JP2000324865A

JP2000324865A - 振動モータ及び光ファイバースイッチ

Info

Publication number: JP2000324865A
Application number: JP2000066708A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ashizawa; 隆利芦沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】異形モード縮退型の振動子を有する超音波モ
ータを駆動すると、ベース部材に発生する振動に起因し
て、騒音が発生したり駆動効率が低下する。【解決手段】励振した縦振動Ｌ１及び屈曲振動Ｂ４が
合成された楕円運動を駆動力取出部１７ａ、１７ｂにそ
れぞれ発生する振動子１１と、相対運動部材１２と、第
１のベース部材１３と、加圧支持部材１４と、第２のベ
ース部材１５と、相対運動部材１２と第２のベース部材
１５との間に設けられた振動吸収部材１６とを備える振
動モータである。振動吸収部材１６により、振動子１１
が発生した楕円運動によって相対運動部材１２に生じる
振動が吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動モータ及び光
ファイバースイッチに関する。具体的には、本発明は、
複数の異なる振動が合成された楕円運動を発生する振動
子を備える振動モータと、この振動モータを用いた光フ
ァイバースイッチとに関する。

【０００２】

【従来の技術】二つの異なった振動を同時に発生させ
る、いわゆる異形モード縮退型の振動子を用いた振動モ
ータが、例えば「第５回電磁力関連のダイナミックスシ
ンポジウム講演論文集」の第３９３頁に、富川氏によっ
て開示されている。

【０００３】図１２は、この講演論文集により開示され
た振動子２を有する振動モータ１を示す斜視図である。
また、図１３は、この振動子２の説明図であって、図１
３（Ａ）は上面図、図１３（Ｂ）は側面図、図１３
（Ｃ）は振動子２に発生した二つの異なる振動Ｌ１、Ｂ
４の波形例を示す説明図である。

【０００４】図１２、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に
示すように、振動子２は、弾性体３と、電気エネルギを
機械エネルギに変換する電気機械変換素子４（以下、
「圧電体」を例にとって説明する。）とを有する。

【０００５】弾性体３は、発生する１次の縦振動Ｌ１及
び４次の屈曲振動Ｂ４それぞれの固有振動数がほぼ一致
するように、各部寸法が設定される。弾性体３の一方の
平面には複数の電極５ａ、５ｂ、５ｇ、５ｐを有する圧
電体４が接着されて装着される。また、弾性体３の他方
の平面には、突起状に二つの駆動力取出部３ａ、３ｂが
形成される。駆動力取出部３ａ、３ｂは、図１３（Ｃ）
に示すように、振動子２の長手方向に関して、発生する
屈曲振動Ｂ４の４つの腹位置ｌ₁、ｌ₂、ｌ₃及びｌ₄
のうちの外側の腹位置ｌ₁、ｌ₄に一致する位置に配置
される。

【０００６】そして、振動子２は、相対運動部材６に加
圧接触して、配置される。電極５ａ、５ｂに、位相が約
（π／２）ずれた高周波の駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bをそれぞ
れ印加する。すると、弾性体３には、図１３（Ｃ）に示
すように、振動子２の長手方向へ振動する１次の縦振動
Ｌ１と、振動子２の厚さ方向へ振動する４次の屈曲振動
Ｂ４とが同時に発生する。弾性体３に発生した縦振動Ｌ
１と屈曲振動Ｂ４とは合成されて、駆動力取出部３ａ、
３ｂそれぞれの底面に、楕円状に周期的に変位する振動
（本明細書では「楕円運動」という。）が発生する。こ
れにより、振動子２は、駆動力取出部３ａ、３ｂに加圧
接触された相対運動部材６との間で、図１２における両
矢印方向へ直線的な相対運動を発生する。

【０００７】このように、この異形モード縮退型の振動
子２では、振動子２に発生する縦振動Ｌ１を駆動方向へ
の推進力として利用する。また、屈曲振動Ｂ４により縦
振動Ｌ１を相対運動部材６へ断続的に伝播する機能（以
下、本明細書では「クラッチ機能」という。）が奏され
る。これにより、振動子２と相対運動部材３との間で一
方向への直線的な相対運動が発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者は、
この振動モータ１の駆動時に、意外にも、ベース部材７
がその固有振動数で振動し、異音が発生することを知見
した。異音の発生は、静粛性を大きな特徴の一つとする
振動モータにとっては、極めて重要な課題である。

【０００９】また、ベース部材７に振動が発生すると、
これに伴って相対運動部材６も振動するため、相対運動
部材６と振動子２の駆動力取出部３ａ、３ｂとの接触状
態が悪くなる。このため、クラッチ機能が阻害されて駆
動効率が低下し、駆動性能が悪化してしまう。

【００１０】本発明の目的は、異形モード縮退型の振動
子を有する振動モータを駆動する際に、ベース部材に発
生する振動に起因した異音の発生や駆動効率の低下をと
もに防止することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ベース部材
７が振動する原因について、以下の知見を得た。すなわ
ち、この異形モード縮退型の振動子２では、上述したク
ラッチ機能により、相対運動部材６は、振動子２の駆動
力取出部３ａ、３ｂによって常に叩かれる状態にある。
相対運動部材６が駆動力取出部３ａ、３ｂによって叩か
れると、相対運動部材６には打撃に伴って振動が発生す
る。この振動は、相対運動部材６からベース部材７に伝
達されるため、一般的に小さな固有振動数を有するベー
ス部材７は、自身の固有振動数で振動する。

【００１２】本発明は、ベース部材と相対運動部材との
間に振動吸収部材を介在させることにより、相対運動部
材の振動を吸収でき、これにより、ベース部材の振動を
解消できるために騒音の発生や駆動効率の低下を、いず
れも確実に防止できるとの新規かつ重要な知見に基づく
ものである。

【００１３】請求項１の発明では、駆動力取出部を有
し、励振した複数の異なる振動が合成された楕円運動を
駆動力取出部に発生する振動子と、駆動力取出部に加圧
接触し、振動子との間で相対運動を発生する相対運動部
材と、第１のベース部材と、第１のベース部材と振動子
との間に固定されて振動子を相対運動部材に加圧接触さ
せるための加圧支持部材と、相対運動部材を支持するた
めの第２のベース部材と、第１のベース部材と加圧支持
部材との間、加圧支持部材と振動子との間、及び相対運
動部材と第２のベース部材との間のうちの少なくとも一
か所に設けられて、振動子が発生した楕円運動によって
相対運動部材及び加圧支持部材の少なくとも一方に生じ
る振動を吸収するための振動吸収部材とを備えることを
特徴とする振動モータを提供する。

【００１４】請求項２の発明では、駆動力取出部を有
し、励振した複数の異なる振動が合成された楕円運動を
駆動力取出部に発生する振動子と、駆動力取出部に加圧
接触し、振動子との間で相対運動を発生する相対運動部
材と、振動子を相対運動部材に加圧接触させるための加
圧支持部材と、相対運動部材及び加圧支持部材を支持す
るベース部材と、ベース部材と相対運動部材及び加圧支
持部材の少なくとも一方との間、及び振動子と加圧支持
部材との間のうちの少なくとも一か所に設けられて、振
動子が発生した楕円運動によって相対運動部材及び加圧
支持部材の少なくとも一方に生じる振動を吸収するため
の振動吸収部材とを備えることを特徴とする振動モータ
を提供する。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載された振動モータにおいて、複数の異なる振動の
うちの少なくとも一つが、加圧支持部材が加圧力を発生
する方向と略平行な方向へ振動することを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載された振動モータにおいて、
振動子が駆動力取出部を複数有し、複数の駆動力取出部
にそれぞれ発生する楕円運動の位相が、互いに異なるこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載された振動モータにおいて、
駆動力取出部の硬度が、ロックウェルＭスケールで７５
以上であることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載された振動モータにおいて、
振動吸収部材が、第１のベース部材、第２のベース部
材、ベース部材、振動子及び相対運動部材の少なくとも
一つに接合されることを特徴とする。

【００１９】請求項７の発明では、硬度がロックウェル
Ｍスケールで７５以上である駆動力取出部を有し、励振
した複数の異なる振動が合成された楕円運動を駆動力取
出部に発生する振動子と、駆動力取出部に加圧接触さ
れ、振動子との間で相対運動を発生する相対運動部材
と、振動子及び相対運動部材の少なくともどちらか一方
を支持するベース部材と、ベース部材と振動子との間、
及び相対運動部材とベース部材との間のうちの少なくと
も一カ所に設けられ、振動子により生じる振動を吸収す
るための振動吸収部材とを備えることを特徴とする振動
モータを提供する。

【００２０】請求項８の発明では、請求項７に記載され
た振動モータと、請求項７に記載されたベース部材に固
定された少なくとも一つの第１の光ファイバと、ベース
部材に対して振動子とともに相対的に移動する部分に固
定された少なくとも一つの第２の光ファイバとを備え、
第１の光ファイバと第２の光ファイバとを相対的に移動
させて、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを光学
的に接続又は切断することを特徴とする光ファイバース
イッチを提供する。

【００２１】請求項９の発明では、硬度がロックウェル
Ｍスケールで７５以上である駆動力取出部を有し、励振
した複数の異なる振動が合成された楕円運動を駆動力取
出部に発生する振動子と、駆動力取出部に加圧接触さ
れ、振動子との間で相対運動を発生する相対運動部材
と、振動子を支持固定するベース部材と、ベース部材と
振動子との間に設けられ、振動子を相対運動部材に加圧
接触させるための付勢力を与える加圧支持部材と、加圧
支持部材と振動子との間に設けられ、振動子により生じ
る振動、具体的には、振動子が発生した楕円運動によっ
て相対運動部材及び加圧支持部材のうちの少なくとも一
方に生じる振動を吸収するための振動吸収部材とを備え
ることを特徴とする振動モータを提供する。

【００２２】さらに、請求項１０の発明では、請求項９
に記載された振動モータと、振動子とともに相対運動部
材に対して相対的に移動する部分に固定された少なくと
も一つの第１の光ファイバと、相対運動部材とともに振
動子に対して相対的に移動する部分に固定された少なく
とも一つの第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイ
バと第２の光ファイバとを相対的に移動させて、第１の
光ファイバと第２の光ファイバとを光学的に接続又は切
断することを特徴とする光ファイバースイッチを提供す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかる振動モータの実施形態を、添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以降の実施形態の説明では、
振動モータが超音波の振動域を利用した超音波モータで
ある場合を、例にとる。

【００２４】図１は、第１実施形態の超音波モータ１０
を、一部を簡略化するとともに透視状態で示す斜視図で
ある。図２は、この超音波モータ１０の上面図である。
図３は、図２におけるＡ矢視図である。さらに、図４
は、図２におけるＢ矢視図であって、一部破断した状態
で示す。

【００２５】図１〜図４に示すように、本実施形態の超
音波モータ１０は、振動子１１と、相対運動部材１２
と、第１のベース部材１３と、加圧支持部材１４と、第
２のベース部材１５と、振動吸収部材１６とを備える。
以下、これらの構成要素について順次説明する。

【００２６】〔振動子１１〕図５は、本実施形態で用い
る振動子１１の構成を示す斜視図である。また、図６は
振動子１１に発生する二つの異なる振動Ｌ１、Ｂ４の波
形例を示す説明図である。

【００２７】図１〜図６に示すように、本実施形態で用
いる振動子１１は、弾性体１７と、弾性体１７の一方の
平面に装着された圧電体１８とを備える。弾性体１７
は、鉄鋼、ステンレス鋼、リン青銅又はエリンバー材等
といった共振先鋭度が大きな金属材料により構成される
ことが望ましく、その形状は矩形平板状である。また、
弾性体１７の各部の寸法は、発生する１次の縦振動Ｌ１
及び４次の屈曲振動Ｂ４それぞれの固有振動数が略一致
するように、設定される。

【００２８】弾性体１７の一方の平面には、後述する圧
電体１８が例えば接着により装着される。また、弾性体
１７の他方の平面には、弾性体１７の幅方向に２本の溝
部が相対運動方向（図３における左右方向）に関して所
定距離だけ離れて設けられる。これらの溝部に、横断面
形状が矩形である角棒型の摺動部材が嵌め込まれて装着
されている。そして、摺動部材の一部は弾性体１７から
突出している。摺動部材を構成する主成分である高分子
材は、ＰＴＦＥ、ポリイミド樹脂、ポリアセタール、Ｐ
ＰＳ、ＰＥＥＫ等の高分子材が例示される。

【００２９】そして、この摺動部材が駆動力取出部１７
ａ、１７ｂとして機能する。したがって、弾性体１７
は、これら摺動部材からなる駆動力取出部１７ａ、１７
ｂを介して相対運動部材１２に加圧接触する。

【００３０】本実施形態では、駆動力取出部１７ａ、１
７ｂに発生する楕円運動を確実に相対運動部材１２に伝
達して充分な起動推力を確保するため、駆動力取出部１
７ａ、１７ｂの硬度を、ロックウェルＭスケールで７５
に設定した。

【００３１】図４に示すように、駆動力取出部１７ａ
は、振動子１１の幅方向に２つに分割され、分割された
それぞれが振動子１１の幅方向の端部に配置される。し
たがって、本実施形態では、駆動力取出部１７ａは、２
個の摺動材１７ａ、１７ａ’により構成される。また、
同様に駆動力取出部１７ｂも、２個の摺動材１７ｂ、１
７ｂ’により構成される。

【００３２】これらの駆動力取出部１７ａ、１７ａ’、
１７ｂ、１７ｂ’は、図６に示すように、弾性体１７に
発生する４次の屈曲振動Ｂ４の４つの腹位置ｌ₁〜ｌ₄
のうちの外側に位置する腹位置ｌ₁、ｌ₄に一致する位
置に設けられる。なお、駆動力取出部１７ａ、１７ｂ
は、屈曲振動Ｂ４の腹位置ｌ₁、ｌ₄に正確に一致する
位置に設けられる必要はなく、この腹位置の近傍に設け
られていてもよい。

【００３３】圧電体１８は、本実施形態ではＰＺＴ（チ
タンジルコン酸鉛）からなる１枚の薄板状の圧電素子に
より構成される。この圧電体１８には、図５に示すよう
に、Ａ相の駆動信号が入力される入力領域１８ａ、１８
ｃと、Ａ相の駆動信号とは位相が約（π／２）ずれたＢ
相の駆動信号が入力される入力領域１８ｂ、１８ｄとが
形成される。各入力領域１８ａ〜１８ｄは、図６に示す
ように、弾性体１８に発生する屈曲振動Ｂ４の５つの節
位置ｎ₁〜ｎ₅により区画された４つの領域に連続して
形成される。すなわち、駆動信号の入力により変形する
各入力領域１８ａ〜１８ｄが、いずれも、不動点である
節位置ｎ₁〜ｎ₅を跨がない。そのため、入力領域１８
ａ〜１８ｄの変形が節位置ｎ₁〜ｎ₅によって抑制され
ることがない。これにより、各入力領域１８ａ〜１８ｄ
に入力された電気エネルギを最大の効率で弾性体１７の
変形、すなわち機械エネルギに変換することができる。

【００３４】また、屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₂、ｎ₄に
は、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギを出力する検出領域１８ｐ、１８ｐ’が設けられる。
これにより、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。

【００３５】図１〜図４では図面の煩雑化を防ぐために
省略してあるが、各入力領域１８ａ〜１８ｄと各検出領
域１８ｐ、１８ｐ’とは、それぞれの表面を、銀電極１
９ａ〜１９ｄ、１９ｐ、１９ｐ’により覆われる。これ
により、各入力領域１８ａ〜１８ｄに独立して駆動信号
を入力したり、各検出領域１８ｐ、１８ｐ’から独立し
て検出信号を出力することができる。

【００３６】各銀電極１９ａ〜１９ｄ、１９ｐ、１９
ｐ’には、電気エネルギの授受を行うためのリード線
（図示しない。）が半田付けされて接続されている。な
お、本実施形態では、図５及び図６に示すように、振動
子１１は、その平面の中央部を中心として点対称となる
ように、形成される。これにより、駆動力取出部１７
ａ、１７ｂに発生する楕円運動をほぼ同じ形状とするこ
とができ、相対運動方向の反転に伴う駆動差が殆ど解消
される。

【００３７】図示しない駆動装置の発振器から、振動子
１１の縦振動Ｌ１及び屈曲振動Ｂ４それぞれに相当する
周波数の信号が、出力される。発振器からの出力は分岐
して、一方の出力は増幅機によって増幅された後に、Ａ
相の駆動信号として入力領域１８ａ、１８ｃの銀電極１
９ａ、１９ｃへ入力される。また、分岐した他方の出力
は、移相器によってＡ相の駆動信号とは（π／２）位相
をずらしてＢ相の駆動信号とした後に、増幅器を介して
入力領域１８ｂ、１８ｄの銀電極１９ｂ、１９ｄへ入力
される。

【００３８】検出領域１８ｐ、１８ｐ’からの出力電圧
は、駆動装置の制御回路に入力される。制御回路は、予
め設定されていた基準電圧と各検出領域１８ｐ、１８
ｐ’からの出力電圧とを比較して、検出領域１８ｐ、１
８ｐ’からの出力電圧のほうが小さいときには周波数を
低くするように、発振器を制御する。一方、制御回路
は、検出領域１８ｐ、１８ｐ’からの出力電圧のほうが
大きいときには周波数を高くするように、発振器を制御
する。これにより、振動子１１の振動振幅が所定の大き
さに維持される。

【００３９】このようにして、圧電体１８の入力領域１
８ａ、１８ｃに、縦振動Ｌ１及び屈曲振動Ｂ４それぞれ
の固有振動数に一致した周波数を有するＡ相の駆動信号
を入力する。また、入力領域１８ｂ、１８ｄにはＡ相の
駆動信号とは（π／２）の位相差を有するＢ相の駆動信
号を入力する。すると、図６に示すように、弾性体１７
には、相対運動方向（図５における両矢印方向）へ振動
する１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動方向に直交する
上下方向へ振動する４次の屈曲振動Ｂ４とが同時に発生
する。この屈曲振動Ｂ４の振動方向は、後述する加圧支
持部材１４が加圧力を発生する方向と略平行な方向であ
る。

【００４０】縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは合成され
て、駆動力取出部１７ａ、１７ａ’と駆動力取出部１７
ｂ、１７ｂ’とには、互いの位相がπずれた楕円運動
が、それぞれ発生する。

【００４１】なお、相対運動方向を逆向きにするには、
Ｂ相の駆動信号が、Ａ相の駆動信号に対して（−π／
２）の位相差を有するように設定すればよい。◇本実施
形態では、振動子１１は以上のように構成される。

【００４２】〔相対運動部材１２〕図１〜図４に示すよ
うに、相対運動部材１２は、振動子１１の駆動力取出部
１７ａ、１７ａ’と駆動力取出部１７ｂ、１７ｂ’とに
適当な加圧力で加圧接触して配置される。

【００４３】本実施形態では、相対運動部材１２とし
て、長板状のレールを用いた。この相対運動部材１２
は、ステンレス鋼、銅合金又はアルミニウム合金等から
なっており、後述する振動吸収部材１６を介して、同じ
く後述する第２のベース部材１５に固定されて支持され
る。

【００４４】これにより、振動子１１を起動すると、振
動子１１は、駆動力取出部１７ａ、１７ａ’と駆動力取
出部１７ｂ、１７ｂ’とに互いの位相がπだけずれてそ
れぞれ発生した楕円運動によって、第２のベース部材１
５に固定された相対運動部材１２上を直線的に走行す
る。◇本実施形態では、相対運動部材１２は、以上のよ
うに構成される。

【００４５】〔加圧支持部材１４〕本実施形態では、加
圧支持部材１４により、振動子１１を相対運動部材１２
に加圧接触させる。

【００４６】この加圧支持部材１４は、加圧力を発生す
る加圧部材２０と、加圧部材２０が発生する加圧力を伝
達される加圧受部材２１とを有する。本実施形態では、
加圧部材２０としてコイルバネを用いたが、皿バネや板
バネ等の他の加圧部材であってもよい。コイルバネ２０
のばね定数や寸法は、振動子１１と相対運動部材１２と
の間に設定する加圧力に基づいて、適宜設定される。

【００４７】加圧受部材２１は、コイルバネ２０と振動
子１１との間に配置される。加圧受部材２１は、矩形平
板形状を有し、その両端には加圧部２１ａ、２１ｂが、
振動子１１側へ突出して設けられる。加圧部２１ａ、２
１ｂは、コイルバネ２０が発生するばね力により、振動
子１１の上面に当接する。加圧部２１ａ、２１ｂの形成
位置は、振動子１１に発生する４次の屈曲振動Ｂ４の節
位置ｎ₂、ｎ₄にそれぞれ一致する位置である。これに
より、加圧部２１ａ、２１ｂが振動子１１に当接するこ
とによる振動減衰が防止される。なお、図示していない
が、加圧部２１ａ、２１ｂは、銀電極１９ａ〜１９ｄ、
１９ｐ、１９ｐ’とリード線との半田付けによる盛り上
がり部との干渉を回避できる形状に加工してある。

【００４８】また、加圧受部材２１の長手方向中央の両
端側には、貫通孔が形成される。これらの貫通孔に支持
ピン２２ａ、２２ｂが締りばめで嵌合されている。そし
て、貫通孔を貫通した支持ピン２２ａ、２２ｂは、一部
振動子１１を拘束している。支持ピン２２ａ、２２ｂ
は、弾性体１７の長手方向中央の両端側に形成された半
円状の貫通部に、隙間を有して緩く嵌合する。これによ
り、加圧受部材２１は、振動子１１を相対運動方向につ
いて拘束及び位置決めするとともに、振動子１１に所望
の加圧力を与えることができる。

【００４９】本実施形態では、加圧支持部材１４は、以
上のように構成される。〔第１のベース部材１３〕本実施形態では、加圧支持部
材１４は、第１のベース部材１３に収容されて支持され
る。

【００５０】第１のベース部材１３は、直方体型の外形
を有する中空の収容部２３と、直方体状の外形を有する
中実の重り部２４とを有する。収容部２３と重り部２４
とは、図１及び図４に示すように、階段状に互いに固定
されている。重り部２４は、振動子１１、加圧支持部材
１４及び第１のベース部材１３により構成される走行系
の重心位置を下げて、走行時の安定性を向上する機能を
有する。

【００５１】収容部２３の上部には、蓋２３ａが装着さ
れる。蓋２３ａの内面側には、円筒状のコイルバネ収容
部２３ｂが形成される。このコイルバネ収容部２３ｂに
コイルバネ２０が収容される。

【００５２】収容部２３の相対運動方向の両端には、下
方へ向けた突設部２５ａ、２５ｂが設けられる。加圧受
部材２１の加圧部２１ａ、２１ｂの外面が、収容部２３
の突設部２５ａ、２５ｂの内面に拘束されることによ
り、収容部２３は、加圧受部材２１を、相対運動方向に
拘束しながら支持する。

【００５３】このようにして、コイルバネ２０の一端は
蓋２３ａの内面に当接し、他端は加圧受部材２１の上面
に当接する。これにより、コイルバネ２０はばね力を発
生し、加圧受部材２１を振動子１１側へ付勢する。

【００５４】重り部２４の底面には、ガイド２６が固定
される。ガイド２６は、相対運動方向と平行な方向へ設
けられたレール２７に案内されて、直線状に走行する。
本実施形態では、第１のベース部材１３は、以上のよう
に構成される。

【００５５】〔第２のベース部材１５〕第２のベース部
材１５は、相対運動部材１２とレール２７とを搭載して
支持する。本実施形態では、第２のベース部材１５とし
て、ステンレス鋼、銅合金又はアルミニウム合金等から
なる平板を用いた。

【００５６】相対運動部材１２は、後述する振動吸収材
１６を介して第２のベース部材１５に固定され、レール
２７は直接第２のベース部材１５に固定される。本実施
形態では、第２のベース部材１５は、以上のように構成
される。

【００５７】〔振動吸収部材１６〕本実施形態では、振
動吸収部材１６が、相対運動部材１２と第２のベース部
材１５との間に配置される。

【００５８】振動吸収部材１６は、振動子１１が発生し
た楕円運動によって相対運動部材１２に生じる振動を吸
収できる部材であればよく、本実施形態ではブチルゴム
製の薄板材を用いた。ブチルゴム製の薄板材以外として
は、例えば、鉛製の薄板材を用いることが例示される。

【００５９】振動吸収部材１６は、相対運動部材１２と
第２のベース部材１５との間に挟まれた状態で設置され
ることによっても、相対運動部材１２に生じる振動を吸
収できる。しかし、本実施形態では、振動吸収部材１６
を、相対運動部材１２及び第２のベース部材１５のいず
れにも、その全面で接着剤による接合した。これによ
り、相対運動部材１２と第２のベース部材１５との間に
空気層が存在しなくなるため、振動吸収部材１６による
相対運動部材１２の振動吸収効果がいっそう高まる。

【００６０】本実施形態では、振動吸収部材１６は、以
上のように構成される。次に、本実施形態の超音波モー
タ１０の動作を説明する。図示しない駆動装置から、Ａ
相の駆動信号を振動子１１の入力領域１８ａ、１８ｃへ
入力するとともに、Ａ相の駆動信号とは（π／２）位相
がずれたＢ相の駆動信号を振動子１１の入力領域１８
ｂ、１８ｄへ入力する。

【００６１】すると、図６に示すように、弾性体１７に
は、相対運動方向（図５における両矢印方向）へ振動す
る１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動方向に直交する方
向へ振動する４次の屈曲振動Ｂ４とが同時に発生する。
そして、発生した縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは合成さ
れ、駆動力取出部１７ａ、１７ｂには、互いの位相がπ
ずれた楕円運動が発生する。

【００６２】このため、振動子１１は、相対運動部材１
２の長手方向の一方向へ直線的に移動する。振動子１１
の移動に伴って、振動子１１及び加圧支持部材１４を収
容する第１のベース部材１３も、レール２７に案内され
ながら、移動する。

【００６３】ここで、本実施形態の超音波モータ１０で
は、充分な起動推力を確保するため、駆動力取出部１７
ａ、１７ｂの硬度を、ロックウェルＭスケールで７５
と、高硬度に設定してある。このため、前述したクラッ
チ機能により、相対運動部材１２は、高硬度の駆動力取
出部１７ａ、１７ｂによって常に叩かれているため、相
対運動部材１２には打撃に伴って振動が発生する。

【００６４】しかし、本実施形態では、相対運動部材１
２と第２のベース部材１５との間に振動吸収部材１６が
配置されている。このため、相対運動部材１２に発生し
た振動は、振動吸収部材１６に吸収され、第２のベース
部材１５には伝達されない。このため、本実施形態の超
音波モータ１０によれば、充分な起動推力が確保される
とともに、第２のベース部材１５には振動は発生せず、
騒音の発生や駆動効率の低下がともに確実に防止され
る。

【００６５】（第２実施形態）次に、第２実施形態の超
音波モータを説明する。なお、以降の各実施形態の説明
は、上述した第１実施形態と相違する部分について行う
こととし、共通する部分については同一の図中符号を付
すことにより、重複する説明を省略する。

【００６６】図７は、本実施形態の超音波モータ１０−
１の正面図である。本実施形態が第１実施形態と相違す
るのは、相対運動部材１２と第１の固定部材１５との間
だけでなく、振動子１１と加圧支持部材１４との間に
も、振動吸収部材２８を配置した点である。

【００６７】振動子１１には、振動子１１のクラッチ機
能のため、相対運動部材１２を叩いた時に断続的な反力
が生じ、その断続的な反力（すなわち振動）が加圧支持
部材１４等へ伝達される。

【００６８】振動吸収部材２８には、シリコンゴムから
なる薄板状部材を用いた。シリコンゴム以外に、天然ゴ
ムやネオプレーンゴム等のゴム製の薄板状部材を用いる
こともできる。振動吸収部材２８は、加圧受部材２１に
形成された加圧部２１ａ、２１ｂの先端と、振動子１１
の上面との間に介在させた。

【００６９】振動吸収部材２８は、振動子１１と加圧受
部材２１との間に単に介在させても、振動子１１が相対
運動部材１２を叩いた時に生じる振動を吸収する効果は
ある。しかし、本実施形態では、振動吸収部材２８を、
振動子１１の上面と加圧部２１ａ、２１ｂの先端面との
間で接着剤で接合した。これにより、振動子１１と加圧
受部材２１との間に空気層が存在しなくなるため、振動
吸収部材２８による加圧受部材２１に対する振動吸収効
果がいっそう高まる。

【００７０】このように、本実施形態によれば、第１実
施形態と同様に、相対運動部材１２に発生した振動が振
動吸収部材１６に吸収されて第２のベース部材１５が振
動しない。

【００７１】また、本実施形態によれば、振動子１１と
加圧支持部材１４との間に振動吸収部材２８が配置され
ているため、振動子１１が相対運動部材１２を叩いた時
に生じる振動は振動吸収部材２８に吸収される。このた
め、振動子１１を支持する加圧支持部材１４は振動しな
い。これにより、加圧支持部材１４がその固有振動数で
振動することが防止され、騒音の発生や駆動効率の低下
がともに確実に防止される。

【００７２】（第３実施形態）図８は、第３実施形態の
超音波モータ１０−２の正面図である。第１実施形態及
び第２実施形態は、固定された相対運動部材１２に対し
て振動子１１が走行する場合であるが、本実施形態は、
振動子１１が固定されて相対運動部材１２が搬送される
場合である。

【００７３】本実施形態の超音波モータ１０−２は、振
動子１１と、相対運動部材１２と、加圧支持部材１４−
１と、ベース部材１３−１と、振動吸収部材１６、２８
とを備える。以下、これらの構成要素について、順次説
明する。

【００７４】〔振動子１１〕本実施形態の振動子１１
は、第１実施形態及び第２実施形態の振動子１１と同じ
である。したがって、振動子１１に関する説明は省略す
る。

【００７５】〔相対運動部材１２〕本実施形態の相対運
動部材１２は、振動子１１の駆動力取出部１７ａ、１７
ｂに発生する楕円運動により、図面上の左右方向へ移動
する。この相対運動部材１２自体は、第１実施形態及び
第２実施形態の相対運動部材１２と同じである。したが
って、相対運動部材１２に関する説明も省略する。

【００７６】〔加圧支持部材１４−１〕加圧支持部材１
４−１は、加圧部材２０と加圧受部材２１−１とを有す
る。本実施形態では、加圧部材２０としてコイルバネを
用いた。コイルバネ以外に皿バネや板バネ等の加圧部材
を用いることも可能である。

【００７７】加圧部材２０は、加圧受部材２１−１の上
面の略中央部に設けられた取付け穴２１−１ａに装着さ
れる。加圧受部材２１−１は、その両端部に加圧部２５
ａ、２５ｂを有する。また、加圧受部材２１−１には薄
板状の接続部２９が形成される。この接続部２９の端部
は、後述するベース部材１３−１の内面隅部に設けられ
た固定部３０にねじ止めされる。これにより、加圧受部
材２１−１は、相対運動方向について拘束されるととも
に、加圧部材２０の加圧方向について変位自在に支持さ
れる。加圧受部材２１−１のこれ以外の構造は、第１実
施形態の加圧受部材２１と同じであるため、これ以上の
説明は省略する。

【００７８】本実施形態では、加圧支持部材１４−１
は、以上のように構成される。〔ベース部材１３−１〕本実施形態では、ベース部材１
３−１が、加圧支持部材１４−１を収容して支持する。

【００７９】ベース部材１３−１は、上ベース部材３１
と、下ベース部材３２とを適宜手段により組み合わせた
箱型の収容体である。上ベース部材３１と、下ベース部
材３２との間には、相対運動部材１２が貫通するための
開口部３３ａ、３３ｂが形成される。

【００８０】上ベース部材３１の内面隅部には、固定部
３０が設けられる。この固定部３０の底面に、加圧受部
材２１−１の接続部２９の端部が、ねじ止めされる。ま
た、上ベース部材３１の天井面の略中央部であって、取
付け穴２１−１ａに装着されたコイルバネ２０が当接す
る部分には、ねじ部材３４がねじ止めされる。ねじ部材
３４のねじ込み位置を変更することにより、コイルバネ
２０の長さが変更される。これにより、コイルバネ２０
が発生するばね力が調整され、加圧受部材２１−１への
加圧力が調整される。

【００８１】また、下ベース部材３２の底部には、レー
ル２７が、相対運動部材１２の移動方向と平行な方向へ
向けて敷設される。相対運動部材１２の底面側には、後
述する振動吸収部材１６を介してガイド２６が固定され
る。ガイド２６は、レール２７に隙間を有して嵌合す
る。したがって、ガイド２６は、レール２７により、相
対運動部材１２の移動方向と平行な方向へ案内される。
このため、相対運動部材１２は、ベース部材１３−１に
対して、直線状に移動自在に配置される。

【００８２】本実施形態では、ベース部材１３−１は、
以上のように構成される。〔振動吸収部材１６、２８〕本実施形態では、第１実施
形態と同様に、ガイド２６の相対運動部材１２側の平面
の全面に振動吸収部材１６を接着することにより、相対
運動部材１２とベース部材１３−１との間に振動吸収部
材１６を配置した。

【００８３】また、本実施形態では、第２実施形態と同
様に、加圧受部材２１−１に形成された加圧部２１ａ、
２１ｂの先端と、振動子１１の上面との間に、振動吸収
部材２８を介在させた。なお、振動吸収部材２８は、振
動子１１及び加圧受部材２１に全面で接合した。

【００８４】本実施形態では、振動吸収部材１６、２８
は、以上のように構成される。次に、本実施形態の超音
波モータ１０−２の動作を説明する。前述したように、
超音波モータ１０−２を起動すると、振動子１１の駆動
力取出部１７ａ、１７ｂに、互いの位相がπずれた楕円
運動がそれぞれ発生する。

【００８５】このため、相対運動部材１２は、図面の左
右方向へ直線的に移動する。相対運動部材１２の移動に
伴って、ガイド２６もレール２７に案内されながら、と
もに移動する。

【００８６】本実施形態の超音波モータ１０−２では、
充分な起動推力を確保するため、駆動力取出部１７ａ、
１７ｂの硬度を、ロックウェルＭスケールで７５以上と
高硬度に設定してある。このため、この状態で前述した
クラッチ機能により、相対運動部材１２は、振動子１１
の駆動力取出部１７ａ、１７ｂによって常に叩かれてい
るため、相対運動部材１２には打撃に伴って振動が発生
する。

【００８７】しかし、本実施形態では、相対運動部材１
２とガイド２６との間に振動吸収部材１６が配置されて
いる。このため、相対運動部材１２に発生した振動は、
振動吸収部材１６に吸収され、ガイド２６、レール２７
さらにはベース部材１３−１には伝達されない。このた
め、ガイド２６、レール２７さらにはベース部材１３−
１には振動は発生せず、騒音の発生や駆動効率の低下が
ともに確実に防止される。

【００８８】また、本実施形態では、振動子１１と加圧
支持部材１４−１との間に振動吸収部材２８を配置する
ことにより、クラッチ機能のため振動子１１が相対運動
部材１２を叩いた時に発生する振動は、振動吸収部材２
８に吸収され、加圧支持部材１４−１やベース部材１３
−１には伝達されない。このため、加圧支持部材１４−
１やベース部材１３−１には振動は発生せず、騒音の発
生や駆動効率の低下がともに確実に防止される。

【００８９】（第４実施形態）次に、第４の実施の形態
として、上述した超音波モータ１０を用いた移動ステー
ジを光ファイバスイッチに応用した形態を説明する。

【００９０】図９は、本実施形態の光ファイバースイッ
チ９０の外観を一部簡略化して示す斜視図である。ま
た、図１０は、図９におけるＡ矢視図である。なお、以
降の説明においても、前述した図１〜図８における構成
要素と同一の構成要素には、同一の図中符号を付すこと
により、重複する説明を適宜書略する。

【００９１】この光ファイバースイッチ９０は、振動子
１１−１と、相対運動部材１２と、振動子支持部材４０
と、加圧部材４２と、第１のベース部材１３ａと、第２
のベース部材１５と、振動吸収部材１６、２８と、移動
ステージ９１と、リニアガイド９２と、エンコーダ９３
と、第１の光ファイバ９４と、第２の光ファイバ９５と
を備える。

【００９２】この光ファイバースイッチ９０は、移動ス
テージ９１に固定された第１の光ファイバ９４の端部９
４ａと、第２のベース部材１５に固定された固定ステー
ジ９５ｂに搭載固定された第２の光ファイバー９５の端
部９５ａとが光学的に略共通の光軸となるように第１の
光ファイバ９４を移動することにより、第１の光ファイ
バ９４と第２の光ファイバ９５との間で光学的に接続又
は絶縁を行うものである。なお、本実施形態では、第２
の光ファイバ９５のいずれか一本に第１の光ファイバ９
４を光学的に接続することによって、光ファイバ通信網
の切替を行うスイッチとして用いることができる。

【００９３】そのために、移動ステージ９１は、第２の
ベース部材１５に固定されたレール部材９２ａと、移動
ステージ９１の裏面に４本のねじ９２ｂにより固定され
たガイド部材９２ｃとを有するリニアガイド９２によっ
て、第２の光ファイバ９５の一端が並んだ方向（図１０
における左右方向）と同方向に移動可能に支持されてい
る。そして、振動子１１−１を励振し、移動ステージ９
１をリニアガイド９２のレール部材９２ａに沿って移動
させる。次に、第２の光ファイバ９５のうちの任意の一
つと第１の光ファイバ９４を近接させることにより、光
ファイバの切替が行われる。なお、このリニアガイド９
２は、第２のベース部材１５に固定されている。

【００９４】本実施例では、移動ステージ９１に固定さ
れた第１の光ファイバ９４を一本備えるとともに第２の
ベース部材１５に固定された第２の光ファイバ９５を４
本備える形態を示す。しかし、本発明はこの形態には限
られず、移動ステージ９１に複数本の第１の光ファイバ
９４を固定するとともに第２のベース部材１５に一本の
第２の光ファイバ９５を固定してもよい。また、第１の
光ファイバ９４及び第２の光ファイバ９５それぞれをい
ずれも複数本設けても構わない。

【００９５】また、移動ステージ９１の推力は、図５に
示した前述した振動子１１と略同じに構成された振動子
１１−１により得ている。ただし、振動子１１−１の弾
性体１７には、振動時に振動の節に当たる節位置ｎ₃の
近傍に半円状の切欠きが形成されている。

【００９６】そして、この振動子１１−１は、振動子支
持部材４０により相対運動部材１２の移動に対して移動
しないように支持されている。この振動子支持部材４０
は、アルミニウム合金又はステンレス鋼の金属材料で形
成され、その一部が弾性体１７の圧電素子１８が設けら
れた面に接触している。また、振動子支持部材４０には
梁部４１が設けられており、振動子支持部材４０は、こ
の梁部４１により第１のベース部材１３ａに固定されて
いる。そして、振動子支持部材４０には、ステンレス鋼
製の２本の支持ピン４０ａが設けられている。支持ピン
４０ａの一部は、弾性体１７の節位置ｎ₃の近傍に形成
された切欠きに接着されている。この支持ピン４０ａに
より、振動子１１−１は、相対運動部材１２の移動に伴
って移動しないように支持されている。なお、振動子支
持部材４０と振動子１１−１との接触面には絶縁部材９
６が設けられている。

【００９７】また、振動子１１−１は、加圧部材４２に
よって相対運動部材１２に加圧接触させられる。加圧部
材４２は、第１の実施形態で説明した加圧受部材２１と
同様に、第１のベース部材１３ａと振動子１１との間に
設けられている。そして、加圧受部材２１と同様にその
両端に加圧部２１ａ、２１ｂを有している。なお、本実
施形態では、第１のベース部材１３ａと加圧部材４２と
の間に圧縮されたコイルバネ２０を設けており、このコ
イルバネ２０の復元力により、加圧部材４２を介して振
動子１１−１が相対運動部材１２の方向に付勢されてい
る。

【００９８】なお、加圧部２１ａ、２１ｂの振動子１１
−１に対する接触位置は、前述した第１実施形態と同様
に、振動子１１−１の励振時における節位置ｎ₂、ｎ₄
の２カ所の位置と一致させている。また、加圧部２１
ａ、２１ｂは、検出用圧電体１８ｐ、１８ｐ’及び入力
用圧電体１８ａ〜１８ｄそれぞれの表面に装着された電
極１９ｐ、１９ｐ’、１９ａ〜１９ｄと、リード線とを
接続するための半田付けの盛り上がり部との干渉を避け
るようになっている。

【００９９】ところで、第１のベース部材１３ａは、第
２のベース部材１５にねじ９７により固定されている。
そして、第１のベース部材１３ａは、振動子１１−１に
加圧力を生じさせるために圧縮コイルバネ２０の一端を
受けるようになっている。このコイルバネ２０を受ける
部分には、ネジ部材９８が設けられており、ネジ部材９
８の送り量を適宜調整することによってコイルバネ２０
に生じる復元力を調整することができる。さらに、第１
のベース部材１３ａは振動子１１−１に供給する電線９
９ａと、後述する駆動制御部１００を接続する電線９９
ｂとを固定している。したがって、電線９９ａが振動子
１１−１が発生する振動に伴って振動する部分が少なく
なり、電線９９ａが取り付けられたことによる振動子１
１−１の共振周波数の変動が抑制される。

【０１００】相対運動部材１２は、振動吸収部材１６を
介して、移動ステージ９１を構成する縦部材９１ａに固
定されている。移動ステージ９１は、例えばアルミニウ
ム合金等の軽金属材料からなり、移動ステージ９１を構
成する横部材９１ｂの一部に、第１の光ファイバ９４
と、エンコーダ９３のスケール部９３ｂとがともに固定
されている。移動ステージ９１は、軽量化のため、中空
の孔部９１ｃや切欠部９１ｂが設けられている。

【０１０１】また、エンコーダ９３は、発光部９３ａ、
スケール部９３ｂ及び読み取り部９３ｃからなり、本実
施形態では、これらを第２のベース部材１５と移動ステ
ージ９１とにそれぞれ設けた。すなわち、発光部９３ａ
は、移動ステージ９１の下で第２のベース部材１５の上
に配置されている。また、スケール部９３ｂは移動ステ
ージ９１の横部材９１ｂの端部に形成されたフランジ９
１ｄに固定され、さらに、読み取り部９３ｃは第２のベ
ース部材１５に固定される。そして、発光部９３ａから
発せられた光は、スケール部９３ｂを通過し、読み取り
部９３ｃにより受光される。このエンコーダ９３によ
り、移動ステージ９１の存在位置が検出されるため、第
１の光ファイバ９４の端部９４ａの位置が検出される。

【０１０２】この光ファイバスイッチ９０においても、
相対運動部材１２と第２のベース部材１５に移動可能に
支持された移動ステージ９１との間に、振動吸収部材１
６を設けてある。これにより、振動子１１−１が引き起
こすクラッチ作用によって発生する振動が、移動ステー
ジ９１に伝達されることを防ぐことができる。このた
め、第１の光ファイバ９４及び第２の光ファイバ９５同
士を光学的に接続する際に、移動ステージ９１の振動に
起因して光の伝送が行われなくなることが、確実に解消
される。さらに、第２のベース部材１５にも、移動ステ
ージ９１を介して振動が伝達されることを防ぐことがで
きる。

【０１０３】また、本実施形態では、加圧部材４２と振
動子１１−１との間にも、振動吸収部材２８を設けてあ
る。したがって、振動子１１−１の振動が、加圧部材４
２と第１のベース部材１３ａを介して第２のベース部材
１５に伝達されるために第２の光ファイバ９５が振動し
てしまうことも、確実に解消される。

【０１０４】次に、この光ファイバースイッチ９０の駆
動制御部について説明する。図１１は、この光ファイバ
スイッチ９０を駆動制御する駆動制御部１００の回路の
一例のブロック図である。

【０１０５】この駆動制御部１００は、発振器１０１、
移相器１０２、駆動信号切換器１０３、増幅器１０４
ａ、１０４ｂと、制御部１０５とを備える。発振器１０
１は、制御部１０５の指令により高周波の駆動信号を発
生する。本実施形態では、制御部１０５から発せられる
電圧値に応じて発振する周波数が変更されるようになっ
ており、発振器１０１は、制御部１０５からの電圧に応
じて、所定の周波数の駆動信号を発生する。

【０１０６】移相器１０２は、発振器１０１により発生
した駆動信号を９０度位相が異なる２つの駆動信号に分
けて出力する。駆動信号切換器１０３は、超音波モータ
１０の粗動駆動時及び微動駆動時それぞれにおける振動
子１１−１への駆動信号の伝達方法を切り換える。駆動
信号切換器１０３には、粗動駆動時には制御部１０５か
ら粗動駆動信号が与えられ、微動駆動時には制御部１０
５から微動駆動信号が与えられる。

【０１０７】そして、駆動信号切換器１０３は、制御部
１０５からの信号に基づいて、粗動駆動時には移相器１
０２からの２つの駆動信号をそれぞれ増幅器１０４ａ、
１０４ｂに伝達する。これにより、振動子１１−１に
は、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aと、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aとは位
相が（π／２）ずれたＢ相の駆動信号Ｖ_Bとがともに伝
達される。

【０１０８】一方、微動駆動時には、駆動信号切換器１
０３は、移相器１０２からの２つの駆動信号からのうち
の一つを増幅器１０４ａ、１０４ｂのうちのどちらか一
方に入力する。これにより、振動子１１−１には、Ａ相
の駆動信号Ｖ_A及びＢ相の駆動信号Ｖ_Bのうちのどちら
か一方が入力される。

【０１０９】増幅器１０４ａ、１０４ｂは、駆動信号切
換器１０３から出力された駆動信号を所望の電圧に昇圧
する。制御部１０５は、エンコーダ９３からの検出信号
を受けて、その値に基づき発振器１０１及び駆動信号切
換器１０３をいずれも制御する。本実施形態における制
御方法は、以下の通りである。

【０１１０】すなわち、移動ステージ９１をある位置か
ら所望の位置に移動する場合、制御部１０５は、発振器
１０１に印加する電圧の大きさを変えて出力する。これ
により、発振器１０１は制御部１０５から印加された電
圧に応じて、駆動信号の周波数を変化させる。また、制
御部１０５は駆動信号切換器１０２にも粗動駆動信号を
出力する。

【０１１１】ところで、本実施形態における駆動制御部
１００は、始動時に次の駆動の制御を行う。制御部１０
５は、最初に振動子１１−１の共振点から離れた周波数
から共振点に近い周波数に駆動周波数を掃引するように
制御する。そして、移相器１０２は、発振器１０１から
出力された周波数信号に基づいて２つの駆動信号を生成
する。生成されたこれら二つの駆動信号は、先に述べた
ように、駆動信号切換器１０３を介して増幅器１０４
ａ、１０４ｂによりそれぞれ所定の電圧に昇圧された
後、増幅器１０４ａからの駆動信号はＡ相の駆動信号と
して振動子１１の電極１９ａ、１９ｃに入力され、一
方、増幅器１０４ｂからの駆動信号はＢ相の駆動信号と
して振動子１１の電極１９ｂ、１９ｄに入力される。

【０１１２】なお、移動ステージ９１の移動速度は、発
振器１０１から出力される周波数が振動子１１−１の共
振点に近づくにつれて、上昇する。次に、移動ステージ
９１が所望の位置に近づくと、制御部１０５は、発振器
１０１から出力される周波数が共振点から離れるよう
に、発振器１０１に与える電圧を変化させる。そして、
移動ステージ９１の移動速度がゼロになったとき、制御
部１０５は、エンコーダ９３の検出値に基づいて、移動
ステージ９１の位置と所望の位置との偏差を演算する。
この時、移動ステージ９１が所望の位置からずれている
場合には、制御部１０５は、発振器１０１に所定の振幅
電圧を有する講習波の交流電圧、例えばバースト信号を
間欠的に印加するとともに、駆動信号切換器１０３には
微動駆動信号を出力する。

【０１１３】つまり、発振器１０１に所定の振幅電圧を
有する交流電圧を間欠的に印加すると、交流電圧が与え
られた時間だけ、印加された電圧値に応じた周波数を有
する駆動信号が発振器１０１から発振される。これによ
り、移動ステージ９１は、所望の位置へ向けて微小駆動
される。

【０１１４】制御部１０５は、この制御を移動ステージ
９１が所定の位置に到達するまで、すなわち移動ステー
ジ９１の位置と所望の位置との偏差が予め定めた臨界値
以下になるまで、繰り返して行う。一方、制御部１０５
は駆動信号切換器１０３に対して微動制御信号を発す
る。微動駆動信号を受けた駆動信号切換器１０３は、移
相器１０２から出力された２つの駆動信号のどちらか一
方の駆動信号を増幅器１０４ａ、１０４ｂのどちらか一
方に出力する。振動子１１−１は、図５に示す電極構成
と同じに構成されているため、この振動子１１−１を用
いて移動ステージ９１を図９から見て左方向へ微動駆動
させるには、駆動信号切換器１０３により、Ａ相の駆動
信号が電極１９ａ、１９ｃ及び電極１９ｂ、１９ｄのい
ずれかに入力されるように、切り換える。なお、反対方
向に微動駆動させるときは、Ｂ相の駆動信号が入力され
るようにすればよい。

【０１１５】この本実施形態の光ファイバースイッチ９
０によれば、超音波モータ１０が発生する振動に起因し
た振動を移動ステージ９１に発生することなく、移動ス
テージ９１を正確に微動駆動することができる。これに
より、移動ステージ９１を所望の位置に高精度に位置決
めすることができる。

【０１１６】

【実施例】図１〜図６により示される第１実施形態の超
音波モータ１０を用いて、駆動実験を行った。用いた超
音波モータ１０の諸元を表１にまとめて示す。

【０１１７】

【表１】なお、駆動力取出部１７ａ、１７ｂの主成分をＰＯＭ、
ＰＥＥＫ及びＰＴＦＥの３水準で変更することにより、
駆動力取出部１７ａ、１７ｂの硬度を、ＨＲＭ７５、Ｈ
ＲＭ１０５及びＨＲＭ４５の３水準で変化させて、異音
の有無と、起動推力とを調査した。結果を表２にまとめ
て示す。なお、表２において、＊印は本発明の範囲外で
あることを示す。

【０１１８】

【表２】本発明例１及び本発明例２では、ともに、ＨＲＭ７５以
上の高硬度の駆動力取出部１７ａ、１７ｂを設けたため
に充分な起動推力を有した。また、振動吸収部材１６を
設けたために、相対運動部材１２の振動を振動吸収部材
１６で吸収することができ、異音の発生が解消された。
これにより、充分な起動推力を有するとともに異音を発
生しない超音波モータが提供された。

【０１１９】これに対し、従来例１及び従来例２では、
ともに、ＨＲＭ７５以上の高硬度の駆動力取出部１７
ａ、１７ｂを設けて充分な起動推力を確保したものの、
振動吸収部材１６を設けていないために超音波モータの
駆動時に異音が発生した。

【０１２０】さらに、比較例では、ＨＲＭ７５未満の低
硬度の駆動力取出部１７ａ、１７ｂを設けたために振動
吸収部材１６を設けなくとも異音は発生しなかったもの
の、起動推力が不足した。

【０１２１】表２に示す結果から、ＨＲＭ７５以上の高
硬度の駆動力取出部１７ａ、１７ｂを用いると、相対運
動部材１２には充分な起動推力を与えることできる強い
衝撃力が得られ、さらに振動吸収部材１６を設けること
により、この衝撃力による振動を吸収でき、異音の発生
や駆動効率の低下が防止できることがわかる。

【０１２２】また、ＨＲＭ７５未満の低硬度の駆動力取
出部１７ａ、１７ｂを用いると、相対運動部材１２に与
えられる起動推力は小さく、異音は発生しないものの、
充分な起動推力が得られないことがわかる。

【０１２３】（変形形態）各実施形態及び実施例の説明
では、振動モータ１０、１０−１及び１０−２がいずれ
も、超音波の振動域を利用した超音波モータである場合
を例にとった。しかし、本発明は、超音波の振動域に限
定されるものではなく、超音波以外の他の振動域を利用
した振動モータにも等しく適用される。

【０１２４】また、各実施形態及び実施例の説明では、
電気機械変換素子１８が圧電素子である場合を例にとっ
た。しかし、本発明は圧電素子には限定されず、電気エ
ネルギを機械エネルギに変換することができる素子であ
れば、等しく適用される。圧電素子以外に、例えば電歪
素子を用いることもできる。

【０１２５】また、各実施形態及び実施例の説明では、
弾性体１７に１次の縦振動Ｌ１と４次の屈曲振動Ｂ４と
を発生する異形モード縮退型の振動子１１を用いた場合
を例にとった。しかし、本発明は、用いる振動の種類に
は限定されない。例えば、弾性体に１次又は３次等の縦
振動と、２次、６次又は８次等の屈曲振動とを発生する
異形モード縮退型の振動子を備える振動モータや、縦振
動と屈曲振動との組合せ以外の他の組合せの振動を用い
る異形モード縮退型の振動子を備える振動モータにも、
等しく適用される。すなわち、本発明は、相対運動方向
へ振動する第１の振動と、相対運動方向と交差する方向
へ振動する第２の振動とを発生する異形モード縮退型の
振動子を備える振動モータであれば、等しく適用され
る。

【０１２６】また、各実施形態及び実施例の説明では、
振動子１１が二つの駆動力取出部１７ａ、１７ｂを有す
る場合を例にとった。しかし、本発明は、駆動力取出部
の設置数には限定されない。例えば、１つ又は４つの駆
動力取出部を有する振動子を備える振動モータであって
も、本発明は等しく適用される。

【０１２７】また、第１実施形態及び第２実施形態の説
明では加圧支持部材１４を用い、第３実施形態の説明で
は加圧支持部材１４−１を用いた。しかし、本発明は加
圧支持部材の具体的な形態には何ら限定されない。本発
明における加圧支持部材は、第１のベース部材１３又は
ベース部材１３−１と、振動子１１との間に固定されて
振動子１１を相対運動部材１２に加圧接触させる機能を
有する部材であればよい。

【０１２８】また、第１の実施形態では、振動吸収部材
１６がブチルゴム製の薄板材である場合を例にとり、鉛
製の薄板材を用いることもできることを開示した。ま
た、第２の実施形態では、振動吸収部材２８がシリコン
ゴム製の薄板状部材である場合を例にとり、また天然ゴ
ムやネオプレーンゴム等のゴム製の薄板状部材を用いる
こともできることを開示した。しかし、本発明における
振動吸収部材１６、２８は、いずれも、その材質や形状
等には何ら限定されない。振動吸収部材１６は、振動子
１１が発生した楕円運動によって相対運動部材１２に生
じる振動を吸収することができる部材であればよく、ま
た振動吸収部材２８は、振動子１１が相対運動部材１２
を叩いた時に発生する振動が加圧支持部材１４、１４−
１へ伝達しないように振動を吸収できる部材であればよ
い。

【０１２９】また、第１実施形態の説明では、振動吸収
部材１６を第２のベース部材１５と相対運動部材１２と
の間に介在させた場合を例にとった。また、第２実施形
態の説明では振動吸収部材１６を第２のベース部材１５
と相対運動部材１２との間に介在させるとともに、振動
吸収部材２８を振動子１１と加圧支持部材１４との間と
に介在させた場合を例にとった。また、第３の実施形態
の説明では、振動吸収部材１６をベース部材１３−１と
相対運動部材１２との間に介在させるとともに、振動吸
収部材２８を振動子１１と加圧支持部材１４−１との間
とに介在させた場合を例にとった。さらに、第４の実施
形態の説明では、振動吸収部材１６を相対運動部材１２
と移動ステージ９１との間に介在させるとともに、振動
吸収部材２８を振動子１１−１と加圧部材４２との間に
介在させる場合を例にとった。しかし、振動吸収部材１
６、２８の設置位置はこれらの設置位置に限定されるも
のではない。これらの設置位置以外に、加圧支持部材１
４、１４−１とベース部材１３、１３−１、１６との
間、さらには、第１のベース部材１３ａと振動子１１−
１との間、及び相対運動部材１２と第２のベース部材１
５との間のうちの少なくとも一カ所に、振動吸収部材１
６、２８を介在させてもよい。これにより、振動子１１
が相対運動部材１２を叩いた時に発生する振動により、
ベース部材１３、１３−１、１３ａ、１５、１６が振動
することも解消される。

【０１３０】また、各実施形態及び実施例の説明では、
振動吸収部材１６、２８が、第１のベース部材１３、第
２のベース部材１５、ベース部材１３−１、振動子１
１、相対運動部材１２及び移動ステージ９１の少なくと
も一つに接合される場合を例にとった。しかし、本発明
は、この形態には限定されない。例えば、振動吸収部材
１６、２８は、第１のベース部材１３又はベース部材１
３−１と加圧支持部材１４、１４−１との間、加圧支持
部材１４、１４−１と振動子１１との間、及び相対運動
部材１２と第２のベース部材１５又はベース部材１３−
１との間、第１のベース部材１３ａと振動子１１−１と
の間、及び相対運動部材１２と第２のベース部材１５と
の間のうちの少なくとも一カ所に介在すればよい。

【０１３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、異形モード縮退型の振動子を有する振動モータを
駆動する際に、ベース部材に発生する振動に起因した騒
音の発生や駆動効率の低下を、ともに確実に防止でき
る。

【０１３２】特に、駆動力取出部をロックウェルＭスケ
ールで７５以上の硬度を有する部材にすることで、充分
な推力を確保しながら、ベース部材に発生する振動に起
因した騒音の発生や駆動効率の低下を、ともに確実に防
止できる。

【０１３３】さらに、本発明によれば、振動モータが発
生する振動に起因した振動を移動ステージに発生するこ
となく、移動ステージを正確に微動駆動することができ
る光ファイバースイッチを提供できる。このため、移動
ステージに搭載された光ファイバを所望の位置に高精度
に位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の超音波モータを、一部を簡略化
するとともに透視状態で示す斜視図である。

【図２】第１実施形態の超音波モータの上面図である。

【図３】図２におけるＡ矢視図である。

【図４】図２におけるＢ矢視図であって、一部破断した
状態で示す。

【図５】第１実施形態で用いる振動子の構成を示す斜視
図である。

【図６】第１実施形態で用いる振動子に発生する二つの
異なる振動の波形例を示す説明図である。

【図７】第２実施形態の超音波モータの正面図である。

【図８】第３実施形態の超音波モータの正面図である。

【図９】第４実施形態の光ファイバースイッチの外観を
一部簡略化して示す斜視図である。

【図１０】図９におけるＡ矢視図である。

【図１１】第４実施形態の光ファイバスイッチを駆動制
御する駆動制御部の回路の一例のブロック図である。

【図１２】「第５回電磁力関連のダイナミックスシンポ
ジウム講演論文集」により開示された振動子を有する振
動モータを示す斜視図である。

【図１３】図１２に示す振動子の説明図であって、図１
３（Ａ）は上面図、図１３（Ｂ）は側面図、図１３
（Ｃ）は振動子に発生した２つの異なる振動の波形例を
示す説明図である。

【符号説明】

１１、１１−１振動子１２相対運動部材１３、１３ａ第１のベース部材１４加圧支持部材１５第２のベース部材１６振動吸収部材１７ａ、１７ｂ駆動力取出部９０光ファイバースイッチ９４第１の光ファイバ９５第２の光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H041 AA14 AB20 AC04 AC08 5D107 AA03 AA16 BB06 CC01 CD03 DD12 EE01 FF03 FF10 5H680 AA18 BB01 BB13 BC10 CC02 DD02 DD03 DD15 DD23 DD53 DD57 DD74 EE24 FF02 FF03 FF08 GG02 GG11 GG19 GG23 GG25 GG27 GG44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動力取出部を有し、励振した複数の異
なる振動が合成された楕円運動を前記駆動力取出部に発
生する振動子と、前記駆動力取出部に加圧接触し、前記振動子との間で相
対運動を発生する相対運動部材と、第１のベース部材と、該第１のベース部材と前記振動子との間に固定されて前
記振動子を前記相対運動部材に加圧接触させるための加
圧支持部材と、前記相対運動部材を支持するための第２のベース部材
と、前記第１のベース部材と前記加圧支持部材との間、前記
加圧支持部材と前記振動子との間、及び前記相対運動部
材と前記第２のベース部材との間のうちの少なくとも一
か所に設けられて、前記振動子が発生した前記楕円運動
によって前記相対運動部材及び前記加圧支持部材の少な
くとも一方に生じる振動を吸収するための振動吸収部材
とを備えることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】駆動力取出部を有し、励振した複数の異
なる振動が合成された楕円運動を前記駆動力取出部に発
生する振動子と、前記駆動力取出部に加圧接触し、前記振動子との間で相
対運動を発生する相対運動部材と、前記振動子を前記相対運動部材に加圧接触させるための
加圧支持部材と、前記相対運動部材及び前記加圧支持部材を支持するベー
ス部材と、前記ベース部材と前記相対運動部材及び加圧支持部材の
少なくとも一方との間、及び前記振動子と前記加圧支持
部材との間のうちの少なくとも一か所に設けられて、前
記振動子が発生した前記楕円運動によって前記相対運動
部材及び加圧支持部材の少なくとも一方に生じる振動を
吸収するための振動吸収部材とを備えることを特徴とす
る振動モータ。
【請求項３】前記複数の異なる振動のうちの少なくと
も一つは、前記加圧支持部材が加圧力を発生する方向と
略平行な方向へ振動することを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載された振動モータ。
【請求項４】前記振動子は前記駆動力取出部を複数有
し、複数の該駆動力取出部にそれぞれ発生する楕円運動
の位相は、互いに異なることを特徴とする請求項１から
請求項３までのいずれか１項に記載された振動モータ。
【請求項５】前記駆動力取出部の硬度は、ロックウェ
ルＭスケールで７５以上であることを特徴とする請求項
１から請求項４までのいずれか１項に記載された振動モ
ータ。
【請求項６】前記振動吸収部材は、前記第１のベース
部材、前記第２のベース部材、前記ベース部材、前記振
動子及び前記相対運動部材のうちの少なくとも一つに接
合されることを特徴とする請求項１から請求項５までの
いずれか１項に記載された振動モータ。
【請求項７】硬度がロックウェルＭスケールで７５以
上である駆動力取出部を有し、励振した複数の異なる振
動が合成された楕円運動を前記駆動力取出部に発生する
振動子と、前記駆動力取出部に加圧接触され、前記振動子との間で
相対運動を発生する相対運動部材と、前記振動子及び前記相対運動部材の少なくともどちらか
一方を支持するベース部材と、前記ベース部材と前記振動子との間、及び前記相対運動
部材と前記ベース部材との間のうちの少なくとも一カ所
に設けられ、前記振動子により生じる振動を吸収するた
めの振動吸収部材とを備えることを特徴とする振動モー
タ。
【請求項８】請求項７に記載された振動モータと、前記ベース部材に固定された少なくとも一つの第１の光
ファイバと、前記ベース部材に対して前記振動子とともに相対的に移
動する部分に固定された少なくとも一つの第２の光ファ
イバとを備え、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを相対
的に移動させて、前記第１の光ファイバと前記第２の光
ファイバとを光学的に接続又は切断することを特徴とす
る光ファイバースイッチ。
【請求項９】硬度がロックウェルＭスケールで７５以
上である駆動力取出部を有し、励振した複数の異なる振
動が合成された楕円運動を前記駆動力取出部に発生する
振動子と、前記駆動力取出部に加圧接触され、前記振動子との間で
相対運動を発生する相対運動部材と、前記振動子を支持固定するベース部材と、前記ベース部材と前記振動子との間に設けられ、前記振
動子を前記相対運動部材に加圧接触させるための付勢力
を与える加圧支持部材と、前記加圧支持部材と前記振動子との間に設けられ、前記
振動子により生じる振動を吸収するための振動吸収部材
とを備えることを特徴とする振動モータ。
【請求項１０】請求項９に記載された振動モータと、前記振動子とともに前記相対運動部材に対して相対的に
移動する部分に固定された少なくとも一つの第１の光フ
ァイバと、前記相対運動部材とともに前記振動子に対して相対的に
移動する部分に固定された少なくとも一つの第２の光フ
ァイバとを備え、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを相対
的に移動させて、前記第１の光ファイバと前記第２の光
ファイバとを光学的に接続又は切断することを特徴とす
る光ファイバースイッチ。