JP2925204B2

JP2925204B2 - 振動波駆動装置

Info

Publication number: JP2925204B2
Application number: JP1341255A
Authority: JP
Inventors: 信俊林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH03203574A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、振動波モータ等の振動波駆動装置に関する
ものである。

［従来の技術］振動波駆動装置、例えば振動波モータの概略構成は、
例えば円環形状に形成した金属性の振動弾性体の一方の
面に電歪素子や圧電素子等の電気−機械エネルギー変換
素子（以下素子と略す）を接着剤にて接着したものを振
動子とし、該素子に交流電圧を印加することにより例え
ば位置的位相が90度ずれた２つの定在波を振動弾性体に
励起し、これらの定在波の剛性にて波長λの進行波を形
成し、該素子の接着面と反対面に圧接される移動体を進
行波により摩擦駆動するようになっている。素子は、振
動弾性体の外形状に合わせたリング形状に形成したもの
が一般的で、定在波を形成するための２つの駆動相が位
置的に例えばλ/4のずれを有して形成され、また各駆動
相には分極方向が互い違いに異ならしめた素子区画が位
置的にλ/2のずれを有して形成されており、これらの駆
動相に時間的に90度の位相差を有する交流電圧を印加す
るようにしている。

第６図はこのような構成の振動波モータの断面図を示
している。１は振動弾性体で、上面は振動の中立軸を下
げるためにスリットＳが周方向に多数形成されており、
スリット間の突起が不図示のロータと摩擦部材を介して
圧接され、これらの突起上に形成される進行波にてロー
タが回転駆動されるようになっている。振動弾性体１
は、例えばオーステナイト系ステンレス等の鉄合金を母
材とし、メッキ処理にて例えば炭化けい素含有のニッケ
ルリン合金の超硬質層２が被覆されている。なおメッキ
処理後、素子３の接着面側は、地肌が露出するまで超硬
質層２の削り出し加工を施している。

素子３は片面側の各素子区画毎に通電用電極が形成さ
れていて、また他面側にはGND用の電極が設けられ、振
動弾性体１を接地用の電極として該GND用の電極側を振
動弾性体１に合わせて接着剤５により接着される。ま
た、素子３の各通電電極、特に駆動用のＡ相、Ｂ相をな
す各区画の電極は、第７図に示すように銀粉等からなる
電極剤の塗布により形成された電極継層６により接続さ
れていて、駆動用の４相及びＢ相を夫々継ぐ各電極継層
６は、フレキシブルプリント配線板（以下フレキと略
す）４を介して駆動回路等の外部回路との接続が行なわ
れるようになっており、フレキ４は素子３に接着剤５に
より接着されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の振動波モータにおいては、次ぎ
のような問題があった。

（１）振動弾性体の材料として鉄合金材料でも難削材の
インバーを使用しているため、スリットを形成するとい
った溝入れ等の加工を施すのにコストが高く、また溝入
れ加工後のバリが激しく出るため、その後のバリ取り工
程においてすべて取りきれない場合があり、次ぎの超硬
質層２の形成工程で、振動弾性体の場所によって超硬質
層２の厚みムラ、被覆ムラが発生することがあった。

（２）振動弾性体１と素子３との接合の際、接着剤５は
スクリーン印刷法にてスクィージを用いて塗布していた
が、振動弾性体１に素子３を接合した後、その間から接
着剤がはみ出した場合、接着剤の塗布量を調節するに
は、スクリーン版のパターン幅を調節することになる
が、そのためにスクリーン版ごと取り換えなければなら
なかった。

（３）素子３とフレキ４との接着を行なうための接着剤
の塗布もスクリーン印刷法で行なっていたため、上記の
場合と同様にサンプルにより密着力のバラツキが生じ、
密着力の弱いものについては素子３とフレキ４との間に
剥れが生じる虞れがあり、素子３に電圧を印加して駆動
すると、剥れが生じている部分が振動して異音が発生す
ることがあった。

また、このような接着方法は接着剤の塗布工程を必要
とし、また塗布作業も面倒であるために量産性には不向
きであった。

（４）接着剤として２液性接着剤を使用しているため、
２液の撹拌後から実際に塗布を開始するまでの時間の間
で粘性が変化し、特に上記したスクリーン版の交換等に
時間を要すると、粘性変化が増長されることになり、さ
らにスクィージの加圧力、印刷スピードによって、接着
剤の量がサンプル毎、強いては同サンプル内でも場所に
よりバラツク場合があり、素子３と振動弾性体１との電
気的導通が十分に行なえないことがあった。

（５）２液性接着剤を撹拌する前等に気泡が入ったり、
あるいは撹拌する２液の分量が多くて十分な撹拌が行な
えなかったりした接着剤を使用した際、接着剤の塗布量
が少ないものについては密着力が安定しないといった欠
点があった。

（６）電極継層６の電極剤として、従来はドータイトD
500（商品名）を用い、これをスプレー塗布していた
が、この電極剤は元来スプレータイプでないため、スプ
レー噴出口の根つまりを起こし易く、塗布量のバラツキ
が大きく、また時間の経過とともに含有金属が沈殿して
特性にバラツキが生じることがあり、さらに塗布時にマ
スキングを行なうといった面倒な作業を必要としてい
た。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解決し、
電歪素子等の電気−機械エネルギー変換素子と、振動弾
性体及びフレキシブルプリント配線版との各接着を良好
なものとすると共に、夫々の電気的導通を確実に確保で
き、しかも量産性に適したものとすることができ、さら
には振動体としての特性を劣化させることなく加工時に
バリ等の発生を少なくできて廉価な材料を母体とし、全
体としてコストダウンを図れる振動波駆動装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の目的を達成するための構成は、電気−機械エ
ネルギー変換素子の片面側を接地用の電極として振動弾
性体に接着剤を介して接着すると共に、該素子の他面側
における各区画の電極をプリント配線板を介して接続
し、該プリント配線板と該素子の他面側とを接合した振
動子を有する振動波駆動装置において、該電気−機械エ
ネルギー変換素子の振動弾性体との接合面に、電気的導
通を得るための銅層が形成され、該銅層の表面粗さを振
動弾性体の接合面の表面粗さよりも粗く形成したもので
ある。

上記した構成では、電気−機械エネルギー変換素子に
形成された銅層の粗い接合面は微視的に観察すると、接
着剤が塗布されている部分と、そうでない突起の部分が
混在した状態を呈し、これらの無水の突起の部分が振動
弾性体の滑らかな接合面に当接し、接着力が十分に得ら
れつつ確実な電気的導通が得られることになる。

そして、軟質材である銅層の方を粗くすることによ
り、振動弾性体の接合面に対して接合する際に、接合時
の圧接力で銅層の粗い面の方がつぶされることとなり、
却って接着剤の接着力が密となり、電気的導通を確実な
ものとすると共に、接着も強固にすることができる。

本発明の目的を達成する他の構成は、前記プリント配
線板と前記電気−機械エネルギー変換素子の電極とは、
該プリント配線板のパターン面側に凸電極部を有する異
方性導電シートを間に介在させて接続されているもので
ある。

また、前記異方性導電シートは、その凸電極部の周囲
に熱溶融性の接着剤が予め設けられていて、前記プリン
ト配線板に取り付けられているものである。

この構成では、凸電極部を有する異方性導電シートを
介して電気的導通を得ているため、凸電極部の周囲に予
め熱溶融性樹脂からなる接着剤を塗布しておけば、単に
プリント配線板を電気−機械エネルギー変換素子の所定
位置に合わせ、その後加熱するだけで、プリント配線板
を電気−機械エネルギー変換素子に強固で且つ接着剤に
よる導通不良の影響を少なくした接着をすることができ
る。

一方、振動弾性体は、黄銅あるいは非オーステナイト
系ステンレス等の鉄合金を母体とし、これを、炭化タン
グステン、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化
モリブデン、モリブデンホウ素、炭化クロム、窒化チタ
ン、タングステンケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニュ
ウム、亜硫酸ホウ素等の硬質元素の少なくとも一種以上
を含有するニッケルリン合金からなる超硬材料で被覆し
たことを特徴とすることにより、振動波モータとしての
振動特性が従来と変わらず、また電気−機械エネルギー
変換素子との熱膨張が略違わず、十分な高度が得られる
と共に切削加工時にバリの発生を少なくすることができ
る。

硬質元素としては、固さが100HV以上のものであれば
使用に耐え、超硬材料は固さが1000HV以上が望ましく、
膜厚が１μｍ程度以上あれば耐久性に優れており、さほ
ど耐久性が要求されない場合には膜厚が１μｍ以下であ
っても十分である。

これらの母体となる材料及び母体を被覆する超硬材料
は、振動弾性体に圧接されて、該振動弾性体と相対移動
する部材に使用しても、十分な硬度が得られるため、モ
ータの効率を低下させることがない。

［実施例］以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

実施例１第１図乃至第４図は本発明の実施例１の振動波モータ
を示し、第１図は振動子の断面図、第２図はその底面側
の平面図、第３図は振動弾性体と電歪素子との接合部分
の拡大断面図、第４図は電歪素子とフレキシブルプリン
ト配線板との接合部分の拡大断面図で、第３図及び第４
図の拡大断面図は本実施例の理解を容易にするために誇
張して図示している。

本実施例の振動弾性体７は、第６図に示す従来の振動
弾性体と形状的には同形状に形成されているが、母体と
なる金属材料として、非オーステナイト系ステンレス
（SUS420J）を使用し、また母体を被覆しているニッケ
ルリン合金からなる超硬質層２は炭化ケイ素含有ニッケ
ルリン合金（KN−SiC）が用いられており、以下の方法
にて超硬質層２が形成されている。

炭化ケイ素をメッキ液中に分散させた無電解液中に母
体を浸漬し、母体金属の表面にめっき被膜として共析さ
せて形成され、例えば50μｍの膜厚に形成される。この
場合の炭化ケイ素の含有量は15体積％であった。

このように無電解メッキ方にて母体に被覆された超硬
質層２は、電歪素子10との接合面も当然被覆しているの
で、その接合面は母体が露出するまで削り落される。本
実施例において、この母体の露出面である電歪素子10と
の接合面は、表面粗さを0.5S程度に加工している。

一方電歪素子10は、振動弾性体７との接合面側のニッ
ケル層に接着剤との接着性を良好なものとするために、
銅層11を積層しており、この銅層11の表面粗さは振動弾
性体７の接合面の表面粗さよりも粗い面としている。

したがって、第３図に示すように、振動弾性体７と電
歪素子10とを接合した状態において、電歪素子10側の接
合面に無数の隙間が形成されることになる。

接着剤の塗布は、従来のようにスクリーン印刷法によ
らなくても、接着剤５を振動弾性体７の接合面に一か所
あるいは点在して数カ所に適量滴下し、そのまま電歪素
子10と圧接すれば、電歪素子10の上記した銅層11の隙間
にムラなく流れ込み、接着剤がはみ出たりすることなく
全面に一様な接着剤層が形成されて強い接着力が得られ
ると共に、隙間の間の銅層11が直接振動弾性体７に当接
して電気的導通が確実に得られる。

他方、電歪素子10の他方の面には、区画された素子の
電極が形成されており、第２図に示すように、駆動用の
Ａ相13の各電極及びＢ相14の各電極は電極継層９により
夫々電気的に導通がとられている。この電極継層９はペ
ースト状のものが用いられており、例えばディスペンサ
ーにより直接塗布される。ペーストとしては、金、銀等
の金属粉が沈殿等遊離しにくく、また室温下において硬
化しにくい等のホットタイムが長く、更には塗布時に粘
度が比較的低いものがよく、例えばシルベストP246（商
品名）がある。

フレキ４は、そのパターン面側に、第４図に示すよう
に凸電極部15を有する異方性導電シート８が予め電歪素
子10の電極16、17との接着部に対応して付着されてお
り、さらに該凸電極部15の周囲には、熱溶融性の接着剤
が予め設けられている。

フレキ４と異方性導電シート８の凸電極部15とは電気
的導通を得るようにして固着されており、したがって単
にフレキ４を電歪素子10の所定位置に合わせ、その後加
熱するだけでフレキ４を電歪素子10に接着することがで
きる。すなわち、接着剤は、凸電極部の実際に接触する
部分の周囲に溶融して分散し、凸電極部の接触の悪影響
を与えることなく強固な接着が行えることになる。

なお、振動弾性体７の超硬質層２の膜厚は、１μｍ以
上であればよいが、特に振動波モータとして最良の特性
を得るには、移動体との接触面においては10〜100μｍ
程度の膜厚、その他の部分については１μｍ程度以上の
膜厚があればよく、無電解メッキ工程を考慮すると、該
接触面と同程度の膜厚が望ましい。また、この時の硬質
元素の含有量は１体積％以上であれば良いが、硬質元素
の析出能力及び振動弾性体の耐久性等から考慮すると、
１〜30体積％であることが望ましい。

また、振動弾性体７の電歪素子10との接合面の面粗度
は、1S未満にすることが望ましい。これは、電歪素子10
の銅膜11の面粗度が１〜8Sであるため、振動弾性体７の
接合面の面粗度が1S以上になると、密着力にムラが発生
する可能性があるからである。

電歪素子10に積層されているニッケル及び銅膜につい
ても、0.05μｍ程度以上あればよいが、膜形成工程を考
慮すれば、上記した膜厚程度が好ましい。

実施例２第５図は本発明の実施例２の振動波モータを示す断面
図である。

上記した実施例１では、振動弾性体７の底部における
超硬質層２を母体が露出するまで削り落していたが、本
実施例では振動弾性体７の底部における超硬質層２に電
歪素子10を接着したものである。

この場合、電歪素子10との接合強度を確保するため
に、振動弾性体７の底部に析出している超硬材料の硬質
元素の含有率は10体積％以下とするのが望ましい。

なお、フレキ４と電歪素子10との接合は、実施例１と
同様に行なっている。

［発明の効果］請求項１〜10に係る発明によれば、電気−機械エネル
ギー変換素子に形成された銅層の粗い接合面は微視的に
観察すると、接着剤が塗布されている部分と、そうでな
い突起の部分が混在した状態を呈し、これらの無数の突
起の部分が振動弾性体の滑らかな接合面に当接し、接着
力が十分に得られつつ確実な電気的導通が得られること
になる。

また、請求項９、10に係る発明では、凸電極部を有す
る異方性導電シートを介して電気的導通を得ているた
め、凸電極部の周囲に予め熱溶融性樹脂からなる接着剤
を塗布しておけば、単にプリント配線板を電気−機械エ
ネルギー変換素子の所定位置に合わせ、その後加熱する
だけで、プンリント配線板を電気−機械エネルギー変換
素子に強固で且つ接着剤による導通不良の影響を少なく
した接着をすることができる。したがって、電気−機械
エネルギー変換素子と振動弾性体とを組み付けたものの
量産性に適し、振動波モータ等の振動波駆動装置の飛躍
的な量産性が可能となる。

さらに、振動弾性体の材料も、例えば非オーステナイ
ト系ステンレスを使用することにより、振動特性を損な
うことなく安価に提供でき、また従来と同様の超硬質層
の形成も可能なため、振動弾性体に要求される硬度も十
分に満足させることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の実施例１を示す振動波モータの断面
図、第２図はその裏面側の平面図、第３図及び第４図は
要部の拡大断面図、第５図は実施例２の断面図、第６図
は従来の振動波モータの断面図、第７図はその裏面側の
平面図である。１、7:振動弾性体、2:超硬質層 10、3:電歪素子 4:フレキシブルプリント配線板 5:接着剤、６、9:電極継層 8:異方性導電シート 11:銅層、13:A相 14:B相、15:凸電極 16、17:電極。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子の片面側を
接地用の電極として振動弾性体に接着剤を介して接着す
ると共に、該素子の他面側における各区画の電極をプリ
ント配線板を介して接続し、該プリント配線板と該素子
の他面側とを接合した振動子を有する振動波駆動装置に
おいて、該電気−機械エネルギー変換素子の該振動弾性体との接
合面に、電気的導通を得るための銅層が形成され、該銅
層の表面粗さを該振動弾性体の接合面の表面粗さよりも
粗く形成したことを特徴とする振動波駆動装置。
【請求項２】前記振動弾性体は、黄銅あるいは非オース
テナイト系ステンレス等の鉄合金を母体としたことを特
徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置。
【請求項３】前記振動弾性体は、母体を炭化タングステ
ン、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化モリブ
デン、モリブデンホウ素、炭化クロム、窒化チタン、タ
ングステンケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニュウム、
亜硫酸ホウ素等の硬質元素の少なくとも一種以上を含有
するニッケルリン合金からなる超硬材料で被覆したこと
を特徴とする請求項２に記載の振動波駆動装置。
【請求項４】前記振動弾性体の母体を被覆する超硬材料
は、硬質元素の少なくとも一種以上の合計含有量が１〜
30体積％であることを特徴とする請求項３に記載の振動
波駆動装置。
【請求項５】前記振動弾性体の電気−機械エネルギー変
換素子との接合面は、その母体であることを特徴とする
請求項２、３または４に記載の振動波駆動装置。
【請求項６】前記振動弾性体の電気−機械エネルギー変
換素子との接合面は、その超硬質層であることを特徴と
する請求項２、３または４に記載の振動波駆動装置。
【請求項７】前記振動弾性体の電気−機械エネルギー変
換素子との接合面の表面粗さは、1s未満としたことを特
徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載の振
動波駆動装置。
【請求項８】前記銅層の振動弾性体との接合面の表面粗
さは、１〜8sとしたことを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６または７に記載の振動波駆動装置。
【請求項９】前記プリント配線板と前記電気−機械エネ
ルギー変換素子の電極とは、該プリント配線板のパター
ン面側に凸電極部を有する異方性導電シートを間に介在
させて接続されていることを特徴とする請求項１ないし
８のいずれか一つに記載の振動波駆動装置。
【請求項１０】前記異方性導電シートは、その凸電極部
の周囲に熱溶融性の接着剤が予め設けられていて、前記
プリント配線板に取り付けられていることを特徴とする
請求項９に記載の振動波駆動装置。