(57)【要約】【課題】樹脂で形成されているにも拘わらず、振動伝達性に優れ、かつ耐熱性も向上できる超音波モータ用弾性体を提供する。【解決手段】周波電圧の印加により超音波振動を発生するための超音波振動体２に固定され、かつこの超音波振動体２による超音波振動を表面進行波として移動体５に伝達し、この移動体５を駆動するための超音波モータ用弾性体３をガラス転移温度が９０℃以上であり、かつ板状に成形した弾性体の両面を板状圧電素子で挟んで固定し、圧電素子に周波電圧を負荷して共振周波数で振動させ、電圧を上げたとき、最大の振動速度が５００ｍｍ／秒以上である熱可塑性樹脂で形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波電圧の印加により超音波振動を発生するための超音波振動体に固定され、かつこの超音波振動体による超音波振動を表面進行波として移動体に伝達し、この移動体を駆動するための超音波モータ用弾性体であって、
ガラス転移温度が９０℃以上であり、かつ
板状に成形した弾性体の両面を板状圧電素子で挟んで固定し、圧電素子に周波電圧を負荷して共振周波数で振動させ、電圧を上げたとき、最大の振動速度が５００ｍｍ／秒以上である熱可塑性樹脂で形成されている弾性体。
【請求項２】
熱可塑性樹脂が非液晶ポリマーである請求項１記載の弾性体。
【請求項３】
熱可塑性樹脂が、ポリアリールケトン樹脂、ポリベンズイミダゾール系樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び芳香族ポリアミド樹脂からなる群から選択された少なくとも一種である請求項１又は２記載の弾性体。
【請求項４】
熱可塑性樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の弾性体。
【請求項５】
ＡＳＴＭ  Ｄ２５６に準拠したＩｚｏｄ衝撃強度（ノッチ付き）が５０Ｊ／ｍ以上である熱可塑性樹脂で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の弾性体。
【請求項６】
ＩＳＯ  ５２７−１／−２に準拠した引張弾性率が１０〜３０ＧＰａである請求項１〜５のいずれかに記載の弾性体。
【請求項７】
櫛歯部を有する形状である請求項１〜６のいずれかに記載の弾性体。
【請求項８】
さらに無機充填剤を含む請求項１〜７のいずれかに記載の弾性体。
【請求項９】
無機充填剤が無機繊維であり、無機充填剤の割合が、熱可塑性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部である請求項８記載の弾性体。
【請求項１０】
密度が３ｇ／ｃｍ３以下である熱可塑性樹脂で形成されている請求項１〜９のいずれかに記載の弾性体。
【請求項１１】
超音波振動体が圧電素子であり、かつ移動体が回転体である請求項１〜１０のいずれかに記載の弾性体。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の弾性体を備えた超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの超音波振動体による超音波振動を利用した超音波モータ用弾性体及びこの弾性体を備えた超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子などの超音波振動体（電気機械変換素子）による超音波振動を利用した超音波モータは、電磁モータに比べて、巻き線が不要で構造が簡単である上に、低速高トルクで応答性及び制御性に優れ、微小で精密な駆動が可能であるため、カメラやＤＶＤなどの光学機器装置などに汎用されている。超音波モータには、リニア型やロータ型があり、振動体からの超音波振動を直線運動や回転運動に変換している。
【０００３】
図１は、ロータ型超音波モータの概略側面図であり、図２は、図１のロータ型超音波モータを構成する弾性体の概略斜視図である。この超音波モータ１は、円板状（又はリング状）の圧電素子２の上に、この圧電素子２の外径と同一の外径を有し、かつ外周に沿って規則的に形成された櫛歯状の凸部（櫛歯部）３ａを有するリング状弾性体（櫛歯状弾性体）３が固定されたステータ４と、前記弾性体３に加圧接触させて配設され、かつ前記弾性体の外径と同一の外径を有する円板状（又はリング状）ロータ（回転体）５とを備えている。超音波モータ１では、圧電素子（ピエゾ素子）２と櫛歯状弾性体３とで構成されているステータ４は固定された部材であるの対して、ロータ５は回転可能に配設されており、圧電素子２で発生させた超音波振動が、櫛歯状弾性体３を介してロータ５の回転運動に変換される。詳しくは、圧電素子２は、電圧が負荷されると歪みを生じる圧電セラミックスで形成されており、周波電圧が印加されると、規則的に歪みと回復（伸縮運動）を繰り返すことにより超音波振動する。これに対して、圧電素子に固定された櫛歯状弾性体３では、圧電素子からの超音波振動に伴って、弾性体の表面に沿って伝わる表面進行波（縦波と横波とが合成されたレイリー波）が発生する。その結果、弾性体の表面で楕円運動が起こり、弾性体に加圧接触されたロータ５が回転する。
【０００４】
弾性体としては、圧電素子からの超音波振動を吸収することなく、表面進行波を発生できる点から、金属材料が使用されている。しかし、金属で形成された弾性体には、比重が重く、硬質であるため、自身の振動性が低い点、成形性が低く、櫛歯などの複雑な形状では生産性が低下する点、錆により劣化する点、添加剤の配合などによる特性の改良が困難である点、絶縁性が確保できない点などの欠点も有している。なお、金属以外の弾性体として、実用化はされていないものの、プラスチックで形成された弾性体が提案されている。
【０００５】
特開平５−３００７６４号公報（特許文献１）には、電気機械変換素子に周波電圧を印加し、前記電気機械変換素子に接合した弾性体に生ずる楕円運動によって、前記弾性体に接触する移動体を駆動する駆動機構において、前記弾性体の前記移動体と接触する側を樹脂で形成した駆動機構が開示されている。この文献には、樹脂で形成された弾性体と電気機械変換素子との間に、さらに金属で形成された弾性体が介在している。
【０００６】
しかし、この駆動機構でも、弾性体が金属を含むため、振動性は十分でなく、錆も発生する。さらに、この文献には、樹脂の詳細は記載されておらず、樹脂は、通常、金属材料に比べて、超音波振動を吸収するため、振動伝達性が低い。さらに、弾性体は、移動体と接触させる摩擦駆動型であるため、摩擦熱が発生し、耐熱性が必要であるが、樹脂材料は、金属材料に比べて耐熱性も低い。
【０００７】
特公平７−８９７４６号公報（特許文献２）には、圧電素子及びこの圧電素子により励振される弾性体から成る固定子と、この固定子に圧接され、前記固定子に生じる超音波振動の表面進行波によって前記固定子の面上を移動する弾性体である移動子とから成る表面波モータにおいて、前記両弾性体の少なくとも一方を合成樹脂材料にて形成し、この一方の弾性体は、他方の弾性体が圧接される面を有する振動部と、この振動部から延在する支持部と、さらにこの支持部の外周に設けられた被保持部とを一体成形した表面波モータが開示されている。
【０００８】
しかし、この文献でも、合成樹脂材料としては、エンジニアリングプラスチックが挙げられ、低弾性率の材料が好ましく、圧電素子に対して１／１０程度の弾性率、金属に対して１／２０程度の弾性率のリング状弾性体材料を使用することが記載されているに止まり、合成樹脂の詳細は記載されていない。
【０００９】
特開２００６−３１１７９４号公報（特許文献３）には、電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、移動体を摺動可能なように支持し、前記電気機械変換素子に結合して前記電気機械変換素子と共に変位する移動体支持部材とを備え、前記電気機械変換素子の伸縮によって前記移動体を前記移動体支持部材に沿って移動させる駆動装置であって、前記移動体支持部材の材質が繊維強化樹脂複合体であり、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料が液晶ポリマー又はポリフェニレンスルフィドである駆動装置が開示されている。
【００１０】
しかし、液晶ポリマーでは、振動伝達性が低いため、移動体を駆動させるのが困難である。一方、ポリフェニレンスルフィドは、振動伝達性は優れるものの、耐熱性及び耐衝撃性が低い上に、高温での耐摩耗性も低い。さらに、ポリフェニレンサルファイドは、成形時に硫化物が発生するため、対硫化性を有する特殊鋼材を用いた設備も必要であり、ランニングコストが高くなり、生産性が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−３００７６４号公報（請求項１、図１及び３）
【特許文献２】特公平７−８９７４６号公報（請求項１、第２頁第４欄１９〜２１行）
【特許文献３】特開２００６−３１１７９４号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、樹脂で形成されているにも拘わらず、振動伝達性に優れ、かつ耐熱性も向上できる超音波モータ用弾性体及びこの弾性体を備えた超音波モータを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、耐衝撃性及び高温での耐摩耗性を向上でき、かつ生産性も高い超音波モータ用弾性体及びこの弾性体を備えた超音波モータを提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、成形性や特性の改良性を向上でき、かつ絶縁性も付与できる超音波モータ用弾性体及びこの弾性体を備えた超音波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、超音波モータの弾性体を、ガラス転移温度が９０℃以上であり、かつ特定の振動速度を有する熱可塑性樹脂で形成することにより、樹脂で形成されているにも拘わらず、振動伝達性に優れ、かつ耐熱性も向上できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１６】
すなわち、本発明の超音波モータ用弾性体は、周波電圧の印加により超音波振動を発生するための超音波振動体に固定され、かつこの超音波振動体による超音波振動を表面進行波として移動体に伝達し、この移動体を駆動するための超音波モータ用弾性体であって、ガラス転移温度が９０℃以上であり、かつ板状に成形した弾性体の両面を板状圧電素子で挟んで固定し、圧電素子に周波電圧を負荷して共振周波数で振動させ、電圧を上げたとき、最大の振動速度が５００ｍｍ／秒以上である熱可塑性樹脂で形成されている。前記熱可塑性樹脂は非液晶ポリマーであってもよい。前記熱可塑性樹脂は、ポリアリールケトン樹脂、ポリベンズイミダゾール系樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び芳香族ポリアミド樹脂からなる群から選択された少なくとも一種（特に、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂）であってもよい。本発明の弾性体は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５６に準拠したＩｚｏｄ衝撃強度（ノッチ付き）が５０Ｊ／ｍ以上である熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。本発明の弾性体は、ＩＳＯ  ５２７−１／−２に準拠した引張弾性率が１０〜３０ＧＰａ程度であってもよい。本発明の弾性体は、櫛歯部を有する形状であってもよい。本発明の弾性体は、さらに無機充填剤を含んでいてもよい。前記無機充填剤は無機繊維であってもよい。無機充填剤の割合は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部程度であってもよい。本発明の弾性体は、密度が３ｇ／ｃｍ３以下の熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。本発明の弾性体において、前記超音波振動体が圧電素子であり、かつ前記移動体が回転体であってもよい。
【００１７】
本発明には、前記弾性体を備えた超音波モータも含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、超音波モータの弾性体が、ガラス転移温度が９０℃以上であり、かつ特定の振動速度を有する熱可塑性樹脂で形成されているため、樹脂で形成されているにも拘わらず、振動伝達性に優れ、かつ耐熱性も向上できる。また、耐熱性及び耐衝撃性及び高温での耐摩耗性を向上でき、かつ生産性も高い。そのため、超音波モータの駆動性に優れている。さらに、成形性や特性の改良性を向上でき、かつ絶縁性も付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ロータ型超音波モータの概略側面図である。
【図２】図２は、図１のロータ型超音波モータを構成する弾性体の概略斜視図である。
【図３】図３は、実施例における弾性体の振動速度及び移動体の駆動力の測定方法又は評価方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［超音波モータ用弾性体］
本発明の超音波モータ用弾性体は、耐熱性が高く、かつ振動伝達性に優れる熱可塑性樹脂で形成されている。
【００２１】
具体的には、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は９０℃以上であり、好ましくは９０〜４５０℃、さらに好ましくは９５〜４３０℃（特に１００〜４００℃）程度であり、成形性などの点から、好ましくは９０〜３００℃、さらに好ましくは１００〜２００℃（特に１２０〜１６０℃）程度であってもよい。超音波モータを駆動させると、振動による発熱、雰囲気温度の上昇、摩擦による蓄熱などにより、弾性体の温度が上昇し、振動性が低下する。さらに、弾性体の摩擦係数も低下し、移動体への振動伝達性が低下するが、ガラス転移温度が９０℃未満であると、このような振動伝達性の低下が顕著となる。さらに、ガラス転移温度が９０℃未満であると、高温での耐摩耗性も低下し、摩擦熱による高温の状態（例えば、９０〜１５０℃程度）において摩耗や破損が発生し易い。一方、ガラス転移温度が高すぎると、弾性率が大き過ぎて、耐衝撃性などが低下し、破損し易く、耐久性が低下する傾向がある。本発明で使用する熱可塑性樹脂は、適度な弾性率を有することにより、弾性体の振動性にも優れ、特に、櫛歯状弾性体の場合、移動体と接触する先端部における振動性が大きくなるため、駆動伝達力を向上できる。
【００２２】
なお、本明細書では、ガラス転移温度は、ＡＳＴＭ  ３４１８のＤＳＣ法に準拠して測定できる。
【００２３】
熱可塑性樹脂は、振動伝達性に優れる必要があり、具体的には、板状に成形した弾性体の両面を板状圧電素子で挟んで固定し、圧電素子に周波電圧を負荷して共振周波数で振動させ、電圧を上げたとき、最大の振動速度が５００ｍｍ／秒以上であり、好ましくは５００〜１５００ｍｍ／秒（例えば、６００〜１０００ｍｍ／秒）、さらに好ましくは６５０〜９００ｍｍ／秒（特に７００〜８００ｍｍ／秒）程度である。前記振動速度が５００ｍｍ／秒未満であると、移動体への振動伝達性が低いため、移動体の駆動が困難となる。振動速度の測定方法の詳細は、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
【００２４】
熱可塑性樹脂は、耐衝撃性にも優れるのが好ましく、ＡＳＴＭ  Ｄ２５６に準拠したＩｚｏｄ衝撃強度（ノッチ付き）が２０Ｊ／ｍ以上であってもよく、例えば、２５〜２００Ｊ／ｍ、好ましくは３０〜１５０Ｊ／ｍ、さらに好ましくは３５〜１００Ｊ／ｍ（特に４０〜１００Ｊ／ｍ）程度であり、耐久性に優れる点から、５０Ｊ／ｍ以上であるのが特に好ましく、例えば、５０〜１５０Ｊ／ｍ、好ましくは６０〜１２０Ｊ／ｍ、さらに好ましくは７０〜１００Ｊ／ｍ（特に７５〜９０Ｊ／ｍ）程度である。前記衝撃強度が低すぎると、振動などの衝撃に弱く、破損し易く、耐久性が低下する。ガラス繊維や炭素繊維などのフィラーを配合することにより、線膨張係数の低下や剛性の向上が見込めるが、細かい部品などでは、繊維の有無や配向などにより、実用上の衝撃強度が担保できないため、樹脂単体の衝撃強度が前記範囲にあるのが好ましい。
【００２５】
熱可塑性樹脂の密度（比重）は、例えば、３ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、好ましくは０．８〜２．５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．９〜２ｇ／ｃｍ３（特に１〜１．５ｇ／ｃｍ３）程度であってもよい。密度が大きすぎると、振動性が低下するため、移動体の駆動伝達性が低下する。密度の測定方法としては、ＩＳＯ  １１８３に準拠した方法で測定できる。
【００２６】
熱可塑性樹脂は、前記特性を充足すればよく、特に限定されないが、振動エネルギーの減衰及び損失を抑制する観点から、非液晶ポリマーであるのが好ましく、具体例としては、例えば、ポリアリールケトン樹脂、ポリベンズイミダゾール系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００２７】
（ポリアリールケトン樹脂）
ポリアリールケトン樹脂は、芳香環がエーテル結合及びケトン結合で結合された芳香族ポリエーテルケトンであり、エーテル結合とケトン結合との割合によって、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトンケトン系樹脂に分類される。これらのポリアリールケトン樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのポリアリールケトン樹脂のうち、耐衝撃性などの機械的特性に優れる点から、エーテル結合の割合が多いポリエーテルエーテルケトン系樹脂が好ましい。
【００２８】
ポリエーテルエーテルケトン系樹脂は、ジハロゲノベンゾフェノンとヒドロキノンとの重縮合により得られるポリエーテルエーテルケトンが、ＶＩＣＴＲＥＸ社製の商品名「ＰＥＥＫ」シリーズ、ＥＶＯＮＩＫ社製の「ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ」シリーズとして市販されているが、ベンゼン環が置換基（例えば、Ｃ１−３アルキル基など）を有するポリエーテルエーテルケトンや、ベンゼン環がナフタレン環などの他の芳香環であるポリエーテルエーテルケトンなどであってもよい。
【００２９】
（ポリベンズイミダゾール系樹脂）
ポリベンズイミダゾール系樹脂は、ポリベンズイミダゾールの他、ベンゼン骨格の一部又は全部が、他の芳香族環（例えば、ビフェニル環、ナフタレン環など）で置換されていてもよく、ベンズイミダゾール骨格の他に、フェニレンなどのアリーレン基などの共重合単位を含んでいてもよい。これらのポリベンズイミダゾール系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのポリベンズイミダゾール系樹脂のうち、ポリベンズイミダゾールが汎用される。
【００３０】
（ポリアミドイミド樹脂）
ポリアミドイミド樹脂は、主鎖にイミド結合及びアミド結合を有するポリマーであり、トリカルボン酸無水物と多価イソシアネートとを反応させたポリアミドイミドや、トリカルボン酸無水物と多価アミンとを反応させてイミド結合を形成した後、多価イソシアネートを反応させてアミド化したポリアミドイミドなどであってもよい。トリカルボン酸無水物としては、通常、トリメリット酸無水物が使用される。多価アミンや多価イソシアネートとしては、芳香族アミン（フェニレンジアミン、ナフタレンジアミン、２，２−ビス（アミノフェニル）プロパン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテルなど）を含む多価アミン、芳香族イソシアネート（フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートなど）を含む多価イソシアネートが好ましい。ポリアミドイミドとしては、例えば、特開昭５９−１３５１２６号公報に記載のポリアミドイミドなどであってもよい。
【００３１】
（芳香族ポリアミド樹脂）
芳香族ポリアミド樹脂としては、芳香環を含むポリアミド樹脂であればよく、例えば、脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸とを重合したポリアミド、芳香族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを重合したポリアミドなどが挙げられる。脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミンなどのアルキレンジアミンなどが挙げられる。芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、メタキシリレンジアミン、ナフタレンジアミンなどが挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸などが挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸などが挙げられる。これらの芳香族ポリアミド樹脂のうち、ヘキサメチレンジアミンやノナメチレンジアミンなどのＣ６−１２アルキレンジアミンと、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸とを重合したポリアミドが好ましい。
【００３２】
（ポリアリールケトン系樹脂の特性）
これらの熱可塑性樹脂のうち、振動伝達性、耐熱性及び耐久性のバランスに優れる点から、ポリアリールケトン系樹脂が好ましく、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が特に好ましい。
【００３３】
ポリアリールケトン樹脂（特にポリエーテルエーテルケトン系樹脂）の重量平均分子量は、ＧＰＣ（ポリスチレン換算）において、例えば、５０００〜３００００、好ましくは６０００〜２５０００、さらに好ましくは８０００〜２００００程度である。
【００３４】
ポリアリールケトン樹脂（特にポリエーテルエーテルケトン系樹脂）の体積フローレート（ＭＶＲ）は、ＩＳＯ  １１３３に準拠して（３８０℃／５ｋｇ）、例えば、１０〜２００ｃｍ３／１０分、好ましくは３０〜１５０ｃｍ３／１０分、さらに好ましくは５０〜１００ｃｍ３／１０分程度であってもよい。
【００３５】
ポリアリールケトン樹脂（特にポリエーテルエーテルケトン系樹脂）は、ＩＳＯ  ５２７−１／−２に準拠した引張試験（５０ｍｍ／分）において、振動伝達性を向上できる点から、引張強度、伸度、破断伸度、引張弾性率が以下の範囲であってもよい。
【００３６】
すなわち、引張強度は、例えば、１０〜３００ＭＰａ、好ましくは５０〜２００ＭＰａ、さらに好ましくは８０〜１５０ＭＰａ程度であってもよい。
【００３７】
伸度は、例えば、１〜１０％、好ましくは２〜８％、さらに好ましくは３〜６％程度であってもよい。
【００３８】
破断伸度は、例えば、１０％以上であってもよく、例えば、１０〜１００％、好ましくは１５〜５０％、さらに好ましくは２０〜４０％程度であってもよい。
【００３９】
引張弾性率は、例えば、１０００〜１００００ＭＰａ、好ましくは２０００〜５０００ＭＰａ、さらに好ましくは３０００〜４０００ＭＰａ程度であってもよい。
【００４０】
（添加剤）
本発明の弾性体は、熱可塑性樹脂で形成されているため、樹脂用添加剤を配合して、機械的特性や意匠性などを容易に改良できる。
【００４１】
例えば、本発明の弾性体は、寸法安定性や剛性などの機械的特性、耐熱性や振動性を向上させるために、充填剤を含んでいてもよい。充填剤としては、例えば、繊維状充填剤［例えば、無機繊維（ガラス繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリウム繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維、チタン繊維、銅繊維、真鍮繊維など）、有機繊維（アラミド繊維、フッ素樹脂繊維、アクリル繊維などの高融点有機繊維など）など］、粉粒状充填剤［例えば、カーボンブラック、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、珪酸塩（珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、珪藻土、ウォラストナイトなど）、金属酸化物（酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナなど）、金属炭酸塩（炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなど）、硫酸塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウムなど）、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素、各種金属粉末など］などが挙げられる。これらの充填剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００４２】
これらの充填剤のうち、無機充填剤、特に、繊維状無機充填剤が好ましく、炭素繊維やガラス繊維などの無機繊維が汎用される。無機充填剤の表面は、官能基を有する表面処理剤（例えば、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、カップリング剤など）で表面処理されていてもよい。
【００４３】
充填剤の割合は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、例えば、５〜１００重量部、好ましくは１０〜８０重量部、さらに好ましくは２０〜６０重量部（特に３０〜５０重量部）程度である。充填剤の割合が多すぎると、耐衝撃性や耐久性が低下する。
【００４４】
さらに、本発明の弾性体は、他の添加剤として、慣用の樹脂用添加剤、例えば、着色剤（染顔料）、滑剤、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、耐光安定剤など）、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、アンチブロッキング剤などを含んでいてもよい。
【００４５】
（弾性体の特性及び製造方法）
本発明の弾性体は、ＩＳＯ  ５２７−１／−２に準拠した引張試験（５０ｍｍ／分）において、引張弾性率が、例えば、１〜５０ＧＰａ程度の範囲から選択でき、例えば、２〜４０ＧＰａ、好ましくは３〜３０ＧＰａ、さらに好ましくは３．５〜２５ＧＰａ程度であり、振動伝達性を向上できる点から、例えば、５〜５０ＧＰａ、好ましくは１０〜４０ＧＰａ、さらに好ましくは１５〜３０ＧＰａ（特に２０〜２５ＧＰａ）程度であってもよい。引張弾性率が小さすぎると、振動伝達性が低下し、引張弾性率が大きすぎると、成形加工が困難となる。さらに、弾性体の引張弾性率は熱可塑性樹脂と充填剤とを組み合わせて調整するのが好ましい。熱可塑性樹脂と充填剤とを組み合わせて、弾性率を前記範囲（特に１０〜３０ＧＰａ程度）に調整することにより、弾性体の寸法安定性や剛性などの機械的特性を向上できるとともに、振動伝達性を向上できる。
【００４６】
本発明の弾性体の形状は、超音波モータの種類に応じて選択でき、リニア型超音波モータの場合、例えば、板状（方形の平板状、円板状など）、棒状などの二次元形状、円筒状又はリング状、円柱状などの三次元形状であってもよく、ロータ型超音波モータの場合、前記二次元形状及び三次元形状において、表面に規則的に微小な凸部が形成された形状（櫛歯部を有する形状）が好ましい。凸部（櫛歯部）の平面形状としては、四角形状（正方形状、長方形状など）、三角形状、波形形状などが挙げられる。これらの形状のうち、四角形状や波形形状が好ましく、長方形状などの四角形状が特に好ましい。凸部（櫛歯部）の断面形状は、特に限定されないが、通常、長方形状などの四角形状である場合が多い。
【００４７】
櫛歯部を有する形状としては、表面に規則的に微小な凸部が形成されていれば特に限定されないが、ロータ型超音波モータの場合、通常、櫛歯部を有するリング状又は円板状である。櫛歯部は、移動体との接触部に形成されていればよく、リング状弾性体の場合、開口端部に形成され、円板状弾性体の場合、表面に円周に沿って形成されていてもよい。本発明の弾性体は、成形性に優れるため、櫛歯部を有する形状であっても、高い生産性で製造でき、かつ櫛歯状の微小な凸部での振動性に優れるため、移動体の駆動性を向上できる。
【００４８】
櫛歯部を有する形状において、凸部（櫛歯部）が長方形状などの四角形状であり、凸部間にスリット部が形成されている場合、凸部の幅は、例えば、０．１〜３０ｍｍ、好ましくは０．２〜１５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｍｍ程度であり、凸部の高さは、例えば、０．１〜３０ｍｍ、好ましくは０．２〜１５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｍｍ程度であってもよい。また、スリットの深さは、例えば、０．１〜３０ｍｍ、好ましくは０．２〜１５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｍｍ程度であってもよい。さらに、凸部の幅とスリット部の幅との比（凸部の幅／スリット部の幅）は、例えば、０．０１〜１００、好ましくは０．１〜１０、さらに好ましくは０．３〜３０程度である。
【００４９】
本発明の弾性体は、超音波モータの種類及び形状に応じて、慣用の成形方法、例えば、押出成形、射出成形、圧縮成形などで製造できる。これらの成形方法のうち、押出成形や射出成形などが汎用され、櫛歯形状など三次元形状の場合、通常、射出成形で成形できる。
【００５０】
［超音波モータ］
本発明の超音波モータは、前記弾性体を備えていればよく、通常、周波電圧の印加により超音波振動を発生するための超音波振動体に、前記弾性体が固定され、かつ前記超音波振動体による超音波振動を表面進行波として前記弾性体が移動体に伝達できる構造を有している。
【００５１】
超音波振動体としては、超音波振動を発生できれば特に限定されないが、通常、圧電（ピエゾ）素子である。圧電素子を構成する圧電材料としては、超音波モータで汎用される圧電セラミックス、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどのＡＢＯ３型ペロブスカイト酸化物などを利用できる。
【００５２】
移動体としても、超音波モータの種類に応じて、慣用のロータ（回転体）やスライダを利用できるが、ロータ型超音波モータに利用される回転体が好ましい。移動体の材質は、特に限定されず、慣用の金属材料や樹脂などで形成でき、通常、ステンレス、アルミニウム、真鍮などの金属で形成されている。移動体の表面には、弾性体との摺動性を向上させるために、シリコーンやフッ素樹脂などで構成された被膜が形成されていてもよい。
【実施例】
【００５３】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。実施例及び比較例で使用した材料の各成分の略号は下記の通りであり、実施例及び比較例で得られた弾性体の評価は以下の方法で測定した。
【００５４】
［ガラス転移温度Ｔｇ］
ＡＳＴＭ  ３４１８のＤＳＣ法に準拠して測定した。
【００５５】
［弾性率］
ＩＳＯ  ５２７−１／−２に準拠した引張試験（５０ｍｍ／分）に基づいて、引張弾性率を測定した。
【００５６】
［振動速度及び移動体の駆動力］
図３を用いて、弾性体の振動速度及び移動体の駆動力の測定方法又は評価方法について、以下に説明する。
【００５７】
実施例１〜５及び比較例１〜２の熱可塑性樹脂については、１０ｃｍ角、厚み３ｍｍの平板の型を射出成形し、得られた成形体を切削加工により、１ｃｍ×３ｃｍに切り出して、樹脂弾性体１１を得た。
【００５８】
得られた樹脂弾性体１１を、図３に示すように、２枚の板状圧電素子１２（富士セラミックス社製「Ｃ−１２３」、１ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍ）で挟んで、接着剤（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製「アラルダイト」）で貼り合わせ、２４時間養生して硬化させた。
【００５９】
圧電素子１２の電極に銅線１３をハンダ付けし、共振周波数において振動を行う。振動はレーザードップラー計により、振動の最大速度を測定する。電圧を上昇させると、振動速度の増大が観察されるが、樹脂弾性体の力学的性質に対応した特定の電圧以上では振動速度の停滞又は減少が見られるが、その最大速度を振動速度とする。
【００６０】
さらに、図３に示すように、最大速度で振動する樹脂弾性体１１の一方の側面に対して、回転可能な円板状の回転体１４を１ｋｇ／ｃｍ２の圧力で押し当て、回転体の回転の有無を評価した。
【００６１】
［衝撃強度］
ＡＳＴＭ  Ｄ２５６（ノッチ付き）に準拠して測定した。
【００６２】
［耐摩耗性］
ＪＩＳ  Ｋ  ７１２８−１９８６に準拠して、炉付き鈴木式摩擦摩耗試験機を用いて、相手材をＳＵＳ３０４とし、温度１００℃で７時間滑らせたときの動摩擦係数を測定した。破壊して測定できない試験片の評価は「座屈」とした。
【００６３】
［材料の略号］
ＣＦ含有ＰＥＥＫ：炭素繊維３０重量％含有ポリエーテルエーテルケトン、ダイセル・エボニック（株）製「ＶＥＳＴＡＰＥＥＫ４０００ＣＦ３」、密度１．４１ｇ／ｃｍ３
ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトン、ダイセル・エボニック（株）製「ＶＥＳＴＡＰＥＥＫ４０００」、密度１．３０ｇ／ｃｍ３
ＰＢＩ：ポリベンズイミダゾール、クオドラントポリペンコジャパン社製「ポリペンコＰＢＩ」、密度１．３０ｇ／ｃｍ３
ＰＡＩ：ポリアミドイミド、ソルベイアドバンスドポリマーズ（株）製「トーロンＴ４０００」、密度１．１４ｇ／ｃｍ３
ＰＡ９Ｔ：芳香族ポリアミド、（株）クラレ製「ジェネスタＮ１０００Ａ」、密度１．４２ｇ／ｃｍ３
ＰＰＳ：ポリフェニレンスルフィド、東レ（株）製「トレリナＡ４００」、密度１．３５ｇ／ｃｍ３
ＰＣ：ポリカーボネート、住友ダウ（株）製「カリバー３０１−１０」、密度１．２０ｇ／ｃｍ３
エポキシガラス：無着色エポキシガラス積層板、日光化成（株）製、ＮＥＭＡ規格Ｇ１０に適合、密度１．２０ｇ／ｃｍ３
アクリル：アクリル樹脂、三菱レイヨン（株）製「アクリペットＭＤ」、密度１．４７ｇ／ｃｍ３。
【００６４】
実施例１
ＣＦ含有ＰＥＥＫを用いて、射出成形（射出成形圧力：２５０ＭＰａ、成形温度：４００℃、金型温度：２００℃）して弾性体を得た。
【００６５】
実施例２
ＰＥＥＫを用いて、射出成形（射出成形圧力：２５０ＭＰａ、成形温度：３９０℃、金型温度：２００℃）して弾性体を得た。
【００６６】
実施例３
市販のＰＢＩ成形体（クオドランドポリペンコジャパン（株）製「ポリペンコＰＢＩ」）を切削加工して弾性体を得た。
【００６７】
実施例４
ＰＡＩを用いて、射出成形（射出成形圧力：２００ＭＰａ、成形温度：３５０℃、金型温度：２００℃）して弾性体を得た。
【００６８】
実施例５
ＰＡ９Ｔを用いて、射出成形（射出成形圧力：２２０ＭＰａ、成形温度：３３０℃、金型温度：１８０℃）して弾性体を得た。
【００６９】
比較例１
ＰＰＳを用いて、射出成形（射出成形圧力：６０ＭＰａ、成形温度：３１０℃、金型温度：１５０℃）して弾性体を得た。なお、成形時に硫化物が発生した。
【００７０】
比較例２
ＰＣを用いて、射出成形（射出成形圧力：１２０ＭＰａ、成形温度：３３０℃、金型温度：８０℃）して弾性体を得た。
【００７１】
比較例３
弾性体として、射出成形体の代わりにガラスエポキシを用いた。
【００７２】
比較例４
アクリルを用いて、射出成形（射出成形圧力：１００ＭＰａ、成形温度：２２０℃、金型温度：６０℃）して弾性体を得た。
【００７３】
実施例及び比較例で得られた弾性体の評価結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2013135592.tif 000003
【００７５】
表１の結果から明らかなように、実施例で得られた弾性体は、駆動性、耐熱性及び耐衝撃性に優れる。特に、実施例１及び２の弾性体（特に実施例１の弾性体）は、これらの特性のバランスに優れている。
【００７６】
これに対して、比較例１で得られた弾性体は、耐熱性及び耐衝撃性が低い上に、生産性も低い。さらに、比較例２〜４で得られた弾性体は、振動速度が低く、回転体を駆動できない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の超音波モータ用弾性体は、圧電素子などの超音波振動体を備えた超音波モータの弾性体として利用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１…超音波モータ
２…圧電素子
３…櫛歯状弾性体
４…ステータ
５…ロータ
【図１】
2013135592.tif 000004
【図２】
2013135592.tif 000005
【図３】
2013135592.tif 000006