動を駆動子が阻害することを防止することができ、その結果、振動型アクチュエータとしての効率を向上させることができる。それと共に、固定体及び可動体のうちの一方である被当接体に当接する駆動子の先端部を平面又は基端部の曲面よりも小さな曲率の曲面に形成することによって、単位面積当たりの押圧力が小さくして、駆動子が被当接体に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子及び被当接体の摩耗の進行を遅くさせて振動形アクチュエータの製品寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る駆動装置１は、図２に示すように、ステージ１１と、超音波アクチュエータ２と、該超音波アクチュエータ２を駆動制御する制御装置（図示省略）とを備えている。
【００２２】
ステージ１１は、互いに平行な状態で固定体としての基台（図示省略）上に固定されたガイド１２，１２に摺動可能に取り付けられている。つまり、ステージ１１は、ガイド１２，１２が延びる方向に沿って移動可能に構成されている。このステージ１１が可動体を構成する。これらガイド１２，１２の延びる方向がステージ１１の可動方向となる。このステージ１１は、平面視略方形の板状部材であって、アルミナで形成されている。尚、ステージ１１の材質は、アルミナに限られるものではなく、任意の材質を用いて形成することができる。そして、前記超音波アクチュエータ２は、このステージ１１の裏面（ガイド１２，１２が設けられている側の面）に後述する駆動子８，８が接触するように配設されている。
【００２３】
前記超音波アクチュエータ２は、図１に示すように、振動を発生させるアクチュエータ本体４と、該アクチュエータ本体４の駆動力をステージ１１に伝達させる駆動子８，８と、該アクチュエータ本体４を収容するケース５と、アクチュエータ本体４とケース５との間に介設されてアクチュエータ本体４を弾性的に支持する支持ゴム６１，６１と、アクチュエータ本体４を前記ステージ１１に付勢するための付勢ゴム６２とを備えている。この超音波アクチュエータ２が振動型アクチュエータを構成する（以下、同様）。
【００２４】
前記アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０で構成されている。
【００２５】
前記圧電素子ユニット４０は、略長方形状の互いに対向する一対の主面と、この主面と直交して該主面の長手方向に延びる、互いに対向する一対の長辺側面と、これら主面及び長辺側面の両方と直交して該主面の短手方向に延びる、互いに対向する一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。
【００２６】
この圧電素子ユニット４０は、図３に示すように、５つの圧電体層（圧電素子）４１，４１，…と４つの内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層して構成される。内部電極層４２，４４，４３，４４は、積層方向に圧電体層４１を介して交互に配された、第１給電電極層４２と共通電極層４４と第２給電電極層４３と共通電極層４４とで構成される。これら第１給電電極層４２、第２給電電極層４３及び共通電極層４４，４４のそれぞれは、各圧電体層４１の主面上に印刷されている。
【００２７】
前記各圧電体層４１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック材料からなる絶縁体層であって、前記圧電素子ユニット４０と同様に、一対の主面と、一対の長辺側面と、一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。また、各圧電体層４１には、その長辺側面のうち一方の長辺側面の長手方向中央部に外部電極４５ａが、一方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４６ａが、他方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４７ａがそれぞれ形成されている。
【００２８】
前記各共通電極層４４は、圧電体層４１の主面の略全面に亘って設けられた略長方形状をしている。また、各共通電極層４４の一方の長辺部には、その長手方向中央部から圧電体層４１の前記外部電極４５ａまで延びる引出電極４４ａが形成されている。
【００２９】
前記第１給電電極層４２は、図４に示すように、圧電体層４１の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２等分してなる４つの領域のうち該主面の対角線方向に位置する２対の領域のうち一方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第１電極４２ａ，４２ｂと、これら第１電極４２ａ，４２ｂを連結して導通させる導通電極４２ｃとを有する。各第１電極４２ａ（４２ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第１電極４２ａ（４２ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第１電極４２ａ，４２ｂのうちの一方の第１電極４２ａには、圧電体層４１の前記外部電極４６ａまで延びる引出電極４２ｄが設けられている。
【００３０】
前記第２給電電極層４３は、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する前記２対の領域のうち他方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第２電極４３ａ，４３ｂと、これら第２電極４３ａ，４３ｂを連結して導通させる導通電極４３ｃとを有する。前記他方の対の領域のうち積層方向に見て前記第１電極４２ａの前記短手方向且つ前記第１電極４２ｂの前記長手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ａであり、第１電極４２ａの該長手方向且つ第１電極４２ｂの該短手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ｂである。各第２電極４３ａ（４３ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第２電極４３ａ（４３ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第２電極４３ａ，４３ｂのうちの一方の第２電極４３ｂには、圧電体層４１の前記外部電極４７ａまで延びる引出電極４３ｄが設けられている。
【００３１】
これら圧電体層４１，４１，…と内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層することで構成された圧電素子ユニット４０においては、その一方の長辺側面の前記長手方向中央部に、各圧電体層４１の外部電極４５ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４５が形成されている。この外部電極４５には、前記共通電極層４４，４４に形成された引出電極４４ａ，４４ａが電気的に接続されている。同様に、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４６ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４６が形成されている。この外部電極４６には、前記第１給電電極層４２の引出電極４２ｄが電気的に接続されている。また、圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４７ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４７が形成されている。この外部電極４７には、前記第２給電電極層４３の引出電極４３ｄが電気的に接続されている。
【００３２】
そして、圧電素子ユニット４０の長辺側面のうち他方の長辺側面、即ち、前記外部電極４５ａが設けられていない側の長辺側面（すなわち、後述する屈曲振動の振動方向を向く一対の面のうちの一方の面。以下、設置面ともいう）４０ａには、２個の駆動子８，８が設けられている。
【００３３】
各駆動子８は、円柱状の円柱部８１と、該円柱部８１と結合された半球状の半球部８２とを有している。また、駆動子８において、円柱部８１の端面８１ａは平面に形成されている一方、半球部８２の端面８２ａは球面に形成されている。この駆動子８は、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。
【００３４】
また、駆動子８は、円柱部８１の端面８１ａを先端部とする一方、半球部８２の端面８２ａを基端部として、該端面８２ａが接着剤８５を介して圧電素子ユニット４０の設置面４０ａに取り付けられている。つまり、駆動子８は、設置面４０ａに対して点接触状に取り付けられている。ここで、「点接触状」とは、駆動子８と設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、駆動子８と設置面４０ａとの間に接着剤８５を介在させて該駆動子８と設置面４０ａとが実質的に点接触している状態も意味する。
【００３５】
接着剤８５としては、圧電素子ユニット４０の材料及び駆動子８の材料よりも柔らかいことが望ましい。具体的には、合成樹脂、特にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。このような材料を用いることにより圧電素子ユニット４０の後述する振動をできるだけ阻害せずに駆動子８と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。
【００３６】
また、駆動子８，８が設けられた位置は、設置面４０ａにおいて、圧電素子ユニット４０の長手方向両端部から該設置面４０ａの全長の３０〜３５％距離だけ内側に入った位置であり、即ち、圧電素子ユニット４０の後述する屈曲振動の２次モードの腹の位置であって、振動が最も大きくなる位置である。
【００３７】
このように構成されたアクチュエータ本体４は、前記外部電極４５をグランドに接続し、前記外部電極４６に所定周波数の交流電圧を、前記外部電極４７に該交流電圧と位相が９０°ずれた交流電圧を印加することによって、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する一方の対の第１電極４２ａ，４２ｂと、他方の対の第２電極４３ａ，４３ｂとに互いに位相が９０°ずれた交流電圧が印加され、その長手方向への縦振動（いわゆる、伸縮振動）とその短手方向への屈曲振動（いわゆる、横振動）とが誘起される。
【００３８】
縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数はそれぞれ、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０の材料、形状等により決定される。さらに、両共振周波数は、アクチュエータ本体４を支持する力及び支持する部分によっても影響を受ける。これらを考慮して、両共振周波数を略一致させ、その近傍の周波数の交流電圧を位相を９０°ずらした状態で外部電極４６，４７のそれぞれに印加する。例えば、縦振動の１次モード（図６参照）の共振周波数と屈曲振動の２次モード（図７参照）の共振周波数とが一致するように圧電素子ユニット４０の形状等を設計して、該共振周波数近傍の交流電圧を前述の如く、位相を９０°ずらして印加することによって、圧電素子ユニット４０には、縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起され、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す形状の変化を順番に起こす。
【００３９】
その結果、圧電素子ユニット４０に設けられた各駆動子８が該圧電素子ユニット４０の主面と平行な平面、即ち、長手方向と短手方向とを含む平面（図８における紙面と平行な面）内で略楕円運動、即ち、周回運動を行う。
【００４０】
前記ケース５は、樹脂製であって、前記圧電素子ユニット４０に対応した略直方体状の概略箱形状をしている。このケース５は、前記圧電素子ユニット４０の主面と平行で且つ略長方形状の主壁部５１と、該主壁部５１の前記長手方向の一側（図１における左側）に位置する短辺部に設けられた第１短辺壁部５２と、該主壁部５１の該長手方向の他側（図１における右側）に位置する短辺部に設けられた第２短辺壁部５３と、該主壁部５１の前記短手方向の一側（図１における下側）に位置する長辺部に設けられた長辺壁部５４とを有している。つまり、ケース５は、主壁部５１に対向する側及び該主壁部５１の該短手方向の他側（図１における上側）に位置する長辺部（圧電素子ユニット４０の駆動子８，８が設けられた長辺側面に対応する部分）には壁部が設けられておらず、圧電素子ユニット４０の積層方向（主壁部５１の法線方向）の一側及び該短手方向の他側に開口した形状となっている。
【００４１】
このように構成されたケース５内に前記アクチュエータ本体４が収容されている。アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０の一方の主面が主壁部５１と対向し且つ圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面（前記外部電極４５が設けられている側の長辺側面）が長辺壁部５４と対向するようにしてケース５内に収容されている。このとき、駆動子８，８はケース５から前記短手方向の他側に突出している。また、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面とケース５の第１短辺壁部５２との間および圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面とケース５の第２短辺壁部５３との間にはそれぞれ支持ゴム６１，６１が介設されている。この圧電素子ユニット４０の両短辺側面は縦振動の腹の部分であるが、支持ゴム６１，６１は弾性体であるため、圧電素子ユニット４０の縦振動を阻害することなく、該圧電素子ユニット４０を支持することができる。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４並びに第１及び第２短辺壁部５２，５３だけでなく、主壁部５１の内側表面とも当接している。また、圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面とケース５の長辺壁部５４との間には付勢ゴム６２が介設されている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４及び長辺壁部５４だけでなく、主壁部５１の内側表面とも当接している。
【００４２】
そして、主壁部５１の内側表面における、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２が当接する部分には電極５１ａ（付勢ゴム６２と当接する電極のみ図示）が設けられているこれらの電極は、主壁部５１の外側表面に設けられた端子電極（図示省略）にそれぞれ導通している。
【００４３】
前記各支持ゴム６１は、シリコーンゴムに金属粒子を混入した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４をその長手方向に付勢した状態で弾性的に支持する。それと共に、支持ゴム６１，６１は、主壁部５１の内側表面の該支持ゴム６１，６１の配設位置に対応する部分に設けられ且つ前記端子電極に導通する電極と圧電素子ユニット４０の外部電極４６，４７とを導通させている。
【００４４】
また、前記付勢ゴム６２も、支持ゴム６１と同様に、シリコーンゴムに金属粒子を混入した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をその短手方向（即ち、短手方向が付勢方向に相当する）に付勢するためのものである。それと共に、付勢ゴム６２は、圧電素子ユニット４０の外部電極４５と主壁部５１の内側表面の電極５１ａとを導通させている。
【００４５】
尚、これら支持ゴム６１及び付勢ゴム６２の代わりに、板バネ等の弾性部材を採用してもよい。
【００４６】
つまり、ケース５の外側表面に設けられた前記端子電極に給電することによって、圧電素子ユニット４０に給電することができる。
【００４７】
このように構成された超音波アクチュエータ２は、図２，５に示すように、各駆動子８の円柱部８１の端面８１ａがステージ１１の裏面と当接するように配設されると共に、ケース５が基台（図示省略）に固定される。つまり、駆動子８は、ステージ１１に対して面接触状に当接している。詳しくは、超音波アクチュエータ２は、圧電素子ユニット４０の短手方向がステージ１１の裏面に直交すると共に、圧電素子ユニット４０の長手方向がステージ１１の裏面と平行で且つガイド１２，１２と平行になるように配置される。さらに換言すれば、超音波アクチュエータ２は、圧電素子ユニット４０の屈曲振動の方向がステージ１１の裏面と直交すると共に、圧電素子ユニット４０の縦振動の方向がガイド１２，１２と平行な方向を向くように配置される。
【００４８】
このとき、前記付勢ゴム６２が圧縮変形しており、この付勢ゴム６２の弾性力によって駆動子８，８がステージ１１に付勢されている。超音波アクチュエータ２のステージ１１への付勢力は、付勢ゴム６２の弾性力によって決まる。
【００４９】
前記制御装置は、外部からの動作指令を受けて、その動作指令に応じた周波数の交流電圧を動作指令に応じた位相差で外部電極４６，４７に印加する。
【００５０】
制御装置は、前述の如く、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０に縦振動と屈曲振動とを調和的に発生させて、駆動子８，８を図８に示すような周回運動させることで、ステージ１１を移動させる。具体的には、圧電素子ユニット４０の異常発熱を防止すべく、圧電素子ユニット４０の縦振動と屈曲振動との共通の共振周波数よりも少し高い周波数の交流電圧が外部電極４６，４７に印加される。このとき、かかる交流電圧は、互いに位相が９０°ずれた状態で外部電極４６，４７に印加される。
【００５１】
圧電素子ユニット４０が、縦振動と屈曲振動との合成振動を行うと、駆動子８，８は圧電素子ユニット４０の長手方向と短手方向とを含む平面内において略楕円運動を行う。こうすることで、駆動子８，８は、ステージ１１との当接及び離間を周期的に繰り返しながら、ステージ１１に対して摩擦力を介して圧電素子ユニット４０の長手方向へ駆動力を付与しており、ステージ１１はガイド１２，１２に沿って移動する。この圧電素子ユニット４０の長手方向（ガイド１２，１２が延びる方向と一致する）が、駆動子８，８が駆動力を出力する方向である駆動方向に相当する。
【００５２】
以下に、超音波アクチュエータ２によるステージ１１の駆動を、図９を参照してさらに詳しく説明する。圧電素子ユニット４０が長手方向（縦振動の振動方向）に伸張するとき、一方（例えば、図９の左側）の駆動子８は、図９（ｂ）に示すように、短手方向（屈曲振動の振動方向）においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該一方の駆動子８が変位する側（図９の左側）へ移動させる。このとき、他方（図９の右側）の駆動子８は、該長手方向において一方の駆動子８とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側（ステージ１１から離れる側）の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。
【００５３】
一方、圧電素子ユニット４０が長手方向に収縮するときは、他方（図９の右側）の駆動子８は、図９（ｃ）に示すように、短手方向においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該他方の駆動子８が変位する側（図９の左側）へ移動させる。この移動方向は、前述した、圧電素子ユニット４０の伸張時における一方の駆動子８によるステージ１１の移動方向と同じである。このとき、一方（図９の左側）の駆動子８は、該長手方向において他方の駆動子８とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。
【００５４】
尚、図９においては、ステージ１１の移動に影響を与えない方の駆動子８はステージ１１から離れているが、必ずしも離れている必要はない。すなわち、駆動子８は、ステージ１１を移動させない程度の摩擦力で該ステージ１１に接触してる状態であってもよい。
【００５５】
こうして、一方の駆動子８と他方の駆動子８とは、位相が１８０°ずれた状態で交互にステージ１１を所定の一方向へ移動させる。尚、前記交流電圧を位相を−９０°ずらした状態で外部電極４６，４７に印加することによって、駆動子８，８が出力する駆動力を逆向きにすることができ、ステージ１１を他方向へ移動させることができる。
【００５６】
尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、外部電極４６，４７に給電する交流電圧の電圧値、周波数及び給電時間の少なくとも１つを調整する、又は外部電極４６，４７に給電する各交流電圧の位相のずれを変更する等によって調整することができる。
【００５７】
このように、超音波アクチュエータ２は、駆動子８，８に縦振動の振動方向（長手方向）と屈曲振動の振動方向（短手方向）とを含む平面内で周回運動させて駆動子８，８とステージ１１との間の摩擦力の増大と緩和とを繰り返しながら、該ステージ１１を駆動している。
【００５８】
したがって、本実施形態１によれば、アクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられる、駆動子８の端面８２ａを球面に形成することによって、駆動子８，８と設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、駆動子８，８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、該駆動子８，８がアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ２としての効率を向上させることができる。ここで、「球面」とは、厳密な球面に限られず、駆動子８が圧電素子ユニット４０に対して概略点接触となるような実質的な球面も含む意味である。
【００５９】
それに加えて、ステージ１１に当接する、駆動子８の端面８１ａを平面に形成することによって、駆動子８からステージ１１に作用する単位面積当たりの押圧力を小さくすることができ、ステージ１１の駆動時に駆動子８がステージ１１に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子８及びステージ１１の摩耗を抑制して超音波アクチュエータ２及び駆動装置１としての製品寿命を延ばすことができる。
【００６０】
また、アクチュエータ本体４を支持ゴム６１，６１で弾性的に支持すると共にステージ１１と当接する駆動子８の端面８１ａを平面に形成することによって、付勢ゴム６２によりアクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢しながら超音波アクチュエータ２を配置する際に、駆動子８の端面８１ａがステージ１１の裏面に重なり合わさるようにアクチュエータ本体４を回転させることができるため、アクチュエータ本体４のステージ１１に対する姿勢及び、駆動子８のステージ１１への接触状態を所望の状態に矯正することができる。その結果、アクチュエータ本体４を保持する支持ゴム６１，６１やアクチュエータ本体４を付勢する付勢ゴム６２、あるいはそれらを収容するケース５などの形状精度によってアクチュエータ本体４が所望の姿勢よりも傾いていた場合であっても、アクチュエータ本体４のステージ１１に対する姿勢及び、駆動子８のステージ１１への接触状態を所望の状態に矯正し、さらには維持することができるため、超音波アクチュエータ２の駆動効率を高めることができる。
【００６１】
尚、図１０に示すように、環状体８３を各駆動子８の周囲に配してもよい。つまり、各駆動子８と設置面４０ａとの接触点の周囲に環状体８３を配置したものである。すなわち、各駆動子８は、設置面４０ａに対して点接触状に取り付けられるだけでなく、環状体８３を介しても設置面４０ａに取り付けられている。この環状体８３は、各駆動子８及び設置面４０ａそれぞれに対して線接触状に取り付けられている。また、各駆動子８と環状体８３、および環状体８３と設置面４０ａとは、それぞれ接着剤８５を介して取り付けられている。尚、各駆動子８は、設置面４０ａに対して点接触状には取り付けられておらず、環状体８３を介して線接触状にのみ取り付けられる構成であってもよい。ここで、「線接触状」とは、環状体８３と駆動子８又は設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、環状体８３と駆動子８又は設置面４０ａとの間に接着剤８５を介在させて該環状体８３と駆動子８又は設置面４０ａとが実質的に線接触している状態も意味する。
【００６２】
このように環状体８３を配置させることによって、各駆動子８と環状体８３、および環状体８３と設置面４０ａとの間で、それぞれの接触点を増やすことができ、これにより駆動子８と設置面４０ａとの接続強度を向上させることができる。環状体８３は、振動を妨げず接着強度を向上させる意味より、駆動子８より柔らかく、接着剤８５より堅い材質が望ましい。具体的には、アルミ、鉄などの金属や硬度の高いエポキシ、フェノールなどの樹脂である。
【００６３】
《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２について説明する。
【００６４】
実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２は、駆動子２０８の形状が実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００６５】
詳しくは、超音波アクチュエータ２０２の各駆動子２０８は、図１１に示すように、切頭円錐状の円錐部２８１と、該円錐部２８１と結合された半球状の半球部２８２とを有している。また、駆動子２０８において、円錐部２８１の端面２８１ａは平面に形成されている一方、半球部２８２の端面２８２ａは球面に形成されている。この駆動子２０８は、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。
【００６６】
また、駆動子２０８は、円錐部２８１の端面２８１ａを先端部とする一方、半球部２８２の端面２８２ａを基端部として、該端面２８２ａが接着剤８５を介して圧電素子ユニット４０の設置面４０ａに取り付けられている。つまり、駆動子２０８は、設置面４０ａに対して点接触状に取り付けられている。
【００６７】
このように構成された超音波アクチュエータ２０２は、図１２に示すように、各駆動子２０８の円錐部２８１の端面２８１ａがステージ１１の裏面と当接するように配設される。
【００６８】
したがって、本実施形態２によれば、実施形態１と同様に、アクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられる、駆動子２０８の端面２８２ａを球面に形成することによって、駆動子２０８，２０８と設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、駆動子２０８，２０８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、該駆動子２０８，２０８がアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ２０２としての効率を向上させることができる。
【００６９】
それに加えて、ステージ１１に当接する、駆動子２０８の端面２８１ａを平面に形成することによって、駆動子２０８からステージ１１に作用する単位面積当たりの押圧力を小さくすることができ、ステージ１１の駆動時に駆動子２０８がステージ１１に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子２０８及びステージ１１の摩耗を抑制して超音波アクチュエータ２０２及び駆動装置としての製品寿命を延ばすことができる。
【００７０】
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。
【００７１】
《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２について説明する。
【００７２】
実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２は、駆動子３０８の形状が実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００７３】
詳しくは、超音波アクチュエータ３０２の各駆動子３０８は、図１３に示すように、角柱状の角柱部３８１と、該角柱部３８１と結合された、断面半円形の半円柱状の半円柱部３８２とを有している。また、駆動子３０８において、角柱部３８１の端面３８１ａは平面に形成されている一方、半円柱部３８２の端面３８２ａは円柱側面に形成されている。換言すれば、各駆動子３０８は、角柱の側面の一部を円柱側面に形成した形状をしている。この駆動子３０８は、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。
【００７４】
また、駆動子３０８は、角柱部３８１の端面３８１ａを先端部とする一方、半円柱部３８２の端面３８２ａを基端部として、該端面３８２ａが接着剤８５を介して圧電素子ユニット４０の設置面４０ａに取り付けられている。こうして、駆動子３０８は、設置面４０ａに対して線接触状に取り付けられている。ここで、「線接触状」とは、駆動子３０８と設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、駆動子３０８と設置面４０ａとの間に接着剤８５を介在させて該駆動子３０８と設置面４０ａとが実質的に線接触している状態も意味する。また、「半円柱状」とは、厳密な半円柱形状に限られず、駆動子３０８が設置面４０ａに対して概略線接触となるような実質的な半円柱形状も含む意味である。
【００７５】
このとき、駆動子３０８は、その軸方向がアクチュエータ本体４の厚み方向（以下、直交方向ともいう）を向くように配設されている。この直交方向は、圧電素子ユニット４０の積層方向でもあり、駆動子８が周回運動を行う平面に直交する方向でもあり、圧電素子ユニット４０の屈曲振動の振動方向と縦振動の振動方向とに直交する方向でもある。
【００７６】
このように構成された超音波アクチュエータ３０２は、図１４に示すように、各駆動子３０８の角柱部３８１の端面３８１ａがステージ１１の裏面と当接するように配設される。
【００７７】
したがって、本実施形態３によれば、実施形態１と同様に、アクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられる、駆動子３０８の端面３８２ａを円柱側面に形成することによって、駆動子３０８，３０８と設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、駆動子３０８，３０８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、該駆動子３０８，３０８がアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ３０２としての効率を向上させることができる。また、該各駆動子３０８をその円柱の軸がアクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向と縦振動の振動方向とに直交する方向を向くように、即ち、アクチュエータ本体４が屈曲振動を行う平面に対して直交する方向を向くように配設して設置面４０ａに取り付けることによって、アクチュエータ本体４の屈曲振動の阻害をさらに抑制することができる。
【００７８】
それに加えて、ステージ１１に当接する、駆動子３０８の端面３８１ａを平面に形成することによって、駆動子３０８からステージ１１に作用する単位面積当たりの押圧力を小さくすることができ、ステージ１１の駆動時に駆動子３０８がステージ１１に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子３０８及びステージ１１の摩耗を抑制して超音波アクチュエータ３０２及び駆動装置としての製品寿命を延ばすことができる。
【００７９】
また、駆動子３０８の角柱部３８１を、駆動方向であるアクチュエータ本体４の長手方向に細長い形状に形成することによって、駆動力をステージ１１に確実に伝えることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
尚、駆動子３０８の角柱部３８１の端面３８１ａの周縁部を面取りしてもよい。特に、図１５に示すように、端面３８１ａの周縁部のうち、アクチュエータ本体４の長手方向に対向する辺縁部に面取部３８１ｂ，３８１ｂを形成することによって、駆動子３０８，３０８が周回運動してステージ１１との当接及び離間を繰り返す際に、角柱部３８１の端面３８１ａの周縁部がステージ１１に食い込むことを防止し、端面３８１ａをステージ１１に対して円滑に当接させることができる。また、面取部３８１ｂは、平面状ではなく、Ｒ面状であってもよい。
【００８２】
《発明の実施形態４》
次に、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２について説明する。
【００８３】
実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２は、駆動子４０８の形状が実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００８４】
詳しくは、超音波アクチュエータ４０２の各駆動子４０８は、図１６に示すように、円柱状の円柱部４８１と、該円柱部４８１と結合された半球状の半球部４８２とを有している。また、駆動子４０８において、半球部４８２の端面４８２ａが球面に形成されていると共に、円柱部４８１の端面４８１ａも球面に形成されている。ただし、円柱部４８１の端面４８１ａの曲率は、半球部４８２の端面４８２ａの曲率よりも小さくなっている。
【００８５】
また、駆動子４０８は、円柱部４８１の端面４８１ａを先端部とする一方、半球部４８２の端面４８２ａを基端部として、該端面４８２ａが接着剤８５を介して圧電素子ユニット４０の設置面４０ａに取り付けられている。つまり、駆動子４０８は、設置面４０ａに対して点接触状に取り付けられている。
【００８６】
このように構成された超音波アクチュエータ４０２は、図１７，１８に示すように、各駆動子４０８の円柱部４８１の端面４８１ａがステージ１１の裏面と当接するように配設される。つまり、駆動子４０８は、ステージ１１に対して点接触状に当接している。
【００８７】
この超音波アクチュエータ４０２は、駆動子４０８，４０８とステージ１１との間の摩擦力を介してステージ１１を駆動しているため、超音波アクチュエータ４０２の使用を続けると、駆動子４０８，４０８及びステージ１１はやがて摩耗する。この摩耗による駆動子４０８，４０８の摩耗深さｄは、超音波アクチュエータ４０２の駆動時間Ｔと共に増加するが、摩耗状態が一定であると仮定すると、理論的に予測することができる。
【００８８】
そこで、理論的に計算した、駆動時間Ｔと摩耗深さｄとの関係を図１９に示す。ここで、Ｒ１は駆動子４０８の基端部である端面４８２ａの曲率半径を、Ｒ２は駆動子４０８の先端部である端面４８１ａの曲率半径を表している。
【００８９】
図１９からわかるように、駆動子４０８の端面４８１ａの曲率半径の大きさによって、摩耗深さｄの進行度合いが大きく変化している。特に、駆動子４０８の端面４８１ａの曲率半径Ｒ２がＲ１／２となるときには、摩耗が極端に早く進行している（曲線Ｃ１１参照）。そして、一定の摩耗深さｄに至るまでの時間Ｔは、前記端面４８１ａの曲率半径Ｒ２の比の２乗に比例して増加する。
【００９０】
Ｃ１１の曲線のように、磨耗深さｄが急激に増加すると、アクチュエータ本体４のステージ１１への押圧力が弱くなるので、超音波アクチュエータ４０２の駆動効率が低下する。これは超音波アクチュエータ４０２の寿命となるもので、利用時間が長くなるほど性能が低下するという深刻な問題を生ずる虞があった。
【００９１】
それに対して、本実施形態においては、各駆動子４０８の先端側の端面４８１ａの曲率半径Ｒ２を、基端側の端面４８２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくしている（Ｒ２＝２×Ｒ１）ので、磨耗深さｄが極端に増加することがなく、超音波アクチュエータ４０２の駆動効率が低下することを抑制することができる。すなわち、長期的に利用可能な超音波アクチュエータ４０２を提供することができる。
【００９２】
また、ステージ１１と当接する、駆動子４０８の端面４８１ａを球面に形成することによって、駆動子４０８の端面４８１ａが周縁部等でステージ１１に当接する、いわゆる、片当たりを防止することができる。その結果、ステージ１１の円滑に駆動することができる。
【００９３】
ここで、前述の如く、一定の摩耗深さｄに至るまでの時間Ｔは、駆動子４０８の端面４８１ａの曲率半径Ｒ２の比の２乗に比例して増加するため、曲率半径Ｒ２が大きいほど摩耗に対して有利である。その一方で、片当たり防止の観点からは、端面４８１ａの曲率半径Ｒ２が大き過ぎないことが好ましい。このため、駆動子４０８の端面４８１ａの曲率半径は、Ｒ２＝Ｒ１〜４×Ｒ１程度の範囲にすることが好ましい。
【００９４】
したがって、本実施形態４によれば、実施形態１と同様に、アクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられる、駆動子４０８の端面４８２ａを球面に形成することによって、駆動子４０８，４０８と設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、駆動子４０８，４０８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、該駆動子４０８，４０８がアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ４０２としての効率を向上させることができる。
【００９５】
それに加えて、ステージ１１に当接する、駆動子４０８の端面４８１ａを端面４８２ａよりも曲率の小さな球面に形成することによって、駆動子４０８からステージ１１に作用する単位面積当たりの押圧力を小さくすることができ、ステージ１１の駆動時に駆動子４０８がステージ１１に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子４０８及びステージ１１の摩耗を抑制して超音波アクチュエータ４０２及び駆動装置としての製品寿命を延ばすことができる。
【００９６】
また、駆動子４０８の端面４８１ａを球面に形成することによって、駆動子４０８の端面４８１ａとステージ１１との当接を円滑に行うことができ、ステージ１１の駆動を安定して行うことができる。尚、実施形態３のように、端面４８１ａの周縁部に面取部を設けることによって、駆動子４０８とステージ１１とをさらに円滑に当接させることができる。
【００９７】
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。
【００９８】
《発明の実施形態５》
次に、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２について説明する。
【００９９】
実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２は、駆動子５０８の形状が実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１００】
詳しくは、超音波アクチュエータ５０２の各駆動子５０８は、図２０に示すように、角柱状の角柱部５８１と、該角柱部５８１と結合された、断面半円形の半円柱状の半円柱部５８２とを有している。また、駆動子５０８において、半円柱部５８２の端面５８２ａは円柱側面に形成されていると共に、角柱部５８１の端面５８１ａも円柱側面に形成されている。ただし、角柱部５８１の端面５８１ａの曲率は、半円柱部５８２の端面５８２ａの曲率よりも小さくなっている。
【０１０１】
また、駆動子５０８は、角柱部５８１の端面５８１ａを先端部とする一方、半円柱部５８２の端面５８２ａを基端部として、該端面５８２ａが接着剤８５を介して圧電素子ユニット４０の設置面４０ａに取り付けられている。こうして、駆動子５０８は、設置面４０ａに対して線接触状に取り付けられている。
【０１０２】
このとき、駆動子５０８は、その軸方向がアクチュエータ本体４の厚み方向を向くように配設されている。
【０１０３】
このように構成された超音波アクチュエータ５０２は、図２１に示すように、各駆動子５０８の角柱部５８１の端面５８１ａがステージ１１の裏面と当接するように配設される。つまり、駆動子５０８は、ステージ１１に対して線接触状に当接している。
【０１０４】
ここで、理論的に計算した、駆動時間Ｔと摩耗深さｄとの関係を図２２に示す。ここで、Ｒ１は駆動子５０８の基端部である端面５８２ａの曲率半径を、Ｒ２は駆動子５０８の先端部である端面５８１ａの曲率半径を表している。
【０１０５】
図２２からわかるように、円柱側面であっても実施形態４の球面と同様に、駆動子５０８の端面５８１ａの曲率半径の大きさによって、摩耗深さｄの進行度合いが大きく変化している。特に、駆動子５０８の端面５８１ａの曲率半径Ｒ２がＲ１／２となるときには、摩耗が極端に早く進行している（曲線Ｃ２１参照）。そして、一定の摩耗深さｄに至るまでの時間Ｔは、前記端面５８１ａの曲率半径Ｒ２の比に比例して増加する。
【０１０６】
本実施形態においては、各駆動子５０８の先端側の端面５８１ａの曲率半径Ｒ２を、基端側の端面５８２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくしている（Ｒ２＝２×Ｒ１）ので、磨耗深さｄが極端に増加することがなく、超音波アクチュエータ５０２の駆動効率が低下することを抑制することができる。すなわち、長期的に利用可能な超音波アクチュエータ５０２を提供することができる。
【０１０７】
また、摩耗の抑制及び片当たり防止の観点から、駆動子５０８の端面５８１ａの曲率半径は、Ｒ２＝Ｒ１〜４×Ｒ１程度の範囲にすることが好ましい。
【０１０８】
したがって、本実施形態５によれば、実施形態１と同様に、アクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられる、駆動子５０８の端面５８２ａを円柱側面に形成することによって、駆動子５０８，５０８と設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、駆動子５０８，５０８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、該駆動子５０８，５０８がアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２としての効率を向上させることができる。
【０１０９】
それに加えて、ステージ１１に当接する、駆動子５０８の端面５８１ａを端面５８２ａよりも曲率の小さな円柱側面に形成することによって、駆動子５０８からステージ１１に作用する単位面積当たりの押圧力を小さくすることができ、ステージ１１の駆動時に駆動子５０８がステージ１１に食い込んでロックしてしまうことを防止できると共に、駆動子５０８及びステージ１１の摩耗を抑制して超音波アクチュエータ５０２及び駆動装置としての製品寿命を延ばすことができる。
【０１１０】
また、駆動子５０８の角柱部５８１を、駆動方向であるアクチュエータ本体４の長手方向に細長い形状に形成することによって、駆動力をステージ１１に確実に伝えることができる。
【０１１１】
また、駆動子５０８の端面５８１ａを球面に形成することによって、駆動子５０８の端面５８１ａとステージ１１との当接を円滑に行うことができ、ステージ１１の駆動を安定して行うことができる。尚、実施形態３のように、端面５８１ａの周縁部に面取部を設けることによって、駆動子５０８とステージ１１とをさらに円滑に当接させることができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
《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。
【０１１４】
すなわち、駆動子は、前記実施形態の形状に限られるものではない。つまり、アクチュエータ本体４に取り付けられる、駆動子の基端部が曲面である一方、被当接体（ステージ１１）に当接する、駆動子の先端部が基端部よりも曲率の小さな曲面又は平面である限り、任意の形状の駆動子を採用することができる。
【０１１５】
さらに、駆動子の個数は前記実施形態に制限されるものではなく、任意の個数の駆動子を採用することができる。
【０１１６】
また、超音波アクチュエータ２を、アクチュエータ本体４に長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとを調和的に発生させるように構成したが、これに限られるものではない。これ以外の振動又はモードを発生させるものであってもよく、アクチュエータ本体４を振動させて駆動子８，８とステージ１１との間の摩擦力を介して駆動力を出力する振動型アクチュエータであれば任意の構成を採用することができる。
【０１１７】
また、超音波アクチュエータ２は、前記の構成に限られるものではない。例えば、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を介して圧電素子ユニット４０に給電する構成ではなく、リード線を圧電素子ユニット４０に接続して給電する構成でもよい。また、圧電素子ユニット４０の振動のノード部（節の部分）を非弾性部材で支持する構成であってもよい。
【０１１８】
さらには、図２３示すように、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面４０ｂ（この面が設置面に相当する）に駆動子８が設けられた超音波アクチュエータ６０２を採用してもよい。かかる構成であっても、圧電素子ユニット４０が長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとの合成振動を行うことによって駆動子８が周回運動を行い、ステージとの間の摩擦力を介して、該ステージを所定の可動方向（短手方向と平行な方向）へ移動させることができる。
【０１１９】
さらにまた、アクチュエータ本体４は圧電素子ユニット４０で構成されているが、金属などの基板に圧電素子を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電素子を挟み込んだ構成であってもよい。この場合、圧電素子を含んで構成された共振器がアクチュエータ本体を構成する。
【０１２０】
さらに、前記実施形態では、超音波アクチュエータ２を基台に固定すると共に、駆動子８，８を移動可能なステージ１１に当接させて、該超音波アクチュエータ２を作動させることで該ステージ１１を駆動させているが、図２４に示すように、超音波アクチュエータ２をステージに固定する構成としてもよい。詳しくは、駆動装置７０１は、互いに平行な状態で基台に固定されたガイド１３，１３と、該ガイド１３，１３に摺動自在に取り付けられたステージ１４と、超音波アクチュエータ２とを備えている。該ガイド１３，１３のうちの一方のガイド１３には、該ガイド１３に固定された当接部材１３ａが設けられている。一方、ステージ１４には、アクチュエータ取付部１４ａが設けられている。そして、超音波アクチュエータ２は、駆動子８，８が該ガイド１３の当接部材１３ａに当接する状態で、該ステージ１４のアクチュエータ取付部１４ａにケース５が取り付けられている。この状態で、超音波アクチュエータ２を作動させると、駆動子８，８は当接部材１３ａに対して駆動力を出力するが、該当接部材１３ａは固定されているため、超音波アクチュエータ２自体が当接部材１３ａに対して相対的にガイド１３，１３の長手方向に振動する。その結果、アクチュエータ取付部１４ａを介してケース５と連結されたステージ１４がガイド１３，１３の長手方向に駆動される。
【０１２１】
また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動されるステージ１１は平板状であるが、これに限られるものではなく、可動体の構成としては任意の構成を採用することができる。例えば、図２５に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１５であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が該円板体１５の側周面１５ａに当接するように構成された駆動装置８０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子８，８の概略楕円運動によって、該円板体１５が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、図２６に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１６であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が該円板体１６の平面部１６ａに当接するように構成された駆動装置９０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子８，８の概略楕円運動によって、該円板体１６が駆動子８，８と当接部における接線方向に駆動され、結果として該円板体１６が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。
【０１２２】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の振動型アクチュエータは、駆動子とアクチュエータ本体との接触面積を小さくすることができるため、高効率化、小型化が要求される電子機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図２】駆動装置の斜視図である。
【図３】圧電素子ユニットの分解斜視図である。
【図４】アクチュエータ本体の概略構成を示す概略正面図である。
【図５】超音波アクチュエータの断面図である。
【図６】アクチュエータ本体の長手方向への縦振動の１次モードによる変位を示す概念図である。
【図７】アクチュエータ本体の屈曲振動の２次モードによる変位を示す概念図である。
【図８】アクチュエータ本体の動作を示す概念図である。
【図９】超音波アクチュエータによるステージの駆動を説明するための概念図であって、（ａ）は駆動前の状態、（ｂ）はアクチュエータ本体が長手方向に伸張することで一方の駆動子によってステージを駆動する状態、（ｃ）はアクチュエータ本体が長手方向に収縮することで他方の駆動子によってステージを駆動する状態を示す。
【図１０】実施形態１の変形例に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１１】実施形態２に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図１２】実施形態２に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１３】実施形態３に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図１４】実施形態３に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１５】実施形態３の変形例に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図１６】実施形態４に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図１７】実施形態４に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図１８】図１７におけるＡ−Ａ線における断面図である。
【図１９】摩耗深さと駆動時間との関係を表すグラフである。
【図２０】実施形態５に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図２１】実施形態５に係る超音波アクチュエータの断面図である。
【図２２】摩耗深さと駆動時間との関係を表すグラフである。
【図２３】その他の実施形態に係る超音波アクチュエータの斜視図である。
【図２４】その他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図２５】別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図２６】さらに別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１，７０１，８０１，９０１  駆動装置
１１    ステージ（可動体）
２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２  超音波アクチュエータ（振動型アクチュエータ）
４      アクチュエータ本体
４０ａ  長辺側面（設置面）
４０ｂ  短辺側面（設置面）
８，２０８，３０８，４０８，５０８，  駆動子
８１ａ，２８１ａ，３８１ａ，４８１ａ，５８１ａ  端面（先端部）
８２ａ，２８２ａ，３８２ａ，４８２ａ，５８２ａ  端面（基端部）
８３    環状体
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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