JP2014003733A - 振動波駆動装置 - Google Patents

振動波駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014003733A
JP2014003733A JP2012135451A JP2012135451A JP2014003733A JP 2014003733 A JP2014003733 A JP 2014003733A JP 2012135451 A JP2012135451 A JP 2012135451A JP 2012135451 A JP2012135451 A JP 2012135451A JP 2014003733 A JP2014003733 A JP 2014003733A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
group
wiring
pair
vibration wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012135451A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5984523B2 (ja
Inventor
Kosuke Fujimoto
幸輔 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2012135451A priority Critical patent/JP5984523B2/ja
Priority to US13/913,136 priority patent/US9369067B2/en
Publication of JP2014003733A publication Critical patent/JP2014003733A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5984523B2 publication Critical patent/JP5984523B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/0075Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods
    • H02N2/0085Leads; Wiring arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0015Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/0035Cylindrical vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/026Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

【課題】振動波駆動装置の素子電極や配線に流れる電流により発生する磁界を低減する。
【解決手段】振動波駆動装置の圧電体2の表裏に接続される配線手段13を同一の経路で配線し、圧電体の容量分の電流と機械的歪に起因する電流によって発生する発生磁界を相殺する。配線手段13は積層型FPCであり、圧電体2の一対の電極3,4にそれぞれ接続される一対の配線部7,10からなる。配線部は、膜状のベース部8,11と、膜面に設けられた導電体(銅はく部)7−1,7−2,10−1,10−2からなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気機械エネルギー変換素子を駆動源として弾性部材に駆動振動を励振する振動子を用いた振動波駆動装置に関する。
振動波駆動装置は、電気機械エネルギー変換素子によって発生する応力によって弾性部材を振動させ、これに摩擦接触した被駆動体を直接摩擦駆動するため、駆動原理として磁気を必要としない。このため、振動波駆動装置は、非磁性材料で構成することが可能で、磁場へ影響が少ないことから、微弱な磁場を利用する電子線描画装置や強磁場環境下で動作する磁気共鳴画像装置(以下、MRI装置)で使用される。
特許文献1には、圧電素子の電極にその端部を接触させたフレキシブル基板を多層構造とした振動波駆動装置が開示されている。特許文献2には、2つ曲げ振動モードの組み合わせによって、被駆動体を直線方向に駆動する振動型駆動装置が開示されている。
特開2002−142473 特開2004−320846
振動波駆動装置は、非磁性材料で構成するとしても、駆動するためには圧電素子に電気エネルギーを供給する必要がある。このため、電源装置から圧電素子に至る配線や圧電体表面電極間を電気的に接続する配線を駆動中に流れる電流が、磁気ノイズの発生源となりうる。微小な磁場の影響を受やすい電子線描画装置やMRI装置での使用にあたっては、この磁気ノイズが装置の動作に悪影響を与えてしまうという課題があった。
電源装置から圧電素子に至る配線については、ツイストペアケーブルや、同軸ケーブルを使用することによって、磁気ノイズ低減が可能である。一方、圧電素子の電極配置は、駆動原理にかかわる制約に応じて配置されているため、配置の自由度が少ない。圧電素子の電極配置が、弾性部材に所望の駆動振動を励振するように決定された上で、フレキシブルプリント基板が電極に接合される。圧電素子に形成された複数の素子電極に対応した各駆動領域は、容量性の負荷すなわちコンデンサーであるため、駆動電圧に比例した電荷を発生する。さらに加えて、各駆動領域は圧電現象によって圧電素子の機械的な振動による歪に応じて電荷を発生する。これらの素子電極をフレキシブルプリント基板で接続して駆動回路を形成し、駆動電圧を印加すると、容量による電荷と、圧電効果による電荷とに基く電流がフレキシブルプリント基板の配線を流れる。
上述した電流による発生磁場が、MRI装置のように微小な磁場変動による変化を検出する場合には、計測部位に磁場変動を発生させるため、検出信号、ひいては診断画像に影響を与える恐れがある。
上述した課題を解決する振動波駆動装置は、
第1の面と、該第1の面に対向する第2の面とを有する板状の電気機械エネルギー変換部材と、
前記電気機械エネルギー変換部材の前記第2の面側で前記電気機械エネルギー変換部材に接合された弾性部材と、
前記電気機械エネルギー変換部材の前記第1の面と前記第2の面とにそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記一対の電極と前記電圧印加手段とを接続する配線手段と、
前記弾性部材に圧接された被駆動体とを有し、
前記一対の電極に交番電圧が印加されることにより発生する前記弾性部材の機械振動によって、前記被駆動体が相対駆動される振動波駆動装置において、
前記配線手段は、前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の配線部からなり、
前記一対の配線部は、一対の膜状のベース部と、該ベース部の膜面にそれぞれ形成された一対の導電体とからなり、
前記一対の配線部は、前記一対の導電体が絶縁層を介して互いに重なるように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、圧電素子上の配線を圧電素子の駆動領域ごとに一致した電流経路とすることにより、圧電素子の容量性電流及び機械歪電流によって生じる磁界を低減することができる。
本発明の第1の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図 本発明の第1の実施形態の振動波駆動装置の斜視図 第1の実施形態の上下面電極を流れる電流を示す説明図 本発明の第2の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図 本発明の第3の実施形態の振動波駆動装置の分解透視図 本発明の第4の実施形態の振動波駆動装置の分解透視図 本発明の第5の実施形態の振動波駆動装置の分解透視図 本発明の第6の実施形態の振動波駆動装置の圧電体の斜視図 本発明の第6の実施形態の振動波駆動装置の配線手段の斜視図 本発明の第6の実施形態の振動波駆動装置の斜視図
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る振動波駆動装置の斜視図であり、図1は、その分解斜視図である。弾性部材1は、圧電体(電気機械エネルギー変換部材)2と接着剤によって一体的に固着されている。被駆動体6は、摩擦接触部1−1、1−2を介して弾性部材1に圧接されている。弾性部材1は樹脂、セラミックス等の電気絶縁性の部材で構成されている。圧電体2の弾性部材1に接する側の面を下面(第2の面)、下面に対向する面を上面(第1の面)とする。弾性部材1は、圧電体2と、その下面側で接合される。圧電体2の上面には、配線手段としての積層型フレキシブルプリント基板(以下、積層型FPC)13が接合され、圧電体の各電極への給電がなされる。圧電体2の下面には、下電極(第2の電極)3−1、3−2が形成されている。上面にも同様に、上電極(第1の電極)4−1、4−2が形成され、下電極と上電極とは、圧電体2の厚さ方向に投影したときの外形形状が一致するように設けられている。圧電体2と、上電極及び下電極とにより圧電素子(電気機械エネルギー変換素子)が構成される。上電極4−1、4−2と下電極3−1、3−2とは、同じ金属(アルミニウム、銀、金、白金)が用いられる。圧電体2には、上下面を貫く貫通穴に導電性材料を充填したビアホール5−1、5−2が形成されており、下電極3−1、3−2は、そのビアホール表面に電気的に接続されている。上電極4−1、4−2のビアホール5の周囲には、ビア径に対して駆動に用いる電位差で放電しない程度の間隙をもつ穴部が形成されており、上電極4とビアホール5とは、電気的に絶縁状態にある。圧電体2は、厚さ方向に予め分極処理が施してある。
上電極4−1をA(+)電極、上電極4−2をB(+)電極、下電極3−1及びこれと導通するビアホール5−1をA(−)電極、下電極3−2及びこれと導通するビアホール5−2をB(−)電極とする。不図示の駆動電源(電圧印加手段)によって、A(+)とA(−)電極間に互いに逆極性の交番電圧であるA相駆動電圧を印加する。同様にB(+)とB(−)電極間に互いに逆極性の交番電圧であるB相駆動電圧を印加する。A相駆動電圧とB相駆動電圧とを印加することにより、弾性部材1に2つの機械振動(曲げ振動)を励起し、その合成によって、突起形状の摩擦接触部1−1、1−2に生じさせた楕円振動によって被駆動体6を紙面左右方向に相対駆動する。尚、A相駆動電圧とB相駆動電圧とは、例えば、互いに90°の位相差を有した、同一の周波数の交番電圧とすることができるが、駆動方法の詳細については、特許文献2に開示されているので省略する。
ここで、圧電素子の素子電極(上電極と下電極)に係る作用について説明する。圧電体2の上下面には、圧電体2がもつ制動容量による電荷と、素子の振動歪に応じた電荷が発生する。このため、制動容量分の既知の電流成分に加え、被駆動体6を駆動しているときの振動状態の変化等によって各々の電極上に発生する電荷の変化に基く電流成分が発生する。素子電極に電圧を印加するための配線手段は、これらの発生電荷の変化による電流の経路となる。図3に、上下電極を流れる電流の方向を模式的に表す。後述するように、配線手段13を構成する2つの配線部7、10の位置を厚さ方向に一致させたことにより、上下電極へ流れる電流が同経路を通ることとなる。さらに、上下電極に発生する電荷は、逆極性で大きさも等しい。このため、圧電素子の厚さに対して十分に離れた空間位置においては、上下電極に流れる電流により発生する磁界が互いに逆方向となって相殺され、全体としての外部磁界を低減することができる。
配線手段13は、積層型FPCであり、一対の配線部7、10と、一対の配線部7、10の間及び圧電体2と配線部7との間に配置された一対のカバーレイ(絶縁層)12、9とからなる。第1の配線部7は、ポリイミド製の膜状のベース部8と、その膜面に設けられた第1の導電体(銅はく部)7−1、7−2とからなり、第2の配線部10は、同じくポリイミド製の膜状のベース部11と、その膜面に設けられた第2の導電体(銅はく部)10−1、10−2とからなる。カバーレイ9、12は、銅はく部の一部を露出させるような形状を有する。銅はく部10−1、10−2は、図1の破線で示した軸を中心とした円形状穴部12−1、12−2を設けたカバーレイ(第1の絶縁層)12で被覆することによって円形状の露出部が形成され、圧電体上のビアホール5−1、5−2と導通する。上電極と接続される銅はく部7−1、7−2は、同様に円形状の穴部9−1、9−2を設けたカバーレイ(第2の絶縁層)9で被覆することによって円環形状の露出部が形成され、それぞれ上電極4−1、4−2と導通する。ベース部8には、カバーレイ12の穴部と同形の穴部8−1、8−2を設けているため、銅はく部10−1と10−2はこの穴を貫くビアホール5−1、5−2に導通することができる。銅はく部の露出部以外のリード部は、カバーレイで被覆されており、銅はく部10−1と銅はく部7−1の経路、及び銅はく部10−2と銅はく部7−2の経路がカバーレイの層を隔てて面内方向に一致している。即ち、一対の配線部7、10は、一対のベース部8、11の膜面にそれぞれ形成された導電体10−1、7−1が、膜面と垂直方向で互いに重なるように配置されている。
圧電体2を挟んで対向する上下電極へ流れる電流は、極性が異なる同量の電流となっている。加えて本構成の配線手段13を用いることによって、銅はく部を流れる電流は、カバーレイを挟んで互いに逆方向となるため、周囲に発生する磁場が互いに相殺され、外部への漏れ磁界を低減することができる。
以上述べたように、素子電極形状と素子電極の配線材料を同一としたこと、及び素子電極への配線を同経路としたことで、振動波駆動装置の内部の配線による外部磁界の発生を低減することができる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図である。第1の実施形態と同様の構成は同じ符号で示してある。第1の実施形態では、下電極3−1、3−2と配線部10との結線を、圧電体2を貫通するビアホールによって行ったが、本実施形態では、圧電体側面を通り表面に至る圧電体側面接続部(以下、側面接続部)14−1、14−2を用いている。側面接続部14−1、14−2は、上下電極3、4を形成した後、他の部分をマスキングして、金属を蒸着することによって形成される。他の形成方法として、側面接続部14−1、14−2の上下面内にある部分を、上下電極3、4と同時に形成し、分極処理を行った後に、側面にスクリーン印刷によって導電性塗料を塗布して、側面接続部14−1、14−2の上下面内にある部分を、それぞれ接続するように形成しても良い。下電極3−1、3−2に導通する側面接続部14−1、14−2は、第1の実施形態と同様の構成で露出部をもつ銅はく10−1、10−2と接続される。銅はく部7−1、7−2は、側面接続部14−1、14−2と短絡しないように銅はく形状を円弧状に変更してある。このようにして、圧電体2の側面を介した結線によって、下電極と配線部と接続することによっても、第1の実施形態と同等の効果を得ることできる。また、第1の実施形態で用いたビアホールの存在による圧電体2の曲げ破断強度の低下を避けることが可能となり、振動型駆動装置としてより大きな出力を発生することが可能となる。
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図である。本実施形態は、円環型の振動波駆動装置に係るものであり、上述した第2及び第3の実施形態との差異は、同じ電位を印加する電極が複数設けられている点である。
図5(B)に示すように、円板状の圧電体2の上面には、上電極4(4−1、4−2、15−1、15−2)及びビアホール5を設けてあり、下面には、図5(C)に示すように、下電極3(3−1、3−2、18、19)が設けてある。上電極4−1を第1のグループの第1電極群とし、上電極4−2を第2のグループの第1電極群とする。同様に、下電極3−1を第1のグループの第2電極群とし、下電極3−2を第2のグループの第2電極群とする。第1のグループの第1電極群のそれぞれの電極の形状と第1のグループの第2電極群のそれぞれの電極の形状とは対応(略一致)している。同様に、第2のグループの第1電極群のそれぞれの電極の形状と第2のグループの第2電極群のそれぞれの電極の形状とは対応(略一致)している。下電極3を全てグランド電位とし、圧電体2に(+)、(−)の向きの分極を生じさせる電位を、上電極4に与えて分極処理を行い、図5(B)に示すような、圧電体2の分極パターンを形成する。ビアホール5は、圧電体2の上下面を貫通する穴に導電材料を充填したものである。圧電体2の下面は、円環状の弾性部材(不図示)に固着され、円環の一周当たり5つの曲げ弾性振動を発生する。円環の全周長を5λとしたとき、電極15−1と電極18はそれぞれλ/4、電極15−2と電極19は3λ/4、上下電極3、4の各々はすべてλ/2の周長をもったパターンとなっている。上電極4−1と下電極3−1間に与える電位をA相電位、上電極4−2と下電極3−2の間に与える電位をB相電位として、互いに90°の時間的位相差を設けた交番電位とすることによって曲げ進行波を生じさせる。
図5(A)及び図5(D)は、分極処理後の圧電体2の上面及び下面にそれぞれ設けられる配線部の形状を示している。上配線部20(第1の配線部)は、端部にビアホール5を囲む円形開口部をもった円弧状の配線で、蒸着や印刷等によってA相電極群4−1上に形成され、A相電極群4−1を電気的に短絡する。上配線部21(第2の配線部)は、同様に、B相電極群4−1上に形成され、B相電極群4−2を電気的に短絡する。中央のランド24、25は、2つのビアホール5にそれぞれ接続される円形の導電部材であり、上配線部20、21の円形開口部と同軸上に配置される。下配線部22、23は、それぞれ2つのビアホール5と電気的に接続され、下配線部22(第3の配線部)は、A相グランド電極群3−1を短絡し、下配線部23(第4の配線部)は、B相グランド電極群3−2を短絡する。上配線20と下配線22は同じ形状を有し、上配線21と下配線23は同じ形状を有し、それぞれ互いに重なるように配置されている。ショート配線部28と29は、駆動電圧を印加しない下電極18と上電極15−1のセット、及び下電極19と上電極15−2のセットを、それぞれ同電位とするために設けられている。このショート配線部28、29は、上面に設けられるショート配線部26、27とそれぞれ圧電体側面を介して接続される。不図示の側面接続部は、第2の実施形態で示した手段と同様の方法で設けられている。
図5(E)は積層型FPC30の構成を示しており、端部に4つの接続部を設けてある。圧電体表面の、ビアホール5を含む端部の接続領域に、積層型FPC30を接着や異方性導電粘着剤等によって接続する。積層型FPC30に設けられたランド31は上配線部20に、ランド32は上面のランド25に、ランド33は上配線部21に、ランド34は上面のランド24にそれぞれ接続される。積層型FPC30上の経路35、36には、それぞれ間にカバーレイを挟んで2層の配線が設けられており、経路36には、ランド31とランド32とにそれぞれ接続された2層の配線が重ねられて配置され、経路35には、ランド33とランド34とにそれぞれ接続された2層の配線が重ねられて配置されている。経路36にはA相駆動の正負電圧、経路35にはB相駆動の正負電圧がそれぞれ印加されて電流が流れる。
本実施形態では、同じ電位を印加する電極領域を複数設ける必要がある円環状の振動波駆動装置において、A相駆動・B相駆動に対応する圧電体2の上下電極及び上下電極への接続経路を、同形状として、且つ互いに重ね合わされるように配置した。これにより、電流経路が正負同経路となり、振動波駆動装置周辺に発生する磁場を低減することが可能となっている。
(第4の実施形態)
図6は、本発明の第4の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図である。本実施形態と第3の実施形態との差異は、下配線部を、下電極と一体構成とした点にある。第3の実施形態と同等の構成部は同じ符号で示している。図6(B)及び図6(C)は、それぞれ圧電体2の上面、下面の構成を示している。下電極3の形状が、図6(A)の上配線部20と図6(B)の上電極4とを合わせた形状と等価になるため、電流経路が上下面で同一となる。他の実施形態同様、外部の発生磁場を低減することができる。さらに、本実施形態では、分極処理後の下配線部形成に係る工程が除かれる。そのため、下面に導電性薄膜が別工程で2度設けられることによって生じる表面の凹凸が低減され、弾性部材との接合に用いる接着剤の層厚分布が低減されることにより、接合界面での弾性部材の機械的損失を低減することもできる。
(第5の実施形態)
図7は、本発明の第5の実施形態の振動波駆動装置の分解斜視図である。本実施形態と、第4の実施形態との差異は、上配線部20、21及び下電極3を一様な幅の弧形状とした点、下電極3から上面のランド25への接続を、ビアホールを用いずにショート配線部と同様の側面接続とした点にある。
第4の実施形態と同様の構成は、同じ符号を用いて表している。図7(A)は、上配線部の形状を表しており、上配線部20、21は、一様な幅の弧形状となっている。図7(B)は、第3及び第4の実施形態と同様である。図7(C)は、下電極3の形状を表しており、下電極3−1は、上配線部20に対応(略一致)した形状を有し、下電極3−2は、上配線部21に対応(略一致)した形状を有している。下電極3−1、3−2は、側面接続部(不図示)へ接続される端子部22、23を備えている。圧電素子の分極処理後に、上配線部20、21を導電性塗料等で形成した後、下電極3の端子部22、23を、それぞれ側面接続部を介して上ランド25、24に接続する。同様に、電位を与えない電極18、19も、端子部18−1、19−1を備えており、それぞれ側面接続部を介して、ショート配線部26、27に接続される。ショート配線部26、27は、それぞれ上電極15−1、15−2と導通し、圧電体2の非駆動部は、両面が導通状態となる。側面接続部は、上配線部を形成した後に、導電性材料の印刷や蒸着等で形成される。
図7(D)に示す積層型FPCは、第4の実施形態と層構成は同様であるが、ランド部の形状が異なる。上配線部20、21とそれぞれ接続されるランド31、33は、下面から側面を経て上面に導通するランド24、25とショートしないように、半円状のランド形状としてある。下電極3との接続部であるランド32、34は、第4の実施形態と同様である。
本実施形態では、上配線部20,21と下電極3の形状を、同一の一様な幅の円弧状とすることにより、他の実施形態同様、圧電体2の上下面への電流経路が一致し、外部の発生磁場を低減することができる。また、弾性部材との接合部のうち駆動力に作用する電極領域の凹凸をより低減することが可能となるため、振動子の振動損失を低減できる。さらに、ビアホールに代わって側面配線としたので、貫通穴の存在によって発生する素子の破断限界を上げることができるため、高効率かつ出力の大きな振動波駆動装置を構成することができる。
(第6の実施形態)
図8乃至図10は、それぞれ本発明の第6の実施形態の、圧電素子、配線手段、振動型駆動装置を示す斜視図である。図8に示すように、圧電体2は円筒型であり、対象軸を中心軸とする円筒座標系でみたときに、内外径面の電極形状が同形状となるように、それぞれの電極が配置されている。図9は、積層型FPC30の平面図であり、積層型FPC30は、圧電体2の外周上の上面付近に、各電極とランドが接触するように巻きつけられて接合される。本実施形態は、円筒型圧電振動子の軸方向の伸縮振動と、円筒の対象軸が曲がるような曲げ振動の固有振動数を略一致させ、同時に励起するものであり、球形の被駆動体6を図10の破線矢印の方向に回動させることができる。被駆動体6は、セラミックスなどの非磁性部材で構成されている。
圧電体2は、内径側電極3−1、3−2と、それに対応する外径側電極が4−1、4−2とを有する。内径側電極3−1、3−2と、圧電体2の外周側に延びる接続電極14−1、14−2とは、電気的に接続されている。接続電極14−1、14−2は、それぞれ外周電極4−1、4−2の周方向中央部に位置している。積層型FPCの電極露出部34、32が、それぞれ接続電極14−1、14−2と接続され、電極露出部33、31が、外周電極4−1、4−2に接続される。積層型FPC30は、それぞれの電極が絶縁された状態で、電極露出部31〜34が露出するように適宜間にカバーレイを挟んだ積層構造となっている。電極露出部33と電極露出部34とにそれぞれ接続され、互いに絶縁された2層構成の同形状の配線が、同経路35を通って、不図示の電源装置に接続される。同様に、電極露出部31と電極露出部32とにそれぞれ接続され、互いに絶縁された2層構成の同形状の配線が、同経路36を通って、不図示の電源装置に接続される。
板状の圧電体の平面上への投影形状に限らず、円筒形状においても、径方向に配線形状を一致させることによって、素子電極に流れる電流分布を正負逆方向で一致させることができる。また、積層型FPC30の配線に流れる電流も正負逆方向で一致させることができる。従って、本実施形態においても、振動型駆動装置に流れる電流による発生磁場を低減することができる。本実施形態の駆動装置を複数組み合わせることによって、ロボットアームやフィンガー機構を構成することも可能である。さらには、MRI装置等に設置しても診断画像への影響がすくないマニピュレータを構成することが可能となる。
1 弾性部材
2 圧電体
3 下電極
4 上電極
6 被駆動体
7、10 銅はく部(導電体)
8、11 ベース部
9、12 カバーレイ(絶縁層)
13、30 積層FPC

Claims (12)

  1. 第1の面と、該第1の面に対向する第2の面とを有する板状の電気機械エネルギー変換部材と、
    前記電気機械エネルギー変換部材の前記第2の面側で前記電気機械エネルギー変換部材に接合された弾性部材と、
    前記電気機械エネルギー変換部材の前記第1の面と前記第2の面とにそれぞれ設けられた一対の電極と、
    前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
    前記一対の電極と前記電圧印加手段とを接続する配線手段と、
    前記弾性部材に圧接された被駆動体とを有し、
    前記一対の電極に交番電圧が印加されることにより発生する前記弾性部材の機械振動によって、前記被駆動体が相対駆動される振動波駆動装置において、
    前記配線手段は、前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の配線部からなり、
    前記一対の配線部は、一対の膜状のベース部と、該ベース部の膜面にそれぞれ形成された一対の導電体とからなり、
    前記一対の配線部は、前記一対の導電体が絶縁層を介して互いに重なるように配置されていることを特徴とする振動波駆動装置。
  2. 前記一対の電極は、同じ形状で同じ材料からなることを特徴とする請求項1記載の振動波駆動装置。
  3. 前記一対の電極は、前記第1の面に形成された第1の電極と、前記第2の面に形成された第2の電極とからなり、
    前記一対の導電体は、前記第1の電極に接続された第1の導電体と、前記第2の電極に接続された第2の導電体とからなり、
    前記第2の電極と前記第2の導電体とは、前記電気機械エネルギー変換部材を貫通するビアホールを介して接続されることを特徴とする請求項1又は2記載の振動波駆動装置。
  4. 前記第1の導電体は、端部に形成された円形の露出部と、該露出部に接続されたリード部とからなり、
    前記第2の導電体は、端部に形成された円環状の露出部と、該露出部に接続されたリード部とからなり、
    前記絶縁層は、前記第1の導電体と前記第2の導電体との間に配置され、前記円形の露出部に対応した穴部を有する第1の絶縁層と、前記第1の導電体と前記第1の電極との間に配置され、前記円環状の露出部に対応した穴部を有する第2の絶縁層とからなり、
    前記円形の露出部は、前記第2の絶縁層の穴部と前記第1の絶縁層の穴部とを介して前記ビアホールに接続され、
    前記円環状の露出部は、前記第2の絶縁層の穴部を介して前記第1の電極と接続されることを特徴とする請求項3記載の振動波駆動装置。
  5. 前記第1の導電体のリード部と前記第2の導電体のリード部とは、互いに重なるように配置されていることを特徴とする請求項4記載の振動波駆動装置。
  6. 前記電気機械エネルギー変換部材は、円板状の形状を有し、
    前記一対の電極は、前記第1の面に形成された複数の第1の電極と、前記第2の面に該第1の電極に対応して形成された第2の電極とからなり、
    前記複数の第1の電極は、第1のグループの第1電極群と第2のグループの第1電極群とからなり、
    前記第1のグループの第1電極群を短絡する第1の配線部と、前記第2のグループの第1電極群を短絡する第2の配線部とを有することを特徴とする請求項1記載の振動波駆動装置。
  7. 前記第2の電極は、前記第1のグループの第1電極群のそれぞれの電極の形状に対応した第1のグループの第2電極群と、前記第2のグループの第1電極群のそれぞれの電極の形状に対応した第2のグループの第2電極群とからなり、
    前記第1のグループの第2電極群を短絡する第3の配線部と、前記第2のグループの第2電極群を短絡する第4の配線部とを有することを特徴とする請求項6記載の振動波駆動装置。
  8. 前記第1の配線部と前記第3の配線部とは同じ形状を有し、前記第2の配線部と前記第4の配線部とは同じ形状を有することを特徴とする請求項7記載の振動波駆動装置。
  9. 前記第2の電極は、前記第1のグループの第1電極群に対応した、一様な幅の弧形状の電極と、前記第2のグループの第1電極群に対応した、一様な幅の弧形状の電極とからなことを特徴とする請求項6記載の振動波駆動装置。
  10. 前記第1の配線部は、前記第1のグループの第1電極群に対応した、一様な幅の弧形状の電極に対応する形状を有し、
    前記第2の配線部は、前記第2のグループの第1電極群に対応した、一様な幅の弧形状の電極に対応する形状を有することを特徴とする請求項9記載の振動波駆動装置。
  11. 前記一対の導電体は、前記第1の配線部に接続された第1の導電体と、前記第2の配線部に接続された第2の導電体とからなり、
    前記第2の配線部と前記第2の導電体とは、前記電気機械エネルギー変換部材を貫通するビアホールを介して接続されることを特徴とする請求項6記載の振動波駆動装置。
  12. 前記一対の導電体は、前記第1の配線部に接続された第1の導電体と、前記第2の配線部に接続された第2の導電体とからなり、
    前記第2の配線部と前記第2の導電体とは、前記電気機械エネルギー変換部材の側面に配置された側面接続部を介して接続されることを特徴とする請求項6記載の振動波駆動装置。
JP2012135451A 2012-06-15 2012-06-15 振動波駆動装置 Active JP5984523B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012135451A JP5984523B2 (ja) 2012-06-15 2012-06-15 振動波駆動装置
US13/913,136 US9369067B2 (en) 2012-06-15 2013-06-07 Vibrational wave driving apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012135451A JP5984523B2 (ja) 2012-06-15 2012-06-15 振動波駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014003733A true JP2014003733A (ja) 2014-01-09
JP5984523B2 JP5984523B2 (ja) 2016-09-06

Family

ID=49755239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012135451A Active JP5984523B2 (ja) 2012-06-15 2012-06-15 振動波駆動装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9369067B2 (ja)
JP (1) JP5984523B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016181603A1 (ja) * 2015-05-08 2016-11-17 株式会社デンソー 発電装置
JP2018078759A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 キヤノン株式会社 振動波モータ

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101696631B1 (ko) * 2012-11-15 2017-01-16 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이. 타이어 패치 내 압전 디바이스를 위한 하나는 위, 하나는 아래 접속 구조
JP6724393B2 (ja) * 2016-01-29 2020-07-15 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、モーター、ロボット及びポンプ
US10833608B2 (en) * 2016-08-03 2020-11-10 Canon Kabushiki Kaisha Vibration actuator and electronic apparatus using vibration actuator
JP6946893B2 (ja) * 2017-09-22 2021-10-13 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクター
JP7362366B2 (ja) * 2019-08-30 2023-10-17 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、光学機器および電子機器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08308268A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Canon Inc 積層型圧電素子及びその分極処理方法、振動波モータ、および駆動装置
JPH10210775A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Canon Inc 振動型アクチュエータの駆動装置およびレンズ駆動装置
JP2006144761A (ja) * 2004-11-25 2006-06-08 Alps Electric Co Ltd ダイヤフラム用電極接続端子
JP2007281362A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Canon Inc 積層圧電素子及びその製造方法、並びに振動波駆動装置
JP2010124649A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Nikon Corp 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒および光学機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374179A (ja) 1989-08-11 1991-03-28 Fukoku:Kk 振動波モータ
JP2002142473A (ja) 2000-11-02 2002-05-17 Canon Inc 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置
JP4261964B2 (ja) 2003-04-11 2009-05-13 キヤノン株式会社 振動型駆動装置および制御システム
JP4576185B2 (ja) * 2004-09-22 2010-11-04 オリンパス株式会社 超音波振動子
JP2008035685A (ja) * 2006-02-13 2008-02-14 Nikon Corp モータ、レンズ鏡筒、カメラシステム、及びモータの製造方法
JP2009044932A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Olympus Corp 超音波モータの駆動方法及び超音波モータ
JP6128868B2 (ja) * 2012-02-23 2017-05-17 キヤノン株式会社 振動型駆動装置及び撮像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08308268A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Canon Inc 積層型圧電素子及びその分極処理方法、振動波モータ、および駆動装置
JPH10210775A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Canon Inc 振動型アクチュエータの駆動装置およびレンズ駆動装置
JP2006144761A (ja) * 2004-11-25 2006-06-08 Alps Electric Co Ltd ダイヤフラム用電極接続端子
JP2007281362A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Canon Inc 積層圧電素子及びその製造方法、並びに振動波駆動装置
JP2010124649A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Nikon Corp 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒および光学機器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016181603A1 (ja) * 2015-05-08 2016-11-17 株式会社デンソー 発電装置
JP2016213971A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 株式会社日本自動車部品総合研究所 発電装置
JP2018078759A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 キヤノン株式会社 振動波モータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP5984523B2 (ja) 2016-09-06
US9369067B2 (en) 2016-06-14
US20130334927A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5984523B2 (ja) 振動波駆動装置
JP4069160B2 (ja) 超音波アクチュエータ
KR20130016647A (ko) 초음파 센서
TWI761680B (zh) 觸覺回饋與感知裝置
CN106253739B (zh) 适于在磁场环境中使用的振动致动器以及医疗系统
US8410671B2 (en) Vibratory actuator
JP6541448B2 (ja) 振動型駆動装置
JP4564582B2 (ja) 超音波アクチュエータ
JP4871593B2 (ja) 振動子及び振動波駆動装置
JP2017005794A5 (ja)
US8237330B2 (en) Vibrating element, fabrication method thereof, and ultrasonic motor having the same
JP2003009555A (ja) 積層電気−機械エネルギー変換素子および振動波駆動装置
JPH07193291A (ja) 積層圧電素子及びその分極処理方法、及び棒状超音波モータ
JP2007312600A (ja) 圧電素子及び超音波アクチュエータ
JP2011160525A (ja) 圧電振動体装置、及び電子機器
JP2020127348A (ja) ステーター、モーター、およびステーターの製造方法
JP4405590B2 (ja) 駆動装置
JP5031153B2 (ja) 積層電気−機械エネルギー変換素子および振動波駆動装置
JP6390178B2 (ja) 磁界センサ及び磁界センサを備えたモータ
JP3867823B2 (ja) 積層圧電素子の製造方法
JP2012199570A (ja) 積層圧電素子の製造方法
JP3059040B2 (ja) 超音波振動子、超音波モータ及び超音波モータを備えた装置
WO2020255605A1 (ja) 位置検出装置
JP4941075B2 (ja) 振動アクチュエータ
JP4878691B2 (ja) 積層電気−機械エネルギー変換素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160609

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160802

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5984523

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151