JP7395320B2 - 振動型アクチュエータ、雲台、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動体と接触体を備えた、振動型アクチュエータに関するものである。

振動型アクチュエータは低速・大トルクなどの特徴から、例えば一眼レフカメラの撮影レンズにおけるオートフォーカスの駆動用モータとして実用化されており、近年はカメラ以外のさまざまな電子機器への適用も期待されている。例えば、ロボットアームの関節駆動やロボットハンドの回転駆動、監視カメラ等の撮像装置の雲台の回転駆動、画像形成装置の感光体ドラムの回転駆動への振動型アクチュエータの適用が期待されている。

このような他用途への適用に向けて、振動型アクチュエータの高出力化と高温環境におけるより安定的な動作が求められている。しかしながら、振動型アクチュエータは温度上昇によって振動体を構成する弾性体と圧電素子の接着部の剥がれや、振動体と接触体の摩擦効率の低下などが発生し、振動型アクチュエータの性能に影響が生じるおそれがある。そのため、振動型アクチュエータの温度を検知し、検知された温度に基づいて振動型アクチュエータを制御し、動作させることが必要となっている。そこで、振動型アクチュエータの振動体に温度センサを取り付け、温度を検知する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、円環状の振動体のうち圧電素子が設けられた外周側ではなく、内周側に温度センサが設けられている。振動体の主な発熱源は、振動体の外周側であるため、発熱源から離れた位置である内周側に設けられた温度センサでは振動体の温度上昇を正確には測定できないという課題があった。

また、特許文献２に記載された技術では、振動体の駆動振動の振幅が大きい部分に温度センサが設けられているため、温度センサの配線が振動する。したがって、振動型アクチュエータに異音（鳴き）が発生したり、電気素子としての温度センサの配線が断線したりするという課題があった。

また、上記特許文献１と上記特許文献２に記載された技術では、振動型アクチュエータの組立時に温度センサを取り付ける工程が必要となり、組立が複雑になるという共通の課題があった。

特開平９－９８５８９ 特開平６－２８４７５３

そこで、本発明は、異音の発生や電気素子の配線の断線を抑える振動型アクチュエータを提供する。

上記課題を解決するため、
弾性体および電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
前記電気－機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板と前記電気－機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備える振動体であって、
前記ランド部は前記電気素子に接続し、前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に延在する延在部を備え、
前記電気素子と前記ランド部を通電可能に固定する固定部をさらに有し、
前記延在部は、前記延在部と前記固定部が接触する位置に対して前記節線に沿った方向にさらに延在し、
前記配線部は前記延在部を介し前記電気素子に接続する振動型アクチュエータを提供する。

上記発明により、異音の発生や電気素子の配線の断線を抑える振動型アクチュエータを提供することができる。電気素子が温度センサの場合、より確実な温度検出が可能な振動型アクチュエータを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの構成を概略的に示す断面図である。 図１における振動体の構成を概略的に示す斜視図である。 図１における振動体の構成を概略的に示す断面図である。 図１における振動体に励起される駆動振動の変形の様態を説明するための図である。 図１におけるフレキシブルプリント基板の構成を概略的に示す図である。 図５におけるフレキシブルプリント基板の一部を拡大した図である。 図６におけるサーミスタとサーミスタ用ランドとサーミスタ用配線の構成を概略的に示す図である。 図１における振動体の第１の変形例のフレキシブルプリント基板の一部を示す図である。 図１における振動体の第２の変形例のフレキシブルプリント基板の一部を示す図である。 図１における振動体の第３の変形例のフレキシブルプリント基板の一部を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータのサーミスタとサーミスタ用ランドとサーミスタ用配線の構成を概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータにおける振動体の第１の変形例のフレキシブルプリント基板の一部を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータにおける振動体の第２の変形例のフレキシブルプリント基板の一部を示す図である。 図１における振動体に励起される駆動振動の変形の様態とサーミスタの位置を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを搭載した雲台と、雲台に搭載された撮像装置の構成を概略的に示す図である。

［実施例１］
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の実施形態に係る振動型アクチュエータ１０の構成を概略的に示す断面図である。振動型アクチュエータ１０における振動体２０および接触体３０（被駆動体）および加圧機構４０等の機械的構成は、例えば特開２０１７－１０８６１５号公報に記載の振動型アクチュエータと機能的には同等である。

本実施形態の振動型アクチュエータは、弾性体および電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、振動体と接する接触体を備えている。加えて、電気－機械エネルギー変換素子に給電するフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板と前記電気－機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた温度検出手段、を備えている。

図１において、振動型アクチュエータ１０は、円環状に形成された振動体２０、円環状に形成された接触体３０、および加圧機構４０を備える。また、振動型アクチュエータ１０は、シャフト、ハウジング、ベアリングを備える。

「接触体」とは、振動体と接触し、振動体に発生した振動によって、振動体に対して相対移動する部材のことをいう。接触体と振動体の接触は、接触体と振動体の間に他の部材が介在しない直接接触に限られない。接触体と振動体の接触は、振動体に発生した振動によって、接触体が振動体に対して相対移動するならば、接触体と振動体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」は、接触体及び振動体とは独立した部材（例えば焼結体よりなる高摩擦材）に限られない。「他の部材」は、接触体又は振動体に、メッキや窒化処理などによって形成された表面処理部分であってもよい。

振動体２０は、弾性体２１と、弾性体２１に接合された電気－機械エネルギー変換素子である圧電素子２２と、圧電素子２２に接合されて圧電素子２２に交流電圧である駆動電圧を印加するための給電部材１００を有する。この給電部材１００に電気素子としての温度検出手段であるサーミスタ１２０が設けられている。

接触体３０は、本体３０ａおよび接触ばね３０ｂを有する。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、接触体３０の材料はこれに限らない。

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はシャフトを中心軸として同心円状に配置され、シャフトに固定された加圧機構４０によってシャフトのスラスト方向に関して互いに加圧接触（摩擦接触）する。具体的には、シャフト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をスラスト方向に押圧する。このように構成されることにより、接触体３０と振動体２０は安定的に接触する。

図２は、振動体２０の構成を概略的に示す斜視図である。

給電部材１００は、円環状の圧電素子２２に接合されたフレキシブルプリント基板１１０と、フレキシブルプリント基板に接続された駆動用コネクタ１９０を有する。

図３は、振動体２０の構成を概略的に示す断面図である。図３はサーミスタ１２０を含む断面であり、図１と同じ断面を示している。該断面における弾性体２１、圧電素子２２およびフレキシブルプリント基板１１０の肉部はハッチングで描かれているとともに、紙面に向かって奥行方向に在る弾性体２１、圧電素子２２およびフレキシブルプリント基板１１０は線図で示されている。

図３において、弾性体２１は円環状の部材からなり、弾性体２１は基底部２１ａと、基底部２１ａの内径側には基底部２１ａを支持するための接続部２１ｂが一体的に形成されている。さらに内径側には弾性体２１をハウジングに固定するための取付部２１ｃが一体的に形成されている。弾性体２１の材料は適宜選択できるが、本実施の形態では、窒化処理されたステンレス鋼等の鉄系材料を用いる。

弾性体２１の基底部２１ａの一方の面は接触体３０と加圧接触する接触部２５であり、基底部２１ａの他方の面には圧電素子２２が接合される。圧電素子２２にはフレキシブルプリント基板１１０が接合される。フレキシブルプリント基板１１０には振動体２０の温度検出手段であるサーミスタ１２０が実装される。

弾性体２１は、取付部２１ｃに設けられた穴とハウジングの穴を螺合されることにより、ハウジングへ固定される。ハウジングはベアリングを備えており、そのベアリングはシャフトを軸支する。

振動型アクチュエータ１０では、給電部材１００に備えられた駆動用コネクタ１９０とフレキシブルプリント基板１１０を通して圧電素子２２へ交流電圧である駆動電圧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。駆動振動の態様は圧電素子２２が有する複数の電極の数や配置形態に依存するが、励起される駆動振動が振動体１０の周方向に進むｎ次（本実施形態ではｎ＝９）の進行波となるように、圧電素子２２が設計される。なお、ｎ次の駆動振動とは基底部２１ａ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の基底部２１ａへ伝達され、接触部２５に生じた進行波によって、接触体３０をシャフト回りの周方向へ駆動する。すなわち、接触体３０は振動体２０と同心を保ったまま、相対的に回転運動する。接触体３０に発生した回転力は加圧機構４０とシャフトを通して外部へ出力される。

振動型アクチュエータ１０では、給電部材１００に備えられた駆動用コネクタ１９０とフレキシブルプリント基板１１０を通して圧電素子２２へ交流電圧である駆動電圧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。駆動振動の態様は圧電素子２２が有する複数の電極の数や配置形態に依存するが、励起される駆動振動が振動体１０の周方向に進むｎ次（本実施形態ではｎ＝９）の進行波となるように、圧電素子２２が設計される。なお、ｎ次の駆動振動とは基底部２１ａ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の基底部２１ａへ伝達され、接触部２５に生じた進行波によって、接触体３０をシャフト回りの周方向へ駆動する。すなわち、接触体３０は振動体２０と同心を保ったまま、相対的に回転運動する。接触体３０に発生した回転力は加圧機構４０とシャフトを通して外部へ出力される。

図１に描かれている本実施形態の振動型アクチュエータ１０は、例えばハウジングを所望の部材に固定し、シャフトの下方に末広がりに構成されているフランジ面にカメラ等の可動対象を固定することで、可動対象を自由に回転駆動させることができる。他方で、シャフトを固定してハウジングを回転駆動させることも可能である。

図４は、振動体２０に励起される駆動振動の変形の様態を説明するための図である。なお、図４では、振動体２０において励起される駆動振動の変位に対する理解を容易にするために、変位を実際よりも誇張している。給電部材５００は不図示である。

図５は、フレキシブルプリント基板１１０の構成を概略的に示す図である。フレキシブルプリント基板１１０は積層構造である。フレキシブルプリント基板は、ベースフィルムと配線のみ表示し、カバーフィルムは不図示とする。

本実施形態の振動型アクチュエータにおいては、フレキシブルプリント基板は、電気－機械エネルギー変換素子と連結する第１の端子部および第１の配線部を有している。加えて、第１の端子部および第１の配線部とは別に設けられ、温度検出手段と連結する第２の端子部および第２の配線部を有している。

フレキシブルプリント基板１１０は、柔軟な樹脂で形成された平面的な基材に設けられた配線と端子を備えている。フレキシブルプリント基板の樹脂部分における、圧電素子が接合する接合面と、接合面と対向する反対側の面と、その両面の間の部位を含む樹脂部分を接合部と以下では呼称する。

フレキシブルプリント基板１１０と圧電素子が重なる領域では、両者が隣接しているため、その温度はほぼ圧電素子と同等であることが本願発明者の検討の末に分かった。

「重なる領域」とは二つの部材の互いの接平面に垂直な方向から、両者の前記接平面の正射影が重なる領域を示す。直接接触している接平面を示すのみならず、当該接平面に対向する面にある領域も含むものとする。

加えて、フレキシブルプリント基板１１０と接着された振動体２０の基底部２１ａの温度は熱源となる接触部２５の温度ともほぼ同等であることも分かった。

以上のことを踏まえ、フレキシブルプリント基板１１０は本実施形態においては以下のように構成される。

フレキシブルプリント基板１１０は、圧電素子２２と接着により接合される接合部１１０ａと、駆動用コネクタ１９０を取り付ける第１の端子部１１０ｃを備える。加えて、接合部１１０ａと第１の端子部１１０ｃの間に位置する中継部１１０ｂと、第１の端子部１１０ｃの一部から張り出した第２の端子部１１０ｄを備える。

フレキシブルプリント基板１１０の接合部１１０ａには電気素子としてのサーミスタ１２０が実装される。圧電素子２２に設けられた電極パターンと、圧電素子２２の外形を図中の破線で表す。圧電素子２２の電極は、周方向に駆動振動の次数ｎの４倍の数（本実施形態では９×４＝３６個）に分割され、１つの電極の周方向の大きさは駆動振動の周方向波長のおよそ４分の１となっている。

第１の端子部１１０ｃは、駆動用コネクタ１９０を電気的に接続する駆動用端子１３０を備える。駆動用端子１３０は、駆動振動を励起するための駆動電圧を印加する電圧印加端子と、ＧＮＤ端子を備える。ＧＮＤ端子は、ハウジングを経由し、弾性体２１に接続される。

電圧印加端子は、接合部１１０ａと中継部１１０ｂと第１の端子部１１０ｃに形成された駆動用配線１３１を通して、円周状に配置された複数の圧電素子の電極２２ａに接続される。電圧印加端子に接続された圧電素子の電極２２ａと、ＧＮＤ端子に接続された弾性体２１を介して圧電素子２２の厚み方向に電界をかけることで振動体２０に駆動振動を発生させる。

図６は、図５におけるフレキシブルプリント基板１１０の一部を拡大した図である。サーミスタ１２０は、フレキシブルプリント基板１１０と圧電素子２２が重なる領域である接合部１１０ａに設けられている。サーミスタ１２０は、フレキシブルプリント基板に設けられたランド部としてのサーミスタ用ランド１３５に、はんだからなる固定部によって導通可能に固定される。サーミスタ用ランド１３５は、サーミスタ用配線１３４と、第２の端子部１１０ｄの先端に設けられたサーミスタ用端子１３３を経由し、不図示の温度検出回路に接続される。

サーミスタ用端子１３３はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）で構成されている。なお、サーミスタ１２０とサーミスタ用配線１３４は、駆動用配線１３１等の振動体２０の駆動振動を励起するための配線とは絶縁されている。

本実施形態の振動型アクチュエータは接触体、弾性体、圧電素子、およびフレキシブルプリント基板の順に配されている。

図７は、サーミスタ１２０とサーミスタ用ランド１３５とサーミスタ用配線１３４を説明する図である。振動体２０の駆動振動は、弾性体２１の基底部２１ａの周方向における波数がｎ個となる曲げ振動であり、進行波が周方向に進行する。したがって、駆動振動波の節線は円環状の基底部２１ａの放射方向に沿ったものとなる。

図１４は振動体２０に発生する駆動振動と電気素子としてのサーミスタ１２０を概略的に示す図である。駆動振動の振幅とサーミス１２０の振幅は、説明の為に実際の寸法よりも拡大している。駆動振動は紙面水平方向の左向きに進行する進行波であり、時間的に図１４の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の順に推移する。駆動振動の節線が延在する方向である節線方向は紙面垂直方向であり、駆動振動の節線方向に沿った接触線１４８で大きな繰り返し応力が発生する。

図７に戻る。サーミスタ用ランド１３５は領域Ｓ１を有し、領域Ｓ１に内在する領域Ｓ２の一部、および領域Ｓ３を有している。

点線の領域Ｓ１はサーミスタ用ランドの領域を示しサーミスタ用配線１３４と通電可能に接続している。点線の領域Ｓ２はサーミスタ用ランド１３５とサーミスタ１２０の底面が重なる領域を含み、領域Ｓ３は延在部１３５ａの領域を表す。延在部１３５ａは領域Ｓ２から駆動振動の節線に沿った方向に延在したサーミスタ用ランドの一部を示す。

サーミスタ用ランド１３５は、サーミスタ用ランド１３５とサーミスタ１２０が重なる領域（Ｓ２の一部）に対して、駆動振動の節線に沿った方向（本実施形態では放射方向）に延在した延在部１３５ａ（Ｓ３）を備える。サーミスタ用配線１３４は延在部１３５ａを介してサーミスタ１２０と電気的に接続している。

振動体２０の駆動振動に倣って、フレキシブルプリント基板１１０も振動する。サーミスタ用ランド１３５とサーミスタ１２０の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線１３５ｃで大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド１３５が断線しやすい。本実施形態の構成では、サーミスタ用ランド１３５の一部である駆動振動の節線に沿った接触線１３５ｃが断線しても、延在部１３５ａを介してサーミスタ１２０とサーミスタ用配線１３５が導通を確保することができる。

また、サーミスタ用ランド１３５の断線は、サーミスタ１２０との接触線だけでなく、サーミスタ１２０を固定ための通電するとともに固定部でもあるはんだとの接触線で発生する可能性がある。サーミスタ用ランド１３５とはんだの角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線では大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド１３５が断線する場合がある。そのため、延在部１３５ａは、サーミスタ１２０をサーミスタ用ランド１３５に導通して固定するためのはんだ（固定部）よりも駆動振動の節線に沿った方向にさらに延在しているとより好ましい。

図８は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。図８に示すように、本実施形態のサーミスタ用ランド１３７に穴１３７ｂが設けられ、矩形状のサーミスタ１２０の隅部と穴１３７ｂが投影面上で重なるように構成することが好ましい。サーミスタ用ランド１３７とサーミスタ１２０の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線１３７ｃで発生するランド上のき裂の進展を穴１３７ｂで止めることができる。これにより、サーミスタ１２０とサーミスタ用配線１３６の導通が延在部１３７ａを介して確保される。

図９は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。図９に示すように、サーミスタ用ランド１３９は駆動振動の節線方向に延在した延在部１３９ａを備えていれば、同様の効果を得ることができる。サーミスタ用ランド１３９とサーミスタ１２０の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線１３９ｃで断線したとしても、サーミスタ１２０とサーミスタ用配線１３８の導通が延在部１３９ｃを介して確保される。

図１０は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、サーミスタ１２０の長手方向が、駆動振動の節線方向と一致するようにサーミスタ１２０が配置されているが、これに限定されない。サーミスタ１２０と駆動振動の節線方向の位置関係、角度は自由に選択することができる。図１０に示すように、サーミスタ１２０の短手方向が、駆動振動の節線方向と一致するように配置されていても良い。サーミスタ用ランド１４１とサーミスタ１２０の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線１４１ｃで断線したとしても、サーミスタ１２０とサーミスタ用配線１４０の導通が延在部１４１ｃを介して確保される。

本実施形態のサーミスタ用ランドの延在部の領域（Ｓ３）の面積は、サーミスタ用ランドがサーミスタ１２０と重なる領域の投影面積の１．５倍以上あることが好ましい。さらには、サーミスタ用ランドの延在部の面積は、サーミスタ用ランドがサーミスタ１２０とはんだ等の固定部と重なる領域の投影面積の１．５倍以上あることが好ましい。サーミスタ用ランドの断線防止に対する効果をさらに向上させることができる。

本実施形態では矩形のサーミスタ用ランドを説明したが、これに限定されない。サーミスタ用ランドの形状は、円形や半円形など自由に選択することができる。駆動振動の節線方向に延在する延在部を備えていればよい。本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態により得られる効果を説明する。振動型アクチュエータ１０の振動体２０の駆動時の発熱源は、弾性体２１の基底部２１ａと圧電素子２２の振動による損失と、弾性体２１と接触体３０の摩擦接触による摩擦による損失である。駆動時には振動体２０の基底部２１ａ近傍の温度が最も上昇する。過度な昇温は、圧電素子２２の性能、振動体２０の振動特性、振動体２０と接触体３０との摩擦特性に変化を生じさせるおそれがある。加えて、弾性体２１と圧電素子２２の接着剥がれ、圧電素子２２とフレキシブルプリント基板１１０の接着剥がれを引き起こすおそれがある。

上述したように、圧電素子２２とフレキシブルプリント基板１１０の接合部１１０ａの温度は基底部２１ａとほぼ同じ温度である。そのため、フレキシブルプリント基板１１０の接合部１１０ａにサーミスタ１２０を設けて温度測定することで振動体２０の高温部の温度測定が可能となる。

本実施形態では、フレキシブルプリント基板１１０の駆動用配線１３１が設けられた中継部１１０ｂにサーミスタ用配線１３４を通している。そのため、サーミスタ用配線をフレキシブルプリント基板とは別に設ける従来の方式と異なり、サーミスタ用配線に関わる部品数を低減することができる。したがって、振動型アクチュエータ１０の駆動時の配線に起因する異音（鳴き）の発生を低減することが可能となる。

本実施形態では、振動型アクチュエータ１０の圧電素子２２に接着されたフレキシブルプリント基板１１０にサーミスタ１２０を実装している。そのため、振動体２０の製造工程でサーミスタ１２０を個別に振動体２０に取り付ける工程がなくなり、組立工程を簡略化することが可能となる。

本実施形態では、圧電素子２２に印加する駆動電圧のＧＮＤ端子を、ハウジングを介して弾性体２１に接続したが、この方法に限定されない。ハウジングを介せず、弾性体２１がＧＮＤ端子に接続され、電気的に接地されていればよい。

本実施形態では、温度検出部としてサーミスタ１２０を用いたが、これに限定されない。温度測定が可能な素子であれば良く、熱電対、測温抵抗体、ＩＣ温度センサ等が挙げられる。さらには、温度検出用の素子としてサーミスタを挙げたが、それ以外にも抵抗、コンデンサ、コイルなどの電気素子であってもよい。

本実施形態では、圧電素子２２に給電するフレキシブルプリント基板１１０にサーミスタ１２０を実装した構成としたが、これに限定されない。圧電素子２２に給電するフレキシブルプリント基板１１０とは別の第２のフレキシブルプリント基板を圧電素子２２に接合し、第２のフレキシブルプリント基板にサーミスタ１２０を実装しても良い。

本実施形態では、振動体２０に励起される進行波である駆動振動によって、円環状の接触体３０を相対的に移動させる振動型アクチュエータ１０を説明したが、これに限定されない。本実施形態の振動型アクチュエータは、振動体２０に励起される進行波である駆動振動によって、表面に付着したゴミを移動させて除去するダストクリーニングデバイスや、部品を搬送するパーツフィーダに利用することもできる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る振動型駆動装置について説明する。第２の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

図１１は、サーミスタ１２０とサーミスタ用ランド１４３とサーミスタ用配線１４２を説明する図である。サーミスタ用配線１４２は、サーミスタ用ランド１４３を介してサーミスタ１２０と電気的に接続している。振動体２０の駆動振動は、基底部２１ａの周方向における波数がｎ個となる曲げ振動である。したがって、駆動振動の節線に沿った方向は円環状の基底部２１ａの放射方向となる。サーミスタ用配線１４２は、サーミスタ用ランド１４３に接続する引出部１４２ａを備え、引出部１４２ａは、サーミスタ用ランド１４３から駆動振動の節線に沿った方向（本実施形態では放射方向）に引き出されている。

引出部１４２ａの線幅は、サーミスタ用ランド１４３の駆動振動の節線方向に垂直な方向の幅よりも小さく、サーミスタ用配線１４２の一部である。したがって、サーミスタ用配線１４２と引出部１４２ａは一直線上であっても良い。

振動体２０の駆動振動に倣って、フレキシブルプリント基板１１０も振動する。サーミスタ用ランド１４３とサーミスタ１２０の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線１４１ｃでは大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド１４３が断線するリスクが高い。本実施形態の構成では、サーミスタ用ランド１４３の一部である駆動振動の節線に沿った接触線１４１ｃが断線しても導通が確保できる。すなわち、駆動振動の節線方向に沿った方向に引き出された引出部１４２ａを介してサーミスタ１２０とサーミスタ用配線１４２の導通を確保することができる。

図１２は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、駆動振動の節線方向に対して平行な引出部１４２ａを備える形態を示したが、これに限定されない。図１２に示すように、引出部１４４ａは駆動振動の節線方向に対する角度が９０°以外であればよい。本変形例の構成では、サーミスタ用ランド１４５の一部である駆動振動の節線に沿った接触線１４５ｃが断線しても導通が確保できる。すなわち、駆動振動の節線方向に沿った方向に引き出された引出部１４４ａを介してサーミスタ１２０とサーミスタ用配線１４４の導通を確保することができる。

図１３は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、サーミスタ用ランド１４３から駆動振動の節線方向に引き出された引出部１４２ａを備える形態を示したが、これに限定されない。図１３に示すように、サーミスタ用ランド１４７から駆動振動の節線方向に引き出された第１の引出部１４６ａに加えて、駆動振動の節線方向に垂直な方向に引き出された第２の引出部１４６ｂを備えても良い。本実施形態と同様の効果を得ることができる。さらには、第３、第４の引出部を備えても良い。サーミスタ用配線の断線によるサーミスタ１２０の導通不良のリスクをさらに低減することができる。

本実施形態では、サーミスタ１２０の長手方向が、駆動振動の節線方向と一致するようにサーミスタ１２０が配置されている、これに限定されない。サーミスタ１２０と駆動振動の節線方向の位置関係、角度は自由に選択することができる。本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では矩形のサーミスタ用ランドを説明したが、これに限定されない。サーミスタ用ランドの形状は、円形や半円形など自由に選択することができる。駆動振動の節線方向にサーミスタ用配線の引出部を備えていればよい。本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態により得られる効果を説明する。振動型アクチュエータ１０の振動体２０の駆動時の発熱源は、弾性体２１の基底部２１ａと圧電素子２２の振動による損失と、弾性体２１と接触体３０の摩擦接触による摩擦による損失である。駆動時には振動体２０の基底部２１ａ近傍の温度が最も上昇する。過度な昇温は、圧電素子２２の性能、振動体２０の振動特性、振動体２０と接触体３０との摩擦特性に変化を生じさせるおそれがある。加えて、弾性体２１と圧電素子２２の接着剥がれ、圧電素子２２とフレキシブルプリント基板１１０の接着剥がれを引き起こすおそれがある。

上述したように、圧電素子２２とフレキシブルプリント基板１１０の接合部１１０ａの温度は基底部２１ａとほぼ同じ温度である。そのため、フレキシブルプリント基板１１０の接合部１１０ａにサーミスタ１２０を設けて温度測定することで振動体２０の高温部の温度測定が可能となる。

本実施形態では、フレキシブルプリント基板１１０の駆動用配線１３１が設けられた中継部１１０ｂにサーミスタ用配線１３４を通している。そのため、サーミスタ用配線をフレキシブルプリント基板とは別に設ける従来の方式と異なり、サーミスタ用配線に関わる部品数を低減することができる。したがって、振動型アクチュエータ１０の駆動時の配線に起因する異音（鳴き）の発生を低減することが可能となる。

本実施形態では、振動型アクチュエータ１０の圧電素子２２に接着されたフレキシブルプリント基板１１０にサーミスタ１２０を実装している。そのため、振動体２０の製造工程でサーミスタ１２０を個別に振動体２０に取り付ける工程がなくなり、組立工程を簡略化することが可能となる。

本実施形態では、圧電素子２２に印加する駆動電圧のＧＮＤ端子を、ハウジングを介して弾性体２１に接続したが、この方法に限定されない。ハウジングを介せず、弾性体２１がＧＮＤ端子に接続され、電気的に接地されていればよい。

本実施形態では、温度検出部としてサーミスタ１２０を用いたが、これに限定されない。温度検出が可能な素子であれば良く、熱電対、測温抵抗体、ＩＣ温度センサ等が挙げられる。さらには、温度検出部以外の抵抗、コンデンサ、コイルなどの電気素子であってもよい。

本実施形態では、圧電素子２２に給電するフレキシブルプリント基板１１０にサーミスタ１２０を実装した構成としたが、これに限定されない。圧電素子２２に給電するフレキシブルプリント基板１１０とは別の第２のフレキシブルプリント基板を圧電素子２２に接合し、第２のフレキシブルプリント基板にサーミスタ１２０を実装しても良い。

本実施形態では、振動体２０に励起される進行波である駆動振動によって、円環状の接触体３０を相対的に移動させる振動型アクチュエータ１０を説明したが、これに限定されない。本実施形態の振動型アクチュエータは、振動体２０に励起される進行波である駆動振動によって、表面に付着したゴミを移動させて除去するダストクリーニングデバイスや、部品を搬送するパーツフィーダに利用することもできる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０を備える装置の一例としての監視カメラ等の撮像装置の雲台の構成について説明する。

本実施形態では、回転台と、回転台に設けられた振動型アクチュエータを備える雲台を以下説明する。

図１５は、雲台８００と、雲台８００に搭載された撮像装置８４０の構成を概略的に示す図である。雲台８００は、ベース８２０と、２つの振動型アクチュエータ８７０、８８０を備えるヘッド８１０と、撮像装置８４０を固定するためのＬアングル８３０を備える。パン軸に設けられた振動型アクチュエータ８８０は、ヘッド８１０とＬアングル８３０と撮像装置８４０を、ベース８２０に対してパン軸まわりに回転させるためのアクチュエータである。また、チルト軸に設けられた振動型アクチュエータ８７０は、Ｌアングル８３０と撮像装置８４０を、ヘッド８１０に対してチルト軸まわりに回転させるためのアクチュエータである。

雲台８００に２つの振動型アクチュエータ８７０、８８０を用いることにより、撮像装置８４０の向きを高速、高応答、静粛、高精度に変える事が可能となる。また、振動型アクチュエータは無通電時でも高い保持トルクを持つため、撮像装置８４０のチルト軸まわりの重心ずれがあっても振動型アクチュエータの電力を消費することなく撮像装置４０の向きを維持することができる。

その他、本発明の利用者が所望する部材と、その部材に設けられた振動型アクチュエータを備える電子機器を提供することができる。

１０ 振動型アクチュエータ
２０ 振動体
２１ 弾性体
２２ 圧電素子
１００ 給電部材
１１０ フレキシブルプリント基板
１１０ａ 接合部
１１０ｂ 中継部
１１０ｃ 第１の端子部
１１０ｄ 第２の端子部
１２０ サーミスタ
１３０ 駆動用端子
１３１ 駆動用配線
１３３ サーミスタ用端子
１３４，１３６，１３８，１４０，１４２，１４４，１４６ サーミスタ用配線
１３５，１３７，１３９，１４１，１４３，１４５，１４７ サーミスタ用ランド
１３５ａ，１３７ａ，１３９ａ，１４１ａ 延在部
１３７ｂ 穴
１４２ａ，１４４ａ 引出部
１４６ａ 第一の引出部
１４６ｂ 第二の引出部

Claims (9)

1. 弾性体および電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
   前記電気－機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板と前記電気－機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備える振動体であって、
   前記ランド部は前記電気素子に接続し、前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に延在する延在部を備え、
   前記電気素子と前記ランド部を通電可能に固定する固定部をさらに有し、
   前記延在部は、前記延在部と前記固定部が接触する位置に対して前記節線に沿った方向にさらに延在し、
   前記配線部は前記延在部を介し前記電気素子に接続する振動型アクチュエータ。
2. 弾性体および電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
   前記電気－機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板と前記電気－機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備え、
   前記電気素子と前記ランド部を通電可能に固定する固定部をさらに有し、
   前記配線部における前記ランド部と接する引出部は、前記ランド部と前記固定部が接触する位置に対して前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に引き出されている振動型アクチュエータ。
3. 前記延在部は、前記電気素子及び前記固定部が前記ランド部と重なる領域の投影面積の１．５倍以上の面積であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記ランド部には穴が設けられており、かつ前記電気素子は矩形状であって、前記電気素子の隅部と前記穴が投影面上で重なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記配線部は、一つの前記ランド部に対して複数の方向に引き出されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記電気素子は、温度検出用の素子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記振動体と接する接触体をさらに有する請求項１から６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
8. 回転台と、前記回転台に設けられた請求項１から７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータを備える雲台。
9. 部材と、前記部材に設けられた請求項１から７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータを備える電子機器。
   

Images