JP2014003733A - 振動波駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
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