(57)【要約】【課題】超音波モータの小型化が可能な超音波振動子及びそれを用いた超音波モータを提供する。【解決手段】本発明の超音波振動子１は、第１，第２の積層部２，３で構成された積層体１Ａを有し、該積層体１Ａは最左端に配される絶縁用圧電シート１２Ａと中央に配される絶縁用圧電シート１２Ｂとの間と、絶縁用圧電シート１２Ｂと最右端に配される絶縁用圧電シート１２Ｃとの間にそれぞれ挟持されるように第１，第２の内部電極パターン及びこれと接触する第１，第２の外部電極群を有する圧電シート７Ａ，７Ｂと圧電シート７Ｃ，７Ｄとがを交互にそれぞれ積層して構成される。この場合、該超音波振動子１表面に密着させるように、外部電極連結用導電膜６を用いて、第１外部電極群と所定の外部電極と前記第２の外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続する。【選択図】    図１
2004297951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した第１の外部電極群及び第２の外部電極群を有し、該第１の外部電極群及び／もしくは該第２の外部電極群に交番電圧を印加することにより第１の振動モード及び第２の振動モードを同時に発生することにより超音波楕円振動を発生する超音波振動子であって、
前記第１の外部電極群の所定の外部電極と前記第２の外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための該超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜を有することを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
前記第１の振動モードは縦振動であり、前記第２の振動モードは屈曲振動であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項３】
圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、
第１の方向である積層方向と直交する第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第１積層部と、
前記第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第２積層部と、
前記第１積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第１外部電極群と、
前記第２積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第２外部電極群と、
前記第１外部電極群の所定の外部電極と前記第２外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、
前記第１外部電極群及び／もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第１の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと該第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより前記超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とする超音波振動子。
【請求項４】
圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、
第１の方向である積層方向と直交する第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第１積層部と、
前記第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第二積層部と、
前記第１積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第１外部電極群と、
前記第２積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第２外部電極群と、
前記第１外部電極群の所定の外部電極と前記第２外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、
前記第１外部電極群もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと該第１の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより該超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とする超音波振動子。
【請求項５】
圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、
第１の方向である積層方向と直交する第２の方向及び第３の方向に沿って略４分割された内部電極群と、
前記内部電極群とそれぞれ導通する外部電極群と、
前記外部電極群の所定の外部電極群同士を電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、
前記第１外部電極群もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第２の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと前記第３の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより該超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とする超音波振動子。
【請求項６】
前記第１の振動モードと前記第２の振動モードの共通の略節位置に支持用もしくは駆動力取り出し用の部材を挿入可能な穴が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項７】
リード線もしくは電極が設けられたフレキシブル基板が前記外部電極連結用導体膜上にて電気的に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項８】
前記圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミクス素子で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項９】
前記内部電極は、Ａｇ−Ｐｄ合金、もしくはＡｇ、もしくはＮｉ、もしくはＰｔ、もしくはＡｕを用いて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項１０】
前記外部電極もしくは前記外部電極連結用導体膜は、Ａｇ、もしくはＡｇ−Ｐｄ合金、もしくはＰｔを用いて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項１１】
前記超音波振動子において、超音波楕円振動が発生している部位に摩擦部材を接合したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の超音波振動子と、
前記超音波振動子に対し相対的に移動する被駆動体と、
前記超音波振動子を前記被駆動体に押圧する押圧部材と、
を少なくとも有して構成された超音波モータ。
【請求項１３】
前記被駆動体は、直線動作を行うことを特徴とする請求項１２に記載の超音波モータ。
【請求項１４】
前記被駆動体は、回転動作を行うことを特徴とする請求項１２に記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部電極と圧電素子が積層された構造を有する超音波振動子及びそれを用いた超音波モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を有している。
【０００３】
（１）ギヤなしで低速高推力が得られる。
（２）保持力が大きい。
（３）ストロークが長く、高分解能である。
（４）静粛性に富んでいる。
（５）磁気的ノイズを発生せず、また、ノイズの影響も受けない。
このような利点を有する超音波モータとしては、本出願人によって提案がなされた、例えば、特開平７−１６３１６２号公報に開示された超音波モータがある。
【０００４】
以下、図１１及び図１２を参照しながら、前記特開平７−１６３１６２号公報の提案における従来の超音波モータについて説明する。
図１１及び図１２は上記提案における従来の超音波モータの構成例を説明するためのもので、図１１は該超音波モータに用いられる超音波振動子の基本的な部分を詳しく示した要部分解斜視図、図１２は該超音波モータに用いられる超音波振動子の正面図である。
【０００５】
まず、超音波振動子の構成について説明する。
上記提案による従来の超音波モータには、図１２に示す超音波振動子６０が用いられており、該超音波振動子６０は、図１１に示すように薄い矩形状の圧電板５１が複数枚積層され、第１の圧電板には一対の上部内部電極５７ｃ、下部内部電極５７ｄが印刷され、第２の圧電板には上部内部電極５７ｅ、下部内部電極５７ｆが印刷され、これら第１の圧電板及び第２の圧電板が交互に積層された構造を有して構成されている。
【０００６】
また、超音波振動子６０は、前記第１，第２の圧電板の積層の最初と最後、及び中央部には、絶縁体としての電極を施されていない圧電板５２が挿入されて構成されている。なお、中央部の圧電板５２には、縦振動と屈曲振動の略共通の節となる位置に穴５５が設けられている。
【０００７】
前記内部電極５７ｃ，５７ｄは該超音波振動子６０の手前側側面にまで延びて形成され、また内部電極５７ｅ，５７ｆは該超音波振動子６０の奥側側面にまで延びて形成されている。これら圧電板５１は、ＰＺＴのグリーンシートに電極を印刷した上で位置決めされ、積層された後、焼成される。
【０００８】
その後、図１２に示すように、外部電極５４は、超音波振動子６０の内部電極が露出した位置（正極として手前側面４箇所、及び負極として該振動子奥側面４箇所）に設けられる。
【０００９】
そして、リード線により手前面左上の外部電極５４と右下の外部電極５４が結線されＡ相（正極）を構成し、手前面右上の外部電極５４と左下の外部電極５４が結線されＢ相（正極）を構成する。なお、図示はしてないが、該超音波振動子６０の裏面の４箇所の外部電極５４も同様に配線され、Ａ相（負極）、Ｂ相（負極）を構成する。外部電極Ａ相，Ｂ相にＤＣ電圧を印加することで分極処理される。
【００１０】
また、該超音波振動子下面の屈曲振動の振幅が、略極大値をとる位置には駆動子５８が接着されている。
【００１１】
上記構成の超音波振動子６０において、前記Ａ相とＢ相に位相がπ／２異なる交番電圧を印加すると、上述した駆動子５８の位置に大きな楕円振動を励起することができる。
【００１２】
このような超音波振動子６０を用いて超音波モータを構成する場合、該超音波振動子６０の中央部の小さい貫通穴５５に、該超音波振動子６０の位置を固定するためのピン５９が挿入接着される。そして、超音波モータとして動作させるためには、図示はしないが該ピン５９に係合して超音波振動子６０を図１２の下方向に押圧する押圧手段と、超音波振動子６０の駆動子５８に接触し該駆動子５８に対し相対的に移動する被駆動体とを設けることにより、超音波モータとして構成することができる。なお、前記被駆動体は、リニアガイドにより保持されるようになっている。
【００１３】
このような構成の超音波モータでは、実際、図１２に示す超音波振動子６０のＡ相とＢ相に位相がπ／２異なる交番電圧を印加し、１次縦振動と２次屈曲振動とを励起させ、駆動子５８の位置に楕円振動を発生させることで、図示しない被駆動体を左右に移動させることができる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平７−１６３１６２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した上記特開平７−１６３１６２号公報の提案における従来の超音波モータでは、該超音波モータに用いられる超音波振動子６０の場合、図１２に示すように、連結用リード線により手前面左上の外部電極５４と右下の外部電極５４とが結線されることでＡ相（正極）を構成し、手前面右上の外部電極５４と左下の外部電極５４が結線されＢ相（正極）を構成しており、同様に該超音波振動子６０の裏面にも２本の連結用リード線による結線によってＡ相（負極），Ｂ相（負極）を構成している。
【００１６】
したがって、このように外部電極間の連結用に用いられる連結用リード線は一定の太さを有しているので、超音波振動子６０はその連結用リード線の太さ分厚みが増し、また超音波振動子６０から浮かせた状態で連結用リード線が配設されるため、結果として超音波振動子６０の小型化を図る場合に不都合が生じていた。また、このような従来の超音波振動子６０を用いて超音波モータを構成する場合にも、その分大きくなってしまい、超音波モータ自体の小型化を図るには困難であった。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさたもので、超音波モータの小型化が可能な超音波振動子及びそれを用いた超音波モータを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の超音波振動子は、圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した第１の外部電極群及び第２の外部電極群を有し、該第１の外部電極群及び／もしくは該第２の外部電極群に交番電圧を印加することにより第１の振動モード及び第２の振動モードを同時に発生することにより超音波楕円振動を発生する超音波振動子であって、前記第１の外部電極群の所定の外部電極と前記第２の外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための該超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１の発明によれば、上記構成の超音波振動子において、前記第１の外部電極群の所定の外部電極と前記第２の外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための該超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜を有しているので、従来のように外部電極群間をリード線にて接続する必要がないため、超音波振動子の小型化を図ることができる。さらにはそれを用いた超音波モータについても小型にすることが可能である。
請求項２に記載の超音波振動子は、請求項１に記載の超音波振動子において、前記第１の振動モードは縦振動であり、前記第２の振動モードは屈曲振動であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２の発明によれば、上記構成により、超音波振動子形状を角柱状とすることができ、それ故に超音波振動子の小型化が実現できる。
【００２１】
請求項３に記載の超音波振動子は、圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、第１の方向である積層方向と直交する第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第１積層部と、前記第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第２積層部と、前記第１積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第１外部電極群と、前記第２積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第２外部電極群と、前記第１外部電極群の所定の外部電極と前記第２外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、前記第１外部電極群及び／もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第１の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと該第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより前記超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３の発明によれば、縦振動の振動方向に積層された超音波振動子であり、第１のモードは縦１次振動モードで、第２のモードは屈曲２次振動モードであるので小型な超音波振動子が得られる。また、圧電縦効果を利用しているので電気エネルギーを有効に使える超音波振動子が得られる。
【００２３】
請求項４に記載の超音波振動子は、圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、第１の方向である積層方向と直交する第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第１積層部と、前記第２の方向に沿って２分割された内部電極を少なくとも有する第二積層部と、前記第１積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第１外部電極群と、前記第２積層部の所定の内部電極ごとにそれぞれ導通するごとく設けられた第２外部電極群と、前記第１外部電極群の所定の外部電極と前記第２外部電極群の所定の外部電極とを電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、前記第１外部電極群もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと該第１の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより該超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４の発明によれば、縦振動の振動方向に対し直交方向に積層された超音波振動子であり、第１のモードは縦１次振動モードで、第２のモードは屈曲二次振動モードであるので小型な超音波振動子が得られる。また、積層方向が縦振動と直交しているので、積層された圧電シート間の剥離現象がほとんど見られない超音波振動子が得られる。
【００２５】
請求項５に記載の超音波振動子は、圧電素子と内部電極が交互に積層され該内部電極と導通した外部電極を有する超音波振動子であって、第１の方向である積層方向と直交する第２の方向及び第３の方向に沿って略４分割された内部電極群と、前記内部電極群とそれぞれ導通する外部電極群と、前記外部電極群の所定の外部電極群同士を電気的に接続するための前記超音波振動子表面に密着させるようにして形成された外部電極連結用導体膜と、を具備し、前記第１外部電極群もしくは前記第２外部電極群に交番電圧を印加することにより前記第２の方向の第１の振動モードである縦１次振動モードと前記第３の方向の第２の振動モードである屈曲２次振動モードとを同時に励起することにより該超音波振動子に超音波楕円振動を発生することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５の発明によれば、縦振動の振動方向に対し直交方向に積層された超音波振動子であり、第１のモードは縦１次振動モードで、第２のモードは屈曲２次振動モードであるので小型な超音波振動子が得られる。また、積層方向が縦振動と直交しているので、積層された圧電シート間の剥離現象がほとんど見られない超音波振動子が得られる。さらに、内部電極パターンが２種類で済むので製造工程の簡略化及び製造コストの低減化に大きく寄与するとともに、積層枚数が少なくても所望の駆動力が得られる。
【００２７】
請求項６に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、前記第１の振動モードと前記第２の振動モードの共通の略節位置に支持用もしくは駆動力取り出し用の部材を挿入可能な穴が形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項６の発明によれば、第１の振動モードと第２の振動モードの共通の略節位置に穴が設けられているので、この部分にピンを挿入して、そのピンで超音波振動子を固定することが可能である。また、該超音波振動子を自走させる方式の超音波モータの場合にはこのピンから力を取り出すことが可能である。
【００２９】
請求項７に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、リード線もしくは電極が設けられたフレキシブル基板が前記外部電極連結用導体膜上にて電気的に接合されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項７の発明によれば、リード線もしくは電極が設けられたフレキシブル基板が外部電極連結用導体膜上にて電気的に接合されているので、比較的任意の位置でリード線を取り付けることができ、つまり、より広い位置からの電気接続端の取り出しが可能となり、設計自由度を広げることができる。
【００３１】
請求項８に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、前記圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミクス素子で構成したことを特徴とするものである。
【００３２】
請求項８の発明によれば、前記圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミクス素子を用いて構成されているので、電気機械結合の大きな超音波振動子を得ることができる。
【００３３】
請求項９に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、前記内部電極は、Ａｇ−Ｐｄ合金、もしくはＡｇ、もしくはＮｉ、もしくはＰｔ、もしくはＡｕを用いて構成したことを特徴とする。
【００３４】
請求項９の発明によれば、前記内部電極は、Ａｇ−Ｐｄ合金、もしくはＡｇ、もしくはＮｉ、もしくはＰｔ、もしくはＡｕを用いて構成したので、融点を高くすることができ、また十分低い内部電極抵抗とすることができる。
請求項１０に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、前記外部電極もしくは前記外部電極連結用導体膜は、Ａｇ、もしくはＡｇ−Ｐｄ合金、もしくはＰｔを用いて構成したことを特徴とする。
【００３５】
請求項１０の発明によれば、前記外部電極もしくは前記外部電極連結用導体膜は、Ａｇ、もしくはＡｇ−Ｐｄ合金、もしくはＰｔを用いて構成したので、融点を高くすることができ、また十分低い内部電極抵抗とすることができる。
請求項１１に記載の超音波振動子は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波振動子において、超音波楕円振動が発生している部位に摩擦部材を接合したことを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１１の発明によれば、上記超音波振動子において、超音波楕円振動が発生している部位に摩擦部材を接合することにより、被駆動体とは任意の材料にて接触させることが可能となる。
【００３７】
請求項１２に記載の超音波モータは、請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の超音波振動子と、前記超音波振動子に対し相対的に移動する被駆動体と、前記超音波振動子を前記被駆動体に押圧する押圧部材と、を少なくとも有して構成されたことを特徴とするものである。
【００３８】
請求項１２の発明によれば、上記発明の小型化が可能な超音波振動子を用いて超音波モータを構成できるので、小型の超音波モータを構成することができる。
請求項１３に記載の超音波モータは、請求項１２に記載の超音波モータにおいて、前記被駆動体は、直線動作を行うことを特徴とするものである。
【００３９】
請求項１３の発明によれば、被駆動体は直線動作を行わせることができる。
【００４０】
請求項１４に記載の超音波モータは、請求項１２に記載の超音波モータにおいて、前記被駆動体は、回転動作を行うことを特徴とするものである。
【００４１】
請求項１４の発明によれば、前記被駆動体は回転動作を行わせることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
第１の実施の形態：
（構成）
図１乃至図６は本発明に係る超音波振動子及びそれを用いた超音波モータの第１の実施の形態を示し、図１は該超音波モータに搭載された超音波振動子の概略の外観構成を説明するもので、図１（Ａ）は該超音波振動子の上面図、図１（Ｂ）は該超音波振動子の正面図、図１（Ｃ）は該超音波振動子の左側面図、図１（Ｄ）は該超音波振動子の裏面図、図１（Ｅ）は該超音波振動子の右側面図、図１（Ｆ）は該超音波振動子の下面図である。また、図２は図１に示す超音波振動子の基本的な部分を詳しく示した要部分解斜視図、図３は本実施の形態の超音波振動子の動作状態を示す斜視図であり、図３（Ａ）は共振縦振動状態を示し、図３（Ｂ）は共振屈曲振動状態をそれぞれ示している。また、図４は本実施の形態の超音波振動子の詳細な構成及び基本作用を説明するための説明図であり、図４（Ａ）は大きな振幅を有する超音波楕円振動の発生時を示す図、図４（Ｂ）は底面の両端部に２つのの摩擦部材を設けた超音波振動子の正面図、図４（Ｃ）は底面及び上面の両端部にそれぞれ２つの摩擦部材を設けた超音波振動子の正面図、図４（Ｄ）は側面の中央部に１つの摩擦部材を設けた超音波振動子の正面図をそれぞれ示している。また、図５は本実施の形態の超音波振動子の駆動子近傍に生じる励起作用を説明するための説明図であり、図５（Ａ）はＡ相に印加する交番電圧がＢ相よりもπ／２位相が遅れている時を示し、図５（Ｂ）は逆にＡ相に印加する交番電圧がＢ相よりもπ／２位相が進んでいる時をそれぞれ示している。さらに、図６は上記超音波振動子を用いた超音波モータの基本構造を説明するためのもので、図６（Ａ）は該超音波モータの正面図、図６（Ｂ）は該超音波モータの側面図である。
【００４３】
本実施の形態の超音波モータに搭載された超音波振動子の構成について図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
本実施の形態の超音波振動子１は、図１に示すように、積層型の超音波振動子であり、その断面が略長方形となる角柱形状に構成された積層体１Ａで主に構成されている。
【００４５】
この積層体１Ａは、図１（Ｂ），図１（Ｄ）に示すように、略左半分の積層体である第１積層部２と、略右半分の積層体である第２積層部３と、これら第１，第２積層部２，３の表裏の各所定位置に設けられた外部電極４と、本実施の形態の特徴となる外部電極連結用導体膜６とで構成されている。
【００４６】
なお、本実施の形態では、積層体１Ａは、実際には、例えば幅は１０ｍｍ，高さ２．４ｍｍ，奥行き２ｍｍの寸法で構成されている。
【００４７】
前記超音波振動子１の内部電極構造について図２を参照しながら詳細に説明すると、超音波振動子１の積層体１Ａは、図２に示すように、絶縁体として電極が施されてなく圧電的に不活性な３枚の絶縁用圧電シート１２Ａ〜１２Ｃと、これら３枚の絶縁用圧電シート１２Ａ〜１２Ｃとの間に挟持されるように積層され、内部電極処理が施された薄い矩形状で複数設けられた圧電シート７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄとで、上述の第１積層部２，第２積層部３を構成する構造となっている。
【００４８】
具体的には、前記第１積層部２は、最左端に配される絶縁用圧電シート１２Ａと中央に配される絶縁用圧電シート１２Ｂとの間に挟持されるように２種の圧電シート７Ａ，７Ｂを交互に積層することで構成され、前記第２積層部３は、中央に配される前記絶縁用圧電シート１２Ｂと最右端に配される絶縁用圧電シート１２Ｃとの間に挟持されるように２種の圧電シート７Ｃ，７Ｄを交互に積層することで構成されている。なお、これら絶縁用圧電シートが必ずしも必要ではないが、その場合でも望ましくは右端の絶縁用圧電シートは設けた方が良い。つまり、超音波振動子１の右端にて内部電極が端部に露出してしまうのを防止するためである。
【００４９】
第１積層部２は、第１内部電極（８Ａ，８Ｂ）が形成された圧電シート７Ａと第２内部電極（９Ａ，９Ｂ）が形成された圧電シート７Ｂが交互に積層された構造になっている。
【００５０】
また、第２積層部３は、第３内部電極（１０Ａ，１０Ｂ）が形成された圧電シート７Ｃと第４内部電極（１１Ａ，１１Ｂ）が形成された第２の圧電シート７Ｄが交互に積層された構造になっている。
【００５１】
前記第１積層部２において、前記圧電シート７Ａは、第１内部電極が圧電シート部１２ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第１内部電極８Ａ，８Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ＋）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ１＋）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【００５２】
また、前記圧電シート７Ｂは、第２内部電極が圧電シート部１２ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第２内部電極９Ａ，９Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ−）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ１−）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【００５３】
一方、前記第２の積層部３において、前記圧電シート７Ｃは、第３内部電極が圧電シート部１２ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第３内部電極１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ｂ相（Ｂ＋）用及び外部電極Ａ相（Ａ１＋）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【００５４】
また、前記圧電シート７Ｄは、第４内部電極が圧電シート部１２ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第４内部電極１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ｂ相（Ｂ−）用及び外部電極Ａ相（Ａ１−）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【００５５】
本実施の形態では、前記圧電シート７Ａ〜７Ｄの寸法は、例えば高さ２．４ｍｍ、奥行き２ｍｍ、厚さ８０μｍとなるように構成している。また、絶縁用圧電シート１２Ａ，１２Ｃの寸法は、同様に高さ２．４ｍｍ、奥行き２ｍｍ、厚さ８０μｍとなるように構成している。ただし、中央の絶縁シート１２Ｂの厚みは、５００μｍである。
【００５６】
圧電体シート１２Ａ〜１２Ｃ，１２ａの材質としては、本実施の形態ではチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミクス素子（以降、ＰＺＴと称する）を用いた。なお、本実施の形態では、ＰＺＴを用いたが圧電性を示す部材であるならば圧電シートの材料として利用することが可能である。また、使用したＰＺＴ材は、Ｑｍ値の大きいハード系材料を選択し、例えばこの場合のＱｍ値は約２０００である。
【００５７】
また、前記圧電シート７Ａ，７Ｃにおいて、前記第１内部電極８Ａ，８Ｂ及び第３内部電極１０Ａ，１０Ｂは、図２に示すように、実際にはＹ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ２分割されている。また、第１内部電極８Ａ，８Ｂ及び第３内部電極１０Ａ，１０Ｂは、圧電シート１２ａ面の周辺部に０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けて構成されている。ただし、上述したように外部電極４と接する方向（手前方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【００５８】
前記圧電シート７Ｂ，７Ｄにおいて、前記第２内部電極９Ａ，９Ｂ及び第４内部電極１１Ａ，１１Ｂも同様にＹ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ２分割されている。また、同様に第２内部電極９Ａ，９Ｂ及び第４内部電極１１Ａ，１１Ｂは、圧電シート１２ａ面の周辺部に０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けて構成されている。ただし、外部電極４と接する方向（奥方向）に関しては超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【００５９】
なお、本実施の形態では、内部電極材料としては銀パラジウム合金を用いて形成した。これ以外にもＡｇ，もしくはＮｉ，もしくはＰｔ，もしくはＡｕを用いることも可能である。また、内部電極の厚みは４μｍ程度として形成した。
【００６０】
そして、図２に示すように、積層体１Ａの内部電極８Ａ〜１１Ｂが露出した領域、すなわち正面の４箇所、裏面４箇所には、外部電極４が配設されるようになっている。
【００６１】
次に、上記超音波振動子１の外観構成について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００６２】
本実施の形態の超音波振動子１は、図１（Ｂ）に示すように、正面には内部電極８Ａ，８Ｂ，１０Ａ，１０Ｂが露出した位置に外部電極４が４箇所設けられている。
【００６３】
そして、本実施の形態では、上記目的を達成するために、従来用いられていたリード線に代えて、上述した外部電極連結用導電膜６を用いて外部電極間の連結を行うようにしている。
【００６４】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、外部電極Ａ＋と外部電極Ａ１＋とは、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている。また、外部電極Ｂ＋は、その一部に外部電極連結用導体膜６が接続され、超音波振動子１上端部まで延長されており、該超音波振動子１上面には、図１（Ａ）に示すようにその延長された外部電極連結用導電膜６と接続し上面左端部まで延長されている外部電極連結用導体膜６があり、さらにその外部電極連結用導電膜６に接続して超音波振動子１の左側面には、図１（Ｃ）に示すように下方に向かって外部電極連結用導体膜６が設けられており、最終的に外部電極Ｂ１＋と接続するように構成している。
【００６５】
一方、超音波振動子１の正面の外部電極４を正極とすると、該超音波振動子１の裏面には、図１（Ｄ）に示すようにこれら正極の外部電極４に対応する負極の外部電極４が設けられている。これら負極の外部電極４についても対角に存在する外部電極同士は、図１（Ｄ）に示すように外部電極連結用導体膜６により電気的に接続される。
【００６６】
つまり、外部電極Ａ−と外部電極Ａ１−とは、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている。また、外部電極Ｂ１−は、その一部に外部電極連結用導体膜６が接続され、超音波振動子１下端部まで延長されており、該超音波振動子１下には、図１（Ｆ）に示すようにその延長された外部電極連結用導電膜６と接続し下面左端部まで延長されている外部電極連結用導体膜６があり、さらにその外部電極連結用導電膜６に接続して超音波振動子１の右側面には、図１（Ｅ）に示すように上方に向かって外部電極連結用導体膜６が設けられており、最終的に外部電極Ｂ−と接続するように構成している
なお、本実施の形態では、外部電極４及び外部電極連結用導電膜６としては、Ａｇを用いたが、Ａｇ−Ｐｄ合金，もしくはＡｇ−Ｐｔ合金，もしくはＰｔを用いて構成しても良い。
【００６７】
また、実際には、前記外部電極４及び外部電極連結用導体膜６の厚みは１０〜３０μｍとなるように構成した。
【００６８】
なお、Ａ相（＋）、Ａ相（−）、Ｂ相（＋）、Ｂ相（−）に対して、図示はしないが、外部電極４上もしくは外部電極連結用導体膜上６にてリード線が半田付けされるか、もしくは電極が設けられたフレキシブル基板が電気的に接合されるようになっており、該超音波振動子１を駆動するための交番電圧が供給されることになる。また、後述するが前記超音波振動子１の略中央部、すなわち縦振動と屈曲振動の共通の節位置には、固定用のピンを装着するための穴５が設けられている。
【００６９】
次に、本実施の形態の超音波振動子１の製造方法について説明する。
【００７０】
まず、ＰＺＴの仮焼結粉末とバインダーとを混合して泥しょうを作成し、ドクターブレード法を用いてフィルム上にキャスティングして２種の圧電シート（グリーンシートとも称す：絶縁用圧電シート１２Ａ〜１２Ｃ及び圧電シート７Ａ〜７用の圧電シート部１２ａ）を作製する。
【００７１】
そして、圧電シートを乾燥した後、フィルムから剥離する。
【００７２】
次、圧電シート１２ａに第１内部電極（８Ａ，８Ｂ）のパターンを有するマスクを用いて内部電極材料を印刷することにより、圧電シート７Ａを形成する。また圧電シート７Ｃについても上記同様の処理を行うことで第３内部電極（１０Ａ，１０Ｂ）が印刷された圧電シート７Ｃとなる。
【００７３】
また、別の圧電シート１２ａには第２内部電極（９Ａ，９Ｂ）のパターンを有するマスクを用いて内部電極材料を印刷することにより、圧電シート７Ｂを形成する。また、圧電シート７Ｄについても上記同様の処理を行うことで第４内部電極（１１Ａ，１１Ｂ）が印刷された圧電シート７Ｄとなる。
【００７４】
すなわち、本実施の形態では、２種の内部電極パターンが施された圧電シートを形成することになる（圧電シート７Ａ，７Ｃと、圧電シート７Ｂ，７Ｄとの２種類）。
【００７５】
そして、絶縁用圧電シート１２Ａ〜１２Ｃを用意し、図２で説明したような積層形態にて、これらの絶縁用圧電シート１２Ａ〜１２Ｃの間に前記２種の圧電シート（圧電シート７Ａ，７Ｃと、圧電シート７Ｂ，７Ｄ）を位置決めを正確に行い交互に積層する。
【００７６】
これらの積層された圧電シート（積層体１Ａ）は熱圧着後、１２００℃程度の温度で焼成される。その後、所定の形状（例えば図１に示す形状）に裁断される。
【００７７】
そして、内部電極８Ａ〜１１Ｂ）の露出部分には、外部電極４として銀を焼き付けて形成する。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、図１にて説明した導通形態にて外部電極連結用導体膜６も同様の方法で形成する。
【００７９】
最後に、外部電極４（８Ａ〜１１Ｂ）のＡ相、Ｂ相に直流高電圧を印加して分極を行う。
【００８０】
こうして、本実施の形態の超音波振動子１と成す。
【００８１】
（作用）
次に、上記構成の超音波振動子１の動作について図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。
【００８２】
なお、予め、図示はしないが各外部電極４の各リード電気端子にリード線（またはフレキシブル基板）を半田にて結線し、さらに、図示はしないが該超音波振動子１の駆動電源手段としての駆動電源を用意し、この駆動電源に前記各リード線（又はフレキシブル基板）を電気的に接続したものとして説明する。
【００８３】
いま、図１の超音波振動子１の上記Ａ相，Ｂ相に、同位相で周波数１６０ＫＨｚ近傍の交番電圧を印加したものとする。すると、超音波振動子１は、１次の縦振動が励起された。また、上記Ａ相，Ｂ相に逆位相で周波数１６０ＫＨｚ近傍の交番電圧を印加すると、超音波振動子１は２次の屈曲振動が励起された。
【００８４】
これらの振動を有限要素法を用いてコンピュータ解析した結果、図３（Ａ）に示すような共振縦振動姿勢、及び図３（Ｂ）に示すような共振屈曲振動姿勢が予想され、且つ振動測定の結果、それが実証された。
【００８５】
なお、共振周波数についてより詳細には、屈曲２次振動の共振周波数を縦１次振動の共振周波数より数％程度（望ましくは３％程度）低くなるように設計してある。このようにすることで、後述する超音波モータとしての出力特性が大幅に向上することになる。
【００８６】
次に、図１の超音波振動子１の上記Ａ相，Ｂ相に、位相がπ／２異なる１６０ＫＨｚの交番電圧を印加したものとする。すると、図４（Ａ）に示す超音波振動子１の矢印で示す位置で大きな振幅を有する超音波楕円振動を観察することができた。なお、本実施の形態では、圧電素子の圧電縦効果を利用して縦振動、屈曲振動を励起している。
【００８７】
ところで、超音波モータとして超音波振動子を利用する場合、上記超音波楕円振動の発生している部位に摩擦部材１３を接合して構成することになる。
【００８８】
図４（Ｂ）には、超音波振動子１（積層体１Ａ）底面の両端部からほぼ３ｍｍの位置に２個の摩擦部材１３が接着されている構成例が示されている。
【００８９】
前記摩擦部材１３の材質は、樹脂中にアルミナ粉を分散させて構成されている。また、該摩擦部材１３の形状は、本実施の形態では、例えば図４において、幅１ｍｍ，高さ０．５ｍｍ，奥行き１．８ｍｍとなる寸法で形成した。
【００９０】
さらに、本実施の形態では、超音波振動子１を押圧保持するために縦振動と屈曲振動の共通の節部にあたる超音波振動子中央部に穴５を設けてあり、この穴５に固定用のピン５Ａ（図６参照）を挿入して、それを保持し、押圧するように構成すれば良い。
【００９１】
また、他の摩擦部材の構成例としては、図４（Ｃ）に示すように、超音波振動子１（積層体１Ａ）底面の両端部から略３ｍｍの位置に２個の摩擦部材１３が接着され、該超音波振動子１（積層体１Ａ）の上面の両端部に２個の摩擦部材１３が接着されている構成例がある。
【００９２】
この場合は、図５（Ａ），図５（Ｂ）に示すように、積層体１Ａ上面の一対の摩擦部材１３と、積層体１Ａ下面の一対の摩擦部材１３とは、互いに逆回転の楕円振動を行っているので、上述したガイドを摩擦部材１３の両側に設け、該超音波振動子１自体が移動する自走式モータが構成できる。また、その超音波振動子１から駆動力を取り出すためのピンを挿入するための穴５が、前記図４（Ｂ）に示した構成例と略同様な位置に設けられている。
【００９３】
さらに、図４（Ｄ）には、超音波振動子１の側面の中央部に摩擦部材１３が接着されている構成例が示されている。この場合、前記図４（Ｂ），図４（Ｃ）に示す構成例と略同様に超音波振動子１を押圧保持するために縦振動と屈曲振動の共通の節部にあたる振動子中央部に穴５を設け、この穴５にピンを挿入して、それを保持し、押圧するように構成すれば良い。
【００９４】
なお、本実施の形態では、図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）にて説明したような摩擦部材１３の配置に限定されるものではなく、該超音波振動子１の駆動力が最も得られる位置であれば適宜変更可能であり、また摩擦部材の個数についても限定されることはなく上記同様適宜増設しても良い。
【００９５】
次に、上記超音波振動子１を用いた自走式の超音波モータ２０の構成について図６を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態の超音波リニアモータ２０は、図６（Ａ），図６（Ｂ）に示すように上記構成の超音波振動子１と、この超音波振動子を保持する一対のガイド２１と、前記一対のガイド２１の両側面に配され、収容された超音波振動子１とガイド２１とをある所定の圧力で押圧するために前記ガイド２１を付勢する板ばね２３とで主に構成される。
【００９６】
ガイド２１は押圧部材（本実施の形態では板バネ２３）からの力を超音波振動子１に伝えるとともに、ガイドと振動子の当接面と垂直方向への、振動子のガイドに対する運動を規制する。なお、ここでは、水平方向の規制もガイドと一体の部材で行った形態を示すが、別体の部材で行ってもよい。
【００９７】
また、本実施の形態では、振動子の進行方向が直線になるように規制している一例を示すが、垂直方向または水平方向またはその両方に緩やかな曲線状のガイドとすればその曲線に沿って駆動することが可能である。
【００９８】
つまり、本実施の形態の超音波リニアモータ２０は、図６（Ａ）に示すように、上記超音波振動子１の対向する面に設けられた駆動子１３に接するように２個のガイド２１により挟み込まれる様にした構造で、自走式の超音波モータ２０として構成されている。
【００９９】
超音波駆動子１を挟持するガイド２１は、図６（Ｂ）に示すように、コの字形状をしたガイド筐体２１Ａと、このガイド筐体２１Ａ内部の上下内面に接着された摺動板２５とにより主に構成されている。
【０１００】
ガイド筐体２１Ａはアルミニウムを用いて形成されたもので、摺動板２５はジルコニアセラミクスを用いて形成されたものである。
【０１０１】
さらに、本実施の形態では、超音波振動子１と摺動板２５間に所定の押圧力を与えるために、板バネ２３が設けられており、この板バネ２３によって２個のガイド２１間を互いに引き寄せる方向に付勢されている。つまり、板バネ２１は、図６（Ａ）に示すように、上下方向にはバネ特性を有するものの、左右方向については上下２個のガイド２１を固定する固定部材としての機能を備えている。なお、押圧部材としては、板バネ以外にもコイルバネ、マグネット等、第１と第２のガイドの距離を縮める方向の力を与えるものであればよい。また、振動子の位置によって押圧ができない、または極端に弱くならないために、押圧部材はできるだけ両端に近いところに設置するのが望ましい。
【０１０２】
板バネ２３は、図６（Ａ）に示すように、超音波モータ２０の表面両側端部に２個、裏面両側端部に２個配置されるとともに、ガイド２１に対しそれぞれビス２４にて螺合することにより、固定されている。
【０１０３】
また、下部のガイド２１には、複数の取付け固定用の穴２２が設けられており、図示しない基台に該穴２２を利用してビス等により固定されるようになっている。一方、上部のガイド２１は、基台（図示せず）には固定されずに、板バネ２３により保持されているのみである。
【０１０４】
さらに、超音波振動子１の中央部、すなわち１次縦振動と２次屈曲振動の共通の節部（それぞれの振動モードにおいて静止している点の近傍）の穴５には、出力取り出し用のピン５Ａが接着されている。他の振動モードまたは振動モードの合成を利用している場合でも、そのモード（共通の）節部または振動が極小になる部分にピンを配置すれば、振動を阻害することなく駆動力の伝達が可能である。このピン５Ａは超音波モータをある電子機器，装置等に搭載した場合に該超音波振動子１の駆動力を外部（電子機器内の駆動機構、装置内の被駆動物）へと伝達するための駆動伝達手段である。
もちろん、被駆動物側の係合部材により超音波振動子１と被駆動物が係合されている場合には、ピン５Ａは必要ない。
【０１０５】
上記構成の超音波モータ２０において、いま、図６（Ａ）に示す超音波振動子１のＡ相，Ｂ相に、位相がπ／２異なる１６０ＫＨｚの交番電圧を印加し、該超音波振動子１の摩擦部材１３の位置に楕円振動を発生させたところ、該超音波振動子１自身が左右方向に移動し駆動することが確認できた。
【０１０６】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、上述したように前記超音波振動子１は外部電極間を結ぶリード線の代わりに外部電極連結用導体膜６を用いたので、リード線による飛び出し部がなくなり、超音波振動子１としての小型化が可能になる。さらに、前記超音波振動子１を用いて超音波モータ２０を構成した場合にも同様にリード線による飛び出し部がなくなり、超音波モータを非常に薄型化にすることができる。また、本実施の形態では、圧電縦効果を利用しているので電気機械結合が大きな超音波振動子１が得られるという効果ある。
【０１０７】
なお、本実施の形態において、上述した圧電シート７Ａ〜７Ｄの内部電極構成については、負極側に関しては２分割しないで全面電極としても構わない。その場合、負極側は共通の負極となる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、超音波振動子１自体が自走するタイプの超音波モータの構成例について説明したが、これに限定されることはなく、例えば前記超音波振動子１を固定して被駆動体を直線動作させることも可能である。また、該超音波振動子１の超音波楕円振動が発生している部位に、例えば被駆動体として回転体を押圧させることで被駆動体を回転動作させることができる駆動タイプの構成も可能である。
【０１０９】
また、本実施の形態では、圧電素子としてＱｍ値の大きい（２０００）ハード系材料を選択したが、Ｑｍ値が６０程度のソフト系圧電素子を用いて構成しても良い。
【０１１０】
第２の実施の形態：
（構成）
図７及び図８は本発明に係る超音波振動子及びそれを用いた超音波モータの第２の実施の形態を示し、図７は該超音波モータに搭載された超音波振動子の内部電極構造を詳しく示した要部分解斜視図、図８は該超音波モータに搭載された超音波振動子の概略の外観構成を説明するもので、図８（Ａ）は該超音波振動子の正面図、図８（Ｂ）は該超音波振動子の上面図、図８（Ｃ）は該超音波振動子の裏面図、図８（Ｄ）は該超音波振動子の下面図である。なお、図７及び図８は前記第１の実施の形態の構成要素と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１１１】
本実施の形態の超音波振動子１では、圧電シート及び絶縁用圧電シートの積層方向を縦振動方向とは直交する方向（Ｚ方向：垂直方向）にして積層体１Ｂを構成するとともに、該積層体１Ｂの表裏面の外部電極間を外部電極連結用導電膜６にて連結したことが前記第１の実施の形態の超音波装置１とは異なる点である。
【０１１２】
本実施の形態の超音波振動子１は、図８に示すように、積層型の超音波振動子であり、その断面が略長方形となる角柱形状に構成された積層体１Ｂで主に構成されている。
【０１１３】
この積層体１Ｂは、図７に示すように、略上半分の積層体である第１積層部２と、略下半分の積層体である第２積層部３と、これら第１，第２積層部２，３の表裏の各所定位置に設けられた外部電極４と、外部電極連結用導体膜６とで構成されている。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、積層体１Ｂは、実際には、例えば幅は１０ｍｍ，高さ２．４ｍｍ，奥行き４ｍｍの寸法で構成されている。
【０１１５】
前記超音波振動子の内部電極構造について図７を参照しながら詳細に説明すると、超音波振動子１の積層体１Ｂは、図７に示すように、絶縁体として電極が施されてなく圧電的に不活性な３枚の絶縁用圧電シート３５Ａ〜３５Ｃと、これら３枚の絶縁用圧電シート３５Ａ〜３５Ｃとの間に挟持されるように積層され、内部電極処理が施された薄い矩形状で複数設けられた圧電シート３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄとで、上述の第１積層部２，第２積層部３を構成する構造となっている。
【０１１６】
具体的には、前記第１積層部２は、最上端に配される絶縁用圧電シート３５Ａと中央に配される絶縁用圧電シート３５Ｂとの間に挟持されるように２種の圧電シート３０Ａ，３０Ｂを交互に積層することで構成され、前記第２積層部３は、中央に配される前記絶縁用圧電シート３５Ｂと最下端に配される絶縁用圧電シート３５Ｃとの間に挟持されるように２種の圧電シート３０Ｃ，３０Ｄを交互に積層することで構成されている。
【０１１７】
第１積層部２は、第１内部電極（３１Ａ，３１Ｂ）が形成された圧電シート３０Ａと第２内部電極（３２Ａ，３２Ｂ）が形成された圧電シート３０Ｂが交互に積層された構造になっている。
【０１１８】
また、第２積層部３は、第３内部電極（３３Ａ，３３Ｂ）が形成された圧電シート３０Ｃと第４内部電極（３４Ａ，３４Ｂ）が形成された圧電シート３０Ｄが交互に積層された構造になっている。
【０１１９】
前記第１積層部２において、前記圧電シート３０Ａは、第１内部電極が圧電シート部３５ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第１内部電極３１Ａ，３１Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ＋）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ＋）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１２０】
また、前記圧電シート３０Ｂは、第２内部電極が圧電シート部３５ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第２内部電極３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ−）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ−）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１２１】
一方、前記第２の積層部３において、前記圧電シート３０Ｃは、第３内部電極が圧電シート部３５ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第３内部電極３３Ａ，３３Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ｂ相（Ｂ１＋）用及び外部電極Ａ相（Ａ１＋）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１２２】
また、前記圧電シート３０Ｄは、第４内部電極が圧電シート部３５ａの面上に略２分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第４内部電極３４Ａ，３４Ｂのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ｂ相（Ｂ１−）用及び外部電極Ａ相（Ａ１−）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１２３】
本実施の形態では、前記圧電シート３０Ａ〜３０Ｄの寸法は、例えば幅１０ｍｍ，奥行き４ｍｍ、厚さ５０μｍとなるように構成している。また、絶縁用圧電シート３５Ａ，３５Ｃの寸法は、同様に幅１０ｍｍ，奥行き４ｍｍ、厚さ２００μｍとなるように構成している。
【０１２４】
本実施の形態では、前記圧電シート３０Ａにおいて、前記第１内部電極３１Ａ，３１Ｂは、図７に示すように、実際にはＹ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ二分割されている。ただし、上述したように外部電極４と接する方向（手前方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１２５】
前記圧電シート３０Ｂにおいて、前記第２内部電極３２Ａ，３２Ｂも同様に、Ｙ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ二分割されている。ただし、上述したように外部電極４と接する方向（手前方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１２６】
前記圧電シート３０Ｃにおいて、前記第３内部電極３３Ａ，３３Ｂは、図７に示すように、Ｙ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ二分割されている。ただし、上述したように外部電極４と接する方向（奥行き方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１２７】
また、前記圧電シート３０Ｄにおいて、前記第４内部電極３４Ａ，３４Ｂも同様に、Ｙ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ二分割されている。ただし、上述したように外部電極４と接する方向（奥行き方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１２８】
次に、上記超音波振動子１の外観構成について、図８を参照しながら詳細に説明する。
【０１２９】
本実施の形態の超音波振動子１は、図８（Ａ）に示すように、正面には内部電極３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂが露出した位置に外部電極４が４箇所設けられている。また、裏面にも、図８（Ｃ）に示すように、内部電極３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂが露出した位置に外部電極４箇所設けられている。
【０１３０】
ここで、本実施の形態につおいても前記第１の実施の形態と同様に、外部電極連結用導電膜６を用いて外部電極間の連結を行うようにしている。
【０１３１】
つまり、外部電極Ａ＋と外部電極Ａ１＋は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図８（Ａ），図８（Ｂ），図８（Ｃ）参照）。この場合、図８（Ｂ）に示すように、この外部電極連結用導体膜６は、超音波振動子１の上面を経由して互いの外部電極と電気的に接続される。
【０１３２】
外部電極Ａ−と外部電極Ａ１−は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図８（Ａ），図８（Ｂ），図８（Ｃ）参照）。
【０１３３】
外部電極Ｂ−と外部電極Ｂ１−は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図８（Ａ），図８（Ｃ），図８（Ｄ）参照）。
【０１３４】
外部電極Ｂ＋と外部電極Ｂ１＋は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図８（Ａ），図８（Ｃ），図８（Ｄ）参照）。
【０１３５】
このような電気的接続形態となるように、外部電極導電膜６が配設され、実際の接続形態については、図８中に示す通りである。
【０１３６】
本実施例の積層振動子の製造方法，動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０１３７】
また、超音波モータとして前記超音波振動子１を利用する場合、摩擦部材１３の取り付け位置等についても同様であり、また、該超音波振動子１を用いた超音波モータの構成についても同様であるので説明を省略する。
【０１３８】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果がえられる他に、積層方向が縦振動方向とは直交する方向であるので、超音波振動子の積層間の剥離現象が生じにくいといった効果がある。
【０１３９】
なお、本実施の形態において、内部電極構成に関し、負極に関しては二分割しないで全面電極としても良い。その場合には負極側は共通の負極となる。
【０１４０】
第３の実施の形態：
（構成）
図９及び図１０は本発明に係る超音波振動子及びそれを用いた超音波モータの第３の実施の形態を示し、図９は該超音波モータに搭載された超音波振動子の内部電極構造を詳しく示した要部分解斜視図、図１０は該超音波モータに搭載された超音波振動子の概略の外観構成を説明するもので、図１０（Ａ）は該超音波振動子の正面図、図１０（Ｂ）は該超音波振動子の裏面図、図１０（Ｃ）は該超音波振動子の左側面図、図１０（Ｄ）は該超音波振動子の右側面図である。なお、図９及び図１０は前記第１，２の実施の形態の構成要素と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１４１】
本実施の形態の超音波振動子１では、圧電シート及び絶縁用圧電シートの積層方向を縦振動方向とは直交する方向（Ｙ方向：奥行き方向）にして積層体１Ｃを構成するとともに、該積層体１Ｃの両側側面の外部電極間を外部電極連結用導電膜６にて連結したことが前記第１の実施の形態の超音波装置１とは異なる点である。
【０１４２】
本実施の形態の超音波振動子１は、図１０に示すように、積層型の超音波振動子であり、その断面が略長方形となる角柱形状に構成された積層体１Ｃで主に構成されており、該積層体１ｃは、該両側側面の各所定位置に設けられた外部電極４（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ）と、外部電極連結用導体膜６とを有して構成されている。
【０１４３】
前記超音波振動子の内部電極構造について図９を参照しながら詳細に説明すると、超音波振動子１の積層体１Ｃは、図９に示すように、絶縁体として電極が施されてなく圧電的に不活性な２枚の絶縁用圧電シート４３Ａ，４３Ｂと、これら２枚の絶縁用圧電シート４３Ａ，４３Ｂとの間に交互に挟持されるように積層され、内部電極処理が施された薄い矩形状で複数設けられた圧電シート４０Ａ，４０Ｂとで構成する構造となっている。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、積層体１Ｃは、実際には、例えば幅は１０ｍｍ，高さ２．４ｍｍ，奥行き２ｍｍの寸法で構成されている。
【０１４５】
具体的には、前記積層体１Ｃは、最後端に配される絶縁用圧電シート４３Ａと最前端に配される絶縁用圧電シート４３Ｂとの間に挟持されるように２種の圧電シート４０Ａ，４０Ｂを交互に積層することで構成されている。
【０１４６】
前記圧電シート４０Ａは、第１内部電極が圧電シート部４２ａの面上に略４分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第１内部電極４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ−，Ａ１−）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ−，Ｂ１−）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１４７】
また、前記圧電シート４０Ｂは、第２内部電極が圧電シート部４２ａの面上に略４分割されるように設けて形成されるとともに、形成された第２内部電極４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄのそれぞれの端部に外部電極（外部電極Ａ相（Ａ＋，Ａ１＋）用及び外部電極Ｂ相（Ｂ＋，Ｂ１＋）用）に接続する部分が設けられて形成されている。
【０１４８】
本実施の形態では、前記圧電シート４０Ａ，４０Ｂの寸法は、例えば幅１０ｍｍ，高さ２．４ｍｍ，厚さ５０μｍとなるように構成している。また、絶縁用圧電シート４３Ａ，４３Ｂの寸法は、同様に幅１０ｍｍ，高さ２．４ｍｍ、厚さ５０μｍとなるように構成している。
【０１４９】
本実施の形態では、前記圧電シート４０Ａにおいて、前記第１内部電極４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、図９に示すように、実際にはＸ方向及びＹ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ４分割されている。また、上述したように外部電極４と接する方向（両側側面方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１５０】
前記圧電シート４０Ｂにおいて、前記第２内部電極４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄについても同様に、図９に示すようにＸ方向及びＹ方向に沿って０．４ｍｍ程度の絶縁距離を設けてそれぞれ４分割されている。また、上述したように外部電極４と接する方向（両側側面方向）に関しては、超音波振動子１の端部にまで延長して配設されている。
【０１５１】
次に、上記超音波振動子１の外観構成について、図１０を参照しながら詳細に説明する。
【０１５２】
本実施の形態の超音波振動子１は、図１０（Ｃ）に示すように、左側面には内部電極４１Ａ，４１Ｃ，４２Ａ，４２Ｃが露出した位置に外部電極４が４箇所設けられている。また、右側側面にも、図１０（Ｄ）に示すように、内部電極４１Ｂ，４１Ｄ，４２Ｂ，４２Ｄが露出した位置に外部電極４箇所設けられている。
【０１５３】
ここで、本実施の形態においても前記第１の実施の形態と同様に、外部電極連結用導電膜６を用いて外部電極間の連結を行うようにしている。
【０１５４】
つまり、外部電極Ａ＋と外部電極Ａ１＋は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図１０（Ａ），図１０（Ｃ），図１０（Ｄ）参照）。
【０１５５】
外部電極Ａ−と外部電極Ａ１−は、上記同様に外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図１０（Ａ），図１０（Ｃ），図１０（Ｄ）参照）。
【０１５６】
この場合、図１０（Ａ）に示すように、この外部電極連結用導体膜６は、超音波振動子１の正面を経由して互いの外部電極と電気的に接続される。
【０１５７】
一方、外部電極Ｂ−と外部電極Ｂ１−は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図１０（Ｂ），図１０（Ｃ），図１０（Ｄ）参照）。
【０１５８】
外部電極Ｂ＋と外部電極Ｂ１＋は、外部電極連結用導体膜６により電気的に導通されている（図１０（Ｂ），図１０（Ｃ），図１０（Ｄ）参照）。
【０１５９】
この場合、図１０（Ｂ）に示すように、この外部電極連結用導体膜６は、超音波振動子１の裏面を経由して互いの外部電極と電気的に接続される。
【０１６０】
本実施例の積層振動子の製造方法，動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０１６１】
また、超音波モータとして前記超音波振動子１を利用する場合、摩擦部材１３の取り付け位置等についても同様であり、また、該超音波振動子１を用いた超音波モータの構成についても同様であるので説明を省略する。
【０１６２】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１６３】
なお、本実施の形態において、内部電極構成に関し、負極に関しては４分割しないで全面電極として構成しても良い。その場合には負極側は共通の負極となる。
【０１６４】
また、前記第２の実施の形態と比較すると、内部電極のパターンは２種類用意するだけで良いので、製造工程の簡略化及び製造コスト低減化に大きく寄与する。
【０１６５】
本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を超えない範囲で覚実施の形態の組み合わせや応用も適用される。
【０１６６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、超音波モータの小型化が可能な超音波振動子及びそれを用いた超音波モータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波振動子の第１の実施の形態を示し、該超音波振動子の概略の外観構成を説明する構成図。
【図２】図１の超音波振動子の内部電極構造を詳しく示した要部分解斜視図。
【図３】本実施の形態の超音波振動子の動作状態を示す斜視図。
【図４】本実施の形態の超音波振動子の詳細な構成及び基本作用を説明するための説明図。
【図５】本実施の形態の超音波振動子の駆動子近傍に生じる励起作用を説明するための説明図。
【図６】超音波振動子を用いた超音波モータの基本構造を説明するための構成図。
【図７】本発明の超音波振動子の第２の実施の形態を示し、該超音波振動子の内部電極構造を詳しく示した要部分解斜視図。
【図８】第２の実施の形態の超音波振動子の概略の外観構成を説明する構成図。
【図９】本発明の超音波振動子の第３の実施の形態を示し、該超音波振動子の内部電極構造を詳しく示した要部分解斜視図。
【図１０】第３の実施の形態の超音波振動子の概略の外観構成を説明する構成図。
【図１１】従来の超音波モータに用いられる超音波振動子の基本的な部分を詳しく示した要部分解斜視図。
【図１２】図１１に示す従来の超音波振動子の正面図。
【符号の説明】
１…超音波振動子、
１Ａ…積層体、
２…第１積層部、
３…第２積層部、
４…外部電極、
５…穴、
５Ａ…ピン、
６…外部電極連結用導電膜、
７Ａ〜７Ｄ…圧電シート、
８Ａ，８Ｂ…第１内部電極、
９Ａ，９Ｂ…第２内部電極、
１０Ａ，１０Ｂ…第３内部電極、
１１Ａ，１１Ｂ…第４内部電極、
１２Ａ〜１２Ｃ…絶縁用圧電シート、
１２ａ…圧電シート部、
１３…摩擦部材、
２０…超音波モータ、
２１…ガイド、
２１Ａ…ガイド筐体、
２３…板ばね、
２５…摺動板。
【図１】
2004297951.tif 000003
【図２】
2004297951.tif 000004
【図３】
2004297951.tif 000005
【図４】
2004297951.tif 000006
【図５】
2004297951.tif 000007
【図６】
2004297951.tif 000008
【図７】
2004297951.tif 000009
【図８】
2004297951.tif 000010
【図９】
2004297951.tif 000011
【図１０】
2004297951.tif 000012
【図１１】
2004297951.tif 000013
【図１２】
2004297951.tif 000014