JP2000032784A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弾性体の振動に影響を与えず、また圧電素子に
接着されるフレキシブル基板に振動による影響を与える
ことがない振動波装置を提供する。 【解決手段】弾性体と、前記弾性体を励振するための圧
電素子と、前記圧電素子に交番信号を供給するフレキシ
ブル基板とにより構成されたリング状の振動体を備え、
前記フレキシブル基板は前記圧電素子の片面に接合され
る接合領域部と、前記接合領域部の内周部から内側に向
けて延出されると共に折り返されて外方に向けて引き出
される接続領域部とを有する振動波駆動装置において、
前記フレキシブル基板３の接合領域部３ａと前記接続領
域部３ｂとの連接部分の両脇に曲面を有する切欠き部１
３をそれぞれ設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動波駆動装置に
係り、特にリング状弾性体の片面側に電気−機械エネル
ギー変換素子としての圧電素子を接着し、さらに圧電素
子に給電用のフレキシブルプリント基板を配した振動波
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波駆動装置は、弾性体に圧電素子に
より例えば位相の異なる曲げ振動を励起し、これらの曲
げ振動の合成により進行波を該弾性体の駆動面に形成す
るようにしたものを振動体とし、この振動体を基本的な
構成として有しており、例えば紙送り装置等の駆動手
段、振動波リニアモータの移動体（固定レールに対して
加圧接触し、該固定レールに沿って移動する）、振動波
モータのステータ等に用いられている。

【０００３】また、振動体の形状としては、リング形状
（真円形状、対向する長辺部の両側に円弧部が接続され
た形状）のもの等がある。

【０００４】図８は真円のリング形状に形成された弾性
体を備えた振動体をステータとして用いた振動波駆動装
置としての従来の振動波モータで、リング状の弾性体２
の片面側に電気−機械エネルギー変換素子としての圧電
素子１を接合したものを振動体４としており、特公平１
−１７３５４号公報等で公知のように、位置的位相の異
なる圧電素子の２つの駆動部に位相の異なる交番信号を
印加することにより生じる伸縮運動によって弾性体２に
形成される曲げ振動の合成により進行性振動波が形成さ
れる。

【０００５】圧電素子１は両面に電極が形成され、例え
ば弾性体２との接触側を共通電極とし接地されている。
また圧電素子の他面側には、複数の電極が形成され、こ
の複数の電極に基板３０を介して不図示の駆動制御装置
から駆動信号が印加される。この基板３０は圧電素子１
に接着剤により接着固定されている。

【０００６】５は外部の駆動制御装置との電気的接続を
行うコネクタ部、６はコネクタ部５を取り付けるための
板状部材で、振動波モータのケースの一部を構成するケ
ース部材２１に取り付けられている。このケース部材２
１には弾性体２が内径側で取り付けられ、またボールベ
アリング２２を介して回転軸２３が回転可能に取り付け
られている。

【０００７】７は弾性体２と接触する回転子、８は回転
子７を弾性体２に圧接させるためのばねであり、回転子
７は回転軸２３に一体的に回転するように連結されてい
る。２４はばね受けで、回転軸に対して軸方向に位置調
整することでばね８のばね力を調整できるようにしてい
る。

【０００８】基板３０の平面形状は、図９に示すよう
に、圧電素子１の端面に接合されるリング形状に形成さ
れた接合領域部３０ａと、この接合領域部３０ａの外周
部に一体的に連接され径方向外方に延びる略帯状に形成
された接続領域部３０ｂにより構成されたフレキシブル
プリント基板により形成されており、圧電素子との接合
面側には、２系統の駆動信号供給パターン１００が形成
されている。

【０００９】この駆動信号供給パターン１００は、基板
３０に対して、接続領域部３０ｂ上の直線パターン部１
００ｂと、この直線パターン部１００ｂから接合領域部
３０ａの外周縁に沿って円弧形状に形成された円弧パタ
ーン部１００ａとにより構成されている。なお、９は接
合領域部３０ａを圧電素子に接合した際の圧電素子の外
径位置を示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した振動波駆動装
置において、リング状の弾性体が受ける振動変位は、内
周側に比べて外周側の方が大きいことが知られている。
このため、圧電素子に接合されている給電用の基板３０
は、弾性体２と一体となって振動することになるが、そ
の際、接合領域部３０ａと接続領域部３０ｂとの連接部
分が振動変位の最も大きい位置となり、該連接部分に曲
げ応力が繰り返し集中するという機械的振動による影響
が大きいという問題がある。

【００１１】また、駆動信号供給パターン１００の円弧
パターン部１００ａは、接合領域部３０ａの外周、すな
わち弾性体２の最も振動変位の大きい外周部側に沿って
接合されているので、圧電素子の伸縮振動（変位）を阻
害する要因となり、効率の低下を招くおそれがあった。

【００１２】さらに、弾性体２の機械的振動振幅の大き
な外周側に接合領域部３０ａと接続領域部３０ｂとの連
接部分があるので、駆動信号供給パターン１００の直線
パターン部１００ｂと円弧パターン部１００ａとの連接
部分にも曲げ応力が繰り返し集中し、該連接部分におけ
る駆動信号供給パターンの疲労破断、断線等の発生を招
くことがあった。

【００１３】本出願に係る発明の目的は、弾性体の振動
に影響を与えず、また圧電素子に接着されるフレキシブ
ルに振動による影響を与えることがない振動波装置を提
供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第１の構成は、弾性体と、前記弾性体を励振
するための電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気
−機械エネルギー変換素子に交番信号を供給するフレキ
シブル基板とにより構成されたリング状の振動体を備
え、前記フレキシブル基板は前記電気−機械エネルギー
変換素子の片面に接合される接合領域部と、前記接合領
域部の内周部から内側に向けて延出されると共に折り返
されて外方に向けて引き出される接続領域部とを有する
振動波駆動装置において、前記フレキシブル基板の接合
領域部と前記接続領域部との連接部分の両脇に曲面を有
する切欠き部をそれぞれ設けたものである。

【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する第２の
構成は、弾性体と、前記弾性体を励振するための電気−
機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー
変換素子に交番信号を供給するフレキシブル基板とによ
り構成されたリング状の振動体を備え、前記フレキシブ
ル基板は前記電気−機械エネルギー変換素子の片面に接
合される接合領域部と、前記接合領域部の内周部から内
側に向けて延出されると共に折り返されて外方に向けて
引き出される接続領域部とを有する振動波駆動装置にお
いて、前記フレキシブル基板の接合領域部と前記接続領
域部との連接部分の両脇に略円弧状の切欠き部をそれぞ
れ設けたものである。

【００１６】本出願に係る発明の目的を実現する第３の
構成は、前記フレキシブル基板の前記接続領域部に長手
方向に沿って１又は複数のスリットを設けたものであ
る。

【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する第４の
構成は、前記フレキシブル基板の接合領域部に形成され
るパターン部は波状に形成されているものである。

【００１８】本出願に係る発明の目的を実現する第５の
構成は、前記切欠き部の曲率中心は、電気−機械エネル
ギー変換素子の内周縁上としているものである。

【００１９】本出願に係る発明の目的を実現する第６構
成は、前記フレキシブル基板の前記接合領域部に形成さ
れる前記電気−機械エネルギー変換素子と接触するパタ
ーン部を前記電気−機械エネルギー変換素子の内周側に
沿って配置したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１〜図５
は第１の実施の形態を示す。

【００２１】図１は本発明を適用した振動波モータの縦
断面を示し、基本的な構成は図８の従来例と同様で、異
なる点のみを以下に説明する。

【００２２】本実施の形態におけるフレキシブル基板３
は、リング状の弾性体２に接着されたリング状の圧電素
子１の分割電極面側に接着される略同形状に形成された
接合領域部３ａの内周側に帯状の接続領域部３ｂを一体
的に形成したもので、接続領域部３ｂはＵターン部３ｃ
を有するように弾性体２とは反対側に折り返されてコネ
クタ部５に接続されており、このＵターン部３ｃの作用
により接続領域部３ｂと接合領域部３ａとの連接部分に
応力が集中しないようになっている。また、接続領域部
３ｂが機械的振動振幅の小さい圧電素子１の内周縁１１
側から内側に向けて延出されているので、振動体４の振
動への影響が少ない。

【００２３】図２はフレキシブル基板３の平面図を示
す。なお、図中斜線で示した領域が打ち抜き領域１５で
ある。

【００２４】本実施の形態のフレキシブル基板３は、前
述のように、リング状の接合領域部３ａの内周側に接続
領域部３ｂを形成したもので、接合領域部３ａと接続領
域部３ｂとの連接部分の両脇には、鋭角部分が形成され
ないように、図５に示すように、略円弧形状の切欠き部
１３がそれぞれ形成され、接続領域部３ｂを折り曲げた
状態での使用の際に、この連接部分の両脇に応力が集中
しないようにし、基板の亀裂、損傷等が発生するのを防
止している。

【００２５】本実施の形態において、この切欠き部１３
の曲率中心は、圧電素子１の内周縁１１上に位置するよ
うにしている。

【００２６】また、図３はフレキシブル基板３を圧電素
子１に接着した状態を下から見た状態の平面図を示し、
図４はその斜視図を示している。ここで、クロスハッチ
ングで示す部分はフレキシブル基板自体を透過して見え
る接合領域部３ａ上の円弧状パターン部１２ａ、黒く塗
った部分が接続領域部３ｂ状の直線パターン部１２ｂを
示す。

【００２７】フレキシブル基板３に形成される駆動信号
の供給パターン１２は、接合領域部３ａにおいては、圧
電素子の内周端部１１に沿って接合領域部３ａの内周側
に形成される円弧状パターン部１２ａと、接続領域部３
ｂ上に形成される直線パターン部１２ｂとにより形成さ
れている。接合領域部３ａに形成される圧電素子１の分
割電極に接触するする円弧状パターン部１２ａは、圧電
素子１の機械的振動振幅の小さい内周側に設けられてい
るので、圧電素子１の伸縮振動を阻害することが少な
く、また円弧状パターン部１２ａ及び直線パターン部１
２ｂとの連接部分でのパターンの疲労破断、断線等の発
生を防止することができる。

【００２８】（第２の実施の形態）図６および図７は本
発明の第２の実施の形態を示す。

【００２９】本実施の形態は、接合領域部３ａと接続領
域部３ｂとの連接部分の両脇に略円弧状等の曲面切欠き
部１３を形成したフレキシブル基板３において、接合領
域部３ａの内周側に形成される円弧状パターン部１２ｃ
を波形状に形成したもので、これにより圧電素子１の伸
縮振動によりフレキシブル基板３が振動する際、伸縮変
位を吸収できるので、パターンの疲労破断、断線等の発
生を防止することができる。

【００３０】また、本実施の形態では、フレキシブル基
板３の接続領域部３ｂに長手方向に沿って複数のスリッ
ト１４を形成し、接続領域部３ｂの剛性を下げ、フレキ
シブル基板３を折り返して形成されるＵターン部３ｃで
生じるばね力を小さくして接続領域部３ｂと接合領域部
３ａとの連接部及び円弧状パターン部１２ａと直線パタ
ーン部１２ｂとの連接部に加わる応力をより一層小さく
でき、さらに圧電素子に対する械的振動の阻害を小さく
することができるようにしている。

【００３１】なお、このスリット１４は第１の実施の形
態のフレキシブル基板に設けてもよく、またスリットの
本数も１本であっても、また３本あるいはそれ以上であ
ってもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１、２、５、６に係る発明によれ
ば、フレキシブル基板の接続領域部を接合領域部の内周
側に設け、接合領域部に形成されるパターンも電気−機
械エネルギー変換素子の内周部側に配置して機械的振動
の阻害を少なくすると共に、フレキシブル基板のパター
ンの破損等を軽減した構成において、フレキシブル基板
の接合領域部と接続領域部との連接部分の亀裂破損の発
生を防止でき、信頼性をより一層向上させることができ
る。

【００３３】請求項３、５、６に係る発明によれば、フ
レキシブル基板の接続領域部の剛性が低下し、振動体の
機械的振動の阻害の減少と、フレキシブル基板の接続領
域の捩じれの影響が少なくなるので、取り付け精度の緩
和が図れる。

【００３４】また、接続領域部が複数に分断されるの
で、特定の周波数で振動せず、分散低減することができ
るので、接続領域部からの鳴き音の発生を抑えることが
でき、品質の向上を図ることができる。

【００３５】請求項４、５に係る発明によれば、電気−
機械エネルギー変換素子の伸縮振動の阻害がさらに小さ
くなり、振動体の機械的振動阻害も小さくすることがで
きる。さらに、電気−機械エネルギー変換素子へ接着接
合される駆動信号供給パターンの沿い面が長くなり、接
合の信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す振動波モータ
の縦断面図。

【図２】図１のフレキシブル基板の平面図。

【図３】図２のフレキシブル基板を圧電素子に接着した
状態を下から見た図。

【図４】図３の斜視図。

【図５】図２の部分拡大図。

【図６】第２の実施の形態を示すフレキシブル基板の平
面図。

【図７】図６の部分拡大図。

【図８】従来の振動波モータの縦断面図。

【図９】図８のフレキシブル基板の平面図。

【符号の説明】

１ 圧電素子（電気−機械エネルギー変換素子） ２ 弾性体 ３ フレキシブル基板 ３ａ 接合領域部 ３ｂ 接続領域部 ３ｃ Ｕターン部 ４ 振動体 ５ コネクタ部 ６ 板状部材 ７ 回転子 ８ ばね １２ 供給パターン １２ａ、１２ｃ 円弧状パターン部 １２ｂ 直線パターン部 １３ 切欠き部

フロントページの続き (72)発明者 柳 栄一 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 (72)発明者 鈴木 正晴 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 (72)発明者 岡本 卓治 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） 5E338 AA12 BB56 CC01 CD11 CD40 EE27 EE28 5H680 AA12 BB03 BB16 CC07 DD01 DD15 DD23 DD40 DD53 DD66 DD73 DD87 DD92 EE03 FF08 FF33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体と、前記弾性体を励振するための
   電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネ
   ルギー変換素子に交番信号を供給するフレキシブル基板
   とにより構成されたリング状の振動体を備え、前記フレ
   キシブル基板は前記電気−機械エネルギー変換素子の片
   面に接合される接合領域部と、前記接合領域部の内周部
   から内側に向けて延出されると共に折り返されて外方に
   向けて引き出される接続領域部とを有する振動波駆動装
   置において、 前記フレキシブル基板の接合領域部と前記接続領域部と
   の連接部分の両脇に曲面を有する切欠き部をそれぞれ設
   けたことを特徴とする振動波駆動装置。
2. 【請求項２】 弾性体と、前記弾性体を励振するための
   電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネ
   ルギー変換素子に交番信号を供給するフレキシブル基板
   とにより構成されたリング状の振動体を備え、前記フレ
   キシブル基板は前記電気−機械エネルギー変換素子の片
   面に接合される接合領域部と、前記接合領域部の内周部
   から内側に向けて延出されると共に折り返されて外方に
   向けて引き出される接続領域部とを有する振動波駆動装
   置において、 前記フレキシブル基板の接合領域部と前記接続領域部と
   の連接部分の両脇に略円弧状の切欠き部をそれぞれ設け
   たことを特徴とする振動波駆動装置。
3. 【請求項３】 前記フレキシブル基板の前記接続領域部
   に長手方向に沿って１又は複数のスリットを設けたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の振動波駆動装
   置。
4. 【請求項４】 前記フレキシブル基板の接合領域部に形
   成されるパターン部は波状に形成されていることを特徴
   とする請求項１、２または３に記載の振動波駆動装置。
5. 【請求項５】 前記切欠き部の曲率中心は、電気−機械
   エネルギー変換素子の内周縁上としていることを特徴と
   する請求項１、２、３または４に記載の振動波駆動装
   置。
6. 【請求項６】 前記フレキシブル基板の前記接合領域部
   に形成される前記電気−機械エネルギー変換素子と接触
   するパターン部を前記電気−機械エネルギー変換素子の
   内周側に沿って配置したことを特徴とする請求項１、
   ２、３、４または５に記載の振動波駆動装置。