圧電モータ及び圧電モータ付き電子機器
【課題】 簡単な構成で振動体の振動を抑制することなく安定した支持ができる支持構造を得る事で、位置決め精度及び位置決め制御性の向上、位置決め安定性を図り、モータの性能バラツキを小さくする圧電モ−タの提供。
【解決手段】 圧電素子を有する振動体１の振動により、振動体１もしくは振動体１に設けられた摩擦部材３と接する接触部材５もしくは振動体１自体を稼動する圧電モータにおいて、振動体１に設けられた複数の凹部１ａと、凹部１ａと係合する複数の凸部を有する支持部材２を有する。
【解決手段】 圧電素子を有する振動体１の振動により、振動体１もしくは振動体１に設けられた摩擦部材３と接する接触部材５もしくは振動体１自体を稼動する圧電モータにおいて、振動体１に設けられた複数の凹部１ａと、凹部１ａと係合する複数の凸部を有する支持部材２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電モータ及び圧電モータ付き電子機器及びステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電素子を有する振動体の振動によりこれと接する移動体を摩擦駆動する圧電アクチュエータ、いわゆる超音波モータが超精密位置決めを達成する手段として各方面で注目されている。特に、矩形板の振動体を利用したものはリニヤモータとして幅広い分野でその応用が期待されている。
【０００３】
矩形板の振動体の支持方法としては図１５に示す様に、圧電素子からなる矩形板の振動体１００周囲を弾性部材１０１で挟み込むようにして支持する構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２９８０５４１号公報（第１０−１１頁、第１１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、弾性部材で挟み込んで支持する構造とした場合、位置決め終了後に弾性部材が自ら変形してしまい、稼動部の位置がずれてしまうことが有る。また起動時、あるいは停止時にも移動体からの反力で、支持部が変形し、駆動特性移動量にヒステリシスを生じ易くなっていた。従って、結果的に移動体の位置がずれ易く、高精度な位置決めの実現が難しいという課題が有った。
【０００６】
また、弾性体を用いずに金属等の部材同士の係合により支持する例もあるが、この場合も係合部に、ガタが有ると同様の結果を招く恐れが有った。
【０００７】
更には、弾性部材による支持の様に支持の条件（拘束力等）が変動するとモータ個々の特性のばらつきが大きくなるだけでなく、外部環境温度等によっても特性が大きく変化する可能性が有った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明の第１の態様は、圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、前記振動体に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、を有する圧電モータにある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記加圧ばねの加圧力は前記振動体の前記摩擦部材が設けられた側面であることを特徴とする請求項１に記載の圧電モータにある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、圧電素子を有する矩形形状の振動体と、前記振動体に設けられた摩擦部材と、前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、前記回転軸に設けられた加圧受け部材と、前記加圧受け部材に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、を有する圧電モータにある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１から３のいずれかの態様の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構とを有する圧電モータ付き電子機器にある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１から３のいずれかの態様の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて稼動される出力機構とを有する圧電モータを備えたステージにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧電素子を有する振動体の振動により、振動体と接する接触部材もしくは振動体自体を稼動する圧電モータにおいて、振動体に設けられた複数の凹部と、凹部と係合する複数の凸部を有する支持部材を備える。また、振動体に設けられた複数の凸部と、凸部と係合する複数の凹部を有する支持部材を備える。これによれば、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される。
【００１４】
また、凸部もしくは凹部は振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより、振動体の振動を阻害しない。
【００１５】
また、振動体に設けられた摩擦部材には振動体から張り出した部分を持たせることにより支持部材からの加圧に対しても振動体が倒れることなく安定に位置を保つことができる。
【００１６】
また、振動体に設けられ、振動体と接触部材との接触方向に延出する支持部材と、支持部材を案内する案内部材からなり、支持部材と案内部材とで、振動体の振動体と接触部材との接触方向以外の動きを規制する様にすることにより、簡単で安定な支持が得られる。
【００１７】
また、振動体に設けられ、振動体と接触部材との接触方向に延出する支持部材と、支持部材を案内する案内部材と、振動体と接触部材との間に接触圧を与えるばね部材からなり、支持部材と案内部材とで、振動体の振動体と接触部材との接触方向へ移動可能な様に案内し、ばね部材と、ばね部材と係合するばね案内部とで振動体の支持部材周りの回転を拘束することによっても同様の効果が得られる。
【００１８】
また、振動体に設けられた案内部と、案内部と係合する係合部を有する一つの支持部材からなり、支持部材に加圧力を与えることにより、振動体と接触部材との接触圧を得る構造とすることにより、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される為、ガタの無い安定な支持が可能となる。
【００１９】
また、案内部は振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより振動体の振動を妨げず、安定な支持が可能となる。
【００２０】
また、振動体に設けられた延出部を支持部材により加圧することにより、摩擦部材と接触部材との接触圧を得るとともに、延出部は支持部材と係合し、延出部の中心線を回転中心とする回転可能とするとともに、回転動作以外は規制される様に延出部と支持部材の形状を決めることによりガタの無い安定な支持が可能となる。
【００２１】
また、摩擦部材を半球もしくは半円柱形状とすることにより、複数の支持部の寸法の違いを吸収し、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られる。
【００２２】
また、振動体に設けられた回転軸により振動体は回転可能な様に支持され、ばね部材からの加圧力により、振動体と移動体は接触圧が与えられる構造とすることにより支持部でのガタの無い構造が可能となる。
【００２３】
また、ばね部材からの加圧力は、振動体の励振する振動の節近傍に働く様にすることで振動体の振動を阻害せず、効率のよいモータが実現できる。
【００２４】
また、ばね部材からの加圧力は、回転軸の回転力として働くような構造とすることにより、加圧が直接振動体に働かないからロスが無く、高効率でモータ個々の特性のばらつきは小さくなる。
【００２５】
また、上記何れかの圧電モータを搭載した圧電モータ付き電子機器は、応答が速く位置決め分解能が高い可動部の駆動が可能であり、低消費電力な電子機器が実現できる。
【００２６】
また、上記何れかの圧電モータを備えたステージは、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる圧電モータを備えたステージを提供することができる。 以上により、本発明によれば、支持部での機械的ガタは無いか、有ったとしても振動体と移動体の間の摩擦力によって保持される為、高精度で安定な位置決め制御が可能となる。そして支持部での振動のロスが極めて小さいとともに、振動体と移動体の間では良好な接触が得られるため高効率で寿命の長い圧電モータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの振動体周辺部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの支持部材の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかわる圧電モータの支持部材の別の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかわる圧電モータの支持部材および電子機器への応用の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５にかかわる圧電モータの支持部材および電子機器への応用の別の例を示す図である。
【図１４】本発明にかかわる圧電モータを用いた電子機器を示したブロック図である。
【図１５】従来の支持構造の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１〜図１５を参照して本発明を適用した実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る圧電モータを示し、特に図１（ｂ）、図１（ｃ）は振動体１の長手方向に対する振動振幅の様子、すなわち振幅の分布を示す。
【００２９】
図１(a)において圧電素子を有する振動体１は、図１（ｂ）に示すように、両端部で振幅が最大となり中央部で振動の節となる縦振動と、図１（ｃ）に示すように、振動体１の厚みに沿って屈曲振動を行う。これらを位相が異なるように励振すると屈曲振動の最大となる点、例えば振動体１に接合された摩擦部材３は楕円運動をする為、これと接する接触部材５あるいは振動体１自体は振動体長手方向に移動する。ここで、振動体は圧電素子と金属等の弾性体と接着したものを用いてもよいし、圧電素子のみ、例えば積層圧電素子を用いてもよい。また使用する電極も任意である。
【００３０】
ここで、振動体１の上面、振動の節部に位置する点の近傍には二つの半球状の凹部1aが設けられている。そして、振動体１の上方からは先端に凹部1aと係合する二つの半球状の凸部を有するピン形状の支持部材２が設けられている。図１（ｄ）に示すように、支持部材２は案内部材４により案内され、振動体１もしくは振動体１に設けられた摩擦部材３と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。例えば支持部材２の一端に加圧を与えることにより摩擦部材３と接触部材５の間には接触圧が働く。この際、振動体１は摩擦部材３と接触部材５の接触が良好に成る様にならうが他の方向への動きは規制される。従って、高効率で耐久性に優れ、位置決め分解能が高い圧電モータが実現できる。
【００３１】
摩擦部材３としては例えばカーボンファイバーを含有したエンジニヤリングプラスチックやアルミナ等のセラミクス、ステンレス等の硬質金属、接触部材としてはステンレス等の硬質金属、アルミナ等のセラミクスを用いる。
【００３２】
図２を用いて、実施の形態１の変形例を説明する。振動体１は図１のものと同様であるが、振動体１には半球状の凹部の代わりに、二つの半球状の凸部１ｂが設けられている。そして支持部材６は一体となっており、途中から二つの部分に分かれ、その先端に設けられた凸部１ｂと係合する二つの半球状の凹部を有している。これによれば、図１の構成同様に、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される。
【００３３】
図３は、実施の形態１の別の例の圧電モータを示し、特に図３（ｂ）、図３（ｃ）は振動体の長手方向に対する振動振幅の様子、すなわち振幅の分布を示す。
図３(a)において圧電素子を有する振動体７は、図３（ｂ）に示すように、両端部で振幅が最大となり中央部で振動の節となる縦振動と、図３（ｃ）に示すように、振動体１の厚みに沿って屈曲振動を行う。これらを位相が異なるように励振すると屈曲振動の最大となる点、例えば振動体７に接合された摩擦部材８は楕円運動をする為、これと接する接触部材５あるいは振動体７自体は振動体長手方向に移動する。ここで、振動体７は圧電素子と金属等の弾性体と接着したものを用いてもよいし、圧電素子のみ、例えば積層圧電素子を用いてもよい。また使用する電極も任意である。
【００３４】
ここで、振動体の曲げ振動の節部に位置する点の近傍には二つの半球状の凹部1０aを有する受け部材１０が設けられている。そして、振動体７の上方からは先端に凹部1０aと係合する二つの半球状の凸部9aを有するピン形状の支持部材９が設けられている。図３（ｄ）に示すように、支持部材９は案内部材４により案内され、振動体７もしくは振動体７に設けられた摩擦部材８と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。図３（ｄ）において、例えば案内部材４と受け部材１０の間にばね部材１１を設けることにより摩擦部材８と接触部材５の間には接触圧が働く。この際、振動体７は摩擦材８と接触部材５の接触が良好に成る様にならうが、他の方向への動きは規制される。
【００３５】
以上の様に、凸部もしくは凹部は前記振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより、振動体の振動を阻害しない。また、摩擦部材８を長くし、前記振動体から張り出した部分を持たせることにより、振動体7の厚みが薄い場合にも、支持部材９からの加圧に対しても振動体が倒れることなく、簡単な支持で安定に位置を保つことができる。
【００３６】
次に図４を用いて、実施の形態１の別の例を説明する。図４における振動体７は図３のものと同様なものである。ここでは図のように、振動体７の振動の節にあたる中央部分近傍の側面に沿って張り出し部を有する支持受け部材１３が接合されている。支持受け部材13と振動体7の側面には隙間が空いているが、これは振動体7の振動のロスを極力少なくする為である。勿論、支持受け部材13を振動体7の側面に接合しても構わない。この場合大きな支持部の剛性が期待できるため振動体7には大きな加圧力を加えられ大きな推力が得られると共に、起動、停止時の安定性が増す為、制御性に優れる。支持受け部材１３は金属等を用いても構わないがエンジニヤリングプラスチック等、振動体７とは弾性率、音響インピーダンスが大きく異なり、振動体7に対する振動の影響を受け難い材料から成る。支持受け部材１３の張り出し部には凹部となる貫通穴13aが設けられ、以上示した様に、図示しない先端に円錐形状の凸部３７ａを有する支持部材３７と係合し、支持される。支持部材３７は図示しない案内部材により案内され、振動体７もしくは振動体７に設けられた摩擦部材１２と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。これにより、これまで示した効果に加え、支持点となる二つの係合部の距離を広げられるとともに、係合部の位置を接触部材5に近い点まで下げられる為、振動体７の厚みが薄い場合にも安定した支持が可能である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図５、図６を基に説明する。
【００３７】
図５、図６において振動体７は図３と同様のものであるので相違点のみを述べる。図５において、振動体７には振動体７と接触部材５との接触方向に延出する支持部材１４と、支持部材１４を案内する案内部材１５からなり、支持部材１４には異形部１４aが設けられており、案内部材１５の案内形状もそれにならう形状の為、振動体７と接触部材５との接触方向以外の動きを規制する様になっており、簡単な構造で強固で安定な支持が得られる。従って、起動、停止時における振動体７の動きを抑え、制御性に優れ、高精度な位置決め制御が可能となる。支持部材１４は振動体の振動の節近傍に設けられている為、振動体７の振動を阻害しない。
【００３８】
図６は本発明の実施の形態２の別の例を示すものである。振動体７には振動体７と接触部材５との接触方向に延出する支持部材１９と、支持部材１９を案内する案内部材４からなり、振動体７と接触部材５との接触方向の動きと、支持部材１９を回転軸とする回転運動以外の動きを規制する様になっている。振動体７と案内部材４を固定する固定板１８の間には、ばね部材として加圧ばね１７と、加圧ばね１７と固定された規制部材１６が設けられている。規制部材１６及び加圧ばね１７には穴が設けられており、支持部材１９が通る構造となっている。加圧ばね１７の、振動体７と接触部材５との接触方向以外の動きは案内溝18aで規制される。規制部材１６にはＶ溝16aが設けられている為、加圧ばね１７の力を受け、振動体７の動きも規制される。このように簡単で、加圧機構も含めて薄型な構造で、強固で安定な支持が得られる。また、支持部材１９及び規制部材１６は振動体の振動の節近傍に設けられている為、振動体７の振動を阻害しない。
（実施の形態３）
図７、図８、図９を用いて本発明の実施の形態３について説明する。振動体７及び２０は図３に示したものと同様のものである。図７（ａ）において振動体７の上面、振動の節に当たる位置近傍にはＶ溝を有する受け部材２１が接合されている。受け部材２１は金属等を用いても構わないが振動体７とは音響インピーダンス、弾性率等が大きく異なる例えばエンジニヤリングプラスチック等を用いる事が好ましい。受け部材２１のＶ溝２１aには、図８に示すように、支持部材２２が係合する。支持部材２２には異形部２２ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。また、支持部材２２は受け部材２１のV溝21aで係合される為、がたなく安定に支持される。振動体７の幅方向への動きは支持部材２２と受け部材２１との摩擦力によって得られるが念の為ストッパー22aが設けられている。また、支持部材２２と受け部材２１との摩擦力が摩擦部材１２と接触部材５の摩擦力よりも大きくなるように材料等の選択をする事が好ましい。支持部材の形状としては図８（ｃ）の様に、支持部材２４にＶ溝２４ａを有するもの、図８（ｂ）の様に、図８(a)におけるストッパー22aの代わりに円柱状のストッパー23aを設けたもの、あるいはこれらの組合わせ等が考えられる。但し、図８（ｂ）のように、支持部材２３を用いる場合には、受け部材２１にストッパー23aが収まる穴を空ける必要がある。また、支持部材２３には異形部２３ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。同様に、支持部材２４には異形部２４ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。
【００３９】
図７(a)では受け部材２１を振動体７に接合したが、図７（ｂ）に示す様に振動体２０に直接受け部20aを設けても構わない。この様に受け部20a並びに受け部材２１は振動体７、２０に対して対象に設ける事が好ましい。この様な構造とする事で、振動体７、２０に発生する振動も対象形となり、不要振動が発生しにくい。
【００４０】
また支持部材の形状としては図９に示す様に、凸部２６ａを有する支持部材２６を＋ドライバ形状とし、それに係合する様に受け部材２５における受け部25aの形状を＋の溝としても良い。
【００４１】
以上のような構造とする事で、振動のロスが小さく、安定した支持が可能な為、高効率で位置決め分解能に優れた圧電モータが実現できる。
（実施の形態４）
実施の形態４を図１０、１１を基にして説明する。
【００４２】
振動体７は図３に示したものと同様である。図１０において、振動体７の側面中央部、すなわち振動の節に当たる位置近傍には延出部２８が設けられている。延出部２８は振動体７の側面に接着剤等で接合してもよいし、振動体７を貫通する穴を設け、ネジ等で結合しても設けても構わない。振動体７の上方には実施の形態１で示した様に、支持部材２９には異形部２９ｂとこれを案内する図示しない案内部材が設けられている。支持部材２９の先端振動体7側は二つに分かれており、Ｖ溝29aを有している。延出部２８にも周方向にＶ溝２８ａが設けられており、支持部材のＶ溝29aと、がた無く係合するようになっている。摩擦部材２７の形状を半球状とすることにより二つのＶ溝29aと延出部２８の係合部の寸法のずれを吸収し、振動体７と接触部５の間では安定な接触状態が得られる。
【００４３】
延出部の構造としては図１１に示すように帯状の形状３１ｂにピン31aを一体
的に設けても構わない。この場合、延出部３１と振動体７の接合強度は大きくなる。また、この場合、振動体７の幅方向全体にわたって延出部３１が接合されている為、ピン31aの位置を中心に合せなくとも振動体７の振動に影響を与える事
はなく、例えばピン３１aの位置を接触部材５側に下げる事により安定した支持
が可能となる。またここでは摩擦部材３０を半円柱形状とすることにより図１０と同様の効果が得られる。
【００４４】
この様に、摩擦部材の形状を少なくとも振動体の幅方向に向かって曲線を有する形状とすることで摩擦部材と接触部材の間に接触圧を与える加圧や支持力が振動体の幅方向に複数ポイント働く構造であれば図４に示したものをはじめ、その構造に制限を与えるものではなく、複数ポイントの加圧のばらつきや支持部材の寸法のばらつき等によって生じる摩擦部材と接触部材の接触の不安定性を解消出来る。
【００４５】
また、摩擦部材を半球状とすればこれらの効果はもとより、摩擦部材と振動体との接合部で生じる寸法の変動等の影響も無くすことが出来る。そしてこの場合、支持や加圧構造によらず効果が得られる。
【００４６】
ところで、延出部２８、３１の材料としては振動体７とは音響インピーダンス、弾性率等が大きく異なる例えばエンジニヤリングプラスチック等を用いる事が好ましく、この場合振動体7の振動を損なわないばかりではなく、振動モード形状にも影響を与えにく、支持によるエネルギーロスや製品個々のばらつきを発生しにくい効果がある。
【００４７】
但し、この様に延出部３１が振動体７との接合部、例えば帯状の形状部３１ｂを有するものであれば熱伝導性の良い金属、例えば銅合金やアルミ合金等を用いても良い。この場合振動体7で発生した熱を放熱することが可能な為、大きな入力を加えることが出来、高出力な圧電モータが実現できる。特に、本実施の形態では熱の発生の大きい振動の節の近傍に設けているので放熱の効率が良い。特に、ピン３１ａを振動体７の中心に設ければ振動のロスや、延出部をとり付けたことによる振動モード形状の変化の心配は少ない為、有効となる。
（実施の形態５）
図１２、図１３を用いて、本発明の実施の形態５を説明する。これは本発明の圧電モータを用いてハードディスクのヘッドの駆動に応用した例である。
【００４８】
図１２において振動体７の中心、すなわち振動の節になる位置近傍には回転軸４７が設けられている。回転軸４７は押さえ板３９に固定された軸受け３８により案内される。軸受け３８の内輪に回転軸４７は打ち込み固定されているとともに、軸受け３８には図示しない予圧ばねにより予圧が加えられている為、回転軸４７にガタは発生しない。振動体７に設けられた摩擦部材１２とヘッド４０ｃを有するアーム４０ｂが取り付けられた移動体４０ａとは、振動体７の振動の節位置近傍をばね部材の加圧ばね３２で加圧され、ばねの先端３２ａが加圧接触する。移動体４０ａとアーム４０ｂとヘッド４０ｃからなるアーム部４０は、移動体４０ａの回転に合せて動作し、ヘッド４０ｃはディスク４１の情報を読み取る。本発明の圧電モータは位置決め分解能が極めて高く、応答性に優れている為、ＨＤＤ，光ディスク等、情報量の高密度化が進む将来の情報記憶装置への応用が可能である。また、静止時には電力を消費しないから機器の省電力化が図れる。
【００４９】
図１３は図１２の変形例である。図１３において振動体７の中心、すなわち振動の節になる位置近傍には回転軸４２が設けられている。回転軸４２は押さえ板３４に固定された軸受け３３により案内される。軸受け３３の内輪に回転軸４２は打ち込み固定されている。ここでは、加圧を振動体７に与える代わりに、回転軸４２に結合された加圧受け部材３５の先端35aをばね部材３６により加圧する事により、回転軸４２の回転力として働くような構造とすることにより、加圧が直接、振動体７に働かないから振動のロスが無く、高効率でモータ個々の特性のばらつきは小さくなる。
【００５０】
以上実施の形態１〜５について示したが、ここでの振動体の形状、動作原理等に制限を与えるものではなく例えば非共振型の超音波モータに本支持構造を適用しても構わない。この場合も、支持の位置は変位が小さい部分が望ましい。
【００５１】
また、摩擦部材については無くても構わず、接触部材と振動体を直接接触させても構わない。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態１〜５にかかわる圧電モータを用いて電子機器を構成した例について、図１４を基に説明する。
【００５２】
図１４は本発明により駆動される圧電モータ２００を電子機器の駆動源に適用したブロック図を示したものであり、振動体５０と、振動体５０に接合された摩擦部材５１と、摩擦部材５１と移動体５４とを加圧する加圧手段５５と、加圧された状態で摩擦駆動される移動体５４とからなる圧電モータ２００と、移動体５４と一体に動作する伝達機構５２と、伝達機構５２の動作に基づいて稼動される出力機構５３から構成される電子機器である。
【００５３】
ここでは移動体を回転体とし、移動体を回転動作させる例について説明する。
伝達機構５２は例えば歯車列、摩擦車等の伝達車を用いる。出力機構５３としては、プリンタにおいては紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、また電子機器や計測器においては指針等を、ロボットにおいてはアーム機構、工作機械においては歯具送り機構や加工部材送り機構等を用いる。
【００５４】
尚、本実施の形態における電子機器としては電子時計、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、ロボット、工作機、ゲーム機、光情報機器、医療機器、移動装置等を実現できる。さらに移動体に出力軸を設け、出力軸からのトルクを伝達するための動力伝達機構を有する構成とすれば、圧電モータ駆動装置を実現できる。そして、圧電モータ駆動装置としてステージを構成すると、通常の電磁モータを用いたステージに比較して、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる圧電モータを備えたステージを提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、７、２０、５０、１００ 振動体
２、６、９、１４、１９、２２、２３、２４、２６、２９、３７ 支持部材
３、８、１２、２７、３０、５１ 摩擦部材
４、１５ 案内部材
５ 接触部材
１１、１７、３２、３６ ばね部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電モータ及び圧電モータ付き電子機器及びステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電素子を有する振動体の振動によりこれと接する移動体を摩擦駆動する圧電アクチュエータ、いわゆる超音波モータが超精密位置決めを達成する手段として各方面で注目されている。特に、矩形板の振動体を利用したものはリニヤモータとして幅広い分野でその応用が期待されている。
【０００３】
矩形板の振動体の支持方法としては図１５に示す様に、圧電素子からなる矩形板の振動体１００周囲を弾性部材１０１で挟み込むようにして支持する構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２９８０５４１号公報（第１０−１１頁、第１１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、弾性部材で挟み込んで支持する構造とした場合、位置決め終了後に弾性部材が自ら変形してしまい、稼動部の位置がずれてしまうことが有る。また起動時、あるいは停止時にも移動体からの反力で、支持部が変形し、駆動特性移動量にヒステリシスを生じ易くなっていた。従って、結果的に移動体の位置がずれ易く、高精度な位置決めの実現が難しいという課題が有った。
【０００６】
また、弾性体を用いずに金属等の部材同士の係合により支持する例もあるが、この場合も係合部に、ガタが有ると同様の結果を招く恐れが有った。
【０００７】
更には、弾性部材による支持の様に支持の条件（拘束力等）が変動するとモータ個々の特性のばらつきが大きくなるだけでなく、外部環境温度等によっても特性が大きく変化する可能性が有った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明の第１の態様は、圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、前記振動体に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、を有する圧電モータにある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記加圧ばねの加圧力は前記振動体の前記摩擦部材が設けられた側面であることを特徴とする請求項１に記載の圧電モータにある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、圧電素子を有する矩形形状の振動体と、前記振動体に設けられた摩擦部材と、前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、前記回転軸に設けられた加圧受け部材と、前記加圧受け部材に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、を有する圧電モータにある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１から３のいずれかの態様の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構とを有する圧電モータ付き電子機器にある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１から３のいずれかの態様の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて稼動される出力機構とを有する圧電モータを備えたステージにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧電素子を有する振動体の振動により、振動体と接する接触部材もしくは振動体自体を稼動する圧電モータにおいて、振動体に設けられた複数の凹部と、凹部と係合する複数の凸部を有する支持部材を備える。また、振動体に設けられた複数の凸部と、凸部と係合する複数の凹部を有する支持部材を備える。これによれば、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される。
【００１４】
また、凸部もしくは凹部は振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより、振動体の振動を阻害しない。
【００１５】
また、振動体に設けられた摩擦部材には振動体から張り出した部分を持たせることにより支持部材からの加圧に対しても振動体が倒れることなく安定に位置を保つことができる。
【００１６】
また、振動体に設けられ、振動体と接触部材との接触方向に延出する支持部材と、支持部材を案内する案内部材からなり、支持部材と案内部材とで、振動体の振動体と接触部材との接触方向以外の動きを規制する様にすることにより、簡単で安定な支持が得られる。
【００１７】
また、振動体に設けられ、振動体と接触部材との接触方向に延出する支持部材と、支持部材を案内する案内部材と、振動体と接触部材との間に接触圧を与えるばね部材からなり、支持部材と案内部材とで、振動体の振動体と接触部材との接触方向へ移動可能な様に案内し、ばね部材と、ばね部材と係合するばね案内部とで振動体の支持部材周りの回転を拘束することによっても同様の効果が得られる。
【００１８】
また、振動体に設けられた案内部と、案内部と係合する係合部を有する一つの支持部材からなり、支持部材に加圧力を与えることにより、振動体と接触部材との接触圧を得る構造とすることにより、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される為、ガタの無い安定な支持が可能となる。
【００１９】
また、案内部は振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより振動体の振動を妨げず、安定な支持が可能となる。
【００２０】
また、振動体に設けられた延出部を支持部材により加圧することにより、摩擦部材と接触部材との接触圧を得るとともに、延出部は支持部材と係合し、延出部の中心線を回転中心とする回転可能とするとともに、回転動作以外は規制される様に延出部と支持部材の形状を決めることによりガタの無い安定な支持が可能となる。
【００２１】
また、摩擦部材を半球もしくは半円柱形状とすることにより、複数の支持部の寸法の違いを吸収し、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られる。
【００２２】
また、振動体に設けられた回転軸により振動体は回転可能な様に支持され、ばね部材からの加圧力により、振動体と移動体は接触圧が与えられる構造とすることにより支持部でのガタの無い構造が可能となる。
【００２３】
また、ばね部材からの加圧力は、振動体の励振する振動の節近傍に働く様にすることで振動体の振動を阻害せず、効率のよいモータが実現できる。
【００２４】
また、ばね部材からの加圧力は、回転軸の回転力として働くような構造とすることにより、加圧が直接振動体に働かないからロスが無く、高効率でモータ個々の特性のばらつきは小さくなる。
【００２５】
また、上記何れかの圧電モータを搭載した圧電モータ付き電子機器は、応答が速く位置決め分解能が高い可動部の駆動が可能であり、低消費電力な電子機器が実現できる。
【００２６】
また、上記何れかの圧電モータを備えたステージは、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる圧電モータを備えたステージを提供することができる。 以上により、本発明によれば、支持部での機械的ガタは無いか、有ったとしても振動体と移動体の間の摩擦力によって保持される為、高精度で安定な位置決め制御が可能となる。そして支持部での振動のロスが極めて小さいとともに、振動体と移動体の間では良好な接触が得られるため高効率で寿命の長い圧電モータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの振動体周辺部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの支持部材の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかわる圧電モータの支持構造の別の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかわる圧電モータの支持構造を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかわる圧電モータの支持部材の別の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかわる圧電モータの支持部材および電子機器への応用の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５にかかわる圧電モータの支持部材および電子機器への応用の別の例を示す図である。
【図１４】本発明にかかわる圧電モータを用いた電子機器を示したブロック図である。
【図１５】従来の支持構造の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１〜図１５を参照して本発明を適用した実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る圧電モータを示し、特に図１（ｂ）、図１（ｃ）は振動体１の長手方向に対する振動振幅の様子、すなわち振幅の分布を示す。
【００２９】
図１(a)において圧電素子を有する振動体１は、図１（ｂ）に示すように、両端部で振幅が最大となり中央部で振動の節となる縦振動と、図１（ｃ）に示すように、振動体１の厚みに沿って屈曲振動を行う。これらを位相が異なるように励振すると屈曲振動の最大となる点、例えば振動体１に接合された摩擦部材３は楕円運動をする為、これと接する接触部材５あるいは振動体１自体は振動体長手方向に移動する。ここで、振動体は圧電素子と金属等の弾性体と接着したものを用いてもよいし、圧電素子のみ、例えば積層圧電素子を用いてもよい。また使用する電極も任意である。
【００３０】
ここで、振動体１の上面、振動の節部に位置する点の近傍には二つの半球状の凹部1aが設けられている。そして、振動体１の上方からは先端に凹部1aと係合する二つの半球状の凸部を有するピン形状の支持部材２が設けられている。図１（ｄ）に示すように、支持部材２は案内部材４により案内され、振動体１もしくは振動体１に設けられた摩擦部材３と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。例えば支持部材２の一端に加圧を与えることにより摩擦部材３と接触部材５の間には接触圧が働く。この際、振動体１は摩擦部材３と接触部材５の接触が良好に成る様にならうが他の方向への動きは規制される。従って、高効率で耐久性に優れ、位置決め分解能が高い圧電モータが実現できる。
【００３１】
摩擦部材３としては例えばカーボンファイバーを含有したエンジニヤリングプラスチックやアルミナ等のセラミクス、ステンレス等の硬質金属、接触部材としてはステンレス等の硬質金属、アルミナ等のセラミクスを用いる。
【００３２】
図２を用いて、実施の形態１の変形例を説明する。振動体１は図１のものと同様であるが、振動体１には半球状の凹部の代わりに、二つの半球状の凸部１ｂが設けられている。そして支持部材６は一体となっており、途中から二つの部分に分かれ、その先端に設けられた凸部１ｂと係合する二つの半球状の凹部を有している。これによれば、図１の構成同様に、振動体と接触部の間では安定な接触状態が得られるとともに、振動体は他の方向には動きが拘束される。
【００３３】
図３は、実施の形態１の別の例の圧電モータを示し、特に図３（ｂ）、図３（ｃ）は振動体の長手方向に対する振動振幅の様子、すなわち振幅の分布を示す。
図３(a)において圧電素子を有する振動体７は、図３（ｂ）に示すように、両端部で振幅が最大となり中央部で振動の節となる縦振動と、図３（ｃ）に示すように、振動体１の厚みに沿って屈曲振動を行う。これらを位相が異なるように励振すると屈曲振動の最大となる点、例えば振動体７に接合された摩擦部材８は楕円運動をする為、これと接する接触部材５あるいは振動体７自体は振動体長手方向に移動する。ここで、振動体７は圧電素子と金属等の弾性体と接着したものを用いてもよいし、圧電素子のみ、例えば積層圧電素子を用いてもよい。また使用する電極も任意である。
【００３４】
ここで、振動体の曲げ振動の節部に位置する点の近傍には二つの半球状の凹部1０aを有する受け部材１０が設けられている。そして、振動体７の上方からは先端に凹部1０aと係合する二つの半球状の凸部9aを有するピン形状の支持部材９が設けられている。図３（ｄ）に示すように、支持部材９は案内部材４により案内され、振動体７もしくは振動体７に設けられた摩擦部材８と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。図３（ｄ）において、例えば案内部材４と受け部材１０の間にばね部材１１を設けることにより摩擦部材８と接触部材５の間には接触圧が働く。この際、振動体７は摩擦材８と接触部材５の接触が良好に成る様にならうが、他の方向への動きは規制される。
【００３５】
以上の様に、凸部もしくは凹部は前記振動体が励振する振動の節の位置近傍に設けることにより、振動体の振動を阻害しない。また、摩擦部材８を長くし、前記振動体から張り出した部分を持たせることにより、振動体7の厚みが薄い場合にも、支持部材９からの加圧に対しても振動体が倒れることなく、簡単な支持で安定に位置を保つことができる。
【００３６】
次に図４を用いて、実施の形態１の別の例を説明する。図４における振動体７は図３のものと同様なものである。ここでは図のように、振動体７の振動の節にあたる中央部分近傍の側面に沿って張り出し部を有する支持受け部材１３が接合されている。支持受け部材13と振動体7の側面には隙間が空いているが、これは振動体7の振動のロスを極力少なくする為である。勿論、支持受け部材13を振動体7の側面に接合しても構わない。この場合大きな支持部の剛性が期待できるため振動体7には大きな加圧力を加えられ大きな推力が得られると共に、起動、停止時の安定性が増す為、制御性に優れる。支持受け部材１３は金属等を用いても構わないがエンジニヤリングプラスチック等、振動体７とは弾性率、音響インピーダンスが大きく異なり、振動体7に対する振動の影響を受け難い材料から成る。支持受け部材１３の張り出し部には凹部となる貫通穴13aが設けられ、以上示した様に、図示しない先端に円錐形状の凸部３７ａを有する支持部材３７と係合し、支持される。支持部材３７は図示しない案内部材により案内され、振動体７もしくは振動体７に設けられた摩擦部材１２と接触部材５との接触圧方向にのみ移動可能となる。これにより、これまで示した効果に加え、支持点となる二つの係合部の距離を広げられるとともに、係合部の位置を接触部材5に近い点まで下げられる為、振動体７の厚みが薄い場合にも安定した支持が可能である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図５、図６を基に説明する。
【００３７】
図５、図６において振動体７は図３と同様のものであるので相違点のみを述べる。図５において、振動体７には振動体７と接触部材５との接触方向に延出する支持部材１４と、支持部材１４を案内する案内部材１５からなり、支持部材１４には異形部１４aが設けられており、案内部材１５の案内形状もそれにならう形状の為、振動体７と接触部材５との接触方向以外の動きを規制する様になっており、簡単な構造で強固で安定な支持が得られる。従って、起動、停止時における振動体７の動きを抑え、制御性に優れ、高精度な位置決め制御が可能となる。支持部材１４は振動体の振動の節近傍に設けられている為、振動体７の振動を阻害しない。
【００３８】
図６は本発明の実施の形態２の別の例を示すものである。振動体７には振動体７と接触部材５との接触方向に延出する支持部材１９と、支持部材１９を案内する案内部材４からなり、振動体７と接触部材５との接触方向の動きと、支持部材１９を回転軸とする回転運動以外の動きを規制する様になっている。振動体７と案内部材４を固定する固定板１８の間には、ばね部材として加圧ばね１７と、加圧ばね１７と固定された規制部材１６が設けられている。規制部材１６及び加圧ばね１７には穴が設けられており、支持部材１９が通る構造となっている。加圧ばね１７の、振動体７と接触部材５との接触方向以外の動きは案内溝18aで規制される。規制部材１６にはＶ溝16aが設けられている為、加圧ばね１７の力を受け、振動体７の動きも規制される。このように簡単で、加圧機構も含めて薄型な構造で、強固で安定な支持が得られる。また、支持部材１９及び規制部材１６は振動体の振動の節近傍に設けられている為、振動体７の振動を阻害しない。
（実施の形態３）
図７、図８、図９を用いて本発明の実施の形態３について説明する。振動体７及び２０は図３に示したものと同様のものである。図７（ａ）において振動体７の上面、振動の節に当たる位置近傍にはＶ溝を有する受け部材２１が接合されている。受け部材２１は金属等を用いても構わないが振動体７とは音響インピーダンス、弾性率等が大きく異なる例えばエンジニヤリングプラスチック等を用いる事が好ましい。受け部材２１のＶ溝２１aには、図８に示すように、支持部材２２が係合する。支持部材２２には異形部２２ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。また、支持部材２２は受け部材２１のV溝21aで係合される為、がたなく安定に支持される。振動体７の幅方向への動きは支持部材２２と受け部材２１との摩擦力によって得られるが念の為ストッパー22aが設けられている。また、支持部材２２と受け部材２１との摩擦力が摩擦部材１２と接触部材５の摩擦力よりも大きくなるように材料等の選択をする事が好ましい。支持部材の形状としては図８（ｃ）の様に、支持部材２４にＶ溝２４ａを有するもの、図８（ｂ）の様に、図８(a)におけるストッパー22aの代わりに円柱状のストッパー23aを設けたもの、あるいはこれらの組合わせ等が考えられる。但し、図８（ｂ）のように、支持部材２３を用いる場合には、受け部材２１にストッパー23aが収まる穴を空ける必要がある。また、支持部材２３には異形部２３ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。同様に、支持部材２４には異形部２４ｂが設けられており、図示しない案内部材で案内され、実施の形態１と同様に振動体７を支持するとともに加圧力を与える構造となっている。
【００３９】
図７(a)では受け部材２１を振動体７に接合したが、図７（ｂ）に示す様に振動体２０に直接受け部20aを設けても構わない。この様に受け部20a並びに受け部材２１は振動体７、２０に対して対象に設ける事が好ましい。この様な構造とする事で、振動体７、２０に発生する振動も対象形となり、不要振動が発生しにくい。
【００４０】
また支持部材の形状としては図９に示す様に、凸部２６ａを有する支持部材２６を＋ドライバ形状とし、それに係合する様に受け部材２５における受け部25aの形状を＋の溝としても良い。
【００４１】
以上のような構造とする事で、振動のロスが小さく、安定した支持が可能な為、高効率で位置決め分解能に優れた圧電モータが実現できる。
（実施の形態４）
実施の形態４を図１０、１１を基にして説明する。
【００４２】
振動体７は図３に示したものと同様である。図１０において、振動体７の側面中央部、すなわち振動の節に当たる位置近傍には延出部２８が設けられている。延出部２８は振動体７の側面に接着剤等で接合してもよいし、振動体７を貫通する穴を設け、ネジ等で結合しても設けても構わない。振動体７の上方には実施の形態１で示した様に、支持部材２９には異形部２９ｂとこれを案内する図示しない案内部材が設けられている。支持部材２９の先端振動体7側は二つに分かれており、Ｖ溝29aを有している。延出部２８にも周方向にＶ溝２８ａが設けられており、支持部材のＶ溝29aと、がた無く係合するようになっている。摩擦部材２７の形状を半球状とすることにより二つのＶ溝29aと延出部２８の係合部の寸法のずれを吸収し、振動体７と接触部５の間では安定な接触状態が得られる。
【００４３】
延出部の構造としては図１１に示すように帯状の形状３１ｂにピン31aを一体
的に設けても構わない。この場合、延出部３１と振動体７の接合強度は大きくなる。また、この場合、振動体７の幅方向全体にわたって延出部３１が接合されている為、ピン31aの位置を中心に合せなくとも振動体７の振動に影響を与える事
はなく、例えばピン３１aの位置を接触部材５側に下げる事により安定した支持
が可能となる。またここでは摩擦部材３０を半円柱形状とすることにより図１０と同様の効果が得られる。
【００４４】
この様に、摩擦部材の形状を少なくとも振動体の幅方向に向かって曲線を有する形状とすることで摩擦部材と接触部材の間に接触圧を与える加圧や支持力が振動体の幅方向に複数ポイント働く構造であれば図４に示したものをはじめ、その構造に制限を与えるものではなく、複数ポイントの加圧のばらつきや支持部材の寸法のばらつき等によって生じる摩擦部材と接触部材の接触の不安定性を解消出来る。
【００４５】
また、摩擦部材を半球状とすればこれらの効果はもとより、摩擦部材と振動体との接合部で生じる寸法の変動等の影響も無くすことが出来る。そしてこの場合、支持や加圧構造によらず効果が得られる。
【００４６】
ところで、延出部２８、３１の材料としては振動体７とは音響インピーダンス、弾性率等が大きく異なる例えばエンジニヤリングプラスチック等を用いる事が好ましく、この場合振動体7の振動を損なわないばかりではなく、振動モード形状にも影響を与えにく、支持によるエネルギーロスや製品個々のばらつきを発生しにくい効果がある。
【００４７】
但し、この様に延出部３１が振動体７との接合部、例えば帯状の形状部３１ｂを有するものであれば熱伝導性の良い金属、例えば銅合金やアルミ合金等を用いても良い。この場合振動体7で発生した熱を放熱することが可能な為、大きな入力を加えることが出来、高出力な圧電モータが実現できる。特に、本実施の形態では熱の発生の大きい振動の節の近傍に設けているので放熱の効率が良い。特に、ピン３１ａを振動体７の中心に設ければ振動のロスや、延出部をとり付けたことによる振動モード形状の変化の心配は少ない為、有効となる。
（実施の形態５）
図１２、図１３を用いて、本発明の実施の形態５を説明する。これは本発明の圧電モータを用いてハードディスクのヘッドの駆動に応用した例である。
【００４８】
図１２において振動体７の中心、すなわち振動の節になる位置近傍には回転軸４７が設けられている。回転軸４７は押さえ板３９に固定された軸受け３８により案内される。軸受け３８の内輪に回転軸４７は打ち込み固定されているとともに、軸受け３８には図示しない予圧ばねにより予圧が加えられている為、回転軸４７にガタは発生しない。振動体７に設けられた摩擦部材１２とヘッド４０ｃを有するアーム４０ｂが取り付けられた移動体４０ａとは、振動体７の振動の節位置近傍をばね部材の加圧ばね３２で加圧され、ばねの先端３２ａが加圧接触する。移動体４０ａとアーム４０ｂとヘッド４０ｃからなるアーム部４０は、移動体４０ａの回転に合せて動作し、ヘッド４０ｃはディスク４１の情報を読み取る。本発明の圧電モータは位置決め分解能が極めて高く、応答性に優れている為、ＨＤＤ，光ディスク等、情報量の高密度化が進む将来の情報記憶装置への応用が可能である。また、静止時には電力を消費しないから機器の省電力化が図れる。
【００４９】
図１３は図１２の変形例である。図１３において振動体７の中心、すなわち振動の節になる位置近傍には回転軸４２が設けられている。回転軸４２は押さえ板３４に固定された軸受け３３により案内される。軸受け３３の内輪に回転軸４２は打ち込み固定されている。ここでは、加圧を振動体７に与える代わりに、回転軸４２に結合された加圧受け部材３５の先端35aをばね部材３６により加圧する事により、回転軸４２の回転力として働くような構造とすることにより、加圧が直接、振動体７に働かないから振動のロスが無く、高効率でモータ個々の特性のばらつきは小さくなる。
【００５０】
以上実施の形態１〜５について示したが、ここでの振動体の形状、動作原理等に制限を与えるものではなく例えば非共振型の超音波モータに本支持構造を適用しても構わない。この場合も、支持の位置は変位が小さい部分が望ましい。
【００５１】
また、摩擦部材については無くても構わず、接触部材と振動体を直接接触させても構わない。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態１〜５にかかわる圧電モータを用いて電子機器を構成した例について、図１４を基に説明する。
【００５２】
図１４は本発明により駆動される圧電モータ２００を電子機器の駆動源に適用したブロック図を示したものであり、振動体５０と、振動体５０に接合された摩擦部材５１と、摩擦部材５１と移動体５４とを加圧する加圧手段５５と、加圧された状態で摩擦駆動される移動体５４とからなる圧電モータ２００と、移動体５４と一体に動作する伝達機構５２と、伝達機構５２の動作に基づいて稼動される出力機構５３から構成される電子機器である。
【００５３】
ここでは移動体を回転体とし、移動体を回転動作させる例について説明する。
伝達機構５２は例えば歯車列、摩擦車等の伝達車を用いる。出力機構５３としては、プリンタにおいては紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、また電子機器や計測器においては指針等を、ロボットにおいてはアーム機構、工作機械においては歯具送り機構や加工部材送り機構等を用いる。
【００５４】
尚、本実施の形態における電子機器としては電子時計、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、ロボット、工作機、ゲーム機、光情報機器、医療機器、移動装置等を実現できる。さらに移動体に出力軸を設け、出力軸からのトルクを伝達するための動力伝達機構を有する構成とすれば、圧電モータ駆動装置を実現できる。そして、圧電モータ駆動装置としてステージを構成すると、通常の電磁モータを用いたステージに比較して、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる圧電モータを備えたステージを提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、７、２０、５０、１００ 振動体
２、６、９、１４、１９、２２、２３、２４、２６、２９、３７ 支持部材
３、８、１２、２７、３０、５１ 摩擦部材
４、１５ 案内部材
５ 接触部材
１１、１７、３２、３６ ばね部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、
前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、
前記振動体に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、
を有する圧電モータ。
【請求項２】
前記加圧ばねの加圧力は前記振動体の前記摩擦部材が設けられた側面であることを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項３】
圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、
前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、
前記回転軸に設けられた加圧受け部材と、
前記加圧受け部材に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、
を有する圧電モータ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構とを有する圧電モータ付き電子機器。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて稼動される出力機構とを有する圧電モータを備えたステージ。
【請求項１】
圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、
前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、
前記振動体に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、
を有する圧電モータ。
【請求項２】
前記加圧ばねの加圧力は前記振動体の前記摩擦部材が設けられた側面であることを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項３】
圧電素子を有する矩形形状の振動体と、
前記振動体に設けられた摩擦部材と、
前記振動体の振動の節に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受けを有する押さえ板と、
前記回転軸に設けられた加圧受け部材と、
前記加圧受け部材に加圧力を与え、前記摩擦部材と前記移動体を接触させる加圧ばねと、
を有する圧電モータ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構とを有する圧電モータ付き電子機器。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の圧電モータを有し、移動体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づいて稼動される出力機構とを有する圧電モータを備えたステージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１０６１５６（Ｐ２００９−１０６１５６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７１２４（Ｐ２００９−２７１２４）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【分割の表示】特願２００３−１５７６３６（Ｐ２００３−１５７６３６）の分割
【原出願日】平成１５年６月３日（２００３．６．３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【分割の表示】特願２００３−１５７６３６（Ｐ２００３−１５７６３６）の分割
【原出願日】平成１５年６月３日（２００３．６．３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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