(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有する方形板状の振動体と、
前記振動体に設けられた突起と、
前記突起に接触し、これにより回転駆動される移動体と、
を有する超音波モータにおいて、
前記圧電素子は、前記振動体の二つの対角線のうち一方の対角線が節となる屈曲振動波を励振し、
前記突起は、前記二つの対角線から等距離にあり前記屈曲振動波の節と腹を外れた位置に一つ設けられたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
圧電素子を有する方形板状の振動体と、
前記振動体に設けられた突起と、
前記突起に接触し、これにより回転駆動される移動体と、
を有する超音波モータにおいて、
前記圧電素子は、前記振動体の第一の辺の中央と前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央を結ぶ線上が節となる屈曲振動波を励振し、
前記突起は、前記振動体の一つの対角線上において前記屈曲振動波の節と腹を外れた位置に一つ設けられたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項３】
前記突起とは別の突起は、前記振動体の中心を基準として点対称の位置に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記突起は、前記振動体の第１の辺の中央と前記第１の辺と向かい合う第２の辺の中央を結ぶ線上にあ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５】
前記振動体の中心部を支持したことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記振動体の一つの対角線を支持した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７】
前記振動体上の少なくとも一つの対角線上にある少なくとも二つの隅を支持す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８】
前記振動体上の第一の辺の中央と前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央を結ぶ線上を支持することを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
【請求項９】
前記振動体上の第一の辺の中央と前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央の点を支持することを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
前記振動体の前記節に当たる部分には溝部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータ。
【請求項１１】
前記圧電素子は前記振動体の二つの対角線で分けられる４つの電極を有し、このうち二つの電極に駆動信号を印加することで前記振動体を駆動す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１２】
前記圧電素子は前記振動体の各辺の中心点を結んだ領域で分けられる４つの電極を有し、このうち二つの電極に駆動信号を印加することで前記振動体を駆動することを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
【請求項１３】
前記圧電素子は複数の電極を有し、前記複数の電極が設けられた圧電素子の分極方向はすべて同一方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータ。
【請求項１４】
前記圧電素子は前記振動体の二つの対角線で分けられる４つの電極を有し、このうち二つの電極と残りの二つの電極には１８０度位相が異なる駆動信号を印加することで前記振動体を駆動す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１５】
前記圧電素子は前記振動体の各辺の中心点を結んだ領域で分けられる４つの電極を有し、このうち二つの電極と残りの二つの電極には位相が１８０度異なる駆動信号を印加することで前記振動体を駆動することを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
【請求項１６】
圧電素子を有する振動体と、前記振動体の振動により駆動される移動体と、支持板に固定されるとともに前記振動体を固定する前記移動体の回転中心軸上に設けられた中心軸と、前記移動体に設けられ前記振動体と前記移動体との間に接触圧を与え、前記移動体とともに回転する加圧部材からなる超音波モータにおいて、
前記加圧部材の回転中心に設けられた穴が前記中心軸と摺動することでのみ前記移動体は回転案内されることを特徴とする超音波モータ。
【請求項１７】
前記穴に前記加圧部材とは別材料から成る軸受けが設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の超音波モータ。
【請求項１８】
請求項１ないし１７の何れか一つに記載の超音波モータを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電駆動体と、圧電素子を駆動源とする超音波モータ、およびそれらを用いた電子時計、医療機器、光情報機器、カメラ等の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、超音波モータの実用化研究が盛んに行われており、種々の超音波モータが提案されている。しかしながら、実用化されているほとんどのものが円板もしくは円環状の振動体を用い、振動体の周方向への撓み振動を励振することで移動体を駆動している。例えば特公平６−７７５０にその様な例が示されている。
【０００３】
また、振動体の製造方法としては、一般に振動体の形状から自動旋盤等による切削で製造されることが知られている。
【０００４】
一方、最近ではエッチング等のマイクロマシニング技術を利用した超音波モータも考案されている。例えば特開平１０−３３７０５２にその様な例が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平６−７７５０に開示されているような従来の超音波モータでは、振動体の周方向の撓み振動を利用している為に、移動体の送り方向の変位すなわち周方向の変位を得るには振動体の板厚を厚くしなければならず、共振周波数の増大を招いていた。そして、特に周方向に対する波数、および径方向に対する節の数が増えるほど共振周波数を増大させていた。更に、変位を拡大するための突起を有するゆえに、超音波モータの厚みを増大させていた。また、機械加工により一つづつ振動体を加工するために製造コストの増大を招いていた。
【０００６】
また、特開平１０−３３７０５２に示したような構成では、駆動源である圧電素子の面積が小さいために大きな出力が得られず、また複数の片持ち梁を有する構成となっているために、各片持ち梁の共振周波数がばらつき、個々のモータ特性がばらつくという問題を有していた。更には、回転方向が一方向であるという欠点を有していた。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明では、小型化しても共振周波数の増大が抑えられるとともに大きな振幅が得られ、高出力で効率のよい超音波モータを実現するとともに、製造方法が簡易で一度に大量生産が可能で品質に優れた超音波モータおよびそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の超音波モータは、方形板状の振動体と、前記振動体に接合された圧電素子と、前記振動体に設けられた突起と、前記突起に接触しこれにより駆動される移動体と、を有する超音波モータにおいて、前記圧電素子は前記振動体の対角線上、あるいは前記振動体を二分割又は四分割する線上に節を有する振動波を励振し、前記突起はこの節を外れた位置に設けられたことを特徴とする。このような構成、原理とすることで、振動体の板厚みに関係なく移動体の駆動に必要な振動成分が得られ、振動体更には超音波モータ全体を薄型化することが可能となる。また、振動体の共振周波数を下げられるため、小型化しても大きな振幅が得られ高効率な超音波モータが実現できる。
【０００９】
また、振動体に設けた圧電素子に複数の電極を設け、駆動信号を印加する電極を選択するか、もしくは駆動信号の位相を変えることにより、振動体に励振される振動の節の位置を移動させ移動体の回転方向を可変できるようにした。
【００１０】
そして、この発明によれば、振動体の形状が方形状のため、ダイシング等によって一度に多数個の振動体を加工することができる。またプレス等を用いて打ち抜き加工をしても原料を余すことなく有効に使用できる。
【００１１】
また、本発明の超音波モータを始めとする圧電駆動体において、複数の電極部が設けられた圧電素子の分極方向はすべて同一方向とした。これにより、例えば振動体に圧電素子を接合した後で分極した場合の歪による変形を抑えたり、あるいは均一にすることが可能になり、振動体と接する移動体との接触状況も良好となる。そして、圧電素子全体を一度に同一方向に分極することにより、分極時に必要な圧電素子の変形を阻害せず、分極がよくかかり、圧電振動体から大きな駆動力を低電圧で得られるようになる。
【００１２】
また、本発明の超音波モータもしくは圧電駆動体を電子機器に備えることにより、電子機器の小型、薄型化、低消費電力化が実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
<実施の形態１>
図１は、本発明の超音波モータ１００の平面図及び側面図を示したものである。
【００１５】
図２は、超音波モータ１００から移動体８を外したところを上部から見たものである。
【００１６】
図１において、正方形の振動体１には圧電素子２が接合されている、振動体1は、その中心を支持板４に固定された中心軸５によって例えば打込み固定されている。移動体８の溝部８ａには加圧部材６の段部６ａが系合され、移動体８の面内方向への動きを拘束する。加圧部材６は中心部の穴６ａが中心軸５で案内され、移動体８とともに回転する。穴６ａには、耐摩耗性に富み、低摩擦係数を有する材料、例えばエンジニアプラスチック製のブッシュ、含油軸受、セラミクス軸受等を設けてもよい。また、玉軸受等でも構わない。
【００１７】
また、加圧部材６の中心部は中心軸５に固定された固定部材７により撓まされ、移動体８と振動体1に設けられた突起１ａの間に接触圧を与えている。
【００１８】
以下に、本発明における超音波モータ１００の駆動原理について説明する。図２において、振動体１上には突起１ａが中心軸５を中心として点対称の位置に２個設けられている。ここでは、振動体１の辺に沿ってその辺の中点にあたる部分に突起１ａがそれぞれ設けられている。振動体１には、これに接合された圧電素子２によって、一つの対角線１０ａを節とする定在波が励振される。この時、中心軸方向に上昇した突起１ａの先端は、矢印１１ａ、１１ｂの方向（対角線１０ａに対して垂直な方向）にも変位する。したがって、移動体８は矢印１２の方向に回転する。
【００１９】
一方、もう一つの対角線１０ｂを節とする定在波を励振すれば、突起１ａの先端は矢印１１ｃ、１１ｄの方向に変位するから、移動体８は矢印１３の方向に回転する。
【００２０】
このように、突起１ａを２個有し、振動体の中心を基準として第一の突起と第二の突起を点対称の位置に設けることで、移動体３の回転方向に関係なく超音波モータ１００の出力特性は一定となる。突起１ａは四隅を外れた位置にであれば原理的にはどこに設けられてもよく、また突起１ａは一つであってもよい。
【００２１】
次に、振動体１の対角線上に節を有する振動波を励振する圧電素子２の電極構造について説明する。
【００２２】
図３において、圧電素子２の一方の面は、振動体１の互いに平行な辺の中点同士を結ぶことで格子状に分けられた領域に、４つの電極３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを有している。図示しないが、圧電素子２の他方の面には全体に渡って電極３ａが設けられており、全ての部分で厚み方向と同一方向に分極処理がされている。図中の＋は分極方向を指す。ここで電極３ａと電極３ｂ、３ｅの間に駆動信号を印加すると、図２における対角線１０ｂを節とする定在波が発生する。今度は電極３ａと電極３ｃ、３ｄの間に駆動信号を印加すると、図２における対角線１０ａを節とする定在波が発生する。
【００２３】
次に、圧電素子２の電極構造の別の例を図４に示す。図４において圧電素子２の一方の面は、振動体１の二つの対角線で三角形状に分けられた領域に、４つの電極部３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉを有しており、全ての部分で厚み方向と同一方向に分極処理がされている。圧電素子２の他方の面には全体に渡って電極３ａが設けられている。この４つの電極部３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉのうち、隣り合う二つの電極に駆動信号を印加することで、振動体１に振動波を励振する。
【００２４】
例えば、電極３ａと電極３ｆ、３ｇもしくは電極３ａと電極３ｈ、３ｉの間に駆動信号を印加することにより、図２における対角線１０ａを節とする定在波が発生する。今度は電極３ａと電極３ｆ、３ｉもしくは電極３ａと電極３ｇ、３ｈの間に駆動信号を印加することにより、図２における対角線１０ｂを節とする定在波が発生する。
【００２５】
次に、突起１ａの位置に関する別の例を示す。
【００２６】
図５は、振動体１の外側に突起１ａを張り出した例である。移動体８が振動体１の突起１ａのみと接するようにすれば、突起１ａは振動体１と同一平面状にあっても構わない。このような構造とすることにより、エッチング等のプロセスによって一度に振動体１が製造できるとともに、超音波モータ１００の薄型化が図れる。
【００２７】
図６は、突起１ａの位置をずらした例である。前記突起を２個有し、第一の突起から第一の隅までの距離と、第二の突起から前記第一の隅と対角にある第二の隅までの距離を等しくした。このように突起１ａを振幅の小さい側に配置とすることで、加圧部材６からの加圧力に対しても振動振幅が抑えられることがなくなり、中心からの距離が遠くなることで発生するトルクも大きくすることができる。
【００２８】
図７も、突起１ａを振動振幅が小さい側に持ってきた例である。この場合も加圧力に対する振動振幅の低下を抑えることができる。
【００２９】
ここでは一本の節を有する振動モードを用いたが、この節と平行な複数の節を有する振動モードを利用しても構わない。また、節円を有する振動モードを利用しても構わない。
【００３０】
<実施の形態２>
次に、本発明の別の実施例について説明する。
【００３１】
超音波モータの基本的な構成は図１と変わりはないので、突起１ａの位置および圧電素子２の駆動方法について説明する。
【００３２】
図８は、図１の超音波モータ１００から移動体８を外したところを上部から見たものである。
【００３３】
図８において、振動体１は圧電素子２によって振動体１の第一の辺の中央と、前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央を結ぶ線上に、節１０ｃを有する振動波を励振する。
【００３４】
突起１ａは節を外れた位置、例えば振動体の対角線上に設けている。この時、中心軸方向に上昇した突起１ａは、矢印１１ｅ、１１ｆの方向（対角線１０ｃに対して垂直方向）にも変位する。したがって、移動体３は矢印１３の方向に回転する。一方、１０ｄを節とする定在波を励振すれば、突起１ａの先端は矢印１１ｇ、１１ｈの方向（対角線１０ｄに対して垂直方向）に変位するから、移動体３は矢印１３と逆の矢印１２の方向に回転する。
【００３５】
このように突起１ａを２個有し、対角線上にこれらを設けることにより、移動体８の回転方向に関係なく超音波モータ１００の出力特性は一定となる。突起１ａは節を外れた位置にであれば原理的にはどこでもよく、また突起１ａは一つでもよい。
【００３６】
本実施の形態に用いる圧電素子２の電極構造は、図３に示したもので構わない。その場合、電極３ａと電極３ｂ、３ｄもしくは３ｃ、3ｅの間に駆動信号を印加すると、対角線１０ｃを節とする定在波が発生する。今度は電極３ａと電極３ｂ、３ｃもしくは３ｄ、３ｅの間に駆動信号を印加すると、対角線１０ｄを節とする定在波が発生する。
【００３７】
圧電素子２の電極構造には、図４に示すものを用いても構わない。その場合、図中の四つの電極部３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉのうち、向かい合う二つの電極に駆動信号を印加して振動体１に振動波を励振する。
【００３８】
例えば電極３ａと電極３ｆ、３ｈの間に駆動信号を印加することにより、対角線１０ｃを節とする定在波が発生する。今度は電極３ａと電極３ｇ、３ｉの間に駆動信号を印加することにより、対角線１０ｄを節とする定在波が発生する。
【００３９】
ここでは一本の節を有する振動モードを用いたが、この節と平行な複数の節を有する振動モードを利用しても構わない。また、節円を有する振動モードを利用しても構わない。
【００４０】
例えば図９に示す様に、節１０ｃの他に、節１０ｃと平行な節１０ｃ´、１０ｃ〃を有する定在波Ａを励振する（図中、節は直線で示してあるが、実際には曲線を伴うことも有る）。このように、節を複数有する高次の振動モードは電気機械結合係数が高く、低電圧で高出力を得ることができる。この時、振動の節及び腹を外れた位置にある突起１ａは上昇した際に矢印１１ｉ、１１ｊの方向にも変位する。従って、移動体８は矢印１２の方向に回転する。一方、節１０ｄ、１０ｄ´、１０ｄ〃を有する定在波を励振すれば突起１ａの先端は矢印１１ｋ、１１ｌの方向に変位するから移動体８は矢印１２とは逆の矢印１３の方向に回転する。
【００４１】
駆動に用いる圧電素子２の電極構造は、図３に示したもので構わない。その場合、電極３ａと電極３ｂ、３ｃもしくは電極３ａと電極３ｄ，３ｅの間に駆動信号を印加すると、節１０ｃ、１０ｃ´、１０ｃ〃を有する定在波が励振される。今度は電極３ａと電極３ｃ、３ｅもしくは電極３ａと電極３ｂ，３ｄの間に駆動信号を印加すると、節１０ｄ、１０ｄ´、１０ｄ〃を有する定在波が励振される。また、例えば図１０に示すように電極３ａと電極３ｂ、３ｃとの間と電極３ａと電極３ｄ，３ｅとの間に位相が１８０度異なる駆動信号を印加すると、節１０ｃ、１０ｃ´、１０ｃ〃を有する´定在波が励振される。そして電極３ａと電極３ｂ、３ｄとの間と電極３ａと電極３ｃ，３ｅとの間に位相が１８０度異なる駆動信号を印加すると、節１０ｄ、１０ｄ´、１０ｄ〃を有する定在波が励振される。
【００４２】
この様に、本発明による圧電素子２を用いることにより、より大きな出力を得ることができる。
【００４３】
ここで振動体１には正方形を用いたが、長方形でも曲面を有する形状でも構わない。
【００４４】
即ち、以上示したような振動モードが励振でき、超音波モータ１００を構成できれば振動体１の形状は任意である。
【００４５】
<実施の形態３>
次に、本発明の別の実施例について説明する。超音波モータの基本的な構成は図１と変わりはないので、突起１ａの位置および圧電素子２の駆動方法について説明する。
【００４６】
図１１は、図１の超音波モータ１００から移動体３を外したところを上部から見たものである。
【００４７】
図１１において振動体１は、圧電素子２によって振動体１の第一の辺の中央と前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央を結ぶ線上と、第三の辺の中央と前記第三の辺と向かい合う第四の辺の中央を結ぶ線上に、節１０ｃおよび１０ｄを有する振動波を励振する。突起１ａは、節および腹を外れた位置に設けている。図１１のように突起１ａを設けた場合、突起１ａの先端は中心軸方向に上昇するとともに矢印１１ｍ、１１ｎの方向にも変位する。したがって、移動体８は矢印１３の方向に回転する。突起１ａは節および対角線を外れた位置にであれば原理的にはどこでもよく、また突起１ａは一つでもよいし、あるいは各節に対象に四つ設けても構わない。
【００４８】
圧電素子２の電極構造は、例えば図３と同じ物を用いても構わない。その場合は、対角に当たる電極、すなわち電極３ａと電極３ｂ，３ｅの間、もしくは電極３ａと電極３ｃ、３ｄの間に駆動信号を印加すればよい。また電極３ａと電極３ｂ、３ｄとの間と電極３ａと３ｃ、3ｅの間に位相が１８０度異なる駆動信号を印加しても構わない。その場合、振動体１の第一の辺の中央と前記第一の辺と向かい合う第二の辺の中央を結ぶ線上と、第三の辺の中央と前記第三の辺と向かい合う第四の辺の中央を結んだ線上に、節１０ｃおよび１０ｄを有する振動波を励振する。また、対角に当たる部分、例えば電極３ｂと３ｅと、電極３ｃと３ｄ部を夫々一組として二つの組の分極方向を逆方向にすれば、各電極に印加する駆動信号の位相は同じで構わない。
【００４９】
図４の圧電素子２および電極３ａ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉを用い、電極３ａと３ｉ、３ｇとの間と電極３ａと電極３ｆ、３ａとの間に位相が１８０度異なる駆動信号を印加することで、図１２に示すように二つの対角線を節とする振動波が励振される。この時、図１２における突起１ａは振動体１の二つの対角線上にある節を外れる位置に設けられているために、突起１ａの先端は中心軸方向に上昇するとともに矢印１１ｏ、１１ｐの方向にも変位する。したがって、移動体８は矢印１３の方向に回転する。
【００５０】
この様に、本発明によれば、圧電素子全体を使って振動波を励振することができるので、超音波モータ１００の出力が大きくなる。
【００５１】
勿論、向かい合う二つの電極３ｉ，３ｇもしくは３ｆ、３ｈの電極のみに駆動信号を印可しても構わない。また上記振動モードの高次モードである節円を有する振動モードを利用しても構わない。
【００５２】
<実施の形態４>
次に、振動体１の支持方法に関する例を示す。
【００５３】
図1３は、実施例２に示す振動体１の一つの対角線上にある二つの隅１ｂを支持した例である。図１３において、振動体１は突起１ａを有する励振部と固定部１ｃ（図１３中の斜線部）とに分けられ、対角線上にある二つの隅１ｂを介してつながれた構造となっている。このような構造とすることで、振動体１の支持部１ｂ、固定部１ｃを含めてエッチング等で一度に加工することができる。また、一つの対角線を拘束する形となるので、他の不要な振動モードの発生を抑えることができる。実施例３の振動体１を支持する場合には、同様に節部の近辺を支持すればよい。
【００５４】
図1４は、振動体１の一つの対角線を固定部材１４により固定支持した例である。図１４（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。振動体１は、固定部材１４を介して支持板４に固定される。振動体１と固定部材１４の間、あるいは固定部材１４と支持板４の間は接着剤、溶接等によって接合されていてもよいし、あるいは両者を一体的に加工して製作しても構わない。これによって、他の不要な振動モードの発生を抑えるとともに、加圧部材６からの加圧力に対して強い構造になるため、高トルクの発生が可能となる。実施例３の振動体1を支持する場合には同様に節となる線上を支持すればよい。
【００５５】
<実施の形態５>
図1５は、実施例1の振動体において、振動体1の対角線上、即ち振動の節の位置に溝を設けた例である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。このような構造とすることで、振動の支点となる節部の剛性を低下させ振動振幅を増大させることが可能になるとともに、共振周波数を低下させることができる。また、不要な振動モードの発生を抑えることができる。
【００５６】
実施例３の振動体1の場合にも同様に、節となる線上に溝１ｃを設ければよい。また、溝に係らず、節上の一部に穴等の手段によって剛性を低下させる手段を設ければ同様の効果が得られる。
【００５７】
<実施の形態６>
圧電素子２を振動体１に接合した後で分極処理をする場合、実施例１，２，３に示したように複数の電極からなる分極領域を同一方向に分極処理することが極めて有効となる。
【００５８】
この際、圧電素子２からなる薄膜、厚膜をスパッタ法、ゾル・ゲル法、印刷法、イオンビーム法、分子線エピタキシー法、レーザーアブレーション法、ガスデポジション法、電気泳動法、（ＭＯ）ＣＶＤ法等のプロセスを使って接着剤を用いずに成膜すると特に有効である。分極時には歪を生じるが、同一平面状で異なる方向の分極処理を行うと歪の方向が異なり、圧電素子２と接合された振動体１に複雑な変形を生じさせる。このため、振動体２と移動体８の接触が不均一になりモータ特性の低下を招く。また、分極方向の変わる境界に大きな歪を生じ、圧電素子２と振動体１の接合部の剥離等の問題を生じる恐れがある。これに対し、全ての分極方向を同方向とし歪を均一とすることで、以上の様な問題を抑えることができる。接着剤を用いて圧電素子２を接合した後で分極を行う場合も同様の効果が得られるが、接着剤は分極時の歪みをある程度吸収するので、接着剤を用いずに直接接合する場合の方が効果は大きい。
【００５９】
例えば実施の形態２，３に示した様に全ての分極方向を同じとし、印加する電圧信号の位相を１８０度変えた二つの信号を印加することで、分極方向を変えた場合と同様の振動を発生することができる。
【００６０】
ところで、このようにスパッタ、ゾルゲル法等のプロセスを用いた場合、電極３ａは必ずしも必要ではない。振動体１が導体であれば振動体１が圧電素子２の電極を兼ねることができる。
【００６１】
また、電極３の形状や振動体１の形状等は本発明に示す限りではなく、複数の電極を有する圧電素子２を有する圧電駆動体であればなんでも構わない。従って圧電素子２を有するアクチュエータ、センサ、トランス、フィルター等が本実施例の範疇に含まれる。
【００６２】
<実施の形態７>
図1６に、本発明を超音波モータ付き電子機器に適用した実施の形態７のブロック図を示す。
【００６３】
超音波モータ付き電子機器２００は、所定の分極処理を施した圧電素子２を接合した振動体1と、振動体1により駆動される移動体８と、振動体1と移動体８を加圧接触させる加圧部材６と、移動体８と連動して稼動する伝達機構１４と、伝達機構１４の動作に基づいて運動する出力機構１５を備えることにより実現する。
【００６４】
ここで、伝達機構１４には例えば歯車、摩擦車等の伝達車を用いる。出力機構１５には、例えばカメラにおいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構を、電子時計においては指針駆動機構、カレンダ駆動機構を、光学機器においてはフィルタ駆動機構、ミラー駆動機構等を用いる。
【００６５】
超音波モータ付き電子機器２００としては、例えば、電子時計、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、工作機械、ロボット、移動装置、医療機器、光学機器、情報機器などに適用される。
【００６６】
尚、移動体８に出力軸を取りつけ、出力軸からトルクを伝達する為の動力伝達機構を有する構成にすれば、超音波モータ単体で駆動機構が実現される。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波モータによれば、振動体の板厚みに関係なく移動体の駆動に必要な振動成分が得られ、振動体更には超音波モータ全体を薄型化することが可能となる。また振動体の共振周波数を下げられるため、小型化しても大きな振幅が得られ、高効率な超音波モータが実現できる。また、許容周波数等から生じる駆動回路の制限を小さくすることが可能となるとともに、消費電流を抑えることができる。
【００６８】
また、電気的に単相信号で駆動でき、更に回転方向を切り替える場合にも振動体に設けた圧電素子に複数の電極を設け、駆動信号を印加する電極を選択するだけで振動体に励振される振動の節の位置を移動させ、移動体の回転方向を可変できるるため、自励発振回路による駆動が容易に実現できる。
【００６９】
更には、振動体の形状が方形状のため、ダイシング等によって一度に多数個のものを加工できる。またプレス等を用いて打ち抜き加工をしても材料を材料を余すことなく使用できる。
【００７０】
また、本発明の超音波モータを始めとする圧電駆動体において、複数の電極部が設けられた圧電素子の分極方向はすべて同一方向とした。これにより例えば振動体に圧電素子を接合した後で分極した場合の歪による変形を抑えたり、あるいは均一にすることができ、振動体と接する移動体との接触状況を良好とし、効率の低下を防ぐとともに製品個々のばらつきを小さくすることが可能となる。そして、圧電素子全体を一度に同一方向に分極することにより分極がよくかかり、圧電振動体から大きな駆動力を低電圧で得られるようになる。
【００７１】
そして超音波モータもしくは圧電駆動体を電子機器に備えることにより電子機器の小型、薄型化、低消費電力化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の超音波モータの構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における超音波モータの原理を説明する図である。
【図３】実施の形態１における圧電素子の図である。
【図４】実施の形態１における圧電素子の別の例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る突起の位置の第２の例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る突起の位置の第３の例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る突起の位置の第４の例を示す図である。
【図８】実施の形態２における超音波モータの原理を示す図である。
【図９】実施の形態２における超音波モータの別の原理を示す図である。
【図１０】実施の形態２における超音波モータの駆動信号の印加の仕方を示す図である。
【図１１】実施の形態３における超音波モータの原理を示す図である。
【図１２】実施の形態３における超音波モータの別の原理を示す図である。
【図１３】本発明の超音波モータの支持方法の第２の例を示す図である。
【図１４】本発明の超音波モータの支持方法の第３の例を示す図である。
【図１５】本発明の超音波モータの振動体形状の別の例を示す図である。
【図１６】本発明の超音波モータを用いた電子機器のブロック図を示す説明図である。
【符号の説明】
１００  超音波モータ
１      振動体
１ａ    突起
２      圧電素子
３      電極
４      支持板
５      中心軸
６      加圧部材
７      固定部材
８      移動体
【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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