JP6866128B2 - 振動型アクチュエータの駆動方法、振動型駆動装置及び機械装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動型アクチュエータの駆動方法、振動型駆動装置、振動型駆動装置を備える機械装置に関し、特に、振動型アクチュエータの摺動効率を高め、耐久性を向上させる技術に関する。

振動体と被駆動体を加圧接触させ、振動体に励起させた駆動振動によって振動体と被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータは、低速で大きなトルクを発生させることができ、摩擦力により駆動後の状態を保持することできる等の特性を有する。そこで、振動型アクチュエータは、このような特性に着目して、例えば、一眼レフカメラ等の撮像装置においてオートフォーカス動作を行うためのレンズ駆動用モータとして実用化されているが、近年、他用途への適用が期待されている。例えば、ロボットアームの関節駆動やロボットハンドの回転駆動、画像形成装置の感光体ドラムの回転駆動、Ｘ−Ｙステージの面内駆動等への振動型アクチュエータの適用が期待されている。

このような他用途への適用に向けて、振動型アクチュエータの更なる大トルク化と高出力化が求められており、更に、摺動効率の向上や経時的な駆動特性の低下を抑制するための耐久性の向上も強く求められている。これらの要求に応えるためには、振動体と被駆動体との接触部において不要な滑りが発生することを抑制し、摺動効率を向上させる必要がある。そこで、例えば、駆動振動に曲げ振動と伸縮振動を用いた振動型アクチュエータにおいて、伸縮振動をｎ次と３ｎ次の合成振動とすることにより、被駆動体と振動体との間に生じる滑りを低減させる技術が提案されている（特許文献１参照）。なお、ここでの曲げ振動とは、被駆動体との接触箇所の法線方向に変位する振動を指し、伸縮振動とは、被駆動体の駆動方向に変位する振動を指す。

特開２００７−２０２２２７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術によっても、十分な摺動効率が得られているとは言い難く、更なる改善が求められている。また、上記特許文献１に記載された技術で使用しているｎ次の振動と３ｎ次の振動とは、固有振動数の差が大きいために、振動型アクチュエータの機械設計（構造設計）に大きな制約が発生してしまう（機械設計の自由度が小さい）という問題もある。

本発明は、被駆動体に対する振動体の摺動効率を高めて耐久性を向上させることができ、振動型アクチュエータの機械設計の制約を小さくすることを可能とする振動型アクチュエータの駆動方法を提供することを目的とする。

本発明に係る振動型アクチュエータの駆動方法は、電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、加圧手段と、を備え、前記振動体と前記接触体とが前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触している振動型アクチュエータの駆動方法であって、前記電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加して、前記振動体に、前記加圧接触している方向に振幅を有する複数の振動を合成した駆動振動を励起させて、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記駆動振動は、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した振動であり、前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動を励起することを特徴とする。
本発明に係る第１の振動型駆動装置は、振動型アクチュエータと、前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、前記振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、加圧手段と、を備え、前記振動体と前記接触体とは、前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触し、前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記加圧接触している方向に振幅を有し、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動を励起することを特徴とする。
本発明に係る第２の振動型駆動装置は、振動型アクチュエータと、前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、前記振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、加圧手段と、を備え、前記振動体と前記接触体とは、前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触し、前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記加圧接触している方向に振幅を有し、位相差が存在する少なくともｎ次の進行波と２ｎ次の進行波を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させることを特徴とする。

本発明によれば、振動体と被駆動体との接触部における不要な滑りの発生を抑制することができるため、被駆動体に対する振動体の摺動効率を大幅に高めることができると共に耐久性を向上させることができる。また、本発明によれば、機械設計の制約を小さくすることができるため、用途に応じた振動型アクチュエータの機械設計が容易となる。

本発明の第１実施形態に係る振動型駆動装置の概略断面図である。 図１に示す振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図である。 図２に示す振動体に励起されるｎ次と２ｎ次の振動での振動体の変形を説明する図である。 図２に示す振動体に励起される駆動振動の振動変位を説明する図である。 図４に示す従来例１及び実施例１〜３のそれぞれの駆動振動によって振動体の接触部に発生する送り速度を説明する図である。 図２に示す振動体の接触部の送り速度と被駆動体の移動速度との関係の第１の例を示す図である。 図２に示す振動体の接触部の送り速度と被駆動体の移動速度との関係の第２の例を示す図である。 図１に示す振動型アクチュエータの駆動に関係する各種の周波数と固有振動数との関係を示す図である。 図１に示す振動型アクチュエータの摺動効率を説明する試験結果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図、振動体に励起する振動変位を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図、振動体に励起する振動変位を説明する図である。 本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図、振動体に励起する振動変位を説明する図である。 本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを搭載したロボットの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを搭載したカラー画像形成装置の内部構成を示す断面図である。 図１４のカラー画像形成装置を構成する感光体ドラム駆動用モータ及び搬送ベルト駆動用モータとして振動型アクチュエータを用いるときの概略構成を示す斜視図である。 図１２に示す振動体を用いた撮像装置の概略構成を示す上面図とブロック図である。 図１２に示す振動体を用いたステージ装置の一例である顕微鏡の外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動型駆動装置の概略構成を示す断面図である。振動型駆動装置は、振動型アクチュエータ１０と、振動型アクチュエータ１０を駆動する駆動回路１５を有する。振動型アクチュエータ１０は、それぞれが円環状に形成された振動体２０、被駆動体３０（接触体）及び加圧機構４０を備える。また、振動型アクチュエータ１０は、シャフト５１、ハウジング５２及びベアリング５３，５４を備える。

振動体２０は、電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子２２と、圧電素子２２が接合された弾性体２１とを有する。加圧機構４０は、制振ゴム４１、加圧ばね受け部材４２、加圧ばね受けゴム４３、加圧ばね４４（加圧手段）及び加圧ばね固定部材４５を有する。振動体２０と被駆動体３０とは、加圧機構４０によってシャフト５１のスラスト方向（軸方向）において加圧接触（摩擦接触）しており、後述するように、被駆動体３０の回転出力がシャフト５１を通して外部に取り出される。被駆動体３０は、ステンレス鋼等の鉄系材料からなり、本体部３０ａ及び接触ばね部３０ｂを有する。接触ばね部３０ｂは、加圧ばね４４からの加圧力を受けて加圧力が作用する方向に撓むようにばね性を有する厚みで形成されており、これにより、被駆動体３０を振動体２０に対して安定した接触状態に保持することが可能となっている。

図２は、振動型アクチュエータ１０を構成する振動体２０の概略構成を示す斜視図である。振動体２０を構成する弾性体２１は、窒化処理されたステンレス鋼等の鉄系材料からなり、基底部２１ａ、複数の突起部２１ｂ及び支持部２１ｃを有する。基底部２１ａの一方の面（ラジアル方向と平行な面）には、圧電素子２２が接合されている。振動変位拡大用の複数の突起部２１ｂは、基底部２１ａにおいて圧電素子２２が接合された面の反対側の面において、同一円周上に略等間隔に、且つ、基底部２１ａの厚み方向に突出するように形成されている。突起部２１ｂの先端面は、接触ばね部３０ｂと加圧接触する接触部２５となっている。弾性体２１は、基底部２１ａから内径側へ延出する支持部２１ｃによって、ベアリング５３，５４を備えるハウジング５２に固定される。

図３（ａ）は、振動体２０に励起されるｎ次（ｎは１以上の整数）の振動での振動体２０の変形を説明する図であり、図３（ｂ）は、振動体２０に励起される２ｎ次の振動での振動体２０の変形を説明する図である。なお、図３では、振動体２０に生じる振動変位に対する理解を容易にするために、変形（変位）を実際よりも拡大（誇張）して示している。また、図３には、ｎ＝７の場合の振動変位が示されているが、ｎは１以上の自然数であれば幾つであってもよい。

駆動回路１５は、圧電素子２２へ駆動信号（交番電圧）を印加することによって、予め設定されたｎ次の振動と２ｎ次の振動とが合成された駆動振動を進行波として振動体２０に励起させる。ｎ次の振動と２ｎ次の振動はそれぞれ、基底部２１ａの円周方向の波数がそれぞれｎ個と２ｎ個である曲げ振動を指す。振動体２０に励起させた駆動振動によって振動体２０の接触部２５に楕円運動が生じ、接触部２５によって被駆動体３０が摩擦駆動される。被駆動体３０の駆動方向は、円環状に構成された振動体２０の円周方向であり、被駆動体３０の回転出力が加圧機構４０とシャフト５１を介して外部へ出力される。

図４は、従来例１及び実施例１〜３のそれぞれにおいて振動体２０に励起される駆動振動の振動変位を説明する図である。図４のグラフの横軸には時間が、縦軸にはＺ変位（駆動振動である曲げ変形の面外方向の振幅）が取られている。ここでは、振動体２０に励起される駆動振動として、位相が互いに９０度ずれているｎ次の振動と２ｎ次の振動とを合成した振動を取り上げている。ここでいう位相とは、ｎ次と２ｎ次の合成振動のＺ変位（＝Ａ_ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_ｎ）+Ａ_２ｎｓｉｎ（２ω_ｎｔ＋θ_２ｎ））におけるθ_ｎ及びθ_２ｎの値であり、「位相が互いに９０度ずれている」とは、θ_ｎ−θ_２ｎ＝９０であることを意味する。なお、Ｚ変位を規定するＡ_ｎ、θ_ｎ、ω_ｎはそれぞれｎ次の振動成分の振幅、位相、周波数を表しており、Ａ_２ｎ、θ_２ｎはそれぞれ２ｎ次の振動成分の振幅、位相を表している。

破線で示した「ｎ次（従来例１）」は、従来技術に係る正弦波（ｓｉｎ波）状の駆動振動の振動変位を表している。これに対し、実線で示した「ｎ次＋２ｎ次（実施例１，２，３）」は、本実施形態での駆動振動の振動変位を表しており、ｎ次の振動の変位と２ｎ次の振動の変位との比（振幅比）は、実施例１，２，３のそれぞれで約３０：１，約１６：１，約８：１となっている。実施例１〜３の駆動振動はそれぞれ、プラス（＋）側とマイナス（−）側とで振動変位（Ｚ変位）が非対称となっており、プラス側の振動変位の絶対値がマイナス側の振動変位の絶対値よりも小さくなっている。

図５は、従来例１及び実施例１〜３のそれぞれの駆動振動によって接触部２５に発生する送り速度を説明する図である。送り速度は、接触部２５に生ずる楕円運動の速度であって、被駆動体３０の駆動方向と同じ向きである場合にプラス（＋）の値を取り、被駆動体３０の駆動方向と逆向きである場合にマイナス（−）の値を取る。

破線で示した「ｎ次」の従来例１の送り速度は、図４に示した従来例１の駆動振動に対応している。また、実線で示した「ｎ次＋２ｎ次」の実施例１，２，３の送り速度はそれぞれ、図４の実施例１，２，３の駆動振動に対応している。実施例１，２，３のそれぞれの送り速度でのｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分比は、約８：１，約４：１，約２：１となっている。実施例１〜３の送り速度はそれぞれ、プラス側とマイナス側とで非対称となっており、プラス側の送り速度の絶対値の最大値が、マイナス側の送り速度の絶対値の最大値よりも小さくなっている。

次に、振動体２０に励起させた上記の実施例１〜３の駆動振動による被駆動体３０の駆動形態について説明する。上述の通り、被駆動体３０は、接触ばね部３０ｂにおいて、図４に示した振動変位のプラス側となる接触部２５（突起部２１ｂの上面）に加圧接触している。そのため、接触ばね部３０ｂは、振動体２０の曲げ変形に追従して変形し、振動変位のプラス側に振動体２０に対して有限の接触領域を持つ。

図６は、接触部２５の送り速度と被駆動体３０の移動速度（回転速度）との関係の第１の例を示す図である。破線で示した「ｎ次」の従来例１は、図５に示した従来例１に対応しており、実線で示した「ｎ次＋２ｎ次」の実施例２は、図５に示した実施例２に対応している。実施例２の送り速度でのｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分比は約４：１となっている。被駆動体３０の振動体２０に対する接触領域は、限定されないが、ここでは、駆動振動の１波長の１／４として説明する。２点鎖線で示した「被駆動体の移動速度」は、被駆動体３０の移動速度を示している。

従来例１の場合、接触部２５の送り速度は正弦波状の分布を持つため、振動体２０と被駆動体３０の接触領域では、被駆動体３０の移動速度（図６中の２点鎖線）と異なる速度の範囲において、振動体２０と被駆動体３０との間に滑りが発生する。この不要な滑りは、振動型アクチュエータ１０の摺動効率を低下させ、また、摩擦摺動面の摩耗により耐久性を低下させる原因となり、また、被駆動体３０の回転駆動が不安定になる問題や異音が発生する等の問題を引き起こすおそれがある。

実施例２では、接触部２５の送り速度は、プラス側の波頭付近において略均一な分布となっている。また、被駆動体３０の移動速度は、接触領域における接触部２５の送り速度と略等しい。そのため、実施例２では、振動体２０と被駆動体３０の接触領域における不要な滑りの発生が抑制される。これにより、摺動損失が低減され、振動型アクチュエータ１０の摺動効率を高めると共に耐久性を向上させることができる。また、被駆動体の回転駆動を安定化させることができ、更に異音の発生を抑制することができる。

なお、実施例１は、図５に示されるように、接触部２５の送り速度が、実施例２よりは波頭付近が略均一ではないが、従来例１よりは均一性が高い。よって、実施例１では、実施例２よりは効果は小さいが、従来例１よりも不要な滑りの発生を抑制することができる。

図７は、接触部２５の送り速度と被駆動体３０の移動速度（回転速度）との関係の第２の例を示す図である。破線で示した「ｎ次」の従来例１は、図５に示した従来例１に対応しており、「ｎ次＋３ｎ次」の従来例２は、従来技術の別の例である。実線で示した「ｎ次＋２ｎ次」の実施例３は、図５に示した実施例３に対応している。２点鎖線で示した「被駆動体の移動速度」は、被駆動体３０の移動速度を示している。なお、従来例２の送り速度におけるｎ次の振動と３ｎ次の振動の成分比は、約３：１となっている。図５を参照して説明したように、実施例３の送り速度でのｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分比は約２：１である。被駆動体３０の振動体２０に対する接触領域は、限定されないが、ここでは、駆動振動の１波長の１／２として説明する。

従来例１，２の場合、振動体２０と被駆動体３０の接触領域において、被駆動体３０の移動速度と異なる速度の範囲で振動体２０と被駆動体３０との間に滑りが発生する。この不要な滑りは、振動型アクチュエータ１０の摺動効率を低下させ、また、摩擦摺動面の摩耗により耐久性を低下させる原因となり、また、被駆動体３０の回転駆動が不安定になる問題や、異音が発生する等の問題を引き起こすおそれがある。

一方、実施例３の接触部２５の送り速度は、プラス側の波頭付近では、従来例１，２よりも分布幅が小さい。そのため、実施例３では、従来例１，２と比べて、振動体２０と被駆動体３０の接触領域において、不要な滑りの発生が抑制される。これにより、摺動損失が低減され、振動型アクチュエータ１０の摺動効率を高めると共に耐久性を向上させることができる。また、被駆動体３０の回転駆動を安定化させることができ、異音の発生も抑制することができる。

以上の説明の通り、本実施形態では、被駆動体３０の駆動方向と同じ向きでの振動体２０の接触部２５の送り速度の最大値の絶対値が、被駆動体３０の駆動方向とは逆向きの接触部２５の送り速度の最大値の絶対値よりも小さい。このような条件が成立する場合に、振動体２０と被駆動体３０の接触領域で不要な滑りが発生することを抑制することができる。なお、送り速度でのｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分比が約４：１となるときが最も摺動効率がよい。

次に、上述した実施例１〜３の駆動振動を振動体２０に励起する方法について説明する。駆動回路１５が圧電素子２２に印加する駆動信号の周波数（駆動周波数）は、主にｆ_ＯＰ［ｋＨｚ］の成分を持ち、この駆動信号によってｎ次の振動が振動体２０に励起される。このとき、２ｎ次の振動は、被駆動体３０からの反力（振動体２０と被駆動体３０の摩擦力）によって振動体２０に励起される。そして、予め設定された駆動周波数域（最小値ｆ_ｍｉｎ［ｋＨｚ］、最大値ｆ_ｍａｘ［ｋＨｚ］）で駆動周波数ｆ_ＯＰを変化させることで、被駆動体３０の移動速度を変えることができる。

図８は、振動型アクチュエータ１０の駆動に関係する各種の周波数と固有振動数との関係を示す図である。図３（ａ）に示したｎ次の振動の固有振動数をｆ_ｎ［ｋＨｚ］、図３（ｂ）に示した２ｎ次の振動の固有振動数をｆ_２ｎ［ｋＨｚ］とすると、ｆ_２ｎはｆ_ｎの２倍（２ｆ_ｎ）と略一致していることがわかる。この場合、ｎ次の振動と３ｎ次の振動とを用いる従来技術と比較すると、固有振動数の差が小さくなるため、振動型アクチュエータ１０の機械設計（構造設計）の制約が小さくなる（機械設計の自由度が大きくなる）という利点がある。

駆動周波数ｆ_ＯＰをｆ_ｍａｘからｆ_ｍｉｎへ向けて低周波数側に変化させると、ｎ次の振動の固有振動と２ｎ次の振動の固有振動によって、振動変位と送り速度におけるｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分が共に増大し、被駆動体３０の移動速度が大きくなる。ｆ_ｍａｘはｆ_ｎの１．１〜１．２倍程度であり、ｆ_ｍｉｎはｆ_ｎとｆ_ｍａｘの間の値である。なお、ｆ_２ｎは、ｆ_ｎの２．２〜２．４倍程度以下であることが必要である。

振動体２０と被駆動体３０との間に不要な滑りが発生することを抑制することが出来る構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、駆動振動がｎ次の振動と２ｎ次の振動の合成振動である状態は、駆動周波数域の全ての領域においてではなく、駆動周波数域の一部の領域で生じさせることができればよい。また、駆動周波数ｆ_ＯＰが小さくなるにしたがって接触部２５の送り速度におけるｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分が共に増大する状態は、駆動周波数域の全ての領域においてではなく、駆動周波数域の一部の領域で生じさせることができればよい。更に、上述した実施例１〜３での振動体２０と被駆動体３０の接触状態は、駆動周波数域の全ての領域においてではなく、駆動周波数域の一部の領域で生じさせることができればよい。

本実施形態では、位相差が９０度のｎ次の振動と２ｎ次の振動とを合成した駆動振動について説明したが、駆動振動はこれに限定されるものではない。例えば、被駆動体３０の駆動方向と同じ向きの接触部２５の送り速度の最大値の絶対値が被駆動体３０の駆動方向とは逆向きの接触部２５の送り速度の最大値の絶対値よりも小さい駆動振動を合成できれば、ｎ次の振動と２ｎ次の振動の位相差に制限はない。

本発明の効果を駆動周波数域の広い範囲で得るためには、固有振動数ｆ_２ｎは固有振動数ｆ_ｎの略２倍であることが望ましい。図９は、固有振動数ｆ_２ｎ，ｆ_ｎと振動型アクチュエータ１０の摺動効率の関係を説明する試験結果を示す図である。ここで、振動体２０の固有振動数ｆ_ｎとｆ_２ｎは、被駆動体３０と加圧接触していない状態で測定している。試験は、振動型アクチュエータ１０を用い、振動型アクチュエータ１０の駆動の安定度によって摺動効率を評価した。なお、振動型アクチュエータ１０の駆動の安定度とは、振動型アクチュエータ１０の不起動、被駆動体３０の回転効率の低下、異音の発生、振動体２０と被駆動体３０との摩擦摺動面における異常摩耗の発生の有無等、各種の異常がないことを意味する。

固有振動数ｆ_２ｎが固有振動数ｆ_ｎの２．００〜２．１５倍である場合に最も良好（○：異常の発生がない）であり、１．８５〜２．００倍及び２．１５〜２．３０倍で比較的良好（△）であった。しかし、固有振動数ｆ_２ｎが固有振動数ｆ_ｎの１．８５〜２．３０倍の範囲から外れた場合には、少なくとも１つの異常が顕著に発生した（×）。但し、摺動効率は、振動型アクチュエータ１０におけるｎ次の振動と２ｎ次の振動の応答しやすさ、振動体２０と被駆動体３０との間の加圧力の大きさや接触状態等によって変化する。そのため、ｆ_２ｎ／ｆ_ｎの値が１．８５〜２．３０（１．８５以上、２．３０以下）の値となることは、本発明の効果を得ることができる１つの目安であるが、この範囲の値に厳密に限定されるものではない。

振動体２０の接触部２５に発生させる送り速度のｎ次の振動と２ｎ次の振動の成分比を制御するためには、駆動信号の２倍高調波成分の大きさを制御してもよい。また、ｎ次と２ｎ次の固有振動を用いて振動体２０に駆動振動を励起したが、これに限らず、ｎ次の振動の固有振動のみを用い、２ｎ次の振動の固有振動を用いなくてもよい。つまり、２ｎ次の振動は、駆動信号の２倍高調波成分を用いて強制振動として加振して励起してもよい。

＜第２実施形態＞
図１０（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る円板型の振動型アクチュエータを構成する振動体６０の概略構成を示す斜視図である。振動体６０は、例えば、特許第３００１９５６号公報に開示されている円板型の超音波モータを構成する振動体と同等である。

振動体６０は、円板状の基底部６１ａと、基底部６１ａの上面に設けられた複数の突起部６１ｂからなる弾性体６１を有する。複数の突起部６１ｂは、同一円周上に略一定の間隔で配置されており、基底部６１ａにおいて突起部６１ｂが設けられている一方の面の反対側の他方の面には、不図示の圧電素子が接着剤等を用いて接合されている。

第１実施形態で説明した駆動回路１５と同等構成の駆動回路から圧電素子への駆動信号の印加によって、振動体６０に予め設定されたｎ次の振動と２ｎ次の振動が合成された駆動振動（進行波）が振動体６０には、励起される。図１０（ｂ）は、振動体６０に励起されるｎ次の振動での振動体６０の変形を説明する図であり、図１０（ｃ）は、振動体６０に励起される２ｎ次の振動での振動体６０の変形を説明する図である。なお、図１０（ｂ），（ｃ）では、振動体６０に生じる振動変位に対する理解を容易にするために、変形（変位）を実際よりも拡大して示している。また、図１０（ｂ），（ｃ）には、ｎ＝３の場合の振動変位が示されているが、ｎは１以上の自然数であれば幾つであってもよい。

ｎ次の振動と２ｎ次の振動はそれぞれ、基底部６１ａの円周方向の波数がそれぞれｎ個と２ｎ個である曲げ振動である。振動体６０に励起される駆動振動には、振動体６０の径方向に節が存在し、ｎ次の振動と２ｎ次の振動とで径方向の波数は等しい。振動体６０に励起させたｎ次の振動と２ｎ次の振動とが合成された駆動振動によって、突起部６１ｂの上面である接触部６５に楕円運動が生じる。円環状又は円板状等の形状を有する不図示の被駆動体は、突起部６１ｂの突出方向において振動体６０の接触部６５に加圧接触しており、接触部６５によって摩擦駆動されて、振動体６０の円周方向と同じ方向に回転する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を用いることにより、振動体６０と被駆動体との間に不要な滑りが発生することを抑制することができる。これにより、摺動損失が低減され、振動型アクチュエータの摺動効率を高めると共に耐久性を向上させることができる。また、被駆動体の回転駆動を安定化させることができ、異音の発生を抑制することもできる。

＜第３実施形態＞
図１１（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る棒型の振動型アクチュエータを構成する振動体７０の概略構成を示す斜視図である。振動体７０は、例えば、特許第４８２９４９５号公報に開示されている振動波駆動装置を構成する振動体と同等である。

振動体７０は、それぞれが円環状の形状を有する第１の弾性体７１ｄ、円板状弾性体７１ａ、圧電素子７２及び第２の弾性体７３を有する。第１の弾性体７１ｄは、不図示のシャフトの外周に嵌着されており、シャフトのスラスト方向において位置決めされている。また、シャフトは、円板状弾性体７１ａ（弾性体）と圧電素子７２の内部を貫通しており、第２の弾性体７３はシャフトの一端に螺合されている。このような構成により、圧電素子７２に駆動信号を供給する不図示のフレキシブル基板、圧電素子７２及び円板状弾性体７１ａが、第１の弾性体７１ｄのスラスト方向において第１の弾性体７１ｄと第２の弾性体７３によって挟持される。

第１実施形態で説明した駆動回路１５と同等構成の駆動回路から圧電素子７２への駆動信号の印加によって、振動体７０に予め設定されたｎ次の振動と２ｎ次の振動が合成された駆動振動（進行波）が振動体７０に励起される。

図１１（ｂ）は、振動体７０に励起されるｎ次の振動での振動体７０の変形を説明する図であり、図１１（ｃ）は、振動体７０に励起される２ｎ次の振動での振動体７０の変形を説明する図である。なお、図１１（ｂ），（ｃ）では、振動体７０に生じる振動変位に対する理解を容易にするために、変形（変位）を実際よりも拡大して示している。また、図１１（ｂ），（ｃ）には、ｎ＝１の場合の振動変位が示されているが、ｎは１以上の自然数であれば幾つであってもよい。

ｎ次の振動と２ｎ次の振動はそれぞれ、円板状弾性体７１ａの円周方向の波数がｎ個と２ｎ個である曲げ振動である。振動体７０に励起される１次（ｎ＝１）の振動は、円板状弾性体７１ａは円周方向に節を持たず、円板状弾性体７１ａの全体が倒れる変形である。振動体７０に励起させたｎ次の振動と２ｎ次の振動とが合成された駆動振動によって、円板状弾性体７１ａの外周側上面である接触部７５に楕円運動が生じる。円環状又は円板状等の形状を有する不図示の被駆動体は、シャフトを囲むようにシャフトの外周側に回転自在に配置されて、振動体７０の接触部７５に加圧接触している。よって、被駆動体は、接触部７５によって摩擦駆動され、振動体７０の円周方向と同じ方向に（シャフトを回転中心として）回転する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を用いることにより、振動体７０と被駆動体との間に不要な滑りが発生することを抑制することができる。これにより、摺動損失が低減され、振動型アクチュエータの摺動効率を高めると共に耐久性を向上させることができる。また、被駆動体の回転駆動を安定化させることができ、異音の発生を抑制することもできる。

＜第４実施形態＞
図１２（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体８０の概略構成を示す斜視図である。振動体８０は、例えば、特許第４２６１９６４号公報に開示されている振動型駆動装置を構成する振動体と同等である。

振動体８０は、平板状の弾性体８１ａ、弾性体８１ａの一方の面に所定の間隔で設けられた２つの突起部８１ｂ、弾性体８１ａにおいて突起部８１ｂが設けられている面の反対側の面に接合された圧電素子８２を有する。不図示の被駆動体は、突起部８１ｂの先端面である接触部８５と、突起部８１ｂの突出方向において加圧接触している。

第１実施形態で説明した駆動回路１５と同等構成の駆動回路から圧電素子８２への駆動信号の印加によって、振動体８０に予め設定されたｎ次の振動と２ｎ次の振動が合成された駆動振動が振動体８０に励起される。図１２（ｂ）は、振動体８０に励起される第１の振動モードのｎ次の振動での振動体８０の変形を説明する図であり、図１２（ｃ）は、振動体８０に励起される第１の振動モードの２ｎ次の振動での振動体８０の変形を説明する図である。図１２（ｄ）は、振動体８０に励起される第２の振動モードの振動での振動体８０の変形を説明する図である。なお、図１２（ｂ）〜（ｄ）では、振動体８０に生じる振動変位に対する理解を容易にするために、変形（変位）を実際よりも拡大して示している。また、図１２（ｂ），（ｃ）には、ｎ＝２の場合の振動変位が示されているが、ｎは１以上の自然数であれば幾つであってもよい。

第１の振動モードのｎ次と２ｎ次の振動はそれぞれ、２つの突起部８１ｂを結ぶ方向において弾性体８１ａにｎ個と２ｎ個の振動の腹が生じる曲げ振動である。弾性体８１ａに接合された圧電素子８２への駆動信号の印加によって、振動体８０に予め設定された第１の振動モードのｎ次の振動及び２ｎ次の振動と、第２の振動モードの振動とが合成された振動の定在波を駆動振動として励起させる。この駆動振動により、接触部８５には、２つの突起部８１ｂを結ぶ方向と突起部８１ｂの突出方向とを含む面内で楕円運動が生じる。不図示の被駆動体は、振動体８０の接触部８５に加圧接触しているため、接触部８５によって摩擦駆動されて、２つの突起部８１ｂを結ぶ方向に直線的に駆動される。

なお、１つの振動体８０における突起部８１ｂを結ぶ線が同一円周の接線となるように、複数の振動体８０を円環状の基材に配置する。そして、円環状（又は円板状）の被駆動体を基材と同心となるように接触部８５に加圧接触させた構成とすることにより、被駆動体と基材とをその円周方向に相対的に回転移動させることができる。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を用いることにより、振動体８０と被駆動体との間に不要な滑りが発生することを抑制することができる。これにより、摺動損失が低減され、振動型アクチュエータの摺動効率を高めると共に耐久性を向上させることができる。また、被駆動体のリニア駆動又は回転駆動を安定化させることができ、異音の発生を抑制することもできる。

＜第５実施形態＞
以下の第５乃至第８実施形態では、上述した振動型アクチュエータを駆動源として備える機械装置の一例として、ロボット、画像形成装置、撮像装置及び自動ステージについて説明する。

第５実施形態では、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０を用いた装置の第１の具体例としてのロボットについて説明する。図１３は、振動型アクチュエータ１０を搭載したロボット１００の概略構成を示す斜視図であり、ここでは、産業用ロボットの一種である水平多関節ロボットを例示している。

ロボット１００は、先端部に設けられたハンド部１１２、複数のアーム１２０、複数のアーム１２０を接続し又はアーム１２０の端部に設けられるアーム関節部１１１を有する。振動型アクチュエータ１０は、アーム関節部１１１に配置されており、２本のアーム１２０が交差する角度を変え、又は、アーム１２０をそのスラスト軸を中心軸として回転させる。ハンド部１１２は、アーム１２０と、アーム１２０の一端に取り付けられる把持部１２１と、アーム１２０と把持部１２１とを接続するハンド関節部１２２とを有する。振動型アクチュエータ１０は、ハンド関節部１２２に配置されており、把持部１２１を回転駆動する。なお、振動型アクチュエータ１０は駆動回路１５により駆動され、その駆動方法については第１実施形態において既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。

＜第６実施形態＞
第６実施形態では、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０を用いた装置の第２の具体例としての画像形成装置について説明する。図１４は、振動型アクチュエータを搭載したカラー画像形成装置２００の内部構成を示す断面図である。

カラー画像形成装置２００は、４つの画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを備えるが、画像形成ユニットの数は４つに限定されるものではない。画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄはそれぞれ、実質的に同一の構成を有しており、回転駆動される像担持体である感光体ドラム２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄを有する。感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄのそれぞれの周囲には、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄをそれぞれ一様に帯電させる帯電器２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄが配置されている。また、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄのそれぞれの周囲には、その回転方向に順次、現像器２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ、帯電器２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ及びクリーニング器２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄが配置されている。現像器２０３ａ〜２０３ｄはそれぞれ、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄの各ドラム表面に形成された静電潜像を現像する。帯電器２０４ａ〜２０４ｄはそれぞれ、現像されたトナー画像を転写材２３０へ転写するための帯電器である。クリーニング器２０５ａ〜２０５ｄはそれぞれ、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄ上に残存するトナーを除去する。感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄのそれぞれの上方には、露光装置２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄが配置されている。

感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄと接触するように配置された搬送ベルト２２５は、給送ユニット２１０を通じて送給される転写材２３０を担持し、駆動ローラ２２３によって図１４に示す矢印Ａ方向に駆動される。搬送ベルト２２５と駆動ローラ２２３は、転写材２３０を、順次、画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄへ搬送する搬送手段を構成している。振動型アクチュエータ１０は、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄを回転させるための駆動モータとして、また、搬送ベルト２２５を駆動するための駆動ローラ２２３を回転させるための駆動モータとして、用いられる。なお、振動型アクチュエータ１０の駆動方法については、第１実施形態において既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。

図１５（ａ）は、感光体ドラム駆動用モータとして振動型アクチュエータ１０を搭載するときの概略構成を示す斜視図である。感光体ドラム２５０（感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄに対応する）の駆動軸２５５に、例えば、振動型アクチュエータ１０を直接接続することができる。これにより、従来は必要であったギア等の減速手段を用いなくても済むため、色ずれを低減させて、印刷品位を向上させることができる。

図１５（ｂ）は、搬送ベルト駆動用モータとして振動型アクチュエータ１０を搭載するときの概略構成を示す斜視図である。搬送ベルト２６５（搬送ベルト２２５に対応する）の駆動ローラ２６０（駆動ローラ２２３に対応する）の駆動軸２５５に、例えば、振動型アクチュエータ１０を直接接続することができる。こうして搬送ベルト２６５を駆動することにより、感光体ドラムを振動型アクチュエータ１０で駆動したときに得られる前述の効果と同じ効果を得ることができる。

＜第７実施形態＞
第７実施形態では、第４実施形態で説明した振動体８０を備える装置（機械）の一例としての撮像装置の構成について説明する。

図１６（ａ）は、撮像装置７００の概略構成を示す上面図である。撮像装置７００は、撮像素子７１０及び電源ボタン７２０を搭載したカメラ本体７３０を備える。また、撮像装置７００は、第１レンズ群（不図示）、第２レンズ群３２０、第３レンズ群（不図示）、第４レンズ群３４０、振動型駆動装置６２０，６４０を有するレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズとして取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒７４０をカメラ本体７３０に取り付けることができる。撮像装置７００では、２つの振動型駆動装置６２０，６４０によってそれぞれ、第２レンズ群３２０，第４レンズ群３４０の駆動が行われる。

振動型駆動装置６２０は、第４実施形態で説明した振動体８０と、円環状の被駆動体と、振動体８０の圧電素子８２に駆動信号を印加する駆動回路とを有する。被駆動体は、ラジアル方向が光軸と略直交するように、レンズ鏡筒７４０内に配置される。被駆動体は、レンズ鏡筒７４０内に配置された状態で、光軸と略直交する摺動面を有する。例えば、３つの振動体８０が、それぞれの接触部８５が被駆動体の摺動面と加圧接触し、光軸を中心とする円の接線方向に被駆動体に対して推力を与えるように光軸を中心とする円周上に略等間隔で、円環状の基台に固定される。なお、振動体８０の駆動方法については、第４実施形態において既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。このような構成により、振動型駆動装置６２０では、被駆動体を光軸回りに回転させ、不図示のギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって、第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させることができる。振動型駆動装置６４０は、振動型駆動装置６２０と同様の構成を有することにより、第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させる。

図１６（ｂ）は、撮像装置７００の概略構成を示すブロック図である。第１レンズ群３１０、第２レンズ群３２０、第３レンズ群３３０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０が、レンズ鏡筒７４０内部の光軸上の所定位置に配置される。第１レンズ群３１０〜第４レンズ群３４０と光量調節ユニット３５０とを通過した光は、撮像素子７１０に結像する。撮像素子７１０は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路７５０へ送られる。

カメラ処理回路７５０は、撮像素子７１０からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路７５０は、ＡＥゲート７５５を介してＣＰＵ７９０に接続されると共に、ＡＦゲート７６０とＡＦ信号処理回路７６５とを介してＣＰＵ７９０に接続されている。カメラ処理回路７５０において所定の処理が施された映像信号は、ＡＥゲート７５５と、ＡＦゲート７６０及びＡＦ信号処理回路７６５を通じてＣＰＵ７９０へ送られる。なお、ＡＦ信号処理回路７６５は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス（ＡＦ）のための評価値信号を生成し、生成した評価値信号をＣＰＵ７９０へ供給する。

ＣＰＵ７９０は、撮像装置７００の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。ＣＰＵ７９０は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型駆動装置６２０，６４０及びメータ６３０の駆動を制御することによって、第２レンズ群３２０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０の光軸方向位置を調整する。ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型駆動装置６２０は第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置６４０は第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット３５０はメータ６３０により駆動制御される。

振動型駆動装置６２０により駆動される第２レンズ群３２０の光軸方向位置は第１リニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置６４０により駆動される第４レンズ群３４０の光軸方向位置は第２リニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６４０の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット３５０の光軸方向位置は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされる。

撮像装置７００の所定のレンズ群を光軸方向に移動させる用途に振動型アクチュエータ等を用いた場合、レンズ群を停止させた状態でも大きな保持力が維持される。これにより、レンズ鏡筒や撮像装置本体に外力が作用しても、レンズ群にズレが生じることを抑制することができる。

ここでは、円環状の被駆動体を有する振動型駆動装置６２０，６４０を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる例について説明したが、振動型アクチュエータ（振動体）を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる構成は、これに限られない。例えば、第４実施形態で説明したように、振動体８０は、突起部８１ｂを結ぶ方向に被駆動体を直線的に駆動することができる。よって、レンズを保持した保持部材を被駆動体に取り付け、レンズの光軸方向と被駆動体の駆動方向とが略平行となる構成とすることによって、レンズ群を光軸方向に移動させることができる。また、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０の回転出力を、ギア等によって光軸方向における直線的な動きへ変換する構成によっても、レンズ群を光軸方向に移動させることができる。

レンズ鏡筒に手ぶれ補正用レンズが内蔵される場合に、手ぶれ補正用レンズを光軸と略直交する面内の任意の方向に移動させる手ぶれ補正ユニットに、振動体８０を用いることができる。その場合、光軸方向と略直交する面内において直交する２方向にレンズ保持部材を移動させることができるように、レンズ保持部材を駆動する１又は複数の振動体８０を配置する。手ぶれ補正ユニットは、手ぶれ補正用レンズを駆動する構成に代えて、撮像装置の本体に内蔵される撮像素子７１０を光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる構成としてもよい。

＜第８実施形態＞
第８実施形態では、第４実施形態で説明した振動体８０を少なくとも２つ以上備える装置の一例としてのＸ−Ｙステージを備える顕微鏡の構成について説明する。

図１７は、顕微鏡４００の外観斜視図である。顕微鏡４００は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部４１０と、基台上に設けられ、振動体８０によりＸ−Ｙ面内で移動されるステージ４２０を有するステージ装置の一例である自動ステージ４３０とを有する。少なくとも１つの振動体８０はＸ方向駆動に用いられ、振動体８０の２つの突起部８１ｂを結ぶ方向がステージ４２０のＸ方向と一致するように配置される。また、少なくとも１つの振動体８０は、Ｙ方向駆動に用いられ、振動体８０の２つの突起部８１ｂを結ぶ方向がステージ４２０のＹ方向と一致するように配置される。振動体８０の駆動方法については、第４実施形態において既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。

被観察物をステージ４２０の上面に置いて、拡大画像を撮像部４１０で撮影する。観察範囲が広範囲にある場合には、自動ステージ４３０を駆動してステージ４２０を面内でＸ方向やＹ方向に移動させて被観察物を移動させることにより、多数の撮影画像を取得する。撮影された画像を不図示のコンピュータで画像処理により結合させることで、観察範囲が広範囲で、高精細な１枚の画像を取得することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第１実施形態では、振動体２０と被駆動体３０との接触状態を安定化させるための接触ばね部３０ｂを被駆動体３０に設けた構成とした。しかし、これに限らず、接触ばねは、振動体２０と被駆動体３０のいずれか一方における他方との接触部に設けられていればよく、具体的には、接触ばね部３０ｂが振動体２０に設けられた構成となっていてもよい。

１０ 振動型アクチュエータ
１５ 駆動回路
２０，６０，７０，８０ 振動体
２１，６１，８１ａ 弾性体
２１ｂ，６１ｂ，８１ｂ 突起部
２２，７２，８２ 圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
２５，６５，７５ 接触部
３０ 被駆動体（接触体）
４０ 加圧機構
４４ 加圧ばね（加圧手段）
５１ シャフト
７１ａ 円板状弾性体（弾性体）
１００ ロボット
１１１ アーム関節部
２００ カラー画像形成装置
２５０ 感光体ドラム
２６０ 駆動ローラ
４００ 顕微鏡
７００ 撮像装置
７４０ レンズ鏡筒

Claims (28)

1. 電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
   前記弾性体と接触する接触体と、
   加圧手段と、を備え、
   前記振動体と前記接触体とが前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触している振動型アクチュエータの駆動方法であって、
   前記電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加して、前記振動体に、前記加圧接触している方向に振幅を有する複数の振動を合成した駆動振動を励起させて、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、
   前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記駆動振動は、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した振動であり、
   前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動を励起することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。
2. 前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
3. 前記駆動振動により前記接触体に対する前記弾性体の接触部に楕円運動を発生させ、 前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値を、前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
4. 前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の略２倍として、前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動を励起することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
5. 振動型アクチュエータと、
   前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、
   前記振動型アクチュエータは、
   電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
   前記弾性体と接触する接触体と、
   加圧手段と、を備え、
   前記振動体と前記接触体とは、前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触し、
   前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記加圧接触している方向に振幅を有し、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、
   前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動を励起することを特徴とする振動型駆動装置。
6. 前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項５に記載の振動型駆動装置。
7. 前記接触体に対する前記弾性体の接触部に前記駆動振動により楕円運動が発生し、
   前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値が前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の振動型駆動装置。
8. 前記２ｎ次の振動の固有振動数は前記ｎ次の振動の固有振動数の略２倍であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
9. 前記振動型アクチュエータは、前記加圧手段として加圧ばねを有し、
   前記弾性体と前記接触体のいずれか一方における他方との接触部に、前記加圧手段からの加圧力を受けて前記加圧力の方向に撓む接触ばねが設けられていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
10. 前記接触体に対する前記振動体の接触部と、前記振動体に対する前記接触体の接触部はそれぞれ、鉄系材料または窒化処理された鉄系材料のいずれかからなることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
11. 前記弾性体は、
    円環状の基底部と、
    前記基底部から前記基底部の厚み方向に突出するように、且つ、同一円周上に略等間隔に形成された複数の突起部と、を有し、
    前記接触体は、円環状の形状を有し、前記厚み方向において前記突起部の上面と接触し、
    前記電気−機械エネルギ変換素子は、前記基底部において前記複数の突起部が設けられている面の反対側の面に接合され、
    前記突起部により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とは円周方向に相対的に回転移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
12. 前記振動体は、シャフトを有し、
    前記弾性体および前記電気−機械エネルギ変換素子はそれぞれ、円環状の形状を有し、前記シャフトが内部を貫通した状態で前記シャフトに固定され、
    前記接触体は、円環状の形状を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子と前記接触体との間に前記弾性体が配置されると共に前記シャフトの外周側に配置されて前記弾性体と接触し、
    前記弾性体に励起された駆動振動により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とが前記シャフトを中心とする円周方向に相対的に回転移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
13. 前記弾性体は、板状の形状を有し、
    前記振動体は、前記弾性体の一方の面に所定の間隔で設けられた２つの突起部を有し、
    前記電気−機械エネルギ変換素子は、前記弾性体において前記２つの突起部が設けられている面の反対側の面に接合され、
    前記接触体は、前記２つの突起部の突出方向において前記２つの突起部の先端面と接触し、
    前記２つの突起部により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とが前記２つの突起部を結ぶ方向に相対的に移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
14. 請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置を有し、
    前記振動型駆動装置が有する振動型アクチュエータが駆動源として用いられていることを特徴とする機械装置。
15. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ_ｎ、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ_２ｎ、前記ｎ次の振動の周波数をω_ｎ、Ａ_ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_ｎ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ_ｎ、Ａ_２ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_２ｎ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ_２ｎとした場合に、前記位相差は、θ_ｎ−θ_２ｎ、に等しいことを特徴とする請求項１４に記載の機械装置。
16. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１５に記載の機械装置。
17. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ_ｎ、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ_２ｎ、前記ｎ次の振動の周波数をω_ｎ、Ａ_ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_ｎ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ_ｎ、Ａ_２ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_２ｎ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ_２ｎとした場合に、前記位相差は、θ_ｎ−θ_２ｎ、に等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
18. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１７に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
19. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ_ｎ、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ_２ｎ、前記ｎ次の振動の周波数をω_ｎ、Ａ_ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_ｎ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ_ｎ、Ａ_２ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_２ｎ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ_２ｎとした場合に、前記位相差は、θ_ｎ−θ_２ｎ、に等しいことを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
20. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１９に記載の振動型駆動装置。
21. 振動型アクチュエータと、
    前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、
    前記振動型アクチュエータは、
    電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
    前記弾性体と接触する接触体と、
    加圧手段と、を備え、
    前記振動体と前記接触体とは、前記加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触し、
    前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記加圧接触している方向に振幅を有し、位相差が存在する少なくともｎ次の進行波と２ｎ次の進行波を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させることを特徴とする振動型駆動装置。
22. 前記ｎ次の進行波と前記２ｎ次の進行波はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項２１に記載の振動型駆動装置。
23. 前記接触体に対する前記弾性体の接触部に前記駆動振動により楕円運動が発生し、
    前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値が前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の振動型駆動装置。
24. 前記２ｎ次の進行波の固有振動数は、前記ｎ次の進行波の固有振動数の１．８５〜２．３０倍であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
25. 前記２ｎ次の進行波の固有振動数は、前記ｎ次の進行波の固有振動数の略２倍であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
26. 前記振動型アクチュエータは、前記加圧手段として加圧ばねを有し、
    前記弾性体と前記接触体のいずれか一方における他方との接触部に、前記加圧手段からの加圧力を受けて前記加圧力の方向に撓む接触ばねが設けられていることを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
27. 前記ｎ次の進行波の最大振幅をＡ_ｎ、前記２ｎ次の進行波の最大振幅をＡ_２ｎ、前記ｎ次の進行波の周波数をω_ｎ、Ａ_ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_ｎ）で表される前記ｎ次の進行波の位相をθ_ｎ、Ａ_２ｎｓｉｎ（ω_ｎｔ＋θ_２ｎ）で表される前記２ｎ次の進行波の位相をθ_２ｎとした場合に、前記位相差は、θ_ｎ−θ_２ｎ、に等しいことを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
28. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項２７に記載の振動型駆動装置。

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