JP2005151663A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図る。
【解決手段】 振動子２が２種類の板状の積層圧電素子を含み、該２種類の板状の積層圧電素子は、２つの異なる振動モードで励振することが可能であり、厚さ方向の異なる位置にそれぞれ形成され、励振時の面内方向の歪の中立面を各々が含まないように配置される。端子Ｈ１〜Ｈ４からは、積層圧電素子の各間に設けたれた複数の電極幕に対して、互いに位相の異なる交流電圧が印加され、この２種類の積層圧電素子は上記の２つの振動モードでそれぞれ励振させる。積層圧電素子および複数の電極幕を貫通して、該複数枚の電極幕に対して選択的に接続される複数の電極が設けられ、該複数の電極は端子Ｈ１〜Ｈ４を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は振動波駆動装置に関し、特に、略矩形の平板状の振動子を備え、該振動子の一部に摩擦接触する被駆動体との間で相対移動運動を行う振動波駆動装置に関する。

振動波駆動装置の一形態として従来、共振振動モードを利用する板状の振動子による振動波モータが提案されている。この振動子としては、例えば縦１次−屈曲２次振動の合成による送り運動を発生するものが存在する。このような形態の振動子における入力電圧に対する出力電力の割合を大きくする改善を図ったものとして、積層化された電気−機械変換素子、例えば積層圧電素子を振動発生手段とするものが提案されている。

図９は、例えば特許文献１に示される積層圧電素子を用いた従来の振動子の構成を示す斜視図である。

この振動子は略直方体形状であり、図中Ｚ方向に薄板状の圧電素子膜を複数枚積層した積層圧電素子で構成されている。振動子は、５つの駆動要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ，Ａ２，Ｂ２によって構成される。各駆動要素は、ＸＹ面に平行な層状の複数の圧電素子膜及びこれらの圧電素子膜の間に形成される電極膜より形成され、電極膜への電圧の印加によって圧電素子膜にＺ方向への歪の分極が発生する。駆動要素Ａ１，Ｂ１は、Ｚ方向の同一位置で、直方体形状の長さ方向に並んで配置され、圧電素子膜の分極方向が互いに逆になるように構成される。駆動要素Ａ２，Ｂ２も、Ｚ方向の同一位置で、直方体形状の長さ方向に並んで配置され、圧電素子膜の分極方向が互いに逆になるように構成される。駆動要素Ａ１と駆動要素Ｂ１との間、および駆動要素Ａ２と駆動要素Ｂ２との間は、それぞれ絶縁部によって分けられている。駆動要素Ｃは、直方体形状の長さ方向に１つだけの構成である。

例えば、駆動要素Ｂ１は、層状の５層の圧電素子膜の各間に４層の電極膜１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂがそれぞれ設けられる。電極膜１０１ａ，１０１ｂは、Ｙ方向の一方の端面で外部電極１０３に接続される。電極膜１０２ａ，１０２ｂは、Ｙ方向の他方の端面で外部電極（図示せず）に接続される。他の駆動要素Ａ１，Ｃ，Ａ２，Ｂ２も駆動要素Ｂ１と略同一の構成となっている。なお、各駆動要素におけるＹ方向の他方の端面が接続される各外部電極は単一の共通電極になっている。

駆動要素Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２において、共通電極をコモン電位として外部電極に交流信号を印加すると、振動子にＸＺ面内の屈曲振動が励振される。また、駆動要素Ｃにおいて、共通電極をコモン電位として外部電極に交流信号を印加すると、振動子にＸ方向の伸縮振動が励振される。これらの振動を合成することにより、ＸＺ面内の略楕円運動が生成され、この振動子に接触するリニアスライダに相対移動運動が発生する。

図１０は、例えば特許文献２に示される積層圧電素子を用いた従来の振動子の構成を示す分解図である。

この振動子は、複数の圧電素子膜１１０，１１１の積層により構成され、これらの積層された圧電素子膜１１０，１１１の上下面には絶縁板１１２，１１３が配置されている。圧電素子膜１１０上には電極膜１１４ａ，１１４ｂが形成され、圧電素子膜１１１上には電極膜１１５ａ，１１５ｂが形成され、各２つの駆動領域を構成する。これら各２つの駆動領域に位相の異なる交流信号をそれぞれ印加することで圧電素子膜１１０，１１１が伸縮振動と曲げ振動の励振を行なう。これらの振動を合成することにより、略楕円運動が生成され、この振動子に接触するリニアスライダに相対移動運動が発生する。
特開平０７−２７３３８４号公報 特開平０７−１６３１６２号公報（特許第３３１１４４６号）

しかしながら、上記の従来の振動子は小型化（薄型化）ができないという問題をもっており、こうした従来の振動子を利用した振動波モータに対する小型化の要請に応えることができなかった。

すなわち、図９に示す従来の振動子においては、厚さ方向（Ｚ方向）に３つの駆動要素を積層する必要があるため、厚さを減らすことに限界があり、小型化ができなかった。また、Ｘ方向の端面に外部電極および共通電極を設ける必要があり、これらの電極の設置には振動子の厚さをある程度必要とし、これも厚さを減らすことを妨げていた。さらに、側面に電極が露出することから、電流のリークやショートなどが発生しやすく、信頼性や安全性の観点からの特別な処置が必要であった。

また、図１０に示す従来の振動子においては、振動子に曲げ振動を発生させるためには、ある程度の厚みのある絶縁板１１２，１１３が必要であり、これも小型化ができなかった。図１０に示す絶縁板１１２の厚みは、例えば１ｍｍ、絶縁板１１３の厚みは、例えば５ｍｍである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、小型化を図った振動波駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、複数の異なる振動モードで励振することが可能であり、厚さ方向の異なる位置にそれぞれ形成され、励振時の面内方向の歪の中立面を各々が含まないように配置された複数種類の板状の積層圧電素子と、前記複数種類の積層圧電素子に対して、互いに位相の異なる交流電圧を印加して、前記複数種類の積層圧電素子を前記複数の振動モードでそれぞれ励振させる交流電圧印加手段とを有することを特徴とする振動波駆動装置が提供される。

また、請求項２記載の発明によれば、前記振動波駆動装置は、前記複数種類の積層圧電素子をそれぞれ構成し、積層される複数枚の圧電素子幕と、前記複数枚の圧電素子幕の各間にそれぞれ設けられる複数枚の電極幕と、前記複数枚の圧電素子幕および前記複数枚の電極幕を貫通して、該複数枚の電極幕に対して選択的に接続され、前記交流信号印加手段から対応の交流電圧を供給される複数の電極とを更に有することを特徴とする。

本発明によれば、積層圧電素子に、複数の異なる振動モードでそれぞれ励振を行なう複数の振動領域が厚さ方向の異なる位置で積層され、各々の振動領域は、励振時の面内方向の歪が略零となる部位の集合である中立面を含まないように配置される。

これにより、こうした積層圧電素子からなる振動子を小型化できるとともに、積層圧電素子の面内方向の駆動領域面積を十分確保できることから高出力の振動子を実現できる。

また、積層圧電素子を厚さ方向に貫通して各電極幕に選択的に接続される電極を設けることにより、振動子の薄型化が実現できると共に信頼性を向上させることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の振動波駆動装置を構成する振動子１、及び被駆動体であるリニアスライダ５を示す斜視図である。

振動子１は、矩形薄板状の積層圧電素子２と、この積層圧電素子２の表面に設けられた２つの突起３−１，３−２とにより構成される。突起３−１，３−２の端面には、被駆動体（リニアスライダ５）と接触して、その摩擦により相対運動を行なうための接触部４−１，４−２がそれぞれ形成される。

積層圧電素子２は、表面に電極を持つ薄板状の圧電素子膜を複数枚積層して一体化したものである。積層圧電素子２は略矩形で、おおよそ１０×６×０．７ｍｍのサイズである。突起３−１，３−２は摩擦係数が高く、耐磨耗性に優れる材料（例えばアルミナ）で構成される。

図２は、図１に示した振動子１を裏面から見た斜視図である。

積層圧電素子２の底面には、外部との電気的な接続を行なうための４つの端子電極Ｈ１〜Ｈ４が形成される。この４つの端子電極Ｈ１〜Ｈ４は、積層圧電素子２の各層間に形成される電極膜との導通を行なうバイアホール電極を兼ねている。なお、端子電極Ｈ３は接地端子（ＧＮＤ）に接続され、端子電極Ｈ１，Ｈ２は端子Ｖ１に接続され、端子電極Ｈ４は端子Ｖ２に接続される。

図３は、積層圧電素子２に励振される２つの振動モードＭＯＤＥ−Ａ，ＭＯＤＥ−Ｂによる積層圧電素子２の変形形状を示す図である。（Ａ）に振動モードＭＯＤＥ−Ａを、（Ｂ）に振動モードＭＯＤＥ−Ｂを示す。２つの振動モードは、どちらも板状振動子の面外方向の曲げ振動モードである。なお、積層圧電素子２の内部構造および電極膜への通電状態については、この振動モードについての説明の後で、図４を参照して後述する。

振動モードＭＯＤＥ−Ａは、積層圧電素子２を図３（Ａ）に示すようにＹ方向から見たときに、振動の節がＸ方向の両端と中央との３箇所に現れる面外２次曲げモードである。突起３−１，３−２は、これらの振動の各節の間にそれぞれ位置するので、この振動モードＭＯＤＥ−Ａにより、接触部４−１，４−２にはＸ方向の往復運動が生じる。

振動モードＭＯＤＥ−Ｂは、積層圧電素子２を図３（Ｂ）に示すようにＸ方向から見たときに、振動の節がＹ方向の両端２箇所に現れる面外１次曲げモードである。突起３−１，３−２は、これらの振動の各節の間にそれぞれ位置するので、この振動モードＭＯＤＥ−Ｂにより接触部４−１，４−２にはＺ方向の往復運動が生じる。

積層圧電素子２の端子電極Ｈ１，Ｈ２および端子電極Ｈ４には、端子Ｖ１，Ｖ２から位相の異なる交流電圧がそれぞれ印加される。これらの交流電圧はそれぞれ、接地端子（ＧＮＤ、端子電極Ｈ３に接続）をコモン電位とする。こうした印加による逆圧電効果により上記の振動モードが励振される。すなわち、端子Ｖ１と接地端子（ＧＮＤ）との間に供給される交流電圧と、端子Ｖ２と接地端子（ＧＮＤ）との間に供給される交流電圧との位相差を略±π／２に設定することで、上記のような２つの振動モードの励振が同時に発生し、これらが合成されることで接触部４−１，４−２にはＸＺ面内の楕円運動（あるいは略楕円運動）が生成される。したがって、接触部４−１，４−２に加圧接触するリニアスライダ５との間に相対移動運動が発生する。

図３（Ａ）において符号（＋），（−）は、積層圧電素子２に振動変形が生じている時のＸ方向の歪成分の伸縮を表している。符号（＋）は、積層圧電素子２がＸ方向に伸びていることを表し、符号（−）はＸ方向に縮んでいることを表している。積層圧電素子２は、厚さ方向（Ｚ方向）に２つの領域に分割され、それらの２つの領域の境界面では、Ｘ方向の歪が生じていない。この境界面を中立面Ｔ１とする。また、符号は、積層圧電素子２のＸ方向の中心付近で、Ｘ方向に沿って反転している。

図３（Ｂ）においても符号（＋），（−）は、積層圧電素子２に振動変形が生じている時のＹ方向の歪成分の伸縮を表している。符号（＋）は、積層圧電素子２がＹ方向に伸びていることを表し、符号（−）はＹ方向に縮んでいることを表している。ここでも、積層圧電素子２は、厚さ方向（Ｚ方向）に２つの領域に分割され、それらの２つの領域の境界面では、Ｙ方向の歪が生じていない。この境界面を中立面Ｔ２とする。

図４は、積層圧電素子２を構成する積層部分の各々の構成を示す図である。

積層圧電素子２は、１２層の圧電素子膜Ｌ１〜Ｌ１２を積層することで形成されている。各圧電素子膜の厚さは略０．０６ｍｍであるので、積層圧電素子２の厚さは略０．７ｍｍである。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２の表面には、図示のように電極膜Ｐ１〜Ｐ４が形成される。すなわち、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６に電極膜Ｐ１，Ｐ２が形成され、圧電素子膜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１に電極膜Ｐ３が形成され、圧電素子膜Ｌ８，Ｌ１０，Ｌ１２に電極膜Ｐ４が形成される。なお、圧電素子膜Ｌ１２の電極膜Ｐ４の上に圧電素子膜Ｌ１１が積層され、同様に圧電素子膜Ｌ１１の電極膜Ｐ３の上に圧電素子膜Ｌ１０が積層され、こうした積層が順になされ、最後に圧電素子膜Ｌ２の電極膜Ｐ１，Ｐ２の上に圧電素子膜Ｌ１が積層される。そして圧電素子膜Ｌ１は、図２に示す積層圧電素子２の裏面に位置する。なおまた、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６においてはそれぞれ、電極膜Ｐ１の形成された圧電素子膜部分と電極膜Ｐ２の形成された圧電素子膜部分とで、厚さ方向の分極が互いに逆方向となるように構成されている。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２に形成された各電極膜Ｐ１〜Ｐ４との導通を行なうため、圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２を貫通してバイアホール電極Ｈ１〜Ｈ４が形成される。具体的には、バイアホール電極Ｈ１が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ１にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ２が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ２にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ３が、圧電素子膜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１の各電極膜Ｐ３にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ４が、圧電素子膜Ｌ８，Ｌ１０，Ｌ１２の各電極膜Ｐ４とだけ導通する。

図４中の符号＋，−は、圧電素子膜の厚み方向の分極方向を表している。ＧＮＤは、電極膜に印加される電位が接地（ＧＮＤ）であることを表している。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ６の積層によって厚み方向に構成される領域Ｒ１は、振動モードＭＯＤＥ−Ａの励振を行なう領域であり、図３に示した中立面Ｔ１より底面側に位置する。圧電素子膜Ｌ７〜Ｌ１２の積層によって厚み方向に構成される領域Ｒ２は、振動モードＭＯＤＥ−Ｂの励振を行なう領域であり、図３に示した中立面Ｔ２より上面側に位置する。

図２に示すように、バイアホール電極Ｈ３に接地（ＧＮＤ）電位を供給し、バイアホール電極Ｈ１，Ｈ２に第１の交流電圧（端子Ｖ１から供給）を印加し、バイアホール電極Ｈ３に第２の交流電圧（端子Ｖ２から供給、第１の交流電圧との位相差を略±π／２に設定）を印加した場合、電極膜Ｐ１，Ｐ２と電極膜Ｐ３との間に上記の第１の交流電圧が生じる。この結果、電極膜Ｐ１，Ｐ２と電極膜Ｐ３とに挟まれた圧電素子膜に歪が生じる。この歪は厚み方向に分極されており、電極膜Ｐ１と電極膜Ｐ３とに挟まれた圧電素子膜における分極方向と、電極膜Ｐ２と電極膜Ｐ３とに挟まれた圧電素子膜における分極方向とは、逆方向となる。

同様に、電極膜４と電極膜Ｐ３との間に上記の第２の交流電圧が生じる。この結果、電極膜Ｐ４と電極膜Ｐ３とに挟まれた圧電素子膜に歪が生じる。

このように、領域Ｒ１には振動モードＭＯＤＥ−Ａに対応する歪が生じることで、振動モードＭＯＤＥ−Ａの励振作用が現れる。領域Ｒ１では振動モードＭＯＤＥ−Ｂの励振は行なわれない。一方、領域Ｒ２では振動モードＭＯＤＥ−Ｂの励振作用が現われ、振動モードＭＯＤＥ−Ａの励振は行われない。

バイアホール電極Ｈ１，Ｈ２，Ｈ４にそれぞれ印加する第１および第２の交流電圧（端子Ｖ１，Ｖ２から供給）を制御することにより、領域Ｒ１，Ｒ２における振動モードを独立して制御することが可能である。

図４に示すような構成にすることで、振動子１を構成する積層圧電素子２の殆どの部分を振動モードの励振に用いることが可能となる。この結果、サイズが小さくとも高出力の得られる振動子を実現することができる。したがって、このような振動子を用いた振動波駆動装置としての振動波モータにおいて、サイズに比して高出力パワーが得られる。

以上のように、第１の実施の形態１では、積層圧電素子２を備える板状の振動子１に２つの異なる振動モードを励振することで、振動子１に形成した接触部４−１，４−２に楕円運動（あるいは略楕円運動）が生じ、これによって被駆動体との間に相対移動運動が可能となる。この積層圧電素子２には、前記２つの異なる振動モードの各々の励振を行なう２つの振動領域Ｒ１，Ｒ２が厚さ方向の異なる位置に形成され、各々の駆動領域Ｒ１，Ｒ２は、その励振する振動モードの面内方向（ＸＹ平面方向）の歪が略零となる部位の集合である中立面を含まないように形成される。

なお、積層圧電素子２を構成する圧電体や電極部の材料に限定は無い。また、振動モードの限定を要しない。

これにより、積層圧電素子２の厚さ方向の構成を単純にすることができるので、積層圧電素子２の薄型化を実現できる。よって、積層圧電素子２により構成される振動子１において、薄型化を実現しつつ、圧電素子の面内方向の駆動領域面積の十分な確保が行なえることにより、振動波モータの小型化と高出力化とを実現することが可能となる。

また、積層圧電素子２の層間に形成される複数の電極において、それらの電気的な接続を、積層圧電素子２の各層を貫通するように形成されたバイアホール電極を利用して行う。

これにより、積層圧電素子の薄型化の障害となる積層圧電素子の側面での電極の導通を行なう必要がなくなり、振動子１や振動波モータの小型化を実現できるとともに、電気接続の信頼性を向上できる。

また、前記２つの振動モードは２つの面外曲げ振動モードである。

これにより、積層圧電素子２により各々の振動モードを効率的に励振することができ、振動子１及び振動波モータの小型化、高出力化を実現できる。

さらに、前記２つの振動モードは、第１の振動モードとして面外曲げ１次モードを用い、第２の振動モードとして、第１の振動モードと空間的に直交する方向の面外曲げ２次モードを用いる。

このように、次数の低い面外曲げモードを用いることで、結果的に振動子１の駆動周波数の上昇の防止と駆動領域の個数増加の防止とを実現できる。したがって、積層圧電素子２の構成を単純化でき、振動子１や振動波モータの小型化を可能にする。

〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。

図５は、第２の実施の形態における振動波駆動装置を構成する振動子１１の構成を示す斜視図である。

第１の実施の形態と同様に、振動子１１は、矩形の積層圧電素子１２と、この積層圧電素子１２の表面に配置されて一体化される２つの突起１３−１，１３−２とで構成される。積層圧電素子１２は略矩形で、おおよそ１０×２．５×０．６ｍｍのサイズである。２つの突起１３−１，１３−２はそれぞれ、積層圧電素子１２のＹ方向に延び、積層圧電素子１２とＹ方向の長さが同じである。２つの突起１３−１，１３−２の端面には接触部１４−１，１４−２がそれぞれ形成される。

図６は、図５に示した振動子１１を裏面から見た斜視図である。

積層圧電素子１２の底面には、６つの端子電極Ｈ１〜Ｈ６が形成される。端子電極Ｈ１〜Ｈ４は端子Ｖ１に接続され、端子電極Ｈ５は接地端子ＧＮＤに接続され、端子電極Ｈ６は端子Ｖ２に接続される。

図７に、積層圧電素子１２に励振される２つの振動モードＭＯＤＥ−Ｃ，ＭＯＤＥ−Ｄによる積層圧電素子１２の変形形状を示す図である。（Ａ）に振動モードＭＯＤＥ−Ｃを、（Ｂ）に振動モードＭＯＤＥ−Ｄを示す。

図７（Ａ）に示す振動モードＭＯＤＥ−Ｃは、積層圧電素子１２をＹ方向から見たときに、振動の節が５箇所現れる面外４次曲げモードである。この振動モードにより、接触部１４−１，１４−２にはＸ方向の往復運動が生じる。

図７（Ｂ）に示す振動モードＭＯＤＥ−Ｄは、積層圧電素子１２のＸ方向の１次伸縮モードである。この振動モードにより、接触部１４−１，１４−２にはＺ方向の往復運動が生じる。

積層圧電素子１２の端子電極Ｈ１〜Ｈ４および端子電極Ｈ６には、端子Ｖ１，Ｖ２から位相の異なる交流電圧がそれぞれ印加される。これらの交流電圧はそれぞれ、接地端子（ＧＮＤ、端子電極Ｈ５に接続）をコモン電位とする。こうした印加による逆圧電効果により上記の振動モードが励振される。すなわち、端子Ｖ１と接地端子（ＧＮＤ）との間に供給される交流電圧と、端子Ｖ２と接地端子（ＧＮＤ）との間に供給される交流電圧との位相差を略±π／２に設定することで、上記のような２つの振動モードの励振が同時に発生し、これらが合成されることで接触部１４−１，１４−２にはＸＺ面内の楕円運動（あるいは略楕円運動）が生成される。したがって、接触部１４−１，１４−２に加圧接触するリニアスライダ（図示せず）との間に相対移動運動が発生する。

図７（Ａ）において符号（＋），（−）は、積層圧電素子１２に振動変形が生じている時のＸ方向の歪成分の伸縮を表している。符号（＋）は、積層圧電素子１２がＸ方向に伸びていることを表し、符号（−）はＸ方向に縮んでいることを表している。積層圧電素子１２は略ＸＹ面内に中立面Ｔ１が現れる。

振動モードＭＯＤＥ−Ｄは１次の伸縮モードであるので、積層圧電素子１２のＸ方向の全域で歪成分の伸縮は一致している。

図８は、積層圧電素子１２を構成する積層部分の各々の構成を示す図である。

積層圧電素子１２は、１２層の圧電素子膜Ｌ１〜Ｌ１２を積層することで形成されている。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２の表面には、図示のように電極膜Ｐ１〜Ｐ６が形成される。すなわち、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６に電極膜Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が形成され、圧電素子膜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１に電極膜Ｐ５が形成され、圧電素子膜Ｌ８，Ｌ１０，Ｌ１２に電極膜Ｐ６が形成される。なお、圧電素子膜Ｌ１２の電極膜Ｐ６の上に圧電素子膜Ｌ１１が積層され、同様に圧電素子膜Ｌ１１の電極膜Ｐ５の上に圧電素子膜Ｌ１０が積層され、こうした積層が順になされ、最後に圧電素子膜Ｌ２の電極膜Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の上に圧電素子膜Ｌ１が積層される。そして圧電素子膜Ｌ１は、図６に示す積層圧電素子１２の裏面に位置する。なおまた、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６においてはそれぞれ、電極膜Ｐ１の形成された圧電素子膜部分と電極膜Ｐ２の形成された圧電素子膜部分とで、厚さ方向の分極が互いに逆方向となるように構成され、同様に、電極膜Ｐ２の形成された圧電素子膜部分と電極膜Ｐ３の形成された圧電素子膜部分とで、電極膜Ｐ３の形成された圧電素子膜部分と電極膜Ｐ４の形成された圧電素子膜部分とで、厚さ方向の分極が互いに逆方向となるように構成されている。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２に形成された各電極膜Ｐ１〜Ｐ６との導通を行なうため、圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ１２を貫通してバイアホール電極Ｈ１〜Ｈ６が形成される。具体的には、バイアホール電極Ｈ１が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ１にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ２が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ２にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ３が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ３にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ４が、圧電素子膜Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６の各電極膜Ｐ４にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ５が、圧電素子膜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１の各電極膜Ｐ５にだけ接続され、バイアホール電極Ｈ６が、圧電素子膜Ｌ８，Ｌ１０，Ｌ１２の各電極膜Ｐ６とだけ導通する。

図８中の符号＋，−は、圧電素子膜の厚み方向の分極方向を表している。ＧＮＤは、電極膜に印加される電位が接地（ＧＮＤ）であることを表している。

圧電素子膜Ｌ２〜Ｌ６の積層によって厚み方向に構成される領域Ｒ１は、振動モードＭＯＤＥ−Ｃの励振を行なう領域であり、図７に示した中立面Ｔ１より底面側に位置する。圧電素子膜Ｌ７〜Ｌ１２の積層によって厚み方向に構成される領域Ｒ２は、振動モードＭＯＤＥ−Ｄの励振を行なう領域である。なお、領域Ｒ２が励振する振動モードＭＯＤＥ−Ｄは中立面を持たないので、積層圧電素子１２の厚み方向の任意の位置で励振可能であるが、ここでは領域Ｒ２は、図７に示した中立面Ｔ１より上面側に位置する。

このように構成することで、振動子１１を構成する積層圧電素子１２の殆どの部分を振動モードの励振に用いることが可能となる。この結果、サイズが小さくとも高出力の得られる振動子１１を実現することができる。

以上のように、第２の実施の形態では、積層圧電素子１２に励起される２つの振動モードは、面内の伸縮振動モードと面外曲げ振動モードとである。これによって、薄型で小型化に適する伸縮−曲げ振動利用の振動子を実現することができる。

本発明に係る第１の実施の形態の振動波駆動装置を構成する振動子、及び被駆動体であるリニアスライダを示す斜視図である。 図１に示した振動子を裏面から見た斜視図である。 積層圧電素子に励振される２つの振動モードＭＯＤＥ−Ａ，ＭＯＤＥ−Ｂによる積層圧電素子の変形形状を示す図である。 積層圧電素子を構成する積層部分の各々の構成を示す図である。 第２の実施の形態における振動波駆動装置を構成する振動子の構成を示す斜視図である。 図５に示した振動子を裏面から見た斜視図である。 積層圧電素子に励振される２つの振動モードＭＯＤＥ−Ｃ，ＭＯＤＥ−Ｄによる積層圧電素子の変形形状を示す図である。 積層圧電素子を構成する積層部分の各々の構成を示す図である。 特許文献１に示される積層圧電素子を用いた従来の振動子の構成を示す斜視図である。 特許文献２に示される積層圧電素子を用いた従来の振動子の構成を示す分解図である。

符号の説明

１ 振動子
２ 積層圧電素子
３−１，３−２ 突起
４−１，４−２ 接触部
５ リニアスライダ
Ｈ１〜Ｈ４ バイアホール電極
Ｌ１〜Ｌ１２ 圧電素子膜
Ｐ１〜Ｐ４ 電極膜

Claims (7)

1. 複数の異なる振動モードで励振することが可能であり、厚さ方向の異なる位置にそれぞれ形成され、励振時の面内方向の歪の中立面を各々が含まないように配置された複数種類の板状の積層圧電素子と、
   前記複数種類の積層圧電素子に対して、互いに位相の異なる交流電圧を印加して、前記複数種類の積層圧電素子を前記複数の振動モードでそれぞれ励振させる交流電圧印加手段と
   を有することを特徴とする振動波駆動装置。
2. 前記複数種類の積層圧電素子をそれぞれ構成し、積層される複数枚の圧電素子幕と、
   前記複数枚の圧電素子幕の各間にそれぞれ設けられる複数枚の電極幕と、
   前記複数枚の圧電素子幕および前記複数枚の電極幕を貫通して、該複数枚の電極幕に対して選択的に接続され、前記交流信号印加手段から対応の交流電圧を供給される複数の電極と
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
3. 前記複数の電極はバイアホール電極であることを特徴とする請求項２記載の振動波駆動装置。
4. 前記複数の振動モードは２種類の面外曲げ振動モードであることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
5. 前記複数の振動モードは、面外曲げ１次モードと、該面外曲げ１次モードと空間的に直交する方向の面外曲げ２次モードとであることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
6. 前記複数の振動モードは、面内の伸縮振動モードと、面外曲げ振動モードとであることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
7. 前記複数種類の積層圧電素子が積層された振動子の一部は、前記複数の振動モードでの励振により楕円運動を行い、前記一部に摩擦接触する被駆動体との間で相対移動運動を行うことを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。

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