JP2000058934A

JP2000058934A - 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器

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Publication number: JP2000058934A
Application number: JP10224798A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iino; 朗弘飯野; Masao Kasuga; 政雄春日; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-25
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP4459317B2; EP0978886A3; EP0978886A2; US7215062B1

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子に発生した駆動力が外部にもれる要
素を減らし、駆動力を効率よく移動体に伝達する超音波
モータを提供する。【解決手段】入力される駆動信号によって励振して駆
動力を発生する圧電素子１０と、圧電素子１０を基板７
上に支持する支持部材１１，１１と、を備えた超音波モ
ータ１である。支持部材１１は、圧電素子１０に前記駆
動信号を供給する信号供給機能を備える。従って、信号
伝達手段を別個に設ける必要はないため、圧電素子１０
に生じた振動のもれは従来と比べて少なくなる。このた
め、超音波モータ１は効率よく移動体１２ａに駆動力を
伝達する。また、支持部材１１にくびれを設けて弾性を
持たせることにより、支持部材１１は圧電素子１０を移
動体１２ａに圧接する圧接機構も兼ねる。この場合は、
圧電素子１０に生じた振動のもれはさらに少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時計、カメラ、プ
リンタ、記憶装置などに用いる超音波モータに係わり、
特に、振動もれを少なくして移動体に効率よく駆動力を
伝達するとともに、小型化・信頼性向上も行った超音波
モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、交流電圧などの駆動信号を加えら
れた圧電素子に発生する伸縮振動と屈曲振動の合成振動
としての楕円振動を、移動体を動かす動力として利用す
る超音波モータは、電気−機械エネルギー変換効率が高
いため、特にマイクロメカニクスの分野において注目さ
れている。超音波モータは一般的に、駆動力源としての
圧電素子と、この圧電素子に駆動信号を伝達する信号伝
達手段と、駆動力を効率よく移動体に伝達するために前
記圧電素子を移動体に圧接する弾性体と、を有する。こ
の超音波モータをプリント基板などの基板に設置する場
合は、超音波モータの圧電素子を有する振動体の一部を
保持する支持部材を用いて、前記基板上に支持される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板に配置さ
れた従来の超音波モータの圧電素子には、駆動信号を該
圧電素子に加える導線などの信号伝達部を設ける必要が
あった。すなわち、圧電素子に発生した伸縮振動と屈曲
振動とは、支持部材と信号伝達部の双方から外部にもれ
ていた。また、前記弾性体からも伸縮振動と屈曲振動と
は外部にもれていた。この結果、従来の超音波モータ
は、駆動力を効率よく移動体に伝達することができなか
ったため、電気−機械エネルギー変換効率が高いという
超音波モータの特性を損なっていた。また、圧電素子に
複数の要素を取り付けることは、超音波モータの小型化
を妨げるとともに、信頼性を低下させる要素を増やすこ
ととなっていた。

【０００４】そこで、本発明は、圧電素子に発生した駆
動力が外部にもれる要素を減らし、駆動力を効率よく移
動体に伝達するとともに、小型化・信頼性向上も行った
超音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】すなわち、上記課題を解
決する手段は、請求項１に記載するように、入力される
駆動信号によって励振して駆動力を発生する圧電振動体
と、この圧電振動体を基板上に支持する支持部材と、を
備えた超音波モータにおいて、前記支持部材は、前記圧
電振動体に前記駆動信号を伝達する信号伝達機能を備え
ることを特徴とする。

【０００６】ここで、前記支持部材は、例えば、樹脂の
表面に信号線を設けたり、あるいは金属などにより形成
されることにより、信号伝達機能を備える。また、前記
圧電振動体は、例えば圧電素子のみから形成されるが、
その他に、例えば金属からなる振動体を圧電素子に接合
したもの等も適用できる。また、その駆動制御は自励式
・他励式のどちらでもよい。

【０００７】この請求項１記載の発明によれば、前記圧
電振動体には、前記支持部材により前記駆動信号を伝達
されるため、信号伝達部を別個に設ける必要はなく、従
って、前記圧電振動体に発生した伸縮振動と屈曲振動が
外部にもれる量は従来と比べて減少する。従って、請求
項１記載の超音波モータは前記圧電振動体に発生した駆
動力を効率よく移動体に伝達する。また、信号伝達部を
別個に設ける必要はないことは、超音波モータの小型化
をもたらすとともに、その製作工程数は少なくなるた
め、製作コスト削減にもなる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の超
音波モータにおいて、前記支持部材は弾性を有し、前記
圧電振動体は前記支持部材の弾性力により移動体に圧接
されることを特徴とする。

【０００９】前記支持部材に弾性を持たせる方法として
は、例えば導通性ゴムその他材料として用いる。

【００１０】この請求項２記載の発明によれば、請求項
１記載の発明と同等の作用を得るほか、前記支持部材の
弾性によって前記圧電振動体が移動体に押しつけられる
ため、前記圧電振動体に生じた駆動力はさらに効率よく
その移動体に伝達する。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の超
音波モータにおいて、前記圧電振動体と接合する部分よ
り細く成形されたくびれを有することを特徴とする。

【００１２】この請求項３記載の発明によれば、前記支
持部材にくびれを設けたので、該支持部材の振動伝達面
積は小さくなり、前記くびれによって前記支持部材から
もれる振動はさらに少なくなる。従って、超音波モータ
はさらに効率よく駆動力を移動体に伝達する。さらに、
該支持部材は前記くびれによってしなるため、請求項２
記載の発明と同等の作用を得る。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の超音波モータにおいて、前記支持
部材は、前記基板の一部であることを特徴とする。

【００１４】この請求項４記載の発明によれば、前記支
持部材は前記基板の一部であるので、超音波モータの基
板への取り付けは簡単になる。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の超
音波モータにおいて、前記圧電振動体は前記基板に設け
られた凹部に入り込んでいることを特徴とする。

【００１６】ここで、前記圧電振動体は、例えば前記基
板の凹部を形成する際に凹まずに残された、該基板の一
部としての支持部材によって、前記基板の表面と前記圧
電振動体の表面とが同一平面上に位置するように取り付
けられる。

【００１７】この請求項５記載の発明によれば、請求項
４記載の発明と同様の作用を得るほか、この超音波モー
タと前記基板とを合わせた厚みは薄くなる。従って、超
音波モータの適用範囲は従来の超音波モータと比べて広
がる。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項４記載の超
音波モータにおいて、前記圧電振動体は前記支持部材の
上に取り付けられることを特徴とする。

【００１９】この請求項６記載の発明によれば、請求項
４記載の発明と同様の作用を得るほか、前記圧電振動体
は前記支持部材の上に取り付けられるので、従来のトラ
ンジスタやコンデンサなどを基板に取り付けることと同
様の手順で、前記圧電振動体を前記基板に取り付けられ
る。すなわち、本発明における超音波モータは、既存の
電気回路生産ラインを用いてモータと回路を同時に基板
に取り付けられる。従って、超音波モータの取り付けコ
ストは下がるとともに、取り付け工程は安定するため超
音波モータの性能のばらつきは小さくなり、その信頼性
は向上する。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項
６のいずれかに記載の超音波モータにおいて、前記支持
部材には駆動回路の少なくとも一部が設けられることを
特徴とする。

【００２１】この請求項７記載の発明によれば、前記支
持部材には駆動回路の少なくとも一部が設けられている
ので、基板に設ける必要のある駆動回路の要素は少なく
なり、従って超音波モータは小型化する。また、前記圧
電振動体と前記駆動回路との接続に起因する超音波モー
タの性能のばらつきは小さくなるとともにモータと回路
のばらつきを調整する様に回路部品の実装、、調整が可
能なため、その信頼性は向上する。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項
７のいずれかに記載の超音波モータにおいて、前記支持
部材は前記圧電振動体に生じる振動の節に相当する部分
を支持することを特徴とする。

【００２３】ここで、前記振動としては例えば屈曲振動
や伸縮振動が挙げられる。

【００２４】この請求項８記載の発明によれば、前記支
持部材は前記圧電振動体の屈曲振動の節に相当する部分
を支持する。振動の節は、変位を起こさない部位なの
で、該圧電振動体に発生した振動が外部にもれる量はさ
らに減少する。従って、請求項８記載の超音波モータは
前記圧電振動体に発生した駆動力をさらに効率よく移動
体に伝達する。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項１〜請求項
８のいずれかに記載の超音波モータを有することを特徴
とする超音波モータ付電子機器であることを特徴とす
る。

【００２６】この請求項９記載の発明によれば、従来の
超音波モータと比べて外部に振動が逃げにくい請求項１
〜請求項８のいずれかに記載の超音波モータを用いるの
で、超音波モータの出力は大きくなる。すなわち、超音
波モータの大きさおよびその駆動回路は小型化するた
め、超音波モータ付電子機器は小型化する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明を適用した実施の形態を詳細に説明する。図１〜図３
は本発明の第一の実施の形態例としての超音波モータ１
を説明する図であり、図４は超音波モータ１の変形例と
しての超音波モータ２の構成を示す図である。また、図
５は本発明の第二の実施の形態例としての超音波モータ
３を説明する図であり、図６は超音波モータ３の変形例
としての超音波モータ４を説明する図である。また、図
７は本発明の第三の実施の形態例としての超音波モータ
付電子機器５を説明する図である。

【００２８】＜第一の実施の形態例＞図１は超音波モー
タ１の構成の全体を示す図である。図１に示すように、
超音波モータ１は、例えば正弦波などの駆動信号Ｘを入
力されて楕円振動する圧電素子１０（圧電振動体）と、
圧電素子１０を基板７上に支えるとともに基板７上の信
号線７ａ，７ｂから該圧電素子１０に信号を伝達する支
持部材１１，１１と、圧電素子１０の端面に接する移動
体１２ａを有する対象部１２と、基板７上に設けられて
信号線７ａ，７ｂと支持部材１１，１１とを介して圧電
素子１０に駆動信号Ｘを入力するドライブＩＣ６と、に
より構成される。なお、ドライブＩＣ６は、外部から信
号線７ｃ，７ｄ，７ｅを介してそれぞれ入力される正方
向駆動指令，逆方向駆動指令，停止指令に従って、駆動
信号Ｘを後述する圧電素子１０の電極の所定部に出力す
る。すなわち、超音波モータ１は、ドライブＩＣ６から
の駆動信号Ｘに従って圧電素子１０の端面に生じる楕円
振動により、移動体１２ａを該端面と平行な方向に動か
す超音波モータである。

【００２９】まず、支持部材１１について詳細に説明す
る。支持部材１１は、例えば、略Ｌ字状に成形した樹脂
であり、表部には例えば３本の信号線を設けている。す
なわち、支持部材１１，１１には例えば計６本の信号線
を有しており、この数は、後述する圧電素子１０の一側
面に取り出された電極の数と同じである。支持部材１１
の一辺１１ａは、基板７の信号線７ａ上に、例えば半田
などにより固定される。また、支持部材１１の他辺１１
ｂは、例えば導通性接着剤などにより、圧電素子１０の
側面に、屈曲振動の節を押さえるように固定される。ま
た、信号線７ａ，７ｂはそれぞれ３本の信号線の束であ
る。この信号線の数も、後述する圧電素子１０の一側面
に取り出された電極の数と同じであり、各信号線は前記
支持部材１１の信号線にそれぞれ別個に接続する。この
ため、支持部材１１は、圧電素子１０を基板７上に支持
するとともに、詳細を後述する圧電素子１０の電極と、
信号線７ａあるいは信号線７ｂとを接続する。このよう
に、支持部材１１は、信号線を形成されることにより、
圧電素子１０に信号を伝達する信号伝達手段も兼ねる。
すなわち、圧電素子１０に接続する部品数は少なくな
り、従って、超音波モータ１は小型化する。

【００３０】次に、圧電素子１０について詳細に説明す
る。圧電素子１０は、屈曲振動源としての圧電振動子１
４の上に、伸縮振動源としての圧電振動子１５を一体的
に積層させ、さらに、電極１３ａ，電極１３ｂ，電極１
３ｃ，電極１３ｄ，電極１３ｅ，電極１３ｆを設けた構
造とする。この電極１３ａ〜１３ｆは、支持部材１１，
１１に設けた前記６本の信号線にそれぞれ接続している
ため、別個に電圧を加えられる。なお、圧電素子１０の
端面のほぼ中央に、移動体１２ａに接して駆動させる突
起を設けてもよい。

【００３１】ここで、圧電振動子１４，１５と、電極１
３ａ〜１３ｆについて、図２を用いて詳細に説明する。
図２（Ａ）は圧電素子１０の一方の面における電極の配
置位置を示す図である。また、図２（Ｅ）は側面１０ａ
（同図（Ａ）参照）における電極の配置位置を示す図で
あり、同図（Ｆ）は側面１０ｂ（同図（Ａ）参照）にお
ける電極の配置位置を示す図である。また、図２（Ｂ）
は圧電振動子１４の一方の面を示す図であり、同図
（Ｄ）は圧電振動子１５の他方の面を示す面図である。
また、図２（Ｃ）は圧電振動子１５の上面図である。

【００３２】まず、各圧電振動子の分極構造について説
明する。圧電振動子１４は、図２（Ｂ）に示すように、
縦方向に２分割するとともに横方向にも２分割すること
で生成する４つの分極領域１４ａ，分極領域１４ｂ，分
極領域１４ｃ，分極領域１４ｄを、積層方向に、上面が
＋となるように分極した構造とする。また、圧電振動子
１５は、図２（Ｄ）に示すように、ほぼ全面をひとつの
分極領域として、積層方向に、例えば下面が＋となるよ
うに分極する。

【００３３】次に、電極１３ａ〜１３ｆの構造について
説明する。

【００３４】電極１３ａは、圧電振動子１４の分極領域
１４ａの上面をほぼ覆っており、その一部は側面１０ｂ
に引き出されている。すなわち、複数の圧電振動子１
４，１４・・・の分極領域１４ａ，１４ａ・・・の上面
は、側面１０ｂに引き出された部分を介して連続してい
る電極１３ａによって、すべて同一の電位となる。

【００３５】同様に、電極１３ｂは、圧電振動子１４の
分極領域１４ｂの一方の面をほぼ覆っており、その一部
は側面１０ｂに引き出されている。すなわち、複数の圧
電振動子１４，１４・・・の分極領域１４ｂ，１４ｂ・
・・の一方の面は、側面１０ｂに引き出された部分を介
して連続している電極１３ｂによって、すべて同一の電
位となる。

【００３６】また、電極１３ｃは、圧電振動子１４の分
極領域１４ｃの一方の面をほぼ覆っており、その一部は
側面１０ｂに引き出されている。すなわち、複数の圧電
振動子１４，１４・・・の分極領域１４ｃ，１４ｃ・・
・の一方の面は、側面１０ａに引き出された部分を介し
て連続している電極１３ｃによって、すべて同一の電位
となる。

【００３７】同様に、電極１３ｄは、圧電振動子１４の
分極領域１４ｄの一方の面をほぼ覆っており、その一部
は側面１０ｂに引き出されている。すなわち、複数の圧
電振動子１４，１４・・・の分極領域１４ｄ，１４ｄ・
・・の一方の面は、側面１０ａに引き出された部分を介
して連続している電極１３ｄによって、すべて同一の電
位となる。

【００３８】また、電極１３ｅは、圧電振動子１５の分
極領域１５ａの他方の面をほぼ覆っており、その一部は
側面１０ａに引き出されている。すなわち、複数の圧電
振動子１５，１５・・・の分極領域１５ａ，１５ａ・・
・の他方の面は、側面１０ａに引き出された部分を介し
て連続している電極１３ｅによって、すべて同一の電位
となる。

【００３９】さらに、電極１３ｆは、圧電振動子１４の
他方の面と圧電振動子１５の一方の面とに挟まれてい
る。したがって、電極１３ｆは、圧電振動子１４の４つ
の分極領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの下面すべ
てを覆うと同時に、圧電振動子１５の分極領域１５ａの
上面すべてを覆っており、その一部は側面１０ｂに引き
出されている。すなわち、複数の圧電振動子１４，１４
・・・の分極領域１４ｄ，１４ｄ・・・の上面は、側面
１０ｂに引き出された部分を介して連続している電極１
３ｆによって、すべて同一の電位となる。

【００４０】なお、圧電振動子１４，１５の枚数はそれ
ぞれ適宜増やしてもよい。この場合は、電極の構造は積
層方法に応じて変更する。

【００４１】次に、超音波モータ１の動作について、図
３を用いて説明する。ドライブＩＣ６は、図１に示す信
号線７ｃを介して外部から正方向への駆動命令を入力さ
れると、信号線７ａ，７ｂと支持部材１１上の前記信号
線とを介して圧電素子１０の電極１３ａ，１３ｄ，１３
ｅ，１３ｆに駆動信号Ｘを出力する。すると、圧電振動
子１５において、電極１３ｆを基準電極として電極１３
ｅに駆動信号Ｘが入力されるため、分極領域１５ａは伸
長あるいは収縮する。従って、圧電振動子１５は、図３
の長方形１５’に示すように長手方向に伸長し、あるい
は収縮する。また、同時に、圧電振動子１４において、
電極１３ｆを基準電極として電極１３ａ，１３ｄに駆動
信号Ｘが入力されるため、分極領域１４ａ，１４ｄが伸
長する。従って、圧電振動子１４は図３の図形１４’に
示すように屈曲振動をする。このとき、圧電素子１０に
接続する部材は支持部材１１，１１のみであり、信号伝
達手段は別個に設けられないので、圧電素子１０からの
振動もれは少なくなる。この結果、圧電振動子１５の伸
縮振動と圧電振動子１４の屈曲振動とが合成されて、圧
電素子１０の端面は図３のＺ方向に楕円振動をして、図
１に示した移動体１２ａを正方向であるＺ方向に動か
す。

【００４２】また、ドライブＩＣ６は、信号線７ｄを介
して外部から逆方向への駆動命令を入力されると、信号
線７ａ，７ｂと支持部材１１上の前記信号線とを介して
圧電素子１０の電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｆに
駆動信号Ｘを出力する。すると、電極１３ｂ，１３ｃに
駆動信号Ｘが入力されるため、圧電振動子１５の伸縮振
動を基準とした圧電振動子１４の屈曲振動の方向は、上
述した正方向の時とは逆転する。従って、圧電素子１０
の端面は図３のＺとは逆方向に楕円振動をして、図１に
示した移動体１２ａを逆方向に動かす。

【００４３】以上より、本発明の第一の実施の形態例と
しての超音波モータ１によれば、圧電素子１０には、支
持部材１１により駆動信号Ｘを信号線７ａから伝達され
るため、信号伝達部を別個に設ける必要はなく、従っ
て、圧電素子１０に発生した伸縮振動と屈曲振動が外部
にもれる量は従来と比べて減少する。また、支持部材１
１は圧電素子１０の屈曲振動の節を押さえるように取り
付けられるので、該圧電素子１０に発生した屈曲振動が
外部にもれる量はさらに減少する。また、信号伝達部を
別個に設ける必要はないために、超音波モータ１は小型
化するとともに、その製作工程数は少なくなるため、製
作コストは下がる。従って、超音波モータ１は圧電素子
１０に発生した駆動力を効率よく移動体１２ａに伝達す
る。

【００４４】なお、本実施の形態例において、支持部材
１１を樹脂製としたが、本発明はこれに限られるもので
はなく、例えば金属製としてもよい。この場合は、電極
の数毎に支持部材１１を設ける必要がある。さらに、支
持部材１１に、例えば自励発信回路などの電気回路の全
部またはその一部を設けてもよい。この場合は、基板上
に設ける素子数は減少するため、必要な基板面積が減少
する。従って、超音波モータ１はさらに小型化する。

【００４５】なお、本実施の形態は以下のように変形し
てもよい。図４は本実施の形態に係わる第１の実施の変
形の態様である超音波モータ２の要部の構成を示す図で
ある。超音波モータ２は、超音波モータ１において、支
持部材１１の代わりに、支持部材２１を用いた構造とす
る。

【００４６】支持部材２１は、支持部材１１にくびれを
設けて略Ｉ型としたものであり、その他の構成は支持部
材１１と同様である。すなわち、支持部材２１は弾性を
有してしなる。また、支持部材２１は、圧電素子１０の
側面と水平な方向にしなるように、該圧電素子１０の側
面に取り付けられる。このため、支持部材２１は圧電素
子１０を移動体１２ａ（図４においては図示省略）に押
しつける。

【００４７】すなわち、超音波モータ２においては、超
音波モータ１と同等の機能を有するほか、支持部材２１
によって圧電素子１０が移動体１２ａに圧接するため、
圧電素子１０−移動体１２ａ間の摩擦力も大きくなる。
従って、圧電素子２０に生じた駆動力はさらに効率よく
移動体１２ａに伝達する。また、くびれを設けることに
より、振動の伝達断面積は小さくなるために、支持部材
２１からもれる振動はさらに少なくなる。従って、超音
波モータ２はさらに効率よく駆動力を移動体１２ａに伝
達する。

【００４８】なお、支持部材２１に弾性を持たせる方法
としては、支持部材１１の形状のまま、支持部材２１を
導電性ゴムにて作製する方法もある。また、支持部材２
１に、例えば自励発信回路などの電気回路の全部または
その一部を設けてもよい。

【００４９】＜第二の実施の形態例＞図５は超音波モー
タ３の構成の要部の概略を示す図である。超音波モータ
３は、圧電素子３０を、凹部を有する基板８に、基板８
の一部であり前記凹部に設けられた支持部材８ｂ，８ｂ
を用いて、取り付けた構造とする。また、図５（Ｂ）に
示すように、圧電素子３０の上面は基板８の上面とほぼ
同一平面上にある。なお、図示しない他の構成要素は超
音波モータ１とほぼ同じ構成である。

【００５０】支持部材８ｂは、図５（Ａ）に示すよう
に、前記凹部において、基板８から伸びた延長端子の先
端に圧電素子３０を支持する支持部を設けた構造とす
る。このため、基板８に水平な方向における支持部材８
ｂの断面形状は略Ｔ型となる。この基板８は、例えば基
板８の成型用の型を予めこれに対応する形状とすること
により、所定の形に成形される。また、同図（Ｂ）に示
すように、前記支持部は圧電素子３０の下面を支える凸
部を有する。また、一方の支持部材８ｂの上面には圧電
素子３０の電極の一部に接続する信号線８ａが、他方の
支持部材８ｂの上面には圧電素子３０の残りの電極に接
続する信号線８ａ，８ａが、それぞれ設けられる。な
お、この信号線８ａの数や支持部材８ｂの数および取り
付け位置は、圧電素子３０の電極数や振動の節の位置な
どにより適宜変更する。ここで、支持部材８ｂは支持部
材１１と同様に圧電素子３０の屈曲振動の節を押さえる
ように設けられる。

【００５１】圧電素子３０は電極の端面３０ａ，３０ｂ
への引き出し構造以外は圧電素子１０とほぼ同じ構成を
取る。ここで、必要な時は、基板８２に設けた孔８ｄに
信号線を通し、この信号線を圧電素子３０の裏面に設け
られた電極に接続する

【００５２】すなわち、信号線８ａ，８ａ，８ａから圧
電素子３０の電極に駆動信号Ｘが入力されると、圧電素
子３０の端面は楕円振動をして、該端面に当接している
移動体（図示省略）を所定の方向に動かす。

【００５３】以上のように、超音波モータ３は、超音波
モータ１と同様に、支持部材８ｂ，８ｂが信号伝達手段
を兼ねるため、圧電素子３０に発生した伸縮振動と屈曲
振動が外部にもれる量は従来と比べて減少し、また、支
持部材８ｂは圧電素子３０の屈曲振動の節を押さえるよ
うに取り付けられるので、該圧電素子３０に発生した屈
曲振動が外部にもれる量はさらに減少する。従って、超
音波モータ３は圧電素子３０に発生した駆動力を効率よ
く前記移動体に伝達する。

【００５４】また、圧電素子３０を、基板８の凹部に、
該圧電素子３０の上面と基板８の上面とが同一平面にな
るように設けたので、超音波モータ３と基板８とを合わ
せた厚みは薄くなり、小型化する。従って、超音波モー
タ３の適用範囲は従来の超音波モータと比べて広がる。

【００５５】なお、支持部材８ｂに、支持部材２１と同
様にくびれを設けたり、あるいは支持部材８ｂのみを導
電性ゴムにて形成してもよい。この場合は、圧電素子３
０は支持部材８ｂによって前記移動体に押しつけられる
ため、前記移動体への駆動力の伝達効率はさらに向上す
る。さらに、支持部材８ｂに、例えば自励発信回路など
の電気回路の全部またはその一部を設けてもよい。この
場合は、基板上の素子数は減少して、必要な基板面積が
減少する。従って、超音波モータ３はさらに小型化す
る。

【００５６】なお、本実施の形態は以下のように変形し
てもよい。図６は本実施の形態に係わる第１の実施の変
形の態様である超音波モータ４の要部の構成の概略を示
す図である。なお、図示しない構成要素は超音波モータ
１とほぼ同じ構成である。

【００５７】図６において、超音波モータ４は、図６
（Ｂ）に示すように、圧電素子４０を、圧電素子４０の
屈曲振動の節に対応するように、基板８の凹部に設けら
れた支持部材８ｃ，８ｃ・・・の表面に、例えば半田な
どを用いて取り付けた構造とする。

【００５８】支持部材８ｃは、図６（Ａ）に示すよう
に、基板８から伸びた延長端子の先端に、圧電素子４０
を支持する支持部を設けた構造とする。この支持部の上
面は、基板８の上面と同一平面上にある。このため、基
板８に水平な方向の断面形状は略Ｔ型となる。また、支
持部材８ｃの表面には所定の信号線８ａが、圧電素子４
０の電極に対応するように設けられる。なお、この信号
線８ａの数や支持部材８ｃの数および取り付け位置は、
圧電素子４０の電極数や振動の節の位置などにより適宜
変更する。

【００５９】圧電素子４０は電極の端面への引き出し構
造以外は圧電素子１０とほぼ同じ構成を取る。

【００６０】以上のように、超音波モータ４は、超音波
モータ１と同様に、圧電素子４０に発生した伸縮振動と
屈曲振動が外部にもれる量は従来と比べて減少し、ま
た、支持部材８ｃは圧電素子４０の屈曲振動の節を押さ
えるように取り付けられるので、該圧電素子４０に発生
した屈曲振動が外部にもれる量はさらに減少する。従っ
て、超音波モータ４は圧電素子４０に発生した駆動力を
効率よく前記移動体に伝達する。

【００６１】また、支持部材８ｃの表面に半田などを圧
電素子４０を取り付けるので、例えば基板８をプリント
基板とした場合は、従来のトランジスタやコンデンサな
どを基板に取り付ける場合と同様の手順で、圧電素子４
０を基板８に取り付けられる。すなわち、超音波モータ
４は、既存の電気回路生産ラインを用いて基板に取り付
けられるため、取り付けコストは下がり、また、その信
頼性は向上する。

【００６２】なお、支持部材８ｃに、支持部材２１と同
様にくびれを設けたり、あるいは支持部材８ｃのみを導
電性ゴムにて形成してもよい。この場合は、圧電素子４
０は支持部材８ｃによって前記移動体に押しつけられる
ため、前記移動体への駆動力の伝達効率はさらに向上す
る。また、支持部材８ｃに、例えば自励発信回路などの
電気回路の全部またはその一部を設けてもよい。

【００６３】＜第三の実施の形態例＞図７は、本発明に
おける超音波モータを電子機器に適用した超音波モータ
付電子機器５のブロック図である。超音波モータ付電子
機器５は、所定の分極処理を施した圧電素子５１と、圧
電素子５１に接合した振動体５２と、振動体５２により
動かされる移動体５３と、振動体５２と移動体５３とを
加圧する加圧機構５４と、移動体５３と連動して動く伝
達機構５５と、伝達機構５５の動作に基づいて運動する
出力機構５６と、を備えることにより実現する。なお、
加圧機構５４は例えば支持部材２１である。ここで、超
音波モータ付電子機器５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、記憶装置などがある。また、圧電振動子
５１としては、例えば圧電素子１０，２０，３０を用い
る。また、伝達機構５５としては、例えば歯車、摩擦車
等の伝達車を用いる。出力機構５６には、例えば、カメ
ラにおいてはシャッタ駆動機構やレンズ駆動機構など
を、電子時計においては指針駆動機構やカレンダー駆動
機構を、記憶装置に用いる場合は、該情報記憶装置内の
記憶媒体に情報を読み書きするヘッドを駆動するヘッド
駆動機構を、工作機械においては刃具送り機構や加工部
材送り機構などを用いる。

【００６４】この超音波モータ付電子機器５は、従来の
超音波モータと比べて出力の大きい本発明における超音
波モータを用いるので、超音波モータの大きさおよびそ
の駆動回路は小型化する。従って、従来の電子機器と比
べて小型化する。また、超音波モータの駆動方法として
自励発振駆動を用いた場合は、超音波モータ付電子機器
５の小型化が更にはかれる。なお、移動体５３に出力軸
を取り付け、出力軸からトルクを伝達するための動力伝
達機構を有する構成にすれば、超音波モータ単体で駆動
機構が構成される。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記圧電
振動体には、前記支持部材により前記駆動信号を伝達さ
れるため、信号伝達部を別個に設ける必要はなく、従っ
て、前記圧電振動体に発生した伸縮振動と屈曲振動が外
部にもれる量は従来と比べて減少する。従って、請求項
１記載の超音波モータは前記圧電振動体に発生した駆動
力を効率よく移動体に伝達する。また、信号伝達部を別
個に設けないため、超音波モータは小型化し、また、そ
の製造コストは下がる。

【００６６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同等の効果を得るほか、前記支持部材によっ
て前記圧電振動体が移動体に押しつけられるため、前記
圧電振動体に生じた駆動力はさらに効率よくその移動体
に伝達する。

【００６７】請求項３記載の発明によれば、前記支持部
材にくびれを設けたので、前記くびれによって前記支持
部材からもれる振動はさらに少なくなる。従って、超音
波モータはさらに効率よく駆動力を移動体に伝達する。
また、前記くびれによって該支持部材は弾性を有するた
め、請求項２記載の発明と同等の作用を得る。

【００６８】請求項４記載の発明によれば、前記支持部
材の一部は前記基板の一部であるので、超音波モータの
基板への取り付け構造は簡単になる。

【００６９】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を得るほか、この超音波モータと
前記基板とを合わせた厚みは薄くなる。従って、超音波
モータは小型化し、その適用範囲は従来の超音波モータ
と比べて広がる。

【００７０】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を得るほか、従来のトランジスタ
やコンデンサなどを基板に取り付けることと同様の手順
で、前記圧電振動体を前記基板に取り付けられる。すな
わち、本発明における超音波モータは、既存の電気回路
生産ラインを用いて基板に取り付けられるため、その取
り付けコストは下がり、また、信頼性は向上する。

【００７１】請求項７記載の発明によれば、前記基板に
駆動回路の少なくとも一部が設けられているので、前記
圧電振動体と前記駆動回路との取り付けに起因する超音
波モータの性能のばらつきは小さくなり、その信頼性は
向上する。

【００７２】請求項８記載の発明によれば、前記支持部
材は前記圧電振動体の屈曲振動の節を押さえるように取
り付けられるので、該圧電振動体に発生した振動が外部
にもれる量はさらに減少する。従って、請求項７記載の
超音波モータは前記圧電振動体に発生した駆動力をさら
に効率よく移動体に伝達する。

【００７３】請求項９記載の発明によれば、従来の超音
波モータと比べて振動もれの少ない請求項１〜請求項８
のいずれかに記載の超音波モータを用いるので、超音波
モータの出力は大きくなる。すなわち、超音波モータの
大きさおよびその駆動回路は小型化し、従って、超音波
モータ付電子機器は小型化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態例としての超音波モ
ータ１の構成を示す図である。

【図２】超音波モータ１の圧電素子１０に用いる圧電振
動子１４と圧電振動子１５と、電極１３ａ〜１３ｆの構
造を示す図である。

【図３】超音波モータ１の動作を示す概略図である。

【図４】超音波モータ１の変形例である超音波モータ２
の構成の要部を示す図である。

【図５】本発明の第二の実施の形態例としての超音波モ
ータ３の構成の要部を示す図である。

【図６】超音波モータ３の変形例である超音波モータ４
の構成の要部を示す図である。

【図７】本発明の第三の実施の形態例としての超音波モ
ータ付電子機器５の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，２，３，４超音波モータ５超音波モータ付電子機器６ドライブＩＣ７，８基板８ａ支持部材１０，３０，４０圧電素子（圧電振動子）１１，２１支持部材１２対象部１２ａ移動体

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年７月１２日（１９９９．７．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される駆動信号によって励振して駆
動力を発生する圧電振動体と、この圧電振動体を基板上に支持する支持部材と、を備えた超音波モータにおいて、前記支持部材は、前記圧電振動体に前記駆動信号を伝達
する信号伝達機能を備えることを特徴とする超音波モー
タ。
【請求項２】前記支持部材は弾性を有し、前記圧電振
動体は前記支持部材の弾性力により移動体に圧接される
ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項３】前記支持部材は、前記圧電振動体と接合
する部分より細く成形されたくびれを有することを特徴
とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項４】前記支持部材は、前記基板の一部である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記
載の超音波モータ。
【請求項５】前記圧電振動体は前記基板に設けられた
凹部に入り込んでいることを特徴とする請求項４記載の
超音波モータ。
【請求項６】前記圧電振動体は前記支持部材の上に取
り付けられることを特徴とする請求項４記載の超音波モ
ータ。
【請求項７】前記支持部材には駆動回路の少なくとも
一部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項
６のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項８】前記支持部材は前記圧電振動体に生じる
振動の節に相当する部分を支持することを特徴とする請
求項１から請求項７のいずれかに記載の超音波モータ。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載
の超音波モータを有することを特徴とする超音波モータ
付電子機器。