JP2003111450A - 電気−機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体、この振動体を駆動源とする振動波駆動装置、振動波駆動装置を有する駆動システムおよびこの振動体を搬送源とする搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電素子の分極によって生ずる異方性に起因す
る剛性のむらを低減し、振動体に励起する振動振幅を均
一にし、制御性、精度、耐久性に優れた振動型アクチュ
エータに最適な振動体を提供する。 【解決手段】円環状の振動体において、圧電素子２の片
面には複数の電極３−１が周方向に隙間３−３を有して
配置され、またこれらの電極３−１によって分極処理が
なされた分極領域は、分極方向が交互に逆極性としてお
り、隣接する電極の間隔を分極方向の厚さの２倍以上と
し、逆極性の分極領域間に分極時に生じる電界の強さを
厚み方向の電界の強さ以下にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気−機械エネル
ギー変換素子としての圧電素子を振動源として弾性体に
駆動振動を形成する振動体と、この振動体を駆動源とす
る振動波駆動装置およびこの振動波駆動装置を駆動源と
する駆動システムおよび搬送源として流体や粉体を搬送
する搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】振動波駆動装置としての振動波モータ
は、低速度で大きなトルクが取り出せるアクチュエータ
であるとともに、電磁モータが持つコギングがなく、回
転むらが少ないことが特徴である。とくに、進行波型の
振動波モータは、弾性体に振動振幅が一様な進行性の振
動波を起こし、これに加圧接触された移動体を連続的に
駆動することにより、原理上では回転むらが生じないと
されている。

【０００３】図１２は、従来の振動波モータの振動体の
斜視図である。１は円環形状に形成された金属などの弾
性体、２は円環状の電気−機械エネルギー変換素子とし
ての圧電素子で、電圧印加用の電極３が周方向に沿って
複数設けられており、この弾性体１と圧電素子２により
振動体を構成している。弾性体１には、圧電素子の接着
面とは反対の面に摩擦材料が接着あるいは塗布等により
設けられ、この摩擦材料を介して不図示の接触体（移動
体）が押圧される。

【０００４】図１３（１）〜（３）は、進行波型振動波
モータの駆動原理を示す展開図である。図１３（１）
は、振動体に励起する第一の定在波（これをA相と呼
ぶ）であり、図１３（２）は振動体に励起する第二の定
在波（これをB相と呼ぶ）である。図示したA、およびB
相は各節位置（腹位置）が互いに4分の１波長ずれてい
る。この2つの定在波を時間的位相差90°をもって同時
に励起し、重ねあわせることによって、図１３（３）に
示した一様な振幅を持つ進行波を合成することができ
る。このようにして曲げ進行波が励起された振動体の、
曲げ変形の中立面より離れた点が楕円運動をするため、
振動体上面に移動体を押圧し、楕円運動の頂点近傍で接
触させるようにすると、振動体と移動体の間に働く摩擦
力によって、移動体が駆動される。

【０００５】A、B各定在波を励起するために弾性体に固
着する圧電素子の構成は公知なので詳細な説明は省略す
るが、圧電セラミックスからなる単一の円板に、複数の
電極を蒸着などで形成し、この複数の領域を分極処理す
ることによって、単一の素子で2つの定在波を励起する
ことを可能にしている。図１４に代表的な分極パターン
を示す。間に４分の１波長の非駆動部を挟んでA相、B相
の各電極群が形成され、各群内では、2分の１波長の長
さをもつ電極が、図中の（＋）、（−）記号で示すよう
に隣り合う電極が互いに逆方向に分極されている。各電
極間は、分極処理時の環境、例えば大気中、または絶縁
油中において分極処理の電圧で電極間に放電が生じない
程度の間隔を空けており、ほぼ圧電素子の厚みと同等の
幅である。

【０００６】A相、B相の各電極群は、導電性ペースト、
あるいは、フレキシブルプリント基板などの手段でそれ
ぞれ短絡され、裏面のグランド電極との間に所望の電圧
を印加することによって、分極方向と直交した方向（d3
1）の伸縮力が発生し、振動体に曲げモーメントが加わ
ることによって、上述した２つの定在波が、A相、B相の
各電圧で励起される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、Ａ，Ｂ相の圧電素子群が一体に構成され
た圧電素子に互いに逆方向に分極処理を施した場合に
は、以下の問題があった。

【０００８】図１５は、互いに逆方向に分極する圧電素
子の隣り合う電極部分の断面図である。図中の矢印は、
分極時に各電極に印加した電位差による電気力線を示し
ている。

【０００９】図示したように、2つの電極の境界部から
離れた部分では、電気力線はほぼ厚み方向に走ってお
り、分極の方向もこの電気力線の方向に施される。しか
しながら、隣り合う電極の間に設けた境界部分の電気力
線は、厚み方向ではなく、隣り合う電極間で厚み方向と
直交する方向に走っているため、分極も、厚み方向と直
交する方向に施されてしまう。

【００１０】一方、振動体の曲げ剛性は、主に弾性体の
曲げ剛性と、固着する圧電素子の剛性で決まる。圧電素
子は、振動体の中立面から離れた位置に固着されるた
め、振動体の曲げ剛性に寄与するのは振動方向と直交し
た方向の剛性である。圧電素子の縦弾性係数は、施され
た分極方向によって異方性を持つ。分極方向と平行な方
向の縦弾性係数をY33、分極方向と直交方向の縦弾性係
数をY11とすると、通常Y11＞Y33の関係を持っている。

【００１１】電極の中央付近では、ほぼ厚み方向に分極
されるため、厚さ方向と直交する方向の縦弾性係数は、
Y11であるが、互いに隣り合って逆方向に分極された場
合その境界領域では、厚さ方向と直交する方向の縦弾性
係数は、Y33となる。このため、互いに逆方向に分極さ
れた電極の境界領域の縦弾性係数は、電極部分よりも小
さい値となっている。

【００１２】振動体に励起される定在波の伝播速度は、
振動体の各部分の曲げ剛性と、線密度によって決定さ
れ、これが一様でないと曲げ振動の伝播速度が部分的に
変化するため、励起された定在波の波長が変化し、場所
によって波長のむらを生じてしまう。

【００１３】図１６は、図１４の分極パターンによって
生ずる波長のむらを、4分の１波長の被駆動部を中心に
して展開図に示したものである。A相電極群によって励
起された定在波は、A相電極群の領域ではその振動の腹
が電極の中央にあたり、B相電極群の領域においては、
その振動の腹が電極の境界領域と一致する位置にある。

【００１４】このため、A相の定在波にとって、振動子
のA相電極群の領域は曲げ剛性が高く、B相電極群の領域
では曲げ剛性が低くなる。このため、A相領域では振動
の伝播速度が大きいため、波長が長く、B相領域では振
動の伝播速度が遅く、波長が短くなる。同様にB相電極
群によって励起された定在波は、A相領域で波長が短
く、B相領域で波長が長くなる。

【００１５】このように、A、B各定在波の波長にむらを
生じるため、合成された進行波振幅には、図１６のよう
な振幅むらが生じることがわかった。進行波振幅にむら
がある場合、移動体の駆動速度にむらを生じるため、移
動体の圧接力にむらがあったり、接触面が完全な平面で
ないことによって、移動体と振動体の相対位置によって
移動体の速度むらを生ずる。

【００１６】また、送り速度の異なる領域を移動体が等
速で摺動することによって、送り力を相殺しあう領域が
生じ、摩擦損失によって効率が低下する。さらに、移動
体と振動体の間に働く圧接力が振動体の位置によって異
なるため、振動体の摩擦面の偏摩耗を引き起こし、モー
タの寿命を縮める結果となる。

【００１７】本出願に係る発明の目的は、振動体に励振
する複数の定在波の波長のむら、および、振幅のむらを
排除し、複数の定在波の合成としての駆動波を安定化で
きる電気−機械エネルギー変換素子を振動源とする振動
体、この振動体を駆動源とする振動波駆動装置、および
この振動体を搬送源とする搬送装置を提供しようとする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する電気−機械エネルギー変換素子を振動源とす
る振動体の第１の構成は、弾性体と、同一面内にそれぞ
れ独立した分極処理が施された複数の分極領域を有する
電気−機械エネルギー変換素子とにより構成され、前記
電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加で形
成される複数の振動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動
振動を形成する電気−機械エネルギー変換素子を振動源
とする振動体において、前記電気−機械エネルギー変換
素子の複数の分極領域の中で、互いに分極方向が異なっ
て隣り合う分極領域同士は、分極領域の分極方向の距離
の少なくとも2倍以上の間隔をもって形成されたことを
特徴とする。

【００１９】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第２の
構成は、弾性体と、同一面内にそれぞれ独立した分極処
理が施された複数の分極領域を有すると共に、前記複数
の分極領域の表面に電極が形成された電気−機械エネル
ギー変換素子とにより構成され、前記電気−機械エネル
ギー変換素子への交番信号の印加で形成される複数の振
動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動振動を形成する電
気−機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体にお
いて、前記複数の電極の中で、互いに分極方向が異なっ
て隣り合う分極領域同士に対応する電極同士は、分極領
域の分極方向の距離の少なくとも2倍以上の空隙をもっ
て形成されたことを特徴とする。

【００２０】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第３の
構成は、上記第１の構成で、前記複数の分極領域の中
で、互いに同じ方向に分極される隣り合う分極領域を有
し、該互いに同じ方向に分極される隣り合う分極領域の
間隔を、前記互いに分極方向が異なって隣り合う分極領
域の間隔と等しい間隔にしたことを特徴とする。

【００２１】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第４の
構成は、上記第２の構成で、前記複数の分極領域の中
で、互いに同じ方向に分極される隣り合う分極領域を有
し、該互いに同じ方向に分極される隣り合う分極領域に
対応する電極の間隔を、前記互いに分極方向が異なって
隣り合う分極領域に対応の電極の間隔と等しい間隔にし
たことを特徴とする。

【００２２】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第５の
構成は、前記振動体は円環形状に形成され、前記電気−
機械エネルギー変換素子の分極方向に直交した方向の歪
によって曲げ振動を励起する振動体であって、前記電気
−機械エネルギー変換素子に、前記振動体に励起する曲
げ振動の波長の2分の1のピッチで周上に分極領域を配置
したことを特徴とする。

【００２３】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第６の
構成は、上記第１から第４のいずれかの構成で、前記振
動体は円環形状に形成され、前記電気−機械エネルギー
変換素子の分極方向に直交した方向の歪によって曲げ振
動を励起する振動体であって、前記電気−機械エネルギ
ー変換素子に、前記振動体に励起する曲げ振動の波長の
４分の1のピッチで周上に分極領域を配置したことを特
徴とする。

【００２４】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第７の
構成は、上記第１から第４のいずれかの構成で、前記振
動体は棒状または円板形状に形成され、前記電気−機械
エネルギー変換素子の分極方向と平行な方向の歪によっ
て曲げ振動を励起する振動体であって、前記電気−機械
エネルギー変換素子に、前記振動体に励起する曲げ振動
の波長の２分の1のピッチで周上に分極領域を配置した
ことを特徴とする。

【００２５】本出願に係る発明の目的を実現する電気−
機械エネルギー変換素子を振動源とする振動体の第８の
構成は、上記第１から第４のいずれかの構成で、前記振
動体は棒状または円板形状に形成され、前記電気−機械
エネルギー変換素子の分極方向と平行な方向の歪によっ
て曲げ振動を励起する振動体であって、前記電気−機械
エネルギー変換素子に、前記振動体に励起する曲げ振動
の波長の４分の1のピッチで周上に分極領域を配置した
ことを特徴とする。

【００２６】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の構成は、上記いずれかの構成の振動体に接触
体を圧接し、前記駆動振動によって前記振動体と前記接
触体とを相対的に駆動することを特徴とする。

【００２７】本出願に係る発明の目的を実現する駆動シ
ステムは、上記構成の振動波駆動装置を駆動源として被
駆動部材を駆動することを特徴とする。

【００２８】本出願に係る発明の目的を実現する搬送装
置の構成は、上記いずれかの構成の振動体を搬送源とし
て流体あるいは粉体を搬送することを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態を示す。

【００３０】まず、本実施の形態の全体構成を説明す
る。

【００３１】本実施の形態における振動体は、円環形状
に形成された金属製の弾性体１に、曲げ振動によって生
じる周方向の変位を拡大する目的で、複数の変位拡大用
溝４が放射方向に沿って形成されている。

【００３２】また、弾性体１とにより振動体を構成する
電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素子２に
は、弾性体１と固着されない面に、図２（ａ）に示すよ
うに、パターン電極３−１が複数形成されており、各パ
ターン電極３−１は所定の隙間をもって配置されてい
る。この隙間は、分極工程において隣り合う電極同士で
放電することを避けるためのものである。

【００３３】圧電素子２は、図２（ａ）に示すパターン
電極３−１と図２（ｂ）に示す裏面の全面を覆う全面電
極３−２間に、図中の（＋）、（−）記号で示した方向
に電位をかけることによって、分極が施されている。

【００３４】パターン電極３−１は、図２（ａ）に示し
たＡ相、Ｂ相の各群が導電性ペースト、フレキシブルプ
リント基板などで群内で短絡され、各相と裏面電極間に
電位をかけることで、各電極領域で、分極方向と直交す
る方向の力によって弾性体１に曲げモーメントを加えて
励振する。電極３−１の分極方向は、図示したように、
隣り合う領域が反対方向に分極されている。

【００３５】本実施の形態において、隣り合うパターン
電極３−１の電極間３−３の幅Wは、圧電素子の厚さｔ
の2倍以上の幅を取っている。

【００３６】図３は、本実施の形態の、互いに異なる方
向に分極される隣り合う電極間での分極時の電界を示す
模式図である。

【００３７】圧電材料の分極処理では、通常１ｍｍの厚
さあたり3kV程度の電界となるように分極電圧を設定す
る。隣接電極が互いに逆方向に分極される場合、厚さ方
向に所定の電位差となるように設定しても、隣接電極間
の電位差はその倍になっている。

【００３８】図１５に示したように、隣接電極間の間隔
ｗが狭く厚みｔと同等の場合、厚さ方向に所定の電界に
なるように設定した場合、隣接電極間の横方向の最大の
電界はその２倍程度になり、確実に横方向に分極され
る。これによって隣接電極間の縦弾性係数が低くなり、
さらに過大な電界が加わることによる内部歪が生じ、破
断にいたる場合もある。

【００３９】本実施の形態では、隣接する電極を少なく
とも厚みの2倍以上の間隔をもって電極を配置すること
によって、不要な横方向の電界を厚み方向の電界と同等
かそれ以下にすることができる。

【００４０】なお、隣接する電極間の間隔を広くし過ぎ
ると電極自体の面積が小さくなるので、このような点を
考慮して該間隔の上限を定めるのが望ましい。

【００４１】また、電界が小さくなれば圧電体に生じる
分極が小さくなるから、隣接する電極間の材料の異方性
が減少し、従来の振動体で生じていた剛性のむらを少な
くでき、波長のむら、および合成波の振幅むらを減らす
ことができる。

【００４２】（第２の実施の形態）図４、図５は本発明
の第２の実施の形態を示す。

【００４３】本実施の形態の振動体は、第1の実施の形
態と同様に、変位拡大用の溝４が施された金属製の円環
形状の弾性体１に圧電素子２が固着され、一周で５次の
曲げ振動を生じさせるものである。

【００４４】図５は圧電素子２の分極パターンを示す平
面図である。

【００４５】圧電素子２の裏面（弾性体への固着面）
は、第1の実施の形態と同様に全面に共通電極3−2（不
図示）が施され、表面には駆動用のパターン電極3−1が
形成され、この電極を用いて図示した（＋）、（−）の
記号の方向に分極処理を施すと共に、圧電素子への電圧
印加に用いる。

【００４６】本実施の形態では、電極は励起する振動の
波長λに対して4分の１のピッチで配列されており、各
電極の1つおき（λ／２ピッチ）の電極をA相電極群、残
りのλ／４ずれた位置の電極をB相電極群とする。各電
極群内ではさらに1つおきに極性を逆にしており、各群
に交番電圧を印加することによって本実施の形態ではA
相、B相それぞれ1周に５つの曲げ振動を励起することが
できる。A、B相は互いに位置的位相がλ／４ずれている
ため、A、Bに互いに時間的位相がπ／２ずれた交番電圧
を印加することによって曲げ進行波を形成することがで
きる。

【００４７】本実施の形態の構成では、A相電極とB相電
極の境界のうち半分が互いに同極性の境界、残りが互い
に逆極性の境界となっている。互いに逆極性の分極領域
が隣接した境界では、分極処理時に面内に周方向の分極
がされてしまう恐れがあるため、互いに逆極性の分極領
域が隣接した境界は厚さｔの2倍以上の間隔を空けて電
界の強さを少なくし、剛性の不均一を少なくしている。

【００４８】逆極性となる境界の間隔だけを広げた場
合、各分極領域に印加される電圧によって生ずる曲げモ
ーメントが加わる中心位置にずれを生ずるため、本実施
の形態では、同極性で隣り合う電極境界を逆極性の電極
境界の幅と同等にし、励起される曲げ振動の位置ずれを
修正している。

【００４９】（第３の実施の形態）図６、図７は本発明
の第３の実施の形態の構成を示す。

【００５０】本実施の形態は、直交した曲げ１次の振動
を励振して先端に首ふり運動を生じさせる棒状の振動体
に関するものである。円板形状のＡ相用の圧電素子２Ａ
と、Ｂ相用の圧電素子２Ｂは、夫々２枚ずつ、給電用の
電極板５を挟んで中央部に軸方向に沿って貫通孔が形成
された筒状の弾性体１a、１ｂで挟み、ボルト８で締結
する。図７は、締結後の振動体である。

【００５１】各圧電素子の1面には１８０°ピッチに配
置した駆動電極が施され、裏面には全面に施された共通
電極がある。２つの駆動電極は（＋）、（−）の記号で
示したように互いに逆極性に分極され、２つの駆動電極
と、裏面の共通電極間に交番電圧を印加することによっ
て分極方向と平行な方向の歪を生じ、振動体に曲げモー
メントを生じる。

【００５２】A相ＰＺＴ、Ｂ相ＰＺＴは駆動電極パター
ンが90°ずれているため、2相に時間的位相がπ／２ず
れた交番電圧を印加することによって中心軸回りに曲げ
変形形状が回転する首ふり運動を励起する。

【００５３】本実施の形態の棒状振動体の曲げ剛性は、
軸方向の剛性（圧電素子厚み方向の剛性）に依存してい
るから、圧電素子の剛性が振動体の曲げ剛性に寄与する
のは、分極領域においては分極方向と平行な方向の縦弾
性係数Ｙ３３、分極領域境界では面内方向に分極されて
しまうためＹ３１となる。Ｙ３３＜Ｙ３１の関係がある
から、分極領域境界が大きく歪む曲げ変形においては振
動体の曲げ剛性が高く、逆に分極領域境界を中立軸とす
る曲げ変形では曲げ剛性が低くなり、振動方向による曲
げ剛性の不均一を生じてしまう。

【００５４】そこで、本実施の形態では、互いに逆極性
で隣接する電極間の隙間を圧電素子厚さの2倍以上とす
ることによって横方向の分極をすくなくし、剛性の異方
性をすくなくすることができている。

【００５５】（第４の実施の形態）図８は本発明の第４
の実施の形態の振動体の分解斜視図、図９は本発明の第
4の実施の形態の外観斜視図である。

【００５６】本実施の形態は、第３の実施の形態と同様
の棒状振動体であり、曲げ1次の振動を直交した位置で
２つ合成することによって曲げ1次の変形形状が軸回り
に回転する首ふり運動をする棒状振動体である。

【００５７】本実施の形態では、1つの圧電素子２内に
Ａ相電極、Ｂ相電極を施して分極領域を形成し、裏面を
共通電極として各電極に交番電圧を印加することによっ
て上述した振動を励振する。９０°ピッチで配列した電
極は、１つおきに（対向した位置で）それぞれＡ相、Ｂ
相としており、各相の電極は対向した位置でそれぞれ図
示した（＋）、（−）の方向に分極されている。Ａ相、
Ｂ相の分極領域の隣り合う境界では、逆極性で隣接する
境界が2個所あり、ここでの横方向の分極による剛性の
異方性を少なくするために厚さの2倍以上の間隔を空け
ている。残りの同じ極性で隣接する分極領域の境界は、
分極領域の中心のずれによって生ずる加振位置のずれを
防ぐために逆極性の境界と同等の間隔を空けている。

【００５８】なお、電極境界を広げると分極領域が狭く
なり発生力が弱まるため、振動振幅のむらの低減よりも
発生力を優先する場合には同極性で隣接する境界は狭く
してもよい。

【００５９】（第５の実施の形態）図１０は本発明の第
５の実施の形態を示す。

【００６０】本実施の形態では、弾性体１と電気−機械
エネルギー変換素子である圧電素子で構成された振動体
に移動体６を不図示の加圧手段によって圧接し、移動体
６を駆動する振動波駆動装置を形成し、移動体の回転運
動によって外部の駆動機構を駆動する駆動システムであ
る。駆動機構としては、ロボットのアーム、電子写真の
紙搬送系ローラ、感光ドラム、プリンタの紙搬送ロー
ラ、キャリッジ駆動機構などがあげられる。

【００６１】本実施の形態では、圧電素子の、分極領域
が逆極性で隣接する境界の間隔を、厚みの2倍以上の間
隔として分極処理時に隣接電極間に生ずる横方向の分極
をよわめ、圧電素子の分極によって生ずる剛性の異方性
の発生をすくなくすることによって、合成された振動波
振幅のむらを減少させ、移動体に生ずる回転むら、トル
クむら、圧接界面に生ずる偏摩耗を少なくしたため、駆
動機構を精度よく、長寿命に駆動することができる。

【００６２】（第６の実施の形態）図１１は本発明の第
６の実施の形態を示す。

【００６３】本実施の形態は、本発明の弾性体に被駆動
部材を接触させ、直接被駆動部材を駆動、搬送する駆動
機構である。被駆動部材としては、電子写真に用いるト
ナーなどの粉体搬送、インクなどの液体搬送、またはシ
リコンウエハ等の位置決めに用いることができる。

【００６４】第５の実施の形態に示した駆動機構では、
振動体に均一に圧接する移動体を介して駆動することに
よって、振動体の振動振幅むらがある程度平均化される
が、本実施の形態の構成では、必ずしも振動体に均一に
接触することができず、とくに、液体、粉体は振動体の
振動振幅むらが大きいと振動振幅が極小となる領域に被
駆動部材が溜まってしまうという問題が発生する。

【００６５】本実施の形態では、圧電素子の、分極領域
が逆極性で隣接する境界の間隔を、厚みの2倍以上の間
隔として分極処理時に隣接電極間に生ずる横方向の分極
をよわめ、圧電素子の分極によって生ずる剛性の異方性
の発生をすくなくすることによって、合成された振動波
振幅のむらを減少させ、振動体に均一に接触させること
ができない被駆動体でも滑らかに搬送することを可能に
している。

【００６６】

【発明の効果】請求項１、２に係る発明によれば、圧電
素子の分極による縦弾性係数の異方性を少なくし、振動
体の振動振幅をより均一にすることができる。

【００６７】請求項３、４に係る発明によれば、分極領
域の中心をずらさずに圧電素子の分極による縦弾性係数
の異方性をすくなくし、振動体の振動振幅をより均一に
することができる。

【００６８】請求項５、６に係る発明によれば、分極方
向と直交方向の歪を駆動に用いる円環形状の振動体にお
いて、圧電素子の分極による縦弾性係数の異方性を少な
くし、振動体の振動振幅をより均一にすることができ
る。

【００６９】請求項７，８に係る発明によれば、分極方
向と平行方向の歪を駆動に用いる棒状または円板形状の
振動体において、圧電素子の分極による縦弾性係数の異
方性を少なくし、振動体の振動振幅をより均一にするこ
とができる。

【００７０】請求項９に係る発明によれば、振動体に移
動体を圧接し、移動体を相対的に駆動する振動波駆動装
置において、移動体を安定して高精度、長寿命に駆動す
ることができる。

【００７１】請求項１０に係る発明によれば、被駆動部
材を安定に、高精度、長寿命に駆動することができる。

【００７２】請求項１１に係る発明によれば、流体ある
いは粉体を安定に、高精度、長寿命に搬送することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1の実施の形態の斜視図

【図２】本発明の第1の実施の形態の圧電素子のパター
ン図

【図３】本発明の第１の実施の形態の圧電素子の分極時
の電界分布を表す展開図

【図４】本発明の第２の実施の形態の斜視図

【図５】本発明の第２の実施の形態の圧電素子のパター
ン図

【図６】本発明の第３の実施の形態の構成図

【図７】本発明の第３の実施の形態の振動体の斜視図

【図８】本発明の第４の実施の形態の構成図

【図９】本発明の第４の実施の形態の振動体の斜視図

【図１０】本発明の第5の実施の形態のブロック図

【図１１】本発明の第６の実施の形態のブロック図

【図１２】従来の振動波モータの振動体の斜視図

【図１３】進行波型振動波モータの駆動原理を示す展開
図

【図１４】従来の振動体の圧電素子の分極パターンの平
面図

【図１５】従来の振動体の圧電素子の分極時の電気力線
を表す断面図

【図１６】従来の分極パターンで生ずる波長むらと振幅
むらの展開図

【符号の説明】

１…振動体 ２…圧電素子 ３−１…駆動電極 ３−２…共通電極 ３−３…電極境界 ４…溝 ５…電極板 ６…移動体 ７…フレキ基板 ８…ボルト

フロントページの続き (72)発明者 森 敬夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5H680 AA12 BB03 BB15 BC09 CC07 DD02 DD14 DD23 DD26 DD36 DD55 DD65 DD88 DD92 DD97 FF04 GG01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体と、同一面内にそれぞれ独立した
   分極処理が施された複数の分極領域を有する電気−機械
   エネルギー変換素子とにより構成され、前記電気−機械
   エネルギー変換素子への交番信号の印加で形成される複
   数の振動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動振動を形成
   する電気−機械エネルギー変換素子を振動源とする振動
   体において、 前記電気−機械エネルギー変換素子の複数の分極領域の
   中で、互いに分極方向が異なって隣り合う分極領域同士
   は、分極領域の分極方向の距離の少なくとも2倍以上の
   間隔をもって形成されたことを特徴とする振動体。
2. 【請求項２】 弾性体と、同一面内にそれぞれ独立した
   分極処理が施された複数の分極領域を有すると共に、前
   記複数の分極領域の表面に電極が形成された電気−機械
   エネルギー変換素子とにより構成され、前記電気−機械
   エネルギー変換素子への交番信号の印加で形成される複
   数の振動の合成で前記弾性体の駆動部に駆動振動を形成
   する電気−機械エネルギー変換素子を振動源とする振動
   体において、 前記複数の電極の中で、互いに分極方向が異なって隣り
   合う分極領域同士に対応する電極同士は、分極領域の分
   極方向の距離の少なくとも2倍以上の空隙をもって形成
   されたことを特徴とする振動体。
3. 【請求項３】 前記複数の分極領域の中で、互いに同じ
   方向に分極される隣り合う分極領域を有し、該互いに同
   じ方向に分極される隣り合う分極領域の間隔を、前記互
   いに分極方向が異なって隣り合う分極領域の間隔と等し
   い間隔にしたことを特徴とする請求項１記載の振動体。
4. 【請求項４】 前記複数の分極領域の中で、互いに同じ
   方向に分極される隣り合う分極領域を有し、該互いに同
   じ方向に分極される隣り合う分極領域に対応する電極の
   間隔を、前記互いに分極方向が異なって隣り合う分極領
   域に対応の電極の間隔と等しい間隔にしたことを特徴と
   する請求項２記載の振動体。
5. 【請求項５】 前記振動体は円環形状に形成され、前記
   電気−機械エネルギー変換素子の分極方向に直交した方
   向の歪によって曲げ振動を励起する振動体であって、前
   記電気−機械エネルギー変換素子に、前記振動体に励起
   する曲げ振動の波長の2分の1のピッチで周上に分極領域
   を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか
   に記載の振動体。
6. 【請求項６】 前記振動体は円環形状に形成され、前記
   電気−機械エネルギー変換素子の分極方向に直交した方
   向の歪によって曲げ振動を励起する振動体であって、前
   記電気−機械エネルギー変換素子に、前記振動体に励起
   する曲げ振動の波長の４分の1のピッチで周上に分極領
   域を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれ
   かに記載の振動体。
7. 【請求項７】 前記振動体は棒状または円板形状に形成
   され、前記電気−機械エネルギー変換素子の分極方向と
   平行な方向の歪によって曲げ振動を励起する振動体であ
   って、前記電気−機械エネルギー変換素子に、前記振動
   体に励起する曲げ振動の波長の２分の1のピッチで周上
   に分極領域を配置したことを特徴とする請求項１から４
   のいずれかに記載の振動体。
8. 【請求項８】 前記振動体は棒状または円板形状に形成
   され、前記電気−機械エネルギー変換素子の分極方向と
   平行な方向の歪によって曲げ振動を励起する振動体であ
   って、前記電気−機械エネルギー変換素子に、前記振動
   体に励起する曲げ振動の波長の４分の1のピッチで周上
   に分極領域を配置したことを特徴とする請求項１から４
   のいずれかに記載の振動体。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の振動
   体に接触体を圧接し、前記駆動振動によって前記振動体
   と前記接触体とを相対的に駆動することを特徴とする振
   動波駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の振動波駆動装置を駆
    動源として被駆動部材を駆動することを特徴とする駆動
    システム。
11. 【請求項１１】 請求項１から８のいずれかに記載の振
    動体を搬送源として流体あるいは粉体を搬送することを
    特徴とする搬送装置。