JPH0223069A - 圧電体形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧電体、特に超音波モーフに好適な圧電体
に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、圧電素子の表面に電極が被着され、電極か
らリード線が導出されてなる圧電体において、電極と、
リード線の先端を、熱硬化型の導電性接着剤により固定
した状態で、焼付け・固化したことにより、電極とリー
ド線の接続がより強固にされ、電極からリード線が離脱
してしまうことを防止し、また半田付は時の熱による圧
電素子の減極の発生を防止するようにしたものである。

〔従来の技術〕

圧電体、例えば超音波モータに用いられている圧電体に
は、超音波モータ駆動用の電圧がリード線及び銀電極を
介して供給されている。上述の銀電極は、圧電体を構成
する一方の圧電素子の表面に形成されており、そして銀
電極にはリード線が半田付けされ、この銀電極からリー
ド線が導出されているものである。

［発明が解決しようとする課題〕 前述のように、圧電素子の表面に被着されている銀電極
には電圧供給用のリード線が半田付けされているが、超
音波モータを駆動している時は、圧電素子（圧電体）自
体が振動しているため、リード線が銀電極から離脱しや
すくなるという問題点があった。

また、銀電極にリード線を半田付けする際の熱によって
、圧電素子の半田付は部分で減極が生じるという問題点
があった。この減極の発生は、超音波モータにおいて、
振動モードの不整の原因となるため、その改善が望まれ
ていた。

上述の問題点は、いずれも圧電体の信鎖性の低下につな
がるもので、その改善が望まれていた。

更に、半田付は工程の加工費も大きいという問題点があ
り、この面でも改善が望まれていた。

従って、この発明の目的は、銀電極とリード線の接続状
態を改善することにより信頬性を大幅に向上し得る圧電
体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、圧電素子の表面に電極が被着され、電極
からリード線が導出されてなる圧電体において、電極と
、リード線の先端が、熱硬化型の導電性接着剤により固
定された状態で、焼付け・固化される構成としている。

〔作用〕

圧電素子に熱硬化型の導電性接着剤で銀電極を形成する
場合、リード線の先端、或いはリード線の先端と圧電素
子の表面全体に熱硬化型の導電性接着剤を塗布する。

この後、リード線の先端を銀電極に対し導電性接着剤で
固定した状態となして焼付けを行い、導電性接着剤を固
化せしめる。従って銀電極の焼付は形成と、銀電極に対
するリード線の固着が同時に行われる。

この導電性接着剤により銀電極とリード線の接続がより
強固にされ、銀電極からリード線が離脱しない、また半
田付は工程自体が不要になるため半田付は時の熱による
圧電素子の減極が防止される。これにより圧電体の信鯨
性を大幅に向上させることができる。そして半田付は工
程自体が不要になるため加工費を大幅に削減できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。この実施例は、第１図乃至第３図に示すように超
音波モータに対し、この発明を適用したものである。尚
、この説明は以下の順序でなされる。

（Ａ）超音波モータの構成について （Ｂ）超音波モータの駆動について （Ｃ）ｉｌ！極とリード線の接続について（Ａ）超音波
モータの構成について 第１図及び第２図には超音波モータの全体的な構成が示
され、第３図には圧電体の構成が示されている。

第１図の構成において、超音波モータ１は、ステータ２
と、圧電体３．４と、°ロータ６と、軸７とから主に構
成される。

ステータ２は、密着せしめられている圧電体３゜４の夫
々に位相の異なる交流電圧が印加されることにより、撓
み振動を生じ、進行波を発生するものである。

このステータ２の表面２Ａ側には、多数の突起８が環状
に形成され、ステータ２の略々中央部には、軸７挿通用
の円孔９が形成され、そしてステータ２！７）ＩＩｋ面
２Ｂ側には、前述の圧電体３．４及びアース用電極１５
が取付けられている。上述の突起８は、ロータ６の外周
部１０に当接してロータ６を回転させるものであり、突
起８は一定の間隔を置いて設けられている。

圧電体３．４は、位相の異なった２つの交流電圧が印加
されることでステータ２に進行波を発生させるものであ
る。第３図に示されるように、圧電体３，４は、夫々円
板形状の圧電素子１１．１２によって形成され、圧電体
３．４の中心部には受座金２８挿通用の円孔１４が形成
されている。

そして、この圧電体３．４間には例えばアルミニウム製
のアース用電極１５が配されており、圧電体３．４及び
アース用電極１５は、第３図に示す順序で重ね合わされ
ている。

圧電体３は、圧電素子（例えば圧電セラミックス）１１
の表面１１Ａに、第３図Ａに示されるように、例えば４
５°毎の領域に分割された８個の電極１６が設けられる
ことで構成される。この電極１６は導電性の良い金属材
料を用いて、圧電素子１１の表面１１Ａに印刷、蒸着或
いはメツキなどの適宜の方法により形成されている０以
上のように構成された圧電体３は、相隣合う電極１６に
対応する領域毎に、板厚方向に極性が交互に異なるよう
にして分極が行われる。この結果交互にプラス極性或い
はマイナス極性とされている領域１７からなる８極、４
組の強制励振振動子が構成される。電極１６は、分極後
、−括して電圧を印加できるように接続される。

尚、圧電体３の外周部に形成されている切欠１９は、ア
ース用電極１５とリード線（図示せず）の接続部分の確
保を容易にするためのものである。

圧電体４は、圧電体３と略々同様の構造であり、交互に
プラス極性或いはマイナス極性とされる領域５からなる
８極、４組の強制励振振動子が構成される。

圧電体４は、圧電素子１２の表面１２Ａに、第３図Ｃに
示されるように、例えば４５°毎の領域に分割された８
個の電極１８が設けられ、そして第３図りに示されるよ
うに電極１８を被覆するような状態で銀電極２３が設け
られることで構成されている。銀電極２３は、上述の電
極１８に電圧を供給するためのもので、銀フィラーを含
有する導電性接着剤の塗布・焼付けにより形成されてい
る。この銀電極２３には、電圧供給用のリード線２１が
上述の導電性接着剤により固着されている。

尚、１２Ｂは、圧電素子１２の裏面を示す。

この圧電体３．４の重合わせは、以下のようにして行わ
れる。

圧電体３．４の最小振幅点は、相隣合う電極１６．１８
同士の境界位置付近であり、最大振幅点は各電極１６．
１８の中央近傍位置である。従って、圧電体３．４の配
置は、第３図に示されるように圧電体３の電極１６の中
央近傍（最大振幅点）に、圧電体４の電極１８の境界（
最小振幅点）が対応するように重ね合わされている。

ロータ６は、ステータ２に進行波が発生すると、ステー
タ２との間に生ずる摩擦力によって回転し、駆動力を発
生するものである。このロータ６の内周側は凹部２４と
され、鍔状の外周部ｌＯに対し若干低い状態の段差が設
けられている。ロータ６の中心部には、軸７嵌挿用の円
孔２５が形成され、ロータ６の外周部１０の裏面１０Ｂ
には、ステータ２の突起８が当接するため、摩擦力発生
用のライナーが設けられている。

軸７は、ロータ６の円孔２５に嵌合されることにより、
ロータ６の回転を伝達するもので、ベアリング２６によ
って回転自在に軸支されている。

図中、２７は、超音波モータ７を支持すると共に、他の
部材（図示せず）に固定される基板を示す、また、２９
は皿バネ、３０はバネ押え、３１はクリップを夫々示す
。

基板２７の円孔３２には、受座金２８の下部３３が嵌合
され、そして受座金２８の内部には、第２図に示すよう
にベアリング２６が嵌合され、夫々固定される。このベ
アリング２６は、軸７を回転自在に軸支している。この
状態では、第２図に示されているように、受座金２８が
基板２７に、ベアリング２６が受座金２８内に、そして
軸７がベアリング２６に夫々取付けられている。

上述の軸７に対し、圧電体３．４及びアース用電極１５
の取付けられているステータ２の円孔９が挿通せしめら
れ、ステータ２が取付けられる。

ステータ２の裏面２Ｂの円孔９近傍は、第２図に示され
るように受座金２８の上端面３４及び、ベアリング２６
に当接し、これによりステータ２は受座金２８及びベア
リング２６に固定される。

次いて、軸７に対し、ロータ６の円孔２５が嵌合され、
ロータ６の外周部１０の裏面１０Ｂがステータ２の突起
８に接触する状態で固定される。

更にロータ６の凹部２４に皿バネ２９が載置される。ま
た軸７に対しバネ押え３０の円孔３５が挿通せしめられ
、皿バネ２９を上方から押圧する状態とする。その後、
軸７先端の係合部３６にクリップ３１を係合させて、バ
ネ押え３０を固定するものである。

この結果、皿バネ２９の弾性によって、ロータ６の外周
部１０の裏面１０Ｂが、ステータ２の突起８の端面３７
に当接された状態で、超音波モータ１が構成される。

（Ｂ）超音波モータの駆動について 圧電体３，４に、位相が相互に９０”ずれている２種類
の交流電圧を加えることによって超音波モータ１を回転
させることができる０例えば、圧電体３，４の内、いず
れか一方の圧電体に設けられている電極に正弦波電圧、
他方の圧電体に設けられている電極に余弦波電圧を夫々
印加すると、圧電体３において、分権方向が互いに異な
り且つプラス極性或いはマイナス極性を有する領域１８
の一対を１波長として、８極、４組の強制励振振動子に
対応する４波長の強制励振波が発生する。

圧電体４も同様に駆動され、４波長の強制励振波が発生
する。圧電体４は、圧電体３に対して９０゜位相シフト
して駆動されるため、合成波の最大振幅位置は、時間と
共に一定方向に移動し、ステータ２に進行波が発生する
。

上述のようにステータ２を駆動すると、ステータ２側の
振動の頂点、即ち突起８の端面３７がロータ６の外周部
１０の裏面１０Ｂに圧接し、その頂点が時間と共に移動
するため、ロータ６には進行波に対応して横方向成分を
含む力が加えられる。

この結果、ロータ６は、ステータ２により定まる駆動周
波数を以て、ロータ６とステータ２との間に生ずる摩擦
力により、回転する。ロータ６はステータ２に生ずる進
行波の進む方向と逆に回転し、またロータ６の回転数は
、１分間に数回転乃至数千回転程度の範囲である。

（Ｃ）電極とリード線の接続について この発明の特徴は、圧電体４の銀電極２３に対するリー
ド線２１の接続・固定を改善することにある。

銀電極２３は、圧電素子１２の表面１２Ａに、熱硬化型
の導電性接着剤例えば銀フィラーの加えられた２液性工
ポキシ系導電性接着剤がスクリーン印刷で塗布されるこ
とにより被着形成される。

第３図に示されるように、銀電極２３をスクリーン印刷
した後、リード＊２１を所定の位置にセットし、上述の
銀フィラーの加えられたエポキシ系導電性接着剤若しく
はこれと同系の接着剤を、図示せぬデイスペンサーでリ
ード線２１の先端部にも塗布する。そしてこのリードｔ
ｓ２１を治具で固定し、１２０°Ｃ位に加熱して焼付け
を行う。

従って、銀電極２３と、リード線２１の接続部分２２の
双方が同時に焼付け・固化されるものであり、銀電極２
３の形成と、リード線２１の固着が同時に行われる。

これにより、課電８ｉＩ２３と、リード線２１がエポキ
シ系導電性接着剤により固定されるため、銀電極２３か
らリード線２１が離脱することがない。

また従来の如く半田付けをしないので、圧電素子１２に
減極が生ぜず、超音波モータ１における撮動モードの不
整を防止できる０以上のことから圧電体４の信頼性を大
幅に向上できる。更に半田付は工程を省略できるので、
その分の加工費を削減することができる。

なお、この実施例の説明では、導電性接着剤のリード線
２１に対する塗布を、スクリーン印刷の後に行うものと
しているが、これに限定されることなく、スクリーン印
刷の前に予めリード線２１を圧電素子１２にセットして
固定し、スクリーン印刷と同時、或いはスクリーン印刷
より前にリード線２１の先端に導電性接着剤を塗布して
も良い。

また、この実施例は、超音波モータ１に用いられる圧電
体４を例に説明しているが、これに限定されるものでは
なく、圧電素子１２の表面１２Ａに銀電極２３を有し、
この銀電極２３からリード線２１の導出されてなる圧電
体４であれば、全てのものに適用が可能である。

〔発明の効果〕

この発明に係る圧電体では電極と、リード線の先端を、
熱硬化型の導電性接着剤により固定した状態で、焼付け
・固化したことにより、電極とリード線の接続をより強
固にでき、電極からリード線が離脱することを防止でき
るという効果がある。

また半田付は作業が不要になるため、圧電素子の減極の
発生を解消できるという効果がある。これにより超音波
モータにおける振動モードの不整が防止できるという効
果がある。上述の効果により圧電体の信顛性を大幅に向
上させることができるという効果がある。更に半田付は
工程が不要になるため、その分の加工費を削減でき、大
幅なコストダウンをなし得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図
は超音波モータの概略断面図、第３図は夫々圧電体の構
成を説明する斜視図である。 図面における主要な符号の説明 ３．４：圧電体、　１１．１２：圧電素子、１６．１８
：電極、　２１：リード線、２３：銀電極、　２Ａ、Ｉ
ＩＡ、１２Ａ：表面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電素子の表面に電極が被着され、上記電極からリー
   ド線が導出されてなる圧電体において、上記電極と、上
   記リード線の先端が、熱硬化型の導電性接着剤により固
   定された状態で、焼付け・固化されることを特徴とする
   圧電体。