JPS63117671A - バイモルフ駆動素子 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、シャッター駆動等に用いられるバイモルフ駆
動素子に間する。

ロ、従来の技術 バイモルフは２枚の電歪素子板を導電体（シム材）を挟
んで接着したもので、これを駆動源として働かせるため
には、第６図（Ｂ）のように、真中のシム材を中央電極
とし、両件側電歪素子表面の電極をつないで他方の電極
とし、両電極間に電圧を印加する必要がある。その電圧
は素子の材料によって異なるが、数十ボルトから数百ボ
ルトの程度である。この印加電圧の極性を逆にすると、
バイモルフの変位の方向が逆になる。バイモルフに駆動
電圧を印加するためには、中央と両外側の電極を取出す
必要がある。第７図（Ａ）に、中央電極の取り出し方法
の一例を示す、一般にバイモルフは２枚のセラミック１
４ａと１４ｂに挟まれたシム１４ｃをそのまま或は部分
的にセラミックよりも外側まで延長して、中央の電極と
して用いられていることが多い０次に両外側の電極につ
いて考える。一般には、バイモルフの外側電極１４ｄ、
１４ｅは銀或は銀糸の合金を印刷或は蒸着して作られて
おり、従って、従来は第７図（Ｂ）に示すように、外側
電極からリード線りを引出すためには銀電極面に直接リ
ード線りをハンダ付けし、両側から取出したリード線を
束ねて一本のリード線にしている。しかしながら、バイ
モルフのような薄い平板（ｔ−０，５＋ｕ程度）の両面
にハンダ付をすることは、一方のリード線をハンダ付す
る時、先に付けた反対側のリード線のハンダが溶けてし
まうために、非常に作業性が悪く、この外側電極リード
線の引出し方法の作業性の低さがバイモルフの実用化の
妨げの一因とのなっていた。

本件特許出願人によって、第３図に示すように、バイモ
ルフの端部に挟持力を有する金属板１４ｆを決みつけ、
この金属板から外付電極を延出構成する構造が提案され
ている。これによ−ノて上記作業性の低さは改善される
が、なお、性能上下記に示すような問題点が発生する。

それは外側１ｔＮ！の上に付けた外付電極と中央電極の
シムとの間隔である。一般にバイモルフの厚みは全体で
０．５ｍ鳳程度のものであり、その内セラミック１層の
厚みは０．１〜０．２＋ａｍ程度である。従って、例え
ば第３図に示した様に、セラミック１４ａ、１４ｂとシ
ム１４ｃの接着の位置精度がずれてシムの端がセラミッ
クの端より外に出た場合には、シムと外付電極とが０．
１〜０．２Ｈの間隔で対面することになる。そして、シ
ムと外付電極の間には、バイモルフ駆動のための高電圧
（数十〜数百ボルト）が印加されるわけであるから、シ
ムと外付電極の間での放電現象が起き、正常なバイモル
フの駆動が出来なくなることがある。

ハ１発明が解決しようとする問題点 シャッター駆動等に用いられるバイモルフ駆動素子にお
いて、中央電極と外（１１電極に印加される電圧は高電
圧（数十〜数百ボルト）であるから、両電極が近接して
いると、放電現象が発生することがある。バイモルフ駆
動素子には安定した駆動力が要求される場合が多く、そ
のためには安定した電圧が印加されなければならない、
しかし、放電現象はバイモルフ駆動素子に印加する電圧
に変動を起こし、バイモルフ駆動素子の駆動精度を不安
定にすると云う問題を起こすために、極力発生を押さえ
る必要がある。

本発明は、バイモルフのリード線接続の作業性の向上を
計りながら、かつ、両電極間における放電現象の発生を
防止して、上述した問題を解消することを目的とする。

二９問題点解決のための手段 バイモルフ駆動素子において、外側電極に導電体を密着
接続し、かつその導電体の一部をバイモルフの一端から
突出させて接続端子とし、中央電極において上記接続端
子と近接する部分を切除して切欠部を設けた。

ホ１作用 バイモルフ駆動素子の外付電極と中央電極の両電極間の
放電は両電極間の間隔が狭いなめに発生するのであるか
ら、両電極間の放電現象を防止するために、両電極間の
間隔を広げれば良いと云うことに着目し、外付電極の突
出端子と中央電極゛の突出端子を近接しないように設け
、なお外付電極の突出端子に近接している中央電極の端
部を切り欠くようにして、外付電極と中央電極の両電極
間隔を広くするようにした。このことにより、両電極間
で発生する放電現象を押さえることが出来るようになっ
た。

へ、実施例 本発明の実施例を第１図に示す、第１図において、１４
ａ、１４ｂはバイモルフ１４の構成要素である電歪性セ
ラミック、１４ｃはセラミック１４ａ、１４ｃに挟まれ
た金属板で、バイモルフ１４の構成要素であるシムであ
り、バイモルフ１４から一部を突出させて中央電極の接
続端子部を構成させ、外付電極１４ｆから延出した接続
端子部Ｍと近接した部分を切欠き切欠部Ｎを設けている
、１４ｄ、１４ｅはセラミック１４ａ、１４ｂの外表面
に銀或は銀糸の合金を印刷或は蒸着して形成した外側電
極である。外付電極１４ｆは第１図Ｂに示すように外側
電極１４ｄ、１４ｅを挟持する上下２部分を接続端子部
で連結した形の一枚板で、これをＭの部分で二つ折にし
てバイモルフの一端を挟みつけ、Ｍの部分をバイモルフ
１４の一端から突出させて接続端子部としたものである
。

この構成で放電現象の防止原理について説明する。中央
電極であるシム１４ｃは第１図に示すように、シム１４
ｃの端子側の端部のうち外付１を極１４ｆと対向近接し
ている部分を放電が起きる心配のないところ迄半円形に
切り欠いて切欠部Ｎを設けている。この切欠部Ｎ形成に
よって、両電極間の間隙が広がり放電現象が防止できる
。また、この切欠部Ｎの製作は、シム１４ｃの外形を作
るのと同時にプレスで打ち抜くことが出来るので、工程
は従来と同じで良く、製作精度は高いから、放電に対す
る信頼性は非常に高くなる。勿論、切欠部Ｎの形状は半
円形に限るものでなく、シム１４Ｃと外付電極１４ｆの
距離をとることが出来ればどのような形状でも良い、外
付電極１４ｆは第１図Ｂに示すように、両件側電極を挟
持するようにバイモルフ１４の一端に固定されている。

このためにハンダ付等を行う場合、作業性が良く、また
、両件側電極を挟持する方法によってはハンダ付も必要
では無くなる０以上に示したように、バイモルフのシム
及び外付電極の形状を工夫することにより、バイモルフ
の実装面での作業性・信頼性さらに性能面での信頼性の
向上が得られる。

第２図Ａ−Ｄに本発明の他の実施例を示す、上述および
これらの実施例の共通の考え方は、バイモルフの外側電
極１４ｄ、１４ｅの両方を１つの金属部分（外付電極１
４ｆ）で挟み込み、その外付電極１４ｆをバイモルフ１
４の一端の外側まで延長して、外側電１１４ｄ、１４ｅ
の共通の接続端子とすると云う考え方である。これによ
ってバイモルフと駆動電源との接続構造を構成する場合
の作業性が向上する。そして上記延出した接続端子部Ｍ
とシム１４ｃとの間の放電防止のため、シムの端部の上
記接続端子部Ｍとの対向する部分に切欠きを設けるもの
である。第２図の（Ａ）及び（Ｂ）はその外付電極１４
ｆに弾性力を持たせて外側電極１４ｄ、１４ｅの両側か
らバイモルフ１４を挟持することにより、ハンダ付或は
導電性の接着を不要としたものである。又、第２図（Ｃ
）は、ワイヤーで出来た部材（挟持バネ１４ｇ）を、別
体のバイモルフ保持のための部品（ここではモールド成
形されたチリ取量の箱体に金属板の外付電極１４ｆを天
井板としてインサートしたが、挟持部材１４ｇと接続し
て接続端子部Ｍを構成するような部材を包含していれば
、他の構成でも良い）で外側電極１４ｄ、１４ｅに圧接
させるようにバイモルフ１４の一端に嵌着する方法であ
る。

勿論、ワイヤーではなく金属板で両件側電極１４ｄ、１
４ｅを挟持しても良い、そして、第２図（Ｄ）は金属板
の外付電極１４ｆで両件側電極を挟持して、その外付電
極１４ｆをハンダ付或は導電性の接着を行った例である
。この場合のハンダ付は、外付電極１４ｆが自刃でバイ
モルフの端部に取付いているので、リード線のハンダ付
と違って、自動的に機械でハンダ付が可能であり、作業
性は非常に良く、又、信頼性も高い、これら第２図Ａ〜
Ｄに示す何れの実施例においても、中央電極１４ｃにお
いて外付電極１４ｆに近接する部分に切欠部Ｎを設けて
いる。

以上に示したように中央電極と外側電極の接続端子を取
出すと、第４図に示すように、バイモルフとその駆動回
路の間を接続するのに、差込み式のコネクターを用いて
結線することが可能になり、作業性が非常に良くなり、
又、バイモルフのように駆動に高電圧（数十ボルトから
数百ボルト）を必要とするものにあっては、手作業によ
るハンダ付の場合に発生するハンダのはみ出しがなくな
り安全性にも寄与する。

また、この接続端子部にリード線をハンダ付しても、バ
イモルフに直接リード線をハンダ付することに比べれば
、格段に作業性が良い０以上に提案した様なバイモルフ
の電極を用いれば、第７図（Ｂ）に示した様な従来のバ
イモルフに比べて非常に取扱いがしやすく、その分応用
の範囲も広くなる。なお、バイモルフの外側電極に一枚
の板状の導電体を、ハンダ付により密着接続した構造に
おいても、本発明を適用することができる。

第５図に本発明のバイモルフを駆動源としたシャッター
駆動装置の一実施例を示す、この実施例はシャッターが
絞りを兼ねて、被写体輝度によって決まる開口値まで、
一定速度で開いて行く型のシャッター装置であり、片支
持のバイモルフ１４に生じる駆動力によって、一対のシ
ャッター羽根２．４を同時に互いに反対方向に回動させ
、シャッター羽根２，４に設けたシャッター開度検知用
小孔群の合致を、後部の光検出素子１０により検知し、
指定したシャッターの開口位置を、上記光検出素子１０
の光検出回数により検知する。即ち、上記光検出回数が
所定の回数になれば、シャッター開度が指定した開度に
なったと判断し、シャッター羽根の開動を中止し、シャ
ッター羽根を初期位置に戻す動作を行うような構成にし
である。

次に構成される個々の部品の働きについて説明を行う、
第５図において、シャッター羽根２及び４はシャッター
台板６に固定された軸８に回動可能に保持されており、
露出開口６ａの中心と軸８の中心を結ぶ線に対して対称
な形状である。シャッター羽根２及び４に設けられた長
孔２ｂ、４ｂは開閉レバー１２に設けられた係合ピン１
２ａ。

１２ｂと係合し、係合ビン１２ａ、１２ｂの移動によっ
てシャッター羽根２及び４を回動させる。

シャッター羽根２及び４に設けられたＶ字状の切欠の開
口部２ａ、４ａは上記の回動により露出開口６ａを開閉
する。シャッタ羽根２及び４に複数の小孔２Ａ、２Ｂ、
２Ｃ，２Ｄ、２Ｅ及び４Ａ。

４Ｂ、４Ｃ，４Ｄ、４Ｅを軸８を中心、とする同一円周
上に、また露出開口６ａの中心と軸８の中心を結ぶ線に
対して対称に設け、シャッター羽根２及び４の回動に合
わせて上記小孔群が移動し、白板の切欠６ｂに設置した
光検出素子１０の測定値ｔ　１０　ａにおいて、小孔２
Ａと４Ａは羽根開口直前に、小孔２Ｂと４Ｂは最小口径
絞りまで開いた時点で、小孔２Ｅと４Ｅは最大口径絞り
まで開いた時点で重なるように配置されており、その他
の小孔２Ｃと４Ｃ，２Ｄと４Ｄはシャッタ羽根が最小口
径と最大口径の絞りの中間の所定絞りまで開いた時点で
重なるように配置されている。なお、小孔は検出すべき
絞り値に対応して適当な数を適当な位置に設ければ良い
、シャッター台板６には露出開口６ａ、光検出素子１０
を設置するための切欠６ｂ、　ｒＭ開閉バー１２に立て
たピン１２ａ。

１２ｂが接触して、同レバーの動きを妨げるのを避ける
ための長孔６ｃ、６ｄが設けられている。

シャッタ開閉レバー１２はシャッタ台板６上の軸１６に
回動可能に保持されており、図上右端部には軸８と接触
しないように設けた長孔１２ｅとシャッタ羽根の長孔２
ｂ、４ｂに係合するピン１２ａ、１２ｂを長孔１２ｅに
対してほぼ対称に設け、図上の左端はコ字形に形成した
先端部に、バイモルフ１４の先端部を挟持するようにピ
ン１２ｃ、１２ｄを設けられている。バイモルフ１４は
一方の端部をピン１２ｃ、１２ｄによって挟持され、も
う一方の端部を保持板１８によって固定されている。

第５図に示したシャッター閉成状態において、バイモル
フ１４に電圧を印加すると、バイモルフ１４が保持板１
８側の端を固定端として時計方向に回動変位し、これに
より駆動力が発生する。その駆動力により開閉レバー１
２が時計方向に回動駆動されると、ピン１２ａ及び１２
ｂによって、シャッタ羽根２，４の長孔２ｂ、４ｂが押
動されて、シャッタ羽根２．４が相互に開く方向に回動
せしめられる。

シャッター羽根２．４の回動に伴い小孔２Ａと４Ａ、２
Ｂと４Ｂ、２Ｃと４Ｃ，２Ｄと４Ｄ、２Ｅと４Ｅが順次
互いに重なり合う、光検出素子１０は、測定値ｔ　１０
　ａにおいて、その重なりを検知して信号を出力し、そ
の検知信号の出力回数が所定の回数になれば、制御回路
は指定したシャッター開度になったと判断し、バイモル
フ１４への電圧の印加を中止して、シャッター羽根２．
４の開動を中止し、シャッター羽根２．４を初期位置に
戻す動作が行われる。

次に上記の動作を制御する制御回路の一実施例を第６図
に示す９点線で囲まれた充電回路２７はバイモルフＢｉ
をトランジスターＴｒ３のコレクター回路に挿入し、ベ
ース電圧が一定部ちベース・エミッター間電圧が一定な
らばコレクター電流はコレクター電圧に関係なくほぼ一
定であると云うトランジスターの増幅特性を利用してバ
イモルフＢｉが定電流で充電されるようにする回路であ
る。

２１は被写体の輝度Ｂｖ値を測定する測光回路、２２は
フィルム感度Ｓｖ値を読み取るフィルム感度読取回路、
２３は第５図の光検出素子１０を回路に組込んだ開口位
置検出回路である。２４は演算回路で輝度Ｂｖ値とフィ
ルム感度Ｓｖとから露出値Ｅｖを演算し、露出制御回路
２５に出力する、露出制御回路２５はシャッターレリー
ズ操作によって閉じられるスイッチＳ２の閉成によりバ
イモルフ充電回路２７にバイモルフＢ１の充電信号を出
力し、開口位置検出回路２３から露出制御回路２５に入
力されるパルス信号が露出値Ｅｖに対応する個数になっ
た時に、上記充電信号をストップさせると共にバイモル
フ充電電荷を放電させる信号を出力させる。バイモルフ
充電回路２７は露出制御回路２５からの制御信号に基づ
いてバイモルフＢｉを定電流で充電したり、充電された
電荷をはり瞬時に放電したりする回路である。昇圧回路
２６はバイモルフ充電に必要な最高電圧まで電源電圧を
昇圧させる昇圧回路で、電子閃光装置に用いられている
昇圧回路が共用される。尚、バイモルフ１４（Ｂｉ）は
第６図（Ｂ）に示したように、中央電極が昇圧回路側、
両側電極がトランジスターＴｒ３のコレクター側に接続
され、中央電極と両側電極との間に正の電圧が印加され
ることにより、第５図（Ａ）で保持板１８側の一端を固
定端もして時計方向に回動変位する方向に取付るものと
する。

不図示のメインスイッチがＯＮされると、電子閃光装置
の昇圧回路２６に給電ｖＯが行われ、昇圧回路２６によ
り、メインコンデンサー〇が所定の電圧まで充電される
。続いて不図示のレリーズボタンの第１段の押下により
、不図示のスイ・ノチがＯＮＬ昇圧回路２６を除く他の
回路に給電ｖ１が行われる。これにより測光回路２１が
働き、被写体の輝度をＢｖ値として演算回路２４に出力
する。フィルム感度読取回路２２はフィルムパトローネ
上のＤＸコードからフィルム感度を自動的に読みとり、
Ｓｖ値として演算回路２４に出力する、演算回路２４は
上記入力された輝度Ｂｖ値とフィルム感度Ｓｖとから露
出値Ｅｖを演算し、露出制御回路２５に出力する。この
段階で露出制御回路２５は、出力端子ａ、ｂ共にハイレ
ベル信号を出力しており、第６図（Ｃ）に示すように、
トランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２共にＯＮであり、従って、
バイモルフＢ１駆動及び初期化を行うトランジスタＴｒ
３及びＴｒ４はＯＦＦの状態で、バイモルフＢｉの充電
電荷はＯになっている。

次に撮影を行うべく不図示のレリーズ釦が第２段（第１
段より深いストローク）まで押下されるとレリーズスイ
ッチＳ２がＯＮする。これにより露出制御回路２５は出
力端子ａにＯレベル、端子すには引続きハイレベルの信
号を出力し、第６図（Ｃ）に示すようにバイモルフ充電
回路２７のトランジスタＴｒ２を０ＦＦＬ、トランジス
タＴｒ３をＯＮする。トランジスタＴｒ３は定電流工１
を流すために、ベース・エミッタ間にダイオードＤ１が
接続され、ダイオードＤ１には定電流電源Ｉによって定
電流が流されるようになっている。

このためトランジスタＴ　ｒ　３のベース・エミッタ間
電圧は一定に保たれ、Ｔｒ３のコレクタ電流Ｉｌが一定
となる。尚ＶＲは定電流■、を調整する為の可変抵抗で
ある。上記のように、バイモルフＢｉが定電流ＩＩによ
って充電されると、その充電電圧に比例した駆動力がバ
イモルフＢ１に発生してくる。この駆動力により上述し
たようにシャッターが開口されていく、シャッターが開
口していくと、開口位置検出回路２３からシャッターの
開口に応じてパルスが順次露出制御回路に出力される。

露出制御回路２５は演算された露出値Ｅｖに応じたパル
ス数が入力されると、出力端子ａにハイレベル、出力端
子すに０レベルの信号を出力し、第６図（Ｃ）に示すよ
うに、トランジスタＴｒ２をＯＮし、トランジスタＴｒ
３をＯＦＦ’して、シャッター開口を停止させ、これと
同時にシャッター閉成を制御するトランジスタＴｒｉを
ＯＦＦし、トランジスタＴｒ４を短時間ＯＮにして、バ
イモルフＢｉを短絡させる。バイモルフＢｉはこの短絡
により初期位置に復帰するように動き、シャッターを閉
成する。第６図（Ｃ）に上記各トランジスターの作動信
号図を示す。

ト、効果 本発明によれば、外側電極に密着接続した導電体の一部
をバイモルフの一端より突出させた接続端子と近接する
中央電極の一部を切取って、切欠部を設けることにより
、両電極間の間隙が広がったことで、放電現象がなくな
り、性能面での安定性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で同図Ａは平面図、同図Ｂは
断面図、第２図は本発明の他の実施例を示し、同図Ａは
外付電極を金属板でヘアピン形状で形成した場合の平面
図と側面図、同図ＢはＳＵＳワイヤーでゼムピン形状に
形成させた外付電極の場合の平面図と側面図、同図Ｃは
ＳＵＳワイヤーでバイモルフを挟持し且つその上面をバ
イモルフホルダーで被覆した場合の側断面図、同図りは
金属板の外付電極で外側電極を挟持し且つ外付電極と外
側電極をハンダ付した場合の平面図と側断面図、第３図
は放電現象の説明図、第４図は接続方法の具体例、第５
図は上記発明品のバイモルフを用いたシャッタ駆動装置
の一実施例の機構部で（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は断
面図、第６図は上記実施例の回路構成で（Ａ）図は回路
図、　　（Ｂ）図はバイモルフの配線図、（Ｃ）図は回
路動作のタイムチャート、第７図は従来例の接続端子の
引出し説明図である。 １４・・・バイモルフ、１４ａ・・・セラミック、１４
ｂ・・・セラミック、１４Ｃ・・・シム、１４ｄ・・・
外側電極、１４ｅ・・・外側？！極、１４ｆ・・・外付
電極１Ｍ・・・接続端子部、Ｎ・・・切欠部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　バイモルフの外側電極に導電体を密着接続し、かつそ
   の導電体の一部をバイモルフの一端から突出させて接続
   端子とし、中央電極において上記接続端子と近接する部
   分を切除して切欠部を設けたことを特徴とするバイモル
   フ駆動素子。