JP5186495B2 - 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置に関するものである。

従来より、圧電素子を有する振動型アクチュエータとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。

特許文献１に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体に取り付けられた駆動子とを備えている。

このアクチュエータ本体は、長手方向を有する平板状の圧電素子で構成されており、対角位置にある２対の電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加することで、該圧電素子の長手方向への縦振動（所謂、伸縮振動）と該圧電素子の短手方向への屈曲振動とを調和的に発生させている。その結果、駆動子は、該圧電素子の長手方向と短手方向とを含む平面内で周回運動、詳しくは、楕円運動を行う。

前記駆動子は、略半球体に形成されていて、アクチュエータ本体の長辺側面に２つ設けられている。この長辺側面はアクチュエータ本体の屈曲振動の振動方向を向く面であって、アクチュエータ本体が屈曲振動する際にその屈曲振動に従って屈曲変形する、換言すれば、波打つ面である。これら２つの駆動子は、該長辺側面において、屈曲変位が最も大きくなる屈曲振動の腹の部分に取り付けられている。

このように構成された振動型アクチュエータは、固定体と、該固定体に対して相対的に移動可能に配置された可動体の間に配置される。詳しくは、振動型アクチュエータは、前記駆動子が固定体及び可動体のうちの一方（以下、被当接体ともいう）に当接した状態で、固定体及び可動体のうちの他方に固定されて配設されている。その状態で、振動型アクチュエータを作動させて駆動子を前述の如く周回運動させると、駆動子は周回運動の或る領域では被当接体を押圧しながら摩擦力を増大させて周回し、周回運動の別の領域では被当接体から離間して又は被当接体との間の摩擦力を低減した状態で周回することになる。そして、被当接体を押圧しながら周回するときに、駆動子と被当接体との間の摩擦力を介して駆動力が可動体に伝達され、可動体を所定の方向へ駆動する。

特開２００４−３０４９６３号公報

前述の如く、アクチュエータ本体の振動に伴って周回運動する駆動子と該駆動子が当接する被当接体との間の摩擦力を介して可動体に駆動力を付与する振動型アクチュエータにおいては、駆動子における被当接体との当接部の変位が大きくなるほど、可動体に対して大きな駆動力を付与できる。そして、駆動子の外周形状を大きくすると、アクチュエータ本体に取り付けられた駆動子の基部と駆動子の当接部（被当接体と当接する部分）との距離が長くなるため、駆動子の該当接部の変位は大きくなると考えられる。しかしながら、駆動子を大きくしても、必ずしも、可動体に対して大きな駆動力を付与できるわけではない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可動体に対して大きな駆動力を付与して、振動型アクチュエータの駆動効率を向上させることにある。

この目的を達成するために、本発明は、駆動子に減肉部を設けることで、駆動子の倒れこみ振動の共振周波数を調節するようにしたものである。ここで、「駆動子の倒れこみ振動」とは、アクチュエータ本体に取り付けられた、駆動子の基部を中心とする、駆動力を出力する方向への駆動子の振動を意味する。

具体的には、本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、前記駆動子には、減肉部が設けられているものとする。ここで、「減肉部」とは、それ以外の部分よりも肉が減っている（状態の）部分を意味するものであって、元となる形状から切削加工等の追加的な加工によって肉が減っている状態にされたか、鋳造等のように製造された時点で元々肉が減っている状態にされているかは問わない。

また、本発明に係る駆動装置は、相対移動可能な固定体及び可動体と、前記固定体及び可動体の間に介設される前記振動型アクチュエータとを備えている。そして、前記振動型アクチュエータは、前記駆動子が前記固定体及び可動体の一方に当接する状態で該固定体及び可動体の他方に配設されているものとする。

本発明によれば、駆動子に減肉部を設けることで駆動子の重量を調節して、駆動子の倒れこみ振動の共振周波数を調節することによって、駆動子の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体の振動の位相に近づける（好ましくは、一致させる）ことができるため、被当接体と当接する駆動子の先端部の変位を駆動子の基部の変位と同じ方向へ該基部の変位よりも拡大することができ、その結果、駆動効率を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図２は、駆動装置の斜視図である。 図３は、圧電素子ユニットの分解斜視図である。 図４は、アクチュエータ本体の概略構成を示す概略正面図である。 図５は、超音波アクチュエータの断面図である。 図６は、アクチュエータ本体の長手方向への縦振動の１次モードによる変位を示す概念図である。 図７は、アクチュエータ本体の屈曲振動の２次モードによる変位を示す概念図である。 図８は、アクチュエータ本体の動作を示す概念図である。 図９は、超音波アクチュエータによるステージの駆動を説明するための概念図であって、（ａ）は駆動前の状態、（ｂ）はアクチュエータ本体が長手方向に伸張することで一方の駆動子によってステージを駆動する状態、（ｃ）はアクチュエータ本体が長手方向に収縮することで他方の駆動子によってステージを駆動する状態を示す。 図１０は、駆動子が変形する様子を示す概略断面図である。 図１１は、実施形態２に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図１２は、実施形態３に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図１３は、実施形態３の変形例に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図１４は、実施形態４に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図１５は、実施形態４に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図１６は、実施形態５に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図１７は、実施形態５に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図１８は、実施形態５の変形例に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図１９は、実施形態６に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図２０は、実施形態６に係る超音波アクチュエータの断面図である。 図２１はその他の実施形態に係る超音波アクチュエータの斜視図である。 図２２はその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。 図２３は別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。 図２４はさらに別のその他の実施形態に係る駆動装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る駆動装置１は、図２に示すように、ステージ１１と、超音波アクチュエータ２と、該超音波アクチュエータ２を駆動制御する制御装置（図示省略）とを備えている。

ステージ１１は、互いに平行な状態で固定体としての基台（図示省略）上に固定されたガイド１２，１２に摺動可能に取り付けられている。つまり、ステージ１１は、ガイド１２，１２が延びる方向に沿って移動可能に構成されている。このステージ１１が可動体を構成する。これらガイド１２，１２の延びる方向がステージ１１の可動方向となる。このステージ１１は、平面視略方形の板状部材であって、アルミナで形成されている。尚、ステージ１１の材質は、アルミナに限られるものではなく、任意の材質を用いて形成することができる。そして、前記超音波アクチュエータ２は、このステージ１１の裏面（ガイド１２，１２が設けられている側の面）に後述する駆動子８，８が当接するように配設されている。

前記超音波アクチュエータ２は、図１に示すように、振動を発生させるアクチュエータ本体４と、該アクチュエータ本体４の駆動力をステージ１１に伝達させる駆動子８，８と、該アクチュエータ本体４を収容するケース５と、アクチュエータ本体４とケース５との間に介設されてアクチュエータ本体４を弾性的に支持する支持ゴム６１，６１と、アクチュエータ本体４を前記ステージ１１に付勢するための付勢ゴム６２とを備えている。この超音波アクチュエータ２が振動型アクチュエータを構成する（以下、同様）。

前記アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０で構成されている。

前記圧電素子ユニット４０は、略長方形状の互いに対向する一対の主面と、この主面と直交して該主面の長手方向に延びる、互いに対向する一対の長辺側面と、これら主面及び長辺側面の両方と直交して該主面の短手方向に延びる、互いに対向する一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。

この圧電素子ユニット４０は、図３に示すように、５つの圧電体層（圧電素子）４１，４１，…と４つの内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層して構成される。内部電極層４２，４４，４３，４４は、積層方向に圧電体層４１を介して交互に配された、第１給電電極層４２と共通電極層４４と第２給電電極層４３と共通電極層４４とで構成される。これら第１給電電極層４２、第２給電電極層４３及び共通電極層４４，４４のそれぞれは、各圧電体層４１の主面上に印刷されている。

前記各圧電体層４１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック材料からなる絶縁体層であって、前記圧電素子ユニット４０と同様に、一対の主面と、一対の長辺側面と、一対の短辺側面とを有する略直方体状をしている。また、各圧電体層４１には、その長辺側面のうち一方の長辺側面の長手方向中央部に外部電極４５ａが、一方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４６ａが、他方の短辺側面の短手方向中央部に外部電極４７ａがそれぞれ形成されている。

前記各共通電極層４４は、圧電体層４１の主面の略全面に亘って設けられた略長方形状をしている。また、各共通電極層４４の一方の長辺部には、その長手方向中央部から圧電体層４１の前記外部電極４５ａまで延びる引出電極４４ａが形成されている。

前記第１給電電極層４２は、図４に示すように、圧電体層４１の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ２等分してなる４つの領域のうち該主面の対角線方向に位置する２対の領域のうち一方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第１電極４２ａ，４２ｂと、これら第１電極４２ａ，４２ｂを連結して導通させる導通電極４２ｃとを有する。各第１電極４２ａ（４２ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第１電極４２ａ（４２ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第１電極４２ａ，４２ｂのうちの一方の第１電極４２ａには、圧電体層４１の前記外部電極４６ａまで延びる引出電極４２ｄが設けられている。

前記第２給電電極層４３は、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する前記２対の領域のうち他方の対の領域にそれぞれ形成された一対の第２電極４３ａ，４３ｂと、これら第２電極４３ａ，４３ｂを連結して導通させる導通電極４３ｃとを有する。前記他方の対の領域のうち積層方向に見て前記第１電極４２ａの前記短手方向且つ前記第１電極４２ｂの前記長手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ａであり、第１電極４２ａの該長手方向且つ第１電極４２ｂの該短手方向に隣接する領域に設けられる電極が第２電極４３ｂである。各第２電極４３ａ（４３ｂ）は略矩形状の電極であり、積層方向に見て共通電極層４４と重なっている。つまり、各第２電極４３ａ（４３ｂ）は、圧電体層４１を挟んで共通電極層４４と対向している。また、第２電極４３ａ，４３ｂのうちの一方の第２電極４３ｂには、圧電体層４１の前記外部電極４７ａまで延びる引出電極４３ｄが設けられている。

これら圧電体層４１，４１，…と内部電極層４２，４４，４３，４４とを交互に積層することで構成された圧電素子ユニット４０においては、その一方の長辺側面の前記長手方向中央部に、各圧電体層４１の外部電極４５ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４５が形成されている。この外部電極４５には、前記共通電極層４４，４４に形成された引出電極４４ａ，４４ａが電気的に接続されている。同様に、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４６ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４６が形成されている。この外部電極４６には、前記第１給電電極層４２の引出電極４２ｄが電気的に接続されている。また、圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面の前記短手方向中央部には、各圧電体層４１の外部電極４７ａが積層方向に並んで一まとまりの外部電極４７が形成されている。この外部電極４７には、前記第２給電電極層４３の引出電極４３ｄが電気的に接続されている。

そして、圧電素子ユニット４０の長辺側面のうち他方の長辺側面、即ち、前記外部電極４５ａが設けられていない側の長辺側面（すなわち、後述する屈曲振動の振動方向を向く一対の面のうちの一方の面。以下、設置面ともいう）４０ａには、２個の駆動子８，８が設けられている。

これら駆動子８，８は、軸方向に同軸状の貫通孔８０が穿孔された円柱状の部材、即ち、円筒状の部材であって、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等で形成されている。この貫通孔８０が減肉部を構成する。

各駆動子８は、その軸方向が圧電素子ユニット４０の厚み方向（以下、直交方向ともいう）を向くように設置面４０ａ上に配設されている。この直交方向は、圧電素子ユニット４０の積層方向でもあり、駆動子８が後述する周回運動を行う平面に直交する方向でもあり、圧電素子ユニット４０の後述する屈曲振動の振動方向と縦振動の振動方向とに直交する方向でもある。

また、これら駆動子８，８は、図５に示すように、設置面４０ａに対して接着剤８２を介して線接触状に取り付けられている。ここで、「線接触状」とは、駆動子８と設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、駆動子８と設置面４０ａとの間に接着剤８２を介在させて該駆動子８と設置面４０ａとが実質的に線接触している状態も意味する。また、「円柱状」とは、厳密な円柱形状に限られず、駆動子８が設置面４０ａに対して概略線接触となるような実質的な円柱形状も含む意味である。

接着剤８２としては、圧電素子ユニット４０の材料及び駆動子８の材料よりも柔らかいことが望ましい。具体的には、合成樹脂、特にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。このような材料を用いることにより圧電素子ユニット４０の後述する振動をできるだけ阻害せずに駆動子８，８と設置面４０ａとの間の固定を実現することができる。

また、駆動子８，８が設けられた位置は、設置面４０ａにおいて、圧電素子ユニット４０の長手方向両端部から該設置面４０ａの全長の３０〜３５％距離だけ内側に入った位置であり、即ち、圧電素子ユニット４０の後述する屈曲振動の２次モードの腹の位置であって、振動が最も大きくなる位置である。

このように構成されたアクチュエータ本体４は、前記外部電極４５をグランドに接続し、前記外部電極４６に所定周波数の交流電圧を、前記外部電極４７に該交流電圧と位相が９０°ずれた交流電圧を印加することによって、圧電体層４１の主面の対角線方向に位置する一方の対の第１電極４２ａ，４２ｂと、他方の対の第２電極４３ａ，４３ｂとに互いに位相が９０°ずれた交流電圧が印加され、その長手方向への縦振動（いわゆる、伸縮振動）とその短手方向への屈曲振動（いわゆる、横振動）とが誘起される。

縦振動の共振周波数及び屈曲振動の共振周波数はそれぞれ、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０の材料、形状等により決定される。さらに、両共振周波数は、アクチュエータ本体４を支持する力及び支持する部分によっても影響を受ける。これらを考慮して、両共振周波数を略一致させ、その近傍の周波数の交流電圧を位相を９０°ずらした状態で外部電極４６，４７のそれぞれに印加する。例えば、縦振動の１次モード（図６参照）の共振周波数と屈曲振動の２次モード（図７参照）の共振周波数とが一致するように圧電素子ユニット４０の形状等を設計して、該共振周波数近傍の交流電圧を前述の如く、位相を９０°ずらして印加することによって、圧電素子ユニット４０には、縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとが調和的に誘起され、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す形状の変化を順番に起こす。

その結果、圧電素子ユニット４０に設けられた各駆動子８が該圧電素子ユニット４０の主面と平行な平面、即ち、長手方向と短手方向とを含む平面（図８における紙面と平行な面）内で略楕円運動、即ち、周回運動を行う。

前記ケース５は、樹脂製であって、前記圧電素子ユニット４０に対応した略直方体状の概略箱形状をしている。このケース５は、前記圧電素子ユニット４０の主面と平行で且つ略長方形状の主壁部５１と、該主壁部５１の前記長手方向の一側（図１における左側）に位置する短辺部に設けられた第１短辺壁部５２と、該主壁部５１の該長手方向の他側（図１における右側）に位置する短辺部に設けられた第２短辺壁部５３と、該主壁部５１の前記短手方向の一側（図１における下側）に位置する長辺部に設けられた長辺壁部５４とを有している。つまり、ケース５は、主壁部５１に対向する側及び該主壁部５１の該短手方向の他側（図１における上側）に位置する長辺部（圧電素子ユニット４０の駆動子８，８が設けられた長辺側面に対応する部分）には壁部が設けられておらず、圧電素子ユニット４０の積層方向（主壁部５１の法線方向）の一側及び該短手方向の他側に開口した形状となっている。

このように構成されたケース５内に前記アクチュエータ本体４が収容されている。アクチュエータ本体４は、圧電素子ユニット４０の一方の主面が主壁部５１と対向し且つ圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面（前記外部電極４５が設けられている側の長辺側面）が長辺壁部５４と対向するようにしてケース５内に収容されている。このとき、駆動子８，８はケース５から前記短手方向の他側に突出している。また、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面とケース５の第１短辺壁部５２との間および圧電素子ユニット４０の他方の短辺側面とケース５の第２短辺壁部５３との間にはそれぞれ支持ゴム６１，６１が介設されている。この圧電素子ユニット４０の両短辺側面は縦振動の腹の部分であるが、支持ゴム６１，６１は弾性体であるため、圧電素子ユニット４０の縦振動を阻害することなく、該圧電素子ユニット４０を支持することができる。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４並びに第１及び第２短辺壁部５２，５３だけでなく、主壁部５１の内側表面とも当接している。また、圧電素子ユニット４０の一方の長辺側面とケース５の長辺壁部５４との間には付勢ゴム６２が介設されている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４及び長辺壁部５４だけでなく、主壁部５１の内側表面とも当接している。

そして、主壁部５１の内側表面における、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２が当接する部分には電極５１ａ（付勢ゴム６２と当接する電極のみ図示）が設けられているこれらの電極は、主壁部５１の外側表面に設けられた端子電極（図示省略）にそれぞれ導通している。

前記各支持ゴム６１は、シリコーンゴムに金属粒子を混入した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。これら支持ゴム６１，６１は、アクチュエータ本体４をその長手方向に付勢した状態で弾性的に支持する。それと共に、支持ゴム６１，６１は、主壁部５１の内側表面の該支持ゴム６１，６１の配設位置に対応する部分に設けられ且つ前記端子電極に導通する電極と圧電素子ユニット４０の外部電極４６，４７とを導通させている。

また、前記付勢ゴム６２も、支持ゴム６１と同様に、シリコーンゴムに金属粒子を混入した導電性ゴムで構成され、略直方体状をしている。この付勢ゴム６２は、アクチュエータ本体４をその短手方向（即ち、短手方向が付勢方向に相当する）に付勢するためのものである。それと共に、付勢ゴム６２は、圧電素子ユニット４０の外部電極４５と主壁部５１の内側表面の電極５１ａとを導通させている。

尚、これら支持ゴム６１及び付勢ゴム６２の代わりに、板バネ等の弾性部材を採用してもよい。

つまり、ケース５の外側表面に設けられた前記端子電極に給電することによって、圧電素子ユニット４０に給電することができる。

このように構成された超音波アクチュエータ２は、図２に示すように、駆動子８，８がステージ１１の裏面と当接するように配設されると共に、ケース５が基台（図示省略）に固定される。詳しくは、超音波アクチュエータ２は、圧電素子ユニット４０の短手方向がステージ１１の裏面に直交すると共に、圧電素子ユニット４０の長手方向がステージ１１の裏面と平行で且つガイド１２，１２と平行になるように配置される。さらに換言すれば、超音波アクチュエータ２は、圧電素子ユニット４０の屈曲振動の方向がステージ１１の裏面と直交すると共に、圧電素子ユニット４０の縦振動の方向がガイド１２，１２と平行な方向を向くように配置される。

このとき、前記付勢ゴム６２が圧縮変形しており、この付勢ゴム６２の弾性力によって駆動子８，８がステージ１１に付勢されている。超音波アクチュエータ２のステージ１１への付勢力は、付勢ゴム６２の弾性力によって決まる。

前記制御装置は、外部からの動作指令を受けて、その動作指令に応じた周波数の交流電圧を動作指令に応じた位相差で外部電極４６，４７に印加する。

制御装置は、前述の如く、アクチュエータ本体４、即ち、圧電素子ユニット４０に縦振動と屈曲振動とを調和的に発生させて、駆動子８，８を図８に示すような周回運動させることで、ステージ１１を移動させる。具体的には、圧電素子ユニット４０の異常発熱を防止すべく、圧電素子ユニット４０の縦振動と屈曲振動との共通の共振周波数よりも少し高い周波数の交流電圧が外部電極４６，４７に印加される。このとき、かかる交流電圧は、互いに位相が９０°ずれた状態で外部電極４６，４７に印加される。

圧電素子ユニット４０が、縦振動と屈曲振動との合成振動を行うと、駆動子８，８は圧電素子ユニット４０の長手方向と短手方向とを含む平面内において略楕円運動を行う。こうすることで、駆動子８，８は、ステージ１１との当接及び離間を周期的に繰り返しながら、ステージ１１に対して摩擦力を介して圧電素子ユニット４０の長手方向へ駆動力を付与しており、ステージ１１はガイド１２，１２に沿って移動する。この圧電素子ユニット４０の長手方向（ガイド１２，１２が延びる方向と一致する）が、駆動子８，８が駆動力を出力する方向である駆動方向に相当する。

以下に、超音波アクチュエータ２によるステージ１１の駆動を、図９を参照してさらに詳しく説明する。圧電素子ユニット４０が長手方向（縦振動の振動方向）に伸張するとき、一方（例えば、図９の左側）の駆動子８は、図９（ｂ）に示すように、短手方向（屈曲振動の振動方向）においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該一方の駆動子８が変位する側（図９の左側）へ移動させる。このとき、他方（図９の右側）の駆動子８は、該長手方向において一方の駆動子８とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側（ステージ１１から離れる側）の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。

一方、圧電素子ユニット４０が長手方向に収縮するときは、他方（図９の右側）の駆動子８は、図９（ｃ）に示すように、短手方向においてステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１との間の摩擦力が増大し、この摩擦力によってステージ１１を該長手方向における該他方の駆動子８が変位する側（図９の左側）へ移動させる。この移動方向は、前述した、圧電素子ユニット４０の伸張時における一方の駆動子８によるステージ１１の移動方向と同じである。このとき、一方（図９の左側）の駆動子８は、該長手方向において他方の駆動子８とは逆向きに変位するが、該短手方向において反ステージ１１側の領域を変位するため、ステージ１１から離れて摩擦力が作用せず、ステージ１１の移動にはほとんど影響を与えない。

尚、図９においては、ステージ１１の移動に影響を与えない方の駆動子８はステージ１１から離れているが、必ずしも離れている必要はない。すなわち、駆動子８は、ステージ１１を移動させない程度の摩擦力で該ステージ１１に当接してる状態であってもよい。

こうして、一方の駆動子８と他方の駆動子８とは、位相が１８０°ずれた状態で交互にステージ１１を所定の一方向へ移動させる。尚、前記交流電圧を位相を−９０°ずらした状態で外部電極４６，４７に印加することによって、駆動子８，８が出力する駆動力を逆向きにすることができ、ステージ１１を他方向へ移動させることができる。

尚、ステージ１１の移動量、移動速度及び移動加速度は、外部電極４６，４７に給電する交流電圧の電圧値、周波数及び給電時間の少なくとも１つを調整する、又は外部電極４６，４７に給電する各交流電圧の位相のずれを変更する等によって調整することができる。

このように、超音波アクチュエータ２は、駆動子８，８に縦振動の振動方向（長手方向）と屈曲振動の振動方向（短手方向）とを含む平面内で周回運動させて駆動子８，８とステージ１１との間の摩擦力の増大と緩和とを繰り返しながら、該ステージ１１を駆動している。

ここで、駆動子８の周回運動、特に、駆動子８におけるステージ１１との当接部の周回運動は、駆動子８の外周形状が大きいほど大きくなる。これは、設置面４０ａに接着剤８２によって取り付けた駆動子８が、設置面４０ａとの当接部（以下、基部）を中心として左右方向（駆動方向であるアクチュエータ本体４の長手方向）に倒れる、倒れこみ振動を併発するからである。この倒れこみ振動によって、駆動子８におけるステージ１１との当接部（以下、先端部）は、駆動子８の基部よりも、アクチュエータ本体４の長手方向へ振れることになる（図８参照）。つまり、駆動子８の先端部は、アクチュエータ本体４の長手方向への変位が駆動子８の倒れこみ振動によって基部よりも大きくなり、すなわち変位が拡大されて、ステージ１１へ大きな駆動力を付与できるようになる。尚、上述の倒れこみ振動は、駆動子８と設置面４０ａとの当接状態が上述の状態にあるものに限定されない。上述の当接状態は、好ましい一例である。別の好ましい一例としては、駆動子８が設置面４０ａに一定の面積を介して強固に固定されているような場合が挙げられる。かかる当接状態では、駆動子８の基部を中心とした振動よりも、駆動子８自体の曲げ振動が支配的（より低い周波数）となる場合がある。このような場合でも、曲げ振動によって駆動子８の先端部がアクチュエータ本体４の長手方向へ振れるので、駆動子８の先端部は基部よりも変位が拡大される。以下の説明においては、この曲げ振動を含む、駆動子８の先端部が基部に対して相対的に長手方向に振れる振動状態全般を、倒れこみ振動と称して説明を続ける。

そして、駆動子８の外周形状を大きくすると、駆動子８の基部と先端部との距離が長くなるため、倒れこみ振動の振幅が大きくなり、ステージ１１へより大きな駆動力を付与できようになるものと考えられる。ところが、駆動子８の外周形状を大きくしても、必ずしも、大きな駆動力を出力できるわけではない。

すなわち、駆動子８の外周形状を大きくすると、駆動子８の重量が重くなり、倒れこみ振動の共振周波数が低くなる。倒れこみ振動の共振周波数が、圧電素子ユニット４０の振動のうち駆動方向への振動である縦振動の共振周波数に対して相対的に低くなると、倒れこみ振動とアクチュエータ本体４の縦振動との位相がずれる。その結果、アクチュエータ本体４の縦振動による駆動子８の基部の振動変位と、駆動子８の倒れこみ振動による駆動子８の先端部の振動変位とのタイミングが合わず、駆動子８の基部の変位を拡大して先端部に伝えることができない。例えば、倒れこみ振動と縦振動との位相が１８０度ずれた場合には、駆動子８の基部の振れる方向と駆動子８の先端部の振れる方向とが逆になる。これでは、アクチュエータ本体４でいかにパワーを発生させても、それを打ち消す方向に倒れこみ振動が発生することになるので、駆動効率を低減させてしまう。

そこで、本実施形態では、駆動子８に貫通孔８０を形成して、円筒状にすることによって駆動子８を軽量化して、倒れこみ振動の共振周波数を調節している。そのため、駆動子８の倒れこみ振動の振幅を大きくすべく駆動子８の外周形状を大きくしても、駆動子８の重量が重くなることを防止することができ、倒れこみ振動の共振周波数が低くなることを防止することができる。その結果、駆動子８の外周形状を大きくして駆動子８の倒れこみ振動の振幅を大きくしつつ、駆動子８の倒れこみ振動の位相を圧電素子ユニット４０の縦振動の位相に近づけることができる。これによって、駆動子８の倒れこみ振動の振幅を大きくしつつ、駆動子８の先端部の振動変位のタイミングをアクチュエータ本体４の振動変位のタイミングに合わせることができるため、駆動子８の先端部の変位を駆動子８の基部の変位と同じ方向へ該基部の変位よりも拡大することができ、ステージ１１へ大きな駆動力を付与できるようになる。尚、駆動子８の倒れこみ振動の位相を、圧電素子ユニット４０の縦振動の位相と実質的に一致させるのが、最も大きな駆動力を付与でき、最も好ましい。

したがって、本実施形態１によれば、駆動子８に貫通孔８０を設けることによって、駆動子８の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動（本実施形態では縦振動）の位相に近づくように調節することができるため、駆動子８の倒れこみ振動を有効に活用して、駆動子８の基部の駆動方向への変位、即ち、該基部におけるアクチュエータ本体４の駆動方向への変位を拡大して、駆動子８の先端部を該駆動方向へ変位させることができる。つまり、駆動子８の基部の駆動力をより大きな駆動力として駆動子８の先端部から出力することができ、その結果、超音波アクチュエータ２の駆動効率を向上させることができる。

このことは、倒れこみ振動の振幅を大きくすべく、駆動子８の外周形状を大きくしたときに特に有効である。つまり、駆動子８の外周形状を大きくした場合であっても、駆動子８に貫通孔８０を設けることによって、駆動子８の倒れこみ振動の共振周波数を調節して、駆動子８の倒れこみ振動とアクチュエータ本体４の縦振動との位相を合わせることができる。そして、駆動子８の外周形状が大きくなったことで駆動子８の倒れこみ振動の振幅が大きくなるため、駆動子８の基部の駆動方向への変位をより大きく拡大して、駆動子８の先端部を該駆動方向へ変位させることができる。その結果、超音波アクチュエータ２の駆動効率をさらに向上させることができる。

また、駆動子８に貫通孔８０を形成して駆動子８を中空状にすることによって、駆動子８が変形し易くなる。その結果、駆動子８がステージ１１に押圧されたときに、該駆動子８は、その剛性によっては、図１０に示すように、押圧方向に変形する。そうすると、駆動子８とステージ１１との当接部の面積が、特に、駆動方向であるアクチュエータ本体４の長手方向に拡がるため、駆動子８の変位をステージ１１へ確実に伝えることができ、超音波アクチュエータ２の駆動効率をさらに向上させることができる。

さらに、駆動子８が変形して、ステージ１１との当接面積が拡大すると、駆動子８及びステージ１１の単位面積当たりの荷重を低減することができ、駆動子８及びステージ１１の摩耗を低減させることができる。

また、近年、電子機器の小型化にともない超音波アクチュエータ２も小型化が求められているが、超音波アクチュエータ２を小型化した場合、効率を低下させてしまう虞があった。すなわち、駆動子８，８の形状がアクチュエータ本体４に対して相対的に大きくなってしまい、前述のようにアクチュエータ本体４の屈曲振動の腹の部分に駆動子８，８を設けた構成ではアクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害してしまい、その結果、効率を低下させてしまう虞があった。

それに対し、本実施形態では、駆動子８の形状を円柱状（円筒状）とすることによって、各駆動子８と設置面４０ａとの接触面積を小さくすることができ、駆動子８，８をアクチュエータ本体４の屈曲振動によって波打つ長辺側面に設けるにもかかわらず、アクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。それに加えて、該各駆動子８をその円柱の軸がアクチュエータ本体４の屈曲振動の振動方向と縦振動の振動方向とに直交する方向を向くように配設して設置面４０ａに取り付けることによって、アクチュエータ本体４の屈曲振動の阻害をさらに抑制することができる。

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２について説明する。

実施形態２に係る超音波アクチュエータ２０２は、駆動子２０８の貫通孔２８０内に吸振部材を内蔵している点で実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

詳しくは、超音波アクチュエータ２０２の各駆動子２０８は、図１１に示すように、貫通孔２８０内に吸振部材８４が配設されている。この貫通孔２８０が減肉部を構成する。

吸振部材８４の材料としては、駆動子８よりも弾性係数が低く、吸振特性に優れた樹脂やゴム材料（例えば、シリコーンゴム）等を用いることができる。

ここで、前述の如く、内部に空孔が形成された駆動子は、ステージ１１に押圧される際に変形する。しかも、この変形は駆動子の周回運動に同期して繰り返される。このため、駆動子が単独で共振して、アクチュエータ本体４の屈曲振動及び縦振動の共振周波数とは異なる周波数で変形振動する場合がある。この駆動子の変形振動の共振周波数は、駆動子の形状、比重、弾性係数によって異なるが、極端な場合には駆動子とステージ１１との当接状態を変化させ、超音波アクチュエータ２０２としての効率を下げる場合がある。また、駆動子の変形振動の共振が騒音となって発生し、超音波アクチュエータ２０２の静音性を低下させる場合もある。

それに対し、本実施形態では、駆動子２０８の貫通孔２８０は吸振部材８４が内蔵されているため、駆動子２０８の変形振動を吸振部材８４で吸収することができ、超音波アクチュエータ２０２の効率を低下させることを防止することができると共に、騒音が発生することを防止することができる。

ただし、吸振部材８４は、弾性係数が駆動子２０８よりも低いため、駆動子２０８の変形を阻害することはない。

《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２について説明する。

実施形態３に係る超音波アクチュエータ３０２は、駆動子３０８が球状である点で、駆動子８，２０８が円柱状の実施形態１，２とは異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

詳しくは、超音波アクチュエータ３０２の各駆動子３０８は、図１２に示すように、球状の部材であって、貫通孔３８０が形成されている。この貫通孔３８０が減肉部を構成する。

各駆動子３０８は、貫通孔３８０の軸がアクチュエータ本体４の厚み方向を向くようにして設置面４０ａに取り付けられている。

各駆動子３０８は、設置面４０ａに対して接着剤８２を介して点接触状に取り付けられている。ここで、「点接触状」とは、駆動子３０８と設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、駆動子３０８と設置面４０ａとの間に接着剤８２を介在させて該駆動子３０８と設置面４０ａとが実質的に点接触している状態も意味する。

したがって、実施形態３によれば、駆動子３０８に貫通孔３８０を設けることによって、駆動子３０８の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、駆動子３０８の倒れこみ振動を有効に活用して、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きな駆動力として駆動子３０８の先端部から出力することができる。その結果、超音波アクチュエータ３０２の駆動効率を向上させることができる。

さらに、駆動子３０８の外周形状を大きくした場合であっても、駆動子３０８に貫通孔３８０を設けることによって、該倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力を倒れこみ振動により拡大して、駆動子３０８の先端部から出力することができる。そして、駆動子３０８の外周形状を大きくしているため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きく拡大することができる。

また、駆動子３０８の形状を球状とすることによって、駆動子３０８とアクチュエータ本体４の設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、アクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ３０２としての効率を向上させることができる。ここで、「球状」とは、厳密な球形状に限られず、駆動子３０８が圧電素子ユニット４０に対して概略点接触となるような実質的な球形状も含む意味である。

その他、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。

尚、駆動子３０８の貫通孔３８０には、前記実施形態２と同様に吸振部材を内蔵させてもよい。

また、図１３に示すように、環状体８３を各駆動子３０８の周囲に配してもよい。つまり、各駆動子３０８と設置面４０ａとの接触点の周囲に環状体８３を配置したものである。すなわち、各駆動子３０８は、設置面４０ａに対して点接触状に取り付けられるだけでなく、環状体８３を介しても設置面４０ａに取り付けられている。この環状体８３は、各駆動子３０８及び設置面４０ａそれぞれに対して線接触状に取り付けられている。また、各駆動子３０８と環状体８３、および環状体８３と設置面４０ａとは、それぞれ接着剤８２を介して取り付けられている。尚、各駆動子３０８は、設置面４０ａに対して点接触状には取り付けられておらず、環状体８３を介して線接触状にのみ取り付けられる構成であってもよい。ここで、「線接触状」とは、環状体８３と駆動子３０８又は設置面４０ａとが厳密に接触している状態に限られず、環状体８３と駆動子３０８又は設置面４０ａとの間に接着剤８２を介在させて該環状体８３と駆動子３０８又は設置面４０ａとが実質的に線接触している状態も意味する。

このように環状体８３を配置させることによって、各駆動子３０８と環状体８３、および環状体８３と設置面４０ａとの間で、それぞれの接触点を増やすことができ、これにより駆動子３０８と設置面４０ａとの接続強度を向上させることができる。環状体８３は、振動を妨げず接着強度を向上させる意味より、駆動子３０８より柔らかく、接着剤８２より堅い材質が望ましい。具体的には、アルミ、鉄などの金属や硬度の高いエポキシ、フェノールなどの樹脂である。

《発明の実施形態４》
続いて、本発明の実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２について説明する。

実施形態４に係る超音波アクチュエータ４０２は、駆動子４０８の形状が前記実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

詳しくは、超音波アクチュエータ４０２の各駆動子４０８は、図１４に示すように、円柱と半球体とを結合した形状をしている。すなわち、駆動子４０８は、その一端側に形成された平面部４０８ａと、他端側に形成された球面部４０８ｂとを有している。

前記平面部４０８ａは、その中央に他端側に向かって穿孔された凹部４８０が形成されている。つまり、凹部４８０が減肉部を構成し、平面部４０８ａは凹部４８０の開口端縁部を構成する。

このように構成された各駆動子４０８は、球面部４０８ｂがアクチュエータ本体４の設置面４０ａに対して接着剤８２を介して点接触状に取り付けられている。このとき、駆動子４０８の平面部４０８ａは、設置面４０ａと平行となっており、凹部４８０が設置面４０ａと反対側に向かって開口している。

かかる駆動子４０８，４０８を備えた超音波アクチュエータ４０２は、図１５に示すように、駆動子４０８の平面部４０８ａがステージ１１と当接するように配設される。すなわち、駆動子４０８は、球面部４０８ｂを介してアクチュエータ本体４の設置面４０ａに取り付けられている一方、平面部４０８ａがステージ１１に当接する。

以上、説明してきた超音波アクチュエータ４０２によれば、駆動子４０８の凹部４８０内に、駆動子４０８及びステージ１１の摩耗粉を収集することができる。

すなわち、駆動子４０８，４０８とステージ１１との間の摩擦力を介してステージ１１を駆動する超音波アクチュエータ４０２においては、駆動子４０８，４０８とステージ１１とが摩耗する。この磨耗によって生じる磨耗粉が飛散すると、アクチュエータとしての性能を確保できない虞や、アクチュエータを組み込んだ装置の性能に影響を及ぼす虞がある。

そこで、本実施形態では、駆動子４０８に凹部４８０を形成すると共に、該凹部４８０がステージ１１の方を向くように駆動子４０８を配設している。こうすることで、駆動子４０８およびステージ１１の磨耗粉を凹部４８０内に堆積させることができ、外部に飛散する磨耗粉の量を大幅に削減することができる。

したがって、実施形態４によれば、駆動子４０８に凹部４８０を設けることによって、駆動子４０８の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、駆動子４０８の倒れこみ振動を有効に活用して、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きな駆動力として駆動子４０８の先端部から出力することができる。その結果、超音波アクチュエータ４０２の駆動効率を向上させることができる。

さらに、駆動子４０８の外周形状を大きくした場合であっても、駆動子４０８に凹部４８０を設けることによって、該倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力を倒れこみ振動により拡大して、駆動子４０８の先端部から出力することができる。そして、駆動子４０８の外周形状を大きくしているため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きく拡大することができる。

それに加えて、凹部４８０がステージ１１の方を向くように駆動子４０８を配設することによって、駆動子４０８及びステージ１１の摩耗粉を該凹部４８０内に収集することができ、摩耗粉の飛散に起因する超音波アクチュエータ４０２の性能低下や超音波アクチュエータ４０２を組み込んだ装置の性能低下を防止することができる。

特に、環状の平面部４０８ａの中央に凹部４８０を形成することで、ステージ１１が駆動方向であるアクチュエータ本体４の長手方向の何れの方向に駆動される場合であっても、摩耗粉を効果的に収集することができる。

さらに、駆動子４０８のステージ１１との当接部を平面部４０８ａで構成することによって、付勢ゴム６２によりアクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢しながら超音波アクチュエータ４０２を配置する際に、駆動子４０８の平面部４０８ａがステージ１１に合わさるようにアクチュエータ本体４を回転させることができ、アクチュエータ本体４の姿勢を所望の姿勢に修正することができる。

つまり、アクチュエータ本体４をケース５内において支持ゴム６１，６１で支持する構成においては、支持ゴム６１，６１の変形によりアクチュエータ本体４の姿勢を柔軟に変更することができる。そして、この構成において、駆動子４０８の当接部をステージ１１の被当接部、即ち、裏面に対応した平面部４０８ａとすることによって、アクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢することで駆動子４０８の平面部４０８ａがステージ１１の裏面に合わさるようにアクチュエータ本体４の姿勢を矯正することができる。このことは、アクチュエータ本体４を保持する支持ゴム６１，６１やアクチュエータ本体４を付勢する付勢ゴム６２、あるいはそれらを収容するケース５などの形状精度によってアクチュエータ本体４が所望の姿勢よりも傾いていた場合に特に有効である。

《発明の実施形態５》
続いて、本発明の実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２について説明する。

実施形態５に係る超音波アクチュエータ５０２は、駆動子５０８の形状が円柱状であるものの、その配設姿勢が前記実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

詳しくは、超音波アクチュエータ５０２の各駆動子５０８は、図１６に示すように、軸方向に同軸状の貫通孔５８０が穿孔された円柱状の部材、即ち、円筒状の部材である。各駆動子５０８の端面は、平面に形成されている。この貫通孔５８０が減肉部及び凹部を構成し、駆動子５０８の環状の先端面が凹部の開口端縁部を構成する。

この各駆動子５０８は、その軸方向が設置面４０ａに直交する状態で該設置面４０ａに配設されている。すなわち、駆動子５０８の貫通孔５８０は設置面４０ａと反対側に開口している。尚、各駆動子５０８は、設置面４０ａに対して接着剤８２を介して取り付けられている。

かかる駆動子５０８，５０８を備えた超音波アクチュエータ５０２は、図１７に示すように、各駆動子５０８の環状の端面がステージ１１と当接するように配設される。

このように構成された超音波アクチュエータ５０２によれば、駆動子５０８の貫通孔５８０内に、駆動子５０８及びステージ１１の摩耗粉を収集することができる。

すなわち、駆動子５０８，５０８とステージ１１との間の摩擦力を介してステージ１１を駆動する超音波アクチュエータ５０２においては、駆動子５０８，５０８とステージ１１とが摩耗する。この磨耗によって生じる磨耗粉が飛散すると、超音波アクチュエータ５０２としての性能を確保できない虞や、超音波アクチュエータ５０２を組み込んだ装置の性能に影響を及ぼす虞がある。

そこで、本実施形態では、駆動子５０８に貫通孔５８０を形成すると共に、該貫通孔５８０の開口端縁部がステージ１１に当接するように駆動子５０８を構成している。こうすることで、駆動子５０８およびステージ１１の磨耗粉を貫通孔５８０内に堆積させることができ、外部に飛散する磨耗粉の量を大幅に削減することができる。特に、駆動子５０８の当接部である開口端縁部は、円筒の端面であって貫通孔５８０の全周を覆っているため、ステージ１１がアクチュエータ本体４の長手方向の何れの方向に駆動される場合であっても、摩耗粉を効果的に収集することができる。

したがって、実施形態５によれば、駆動子５０８に貫通孔５８０を設けることによって、駆動子５０８の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、駆動子５０８の倒れこみ振動を有効に活用して、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きな駆動力として駆動子５０８の先端部から出力することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２の駆動効率を向上させることができる。

さらに、駆動子５０８の外周形状を大きくした場合であっても、駆動子５０８に貫通孔５８０を設けることによって、該倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力を倒れこみ振動により拡大して、駆動子５０８の先端部から出力することができる。そして、駆動子５０８の外周形状を大きくしているため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きく拡大することができる。

それに加えて、貫通孔５８０がステージ１１の方を向くように駆動子５０８を配設することによって、駆動子５０８及びステージ１１の摩耗粉を該貫通孔５８０内に収集することができ、摩耗分の飛散に起因する超音波アクチュエータ５０２の性能低下や超音波アクチュエータ５０２を組み込んだ装置の性能低下を防止することができる。

また、駆動子５０８の開口端縁部は、円筒の端面であって同一平面上に位置するため、実施形態４と同様に、付勢ゴム６２によりアクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢しながら超音波アクチュエータ５０２を配置する際に、駆動子５０８の開口端縁部がステージ１１に合わさるようにアクチュエータ本体４を回転させることができ、アクチュエータ本体４の姿勢を所望の姿勢に修正することができる。

尚、図１８に示す駆動子５０８ｂのように、円筒の端面をＲ面に形成してもよい。この場合、駆動子５０８ｂが設置面４０ａに対して線接触状に取り付けられることになるため、駆動子５０８ｂとアクチュエータ本体４の設置面４０ａとの接触面積を小さくでき、アクチュエータ本体４の屈曲振動を阻害することを抑制することができる。その結果、超音波アクチュエータ５０２としての効率を向上させることができる。

また、駆動子５０８ｂの端面をＲ面に形成することによって、駆動子５０８ｂがステージ１１に対しても線接触状となって接触面積が小さくなるため、単位面積当たりの押圧力を確保することができ、駆動子５０８ｂのステージ１１への押圧力が弱い場合でも、ステージ１１を駆動することができる。すなわち、超音波アクチュエータ５０２の消費電力を低減さることができる。

《発明の実施形態６》
続いて、本発明の実施形態６に係る超音波アクチュエータ６０２について説明する。

実施形態６に係る超音波アクチュエータ６０２は、駆動子６０８に切欠部が形成されている点で前記実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

詳しくは、超音波アクチュエータ６０２の各駆動子６０８は、図１９に示すように、柱状部材である。駆動子６０８は、側面が円柱側面に形成された円柱部６０８ａと、柱状部材の軸方向に切り欠かれた切欠部６８０と、該切欠部６８０を挟んで形成されてステージ１１と当接する当接部６０８ｂ，６０８ｂとを有している。

前記切欠部６８０及び当接部６０８ｂ，６０８ｂは、円柱部６０８ａの反対側に形成されている。つまり、駆動子６０８における円柱部６０８ａと反対側の部分に切欠部６８０を形成することによって、切欠部６８０の両側に残った部分で当接部６０８ｂ，６０８ｂが形成されている。このように形成された当接部６０８ｂ，６０８ｂの先端は、Ｒ面に形成されている。また、切欠部６８０の内部には、吸着性を有する吸着部材８５が配設されている。この切欠部６８０が減肉部及び凹部を構成し、当接部６０８ｂ，６０８ｂが切欠部６８０の開口端縁部を構成する。

吸着部材８５の材料としては、例えば、粘着性を有する天然ゴムや、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）やＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）等の粘着性を有する合成ゴムを用いることができる。あるいは、合成樹脂系粘着剤を塗布した樹脂・金属材料で吸着部材８５を構成してもよい。

このように構成された各駆動子６０８は、その軸方向がアクチュエータ本体４の厚み方向を向くように設置面４０ａ上に配設されている。そして、各駆動子６０８は、円柱部６０８ａがアクチュエータ本体４の設置面４０ａに対して接着剤８２を介して線接触状に取り付けられている。このとき、切欠部６８０の長手方向も同様に厚み方向を向いており、その結果、２つの当接部６０８ｂ，６０８ｂは、アクチュエータ本体４の長手方向に並んでいる。

かかる駆動子６０８，６０８を備えた超音波アクチュエータ６０２は、図２０に示すように、各駆動子６０８の当接部６０８ｂ，６０８ｂがステージ１１と当接するように配設される。

このように構成された超音波アクチュエータ６０２によれば、駆動子６０８の切欠部６８０内に、駆動子６０８及びステージ１１の摩耗粉を収集することができる。

したがって、実施形態６によれば、駆動子６０８に切欠部６８０を設けることによって、駆動子６０８の倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、駆動子６０８の倒れこみ振動を有効に活用して、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きな駆動力として駆動子６０８の先端部から出力することができる。その結果、超音波アクチュエータ６０２の駆動効率を向上させることができる。

さらに、駆動子６０８の外周形状を大きくした場合であっても、駆動子６０８に切欠部６８０を設けることによって、該倒れこみ振動の位相をアクチュエータ本体４の駆動方向への振動の位相に近づくように調節することができるため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力を倒れこみ振動により拡大して、駆動子６０８の先端部から出力することができる。そして、駆動子６０８の外周形状を大きくしているため、アクチュエータ本体４で発生した駆動力をより大きく拡大することができる。

それに加えて、切欠部６８０がステージ１１の方を向くように駆動子６０８を配設することによって、駆動子６０８及びステージ１１の摩耗粉を該切欠部６８０内に収集することができ、摩耗分の飛散に起因する超音波アクチュエータ６０２の性能低下や超音波アクチュエータ６０２を組み込んだ装置の性能低下を防止することができる。

また、切欠部６８０を挟んで、アクチュエータ本体４の長手方向の両側に当接部６０８ｂ，６０８ｂを設けることによって、ステージ１１がアクチュエータ本体４の長手方向の何れの方向に駆動される場合であっても、当接部６０８ｂ，６０８ｂ及びステージ１１の摩耗粉を効果的に収集することができる。

さらに、駆動子６０８の当接部６０８ｂ，６０８ｂの先端は、同一平面上に位置するため、実施形態４と同様に、付勢ゴム６２によりアクチュエータ本体４をステージ１１側に付勢しながら超音波アクチュエータ６０２を配置する際に、駆動子６０８の当接部６０８ｂ，６０８ｂの先端がステージ１１に合わさるようにアクチュエータ本体４を回転させることができ、アクチュエータ本体４の姿勢を所望の姿勢に修正することができる。

《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、実施形態１〜３において、各駆動子に貫通孔が形成されているが、これに限られるものではない。すなわち、貫通孔ではなく、有底状の孔であってもよく、駆動子を減肉する構成であれば、任意の形状を採用することができる。また、貫通孔の軸が向く方向も、アクチュエータ本体４の厚み方向に限られるものではなく、任意の方向を向くことができる。ただし、ステージ１１への押圧による変形を容易にするためには、貫通孔の軸が設置面４０ａに平行であることが好ましい。

また、前記実施形態の駆動子は、球状や円柱状であるが、これに限られるものではない。角柱状や台形状など、任意の形状の駆動子を採用することができる。

さらに、駆動子の個数は前記実施形態に制限されるものではなく、任意の個数の駆動子を採用することができる。

また、超音波アクチュエータ２を、アクチュエータ本体４に長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとを調和的に発生させるように構成したが、これに限られるものではない。これ以外の振動又はモードを発生させるものであってもよく、アクチュエータ本体４を振動させて駆動子８，８とステージ１１との間の摩擦力を介して駆動力を出力する振動型アクチュエータであれば任意の構成を採用することができる。

また、超音波アクチュエータ２は、前記の構成に限られるものではない。例えば、前記支持ゴム６１，６１及び付勢ゴム６２を介して圧電素子ユニット４０に給電する構成ではなく、リード線を圧電素子ユニット４０に接続して給電する構成でもよい。また、圧電素子ユニット４０の振動のノード部（節の部分）を非弾性部材で支持する構成であってもよい。

さらには、図２１に示すように、圧電素子ユニット４０の一方の短辺側面４０ｂ（この面が設置面に相当する）に駆動子７０８が設けられた超音波アクチュエータ７０２を採用してもよい。この駆動子７０８には、減肉部としての貫通孔７８０が形成されている。かかる構成であっても、圧電素子ユニット４０が長手方向への縦振動の１次モードと屈曲振動の２次モードとの合成振動を行うことによって駆動子７０８が周回運動を行い、ステージとの間の摩擦力を介して、該ステージを所定の可動方向（短手方向と平行な方向）へ移動させることができる。

さらにまた、アクチュエータ本体４は圧電素子ユニット４０で構成されているが、金属などの基板に圧電素子を貼り付けた構成や、金属などで共振器を形成し、圧電素子を挟み込んだ構成であってもよい。この場合、圧電素子を含んで構成された共振器がアクチュエータ本体を構成する。

さらに、前記実施形態では、超音波アクチュエータ２を基台に固定すると共に、駆動子８，８を移動可能なステージ１１に当接させて、該超音波アクチュエータ２を作動させることで該ステージ１１を駆動させているが、図２２に示すように、超音波アクチュエータ２をステージに固定する構成としてもよい。詳しくは、駆動装置８０１は、互いに平行な状態で基台に固定されたガイド１３，１３と、該ガイド１３，１３に摺動自在に取り付けられたステージ１４と、超音波アクチュエータ２とを備えている。該ガイド１３，１３のうちの一方のガイド１３には、該ガイド１３に固定された当接部材１３ａが設けられている。一方、ステージ１４には、アクチュエータ取付部１４ａが設けられている。そして、超音波アクチュエータ２は、駆動子８，８が該ガイド１３の当接部材１３ａに当接する状態で、該ステージ１４のアクチュエータ取付部１４ａにケース５が取り付けられている。この状態で、超音波アクチュエータ２を作動させると、駆動子８，８は当接部材１３ａに対して駆動力を出力するが、該当接部材１３ａは固定されているため、超音波アクチュエータ２自体が当接部材１３ａに対して相対的にガイド１３，１３の長手方向に振動する。その結果、アクチュエータ取付部１４ａを介してケース５と連結されたステージ１４がガイド１３，１３の長手方向に駆動される。

また、前記実施形態では、超音波アクチュエータの駆動力が付与されて駆動されるステージ１１は平板状であるが、これに限られるものではなく、可動体の構成としては任意の構成を採用することができる。例えば、図２３に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１５であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が該円板体１５の側周面１５ａに当接するように構成された駆動装置９０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子８，８の概略楕円運動によって、該円板体１５が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。また、図２４に示すように、可動体は所定の軸Ｘ回りに回動可能な円板体１６であり、超音波アクチュエータの駆動子８，８が該円板体１６の平面部１６ａに当接するように構成された駆動装置１０１を採用してもよい。かかる構成の場合、超音波アクチュエータを駆動すると、駆動子８，８の概略楕円運動によって、該円板体１６が駆動子８，８と当接部における接線方向に駆動され、結果として該円板体１６が所定の軸Ｘ回りに回動させられる。

本明細書には、少なくとも以下の技術が開示されている。

［１］振動型アクチュエータは、圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に設けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、前記駆動子には、減肉部が設けられている。

［２］［１］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記減肉部は、前記駆動子に形成された切欠部である。

［３］［１］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記減肉部は、前記設置面と反対側に開口する凹部であって、前記凹部の開口端縁部は、前記駆動子の当接対象に対して当接する当接部に構成されている。

［４］［３］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記凹部は、前記設置面と反対側に開口する孔である。

［５］［３］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記凹部は、前記設置面と反対側に開口する切欠部である。

［６］［３］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記減肉部の内部には、吸着部材が配設されている。

［７］相対移動可能な固定体及び可動体と、前記固定体及び可動体の間に介設される［１］に記載の振動型アクチュエータとを備えた駆動装置であって、前記振動型アクチュエータは、前記駆動子が前記固定体及び可動体の一方に当接する状態で該固定体及び可動体の他方に配設されている。

［８］［７］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記減肉部は、前記固定体及び可動体の一方側に開口する凹部であって、前記駆動子は、前記凹部の開口端縁部を介して前記固定体及び可動体の一方に当接している。

［９］［８］に記載の振動型アクチュエータにおいて、前記減肉部の内部には、吸着部材が配設されている。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明の振動型アクチュエータは、駆動効率の向上させることができるため、高効率化が要求される電子機器等に有用である。

１，８０１，９０１，１０１ 駆動装置
１１ ステージ（可動体）
２ 超音波アクチュエータ（振動型アクチュエータ）
４ アクチュエータ本体
４０ａ 長辺側面（設置面）
４０ｂ 短辺側面（設置面）
８，２０８，３０８，４０８，５０８，５０８ｂ，６０８，７０８ 駆動子
８０，２８０，３８０，５８０，７８０ 貫通孔（減肉部）
４８０ 凹部（減肉部）
６８０ 切欠部（減肉部）
８３ 環状体
８４ 吸振部材
８５ 吸着部材

Claims (11)

1. 圧電素子で構成、又は圧電素子を含んで構成され、振動方向が異なる複数の振動を行うアクチュエータ本体と、
   前記アクチュエータ本体と別体で形成されて、前記アクチュエータ本体の一の側面である設置面上に取り付けられて、該アクチュエータ本体の振動に従って周回運動することで駆動力を出力する駆動子とを備え、
   前記駆動子には、減肉部が設けられ、
   前記減肉部は、前記駆動子に穿孔された孔である振動型アクチュエータ。
2. 前記孔は、その軸が前記設置面と平行な方向を向くように穿孔されている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
3. 前記減肉部の内部には、吸振部材が配設されている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記孔は、前記設置面と反対側に開口する凹部であって、
   前記凹部の開口端縁部は、前記駆動子の当接対象に対して当接する当接部に構成されている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記アクチュエータ本体は、屈曲振動と縦振動とを行う請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記設置面は、前記アクチュエータ本体における屈曲振動の振動方向を向く面であって、
   前記駆動子は、前記設置面との取付面が球面状に形成されて、該設置面に対して点接触状に取り付けられている請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記設置面上において前記駆動子と該設置面との接触部を囲むように設けられた環状体をさらに備え、
   前記駆動子は、さらに前記環状体を介して前記アクチュエータ本体の前記設置面に取り付けられている請求項６に記載の振動型アクチュエータ。
8. 前記設置面は、前記アクチュエータ本体における屈曲振動の振動方向を向く面であって、
   前記駆動子は、前記設置面との取付面が円柱の側周面状に形成されて、該円柱の軸方向が前記直交方向と一致する状態で該設置面に対して線接触状に取り付けられている請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
9. 相対移動可能な固定体及び可動体と、
   前記固定体及び可動体の間に介設される請求項１に記載の振動型アクチュエータとを備えた駆動装置であって、
   前記振動型アクチュエータは、前記駆動子が前記固定体及び可動体の一方に当接する状態で該固定体及び可動体の他方に配設されている駆動装置。
10. 前記孔は、前記固定体及び可動体の一方側に開口する凹部であって、
    前記駆動子は、前記凹部の開口端縁部を介して前記固定体及び可動体の一方に当接している請求項９に記載の駆動装置。
11. 前記減肉部の内部には、吸着部材が配設されている請求項１０に記載の駆動装置。

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