(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と該圧電素子に電圧を印加するための本体側給電電極とを有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体を収容すると共に、該アクチュエータ本体に給電するための基礎側給電電極が設けられた基礎部と、
絶縁部と導電部とが積層された導電性ゴムで構成され、前記本体側給電電極と前記基礎側給電電極とを導通させると共に該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に該振動の振動方向へ圧縮力を予め付与した状態で前記基礎部と前記アクチュエータ本体との間に配設された予圧手段とを備え、
前記予圧手段は、導電性ゴムの積層方向が前記アクチュエータ本体の複数の振動方向を含む平面に交差する方向を向いている振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記予圧手段は、導電性ゴムの積層方向が前記アクチュエータ本体の複数の振動方向と直交する方向を向いている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記予圧手段は、前記アクチュエータ本体における前記振動の腹の位置に設けられている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記予圧手段は、前記アクチュエータ本体の中心を挟んで両側から該アクチュエータ本体に圧縮力を付与する請求項１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、２次モードの屈曲振動と１次モードの縦振動とを行う請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧手段の圧縮力によって該第１の振動の共振周波数と該第２の振動の共振周波数とが一致するように構成されている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記アクチュエータ本体は、振動方向が互いに異なる第１の振動と第２の振動とを行うと共に、前記予圧手段の圧縮力によって該第２の振動の共振周波数が該第１の振動の共振周波数よりも高くなるように構成されている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載の振動型アクチュエータと、
前記振動型アクチュエータに対して相対的に移動可能に構成された相対可動体と、
前記相対可動体に前記振動型アクチュエータを付勢する付勢手段とを備える駆動装置。
【請求項９】
前記付勢手段は、絶縁部と導電部とが積層された導電性ゴムで構成され、
前記導電性ゴムの積層方向が前記アクチュエータ本体の複数の振動方向を含む平面に交差する方向を向いている請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記付勢手段は、導電性ゴムの積層方向が前記アクチュエータ本体の複数の振動方向と直交する方向を向いている請求項９に記載の駆動装置。
【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（所謂、横振動）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】
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。
【０００６】
そして、前記特許文献１に記載された振動型アクチュエータは、駆動子を圧電素子と一体焼成することで、振動型アクチュエータの小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００５−９４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１のように振動型アクチュエータを小型化すると、駆動力を確保すべく、振動型アクチュエータに加えられる電力がハイパワー化される傾向にある。こうして、振動型アクチュエータがハイパワー化されると、圧電素子に加わるひずみが大きくなる。そして、該ひずみが圧電素子の弾性限界を超えると、該圧電素子が破損する虞がある。
【０００８】
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、圧電素子が弾性限界を超えて変形して破損することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子と該圧電素子に電圧を印加するための本体側給電電極とを有し、振動方向が互いに異なる複数の振動を行うことで駆動力を出力するアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体を収容すると共に、該アクチュエータ本体に給電するための基礎側給電電極が設けられた基礎部と、絶縁部と導電部とが積層された導電性ゴムで構成され、前記本体側給電電極と前記基礎側給電電極とを導通させると共に該アクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に該振動の振動方向へ圧縮力を予め付与した状態で前記基礎部と前記アクチュエータ本体との間に配設された予圧手段とを備えている。そして、前記予圧手段は、導電性ゴムの積層方向が前記アクチュエータ本体の複数の振動方向を含む平面に交差する方向を向いているものとする。
【００１０】
前記の構成の場合、予圧手段によりアクチュエータ本体の非ノード部においてアクチュエータ本体に予め圧縮力を加えておくことによって、振動型アクチュエータの作動時に圧電素子に生じる引張応力を小さくすることができ、圧電素子を破損しにくくすることができる。
【００１１】
そして、予圧手段を導電性ゴムで構成すると共にアクチュエータ本体の本体側給電電極と前記基礎部の基礎側給電電極とを該予圧手段によって導通させることによって、アクチュエータ本体の振動を阻害することなく、アクチュエータ本体と基礎部との電気的導通を実現することができるため、アクチュエータ本体に給電用導線をはんだ等により接続する必要がなくなり、その接続部分に応力が集中してアクチュエータ本体が破損するということを防止することができる。
【００１２】
ここで、基礎部とアクチュエータ本体との間に介設された予圧手段によって該アクチュエータ本体に圧縮力を付与する構成においては、該予圧手段がアクチュエータ本体の振動に伴って変形する。そして、アクチュエータ本体の本体側給電電極と基礎部の基礎側給電電極とを導通させるべく、予圧手段を絶縁部と導電部とを積層した導電ゴムで構成する場合には、予圧手段の配設の仕方によっては、予圧手段とアクチュエータ本体との間及び予圧手段と基礎部との間で導通不良が生じる虞がある。
【００１３】
そこで、本発明では、ゴム部と導電部とが積層された導電性ゴムをその積層方向がアクチュエータ本体の複数の振動方向を含む平面に交差する方向を向くように配設することによって、アクチュエータ本体の振動に伴って積層構造の導電性ゴムが変形しても、予圧手段とアクチュエータ本体との間及び予圧手段と基礎部との間の導通状態を良好に保つことができ、予圧手段を介したアクチュエータ本体と基礎部との電気的導通を維持することができる。
【００１４】
また、本発明に係る駆動装置は、前記振動型アクチュエータと、前記振動型アクチュエータに対して相対的に移動可能に構成された相対可動体と、前記相対可動体に前記振動型アクチュエータを付勢する付勢手段とを備えているものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予圧手段によりアクチュエータ本体の振動の非ノード部において該アクチュエータ本体に該振動の振動方向へ圧縮力を予め付与することによって、圧電素子が破損し難い振動型アクチュエータを実現することができる。また、この予圧手段をゴム部と導電部とが積層された導電性ゴムで構成すると共に、該予圧手段を本体側給電電極と前記基礎側給電電極とを導通させるように配設することによって、アクチュエータ本体への給電用導線のはんだ等による接続を削除することができ、その接続部への応力集中によるアクチュエータ本体の破損を防止することができる。それに加えて、予圧手段を導電性ゴムの積層方向が該アクチュエータ本体の複数の振動方向を含む平面と交差する方向を向くように配設することによって、アクチュエータ本体の振動に伴って該予圧手段が変形する場合であってもアクチュエータ本体と基礎部との電気的導通を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
《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３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。
【００１８】
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７，７が当接する状態で基台に配設されている。このステージ１１は、前記超音波アクチュエータ２が発生する駆動力を受け、前記超音波アクチュエータ２に対して相対的に移動可能に構成された相対可動体を構成する。
【００１９】
前記超音波アクチュエータ２は、図１，２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７，７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及び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を含む支持ユニット６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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
この圧電素子ユニット４０は、図４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。
【００２３】
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４８ａ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。
【００２４】
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４８ａまで延びる引出電極４４ａが形成されている。
【００２５】
前記第１給電電極層４２は、図５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。
【００２６】
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。
【００２７】
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４８ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４８が形成されている。この外部電極４８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。これら外部電極４６，４７，４８が本体側給電電極を構成する。
【００２８】
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４８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７，７が設けられている。
【００２９】
これら駆動子７，７は、先端が半球状に形成された円柱状の部材であって、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。これら駆動子７，７は、設置面４０ａに対して接着剤を介して線接触状に取り付けられている。接着剤としては、圧電素子ユニット４０の材料及び駆動子７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７，７と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。
【００３０】
また、駆動子７，７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。
【００３１】
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４８をグランドに接続し、前記外部電極４６，４７に所定周波数の交流電圧を位相が９０°ずれた状態で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。
【００３２】
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。
【００３３】
その結果、圧電素子ユニット４０に設けられた各駆動子７が該圧電素子ユニット４０の主面と平行な平面（図８における紙面と平行な面）、即ち、長手方向と短手方向とを含む平面（さらに換言すれば、縦振動の振動方向と屈曲振動の振動方向とを含む平面）内で略楕円運動、即ち、周回運動を行う。
【００３４】
このように構成された圧電素子ユニット４０は、複数の振動の腹を有する。ここで、振動の腹とは振動の変位が極大となる箇所であり、本実施形態においては振動の腹の部分は圧電素子ユニット４０の両短辺側面に位置する計２箇所の縦振動の腹と、圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面及び他方の長辺側面の両端部の４箇所、さらに一方の長辺側面及び他方の長辺側面における両端部から圧電素子ユニット４０の長手方向の３０〜４０％内側の部分の４箇所の計８箇所の屈曲振動の腹とがある。すなわち、この超音波アクチュエータ２は、伸縮振動の腹と屈曲振動の腹とを合わせて１０箇所の振動の腹がある。そして、前記駆動子７，７は、一方の長辺側面である設置面４０ａにおける長手方向両端部から内側へ３０〜３５％入った腹の部分に設けられている。
【００３５】
前記ケース５は、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一対の主壁部５１、５２と、該主壁部５１，５２の前記長手方向の一側（図１における左側）に位置する短辺部間に設けられた第１短辺壁部５３と、該主壁部５１，５２の該長手方向の他側（図１における右側）に位置する短辺部間に設けられた第２短辺壁部５４と、該主壁部５１，５２の前記短手方向の一側（図１における下側）に位置する長辺部間に設けられた長辺壁部５５とを有している。つまり、ケース５は、主壁部５１，５２の該短手方向の他側（図１における上側）に位置する長辺部間（圧電素子ユニット４０の駆動子７，７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、該短手方向の他側に開口した形状となっている。そして、このケース５は、第１ケース８と第２ケース９とで構成された分割構造となっている。
【００３６】
前記第１ケース８は、前記主壁部５１，５２、第１短辺壁部５３及び長辺壁部５５がそれぞれ連結されて構成されていて、前記長手方向の他側及び前記短手方向の他側に開口した概略箱形状をしている。
【００３７】
一方、前記第２ケース９は、前記第２短辺壁部５４を含んで構成されている。また、第２ケース９は、第２短辺壁部５４におけるアクチュエータ本体４の厚み方向の両端縁から第１ケース８の主壁部５１，５２を挟み込むように延びる係合アーム部９１，９１を有している。
【００３８】
さらに詳しくは、第１ケース８の主壁部５１，５２それぞれの外側表面には、第２ケース９の係合アーム部９１を案内するガイド部８１，８１が設けられていると共に、ガイド部８１，８１の間に係合突起８２が設けられている。
【００３９】
一方、第２ケース９の各係合アーム部９１には、第１ケース８の係合突起８２と係合する被係合孔９２が形成されている。
【００４０】
また、これら第１及び第２ケース８，９は、樹脂製であって、電極５６，５７，５８（図９参照）がインサート成形されている。これら電極５６，５７，５８は、ケース５に収容されるアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７，４８とそれぞれ対向する位置に設けられている。詳しくは、第１ケース８の第１短辺壁部５３の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４６と対向する位置に電極５６が設けられており、第１ケース８の長辺壁部５５の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４８と対向する位置に電極５８が設けられている。また、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面には、アクチュエータ本体４の外部電極４７と対向する位置に電極５７が設けられている。これら電極５６，５８はそれぞれ第１ケース８の主壁部５１の外側表面に設けられた端子電極５６ａ，５８ａに電気的に接続されており、電極５７は第２ケース９の一方の係合アーム部９１の外側表面に設けられた端子電極５７ａに電気的に接続されている。尚、第１ケース８及び第２ケース９に電極５６，５７，５８及び端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａを設ける構成は、前述の如く、インサート成形に限られず、ＭＩＤ（Mold Interconnection Device）によっても実現することができ、その他、任意の構成を採用することができる。これら電極５６，５７，５８が基礎側給電電極を構成する。
【００４１】
前記支持ユニット６は、前記支持ゴム６１，６１と付勢ゴム６２と該支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を連結するための連結ゴム６３とを有し、概略コ字形状をしている。
【００４２】
前記各支持ゴム６１は、図１０に示すように、ゴムで構成された絶縁層６ａとゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層６ｂとを交互に積層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（即ち、長手方向が支持方向に相当する）に弾性的に支持すると共に、該アクチュエータ本体４に対して長手方向への圧縮力を付与する。この導電性ゴムは、アクチュエータ本体４と比較して１／１００以下の弾性率を有することが好ましい。そうすることにより、アクチュエータ本体４の振動を妨げず、効率のよい超音波アクチュエータ２を提供することができる。この支持ゴム６１，６１が、予圧手段を構成する。また、絶縁層６ａが絶縁部を、導電層６ｂが導電部を構成する。
【００４３】
また、前記付勢ゴム６２も、支持ゴム６１と同様に、ゴムで構成された絶縁層６ａとゴムに金属粉（例えば、銀パウダ）を混入させた導電層６ｂとを交互に積層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をステージ１１に対して付勢するためのものである。この付勢ゴム６２が、付勢手段を構成する。
【００４４】
これら支持ゴム６１及び付勢ゴム６２における導電層６ｂは、圧縮率によって導電率が変化し、適度に圧縮されていた方が導電率が高くなる。そこで、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、後述する超音波アクチュエータ２の組み立て状態及びステージ１１への設置状態において、導電性ゴムに応じて適度に圧縮された状態で配設されている。
【００４５】
一方、前記連結ゴム６３は、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２よりも硬度が低い絶縁性のゴムで構成されている。この連結ゴム６３は、長辺部６３ａと、長辺部６３ａの長手方向両端部から立設する短辺部６３ｂ，６３ｂとを有し、概略コ字形状をしている。そして、長辺部６３ａの長手方向中央部には、付勢ゴム６２が該長辺部６３ａを貫通した状態で嵌め込まれている。また、短辺部６３ｂ，６３ｂの先端部には、支持ゴム６１，６１が該短辺部６３ｂ，６３ｂを貫通した状態で嵌め込まれている。このとき、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、コ字状をした連結ゴム６３よりもその内方及び外方に突出している。また、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、それらの積層方向が連結ゴム６３のコ字状端面の法線方向、即ち、長辺部６３ａの短手方向（アクチュエータ本体４の厚み方向に相当）を向くように配設されている。
【００４６】
ここで、両支持ゴム６１，６１の間の間隔は、アクチュエータ本体４の前記長手方向長さと概略同じとなっている。そして、この支持ユニット６は、アクチュエータ本体４の外周囲に設置された状態において、付勢ゴム６２がアクチュエータ本体４の外部電極４８と、一方の支持ゴム６１がアクチュエータ本体４の外部電極４６と、他方の支持ゴム６１がアクチュエータ本体４の外部電極４７と当接又は近接した状態で対向する位置に配置される。
【００４７】
次に、超音波アクチュエータ２の組み立てについて説明する。
【００４８】
まず、前記第１ケース８内に、アクチュエータ本体４及び支持ユニット６を収容する。このとき、支持ユニット６の一方の支持ゴム６１が第１ケース８の第１短辺壁部５３の電極５６と当接すると共に支持ユニット６の付勢ゴム６２が第１ケース８の長辺壁部５５の電極５８と当接するように、支持ユニット６が第１ケース８内に収容される。また、アクチュエータ本体４の外部電極４８が支持ユニット６の付勢ゴム６２と当接し、アクチュエータ本体４の外部電極４６が支持ユニット６の一方の支持ゴム６１と当接又は近接し、アクチュエータ本体４の外部電極４７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１と当接又は近接するように、アクチュエータ本体４が支持ユニット６に設置される。
【００４９】
このとき、支持ユニット６のうち他方の支持ゴム６１は、その一部又は全部が第１ケース８の前記長手方向他側の開口部よりも外方にはみ出している。
【００５０】
尚、組み立て順序としては、支持ユニット６を第１ケース８内に収容した後にアクチュエータ本体４を収容してもよいし、アクチュエータ本体４に支持ユニット６を組み込んだ状態で両者を第１ケース８内に収容してもよい。
【００５１】
この状態で、第２ケース９を第１ケース８に対して取り付ける。まず、第２ケース９の係合アーム部９１，９１で第１ケース８の長手方向他側の開口部を挟持するようにして、第２ケース９の第１ケース８への取り付けが開始される。第２ケース９を第１ケース８に対して該長手方向の他側から一側へ押し込んでいくと、第２ケース９は、係合アーム部９１，９１が第１ケース８のガイド部８１，８１，…に案内されていき、係合突起８２（図１では一方のみ図示）上に乗り上げる。その後、第２ケース９の第２短辺壁部５４の内側表面に設けられた電極５７が支持ユニット６の他方の支持ゴム６１に対して該長手方向他側から当接する。そこからさらに、第２ケース９をさらに押し込んでいくと、支持ユニット６が該長手方向に圧縮変形させられると共に、係合アーム部９１，９１の被係合孔９２，９２が係合突起８２，８２に嵌り込んで係合して、係合突起８２，８２に乗り上げていた該係合アーム部９１，９１が元の状態に戻る。こうして、第２ケース９の第１ケースへの取付が完了すると共に、超音波アクチュエータ２の組み立てが完了する。
【００５２】
このようにして組み立てられた超音波アクチュエータ２において、図２，９に示すように、アクチュエータ本体４は駆動子７，７が外方に突出した状態でケース５内に収容され、該アクチュエータ本体４とケース５との間には支持ユニット６が介設されている。
【００５３】
このとき、一方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６とケース５の電極５６との間に介設されて両者を電気的に導通させ、他方の支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４７とケース５の電極５７との間に介設されて両者を電気的に導通させている。また、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の外部電極４８とケース５の電極５８との間に介設されて両者を電気的に導通させている。尚、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２は、連結ゴム６３よりもアクチュエータ本体４側及びケース５側に突出しているため、連結ゴム６３が、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２の外部電極４６，４７，４８及び電極５６，５７，５８への接触を阻害しないように構成されている。ただし、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２と外部電極４６，４７，４８及び電極５６，５７，５８との接触及びアクチュエータ本体４の振動を阻害しない程度であれば連結ゴム６３がアクチュエータ本体４又はケース５と当接する構成であってもよい。
【００５４】
また、支持ゴム６１，６１は、第２ケース９が第１ケース８に取り付けられることによって前記長手方向に圧縮変形しており、アクチュエータ本体４をケース５に対して該長手方向に弾性的に支持すると共に、アクチュエータ本体４に該長手方向の両側から内方に向かって、即ち、縦振動の振動方向に圧縮力を付与している。これら支持ゴム６１，６１が当接する、アクチュエータ本体４の両短辺側面は、縦振動の腹の部分、即ち、非ノード部であるが、該支持ゴム６１，６１は弾性体であるため、アクチュエータ本体４の縦振動を妨げない。このとき、支持ゴム６１，６１は、圧縮されることで適度な導電性を有する状態になっている。ここで、「非ノード部」とは、振動の節（ノード）以外の部分を意味する。
【００５５】
尚、付勢ゴム６２及び連結ゴム６３については、連結ゴム６３の方が付勢ゴム６２よりも硬度が低いため、連結ゴム６３がより大きく該長手方向に圧縮変形している。このとき、付勢ゴム６２は、前記短手方向についてはほとんど変形しておらず、超音波アクチュエータ２がステージ１１に設置される前の段階ではアクチュエータ本体４を該短手方向に付勢していない。ただし、この設置前の段階において、付勢ゴム６２がアクチュエータ本体４を該短手方向に付勢しているように、即ち、付勢ゴム６２が圧縮変形した状態でケース５内に収容される構成であってもよい。
【００５６】
そして、このように組み立てられた超音波アクチュエータ２は、アクチュエータ本体４の長手方向がガイド１２，１２の長手方向と平行となる状態で、駆動子７，７が前記ステージ１１における該ガイド１２，１２と平行な一の側端面と当接するようにして、該ステージ１１に設置される。このとき、超音波アクチュエータ２は、付勢ゴム６２が圧縮変形するように駆動子７，７をステージ１１に押し付けた状態でケース５が基台に固定される。つまり、超音波アクチュエータ２をステージ１１に設置したときには、アクチュエータ本体４は付勢ゴム６２によってステージ１１に当接する方向、即ち、駆動子７，７が設けられた、アクチュエータ本体４の長辺側面（圧電素子ユニット４０の長辺側面）の法線方向（前記短手方向と一致する）に付勢されている。ここで、付勢ゴム６２は、圧縮されることで適度な導電性を有する状態になっている。
【００５７】
また、図示省略の制御装置からの信号線がコネクトピンを介してケース５の前記端子電極５６ａ，５７ａ，５８ａに電気的に接続される。
【００５８】
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端子電極５６ａ，５７ａに印加する。
【００５９】
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７，７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端子電極５６ａ，５７ａ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°ずれた状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加される。
【００６０】
アクチュエータ本体４が、縦振動と屈曲振動との合成振動を行うと、駆動子７，７はアクチュエータ本体４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７，７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アクチュエータ本体４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。このアクチュエータ本体４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７，７が駆動力を出力する方向である駆動方向に相当する。
【００６１】
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１１を参照してさらに詳しく説明する。アクチュエータ本体４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１１の左側）の駆動子７は、図１１（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７が変位する側（図１１の左側）へ移動させる。このとき、他方（図１１の右側）の駆動子７は、該長手方向において一方の駆動子７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。
【００６２】
一方、アクチュエータ本体４が長手方向に収縮するときは、他方（図１１の右側）の駆動子７は、図１１（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７が変位する側（図１１の左側）へ移動させる。この移動方向は、前述した、アクチュエータ本体４の伸張時における一方の駆動子７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１１の左側）の駆動子７は、該長手方向において他方の駆動子７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。
【００６３】
尚、図１１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７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７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に当接してる状態であってもよい。
【００６４】
こうして、一方の駆動子７と他方の駆動子７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°ずらした状態で端子電極５６ａ，５７ａに印加することによって、駆動子７，７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。
【００６５】
尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、端子電極５６ａ，５７ａ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、又は端子電極５６ａ，５７ａ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。
【００６６】
こうして、超音波アクチュエータ２は、駆動子７，７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７，７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。
【００６７】
ここで、超音波アクチュエータ２を前述の如く作動させると、アクチュエータ本体４が振動することによって、圧電体層４１の内部には圧縮応力と引張応力とが同じ大きさだけ発生する。この圧電体層４１，４１，…はセラミックや水晶などの脆性材料で構成されており、このような脆性材料は、その圧縮強さが引張強さよりも数倍強い。すなわち、圧電体層４１，４１，…は、引張変形に対して弱い。そのため、超音波アクチュエータ２へ１０ｍＷ〜１０Ｗ程度のハイパワーを入力して、圧電体層４１の変位が大きくなると、圧電体層４１の引張方向へのひずみが弾性限界を超えてしまい、圧電体層４１、即ち、アクチュエータ本体４が破損に至る虞がある。
【００６８】
それに対し、本実施形態に係る超音波アクチュエータ２は、支持ゴム６１，６１によってアクチュエータ本体４の非ノード部（詳しくは縦振動の腹の部分）において縦振動の振動方向と平行に予め圧縮力を加えられている。こうすることによって、圧電体層４１に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなり、圧電体層４１の変位が大きくなっても、引張応力が圧電体層４１の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止して、信頼性を向上させることができる。
【００６９】
また、アクチュエータ本体４に加える圧縮力は、アクチュエータ本体４の重心を挟んで対称となる位置に加えることが好ましい。そのことにより、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持されるので、駆動子７，７の楕円運動が安定し、安定した超音波アクチュエータ２の特性が得られる。具体的には、長さ方向への縦振動の振動方向に対して平行に圧縮力を加える場合は、アクチュエータ本体４の幅方向及び厚み方向において対称となる位置に加えるのが好ましい。
【００７０】
さらに、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与する構成の効果として、縦振動と屈曲振動との共振周波数の差（即ち、相対関係）を調整できるという優れた機能がある。すなわち、アクチュエータ本体４の縦振動の１次モードの共振周波数［Ｈｚ］と屈曲振動の２次モードの共振周波数［Ｈｚ］は、おおよそ以下の式（１）および式（２）で表される。
【００７１】
【数１】
0004954814.tif 000002
【００７２】
【数２】
0004954814.tif 000003
【００７３】
式（１）、（２）で、Ｌはアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｗはアクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向の長さ［ｍ］、Ｅはアクチュエータ本体４のヤング率［Ｐａ］、ρはアクチュエータ本体４の密度［ｋｇ／ｍ３］である。しかしながら、実際の共振周波数は、製造上のばらつきや、アクチュエータ本体４上に接着される駆動子７の大きさ、駆動子７が接着される位置のばらつき等によって変動してしまう。
【００７４】
そこで、アクチュエータ本体４上に圧縮力を加えることで、共振周波数を変更して、所望の共振周波数に近づけることができる。
【００７５】
以下、周波数調整方法について具体的に説明する。アクチュエータ本体４上に駆動子７を形成した状態で、圧電素子の縦振動の振動方向の両側の端面から素子の中央部に向かって対向する方向に予め決められた標準的な所定の圧縮力を加えて、縦振動の１次モードの共振周波数ｆＬ１と屈曲振動の２次モードの共振周波数ｆＢ２とを測定する。このとき、設計上は一致している屈曲振動と縦振動の共振周波数であるが、物づくり（製造時及び組立時）のばらつきにより、若干差異が生じている場合がある。
【００７６】
アクチュエータ本体４は、支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の長手方向両端面から中心部に向かって縦振動の振動方向と同一方向へ圧縮力を加えた状態で実装されるが、このとき支持ゴム６１，６１の圧縮される方向と垂直方向（即ち、アクチュエータ本体４の短手方向又は厚み方向）の寸法が異なる数種類の支持ゴム６１，６１を用意しておく。そしてアクチュエータ本体４をケースに実装するときの支持ゴム６１，６１の寸法を変えることで、アクチュエータ本体４に加わる圧縮力を変えて、アクチュエータ本体４の共振周波数、特に屈曲振動の２次モードの共振周波数を変えることができる。
【００７７】
例えば、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも小さい（ｆＢ２＜ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも大きい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、アクチュエータ本体４に標準状態より大きな圧縮力を加える。一方、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２が縦振動の共振周波数ｆＬ１よりも大きい（ｆＢ２＞ｆＬ１）ときには、前記標準的寸法よりも小さい寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込み、標準状態より小さい圧縮力を加える。また、屈曲振動の共振周波数ｆＢ２と縦振動の共振周波数ｆＬ１との差が僅差（ｆＢ２≒ｆＬ１）であるときには、そのまま所定の標準的寸法の支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４をケース５に組み込む。こうすることにより、製造上のばらつきがあっても、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させることができる。
【００７８】
なお、前記方法では、縦振動の振動方向からのみ圧縮力を加えた状態で予め共振周波数を測定したが、超音波アクチュエータ２をステージ１１に対して押圧して配置し、駆動子７，７をステージ１１に摩擦接触させた状態で、共振周波数を測定した方がより精度が高めることができる。
【００７９】
また、支持ゴム６１，６１の寸法により、アクチュエータ本体４に加える圧縮力を調整したが、支持ゴム６１，６１の材質を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整したり、ケース５の寸法を変更することでアクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。さらにまた、周波数を調整するときに支持ゴム６１，６１の両方の大きさを変えたが、片方のみの大きさを変えて、アクチュエータ本体４にかかる圧縮力を調整してもよい。
【００８０】
また、縦振動の振動方向より圧縮力を加えて周波数の調整を行ったが、屈曲振動の振動方向より圧縮力を加えて、共振周波数の調整を行ってもよい。
【００８１】
前記方法では、共振周波数を調整することで、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを略一致させたが、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて低く調整してもよい。このような超音波アクチュエータ２においては、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とを厳密に一致させることが難しい。そこで、かかる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される（即ち、アクチュエータ本体４の端子電極５６ａ，５７ａには縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加される）。そのような場合において、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く調整すると、縦振動の共振周波数の方が屈曲振動の共振周波数よりも駆動周波数に近いため、アクチュエータ本体４には縦振動の方がより支配的に発生する。この縦振動の振動方向はステージ１１の可動方向と一致しているため、縦振動は超音波アクチュエータ２の最高速度に大きな影響を与える。つまり、縦振動の共振周波数を屈曲振動の共振周波数よりも高く設定することによって、雰囲気温度等の変化によりアクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動の共振周波数が変化したときでも、アクチュエータ本体４には縦振動が支配的に発生するため、駆動周波数を変更して駆動したときの超音波アクチュエータ２の最高速度が変化しにくいという利点がある。
【００８２】
また、周波数を調整するときに、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりあえて高く調整してもよい。前述の如く、振動方向が異なる２つの振動（縦振動と屈曲振動）を発生させる超音波アクチュエータ２は、通常、縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数の何れよりも高い駆動周波数で駆動される。一般に、屈曲振動の帯域幅は狭い。そのため、屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数よりも高く調整することによって、屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりも低い場合と比較して、屈曲振動の共振周波数が駆動周波数に近づくため、アクチュエータ本体４に屈曲振動を十分に発生させることができる。一方、縦振動の帯域幅は屈曲振動の帯域幅よりも広いため、縦振動の共振周波数が駆動周波数から離れていても、アクチュエータ本体４に縦振動を発生させることができる。また、駆動周波数が縦振動の共振周波数から離れることになると、駆動周波数を変更して超音波アクチュエータを駆動したときの最高速度の変化は、共振周波数の近傍で駆動周波数を変化させる場合と比較して、緩やかになる。そのため、超音波アクチュエータを低速域まで安定して動作させることができるという利点がある。
【００８３】
また、このようにアクチュエータ本体４とケース５との間に圧縮状態の支持ゴム６１，６１を介設させることでアクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与しておく超音波アクチュエータ２においては、支持ゴム６１，６１によってアクチュエータ本体４をケース５に対して弾性的に支持することができる。その結果、アクチュエータ本体４をその振動を阻害することなく支持することができ、超音波アクチュエータ２の効率を向上させることができる。特に、支持ゴム６１，６１はアクチュエータ本体４のノード部ではない部位（非ノード部）を支持しているため、弾性体によってアクチュエータ本体４を弾性的に支持することによる縦振動の阻害低減の効果は大きい。
【００８４】
また、近年要望される超音波アクチュエータ２の小型化を考えた場合、アクチュエータ本体４も小型化されるが、非弾性体でアクチュエータ本体４のノード部のみを支持する構成の場合、ノード部に支持体を設置することが精度上より難しくなる。しかし、支持部に弾性体を用いることでノード部以外の部分を支持しても振動の阻害を緩和できるため、製造において高い精度を必要としなくなり、小型の超音波アクチュエータ２を製造しやくすることができ、生産性を向上させることができる。
【００８５】
さらに、アクチュエータ本体４を支持すると共に該アクチュエータ本体４に圧縮力を予め付与する支持ゴム６１，６１を導電性ゴムで構成すると共に、アクチュエータ本体４における支持ゴム６１，６１と接触する部分に圧電体層４１，４１，…に電圧を印加するための外部電極４６，４７を設ける一方、ケース５における支持ゴム６１，６１と接触する部分にアクチュエータ本体４に給電するための電極５６，５７を設けることによって、ケース５の電極５６，５７とアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とを支持ゴム６１，６１を介して電気的に導通させることができ、支持ゴム６１，６１を介してケース５からアクチュエータ本体４に給電することができる。その結果、アクチュエータ本体４に給電用の導線をはんだ等によって接続する必要がなくなり、はんだによる接続部分に応力が集中してアクチュエータ本体４が破損する虞をなくすことができる。さらには、アクチュエータ本体４の表面に設けていたはんだの分だけ、超音波アクチュエータ２の厚み方向寸法を薄くすることができる。
【００８６】
そして、このように圧縮変形させた支持ゴム６１，６１によってアクチュエータ本体４に圧縮力を付与すると共に、該支持ゴム６１，６１を介してケース５とアクチュエータ本体４とを電気的に導通させる構成においては、アクチュエータ本体４が振動すると、支持ゴム６１，６１が変形するため、支持ゴム６１，６１の配設の仕方によってはアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７と支持ゴム６１，６１との間で、又はケース５の電極５６，５７と支持ゴム６１，６１との間で導通不良を起こしてしまう虞がある。
【００８７】
例えば、支持ゴム６１，６１を、その積層方向が、図１２に示すように、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向と屈曲振動の振動方向とを含む平面に平行な方向を向くように配設される場合を検討する。ここで、支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とをそれぞれ導通させるものであるため、各ゴムの側面のうち導電層６ｂ，６ｂ，…の端面が露出する側面を外部電極４６，４７及び電極５６，５７に接触させるように配設される。すなわち、支持ゴム６１，６１は、その積層方向がアクチュエータ本体４の短手方向を向くように配設される。
【００８８】
この状態で、超音波アクチュエータ２を作動させると、支持ゴム６１，６１の外部電極４６，４７又は電極５６，５７との接触面が変質して導通不良が起こる虞がある。これは、以下の原因によるものと考えられる。
【００８９】
すなわち、アクチュエータ本体４が縦振動及び屈曲振動を調和的に行うと、支持ゴム６１は、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向に伸縮変形すると共に、アクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向に剪断変形する。その結果、支持ゴム６１は、その圧縮率が変化し、アクチュエータ本体４の短手方向に沿った位置に応じて圧縮率が異なるようになる。すると、このアクチュエータ本体４の短手方向と支持ゴム６１の積層方向とは一致するため、各導電層６ｂ，６ｂ，…ごとに圧縮率が異なるようになる。そうして、圧縮率が低下した導電層６ｂは、抵抗値が上昇して発熱量が増加するため、外部電極４７（４６）又は電極５７（５６）との接触面が非常に高い温度となって変質して導通性が失われる虞があるものと考えられる。さらには、圧縮率が低下する導電層６ｂは、場合によっては、外部電極４７（４６）又は電極５７（５６）から離れることも考えられ、離れた後に再び外部電極４７（４６）又は電極５７（５６）に接触すると、スパークが飛び、局所的に非常に高い温度となって変質する場合があるものと考えられる。
【００９０】
尚、この圧縮率の変化は、アクチュエータ本体４の振動に起因するだけでなく、超音波アクチュエータ２のステージ１１への設置に起因しても生じるものと考えられる。すなわち、本実施形態に係る超音波アクチュエータ２は、ステージ１１に設置する前においては、支持ゴム６１，６１が圧縮変形してアクチュエータ本体４に圧縮力を付与している一方、付勢ゴム６２はほとんど変形していない。そして、超音波アクチュエータ２をステージ１１に設置する際に、駆動子７，７をステージ１１に押し付けるようにして超音波アクチュエータ２を設置することで、アクチュエータ本体４を付勢ゴム６２の側へ沈み込ませて、付勢ゴム６２を圧縮変形させる。このように、支持ゴム６１，６１がアクチュエータ本体４に圧縮力を付与した状態においては、支持ゴム６１，６１とアクチュエータ本体４との間は摩擦力が高くなっているため、該アクチュエータ本体４が支持ゴム６１，６１に対して該支持ゴム６１，６１との接触面と平行な方向に相対変位すると、支持ゴム６１，６１はアクチュエータ本体４に対してほとんど摺動することなく、アクチュエータ本体４の変位に従って剪断変形することになる。こうして、支持ゴム６１，６１には、アクチュエータ本体４の短手方向に沿って圧縮率の変化が生じる。この状態のまま超音波アクチュエータ２を作動させると、前述の如く、支持ゴム６１，６１が非常に高温となって変質する虞があるものと考えられる。
【００９１】
この現象は、駆動子７，７をステージ１１に押圧すべく圧縮変形した状態で配設されてアクチュエータ本体４に付勢力を付与している付勢ゴム６２においても生じる虞がある。
【００９２】
導電性ゴムの積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向と屈曲振動の振動方向とを含む平面に平行な方向を向くように且つ、導電層６ｂ，６ｂ，…の端面がアクチュエータ本体４の外部電極４８及びケース５の電極５８に接触するように配設された付勢ゴム６２は、その積層方向がアクチュエータ本体４の長手方向を向くように配設される。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動の節の部分に設けられているため、アクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動による圧縮率の変化が支持ゴム６１に比べて小さいけれども、同様の現象が起こり得る。すなわち、アクチュエータ本体４の長辺側面の長手方向中央部は、縦振動及び屈曲振動の節の部分であるため、アクチュエータ本体４が縦振動及び屈曲振動をしてもほとんど変形しないが、該長手方向中央部以外の部分はアクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動に従って変形及び変位する。つまり、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４の長手方向に或る程度の幅を有するため、アクチュエータ本体４の縦振動及び屈曲振動に伴って、アクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向に伸縮変形すると共にアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向に剪断変形する。したがって、付勢ゴム６２の導電層６ｂ，６ｂ，…のうち、アクチュエータ本体４の長手方向中央部よりも端部側に位置する導電層６ｂは、アクチュエータ本体４の振動に伴って圧縮率が低下して導電率が低下する。その結果、圧縮率が低下した導電層６ｂ，６ｂは、抵抗値が上昇して発熱量が増加するため、外部電極４８又は電極５８との接触面が変質して導通性が失われる虞がある。さらには、圧縮率が低下する導電層６ｂは、場合によっては、外部電極４８又は電極５８から離れることもあり、離れた後に再び外部電極４８又は電極５８に接触するとスパークして、局所的に非常に高温となって変質する虞もある。
【００９３】
それに対して、本実施形態では、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を、それらの積層方向がコ字状に形成された連結ゴム６３の端面の法線方向を向くように配設することによって、それらの積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む面に対して直交する方向、即ち、アクチュエータ本体４の主面の法線方向を向くように配設している。こうすることで、支持ゴム６１，６１の外部電極４６，４７又は電極５６，５７との接触面が非常に高温となって変質することを防止し、導通不良を防止することができる。これは、以下の原因よるものと考えられる。
【００９４】
つまり、前述の例では、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２の導電層６ｂ，６ｂ，…の積層方向、即ち、外部に露出する導電層６ｂ，６ｂ，…の各端面の幅方向（端面の短手方向）がアクチュエータ本体４の振動に伴って圧縮率が変化する方向（即ち、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２が剪断変形する方向）を向いているため、導電層６ｂ，６ｂ，…ごとに圧縮率が異なり、或る一つの導電層６ｂが全体として圧縮率が低下し発熱するという現象が生じる虞がある。それに対して、本実施形態では、支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２の導電層６ｂ，６ｂ，…の端面の長手方向が該圧縮率が変化する方向を向く、即ち、各導電層６ｂの端面が該圧縮率が変化する方向に延びているため、１つの導電層６ｂ内において圧縮率が低くなる部分と高くなる部分とが存在し、抵抗値の変化を各導電層６ｂの中で吸収することができるものと考えられる。その結果、或る一つの導電層６ｂが全体として圧縮率が低下して発熱してしまうことを防止することができる。
【００９５】
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の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴って該アクチュエータ本体４に発生する圧縮応力と比較して引張応力が小さくなるため、アクチュエータ本体４の変形が大きくなっても、引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の信頼性を向上させることができる。
【００９６】
さらに、支持ゴム６１，６１により予め付与される圧縮力を調整することによって、複数の振動の共振周波数を調整することが可能となるため、ばらつきの少ない超音波アクチュエータ２を提供することができる。
【００９７】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１によってケース５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ２の効率を向上させることができる。
【００９８】
さらに、該支持ゴム６１，６１を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極４６，４７とケース５の電極５６，５７とを電気的に導通させることによって、アクチュエータ本体４にはんだによる給電用導線の接続部を設ける必要がなくなるため、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。また、アクチュエータ本体の表面においてその厚み方向に盛られるはんだが不要になるため、アクチュエータ本体４の薄型化を図ることができる。さらに、給電用導線をはんだで接続する工程も削減することができるため、超音波アクチュエータ２の組み立て時の工数を削減して組立性を向上させることができる。
【００９９】
そして、このように支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を実現させる構成において、支持ゴム６１をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面に対して直交する方向を向くように配設することによって、支持ゴム６１，６１においてアクチュエータ本体４の振動に伴って圧縮率が変化しても、圧縮率の変化、即ち、導電率の変化を各導電層６ｂごとに吸収できるため、或る一つの導電層６ｂが全体として圧縮率が低下して発熱してしまうことを防止することができる。その結果、支持ゴム６１，６１が変質してアクチュエータ本体４とケース５との間で導通不良が生じることを防止することができ、アクチュエータ本体４とケース５との間の電気的導通を維持することができる。
【０１００】
また、支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４に圧縮力を予め付与した状態で、該アクチュエータ本体４を支持ゴム６１，６１との接触面と平行な方向に変位させながら超音波アクチュエータ２を配設する構成においても、支持ゴム６１，６１をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面に対して直交する方向を向くように配設することによって、アクチュエータ本体４の振動に伴う支持ゴム６１，６１の導電率の変化を各導電層６ｂ内において吸収でき、支持ゴム６１，６１が変質して導通性を失うことを防止することができる。
【０１０１】
さらには、駆動子７，７をステージ１１に押圧すべく圧縮変形した状態で配設されている付勢ゴム６２についても、その積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面に対して直交する方向を向くように配設することによって、アクチュエータ本体４の振動に伴って付勢ゴム６２の圧縮率が変化しても、付勢ゴム６２の導電率の変化を各導電層６ｂ内で吸収して、付勢ゴム６２が変質することを防止することができ、付勢ゴム６２を介したアクチュエータ本体４とケース５との電気的導通を良好に維持することができる。
【０１０２】
尚、前記実施形態１では、超音波アクチュエータ２に付勢ゴム６２を含んでいるが、該付勢ゴム６２を含まない構成であってもよい。すなわち、超音波アクチュエータ２としては、付勢ゴムを含まず、該超音波アクチュエータ２をステージ１１等に設置する際に、アクチュエータ本体４をステージ１１等の駆動対象に対して付勢する付勢部を別途設けてもよい。かかる場合、アクチュエータ本体４の駆動子７，７が設けられていない側の側面に付勢部を当接させることができるように、ケース５に開口部を設けておくことが好ましい。
【０１０３】
さらに、前記実施形態では、支持ゴム６１，６１は連結ゴム６３を介して連結されて支持ユニット６として一体的に構成されているが、該支持ゴム６１，６１は一体的に連結されていなくてもよい。
【０１０４】
《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。
【０１０５】
この実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２は、アクチュエータ本体４に対してその縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向に圧縮力を予め付与している点で、アクチュエータ本体４の縦振動の振動方向のみに圧縮力を予め付与している実施形態１と異なる。
【０１０６】
詳しくは、ケース２０５の短手方向の他側（図１２における上側）には、第１短辺壁部５３と第２短辺壁部５４とのそれぞれから長手方向内方に延びる張出部５９，５９が設けられている。つまり、張出部５９，５９は、長辺壁部５５と対向するように設けられている。
【０１０７】
そして、アクチュエータ本体４をこのケース２０５内に収容した際には、アクチュエータ本体４と張出部５９，５９との間に、予圧ゴム６４，６４がアクチュエータ本体４の短手方向に圧縮変形した状態で介設されている。この予圧ゴム６４，６４は、縦振動の１次モード及び屈曲振動の２次モードを行うアクチュエータ本体４の１０箇所の振動の腹のうち、アクチュエータ本体４の設置面４０ａにおける両端部にそれぞれ設けられている。
【０１０８】
このとき、ケース２０５内においては、アクチュエータ本体４と長辺壁部５５との間に介設されて付勢ゴム６２も圧縮変形しており、付勢ゴム６２と予圧ゴム６４，６４とで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。
【０１０９】
このように構成された超音波アクチュエータ２０２は、駆動子７，７がステージ１１へ押圧されるように配設される。すなわち、付勢ゴム６２をさらに圧縮変形させて、超音波アクチュエータ２０２を配設している。つまり、付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢すると共に、予圧ゴム６４，６４と協働してアクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向へ圧縮力を予め付与している。
【０１１０】
さらに、アクチュエータ本体４は、実施形態１と同様に、支持ゴム６１，６１によって縦振動の振動方向へも圧縮力を予め付与されている。
【０１１１】
つまり、これら支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４が予圧手段を構成する。
【０１１２】
ここで、付勢ゴム６２はアクチュエータ本体４の長手方向中央部に位置する一方、予圧ゴム６４，６４はアクチュエータ本体４の長手方向中央部からそれぞれ両端部に向かって同じ距離だけ離れた部分に位置する。こうすることで、アクチュエータ本体４に対して屈曲振動の振動方向に作用する圧縮力は、アクチュエータ本体４の長手方向においてその中央部を中心に線対称に作用することになる。さらに、縦振動及び屈曲振動の対称性が維持するためには、アクチュエータ本体４の厚み方向においても対称となるように圧縮力を加えるのが好ましい。
【０１１３】
尚、付勢ゴム６２と予圧ゴム６４，６４によってアクチュエータ本体４に予め付与される圧縮力は、大きいほど信頼性の向上には効果を発揮するが、あまり大きすぎると、屈曲振動を妨げてしまうので、アクチュエータ本体４のステージ１１への押圧力の１倍〜１０倍程度を加えることが望ましい。押圧力は長さ数ｍｍ程度の超音波アクチュエータの場合、通常０．１Ｎ〜１０Ｎ程度であるので、加える圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、０．１Ｎ〜１００Ｎ程度にすればよい。押圧力は、通常、アクチュエータ本体４の体積が増えれば、その体積に応じて増加させる。
【０１１４】
また、本実施形態２では、図示は省略するが、前記第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに導通する５つの外部電極をアクチュエータ本体４の側端面に設ける一方、ケース２０５における該５つの外部電極に対向する部分に５つのケース側電極を設けている。そして、予圧ゴム６４，６４を、支持ゴム６１及び付勢ゴム６２と同様に、絶縁層６ａと導電層６ｂとを積層させた導電性ゴムで構成すると共に、アクチュエータ本体の５つの外部電極とケース２０５の５つのケース側電極とを支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４のそれぞれで電気的に導通させるようにしている。また、これら５のケース側電極は、ケース２０５の外側表面に設けられた５つの端子電極とそれぞれ電気的に導通しており、これら端子電極に給電することによって、アクチュエータ本体４に設けられた第１電極４２ａ，４２ｂ、第２電極４３ａ，４３ｂ及び共通電極層４４のそれぞれに電圧を印加することができる。
【０１１５】
ここで、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４は、その積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む面に対して直交する方向を向くように配設している。こうすることで、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４それぞれにおいてアクチュエータ本体４の振動に伴って圧縮率が変化しても、圧縮率の変化、即ち、伝導率の変化を各導電層６ｂ内において吸収できるため、或る一つの導電層６ｂが全体として圧縮率が低下して発熱してしまうことを防止することができる。
【０１１６】
したがって、本実施形態２によれば、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４によりアクチュエータ本体４の振動の腹に予め圧縮力を加えることによって、アクチュエータ本体４の振動に伴う引張応力によるひずみがアクチュエータ本体４、詳しくは、圧電体層４１，４１，…の弾性限界を超えにくくなり、アクチュエータ本体４の破損を防止することができる。その結果、超音波アクチュエータ２０２の信頼性を向上させることができる。
【０１１７】
また、アクチュエータ本体４を弾性体である支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４によってケース２０５に対して支持することによって、アクチュエータ本体４の振動を阻害することなく支持することができる。その結果、超音波アクチュエータ２０２の効率を向上させることができる。
【０１１８】
さらに、該支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４を導電性ゴムで構成すると共に、該支持ゴム６１，６１によりアクチュエータ本体４の外部電極とケース２０５の電極とを電気的に導通させることによって、はんだを設けたアクチュエータ本体４の部位に応力が集中してアクチュエータ本体４が割れる虞をなくすことができる。
【０１１９】
そして、このように支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４によりアクチュエータ本体４に予め圧縮力を付与すると共に、該支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４によりアクチュエータ本体４とケース２０５との間の電気的導通を実現させる構成において、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面に対して直交する方向を向くように配設することによって、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４においてアクチュエータ本体４の振動に伴って圧縮率が変化しても、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４が変質してアクチュエータ本体４とケース２０５との間で導通不良が生じることを防止することができ、アクチュエータ本体４とケース２０５との間の電気的導通を維持することができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
尚、付勢ゴム６２を、アクチュエータ本体４の長手方向中央部に配置したが、予圧ゴム６４，６４と同じく、アクチュエータ本体４の長手方向両端部の屈曲振動の腹の位置に配置してもよい。
【０１２２】
また、本実施形態２の別の効果として、超音波アクチュエータ２０２の動作特性を安定化させることができるという効果を有する。
【０１２３】
詳しく説明すると、超音波アクチュエータ２０２は、アクチュエータ本体４に縦振動と屈曲振動とを調和的に誘起させることで駆動子７，７に楕円運動を発生させるが、超音波アクチュエータ２０２の特性は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との相対関係により大きく異なり、屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数との相対関係が設計値からずれると特性が大きく変わってしまう。
【０１２４】
本実施形態のように超音波アクチュエータ２０２をステージ１１に押圧する構成においては、特に屈曲振動は、その振動方向が超音波アクチュエータ２をステージ１１に押圧する方向と同一になるので、超音波アクチュエータ２にかかる実際の押圧力の反力が駆動子７，７を介してアクチュエータ本体４に作用して共振周波数が変化しやすい。外部から加える超音波アクチュエータ２０２への押圧力を一定にした場合においても、超音波アクチュエータ２０２によってステージ１１を駆動する際に、ステージ１１の位置が変化したり、各駆動子７とステージ１１との接触状態が変化したりするため、超音波アクチュエータ２０２に実質的にかかる押圧力が変化し、即ち、アクチュエータ本体４に作用する反力が変化し、屈曲振動の共振周波数が変化する。その結果、縦振動と屈曲振動との共振周波数の相対関係が変化し、超音波アクチュエータ２０２の特性が不安定になる課題が従来あった。
【０１２５】
そこで、本発明の超音波アクチュエータ２０２では、特に屈曲振動の腹の部分にあらかじめ圧縮力を付与している。このように、アクチュエータ本体４に予め圧縮力を作用させておくことによって、予め圧縮力を作用させていない構成と比較して、ステージ１１からの反力の変化がアクチュエータ本体４の屈曲振動の共振周波数に与える影響が小さくなり、安定した超音波アクチュエータ２０２の特性が得られる。従って、予め加えられる圧縮力によるアクチュエータ本体４全体にかかる力は、超音波アクチュエータ２０２の押圧力より大きいことが望ましい。こうすることによって、アクチュエータ本体４に作用する反力による該アクチュエータ本体４の共振周波数への影響を相対的に小さくすることができる。
【０１２６】
《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。
【０１２７】
すなわち、前記実施形態においては、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面に対して直交する方向を向くように配設しているが、これに限られるものではない。具体的には、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４はその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と平行とならないように配設されればよく、換言すれば、その積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と交差する方向を向くように配設されていればよい。つまり、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と交差する方向を向くように配設することによって、アクチュエータ本体４の振動に伴って支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４の圧縮率が変化する方向への各導電層６ｂの端面（接触面）の寸法が、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４がその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と平行となるように配設される場合と比べて大きくなるため、各導電層６ｂ内で圧縮率、即ち、導電率の変化を吸収し易くなり、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４が変質することを抑制することができる。ただし、前記実施形態の如く、支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４をその積層方向がアクチュエータ本体４の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と直交する方向を向くように配設することによって、各導電層６ｂの端面の長手方向がアクチュエータ本体４の振動に伴って支持ゴム６１，６１、付勢ゴム６２及び予圧ゴム６４，６４の圧縮率が変化する方向と一致するため、圧縮率、即ち、導電率の変化を各導電層６ｂ内でより吸収し易くなり、好ましい。
【０１２８】
また、アクチュエータ本体４に圧縮力を加える部分は、振動の腹の部分のみで説明したが、一部の弾性体は腹の部分を含む広い範囲を支持して圧縮力を加えてもよい。
【０１２９】
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７，７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。
【０１３０】
さらに、図１４に示すように、アクチュエータ本体４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７が設けられた超音波アクチュエータ３０２を採用してもよい。かかる構成であっても、アクチュエータ本体４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７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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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７，７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１５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４０１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７，７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７，７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。ここで、当接部材１３ａは、前記超音波アクチュエータ２が発生する駆動力を受け、前記超音波アクチュエータ２に対して相対的に移動可能に構成された相対可動体を構成する。
【０１３３】
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１６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７，７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５０１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７，７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１７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７，７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６０１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７，７の概略楕円運動によって、該円板体１６が駆動子７，７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。
【０１３４】
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】
【０１３５】
以上説明したように、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ついて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【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分解斜視図である。
【図２】超音波アクチュエータの斜視図である。
【図３】駆動装置の斜視図である。
【図４】圧電素子ユニットの分解斜視図である。
【図５】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の断面図である。
【図１０】支持ゴム及び付勢ゴムの断面図である。
【図１１】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１２】支持ゴム及び付勢ゴムをその積層方向がアクチュエータ本体の縦振動の振動方向及び屈曲振動の振動方向を含む平面と平行な方向を向くように配設した場合の超音波アクチュエータの作動状態を示す概略図である。
【図１３】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１４】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１５】その他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図１６】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１７】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】
【０１３７】
１，４０１，５０１，６０１  駆動装置
１１              ステージ（可動体）
２，２０２，３０２  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
４６，４７，４８  外部電極（本体側給電電極）
５，２０５        ケース（基礎部）
５６，５７，５８  電極（基礎側給電電極）
６１              支持ゴム（予圧手段）
６１ａ            絶縁層（絶縁部）
６１ｂ            導電層（導電層）
６２              付勢ゴム（予圧手段）
６４              予圧ゴム（予圧手段）
【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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