CN102077455A - 振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒及相机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动性能良好的振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒及相机。振动促动器包括：机电转换元件，将电能转换成机械能；弹性体，通过机电转换元件的激振而产生振动波；树脂层，由具有导电性的热塑性树脂形成，将机电转换元件和弹性体接合；和相对移动部件，与弹性体加压接触，并通过振动波而相对于弹性体移动。

Description

振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒及相机

技术领域

本发明涉及一种振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒及相机。

背景技术

以往公知有如下的振动促动器：利用机电转换元件的伸缩而在弹性体和相对移动部件的接触面上产生行进性振动波(以下称为行进波)，使相对移动部件与通过行进波在驱动面产生的椭圆运动的波峰加压接触，而驱动相对移动部件。一般来说，在这种振动促动器中机电转换元件和弹性体通过粘结剂接合。

在专利文献1中公开了利用具有导电性的粘结剂将层压型压电元件的相对的端面电极与共用电极连接的例子。

专利文献1：JP特开平11-58736号公报

发明内容

发明要解决的问题

接合弹性体和机电转换元件的这样的粘结剂层的膜厚，有时会根据机电转换元件、弹性体的接合面的平面性、尺寸精度、机电转换元件的接合面上形成的电极部的平面性等，而在厚度上产生不均。尤其是，在利用银膏等形成电极部时，容易将电极的中央部的厚度形成得比端部薄，电极部和弹性体之间形成的粘结剂层的膜厚容易变得不均。

因这样的粘结剂层的膜厚不均，从机电转换元件向弹性体传递的振动的大小产生不均，振动促动器的驱动变得不稳定，驱动效率下降。

本发明的课题在于提供一种驱动性能良好的振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒以及相机。

用于解决问题的手段

本发明通过以下解决手段而解决上述课题。

技术方案1的发明为一种振动促动器，其包括：机电转换元件，将电能转换成机械能；弹性体，通过上述机电转换元件的激振而产生振动波；树脂层，由具有导电性的热塑性树脂形成，将上述机电转换元件和上述弹性体接合；和相对移动部件，与上述弹性体加压接触，并通过上述振动波而相对于上述弹性体移动。

技术方案2的发明，在技术方案1所述的振动促动器中，其特征在于，上述树脂层的上述机电转换元件侧的面，整个面与上述机电转换元件直接接触。

技术方案3的发明，在技术方案1或2所述的振动促动器中，其特征在于，上述树脂层是向上述机电转换元件输入电能的电极部。

技术方案4的发明，在技术方案1～3中任一项所述的振动促动器中，其特征在于，上述机电转换元件的上述弹性体侧的面，整个面与上述树脂层直接接触。

技术方案5的发明，在技术方案1～4中任一项所述的振动促动器中，其特征在于，上述机电转换元件在与上述弹性体相反侧的面上具有第2电极部，该第2电极部利用具有上述导电性的热塑性树脂形成。

技术方案6的发明为一种振动促动器的制造方法，其特征在于，包括：树脂层形成工序，在机电转换元件上涂敷具有导电性的热塑性树脂，而形成树脂层；极化工序，利用上述树脂层，将上述机电转换元件极化；和接合工序，将上述机电转换元件和弹性体接合。

技术方案7的发明为一种透镜镜筒，具有技术方案1～5中任一项所述的振动促动器。

技术方案8的发明为一种相机，具有技术方案1～5中任一项所述的振动促动器。

另外，上述构成不限于此，可以适当改良下述实施方式的构成，或将至少一部分代替成其他构成物。进而，其配置无特别限定的构成要件，不限于实施方式所示的配置，可以配置在能够实现其功能的位置。

根据本发明，能够提供一种驱动性能良好的振动促动器、振动促动器的制造方法、透镜镜筒以及相机。

附图说明

图1是用于说明实施方式的相机的图。

图2是实施方式的超声波马达的剖视图。

图3是用于说明实施方式的树脂层及电极图案部的图。

图4是对实施方式的超声波马达及比较例的超声波马达的压电体和弹性体的接合部分进行比较的图。

图5是表示实施方式的超声波马达的制造方法的工序图。

图6是用于说明实施方式的振动元件的制造过程的图。

符号说明

1：相机

3：透镜镜筒

10：超声波马达

12：弹性体

13：压电体

15：移动元件

24：树脂层

25：电极图案部

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，在本实施方式中，作为振动促动器以利用超声波的振动区域的超声波马达为例进行说明。

图1是用于说明本实施方式的相机1的图。

本实施方式的相机1包括：具有摄像元件8的相机主体2；和具有透镜7的透镜镜筒3。

透镜镜筒3是可相对于相机主体2拆装的可换透镜。另外，在本实施方式中，示出了透镜镜筒3为可换透镜的例子，但不限于此，例如也可以是与相机主体一体型的透镜镜筒。

透镜镜筒3包括：透镜7；凸轮筒6；齿轮4、5；超声波马达10等。本实施方式的超声波马达10作为在相机1的聚焦动作时驱动透镜7的驱动源使用。从超声波马达10获得的驱动力经由齿轮4、5而传递到凸轮筒6。透镜7是聚焦透镜，保持在凸轮筒6中，通过超声波马达10的驱动力而与光轴方向(图1中所示的箭头L方向)大致平行地移动，进行焦点调节。

在图1中，通过设于透镜镜筒3内的未图示的透镜组(包括透镜7)，将被拍摄体像成像到摄像元件8的摄像面上。通过摄像元件8将成像的被拍摄体像转换为电信号，并对该信号进行A/D变换，从而获得图像数据。

图2是本实施方式的超声波马达10的剖视图。

本实施方式的超声波马达10包括振动元件11、移动元件15、输出轴18、加压部件19等，成为振动元件11侧固定而旋转驱动移动元件15的方式。

振动元件11是具有弹性体12和压电体13的大致圆环形状的部件。

弹性体12由谐振尖锐度大的金属材料形成，其形状为大致圆环形状。该弹性体12具有梳齿部12a、基底部12b、凸缘部12c。

梳齿部12a通过在与压电体13接合的面的相反侧的面上切割多个槽而形成。该梳齿部12a的前端面与移动元件15加压接触，成为驱动移动元件15的驱动面12d。对该驱动面12d进行Ni-P(镍-磷)镀敷等润滑性的表面处理。设置梳齿部12a的理由是，使通过压电体13的伸缩而在驱动面产生的行进波的中立面尽可能地向压电体13侧靠近，从而放大驱动面的行进波的振幅。

基底部12b是在弹性体12的圆周方向上连续的部分，在基底部12b的与梳齿部12a相反侧的面(接合面12e)上接合有压电体13。

凸缘部12c是向弹性体12的内径方向突出的凸缘状的部分，配置在基底部12b的厚度方向的中央。通过该凸缘部12c，振动元件11被固定在固定部件16上。

压电体13是将电能转换为机械能的机电转换元件。在本实施方式中，作为压电体13使用了压电元件，但也可以使用电致伸缩元件。

本实施方式的压电体13是大致圆环形状的部件，利用PZT(锆钛酸铅)形成。另外，压电体13也可以使用其他的压电陶瓷材料等。

在该压电体13的弹性体12侧的面(以下称为接合面13a)的整个面上形成有树脂层24(参照图3(a)及图4(a))。压电体13经由该树脂层24与弹性体12接合。

此外，在压电体13的与弹性体12相反侧的面(以下称为另一面13b)上形成有电极图案部25(参照图3(b)及图4(b))。关于树脂层24及电极图案部25在下文进行详细说明。

柔性印刷基板14的配线与形成于压电体13的另一面13b上的电极图案部25的各电极部电连接。

从未图示的控制电路向柔性印刷基板14供给驱动信号，通过该驱动信号，压电体13伸缩、激振。振动元件11通过该压电体13的伸缩而在弹性体12的驱动面上产生行进波。

移动元件15是由在弹性体12的驱动面12d上产生的行进波旋转驱动的部件。本实施方式的移动元件15通过铝等轻金属形成，对与振动元件11(弹性体12的驱动面12d)接触的面的表面进行了用于提高耐磨损性的铝阳极化处理等表面处理。

输出轴18是大致圆柱形状的部件。输出轴18被设置成其一个端部经由橡胶部件23与移动元件15相接，以与移动元件15一体地旋转。

橡胶部件23是由橡胶形成的大致圆环形状的部件。该橡胶部件23具有能通过橡胶的粘弹性而一体地旋转移动元件15和输出轴18的功能以及吸收振动以避免将来自移动元件15的振动传递到输出轴18的功能。橡胶部件23由丁基橡胶、硅橡胶、丙烯橡胶等形成。

加压部件19是产生使振动元件11和移动元件15加压接触的加压力的部件。加压部件19设置在齿轮部件20和轴承支架部件21之间。本实施方式的加压部件19使用压缩螺旋弹簧，但不限于此。

齿轮部件20被插入成与在输出轴18的预定位置形成的D切口嵌合，并由E环等止动器22固定，并被设置成在旋转方向及轴向上与输出轴18成为一体。齿轮部件20随着输出轴18的旋转而旋转，从而向齿轮4(参照图1)传递驱动力。

此外，形成如下结构，其中，轴承支架部件21配置在轴承17的内径侧，轴承17配置于固定部件16的内径侧。

加压部件19在输出轴18的轴向上向移动元件15侧对振动元件11加压，通过该加压力，移动元件15和振动元件11加压接触，而驱动移动元件15旋转。另外，可以在加压部件19和轴承支架部件21之间设置加压力调整垫圈，以便为超声波马达10的驱动获得适当的加压力。

图3是用于说明本实施方式的树脂层24及电极图案部25的图。图3(a)是从弹性体12侧观察压电体13的图，图3(b)是从齿轮部件20侧观察压电体13的图。

图4是对本实施方式的超声波马达10及下述比较例的超声波马达110的压电体和弹性体的接合部分进行比较的图。图4(a)表示将本实施方式的超声波马达10的振动元件11沿着图3所示的S1-S2在与压电体13的接合面13a正交的方向剖开的剖面的放大图。图4(b)是下述比较例的超声波马达110中的相当于图4(a)所示剖面的剖面的放大图。另外，在图4(a)、(b)中，为了容易理解而省略了柔性印刷基板14等的图示。

树脂层24如图3(a)所示，形成在压电体13的接合面13a的整个面上。此外，如图4(a)所示，树脂层24的压电体13侧的面24a成为整个面与压电体13的接合面13a直接相接的方式。因此，成为在压电体13和树脂层24之间不存在其他部件、在振动元件11的厚度方向上依次层叠了弹性体12、树脂层24、压电体13的方式。

树脂层24由具有导电性的热塑性树脂形成，在本实施方式中使用聚酰胺。作为形成树脂层24的热塑性树脂，优选耐热性及耐久性好且将弹性体12和压电体13接合的粘结性好的树脂。例如，可以适当选择苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、PMMA(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等常用树脂使用。此外，可以适当选择聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、超高分子量聚乙烯、聚碳酸酯等常用工程树脂使用。进而，可以适当选择聚酰胺酰亚胺、聚醚酮、聚苯硫等超级工程树脂使用。此外，可以将上述树脂适当组合使用。另外，关于导电性，可以通过对这些树脂配合预定量的导电性填料(炭黑、金属粉末、金属氧化物粉末等)来赋予。

树脂层24具有导电性，因此除了将弹性体12和压电体13接合的功能之外，还具有作为用于向压电体13提供来自控制电路的电能的电极部的功能、确保向弹性体12的导通的功能。

电极图案部25是直接形成在另一面13b上的电极部，在圆周方向上隔开预定间隔而形成有接地的电极部D1以及输入A相、B相的电信号的电极部D2～D5、D6～D9。此外，另外，另一面13b的圆周方向上的电极部D1～D9之间成为露出了压电体13的基材的基材部13c。

电极部D2～D5、D6～D9是分别输入A相、B相的驱动信号的电极部，并配置成在各相中交替极化。电极部D1形成在电极部D2和电极部D6之间，以处于A相(电极部D2～D5)和B相(电极部D6～D9)之间。

电极图案部25利用具有导电性的热塑性树脂形成，在本实施方式中，与树脂层24同样地由聚酰胺形成。此外，虽然在图3(b)中未图示，但在电极图案部25的各电极部D1～D9连接有柔性印刷基板14。

接下来对本实施方式的超声波马达10的制造方法进行说明。

图5是表示本实施方式的超声波马达10的制造方法的工序图。

图6是用于说明本实施方式的振动元件11的制造过程的图。为了容易理解，在图6中示出了与图4所示的剖面同样的剖面。

超声波马达10经过压电体成形工序S101、树脂层形成工序S102、极化工序S103、接合工序S104、组装工序S105等工序来制造。

在压电体成形工序S101中，利用成形模具等将锆钛酸铅等材料成形为大致圆环形状并进行烧结等，从而制作压电体13。在通过烧结而在压电体13中产生了变形等时等，可以进行抛光加工等，如图6(a)所示，提高接合面13a及另一面13b的平面性。

在树脂层形成工序S102中，在压电体13的接合面13a上涂敷具有导电性的热塑性树脂。将热塑性树脂(在本实施方式中为聚酰胺)加热到预定的温度，并配合赋予导电性的填料、溶剂等，将得到的溶液涂敷到压电体13的接合面13a上并进行冷却，固化到不会对作业形成障碍的程度。从而形成树脂层24。

此外，在压电体13的另一面13b上将与树脂层24所使用的溶液相同的溶液涂敷成图案状并进行冷却，而形成电极图案部25。此时，若有需要，可对各电极部间的成为基材部13c的部分等进行掩蔽等。

如图6(b)所示，在涂敷了具有导电性的热塑性树脂的状态下，树脂层24及电极图案部25的厚度多少有些不均。

在极化工序S103中，对形成了树脂层24及电极图案部25的状态的压电体13利用预定的电源施加极化电压，而进行极化。

一般来说，极化需要通过正电极和负电极夹着压电体13来进行。但是，在本实施方式中，树脂层24及电极图案部25利用具有导电性的热塑性树脂形成，因此不用形成如现有技术那样的由银膏形成的电极，就可以将压电体13极化。在该极化工序S103中，利用在压电体13的接合面13a形成的树脂层24作为一方的电极，利用在另一面13b形成的电极图案部25作为另一方的电极，而进行极化。

在接合工序S104中，将压电体13和弹性体12接合。

弹性体12预先准备通过切削加工等制作的物体。

并且，在弹性体12的接合面12e和树脂层24的表面(与压电体13相反侧的面)接触、柔性印刷基板14与电极图案部25的各电极部接触的状态下，通过夹具等进行固定，加热到预定的温度，施加预定的压力并冷却。

树脂层24由热塑性树脂形成，因此通过加热而变得柔软，通过对整体均匀地加压，而成为在弹性体12和压电体13之间填充为大致均匀的厚度的形状，通过冷却而固化，将弹性体12和压电体13接合(参照图6(c))。

电极图案部25与树脂层24同样由热塑性树脂形成，因此通过加热而变得柔软，通过加压及冷却固化，将柔性印刷基板14的配线与各电极部接合、连接。此时，通过夹具等对电极图案部25向压电体13侧加压，使电极图案部25的厚度大致均匀，且提高其表面(与压电体13相反侧的面)的平面性(参照图6(c))。

另外，若有需要，可在接合工序S104之后进行用于确保弹性体12的驱动面12d的平面性的研磨加工等。

在组装工序S105中，使用经过上述工序制作的振动元件11(弹性体12及压电体13)以及移动元件15、输出轴18、加压部件19等部件，组装超声波马达10。

经过这些工序，完成本实施方式的超声波马达10。

在此，返回图4，对如上形成的本实施方式的超声波马达10和比较例的超声波马达110进行比较。

比较例的超声波马达110如图4(b)所示，在压电体113的接合面及另一面具有由银膏形成的电极部，利用粘结剂将弹性体12和压电体13接合，除此之外与本实施方式基本相同。因此，对于起到与本实施方式相同的功能的部分标以相同的标号或在末尾标以相同的标号，而省略重复的说明。

比较例的压电体113与本实施方式的压电体13基本相同而为大致圆环形状的部件。压电体113的接合面113a形成有在圆周方向上连续的电极部D20，但接合面113a的外周端及内周端为露出了压电体113的基材的基材部113c。此外，在另一面113b上形成在圆周方向上分割的电极部D11～D19，各电极间和另一面113b的外周端及内周端为露出了压电体113的基材的基材部113c。另外，在图4(b)中仅图示了电极部D20、D13。

该比较例的压电体113是以往广泛使用的一般的压电体，电极部D20及D11～D19通过丝网印刷涂敷银膏而形成。

比较例的压电体113和弹性体12利用一般的粘结剂(例如以环氧树脂等为主剂的粘结剂)接合。因此，成为在弹性体12和压电体113之间形成有粘结剂层124和电极部D20的方式。此外，该粘结剂层124不具备导电性。

这样一来，由银膏形成的电极部D20的表面，与压电体113的基材部113c、弹性体12的接合面12e的表面相比，其表面粗糙度较小。因此，如果在压电体113的接合面113a的整个面形成电极部D20，则粘结剂的固定效果低，得不到充分的粘结强度。因此，通过使压电体113的接合面113a的内周端及外周端为基材部113c，并设置表面粗糙的基材部113c和粘结剂层124直接接触的部分，而可以充分获得粘结剂的固定效果，得到预定的粘结强度。

但是，通过使压电体113的接合面113a的内周端及外周端为基材部113c，与在压电体的整个面形成电极部的理想的压电体相比，压电体113极化的区域变小。因此，在比较例的压电体113中，与在整个面形成了电极的理想的压电体相比，静电容量变小，输出变小、耗电变大等，而导致驱动性能劣化。

此外，电极部D20通过丝网印刷形成，因此如图4(b)所示，容易产生压电体13的径向的两端部厚(5～10μm)、中央部薄(2～3μm)这样的电极部D20的厚度不均。

因此，粘结剂层124产生在电极部D20的径向的中央部分厚、在电极部D20的径向两端部薄这样的厚度不均。粘结剂层124厚的部分与薄的部分相比，将压电体13的激振传递到弹性体12的传递效率下降，因此压电体13的激振向弹性体12的传递变得不均匀。因此，由于这样的粘结剂层124的厚度不均而存在以下问题：超声波马达110的驱动变得不稳定、驱动效率下降等驱动性能下降。

此外，由于粘结剂层124的厚度不均会存在以下问题：弹性体12和压电体13的粘结强度变得不均匀，在超声波马达110驱动时产生压电体113剥落等问题。

进而，比较例的超声波马达110的粘结剂层124不具有导电性，因此为了确保电极部D20和弹性体12的导通，需要成为电极部D20的一部分和弹性体12接触的方式。因此，必须施加较大加压力将弹性体12和压电体13接合，存在制造困难的问题、压电体113因加压而破损等问题。

此外，由于比较例的压电体113和弹性体12通过粘结剂层124接合，因此若一旦将压电体113和弹性体12接合，则无法分解。因此，在制造过程等中弹性体12产生不良时等，无法将压电体113和弹性体12分离并再利用压电体113。

与之相对，在本实施方式中，通过由具有导电性的热塑性树脂形成的具有均匀厚度的树脂层24将弹性体12和压电体13接合，在压电体13和树脂层24之间不存在其他部件。即，在弹性体12和压电体13之间仅存在一层树脂层24，其厚度基本均匀，因此不会产生从压电体13向弹性体12的振动的传递不均。从而，根据本实施方式，可以进行超声波马达10的稳定的驱动，提高驱动效率，提高驱动性能。

此外，树脂层24能以直接与压电体13的接合面13a的整个面接触的方式形成，因此可以获得充分的固定效果，提高压电体13和弹性体12的粘结强度。因此，可以提高超声波马达的耐久性、驱动效率。

进而，树脂层24具有导电性，因此在接合工序中无需施加较大的加压力，不会使压电体13破损，可以容易地制造振动元件11。

进而，树脂层24可以形成在接合面13a的大致整个面上，因此无需进行定位，易于制造振动元件11，可以抑制生产成本。

此外，树脂层24能以与压电体13的接合面13a的整个面直接接触的方式形成，且电极图案部25也能不在另一面13b的径向的两端部设置基材部而从一端开始到另一端为止地形成，因此可以增加压电体13的极化面积，可以增加静电容量。从而可以提高超声波马达10的驱动效率、增大输出。

另外，由于树脂层24由热塑性树脂形成，因此例如在弹性体12产生不良时等，即使在由树脂层24接合了压电体13和弹性体12的状态下，也可以通过加热而使树脂层24变得柔软，可以容易地将弹性体12和压电体13分离。因此，根据本实施方式，可以再利用压电体13，可以有效利用资源。

如上，通过本实施方式，可以实现驱动性能良好的超声波马达。

(变形方式)

(1)不限于以上说明的实施方式，可以进行各种变形、变更。

在本实施方式中，示出了树脂层24直接形成在压电体13上、在压电体13和树脂层24之间不存在其他部件的例子。但不限于此，例如也可以是以下的方式：在如比较例的超声波马达110那样具有由银膏形成的电极部D20的压电体113的接合面上，涂敷具有导电性的热塑性树脂而形成树脂层，通过该树脂层将弹性体12和压电体接合。

通过这样的方式，树脂层具有导电性，因此在弹性体12和压电体113的接合工序中，不需要如现有技术那样为了确保弹性体12和压电体113的导通而施加较大的加压力，可以容易地进行接合。此外，通过这样的方式，仅通过加热到预定的温度就可以容易地将压电体13和弹性体12分离。因此，可以再利用压电体等，可以有效利用资源。

(2)在本实施方式中，示出了电极图案部25由与树脂层24相同的树脂形成的例子，但不限于此，只要是具有导电性的热塑性树脂且具有耐住极化时的高温等的耐热性、耐久性，也可以由与树脂层24不同的具有导电性的热塑性树脂形成，或利用银膏等形成。

(3)在本实施方式中，举例说明了旋转驱动移动元件15的超声波马达10，但不限于此，也可以适用于在直线方向驱动移动元件的直线型的振动促动器。

(4)在本实施方式中，举例说明了使用超声波区域的振动的超声波马达10，但不限于此，例如也可以适用于使用超声波区域以外的振动的振动促动器。

(5)在本实施方式中，示出了超声波马达10在聚焦动作时用于透镜7的驱动的例子，但不限于此，例如也可以为用于透镜的变焦动作时的驱动的超声波马达。

(6)在本实施方式中，示出了超声波马达用于相机的例子，但不限于此，例如也可以用于复印机的驱动部、汽车的转向盘摆动装置、头枕的驱动部。

另外，上述实施方式及变形方式也可以适当组合使用，但省略详细的说明。此外，本发明并不由以上说明的各实施方式限定。

Claims (8)

1.一种振动促动器，其特征在于，包括：

机电转换元件，将电能转换成机械能；

弹性体，通过上述机电转换元件的激振而产生振动波；

树脂层，由具有导电性的热塑性树脂形成，将上述机电转换元件和上述弹性体接合；和

相对移动部件，与上述弹性体加压接触，并通过上述振动波而相对于上述弹性体移动。

2.根据权利要求1所述的振动促动器，其特征在于，

上述树脂层的上述机电转换元件侧的面，整个面与上述机电转换元件直接接触。

3.根据权利要求1或2所述的振动促动器，其特征在于，

上述树脂层是向上述机电转换元件输入电能的电极部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的振动促动器，其特征在于，

上述机电转换元件的上述弹性体侧的面，整个面与上述树脂层直接接触。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的振动促动器，其特征在于，

上述机电转换元件在与上述弹性体相反侧的面上具有第2电极部，该第2电极部利用具有上述导电性的热塑性树脂形成。

6.一种振动促动器的制造方法，其特征在于，包括：

树脂层形成工序，在机电转换元件上涂敷具有导电性的热塑性树脂，而形成树脂层；

极化工序，利用上述树脂层，将上述机电转换元件极化；和

接合工序，将上述机电转换元件和弹性体接合。

7.一种透镜镜筒，具有权利要求1～5中任一项所述的振动促动器。

8.一种相机，具有权利要求1～5中任一项所述的振动促动器。

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