JP2002142478A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦材を接着する接着剤が摩擦面に回り込むの
を防止した振動波駆動装置を提供する。 【解決手段】振動波駆動装置を構成する振動体１のリン
グ状弾性体１ａの上面に接着したリング状の摩擦材１ｃ
の内径を弾性体１ａの内径よりも小径に、リング状摩擦
材１ｃの外径を弾性体１ａの外径よりも大径に形成し、
弾性体１ａの内外径よりも内径側及び外径側に摩擦材１
ｃを延出させたオーバーハング部を設け、また摩擦材１
ｃの外径部に外径端より若干内寄りに上方に突出した摩
擦面を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子等の電気−
機械エネルギ変換素子を用いた振動波モータ等の振動波
駆動装置に関するものであり、より詳細には振動波駆動
装置の振動体または、移動体に接着した摩擦部材の形状
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波モータは、例えば弾性体に電気機
械エネルギ変換素子としての圧電素子を接合したもの振
動体とし、前記圧電素子に駆動信号としての交番電圧を
印加することにより、前記振動体の駆動部に駆動振動を
形成する。また、前記振動体の駆動部には、接触体が加
圧接触し、前記駆動部に形成された駆動振動により前記
振動体と前記接触体とが相対移動する。このような振動
波モータは、特開2000-209878号公報等に開示されてい
る。そして、ここではその駆動原理については説明を省
略し、振動体と移動体の構成について詳述する。

【０００３】図５は、特開2000-209878号公報に開示さ
れている従来の振動波モータの斜視図である。図に従い
従来例の構成について説明を加える。

【０００４】1aは粉末焼結合金等からなる弾性体リング
であり、その下面にPZT等の圧電素子1ｂがエポキシ系接
着剤等により接着されており、前記弾性体リング1aに形
成された櫛歯の上端面に、前記弾性体リングの内外径と
略々内外径寸法が等しい摩擦材1ｃが、同様にエポキシ
系接着剤等により接着されて、1a,1b,1cの3部品で振動
体1を構成している。

【０００５】アルミ合金等の金属からなる移動体2は、
図示しない加圧ばねによって前記振動体に対して押圧さ
れており、図示しない駆動回路から前記圧電素子に交番
電圧を与えることにより、前記振動体に振動を励起し、
前記移動体が摩擦駆動される構成になっている。

【０００６】図6は、図5の縦断面図であり、図7は図5の
矢視図である。図6において、3は前記摩擦材1cと前記弾
性体リング1aを接着するための接着剤である。振動波モ
ータは振動体に励起される振動により駆動されるので、
振動体の内部損失は小さい方がモータの効率が良くなる
ため、前記接着剤３は前記摩擦材1cが剥がれないように
接着面全面に行き渡らせると共に、内部損失を極力小さ
くするために接着層の厚さを薄くする必要がある。

【０００７】このため、加圧治具により接着剤が硬化す
るまで加圧保持し、接着剤の硬化促進のために80℃〜12
0℃程度の炉内に硬化が完了するまで保持する。また、
接着面全面に接着剤を行き渡らせるために、図6に示さ
れるように加圧した状態で接着剤が側面から幾分はみ出
すように接着剤の塗布量を決めている。図6では説明を
わかり易くするために接着層の厚さを誇張して厚く描い
ているが、実際には数ミクロンから数十ミクロン程度の
厚さとなっている。

【０００８】図7は、一つの櫛歯を側方から見た側面図
である。図7の（a）は、図8に示されるように、弾性体
リング1aにリング状摩擦材を接着したあとの状態を示す
側面図であり、図7の（b）は溝部の摩擦材を機械加工に
より除去した状態を示す櫛歯部の側面図である。

【０００９】図7及び図8の手順で、櫛歯部の余分な摩擦
材が除去されるので、櫛歯と櫛歯の間からは接着剤が側
面や摩擦面にはみ出すことはない。図7（ｂ）におい
て、摩擦材の幅が櫛歯の幅より広くなっているのは、以
上の説明のようにリング状の摩擦材を櫛歯が形成された
弾性体リングに接着した後、櫛歯を傷つけないように機
械加工により、溝部の摩擦材を除去したためである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に於いて、
接着剤が未硬化状態で前記加圧治具により加圧保持され
た振動体は、作業者の手作業または、自動機によって硬
化促進するための炉に移される。この際に振動体側面か
らはみ出した未硬化の接着剤に作業者の指や自動機の把
握部が触れて、接着剤が押し伸ばされて、摺動面に付着
することがある。勿論、摩擦駆動により駆動される振動
波モータの摺動面は非常に高精度が要求されるため、研
削加工やラップ加工により表面から数十ミクロン程度は
除去加工されるが、振動波モータの寿命が長時間要求さ
れるような用途、例えば電子写真方式の画像形成装置の
駆動系では、振動波モータの摩擦材として特開平2000-2
09878号公報に提案されているような耐久性のある材料
（PTFE）が使用される。

【００１１】このようなPTFEを母材とし、無機繊維状物
質と耐熱性樹脂を含有したような多孔質の材料では、接
着剤が硬化反応温度に達する前に加熱されて、粘度が低
下し流動性が増した状態では、前記除去加工では除去さ
れない深さまで接着剤が浸透してしまう。

【００１２】また、接着強度と作業性を両立させるため
に、熱反応型の硬化剤を含有した一液性のエポキシ樹脂
を使用した場合には、硬化剤は、数ミクロン以上の大き
さの固形物であるために、硬化剤は摩擦材の表面から深
く入り込まず、主剤のみが深く浸透することになり、硬
化を完了させるための十分な温度と時間を経過しても、
浸透した主剤は未硬化のまま残ってしまうことになる。

【００１３】なお、さほど精度が要求されない用途では
除去加工されずに使用されることもある。

【００１４】いずれにしても、摩擦面に硬化した接着剤
が残り、摩擦材内部に未硬化の接着剤が残ったままにな
る。

【００１５】駆動中の振動振幅がせいぜい数ミクロンし
かない振動波モータに於いて、所望の特性を得るために
摩擦面の状態は非常に重要である。このように想定外の
物質、つまり接着剤を含んだ摩擦面では、所望の特性が
得られないばかりか、深さ方向に接着剤が浸透し、しか
も不均一に分布している可能性が高いために、駆動時間
が経過し摩擦材が徐々に摩耗してくると経時的に特性が
変化したり、未硬化の接着剤が露出し接触しだすと、摺
動面に液体を挟むために急に摩擦係数が変化して停止し
てしまうこともある。

【００１６】また、上記従来例では、摩擦材と弾性体リ
ングの径寸法が略々同一のため、摺動面の内外径コーナ
部をキズ付けやすくなっており、モータの特性を低下さ
せたり、キズ部が駆動中に摩擦力によって、破壊が進行
し摩耗量が増大して寿命を低下させたり、特性が経時的
に劣化することがある。

【００１７】本発明は、この様な従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、摩擦材を弾性体リングからは
み出させて、接着剤の摺動面への付着防止と、はみ出さ
せた摩擦材の面を摺動面より低くすることで、側面から
の接触に対して緩衝材の役割を果たすとともに、摩擦材
のはみ出し部に外力が作用して変形しても、摺動面まで
影響しないように構成し、特性の安定した寿命の長い振
動波駆動装置を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、リング状
または円盤状の弾性体と、前記弾性体に接合された電気
−機械エネルギ変換素子と、前記弾性体の駆動部側に接
着剤により接着された摩擦部材とにより構成された振動
体を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に交番信号
を与えることにより、前記弾性体の駆動部に駆動振動を
励起する振動波駆動装置において、前記摩擦部材は、前
記弾性体との接着面の内径または外径の少なくともいず
れか一方の縁より延びたオーバーハング部を有している
ことを特徴とする。

【００１９】第２の発明は、前記弾性体は、周方向に沿
って複数の櫛歯部を有し、前記複数の櫛歯部の内周と外
周と周方向の少なくとも一方向の縁より延びたオーバー
ハング部を有する摩擦部材が設けられていることを特徴
とする。

【００２０】第３の発明は、弾性体と、前記弾性体に接
合された電気−機械エネルギ変換素子と、前記弾性体の
駆動部側に接着剤により接着された摩擦部材とにより構
成された振動体を有し、前記電気−機械エネルギ変換素
子に交番信号を与えることにより、前記弾性体の駆動部
に駆動振動を励起する振動波駆動装置において、前記摩
擦部材は、前記弾性体との接着面の全周縁より延びたオ
ーバーハング部を有していることを特徴とする。

【００２１】第４の発明は、上記いずれかの発明で、前
記摩擦部材は、被接触体との接触面と前記オーバーハン
グ部とに高低差を設けたことを特徴とする。

【００２２】第５の発明は、リング状または円盤状の弾
性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されると共
に、前記弾性体の駆動部側に接着剤により摩擦部材が接
着された振動体と、前記接触体と加圧接触する接触体と
を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に交番信号を
与えることにより、前記弾性体の駆動部に駆動振動を励
起し、前記振動体と前記接触体とを相対移動する振動波
駆動装置において、前記摩擦部材は、前記接触体との接
着面の内径または外径の少なくともいずれか一方の縁よ
り延びたオーバーハング部を有していることを特徴とす
る。

【００２３】第６の発明は、上記第５または第６の発明
において、前記摩擦部材は、前記振動体との接触面と前
記オーバーハング部とに高低差を設けたことを特徴とす
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態を示す振動体の部分断面図であり、従来例の図２の
部分断面図に相当する。尚、従来例と同じ機能をする部
品には同一の参照符を付すものとする。

【００２５】図1に於いて、1aは弾性体リングであり、
その下面にPZT等の圧電素子1ｂがエポキシ系接着剤等に
より接着されており、前記弾性体リングに形成された櫛
歯の上端面に、摩擦材１ｃが設けられている。この摩擦
材１ｃはリング状に形成され、その内径は弾性体リング
1ａの内径よりも小径に形成されると共に、その外径は
弾性リング１ａの外径よりも大径に形成され、摩擦材1
ｃは弾性体リング1ａの内外径よりオーバーハングした
状態でエポキシ系接着剤等により接着されている。そし
て、弾性体リング1a,圧電素子1b,摩擦材1cの3部品で振
動体1を構成している。なお、リング状の摩擦材１ｃは
弾性体リング1ａへの接着後、従来例と同様に、櫛歯を
傷つけないように機械加工により、溝部の間の摩擦材
を、該溝の幅よりも狭い幅で除去し、櫛歯の外周よりも
外側に摩擦材が拡がった全周がオーバーハングの状態と
なっている。

【００２６】また、本実施の形態において、摩擦材１ｃ
は、外径部側で且つ外径端よりも若干内径寄りに上方に
突出した摩擦面１ｄが形成されている。

【００２７】３は接着剤の硬化層であり、弾性体リング
１ａの側面から内径及び外形側に接着剤がはみ出してい
るが、前記オーバーハング部により上方へのはみ出しが
防止されるため、接着作業中に従来例のように摩擦面へ
の接着剤の回りこみが防止される。

【００２８】また、振動体１を水平に載置した状態にお
いては、オーバーハング部の面が摩擦面１ｄより低く構
成され、つまりはオーバーハング部の肉厚が摩擦面１ｄ
の肉厚より薄くなっているので、作業中にオーバーハン
グ部に工具をぶつけたりした場合でも、オーバーハング
部が容易に変形してくれるために、摩擦面１ｄまで変形
することはない。

【００２９】一方、図１に示す実施の形態のように、摩
擦面１ｄが振動体１の最外周に位置しているような構成
では、従来例に示されるオーバーハングがない構成にお
いて、工具を側面にぶつけた場合に直接摩擦面にダメジ
を与えてしまうことも考えられる。

【００３０】摩擦面１ｄが最外周に位置しており、かつ
摩擦材としてPTFEを母材とし、無機繊維状物質と耐熱性
樹脂を含有したような樹脂摩擦材が使用される場合、こ
のような樹脂摩擦材は極めて柔らかく変形し易いので、
指で軽く把握しただけでも簡単に変形を生じてしまうの
で、自身が変形して外力を吸収することができるオーバ
ーハング部が必用不可欠となる。

【００３１】（第２の実施の形態）図２は本発明の第2
の実施の形態を示す。

【００３２】本実施の形態は、円環状の移動体2に、前
記移動体の摩擦材接着面の内外径よりオーバーハングし
た摩擦材1ｃを接着剤3により接着したものである。

【００３３】第１の実施の形態と同様に、内外径に接着
剤のはみ出しが生じているが、摩擦材１ｃの内径側及び
外径側のオーバーハング部によって、はみ出した接着剤
が前記摩擦材１ｃの側面及び摩擦面側へのはみ出しを防
止している。

【００３４】（第３の実施の形態）図3は第３の実施の
形態を示す。

【００３５】上記した第１及び第２の実施の形態は、円
環状または円盤状の振動波モータの実施の形態について
説明を加えたが、振動体及び移動体の形状は上記以外で
もよく、例えば角状であったり、楕円状であったりして
もよい。

【００３６】図3は振動体が角状の場合の一実施の形態
を示したものである。

【００３７】図3（a）は角状振動体の縦断面図であり、
（ｂ）は角状振動体の斜視図を示すものである。図3の
角状振動体１０は、角状の弾性体１０ａと１１ａとの間
に角状の圧電素子１０ｂを挟持し、弾性体１０ａの上面
に四角形平面の摩擦材１０ｃを接着剤により接着したも
ので、摩擦材１０ｃの４辺は弾性体１０ａの４辺よりも
外側に延びた４辺ともオーバーハングした構成となって
おり、これら４辺のオーバーハング部で接着剤の全周か
らのはみ出しを防止している。

【００３８】（第４の実施の形態）図４は本発明の第４
の実施の形態を示す。

【００３９】図４は円環状振動体のその他の実施の形態
を示した櫛歯部の断面図である。

【００４０】図４に示す本実施の形態の振動体は、リン
グ状の弾性体部1a1と、内径側に位置する固定部1a3との
間を支持板部1a2により連結した構造を有するもので、
これら弾性体部1a1と支持部1a2と固定部1a3とは一体的
に形成されており、前記固定部1a3が図示しないベース
にビス等により固定される。

【００４１】図４に示す本実施の形態では、摩擦材１ｃ
のオーバーハング部は外径側のみであるが、内径側は摩
擦面から十分離れているので、内径側にはみ出した接着
剤が摩擦面に付着することはない。

【００４２】なお、内径側に摩擦面１ｄを設けた場合に
は、摩擦部材１ｃの外径側を弾性体１ａの外径側よりも
内径側としても良い。

【００４３】また、摩擦面１ｄが接着面の中央寄りにあ
る場合で内外径、内外径側のオーバーハング部は必ずし
も必要なく、櫛歯部の周方向のみオーバーハングしてい
るだけでも良い。

【００４４】第１の実施の形態、第２の実施の形態、第
4の実施の形態では、振動体として振動振幅を拡大する
ための櫛歯を有した構成について説明を加えたが、櫛歯
がない円環状または円筒状であってもよい。

【００４５】また、上記した第２の実施の形態において
は、振動体に加圧接触する接触体としての移動体に接着
した摩擦材について突起状の摩擦面を設けていないが、
同様に摩擦面を設けても良く、その際、摩擦面の位置も
外径寄りあるいは内径寄り、さらには、第４の実施の形
態のように突起状の摩擦面の位置により、内径側あるい
は外径側のみにオーバーハング部を設けても良い。

【００４６】また、図７及び図８では、リング状摩擦材
を弾性体リングの櫛歯に接着した例を説明しているが、
摩擦材は必ずしもリング状である必要は無く、櫛歯一ヶ
一ヶに摩擦材を接着しても良く、摩擦部材の形状が櫛歯
部の内周と外周と周方向の少なくとも一方向の縁より延
びたオーバーハング部を有していれば、オーバーハング
している方向の接着剤のはみ出しが防止されると共にダ
メジを防止できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動体または接触体に接着される摩擦材の形状を、その
接着面よりオーバーハングさせることにより接着剤の摩
擦面へのはみ出しを防止して、所望のモータ特性を得る
ことができ、耐久性も向上することができる。

【００４８】また、オーバーハング部を摩擦面より低く
することによって、オーバーハング部が緩衝部材の役割
を果たし、オーバーハング部に作用した外力を吸収して
摩擦面へ伝えない効果も合わせ持つ。

【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体の断面
図

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す移動体の断面
図

【図３】本発明の第３の実施の形態の振動体を示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す断面図

【図５】従来の振動波モータの斜視図

【図６】図５の振動体の断面図

【図７】図６の振動体における櫛歯部側面図で、（ａ）
は溝間の摩擦材除去前、（ｂ）は溝間の摩擦材除去後を
示す。

【図８】従来の摩擦材接着方法を示す斜視図

【符号の説明】

1a 振動体 1ｂ 圧電素子 1ｃ 摩擦材 ２ 移動体 ３ 摩擦材の接着剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状または円盤状の弾性体と、前記
   弾性体に接合された電気−機械エネルギー変換素子と、
   前記弾性体の駆動部側に接着剤により接着された摩擦部
   材とにより構成された振動体を有し、前記電気−機械エ
   ネルギ変換素子に交番信号を与えることにより、前記弾
   性体の駆動部に駆動振動を励起する振動波駆動装置にお
   いて、 前記摩擦部材は、前記弾性体との接着面の内径または外
   径の少なくともいずれか一方の縁より延びたオーバーハ
   ング部を有していることを特徴とする振動波駆動装置。
2. 【請求項２】 前記弾性体は、周方向に沿って複数の櫛
   歯部を有し、前記複数の櫛歯部の内周と外周と周方向の
   少なくとも一方向の縁より延びたオーバーハング部を有
   する摩擦部材が設けられていることを特徴とする振動波
   駆動装置。
3. 【請求項３】 弾性体と、前記弾性体に接合された電気
   −機械エネルギ変換素子と、前記弾性体の駆動部側に接
   着剤により接着された摩擦部材とにより構成された振動
   体を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に交番信号
   を与えることにより、前記弾性体の駆動部に駆動振動を
   励起する振動波駆動装置において、 前記摩擦部材は、前記弾性体との接着面の全周縁より延
   びたオーバーハング部を有していることを特徴とする振
   動波駆動装置。
4. 【請求項４】 前記摩擦部材は、被接触体との接触面と
   前記オーバーハング部とに高低差を設けたことを特徴と
   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】 リング状または円盤状の弾性体に電気−
   機械エネルギ変換素子が接合されると共に、前記弾性体
   の駆動部側に接着剤により摩擦部材が接着された振動体
   と、前記接触体と加圧接触する接触体とを有し、前記電
   気−機械エネルギ変換素子に交番信号を与えることによ
   り、前記弾性体の駆動部に駆動振動を励起し、前記振動
   体と前記接触体とを相対移動する振動波駆動装置におい
   て、 前記摩擦部材は、前記接触体との接着面の内径または外
   径の少なくともいずれか一方の縁より延びたオーバーハ
   ング部を有していることを特徴とする振動波駆動装置。
6. 【請求項６】 前記摩擦部材は、前記振動体との接触面
   と前記オーバーハング部とに高低差を設けたことを特徴
   とする請求項５または６に記載の振動波駆動装置。