JPS63294273A - 超音波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波駆動装置に関し、特に電極を分割する
ことによって発生される超音波振動の振幅を大きくして
なる超音波駆動装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の超音波駆動装置としては、第１０図に示す
ようにたとえばリング状の超音波伝播媒体３に対し２つ
の圧電セラミック５，６を所定の距離を隔てて接合せし
めることによって駆動部材Ｊか形成されており、圧電セ
ラミック５，６に対して制御回路（図示せず）からたと
えばＡｓ１ｎωｔおよびＡｃｏｓωｔをそれぞれ制御電
圧として印加することによって圧電セラミック５，６を
それぞれ交互に伸縮せしめ、超音波伝播媒体３にそって
一方向（たとえば矢印Ｊ方向）へ超音波振動を伝達する
ものか提案されていた。駆動部材↓には、被駆動部材た
とえばリング状のロータ（図示せず）か当接されており
、その伸縮動作に応じて被駆動部材たとえばロータか他
方向（たとえば矢印に方向）に駆動せしめられていた。

［解決すべき問題点］ 従来この種の超音波駆動装置では、圧電セラミック５，
６に対しそれぞれ２つの電極（図示せず）が接合されて
いるに過ぎなかりたのて、圧電セラミック５，６が発生
する超音波振動の振幅をあまり大きくてきない欠点があ
り、仮に大きな振幅を得ようとすればそれに見合うだけ
の大きな制御電圧を印加しなければならない欠点があっ
た。

そこて本発明は、この欠点を除去するために、圧電セラ
ミックに接合された各電極を４つ以上に分割して互いに
隣接する分割電極に対し互いに異なる極性の電圧か印加
されるように前記電極に対し制御電圧を印加することに
より大きな振幅の超音波振動を発生してなる超音波駆動
装置を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される解決手段は。

ｒ（ａ）ａ音波伝播媒体と、 （ｂ）前記超音波伝播媒体の表面に対し互いに離間して
接合された複数の圧電セラ ミックと、 （ｃ）前記圧電セラミックに対し分極方向にそって互い
に離間するように接合され たそれぞれ少なくとも４つの分割電極 からなる複数の電極と、 （ｄ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
し交互に異なる極性の電圧 か印加されるように前記電極に対して 制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記超音波伝播媒体に対して当接された被駆動
部材を駆動してなることを特徴とする超音波駆動装置」 である。

また本発明により提供される他の解決手段は、「（ａ）
圧電セラミックと、 （ｂ）前記圧電セラミックの分極方向にそって互いに離
間するように配置された少 なくとも４つの分割電極をそれぞれ包 有しており、前記圧電セラミックの表 面に対し互いに離間して接合された複 数の電極と、 （ｃ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
し交互に異なる極性の電圧 か印加されるように前記電極に対して 制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記圧電セラミックに対して当接された被駆動
部材を駆動してなることを特徴とする超音波駆動装置」 である。

［作用］ 本発明にかかる超音波駆動装置は、超音波伝播媒体の表
面に離間して接合された各圧電セラミツりに対しその分
極方向にそって離間するように少なくとも４つの分割電
極が接合され、前記分割電極のうち互いに隣接するもの
に対し交互に異なる極性の制御電圧が印加されており、
各圧電セラミックが複数箇所て伸長あるいは収縮する作
用をなし、ひいては制御電圧か小さくとも大きな振幅の
超音波振動を発生ずる作用をなす。

また本発明にかかる他の超音波駆動装置は、圧電セラミ
ックの表面に離間して接合された電極か前記圧電セラミ
ックの分極方向にそって互いに離間された少なくとも４
つの分割電極で形成され、前記分割電極のうち互いに隣
接するものに対し交互に異なる極性の制御電圧か印加さ
れており、各電極の接合された位置において圧電セラミ
ックが複数箇所ての伸長あるいは収縮する作用をなし、
ひいては制御電圧が小さくとも大きな振幅の超音波振動
を発生する作用をなす。

［実施例］ 次に本発明について添付図面を参照しつつ具体的に説明
する。

第１図は、本発明の超音波駆動装置の一実施例を示す部
分平面図である。第２図は、同側面図である。第３図は
、同制御回路図で、環状の圧電セラミックが図示の都合
上直線状に示されている。

第４図は、本発明の超音波駆動装置の他の実施例を示す
部分平面図である。第５図は、同制御回路図で、環状の
圧電セラミックが図示の都合上直線状に示されている。

第６図は、本発明の超音波駆動装置の更に他の実施例を
示す部分平面図である。

第７図は、本発明の超音波駆動装置の別の実施例を示す
部分平面図である。

第８図は、本発明の超音波駆動装置の更に別の実施例を
示す部分平面図である。

第９図は、本発明の超音波駆動装置のもう１つ別の実施
例を示す部分平面図である。

まず第１図ないし第３図に示した本発明の超音波駆動装
置の一実施例について、その構成および作用を説明する
。

見は駆動部材で、被駆動部材（たとえばリング状のロー
タ）１２に対し一面が当接されかつ超音波振動を発生し
て伝播する環状の圧電セラミック１３を包有している。

環状の圧電セラミック１３は、一定方向すなわち半径方
向（たとえば矢印Ｉに示すように半径方向外向き）ある
いは円周方向などの所望の方向に分極されている。以下
の説明の都合上、圧電セラミック１３は、半径方向外向
きに分極されているものとする。圧電セラミック１３の
表面には、分極方向に交叉する方向特に直交する方向（
ここては分極方向か半径方向外向きであるので円周方向
）に所定の間隔をおいて第１．第２の２つの電極］、　
５　、１．６か接合されている。以下の説明の都合上、
第１．第２の電極１５．１５は、発生される超音波振動
の半波侵入／２だけ互いに離間されているものとする。

第１の電極１５は、圧電セラミック１３の分極方向（こ
こては半径方向）にそって所定の間隔て互いに離間され
た４つの分割電極１５ａ〜１５ｄによって形成されてい
る。、第２の電極１６は、圧電セラミック】３の分極方
向（ここては半径方向）にそって所定の間隔で互いに離
間された４つの分割電極１６ａ〜１６ｄによって形成さ
れている。

１９は制御回路て、第１の出力端か分割電極１５ａ。

１５ｃ、１６ｂ、１６ｄに接続され、第２の出力端か他
の分割電極１５ｂ、１５ｄ、１６ａ、１６ｃに接続され
ている。制御回路１９は、第１．第２の出力端からたと
えばＡｓ　ｉｎωｔの制御電圧を出力している。

しかして制御回路１９によって、第１の電極１５の分割
電極１５ａ、］、５ｃおよび第２の電極１６の分割電極
１６ｂ、１６ｄと第１の電極１５の分割電極１５ｂ、１
５ｄおよび第２の電極１６の分割電極１６ａ、］、５ｃ
との間にたとえばＡｓ１ｎωＬの制御電圧か印加されて
いるのて、たとえばある時点に分割電極１５ａ、１５ｂ
間と分割電極１．５ｃ、１５ｄ間と分割電極１６ｂ、１
．６ｃ間とに圧電セラミック１３の分極方向に一致する
方向の電場か発生され、かつ分割電極１５ｂ、１．５ｃ
間と分割電極１６ａ、１６ｂ間と分割電極１６ｃ、１６
ａ間とに圧電セラミック１３の分極方向に反対する方向
の電場が発生されており１次の時点に分割電極１５ａ、
１．５ｂ間と分割電極１５ｃ、１５ａ間と分割電極１６
ｂ、１．６ｃ間とに圧電セラミック１３の分極方向に反
対する方向の電場か発生され、かつ分割電極１５ｂｊ５
ｃ　ｌ！ＪＪと分割電極１６ａ、ｉＢｂ間と分割電極１
６ｃ、１．６ｄ間とに圧電セラミック１３の分極方向に
一致する方向の電場が発生されている。換言すれば、た
とえばある時点に分割電極１５ａ、１．５ｂ間と分割電
極１．５ｃ、１５ａ間と分割電極１６ｂ、１６ａ間とて
圧電セラミック１３か伸長され、かつ分割電極１５ｂ、
１５ａ間と分割電極１６ａ、＋６ｂ間と分割電極１６ｃ
、１６ｄ　ｉｌｌとて圧電セラミック１３が収縮されて
おり、次の時点に分割電極１５ａ、１．５ｂ間と分割電
極１５ｃ、１５ａ間と分割電極１５ｂ、］［ｉｃ間とて
圧電セラミック１３か収縮され、かつ分割電極１５ｂ、
１５ａ間と分割電極１６ａ、１６ｂ間と分割電極１６ｃ
、１６ａ間とて圧電セラミック１３が伸長されている。

すなわち第１の電極１５の接合された領域で圧電セラミ
ック１３が全体として円周方向に伸長したとき、第２の
電極１６の接合された領域て圧電セラミック１３が全体
として円周方向に収縮し、また第１の電極１５の接合さ
れた領域で圧電セラミック１３か全体として円周方向に
収縮したとき、かつ第２の電極１６の接合された領域て
圧電セラミック１３が全体として円周方向に収縮する。

以下この伸縮動作か反復されると、第１の電極１５の接
合された領域で発生された超音波振動に対し、第２の電
極１６の接合された領域で発生された超音波振動か相乗
されることとなり、結果的に、超音波振動が圧電セラミ
ック１３にそってたとえば矢印入方向に持続的に伝播さ
れる。

上述より明らかなように分割電極１５ｂ、１５ａ間の間
隔を分割電極＋５ａ、１５ｂ間の間隔および分割電極１
５ｃ、１５６間の間隔よりも小さく設定すれば、第１の
電極１５の接合された領域で発生される超音波振動を大
きくできる。また同様に分極電極１５ｂ、］、６ｃ間の
間隔を分割電極］、６ａ、１．６ｂ間の間隔および分割
電極］、５ｃ、１６ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば
、第２の電極】５の接合された領域で発生される川音波
振動を大きくてきる。

これに伴なって駆動部材Ｕすなわち環状の圧電セラミッ
ク１３に当接された被駆動部材（たとえばロータ）１２
が矢印Ｂ方向に駆動される。

ここで圧電セラミック１３が超音波発生作用ばかりでな
く超音波伝播媒体として超音波伝播作用もなしているの
て、超音波振動の反射を回避てき、ひいては被駆動部材
１２の駆動量を正確に制御てきる。

更に第４図および第５図に示した本発明の超音波駆動装
置の他の実施例について、その構成および作用を説明す
る。

旦は駆動部材で、第２図に示した被駆動部材（たとえば
リング状のロータ）１２と同様の被駆動部材に対し一面
が当接されかつ超音波振動を発生して伝播する環状の圧
電セラミック２３を包有している。環状の圧電セラミッ
ク２３は、一定方向すなわち半径方向（たとえば矢印Ｈ
に示すように半径方向外向き）あるいは円周方向などの
所望の方向に分極されている。以下の説明の都合上、圧
電セラミック２３は、半径方向外向きに分極されている
ものとする。圧電セラミック２３の表面には、分極方向
に交叉する方向特に直交する方向（ここては分極方向が
半径方向外向きであるのて円周方向）に所定の間隔をお
いて第１ないし第４の４つの電極２５〜２８か接合され
ている。以下の説明の都合上、第１ないし第４の電極２
５〜２８は、発生される超音波振動の半波長λ／またけ
の間隔をおいて順次配設されているものとする。第１の
電極２５は、圧電セラミック２３の分極方向（ここては
半径方向）にそって所定の間隔て互いに離間された４つ
の分割電極２５ａ〜２５ｄと分割電極２５ａ、２５ｃを
短絡する短絡部２５ｅと分割電極２５ｂ、２５ｄを短絡
する短絡部２５ｆとによって形成されている。第２の電
極２６は、圧電セラミック２３の分極方向（ここでは半
径方向）にそって所定の間隔て互いに離間された４つの
分割電極２６ａ　〜２６ｄと分割電極２６ａ、２６ｃを
短絡する短絡部２６ｅと分割電極２６ｂ、２６ｄを短絡
する短絡部２６ｆとによって形成されている。第３の電
極２７は、圧電セラミック２３の分極方向（ここては半
径方向）にそって所定の間隔で互いに離間された４つの
分割電極２７ａ〜２７ｄと分割電極２７ａ。

２７ｃを短絡する短絡部２７ｅと分割電極２７ｂ、２７
ｄを短絡する短絡部２７ｆとによって形成されている。

第４の電極２８は、圧電セラミック２３の分極方向（こ
こでは半径方向）にそって所定の間隔て互いに離間され
た４つの分割電極２８ａ〜２８ｄと分割電極２８ａ、２
８ｃを短絡する短絡部２８ｅと分割電極２８ｂ。

２８ｄを短絡する短絡部２８ｆとによって形成されてい
る。

２９は制御回路て、第１の出力端が分割電極２５ａ。

２５ｃ、２６ｂ、２６ｄに接続され、第２の出力端か分
割電極２５ｂ、２５ｄ、２６ａ、２６ｃに接続され、＄
３の出力端が分割電極２７ａ、２７ｃ、２８ｂ、２８ｄ
に接続され、第４の出力端が分割電極２７ｂ、２７ｄ、
２８ａ、２８ｃに接続されている。制御回路２９は、第
１．第２の出力端からたとえばＡｓ１ｎω１．の制御電
圧を出力し、かつ第３゜第４の出力端からたとえばＡｃ
ｏｓωｔの制御電圧を出力している。

しかして制御回路２９によって、第１の電極２５の分割
電極２５ａ、２５ｃおよび第２の電極２６の分割電極２
６ｂ、２６ｄと第１の電極２５の分割電極２５ｂ、２５
ｄおよび第２の電極２６の分割電極２６ａ、２６ｃとの
間にたとえばＡｓ１ｎωｔの制御電圧か印加されている
ので、たとえばある時点に分割電極２５ａ、２５ｂ間と
分割電極２５ｃ、２５ｄ間と分割電極２６ｂ、２６ｃ間
とに圧電セラミック２３の分極方向に一致する方向の電
場か発生され、かつ分割電極２５ｂ、２５ｃ間と分割電
極２６ａ、２６ｂ間と分割電極２６ｃ、２６ｄ間とに圧
電セラミック２３の分極方向に反対する方向の電場か発
生されており１次の時点に分割電極２５ａ、２５ｂ間と
分割電極２５ｃ、２５ｄ間と分割電極２６ｂ、２６ｃ間
とに圧電セラミック２３の分極方向に反対する方向の電
場か発生され、かつ分割電極２５ｂ、２５ｃ間と分割電
極２６ａ、２６ｂ間と分割電極２５ｃ、２５ｄ間とに圧
電セラミック２３の分極方向に一致する方向の電場か発
生されている。換言すれば、たとえばある時点に分割電
極２５ａ、２５ｂ間と分割電極２５ｃ、２５ｄ間と分割
電極２６ｂ、２６ｃ間とで圧電セラミック２３か伸長さ
れ、かつ分割電極２５ｂ、２５ｃ間と分割電極２６ａ、
２６ｂ間と分割電極２６ｃ、２６ｄ間とに圧電セラミッ
ク２３か収縮されており、次の時点に分割電極２５ａ、
２５ｂ間と分割電極２５ｃ、２５ｄ間と分割電極２６ｂ
、２６ｃ間とで圧電セラミック２３が収縮され、かつ分
割電極２５ｂ、２５ｃ間と分割電極２６ａ、２６ｂ間と
分割電極２６ｃ、２６ｄ間とて圧電セラミック２３か伸
長されている。

また制御回路２９によって、第３の電極２７の分割電極
２７ａ、２７ｃおよび第４の電極２８の分割電極２８ｂ
。

２８ｄと第３の電極２７の分割電極２７ｂ、２７ｄおよ
び第４の電極２８の分割電極２８ａ、２８ｃとの間にた
とえばＡｃｏｓωｔの制御電圧が印加されているのて、
たとえばある時点に分割電極２７ａ、２７ｂ間と分割電
極２７ｃ、２７ｄ間と分割電極２８ｂ、２８ｃ間とで圧
電セラミック２３の分極方向に反対する方向の電場か発
生され、かつ分割電極２７ｂ、２７ｃ間と分割電極２８
ａ。

２８ｂ間と分割電極２８ｃ、２８ｄ間とに圧電セラミッ
ク２３の分極方向に一致する方向の電場が発生されてお
り、次の時点に分割電極２７ａ、２７ｂ間と分割電極２
７ｃ、２７ｄ間と分割電極２８ｂ、２８ｃ間とに圧電セ
ラミック２３の分極方向に一致する方向の電場か発生さ
れ、かつ分割電極２８ｂ、２８ｃ間と分割電極２８ａ。

２８ｂ間と分割電極２８ｃ、２８ｄ間とに圧電セラミッ
ク２３の分極方向に反対する方向の電場が発生されてい
る。換言すれば、たとえばある時点に分割電極２７ａ、
２７ｂ間と分割電極２７ｃ、２７ｄ間と分割電極２８ｂ
。

２８ｃ間とて圧電セラミック２３が収縮され、かつ分割
電極２７ｂ、２７ｃ間と分割電極２８ａ、２８ｂ間と分
割電極２８ｃ、２８ｄ間とて圧電セラミック２３か伸長
されており、次の時点に分割電極２７ａ、２７ｂ間と分
割電極２７ｃ、２７ｄ間と分割電極２８ｂ、２８ｃ間と
で圧電セラミック２３か伸長され、かつ分割電極２７ｂ
、２７ｃ間と分割電極２８ａ、２８ｂ間と分割電極２８
ｃ、２８ｄ間とて圧電セラミック２３か伸縮されている
。

すなわち第１の電極２５の接合された領域て圧電セラミ
ック２３か全体として円周方向に伸長したとき、第２の
電極２６の接合された領域で圧電セラミック２３か全体
として円周方向に収縮し、また第１の電極２５の接合さ
れた望域で圧電セラミック２３か全体として円周方向に
収縮したとき、かつ第２の電極２６の接合された領域で
圧電セラミック２３が全体として円周方向に収縮する。

また第３の電極２７の接合された領域で圧電セラミック
２３か全体として円周方向に伸長したとき、第４の電極
２８の接合された領域て圧電セラミック２３が全体とし
て円周方向に収縮し、また第３の電極２７の接合された
領域て圧電セラミック２３が全体として円周方向に収縮
したとき、かつ第４の電極２８の接合された領域て圧電
セラミック２３が全体として円周方向に収縮する。

以下この伸縮動作が反復されると、第１の電極２５の接
合された領域て発生された超音波振動に対し、第２ない
し第４の電極２６〜２８の接合された領域で発生された
超音波振動が相乗されることとなり、結果的に、超音波
振動か圧電セラミック２３にそってたとえば矢印Ｃ方向
に持続的に伝播される。

上述より明らかなように分割電極２５ｂ、２５ｃ間の間
隔を分割電極２５ａ、２５ｂ間の間隔および分割電極２
５ｃ、２５ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば、第１の
電極２５の接合された領域て発生される超音波振動を大
きくできる。また同様に分極電極２６ｂ、２６ｃ間の間
隔を分割電極２６ａ、２６ｂ間の間隔および分割電極２
６ｃ、２６ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば、第２の
電極２６の接合された領域で発生される超音波振動を大
きくてきる。加えて分割電極２７ｂ、２７ｃ間の間隔を
分割電極２７ａ、２７ｃ間の間隔および分割電極２７ｂ
、２７ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば、第３の電極
の接合された領域で発生される超音波振動を大きくでき
る。更に分極電極２８ｂ、２８ｃ間の間隔を分割電極２
８ａ、２８ｂ間の間隔および分割電極２８ｃ、２８ｄ間
の間隔よりも小さく設定すれば、第４の電極の接合され
た領域で発生される超音波振動を大きくてきる。

なお上述においては圧電セラミック１３．２３か円環状
に図示されているか、これに限定されるものてはなく、
所望の環状たたとえば第６図に示すように楕円環状とさ
れていてもよく、更には直線状あるいは円弧状などの所
望の形状とされていてもよい。第６図に示した駆動部材
其の構成および作用は、第４図に示した駆動部材ひと実
質的に同一であるので、それぞれ対応部材に対し】Ｏだ
け大きな参照番号を付しその詳細な説明を省略する。

加えて第７図に示した本発明の超音波駆動装置の別の実
施例について、その構成および作用を説明する。

Ｕは駆動部材で、第２図に示した被駆動部材（たとえば
リング状のロータ）１２と同様の被駆動部材に対し一面
か当接されかつ超音波振動を伝播する環状の超音波伝播
媒体４３Ａを包有している。

超音波伝播媒体４３Ａの表面には、２つの圧電セラミッ
ク４３８．４３Ｃか円周方向に所定の間隔を隔てて接合
されている。以下の説明の都合」二、圧電セラミック４
３８．４３Ｇは、発生される超音波振動の半波長λ／２
だけ互いに離間されているものとする。

圧電セラミック４３Ｂ、４３Ｇは、ともに一定方向すな
わち（半径方向たとえば矢印■に示すように半径方向外
向き）あるいは円周方向などの所望の方向に分極されて
いる。以下の説明の都合上、圧電セラミック４３Ｂ、４
３Ｇは、半径方向外向きに分極されているものとする。

圧電セラミック４３Ｂ、４３Ｇの表面には、それぞれ第
１．第２の電極４５．４６が接合されている。第１の電
極４５は、圧電セラミック４３Ｂの分極方向（ここては
半径方向）にそって所定の間隔で互いに離間された４つ
の分割電極４５ａ〜４５ｄによって形成されている。第
２の電極４６は、圧電セラミック４３Ｇの分極方向（こ
こでは半径方向）にそって所定の間隔で互いに離間され
た４つの分割電極４６ａ〜４６ｄによって形成されてい
る。

しかして第３図の制御回路１９と同様に構成された制御
回路（図示せず）によって、第１の電極４５の分割電極
４５ａ、４５ｃおよび第２の電極４６の分割電極４６ｂ
、４６ｄと第１の電極４５の分割電極４５ｂ、４５ｄお
よび第２の電極４６の分割電極４６ａ、４６ｃとの間に
たとえばＡｓ　ｉｎωｔの制御電圧を印加すると、たと
えばある時点に分割電極４５ａ、４Ｓｂ間と分割電極４
５ｃ、４５ｄ間と分割電極４６ｂ、４６ｃ間とに圧電セ
ラミック４３Ｂ、４３Ｃの分極方向に一致する方向の電
場が発生され、かつ分割電極４５ｂ、４５Ｃ間と分割電
極４６ａ、４６ｂ間と分割電極４６ｃ、４６ｄ間とに圧
電セラミック４３Ｂ、４３Ｃの分極方向に反対する方向
の電場か発生されており、次の時点に分割電極４５ａ、
４５ｂ間と分割電極４５ｃ、４５ｄ間と分割電極４６ｂ
、４６Ｃ間とに圧電セラミック４３Ｂ、４３Ｇの分極方
向に反対する方向の電場か発生され、かつ分割電極４５
ｂ、４５Ｃ間と分割電極４６ａ、４６ｂ間と分割電極４
６ｃ、４６ｄ間とに圧電セラミック４３８．４３Ｇの分
極方向に一致する方向の電場か発生されている。換言す
れば、たとえばある時点に分割電極４５ａ、４５ｂ間と
分割電極４５Ｃ９４５ｄ間と分割電極４６ｂ、４６Ｃ間
とで圧電セラミック４３８．４３Ｇが伸長され、かつ分
割電極４５ｂ、４５Ｃ間と分割電極４６ａ、４６ｂ間と
分割電極４６ｃ、４６ｄ間とて圧電セラミック４３Ｂ、
４３Ｇか収縮されており、次の時点に分割電極４５ａ、
４５ｂ間と分割電極４５ｃ、４５ｄ間と分割電極４６ｂ
、４６Ｃ間とて圧電セラミック４３Ｂ、４３Ｇか収縮さ
れ、かつ分割電極４５ｂ、４５Ｃ間と分割電極４６ａ、
４６ｂ間と分割電極４６ｃ、４６ｄ間とて圧電セラミッ
ク４３Ｂ、４３Ｃ：か伸長されている。

すなわち第１の電極４５の接合された領域すなわち圧電
セラミック４３Ｂか全体として円周方向に伸長したとき
、第２の電極１６の接合された領域で圧電セラミック４
３Ｃが全体として円周方向に収縮し、また第１の電極４
５の接合された領域て圧電セラミック４３Ｂか全体とし
て円周方向に収縮したとき、かつ第２の電極４６の接合
された領域すなわち圧電セラミック４３Ｇか全体として
円周方向に収縮する。

以下この伸縮動作が反復されると、第１の電極４５の接
合された領域すなわち圧電セラミック４３Ｂで発生され
た超音波振動に対し、第２の電極４６の接合された領域
すなわち圧電セラミック４３Ｃで発生された超音波振動
が相乗されることとなり、結果的に、超音波振動が超音
波伝播媒体４３Ａにそってたとえば矢印Ｅ方向に持続的
に伝播される。

上述より明らかなように分割電極４５ｂ、４５Ｃ間の間
隔を分割電極４５ａ、４５ｂ間の間隔および分割電極４
５ｃ、４５ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば、第１の
電極４５の接合された領域すなわち圧電セラミック４３
Ｂで発生される超音波振動を大きくできる。

また同様に分極電極４５ｂ、４６Ｃ間の間隔を分割電極
４６ａ、４６ｂ間の間隔および分割電極４６ｃ、４６ｄ
間の間隔よりも小さく設定すれば、第２の電極４６の接
合された領域すなわち圧電セラミック４３Ｇで発生され
る超音波振動を大きくてきる。

これに伴なっそ駆動部材旦すなわち環状の超音波伝播媒
体４３Ａに当接された被駆動部材（たとえばロータ）か
矢印Ｆ方向に駆動される。

また第８図に示した本発明の超音波駆動装置の更に別の
実施例について、その構成および作用を説明する。

計は駆動部材で、第２図で示した被駆動部材（たとえば
リング状のロータＨ２と同様の被駆動部材に対し一面か
当接されかつ超音波振動を伝播する環状の超音波伝播媒
体５３Ａを包有している。

超音波伝播媒体５３Ａの表面には、４つの圧電セラミッ
ク５３Ｂ〜５３Ｅか円周方向に所定の間隔を隔てて接合
されている。以下の説明の都合上、圧電セラミック５３
Ｂ〜５３Ｆ、は、発生される超音波振動の半波侵入／ま
たけ互いに離間されているものとする。圧電セラミック
５３Ｂ〜５３Ｅは、ともに一定方向すなわち半径方向（
たとえば矢印Ｖに示すように半径方向外向き）あるいは
円周方向などの所望の方向に分極されている。以下の説
明の都合上、圧電セラミック５３Ｂ〜５３Ｅは、半径方
向外向きに分極されているものとする。圧電セラミック
５３Ｂ〜５３Ｅの表面には、それぞれ第１ないし第４の
電極５５〜５８が接合されている。第１の電極５５は、
圧電セラミック５３Ｂの分極方向（ここでは半径方向）
にそって所定の間隔て互いに離間された４つの分割電極
５５ａ〜５５ｄと分割電極５５ａ、５５ｃを短絡する短
絡部５５ｅと分割電極５５ｂ、５５ｄを短絡する短絡部
５５ｆとによって形成されている。第２の電極５６は、
圧電セラミック５３Ｇの分極方向（ここては半径方向）
にそって所定の間隔て互いに離間された４つの分割電極
５６８〜５６ｄと分割電極５６ａ、５６ｃを短絡する短
絡部５６ｅと分割電極５６ｂ、５６ｄを短絡する短絡部
５６ｆとによって形成されている。第３の電極５７は、
圧電セラミック５３Ｄの分極方向（ここては半径方向）
にそって所定の間隔て互いに離間された４つの分割電極
５７ａ〜５７ｄと分割電極５７ａ、５７ｃを短絡する短
絡部５７ｅと分割電極５７ｂ。

５７ｄを短絡する短絡部５７ｆとによって形成されてい
る。第４の電極５８は、圧電セラミック５３Ｅの分極方
向（ここては半径方向）にそって所定の間隔て互いに離
間された４つの分割電極５８ａ〜５８ｄと分割電極５８
ａ、５８ｃを短絡する短絡部５８ｅと分割電極５８ｂ、
５８ｄを短絡する短絡部５８ｆとによって形成されてい
る。

しかして第３図の制御回路１９と同様に構成された制御
回路（図示せず）によって、第１の電極５５の分割電極
５５ａ、５５ｃおよび第２の電極５５の分割電極５６ｂ
、５６ｄと第１の電極５５の分割電極５５ｂ、５５ｄお
よび第２の電極５６の分割電極５６ａ、５６ｃとの間に
たとえばＡｓ１ｎωｔの制御電圧を印加すると、たとえ
ばある時点に分割電極５５ａ、５５ｂ間と分割電極５５
ｃ、５５ｄ間と分割電極５６ｂ、５６ｃ間とに圧電セラ
ミツク５３Ｂ、５３Ｇの分極方向に一致する方向の電場
か発生され、かつ分割電極５５ｂ、５５ｃ間と分割電極
５６ａ、５６ｂ間と分割電極５６ｃ、５６ｄ間とに圧電
セラミック５３Ｂ、５３（：の分極方向に反対する方向
の電場か発生されており、次の時点に分割電極５５ａ、
５５ｂ間と分割電極５５ｃ、５５ｄ間と分割電極５６ｂ
、５６ｃ間とに圧電セラミック５３Ｂ、５３Ｇの分極方
向に反対する方向の電場が発生され、かつ分割電極５５
ｂ、５５ｃ間と分割電極５６ａ、５６ｂ間と分割電極５
６ｃ、５６ｄ間とに圧電セラミック５３Ｂ、５：Ｉｃの
分極方向に一致する方向の電場か発生されている。換言
すれば、たとえばある時点に分割電極５５ａ、５５ｂ間
と分割電極５５Ｃ２５５ｄ間と分割電極５６ｂ、５５ｃ
間とて圧電セラミック５３Ｂ、５３（：か伸長され、か
つ分割電極５５ｂ、５５ｃ間と分割電極５６ａ、５６ｂ
間と分割電極５６ｃ、５６ｄ間とて圧電セラミック５３
８．５３Ｇか収縮されており、次の時点に分割電極５５
ａ、５５ｂ間と分割電極５５ｃ、５５ｄ間と分割電極５
５ｂ、５６ｃ間とて圧電セラミック５３Ｂ、５３ｆ’：
が収縮され、かつ分割電極５５ｂ、５５ｃ間と分割電極
５６ａ、５６ｂ間と分割電極５６ｃ、５６ｄ間とて圧電
セラミック５３Ｌ５３Ｇが伸長されている。

また第３図の制御回路１９と同様に構成された制御回路
（図示せず）によって、第３の電極５７の分割電極５７
ａ、５７ｃおよび第４の電極５８の分割電極５８ｂ、５
８ｄと第３の電極５７の分割電極５７ｂ、５７ｄおよび
第４の電極５８の分割電極５８ａ、５８ｃとの間にたと
えばＡｃｏｓωｔの制御電圧を印加すると、たとえばあ
る時点に分割電極５７ａ、５７ｂ間と分割電極５７ｃ。

５７ｄ間と分割電極５８ｂ、５８ｃ間とに圧電セラミッ
ク５３Ｄ、５３Ｅの分極方向に反対する方向の電場か発
生され、かつ分割電極５７ｂ、５７ｃ間と分割電極５８
ａ。

５８ｂ間と分割電極５８ｃ、５８ｄ間とで圧電セラミッ
ク５３Ｄ、５３Ｅの分極方向に一致する方向の電場が発
生されており、次の時点に分割電極５７ａ、５７ｂ間と
分割電極５７ｃ　、　５７ｄ間と分割電極５８ｂ、５８
ｃ間とに圧電セラミック５３Ｄ、５３Ｅの分極方向に一
致する方向の電場か発生され、かつ分割電極５８ｂ、５
８ｃ間と分割電極５８ａ、５８ｂ間と分割電極５８ｃ、
５８ｄ間とに圧電セラミック５３Ｄ、５３Ｅの分極方向
に反対する方向の電場か発生されている。換言すれば、
たとえばある時点に分割電極５７ａ、５７ｂ　ｎＲと分
割電極５７ｃ、５７ｄ　１７１と分割電極５８ｂ、５８
ｃ間とて圧電セラミック５３Ｄ。

５３Ｅか収縮され、かつ分割電極５７ｂ、５７ｃ間と分
割電極５８ａ　、　５８ｂ間と分割電極５８ｃ　、　５
８ｄ間とて圧電セラミック５３Ｄ、５３Ｅが伸長されて
おり、次の時点に分割電極５７ａ、５７ｂ間と分割電極
５７ｃ、５７ｄ間と分割電極５８ｂ、５８ｃ間とで圧電
セラミック５３Ｄ、５３Ｅが伸長され、かつ分割電極５
７ｂ、５７ｃ間と分割電極５８ａ。

５８ｂ間と分割電極５８ｃ　、　５８ｄ間とて圧電セラ
ミック５３Ｄ、５３Ｅか伸縮されている。

すなわち第１の電極５５の接合された領域すなわち圧電
セラミック５３Ｂか全体として円周方向に伸長したとき
、第２の電極５６の接合された領域すなわち圧電セラミ
ック５３Ｇか全体として円周方向に収縮し、また第１の
電極５５の接合された領域すなわち圧電セラミック５３
Ｂが全体として円周方向に収縮したとき、かつ第２の電
極５６の接合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｇ
が全体として円周方向に収縮する。

また第３の電極５７の接合された領域すなわち圧電セラ
ミック５３Ｄが全体として円周方向に伸長したとき、第
４の電極５８の接合された領域すなわち圧電セラミック
５３Ｅか全体として円周方向に収縮し、また第３の電極
５７の接合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｄが
全体として円周方向に収縮したとき、かつ第４の電極５
８の接合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｅか全
体として円周方向に収縮する。

以下この伸縮動作か反復されると、第１の電極５５の接
合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｂて発生され
た超音波振動に対し、第２ないし第４の電極５６〜５８
の接合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｃ〜５３
Ｅて発生された超音波振動か相乗されることになり、結
果的に、超音波振動か超音波伝播媒体５３Ａにそってた
とえば矢印Ｇ方向に持続的に伝播される。

Ｉｎ述より明らかなように分割電極５５ｂ、５５ｃ間の
間隔を分割電極５５ａ、５５ｂ間の間隔および分割電極
５５ｃ、５５ｄ間の間隔よりも小さく設定すれば、第１
の電極５５の接合された領域すなわち圧電セラミツり５
３Ｂで発生される超音波振動を大きくてきる。

また同様に分極電極５６ｂ、５５ｃ間の間隔を分割電極
５６ａ、５５ｂ間の間隔および分割電極５６ｃ、５６ｄ
間の間隔よりも小さく設定すれば、第２の電極５６の接
合された領域すなわち圧電セラミック５３Ｃで発生され
る超音波振動を大きくてきる。加えて分割電極５７ｂ、
５７ｃ間の間隔を分割電極５７ａ、５７ｂ間の間隔およ
び分割電極５５ｃ、５７ｄ間の間隔よりも小さく設定す
れば、＄３の電極の接合された領域すなわち圧電セラミ
ック５３Ｄて発生される超音波振動を大きくできる。更
に分極電極５８ｂ、５８ｃ間の間隔を分割電極５８ａ、
５８ｂ間の間隔および分割電極５８ｃ、５８６間の間隔
よりも小さく設定すれば、第４の電極の接合された領域
すなわち圧電セラミック５３Ｅて発生される超音波振動
を大きくてきる。

なお上述においては超音波伝播媒体４３Ａ　、　５３Ａ
か円環状に図示されているか、これに限定されるもので
はなく、所望の環状たたとえば第９図に示すように楕円
環状とされていてもよく、更には直線状あるいは円弧状
などの所望の形状とされてもよい。第９図に示した駆動
部材Ｕの構成および作用は、第８図に示した駆動部材Ｕ
と実質的に同一であるのて、それぞれ対応部材に対し１
０たけ大きな参照番号を付しその詳細な説明を省略する
。

また分割電極は、圧電セラミックの分極方向に交叉する
方向に延長されておればよく、必ずしも直交する必要は
ない。

（３）発明の効果 上述より明らかなように本発明の超音波駆動装置は、 （ａ）超音波伝播媒体と、 （ｂ）前記超音波伝播媒体の表面に対し互いに離間して
接合された複数の圧電セラミックと、 （ｃ）前記圧電セラミックに対し分極方向にそって互い
に離間するように接合されたそれぞれ少なくとも４つの
分割電極からなる複数の電極と、 （ｄ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
し交互に異なる極性の電圧が印加されるように前記電極
に対して制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記超音波伝播媒体に対して当接された被駆動
部材を駆動してなるのて、 （ｉ）各圧電セラミックか複数箇所て運動を反復できる
効果 を有し、ひいては （ｉｉ）制御電圧か小さくとも大きな振幅の超音波振動
を発生できる効果 を有する。

また本発明にかかる他の超音波駆動装置は、（ａ）圧電
セラミックと、 （ｂ）前記圧電セラミックの分極方向にそって互いに離
間するように配置された少なくとも４つの分割電極をそ
れぞれ包有しており、′前記圧電セラミックの表面に対
し互いに離間して接合された複数の電極 （ｃ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
し交互に異なる極性の電圧か印加されるように前記電極
に対して制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記圧電セラミックに対して当接された被駆動
部材を駆動してなるので、上記（ｉ）（ｉｉ）の効果に
加え （ｉ　ｉ　ｉ）圧電セラミックを超音波伝播媒体へ接合
することに起因する超音波振動の反 射現象を防止できる効果 を有し、ひいては （ｉｖ）被駆動部材の駆動量を正確に制御てきる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す部分平面図、第２図は
同側面図、第３図は同制御回路図、第４図は本発明の他
の実施例を示す部分平面図、第５図は同制御回路図、第
６図ないし第９図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す
部分平面図、第１０図は従来例を示す部分平面図である
。 １１．２］　、３１，４１．．５］、６］・・・・・・
・・駆動部材１２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・被駆動部材１３．２３，３３．４３Ｂ、
４３０，５３Ｂ〜５３Ｅ、６３８〜６３Ｅ・・・・・・
・・・・圧電セラミック １５．１６；２５〜２８．３５〜３８　、４５，４６゜
５５〜５８．６５〜６８・・・・・・・・電極１９・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御回
路特許出願人　　　日　揮　株　式　会　社代理人　　
弁理士　　工　　藤　　隆　　夫第１図 ・　第３図 第４図 第５図 第６図 ３６ｆ　　　３７ｆ 第７図 第８図 第９図 ら１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）超音波伝播媒体と、 （ｂ）前記超音波伝播媒体の表面に対し互いに離間して
   接合された複数の圧電セラ ミックと、 （ｃ）前記圧電セラミックに対し分極方向にそって互い
   に離間するように接合され たそれぞれ少なくとも４つの分割電極 からなる複数の電極と、 （ｄ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
   し交互に異なる極性の電圧 が印加されるように前記電極に対して 制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記超音波伝播媒体に対して当接された被駆動
   部材を駆動してなることを特徴とする超音波駆動装置。
2. （２）（ａ）圧電セラミックと、 （ｂ）前記圧電セラミックの分極方向にそって互いに離
   間するように配置された少 なくとも４つの分割電極をそれぞれ包 有しており、前記圧電セラミックの表 面に対し互いに離間して接合された複 数の電極と、 （ｃ）前記分割電極のうち互いに隣接する分割電極に対
   し交互に異なる極性の電圧 が印加されるように前記電極に対して 制御電圧を印加する制御回路と を備え、前記圧電セラミックに対して当接された被駆動
   部材を駆動してなることを特徴とする超音波駆動装置。