JPWO2008078640A1 - 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ - Google Patents

Abstract

振動アクチュエータを小型化する。駆動信号により励振される電気機械変換素子１３と、電気機械変換素子１３が接合され、その励振により駆動面に振動波を生じる弾性体１２と、弾性体１２の駆動面に加圧接触され、その振動波によって駆動される相対移動部材１５とを備える振動アクチュエータであって、弾性体１２と接合される電気機械変換素子１３の接合面１３ａは、電極が形成されている電極部１３１と、弾性体１２と電気機械変換素子１３との接着強度を向上させる接着強度向上部１３３とを有し、接着強度向上部１３３を通り、かつ、弾性体１２と相対移動部材１５との相対移動方向に直交する仮想直線Ｌが通る接合面１３ａの２つの端部のうちの少なくとも一方には、電極部１３１が形成されている振動アクチュエータ１０とした。

Description

本発明は、振動アクチュエータ、及び、これを備えるレンズ鏡筒、カメラに関するものである。

振動アクチュエータでは、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって駆動面には楕円運動が発生し、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材が駆動される。
このような振動アクチュエータに対して、駆動効率や駆動性能の向上が様々に検討されており、その一例として、特許文献１には、圧電体の電極部の径方向の幅ｗを、弾性体の曲げ中心の径方向の幅よりも広く設けた振動アクチュエータが開示されている。
しかし、特許文献１に開示された手法では、振動アクチュエータが大型化するという問題があった。
特開２００４−２９７８６９号公報

本発明の課題は、振動アクチュエータの小型化を可能とすることである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、駆動信号により励振される電気機械変換素子（１３）と、前記電気機械変換素子が接合され、前記励振により駆動面に振動波を生じる弾性体（１２）と、前記弾性体の駆動面に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対移動部材（１５）と、を備え、前記弾性体と接合される前記電気機械変換素子の接合面（１３ａ）は、電極が形成されている電極部（１３１，Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４）と、前記弾性体と前記電気機械変換素子との接着強度を向上させる接着強度向上部（１３３）とを有し、前記接着強度向上部を通り、かつ、前記弾性体と前記相対移動部材との相対移動方向に直交する仮想直線（Ｌ）が通る前記接合面の２つの端部のうちの少なくとも一方には、前記電極部が形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接着強度向上部（１３３）は、前記２つの端部及び／又は前記２つの端部の近傍であって前記相対移動方向に対して異なる位置に形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接着強度向上部（１３３）は、前記相対移動方向の寸法が、前記仮想直線に沿った方向の寸法よりも長いこと、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記仮想直線（Ｌ）が通る前記接合面の２つの端部のうちの他方には、前記接着強度向上部(１３３)が形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接着強度向上部（１３３）は、前記接合面上にランダムに配置されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子の前記接合面とは反対側の面であって前記接着強度向上部に対向する部分には、前記電極部が形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接着強度向上部（１３３）は、前記電極部（１３１，Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４）が形成されておらず、前記電気機械変換素子（１３）の素地が露出していること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるレンズ鏡筒（３）である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるカメラ（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、振動アクチュエータを小型化することができる。

第１実施形態のカメラ１を説明する図である。 第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。 第１実施形態の超音波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。 第１実施形態の圧電体１３を示す図である。 圧電体の分極の様子を示す図である。 比較例１の超音波モータの圧電体５３を示す図である。 比較例２の超音波モータの圧電体６３を示す図である。 第２実施形態の超音波モータの圧電体２３を示す図である。 第３実施形態の超音波モータの圧電体３３を示す図である。 第４実施形態の超音波モータの圧電体４３を示す図である。

符号の説明

１２：弾性体、１３，２３，３３，４３：圧電体、１５：移動子、１３３：接着強度向上部。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態を挙げて、さらに詳しく説明する。なお、以下の実施形態は、振動アクチュエータとして、超音波モータを例に挙げて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
第１実施形態のカメラ１は、撮像素子８を有するカメラボディ２と、レンズ７を有するレンズ鏡筒３とを備えている。
レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒としてもよい。

レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ７を駆動する駆動源として用いられており、超音波モータ１０から得られた駆動力は、ギア４，５を介してカム筒６に伝えられる。レンズ７は、カム筒６に保持されており、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向へ移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
図１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。

図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する略円環形状の部材である。
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料によって形成され、その形状は、略円環形状である。この弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃを有する。

櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面となる。この駆動面には、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）メッキ等の潤滑性の表面処理が施されている。櫛歯部１２ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面に生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側の面に、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている

圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子であり、例えば、圧電素子や電歪素子等が用いられる。圧電体１３は、略円環形状の部材であり、弾性体１２の周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）の電気信号が入力される範囲に分かれている（図４（ｂ）参照）。各相には、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられており、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔があくように設けてある。この圧電体１３は、接着材を用いて弾性体１２と接合されている。
フレキシブルプリント基板１４は、その配線が圧電体１３の各相の電極に接続されており、後述の増幅部１０４，１０５からこのフレキシブルプリント基板１４に供給された駆動信号によって、圧電体１３が伸縮する。
振動子１１には、この圧電体１３の伸縮により、弾性体１２の駆動面に進行波が発生する。本実施形態では、４波の進行波が発生している。

移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成され、弾性体１２の駆動面に生じる進行波によって回転駆動される部材である。移動子１５は、振動子１１（弾性体１２の駆動面）と接触する面の表面に、耐磨耗性向上のためのアルマイト等の表面処理が施されている。
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２４を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体に回転するように設けられている。
ゴム部材２４は、ゴムにより形成された略円環形状の部材である。このゴム部材２４は、ゴムによる粘弾性で移動子１５と出力軸１８とを一体に回転可能とする機能と、移動子１５からの振動を出力軸１８へ伝えないように振動を吸収する機能とを有しており、ブチルゴム、シリコンゴム、プロピレンゴム等が用いられている。

加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材であり、ギア部材２０とベアリング受け部材２１との間に設けられている。本実施形態では、加圧部材１９は、圧縮コイルバネを用いているが、これに限定されるものではない。
ギア部材２０は、出力軸１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア部材２０は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア４（図１参照）に駆動力を伝達する。
また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。なお、加圧部材１９とベアリング受け部材２１との間には、加圧力調整ワッシャーを設けて、超音波モータ１０の駆動に適正な加圧力が得られるようにしてもよい。

図３は、本実施形態の超音波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。
発振部１０１は、制御部１０２の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する部分である。
移相部１０３は、発振部１０１で発生した駆動信号を、９０°位相の異なる２つの駆動信号に分ける部分である。
増幅部１０４，１０５は、移相部１０３によって分けられた２つの駆動信号を、それぞれ所望の電圧に昇圧する部分である。増幅部１０４，１０５からの駆動信号は、超音波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動子１１に進行波が発生し、移動子１５が駆動される。

検出部１０６は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子１５の駆動によって駆動されたレンズ７の位置や速度を検出する部分である。本実施形態では、カム筒６の位置や速度を検出することにより、レンズ７の位置や速度を検出している。
制御部１０２は、カメラボディ２に設けられた不図示のＣＰＵからの駆動指令を基に、超音波モータ１０の駆動を制御する部分である。制御部１０２は、検出部１０６からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部１０１が発生する駆動信号の駆動周波数を制御する。

本実施形態の構成によれば、超音波モータ１０の駆動装置１００は、以下のように動作する。
まず、制御部１０２に目標位置が伝達される。発振部１０１からは、駆動信号が発生し、その信号から、移相部１０３により９０°位相の異なる２つの駆動信号が生成され、増幅部１０４，１０５により所望の電圧に増幅される。
駆動信号は、超音波モータ１０の圧電体１３に印加され、圧電体１３が励振され、その励振によって、弾性体１２には、４次の曲げ振動が発生する。圧電体１３は、Ａ相とＢ相とに分けられており、駆動信号は、それぞれＡ相とＢ相とに印加される。Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは、位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは、９０°位相がずれているため、２つの曲げ振動は、合成され、４波の進行波となる。

進行波の波頭には、楕円運動が生じている。従って、弾性体１２の駆動面に加圧接触された移動子１５は、この楕円運動によって摩擦駆動される。
光学式エンコーダ等の検出部１０６は、移動子１５の駆動により駆動されたカム筒６の位置や速度を検出し、電気パルスとして、制御部１０２に伝達される。制御部１０２は、この信号を基に、レンズ７の現在の位置と現在の速度とを得ることが可能となり、発振部１０１が発生する駆動周波数は、これらの位置情報、速度情報及び目標位置情報を基に制御される。

図４は、第１実施形態の圧電体１３を示す図である。図４（ａ）は、圧電体１３の弾性体１２との接合面１３ａを弾性体１２側から見た図であり、図４（ｂ）は、圧電体１３の接合面とは反対側の面（以下、他方の面と呼ぶ）１３ｂをギア部材２０側から見た図である。
圧電体１３の接合面１３ａには、電極部１３１と接着強度向上部１３３とが形成されている。また、他方の面１３ｂには、Ａ相、Ｂ相の２つの相の電気信号が入力される電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が形成され、Ａ相とＢ相との間の１／４波長分間隔があく部分には、グランドＧが設けられている。電極部１３１及び電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４、グランドＧは、圧電体１３の接合面１３ａ，他方の面１３ｂのそれぞれの表面に、スクリーン印刷によって銀ペーストを塗布して形成され、圧電体１３は、これらを用いて分極処理されている。
他方の面１３ｂの各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４間、及び、電極Ａ１とグランドＧの間、グランドＧと電極Ｂ１との間には、圧電体１３の素地の表面が露出した素地部１３２が形成されている。

圧電体１３の接合面１３ａに形成された接着強度向上部１３３（１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ）について説明する。
接着強度向上部１３３は、圧電体１３の素地が露出した部分であり、圧電体１３と弾性体１２との接着強度を向上させる機能を有する。接着強度向上部１３３は、圧電体１３の周方向の寸法が、圧電体１３の径方向の寸法よりも長く形成されている。
この接着強度向上部１３３は、圧電体１３の素地が露出している部分であり、その表面に微小な凹凸を有している。そのため、圧電体１３と金属製である弾性体１２とを接着材によって接合する場合には、接着材が微細な凹凸部分に入り込むことにより投錨効果（アンカー効果）が得られ、強い接着強度が得られる。

本実施形態では、接着強度向上部１３３を、図４（ａ）に示すように、４つの形状（１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ）とし、それらを圧電体１３の径の中心を中心として、略９０度ずつ回転させた４つの位置にそれぞれ形成した。
接着強度向上部１３３ａは、接合面１３ａの内周端に接して形成されている。接着強度向上部１３３ｂは、接合面１３ａの内周側（内周端の近傍）に形成されているが、内周端には接していない。接着強度向上部１３３ｃは、接合面１３ａの外周端に接して形成されている。接着強度向上部１３３ｄは、接合面１３ａの外周側（外周端の近傍）に形成されているが、外周端には接していない。

図４（ａ）に示すように、接合面１３ａの内周端に接着強度向上部１３３ａが形成されている部分に対応する外周側には、外周端よりも内周側に接着強度向上部１３３ｄ形成されており、接合面１３ａの外周端に接着強度向上部１３３ｃが形成されている部分に対応する内周側には、内周端よりも外周側に接着強度向上部１３３ｂが形成されている。接着強度向上部１３３をこのように配置することにより、接合面１３ａに圧電体１３の径方向に延在する仮想直線Ｌをおいた場合に、接合面１３ａのいずれの領域においても、仮想直線Ｌの接する外周端、内周端の少なくとも一方には電極部１３１が形成されている形態となっている。
なお、本実施形態では、接着強度向上部１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃ，１３３ｄの圧電体１３の径方向の寸法は等しいが、接着強度向上部１３３ｂ，１３３ｄの圧電体１３の周方向の寸法が接着強度向上部１３３ａ，１３３ｃよりも長く形成されている。

超音波モータでは、圧電体と弾性体との接着強度が弱いと、圧電体の伸縮が弾性体に伝達する効率が落ちるため、駆動性能の低下を招く。従って、上述のように、圧電体１３の接合面１３ａに素地が露出した接着強度向上部１３３を設けることにより、アンカー効果によって接着強度が向上し、駆動効率を向上させることができる。
また、図４（ａ）に示すように、接着強度向上部１３３の圧電体１３の周方向の寸法を、径方向の寸法よりも長く形成する理由は、フレキシブルプリント基板１４からの駆動信号によって圧電体１３が伸縮して弾性体１２に進行波を伝える際に、局所的に見て圧電体１３が曲がり、弾性体１２と圧電体１３との接合部に大きなせん断応力が発生する。そのせん断応力によって生じる接合部にある接着層の破壊や変形を防止し、圧電体１３からの励振を確実に弾性体１２に伝達させるためである。
さらに、接着強度向上部１３３を接合面１３ａの内周端、外周端及びこれらの近傍に形成する理由は、接合面１３ａの内周端、外周端及びこれらの近傍では、圧電体１３が駆動信号により伸縮する際の接合面のせん断応力がさらに大きく、接着層の破壊や変形が発生し易いため、それを防止し、圧電体１３からの励振を確実に弾性体１２に伝達させるためである。

他方の面１３ｂの接着強度向上部１３３の領域に対向する領域には、電極が形成されていることが好ましい。以下にこの理由を説明する。
従来、圧電体の表面に電極部を形成するスクリーン印刷時等には、製造を容易にするために、後述する図６（ａ），（ｂ）に示すように、圧電体５３の電極部１３１及び電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４等の外周端や内周端に接する形態で、圧電体の素地を露出させている素地部１３２が形成されている。
図５は、圧電体の分極の様子を示す図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、圧電体の外周端を、径方向に平行かつ接合面の法線に平行な方向で切断した断面を拡大して示している。なお、図５（ａ）〜（ｃ）において、接合面側を図中の上側としているが、この向きは、特に限定しない。また、図５（ａ）〜（ｃ）では、外周端における分極の様子を示しているが、内周端でも同様である。
図５（ａ）は、図６（ａ），（ｂ）に示す、後述する従来の圧電体５３の外周端付近の断面図であり、接合面５３ａ及び他方の面５３ｂの外周端に接して素地部１３２が形成されている。図５（ｂ），（ｃ）は、本実施形態の圧電体１３の外周端付近の断面図である。図５（ｂ）は、接着強度向上部１３３ｃが形成されている部分の断面図であり、接合面１３ａの外周端に接して接着強度向上部１３３ｃが形成され、他方の面１３ｂの外周端には電極部１３１が形成されている。図５（ｃ）は、接着強度向上部１３３ｄが形成されている部分の断面図であり、接合面１３ａ及び他方の面１３ｂの外周端には電極部１３１が形成されている。

ここで、弾性体に発生する進行波は、圧電体の励振により生じる２つの曲げ振動の定在波を合成することによって得られるが、この定在波の曲げ振動は、圧電体への電圧印加による伸縮力を利用して発生させている（ユニモルフ効果）。
振動アクチュエータでは、分極処理が有効に施され、駆動電圧をかけたときに進行波を生じさせる部分の径方向の幅が、圧電体の電極部の径方向の幅と等しいか、それ以上であることが、良好な駆動特性を得る観点から理想的である。
しかし、素地部は、電極部が形成されていないため、分極することができず、素地部の面積だけ、駆動信号が印加される面積が減少する。そのため、図５（ａ）に示すように、圧電体５３の接合面５３ａ，他方の面５３ｂの内周端及び外周端に素地部１３２を設けた圧電体５３を用いた超音波モータでは、素地部１３２が形成された領域は分極されないために、駆動効率が劣る。

これに対して、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、他方の面１３ｂの接着強度向上部１３３ｃに対向する領域に電極Ａ４が形成されているので、分極処理の際に、接着強度向上部１３３ｃの領域に対応する圧電体１３の領域の多くは分極される。
また、同様に、図５（ｃ）に示すように、接合面１３ａの外周端よりも径方向の内周側に接着強度向上部１３３ｄが形成されている部分では、他方の面１３ｂの接着強度向上部１３３ｄに対向する領域に電極Ａ３が形成されているので、接着強度向上部１３３ｄの領域に対応する圧電体１３の領域の多くは分極される。
従って、接合面１３ａに圧電体１３の素地を露出させた接着強度向上部１３３を形成する場合、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、他方の面１３ｂの接着強度向上部１３３の領域に対向する領域に、電極部１３１を形成することにより、駆動効率を落とすことなく、所望の接合強度を得られる。

ここで、比較例１，２の超音波モータを用意して、本実施形態の超音波モータ１０と同一の条件下で駆動し、駆動性能を評価した。比較例１，２の超音波モータは、本実施形態の超音波モータ１０と接合面の形態が異なる以外は、略同様の形態であるので、本実施形態の超音波モータ１０と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
図６は、比較例１の超音波モータの圧電体５３を示す図である。図６（ａ）は、圧電体５３の接合面５３ａを示し、図６（ｂ）は、他方の面５３ｂを示している。
比較例１の超音波モータは、圧電体５３の接合面５３ａ及び他方の面５３ｂの内周端，外周端には、素地部１３２が形成されており、従来の一般的な圧電体を用いた超音波モータである。
図７は、比較例２の超音波モータの圧電体６３を示す図である。図７（ａ）は、圧電体６３の接合面６３ａを示し、図７（ｂ）は、他方の面６３ｂを示している。
比較例２の超音波モータは、接合面６３ａに電極部１３１が全面に形成されている。また、他方の面６３ｂは、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４間には素地部１３２が形成されているが、外周端及び内周端には素地部１３２が形成されていない。

表１は、第１実施形態の超音波モータ１０と、比較例１，２の超音波モータの駆動性能の評価結果を示す表である。
表１において、共振抵抗とは、周波数−インピーダンス特性での極小値である。共振抵抗は、圧電体と弾性体との接着強度を示す指標の１つとすることができ、接着強度以外の条件が等しければ、共振抵抗が高いほど、接着強度が弱いことを示す。
また、定格駆動入力とは、定格負荷（０．３９×１０^-2Ｎ・ｍ（≒４０ｇｆ・ｃｍ））で定格回転（３００ｍｉｎ^-1）させた場合での超音波モータへの入力電力であり、定格駆動入力が低いほど、駆動効率が良好であることを示す。

表１に示す結果より、共振抵抗に関しては、第１実施形態の超音波モータ１０と比較例１の超音波モータとは、略同程度であるが、比較例２の超音波モータは、他の２つの超音波モータに比べて共振抵抗が約１．８倍となった。
これは、比較例２の超音波モータでは、圧電体６３の接合面６３ａの全面に電極部１３１が形成され、素地部１３２が形成されていないことにより、圧電体６３と弾性体１２との接着強度が低下したことを意味している。

定格駆動入力に関しては、比較例２の超音波モータは、他の２つの超音波モータに比べて、値が１２０ｍＷ〜１４０ｍＷ大きかった。これは、接着強度が弱いために圧電体６３の励振が弾性体１２に効率よく伝達できず、駆動効率が悪化したことを示している。
また、第１実施形態の超音波モータ１０は、比較例１の超音波モータに比べ、２０ｍＷも小さかった。これは、第１実施形態の超音波モータ１０が、接合面１３ａに接着強度向上部１３３を図４（ａ）に示すように設けたことにより、比較例１の超音波モータと略同様の接着強度を維持しつつ、電極部１３１及び電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が圧電体１３の内周端及び外周端にも形成されたことにより、実質的に進行波を発生させる圧電体の面積が増大したことと同様の効果が得られることに加え、図５（ｂ），（ｃ）に示したように、他方の面１３ｂの接着強度向上部１３３の領域に対向する領域の大部分には電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が形成されているので、圧電体１３が分極される領域が増えて進行波を発生させる領域が増えたことにより、圧電体１３の伸縮が弾性体１２へと伝達される効率が向上し、超音波モータ１０の駆動性能が向上したことを示している。

よって、本実施形態によれば、良好な駆動効率を保ちながら、超音波モータを小型化することができる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の超音波モータの圧電体２３を示す図である。図８（ａ）は、接合面２３ａを弾性体１２側から見た様子を示し、図８（ｂ）は、他方の面２２ｂをギア部材２０側から見た様子を示している。
第２実施形態の超音波モータは、前述した第１実施形態の超音波モータ１０と圧電体２３の接合面２３ａの形態等が異なる他は、略同様の形態である。よって、第２実施形態においては、第１実施形態の超音波モータ１０と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。また、後述する第３実施形態、第４実施形態においても、同様とする。
図８（ａ）に示すように、第２実施形態の超音波モータは、圧電体２３の接合面２３ａに、Ａ相，Ｂ相の駆動信号が入力される電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４と、グランドＧとが形成されている。また、図８（ｂ）に示すように、他方の面２３ｂには、電極部１３１が略全面に形成され、グランドＧ，Ａ相，Ｂ相に相当する領域の各領域間には素地部１３２が形成されている。

本実施形態の超音波モータでは、接合面２３ａの各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４間には、素地部１３２が形成されている。圧電体２３が伸縮する際の歪みは、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４領域内の歪みに比べ、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４間の歪みが非常に小さく進行波の発生に殆ど寄与しない。従って、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４間に設けられた素地部１３２は、接合強度の向上効果は小さい。

接着強度向上部１３３（１３３ｅ，１３３ｆ）は、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４領域内の内周端近傍（１３３ｅ）と外周端近傍（１３３ｆ）とに形成されており、内周端及び外周端とは接していない。上述のように、圧電体２３が伸縮する際の歪みは、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４領域内では大きいので、より接着強度向上の効果を期待するために、接着強度向上部１３３は、各電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４領域内に形成されている。また、接着強度向上部１３３は、圧電体２３の周方向に沿って内周側（１３３ｅ）と外周側（１３３ｆ）とが各電極内で交互に形成されている。

本実施形態によれば、弾性体１２に進行波を発生させる基となる電極毎に接着強度向上部１３３が形成されているので、圧電体２３の励振を弾性体１２に伝達する効率を向上でき、超音波モータの駆動性能を向上させることができる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態の超音波モータの圧電体３３を示す図である。図９（ａ）は、圧電体３３の接合面３３ａを弾性体１２側から見た図であり、図９（ｂ）は、他方の面３３ｂをギア部材２０側から見た図である。
第３実施形態の超音波モータは、第１実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態であるが、圧電体３３の接合面３３ａに形成された接着強度向上部１３３の形状や配置が異なる。
図９（ａ）に示すように、圧電体３３の弾性体１２との接合面３３ａには、電極部１３１が形成され、略円形状の接着強度向上部１３３が、電極部１３１の領域内にランダムに配置されている。
なお、本実施形態では、接着強度向上部１３３は、略円形である例を示したが、これに限らず、例えば、矩形や六角形等の多角形でもよく、特に限定されない。

本実施形態によれば、電極部１３１及び接着強度向上部１３３を接合面３３ａに形成する際に、位置決めする必要がなく、製造が容易になり、生産コストも抑えることができる。

（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態の超音波モータの圧電体４３を示す図である。図１０（ａ）は、圧電体４３の接合面４３ａを弾性体１２側から見た図であり、図１０（ｂ）は、他方の面４３ｂをギア部材２０側から見た図である。
第４実施形態の超音波モータは、第１実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態であるが、圧電体４３の接合面４３ａに形成された接着強度向上部１３３の形状が異なる。第４実施形態の接着強度向上部１３３の面積の総和は、第１実施形態の接着強度向上部の面積の総和よりも大きい。そして、第４実施形態の接着強度向上部１３３の面積の総和は、比較例１において、接合面５３ａに形成された素地部１３２の面積の総和に略等しい。
図１０（ａ）に示すように、接着強度向上部１３３ｂ、１３３ｄは、第１実施形態（図４）と同様であるが、接着強度向上部１３３ｇ、１３３ｈは、第１実施形態の接着強度向上部１３３ａ、１３３ｃと比べて、周方向の長さが長い。そして、接着強度向上部１３３ｇは、周方向に隣接する接着強度向上部１３３ｂの周方向の端部まで延在しており、接着強度向上部１３３ｈは、周方向に隣接する接着強度向上部１３３ｄの周方向の端部まで延在している。
本実施形態では、第１実施形態と同様に、接合面４３ａに圧電体４３の径方向に延在する仮想直線Ｌをおいた場合に、接合面４３ａのいずれの領域においても、仮想直線Ｌの接する外周端、内周端のいずれか一方には電極が形成されている。そして、第１実施形態と異なり、本実施形態では、仮想直線Ｌの接する外周端、内周端の両方に電極部が形成されている領域は存在しない。
本実施形態によれば、第１実施形態と比べて、接着強度向上部１３３ｇ、１３３ｈの長さを長くしたので、接着強度向上部１３３の面積の総和は大きくなり、接着強度が向上する。
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態において、駆動信号が入力される電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が接合面とは反対側に形成され、第２実施形態では、電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が接合面に形成される例を示したが、第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態において、接合面に電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を形成してもよいし、第２実施形態において、接合面とは反対側の面に電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を形成してもよい。

（２）各実施形態において、超音波モータは、フォーカス動作時にレンズの駆動に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、レンズのズーム動作時の駆動に用いられる超音波モータとしてもよい。

（３）各実施形態において、超音波領域の振動を用いる超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、超音波領域以外の振動を用いる振動アクチュエータに適用してもよい。

（４）各実施形態において、移動子が回転駆動される超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、移動子が直線方向に駆動されるリニア型の振動アクチュエータに適用してもよい。
（５）各実施形態において、超音波モータは、カメラに設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、複写機の駆動部や、自動車のハンドルチルト装置やヘッドレストの駆動部に用いてもよい。
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は、以上説明した各実施形態によって限定されるものではない。

Claims (9)

1. 駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子が接合され、前記励振により駆動面に振動波を生じる弾性体と、
   前記弾性体の駆動面に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対移動部材とを備え、
   前記弾性体と接合される前記電気機械変換素子の接合面は、電極が形成された電極部と、前記弾性体と前記電気機械変換素子との接着強度を向上させる接着強度向上部とを有し、
   前記接着強度向上部を通り、かつ、前記弾性体と前記相対移動部材との相対移動方向に直交する仮想直線が通る前記接合面の２つの端部のうちの少なくとも一方には、前記電極部が形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記接着強度向上部は、前記２つの端部及び／又は前記２つの端部の近傍であって前記相対移動方向に対して異なる位置に形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記接着強度向上部は、前記相対移動方向の寸法が、前記仮想直線に沿った方向の寸法よりも長いこと、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記仮想直線が通る前記接合面の２つの端部のうちの他方には、前記接着強度向上部が形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記接着強度向上部は、前記接合面上にランダムに配置されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記電気機械変換素子の前記接合面とは反対側の面であって前記接着強度向上部に対向する部分には、前記電極部が形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記接着強度向上部は、前記電極部が形成されておらず、前記電気機械変換素子の素地が露出していること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
9. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。

Images