JP2009219352A - 積層圧電振動子、超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動力を大きくした超音波モータを提供する。
【解決手段】 屈曲振動源である圧電振動子１１と、伸縮振動源である圧電振動子１２と、を一体的に積層させた圧電素子１０を有する超音波モータである。圧電振動子１１は、スイッチ１７ａ、１７ｂを介して交流電源６に接続される。圧電振動子１１には、同極性に分極した分極領域１１ａ、１１ｄと、分極領域１１ａ、１１ｄと逆極性に分極した分極領域１１ｂ、１１ｃと、を交互に配列する。圧電素子１２は、同極性に分極した分極領域１２ａを有する。圧電素子１０に交流電源６から駆動信号を入力すると、圧電素子１０の端面には楕円振動が生じるため、該端面に当接している移動体は移動する。スイッチ１７ａ、１７ｂを切り替えると、この楕円振動の振動方向は逆転するため、前記移動体の移動方向は逆転する。
【選択図】 図４

Description

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、駆動力を大きくした超音波モータに関する。

近時、マイクロメカニクスの分野において、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運動を動力として利用する超音波モータが注目されている。

ここで、従来の超音波モータとしての超音波モータ４、超音波モータ５について、図１３を用いて説明する。

超音波モータ４は、図１３（Ａ）に示すように、直方体の圧電素子４０の一端面に、移動体（図示省略）に圧接して該移動体を動かす出力取り出し用の突起４１を設けた構造である。

ここで、圧電素子４０は、厚さ方向に同一極性に分極していて２個づつ二列に配置された４つの分極領域４０ａ，分極領域４０ｂ，分極領域４０ｃ，分極領域４０ｄを有する。また、これらの分極領域４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは電極をそれぞれ有している。さらに、対角に位置する分極領域４０ａ上の電極と分極領域４０ｄ上の電極とをリード線などを用いて短絡し、同様に分極領域４０ｂ上の電極と分極領域４０ｃ上の電極とをリード線などを用いて短絡している。 この超音波モータ４は、分極領域４０ａ，４０ｄに駆動信号を入力されることによって前記移動体を正方向に動かし、また、分極領域４０ｂ，４０ｃに駆動信号を入力されることによって前記移動体を逆方向に動かす。

超音波モータ５は、動力源として図１３（Ｂ）に示す圧電素子５０を有している。この圧電素子５０は、圧電素子４０と同様に、厚さ方向に同一極性に分極し２個づつ二列に配置された４つの分極領域５０ａ，分極領域５０ｂ，分極領域５０ｃ，分極領域５０ｄを有する。また、これらの分極領域５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは相互に絶縁した電極をそれぞれ有する。

この超音波モータ５は、分極領域５０ａ，５０ｄに同一位相の駆動信号Ｘを入力するとともに、分極領域５０ｂ，５０ｃには駆動信号Ｘから位相が９０度進んだ駆動信号を入力されることにより、図示しない移動体を正方向に動かす。また、分極領域５０ｂ，５０ｃに駆動信号Ｘから位相が９０度遅れた駆動信号を入力することにより、超音波モータ５は図示しない移動体を逆方向に動かす。

特開平８−２３７９７１号公報

しかしながら、超音波モータ４は、動力源としての圧電素子４０の分極領域を半分しか利用していなかったため、大きな出力を得られなかった。

また、超音波モータ５は、動力源としての圧電素子５０の分極領域をすべて利用していたが、入力信号の位相を９０度ずらすための回路が必要であった。特に、自励発振を利用して該超音波モータを駆動する自励発振駆動を行う場合は、位相の異なる２つの入力信号を用いるため、自励発振駆動回路の構成が複雑となり、その実現が難しかった。

さらに、超音波モータ４は圧電素子４０を、また超音波モータ５は圧電素子５０を、伸縮振動源と屈曲振動源の双方として利用しているため、大きな伸縮振動もしくは屈曲振動を得られなかった。すなわち、従来の超音波モータ４，５では十分な出力を得ることはできなかった。このため、超音波モータ４，５を用いて大きな出力を得るためには、図１４に示すように、例えば複数の超音波モータ４を専用冶具を用いて並列に配置する必要があり、小型化を妨げていた。この場合でも、前記専用冶具から振動が逃げるため、超音波モータの出力は低下していた。

また、この伸縮振動および屈曲振動を互いに独立して制御することはできず、従って、移動体の移動速度、駆動力を幅広く制御することができなかった。

そこで、本発明は低電圧で出力が大きく小型化の可能な超音波モータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項に記載するように、表裏の面に電極が設けられた第一の圧電振動子と、表裏の面に電極が設けられた第二の圧電振動子が積層されて構成された積層圧電振動子であって、前記積層圧電振動子の側面には前記第一の圧電振動子の表裏の電極各々と前記第二の圧電振動子の表裏の電極各々と独立に導通する電極が設けられ、前記第1の圧電振動子と前記第2の圧電振動子は夫々独立に駆動可能なことを特徴とする積層圧電振動子であることを特徴とする。

そして、前記第一の圧電振動子と前記第二の圧電振動子は互いに異なる振動を励振し、特に前記第一の圧電振動子は屈曲振動を励振し、前記第二の圧電振動子は伸縮振動を励振することを特徴とする。

また、この積層圧電振動子の振動によって駆動力を得る超音波モータであることを特徴とする。

この発明によれば、第１の圧電振動子は、大きな屈曲振動を生む。また、前記第１の圧電振動子とは別個に設けられた伸縮振動源としての第２の圧電振動子は、大きな伸縮振動を生む。また、前記第１の圧電振動子と前記第２の圧電振動子とは一体的に形成されるので、屈曲振動と伸縮振動とは漏れなく合成される。従って、出力の大きな超音波モータを作製できる。

このため、従来と同一出力を得る場合に、超音波モータを小型化することができる。

また、第１の圧電振動子と第２の圧電振動子とを別個に制御することにより、伸縮振動と屈曲振動とを別個に制御できる。

また、前記第１の圧電振動子と前記第２の圧電振動子の枚数比を変えることにより伸縮振動と屈曲振動の大きさの比を変えることが出来る。

更に本発明は、上記に記載の超音波モータを有する超音波モータ付電子機器であることを特徴とする。

ここで、前記電子機器としては、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
この発明によれば、従来の超音波モータと比べて出力の大きい上記に記載の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周辺回路を小型化することができ、これにより、超音波モータ付電子機器を小型化することが可能となる。

また、超音波モータの駆動方法として特に自励発振駆動を容易に適用できるので、周辺回路は更に小型化できる。

本発明によれば、第１の圧電振動子は、大きな屈曲振動を生む。また、前記第１の圧電振動子とは別個に設けられた伸縮振動源としての第２の圧電振動子は、大きな伸縮振動を生む。また、前記第１の圧電振動子と前記第２の圧電振動子とは一体的に形成されるので、屈曲振動と伸縮振動とは漏れなく合成される。従って、出力の大きな超音波モータを作製できる。

また、従来と同一出力の場合は、超音波モータは小型化する。

また、第１の圧電振動子と第２の圧電振動子とを別個に制御することにより、伸縮振動と屈曲振動とを別個に制御できる。

さらに、超音波モータは一つの入力信号によって駆動するので、自励発信回路は簡単になり、従って、自励発信制御を容易に行える。

また本発明によれば、上記記載の発明と同等の効果を得るほか、前記第１の圧電振動子と前記第２の圧電振動子とをそれぞれ複数用いたので、その出力はさらに大きくなる。

更に本発明によれば、従来の超音波モータと比べて出力の大きい上記記載の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周辺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。

また、超音波モータの制御方法として自励発振制御を用いた場合は、超音波モータ付電子機器の可動部の位置決め精度は向上するとともに、電子機器の小型化が実現できる。

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。 超音波モータ１に用いる圧電素子１０の構成を示す図である。 圧電素子１０に用いる圧電振動子１１と圧電振動子１２と、電極１６ａ〜１６ｇの構造を示す図である。 超音波モータ１の動作を示す図である。 超音波モータ１の動作を示す図である。 本発明の第二の実施の形態例としての超音波モータ２の構成を示す図である。 超音波モータ２の圧電素子２０に用いる圧電振動子２１と圧電振動子２２と、電極２６ａ〜２６ｇの構造を示す図である。 超音波モータ２の動作を示す図である。 超音波モータ２の動作を示す図である。 圧電素子３０に用いる圧電振動子３１と圧電振動子３２と、電極３６ａ〜３６ｆの構造を示す図である。 本発明の第三の実施の超音波モータ３の動作を示す図である。 本発明の第四の実施の形態例としての超音波モータ付電子機器６の構成を示すブロック図である。 従来例としての超音波モータ４および超音波モータ５の構成を示す図である。 従来例としての超音波モータ４および超音波モータ５を複数並列に用いる方法を示す図である。

以下、図１から図１２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から図５は第一の実施の形態例である超音波モータ１を説明する図であり、図６から図９は、第二の実施の形態例である超音波モータ２を説明する図であり、図１０から図１１は第三の実施の形態のを示す図である。

図１２は第四の実施の形態例である超音波モータを利用した電子機器を説明する図である。
＜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（Ａ）の上面図及び同図（Ｂ）の正面図に示すように、超音波モータ１は、圧電素子１０と、圧電素子１０を支える支持部材１３と、圧電素子１０の端面に接していて圧電素子１０によって動く移動体１４ａを有する対象部１４と、により構成される。すなわち、超音波モータ１は、圧電素子１０の端面と平行な方向に移動体１４ａを動かす超音波モータである。

圧電素子１０は、図２に示すように、屈曲振動源としての圧電振動子１１（第１の圧電振動子）を例えば４枚一体的に積層し、その上に、絶縁体となる圧電振動子１８を介して伸縮振動源としての圧電振動子１２（第２の圧電振動子）を例えば４枚一体的に積層した構造とする。また、圧電素子１０は後述する電極（図２においては図示省略）を有する。

なお、端面のほぼ中央に、移動体１４ａに接して駆動させる突起を設けてもよい。

ここで、圧電振動子１１と圧電振動子１２の分極状態および圧電素子１０の電極の構造について、図３を用いて説明する。

図３（Ａ）は圧電素子１０の側面１０ａ（図２参照）を示す図であり、図３（Ｆ）は側面１０ｂ（図２参照）を示す図である。図３（Ｂ）は圧電振動子１１の奇数番目の上面図および偶数番目の下面図であり、同図（Ｃ）は圧電振動子１１の奇数番目の下面図および偶数番目の上面図である。また、図３（Ｄ）は圧電振動子１２の奇数番目の上面図および偶数番目の下面図であり、同図（Ｅ）は圧電振動子１２の奇数番目の下面図および遇数番目の上面図である。すなわち各圧電振動子の接合面は共通電極となる。

まず、圧電振動子１１と圧電振動子１２の分極状態について説明する。

圧電振動子１１は、図３（Ｂ）および同図（Ｃ）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１１ａ，分極領域１１ｂ，分極領域１１ｃ，分極領域１１ｄを、積層方向に、互い違いに逆に分極した構造とする。すなわち、分極領域１１ａと分極領域１１ｄは例えば上面が＋となるように分極し、分極領域１１ｂと分極領域１１ｃは例えば上面が−になるように分極した状態となる。

また、圧電振動子１２は、図３（Ｄ）および同図（Ｅ）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、例えば上面が＋となるように分極する。

次に、圧電素子１０の電極の構造について、図３を用いて説明する。

圧電素子１０は、電極１６ａ，電極１６ｂ，電極１６ｃ，電極１６ｄ，電極１６ｅ，電極１６ｆ，電極１６ｇを有する。

このうち、電極１６ａ〜１６ｅは圧電振動子１１に信号を入力するための電極であり、電極１６ｆ，１６ｇは圧電振動子１２に信号を入力するための電極である。

電極１６ａは、圧電振動子１１の分極領域１１ａの一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、４枚の圧電振動子１１，１１，１１，１１の分極領域１１ａ，１１ａ，１１ａ，１１ａの上面は、側面１０ａに引き出された部分を介して連続している電極１６ａによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極１６ｂは、圧電振動子１１の分極領域１１ｂの一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、４枚の圧電振動子１１，１１，１１，１１の分極領域１１ｂ，１１ｂ，１１ｂ，１１ｂの上面は、側面１０ａに引き出された部分を介して連続している電極１６ｂによって、すべて同一の電位となる。

また、電極１６ｃは、圧電振動子１１の分極領域１１ｃ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、４枚の圧電振動子１１，１１，１１，１１の分極領域１１ｃ，１１ｃ，１１ｃ，１１ｃ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１６ｃによって、すべて同一の電位となる。 同様に、電極１６ｄは、圧電振動子１１の分極領域１１ｄ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、４枚の圧電振動子１１，１１，１１，１１の分極領域１１ｄ，１１ｄ，１１ｄ，１１ｄ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１６ｄによって、すべて同一の電位となる。

また、電極１６ｅは、圧電振動子１１の４つの分極領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの他方の面すべてを覆っており、その一部は側面１０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子１１，１１，１１，１１の４つの分極領域の他方の面は、側面１０ａに引き出された部分を介して連続している電極１６ｄによって、すべて同一の電位となる。

さらに、圧電振動子１１において、電極１６ｅを基準電極として、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに同一の駆動信号を入力すると、分極領域１１ａ，１１ｄが伸長する時には分極領域１１ｂ，１１ｃは収縮し、また、逆に分極領域１１ａ，１１ｄが収縮する時には分極領域１１ｂ，１１ｃは伸長する。しかも変位方向に対して直交する方向に積層している為、４つの圧電振動子が寄与する歪は同一である。従って、圧電振動子１１は横方向に屈曲振動をする。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４つの圧電振動子１１，１１，１１，１１はすべて同じ方向に屈曲振動をする。従って、圧電素子１０には大きな屈曲振動が生じる。そして、従来例図13と異なり、圧電振動子１１には曲げ振動のみが励振される。

また、電極１６ｆは、圧電振動子１２の分極領域１２ａ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、４枚の圧電振動子１２，１２，１２，１２の分極領域１２ａ，１２ａ，１２ａ，１２ａ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１６ｆによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極１６ｇは、圧電振動子１２の分極領域１２ａ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、４枚の圧電振動子１２の分極領域１２ａ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１６ｇによって、同一電位となる。

さらに、圧電振動子１２において、電極１６ｇを基準として、電極１６ｆに駆動信号を入力すると、分極領域１２ａは伸長あるいは収縮するため、圧電振動子１２は長手方向に伸縮運動をする。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４枚の圧電振動子１２，１２，１２，１２は同一の伸縮振動をする。従って、圧電素子１０には大きな伸縮振動が生じる。

次に、圧電素子１０の作製手順の例について説明する。

まず、所定の材料を所定の比率に混合した圧電セラミックス粉を、必要な場合は有機溶剤などを混ぜて練り合わせ、所定の形状に成形して仮焼きする。この仮焼きの条件は通常の圧電セラミックスの作製時とほぼ同じである。

次に、仮焼きした圧電セラミックスの一方の面に、電極用導体ペーストを、各分極領域に対応するように区分けして塗布する。すなわち、圧電振動子１１、１８となる圧電セラミックスの１枚目には４分割して塗布し、２枚目には周縁部を除いたほぼ全面に塗布し、以下３枚目、４枚目…と交互に異なる電極を塗布する。また、圧電振動子１２となる圧電セラミックスの一方の面は１枚目、２枚目…と電極１６ｆ，１６ｇを交互に塗布する。

次に、電極用導体ペーストを塗布した圧電振動子１１、１３となる圧電セラミックスを、計５枚積層させ、その上に電極用導体ペーストを塗布した圧電振動子１２となる圧電セラミックスを４枚積層させたのち、本焼きする。この本焼きの条件は通常の圧電セラミックスの作製時とほぼ同じである。この本焼きにより、圧電振動子１１，１１，１１，１１と、圧電振動子１８と圧電振動子１２，１２，１２，１２とは一体的に形成される。

次に、本焼き後の圧電セラミックスの側面の所定の位置に電極用ペーストを塗布して乾燥させることで、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇは所定の構造に形成される。従って、各圧電振動子の接合面は共通電極となる。

次に、電極１６ｅを基準として電極１６ａ〜１６ｄおよび電極１６ｇを基準として１６ｆに所定の電圧を加えることにより、分極領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１２ａ，１２ｂを所定の方向に分極して、圧電素子１０は完成する。この時中間の圧電振動子１８には電圧が印可されていないため分極処理は行われていない。そして、圧電振動子１１と１２の間の絶縁体の役割を果たす。ところで絶縁体１８は圧電振動子に係わらず他の材料を用いても構わない。

上述した構造を有する超音波モータ１の動作について、図４および図５を用いて説明する。

図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は、超音波モータ１と交流電源６（信号源）との接続構造を示した図である。

すなわち、超音波モータ１において、圧電振動子１１の電極１６ｅそして電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄはスイッチ１７ａ、１７ｂ（切換手段）を介して、それぞれ交流電源６に接続される。また、圧電振動子１２の電極１６ｆは交流電源６の出力側に、電極１６ｇは基準電位側に、それぞれ直接接続される。 このため、電極１６ａ〜１６ｅの接続方向、つまり、これらの電極が交流電源６の出力側に接続されるか接地電位側に接続されるかは、スイッチ１７ａおよびスイッチ１７ｂによって切り替わる。

なお、図４および図５において、圧電素子１０以外の超音波モータ１の構成要素は説明の都合上省略しており、また、ここでは便宜的に圧電素子１０は圧電振動子１１と圧電振動子１２を一枚ずつ、絶縁体１８を挟んで一体的に積層させた構造としている。

まず、図４（Ｂ）のように、スイッチ１７ａおよびスイッチ１７ｂを介して、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを出力側に接続し、電極１６ｅは接地電位側に接続した時の、超音波モータ１の動作について、同図（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）を用いて説明する。

図４（Ａ）は圧電振動子１２の伸縮振動の様子を、同図（Ｃ）は圧電振動子１１の屈曲振動の様子を、それぞれ上面図で示したものであり、同図（Ｄ）は超音波モータ１を上から見たときの駆動状態を示したものである。

交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるときは、圧電振動子１１の分極領域１１ａおよび分極領域１１ｄは長手方向に伸び、分極領域１１ｂおよび分極領域１１ｃは長手方向に縮まる。従って、圧電振動子１１は、図４（Ｃ）の白抜き図に示すように屈曲し、その端面は矢印Ｙに示す方向に傾く。

このとき、圧電振動子１２は上述したように、ほぼ全面を分極領域１１ａと同一方向に分極しているため、図４（Ａ）の白抜き図に示すように長手方向に伸び、その端面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子１１の端面は、矢印Ｙとは逆に矢印Ｙ’の方向に傾き、また、圧電振動子１２の端面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮まる。

すなわち、圧電振動子１１に生じる屈曲振動と圧電振動子１２に生じる伸縮振動は合成され、その結果、圧電素子１０の端面は、図４（Ｄ）の矢印Ｚに示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ１は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚに示す方向に動かす。

次に、図５（Ｂ）に示すように、図４とは逆に電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは基準電位側に接続し、電極１６ｅは出力側に接続した時の超音波モータ１の動作について、同図（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）を用いて説明する。

図５（Ａ）は圧電振動子１２の伸縮振動の様子を、同図（Ｃ）は圧電振動子１１の屈曲振動の様子を、それぞれ上面図を用いて示しており、同図（Ｄ）は超音波モータ１を上から見たときの駆動状態を示している。

交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるとき、圧電振動子１１の分極領域１１ａおよび分極領域１１ｄは長手方向に縮み、分極領域１１ｂおよび分極領域１１ｃは長手方向に伸びる。従って、圧電振動子１１は、図５（Ｃ）の白抜き図に示すように屈曲し、その端面は矢印Ｙ’に示す方向に傾く。

このとき、圧電振動子１２は上述したように、ほぼ全面を分極領域１１ａと同一方向に分極しているため、図５（Ａ）の白抜き図に示すように長手方向に伸び、その端面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子１１の端面は矢印Ｙ’とは逆に矢印Ｙの方向に傾き、また、圧電振動子１２の端面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮まる。

このため、圧電素子１０の端面は、図５（Ｄ）の矢印Ｚ’に示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ１は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚ’に示す方向、つまり図４（Ｄ）の矢印Ｚとは逆の方向に動かす。

すなわち、超音波モータ１の圧電振動子１１の電極１６ｅをスイッチ１７ａを介して、また、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをスイッチ１７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続したので、スイッチ１７ａ，１７ｂを共に切り替えるのみで、超音波モータ１が移動体１４ａを動かす方向を逆転できる。

このように、本発明の第一の実施例としての超音波モータ１は、伸縮振動源としての圧電振動子１２，１２，１２，１２を、屈曲振動源としての圧電振動子１１，１１，１１，１１の上に一体的に積層させたので、例えば圧電振動子１１の基準電位と圧電振動子１２の基準電位を別個に設定・変更することにより、伸縮振動と屈曲振動とを別個に制御できる。

また、圧電振動子１１の分極領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのすべてに交流電源６から駆動信号を入力して屈曲振動させるので、屈曲振動のみが励振されるとともに、その駆動力は大きく超音波モータ１の出力は従来の超音波モータと比べて大きい。

また、圧電振動子１１と圧電振動子１２とをそれぞれ複数用いたので、その出力はさらに大きくなる。

また、超音波モータ１は一つの入力信号によって駆動するので、自励発信回路の構成は簡単になり、従って、自励発信制御を容易に行える。

さらに、圧電振動子１１の電極１６ｅをスイッチ１７ａを介して、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをスイッチ１７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続すると、スイッチ１７ａ，１７ｂを二つ共に切り替えるのみで、超音波モータ１は移動体１４ａを逆の方向に移動させる。

当然のことながら圧電振動子１１と１２に位相の異なる信号、例えば９０度や−９０度の信号を加えても駆動できる。

なお、本実施の形態例において、圧電素子１０は、圧電振動子１１を４枚一体的に積層させ、その上に圧電振動子１２を４枚一体的に積層させたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電振動子１１と圧電振動子１２を交互に一体的に積層させた構造としてもよい。また、当然圧電振動子１１，１２の枚数は任意に設定してよく、双方を同数とする必要もない。特に異数とすることにより二つの振動力を独立に制御できるため、要求されるモータの仕様に応じて枚数比が設定される。

また、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは別個である必要はなく、一つの電極として短絡しても超音波モータ１は問題なく動作する。

さらに、圧電振動子１１の電極１６ｅをスイッチ１７ａを介して、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをスイッチ１７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施の形態例とは逆に、圧電振動子１１の電極１６ａ〜１６ｄは交流電源６の一方側に、電極１６ｅは他方側に、それぞれスイッチを介さずに直接交流電源６に接続し、さらに、圧電振動子１２の電極１６ｆと電極１６ｇとはスイッチ１７ａおよびスイッチ１７ｂを介して交流電源６に接続してもよい。

＜第二の実施の形態例＞
以下、本発明の第二の実施の形態例としての超音波モータ２について説明する。

図６の正面図に示すように、超音波モータ２は、圧電素子２０と、圧電素子２０を支える支持部材２３と、圧電素子２０の端面に接していて圧電素子２０によって動く移動体２４ａを含む対象部２４と、により構成される。すなわち、超音波モータ２は、圧電素子２０の積層面と平行な方向に移動体２４ａを動かす超音波モータである。

また、圧電素子２０は、例えば弾性体などを有する押圧機構（図示省略）から支持部材２３を介して加えられる力によって、移動体２４ａに押しつけられる。

圧電素子２０は、例えば屈曲振動源としての圧電振動子２１（第１の圧電振動子）と、伸縮振動源としての圧電振動子２２（第２の圧電振動子）と、を夫々４枚を重ねあわせ、更に両者を重ねあわせて一体的に積層させ、さらに、その下面に移動体２４ａに接して駆動させる突起２５，２５を設けた構造とする。

また、圧電素子２０は後述する電極（図６においては図示省略）を有する。

また、これら圧電振動子２１，２２は、例えば絶縁体２８（図示省略）を挟むことにより、隣接する圧電振動子あるいは電極との絶縁を確保される。

さらに、突起２５，２５は、それぞれ圧電振動子２１に生じる屈曲振動の腹に対応する部分に設けられる。

ここで、圧電振動子２１と圧電振動子２２の分極状態および圧電素子２０の電極の構造について、図７を用いて説明する。

図７（Ａ）は圧電素子２０の側面２０ａを示す図であり、図７（Ｆ）は側面２０ａの反対側に位置する側面２０ｂを示す図である。図７（Ｂ）は圧電振動子２１の一方の面を示す図であり、同図（Ｃ）は圧電振動子２１の他方の面を示す図である。また、図７（Ｄ）は圧電振動子２２の一方の面を示す図であり、同図（Ｅ）は圧電振動子２２の他方の面を示す図である。なお、ここでは突起２５の図示を省略する。

まず、圧電振動子２１と圧電振動子２２の分極状態について説明する。

圧電振動子２１は、図７（Ｂ）および同図（Ｃ）に示すように、縦方向に４分割されて生成する４つの分極領域２１ａ，分極領域２１ｂ，分極領域２１ｃ，分極領域２１ｄを、積層方向に、互い違いに逆に分極した構造とする。すなわち、分極領域２１ａと分極領域２１ｃは例えば上面が＋となるように分極し、分極領域２１ｂと分極領域２１ｄは例えば上面が−となるように分極した状態となる。

また、圧電振動子２２は、図７（Ｄ）および同図（Ｅ）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、例えば上面が＋となるように分極する。

次に、圧電素子２０の電極の構造について説明する。

圧電素子２０は、図７に示すように、電極２６ａ，電極２６ｂ，電極２６ｃ，電極２６ｄ，電極２６ｅ，電極２６ｆ，電極２６ｇを有する。

このうち、電極２６ａ〜２６ｅは圧電振動子２１に信号を入力するための電極であり、電極２６ｆ〜２６ｇは圧電振動子２２に信号を入力するための電極である。

電極２６ａは、圧電振動子２１の分極領域２１ａの上面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２１，２１，２１，２１の分極領域２１ａ，２１ａ，２１ａ，２１ａの一方の面は、側面２０ａに引き出された部分を介して連続している電極２６ａによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極２６ｂは、圧電振動子２１の分極領域２１ｂの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２１，２１，２１，２１の分極領域２１ｂ，２１ｂ，２１ｂ，２１ｂの一方の面は、側面２０ｂに引き出された部分を介して連続している電極２６ｂによって、すべて同一の電位となる。

また、電極２６ｃは、圧電振動子２１の分極領域２１ｃの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２１，２１，２１，２１の分極領域２１ｃ，２１ｃ，２１ｃ，２１ｃの一方の面は、側面２０ｂに引き出された部分を介して連続している電極２６ｃによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極２６ｄは、圧電振動子２１の分極領域２１ｄの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２１，２１，２１，２１の分極領域２１ｄ，２１ｄ，２１ｄ，２１ｄの一方の面は、側面２０ａに引き出された部分を介して連続している電極２６ｄによって、すべて同一の電位となる。

また、電極２６ｅは、圧電振動子２１の４つの分極領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの下面すべてを覆っており、その一部は側面２０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２１，２１，２１，２１の４つの分極領域の他方の面は、側面２０ａに引き出された部分を介して連続している電極２６ｅによって、すべて同一の電位となる。

このため、圧電振動子２１において、電極２６ｅを基準電極として、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄに同一の駆動信号を入力すると、分極領域２１ａ，２１ｃが伸長する時には分極領域２１ｂ，２１ｄは収縮し、また、逆に分極領域２１ａ，２１ｄが収縮する時には分極領域２１ｂ，２１ｃは伸長する。従って、圧電振動子２１は厚み方向に屈曲振動をする。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４つの圧電振動子２１，２１，２１，２１はすべて同じ方向に屈曲振動をする。従って、圧電素子２０には大きな屈曲振動が生じる。

また、電極２６ｆは、圧電振動子２２の分極領域２２ａの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２２，２２，２２，２２の分極領域２２ａ，２２ａ，２２ａ，２２ａの一方の面は、側面２０ｂに引き出された部分を介して連続している電極２６ｆによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極２６ｇは、圧電振動子２２の分極領域２２ａの他方の面をほぼ覆っており、その一部は側面２０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子２２の分極領域２２ａの下面は、側面２０ａに引き出された部分を介して連続している電極２６ｇによって、すべて同一電位となる。

このため、圧電振動子２２において、電極２６ｇを基準として、電極２６ｆに駆動信号を入力すると、分極領域２２ａは伸長あるいは収縮する。従って、圧電振動子２２は長手方向に伸縮運動をする。従って、圧電素子２０には大きな伸縮振動が生じる。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４枚の圧電振動子２２，２２，２２，２２は同一の伸縮振動をする。

また、超音波モータ２の作製手順は超音波モータ１の作製手順と同じである。

上述した構造を有する超音波モータ２の動作について、図８および図９を用いて説明する。

図８（Ｃ）および図９（Ｃ）は、超音波モータ２と交流電源６との接続構造を示した図である。

すなわち、超音波モータ２において、圧電振動子２１の電極２６ｅそして電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄはスイッチ２７ａ、２７ｂ（切換手段）を介して、それぞれ交流電源６に接続される。また、圧電振動子２２の電極２６ｆは交流電源６の出力側に、電極２６ｇは基準電位側に、それぞれ直接接続される。

このため、電極２６ａ〜２６ｅの接続方向、つまり、これらの電極が交流電源６の出力側に接続されるか接地電位側に接続されるかは、スイッチ２７ａおよびスイッチ２７ｂによって切り替わる。

なお、図８および図９において、圧電素子２０以外の超音波モータ２の構成要素は説明の都合上省略しており、また、圧電素子２０は圧電振動子２１と圧電振動子２２を一枚ずつ、絶縁体２８を挟んで一体的に積層させた構造とする。

まず、図８（Ｃ）のように、スイッチ２７ａおよびスイッチ２７ｂを介して、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを接地電位側に接続し、電極２６ｅは出力側に接続した時の、超音波モータ２の動作について、同図（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

図８（Ａ）は圧電振動子２２の伸縮振動の様子を、同図（Ｂ）は圧電振動子２１の屈曲振動の様子を、それぞれ断面図を用いて示しており、同図（Ｄ）は超音波モータ２を横から見たときの駆動状態を示している。

交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるときは、圧電振動子２１の分極領域２１ａおよび分極領域２１ｃは長手方向に伸び、分極領域２１ｂおよび分極領域２１ｄは長手方向に縮まる。従って、圧電振動子２１は、図８（Ｂ）の斜線図に示すように屈曲し、その下面の所定部は矢印Ｙに示す方向に撓む。

このとき、圧電振動子２２は上述したように、ほぼ全面を分極領域２１ａと同一方向に分極しているため、図８（Ａ）の斜線図に示すように長手方向に伸び、その下面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子２１の前記下面の所定部は、矢印Ｙとは逆に矢印Ｙ’の方向に撓み、また、圧電振動子２２の下面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮む。

このため、圧電素子２０の前記下面の所定部は、図８（Ｄ）の矢印Ｚに示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ２は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚに示す方向に動かす。

次に、図９（Ｃ）に示すように、図８とは逆に電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは出力側に接続し、電極２６ｅは基準電位側に接続した時の超音波モータ２の動作について、同図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）を用いて説明する。

図９（Ａ）は圧電振動子２２の伸縮振動の様子を、同図（Ｃ）は圧電振動子２１の屈曲振動の様子を、それぞれ断面図を用いて示しており、また、同図（Ｄ）は超音波モータ２を横から見たときの駆動状態を示している。

交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるとき、圧電振動子２１の分極領域２１ａおよび分極領域２１ｄは長手方向に縮み、分極領域２１ｂおよび分極領域２１ｃは長手方向に伸びる。従って、圧電振動子２１は、図９（Ｂ）の斜線図に示すように屈曲し、その前記下面の所定部は矢印Ｙ’に示す方向に撓む。

このとき、圧電振動子２２は上述したように、ほぼ全面を分極領域２１ａと同一方向に分極しているため、図９（Ａ）の斜線図に示すように長手方向に伸び、その端面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子２１の前記下面の所定部は矢印Ｙ’とは逆に矢印Ｙの方向に撓み、また、圧電振動子２２の前記下面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮む。

このため、圧電素子２０の前記下面の所定部は、図９（Ｄ）の矢印Ｚ’に示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ２は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚ’に示す方向、つまり図８（Ｄ）の矢印Ｚとは逆の方向に動かす。

すなわち、超音波モータ２は、圧電振動子２１の電極２６ｅをスイッチ２７ａを介して、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄをスイッチ２７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続したので、信号の位相を変える位相回路を有せずにスイッチ２７ａ，２７ｂを共に切り替えるのみで、移動体２４ａの移動方向を逆転できる。

このように、本発明の第二の実施例としての超音波モータ２は、伸縮振動源としての圧電振動子２２，２２，２２，２２を、屈曲振動源としての圧電振動子２１，２１，２１，２１の上に一体的に積層させたので、例えば圧電振動子２１の基準電位と圧電振動子２２の基準電位を別個に設定・変更することにより、伸縮振動と屈曲振動とを別個に制御できる。

また、圧電振動子２１の分極領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのすべてに駆動信号を入力して屈曲振動させるので、超音波モータ２の出力は従来の超音波モータと比べて大きい。

また、厚みが薄い圧電振動子２１と圧電振動子２２とをそれぞれ複数用いたので、低電圧で駆動でき、その出力はさらに大きくなる。

また、超音波モータ２は一つの入力信号によって駆動するので、容易に自励発信回路が構成できる。

さらに、圧電振動子２１の電極２６ｅをスイッチ２７ａを介して、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄをスイッチ２７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続すると、スイッチ２７ａ，２７ｂを二つ共に切り替えるのみで、超音波モータ２は移動体２４ａを逆の方向に移動させる。

当然のことながら圧電振動子２１と２２に位相の異なる信号を加えても駆動できる。 なお、本実施の形態例の圧電素子２０において、圧電振動子２１，２２の枚数は任意に設定してもよく、双方を同数とする必要もない。

また、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは別個である必要はなく、一つに電極を短絡しても超音波モータ２は問題なく動作する。

さらに、圧電振動子２１の電極２６ｅをスイッチ２７ａを介して、電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄをスイッチ２７ｂを介して、それぞれ交流電源６に接続したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施の形態例とは逆に、圧電振動子２１の電極２６ａ〜２６ｄは交流電源６の一方側に、電極２６ｅは他方側に、それぞれスイッチを介さずに直接交流電源６に接続し、さらに、圧電振動子２２の電極２６ｆと電極２６ｇとはスイッチ２７ａおよびスイッチ２７ｂを介して交流電源６に接続してもよい。

＜第三の実施の形態例＞
以下図１０〜図１１を参照して本発明の第三の実施の形態について説明する。本発明の第三の実施の形態は基本的には第一の実施の形態、第二の形態と同様であり、屈曲振動源としての圧電振動子３１(第１の圧電振動子)と伸縮振動源としての圧電振動子３２(第二の圧電振動子)から成る。相違点としては絶縁体となる圧電振動子１８を有しない点であり、圧電振動子３１と圧電振動子３２は共通電極３６ｅを有する。

以下第一の実施の形態の変形例を基に分極状態及び電極構造について説明する。

図１０（Ａ）は圧電素子３０の側面３０ａを示す図であり、図１０（Ｆ）は側面３０ｂを示す図である。図１０（Ｂ）は圧電振動子３１の奇数番目の上面図および偶数番目の下面図であり、同図（Ｃ）は圧電振動子３１の奇数番目の下面図および偶数番目の上面図である。また、図１０（Ｄ）は圧電振動子３２の奇数番目の上面図および偶数番目の下面図であり、同図（Ｅ）は圧電振動子３２の奇数番目の下面図および遇数番目の上面図である。すなわち各圧電振動子の接合面は共通電極となる。

まず、圧電振動子３１と圧電振動子３２の分極状態について説明する。

圧電振動子３１は、図１０（Ｂ）および同図（Ｃ）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３１ａ，分極領域３１ｂ，分極領域３１ｃ，分極領域３１ｄを、積層方向に、互い違いに逆に分極した構造とする。すなわち、分極領域３１ａと分極領域３１ｄは例えば上面が＋となるように分極し、分極領域３１ｂと分極領域３１ｃは例えば上面が−になるように分極した状態となる。

また、圧電振動子３２は、１０（Ｄ）および同図（Ｅ）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、例えば上面が＋となるように分極する。

次に、圧電素子３０の電極の構造について、図１０を用いて説明する。

圧電素子３０は、電極３６ａ，電極３６ｂ，電極３６ｃ，電極３６ｄ，電極３６ｅ，電極３６ｆを有する。

このうち、電極３６ａ〜３６ｅは圧電振動子３１に信号を入力するための電極であり、電極３６ｅ，３６ｆは圧電振動子３２に信号を入力するための電極である。従って電極３６ｅは圧電振動子３１と圧電振動子３２の電気的な共通部となる。

電極３６ａは、圧電振動子３１の分極領域３１ａの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面３０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３１，３１，３１，３１の分極領域３１ａ，３１ａ，３１ａ，３１ａの上面は、側面３０ａに引き出された部分を介して連続している電極３６ａによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極３６ｂは、圧電振動子３１の分極領域３１ｂの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面３０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３１，３１，３１，３１の分極領域３１ｂ，３１ｂ，３１ｂ，３１ｂの上面は、側面３０ａに引き出された部分を介して連続している電極３６ｂによって、すべて同一の電位となる。

また、電極３６ｃは、圧電振動子３１の分極領域３１ｃの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面３０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３１，３１，３１，３１の分極領域３１ｃ，３１ｃ，３１ｃ，３１ｃの一方の面は、側面３０ｂに引き出された部分を介して連続している電極３６ｃによって、すべて同一の電位となる。

同様に、電極３６ｄは、圧電振動子３１の分極領域３１ｄの一方の面をほぼ覆っており、その一部は側面３０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３１，３１，３１，３１の分極領域３１ｄ，３１ｄ，３１ｄ，３１ｄの一方の面は、側面３０ｂに引き出された部分を介して連続している電極３６ｄによって、すべて同一の電位となる。

また、電極３６ｅは、圧電振動子３１の４つの分極領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの他方の面および圧電振動子３２の分極領域３２ａの他方の面を覆っており、その一部は側面３０ａに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３１，３１，３１，３１の４つの分極領域の他方の面と４枚の圧電振動子３２，３２，３２，３２の一方の面は、側面３０ａに引き出された部分を介して連続している電極３６ｅによって、すべて同一の電位となる。

さらに、圧電振動子３１において、電極３６ｅを基準電極として、電極３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに同一の駆動信号を入力すると、分極領域３１ａ，３１ｄが伸長する時には分極領域３１ｂ，３１ｃは収縮し、また、逆に分極領域３１ａ，３１ｄが収縮する時には分極領域３１ｂ，３１ｃは伸長する。従って、圧電振動子３１は横方向に屈曲振動をする。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４つの圧電振動子３１，３１，３１，３１はすべて同じ方向に屈曲振動をする。しかも変位方向に対して直交する方向に積層している為、４つの圧電振動子が寄与する歪は同一である。従って、圧電素子３０には大きな屈曲振動が生じる。そして従来例の図１３と異なり、圧電振動子３１には曲げ振動のみが励振される。

また、電極３６ｆは、圧電振動子３２の分極領域３２ａの上面をほぼ覆っており、その一部は側面３０ｂに引き出されている。すなわち、４枚の圧電振動子３２，３２，３２，３２の分極領域３２ａ，３２ａ，３２ａ，３２ａの上面は、側面３０ｂに引き出された部分を介して連続している電極３６ｆによって、すべて同一の電位となる。

さらに、圧電振動子３２において、電極３６ｅを基準として、電極３６ｆに駆動信号を入力すると、分極領域３２ａは伸長あるいは収縮するため、圧電振動子３２は長手方向に伸縮運動をする。

すなわち、同じ分極領域に入力される駆動信号は同一であるため、４枚の圧電振動子３２，３２，３２，３２は同一の伸縮振動をする。従って、圧電素子３０には大きな伸縮振動が生じる。

上述した構造を有する超音波モータ３の動作について、図１１を用いて説明する。

図１１は、超音波モータ３と交流電源６（信号源）との接続構造を示した図である。

すなわち、超音波モータ３において、圧電振動子３１の電極３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは位相反転回路１９を介して、それぞれ交流電源６に接続される。また、圧電振動子３２の電極３６ｆは交流電源６の出力側に、電極３６ｅは基準電位側に、それぞれ直接接続される。このため、電極３６ｆに対して電極３６ａ、３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに印加される信号は位相反転回路１９により位相を変えられたものとなる。

なお、図１１において、圧電素子３０以外の超音波モータ３の構成要素は説明の都合上省略しており、また、ここでは便宜的に圧電素子３０は圧電振動子３１と圧電振動子３２を一枚ずつ、一体的に積層させた構造としている。

位相逆転回路１９で交流電源６からの信号の位相を逆転させない場合には超音波モータ３は図４と同様の駆動状態を示す。

即ち、交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるときは、圧電振動子３１の分極領域３１ａおよび分極領域３１ｄは長手方向に伸び、分極領域３１ｂおよび分極領域３１ｃは長手方向に縮まる。従って、圧電振動子３１は、図４（Ｃ）の白抜き図に示すように屈曲し、その端面は矢印Ｙに示す方向に傾く。

このとき、圧電振動子３２は上述したように、ほぼ全面を分極領域３１ａと同一方向に分極しているため、図４（Ａ）の白抜き図に示すように長手方向に伸び、その端面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子３１の端面は、矢印Ｙとは逆に矢印Ｙ’の方向に傾き、また、圧電振動子３２の端面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮まる。

すなわち、圧電振動子３１に生じる屈曲振動と圧電振動子３２に生じる伸縮振動は合成され、その結果、圧電素子３０の端面は、図４（Ｄ）の矢印Ｚに示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ３は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚに示す方向に動かす。

次に、位相逆転回路１９で交流電源６からの信号の位相を１８０度逆転した場合には図５（Ｂ）と同様の駆動状態となる。

交流電源６の出力電位が基準電位より高くなるとき、圧電振動子３１の分極領域３１ａおよび分極領域３１ｄは長手方向に縮み、分極領域３１ｂおよび分極領域３１ｃは長手方向に伸びる。従って、圧電振動子３１は、図５（Ｃ）の白抜き図に示すように屈曲し、その端面は矢印Ｙ’に示す方向に傾く。

このとき、圧電振動子３２は上述したように、ほぼ全面を分極領域３１ａと同一方向に分極しているため、図５（Ａ）の白抜き図に示すように長手方向に伸び、その端面は矢印Ｘに示す方向に伸びる。

また、交流電源６の出力電位が基準電位より低くなるとき、圧電振動子３１の端面は矢印Ｙ’とは逆に矢印Ｙの方向に傾き、また、圧電振動子３２の端面は矢印Ｘとは１８０度逆の方向に縮まる。

このため、圧電素子３０の端面は、図５（Ｄ）の矢印Ｚ’に示す方向に楕円運動し、従って、超音波モータ３は、前記端面に圧接している移動体（図示省略）を矢印Ｚ’に示す方向、つまり図４（Ｄ）の矢印Ｚとは逆の方向に動かす。

すなわち、超音波モータ３の圧電振動子３１の電極３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを位相反転回路１９を介して交流電源６に接続したので、交流電源６の信号の位相を逆転するかしないかを選択するだけでで、超音波モータ３が移動体３４ａを動かす方向を逆転できる。

このように、本発明の第三の実施例としての超音波モータ３は、伸縮振動源としての圧電振動子３２，３２，３２，３２を、屈曲振動源としての圧電振動子３１，３１，３１，３１の上に一体的に積層させたので、例えば圧電振動子３１の入力信号と圧電振動子３２の入力信号を別個に設定・変更することにより、伸縮振動と屈曲振動とを別個に制御できる。

また、圧電振動子３１の分極領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのすべてに交流電源６から駆動信号を入力して屈曲振動させるので、屈曲振動のみが励振されるとともに、その駆動力は大きく超音波モータ３の出力は従来の超音波モータと比べて大きい。

また、圧電振動子３１と圧電振動子３２とをそれぞれ複数用いたので、その出力はさらに大きくなる。

また、超音波モータ３は一つの入力信号によって駆動するので、自励発振回路の構成は簡単になり、従って、自励発振制御を容易に行える。

さらに、位相反転回路１９により、信号の位相を逆転させるかさせないかを選択するだけで、超音波モータ３は移動体１４ａの移動方向を切り替えることが出来る。

当然のことながら圧電振動子３１と３２に位相の異なる信号、例えば９０度や−９０度の信号を加えても駆動できる。

なお、本実施の形態例において、圧電素子３０は、圧電振動子３１を４枚一体的に積層させ、その上に圧電振動子３２を４枚一体的に積層させたが、本発明はこれに限られるものではなく、圧電振動子３１と圧電振動子３２を交互に一体的に積層させた構造としてもよい。また、当然圧電振動子３１，３２の枚数は任意に設定してよく、双方を同数とする必要もない。特に異数とすることにより二つの振動力を独立に制御できるため、要求されるモータの仕様に応じて枚数比が設定される。

また、電極３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは別個である必要はなく、一つの電極として短絡しても超音波モータ３は問題なく動作する。

さらに、圧電振動子３１の電極３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを位相反転回路１９を介して、交流電源６に接続したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施の形態例とは逆に、圧電振動子３１の電極３６ａ〜３６ｄは交流電源６の一方側に、位相反転回路１９を介さずに直接交流電源６に接続し、さらに圧電振動子３２の電極３６ｆは位相反転回路１９を介して交流電源６に接続してもよい。

本実施の形態は第一の実施の形態や第二の実施の形態と比較して位相反転回路１９を付加する分だけ駆動回路が複雑となるが、絶縁体となる圧電振動子１８を有しない分、同一スペースに駆動に寄与する圧電振動子３１，３２を設けられる為、更に小型、高出力化が図れる。

また、従来例に示したような９０度、もしくは−９０度位相がづれた信号を作り出す場合に比べ、信号を反転するだけで良いから回路構成は簡単となり自励発振回路も構成しやすい。

＜第四の実施の形態例＞
図１２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６のブロック図である。

超音波モータ付電子機器６は、所定の分極処理を施した圧電素子３１と、圧電素子３１に接合した振動体３２と、振動体３２により動かされる移動体３３と、振動体３２と移動体３３とを加圧する加圧機構３４と、移動体３３と連動して動く伝達機構３５と、伝達機構３５の動作に基づいて運動する出力機構３６と、を備えることにより実現する。

ここで、圧電振動子３１としては、圧電素子１０あるいは圧電素子２０を用いる。また、適宜交流電源（図示省略）との間にスイッチ１７ａ，１７ｂあるいはスイッチ２７ａ，２７ｂを設ける。

また、伝達機構３５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３６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。

また、超音波モータ付電子機器６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。

この超音波モータ付電子機器６は、従来の超音波モータと比べて小型で出力の大きい超音波モータであり、駆動には回路構成が簡単な自励発振駆動を用いているので、超音波モータの大きさおよびその周辺回路は小型化するため、従来の電子機器と比べて小型化する。 また、個々の厚みが薄い圧電振動子を複数積層して構成することで低電圧で駆動可能であり、電池電源で直接駆動できる。

なお、移動体３３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。

１，２ 超音波モータ
３ 超音波モータ付電子機器
６ 交流電源（信号源）
１０，２０、３０ 圧電素子
１１，２１、３１ 圧電振動子（第１の圧電振動子）
１２，２２、３２ 圧電振動子（第２の圧電振動子）
１３，２３ 支持部材
１４，２４ 対象部
１４ａ，２４ａ 移動体
２５ 突起
１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ スイッチ（切換手段）

Claims (6)

1. 表裏の面に電極が設けられた第一の圧電振動子と、
   表裏の面に電極が設けられた第二の圧電振動子が積層されて構成された積層圧電振動子であって、
   前記積層圧電振動子の側面には前記第一の圧電振動子の表裏の電極各々と前記第二の圧電振動子の表裏の電極各々と独立に導通する電極が設けられ、
   前記第1の圧電振動子と前記第2の圧電振動子は夫々独立に駆動可能なことを特徴とする積層圧電振動子。
2. 前記第一の圧電素子の表裏の電極各々と前記第二の圧電素子の表裏の電極各々は側面に引き出された部分を有し、
   これら各々の電極から側面に引き出された部分は前記積層圧電振動子の側面に設けられた電極と導通されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
3. 前記第一の圧電振動子と前記第二の圧電振動子は互いに異なる振動を励振することを特徴とする請求項１又は２に記載の積層圧電振動子。
4. 前記第一の圧電振動子は屈曲振動を励振し、前記第二の圧電振動子は伸縮振動を励振することを特徴とする請求項３に記載の積層圧電振動子。
5. 請求項１乃至４の何れか一つに記載の前記積層圧電振動子の振動によって駆動力を得ることを特徴とする超音波モータ。
6. 請求項５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。

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