JPH05146181A - 超音波モータ用圧電振動板の製造方法 - Google Patents

超音波モータ用圧電振動板の製造方法

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JPH05146181A
JPH05146181A JP3328038A JP32803891A JPH05146181A JP H05146181 A JPH05146181 A JP H05146181A JP 3328038 A JP3328038 A JP 3328038A JP 32803891 A JP32803891 A JP 32803891A JP H05146181 A JPH05146181 A JP H05146181A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータ用圧電振動板の分極工程を簡素
化し、分極度合いを安定化する。 【構成】 圧電振動板素子13の片面に第1及び第2の
駆動用個別電極43、45を複数形成し、対向面には第
1及び第2の駆動用個別電極43、45に対向する個別
電極27を同じパターンで複数形成する。第1及び第2
の駆動用個別電極43、45には交互にプラス及びマイ
ナスの高電圧を印加し、個別電極27には第1及び第2
の駆動用個別電極43、45とは逆の順序で交互にマイ
ナス及びプラスの高電圧を印加し、一度に圧電振動板素
子13を分極する。その後、可撓性基板47に形成した
第1及び第2の接続パターンで、第1の駆動用個別電極
43どうし及び第2の駆動用個別電極45どうしを共通
接続して圧電振動板11を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波モータ用圧電振動
板の製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波モータとしては、例えば図6に示
すような構成が知られている。すなわち、中央の貫通孔
にラジアル型ベアリング1をはめた基台3にベアリング
1を囲む環状の凹部5を形成し、片端面側(図6中上
側)に一体的に突出する凸環部7を有する金属製の円盤
状弾性体9をその基台3に固定し、この弾性体9の凸環
部7に放射状方向の切込み(図示せず)を形成して凸環
部7を周方向に多数分割し、弾性体9の他方の端面(図
6中下側)に凸環部7と重合う位置にリング板状の圧電
振動板11を貼付ける。
【0003】この圧電振動板11は、図7に示すよう
に、圧電セラミック板からなる圧電振動板素子13に分
極方向を交互に変えて厚み方向分極を施した円弧状の第
1の分極領域15を有し、分極方向を交互に変えて厚み
方向分極を施し第1の分極領域15とλ/4ずれた円弧
状の第2の分極領域17を有し、圧電振動板素子13の
片面にてそれら第1および第2の分極領域15、17に
円弧状の共通駆動電極19、21を形成し、かつそれら
共通駆動電極19、21の間にセンサ電極23を設けて
いる。センサ電極23部分にも圧電振動板素子13に厚
み方向の分極が施されているが、センサ電極23と対角
位置の第1および第2の分極領域15、17間には分極
が施されていない。
【0004】圧電振動板素子13の共通駆動電極19、
21およびセンサ電極23には、図6中の可撓性プリン
ト基板25またはリード線(図示せず)が接続されて外
部に導出されている。圧電振動板素子13の他方の面に
は、図8のように各分極領域毎に個別電極27が独立し
て形成されており、それら個別電極27は図6の弾性体
9を介して共通して可撓性プリント基板25に導出され
ている。
【0005】図6の基台3にはカップ状の金属製ケース
29が被せられ、ケース29の中央突出部内に軸受31
とスラスト型のベアリング33が固定され、ベアリング
1、軸受31およびベアリング33でシャフト35が軸
支されている。ケース29内において、シャフト35に
は移動体としての円盤状回転体37が固定され、シャフ
ト35に取付けられたフランジ39によって皿ばね41
が回転体37の周縁部を弾性体9の凸環部7に圧接さ
れ、超音波モータが構成されている。
【0006】このような超音波モータは、互いに90゜
位相が異なり例えば40KHzより若干高い2種類の交
流駆動電圧〔V=V0 sinωt〕と〔V’=V0 si
n(ωt±π/2)〕を図示しない駆動回路から共通駆
動電極19、21に加えることによってその圧電振動板
11が屈曲振動し、弾性体9の凸環部7には円周方向に
進行する進行性超音波が生じ、回転体37が周方向に回
転してシャフト35が回転する。このように超音波モー
タ用圧電振動板に屈曲振動を生じさせるためには、図7
および図8のように、圧電振動板素子13に厚み方向の
分極を交互に変えた第1および第2の分極領域15、1
7を形成する必要がある。
【0007】従来、圧電振動板素子13に交互に方向の
異なる分極を施す方法としては、圧電振動板素子13に
形成した共通駆動電極19、21、センサ電極23およ
び個別電極27を分極用電極として用いる手法が広く知
られている。すなわち、図9に示すように、共通駆動電
極19(21)をゼロ電位にして1つ置きの個別電極2
7にプラス(+)の高電圧を印加して厚み分極を施した
後、図10のように共通駆動電極19(21)をゼロ電
位にしたまま残りの1つ置きの個別電極27にマイナス
(−)の高電圧を印加して逆方向の厚み分極を施してい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た圧電振動板の製造方法では、圧電振動板素子13が片
面に共通駆動電極19、21を有するとともに、1つ置
きの個別電極27にプラス(+)の高電圧を印加してか
ら残りの1つ置きの個別電極27にマイナス(−)の高
電圧を印加するから、先にプラス(+)の高電圧を印加
した分極部分の分極が多少戻って弱くなる、いわゆる分
極戻りと言われる分極劣化が生じ易い。そのため、図1
1に示すように、図9の分極工程でプラス(+)の高圧
を印加した1つ置きの個別電極27に対し再びプラス
(+)の電圧を短時間印加して分極劣化を戻す必要があ
り、分極工程が3工程となって工程数が減少せず、製造
の簡素化の障害となっていた。
【0009】しかも、プラスおよびマイナスの高電圧を
印加した後に再びプラス(+)の電圧を印加することに
よって分極劣化を戻しても、個々の分極領域における分
極度合いのばらつきが完全に解消されないおそれがあ
り、超音波モータの滑らかな回転を阻害する心配があ
る。さらに、上述した製造方法によって製造した圧電振
動板11を超音波モータに組込んだ場合、何等かの原因
で圧電振動板素子13にクラックが生じると、共通駆動
電極19、21にもクラックが生じ易くなるが、共通駆
動電極19、21の途中でクラックが生じると、このク
ラック部分で放電も生じて、やはり滑らかな回転を阻害
する心配がある。本発明はこのような従来の欠点を解決
するためになされたもので、分極処理の簡素化および分
極の安定化を図ることが容易で、超音波モータに組込ん
だ圧電振動板にクラックが生じても電極のクラックを助
長したり電極部分で放電を発生させないような圧電振動
板の製造方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、圧電振動板を形成する薄板状の圧電
振動板素子の片面に第1の分極用電極を間隔を置いて複
数形成し、その圧電振動板素子の対向面に第2の分極用
電極をその第1の分極用電極と同ピッチで重なるように
複数形成し、それら第1の分極用電極について交互に異
極の分極電位を接続するとともにそれら第2の分極用電
極について第1の分極用電極と逆の順次でその分極電位
を交互に接続した状態で分極電圧を印加してその圧電振
動板素子に方向の異なる分極を交互に施すものである。
そして、特に、その分極を施した後にそれら第2の分極
用電極を、可撓性接続部材で電気的に共通接続すること
が好ましい。
【0011】
【作用】このような手段を備えた本発明では、圧電振動
板素子の両面に形成した対向する第1および第2の分極
用電極に対し、個々の面において逆の順で交互に分極電
位を印加するだけで、圧電振動板素子には交互に方向の
異なる分極を一度に施せる。さらに、分極した後に可撓
性接続部材でそれら第2の分極用電極を共通接続すれ
ば、そのまま超音波モータの組立に利用可能である。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付
す。図1〜図3は本発明に係る圧電振動板の製造方法の
一実施例を示す工程図である。まず、例えば圧電セラミ
ック板からなるリング板状の圧電振動板素子13を用意
し、図2に示すように、その片面には後述する円弧状の
第1の分極領域15に相当する領域に複数の第1の駆動
用個別電極43を互いに周方向に間隔を置いて形成し、
その第1の分極領域15の一方の端からλ/4ずれ後述
する円弧状の第2の分極領域17に相当する領域に複数
の第2の駆動用個別電極45を互いに周方向に間隔を置
いて形成する。これら第1および第2の駆動用個別電極
43、45は上述した従来例の共通駆動電極19、21
に対応するもので、後述するように第2の分極用電極と
して機能する
【0013】また、第1の分極領域15の他方の端と第
2の分極領域15の間にはセンサ電極23を形成する。
圧電振動板素子13の対向面には、図3に示すように、
第1および第2の分極領域15、17に相当する位置に
おいて、第1および第2の駆動用個別電極43、45お
よびセンサ電極23とほぼ同じ形状の個別電極27を、
それら第1および第2の駆動用個別電極43、45およ
びセンサ電極23と一致するように対向させて形成す
る。これら個別電極27は後述するように第1の分極用
電極として機能する。
【0014】第1および第2の駆動用個別電極43、4
5、センサ電極23および個別電極27は、銀ペースト
等の導電塗料を圧電振動板素子13の表裏面ともに例え
ば同じ電極パターンで塗付・焼付けする等して形成され
る。このような圧電振動板11について、図1に示すよ
うに、片面側の個別電極27に分極電源Eのプラスおよ
びマイナスの高電圧を交互に接続するとともに、対向面
側の第1および第2の駆動用個別電極43、45および
センサ電極23(図1では図示せず)には分極電源Eの
マイナスおよびプラスの高電圧を個別電極27側とは逆
の順で交互に接続し、個別電極27を第1の分極用電極
とし、第1および第2の駆動用個別電極43、45およ
びセンサ電極23を第2の分極用電極として一度に分極
する。
【0015】なお、センサ電極23に対向する個別電極
27にはプラス又はマイナスの適当な高電圧を接続して
分極する(図1では図示せず)。さらに、分極は図示し
ない絶縁油中に浸して行なわれる。すると、上述した図
7又は図8のように、圧電振動板11には厚み方向の分
極を連続して交互に変えた円弧状の第1の分極領域15
と、この第1の分極領域15の一方の端からλ/4ずれ
かつ厚み方向の分極を連続的に交互に変えた円弧状の第
2の分極領域17が形成される。
【0016】もっとも、λ/4離れたこれら第1および
第2の分極領域15、17は、図7のようにマイナス
(−)とプラス(+)から各々始るように分極してもよ
いし、図示はしないがプラス(+)とプラス(+)又は
マイナス(−)とマイナス(−)から各々始るように分
極してもよい。また、圧電振動板11の分極処理とは別
に又は並行して圧電振動板素子13とほぼ同様な形状を
有するリング状の薄い可撓性(フレキシブル)基板47
を用意する。この可撓性基板47の片面には、第1およ
び第2の駆動用個別電極43、45領域に重なるような
円弧状の第1および第2の接続パターン49、51、す
なわち第1および第2の分極領域15、17に相当し各
々第1および第2の駆動用個別電極43、45に重なる
第1および第2の接続パターン49、51を形成すると
ともに、センサ電極23に重なるセンサ接続パターン5
3を形成する。
【0017】この第1および第2の接続パターン49、
51およびセンサ接続パターン53を有する可撓性基板
47は、片面銅張り可撓性基板等からエッチッグ等公知
の手法で形成する。そして、第1の接続パターン49を
第1の分極領域15の第1の駆動用個別電極43全て
に、第2の接続パターン51を第2の分極領域17の第
2の駆動用個別電極45全てに、センサ接続パターン5
3をセンサ電極23に各々電気的に導通するように可撓
性基板47を圧電振動板11に重ねて導電性接着剤等で
固定し、全ての第1の駆動用個別電極45を第1の接続
パターン49で電気的に共通接続し、全ての第2の駆動
用個別電極47を第2の接続パターン51で電気的に共
通接続する(図1および図5参照)。
【0018】このように可撓性基板47によって複数の
第1の駆動用個別電極43および複数の第2の駆動用個
別電極45が共通接続された圧電振動板11に、図5の
ように個別電極27側を弾性体9に重ねて電気的に共通
接続した状態で固定し、図6のような超音波モータ用が
組立られる。このような本発明に係る圧電振動板の製造
方法では、圧電振動板11の片面に個別電極27を形成
し、この個別電極27と同じような第1および第2の駆
動用個別電極43、45を対向形成し、片面側の各個別
電極27について交互に異極の分極電位を接続するとと
もに、対向面側の第1および第2の駆動用個別電極4
3、45について片面側と逆の順で異極の分極電位を接
続して一度に分極するから、従来のように分極劣化戻し
と言った図11のごとき余分な補助分極工程を必要とせ
ず、一度の分極電圧の印加によって圧電振動板11には
方向の異なる分極を交互に施せる。
【0019】そのため、分極処理が簡素化されるうえ、
複数の電極に共通して対向する共通電極を設けないで分
極するから、各分極領域における分極度合いが一定とな
って隣合う分極領域毎に分極ばらつきが生じ難く、超音
波モータを組立てた場合にも安定した回転駆動が得られ
る。さらに、超音波モータにおいて何等かの原因で圧電
振動板素子13にクラックが生じても、クラック近傍の
第1又は第2の駆動用個別電極43、45が独立電極で
あって可撓性基板47の第1又は第2の接続パターン4
9、51で電気的に共通接続されているから、別の第1
又は第2の駆動用個別電極43、45のクラック発生を
助長せず、放電も発生し難く、やはり滑らかな回転を確
保できる。
【0020】しかも、上述した圧電振動板11におい
て、可撓性基板47の第1又は第2の接続パターン4
9、51の長さを適当に変更すれば、同一の圧電振動板
11を用いても共通接続される第1又は第2の駆動用個
別電極43、45の数、すなわち共通駆動電極面積を任
意に変更可能となり、種々の特性の圧電振動板11が得
られる。ところで、分極電圧は圧電振動板素子13の厚
みによって決定され、電極面積の大小によって左右され
ないから、分割独立した個別電極27や第1および第2
の駆動用個別電極43、45を圧電振動板素子13の両
面側に形成して本発明のように分極しても支障はない。
なお、分極電源Eは1個の電源又は2個の電源から直接
又は抵抗回路を介して第1および第2の駆動用個別電極
(第2の分極用電極)43、45および個別電極(第1
の分極用電極)27に加えればよい。
【0021】上述した本発明に係る製造方法は一例であ
り、第1および第2の駆動用個別電極43、45を共通
接続する接続部材としては、第1および第2の接続パタ
ーン49、51およびセンサ接続パターン53を有する
可撓性基板47に限らず、例えば導線や導箔、その他の
可撓性接続部材を用いて半田付け等によって共通接続し
ても本発明の目的達成が可能である。ところで、上述し
た本発明に係る圧電振動板11およびこれを用いた超音
波モータの構成は一例であって従来公知の超音波モータ
において実施可能であり、例えば回転駆動するモータ以
外に往復動するモータ構成にも実施可能である。往復動
するモータでは単に細長い薄板状の圧電振動板が用いら
れる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法
は、圧電振動板を形成する圧電振動板素子の両面に独立
した複数の第1および第2の分極用電極を対向して形成
し、片面側の第1の分極用電極に交互に異極の分極電位
を接続するとともに、対向する第2の分極用電極につい
て第1の分極用電極とは逆の順で異極の分極電位を接続
して分極するから、一度の分極電圧印加によって圧電振
動板素子には各第1および第2の分極用電極毎に方向の
異なる分極を交互に施すことができる。そのため、分極
劣化戻しも不必要となって分極処理が簡素となるうえ、
分極ばらつきを抑えることができる。しかも、超音波モ
ータに組込んだ場合に圧電振動板にクラックが生じて
も、第1および第2の分極用電極のクラックを助長させ
たり、さらに放電を発生させることもなく、超音波モー
タの円滑な回転を確保できる。さらに、分極した後に接
続パタンーを有する可撓性基板や接続導体等の可撓性接
続部材で第2の分極用電極を電気的に共通接続する方法
では、第2の分極用電極の共通接続状態をそのまま超音
波モータの組立に利用できるので、超音波モータの組立
効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波モータ用圧電振動板の製造
方法の主要工程を説明する要部部分断面図(図2中のI
−I間断面)である。
【図2】本発明の超音波モータ用圧電振動板の製造方法
の一工程を示す平面図である。
【図3】本発明の超音波モータ用圧電振動板の製造方法
の一工程を示す平面図である。
【図4】図3の圧電振動板に重ねる可撓性接続部材の一
例として可撓性基板を示す平面図である。
【図5】本発明で製造された圧電振動板を超音波モータ
の弾性体に重ねた状態を示す概略半断面図である。
【図6】圧電振動板を用いた超音波モータの一例を示す
半断面図である。
【図7】従来の圧電振動板の一方の面を示す平面図であ
る。
【図8】従来の圧電振動板の他方の面を示す平面図であ
る。
【図9】従来の圧電振動板の分極工程を示す要部部分断
面図である。
【図10】従来の圧電振動板の分極工程を示す要部部分
断面図である。
【図11】従来の圧電振動板の分極工程を示す要部部分
断面図である。
【符号の説明】
1 ベアリング 3 基台 5 凹部 7 凸環部 9 弾性体 11 圧電振動板 13 圧電振動板素子 15 第1の分極領域 17 第2の分極領域 19、21 共通駆動電極 23 センサ電極 25 可撓性プリント基板 27 個別電極(第1の分極用電極) 29 ケース 31 軸受 33 ベアリング 35 シャフト 37 回転体 39 フランジ 41 皿ばね 43 第1の駆動用個別電極(第2の分極用電極) 45 第2の駆動用個別電極(第2の分極用電極) 47 可撓性基板(可撓性接続部材) 49 第1の接続パターン 51 第2の接続パターン 53 センサ接続パターン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動板を形成する薄板状の圧電振動
    板素子の片面に第1の分極用電極を間隔を置いて複数形
    成する工程と、 前記圧電振動板素子の対向面に第2の分極用電極を前記
    第1の分極用電極と同ピッチで互いに重なるように複数
    形成する工程と、 前記第1の分極用電極について交互に異極の分極電位を
    接続するとともに前記第2の分極用電極について前記第
    1の分極用電極側と逆の順で交互に異極の前記分極電位
    を接続した状態で分極電圧を印加し、前記圧電振動板素
    子に方向の異なる分極を交互に施す工程と、 を具備することを特徴とする超音波モータ用圧電振動板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記分極を施した後、前記第2の分極用
    電極を可撓性接続部材にて電気的に共通接続する請求項
    1記載の超音波モータ用圧電振動板の製造方法。
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