JP2001045773A

JP2001045773A - 振動モータ及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2001045773A
Application number: JP11215270A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ashizawa; 隆利芦沢; Satoshi Miwa; 聡三輪
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の超音波モータでは、誤差範囲が±１μ
ｍ程度の停止精度が得られず、高精度を要求される機器
には適用できない。【解決手段】振動子２１と、相対運動部材２２と、相
対運動部材２２の目標停止位置までの距離を検出する位
置検出手段４４と、位置検出手段４４からの出力に基づ
いて、振動子２１に、連続する高周波の第１の駆動信号
を入力して相対運動部材２２との間に連続する相対運動
を発生させた後に、この相対運動を発生する第１の駆動
信号の可動周波数域（ｆ_r〜＜ｆ₀）よりも大きな周波
数ｆ_bを有するとともにバースト波形部を１．０ｋＨｚ
以上の間欠周波数で間欠的に有する第２の駆動信号を入
力する駆動制御手段２４とを備える超音波モータ２０で
ある。相対運動部材２２を目標停止位置に停止させた際
の停止位置誤差は±１μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動モータ及びそ
の駆動方法に関するものである。

【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９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１０は、この振動子２の説明図であって、図１０
（Ａ）は上面図、図１０（Ｂ）は側面図、図１０（Ｃ）
は振動子２に発生した二つの異なる振動Ｌ１、Ｂ４の波
形例を示す説明図である。図９、図１０（Ａ）及び図１
０（Ｂ）に示すように、振動子２は、弾性体３と圧電体
４とを有する。

【０００４】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略一致す
るように各部寸法が設定され、共振先鋭度が大きな金属
材料により矩形平板状に形成される。弾性体３の一方の
平面には圧電体４が装着される。弾性体３の他方の平面
には駆動力取出部３ａ、３ｂが突起状に形成される。駆
動力取出部３ａ、３ｂは、図１０（Ｃ）に示すように、
屈曲振動Ｂ４の腹位置ｌ₁〜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。

【０００５】駆動力取出部３ａ、３ｂの底面には摺動部
材（図示しない。）が貼付される。この摺動部材を介し
て、適宜加圧力で振動子２に相対運動部材６を加圧接触
させる。相対運動部材６は、図示しないベース部材によ
り図９の両矢印方向へ直線的に移動自在に支持される。

【０００６】圧電体４には、図９に示すように、Ａ相、
Ｂ相の連続する高周波の駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bがそれぞれ
印加される入力領域４ａ、４ｂと、検出領域４ｐと、グ
ランド領域４ｇとの４領域が連続して形成される。４領
域４ａ〜４ｇそれぞれの表面には、図１０（Ａ）に示す
ように、例えば銀電極５ａ〜５ｇが互いに離れて装着さ
れる。グランド領域４ｇと弾性体３とは、例えば導電ペ
ーストにより導通される。

【０００７】この状態で、圧電体４ａ、４ｂに、図示し
ない駆動制御装置から、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１０（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Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは
合成され、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、
相対運動部材６との間で、図９における両矢印方向へ直
線的な相対運動を発生する。

【０００８】すなわち、この振動モータ１は、入力領域
４ａ、４ｂに入力される連続する高周波の駆動電圧
Ｖ_A、Ｖ_Bの１サイクルにより駆動力取出部３ａ、３ｂ
に１回転の楕円運動が形成され、この楕円運動の大きさ
により、振動子２と相対運動部材６との間の相対運動速
度が支配される。この楕円運動の大きさは、駆動電圧Ｖ
_A、Ｖ_Bの周波数が共振周波数付近にある時に最大とな
り、駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bの周波数を共振周波数付近から
徐々に大きくすると、これに応じて小さくなる。

【０００９】したがって、振動モータ１を低速で駆動す
るには、駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bの周波数を大きく設定すれ
ばよい。しかし、駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bの周波数をある値
ｆ₀にまで大きくすると、楕円運動により得られる駆動
力よりも振動子２と相対運動部材６との間の摩擦力のほ
うが大きくなり、振動モータ１を駆動できなくなる。こ
のため、この振動モータ１では、相対運動部材６を、周
波数がｆ₀である駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bを入力することに
より得られる相対運動速度ｖ₀以下の超低速で微動させ
ることは、できなかった。また、相対運動速度ｖ₀より
も若干大きな相対運動速度で相対運動部材６を駆動する
際にも、摩擦力の変動によって得られる相対運動速度が
大きく変動してしまい、安定駆動できなかった。したが
って、この振動モータ１は、相対運動部材６を、相対運
動速度ｖ₀付近の低速で微動させて目標停止位置に高精
度で停止させることはできなかった。

【００１０】そこで、本出願人は、先に特開平１０−２
３４１９１号公報により、相対運動速度ｖ₀よりもやや
大きな相対運動速度ｖ_sを与える周波数ｆ_s（ｆ_s＜ｆ
₀）を有するバースト波からなる駆動信号を用いて振動
モータを低速で微動させることを提案した。

【００１１】図１１は、この提案にかかる振動モータ１
の駆動装置７を示すブロック図である。この駆動装置７
は、振動モータ１を粗動状態及び微動状態に切り替える
制御器８と、相対運動速度ｖ₀よりも大きな相対運動速
度ｖ_sを与える周波数ｆ_s及び電圧を生成する発振器９
と、発振器９の出力を増幅する増幅器１０と、入力領域
４ａに接続される出力端子Ａ、及び入力領域４ｂに接続
される出力端子Ｂを有する切替器１１と、出力端子Ｂと
入力領域４ｂとの間に接続されて入力した信号の電気的
な位相を所定量変化させる移相器１２とを備える。

【００１２】この駆動装置７は、粗動時には出力端子Ａ
及び出力端子Ｂの双方から、高周波の駆動信号を振動モ
ータ１に入力する。一方、微動時には出力端子Ａ及び出
力端子Ｂのうちの一方から、相対運動速度ｖ₀よりも大
きな相対運動速度ｖ_sを与える周波数ｆ_sを有するバー
スト波からなる駆動信号を振動モータ１に入力する。こ
れにより、相対運動部材６は、相対運動速度ｖ₀よりも
やや大きな相対運動速度ｖ_s（１５μｍ／ｍｓｅｃ程
度）で安定駆動し、±１０μｍ程度の停止位置誤差で目
標停止位置に停止する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−２３４１
９１号公報により提案された発明により、確かに、振動
モータ１の微動性能を向上させることができ、振動モー
タ１の目標停止位置への停止精度を±１０μｍ程度に向
上できる。

【００１４】しかしながら、本発明者は、振動モータを
適用する機器によっては、この提案にかかる振動モータ
の停止精度でも不充分であることを知見した。例えば、
振動モータを光ファイバーの切換装置の駆動機構へ適用
するには、対向配置される二つの切換端子を数μｍ以内
の位置合わせ誤差の範囲で高精度で対向配置させる必要
があり、振動モータにも誤差範囲が±１μｍ程度の停止
精度が要求される。

【００１５】これに対し、特開平１０−２３４１９１号
公報により提案された振動モータ１の目標停止位置への
停止精度は±１０μｍ程度であるため、誤差範囲が±１
μｍ程度の停止精度は到底得られない。

【００１６】また、特開平１０−２３４１９１号公報に
より提案された発明により得られる微動時の最小の相対
運動速度ｖ₀は、前述したように１５μｍ／ｍｓｅｃ程
度であり、目標停止位置に±１μｍ程度の停止精度で停
止するには大き過ぎる。このため、可能な限り停止精度
の向上を図ってこの発明を実施しても、相対運動部材６
は目標停止位置の範囲を通り越して停止してしまう。こ
の場合には、相対運動部材６を逆向きに再度移動させて
停止するという制御を、相対運動部材６が目標停止位置
の範囲内に実際に停止するまで、繰り返して行う必要が
生じる。このため、特開平１０−２３４１９１号公報に
より提案された発明では、相対運動部材６を目標停止位
置の範囲に停止するまでに要する時間が極めて増加して
しまう。

【００１７】本発明の目的は、従来の技術が有する課題
を解決して振動モータのよりいっそうの性能向上を図る
こと、具体的には、±１μｍ程度の極めて高精度の停止
精度を有し、さらにはそのような停止精度で停止するま
での停止時間の増加を伴うことなく、例えば光ファイバ
ーの切換装置の駆動機構へ好適に適用できる振動モータ
及びその駆動方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来は振動モ
ータを駆動できなかった周波数域ｆ_b (ｆ_b＞ｆ₀)で
あっても、バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を
用いることによって、振動モータを相対運動速度ｖ₀以
下の超低速ｖ_bで安定して微動させることができ、これ
により、±１μｍ程度の極めて高精度の停止精度が得ら
れるとの新規な知見に基づくものである。

【００１９】本発明は、最も広義には、振動子と、この
振動子に加圧接触する相対運動部材と、振動子に、相対
運動部材との間に連続する相対運動を発生させる連続す
る高周波の第１の駆動信号の可動周波数域内の周波数を
有するとともにバースト波形部を間欠的に有する駆動信
号を入力した際に、相対運動部材との間に発生する相対
運動の速度の最小値よりも小さな速度の相対運動を、振
動子と相対運動部材との間に発生する第２の駆動信号を
入力する駆動制御手段とを備えることを特徴とする振動
モータである。

【００２０】すなわち、請求項１の発明では、振動子
と、この振動子に加圧接触する相対運動部材と、振動子
に、連続する高周波の第１の駆動信号を入力した際に相
対運動部材との間に連続する相対運動を発生させる第１
の駆動信号の可動周波数域よりも大きな周波数を有する
とともにバースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信
号を入力する駆動制御手段とを備えることを特徴とする
振動モータを提供する。

【００２１】具体的には、本発明は、振動子と、この振
動子に加圧接触する相対運動部材と、振動子に、連続す
る高周波の第１の駆動信号を入力して相対運動部材との
間に連続する相対運動を発生させた後に、この相対運動
を発生する第１の駆動信号の可動周波数域よりも大きな
周波数を有するとともにバースト波形部を間欠的に有す
る第２の駆動信号を入力する駆動制御手段とを備えるこ
とを特徴とする振動モータである。

【００２２】より具体的には、本発明は、振動子と、こ
の振動子に加圧接触する相対運動部材と、振動子又は相
対運動部材の目標停止位置までの距離を求める位置検出
手段と、この位置検出手段からの出力に基づいて、振動
子に、連続する高周波の第１の駆動信号を入力して相対
運動部材との間に連続する相対運動を発生させた後に、
この相対運動を発生する第１の駆動信号の可動周波数域
よりも大きな周波数を有するとともにバースト波形部を
間欠的に有する第２の駆動信号を入力する駆動制御手段
とを備えることを特徴とする振動モータである。請求項
２の発明は、請求項１に記載された振動モータにおい
て、第２の駆動信号の間欠周波数が１．０ｋＨｚ以上で
あることを特徴とする。

【００２３】また、別の観点からは、本発明は、最も広
義には、振動子に、相対運動部材との間に連続する相対
運動を発生させる連続する高周波の第１の駆動信号の可
動周波数域内の周波数を有するとともにバースト波形部
を間欠的に有する駆動信号を入力した際に、振動子と加
圧接触する相対運動部材との間に発生する相対運動の速
度の最小値よりも小さな速度の相対運動を発生する第２
の駆動信号を入力することを特徴とする振動モータの駆
動方法である。

【００２４】すなわち、請求項３の発明では、振動子
に、連続する高周波の第１の駆動信号を入力した際に振
動子と加圧接触する相対運動部材との間に連続する相対
運動を発生させる第１の駆動信号の可動周波数域よりも
大きな周波数を有するとともにバースト波形部を間欠的
に有する第２の駆動信号を入力することによって、振動
子と相対運動部材との間に、第１の駆動信号を入力する
ことにより得られる相対運動の速度の最小値よりも小さ
な速度の相対運動を発生させることを特徴とする振動モ
ータの駆動方法を提供する。

【００２５】請求項４の発明では、振動子に、連続する
高周波の第１の駆動信号を入力することにより、振動子
に加圧接触する相対運動部材との間で連続する相対運動
を発生させた後に、振動子に、この相対運動を発生させ
る第１の駆動信号の可動周波数域よりも大きな周波数を
有するとともにバースト波形部を間欠的に有する第２の
駆動信号を入力することにより、第１の駆動信号を入力
することにより得られる相対運動の速度の最小値よりも
小さな速度の相対運動を発生させることを特徴とする振
動モータの駆動方法を提供する。

【００２６】請求項５の発明は、請求項４に記載された
振動モータの駆動方法において、振動子又は相対運動部
材の目標停止位置までの距離に基づいて、振動子に第１
の駆動信号を第２の駆動信号に切り替えて入力した後
に、振動子又は相対運動部材を目標停止位置に停止させ
ることを特徴とする。

【００２７】請求項６の発明は、請求項３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の駆動方法
において、第２の駆動信号の間欠周波数が１．０ｋＨｚ
以上であることを特徴とする。

【００２８】さらに、請求項７の発明は、請求項５又は
請求項６に記載された振動モータの駆動方法において、
振動子又は相対運動部材を目標停止位置に停止させた際
の停止位置誤差が±１μｍであることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる振動モータ
及びその駆動方法の実施の形態を、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。

【００３０】図１は、本実施形態の超音波モータ２０の
主要部を示す斜視図である。また、図２は、この超音波
モータ２０の振動子２１の説明図であって、図２（Ａ）
は側面図、図２（Ｂ）は振動子２１に発生した二つの異
なる振動Ｌ１、Ｂ４の波形例を示す説明図である。さら
に、図３は、この超音波モータ２０の構造を示す垂直断
面図である。

【００３１】図１〜図３に示すように、本実施形態の超
音波モータ２０は、振動子２１と、相対運動部材２２
と、加圧支持機構２３と、駆動制御装置２４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。

【００３２】〔振動子２１〕図１及び図２に示すよう
に、本実施形態で用いる振動子２１は、弾性体２５と、
弾性体２５の一方の平面に装着された圧電体２６とを備
える。本実施形態の弾性体２５は、共振先鋭度が大きな
鉄鋼により矩形平板状に形成される。この弾性体２５
は、鉄鋼以外に、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
されていてもよい。

【００３３】また、弾性体２５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。弾性体２
５の一方の平面には、電気機械変換素子として、後述す
る圧電体２６が例えば接着により装着される。また、弾
性体２５の他方の平面には、弾性体２５の幅方向へ２本
の溝部が相対運動方向（図１及び図２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、高分子材等
を主成分とした摺動部材が嵌め込まれて装着され、突起
状に突出して装着される。高分子材としては、ＰＴＦ
Ｅ、ポリイミド樹脂、ポリアセタール、ＰＰＳ、ＰＥＥ
Ｋ等の高分子材が例示される。

【００３４】そして、この摺動部材が駆動力取出部２７
ａ、２７ｂとして機能する。したがって、弾性体２５
は、これら摺動部材からなる駆動力取出部２７ａ、２７
ｂを介して相対運動部材２２に加圧接触する。

【００３５】なお、図示していないが、各駆動力取出部
２７ａ、２７ｂは、いずれも、振動子２１の幅方向へ２
つに分割され、分割されたそれぞれが振動子２１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２７ａは２個の摺動材２７ａ、２７ａ’に
より構成され、駆動力取出部２７ｂは、２個の摺動材２
７ｂ、２７ｂ’により構成される。

【００３６】駆動力取出部２７ａ、２７ａ’は、図２
（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、弾性体２５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に一致する位置に設けら
れる。また、駆動力取出部２７ｂ、２７ｂ’は、図２
（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、弾性体２５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ｌ₄に一致する位置に設けら
れる。なお、駆動力取出部２７ａ、２７ｂ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。

【００３７】圧電体２６は、本実施形態ではＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）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２６には、図１及び図２
に示すように、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aが入力される入力領
域２６ａ、２６ｃと、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aとは位相が約
（π／２）ずれたＢ相の駆動信号Ｖ_Bが入力される入力
領域２６ｂ、２６ｄとが形成される。各入力領域２６ａ
〜２６ｄは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、
弾性体２５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Ｖ_A、Ｖ_Bの入力により変形す
る各入力領域２６ａ〜２６ｄ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２
６ａ〜２６ｄ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２６ａ〜２６
ｄに入力された電気エネルギを最大の効率で弾性体２５
の変形、すなわち機械エネルギに変換することができ
る。

【００３８】また、屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₂、ｎ₄に
は、振動子２１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２６ｐ、２６ｐ’が設けられる。
これにより、振動子２１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。

【００３９】図１及び図２に示すように、各入力領域２
６ａ〜２６ｄと各検出領域２６ｐ、２６ｐ’とは、それ
ぞれの表面を、銀電極２８ａ〜２８ｄ、２８ｐ、２８
ｐ’により覆われる。これにより、各入力領域２６ａ〜
２６ｄに独立して駆動信号を入力したり、各検出領域２
６ｐ、２６ｐ’から独立して検出信号を出力することが
できる。なお、図３では、説明を簡略化するために、振
動子２１の電極２８ａ〜２８ｄ、２８ｐ、２８ｐ’は省
略してある。

【００４０】図１に示すように、各銀電極２８ａ〜２８
ｄ、２８ｐ、２８ｐ’には、電気エネルギの授受を行う
ためのリード線が半田付けされており、後述する駆動制
御装置２４に接続されている。

【００４１】なお、本実施形態では、図１及び図２に示
すように、振動子２１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２７ａ、２７ｂ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。

【００４２】駆動制御装置２４から、圧電体２６の入力
領域２６ａ、２６ｃ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する駆動信号を、Ａ相の駆動
信号Ｖ_Aとして入力する。また、入力領域２６ｂ、２６
ｄにはＡ相の駆動信号Ｖ_Aとは（π／２）の位相差を有
する駆動信号を、Ｂ相の駆動信号Ｖ_Bとして入力する。
すると、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、弾性
体２５には、相対運動方向（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）
における両矢印方向）へ振動する１次の縦振動Ｌ１と、
この相対運動方向へ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。

【００４３】発生した縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは合
成されて、駆動力取出部２７ａ、２７ａ’と駆動力取出
部２７ｂ、２７ｂ’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。

【００４４】なお、相対運動方向を逆向きにするには、
Ｂ相の駆動信号Ｖ_Bが、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aに対して
（−π／２）の位相差を有するように設定すればよい。
本実施形態の振動子２１は、以上のように構成される。

【００４５】〔相対運動部材２２〕図１及び図３に示す
ように、相対運動部材２２は、振動子２１の駆動力取出
部２７ａ、２７ａ’と駆動力取出部２７ｂ、２７ｂ’と
に、後述する加圧支持機構２３の作用により、適当な加
圧力で加圧接触して配置される。

【００４６】本実施形態では、相対運動部材２２とし
て、長板状のレールを用いた。この相対運動部材２２
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、図３に示すように、加圧支持機構２３を構
成するベース部材２９により、相対運動方向へ移動自在
に支持される。

【００４７】これにより、振動子２１を起動すると、相
対運動部材２２は、振動子２１の駆動力取出部２７ａ、
２７ａ’と駆動力取出部２７ｂ、２７ｂ’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摩
擦駆動され、相対運動方向（図１〜図３における左右方
向）へ直線的に走行する。

【００４８】なお、図１及び図３では省略してあるが、
後述する図４に示すように本実施形態では、相対運動部
材２２に、位置検出手段の一要素として光学式リニアエ
ンコーダ４４が装着されている。光学式リニアエンコー
ダ４４により相対運動部材２２の位置が検出され、後述
する制御部４５により目標停止位置までの距離が求めら
れる。本実施形態の相対運動部材２２は、以上のように
構成される。

【００４９】〔加圧支持機構２３〕図３に示すように、
本実施形態の超音波モータ２０は、さらに、加圧支持機
構２３を有する。この加圧支持機構２３は、ベース部材
２９と、加圧受部材３０と、加圧力発生部材３１と、リ
ニアガイド３２とにより構成される。

【００５０】本実施形態では、ベース部材２９は、振動
子２１、加圧受部材３０、加圧力発生部材３１及びリニ
アガイド３２を収容するとともに、相対運動部材２２を
相対運動方向（図３における左右方向）へ往復移動自在
に収容するための箱型の収容体である。ベース部材２９
は、適宜手段により上収容体及び下収容体に２分割され
ており、内部に、振動子２１、加圧受部材３０、加圧力
発生部材３１及びリニアガイド３２を収容した後に、箱
型に組み合わされる。

【００５１】このベース部材２９の相対運動方向（図３
における左右方向）の両壁面には、この相対運動方向へ
直線的に往復移動する相対運動部材２２が通過するため
の貫通穴２９ａ、２９ｂが形成される。また、ベース部
材２９の内部の上隅部には、加圧受部材３０を固定する
ための固定ブロック２９ｃが、適宜手段により固定され
る。

【００５２】この固定ブロック２９ｃの下面には、加圧
受部材３０が適宜手段（本実施形態ではボルト止め）に
より固定される。加圧受部材３０は、直方体状の加圧部
３０ａと、加圧部３０ａを固定ブロック２９ｃの下面に
連結するための連結部３０ｂとからなる。

【００５３】この加圧部３０ａの下面であって相対運動
方向の両端側には、加圧用突起部３３ａ、３３ｂが形成
される。加圧用突起部３３ａは、弾性体２５に発生する
４次の屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₂に一致する位置に当接
するように設けられ、一方、加圧用突起部３３ｂは、弾
性体２５に発生する４次の屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₄に
一致する位置に当接するように設けられる。これによ
り、加圧用突起部３３ａ、３３ｂが振動子２１に接触す
ることによる振動の減衰が、抑制される。なお、図示し
ていないが、加圧用突起部３３ａ、３３ｂは、銀電極２
８ａ〜２８ｄ、２８ｐ、２８ｐ’へリード線を接続する
半田付け部の盛り上がりを回避するために、いずれも、
２つに分割されて、振動子２１の幅方向（図面に直交す
る方向）の両端側に配置される。

【００５４】また、振動子２１の幅方向についての加圧
部３０ａの両端側には、貫通穴が形成される。これらの
貫通穴に、拘束ピン３４ａ、３４ｂがしまりばめで嵌合
され、下方へ向けて配置される。拘束ピン３４ａ、３４
ｂは、振動子２１の長手方向の中央部であって幅方向の
両端側に振動子２１の厚さ方向へ向けて形成された半円
状の水平断面形状を有する溝部２１ａ、２１ｂに、それ
ぞれ隙間を有して嵌合する。

【００５５】加圧部３０ａの上面の略中央部には、加圧
力発生部材３１を収容するための収容穴３５が設けられ
る。この収容穴３５と、ベース部材２９の天井部にねじ
止めされたねじ部材３６との間に、加圧力発生部材３１
が装着される。本実施形態では、加圧力発生部材３１と
してコイルバネを用いた。ベース部材２９の天井部に対
するねじ部材３６のねじ止め深さを変更することによ
り、コイルバネ３１の長さが変更される。これにより、
コイルバネ３１が発生するバネ力が適宜調整され、振動
子２１と相対運動部材２２との間の加圧力が所望の値に
調整される。

【００５６】さらに、連結部３０ｂは、弾性を有する板
材により構成され、固定ブロック２９ｃとの固定位置を
中心として円弧状に屈曲変形する。このため、連結部３
０ｂの先端に位置する加圧部３０ａは、連結部３０ｂの
この屈曲変形により、上下方向へ略直線状に微少に変位
する。

【００５７】このため、振動子２１は、加圧受部材３０
によって、相対運動方向について拘束されるとともに、
相対運動方向と直交する方向、すなわち加圧力発生部材
３１が発生するバネ力により加圧される方向について変
位自在に、支持される。

【００５８】加圧受部材３０によってこのように支持さ
れる振動子２１は、駆動力取出部２７ａ、２７ａ’、２
７ｂ、２７ｂ’を介して、相対運動部材２２の上面に、
適宜加圧力で加圧接触する。

【００５９】相対運動部材２２の下面と、ベース部材２
９の床面２９ｄとの間には、リニアガイド３２が設けら
れる。リニアガイド３２は、相対運動部材２２の下面に
固定されるガイド部材３２ａと、ベース部材２９の床面
２９ｄに固定されるレール部材３２ｂとからなる。ガイ
ド部材３２ａとレール部材３２ｂとは、相対運動方向へ
互いに摺動自在に嵌合して配置される。

【００６０】なお、本実施形態では、振動子２１に発生
する振動が加圧受部材３０やリニアガイド３２、さらに
はベース部材２９へ伝わらないようにするために、振動
子２１と加圧用突起部３３ａ、３３ｂとの間に天然ゴム
製の振動吸収部材３７を介在させるとともに、振動子２
１とガイド部材３２ａとの間にもブチルゴム製の振動吸
収部材３８を介在させてある。

【００６１】このように、本実施形態の加圧支持機構２
３により、振動子２１及び相対運動部材２２を支持する
とともに、振動子２１を相対運動部材２２に加圧接触さ
せる。本実施形態の加圧支持機構２３は、以上のように
構成される。

【００６２】〔駆動制御装置２４〕図４は、本実施形態
の超音波モータ２０の駆動制御装置２４における駆動回
路を示すブロック図である。同図において、発振器４０
は、制御部４５からの指令により、第１の駆動信号又は
第２の駆動信号を出力する。

【００６３】第１の駆動信号は、連続する高周波（可動
周波数域：ｆ_r〜ｆ₀、ただしｆ_r＜ｆ₀であり、ｆ_r
は粗動可能な最小周波数を、ｆ₀は粗動可能な最大周波
数をそれぞれ示す。）の駆動信号であり、振動子２１に
入力されることによって振動子２１と相対運動部材２２
との間に、相対運動方向へ最高速ｖ_r（周波数ｆ_r）か
ら最低速ｖ₀（周波数ｆ₀）までの連続する相対運動、
すなわち粗動を発生させる。第１の駆動信号の周波数が
ｆ₀を超えると、相対運動速度ｖは零となり、超音波モ
ータ２０は停止する。

【００６４】一方、第２の駆動信号は、この粗動を発生
する第１の駆動信号の可動周波数域（ｆ_r〜ｆ₀）より
も大きな周波数ｆ_b（すなわち、ｆ_r＜ｆ₀＜ｆ_b）を
有するとともにバースト波形部を間欠的に有する駆動信
号である。本発明において「バースト波形部」とは、一
定の時間間隔内で連続して生じる一定数の繰り返し振動
または繰り返しパルスの集合を意味する。

【００６５】図５は、この第２の駆動信号５０の波形例
を示す説明図である。同図に示すように、第２の駆動信
号５０は、第１の駆動信号の可動周波数域（ｆ_r〜
ｆ₀) よりも大きな周波数ｆ_bを有するバースト波形部
５０ａをＢＨ時間印加した後にＢＬ時間印加しないとい
う周期ＢＴ（間欠周波数ｆ_K＝１／ＢＴ）のバースト波
である。

【００６６】この第２の駆動信号５０により、相対運動
部材２２は、第１の駆動信号を入力することにより得ら
れる最低速ｖ₀よりも小さな速度ｖ_bで微動される。こ
の際の駆動力は、バースト波形部５０ａの立ち上がり部
５０ｂによって発生し、立ち下がり部５０ｃや最大値発
生部５０ｄによっては発生しない。すなわち、この第２
の駆動信号５０による微動量は、バースト波形部５０ａ
の時間ＢＨや時間ＢＬさらにはこれらの比には関係な
く、立ち上がり部５０ｂの時間間隔、すなわち周期ＢＴ
により、支配される。

【００６７】この第２の駆動信号の間欠周波数ｆ_K（＝
１／ＢＴ）は、１．０ｋＨｚ以上であることが望まし
い。間欠周波数ｆ_Kが１．０ｋＨｚ未満であると、より
低速で駆動することができるものの、駆動が不安定にな
り、所望の停止位置精度が得られ難くなる。

【００６８】また、間欠周波数ｆ_Kが２．５ｋＨｚを超
えても安定した駆動を維持できるものの、振動子２１の
環境温度に関する感受性が高くなり、最終的に所望の停
止位置精度が得られ難くなる。そこで、第２の駆動信号
の間欠周波数ｆ_K（＝１／ＢＴ）は、２．５ｋＨｚ以下
であることがより望ましい。これらの観点から、第２の
駆動信号の間欠周波数ｆ_Kは、１．６ｋＨｚ以上１．８
ｋＨｚ以下が最も望ましく、最適値は１．７ｋＨｚであ
る。

【００６９】振動子２１は、この第２の駆動信号５０を
入力されることによって、相対運動部材２２との間に、
相対運動方向へ超低速度ｖ_b（２μｍ／ｍｓｅｃ程度）
での安定した相対運動、すなわち微動を発生する。

【００７０】図４において、移相器４１は、発振器４０
で発生した第１の駆動信号又は第２の駆動信号を、位相
が互いに９０度異なる２つの駆動信号に振り分ける。切
換器４２は、移相器４１により振り分けられた２つの駆
動信号の超音波モータ２０への入力方法を、粗動時と微
動時とで切り替える。すなわち、切換器４２は、粗動時
には、移相器４１からの２つの第１の駆動信号を増幅器
４３ａ及び増幅器４３ｂの双方へ伝達する。一方、切換
器４２は、微動時には、移相器４１からの２つの第２の
駆動信号を増幅器４３ａ及び増幅器４３ｂのうちの一方
へ伝達する。

【００７１】増幅器４３ａ及び増幅器４３ｂは、いずれ
も、切換器４２からの駆動信号を所望の電圧に昇圧す
る。増幅器４３ａからの駆動信号は、振動アクチュエー
タ２０の入力領域２６ａ、２６ｃに入力される。一方、
増幅器４３ｂからの駆動信号は、振動アクチュエータ２
０の入力領域２６ｂ、２６ｄに入力される。

【００７２】すなわち、切換器４２の作用により、粗動
時には、増幅器４３ａ及び増幅器４３ｂの双方からの第
１の駆動信号が、振動アクチュエータ２０の振動子２６
に形成された４つの入力領域２６ａ〜２６ｄへ入力され
る。一方、微動時には、増幅器４３ａ及び増幅器４３ｂ
のうちの一方からの第２の駆動信号が、振動アクチュエ
ータ２０の振動子２６に形成された入力領域２６ａ、２
６ｃ又は入力領域２６ｂ、２６ｄへ入力される。

【００７３】振動アクチュエータ２０の相対運動部材２
２に設けられた光学式リニアエンコーダ４４の出力は、
制御部４５に入力される。制御部４５は、光学式リニア
エンコーダ４４の出力に基づいて、相対運動部材２２の
目標停止位置までの距離を求める。すなわち、本実施形
態では、光学式リニアエンコーダ４４と制御部４５とに
よって、位置検出手段が構成される。そして、制御部４
５は、この距離が予め定めた所定の距離に達するまでは
粗動となる指令を発振器４０と切換器４２とに出力し続
け、予め定めた所定の距離に達した時以降は微動となる
指令に切り替えて発振器４０と切換器４２とに出力す
る。なお、図４における符号４６は、制御部４５に外部
からの指令を入力する指令部である。

【００７４】このように、本実施形態の駆動制御装置２
４は、相対運動部材２２の目標停止位置までの距離を検
出する光学式リニアエンコーダ４４の出力に基づいて、
超音波モータ２０を粗動させる第１の駆動信号と、超音
波モータ２０を超低速で微動させる第２の駆動信号とを
切り替えて、振動子２１へ入力する。本実施形態の超音
波モータ２０の駆動制御装置２４は、以上のように構成
される。

【００７５】図６は、本実施形態の超音波モータ２０を
起動してから、相対運動部材２２を目標停止位置に停止
する際の経過時間と、相対運動部材２２の位置との関係
の一例を示すグラフである。以下、図１〜図６を参照し
ながら、本実施形態において、相対運動部材２２が目標
停止位置に停止するまでの状況を経時的に説明する。

【００７６】図６のグラフにおける時刻ｔ₀において、
指令部４６から駆動制御装置２４に、停止状態にある超
音波モータ２０の相対運動部材２２を、この停止位置か
ら目標停止位置へ移動させて停止させる指令が入力され
る。この指令を受けて、図４における制御部４５は、発
振器４０と切換器４２とに、相対運動部材２２を粗動状
態とする信号を出力する。つまり、制御部４５は、発振
器４０から出力される第１の駆動信号の周波数ｆ_sを、
超音波モータ２０の共振周波数から離れた高周波数ｆ₀
から共振点に近い低周波数ｆ_rへ掃引させるように、命
令する。また、制御部４５は、切換器４２に、増幅器４
３ａ及び増幅器４３ｂの双方へ駆動信号を出力するよう
に、命令する。これにより、相対運動部材２０は、図６
のグラフにおける時刻ｔ₀から時刻ｔ₁にかけて、速度
ゼロの状態から速度を上昇させて、粗動される。

【００７７】相対運動部材２２が目標停止位置へ接近す
ると、図６のグラフにおける時刻ｔ₁において、図４に
おける光学式リニアエンコーダ４４から出力される信号
が、予め定めた所定値に一致する。これにより、制御部
４５は、発振器４０から出力される第１の駆動信号の周
波数ｆ_sを、超音波モータ２０の共振点に近い低周波数
ｆ_rから共振点から離れた高周波数ｆ₀へ掃引させるよ
うに命令する。これにより、相対運動部材２０は、粗動
状態を維持したまま、図６のグラフにおける時刻ｔ₁か
ら時刻ｔ₂にかけて、速度が徐々に低下する。

【００７８】そして、図６のグラフにおける時刻ｔ₂に
おいて、第１の駆動信号の周波数ｆ_sが周波数ｆ₀とな
った時点で、相対運動部材２２が停止する。図６のグラ
フにおける時刻ｔ₂、すなわち粗動による相対運動部材
２２の速度が零になった時に、制御部４５は、相対運動
部材２２の位置と目標停止位置との偏差を比較する。そ
して、相対運動部材２２が目標停止位置に対する誤差の
許容範囲内、すなわち±１μｍ程度の誤差範囲にある場
合には、このまま駆動を停止して、駆動制御を終了す
る。

【００７９】一方、相対運動部材２２が±１μｍ程度の
誤差範囲内にない場合には、制御部４５は、発振器４０
と切換器４２とに、相対運動部材２２を微動状態とする
信号を出力する。これにより、発振器４０は第２の駆動
信号を出力する。第２の駆動信号は、前述したように、
第１の駆動信号の可動周波数域（ｆ_r〜ｆ₀) よりも大
きな周波数ｆ_bを有するとともに図５に示すバースト波
形部５０ｂを間欠周波数ｆ_Kで間欠的に有する駆動信号
である。

【００８０】また、制御部４５は、切換器４２に、増幅
器４３ａ及び増幅器４３ｂのうちの一方に、第２の駆動
信号を入力するように切り替える。例えば、図１におい
て、相対運動部材２２を左方向へ微動させる場合には増
幅器４３ａのみに第２の駆動信号を出力し、一方相対運
動部材２２を右方向へ微動させる場合には増幅器４３ｂ
のみに第２の駆動信号を出力する。

【００８１】このように、図６のグラフにおける時刻ｔ
₂において、制御部４５から発振器４０と切換器４２と
に、粗動状態から微動状態への切替え信号が出力される
ことにより、図６のグラフにおける時刻ｔ₂〜時刻ｔ₃
において、相対運動部材２２を、周波数ｆ₀の第１の駆
動信号を入力することにより得られる速度の最小値ｖ₀
よりも小さな超低速の速度ｖ_bで微動することができ
る。

【００８２】これにより、図６のグラフにおける時刻ｔ
₂〜ｔ₃において、相対運動部材２２は、相対運動速度
ｖ₀よりも小さな相対運動速度ｖ_bで安定駆動され、図
６のグラフにおける時刻ｔ₃において、±１μｍ程度の
停止位置誤差で目標停止位置に停止する。

【００８３】このように、本実施形態によれば、連続す
る高周波の第１の駆動信号を入力した際に振動子２１と
相対運動部材２２との間に連続する相対運動を発生する
第１の駆動信号の可動周波数域（ｆ_r〜ｆ₀) よりも大
きな周波数ｆ_bを有するとともに図５に示すバースト波
形部５０ｂを間欠周波数ｆ_Kで間欠的に有する第２の駆
動信号を用いる。このため、相対運動部材２２を、従来
には駆動できなかった相対運動速度ｖ_bの超低速で微動
でき、これにより、±１μｍ程度の極めて高精度の停止
精度を得ることができる。

【００８４】したがって、本実施形態の超音波モータ２
０を、例えば、固定台及びこの固定台と直線的に摺動自
在に配置された移動台とを備える１軸リニアステージ
や、光ファイバーの切換装置等といった、位置決め装置
の位置決め機構の駆動源として用いることにより、位置
決め装置の位置決め精度を大幅に向上することができ
る。

【００８５】また、本実施形態によれば、図６にグラフ
で示すように、時刻ｔ₀〜時刻ｔ₂の間は粗動を行って
移動時間の短縮を図りながら、相対運動部材２２が目標
停止位置の極近傍に達した時刻ｔ₂において、粗動から
従来には得られなかった超低速での微動に切り替える。
このため、相対運動部材２２が目標停止位置の範囲を通
り越して停止しまうために相対運動部材２２を逆向きに
再度移動させて停止するという制御を行う必要がない。
したがって、時刻ｔ₂〜時刻ｔ₃に要する時間、すなわ
ち微動に要する時間の増加を防止しながら、相対運動部
材２２を±１μｍ程度の停止精度で目標停止位置に正確
に停止することができる。

【００８６】なお、本実施形態とは異なり、制御部４５
からの微動状態になる命令を出力されることにより、発
振器４０は、第２の駆動信号として、第１の駆動信号
の可動周波数域（ｆ_r〜ｆ₀) よりも大きな周波数ｆ_b
を有するとともに図５に示すバースト波形部５０ｂを間
欠周波数ｆ_Kで間欠的に有する駆動信号、及び第１の
駆動信号の可動周波数域（ｆ_r〜ｆ₀) 内の周波数ｆ_s
を有するとともに図５に示すバースト波形部５０ｂを間
欠周波数ｆ_Kで間欠的に有する駆動信号のうちのいずれ
か一方を切り替えて出力するように、構成してもよい。

【００８７】の駆動信号との駆動信号との切替え
は、例えば、制御部４５に切替えスイッチを設けて機械
的に行うようにしてもよいし、指令部４６からの信号に
より電気的に行うようにしてもよい。

【００８８】の駆動信号を入力した場合、微動時の相
対運動速度はｖ_s（１５μｍ／ｍｓｅｃ程度）と大きく
なるため、の駆動信号を入力する場合に比較して停止
位置精度は低下するものの、図６のグラフにおける時刻
ｔ₂〜時刻ｔ₃に要する時間、すなわち微動に要する時
間を短縮できる。

【００８９】の駆動信号を入力する場合にも、の駆
動信号を入力する場合と同様の理由で、第２の駆動信号
の間欠周波数ｆ_K（＝１／ＢＴ）は、１．０ｋＨｚ以上
とすることが望ましい。

【００９０】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら、よ
り具体的に説明する。図１〜図６を参照しながら説明し
た実施形態の超音波モータ２０を用いて、以下に示すよ
うにして、駆動実験を行った。

【００９１】図６のグラフにおける時刻ｔ₀〜ｔ₂にお
いて、振動子２１に連続する高周波の第１の駆動信号ｆ
_sを入力して、相対運動部材２２を粗動させた。そし
て、時刻ｔ₂において、相対運動部材２２の目標停止位
置までの距離が予め定めた所定値に達したため、振動子
２１に第１の駆動信号の可動周波数域ｆ_r〜ｆ₀（ただ
し、ｆ_r＜ｆ_s＜ｆ₀）よりも大きな周波数ｆ_bを有す
るとともにバースト波形部５０ｂを間欠周波数ｆ_Kで間
欠的に有する第２の駆動信号を入力して、粗動時の最小
の速度ｖ₀よりも小さな速度ｖ_bで微動させ、この後
に、相対運動部材２２を目標停止位置に停止させた。

【００９２】また、比較例として、第１の駆動信号を入
力した後に、振動子２１に第１の駆動信号の可動周波数
域ｆ_r〜ｆ₀（ただし、ｆ_r＜ｆ_s＜ｆ₀）内の周波数
ｆ_sを有するとともにバースト波形部５０ｂを間欠周波
数ｆ_Kで間欠的に有する第２の駆動信号を入力して、同
様に相対運動部材２２を目標停止位置に停止させた。な
お、この駆動実験における駆動条件を表１にまとめて示
す。

【００９３】

【表１】

【００９４】この駆動実験において、微動時の駆動周波
数ｆ_bが５１．５ｋＨｚである第２の駆動信号が有する
間欠周波数ｆ_Kを、０．５ｋＨｚ、１．０ｋＨｚ、１．
７ｋＨｚ及び２．５ｋＨｚの４水準で変化させた。この
時の超音波モータ２０の挙動（目標停止位置との差と駆
動時間との関係）を、本発明例として図７にグラフにま
とめて示す。

【００９５】また、この駆動実験において、微動時の駆
動周波数ｆ_sが４９．５ｋＨｚである第２の駆動信号が
有する間欠周波数ｆ_Kを、同様に４水準で変化させた。
この時の超音波モータ２０の挙動を、比較例として図８
にグラフにまとめて示す。

【００９６】図７に示すグラフから、微動時の駆動周波
数ｆ_bが５１．５ｋＨｚである場合に、間欠周波数ｆ_K
が１．０ｋＨｚ、１．７ｋＨｚ又は２．５ｋＨｚである
と、相対運動部材２２と目標位置との距離は駆動時間に
対して直線的に変化することがわかる。この時、相対運
動部材２２の移動速度は、１．５〜３．０μｍ／ｍｓｅ
ｃ程度であった。したがって、光学式リニアエンコーダ
４４から制御部４５に入力される位置検出を、０．０１
〜０．１ｍｓｅｃ程度の間隔で行うことにより、相対運
動部材２２を±１μｍ程度の停止位置誤差で目標停止位
置に正確に停止できた。

【００９７】また、図７に示すグラフから、微動時の駆
動周波数ｆ_bが５１．５ｋＨｚであっても間欠周波数ｆ
_K０．５ｋＨｚであると、相対運動部材２２の移動速度
は０．５μｍ／ｍｓｅｃ程度と充分に小さかったもの
の、相対運動部材２２の駆動が安定せず、停止位置精度
が若干低下した。

【００９８】このことから、５１．５ｋＨｚの駆動周波
数を有する第２の駆動信号により超音波モータ２０を微
動させる場合には、間欠周波数ｆ_Kは１．０ｋＨｚ以上
であることが望ましいことがわかる。また、図７に示す
グラフから、間欠周波数ｆ_Kは１．７ｋＨｚであること
が最も望ましいことがわかる。

【００９９】一方、図８に示すグラフから、微動時の駆
動周波数ｆ_sが４９．５ｋＨｚである場合に、間欠周波
数ｆ_Kが１．０ｋＨｚ、１．７ｋＨｚ又は２．５ｋＨｚ
であると、相対運動部材２２の移動距離は駆動時間が増
加するに伴って直線的に増加することがわかる。この
時、相対運動部材２２の移動速度は、１５μｍ／ｍｓｅ
ｃ程度であった。したがって、相対運動部材２２がある
位置に達した時に、駆動周波数ｆ_sを有する第２の駆動
信号の入力を停止することにより、１０μｍ程度の停止
位置誤差で目標停止位置に停止できた。

【０１００】しかし、第２の駆動信号の入力を停止する
タイミングによっては、相対運動部材２２が目標停止位
置を通り越してしまった。このため、相対運動部材を逆
向きに再度微動させて停止するという制御を複数回繰り
返して行うことによって、ようやく目標停止位置の範囲
内に停止することができた。このため、制御に要する時
間が、本発明例よりも著しく増加した。また、目標停止
位置に対する停止位置精度も、本発明例よりも低かっ
た。

【０１０１】一方、間欠周波数ｆ_K０．５ｋＨｚである
と、相対運動部材２２の駆動が安定せず、停止位置精度
がさらに低下した。しかし、この場合には、目標停止位
置までの移動時間が短縮された。

【０１０２】（変形形態）実施形態及び実施例の説明で
は、振動モータが超音波モータである場合を例にとっ
た。しかし、本発明は、超音波モータには限定されず、
超音波以外の他の振動域を利用した振動モータであれば
等しく適用される。

【０１０３】また、実施形態及び実施例の説明では、超
音波モータが弾性体に１次の縦振動と４次の屈曲振動と
を発生する異形モード縮退型の振動子を用いた場合を例
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超音波モータや、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超音波モータにも、
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縮退型の振動子を備
える超音波モータであれば、等しく適用される。

【０１０４】また、実施形態及び実施例の説明では、電
気機械変換素子が圧電体である場合を例にとった。しか
し、本発明は圧電体には限定されず、電歪素子等の電気
エネルギと機械エネルギとの相互変換素子であれば、等
しく適用される。

【０１０５】また、実施形態及び実施例の説明では、振
動子を固定保持し、この振動子に対して相対運動部材を
移動させる場合を例にとった。しかし、本発明はこの形
態には限定されず、相対運動部材を固定保持し、この相
対運動部材に対して振動子を移動させるようにしてもよ
い。

【０１０６】また、実施形態及び実施例の説明では、超
音波モータが、ベース部材と、加圧受部材と、加圧力発
生部材と、リニアガイドとを有する加圧支持機構を備え
る場合を例にとった。しかし、本発明はこの加圧支持機
構には限定されず、振動子と相対運動部材とを加圧接触
させることができる加圧支持機構であれば、等しく適用
される。

【０１０７】また、実施形態及び実施例の説明では、位
置検出手段として光学式リニアエンコーダおよび制御部
を用いた。しかし、本発明は光学式リニアエンコーダに
は限定されず、相対運動部材の目標停止位置までの距離
を求めることができるものであれば、同様に適用され
る。

【０１０８】また、実施形態および実施例の説明では、
相対運動部材を振動子に対して移動させるために相対運
動部材に光学式リニアエンコーダを設けたが、振動子を
相対運動部材に対して移動させる場合には振動子に光学
式リニアエンコーダを設ければよい。

【０１０９】また、実施形態及び実施例の説明では、第
２の駆動信号がバースト波形部を有する駆動信号である
場合を例にとった。しかし、本発明における第２の駆動
信号は、バースト波形部を有する駆動信号には限定され
ない。本発明における第２の駆動信号は、振動子に、相
対運動部材との間に連続する相対運動を発生させる連続
する高周波の第１の駆動信号の可動周波数域内の周波数
を有するとともにバースト波形部を間欠的に有する駆動
信号を入力した際に、相対運動部材との間に発生する相
対運動の速度の最小値よりも小さな速度の相対運動を、
振動子と相対運動部材との間に発生することができる第
２の駆動信号であれば、如何なる駆動信号であっても、
等しく適用される。

【０１１０】また、実施形態及び実施例の説明では、図
５に示すバースト波形部を有する第２の駆動信号を用い
た。しかし、本発明は、図５にバースト波形部の形態に
は限定されない。前述したように、このバースト波形部
により超低速の微動が行われる。このため、図５におい
て、本発明におけるバースト波形部は、少なくとも急激
な立ち上がり部５０ｂを有する繰り返し振動又は繰り返
しパルスの集合であればよく、立ち下がり部５０ｃや最
大値発生部５０ｄ、すなわち、バースト波形部５０ａの
時間ＢＨや時間ＢＬさらにはこれらの比には、何ら制限
されない。

【０１１１】また、実施形態及び実施例の説明では、駆
動制御手段が、図４に示す駆動回路を有する駆動制御装
置である場合を例にとった。しかし、本発明は、この駆
動制御装置には限定されず、少なくとも第２の駆動信号
を振動子に入力することができる駆動制御手段であれ
ば、等しく適用できる。

【０１１２】さらに、本発明にかかる振動モータは、１
軸リニアステージや光ファイバーの切換装置といった位
置決め装置の位置決め機構の駆動源としてだけではな
く、高い位置決め精度が要求される位置決め装置であれ
ば、等しく適用される。これにより、簡単な構造で極め
て高い位置決め精度を得ることができる。

【０１１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１〜
請求項７の発明により、極めて高精度の停止精度を有
し、さらにはそのような停止精度で停止するまでの停止
時間の増加を伴うことがない振動モータ及びその駆動方
法を提供できる。このため、この振動モータを位置決め
装置の位置決め機構の駆動源として用いることにより、
この位置決め装置の位置決め精度を大幅に向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の超音波モータの主要部を示す斜視図
である。

【図２】超音波モータの振動子の説明図であって、図２
（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は振動子に発生した二つの
異なる振動Ｌ１、Ｂ４の波形例を示す説明図である。

【図３】超音波モータの構造を示す垂直断面図である。

【図４】実施形態の超音波モータの駆動制御装置におけ
る駆動回路を示すブロック図である。

【図５】第２の駆動信号の波形例を示す説明図である。

【図６】実施形態の超音波モータを起動してから、相対
運動部材を目標停止位置に停止する際の経過時間と、相
対運動部材の位置との関係の一例を示すグラフである。

【図７】実施例において、本発明例の結果を示すグラフ
である。

【図８】実施例において、比較例の結果を示すグラフで
ある。

【図９】従来の振動子を有する振動モータを示す斜視図
である。

【図１０】振動子の説明図であって、図１０（Ａ）は上
面図、図１０（Ｂ）は側面図、図１０（Ｃ）は振動子に
発生した二つの異なる振動Ｌ１、Ｂ４の波形例を示す説
明図である。

【図１１】特開平１０−２３４１９１号公報により提案
された振動モータの駆動装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

２０超音波モータ２０２１振動子２２相対運動部材２４駆動制御手段４４位置検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H680 AA07 AA09 BB13 BC00 CC02 CC04 DD01 DD15 DD23 DD53 DD55 DD59 DD65 DD74 DD82 DD83 DD92 EE07 EE22 EE24 FF08 FF26 FF27 FF33 GG02 GG11 GG19 GG23 GG25 GG27 GG41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子と、該振動子に加圧接触する相対運動部材と、前記振動子に、連続する高周波の第１の駆動信号を入力
した際に前記相対運動部材との間に連続する相対運動を
発生させる前記第１の駆動信号の可動周波数域よりも大
きな周波数を有するとともにバースト波形部を間欠的に
有する第２の駆動信号を入力する駆動制御手段とを備え
ることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】前記第２の駆動信号の間欠周波数は１．
０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載さ
れた振動モータ。
【請求項３】振動子に、連続する高周波の第１の駆動
信号を入力した際に前記振動子と加圧接触する相対運動
部材との間に連続する相対運動を発生させる前記第１の
駆動信号の可動周波数域よりも大きな周波数を有すると
ともにバースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号
を入力することによって、前記振動子と前記相対運動部
材との間に、前記第１の駆動信号を入力することにより
得られる相対運動の速度の最小値よりも小さな速度の相
対運動を発生させることを特徴とする振動モータの駆動
方法。
【請求項４】振動子に、連続する高周波の第１の駆動
信号を入力することにより、前記振動子に加圧接触する
相対運動部材との間で連続する相対運動を発生させた後
に、前記振動子に、前記相対運動を発生させる前記第１の駆
動信号の可動周波数域よりも大きな周波数を有するとと
もにバースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を
入力することにより、前記第１の駆動信号を入力するこ
とにより得られる相対運動の速度の最小値よりも小さな
速度の相対運動を発生させることを特徴とする振動モー
タの駆動方法。
【請求項５】前記振動子又は前記相対運動部材の目標
停止位置までの距離に基づいて、前記振動子に前記第１
の駆動信号を前記第２の駆動信号に切り替えて入力した
後に、前記振動子又は前記相対運動部材を前記目標停止
位置に停止させることを特徴とする請求項４に記載され
た振動モータの駆動方法。
【請求項６】前記第２の駆動信号の間欠周波数は１．
０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項３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の駆動
方法。
【請求項７】前記振動子又は前記相対運動部材を前記
目標停止位置に停止させた際の停止位置誤差は±１μｍ
であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載さ
れた振動モータの駆動方法。