JP2021141758A - 振動型駆動装置及びフレキシブル基板 - Google Patents

Abstract

【課題】振動体を駆動するための駆動信号を伝達するフレキシブル基板内の配線に断線が生じても、振動体に正常な振動を励起させることが可能な振動型駆動装置を提供する。【解決手段】振動型駆動装置１０は、圧電素子２２を振動体２０と、振動体２０と接触して振動体２０と相対移動する接触体３０と、圧電素子２２へ給電を行うフレキシブルプリント基板１１０（ＦＰＣ＿１１０）とを備える。ＦＰＣ＿１１０は圧電素子２２に接着される環状の接合部１１０ａを有し、接合部１１０ａに圧電素子２２へ駆動信号を供給する上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕを閉じた環状に互いに絶縁して設けた構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、振動型駆動装置と、振動型駆動装置を構成する振動体への給電を行うフレキシブル基板に関する。

振動型駆動装置は、一般的な電磁モータと比較すると、静音性や位置決め精度に優れているため、例えば、一眼レフカメラのレンズ駆動等に用いられている。例えば、特許文献１には、振動体が備える圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）に２相の駆動信号（交流電圧）を印加すると振動体に振動が励起され、振動体と接触する接触体が励起された振動によって回転する振動型駆動装置が開示されている。また、特許文献１には、振動体（圧電素子）へ駆動信号を印加するための手段として環形状を有するフレキシブル基板を用いた振動型駆動装置が開示されている。

特開平１１−１８７６７７号公報

フレキシブル基板を通じて圧電素子へ印加される駆動信号は、駆動対象にも依るが、一般的に電圧が数百ボルト程度で、周波数が数十ｋＨｚの交流信号である。フレキシブル基板は圧電素子に接着されているため、振動体に生じる高い周波数の振動が、フレキシブル基板に対して外力として作用する。その結果、フレキシブル基板に応力が生じ、生じた応力によってフレキシブル基板内の配線に断線等の損傷が発生することがある。

また、フレキシブル基板は所定位置に配置されたコネクタに固定される。特許文献１では、フレキシブル基板は、圧電素子と接触する円弧状部から可撓性を有する接続部を経由して、接続部にてコネクタに接続されており、接続部は環状部と接続部（コネクタ）との間で略９０度湾曲した状態となっている。そのため、接続部には応力が発生しやすく、発生した応力によってフレキシブル基板内の配線に断線が発生することがある。

フレキシブル基板内の配線に断線が発生すると、断線発生箇所から先には駆動信号が伝達されなくなるため、圧電素子には部分的に振動しない部分が発生することで、接触体を駆動するための正常な振動を振動体に励起させることができなくなってしまう。

本発明は、振動体を駆動するための駆動信号を伝達するフレキシブル基板内の配線に断線が生じても、振動体に正常な振動を励起させることが可能な振動型駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る振動型駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体と、前記振動体と接触し、前記振動体と相対移動する接触体と、前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給するフレキシブル基板と、を備える振動型駆動装置であって、前記フレキシブル基板は、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される環状の第１の配線部を有し、前記第１の配線部に、前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給する複数の第１の配線が、閉じた環状に互いに絶縁されて設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、振動体を駆動するための駆動信号を伝達するフレキシブル基板内の配線に断線が生じても、振動体に正常な振動を励起させることが可能になる。

実施形態に係る振動型駆動装置の概略構成を示す断面図である。 図１の振動型駆動装置での振動体と給電部の概略構成を示す図である。 図１の振動型駆動装置での振動体に励起される進行波を説明する図である。 図１の振動型駆動装置での振動体とＦＰＣの構造を説明する断面図である。 第１実施形態に係るＦＰＣの構成と給電パネルのパターンとの関係を示す平面図である。 図５中の矢視Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄでの各断面図である。 第１実施形態に係るＦＰＣの上層配線に断線が生じた場合の給電ルートを説明する図である。 比較例１のＦＰＣの構成を示す図である。 第２実施形態でのＦＰＣの構成を説明する図である。 第２実施形態に係るＦＰＣの下層配線に断線が生じた場合の給電ルートを説明する図である。 第２比較例のＦＰＣの構成を示す図である。 第３実施形態でのＦＰＣの構成を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動型駆動装置１０の概略構成を示す断面図である。振動型駆動装置１０は、振動体２０、接触体３０、加圧機構４０、シャフト５０、ハウジング５５、ベアリング６０及び給電部１００を備える。なお、図１の断面図は、シャフト５０の中心軸を含む断面図である。

振動体２０は、弾性体２１と、弾性体２１に接合された電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子２２とを有し、これらは共に環状の形状を有する。弾性体２１の材料は適宜選択できるが、本実施形態では、弾性体２１を電気的に接地（ＧＮＤ接続）させるために、一例として、窒化処理されたステンレス鋼等の鉄系材料を用いている。

接触体３０は、本体３０ａと接触ばね３０ｂとを有し、これらも環形状を有している。接触体３０の材料としては、ステンレス鋼等の鉄系材料を用いることができるが、これに限定されるものではない。なお、「接触体」とは、振動体２０と接触し、振動体２０に発生した振動によって、振動体２０に対して相対移動する部材である。接触体３０と振動体２０との接触は、接触体３０と振動体２０の間に他の部材が介在しない直接接触に限られない。つまり、接触体３０と振動体２０との接触は、振動体２０に発生した振動によって接触体３０が振動体２０に対して相対移動するならば、接触体３０と振動体２０の間に他の部材が介在する間接接触であってもよい。「他の部材」とは、接触体及び振動体２０とは独立した部材（例えば、焼結体よりなる高摩擦材）であってもよいし、これに限られず、接触体３０又は振動体２０にメッキや窒化処理等によって形成された表面処理部であってもよい。

加圧機構４０は、制振ゴム４１、加圧ばね受け部材４２、加圧ばね受けゴム４３、加圧ばね４４及び加圧ばね固定部材４５を有する。振動体２０及び接触体３０は、シャフト５０を中心軸として同心円状に配置され、シャフト５０に固定された加圧機構４０によってシャフト５０のスラスト方向で接触（摩擦接触）している。具体的には、シャフト５０に固定された加圧ばね固定部材４５によって移動を規制された加圧ばね４４が、制振ゴム４１、加圧ばね受け部材４２及び加圧ばね受けゴム４３を介して接触体３０を振動体２０に対してシャフト５０のスラスト方向に押圧する。これにより、接触体３０と振動体２０は安定的に接触した状態で保持される。

ハウジング５５は、振動型駆動装置１０を備える機器（不図示）の所定位置に固定されており、振動体２０はハウジング５５に固定されている。また、ベアリング６０は、シャフト５０をハウジング５５に対して回転可能に軸支している。

図２は、振動体２０と給電部１００の概略構成を示す図である。給電部１００は、フレキシブルプリント基板１１０（以下「ＦＰＣ＿１１０」と記す）と、ＦＰＣ＿１１０が取り付けられるコネクタ１９０（図２参照）を有する。説明の便宜上、ＦＰＣ＿１１０を以下に説明するように、複数の配線部に分けて、ＦＰＣ＿１１０の構成について説明する。

ＦＰＣ＿１１０は、圧電素子２２に取り付けられる平板状、且つ、環状の第１の配線部（以下「接合部１１０ａ」と言う）と、接合部１１０ａから接合部１１０ａの径方向へ延出する第２の配線部（以下「中継部１１０ｂ」と言う）を有する。ＦＰＣ＿１１０は第３の配線部（以下「端子部１１０ｃ」と言う）を有し、中継部１１０ｂは端子部１１０ｃと接合部１１０ａとを接続している。圧電素子２２の一方の面は弾性体２１に接合されており、圧電素子２２の他方の面（弾性体２１と接合されている面の反対側の面）にＦＰＣ＿１１０の接合部１１０ａが、例えば接着剤により、接合されている。

コネクタ１９０は、外部給電用ハーネス１９５を有する。駆動信号として４相の交流電圧が４本の外部給電用ハーネス１９５を通じて電源（不図示）から供給されている。外部給電用ハーネス１９５は、電源から供給される駆動信号を、コネクタ１９０に取り付けられた端子部１１０ｃの端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃ（図５参照）に供給する。なお、不図示であるが、弾性体２１は、外部給電用ハーネス１９５を通じて接地されている。

電源からコネクタ１９０とＦＰＣ＿１１０を通じて圧電素子２２へ駆動信号を印加することにより、振動体２０に駆動振動を励起させることができる。駆動振動の態様は圧電素子２２が有する複数の電極部（以下では「給電パネル」と称呼する）の数や配置形態に依存するが、圧電素子２２は、励起される駆動振動が振動体２０の周方向に進むｎ次の進行波となるように設計される。「ｎ次の進行波」とは、弾性体２１の基底部２１ａ（弾性体２１において圧電素子２２が接合されている部分（図４参照））の周方向における波数がｎ個となる曲げ振動である。圧電素子２２に発生した駆動振動は、振動体２０（弾性体２１）の基底部２１ａへ伝達される。

図３は、本実施形態で振動体２０に励起される進行波（振動体２０に生じる変位）を説明する図である。図３には、圧電素子２２に対して駆動信号として４相の交流電圧を印加することにより、振動体２０に９次の進行波を励起させた状態が示されている。なお、図３では、振動の態様を明確にするために、振動（変位）を誇張して示している。

振動体２０（弾性体２１）における接触体３０との接触面２５（図４参照）に生じた進行波によって、接触体３０、加圧機構４０及びシャフト５０が一体となってシャフト５０を中心軸として回転する。よって、例えば、シャフト５０において末広がりに構成されているフランジ面に駆動対象を固定することによって、駆動対象を回転させることができる。また、シャフト５０の回転駆動力をギア等を介して取り出すことによって、駆動対象を回転駆動させ又はリニア駆動させることもできる。なお、シャフト５０を固定して、振動体２０を可動に構成することにより、振動体２０を接触体３０に対して相対的に回転させることも可能である。

図４は、振動体２０の構成と、振動体とＦＰＣ＿１１０との接続部の構成を説明する断面図であり、概ね、図１中に破線枠Ａで示す領域から振動体２０とＦＰＣ＿１１０を抜き出して示す図である。

環状の形状を有する弾性体２１は、外周部を構成する基底部２１ａと、内周部を構成し、ハウジング５５に固定される取付部２１ｃと、基底部２１ａと取付部２１ｃとを連結する連結部２１ｂとが一体的に形成された構造を有する。基底部２１ａの一方の面（図４での上面）は接触体３０と接触する接触面２５であり、基底部２１ａの他方の面（図４での下面）は圧電素子２２との接合面となっている。弾性体２１は、例えば、取付部２１ｃとハウジング５５のそれぞれに螺合可能なネジ溝を設けてネジ溝同士を螺合させることにより、ハウジング５５に固定される。

圧電素子２２において弾性体２１と接合される面には、全面電極等の接地用電極（不図示）が形成されており、接地用電極は弾性体２１と電気的に接続されている。前述の通り、弾性体２１は外部給電用ハーネス１９５を通じて接地されているため、接地用電極はＧＮＤ電位となっている。圧電素子２２においてＦＰＣ＿１１０が接着される面には、給電パネル２３が設けられている。給電パネル２３の具体的な配置については、図５を参照して後述する。

ＦＰＣ＿１１０において圧電素子２２の給電パネル２３と接触する面には給電電極１６０が設けられている。圧電素子２２の給電パネル２３が設けられた面にＦＰＣ＿１１０が接着されることで、給電電極１６０は給電パネル２３と導通した状態となっている。

なお、図４では、給電電極１６０を明示するために給電電極１６０を一定の厚みを設けて図示し、その厚みによってＦＰＣ＿１１０と給電パネル２３との間に隙間が表されている。しかし、実際には給電電極１６０の厚みは薄く、且つ、ＦＰＣ＿１１０は接着剤により給電パネル２３と接着されているため、このような隙間は実質的には存在しない。

給電電極１６０を通じて給電パネル２３へ駆動信号が印加されると、給電パネル２３と弾性体２１（全面電極）との間に電位差が発生する。つまり、圧電素子２２を構成している圧電体に電界が印加されることで、圧電体には圧電効果による変位（変形）が生じ、このときに駆動信号の周波数を調整することにより、前述の９次の進行波を生じさせることができる。なお、振動体に所望の進行波を発生させる方法や構成については、既存の技術であるため、詳細な説明は省略する。

図５は、ＦＰＣ＿１１０の配線構造と、給電パネル２３のパターンと、それらの関係を説明する図である。図５では、ＦＰＣ＿１１０での外形及び配線と給電パネル２３の外形（形状）のみを抽出して重ね合わせており、これらのＦＰＣ＿１１０の厚み方向における上下関係については考慮していない。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図５中に示す矢視Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−ＤでのＦＰＣ＿１１０の断面図である。

図５に示すように、圧電素子２２には、略扇形の給電パネル２３が周方向に略等間隔に３６個配置されている。１つの給電パネル２３の周方向の大きさは、駆動振動の周方向波長の略１／４となっている。９次の進行波を発生させるためには、３６個の給電パネルには、駆動信号として４相の位相の異なる交流電圧を周方向に周期的に印加する必要がある。そのため、３６個のうちの任意の１つの給電パネル２３を４ｎ−３（ｎ＝１）番目とすると、周方向に数えて４ｎ−３（ｎ＝１〜９）番目同士の給電パネル２３に同位相の駆動信号が印加されるようにする必要がある。同様に、周方向に数えて４ｎ−２（ｎ＝１〜９）番目同士、４ｎ−１（ｎ＝１〜９）番目同士、４ｎ（ｎ＝１〜９）番目同士に、同位相の駆動信号が印加されるようにする必要がある。

ＦＰＣ＿１１０は、柔軟な樹脂で形成された平面的な基材に、以下に説明するように、ＦＰＣ＿１１０の厚み方向の異なる深さ位置に配線が設けられた構造を有する。説明の便宜上、第１の深さ位置に設けられた配線を「上層配線」と称呼し、第２の深さ位置に設けられた配線を「下層配線」と称呼する。

ＦＰＣ＿１１０の接合部１１０ａには、内周側から外周側へ向けて同心円状に、４本の閉じた環状（輪状）の上層配線１５１Ｕ，１５２Ｕ，１５３Ｕ，１５４Ｕが設けられている。上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕは、接合部１１０ａの厚み方向の同じ深さ位置に（つまり、同一平面上に）設けられている。

例えば、図６（ａ）に示されるように、上層配線１５３Ｕには、給電パネル２３の間隔（４ｎ−１（ｎ＝１〜９）番目の給電パネル２３の位置）に合わせて、接合部１１０ａの上面に向けて導通穴１５３ｕｖ（スルーホールビア）が設けられている。そして、それぞれの導通穴１５３ｕｖを介して上層配線１５３Ｕと導通するように給電電極１６０が形成されている。こうして、上層配線１５３Ｕと導通する給電電極１６０は、４ｎ−１（ｎ＝１〜９）番目の給電パネル２３と電気的に接続される。

同様に、上層配線１５１Ｕと導通する給電電極１６０は４ｎ−３（ｎ＝１〜９）番目の給電パネル２３と電気的に接続され、上層配線１５２Ｕと導通する給電電極１６０は４ｎ−２（ｎ＝１〜９）番目の給電パネル２３と電気的に接続される。また、上層配線１５４Ｕと導通する給電電極１６０は、４ｎ（ｎ＝１〜９）番目の給電パネル２３と電気的に接続される。

上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕは環状に形成されている。そのため、接合部１１０ａの厚み方向においての上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕの同じ深さ位置において上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕから中継部１１０ｂへ配線を引き出すことはできない。そのため、接合部１１０ａにおいて上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕが設けられている面とは異なる面へ配線を引き出した後、端子部１１０ｃへ配線を延設する。

例えば、図６（ｂ）に示すように、上層配線１５２Ｕから給電パネル２３側の反対側へ導通穴１５２ｍｖが設けられ、導通穴１５２ｍｖから下層配線１５２Ｌが端子部１１０ｃへ向けて（図６（ｂ）で左側へ向けて）延設されている。上層配線１５１Ｕ，１５３Ｕ，１５４Ｕについても、導通穴１５２ｍｖと同様の導通穴を設け、それぞれの導通穴から端子部１１０ｃへ向けて下層配線１５１Ｌ，１５３Ｌ，１５４Ｌが延設されている。そのため、図６（ｃ）では、下層配線１５１Ｌ〜１５４Ｌのみが断面に現れる。なお、接合部１１０ａにおいて最外周に設けられた上層配線１５４Ｕについては、導通穴を設けることなく上層配線１５４ＵからＦＰＣ＿１１０の厚み方向の同じ深さ位置において、中継部１１０ｂを経由して端子部１１０ｃまで配線を引き出すことができる。

端子部１１０ｃの表面及び裏面には、下層配線１５１Ｌ〜１５４Ｌをコネクタ１９０と接続するための端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃが設けられている。端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃは、端子部１１０ｃの一方の表面にのみ設けられていてもよい。なお、端子部１１０ｃには、コネクタ１９０の外部給電用ハーネス１９５のＧＮＤ端子に接続されたＧＮＤ電極１５５が設けられている。そして、ＧＮＤ電極１５５において４つの端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃの間には、図５に示すように、端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃ間の縁面放電を防止するためのパターンが形成されている。

例えば、図６（ｂ）に示されるように、下層配線１５２Ｌは、端子部１１０ｃに設けられた導通穴１５２ｃｖを通じて、端子電極１５２Ｃと電気的に接続されている。同様に、下層配線１５１Ｌ，１５３Ｌ，１５４Ｌはそれぞれ、導通穴を通じて、端子電極１５１Ｃ，１５３Ｃ，１５４Ｃと電気的に接続されている。こうして、ＦＰＣ＿１１０には、端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃから上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕまでの独立した４本の配線（以下「配線１５１〜１５４」と言う）が形成されている。

なお、ＦＰＣ＿１１０に形成された配線１５１〜１５４が、ＦＰＣ＿１１０を構成する樹脂材料により互いに絶縁された状態となっていることは言うまでもない。また、図５では下層配線１５１Ｌ〜１５４Ｌを直線で簡略化して図示しているため、例えば、下層配線１５１Ｌが上層配線１５２Ｕ〜１５４Ｕと接触しているかのように見えるが、上述の通りに配線１５１〜１５４は独立している。図５では、例えば、上層配線１５１Ｕと下層配線１５１Ｌとを接続する導通穴１５１ｍｖを黒点で示し、下層配線１５１Ｌが上層配線１５２Ｕ〜１５４Ｕとは導通していないことを、導通しない交差位置には黒点を記さないことで模式的に表している。

配線１５１〜１５４に所定の周波数の駆動信号が印加されると、給電電極１６０と給電パネル２３を介して圧電素子２２の圧電体に交番電界が印加されて圧電素子２２に所定のモードの伸縮振動が励起される。これにより、振動体２０に前述した進行波が発生し、接触体３０を所定の方向に回転させ、回転駆動力をシャフト５０から外部へ取り出すことができる。

振動型駆動装置１０の駆動中には、振動体２０に生じる振動がＦＰＣ＿１１０に対して外力として作用する。その結果、ＦＰＣ＿１１０に応力が生じ、生じた応力によって上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕに断線等の損傷が発生することがある。また、ＦＰＣ＿１１０の中継部１１０ｂは、コネクタ１９０と振動体２０の位置関係にも依存するが、所定の角度で曲げられた状態に保持される。そのため、中継部１１０ｂに曲げ応力が掛かることで、下層配線１５１Ｌ〜１５４Ｌに断線等の損傷が発生することがある。

従来のフレキシブルプリント基板の配線パターンでは、フレキシブルプリント基板内配線に断線が生じた際に、断線箇所から先の給電電極へ駆動信号が伝達されなくなることで、振動体に所望の振動を生じさせることができなくなる。その結果として、振動体と接触体との間で偏摩耗や異常発熱、異常動作音が発生する等して、最終的には駆動不可の状態となる。

これに対して本実施形態に係る振動型駆動装置１０では、上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕに断線が発生した場合に駆動信号が伝達されなくなる給電パネル２３が生じてしまうことを抑制することができる。以下、その理由について図７を参照して説明する。

図７は、上層配線１５２Ｕに断線が生じ、上層配線１５１Ｕ，１５３Ｕ，１５４Ｕ及び下層配線１５１Ｌ〜１５４Ｌに断線は生じていない状態を模式的に示す図である。なお、図７では給電パネル２３の図示を省略している。

例えば、断線が生じていない配線１５１では、端子電極１５１Ｃに供給された駆動信号は、導通穴１５１Ｃｖ（不図示）、下層配線１５１Ｌ、導通穴１５１ｍｖ、上層配線１５１Ｕ、導通穴１５１ｕｖ（不図示）を経由して９つの給電電極１６０へ伝わる。

これに対して、上層配線１５２Ｕの位置Ｅ１で断線が生じている配線１５２でも、位置Ｅ１に隣接する給電電極１６０Ａ，１６０Ｂへ、以下のルートで駆動信号を伝えることができる。すなわち、端子電極１５１Ｃに供給された駆動信号は、導通穴１５２Ｃｖ（不図示）、下層配線１５２Ｌ、導通穴１５１ｍｖを経由し、上層配線１５２Ｕを図７では時計まわり方向に経由して給電電極１６０Ａへ伝わるが、断線した位置Ｅ１より先には伝わらない。しかし、端子電極１５１Ｃに供給された駆動信号は、導通穴１５２Ｃｖ（不図示）、下層配線１５２Ｌ、導通穴１５１ｍｖを経由した後に、上層配線１５２Ｕを図７において反時計まわり方向に伝わって給電電極１６０Ｂへ伝わる。こうして、位置Ｅ１で断線が生じていても、位置Ｅ１に隣接する２カ所の給電電極１６０Ａ，１６０Ｂに駆動信号を伝えることができるため、振動体２０に所望の振動を励起させ続けることができる。他の上層配線１５１Ｕ，１５３Ｕ，１５４Ｕに断線が生じた場合については、位置Ｅ１で断線が発生している配線１５２についての説明に準ずるため、説明を省略する。

ここで、ＦＰＣ＿１１０に対する比較例としてのＦＰＣについて説明する。図８は、比較例１のＦＰＣ＿９１０の概略構成を示す平面図である。ＦＰＣ＿９１０は、上層配線９１１Ｕ〜９１４ＵがＦＰＣ＿１１０の上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕと異なっている以外は、ＦＰＣ＿１１０と同等の構造を有する。そのため、図８において、ＦＰＣ＿９１０の構成要素のうちＦＰＣ＿１１０の構成要素と実質的に同じものについては、同じ符号を付しており、それらについての説明は省略する。

図７に示した給電電極１６０Ａ，１６０Ｂ間の位置Ｅ１と同じ位置で、上層配線９１２Ｕに断線が生じた場合について説明する。上層配線９１２Ｕは、下層配線１５２Ｌとの接続位置から、図８において反時計まわり方向に円を描くように延設され、９つ目の給電電極１６０Ａ３を終端としている。つまり、上層配線９１２Ｕは、環（輪）として閉じていない。そのため、位置Ｅ１で断線が発生した場合、位置Ｅ１よりも反時計まわり方向にある４カ所の給電電極１６０Ａ，１６０Ａ１，１６０Ａ２，１６０Ａ３へ駆動信号は伝えられなくなる。その結果、圧電素子２２に所望の駆動信号を励起させることができなくなってしまい、所望の駆動性能を得ることができずに最終的には故障が発生してしまう。

上層配線９１１Ｕ，９１３Ｕ，９１４Ｕもそれぞれ、上層配線９１２Ｕと同様に、下層配線１５１Ｌ，１５３Ｌ，１５４Ｌとの接続位置から、図８において反時計まわり方向に円を描くように延設されて、９つ目の給電電極を終端としている。そのため、上層配線９１１Ｕ，９１３Ｕ，９１４Ｕに断線が生じると、断線部よりも反時計まわり方向に位置する給電電極への駆動信号の伝達ができなくなる。

以上の説明から、本実施形態にでのＦＰＣ＿１１０では、ＦＰＣ＿９１０で生じる問題の発生を抑制することができることがわかる。このように本実施形態では、複数の上層配線のそれぞれにおいて、隣接する給電電極間に断線が生じても、全ての給電電極へ駆動信号を伝達することができるため、振動型駆動装置を正常な状態で駆動し続けることが可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、ＦＰＣの別の実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係るＦＰＣを用いた振動型駆動装置の全体的な構成は、第１実施形態に準ずるため、図示と説明を省略する。

図９は、第２実施形態に係るＦＰＣ＿１１０Ｐの配線構造を説明する図である。なお、図９は、図５と同様に表されているが、給電パネル２３の図示を省略している。また、ＦＰＣ＿１１０Ｐの配線要素のうち、第１実施形態で説明したＦＰＣ＿１１０の配線要素と実質的に同じものについては同じ符号を付している。

ＦＰＣ＿１１０Ｐの配線は、図６に示したＦＰＣ＿１１０の配線と同様に、給電電極、上層配線、給電電極と上層配線とを接続する導通穴、下層配線、上層配線と下層配線とを接続する導通穴、端子電極、端子電極と下層配線とを接続する導通穴を有する。

一例として、配線２５１について説明する。導通穴（不図示）を介して端子電極１５１Ｃと導通するように下層配線２５１Ｌ１が形成されている。また、中継部１１０ｂの幅方向（図９の左右方向）に下層配線２５１Ｌ１から一定距離だけ離れた位置に下層配線２５１Ｌ１が形成されている。端子部１１０ｃの所定位置において、下層配線２５１Ｌ１から上層配線が設けられる深さ位置と同じ深さ位置へ導通穴（不図示）が設けられている。そして、この導通穴から上層配線が設けられる深さ位置と同じ深さ位置において、下層配線２５１Ｌ２側へ接続配線２５１Ｎが設けられ、接続配線２５１Ｎから下層配線２５１Ｌ２に接続される導通穴（不図示）を設けられている。こうして、下層配線２５１Ｌ１と下層配線２５１Ｌ２とが接続されている。下層配線２５１Ｌ１，２５１Ｌ２はそれぞれ、導通穴（不図示）を通じて、上層配線２５１Ｕに接続されている。つまり、上層配線２５１Ｕに対して、下層配線２５１Ｌ１，２５１Ｌ２は並列接続される。上層配線２５１Ｕは、下層配線２５１Ｌ１，Ｌ２との接続部から、図９上で反時計まわり方向へ円を描きながら伸びて、９つ目の給電電極１６０を終端としている。

同様に、配線２５２は、端子電極１５２Ｃから、接続配線２５２Ｎにより接続された下層配線２５２Ｌ１，２５２Ｌ２を介して上層配線２５２Ｕへと延びており、９つ目の給電電極を終端としている。配線２５３は、端子電極１５３Ｃから、接続配線２５３Ｎにより接続された下層配線２５３Ｌ１，２５３Ｌ２を介して上層配線２５３Ｕへと延びており、９つめの給電電極を終端としている。配線２５４は、端子電極１５４Ｃから、接続配線２５４Ｎにより接続された下層配線２５４Ｌ１，２５４Ｌ２を介して上層配線２５４Ｕへと延びており、９つ目の給電電極を終端としている。なお、ＦＰＣ＿１１０Ｐでは、接続配線２５１Ｎ〜２５４Ｎは、端子部１１０ｃに設けられているが、中継部１１０ｂに設けられていてもよい。

ＦＰＣ＿１１０Ｐの下層配線では、例えば、導通する下層配線１５１Ｌ１と下層配線１５１Ｌ２は、中継部１１０ｂの幅方向で一定の間隔を有するように設けられている。そして、下層配線２５１Ｌ１，２５１Ｌ２間に、異なる位相の交流電圧が印加される３本の下層配線２５３Ｌ２，２５２Ｌ１，２５４Ｌ２が配線されている。このような形態は、互いに導通する下層配線２５２Ｌ１，２５２Ｌ２間、下層配線２５３Ｌ１，２５３Ｌ２間、下層配線２５４Ｌ１，２５４Ｌ２間も同様である。このような配線とする利点について、図１０を参照して説明する。

図１０は、隣り合う下層配線２５１Ｌ１，２５３Ｌ２に断線が生じ、その他の下層配線には断線が生じていない状態を模式的に示す図である。中継部１１０ｂは湾曲した状態で保持されるため、下層配線に応力が掛かって断線するおそれがある。一例として、下層配線２５１Ｌ１に位置Ｅ２で断線が生じた場合、位置Ｅ２から上層配線２５２Ｕへ駆動信号が伝達されなくなる。また、位置Ｅ２の近傍に作用した応力が大きい場合、位置Ｅ２の隣の下層配線において位置Ｅ２に近い位置に断線が発生する可能性が大きくなる。ここでは、位置Ｅ２に隣接する位置Ｅ３でも、下層配線２５３Ｌ２に断線が生じたものとする。

ＦＰＣ＿１１０Ｐでは、圧電素子２２へ同位相の駆動信号を伝達する２本の下層配線間に、異なる位相の駆動信号を伝達する下層配線を設けた構造としている。つまり、下層配線２５１Ｌ１の隣には、異なる位相の駆動信号を伝達するための下層配線を設け、下層配線２５１Ｌ２を下層配線２５１Ｌ１から離れた位置に設けることで、下層配線２５１Ｌ１，２５１Ｌ２に同時に断線が生じ難い構造となっている。

図１０の例では、下層配線２５１Ｌ１に位置Ｅ２で断線が生じても、端子電極１５１Ｃから下層配線２５２Ｌ２への電気的な接続は保持されているため、下層配線２５１Ｌ２を通じて上層配線２５１Ｕへ駆動信号を伝達することができる。よって、上層配線２５１Ｕに接続された給電電極１６０から圧電素子２２への駆動信号の印加に支障は生じない。同様に、位置Ｅ２に隣接する位置Ｅ３で下層配線２５３Ｌ２に断線が生じても、端子電極１５３Ｃから下層配線２５３Ｌ１を通じて上層配線２５３Ｕへ駆動信号を伝達することができる。そのため、上層配線２５３Ｕに接続された給電電極１６０から圧電素子２２への駆動信号の印加に支障は生じない。なお、他の下層配線に断線が生じた場合については、位置Ｅ２や位置Ｅ３で断線が発生した場合と同様であるため、説明を省略する。

ここで、ＦＰＣ＿１１０Ｐに対する比較例としてのＦＰＣについて説明する。図１１は、比較例２のＦＰＣ＿９１０の概略構成を示す平面図である。ＦＰＣ＿９２０は、下層配線９２１Ｌ１〜９２４Ｌ１，９２１Ｌ２〜９２４Ｌ２がＦＰＣ＿１１０Ｐの下層配線２５１Ｌ１〜２５４Ｌ１，２５１Ｌ２〜２５４Ｌ２Ｕと異なっている以外は、ＦＰＣ＿１１０Ｐと同等の構造を有する。そのため、図１１において、ＦＰＣ＿９２０の構成要素のうちＦＰＣ＿１１０Ｐの構成要素と実質的に同じものについては、同じ符号を付しており、それらについての説明は省略する。

端子電極１５１Ｃから延びる下層配線９２１Ｌ１は、端子部１１０ｃにおいて、下層配線９２１Ｌ１に隣接するように設けられた下層配線９２１Ｌ２と接続されている。なお、下層配線９２１Ｌ１と下層配線９２１Ｌ２とは、ＦＰＣ＿９２０の厚み方向の同じ深さ位置に形成され、これらの間が接続配線で接続されている。下層配線９２１Ｌ１，９２１Ｌ２は、上層配線２５１Ｕに接続されている。その他の下層配線については、下層配線９２１Ｌ１，９２１Ｌ２と同様に形成されているため、説明を省略する。

図１０に示した位置Ｅ２，Ｅ３でＦＰＣ＿９２０に断線が発生した場合、断線は下層配線９２１Ｌ１，９２１Ｌ２で発生したことになり、この場合には、端子電極１５１Ｃから上層配線２５１Ｕへの駆動信号の伝達ができなくなる。その結果、圧電素子２２に所望の駆動信号を励起させることができなくなってしまい、所望の駆動性能を得ることができずに最終的には故障が発生してしまう。その他の下層配線についても、同様の断線が生じた場合には、対応する上層配線への駆動信号の伝達ができなくなってしまう。

以上の説明から、本実施形態にでのＦＰＣ＿１１０Ｐでは、ＦＰＣ＿９２０で生じる問題の発生を抑制することができることがわかる。このように本実施形態では、複数の下層配線に断線が生じた場合であっても、給電電極へ駆動信号を伝達することができなくなってしまう事態が生じることを抑制して、振動型駆動装置を正常な状態で駆動し続けることが可能となる。

なお、ＦＰＣ＿１１０Ｐでは、同位相の駆動信号を伝達する２本の下層配線間に３本の異なる位相の駆動信号を伝達する下層配線を設けた構成について説明した。しかし、これに限られず、同位相の駆動信号を伝達する２本の下層配線間に異なる位相の駆動信号を伝達する配線が少なくとも１本設けられいれば、上記効果を得ることは可能である。

また、同位相の駆動信号を伝達する２本の下層配線を有する構成について説明したが、同位相の駆動信号を伝達する３本以上の下層配線を有する構成とすることで、上記効果をより確実に得ることが可能になる。更に、端子電極１５１Ｃ〜１５４Ｃのそれぞれから下層配線２５１Ｌ１〜２５４Ｌ１を引き出した後に分岐させた下層配線２５１Ｌ２〜２５４Ｌ２を備える構成について説明したが、８カ所に端子電極を設けて、それぞれから下層配線を引き出した構成としてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第１実施形態とＦＰＣ＿１１０と第２実施形態のＦＰＣ＿１１０Ｐとを組み合わせた構成について説明する。図１２は、第３実施形態に係るＦＰＣ＿１１０Ｑの配線構造を説明する図である。図１２は、図５と同様に表されているが、給電パネル２３の図示を省略している。ＦＰＣ＿１１０Ｑは、第１実施形態で説明したＦＰＣ＿１１０が有する上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕに対して、第２実施形態で説明したＦＰＣ＿１１０Ｐが有する下層配線２５１Ｌ１〜２５４Ｌ１，２５１Ｌ２〜２５４Ｌ２を有している。

ＦＰＣ＿１１０Ｑでは、上層配線１５１Ｕ〜１５４Ｕのそれぞれで断線が生じた場合であっても、断線箇所が１箇所であれば、全ての給電電極１６０へ駆動信号を伝達することができる。また、下層配線２５１Ｌ１〜２５４Ｌ１，２５１Ｌ２〜２５４Ｌ２において、互いに導通する２本の下層配線のそれぞれに断線が生じない限りは、対応する上層配線への駆動信号の伝達に支障は生じない。よって、ＦＰＣ＿１１０Ｑを用いて振動型駆動装置を構成することにより、ＦＰＣ＿１１０やＦＰＣ＿１１０Ｐを用いて振動型駆動装置を構成する場合によりも、更に信頼性を高めることが可能となる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第２実施形態で説明した、同一位相の配線を複線化した構成は、接触体を回転駆動する振動型駆動装置に限らず、リニア駆動型の振動型駆動装置に用いられるフレキシブル基板へ適用することが可能である。

１０ 振動型駆動装置
２０ 振動体
２２ 圧電素子
３０ 接触体
１１０ フレキシブルプリント基板
１１０ａ 接合部
１５１Ｕ，１５２Ｕ，１５３Ｕ，１５４Ｕ 上層配線

Claims (10)

1. 電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体と、
   前記振動体と接触し、前記振動体と相対移動する接触体と、
   前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給するフレキシブル基板と、を備える振動型駆動装置であって、
   前記フレキシブル基板は、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される環状の第１の配線部を有し、前記第１の配線部に、前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給する複数の第１の配線が、閉じた環状に互いに絶縁されて設けられていることを特徴とする振動型駆動装置。
2. 前記フレキシブル基板は、前記第１の配線部から延出する第２の配線部を有し、
   前記複数の第１の配線ごとに接続される第２の配線が、前記第２の配線部に設けられ、
   前記第２の配線はそれぞれ、対応する第１の配線に対して並列に接続される少なくとも２本の配線を有し、
   所定の第１の配線に接続された前記第２の配線の少なくとも２本の配線の間に、前記所定の第１の配線とは異なる第１の配線に接続される第２の配線が少なくとも１本は配置されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型駆動装置。
3. 前記フレキシブル基板は、前記第２の配線部と接続された第３の配線部を有し、
   前記第３の配線部は、前記第２の配線と接続される端子電極を有し、
   前記端子電極は、前記複数の第１の配線と同じ数だけ設けられ、
   前記複数の第２の配線はそれぞれ、前記端子電極から引き出された後に少なくとも２本の配線に分岐していることを特徴とする請求項２に記載の振動型駆動装置。
4. 前記第２の配線部は、湾曲した状態で配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動型駆動装置。
5. 前記複数の第１の配線は、前記フレキシブル基板の厚み方向において同じ深さ位置に設けられ、前記第２の配線は、前記フレキシブル基板において前記第１の配線とは異なる深さ位置に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
6. 前記第１の配線部は、所定の間隔で前記複数の第１の配線ごとに前記振動体と接合される面に取り出され、前記電気−機械エネルギ変換素子の電極と導通する複数の給電電極を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
7. 電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体と、
   前記振動体と接触し、前記振動体と相対移動する接触体と、
   前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給するフレキシブル基板と、を備える振動型駆動装置であって、
   前記フレキシブル基板は、
   前記電気−機械エネルギ変換素子に接着される第１の配線部と、
   前記第１の配線部から所定の方向へ延出する第２の配線部と、を有し、
   前記第１の配線部に設けられて前記電気−機械エネルギ変換素子へ駆動信号を供給する第１の配線に接続されるように、前記第２の配線部に第２の配線が設けられ、
   前記第２の配線は、異なる位相の駆動信号を供給する複数の配線を有すると共に、前記複数の配線は、同じ位相の駆動信号を供給する少なくとも２本の配線を含み、前記同じ位相の駆動信号を供給する少なくとも２本の配線の間に、別の位相の駆動信号を供給する少なくとも１本の配線が設けられていることを特徴とする振動型駆動装置。
8. 平板状で環状の形状を有する第１の配線部と、
   前記第１の配線部から所定の方向に延出する第２の配線部と、を有するフレキシブル基板であって、
   前記第１の配線部は、
   前記フレキシブル基板の厚み方向での同じ深さ位置に閉じた環状に互いに絶縁して設けらた複数の第１の配線と、
   前記複数の第１の配線のそれぞれから所定の位置において前記第１の配線部の表面に取り出された複数の給電電極と、を有し、
   前記第２の配線部は、前記フレキシブル基板の厚み方向で前記第１の配線とは異なる深さ位置に設けられて、前記複数の第１の配線ごとに接続された複数の第２の配線を有することを特徴とするフレキシブル基板。
9. 前記複数の第２の配線はそれぞれ、対応する第１の配線に並列に接続される少なくとも２本の配線を有し、
   前記第２の配線部では、前記複数の第２の配線のうち所定の第２の配線の並列に接続された２本の配線の間に、別の第２の配線の少なくとも１本の配線が配置されていることを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル基板。
10. 複数の第１の配線が設けられた第１の配線部と、
    前記第１の配線部から所定の方向に延出する第２の配線部と、を有するフレキシブル基板であって、
    前記第２の配線部は、
    前記複数の第１の配線ごとに接続される複数の第２の配線を有し、
    前記複数の第２の配線はそれぞれ、対応する第１の配線に並列に接続される少なくとも２本の配線を有し、
    前記第２の配線部では、前記複数の第２の配線のうち所定の第２の配線の並列に接続された２本の配線の間に、別の第２の配線の少なくとも１本の配線が配置されていることを特徴とするフレキシブル基板。
    

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