(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）駆動電極を有する弾性表面波素子と、
（ｂ）該弾性表面波素子上にセットされる移動子と、
（ｃ）該移動子に予め圧力を加える予圧付与手段とを具備し、
（ｄ）前記移動子は複数の突起を有するスライダ本体を有し、前記弾性表面波素子の下面に配置されるガイドと、該ガイドと前記スライダ本体の上面に当接する断面Ｕ字形状のクリップ状弾性板を有し、前記スライダ本体の複数の突起を前記弾性表面波素子表面に押し付けてなる弾性表面波モータ。
【請求項２】
（ａ）駆動電極を有するとともに、円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子と、
（ｂ）該弾性表面波素子上にセットされる移動子と、
（ｃ）一方端で前記移動子に予め圧力を加えるとともに、前記導波路の円弧中心に配置された軸受で支持され、他方端を自由端としてなる揺動アームとを具備する弾性表面波モータ。
【請求項３】
請求項２記載の弾性表面波モータにおいて、前記移動子の下面には上下方向には弾力性を有し、左右方向には剛性の高い複数の突起を具備する弾性表面波モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体を直接駆動するモータには、超音波モータが知られており、カメラの自動焦点レンズ駆動用モータ、ブラインドやカーテンの駆動等に利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の超音波モータでは、駆動体に数１０ｋＨｚの振動を与え、駆動体全体を撓ませ、駆動部と被駆動部を面で接触させ駆動させるため、駆動周波数の高周波化が困難となり、高速駆動や精密な位置制御などに限界があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を除去し、移動子に所定の予圧を加えた状態で、高周波振動を与え、簡便に、しかも確実に移動子を駆動し得る弾性表面波モータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
（１）弾性表面波モータにおいて、駆動電極を有する弾性表面波素子と、この弾性表面波素子上にセットされる移動子と、この移動子に予め圧力を加える予圧付与手段とを具備し、前記移動子は複数の突起を有するスライダ本体を有し、前記弾性表面波素子の下面に配置されるガイドと、このガイドと前記スライダ本体の上面に当接する断面Ｕ字形状のクリップ状弾性板を有し、前記スライダ本体の複数の突起を前記弾性表面波素子表面に押し付けるようにしたものである。
【０００６】
（２）弾性表面波モータにおいて、駆動電極を有するとともに、円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子と、この弾性表面波素子上にセットされる移動子と、一方端で前記移動子に予め圧力を加えるとともに、前記導波路の円弧中心に配置された軸受で支持され、他方端を自由端としてなる揺動アームとを設けるようにしたものである。
【０００７】
（３）上記（２）記載の弾性表面波モータにおいて、前記移動子の下面には上下方向には弾力性を有し、左右方向には剛性の高い複数の突起を設けるようにしたものである。
【０００８】
上記のように構成したので、移動子の接触部が確実に弾性表面波素子上に高圧力で接触することができるようになり、弾性表面波モータの駆動力変換特性を向上させ、推力、移動速度、過渡応答特性などの向上を図ることができる。
【０００９】
したがって、小型で高速、高精度の動作が可能なアクチュエータを得ることができ、コンパクトディスク、磁気記録装置のヘッド移動機構、原子レベルでの精密な加工装置の送り機構などへの応用が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の原理を示す弾性表面波リニアモータの概略構成図、図２は図１のＡ部拡大図である。
【００１２】
これらの図に示すように、弾性表面波素子１には、その両側に駆動電極（ＩＤＴ）５が形成されており、弾性表面波素子１には移動子（スライダ）２が搭載され、その移動子２には予め所定の圧力（予圧）Ｎを加える予圧付与手段４が設けられている。前記移動子２の下面には複数の突起３が形成されている。その突起３はその頂点３ａ付近が弾性表面波素子１の表面と接触する。それぞれの突起３の接触点での加重が均等になるようにする。そのためには、各突起３の移動子２との取り付け部分が柔軟な構造（図の上下方向のみ）である必要がある。駆動力を取り出すためには、水平方向には剛性が高い（硬い）構造が望ましい。
【００１３】
したがって、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波を駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動によって、予圧が付与された複数の突起３を有する移動子２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００１４】
図３は本発明の第１実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【００１５】
この図に示すように、弾性表面波素子１には、その両側に駆動電極（ＩＤＴ）５が形成されており、その弾性表面波素子１の下面には、磁石１１が配置されている。その弾性表面波素子１の表面には移動子としての鋼球１２がセットされている。
【００１６】
したがって、鋼球１２には、磁石１１によって下方に吸引力Ｆが働き、磁石１１の方向へ吸引されるので、鋼球１２は弾性表面波素子１の表面に対して所定の圧力で接触することになる。
【００１７】
そこで、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波で駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動によって、予圧が付与された移動子としての鋼球１２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００１８】
因みに、直径１ｍｍの鋼球を用いた実験結果を示すと、定常速度は約６０ｃｍ／ｓｅｃ、最大加速度は２．３×１０2 ｍ／ｓｅｃ2 、立ち上がり時間は２ｍｓｅｃ、質量（φ１）は４．１ｍｇ、接触部半径は２．５μｍ、最大接触圧力は約２５０ＭＰａ、最大発生力は１．２５ｍＮである。
【００１９】
図４は本発明の第２実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図、図５はその弾性表面波リニアモータの平面図である。
【００２０】
これらの図に示すように、弾性表面波素子１には、その両側に駆動電極（ＩＤＴ）５が形成されており、その弾性表面波素子１の下面には磁石２１が配置されている。その弾性表面波素子１の表面には移動子としての複数の鋼球２３を下面に有する移動子としてのスライダ本体２２を有する。
【００２１】
したがって、スライダ本体２２の鋼球２３は、磁石２１によって吸引されるので、鋼球２３には弾性表面波素子１の表面に対して所定の圧力が付与されることになる。
【００２２】
そこで、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波で駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動によって、予圧が付与された複数の鋼球２３を有するスライダ本体２２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００２３】
因みに、多点接触スライダーを使ったモータの発生力（計算値）を示すと、最大速度としては、１ｍ／ｓｅｃ程度が可能であり、これから計算すると、
Ｎ＝（２／３）Ｐmax ・πａ2 ＝３．３ｍＮ
仮に、この接触点を１ｃｍ角の中に１６００点設けると、
ΣＮ＝Ｎ×１６００で約５Ｎとなる。
【００２４】
最大発生力は約２Ｎとなる。
【００２５】
また、鋼球２３に代えて、図６及び図７に示すように、上下方向には弾力性を有する磁性体（磁性粉）２５が混入された複数の突起２４を設けるようにしてもよい。
【００２６】
図８は本発明の第３実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図、図９はその弾性表面波リニアモータの正面図、図１０は図８のＡ−Ａ線断面図、図１１はその弾性表面波リニアモータのスライダの裏面図、図１２はそのＡ部拡大平面図、図１３は図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、スライダ本体３２の下面には、シリコンマイクロマシニング技術を応用して異方性エッチングにより、はり３３ａ構造を作り、突起３３ｂをその中央部に配置する。つまり、図１３に示すように、スライダ本体３２に柱３３ｃを設けて空間３３ｄを形成し、その空間３３ｄにはり３３ａを形成し、その中央に突起３３ｂを設ける。すなわち、複数の突起３３ｂを有するスライダ本体３２を有する。この突起３３ｂは上下方向には弾性を有するが、左右方向には剛性が高い構造となっている。
【００２８】
また、このスライダ本体３２を案内する一対のガイド３５，３６が設けられ、この一対のガイド３５，３６間にばね３４が張設され、このばね３４はスライダ本体３２の複数の突起３３ｂを下方に押さえる付けることにより、複数の突起３３ｂにより弾性表面波素子１の表面に対して所定の圧力を加えることになる。一対のガイド３５，３６は四隅の支持体３７で弾性表面波素子１に支持されている。
【００２９】
そこで、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波で駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動を予圧が付与された複数の突起３３ｂを有するスライダ本体３２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００３０】
図１４は本発明の第４実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図、図１５はその弾性表面波リニアモータの正面図、図１６は図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
この実施例では複数の突起４３を有するスライダ本体４２を具備し、このスライダ本体４２を案内する一対のばね板４４，４５からなるガイドを有し、前記スライダ本体４２の複数の突起４３を一対のばね板４４，４５により、弾性表面波素子１の表面に押し付けるようにしている。一対のばね板４４，４５は、支持体４６により弾性表面波素子１に支持されている。
【００３２】
そこで、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波で駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動によって、予圧が付与された複数の突起４３を有するスライダ本体４２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００３３】
図１７は本発明の第５実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図、図１８はその弾性表面波リニアモータの正面図、図１９は図１７のＡ−Ａ線断面図である。
【００３４】
この実施例では複数の突起５３を有するスライダ本体５２を具備し、弾性表面波素子１の下面に配置されるガイド５６と、このガイド５６とスライダ本体５２の上面に当接する断面Ｕ字形状のクリップ状弾性板５４を有し、このクリップ状弾性板５４により、スライダ本体５２の複数の突起５３を弾性表面波素子１の表面に押し付けるようにしている。
【００３５】
そこで、物体の表面近傍のみに伝播する高周波（ＭＨｚ帯）である弾性表面波で駆動することにより、高周波で得られる数ｎｍの微小振動によって、予圧が付与された複数の突起５３を有するスライダ本体５２を効率よくリニア駆動させることができる。
【００３６】
図２０は本発明の第６実施例を示す弾性表面波揺動型モータの円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子の平面図、図２１はその弾性表面波揺動型モータの平面図、図２２はその弾性表面波揺動型モータの正面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子６１の両側に駆動電極６２を設け、それらの駆動電極６２間には、金属蒸着膜からなる円弧状のストリップ金属導波路６３が配置されている。
【００３８】
更に、金属導波路６３上には複数の突起７２を有するスライダ本体７１がセットされる。
【００３９】
一方、揺動アーム６５が弾性表面波素子６１の基板に前記金属導波路６３の円弧中心に配置された軸受け６４を有して、揺動自在に配置される。その揺動アーム６５の一方端６６はスライダ７１の上部に連結され、スライダ７１の複数の突起７２に対して予め圧力が付与されるように配置される。その揺動アーム６５の他方端６７は自由端である。
【００４０】
そこで、スライダ７１は円弧状のストリップ金属導波路６３上を往復運動する。この弾性表面波モータのスライダ７１の予圧は、揺動アーム６５によって与えられ、同時にガイドともなっている。
【００４１】
更に、弾性表面波素子６１の表面の表面波が伝搬する部分に、金属薄膜を付けているので、その部分の波の伝搬速度が遅くなることにより、円弧状に弾性表面波を伝えることができる。この性質を利用すると、金属薄膜のあるところが導波路となって波が伝わるので、揺動型モータを製作することができる。
【００４２】
なお、スライダの移動距離が小さい場合には、表面波の伝搬経路は必ずしも円弧状でなく、多少の滑りを生ずるが直線状であってもかまわない。
【００４３】
この種の揺動型モータは、例えば、磁気ディスクのヘッド駆動用アクチュエータとして好適である。
【００４４】
また、図示していないが、駆動電極には高周波電源が接続される。
【００４５】
このように構成したので、移動子の多数の接触部が確実に弾性表面波素子上に高圧力で接触することができ、駆動力変換特性を向上させ、推力、移動速度、過渡応答特性などの向上を図ることができる。
【００４６】
したがって、小型で高速、高精度の動作が可能なアクチュエータを得ることができ、コンパクトディスク、磁気記録装置のヘッド移動機構、原子レベルでの精密な加工装置の送り機構などへの応用が期待される。
【００４７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４９】
移動子の多数の接触部が確実に弾性表面波素子上に高圧力で接触することができるので、弾性表面波モータの駆動力変換特性を向上させ、推力、移動速度、過渡応答特性などの向上を図ることができる。
【００５０】
したがって、小型で高速、高精度の動作が可能なリニア型や揺動型のアクチュエータを得ることができ、コンパクトディスク、磁気記録装置のヘッド移動機構、原子レベルでの精密な加工装置の送り機構などへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理を示す弾性表面波リニアモータの概略構成図である。
【図２】  図１のＡ部拡大図である。
【図３】  本発明の第１実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【図４】  本発明の第２実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【図５】  本発明の第２実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図である。
【図６】  本発明の第２実施例を示す弾性表面波リニアモータの移動子の変形例を示す図である。
【図７】  図６のＡ部拡大図である。
【図８】  本発明の第３実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図である。
【図９】  本発明の第３実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【図１０】  図８のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】  本発明の第３実施例を示す弾性表面波リニアモータのスライダの裏面図である。
【図１２】  図１１のＡ部拡大平面図である。
【図１３】  図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】  本発明の第４実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図である。
【図１５】  本発明の第４実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【図１６】  図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１７】  本発明の第５実施例を示す弾性表面波リニアモータの平面図である。
【図１８】  本発明の第５実施例を示す弾性表面波リニアモータの正面図である。
【図１９】  図１７のＡ−Ａ線断面図である。
【図２０】  本発明の第６実施例を示す弾性表面波揺動型モータの円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子の平面図である。
【図２１】  本発明の第６実施例を示す弾性表面波揺動型モータの平面図である。
【図２２】  本発明の第６実施例を示す弾性表面波揺動型モータの正面図である。
【符号の説明】
１    弾性表面波素子
２    移動子（スライダ）
３，２４，３３ｂ，４３，５３，７２    突起
３ａ    頂点
４    予圧付与手段
５，６２    駆動電極（ＩＤＴ）
１１，２１    磁石
１２    鋼球
２２，３２，４２，５２，７１    スライダ本体
２３    複数の鋼球
２５    磁性体（磁性粉）
３３ａ    はり
３３ｃ    柱
３３ｄ    空間
３４    ばね
３５，３６    一対のガイド
３７，４６    支持体
４４，４５    一対のばね板（ガイド）
５４    断面Ｕ字形状のクリップ状弾性板
５６    ガイド
６１    円弧状のストリップ金属導波路を用いた弾性表面波素子
６３    円弧状のストリップ金属導波路
６４    軸受
６５    揺動アーム
６６    一方端
６７    他方端
【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】
0003795123.tif 000017
【図１７】
0003795123.tif 000018
【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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