JP3059040B2 - 超音波振動子、超音波モータ及び超音波モータを備えた装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子に電気エネル
ギーを供給することにより超音波振動子としての弾性体
を振動させ、振動子に押圧された相手材の移動を行う超
音波振動子、特に相手材の回転運動をもたらす超音波モ
ータに好適な超音波振動子、超音波モータ及び超音波モ
ータを備えた装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の技術を示す棒状超音波振動
子の分解斜視図である。

【０００３】棒状超音波振動子は、円盤状の圧電素子
１、金属材料で構成される上部振動体２、下部振動体
３、電極板１９、樹脂材料で形成される絶縁シート２２
及びこれらの締結を行う締結ボルト５により構成され
る。

【０００４】圧電素子の１端面及び側面には円盤部をほ
ゞ４等分する形で電極が備えられている。圧電素子１は
各電極ごとに厚さ方向に分極が施されており、中心軸に
対して対抗する位置にある電極は互いに逆方向に分極さ
れている。各電極には圧電素子の側面において給電用の
リード線が半田付けにより接続されている。図９に示す
様に電極６ＡがＡ相電極、電極６Ｂ１及び６Ｂ２がＢ相
電極、電極６Ｓがセンサ相電極である。

【０００５】圧電素子１のＡ相に電圧を印加すると振動
子には屈曲の変形が生じる。電圧を交流電圧とすると、
振動子は屈曲振動を生じる。Ｂ相についても同様に電圧
を印加すると中心軸を含みＡ相の振動方向とほゞ直交す
る方向に屈曲の振動を生じる。Ｂ相への印加電圧に、Ａ
相への印加電圧に対して適当な時間的位相差を与える
と、振動子の任意の点は楕円状の軌跡を描く振動を生じ
る。

【０００６】この様な振動を生じている振動子状の任意
の点、例えば上部振動体の上端面に不図示の移動体を加
圧接触させると移動体は振動子の楕円運動により送りの
力を与えられる。移動体に円筒状の部材を選び、移動体
の中心軸を回転支持とすることで移動体には回転運動が
与えられ、超音波モータが構成される。この超音波モー
タにおいては圧電素子に交流の電圧を印加し、その交流
の周波数の屈曲振動を振動子に発生させることで移動体
を駆動している。この交流周波数として通常は振動子の
固有モードの共振周波数近傍が選ばれる。しかし、振動
子の共振周波数は個体ごとのばらつき、環境温度、振動
子にかけられる負荷、等により数百〜数千Ｈｚの変化を
生じるので振動子を効率的かつ安定に駆動させるために
は入力電圧の交流周波数を制御する必要があり、振動子
の振動状態をモニタするためのセンシング手段が必要と
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような振動子にお
いて以下に述べるような問題があった。

【０００８】圧電素子と外部の制御回路との接続はリー
ド線により行われており、このリード線は圧電素子に半
田付けにより固定されている。この方法では半田付けの
不具合によりリード線の脱落が生じやすく、また、圧電
素子や振動体への熱の伝播により半田溶融温度に達しず
らい等の問題を生じる。又、半田の付着状態による振動
子の振動特性のばらつきを生じる。半田付け時の圧電素
子の温度上昇により圧電素子の分極解除が生じる可能性
もある。これらの問題から、従来の技術では安定かつ容
易に振動子を形成するのが困難なものであった。

【０００９】又、振動子の振動状態をモニタするセンシ
ング手段を振動子本体とは別に備えることは、必要部品
点数の増加を生じ、構成の複雑化や寸法の増加を招くこ
とになる。この点を避けるため、駆動に用いる圧電素子
上にセンシング領域を設けた場合、上記のように外部と
の接続を半田づけにより行わねばならず、種々の問題を
生じることになる。又、圧電素子に形成されるセンシン
グ領域は駆動に用いられる領域の減少を抑えるため、圧
電素子に形成されるセンシング領域は大きく取れず、そ
の出力信号も小さい。そのため、センシング領域の出力
信号を精度良く検出する構成が必要となる。

【００１０】それ故、本発明の目的は、前述した従来技
術の問題点を解決し、圧電素子と外部回路との電気的接
続にリード線を使用しない新規な構成の超音波振動子、
超音波モータ及び超音波モータを備えた装置を提供する
ことである。また、圧電素子上のセンサー領域が小さく
ても出力信号に雑音等が入らず、高精度の検出を行なう
ことができるように構成された超音波振動子、超音波モ
ータ及び超音波モータを備えた装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する超音波振動子の構成は、振動子本体部分を構
成する弾性体と、該弾性体に挟圧保持された圧電素子
と、該圧電素子に接し該圧電素子と外部回路及び電源と
を接続するプリント基板と、を有している超音波振動子
であって、互いに逆相の出力信号を発生する二つのセン
サー領域が該圧電素子に設けられているものである。 上
記した構成の超音波振動子において、該プリント基板は
２枚の圧電素子の間に挟圧保持されており、該圧電素子
の各々には該２個のセンサー領域が形成されている。 ま
た、上記した構成の超音波振動子において、該圧電素子
は数枚の圧電素子板を積層した積層型圧電素子として構
成されており、該積層型圧電素子は、片面にのみ複数の
分割電極を有した少なくとも一枚の第一の圧電素子板
と、片面にのみ全面電極を有した少なくとも一枚の第二
の圧電素子板と、を含み、該第一の圧電素子板と該第二
の圧電素子板とをそれぞれの電極形成面を上向きにして
交互に重ね合せることによって構成され、各圧電素子板
の電極はその直下の圧電素子板の電極と共用になってお
り、該第一の圧電素子板の電極形成面には該プリント基
板が圧接され、該電極形成面には互いに逆相の出力信号
を発生する二つのセンサー領域が形成されている。 本出
願に係る発明の目的を実現する超音波モータの構成は、
上記したいずれかの超音波振動子の端面に圧接されて摩
擦駆動される移動体を有しているものである。 本出願に
係る発明の目的を実現する超音波モータを備えた装置の
構成は、上記した超音波モータにおける移動体によって
駆動される駆動機構を有するものである。

【００１２】

【実施例】

〈実施例１〉図１は本発明の第１の実施例を示す棒状超
音波振動子の分解斜視図である。図２は本実施例で用い
る圧電素子の電極配置を示す平面図である。図３は本実
施例の棒状超音波振動子で用いるフレキシブルプリント
基板４の電極構成を示す図である。

【００１３】図１に示すごとく、振動子は、環状もしく
は孔あき円板状の２枚の圧電素子１−１及び１−２、金
属材料で形成される上部振動体２及び下部振動体３、圧
電素子の各電極と外部制御回路との接続を行うプリント
基板４、およびこれらを一体とするための締結ボルト５
より構成される。本実施例では２枚の圧電素子１−１及
び１−２が用いられ、両圧電素子の間にプリント基板４
を挟み込んだ構成となっている。この２枚の圧電素子は
同一の形状である。

【００１４】圧電素子の素材としてＰＺＴを用い、焼成
後に内径４ｍｍ、外径８ｍｍ、厚さ０．４ｍｍに機械加
工されたものを用いた。図１及び図２に示すように、圧
電素子１−１及び１−２の第１の面には圧電素子円周を
ほゞ４等分する形で電極６−１〜６−４、６−１’〜６
−４’が配置されており、これら電極は図２に示すよう
に電極非形成部１０４−１〜１０４−４、１０４−１’
〜１０４−４’により互いに隔てられている。又、全周
を４分割したうちの１領域には半径方向に互いに隔てら
れた電極６−１と６−５及び６−１’と６−５’が形成
され、圧電素子１−１及び１−２の第２の面には共通電
極６−Ｇ、６−Ｇ’がほゞ全面に配置されているが、電
極非形成部１０４−１、１０４−１’と位相の一致する
位置には電極非形成部１０４−５、１０４−５’が配置
されている。

【００１５】圧電素子１−１においてそれぞれの分割電
極６−１〜６−５が配置されている領域は厚さ方向に分
極が施されており、電極非形成部１０４−１〜１０４−
５には分極が施されていない。また、分割電極６−１、
６−２、６−５が配置されている領域はこれらの電極を
高電位として厚さ方向に分極され、電極６−３及び６−
４が配置されている領域はこれらの電極を低電位として
分極が施されており、図２（ａ）においては、それぞれ
の電位を（＋）、（−）で示してある。

【００１６】一方、圧電素子１−２においてもそれぞれ
の分割電極６−１’〜６−５’が配置されている領域は
厚さ方向に分極が施されており、電極非形成部１０４−
１’〜１０４−５’には分極が施されていない。また、
分割電極６−１’、６−２’、６−５’が配置されてい
る領域はこれらの電極を高電位として厚さ方向に分極さ
れ、電極６−３’及び６−４’が配置されている領域は
これらの電極を低電位として分極が施されており、図２
（ｂ）においては、それぞれの電位を（＋）、（−）で
示してある。

【００１７】図２（ａ）に示したごとく圧電素子１−１
のＬ−Ｌ断面の分極状態は電極６−１及び電極６−２と
電極６Ｇで挟まれた領域は分極が施されるが、電極非形
成部１０４−１と１０４−５とで挟まれた領域は分極が
施されていない。

【００１８】なお、図２（ｂ）に示したごとく、圧電素
子１−２の電極配置は圧電素子１−１の電極を図中ａ−
ａ軸について対称に投影した配置となっている。

【００１９】プリント基板４は、ベース材に厚さ２５μ
ｍのポリイミドを、電極材料に３５μｍ厚の銅箔を用い
ており、接着層のないプリント基板材料を用いている。
これはプリント基板内の接着層による振動子の減衰量の
増加を防ぐためである。図３に示した如く、プリント基
板４の円盤部の上面には、圧電素子１−１の各電極６−
１〜６−５に対応する位置に電極７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ
１，７Ｂ２，７Ｓ１が形成されており、該振動子が組立
てられた状態ではプリント基板４上の電極７Ａ１が圧電
素子１−１上の電極６−１に、電極７Ａ２が電極６−３
に、電極７Ｂ１が電極６−２に、電極７Ｂ２が電極６−
４に、電極７Ｓ１が電極６−５に、それぞれ圧接される
ことになる。また、電極７Ａ１と電極７Ａ２はプリント
基板４上のリードパターン８−６により互いに接続され
ている。

【００２０】プリント基板４の円盤部の裏の面には裏の
面と同様に圧電素子１−２の各電極６−１’〜６−４’
に対応する位置に、電極７Ａ３，７Ａ４，７Ｂ３，７Ｂ
４，７Ｓ２が形成されるとともに接地用電極７Ｇが形成
されており、振動子組立状態では電極７Ａ３と６−
２’、７Ａ４と６−４’、７Ｂ３と６−１’及び６−
５’、７Ｂ４と６−３’、が互いに圧接された状態とな
る。また、電極７Ｂ３と７Ｂ４はリードパターン８−７
により接続されている。又、接地用電極７Ｇは金属材料
で形成された締結ボルト５と接して電気的に接地され
る。また、電極７Ａ１は裏側の電極７Ａ３とスルーホー
ル１０１により接続され、同様に７Ａ２と７Ａ４、７Ｂ
１と７Ｂ３、７Ｂ２と７Ｂ４、がそれぞれスルーホール
により接続されている。

【００２１】圧電素子１−１の電極６−１及び６−３と
圧電素子１−２の電極６−２’及び６−４’はＡ相用電
極となる。同様に圧電素子１−１の電極６−２及び６−
４と圧電素子１−２の電極６−１’及び６−５’並びに
６−３’はＢ相用電極となる。又、圧電素子１−１の電
極６−５は第１のセンサ用電極であり、すなわちＳ１相
となり、圧電素子１−２の電極６−５’は第２のセンサ
用電極Ｓ２相である。

【００２２】プリント基板４には外部制御回路との接続
端子９が設けられており、プリント基板４上のリードパ
ターンにより電極７Ａ１が端子９Ａに、電極７Ｂ１が端
子９Ｂ１に、電極７Ｇが端子９Ｇに、電極７Ｓ１が端子
９Ｓ１に、電極７Ｓ２が端子９Ｓ２に、それぞれ接続さ
れている。

【００２３】締結ボルト５及び上部振動体２、下部振動
体３は金属材料で構成されており、電気的に同電位とな
る。又、プリント基板４の基板電極７Ｇは締結ボルト５
と密着し、圧電素子１−１、１−２の電極６−Ｇはそれ
ぞれ上部振動体２、下部振動体３に加圧接触しており、
電極６−Ｇは基板電極７Ｇと同電位となる。プリント基
板４の接続端子９Ｇにより圧電素子１−１及び１−２に
ＧＮＤ電位を与えられる。

【００２４】プリント基板４の接続端子に電圧を印加す
ることで圧電素子１−１及び１−２への給電が行われ
る。接続端子９ＧをＧＮＤ電位とし、接続端子９Ａに電
圧を印加することで圧電素子のＡ相に電圧が駆動され
る。同様に接続端子９Ｂに電圧を印加することでＢ相が
駆動される。

【００２５】接続端子９Ａに電圧を印加すると、Ａ相は
歪を発生し、振動子は図１に示すＸ方向に屈曲する。同
様にＢ相に対して電圧を印加するとＸ方向とほゞ直交す
るＹ方向に屈曲される。印加する電圧を交流電圧とし、
例えば振動子の屈曲振動の固有振動数付近の交流周波数
を選ぶと、周期的、かつ安定した振動子の屈曲振動が得
られる。又、Ｂ相への印加電圧をＡ相への印加電圧に対
して適当な時間的位相差を与えると、振動子の任意の点
は軌跡が楕円を描くように振動を行う。このような振動
をしている振動子の任意の点、例えば上部振動体の上端
面に不図示の移動体を加圧接触させると、移動体は振動
子の表面粒子の楕円運動により、送りの力を与えられ
る。

【００２６】圧電素子の電極６−５は振動子の屈曲変形
により歪みを生じ、圧電効果により電荷を発生する。圧
電素子１−１の電極６−５はＡ相圧電素子に対して０ｒ
ａｄずれた位置に配置される。このときの周波数に対す
るＡ相圧電素子の印加電圧と電極６−５の出力信号（以
後Ｓ１と称する）の位相差の関係（以後θＡ−Ｓ１と称
する）、及びＳ１の出力信号の大きさ（ＶＳ１）の関係
を図５に示す。屈曲１振動モードで振動子を駆動する
と、共振周波数Ｆｒにおいて位相差θＡ−Ｓ１は、ＣＷ
（時計周り方向）、（反時計周り方向）共に（９０π／
１８０）ｒａｄになり、共振周波数より高い側の周波数
では徐々にずれていく。出力信号の大きさ（ＶＳ１）は
共振周波数付近で最大値をとり、共振周波数より高い側
の周波数では徐々に小さくなる。圧電素子１−２の電極
６−５’も同様の作用をもたらす。よって、これら振動
子の振動状態のセンシング手段の出力信号を正確にモニ
タすることが振動子の制御を行うために必要なものとな
る。

【００２７】振動子の歪により圧電素子１−１の電極６
−５の発生する電荷はプリント基板２０の接続端子９Ｓ
１で検出される。接続端子９Ｓ１により検出されるセン
サ信号をＯ１とする。同様に圧電素子１−２の電極６−
５’の発生する電荷は接続端子９Ｓ２により検出され
る。接続端子９Ｓ２により検出されるセンサ信号をＯ２
とする。又、圧電素子１−１の電極６−５の出力する信
号をＳ１、圧電素子１−２の電極６−５’の出力する信
号をＳ２とする。

【００２８】センサ信号Ｏ１及びＯ２にはプリント基板
に配置されたプリントパターンで生じるクロストークに
よりノイズが含まれてしまう。

【００２９】図４（ａ）は信号Ｓ１にノイズが含まれた
ときの接続端子９Ｓ１で観測される信号Ｏ１を示したも
のである。Ｄ１はＡ、Ｂ相の駆動信号によりプリントパ
ターン８−４上に発生するクロストークノイズ成分であ
り、Ｏ１はＳ１とＤ１がたし合わされた形で観測され
る。図に示したごとく、Ｏ１とＳ１はθ１だけ位相がず
れており、振動子の振動状態を正しく観測することがで
きない。

【００３０】図４（ｂ）は信号Ｓ２にノイズが含まれた
時の観測される信号Ｏ２を示したものである。Ｓ２はＳ
１と振動変位に対する出力信号の関係がπｒｅｄずれる
ので図に示したようになる。プリントパターン８−４と
８−５はほぼ同形状、同位置にあるので、プリントパタ
ーン８−５に発生するクロストークノイズはパターン８
−４に発生するものと等しく、ここではパターン８−５
に発生するノイズをＤ１で表す。Ｏ２はＳ２とＤ１がた
し合わされた形で観測され、Ｏ１と同様にＯ２とＳ２は
θ２だけ位相がずることになる。

【００３１】上記の各信号の関係を位相平面上のベクト
ルとして表し、関係を示すと以下のようになる。

【００３２】

【数１】

【００３３】という値が得られ、図４（ｃ）に示したよ
うにノイズの影響を取り除いた信号を観測できる。

【００３４】このように接続端子９Ｓ１及び９Ｓ２より
観測される信号の差分を求めることで、プリント基板上
でクロストークにより発生するノイズ成分を除去し、信
頼性の高いセンサ信号が観測される。この結果、精度の
高い振動子の制御を行うことが可能となる。

【００３５】図１１は本発明の棒状超音波振動子を用い
た棒状超音波モータの縦断面図である。振動子の締結ボ
ルト５は先端部に細径の支柱部５ｐを有し、この支柱部
の先端に固定された固定部材１５によりモータ自体の固
定を行えるようにし、更に移動体等の回転支持の作用を
兼用している。移動体１８は上部弾性体２の先端面に接
触し、加圧は固定部材１５からベアリング部材１３とギ
ア１４を介して移動体１８に内装されたバネケース１７
のコイルバネ１６を押圧することで与えられる。

【００３６】図１２に本発明の超音波振動子で構成され
た棒状超音波モータを有する光学装置を示す。

【００３７】棒状超音波モータと一体的に組みつけられ
ているギア１４はギア伝達機構Ｇの入力ギアＧＩに噛合
し、その出力ギアＧ０はレンズＬ１を保持するレンズ保
持部材Ｈに形成されたギアＨＩに噛合している。このレ
ンズ保持部材Ｈは固定筒Ｋにヘリコイド結合し、超音波
モータの駆動力によりギア伝達機構Ｇを介して回転駆動
されて合焦が行われる。

【００３８】〈実施例２〉図６に本発明の第２の実施例
の超音波振動子に用いられる積層圧電素子の構成を示
す。図７は該積層圧電素子の分極状態を示す。図８は本
実施例で用いるフレキシブルプリント基板である。本実
施例は積層圧電素子に１相の駆動相を設けているが、積
層圧電素子及びフレキシブルプリント基板の構成を変更
することで２相の駆動相を形成することも可能である。

【００３９】積層圧電素子１０は、予め仮焼後粉砕した
セラミックス粉末をシート状に成形した複数の圧電素子
板を積層化して形成される。本実施例では積層圧電素子
１０は５枚の圧電素子板１００−１〜１００−５により
構成され、各圧電素子板はいずれも直径８ｍｍ、各層の
厚さ０．１ｍｍ、全長０．５ｍｍである。各圧電素子板
には片面あるいは両面に電極膜が形成されると共に１〜
３個の導通穴（電極用金属膜で被覆された穴）１０１ａ
〜１０１ｃが同位置に貫設されている。

【００４０】図６には各圧電素子板１００−１〜１００
−５の表の面と圧電素子板１００−５の裏面が示されて
いる。

【００４１】第１の圧電素子板１００−１の表の面に
は、中心孔の外周に沿ってほゞ環状の電極非形成部１０
４−１４が設けられるとともに該電極非形成部１０４−
１４に連なる放射状部分を有した二つの電極非形成部１
０４−１１及び１０４−１２を隔てゝ二つの分割電極３
０ａ１、３０ｂ１が形成され、更に、分割電極３０ａ
１、３０ｂ１の内側の円弧状の電極非形成部の中には円
弧状のセンサ用分割電極３０ｓ１、３０ｓ２が形成され
ている。

【００４２】第２の圧電素子板１００−２の表の面には
中心孔の外周に沿う環状の電極非形成部１０４−１４が
設けられるとともに、圧電素子板１００−１の電極非形
成部１０４−１１とほゞ同形状の電極非形成部１０４−
１３が該部１０４−１１と同位置に設けられ、これ以外
の面は全面電極３１−１として電極膜で被覆されてい
る。また、貫設されている３個の導通穴１０１ａ、１０
１ｂ、１０１ｃのうち２個の導通穴１０１ａ及び１０１
ｂの周囲には環状の電極非形成部が設けられている。

【００４３】第３の圧電素子板１００−３の表の面に
は、中心孔の外周に沿う環状の電極非形成部１０４−１
４と、放射状の２個の電極非形成部１０４−１５及び１
０４−１６と、が設けられるとともに、該電極非形成部
１０４−１５及び１０４−１６で隔てられた二つの分割
電極３０ａ２及び３０ｂ２が形成されている。

【００４４】第４の圧電素子板１００−４の表の面には
中心孔の外周に沿う環状の電極非形成部１０４−１４が
設けられるほかはすべて電極膜で被覆された全面電極３
１−２が形成され、２個の導通穴１０１ａ及び１０１ｂ
の外周にも環状の電極非形成部が設けられている。

【００４５】第５の圧電素子板１００−５の表の面に
は、中心孔の外周に沿う環状の電極非形成部１０４−１
４と、放射状の二つの電極非形成部１０４−１７及び１
０４−１８と、が設けられるとともに該電極非形成部１
０４−１７及び１０４−１８により隔てられた二つの分
割電極３０ａ３及び３０ｂ３が形成されている。また、
電極非形成部１０４−１８には只１個の導通穴１０１ｃ
が開口している。一方、該圧電素子板１００−５の裏面
には中心孔に沿う環状の電極非形成部１０４−１４が設
けられるとともに導通穴１０１ｃが開口し、全面電極３
１−３が形成されている。

【００４６】前記の如き各圧電素子板１００−１〜１０
０−５をそれらの電極非形成部と導通穴の位置が一致す
るようにそれぞれの表の面を上にして重ね合わせること
で積層圧電素子１０が形成される。

【００４７】このようにして形成された積層圧電素子１
０を図７（ａ）のように、２つの高抵抗を用いて分圧が
できるように結線し、圧電素子板１００−１の上端面の
電極３０ａ１，３０ｂ１，３０ｓ１，３０ｓ２の各々に
コンタクトピンを接触させて直流電源により直流電圧を
印加することで積層圧電素子１０を図７（ｂ）に示す矢
印の方向に分極させる。その結果、分割電極３０ａ１が
配置された領域と分割電極３０ｂ１が配置された領域は
互いに逆方向に分極され、超音波振動子において例えば
Ａ相駆動用の圧電素子として用いることができる。な
お、圧電素子板１００−１に設けられた分割電極３０ｓ
１，３０ｓ２はセンサ相電極となる。

【００４８】前記積層圧電素子１０を振動子に組み込ん
だ時に外部との電気的接続を行うために、図８に示す構
成のプリント基板２０が用いられる。該プリント基板２
０は、同図に示すように、積層圧電素子１０と圧接し電
気的接続を行う円板部及び外部との接続を行う部分より
構成される。プリント基板２０の円板部には積層圧電素
子１０の分割電極３０ａ１、３０ｂ１と接する基板電極
７Ａ、分割電極３０ｓ１と接する基板電極７Ｓ１及び分
割電極３０ｓ２と接する基板電極７Ｓ２が形成されてお
り、各基板電極はプリント基板上のリードパターンによ
り接続端子９と接続される。

【００４９】センサー用電極３０ｓ１と３０ｓ２は積層
圧電素子の中心軸に対して対称の位置に形成されてる
が、該電極が配置された領域の圧電素子の分極は同一の
方向にされているので積層圧電素子１０に屈曲変形を生
じたとき、片方には正の歪みを生じ、もう一方には負の
歪みを生じる。このため、これら電極３０ｓ１と３０ｓ
２の出力信号は互いに逆位相となる。第１の実施例に示
したごとく、接続端子９Ｓ１及び９Ｓ２により観測され
る信号の差分をセンサ信号とすることで、プリント基板
上でクロストークにより発生するノイズ成分は除去さ
れ、信頼性の高いセンサ信号が観測される。

【００５０】本実施例で示した積層圧電素子１０を用い
た超音波振動子は、前述の構成以外は図１に示した第１
の実施例と同様の構成であり、説明を省略する。

【００５１】なお、本実施例は圧電素子を積層圧電素子
として構成を示したが、１枚の圧電素子についても同様
の構成をとることが可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による超
音波振動子では、圧電素子と外部回路及び電源とを電気
的に接続する接続手段としてプリント基板を用い、該プ
リント基板を圧電素子に密着させた状態で圧電素子とと
もに振動子の弾性体に挟圧保持させる構成としたので、
リード線の半田付け作業が不要となり、リード線の半田
付け作業に関連して派生する種々の問題を回避すること
ができ、その結果、従来よりも品質の安定した超音波振
動子を能率よく製造することが可能となった。また、本
発明の超音波振動子では、互いに逆位相の出力信号を発
生する二つのセンサー領域を圧電素子に設け、両センサ
ー領域の出力の差から該超音波振動子の振動状態を検出
するようにしたので各出力信号に含まれる雑音成分を除
去することができるため、小さな出力信号であっても高
精度の検出が可能となり、その結果、本発明によれば従
来よりも高精度の制御が可能な超音波振動子、超音波モ
ータ及び超音波モータを備えた装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の棒状超音波振動子の分解斜視
図。

【図２】第１の実施例の２枚の圧電素子の表面及び裏面
並びに断面を示す図で、（ａ）は圧電素子１−１を、
（ｂ）は圧電素子１−２をそれぞれ示した図。

【図３】図１に示した棒状超音波振動子に用いるフレキ
シブルプリント基板の表面と裏面を示す平面図。

【図４】図１に示した棒状超音波振動子駆動時のセンサ
信号を示した図。

【図５】棒状超音波振動子駆動時のセンサ相特性を示し
た図。

【図６】第２の実施例の超音波振動子に使用される積層
圧電素子の構成を示す図。

【図７】図６に示した積層圧電素子の分極方法（ａ）及
び分極された状態（ｂ）を示した図。

【図８】第２の実施例で使用されるフレキシブルプリン
ト基板の構成を示す図。

【図９】従来例の棒状超音波振動子の分解斜視図。

【図１０】従来例の圧電素子を示す図。

【図１１】本発明の棒状超音波振動子により構成された
超音波モータの縦断面図。

【図１２】図１１の棒状超音波モータを駆動源とするレ
ンズ駆動機構を組み込んだレンズ鏡筒の縦断面図。

【符号の説明】

１，１−１，１−２…圧電素子 ２…上部振動体 ３…下部振動体 ４…フレキシブル
プリント基板 ５…締結ボルト ６−１〜６−５，６−１’〜６−５’、６Ｇ…圧電素子
電極 ７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ２，７Ａ３，７Ａ４，７
Ｂ３，７Ｂ４，７Ｇ１，７Ｇ２…基板電極 １０…積層圧電素子 １３…ベアリング部
材 １４…ギア １５…固定部材 １６…コイルバネ １７…バネケース １８…ロータ １９…電極板 ２２…絶縁シート １００−１〜１００−５…圧
電素子板 １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…導通穴 １０４−１〜１０４−５，１０４−１１〜１０４−１８
…電極非形成部 ３０ａ１，３０１ｂ１，３０ａ２，３０ａ３，３０ｂ
３，３０ｓ１，３０ｓ２，３１−１，３１−２，３１−
３…電極

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子本体部分を構成する弾性体と、該
   弾性体に挟圧保持された圧電素子と、該圧電素子に接し
   該圧電素子と外部回路及び電源とを接続するプリント基
   板と、を有している超音波振動子であって、互いに逆相
   の出力信号を発生する二つのセンサー領域が該圧電素子
   に設けられていることを特徴とする超音波振動子。
2. 【請求項２】 該プリント基板は２枚の圧電素子の間に
   挟圧保持されており、該圧電素子の各々には該２個のセ
   ンサー領域が形成されていることを特徴とする請求項１
   の超音波振動子。
3. 【請求項３】 該圧電素子は数枚の圧電素子板を積層し
   た積層型圧電素子として構成されており、該積層型圧電
   素子は、片面にのみ複数の分割電極を有した少なくとも
   一枚の第一の圧電素子板と、片面にのみ全面電極を有し
   た少なくとも一枚の第二の圧電素子板と、を含み、該第
   一の圧電素子板と該第二の圧電素子板とをそれぞれの電
   極形成面を上向きにして交互に重ね合せることによって
   構成され、各圧電素子板の電極はその直下の圧電素子板
   の電極と共用になっており、該第一の圧電素子板の電極
   形成面には該プリント基板が圧接され、該電極形成面に
   は互いに逆相の出力信号を発生する二つのセンサー領域
   が形成されていることを特徴とする請求項１の超音波振
   動子。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載された超音波振動
   子の端面に圧接されて摩擦駆動される移動体を有してい
   ることを特徴とする超音波モータ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された超音波モータにお
   ける移動体によって駆動される駆動機構を有する超音波
   モータを備えた装置。