JPH11155290A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発音および不要な振動を防止して、振動アク
チュエータの駆動効率等を向上させる。 【解決手段】 振動を発生して所定の面に接触した相対
運動部材４１との間で相対運動を行う振動子１０と、振
動子１０を支持する支持部材３３とで振動アクチュエー
タを構成する。支持部材３３は、互いに異なる位置に配
置されて振動子１０と接触する少なくとも３個からなる
複数の位置決め用部材２１、２２、２４を有し、これら
複数の位置決め用部材のうちの少なくとも１個（位置決
め用部材２４）は、振動子１０に付勢力を与えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動によって振動
子と相対運動部材との間に相対運動を発生させる振動ア
クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波モータに代表される各種の振動ア
クチュエータは、高トルク、良好な制御性、高保持力さ
らには静粛性などの特徴を有するものとして知られてい
る。この振動アクチュエータの１タイプとして、例え
ば、「第５回電磁力関連のダイナミックシンポジウム講
演論文集」の「２２２ 光ピックアップ移動を目的とし
た圧電リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦Ｌ
１−屈曲Ｂ４モード・平板モータ」が知られている。こ
の振動アクチュエータは、１次の縦振動と４次の屈曲振
動を発生させて楕円運動を生じさせ、この楕円運動によ
り駆動力を発生させるアクチュエータである。

【０００３】図１４は、このような縦振動と屈曲振動と
を用いた定在波型の振動アクチュエータの一例を示す斜
視図である。図１４の振動アクチュエータ１２０は、弾
性体１２１と、弾性体１２１の一方の平面に接続される
電気機械変換素子である圧電体１２２と、弾性体１２１
の他方の平面に設けられる駆動力取出部１２１ｂ、１２
１ｃに接触する相対運動部材１２３と、弾性体１２１の
位置規制を行う支持部材１２４とにより構成されてい
る。

【０００４】弾性体１２１は、平板状の基礎部１２１ａ
と、この基礎部１２１ａの下面に突起状に設けられた駆
動力取り出しのための駆動力取出部１２１ｂ、１２１ｃ
とから構成される。これらの駆動力取出部１２１ｂ、１
２１ｃは、駆動時に発生する屈曲振動の腹（振幅最大の
部分）の位置に設けられている。圧電体１２２は、電気
信号を機械的な変位に変換する電気機械変換素子であ
り、駆動用圧電体１２２ａ、１２２ｂと振動モニタ用圧
電体１２２ｐ、１２２ｐ’とを備える。各圧電体１２２
ａ、１２２ｂ、１２２ｐ、１２２ｐ’は、弾性体１２１
の上面に接着されている。

【０００５】弾性体１２１の基礎部１２１ａの長手方向
中央部の両縁には、基礎部１２１ａおよび圧電体１２２
ａ、１２２ｂの厚さ方向に連通する断面半円形の係合溝
１２１ｄおよび１２１ｅが設けられている。支持部材１
２４は、矩形平板状の支持部材本体１２４ａの底面両端
側に、弾性体１２１に設けられた係合溝１２１ｄおよび
１２１ｅの間隔と等間隔で配置された係合部１２４ｂお
よび１２４ｃを有している。そして、係合部１２４ｂは
係合溝１２１ｄにはまり込み、係合部１２４ｃは係合溝
１２１ｅにはまり込むようになっている。このような構
成により、支持部材１２４は、弾性体１２１の圧電体１
２２が設けられた側から弾性体１２１に係合する。その
結果、支持部材１２４は、弾性体１２１の相対運動方向
（図面上の両向き矢印方向）と交差する方向である弾性
体１２１の幅方向について、弾性体１２１を位置規制す
る。

【０００６】以上のような構成において、駆動用圧電体
１２２ａに第１の交流電圧が、また、駆動用圧電体１２
２ｂに第１の交流電圧と電気的に位相が９０度異なる交
流電圧が印加されると、弾性体１２１には縦振動と屈曲
振動が発生する。そして、駆動力取出部１２１ｂ、１２
１ｃには、これらの二つの振動の合成である楕円運動が
発生し、この楕円運動により相対運動部材１２３との間
で相対運動を行うための駆動力が生じる。

【０００７】振動モニタ用圧電体１２２ｐ、１２２ｐ’
は、機械的変位を電気信号に変換する機械電気変換素子
であり、弾性体１２１に発生する振動の状態に応じた信
号を図示していない駆動回路に出力する。また、図示し
ていないが、弾性体１２１はＧＮＤ電位に接続されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１４に示す
構成では、弾性体１２１に設けられた係合溝１２１ｄ、
１２１ｅにそれぞれ係合部１２４ｂ、１２４ｃがはまり
込むようになっているため、これら係合溝１２１と係合
部１２４との間に隙間が生じてしまうことが避けられな
かった。

【０００９】例えば、この隙間が、弾性体１２１と相対
運動部材１２３との相対運動の方向に生じると、振動ア
クチュエータ１２０の起動時および反転時等にバックラ
ッシュが生じたり、駆動時に弾性体１２１が前後に動い
てしまう。また、振動アクチュエータの起動時および反
転時には、前記隙間分のガタによって位置決め精度が悪
くなり、応答性も悪くなる。さらに、係合部１２４が係
合溝１２１の内壁と衝突したり、相対運動方向に対する
弾性体１２１のヨー方向の回転のガタも生じる。そし
て、図８（ｂ）に矢印で示すように、弾性体１２１にロ
ーリング振動が発生する場合もある。これらは、振動ア
クチュエータ１２０を組み込んだ装置の振動および発音
の原因になる。

【００１０】また、前記隙間が、相対運動方向に対して
左右方向に生じると、振動アクチュエータの駆動中に弾
性体１２１が左右にシフトしてしまうことがあり、前記
装置の振動および発音の原因になる。そして、このよう
な振動は、駆動力取り出し部１２１ｂ、１２１ｃと相対
運動部材１２３間の駆動力の伝達に悪影響を及ぼすた
め、駆動速度および駆動力の低下を引き起こす。そのた
め、振動アクチュエータの駆動効率が低下してしまう。

【００１１】本発明は、このような課題を解決すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的のために、請
求項１記載の発明では、振動を発生して所定の面に接触
した相対運動部材との間で相対運動を行う振動子と、前
記振動子を支持する支持部材とを備え、 前記支持部材
は、互いに異なる位置に配置されて前記振動子と接触す
る少なくとも３個からなる複数の位置決め用部材を有
し、前記複数の位置決め用部材のうちの少なくとも１個
は、前記振動子に付勢力を与えている振動アクチュエー
タを提供する。

【００１３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
振動アクチュエータにおいて、前記振動子は、前記相対
運動の方向に沿った２辺を有する第１の面を有し、該２
辺のうちの一方には係合部が設けられており、前記支持
部材は、前記係合部で前記振動子に接触する第１の位置
決め用部材と、前記第１の位置決め用部材とは異なる位
置で前記振動子と接触する第２の位置決め用部材と、弾
性部材を備えて該弾性部材の弾性力によって前記係合部
が設けられた辺とは反対側の辺で、かつ前記第２の位置
決め用部材とは異なる位置で前記振動子と接触する第３
の位置決め用部材とを有する構成とした。

【００１４】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
振動アクチュエータにおいて、前記複数の位置決め用部
材のうちの少なくとも１個が、前記振動子に発生する振
動の節の位置で該振動子に接触するように構成した。請
求項４記載の発明では、請求項１または請求項３記載の
振動アクチュエータにおいて、 前記振動子が、１次の
縦振動と４次の屈曲振動とを発生し、前記複数の位置決
め用部材のうちの少なくとも１個が、前記屈曲振動の節
となる位置で該振動子に接触するように構成した。

【００１５】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
振動アクチュエータにおいて、前記複数の位置決め用部
材が、いずれも前記屈曲振動の節となる位置で前記振動
子に接触するように構成した。請求項６記載の発明で
は、請求項４または請求項５記載の振動アクチュエータ
において、前記複数の位置決め用部材のうちの少なくと
も１個が、前記縦振動の節と前記屈曲振動の節とがほぼ
一致する位置で前記振動子に接触するように構成した。

【００１６】請求項７記載の発明では、請求項２記載の
振動アクチュエータにおいて、前記第１の位置決め用部
材は、前記振動子の前記支持部材に対する前記相対運動
方向への移動を規制し、前記第２の位置決め用部材と前
記第３の位置決め用部材は、前記移動を規制しないよう
に構成した。請求項８記載の発明では、請求項２または
請求項７記載の振動アクチュエータにおいて、前記振動
子と前記相対運動部材とを加圧した状態で接触させる加
圧部材をさらに設け、 前記第１の面が、前記加圧部材
による加圧力の方向とほぼ直交するように構成した。

【００１７】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
振動アクチュエータにおいて、前記第１、第２および第
３の各位置決め用部材が、いずれも前記加圧力の方向に
対する前記振動子の移動を規制しないように構成した。
請求項１０記載の発明では、請求項１記載の振動アクチ
ュエータにおいて、前記振動子と前記相対運動部材とを
加圧した状態で接触させる加圧部材をさらに設け、前記
支持部材が、前記相対運動方向に関する前記振動子と該
支持部材との相対位置の変動を規制する第１の位置決め
用部材と、前記加圧の方向と交差する方向から前記振動
子に付勢力を与える位置決め用加圧部材と、前記位置決
め用加圧部材によって生じる、前記振動子の前記加圧の
方向と交差する方向への動きを規制する第２の位置決め
用部材とを有する構成とした。

【００１８】請求項１１記載の発明では、請求項１記載
の振動アクチュエータにおいて、前記支持部材が、前記
相対運動方向に関する前記振動子と該支持部材との相対
位置の変動を規制する第１の位置決め用部材と、前記付
勢力によって、前記第１の位置決め用部材の回りに回転
モーメントを発生させる回転モーメント発生部材と、前
記回転モーメントによって生じる、前記振動子の前記位
置決め用部材の回りの回転を規制する第２の位置決め用
部材とを有する構成とした。

【００１９】請求項１２記載の発明では、請求項１記載
の振動アクチュエータにおいて、前記振動子が、前記相
対運動方向と略平行な方向に振動する第１の振動と、該
第１の振動の振動方向と略直交する方向に振動する第２
の振動とを発生させ、前記支持部材が、前記第１の振動
および前記第２の振動の双方の振動方向に略直交する方
向に関して、前記振動子の移動を規制する規制部材を有
し、前記振動子に付勢力を与えている少なくとも１個の
位置決め用部材が、前記規制部材の少なくとも一部とな
るように構成した。

【００２０】請求項１３記載の発明では、請求項１２記
載の振動アクチュエータにおいて、前記規制部材が、前
記第１の振動の方向および前記第２の振動の方向に対し
て、前記振動子が移動できるように該振動子に接触する
ように構成した。請求項１４記載の発明では、請求項１
２または請求項１３記載の振動アクチュエータにおい
て、前記規制部材を、ポリアセタール樹脂、メタクリル
樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、
ＡＢＳ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリプロピレン樹脂、
ポリスチレン樹脂、およびエポキシ樹脂の中の少なくと
も１つを含む材料により形成した。

【００２１】請求項１５記載の発明では、振動を発生し
て所定の面に接触した相対運動部材との間で相対運動を
行う振動子と、前記振動子を支持する支持部材とを備
え、前記振動子は、前記相対運動方向と略平行な方向に
振動する第１の振動と、該第１の振動の振動方向と略直
交する方向に振動する第２の振動とを発生させ、前記支
持部材は、前記第１の振動および前記第２の振動の双方
の振動方向に略直交する方向に関して、前記振動子の移
動を規制する規制部材を有する振動アクチュエータを提
供する。

【００２２】請求項１６記載の発明では、請求項１５記
載の振動アクチュエータにおいて、前記規制部材が、互
いに異なる少なくとも３箇所において前記振動子に接触
し、かつ、そのうちの少なくとも１箇所の接触部が、前
記振動子を、前記第１の振動および前記第２の振動の双
方の振動方向に略直交する方向に押し付けるように構成
した。

【００２３】請求項１７記載の発明では、請求項１５ま
たは請求項１６記載の振動アクチュエータにおいて、前
記規制部材を、ポリアセタール樹脂、メタクリル樹脂、
フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、ポリプロピレン樹脂、ポリス
チレン樹脂、およびエポキシ樹脂の中の少なくとも１つ
を含む材料により形成した。

【００２４】請求項１８記載の発明では、請求項１５か
ら請求項１７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、前記支持部材が、前記相対運動方向に
関する前記振動子と該支持部材との相対位置の変動を規
制する第１の位置決め用部材を備え、前記第１の位置決
め用部材が、前記第１の振動の節となる位置で前記振動
子に接触し、前記規制部材が、前記第２の振動の節とな
る位置で前記振動子に接触するように構成した。

【００２５】請求項１９記載の発明では、請求項１５か
ら請求項１７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、前記振動子が、前記第１の振動の節と
なる位置に設けられた切欠き部を有し、前記支持部材
が、前記切欠き部に係合して前記相対運動方向に関する
前記振動子と該支持部材との相対位置の変動を規制する
第１の位置決め用部材を備え、前記規制部材が、前記振
動子の前記相対運動の方向に沿った２辺のそれぞれの辺
における互いに異なる２箇所で前記振動子に接触するよ
うに構成した。

【００２６】請求項２０記載の発明では、請求項１８ま
たは請求項１９記載の振動アクチュエータにおいて、前
記第１の位置決め用部材および前記規制部材は、前記振
動子との接触部が、いずれも、前記第２の振動の方向に
対して、前記振動子が移動できるように該振動子に接触
するように構成した。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の各実
施の形態の説明は、振動アクチュエータとして超音波の
振動域を利用したリニア型超音波アクチュエータを例に
とって行う。 （第１の実施形態）図１は、第１の実施形態の超音波ア
クチュエータの構成を示す概略図である。図１（ａ）
は、構成の一部（後述する支持部材３３のカバー部３３
ａ）を取り外した状態を示す概略平面図、図１（ｂ）
は、概略平面図、図１（ｃ）は、概略側面図である。ま
た、図２は、振動子とこの振動子に発生する振動モード
との関係を表す説明図であり、図２（ａ）は、図１の振
動子に発生する振動モードを表す説明図、図２（ｂ）
は、図１と等価な構造の振動子を示す平面図である。

【００２８】図１に示すように、超音波アクチュエータ
は、相対運動部材４１に加圧された状態で接触した振動
子１０と、振動子１０を支持する支持部材３３とを備え
ている。まず、振動子１０の構成について説明し、その
後、支持部材３３について説明する。振動子１０は、直
方体状の弾性体１１と、弾性体１１の一平面に接合され
た薄板状の圧電素子１２と弾性体１１の圧電素子１２が
接合された面と反対側の面に設けられた駆動力取出し部
材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとで構成されてい
る。

【００２９】弾性体１１は、金属またはプラスチック等
の弾性部材によって形成されている。弾性体１１の一側
面には、長手方向（振動子１０と相対運動部材４１との
相対運動方向）のほぼ中心となる位置に切欠き部１１ａ
が形成されている。また、切欠き部１１ａが形成された
位置は、後述する縦振動および屈曲振動の節となる位置
でもある。

【００３０】圧電素子１２は、電気エネルギを機械的変
位に変換する電気機械変換素子として機能し、例えば、
チタン酸バリウムやジルコンチタン酸鉛等の圧電セラミ
ックスを用いることができる。圧電素子１２の上面は、
電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ
が設けられている。電極１２ａ〜１２ｄは、駆動信号で
ある交流電圧を入力するための駆動用電極である。ま
た、電極１２ｅ、１２ｆは、弾性体１１の振動状態を検
出する検出用電極であり、弾性体の１１の振動状態に応
じた電気信号を出力する。この圧電素子１２は、前記交
流電圧が印加されると、弾性体１１に１次の縦振動と４
次の屈曲振動を発生させる。なお、圧電素子１２は、駆
動力取出し部材１４ａ〜１４ｄに干渉しなければ、駆動
力取出し部材１４ａ〜１４ｄと同じ面に配置してもよ
い。

【００３１】駆動力取出し部材１４ａ〜１４ｄは、相対
運動部材４１との摺動状態を向上させるために、プラス
チック等により形成された摺動材からなる。そして、弾
性体１１に発生する前記屈曲振動の腹となる位置付近に
接着されている。これら駆動力取出し部材１４ａ〜１４
ｄは、弾性体１１と一体で突起状に形成してもよい。図
２（ａ）は、振動子１０（弾性体１１）に発生する４次
の屈曲振動の振動子各部おける振幅ＡＰと、１次の縦振
動の各部における歪みＳＴを示す説明図である。Ｂ４
ａ、Ｂ４ｂ、Ｂ４ｃ、Ｂ４ｄ、Ｂ４ｅは、屈曲振動の振
幅が零となる振動の節を示し、Ｂ４ｆ、Ｂ４ｇは振幅が
最大となる振動の腹を示している。図１および図２
（ｂ）に示すように、検出用電極１２ｅ、１２ｆは、弾
性体１０に発生する屈曲振動の節Ｂ４ｂ、Ｂ４ｄの位置
に対応させて、弾性体１１の長辺の近傍に半円状に形成
されている。これらの検出用電極１２ｅ、１２ｆは、節
Ｂ４ｂとＢ４ｄをそれぞれ中心として左右対称となるよ
うに形成されている。検出用電極１２ｅ、１２ｆは略同
一の信号を出力するので、いずれか一方だけを用いても
よい。

【００３２】次に、支持部材３３の構成について説明す
る。この支持部材３３は、第１の位置決め用部材２１
と、第２の位置決め用部材２２と、第３の位置決め用部
材２４と、位置決め用加圧部材２３と、加圧部材３１
と、加圧圧子３２と、ローラ４２ａ、４２ｂとを備えて
いる。そして、振動子１０をベース部（図示せず）に支
持している。

【００３３】第１の位置決め用部材２１は、ピン状に形
成されて一端が支持部材３３のカバー部３３ａに固定さ
れている。そして、弾性体１１の切欠き部１１ａに隙間
をもってはめ込まれている。また、第２の位置決め用部
材２２も、第１の位置決め用部材２１と同様、ピン状に
形成されて一端が支持部材３３のカバー部３３ａに固定
されている。第２の位置決め用部材２２は、図１（ａ）
に示すように、弾性体１１の切欠き部１１ａが形成され
た面とは反対側の側面に接触している。位置決め用加圧
部材２３はによって構成され、一端側は支持部材３３に
固定されている。第３の位置決め用部材２４は、半球状
に形成されて、位置決め用加圧部材２３の他端に固定さ
れている。そして、弾性体１１の切欠き部１１ａが形成
された面とは反対側の側面で、かつ、第２の位置決め用
部材２２と弾性体１１との接触位置とは異なる位置にお
いて、弾性体１１に接触している。また、第３の位置決
め用部材２４は、位置決め用加圧部材２３の弾性力によ
って弾性体１１に押し付けられている。

【００３４】加圧部材３１は、コイルばねで構成され、
一端は支持部材３３のカバー部３３ａに固定され、他端
には加圧圧子３２が設置されている。そして、この加圧
圧子３２を介して振動子１０を相対運動部材４１に向け
て所定の力で加圧している。これにより、振動子１０
は、駆動力取出し部材１４ａ〜１４ｄを介して、相対運
動部材４１に加圧された状態で接触する。なお、加圧部
材３１としては、コイルばねの代わりにや皿ばね等を使
用することもできる。

【００３５】ローラ４２ａ、４２ｂは、共に支持部材３
３に回転可能に支持されている。そして、これらローラ
４２ａ、４２ｂと振動子１０とによって相対運動部材４
１を挟み込むことで、この相対運動部材４１を図中左右
方向移動できるように保持している。また、図１（ｃ）
に示すように、ローラ４２ａは、駆動力取出し部材１４
ａ、１４ｃと相対運動部材４１を介して略向い合う位置
に配置されている。また、ローラ４２ｂは、駆動力取出
し部材１４ｂ、１４ｄと相対運動部材４１を介して略向
い合う位置に配置されている。

【００３６】本実施形態の支持部材３３の構成において
は、第１の位置決め用部材２１が切欠き部１１ａにはま
り込むことで、振動子１０と相対運動部材４１間の相対
運動方向（弾性体１１の長手方向）に関して、振動子１
０の位置決めが行われる。また、第２の位置決め用部材
２２と第３の位置決め用部材２４が、切欠き部１１ａが
形成された面とは反対側の側面において弾性体１１と接
触し、さらに位置決め用加圧部材２３によって第３の位
置決め用部材２４が弾性体１１に所定の加圧力で押し付
けられているため、弾性体１１の幅方向（相対運動方向
と交わる方向）および回転方向に対する位置決めが行わ
れる。第１の位置決め用部材２１と切欠き部１１ａと
は、ある程度の隙間をもってはめ込まれており、第２の
位置決め用部材２２と第３の位置決め用部材２４も弾性
体１０の加圧部材３１の加圧方向への動きを殆ど規制し
ない。そのため、加圧部材３１によって弾性体１１を相
対運動部材４１に押し付ける力が働いても、弾性体１１
は、この押し付け方向に動くことができる。したがっ
て、加圧部材３１の加圧力を伝達させて、振動子１０と
相対運動部材４１との間に所定の加圧接触させることが
できる。また、弾性体１１が第３の位置決め用部材２４
によって押し付けられることで、第１の位置決め用部材
２１と切欠き部１１ａとの隙間によるガタを殆どなくす
ことができる。そのため、駆動時の弾性体１１の相対運
動方向への移動を抑えることができる。また、弾性体１
０が相対運動方向に対して回転するような動きや、左右
にシフトするような動きを抑えることができる。

【００３７】その結果、振動アクチュエータの位置決め
精度の低下や応答性の低下を防止することができる。ま
た、振動アクチュエータおよびこのアクチュエータを組
み込んだ装置の振動や音の発生を抑えることができるの
で、振動アクチュエータの駆動効率の低下を防止するこ
とができる。以上のように構成された超音波アクチュエ
ータにおいて、弾性体１１をＧＮＤ電位に接続し、図示
しない駆動回路によって、電極１２ａ、１２ｃに第１の
交流電圧を印加し、電極１２ｂ、１２ｄに、前記第１の
交流電圧とは電圧値、周波数が略等しく、電気的な位相
が略（＋π／２）または（−π／２）異なるように設定
された第２の交流電圧を印加すると、弾性体１１には１
次の縦振動と４次の屈曲振動とが発生する。縦振動は、
相対運動方向とほぼ平行な方向に振動し、屈曲振動は縦
振動の振動方向と交わる方向に振動する。そして、これ
ら縦振動と屈曲振動とが合成されることで楕円運動が発
生し、この楕円運動によって相対運動部材４１は、図１
（ｃ）中、左または右方向に駆動される。駆動方向を切
り換える際は、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電
圧の位相差の符号を反転させればよい。

【００３８】このとき、振動子１０は、前記ガタが殆ど
ない状態で支持されているため、このガタによる位置決
め精度の低下や応答性の低下を防止することができる。
また、振動アクチュエータおよびこのアクチュエータを
組み込んだ装置の振動や音の発生を抑えることができ、
従来よりも駆動効率を高めることができる。ここで、第
１、第２および第３の位置決め用部材の配置および構成
について図３を用いて説明する。図３は、図１における
各位置決め用部材の配置位置を、振動子１０（弾性体１
１）に発生する振動の振幅と関連付けて示す概略平面図
である。なお、以下の説明に用いる図３から図６におい
ては、位置決め用加圧部材２５はコイルばね２５として
示し、第３の位置決め用部材２６として表す。

【００３９】第１の位置決め用部材２１は、弾性体１１
の長手方向（相対運動方向）のほぼ中心で、屈曲振動の
節となる位置Ｂ４ｃにおいて振動子１０と接触する。こ
のＢ４ｃは縦振動の節となる位置でもある。また、第２
の位置決め用部材２２は、屈曲振動の節となる位置Ｂ４
ｂで振動子１０と接触し、第３の位置決め用部材２６
は、屈曲振動の節となる位置Ｂ４ｄで振動子１０と接触
する。このように、３個の位置決め用部材を共に屈曲振
動の節となる位置で振動子１０に接触させることで、接
触による屈曲振動の減衰を抑制することができる。さら
に、振動子１０の長手方向の位置決めを行う位置決め用
部材２１は、縦振動の節となる位置でもあるＢ４ｃで振
動子１０と接触しているので、縦振動の減衰を抑制する
ことができる。

【００４０】図３（ｂ）は、第２の位置決め用部材２２
を振動子１０の一端側の屈曲振動の節となる位置Ｂ４ａ
で振動子１０に接触させ、第３の位置決め用部材２６を
振動子１０のもう一端側の屈曲振動の節となる位置Ｂ４
ｅで接触させた場合を示す。この配置でも、図３（ａ）
と同様、振動子１０に発生する屈曲振動および縦振動を
減衰させないようにする効果がある。また、図１（ａ）
の配置に比べて各位置決め用部材間の間隔が広がるた
め、ガタをとる効果がより向上する。

【００４１】図３（ｃ）は、図１（ａ）における弾性体
１１の切欠き部１１ａをＶ字型の切り欠き１１ｂとした
構成である。この場合、第１の位置決め用部材２１は、
振動子１０と２点で接するため、図１（ａ）の構成に比
べて長手方向のガタをとる効果がより向上する。図３
（ｄ）は、図１（ａ）の構成において、第１の位置決め
用部材２１と第３の位置決め用部材２６の配置位置を置
き換えた構成を示す。この構成では、位置決め用加圧部
材２３による弾性力は、屈曲振動および縦振動の共通の
節となる位置Ｂ４ｃに作用する。また、振動子１０の長
手方向の位置決めを行う位置決め用部材２１が、駆動力
取出し部材１４が設置される屈曲振動の腹となる位置Ｂ
４ｇの位置に近くなるため、駆動力取出し部材の位置決
め効果が向上する。

【００４２】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の本実施形態の構成を、各位置決め用部材の配置位置
を、振動子１０（弾性体１１）に発生する振動の振幅と
関連付けて示す概略平面図である。本実施形態では、第
３の位置決め用部材２６と振動子１０との接触位置を振
動子１０の端部近傍となるように構成してある。

【００４３】図４（ａ）の構成においては、弾性体１１
の長手方向のほぼ中央の両側に切欠き部１１ａ、１１ｃ
が設けられている。切欠き部１１ａには、隙間を持って
ピン形状の第１の位置決め用部材２１がはめ込まれてい
る。また、切欠き部１１ｃには、隙間を持って第２の位
置決め用部材２２がはめ込まれている。第１、第２の位
置決め用部材２１と２２の間隔は、切欠き部１１ａ、１
１ｃの間隔より広くなっており、図１の加圧部材３１の
加圧方向に対して移動できるようになっている。さら
に、第３の位置決め用部材２６は、位置決め用加圧部材
２５によって振動子１０に加圧接触されている。そのた
め、位置決め用部材２１は、切欠き部１１ａの底となる
部分（図中の上側）において振動子１０と接触する。ま
た、位置決め用部材２２は、第３の位置決め用部材２６
の位置とは反対側の切欠き部１１ｂの側面の一部（図中
の左側）において振動子１０に接触する。これにより、
振動子１０は、図１に示す相対運動部材４１との接触面
と平行な面内での位置決めが行われる。このような構成
においては、第３の位置決め用部材２６と、第２および
第３の位置決め用部材２１、２２との間隔を広くできる
ため、第１の実施形態に比べてガタを取る効果がより向
上する。

【００４４】図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成に
対して、第２の位置決め用部材２２を、第３の位置決め
用部材２６とは反対側の端部近傍で振動子１０に接触さ
せるようにしたものである。この場合も、位置決め用部
材２１と他の位置決め用部材との間隔を広くできるの
で、ガタを取る効果がより向上する。 （第３の実施形態）図５は、本発明の第３の実施形態に
おける振動子の支持方法を示す該略図である。図５
（ａ）は、各位置決め用部材の配置位置を、振動子１０
（弾性体１１）に発生する振動の振幅と関連付けて示す
概略平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の概略側
面図である。本実施形態では、第１の位置決め用部材２
７、第２の位置決め用部材２８として、先端の接触部が
半球状に形成された円柱状の部材を用いている。その他
の構成は、ほぼ図３（ａ）の構成と同様である。

【００４５】前述のように、第３の位置決め用部材２６
も半球状に形成されているので、本実施形態において
は、各位置決め用部材を共に弾性体１１の厚さ方向のほ
ぼ中央付近で弾性体１１に接触させることができる。そ
のため、振動子１０とは、全て点接触の状態で接触させ
ることができ、第１〜第２の実施形態のようにピン形状
の位置決め用部材で接触させる場合よりも接触する位置
が安定する。また、屈曲振動および縦振動の減衰がより
少なくなる。

【００４６】図６は、第３の実施形態の変形例の振動子
の支持方法を示す該略図である。図６（ａ）は、各位置
決め用部材の配置位置を、振動子１０（弾性体１１）に
発生する振動の振幅と関連付けて示す概略平面図であ
る。図６（ｂ）は、図６（ａ）の概略側面図である。図
６の構成においても、第１の位置決め用部材２７、第２
の位置決め用部材２８として、先端の接触部が半球状に
形成された円柱状の部材を用いている。その他の構成
は、ほぼ図３（ｃ）の構成と同様である。

【００４７】図６の構成では、第１の位置決め用部材２
７は、弾性体１１と２点で接する。そのため、振動子１
０は、第２、第３の位置決め用部材２６、２８とあわせ
て計４点で位置決め用部材と接触することになる。この
場合、振動子１０の長手方向のガタをとる効果が向上
し、位置決め精度をより向上させることができる。 （第４の実施形態）図７は、第４の実施形態の超音波ア
クチュエータの構成を示す概略図である。図７（ａ）
は、構成の一部（後述する支持部材３３のカバー部３４
ａ）を取り外した状態を示す概略平面図、図７（ｂ）
は、概略平面図、図１（ｃ）は、概略側面図である。な
お、図７において、図１の構成要素とほぼ同一の機能を
有するものは同一の符号を付してその説明を適宜省略す
る。

【００４８】本実施形態では、相対運動部材としてロー
ラ４３ａ、４３ｂを用いており、回転運動を出力するよ
うに構成してある。そして、本実施形態においても、図
３（ａ）と同様、第１、第２および第３の位置決め用部
材２１、２２、２４によって振動子１０の位置決めを行
っている。また、本実施形態では、駆動力取出し部材を
３個としてある。図７（ａ）において、駆動力取出し部
材１４ｅは、図１（ａ）の駆動力取出し部材１４ａに対
応する位置に設けられている。また、駆動力取出し部材
１４ｆは、図１（ａ）の駆動力取出し部材１４ｂに対応
する位置に設けられている。そして、駆動力取出し部材
１４ｇは、図１（ａ）の駆動力取出し部材１４ｂ、１４
ｄのほぼ中央部に対応する位置に設けられている。この
ような構成においては、２つのローラ４３ａ、４３ｂの
取付誤差によって各ローラ間で軸の平行がずれた状態と
なっても、常に３個の駆動力取り出し部材が接触するた
め片当たりの状態となることがない。また、各位置決め
用部材は、振動子１０とローラ４３ａ、４３ｂとの接触
面内以外の動きを拘束しないので、振動子１０とローラ
４３ａ、４３ｂとの間の３点接触を確実に実現すること
ができる。そのため、本実施形態では、振動アクチュエ
ータの駆動効率の低下を防止できるという効果を有す
る。 （第５の実施形態）図８は、第５の実施形態の超音波ア
クチュエータの構成を示す概略平面図である。なお、図
８において、図１の構成要素とほぼ同一の機能を有する
ものは同一の符号を付してその説明を適宜省略する。ま
た、相対運動部材は省略してある。

【００４９】本実施形態では、位置決め用加圧部材２
３’としての板ばねを、弾性体１１とベース部５０との
間に配置してある。この板ばねは、ベース部５１に固定
されている。そして、弾性体１１に発生する屈曲振動の
節となる位置B４ｂおよびB４ｄの２個所（図２参照）に
おいて、弾性体１１の側面に接触している。前記板ばね
における弾性体１１との接触部２２’、２３’は、それ
ぞれ第２の位置決め用部材および第３の位置決め用部材
として機能する。

【００５０】本実施形態においては、第１の位置決め用
部材２１が弾性体１１の切欠き部１１ａにはまり込むこ
とで、振動子１０と相対運動部材（図示せず）間の相対
運動方向（弾性体１１の長手方向）に関しての振動子１
０の位置決めが行われる。そして、弾性体１１は、位置
決め用加圧部材２３’によって第１の位置決め用部材２
１に押し付けられているため、第１の位置決め用部材２
１と切欠き部１１ａとの隙間によるガタは殆どない状態
となる。そのため、前述の第１〜第４の各実施形態の構
成よりも簡単な構成でほぼ同様の効果を得ることができ
る。 （第６の実施形態）図９〜１２は、第６の実施形態の超
音波アクチュエータを説明するための概略図である。図
９は、本実施形態の超音波アクチュエータの構成を示す
概略図であって、図９（ａ）は、超音波アクチュエータ
の正面図、図９（ｂ）は、この超音波アクチュエータの
振動子に発生する振動の波形を示す説明図、図９（ｃ）
は、前記振動子の平面図である。図１０は、図９（ａ）
の構成の一部を取り外した状態を示す正面図であって、
図１０（ａ）は、超音波アクチュエータの正面図であ
り、図１０（ｂ）は振動子に発生する振動の波形を示す
説明図である。また、図１１は、振動子と支持部材の主
要部の構成を示す分解斜視図であり、図１２は、図９
（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図９〜
１２において、図１の構成要素とほぼ同一の機能を有す
るものは同一の符号を付してその説明を適宜省略する。

【００５１】本実施形態の超音波アクチュエータは、相
対運動部材４１に加圧された状態で接触した振動子１０
−Aと、振動子１０−Aを支持する支持部材７０と、振動
子１０−Aを収容するとともに相対運動部材１１を通過
させるケーシング７１とを備える。振動子１０−Aは、
直方体状に形成された弾性体１１−Aと、弾性体１１−A
の一平面に接着された1枚の薄板状の圧電素子１２と、
弾性体１１−Aにおいて圧電素子１２が接着された面と
は反対側の面に設けられた駆動力取出し部材１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ、１４ｄとで構成されている。この振動子
１０−Aは、図１の振動子１０と略同一の構成を備えて
いるが、長手方向の中央（振動子１０−Ａに発生する１
次の縦振動の節となる位置Ｂ４ｃ）における両側面に、
半円状の切欠き部５５ａ、５５ｂが設けられている点で
相違する。

【００５２】図１３は、本実施形態で用いる超音波アク
チュエータの駆動回路を示すブロック図である。この駆
動回路は、発振器６０と、移相器６１と、２つの増幅器
６２ａ、６２ｂと、制御回路６３とを備えている。発振
器６０は、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ）により構
成され、超音波アクチュエータの目標速度に基づいた周
波数を有する交流電圧を生成する。発振器６０から出力
された交流電圧は２つに分岐され、一方は移相器６１に
入力し、他方は増幅器６２ａに入力する。

【００５３】移相器６１は、入力した交流電圧の位相を
（π／２）ずらして、増幅器６２ｂに出力する。増幅器
６２ａは、発振器６０から出力された交流電圧を増幅し
て第１の交流電圧とする。この第１の交流電圧は２つに
分岐され、一方は電極１２ａに入力し、他方は電極１２
ｃに入力する。増幅器６２ｂは、移相器６１から出力さ
れた交流電圧を増幅して第２の交流電圧とする。この第
２の交流電圧は２つに分岐され、一方は電極１２ｂに入
力し、他方は電極１２ｄに入力する。これにより、振動
子１０−Ａには、図９（ｂ）に示すように、相対運動方
向（図９における左右方向）に振動する１次の縦振動
（第１の振動）と、この相対運動方向に交差する方向に
振動する４次の屈曲振動（第２の振動）とが同時に発生
する。これら２つの振動は合成されて、駆動力取出部１
２ａ〜１２ｄには楕円運動が発生する。その結果、駆動
力取出部１２ａ〜１２ｄに接触する相対運動部材は、図
９における左右のどちらか一方に移動する。移動方向を
逆にするには、移相器６１でずらす位相を、例えば（−
π／２）とすればよい。

【００５４】制御回路６３には、電極１２ｅ、１２ｆか
らの出力電圧が入力される。この出力電圧は、振動子１
０−Aの振幅の大きさに比例した値を有する。制御回路
は、予め設定された基準電圧と出力電圧とを比較する。
そして、電極１２ｅ、１２ｆからの出力の方が小さいと
きは、第１および第２の交流電圧の周波数が、振動子の
１次の縦振動および４次の屈曲振動の共振周波数に近づ
くように、発振器６０を制御する。一方、電極１２ｅ、
１２ｆからの出力の方が大きいときは、第１および第２
の交流電圧の周波数が、振動子の１次の縦振動および４
次の屈曲振動の共振周波数から離れるように、発振器６
０を制御する。これにより、振動子１０−Ａの振動振幅
が所定の大きさに維持される。

【００５５】なお、図１３の駆動回路は、図１の振動子
１０を駆動する回路としても使用することができる。次
にケーシング７１について説明する。このケーシング７
１は、振動子１０−Ａを支持するベースとなる。ケーシ
ング７１は、図９に示すように、前面が開口した箱型の
収容体となっている。ケーシング７１の両側面には、相
対運動部材４１が通過するための溝７１ａ、７１ｂが設
けられている。また、内部には、相対運動部材４１を搬
送するための搬送ローラ７９ａ、７９ｂが設けられてい
る。搬送ローラ７９ａ、７９ｂは、共に回転可能に支持
されている。そして、図１２に示すように、各搬送ロー
ラローラ７９ａ、７９ｂが、それぞれ２点で相対運動部
材４１と接触するようになっている。

【００５６】次に、支持部材７０の構成について説明す
る。この支持部材７０は、第１の位置規制部材７２と、
第２の位置規制部材７３と、拘束ピン７４と、コイルば
ね７５と、加圧用ブロック７６と、板ばね７７と、板ば
ね固定用ブロック７８とを備えている。第１の位置規制
部材７２と第２の位置規制部材７３は、相対運動部材４
１が移動する際に、振動子１０−Ａがローリングしない
ようにするための部材であって、主要部はポリアセター
ル樹脂によって形成されている。第１の位置規制部材７
２は、図９（ａ）に示すように、ケーシング７１の前面
上部のフレーム部７１ｃに２本のねじ８１で固定されて
いる。また、第２の規制部材７３は、図１０（ａ）に示
すように、ケーシング７１の奥の壁面７１ｄに２本のね
じ８２で固定されている。なお、図１１においては、第
１の位置規制部材７２および第２の位置規制部材７３と
もに、ねじ８１またはねじ８２のためのねじ穴は省略し
てある。第１の規制部材７２には、図１１に示すよう
に、振動子１１−Ａの長手方向に沿って、２箇所の突起
部７２ａ、７２ｂが形成されている。同様に、第２の規
制部材７３には、振動子１１−Ａの長手方向に沿って、
２箇所の突起部７３ａ、７３ｂが形成されている。そし
て、これら４つの突起部７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３
ｂの先端には、ウレタンゴム製の保持部材８０が設置さ
れている。第１の規制部材７２の突起部７２ａは、第１
の規制部材７２がケーシング７１に固定された時に、振
動子１０−Ａ（弾性体１１−Ａ）に発生する４次の屈曲
振動の節Ｂ４ｂと対応する位置に設けられている。そし
て、突起部７２ａの先端に設置された保持部材８０は、
弾性体１１−Ａの側面で、かつ、４次の屈曲振動の節Ｂ
４ｂとなる位置で、この弾性体１１−Ａに接触するよう
になっている。また、突起部７２ｂは、第１の規制部材
７２がケーシング７１に固定された時に、振動子１０−
Ａ（弾性体１１−Ａ）に発生する４次の屈曲振動の節Ｂ
４ｄと対応する位置に設けられている。そして、突起部
７２ｂの先端に設置された保持部材８０は、弾性体１１
−Ａの側面で、かつ、４次の屈曲振動の節Ｂ４ｄとなる
位置で、この弾性体１１−Ａに接触するようになってい
る。同様に、第２の規制部材７３に設けられた突起部７
３ａは、第２の規制部材７３がケーシング７１に固定さ
れた時に、振動子１０−Ａ（弾性体１１−Ａ）に発生す
る４次の屈曲振動の節Ｂ４ｂと対応する位置に設けられ
ている。そして、突起部７３ａの先端に設置された保持
部材８０は、弾性体１１−Ａの側面で、かつ、４次の屈
曲振動の節Ｂ４ｂとなる位置で、この弾性体１１−Ａに
接触するようになっている。また、突起部７３ｂは、第
２の規制部材７３がケーシング７１に固定された時に、
振動子１０−Ａ（弾性体１１−Ａ）に発生する４次の屈
曲振動の節Ｂ４ｄと対応する位置に設けられている。そ
して、突起部７３ｂの先端に設置された保持部材８０
は、弾性体１１−Ａの側面で、かつ、４次の屈曲振動の
節Ｂ４ｄとなる位置で、この弾性体１１−Ａに接触する
ようになっている。

【００５７】突起部７２ａの先端に設置された保持部材
８０と、突起部７３ａの先端に設置された保持部材８０
との間の距離は、弾性体１１−Ａの幅方向の長さＷより
も所定量だけ短くしてある。同様に、突起部７２ｂの先
端に設置された保持部材８０と、突起部７３ｂの先端に
設置された保持部材８０との間の距離も、弾性体１１−
Ａの幅方向の長さＷよりも所定量だけ短くしてある。こ
れにより、各保持部材８０は、各突起部と弾性体１１−
Ａとの間で縮んだ状態となり、振動子１０−Ａの側面に
は所定の付勢力が作用する。

【００５８】なお、保持部材８０は、振動子１０−Ａに
発生する縦振動の節ではない位置で振動子１０−Ａに接
触するため、縦振動を減衰させる要因となる。本実施形
態では、ウレタンゴムを用いることで、縦振動に伴う弾
性体１１−Ａの伸縮運動にウレタンゴムが追従するよう
にして、縦振動の減衰を抑えている。また、前述のよう
に、このウレタンゴムにより、振動子１０−Ａの側面に
付勢力を与えるようにしてある。なお、保持部材８０の
材料としては、ウレタンゴムの他に、シリコンゴムやブ
タジエンゴム等のゴム材料を用いてもよい。また、ゴム
の代わりに軟らかい樹脂を用いてもよい。保持部材８０
として樹脂を用いる場合は、板ばねやコイルばね等によ
って、保持部材８０を振動子１０−Ａの側面に所定の力
で押し付けて付勢力を与えるようにすればよい。

【００５９】第１の規制部材７２および第２の規制部材
７３の本体は、振動減衰能が大きい材料が望ましい。し
たがって、金属材料よりも樹脂材料の方が好ましい。ま
た、樹脂材料のうちでも剛性の高い材料が好ましい。仮
に、保持部材８０を金属材料とすると、規制部材が、こ
の規制部材自身の固有振動数で共振してしまい、発音の
原因となり易い。これに対して、樹脂材料を用いると、
振動の減衰能が大きくなるため、発音の防止に好適であ
る。本実施形態ではポリアセタール樹脂を用いたが、こ
の他に、例えば、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、フ
ッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボ
ネート等を使用できる。このうち、ポリアミド樹脂とし
ては、ナイロン６やナイロン６６を使用できる。また、
フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）やＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）を使用
できる。これらの樹脂は、単体で用いてもよいし、複数
の種類を組み合わせて用いてもよい。

【００６０】以上の構成により、振動子１０−Ａは、屈
曲振動の節Ｂ４ｂとなる位置においては、突起部７２
ａ、７３ａに設置された保持部材８０によって左右から
挟まれた状態になる。また、屈曲振動の節Ｂ４ｄとなる
位置においても、突起部７２ｂ、７３ｂに設置された保
持部材８０によって左右から挟まれた状態になる。その
ため、相対運動部材４１が移動する際、振動子１０−Ａ
がローリングしようとする動きを抑えることができる。
このとき、各保持部材８０は、屈曲振動の節となる位置
で振動子１０−Ａに接触するため、振動子１０−Ａに発
生する屈曲振動の減衰を防ぐことができる。これに対し
て、振動子１０−Ａに発生する縦振動に対しては、その
振動の節ではない位置で振動子１０−Ａに接触する。そ
のため、縦振動を減衰させる要因となるが、各保持部材
８０は、振動子１０−Ａに発生する縦振動の振動方向に
対しては、振動子１０−Ａの側面に所定の付勢力で接触
しているだけで、移動そのものを規制するものではな
い。また、前述のように、保持部材８０を、ゴムや軟ら
かい弾性のある樹脂材料等によって形成しているため、
振動子１０−Ａに発生する縦振動の減衰を最小限に抑え
ることができる。なお、保持部材８０と振動子１１−Ａ
との接触位置は、屈曲振動の節Ｂ４ｂまたは節Ｂ４ｄに
正確に一致させる必要はなく、これら節Ｂ４ｂまたは節
Ｂ４ｄの近傍であってもよい。

【００６１】拘束ピン７４は、弾性体１１−Aに設けら
れた切欠き部５５ａにはめ込まれる拘束ピン７４ａと、
切欠き部５５ｂにはめ込まれる拘束ピン７４ｂとで構成
されている。拘束ピン７４ａは、加圧用ブロック７６に
設けられた貫通穴７６ａに挿入されている。また、拘束
ピン７４ｂは、加圧用ブロック７６に設けられた貫通穴
７６ｂに挿入されている。各拘束ピン７４ａ、７４ｂ
は、それぞれ、切欠き部５５ｂ、５５ｂに対しては、緩
くはめ込まれている。一方、加圧用ブロック７６に対し
ては、各々接着剤等によって強固に固定されている。加
圧用ブロック７６は、ねじ８４によって、板ばね７７の
一端側に固定されている。また、この板ばね７７の他端
は、ねじ８５によって、板ばね固定用ブロック７８に固
定されている。この板ばね固定用ブロック７８は、２本
のねじ８３によってケーシング７１内部に固定されてい
る。したがって、拘束ピン７４が、弾性体１１−Ａの切
欠き部６１ａ、６１ｂにはめ込まれることにより、振動
子１０−Ａとケーシング７１とは、相対運動部材４１の
搬送方向（弾性体１１−Ａの長手方向）に関する相対位
置が決定される。つまり、相対運動方向に関する振動子
１０−Ａと支持部材７０との相対位置の変動を規制する
第１の位置決め用部材として機能する。このとき、板ば
ね７７は、図９、１０の上下方向にたわむことができる
ので、後述するコイルばね７５が発生するばね力を受け
た際に、加圧用ブロック７６も、同図上下方向に変位す
ることができる。なお、本実施形態では、振動子１０−
Ａの長手方向の中央（振動子１０−Ａに発生する１次の
縦振動の節となる位置Ｂ４ｃ）の両側面に、半円状の切
欠き部５５ａ、５５ｂを設け、これらの切欠き部５５
ａ、５５ｂに拘束ピン７４をはめ込むようにした。しか
し、拘束ピン７４で振動子１０−Ａの位置決めをする位
置は、１次の縦振動の節Ｂ４ｃに正確に一致させる必要
はなく、節Ｂ４ｃの近傍であってもよい。

【００６２】コイルばね７５は、ケーシング７１の天井
と加圧用ブロック７６との間に配置される。そして、発
生するばね力により、加圧用ブロック７６を振動子１０
−Ａに向けて押し付けている。コイルばね７５は、振動
子１０−Ａと相対運動部材４１との間の加圧力を調整す
るためのねじ機構７５ａを有する。このねじ機構７５ａ
は、コイルねじ７５に接するケーシング７１の天井に設
けられ、ねじ機構７５ａのねじ止め位置を変えること
で、コイルばね７５の長さを変えることができる。これ
により、コイルばね７５が発生するばね力が調整され、
前記加圧力の調整が可能となる。加圧用ブロック７６
は、振動子１０−Ａと対向する面の側に、４つの突起部
７６ｃ、７６ｄ、７６ｅ、７６ｆが形成されている。そ
して、突起部７６ｃ、７６ｄは、振動子１０−Ａの上面
で、かつ、４次の屈曲振動の節Ｂ４ｂとなる位置で、こ
の振動子１０−Ａに接触する。また、突起部７６ｅ、７
６ｆは、振動子１０−Ａの上面で、かつ、４次の屈曲振
動の節Ｂ４ｄとなる位置で、この振動子１０−Ａに接触
する。突起部７６ｃと突起部７６ｄとの間の隙間、突起
部７６ｅと突起部７６ｆとの間の隙間は、圧電素子１２
の各電極とリード線（図示せず）とを接続するはんだ部
の位置を避けるために設けられている。なお、各突起部
７６ｃ〜７６ｆと振動子１０−Ａとの接触位置は、４次
の屈曲振動の節Ｂ４ｂまたはＢ４ｄに正確に一致させる
必要はなく、節Ｂ４ｂまたはＢ４ｄの近傍であってもよ
い。また、突起部７６ｃ〜７６ｆの先端には、圧電素子
１２との間の電気的ショートを防ぐために、樹脂製のコ
ーティングを施してある。この加圧用ブロック７６は、
コイルばね７５の発生するばね力を受けると、板ばね７
７のたわみによって振動子１０−Ａ側に変位する。そし
て、この振動子１０−Ａを相対運動部材４１に押し付け
る。 ここで、本実施形態の超音波アクチュエータの組み立て
手順を説明する。 （１）ケーシング７１の奥の壁面７１ｄに２本のねじ８
２で、第２の規制部材７３を固定する。 （２）ケーシング７１に設けられた溝７１ａ、７１ｂの
一方から相対運動部材４１を、搬送方向に挿入し、搬送
ローラ７９ａ、７９ｂに搭載する。 （３）拘束ピン７４ａ、７４ｂを、７４ｂを加圧用ブロ
ック７６に固定し、さらに、この加圧用ブロック７６
と、板ばね７７と、板ばね固定用ブロック７８とをねじ
８３、８５により一体化する。 （４）コイルばね７５をねじ機構７５ａに装着する。 （５）振動子１０−Aを相対運動部材４１と加圧用ブロ
ック７６との間に入れ、拘束ピン７４ａを切欠き部５５
ａに、拘束ピン７４ｂを切欠き部５５ｂに緩くはめ合わ
せた状態のまま、板ばね固定用ブロック７８をねじ８３
によりケーシング７１に固定する。このとき、振動子１
０−Ａの駆動力取出し部材１４ａ〜１４ｄが、相対運動
部材４１に接し、また、コイルばね７５が、板ばね７７
とケーシング７１の天井との間に位置するように板ばね
固定用ブロック７８を固定する。 （６）第１の規制部材７２をねじ８１によってケーシン
グ７１に固定する。 このようにして組み立てられた超音波アクチュエータで
は、振動子１０−Ａとケーシング７１との前記搬送方向
に関する位置決めは、拘束ピン７４ａ、７４ｂによって
行われる。また、振動子１０−Ａとケーシング７１との
前記搬送方向に対する左右方向の位置決めは、第１の規
制部材７３と第２の規制部材７３によって行われる。超
音波アクチュエータの駆動時は、圧電素子１２の電極１
２ａ，１２ｃに前記第１の交流電圧が印加され、電極１
２ｂ，１２ｄに前記第２の交流電圧が印加される。これ
により、振動子１０−Ａには、相対運動方向に振動する
１次の縦振動と、この相対運動方向に交差する方向に振
動する４次の屈曲振動とが発生する。その結果、駆動力
取出し部材１４ａ〜１４ｄには楕円運動が発生し、相対
運動部材４１は、図９における左右どちらか一方に移動
する。

【００６３】このとき、振動子１０−Ａには、前記搬送
方向に対する左右方向にローリングしようとする力が起
きるが、第１の規制部材７３と第２の規制部材７３によ
って、両側面２箇所ずつで位置を規制されているため、
振動子１０−Ａには殆どローリングが発生しない。その
ため、発音や不要な振動を防止することができる。その
結果、超音波アクチュエータの駆動効率、位置決め精度
および応答性等の向上も可能となる。

【００６４】なお、上記第１〜第４の各実施形態におい
て、第１、第２および第３の位置決め用部材は、弾性体
との接触部を樹脂によって形成すると、音の発生をより
抑えることができるので好ましい。また、第１〜第６の
各実施形態では振動子が固定され、相対運動部材が移動
する構成について説明したが、本発明はこのような構成
に限定されるものではない。例えば、相対運動部材をレ
ールのような固定部材とし、振動子と前記ベース部とが
この固定部材上を移動するようにしてもよい。この場
合、支持部材は、前記ベース部に対して振動子の位置決
めを行う。 （変形形態）各実施形態では、振動アクチュエータとし
て超音波の振動域を利用する超音波アクチュエータを例
に説明したが、本発明は、他の振動域を利用した振動ア
クチュエータについても適用することができる。

【００６５】また、各実施形態では、１次の縦振動と４
次の屈曲振動を利用した定在波型の振動アクチュエータ
を用いたが、本発明は、これに限定されるものではな
い。例えば、１次の縦振動と２次の屈曲振動を利用する
等、他の原理によって駆動される振動アクチュエータに
も適用することができる。さらに、各実施形態では、電
気機械変換素子として圧電素子を用いたが、圧電素子の
代わりに電歪素子や磁歪素子を用いることも可能であ
る。

【００６６】また、図１から図７に示した構成では、位
置決め用加圧部材として板ばねまたはコイルばねを用い
たが、本発明はこれに限定されるものではない。他のば
ねを用いてもよく、また、ゴムやスポンジ等のばね以外
の弾性を持つ部材でもよい。さらに、これらやゴム等を
直接弾性体に接触させて、位置決め用加圧部材が第３の
位置決め用部材の機能を兼ねるように構成してもよい。
この場合、弾性体、位置決め用加圧部材が金属等の導電
性材料からなるときは、ショートを防ぐために弾性体と
の接触部に絶縁部材を配しておくとよい。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、振動ア
クチュエータに起因する発音および不要振動を防止する
ことができる。そのため、振動アクチュエータの駆動効
率、位置決め精度および応答性等を向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の第１の実施の形態の超音波アクチ
ュエータの構成を示す概略図である。図１（ａ）は、超
音波アクチュエータの構成の一部を取り外した状態を示
す概略平面図、図１（ｂ）は、超音波アクチュエータの
概略平面図、図１（ｃ）は、概略側面図である。

【図２】は、振動子と、この振動子に発生する振動モー
ドとの関係を表すための図であり、図２（ａ）は、図１
の振動子に発生する振動モードを表す説明図、図２
（ｂ）は、図１と等価な構造の振動子を示す平面図であ
る。

【図３】は、図１における各位置決め用部材の配置位置
を、振動子（弾性体）に発生する振動の振幅と関連付け
て示す概略平面図である。

【図４】は、第２の実施形態の構成を、各位置決め用部
材の配置位置を、振動子（弾性体）に発生する振動の振
幅と関連付けて示す概略平面図である。

【図５】は、第３の実施形態における振動子の支持方法
を示す概略図である。図５（ａ）は、各位置決め用部材
の配置位置を、振動子（弾性体）に発生する振動の振幅
と関連付けて示す概略平面図である。図５（ｂ）は、図
５（ａ）の概略側面図である。

【図６】は、第３の実施形態の変形例における振動子の
支持方法を示す概略図である。図６（ａ）は、各位置決
め用部材の配置位置を、振動子（弾性体）に発生する振
動の振幅と関連付けて示す概略平面図である。図６
（ｂ）は、図６（ａ）の概略側面図である。

【図７】は、本発明の第４の実施の形態の超音波アクチ
ュエータの構成を示す概略図である。図１（ａ）は、超
音波アクチュエータの構成の一部を取り外した状態を示
す概略平面図、図１（ｂ）は、超音波アクチュエータの
概略平面図、図１（ｃ）は、概略側面図である。

【図８】は、第５の実施形態の超音波アクチュエータの
構成を示す概略平面図である。

【図９】は、第６の実施形態の超音波アクチュエータの
構成を示す概略図である。図９（ａ）は、超音波アクチ
ュエータの正面図、図９（ｂ）は、この超音波アクチュ
エータの振動子に発生する振動の波形を示す説明図、図
９（ｃ）は、前記振動子の平面図である。

【図１０】は、図９（ａ）の構成の一部を取り外した状
態を示す正面図であって、図１０（ａ）は、超音波アク
チュエータの正面図であり、図１０（ｂ）は振動子に発
生する振動の波形を示す説明図である。

【図１１】は、第６の実施形態の超音波アクチュエータ
の振動子と支持部材の主要部の構成を示す分解斜視図で
ある。

【図１２】は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面を示す概略図で
ある。

【図１３】は、第６の実施形態の超音波アクチュエータ
における駆動回路を示すブロック図である。

【図１４】は、縦振動と屈曲振動を用いた振動アクチュ
エータの従来の構成を示す斜視図である。

【主要部分の符号の説明】

１０ 振動子 １０−A 振動子 １１ 弾性体 １１−A 弾性体 １１ａ 切欠き部 １２ 圧電素子 １２ａ〜１２ｆ 電極 １４ａ〜１４ｄ 駆動力取出し部材 ２１、２７ 第１の位置決め用部材 ２２、２８ 第２の位置決め用部材 ２４、２６ 第３の位置決め用部材 ２３、２５ 位置決め用加圧部材 ３１ 加圧部材 ３２ 加圧圧子 ３３、３４ 支持部材 ４１ 相対運動部材 ４２ａ、４２ｂ ローラ ４３ａ、４３ｂ ローラ ５０ ベース部 ５５ａ、５５ｂ 切欠き部 ７０ 支持部材 ７１ ケーシング ７２ 第１の位置規制部材 ７３ 第２の位置規制部材 ７４ 拘束ピン（第１の位置決め用部材） ７５ コイルばね ７６ 加圧用ブロック ７７ 板ばね

フロントページの続き (72)発明者 岡崎 光宏 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動を発生して所定の面に接触した相対
   運動部材との間で相対運動を行う振動子と、前記振動子
   を支持する支持部材とを備え、 前記支持部材は、互いに異なる位置に配置されて前記振
   動子と接触する少なくとも３個からなる複数の位置決め
   用部材を有し、 前記複数の位置決め用部材のうちの少なくとも１個は、
   前記振動子に付勢力を与えていることを特徴とする振動
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記振動子は、前記相対運動の方向に沿
   った２辺を有する第１の面を有し、該２辺のうちの一方
   には係合部が設けられており、 前記支持部材は、前記係合部で前記振動子に接触する第
   １の位置決め用部材と、前記第１の位置決め用部材とは
   異なる位置で前記振動子と接触する第２の位置決め用部
   材と、弾性部材を備え、該弾性部材の弾性力によって前
   記係合部が設けられた辺とは反対側の辺で、かつ前記第
   ２の位置決め用部材とは異なる位置で前記振動子と接触
   する第３の位置決め用部材とを有していることを特徴と
   する請求項１に記載された振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記複数の位置決め用部材のうちの少な
   くとも１個は、前記振動子に発生する振動の節の位置で
   該振動子に接触していることを特徴とする請求項１に記
   載された振動アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記振動子は、１次の縦振動と４次の屈
   曲振動とを発生し、前記複数の位置決め用部材のうちの
   少なくとも１個は、前記屈曲振動の節となる位置で該振
   動子に接触していることを特徴とする請求項１または請
   求項３に記載された振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記複数の位置決め用部材は、いずれも
   前記屈曲振動の節となる位置で前記振動子に接触してい
   ることを特徴とする請求項４に記載された振動アクチュ
   エータ。
6. 【請求項６】 前記複数の位置決め用部材のうちの少な
   くとも１個は、前記縦振動の節と前記屈曲振動の節とが
   ほぼ一致する位置で前記振動子に接触していることを特
   徴とする請求項４または請求項５に記載された振動アク
   チュエータ。
7. 【請求項７】 前記第１の位置決め用部材は、前記振動
   子の前記支持部材に対する前記相対運動方向への移動を
   規制し、前記第２の位置決め用部材と前記第３の位置決
   め用部材は、前記移動を規制しないことを特徴とする請
   求項２に記載された振動アクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記振動子と前記相対運動部材とを加圧
   した状態で接触させる加圧部材をさらに備え、 前記第１の面は、前記加圧部材による加圧力の方向とほ
   ぼ直交することを特徴とする請求項２または請求項７に
   記載された振動アクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記第１、第２および第３の各位置決め
   用部材は、いずれも前記加圧力の方向に対する前記振動
   子の移動を規制しないことを特徴とする請求項８に記載
   された振動アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記振動子と前記相対運動部材とを加
    圧した状態で接触させる加圧部材をさらに備え、 前記支持部材は、前記相対運動方向に関する前記振動子
    と該支持部材との相対位置の変動を規制する第１の位置
    決め用部材と、前記加圧の方向と交差する方向から前記
    振動子に付勢力を与える位置決め用加圧部材と、前記位
    置決め用加圧部材によって生じる、前記振動子の前記加
    圧の方向と交差する方向への動きを規制する第２の位置
    決め用部材とを有することを特徴とする請求項１に記載
    された振動アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記支持部材は、前記相対運動方向
    に関する前記振動子と該支持部材との相対位置の変動を
    規制する第１の位置決め用部材と、前記付勢力によっ
    て、前記第１の位置決め用部材の回りに回転モーメント
    を発生させる回転モーメント発生部材と、前記回転モー
    メントによって生じる、前記振動子の前記位置決め用部
    材の回りの回転を規制する第２の位置決め用部材とを有
    することを特徴とする請求項１に記載された振動アクチ
    ュエータ。
12. 【請求項１２】 前記振動子は、前記相対運動方向と略
    平行な方向に振動する第１の振動と、該第１の振動の振
    動方向と略直交する方向に振動する第２の振動とを発生
    させ、 前記支持部材は、前記第１の振動および前記第２の振動
    の双方の振動方向に略直交する方向に関して、前記振動
    子の移動を規制する規制部材を有し、 前記振動子に付勢力を与えている少なくとも１個の位置
    決め用部材は、前記規制部材の少なくとも一部を構成し
    ていることを特徴とする請求項１に記載された振動アク
    チュエータ。
13. 【請求項１３】 前記規制部材は、前記第１の振動の方
    向および前記第２の振動の方向に対して、前記振動子が
    移動できるように該振動子に接触していることを特徴と
    する請求項１２に記載された振動アクチュエータ。
14. 【請求項１４】 前記規制部材は、ポリアセタール樹
    脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹
    脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエ
    チレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ
    プロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、およびエポキシ樹
    脂の中の少なくとも１つを含む材料により形成されてい
    ることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載
    された振動アクチュエータ。
15. 【請求項１５】 振動を発生して所定の面に接触した相
    対運動部材との間で相対運動を行う振動子と、前記振動
    子を支持する支持部材とを備え、 前記振動子は、前記相対運動方向と略平行な方向に振動
    する第１の振動と、該第１の振動の振動方向と略直交す
    る方向に振動する第２の振動とを発生させ、前記支持部
    材は、前記第１の振動および前記第２の振動の双方の振
    動方向に略直交する方向に関して、前記振動子の移動を
    規制する規制部材を有することを特徴とする振動アクチ
    ュエータ。
16. 【請求項１６】 前記規制部材は、互いに異なる少なく
    とも３箇所において前記振動子に接触し、かつ、そのう
    ちの少なくとも１箇所の接触部によって、前記振動子
    を、前記第１の振動および前記第２の振動の双方の振動
    方向に略直交する方向に押し付けていることを特徴とす
    る請求項１５に記載された振動アクチュエータ。
17. 【請求項１７】 前記規制部材は、ポリアセタール樹
    脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹
    脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエ
    チレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ
    プロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、およびエポキシ樹
    脂の中の少なくとも１つを含む材料により形成されてい
    ることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載
    された振動アクチュエータ。
18. 【請求項１８】 前記支持部材は、前記相対運動方向に
    関する前記振動子と該支持部材との相対位置の変動を規
    制する第１の位置決め用部材を備え、 前記第１の位置決め用部材は、前記第１の振動の節とな
    る位置で前記振動子に接触し、 前記規制部材は、前記第２の振動の節となる位置で前記
    振動子に接触することを特徴とする請求項１５から請求
    項１７までのいずれか１項に記載された振動アクチュエ
    ータ。
19. 【請求項１９】 前記振動子は、前記第１の振動の節と
    なる位置に設けられた切欠き部を有し、 前記支持部材は、前記切欠き部に係合して前記相対運動
    方向に関する前記振動子と該支持部材との相対位置の変
    動を規制する第１の位置決め用部材を備え、前記規制部
    材は、前記振動子の前記相対運動の方向に沿った２辺の
    それぞれの辺における互いに異なる２箇所で前記振動子
    に接触していることを特徴とする請求項１５から請求項
    １７までのいずれか１項に記載された振動アクチュエー
    タ。
20. 【請求項２０】 前記第１の位置決め用部材および前
    記規制部材は、前記振動子との接触部が、いずれも、前
    記第２の振動の方向に対して前記振動子が移動できるよ
    うに該振動子に接触していることを特徴とする請求項１
    ８または請求項１９に記載された振動アクチュエータ。