JP4683884B2

JP4683884B2 - 振動型駆動装置および作動装置

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Publication number: JP4683884B2
Application number: JP2004251977A
Authority: JP
Inventors: 裕丸山; 潔日塔; 猛熊澤; 直樹宗宮
Original assignee: Canon Inc; Mino Ceramic Co Ltd
Current assignee: Canon Inc; Mino Ceramic Co Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2024-08-31
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Description

本発明は、弾性部材と弾性部材に接触する接触部材とを相対駆動させる振動型駆動装置に関するものである。

振動型駆動装置（例えば、振動波モータ）は、圧電素子への交流電圧の印加によって弾性部材に進行性や定在性の振動波を励起させ、弾性部材に加圧接触させたロータを回転させるものである。

ここで、弾性部材のうちロータとの接触部分には摩擦部材が設けられており、この摩擦部材の材料としては、高分子材料やその他金属材料などが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

従来の棒状タイプの振動型駆動装置では、黄銅製の弾性部材の表面に、耐摩耗性を有する炭化ケイ素粒子を含有した無電解ニッケルメッキが施されており、ロータとして、アルミニウムに陽極酸化処理を施したアルマイトを用いている。しかし、上述した材料で形成された振動型駆動装置では、摩耗量の増加を抑制するために、比較的短い駆動時間で駆動している。

そこで、摩擦部材の寿命の向上および幅広い用途での使用を図るために、耐摩耗特性に優れたセラミックス、具体的には入手し易く安価な酸化アルミニウムセラミックスで摩擦部材を形成したものがある（例えば、特許文献３参照）。この場合、炭化ケイ素粒子を含有した無電解ニッケルメッキを施した場合よりも耐摩耗性が向上し、振動型駆動装置の寿命を向上させることができる。

一方、最近では、振動型駆動装置を小型機器にも搭載できるように、小型化された振動型駆動装置が提案されている（例えば、特許文献４〜６参照）。
特開平５−２５２７６７号公報（段落番号００１３、００１４、図１等）特開平９−２８９７８５号公報（段落番号００４５、００４６、図３等）特開平１０−４２５７９号公報（段落番号００５０、図４等）特開２００３−１３４８５８号公報（段落番号００２４、図１等）特開２００３−１９９３７６号公報（段落番号００３４〜００３７、図２、３等）特開２００３−２０９９８３号公報（段落番号００１３〜００２１、図１等）

しかしながら、酸化アルミニウムセラミックスは金属材料に比べて靱性が低いため、酸化アルミニウムセラミックスで摩擦部材を形成する場合には、加工時などの製造工程において亀裂や欠けが発生しやすい。しかも、振動型駆動装置の駆動において、十分な耐摩耗性を得ることができないおそれがある。

特に、小型化された振動型駆動装置においては、弾性部材の信頼性向上に対して、さらなる高強度化が要求され、また、摩耗部材に対しても、亀裂やカケの導入され難い高強度、高靱性を示す材料の開発が望まれている。一方、振動型駆動装置に対する低コストの要求も強く、材料コストや製造コストが安価であることが必須である。

本発明は、電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される弾性部材と該弾性部材に接触する接触部材とを相対駆動する振動型駆動装置であって、
前記弾性部材および前記接触部材のうち少なくとも一方は、５重量％から４０重量％の酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスにより形成されており、
前記弾性部材および前記接触部材のうち少なくとも一方の部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の研磨面を備え、
前記研磨面における酸化ジルコニウム粒子と酸化アルミニウム粒子との高低差が０．２μｍ以下であることを特徴とする。
また、本発明は、電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される弾性部材と、該弾性部材上に設けられた摩擦部材に接触する接触部材又は前記弾性部材に接触する摩擦部材が設けられた接触部材とを相対駆動する振動型駆動装置であって、
前記摩擦部材は、５重量％から４０重量％の酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスにより形成されており、
前記摩擦部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の研磨面を備え、
前記研磨面における酸化ジルコニウム粒子と酸化アルミニウム粒子との高低差が０．２μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、酸化アルミニウムセラミックスに５重量％から４０重量％の酸化ジルコニウムを含有させ、弾性部材および接触部材の一方あるいは摩擦部材を形成し、これらの部材の表面に、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の研磨面を備え、
これらの研磨面における酸化ジルコニウム粒子と酸化アルミニウム粒子との高低差が０．２μｍ以下である構成とすることで、弾性部材や接触部材の機械的強度や靭性を向上させることができ、振動型駆動装置の駆動に伴う摩耗を抑制することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１に、本発明の実施例１である振動型駆動装置（振動波モータ）の断面図を示す。

シャフト６のフランジ部６ａは、第１の弾性部材４の内側に形成された端面に当接している。ここで、第２の弾性部材５をシャフト６の一端側に形成されたネジ部６ｂに係合させることで、フランジ部６ａおよび第２の弾性部材５によって、第３の弾性部材３、積層圧電素子７及びフレキシブル配線基板８が狭持され、振動体２が構成される。

積層圧電素子７は、複数の電極層および圧電層が交互に配置されており、各電極層にはグループ化された電極群（Ａ相およびＢ相の電極群）が形成されている。

ロータ９には、ステンレス鋼板をプレス成形し、焼き入れ処理することによって形成された接触部材１０が取り付けられている。

ロータ９と、ロータ９と係合するギア１１との間には、圧縮コイルバネ１３が配置されている。接触部材１０は、ロータ９を介して圧縮コイルバネ１３の付勢力を受けることにより、第３の弾性部材３に圧接している。

ギア１１およびフランジ部材１２は、シャフト６の他端側から挿入され、ギア１１はフランジ部材１２に係合する。ここで、フランジ部材１２は、シャフト６の他端側に形成されたネジ部６ｃと係合するナット１４とシャフト６に設けた円周状の小さな凸部６ｄによって、シャフト６のスラスト方向において位置決めされている。これにより、ギア１１およびロータ９は、シャフト６に対して傾くことなく安定してシャフト６の軸回りで回転できるようになっている。

駆動回路１５からフレキシブル配線基板８を介して積層圧電素子７の２つの電極群（Ａ相およびＢ相の電極群）に位相の９０度異なる交流電圧又はパルス電圧を印加すると、振動体２には互いに直交する２つの曲げ振動（図１の紙面の手前と奥の方向および紙面の左右方向の曲げ振動）が同時に励振されて合成される。これにより、第３の弾性部材３のうちロータ９側の表面には進行性の振動波（進行波）が発生し、この進行波による摩擦力により接触部材１０およびロータ９が第３の弾性部材３に対して回転する。

ロータ９の回転によってギア１１も回転し、ギア１１の回転力は動力伝達機構（不図示）を介して被駆動部材１６に伝達される。これにより、被駆動部材１６が駆動されることになる。ここで、被駆動部材１６としては、例えば、レンズ一体型のカメラ（作動装置）やレンズ装置（作動装置）内に設けられたズームレンズやフォーカスレンズ、複写機等の画像形成装置（作動装置）内に設けられた感光ドラムがある。すなわち、本実施例の振動型駆動装置１は、様々な被駆動部材１６の駆動源として用いられる。

従来の振動型駆動装置では、第３の弾性部材３の形成材料として、純度９９．５％以上の酸化アルミニウムセラミックスを用いているが、本実施例では、酸化ジルコニウムを含有する酸化アルミニウムセラミックスを用いている。そして、酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスを機械加工することで、第３の弾性部材３を形成している。

酸化ジルコニウムは、酸化アルミニウムと同じ酸化物セラミックスであり、大気中での混合分散や焼成が可能であるとともに、第３の弾性部材３の製造コストの点で他の材料に比べて優れている。このため、本実施例では、酸化アルミニウムとともに酸化ジルコニウムを用いるようにしている。

次に、本実施例における第３の弾性部材３の製造方法について説明する。

まず、純度９９．５％以上であって、平均粒径１μｍ以下の酸化アルミニウムの粉末および、純度９９％以上であって、平均粒径１μｍ以下の酸化ジルコニウムの粉末をそれぞれ所定量、用意する。そして、酸化アルミニウム粉末および酸化ジルコニウム粉末を、湿式混合によって十分に混合および分散させた後、所定のバインダーを用いてスプレー乾燥にて顆粒状に造粒し、この顆粒を金型プレスで所定の形状に成形する。

そして、上記成形体を、大気中において、それぞれの混合比に最適の温度条件（具体的には、１４５０〜１６５０℃）で４時間を限度として焼成処理を行う。ここで、本実施例では、焼成処理後の成形体の寸法が、第３の弾性部材３の寸法として予め設定されている外径１０ｍｍおよび内径１．６５ｍｍとなるようにし、焼成処理後に外径および内径に関する加工は行わないようにした。このように焼成処理後の加工を省くことでコストダウンを図ることができる。

一方、焼成処理後の成形体の厚みは１．７〜１．８ｍｍとなっており、粗加工としてダイヤモンド砥石を用いて両端面の研削加工を行うことで、厚さを１．５１〜１．５２ｍｍとした。

ここで、第３の弾性部材３のうち接触部材１０の端部が接触する面（摩擦面）に、粗加工後の研削条痕が残存した状態では、振動型駆動装置１を駆動した際における上記摩擦面との摩擦によって、金属製の接触部材１０の端部が摩耗しやすくなってしまう。

そこで、本実施例では、第３の弾性部材３の仕上げ加工として、粗加工された表面に対して、平均粒径が約１〜６μｍのダイヤモンド砥粒と錫ラップ盤を用いた湿式ラッピングによる鏡面研磨を行った。

鏡面研磨された表面における、ＪＩＳＢ００３１に定義されている算術平均粗さ（Ｒａ）は０．２μｍであった。また、鏡面研磨によって最終的に形成された第３の弾性部材３の厚みは、１．５０ｍｍであった。

ここで、第３の弾性部材３の摩擦面における算術平均粗さ（Ｒａ）の値は、０．２μｍよりもさらに小さくすること、すなわち、更なる平滑面にすることが可能であり、所定の加工条件の下で十分な時間をかけて鏡面研磨を行うことで、算術平均粗さ（Ｒａ）を約０．０２μｍとすることができる。

算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍおよび０．０２μｍである摩擦面をそれぞれ持つ第３の弾性部材３を用いて振動型駆動装置の駆動特性や摩耗を比較したところ、大きな差は生じなかった。これにより、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍおよび０．０２μｍのいずれであっても、振動型駆動装置の駆動特性や摩耗には影響を与えないことが分かる。

例えば、上記の粗加工された表面のＲａが０．２μｍを超える場合には、駆動の初期段階から金属製の接触部材１０の端部の摩耗が多く耐久性に難がある。また、摩耗による摩耗粉の影響により、駆動性能も初期段階から不安定な状態となり易い。

この粗加工された表面に湿式ラッピングによる鏡面研磨を行って表面のＲａを０．２μｍにすることは、比較的短時間で達成でき、しかも容易で生産性も良好であった。ここで、Ｒａを０．０２μｍよりさらに小さくしても良いのだが、加工時間が長くなるため、生産性や製造コストを考慮すると実際の製造上では適当でない。

一方、鏡面研磨した摩擦面を電子顕微鏡で観察したところ、酸化アルミニウムの結晶粒径が０．５〜６μｍであり、酸化ジルコニウムの結晶粒径が０．１〜２．０μｍであった。

図２に、２０重量％の酸化ジルコニウムを添加した酸化アルミニウムセラミックスで形成された第３の弾性部材３の摩擦面を、電子顕微鏡で観察した状態を示す。ここで、図２（Ａ）は走査電子線像を示し、黒色領域が酸化アルミニウムの結晶粒子を示し、白色領域が酸化ジルコニウムの結晶粒子を示している。図２（Ａ）に示すように、黒色領域の周囲には、黒色領域よりも小さい白色領域が存在している。

一方、鏡面研磨した摩擦面を電子顕微鏡で詳細に観察したところ、この摩擦面には酸化アルミニウム粒子および酸化ジルコニウム粒子によって僅かな凹凸（高低差）が存在していることを確認できた。

図２（Ｂ）は、走査電子線像の検出信号に対して時間で微分した画像処理を行うことによって摩擦面での凹凸を強調させた図である。図２（Ｂ）に示すように、酸化ジルコニウム粒子（図２（Ａ）の白色領域に相当する部分）は、酸化アルミニウム粒子（図２（Ｂ）の黒色領域に相当する部分）よりも約０．０５μｍの分だけ突出している。

上述したようにダイヤモンド砥粒および錫ラップ盤を用いた研磨処理を行うことで、算術平均粗さ（Ｒａ）が約０．２〜０．０２μｍである摩擦面を形成することができる。ここで、研磨処理に用いる砥粒およびラップ盤の材料や、加工条件や加工手順を代えて種々検討した結果、算術平均高さＲａが上記値と同じ値を示す場合でも、酸化アルミニウム粒子が凸となる場合や、酸化ジルコニウム粒子が凸となる場合が生じた。そして、算術平均粗さ（Ｒａ）が約０μｍから０．２μｍの範囲内の値を示す摩擦面を形成することができた。

ここで、摩擦面に生じる凸凹は、主に、研磨処理に用いた砥粒と比較したときの酸化アルミニウム結晶粒子および酸化ジルコニウム結晶粒子の硬度や弾性率の差、加工時の応力付加状態による各結晶粒子のたわみ量などの差異によるものと考えられる。

ここで、第３の弾性部材３の摩擦面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ〜０．０２μｍであって、最大０．２μｍの凹凸がある状態において、振動型駆動装置を駆動したところ、安定した駆動を行うことができた。また、摩擦面での摩耗量の絶対量も少なく、定常的な摩耗を示した。

これらの結果より、第３の摩擦部材３の摩擦面に、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．０２μｍであって、最大０．２μｍの高低差を持つ凹凸が形成されていることで、振動型駆動装置の駆動初期から摩耗を安定させ、定常後の摩耗も安定にしている可能性がある。

次に、酸化ジルコニウムの含有量が異なる酸化アルミニウムセラミックスで形成された第３の弾性部材３を用いて、振動型駆動装置１の駆動による摩耗試験を行った。摩耗試験は、定格出力（０．５Ｗ）で４０時間、振動型駆動装置を駆動させた後、第３の弾性部材３の摩擦面のうち６〜８箇所の領域における摩耗深さを測定することによって行った。

図３に、上記摩耗試験の結果を示す。ここで、図３の縦軸は、第３の弾性部材３の摩擦面のうち６〜８箇所の領域における平均摩耗深さを示し、横軸は、酸化ジルコニウムの含有量を示す。

図３に示すように、摩擦面における平均摩耗深さは、酸化ジルコニウムを添加することで、酸化ジルコニウムを添加しない場合に比べて浅くなった。特に、酸化ジルコニウムの添加量が５重量％以上であるときに、平均摩耗深さが著しく浅くなり、摩擦面での摩耗が抑制された。ここで、酸化ジルコニウムの添加量が５重量％から４０重量％までは概ね等しい平均摩耗深さとなり、４０重量％を超えると平均摩耗深さが大きくなっていく傾向を示した。

ここで、酸化アルミニウムだけを用いた場合には、摩耗が進む過程で酸化アルミニウムの結晶粒子が抜け落ち、抜け落ちた箇所がさらに摩耗を受けて損傷が進むと考えられる。
一方、５重量％から４０重量％までの範囲内で酸化ジルコニウムを酸化アルミニウムに添加した場合には、図３で説明したように摩耗量を抑えることができるため、酸化ジルコニウムによって酸化アルミニウムの結晶粒子が抜け落ちるのを抑えていると考えられる。

図３に示すように、酸化ジルコニウムの添加量が４０重量％を超える場合には、添加量の増加に伴って摩耗量がわずかに増加していく傾向を示した。これは、酸化ジルコニウムが酸化アルミニウムよりも硬度が低いため、酸化ジルコニウムの摩耗量が増加したものと考えられる。

ここで、酸化アルミニウム中における酸化ジルコニウムの分散状態は均一であることが好ましいが、図２に示すように少なくとも一部の領域において不均一な分散状態が存在しても第３の弾性部材３の摩擦面における摩耗特性に大きな影響を与えないことが分かった。

すなわち、高い均一性が可能な複酸化物製造プロセスである金属アルコキシド法や共沈法に代表される液相法により第３の弾性部材３の出発原料を製造することができるが、上述した本実施例の製造方法のように安価で一般的なセラミックス製造プロセスにより製造しても、第３の弾性部材３の摩擦面としては摩耗の点で十分に優れた特性を得ることができる。

図４は、酸化ジルコニウムの添加量が異なる酸化アルミニウムセラミックスの室温２０℃における強度および破壊靱性値の関係を示す図である。ここで、図中の白抜きの四角は強度を示し、黒丸は破壊靭性値を示す。

強度はＪＩＳＲ１６０１に規定された３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの角柱状の試験片を作製し、３点曲げ法により測定した。一方、破壊靱性値の測定方法としては、セラッミクスに対する多くの測定方法が提案されているなかで、本実施例では、上記試験片の表面を鏡面加工した後、ビッカース硬度計で圧子を導入し、表面に発生した亀裂長さから破壊靭性値を算出する、いわゆるＩＦ法（Indentation Fracture Method;ＪＩＳＲ１６０７）を行った。

図４に示すように、酸化ジルコニウムを添加した酸化アルミニウムセラミックスの強度及び破壊靱性値は、酸化ジルコニウムを添加しない場合に比べて大きな値を示し、酸化ジルコニウムの含有量が所定量になるまでは増加した。

ここで、図３に示した酸化ジルコニウムの添加に伴う平均摩耗深さの減少は、図４に示す強度および破壊靭性値の増加と関係があるものと考えられる。また、酸化ジルコニウムの添加に伴う酸化アルミニウムセラミックスの強度および破壊靭性値の増加の主なメカニズムは、分散した酸化ジルコニウムの粒子が破壊の主原因である亀裂の進展を偏向させたり、亀裂を遮蔽させたりすることにあると考えられる。

図３に示した平均摩耗深さの減少は、摩擦面での摩耗が進行した際にセラミックス粒子が抜け落ちる主原因であるセラミックス粒子の周りに発生する亀裂が、酸化ジルコニウムによって遮蔽するものと考えられる。また、本実施例における第３の弾性部材３を実際に製造した際には、機械加工時の亀裂の存在やエッジの欠けが著しく減少し、副次的に部材の歩留まりの改善効果も得られた。

なお、酸化ジルコニウムは酸化アルミニウムよりも高価であるため、低コスト化を図るためには、摩耗を減少させる上で十分な効果が得られる酸化ジルコニウムの添加量の範囲内のうち少ない量を用いることが好ましい。すなわち、酸化ジルコニウムの含有量が、５重量％から４０重量％の範囲内であって、且つ４０重量％よりも小さいことが好ましい。

図３から分かるように、上述した５重量％から４０重量％の範囲では、酸化ジルコニウムを添加しない場合に比べて、摩耗を抑制する点で十分に効果が得られる。ここで、酸化ジルコニウムの添加量を１０重量％から３０重量％とすることがより好ましい。すなわち、図３の測定結果に示すように、酸化ジルコニウムの添加量が１０重量％、３０重量％であるときに平均摩耗深さが最も浅くなるため、この数値範囲内での添加量に設定することで、より高い摩耗抑制効果が得られる。また、１０重量％から３０重量％の添加量は、上述した範囲の上限値である４０重量％よりも小さいため、低コスト化を図ることができる。

一方、本実施例では、製造コストの低減を図るため、酸化ジルコウムを含有した酸化アルミニウムに焼結助剤（酸化イットリウム）を添加した場合についても検討を行った。すなわち、酸化アルミニウム粉末および酸化ジルコニウム粉末をそれぞれ所定量秤量し、酸化イットリウムを添加させた状態で混合し、１５００℃、１５５０℃、１６００℃で焼成処理を行った。ここで、酸化ジルコニウムの添加量は２０重量％とした。そして、酸化アルミニウムセラミックス（酸化ジルコニウム含有）の相対密度を測定した。

図５に、酸化イットリウムの添加量と、各焼成温度における酸化アルミニウムセラミックス（酸化ジルコニウム含有）の相対密度との関係を示す。

図５に示すように、焼成温度１５００℃では酸化イットリウム添加量が０．０重量％よりも大きく２．０重量％までの範囲内で、１５５０℃では０．０重量％よりも大きく１．５重量％までの範囲内で、１６００℃では０．０重量％よりも大きく１．０重量％までの範囲内で、酸化アルミニウムセラミックスの緻密化を促進させ、相対密度を向上させることができた。

一方、焼結助剤として、酸化イットリウム以外の、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを用いて上記と同様の測定を行ったところ、酸化イットリウムと同様な傾向を示した。また、合計の添加量が０．５〜２．０重量％の範囲となるように、酸化イットリウム、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを混ぜて使用しても、酸化イットリウムだけの場合（図５）と同様な傾向を示した。

焼結助剤として上述した酸化物を添加することで、酸化ジルコニウムを含有する酸化アルミニウムセラミックスの焼成温度を５０〜１５０℃下げることができるため、製造コストを低減することができる。

なお、図５は酸化ジルコニウムを２０重量％添加した酸化アルミニウムセラミックスの焼成の例であるが、酸化ジルコニウムを５〜４０重量％添加した場合も同様の効果が得られた。

ここで、焼結助剤の添加量が２．０重量％以下である場合には、振動型駆動装置の駆動性能や摩耗特性にほとんど影響を与えることはなく、焼成温度の低下によって製造コストを低減させることができる。また、酸化イットリウム等を、工業的に使用されている安定化又は部分安定化酸化ジルコニウムの安定化剤として加えても、同様の効果が得られる。

本実施例では、酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスを用いて第３の弾性部材３を製造することで、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムセラミックスが本来有する振動減衰を抑制する（内部損失を抑制する）材料特性や耐摩耗性を、第３の弾性部材３に付与することとしている。これにより、振動型駆動装置の駆動効率や耐久時間を向上させることができる。

一方、振動型駆動装置の構造や性能によっては、第３の弾性部材３を金属材料で形成し、この表面、すなわち、摩擦面となる側の面に、酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスによってリング状に形成された摩擦部材を設けてもよい。このような構成であっても、上述した効果と同様の効果が得られる。

また、ロータ９の接触部材１０を、金属アルミを陽極酸化処理したアルマイトで形成した場合でも、第３の弾性部材３の摩擦面における大幅な摩耗を抑制できた。

一方、接触部材１０を、酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスで形成してもよい。また、第３の弾性部材３および接触部材１０を、酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスで形成してもよい。これらの構成であっても、接触部材１０や第３の弾性部材３における摩耗を抑制することができる。

本実施例では、棒状タイプの振動型駆動装置について説明したが、本発明は、円環タイプ、円盤タイプ、板状タイプといったいかなるタイプの振動型駆動装置にも適用することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、５重量％〜４０重量％の酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスを用いて第３の弾性部材３を形成することで、振動型駆動装置の製造コストを低減することができるとともに、酸化アルミニウムだけを用いた場合に比べて機械的な強度および靭性を向上させることができる。これにより、第３の弾性部材３の加工時等において、亀裂や欠けの発生を抑制することができるとともに、摩耗の増加を抑制することができる。したがって、振動型駆動装置の寿命を向上させることができる。

また、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムの硬度や弾性率の差異により、研磨加工後の摩擦面に微少な高低差（約０．２μｍ以下の高低差）を設けることができる。これにより、振動型駆動装置を効率良く駆動することができる。

また、酸化ジルコニウムや酸化アルミニウムは、振動減衰を抑制する特性を有するため、これらの材料を用いて第３の弾性部材３を形成することで、振動型駆動装置の駆動効率を向上させることができる。しかも、酸化アルミニウムは安価であるため、振動型駆動装置の低コスト化を図ることができる。

本発明の実施例１である振動型駆動装置の断面図である。実施例１における弾性部材の表面を電子顕微鏡で観察した図（Ａ、Ｂ）である。酸化ジルコニウムの含有量と弾性部材の摩擦部分における平均摩耗深さとの関係を示す図である。酸化ジルコニウムの含有量と、酸化アルミニウムセラミックスの強度および破壊靭性値との関係を示す図である。各焼成温度における酸化イットリウムの添加量と弾性部材の相対密度との関係を示す図である。

符号の説明

１・・・振動型駆動装置
３、４、５・・・弾性部材
７・・・積層圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
９・・・ロータ
１０・・・接触部材

Claims

電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される弾性部材と該弾性部材に接触する接触部材とを相対駆動する振動型駆動装置であって、
前記弾性部材および前記接触部材のうち少なくとも一方は、５重量％から４０重量％の酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスにより形成されており、
前記弾性部材および前記接触部材のうち少なくとも一方の部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の研磨面を備え、
前記研磨面における酸化ジルコニウム粒子と酸化アルミニウム粒子との高低差が０．２μｍ以下であることを特徴とする振動型駆動装置。
電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される弾性部材と、該弾性部材上に設けられた摩擦部材に接触する接触部材又は前記弾性部材に接触する摩擦部材が設けられた接触部材とを相対駆動する振動型駆動装置であって、
前記摩擦部材は、５重量％から４０重量％の酸化ジルコニウムを含有した酸化アルミニウムセラミックスにより形成されており、
前記摩擦部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の研磨面を備え、
前記研磨面における酸化ジルコニウム粒子と酸化アルミニウム粒子との高低差が０．２μｍ以下であることを特徴とする振動型駆動装置。
前記酸化アルミニウムセラミックスは、１０重量％から３０重量％の酸化ジルコニウムを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型駆動装置。
前記酸化アルミニウムセラミックスは、酸化イットリウム、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムのうち少なくとも１つを、０．１重量％から２重量％含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の振動型駆動装置。
請求項１から４のいずれか１つに記載の振動型駆動装置と、
該振動型駆動装置により駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする作動装置。