JP2011004508A - 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電体の電極に対する改良された電気配線を備える振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明の振動アクチュエータ１０は、圧電体１３と、前記圧電体１３の励振により振動される第１部材１２と、前記第１部材１２の前記振動により前記第１部材１２に対して相対移動される相対移動部材１５と、を備え、前記第１部材１２における前記圧電体１３との接触面、及び前記第１部材１２の外周面における前記接触面以外の部分の少なくとも一部が不導体であって、前記第１部材１２の接触面と前記圧電体１３との間が導電性接着剤１３ｂで接着され、前記第１部材１２の前記不導体上に、前記導電性接着剤１３ｂから延びる導通部１２ｆが形成されていること、を特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法に関するものである。

従来、振動アクチュエータにおいて、圧電体への電圧供給は、それぞれの圧電体の電極に直接接続されたリード線等を介して行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２３１９６９号公報

しかし、近年、振動アクチュエータが小型化している。小型化した振動アクチュエータへ複数のリード線の接続は、スペース的にも困難であり、また、リード線同士の絡み合い等の問題も生じる。

本発明の課題は、圧電体の電極に対する改良された電気配線が可能な振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）と、前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）に接着された第１部材（１２，２０２）と、前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）の前記振動によって前記第１部材（１２，２０２）に対して相対移動される相対移動部材（１５，２０４）と、を備え、前記第１部材（１２，２０２）における前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）との接触面、及び前記第１部材（１２，２０２）の外周面における前記接触面以外の部分の少なくとも一部が不導体であって、前記第１部材（１２，２０２）の接触面と前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）との間が導電性接着剤（１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ）で接着され、前記第１部材（１２，２０２）の前記不導体上に、前記導電性接着剤（１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ）から延びる導通部（１２ｆ，２０６ｃ）が形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，２１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、前記第１部材は、前記圧電体（１３）の振動によって振動波が形成される弾性体（１２）であって、前記相対移動部材（１５）と接触し、前記振動波によって前記相対移動部材（１５）を相対移動させること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（２１０）であって、前記第１部材は、前記圧電体（２０６Ａ，２０６Ｂ）が固定されるベース部（２０２）であって、前記振動アクチュエータ（２１０）は、前記圧電体（２０６Ａ，２０６Ｂ）と前記相対移動部材（２０４）との間に、前記圧電体（２０６Ａ，２０６Ｂ）によって駆動され、前記相対移動部材（２０４）と接触して前記相対移動部材（２０４）を相対移動させる駆動体をさらに備えること、を特徴とする振動アクチュエータ（２１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータ（２１０）であって、前記圧電体（２０６Ａ，２０６Ｂ）は複数設けられ、前記複数の圧電体（２０６Ａ，２０６Ｂ）のそれぞれから前記導電性接着剤（２０６Ａａ，２０６Ｂａ）を介して延びる導通部（２０６ｃ）が、前記ベース部の前記不導体の部分に個別に形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（２１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，２１０）であって、前記第１部材（１２，２０２）は金属であって、絶縁塗装により前記不導体の部分が形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，２１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，２１０）であって、前記第１部材（１２，２０２）はセラミックであること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，２１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，２１０）を備えるレンズ鏡筒（３）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，２１０）を備えるカメラ（１）である。
請求項９に記載の発明は、圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）と、第１部材（１２，２０２）と、前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）の前記振動により前記第１部材（１２，２０２）に対して相対移動される相対移動部材（１５，２０４）と、を備え、前記第１部材（１２，２０２）における前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）との接触面、及び前記第１部材（１２，２０２）の外周面における前記接触面以外の部分の少なくとも一部を不導体とし、前記圧電体（１３，２０６Ａ，２０６Ｂ）と前記第１部材（１２，２０２）とを導電性接着剤（１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ）で接着し、前記導電性接着剤（１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ）から、前記第１部材（１２，２０２）の前記不導体上に、前記導電性接着剤（１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ）から延びる導通部（１２ｆ，２０６ｃ）を形成する振動アクチュエータ（１０，２１０）の製造方法である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、圧電体の電極に対する改良された電気配線が可能な振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法を提供することができる。

第１実施形態の超音波モータを備えるカメラの概略図である。 第１実施形態の超音波モータの断面図である。 圧電体のＸＹ平面図であり、図３（ａ）は圧電体の弾性体側面を示す図であり、図３（ｂ）は、圧電体のＦＰＣ側面を示す図である。 超音波モータにおける圧電体と弾性体とを含む部分の拡大側面図である。 第１実施形態の比較形態を示す圧電体のＸＹ平面図であり、図５（ａ）は圧電体の弾性体側面を示す図であり、図５（ｂ）は、弾性体のＦＰＣ側面を示す図である。 本発明の第２実施形態の超音波モータの正面図である。 第２実施形態における１つの駆動駒を保持するベース部の拡大図である。

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸Ａを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。さらに、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。

図１は第１実施形態の超音波モータ１０を備えるカメラ１の概略図である。
カメラ１は、撮像素子８を有するカメラボディ２と、レンズ７を有するレンズ鏡筒３とを備えている。
レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。

レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ７を駆動する駆動源として用いられており、超音波モータ１０から得られた駆動力は、ギア４，５を介してカム筒６に伝えられる。レンズ７は、カム筒６に保持されており、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向へ移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。

レンズ鏡筒３内に設けられたレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像されると、その結像された被写体像が電気信号に変換され、変換された信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。

図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する略円環形状の部材である。
弾性体１２は、本実施形態において樹脂等の不導体で形成された略円環形状の部材である。弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃを有する。

櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面となる。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側の面に、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている。

圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子であり、例えば、圧電体や電歪素子等が用いられる。
図３は、圧電体１３のＸＹ平面図であり、図３（ａ）は圧電体１３の弾性体側面１３ａを示す図であり、図３（ｂ）は、弾性体側面１３ａと反対側の面（以下、ＦＰＣ側面という）１３ｃを示す図である。

圧電体１３は、略円環形状の部材である。圧電体１３の弾性体側面１３ａは、全体が素地部１３ｄとなっている。圧電体１３におけるＦＰＣ側面１３ｃには、Ａ相、Ｂ相の２つの相の電気信号が入力される電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が形成され、Ａ相とＢ相との間の１／４波長分間隔が設けられた部分には、グランドＧが設けられている。電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４、グランドＧは、圧電体１３のＦＰＣ側面１３ｃの表面に、スクリーン印刷によって銀ペーストを塗布して形成され、圧電体１３は、これらを用いて分極処理されている。これらの電極Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４及びグランドＧの間は圧電体１３の素地部１３ｄとなっている。

図２に戻り、フレキシブルプリント基板１４は、その配線が圧電体１３のＦＰＣ側面１３ｃにおける各相の電極に接続されている。
移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成され、弾性体１２の駆動面に生じる進行波によって回転駆動される部材である。
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２４を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体に回転するように設けられている。

加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材であり、ギア４とベアリング受け部材２１との間に設けられている。
ギア４は、出力軸１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア４は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア５（図１参照）に駆動力を伝達する。

また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。

次に、圧電体１３と弾性体１２との接合について説明する。図４は超音波モータ１０における圧電体１３と弾性体１２とを含む部分の拡大側面図である。
圧電体１３の弾性体側面１３ａは、弾性体１２に対して導電性接着剤１３ｂで接合されている。そして、本実施形態において樹脂等の不導体で製造されている弾性体１２の表面（外周面）には、導電性接着剤から延びる導通部１２ｆが形成されている。

この導通部１２ｆは、以下のようにして形成する。
まず、圧電体１３の弾性体側面１３ａに導電性接着剤１３ｂをディスペンサーにより塗布する。
そして、その弾性体側面１３ａに弾性体１２を載せる。
圧電体１３の弾性体側面１３ａと弾性体１２との間の導電性接着剤１３ｂから、導電性接着剤が弾性体１２の側面まで延びるように、ディスペンサーによる導電性接着剤の塗布によって導通部１２ｆを形成する。
その後、圧電体１３と弾性体１２とを加圧した状態で熱を加え、導電性接着剤１３ｂを硬化させる。
なお、導通部１２ｆの製造方法はこれに限らず、弾性体１２の表面に印刷してもよく、また、二色成型等により形成してもよい。
導通部１２ｆには、リード線１２ｇが接続され、そのリード線１２ｇは、圧電体１３のＦＰＣ側面１３ｃに接続されたＦＰＣ１４とともに、図示しない電源に接続される。

このように製造された超音波モータ１０は以下のように駆動する。
駆動信号が、ＦＰＣ１４及びリード線１２ｇを介して超音波モータ１０の圧電体１３に印加されると、圧電体１３が励振され、その励振によって、弾性体１２には、４次の曲げ振動が発生する。駆動信号は、それぞれ、圧電体１３のＡ相とＢ相とに印加される。Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは、位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは、９０°位相がずれているため、２つの曲げ振動は、合成され、４波の進行波となる。進行波の波頭には、楕円運動が生じている。したがって、弾性体１２の駆動面に加圧接触された移動子１５は、この楕円運動によって摩擦駆動される。

本実施形態によると以下の効果を有する。
本実施形態において、弾性体１２は不導体であるため、圧電体１３の弾性体側面１３ａに電気配線を接続することが必要である。本実施形態では、圧電体１３と弾性体１２との間を導電性接着剤１３ｂで接着し、その導電性接着剤１３ｂを弾性体１２の表面まで延ばし、導通部１２ｆを形成している。そして、その弾性体１２の表面にリード線を接続している。このように、弾性体１２が不導体の場合であっても弾性体１２に電気配線を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、圧電体１３の弾性体側面１３ａを接地側としている。しかし、これに限らず、弾性体側面１３ａを、本実施形態においてＦＰＣ側面１３ｃに形成したような、周方向に沿って２つの相の電気信号が入力される電源供給側としてもよい。この場合、弾性体側面１３ａに２種以上の電気配線を行うことが必要となる。

この場合、それぞれの電極部分から延びる導通部を、弾性体１２の表面にそれぞれ形成し、同一の電力が供給される導通部は弾性体１２の表面上において結合させる。そして、その結合された部分から１本のリード線を延ばすことにより、リード線の本数を少なくすることができる。これにより、配線がシンプルになり、絡まる可能性が低減され、整然とした配線が可能となる。

図５は、第１実施形態に対する比較形態における圧電体１１３のＸＹ平面図であり、図３に対応している。図５（ａ）は圧電体１１３の弾性体側面１１３ａを示す図であり、図５（ｂ）は、弾性体のＦＰＣ側面１１３ｃを示す図である。

比較形態においては、弾性体は導体で、圧電体１１３と弾性体とは、導電性接着剤ではなく、導電性を有さない接着剤で接続されている。
比較形態においては、図５（ａ）に示すように、圧電体１１３における弾性体側面１１３ａにも、スクリーン印刷によって銀ペースト１３１が塗布されて電極が形成されている。そして、圧電体１１３の弾性体側面１１３ａに、導電性を有さない接着剤が塗布され、圧電体１１３と弾性体とが接着される。
このとき、圧電体１１３の弾性体側面１１３ａは、弾性体に押し付けられることにより、銀ペースト１３１が塗布されている部分の一部が、弾性体と直接接触し、圧電体１１３と弾性体１１２との間の電気接続が確保される。

しかし、この際、圧電体１１３と弾性体との間の電気接続を確保しつつ、両者間の接着も確実に行う必要がある。このため、圧電体１１３の外周端と内周端には、素地部１３２が設けられている。この素地部１３２は、圧電体１３の素地が露出している部分であり、圧電体１１３と弾性体とを接着材によって接合する場合、接着材がこの素地部１３２に入り込むことにより投錨効果（アンカー効果）が得られ、接着強度が確保される。

このように素地部１３２は、接着強度を確保するために必要な部分であるが、銀ペースト１３１が塗布されていないため、分極することができない。このため、素地部１３２の面積だけ、駆動信号が印加される面積が減少し、駆動効率が劣ることになる。

これに対して本実施形態では、導電性接着剤を用いるため、銀ペーストと素地部とを別々に設ける必要がなく、弾性体側面１３ａの全面積を電極として用いることができ、高い駆動効率を得ることができる。

また、本実施形態では、不導体で製造された弾性体１２と圧電体１３とを導電性接着剤１３ｂにより接合する際に、同時に弾性体１２の表面まで導電性接着剤１３ｂを延ばして導通部１２ｆを形成するので、作業工程が少なくてすむ。また、弾性体１２と圧電体１３の接合及び導通部１２ｆの形成を同一の導電性接着剤で行うことができるため、安価に製造できる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の超音波モータ２１０の正面図である。
図６に示すように、超音波モータ２１０は、上面（Ｚ方向下側の面）に複数の保持部２０２ａが設けられた円筒形状のベース部２０２と、保持部２０２ａに保持された駆動駒２０３と、駆動駒２０３の上側で隣接して配置されたロータ２０４と、ベース部２０２の内周に挿通された支持軸２０５と、を備えている。
第２実施形態でベース部２０２は、導電性部材で製造されているが、表面（少なくとも外周面の一部）に絶縁塗装が施されている。

図７は、１つの駆動駒２０３を保持するベース部２０２の拡大図である。
本実施形態の超音波モータ２０１は、各々の駆動駒２０３を支持軸２０５と平行な方向へ駆動させる第１圧電体２０６Ａ，２０６Ｂと、駆動駒２０３の先端部２０３ａをロータ２０４の回転方向Ｒに駆動させる第２圧電体２０７とが別個に独立して設けられている。

第１圧電体２０６Ａ，２０６Ｂは、駆動駒２０３の両側面と、それと対向するベース部２０２の保持部２０２ａの側面との間にそれぞれ設けられている。そして、駆動駒２０３と第１圧電体２０６との間は導電性接着剤２０６Ａｂ，２０６Ｂｂにより接合され、第１圧電体２０６とベース部２０２との間は、導電性接着剤２０６Ａａ，２０６Ｂａにより接合されている。

そして、第１圧電体２０６とベース部２０２との間の導電性接着剤２０６Ａａ，２０６Ｂａから、ベース部２０２の絶縁塗装膜上に延びるように導通部２０６ｃが形成されている。これらの導電性接着剤２０６Ａａ，２０６Ｂａから延びる導通部２０６ｃは連続しており、この導通部２０６ｃにはリード線２１２が接続されている。

本実施形態の超音波モータ２１０においては、リード線２１２を介して図示しない電源より、第１圧電体２０６Ａ，２０６Ｂにおけるベース部２０２との対向面側に同じ駆動電圧が印加され、第１圧電体２０６Ａ，２０６Ｂの励振により駆動駒２０３はベース部２０３に対して図中上下に駆動される。

以上、本実施形態によると、２つの圧電体（第１圧電体２０６Ａ及び２０６Ｂ）にそれぞれリード線を接続する必要がなく、第１実施形態と同様にリード線の本数を少なくすることができる。これにより、配線がシンプルになり、絡まる可能性が低減され、整然とした配線が可能となる。

また、本実施形態の超音波モータ２１０では、図６に示すように複数の駆動駒２０３が使用される。これらの駆動駒２０３における、同一の電圧が印加される圧電体から延びる導通部を全て連続させ、１本のリード線により電源と接続することができ、超音波モータを安価に製造することができる。

１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０，２１０：超音波モータ、１２：弾性部材、１３，２０６Ａ，２０６Ｂ：圧電体、１３ｂ，２０６Ａａ，２０６Ｂａ：導電性接着剤、１５：移動子、１２ｆ，２０６ｃ：導通部、２０２：ベース部、２０４：ロータ

Claims (9)

1. 圧電体と、
   前記圧電体に接着された第１部材と、
   前記圧電体の振動によって前記第１部材に対して相対移動される相対移動部材と、
   を備え、
   前記第１部材における前記圧電体との接触面、及び前記第１部材の外周面における前記接触面以外の部分の少なくとも一部が不導体であって、
   前記第１部材の接触面と前記圧電体との間が導電性接着剤で接着され、
   前記第１部材の前記不導体上に、前記導電性接着剤から延びる導通部が形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
   前記第１部材は、前記圧電体の振動によって振動波が形成される弾性体であって、前記相対移動部材と接触し、前記振動波によって前記相対移動部材を相対移動させること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
3. 請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
   前記第１部材は、前記圧電体が固定されるベース部であって、
   前記振動アクチュエータは、前記圧電体と前記相対移動部材との間に、前記圧電体によって駆動され、前記相対移動部材と接触して前記相対移動部材を相対移動させる駆動体をさらに備えること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
4. 請求項３に記載の振動アクチュエータであって、
   前記圧電体は複数設けられ、
   前記複数の圧電体のそれぞれから前記導電性接着剤を介して延びる導通部が、前記ベース部の前記不導体の部分に個別に形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
   前記第１部材は金属であって、絶縁塗装により前記不導体の部分が形成されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
   前記第１部材はセラミックであること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
9. 圧電体と、第１部材と、前記圧電体の振動によって前記第１部材に対して相対移動される相対移動部材と、を備え、
   前記第１部材における前記圧電体との接触面、及び前記第１部材の外周面における前記接触面以外の部分の少なくとも一部を不導体とし、
   前記圧電体と前記第１部材とを導電性接着剤で接着し、
   前記導電性接着剤から、前記第１部材の前記不導体上に、前記導電性接着剤から延びる導通部を形成する振動アクチュエータの製造方法。

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