WO2011096574A1 - 振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラ Download PDF

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WO2011096574A1
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vibration actuator
resin film
vibrator
ultrasonic motor
vibration
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三奈 小林
守 井上
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株式会社ニコン
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/08—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted to co-operate with a remote control mechanism
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • H02N2/12—Constructional details
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    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163—Motors with ring stator

Definitions

  • the present invention relates to a vibration actuator, a lens barrel including the same, and a camera.
  • a vibrator in which an electromechanical conversion element and an elastic body are joined, and a progressive vibration wave (hereinafter referred to as a traveling wave) is generated in the elastic body using the expansion and contraction of the electromechanical conversion element.
  • a vibration actuator that frictionally drives a relative movement member that is in pressure contact with a vibrator (elastic body) by a wave is known.
  • the elastic body uses a highly elastic material, for example, a stainless steel metal material, etc., in order to efficiently transmit a given vibration to the relative movement member.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a thermosetting resin film is disposed on a driven surface (that is, a frictional contact surface) between a driving body of a rotor portion and a stator portion.
  • thermosetting resin film when a thermosetting resin film is used on one of the frictional contact surfaces of the vibrator and the relative moving member and an anodized film is used on the other, noise reduction during driving and wear resistance are improved. Is done. However, due to the difference in hardness between the alumite film and the thermosetting resin film, wear may occur after the durability test, and the starting characteristics may be deteriorated.
  • thermosetting resin there is a method in which since the water absorption is high, the material is denatured and fixed in a high-temperature and high-humidity environment and cannot be driven. In the technique disclosed in Patent Document 1, an alumite film is provided on the sliding surfaces of the rotor portion and the stator portion.
  • the alumite film is a film mainly composed of an oxide film called aluminum oxide Al 2 O 3 and is hard. Therefore, the other thermosetting resin is destroyed by friction driving.
  • the frictional contact surface of the destroyed thermosetting resin has a problem of dropping off. There is a problem in that the minimum voltage at which the vibration actuator can be activated increases due to occurrence of drop marks and transfer of the dropped thermosetting resin film component to the counterpart material.
  • An object of the present invention is to provide a vibration actuator that is easy to manufacture and has good driving performance, and a lens barrel and a camera including the vibration actuator.
  • the present invention solves the above problems by the following means.
  • the invention according to claim 1 includes: a vibrator that generates vibration; and a relative movement member that is in pressure contact with the vibrator and moves relative to the vibrator by the vibration. At least one of the contact surface with respect to the relative movement member and the contact surface with respect to the vibrator of the relative movement member is a thermosetting resin film formed of a polyamideimide resin and a fluororesin, and the other is an alumite film.
  • the vibration actuator characterized by.
  • the invention according to claim 2 is the vibration actuator according to claim 1, wherein the thermosetting resin film has an indent hardness of 0.1 to 0.3 GPa.
  • the invention according to claim 3 is the vibration actuator according to claim 1 or 2, wherein the alumite film is hard alumite.
  • the invention according to claim 4 includes a vibrator that generates vibration, and a relative movement member that is in pressure contact with the vibrator and moves relative to the vibrator by the vibration. At least one of the contact surface with respect to the relative movement member and the contact surface with respect to the vibrator of the relative movement member is a thermosetting resin film formed of a polyamideimide resin and a fluororesin, and the other has an indent hardness of 20000.
  • the invention according to claim 5 is the vibration actuator according to claim 4, wherein the thermosetting resin film has an indent hardness of 0.1 to 0.3 GPa.
  • the invention according to claim 6 is the vibration actuator according to claim 4 or 5, wherein the coating is an alumite coating.
  • a seventh aspect of the present invention is the vibration actuator according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the alumite film is hard alumite.
  • the invention according to claim 8 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein the thermosetting resin film contains a pigment.
  • the invention according to claim 9 is the vibration actuator according to claim 8, wherein the pigment has a hardness of 15000 to 50000 GPa.
  • the invention according to claim 10 is the vibration actuator according to claim 8 or 9, wherein the pigment is 20 to 50 (weight ratio) with respect to the polyamideimide 100, Vibration actuator characterized by The invention according to claim 11 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 10, wherein an indentation power of the thermosetting resin film is 30% or less. Vibration actuator.
  • the invention according to claim 12 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 11, wherein the fluororesin is 20 to 50 (weight ratio) with respect to the polyamideimide 100, Vibration actuator characterized by
  • the invention described in claim 13 is a lens barrel including the vibration actuator according to any one of claims 1 to 12.
  • the invention according to claim 14 is a camera comprising the vibration actuator according to any one of claims 1 to 12.
  • the present invention it is possible to provide a vibration actuator that is easy to manufacture and has good driving performance, and a lens barrel and camera including the vibration actuator.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a camera 1 according to the first embodiment.
  • the camera 1 of the present embodiment includes a camera body 2 having an image sensor 6 and a lens barrel 3.
  • the lens barrel 3 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body 2.
  • the camera 1 of the present embodiment shows an example in which the lens barrel 3 is an interchangeable lens, the present invention is not limited thereto, and may be a lens barrel integrated with the camera body, for example.
  • the lens barrel 3 includes a lens 4, a cam barrel 5, an ultrasonic motor 10, and the like.
  • an ultrasonic motor will be described as an example of a vibration actuator.
  • the ultrasonic motor 10 has a substantially annular shape, and is disposed in the lens barrel 3 so that the center axis direction of the ring substantially coincides with the optical axis direction (the direction of arrow A in FIG. 1).
  • the ultrasonic motor 10 is used as a driving source for driving the lens 4 during the focusing operation of the camera 1.
  • the driving force obtained from the ultrasonic motor 10 is transmitted to the cam cylinder 5.
  • the lens frame 4a of the lens 4 is cam-engaged with the cam cylinder 5, and when the cam cylinder 5 rotates around the optical axis by the driving force of the ultrasonic motor 10, the lens 4 moves in the optical axis direction and is in focus. Adjustments are made.
  • a subject image is formed on the imaging surface of the imaging device 6 by a lens group (not shown) provided in the lens barrel 3 (including the lens 4).
  • the imaged subject image is converted into an electrical signal by the image sensor 6, and image data is obtained by A / D converting the signal.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the ultrasonic motor 10 according to the first embodiment.
  • the ultrasonic motor 10 of this embodiment includes a vibrator 13 including a piezoelectric body 11 and an elastic body 12, a moving body 15, a flexible printed board 14, a vibration absorbing material 16, a support body 17 and the like. .
  • the piezoelectric body 11 has a function of converting electrical energy into mechanical energy.
  • a piezoelectric element is used as the piezoelectric body 11, but an electrostrictive element may be used.
  • the piezoelectric body 11 is fixed to a support body 17 provided on the lens barrel 3 via a vibration absorbing material 16 such as felt.
  • the piezoelectric body 11 has an electrode portion (not shown). The piezoelectric body 11 expands and contracts by a drive signal supplied from the flexible printed circuit board 14 electrically connected to the electrode portion, and excites the elastic body 12.
  • the elastic body 12 is a member that generates a traveling wave when the piezoelectric body 11 is excited.
  • the elastic body 12 is formed of an iron alloy such as stainless steel or invar steel having a high elastic modulus.
  • the elastic body 12 of this embodiment is formed of SUS303.
  • the elastic body 12 is a substantially ring-shaped member.
  • the piezoelectric body 11 is bonded to one surface by a conductive adhesive or the like, and the other surface is a comb formed by cutting a plurality of grooves 12b.
  • the tooth part 12a is provided.
  • the front end surface of the comb tooth portion 12a is a contact surface that comes into pressure contact with the moving body 15 described later, and the moving body 15 is rotationally driven by a traveling wave generated on this surface.
  • a resin film 18 (see FIG. 3) using a polyamideimide resin as a main raw material is formed on the tip surface of the comb tooth portion 12a. Details of the resin film 18 will be described later.
  • the moving body 15 is a substantially ring-shaped member made of a metal such as aluminum.
  • the moving body 15 of this embodiment is formed of an aluminum alloy.
  • the moving body 15 is brought into pressure contact with the vibrator 13 (elastic body 12) and is frictionally driven by a traveling wave.
  • An alumite film layer 19 (see FIG. 3) is formed on the contact surface of the moving body 15 with respect to the vibrator 13.
  • the flexible printed board 14 is a member that is electrically connected to a predetermined electrode portion of the piezoelectric body 11 and supplies a drive signal to the piezoelectric body 11. Further, a control device 108 that controls the camera 1 is connected to the flexible printed circuit board 14. A temperature sensor 109 is connected to the control device 108, and the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric body 11 is set so that the number of rotations of the ultrasonic motor 10 is constant according to the detection result of the temperature sensor 109. It is adjusted.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a contact portion between the elastic body 12 and the moving body 15 of the ultrasonic motor 10 according to the first embodiment.
  • a part of the circumferential cross section of the ultrasonic motor 10 is enlarged.
  • a resin film 18 is provided on a contact surface of the elastic body 12 with the moving body 15 (tip surface of the comb tooth portion 12a).
  • An alumite film layer 19 is provided on the contact surface of the moving body 15 with the elastic body 12. Therefore, the surface in which the vibrator 13 and the moving body 15 are in frictional contact is in a form in which the resin film 18 and the alumite film layer 19 are in contact with each other.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the resin film 18 of the present embodiment.
  • the resin film 18 of the present embodiment is formed by applying a paint mainly composed of a polyamideimide resin 18c to which polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) 18a and a pigment 18b are added.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • 30 weight ratio of PTFE 18a and 30 weight ratio of cobalt nickel pigment 18b are blended with respect to 100 weight of the polyamideimide resin 18c.
  • the resin film 18 is used by polishing the surface by about 10 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz (JIS B0601-2001) at that time is 0.5 ⁇ m or less, and the film thickness after polishing is 15 ⁇ m.
  • the amount of PTFE 18a and pigment 18b is shown as a ratio when the weight of the polyamideimide resin 18c is 100, based on the weight of the polyamideimide resin 18c serving as the main agent.
  • the resin film 18 using the polyamide-imide resin 18c as the main raw material has a hardness, plastic deformation resistance, adhesion and peel strength, wear resistance, heat resistance, paint compared to the case where other resins are used as a coating film. It is excellent in terms of stability, workability, boiling water resistance, and the like. Therefore, the following effects can be expected by forming the resin film 18 with the polyamideimide resin 10c blended with the PTFE 18a and the pigment 18b. (1) Since the resin film 18 is harder than other resin films using an epoxy resin or the like, it is possible to improve the wear resistance and plastic deformation resistance of the contact surface with the moving body 15 (alumite film layer 19).
  • the PTFE 18a contained in the resin film 18 of the present embodiment is granular as shown in FIG.
  • the average primary particle diameter of the PTFE 18a is 1 to 5 ⁇ m.
  • the film thickness of the resin film 18 of this embodiment is 30 ⁇ m, the PTFE 18a having this size is used.
  • the average diameter of the PTFE 18a may be appropriately selected according to the thickness of the film thickness.
  • PTFE 18a has high lubrication characteristics, and has the effect of lowering the coefficient of friction and improving the startability of the ultrasonic motor at low speed.
  • the PTFE 18a has high water repellency, and can be expected to prevent the resin film 18 and the alumite film layer 19 from sticking under high temperature and high humidity.
  • the resin film 18 of this embodiment includes a pigment 18b. If the hardness of the pigment contained in the resin film 18 is less than 15000 GPa, the resin film 18 tends to adhere to the material (alumite film layer 19) that is in contact with the resin film 18, and the resin film 18 itself may be damaged by the adhered pigment. Yes, not preferred. On the other hand, if it is higher than 50000 GPa, the pigment is liable to be broken, whereby the surface of the resin film 18 is roughened, which may damage the material (alumite film layer 19) that is in contact therewith. Therefore, it is preferable that the pigment has a hardness of 15000 to 50000 GPa.
  • the pigment 18b of this embodiment is cobalt nickel contained in the above-mentioned 15000 to 50000 GPa, and the average particle size is 1 to 3 ⁇ m.
  • the resin film 18 contains the pigment 18b, the denseness of the resin film 18 is improved and the hardness and plastic deformation resistance are improved.
  • the heat generated in the contact surface of the resin film 18 with the moving body 15 (alumite film layer 19) of the resin film 18 due to the friction drive is conducted outside the contact surface to prevent the heat from being trapped in the contact surface, thereby improving the driving efficiency.
  • the pigment 18b has an effect of increasing the friction coefficient between the vibrator 13 and the moving body 15 (that is, the friction coefficient between the resin film 18 and the alumite film layer 19) and improving the holding torque and the maximum load torque.
  • the resin film 18 is formed through the following steps. First, a degreasing process is performed on a contact surface of the elastic body 12 with the moving body 15 (tip surface of the comb tooth portion 12a). At this time, processing for roughening the surface such as blasting or etching may be performed to further improve the adhesion.
  • a solution is prepared by mixing the polyamideimide resin 18c with an additive of PTFE 18a and cobalt nickel and N-methylpyrrolidone. This solution is applied to the frictional contact surface of the elastic body 12, and after preheating, left to stand at a high temperature of about 250 ° C. for 20 to 60 minutes to dry and cure. After curing, the surface of the resin film 18 is polished and flattened using green carborundum or the like.
  • the alumite film layer 19 is formed by subjecting the surface of the moving body 15 formed of an aluminum alloy (A6061) to anodization.
  • the piezoelectric body 11 is joined to the elastic body 12 on which the resin film 18 is formed, and the vibrator 13 is formed.
  • the vibrator 13 and the moving body 15 are arranged so that the resin film 18 of the vibrator 13 and the alumite film layer 19 of the moving body 15 are in contact with each other, and the respective members are assembled. Through these steps, the ultrasonic motor 10 is manufactured.
  • the ultrasonic motor 10 of Measurement Examples 1 to 13 and the frictional contact surface of the vibrator 13 having different addition amounts (ratio to the weight of the polyamideimide resin) of additives such as PTFE 18a and pigment 18b to the polyamideimide resin 18c.
  • the ultrasonic motor 10 of the measurement example 14 (comparative example) to which the epoxy resin coating film is applied is prepared, and the ultrasonic motor 10 is driven such as the minimum abnormal rotation speed, holding torque, maximum torque, minimum starting voltage, and wear characteristics. The performance was examined.
  • the indent hardness of the polyamideimide resin film 18 and the alumite film layer 19 was measured.
  • the indent hardness is the hardness obtained from the relationship between the test force and the indentation depth during the indenter indentation process, as defined in ISO 14577-1 “Instrumentation Indentation Hardness Test”.
  • the indentation power can also be obtained from the load-indentation depth curve.
  • the indentation work rate is “a work amount due to elastic deformation / (a work amount due to elastic deformation + a work amount due to plastic deformation)”.
  • Table 1 is a table showing the measurement results of the holding torque and the like of the ultrasonic motor 10 of Measurement Examples 1 to 13 and Comparative Example 14.
  • the ultrasonic motor 10 of Measurement Examples 1 to 13 has substantially the same form as the ultrasonic motor 10 of the present embodiment except that the amount and hardness of each additive such as PTFE are different.
  • the ultrasonic motor of Measurement Example 20 corresponds to the ultrasonic motor 10 of this embodiment.
  • the ultrasonic motor of Measurement Example 14 (Comparative Example) is different from the ultrasonic motor except that an epoxy citrus film is formed on the contact surface of the vibrator with the moving body instead of the polyamide resin film 18. It is a form substantially the same as the ultrasonic motor 10 of embodiment.
  • the ultrasonic motor of Measurement Example 14 is an example of an ultrasonic motor that is generally used conventionally.
  • the resin film 18 of the ultrasonic motor 10 of Measurement Example 1 will be described.
  • the resin film 18 of the ultrasonic motor 10 of Measurement Example 1 is formed of a resin film in which 60 weights of PTFE and 30 weights of cobalt nickel pigment are mixed with 100 weights of polyamideimide. Carbon short fibers, silicon beads, and alumina particles are not added to the resin film of the ultrasonic motor of Measurement Example 1.
  • the weight ratio of the PTFE 18a is changed, and accordingly, the hardness of the resin film 18 is also different.
  • the resin film 18 of the ultrasonic motor 10 of the measurement examples 6 to 9 is the same as that of the measurement example 3, but the hardness of the opposing anodized film 19 is different.
  • the weight ratio of the pigment 18b is different, and accordingly, the hardness of the resin film 18 is also different.
  • the resin film 18 of Measurement Example 14 is different in that an epoxy resin is used as a main component. In measurement example 14, PTFE 18a and pigment 18b in the same ratio as measurement example 3 are added.
  • the holding torque shown in Table 1 is a torque required when the ultrasonic motor 10 is driven at a predetermined drive voltage and rotation speed from a stationary state.
  • the values of the holding torque shown in Table 1 indicate the ratio of the holding torque of the ultrasonic motor 10 in each measurement example when the holding torque in the ultrasonic motor 10 of the comparative example 3 is set to the specified value (1.0). Yes.
  • the value of the holding torque shown in Table 1 is preferably larger from the viewpoint of improving the driving efficiency and preventing the rotation of the moving body when not in use, but if the value is larger than 0.9, the ultrasonic motor 10 Can be used as
  • the maximum torque shown in Table 1 is the maximum load torque that can be driven, that is, the maximum load torque.
  • the value of the maximum torque shown in Table 1 is the ratio of the maximum load torque of each ultrasonic motor 10 when the maximum load torque of the ultrasonic motor 10 of Comparative Example 1 is set to a specified value (1.0).
  • the value of the maximum torque shown in Table 1 is preferably 1.0 or more. However, if the value is greater than 0.9, the ultrasonic motor 10 is within the allowable range.
  • the minimum starting voltage is the lowest voltage that can be driven, and the smaller the value, the lower the driving power. If it is 1.0 or less, the ultrasonic motor 10 is within the allowable range.
  • the abnormal noise generation rotational speed is obtained by examining the minimum rotational speed at which abnormal noise is generated when the ultrasonic motor 10 is driven under a predetermined driving condition. Normally, the ultrasonic motor 10 generates abnormal noise at a rotational speed equal to or higher than the abnormal noise generation rotational speed, and therefore preferably has an abnormal noise generation rotational speed as large as possible.
  • the amount of wear of the resin film 18 is the amount of wear of the elastic body 12 when the ultrasonic motor 10 is rotated 50000 at a predetermined load torque and rotation speed (load torque 20 N ⁇ mm, rotation speed 60 rpm). It was measured and evaluated.
  • This wear depth is the difference from the thickness of the vibrator after rotational driving when the thickness of the vibrator 13 before 50,000 rotations is used as a reference. The smaller the wear depth, the smaller the amount of wear caused by driving and the better the durability.
  • the durability is good if the amount of wear when the ultrasonic motor 10 of Comparative Example 1 is driven (a wear depth of about 3.0 ⁇ m) is 1.0 ⁇ m or less.
  • the drop mark of the resin film 18 is a peel mark of a resin film component having a depth of 2 ⁇ m or more that occurs when the resin film 18 is rotated 50000 times. When peeling marks are generated, driving is unstable, so it is desirable that there are no peeling marks.
  • the holding torque, the maximum torque, the minimum starting voltage, the wear mark / drop-off wear amount, and the low-temperature startability of the ultrasonic motor 10 of the measurement example having the resin film 18 mainly composed of the polyamideimide resin 18c are Comparative Example 1. It is better than the ultrasonic motor 10 of (Measurement Example 14).
  • the resin film 18 of the ultrasonic motor 10 of the measurement examples 1 to 5 is different only in the weight ratio of the PTFE 18a. Therefore, by comparing the driving performance of the ultrasonic motors 10 of the measurement examples 1 to 5, the influence of the added weight of the PTFE 18a on the driving performance of the ultrasonic motor 10 can be understood.
  • the resin film 18 is common to the measurement example 3, but the hardness of the alumite film 19 on the mating surface is different. If the alumite film 19 is too hard, problems of wear and sound occur, and if it is too soft, the minimum starting voltage is improved. This is because the frictional force increases because the relative relationship of hardness has changed. There is also a correlation between the elastic modulus and the motor characteristics (abnormal noise).
  • the measurement examples 10 to 13 differ only in the weight ratio of the pigment 18b of the resin film 18.
  • the pigment weight 18b When the pigment weight 18b is large, the resin film 18 becomes hard and abnormal noise is easily generated.
  • the pigment weight 18b is small, wear is increased due to a decrease in strength of the resin film 18, and the maximum load torque is reduced.
  • the weight of the polyamideimide resin 18a is 100, the added PTFE weight is 20 to 50, and the pigment weight is also 20 to 50, the desired holding torque and maximum torque are satisfied and the required power is reduced. It can be seen that this is preferable from the viewpoint of preventing abnormal noise and wear.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the ultrasonic motor 20 of the second embodiment.
  • the ultrasonic motor 20 of the second embodiment is provided in the lens barrel 3 of the camera 1 similar to the ultrasonic motor 10 of the first embodiment, and is used as a drive source for driving the lens 4 when performing a focusing operation. ing.
  • the ultrasonic motor 20 transmits a driving force to a cam cylinder (not shown) via a gear (not shown), and drives the lens 4 held by the cam cylinder, which is different from the first embodiment. Different.
  • the ultrasonic motor 20 of the second embodiment includes a vibrator 23, a moving body 25, an output shaft 28, a pressure unit 29, and the like.
  • the vibrator 23 is a substantially ring-shaped member having an elastic body 22 and a piezoelectric body 21 joined to the elastic body 22.
  • the vibrator 23 generates a traveling wave due to the expansion and contraction of the piezoelectric body 21.
  • the elastic body 22 is a substantially ring-shaped member formed of stainless steel.
  • the piezoelectric body 21 is joined to one surface, and a plurality of grooves are formed in the circumferential direction on the other surface.
  • a comb tooth portion 22a is provided.
  • the tip surface of the comb tooth portion 22a is a contact surface that is in pressure contact with the moving body 25, and the moving body 25 in contact with this surface is driven by a traveling wave.
  • a resin film 31 is formed on the contact surface of the vibrator 23 with the moving body 25 in the same manner as the vibrator 13 shown in the first embodiment.
  • the resin film 31 of the present embodiment is formed by applying a blend of 30 weight PTFE and 30 weight cobalt nickel pigment to 100 weight polyamideimide resin.
  • the film thickness of the resin film 31 is 30 ⁇ m, and the surface roughness Rz (JIS B0601-2001) is 0.5 ⁇ m.
  • the elastic body 22 has a flange-like flange portion 22b formed to extend in the radial direction on the inner peripheral side, and is supported by the support body 26 by the flange portion 22b.
  • the piezoelectric body 21 has a function of converting electrical energy into mechanical energy.
  • a piezoelectric element is used as the piezoelectric body 21 as in the first embodiment, but an electrostrictive element may be used.
  • the piezoelectric body 21 expands and contracts by a drive signal supplied from a flexible printed circuit board 24 electrically connected to a predetermined electrode portion formed on the piezoelectric body 21, and causes the elastic body 22 to vibrate.
  • a control device 208 Connected to the flexible printed circuit board 24 is a control device 208 that controls a camera equipped with the ultrasonic motor 20.
  • the temperature sensor 209 is connected to the control device 208, and the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric body 21 is adjusted so that the rotation speed is constant according to the detection result of the temperature sensor 209. is doing.
  • the moving body 25 is in pressure contact with the vibrator 23 and is rotationally driven by an elliptical motion caused by a traveling wave generated on the contact surface of the vibrator 23 (the tip surface of the comb tooth portion 22a).
  • the moving body 25 is a member formed of a light metal such as aluminum.
  • the moving body 25 is fitted to the output shaft 28.
  • the moving body 25 of this embodiment is made of an aluminum alloy, and an alumite film layer 32 is formed on the contact surface of the moving body 25 with the vibrator 23. Therefore, the surface on which the moving body 25 and the vibrator 23 are in frictional contact has a form in which the alumite film layer 32 and the resin film 31 are in contact with each other.
  • the output shaft 28 has a substantially cylindrical shape. One end of the output shaft 28 is fitted to the moving body 25 via the rubber member 30, and the other end is rotatable to the support 26 via the bearing 27. Is attached. The output shaft 28 rotates integrally with the moving body 25 and transmits the rotational motion of the moving body 25 to a driven member such as a gear (not shown).
  • the pressurizing unit 29 is a mechanism that pressurizes the vibrator 23 and the moving body 25.
  • the pressurizing unit 29 is disposed in contact with the spring 29a that generates a pressing force, the bearing 27, a press ring 29b that presses one end of the spring 29a, a press ring 29c that presses the other end of the spring 29a, and the output shaft 28.
  • An E-ring 29d that is inserted into the formed groove i and regulates the position of the pressing ring 29c is provided.
  • the ultrasonic motor 20 as shown in the present embodiment, by forming the resin film 31 on the frictional contact surface of the vibrator 23, the amount of wear is reduced, the noise is reduced, the durability is improved, and the driving performance is stabilized. And start-up characteristics can be improved.
  • the ultrasonic motor 20 shown in the present embodiment is often manufactured as a small ultrasonic motor having a smaller diameter than the ultrasonic motor shown in the first embodiment, heat generation is a problem.
  • the resin film 31 uses a pigment, it is excellent in heat dissipation.
  • the polyamideimide resin has good adhesion of the coating film, it is possible to omit the primer treatment required for the epoxy resin film or the like.
  • pigments such as not only this but carbon black, may be sufficient.
  • the present invention may be applied to a vibration actuator in which the piezoelectric body and the moving body are in frictional contact without using an elastic body.
  • a resin film may be formed on at least one of the contact surface of the piezoelectric body with respect to the moving body and the contact surface of the moving body with respect to the piezoelectric body.
  • stainless steel is used as the material for forming the elastic bodies 12 and 22, but other iron-based materials may be used.
  • various steel materials such as S15C, S55C, SCr445, and SNCM630 may be used, or phosphor bronze and an aluminum alloy may be used.
  • the moving bodies 15 and 25 showed the example formed with an aluminum alloy, not only this but an iron-type material etc. may be used.
  • various steel materials such as S15C, S55C, SCr445, and SNCM630 may be used.
  • resin with high heat resistance such as a polyimide resin and PEEK (polyetherethertone) resin.
  • the ultrasonic motor in which the moving bodies 15 and 25 are rotationally driven is shown, the present invention is not limited to this, and a linear drive type vibration actuator in which the moving body is driven in a linear direction may be used.
  • a rotary (annular) ultrasonic motor in which the moving bodies 15 and 25 are driven to rotate is taken as an example.
  • sticking becomes a problem. This is because, in many cases, a large effect can be obtained by applying the present invention.
  • the ultrasonic motor using the vibration in the ultrasonic region has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and may be applied to, for example, a vibration actuator that uses vibrations outside the ultrasonic region. .
  • the ultrasonic motors 10 and 20 are used as drive sources for performing the focusing operation of the lens barrel of the camera.
  • the present invention is not limited thereto. You may use for the drive source which performs.
  • the ultrasonic motors 10 and 20 may be used for a driving source of a copying machine or the like, a steering wheel tilt device of an automobile, a driving unit of a headrest, or the like.
  • transformation form can also be used in combination suitably, detailed description is abbreviate

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Abstract

　製造が容易であり、駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供する。　本発明の振動アクチュエータ１０は、振動を発生する振動子１３，２３と、前記振動子１３，２３と加圧接触され、前記振動によって前記振動子１３，２３に対して相対移動する相対移動部材１５，２５と、を備え、前記振動子１３，２３の前記相対移動部材１５，２５に対する接触面と前記相対移動部材１５，２５の前記振動子１３，２３に対する接触面との少なくとも一方が、ポリアミドイミド樹脂とフッ素樹脂により形成された熱硬化性樹脂膜１８，３１であり、他方がアルマイト皮膜１９，３２であること、を特徴とする。

Description

振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラ
　本発明は、振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
　従来、電気機械変換素子と弾性体とが接合された振動子を有し、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって、振動子（弾性体）に加圧接触した相対移動部材を摩擦駆動する振動アクチュエータが知られている。この種の振動アクチュエータでは、弾性体は、与えられた振動を効率よく相対移動部材へ伝えるために、高弾性材料、例えば、ステンレス系の金属材料等が用いられる。
　このような振動アクチュエータでは、振動子と相対移動部材との摩擦接触面が振動アクチュエータの駆動の安定性や効率等に与える影響が大きい。そのため、摩擦接触面には、耐久性等を向上させるための様々な試みがなされている。
　例えば、特許文献１には、ロータ部の駆動体とステータ部との従動面（すなわち、摩擦接触面）に熱硬化性樹脂膜を配置する手法が開示されている。
特開２００９－２３２６２２号公報
　例えば、振動子と相対移動部材との摩擦接触面の一方に熱硬化性樹脂膜を用い、他方にアルマイト皮膜を用いた場合には、駆動時の異音の低減や耐磨耗性等が改善される。
　しかし、アルマイト皮膜と熱硬化性樹脂膜の硬度差により、耐久試験後に摩耗が発生し、起動特性が低下する揚合がある。また、熱硬化性樹脂の種類によっては、吸水率が高いために高温高湿環境下で変質して固着し、駆動が不可能になる揚合がある。
　特許文献１に開示された手法では、ロータ部とステータ部の摺動面にアルマイト皮膜を設けている。アルマイト皮膜は酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３という酸化皮膜を主成分とする膜で硬い。よって、摩擦駆動により相手の熱硬化性樹脂を破壊してしまう。破壊された熱硬化性樹脂の摩擦接触面は、脱落痕が発生する揚合がある。脱落痕が発生し、脱落した熱硬化性樹脂膜成分が相手材に移着することにより、振動アクチュエータを起動させることのできる最低電圧が上昇してしまう問題があった。
　本発明の課題は、製造が容易であり、駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
　本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
　請求項１に記載の発明は、振動を発生する振動子と、前記振動子と加圧接触され、前記振動によって前記振動子に対して相対移動する相対移動部材と、を備え、前記振動子の前記相対移動部材に対する接触面と前記相対移動部材の前記振動子に対する接触面との少なくとも一方が、ポリアミドイミド樹脂とフッ素樹脂により形成された熱硬化性樹脂膜であり、他方がアルマイト皮膜であること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記熱硬化性樹脂膜は、インデント硬さが０．１～０．３ＧＰａであること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記アルマイト皮膜は硬質アルマイトであること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項４に記載の発明は、振動を発生する振動子と、前記振動子と加圧接触され、前記振動によって前記振動子に対して相対移動する相対移動部材と、を備え、前記振動子の前記相対移動部材に対する接触面と前記相対移動部材の前記振動子に対する接触面との少なくとも一方が、ポリアミドイミド樹脂とフッ素樹脂により形成された熱硬化性樹脂膜であり、他方がインデント硬さが２００００～３００００ＧＰａの皮膜であること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、前記熱硬化性樹脂膜は、インデント硬さが０．１～０．３ＧＰａであること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の振動アクチュエータにおいて、前記皮膜は、アルマイト皮膜であること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項７に記載の発明は、請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記アルマイト皮膜は硬質アルマイトであること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記熱硬化性樹脂膜は、顔料を含有すること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の振動アクチュエータにおいて、前記顔料は、硬度が１５０００～５００００ＧＰａであること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の振動アクチュエータにおいて、前記顔料は前記ポリアミドイミド１００に対し２０～５０（重量比）であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記熱硬化性樹脂膜の押し込み仕事率は、３０％以下であること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記フッ素樹脂は前記ポリアミドイミド１００に対し２０～５０（重量比）であること、を特徴とする振動アクチュエータ。
　請求項１３に記載の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
　請求項１４に記載の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
　本発明によれば、製造が容易であり、駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
第１実施形態のカメラを示す図である。 第１実施形態の超音波モータを示す図である。 第１実施形態の超音波モータの弾性体と移動体との摩擦接触面を拡大した図である。 樹脂膜内の構造を模式的に示した図である。 第２実施形態の超音波モータを示す断面図である。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態のカメラ１を示す図である。
　本実施形態のカメラ１は、撮像素子６を有するカメラボディ２と、レンズ鏡筒３とを備える。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態のカメラ１は、レンズ鏡筒３が交換レンズである例を示すが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
　レンズ鏡筒３は、レンズ４、カム筒５、超音波モータ１０等を備える。本実施形態では、振動アクチュエータとして超音波モータを例にして説明する。超音波モータ１０は、略円環形状であり、その円環中心軸方向が光軸方向（図１中の矢印Ａ方向）と略一致するようにレンズ鏡筒３内に配置されている。この超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ４を駆動する駆動源として用いられている。超音波モータ１０から得られた駆動力は、カム筒５に伝えられる。レンズ４のレンズ枠４ａは、カム筒５とカム係合しており、超音波モータ１０の駆動力によってカム筒５が光軸回りに回転すると、レンズ４は、光軸方向へ移動して焦点調節が行なわれる。
　図１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ４を含む）によって、撮像素子６の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子６によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
　図２は、第１実施形態の超音波モータ１０を示す図である。
　本実施形態の超音波モータ１０は、圧電体１１及び弾性体１２を備える振動子１３と、移動体１５と、フレキシブルプリント基板１４と、振動吸収材１６と、支持体１７等とを備えている。
　圧電体１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機能を有する。本実施形態では、圧電体１１として圧電素子を用いているが、電歪素子を用いてもよい。この圧電体１１は、フェルト等の振動吸収材１６を介して、レンズ鏡筒３に設けられた支持体１７に固定されている。
　圧電体１１は、不図示の電極部が形成されている。圧電体１１は、この電極部と電気的に接続されたフレキシブルプリント基板１４から供給される駆動信号により伸縮し、弾性体１２を励振する。
　弾性体１２は、圧電体１１の励振により進行波を発生する部材である。弾性体１２は、高弾性率を有するステンレス鋼、インバー鋼等の鉄合金により形成される。本実施形態の弾性体１２は、ＳＵＳ３０３により形成されている。
　弾性体１２は、略円環形状の部材であり、一方の面には導電性を有する接着剤等により圧電体１１が接着され、他方の面には複数の溝１２ｂを切って形成された櫛歯部１２ａが設けられている。
　櫛歯部１２ａの先端面は、後述する移動体１５と加圧接触する接触面であり、この面に発生する進行波によって移動体１５が回転駆動される。この櫛歯部１２ａの先端面には、ポリアミドイミド樹脂を主原料とする樹脂膜１８（図３参照）が形成されている。この樹脂膜１８の詳細については後述する。
　移動体１５は、アルミニウム等の金属によって形成された略円環形状の部材である。本実施形態の移動体１５は、アルミニウム合金により形成されている。
　移動体１５は、振動子１３（弾性体１２）に加圧接触され、進行波により摩擦駆動される。この移動体１５の振動子１３に対する接触面には、アルマイト皮膜層１９（図３参照）が形成されている。
　フレキシブルプリント基板１４は、圧電体１１の所定の電極部と電気的に接続されており、圧電体１１に駆動信号を供給する部材である。
　また、フレキシブルプリント基板１４には、カメラ１の制御を行う制御装置１０８が接続されている。制御装置１０８には、温度センサ１０９が接続されており、温度センサ１０９の検知結果に応じて、超音波モータ１０の回転数が一定となるように、圧電体１１に供給する駆動信号の周波数を調整している。
　図３は、第１実施形態の超音波モータ１０の弾性体１２と移動体１５との接触部分を拡大した図である。なお、図３では、超音波モータ１０の周方向の断面の一部を拡大して示している。
　弾性体１２の移動体１５との接触面（櫛歯部１２ａの先端面）には、樹脂膜１８が設けられている。移動体１５の弾性体１２との接触面には、アルマイト皮膜層１９が設けられている。従って、振動子１３と移動体１５とが摩擦接触する面は、樹脂膜１８とアルマイト皮膜層１９とが接触する形態となっている。
　図４は本実施形態の樹脂膜１８を模式的に示した断面図である。本実施形態の樹脂膜１８は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）１８ａと顔料１８ｂが添加されたポリアミドイミド樹脂１８ｃを主原料とする塗料を塗布することにより形成されている。
　本実施形態の樹脂膜１８には、ポリアミドイミド樹脂１８ｃの重量１００に対して、ＰＴＦＥ１８ａが重量比３０、コバルトニッケル顔料１８ｂが重量比３０配合されている。
　また、樹脂膜１８は、表面を約１０μｍ研磨して使用している。その際の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１－２００１）は、０．５μｍ以下であり、研磨後の膜厚は、１５μｍである。
　なお、以下、特に断りが無い場合、ＰＴＦＥ１８ａや顔料１８ｂの量を、主剤となるポリアミドイミド樹脂１８ｃの重量を基準とし、ポリアミドイミド樹脂１８ｃの重量を１００としたときの比で示す。
　ポリアミドイミド樹脂１８ｃを主原料とした樹脂膜１８は、他の樹脂を塗膜として用いた場合に比べて、硬さ、耐塑性変形性、密着性や剥離強度、耐摩耗性、耐熱性、塗料安定性、加工性、耐沸水性、等の点において優れている。そのため、ＰＴＦＥ１８ａや顔料１８ｂを配合したポリアミドイミド樹脂１０ｃにより樹脂膜１８を形成することにより、以下のような効果が期待できる。
（１）樹脂膜１８は、エポキシ樹脂等を用いた他の樹脂膜に比べて硬いので、移動体１５（アルマイト皮膜層１９）との接触面の耐摩耗性・耐塑性変形性を向上できる。
（２）樹脂膜１８の剥離強度や振動子１３（弾性体１２）に対する密着性が向上し、樹脂膜１８の耐久性が向上する。
（３）樹脂膜１８の耐熱性が向上し、超音波モータ１０の駆動時に発生する摩擦熱によって、樹脂膜１８が変質することを防止できる。
（４）樹脂膜１８の耐水性が向上し、空気中の水分によって樹脂膜１８が化学的に変質することを防止できる。
　本実施形態の樹脂膜１８が含有するＰＴＦＥ１８ａは、図４に示すように粒状である。このＰＴＦＥ１８ａの一次粒子の径の平均は、１～５μｍである。なお、本実施形態の樹脂膜１８の膜厚が３０μｍであるため、この大きさのＰＴＦＥ１８ａを用いたが、膜厚の厚さに合わせてＰＴＦＥ１８ａの平均径を適宜選択して用いてよい。
　ＰＴＦＥ１８ａは、高い潤滑特性を有しており、摩擦係数を下げ、超音波モータの低速での起動性を向上させる効果を有する。また、ＰＴＦＥ１８ａは、高い撥水性を有しており、樹脂膜１８とアルマイト皮膜層１９との高温高湿下での固着を防止する効果を期待できる。
　図４に示すように、本実施形態の樹脂膜１８は、顔料１８ｂを含む。樹脂膜１８が含有する顔料の硬度は、１５０００ＧＰａより小さいと、接触している相手の材料（アルマイト皮膜層１９）に付着しやすくなり、その付着した顔料により、樹脂膜１８自身が傷つけられることがあり、好ましくない。また、５００００ＧＰａより大きいと顔料が割れやすく、それによって樹脂膜１８の表面が荒れて、接触している相手の材料（アルマイト皮膜層１９）を傷つけることがあり、好ましくない。したがって顔料の硬度が１５０００～５００００ＧＰａあることが好ましい。
　本実施形態の顔料１８ｂは、硬度が上記の１５０００～５００００ＧＰａに含まれるコバルトニッケルであり、その粒径の平均は１～３μｍである。樹脂膜１８が顔料１８ｂを含有することによって、樹脂膜１８の緻密性が向上し、硬度や耐塑性変形性を向上させる効果を有する。また、摩擦駆動によって樹脂膜１８の移動体１５（アルマイト皮膜層１９）との接触面内に生じた熱を接触面外へ伝導して接触面内に熱がこもることを防止し、駆動効率を向上させる効果を有する。
　また、顔料１８ｂは、振動子１３と移動体１５との摩擦係数（すなわち、樹脂膜１８とアルマイト皮膜層１９との摩擦係数）を増大させ、保持トルクや最大負荷トルクを向上させる効果を有する。
　この樹脂膜１８は、次のような工程を経て形成される。
　まず、弾性体１２の移動体１５との接触面（櫛歯部１２ａの先端面）の脱脂処理を行う。このとき、更なる密着性向上のためにブラスト・エッチング等面を荒らす処理を行なってもよい。
　ポリアミドイミド樹脂１８ｃに、ＰＴＦＥ１８ａ、コバルトニッケルの添加物と、Ｎ－メチルピロリドンを混合した溶液を作る。この溶液を弾性体１２の摩擦接触面に塗布し、予備加熱ののち、２５０℃程度の高温下に２０～６０分聞放置して、乾燥硬化させる。硬化後、樹脂膜１８の表面をグリーンカーボランダム等を用いて研磨して平坦にする。
　一方、アルマイト皮膜層１９は、アルミニウム合金（Ａ６０６１）によって形成された移動体１５の表面に陽極酸化処理を施すことにより形成される。
　樹脂膜１８が形成された弾性体１２に圧電体１１を接合し、振動子１３を形成する。振動子１３の樹脂膜１８と移動体１５のアルマイト皮膜層１９とが接触するように振動子１３と移動体１５とを配置し、各部材を組み立てる。これらの工程を経て、超音波モータ１０が作製される。
　ここで、ポリアミドイミド樹脂１８ｃに対するＰＴＦＥ１８ａ、顔料１８ｂ等の添加物の添加量（ポリアミドイミド樹脂の重量に対する比）が異なる測定例１～１３の超音波モータ１０と、振動子１３の摩擦接触面にエポキシ樹脂塗装膜を施した測定例１４（比較例）の超音波モータ１０を用意し、最小異音回転数や、保持トルク、最大トルク、最低起動電圧、摩耗特性等の超音波モータ１０の駆動性能について調べた。
　また、ポリアミドイミド樹脂膜１８やアルマイト皮膜層１９のインデント硬さを測定した。インデント硬さとは、ＩＳＯ　１４５７７－１「計装化押し込み硬さ試験」に規定されている通り、圧子の押し込み過程の試験力と押し込み深さの関係から求める硬さである。
　押し込み仕事率も、荷重一押し込み深さ曲線から求めることができる。押し込み仕事率とは、「弾性変形による仕事量／（弾性変形による仕事量＋塑性変形による仕事量）」である。
　表１は、測定例１～１３及び比較例１４の超音波モータ１０の保持トルク等の測定結果を示す表である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　測定例１～１３の超音波モータ１０は、ＰＴＦＥ等の各添加物の添加量や硬さが異なる点以外は、本実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態である。測定例２０の超音波モータは、本実施形態の超音波モータ１０に相当する。
　また、測定例１４（比較例）の超音波モータは、振動子の移動体との接触面に、ポリアミド系樹脂膜１８ではなくエポキシ系柑脂膜が形成されている点が異なる以外は、本実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態である。この測定例１４の超音波モータは、従来一般的に使用されている超音波モータの例である。
　測定例１の超音波モータ１０の樹脂膜１８について説明する。
　測定例１の超音波モータ１０の樹脂膜１８は、ポリアミドイミド１００重量に対し、ＰＴＦＥが６０重量・コバルトニッケル顔料が３０重量混合された樹脂膜により形成されている。測定例１の超音波モータの樹脂膜には、カーボン短繊維及びシリコンビーズ、アルミナ粒子は添加されていない。
　測定例２～５の超音波モータ１０の樹脂膜１８は、ＰＴＦＥ１８ａの重量比が変更されており、それに伴い樹脂膜１８の硬さも異なっている。
　測定例６～９の超音波モータ１０の樹脂膜１８は、測定例３と共通であるが、相対するアルマイト皮膜１９の硬さが異なっている。
　測定例１０～１３の超音波モータ１０の樹脂膜１８は、顔料１８ｂの重量比が異なり、それに伴い樹脂膜１８の硬さも異なっている。
　測定例１４の樹脂膜１８は、主成分としてエポキシ樹脂を用いる点が異なる。測定例１４は、測定例３と同一比率のＰＴＦＥ１８ａと顔料１８ｂが添加されている。
　表１に示す保持トルクとは、静止状態から所定の駆動電圧及び回転数で超音波モータ１０を駆動する場合に必要となるトルクである。表１に示す保持トルクの値は、比較例３の超音波モータ１０での保持トルクを規定値（１．０）とした場合の各測定例の超音波モータ１０の保持トルクの比を示している。
　表１に示す保持トルクの値は、駆動効率の向上効果や不使用時の移動体の回転等を防止する観点から大きい方が好ましいが、０．９より大きい値であれば、超音波モータ１０として使用可能である。
　次に、表１に示す最大トルクについて説明する。最大トルクとは、駆動可能な負荷トルクの最大値、すなわち、最大負荷トルクである。表１に示す最大トルクの値は、比較例１の超音波モータ１０の最大負荷トルクを規定値（１．０）とした場合の各超音波モータ１０の最大負荷トルクの比である。
　表１に示す最大トルクの値は、１．０以上であることが好ましいが、０．９より大きい値であれば、超音波モータ１０としては許容範囲内である。
　最低起動電圧とは、駆動可能な最低電圧であり、この値が小さいほど小電力で駆動が可能となる。１．０以下であれば超音波モータ１０としては許容範囲内である。
　異音発生回転数とは、超音波モータ１０を所定の駆動条件下で駆動した場合の異音が発生する最小の回転数を調べたものである。通常、超音波モータ１０は、異音発生回転数以上の回転数で異音が発生するため、異音発生回転数がなるべく大きいものが好ましい。
　樹脂膜１８の磨耗量とは、超音波モータ１０を所定の負荷トルク及び回転数（負荷トルク２０Ｎ・ｍｍ、回転数６０ｒｐｍ）で、５００００回転させた場合の弾性体１２の磨耗量を、磨耗深さとして測定し、評価したものである。この磨耗深さとは、５００００回転させる前の振動子１３の厚みを基準としたときの回転駆動後の振動子の厚みとの差である。この磨耗深さが小さい方が、駆動によって生じた磨耗量が小さく、耐久性が良好である。
　なお、表１では、比較例１の超音波モータ１０を駆動した場合の磨耗量（磨耗深さ約３．０μｍ）が１．０μｍ以下であれば耐久性が良好であるとし、表１中に○（丸印）で示す。
　樹脂膜１８の脱落痕とは、上記の５００００回転させた場合に発生する、深さ２μｍ以上の樹脂膜成分の剥離痕である。剥離痕が発生すると駆動が不安定なため剥離痕は無いことが望ましい。
　各測定例（測定例１～測定例１３）および比較例（測定例１４）の超音波モータ１０の測定結果について説明する。
　まず、比較例（測定例１４）の超音波モータ１０では、異音は発生しないが、その他の性能（保持トルク、最大トルク、最低起動電圧、摩耗痕・脱落痕）に関しては改善の余地のあるものである。
　一方、ポリアミドイミド樹脂１８ｃを主成分とする樹脂膜１８を有する測定例の超音波モータ１０の保持トルク、最大トルク、最低起動電圧、摩耗痕・脱落痕磨耗量及び低温起動性は、比較例１（測定例１４）の超音波モータ１０に比べて良好である。
　次に、測定例１～５の超音波モータ１０の樹脂膜１８は、ＰＴＦＥ１８ａの重量比のみが異なる。従って、測定例１～５の超音波モータ１０の駆動性能を比較することにより、ＰＴＦＥ１８ａの添加重量が超音波モータ１０の駆動性能の与える影響がわかる。
　ＰＴＦＥ重量が多いと、その摩擦係数が小さくなるためトルクが低下する。また、ＰＴＦＥ１８ａは離型性が良好なため、その脱落の危険性が増える。
　一方ＰＴＦＥ重量が少ないと、その摩擦係数が大きくなり、起動特性等が悪化する。
　測定例６～９は、測定例３と樹脂膜１８は共通だが、相手面のアルマイト皮膜１９の硬さが異なる。アルマイト皮膜１９が硬すぎると、摩耗や音の問題が発生し、軟らかすぎると最低起動電圧が向上してしまう。これは、硬さの相対関係が変化したため、摩擦力が上がるためである。弾性率とモータ特性（異音）も相関がある。
　測定例１０～１３は、樹脂膜１８の顔料１８ｂの重量比のみが異なる。
　顔料重量１８ｂが多いと、樹脂膜１８が硬くなり、異音が出やすくなる。
　顔料重量１８ｂが少ないと、樹脂膜１８の強度低下により、摩耗が増え、最大負荷トルクが小さくなる。
　これらのことから、ポリアミドイミド樹脂１８ａの重量を１００とし、添加されるＰＴＦＥ重量を２０～５０、顔料重量も２０～５０とすれば、所望する保持トルクや最大トルクを満たし、所要電力を低減させ、異音や摩耗を防止する観点から好ましいことがわかる。
（第２実施形態）
　図５は、第２実施形態の超音波モータ２０を示す断面図である。
　第２実施形態の超音波モータ２０は、第１実施形態の超音波モータ１０と同様のカメラ１のレンズ鏡筒３に設けられ、フォーカス動作を行なう際のレンズ４を駆動する駆動源として用いられている。この超音波モータ２０は、不図示のギアを介して駆動力を不図示のカム筒に伝え、このカム筒に保持されるレンズ４を駆動する形態となっている点が第１実施形態とは異なる。
　第２実施形態の超音波モータ２０は、振動子２３、移動体２５、出力軸２８、加圧部２９等を備えている。
　振動子２３は、弾性体２２と、弾性体２２に接合された圧電体２１等を有する略円環形状の部材である。この振動子２３は、圧電体２１の伸縮により進行波が発生する。
　弾性体２２は、ステンレス鋼により形成された略円環形状の部材であり、一方の面には圧電体２１が接合され、もう一方の面には周方向に複数の溝を切って形成された櫛歯部２２ａが設けられている。この櫛歯部２２ａの先端面は、移動体２５に加圧接触される接触面であり、この面に接する移動体２５を進行波によって駆動する。
　振動子２３の移動体２５との接触面には、第１実施形態に示した振動子１３と同様に、樹脂膜３１が形成されている。本実施形態の樹脂膜３１は、ポリアミドイミド樹脂１００重量に対して、ＰＴＦＥを３０重量、コバルトニッケル顔料を３０重量配合したものを塗布して形成されている。また、樹脂膜３１の膜厚は３０μｍであり、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１－２００１）は、０．５μｍである。
　弾性体２２は、その内周側の径方向に伸ばして形成された鍔状のフランジ部２２ｂを有し、このフランジ部２２ｂにより支持体２６に支持されている。
　圧電体２１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機能を有する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、圧電体２１として、圧電素子を用いているが、電歪素子を用いてもよい。この圧電体２１は、圧電体２１に形成された所定の電極部と電気的に接続されたフレキシブルプリント基板２４から供給される駆動信号により伸縮し、弾性体２２に振動を生じさせる。
　フレキシブルプリント基板２４には、超音波モータ２０を備えられるカメラの制御を行う制御装置２０８が接続されている。本実施例において、制御装置２０８には温度センサ２０９が接続されており、温度センサ２０９の検知結果に応じて、回転数が一定となるように、圧電体２１に供給する駆動信号の周波数を調整している。
　移動体２５は、振動子２３と加圧接触し、振動子２３の接触面（櫛歯部２２ａの先端面）に生じた進行波による楕円運動によって回転駆動される。
　移動体２５は、アルミニウム等の軽金属により形成された部材である。移動体２５は、出力軸２８に嵌合している。本実施形態の移動体２５は、アルミニウム合金によって形成され、移動体２５の振動子２３との接触面にアルマイト皮膜層３２が形成されている。
　従って、移動体２５と振動子２３とが摩擦接触する面は、アルマイト皮膜層３２と樹脂膜３１とが接する形態となっている。
　出力軸２８は、略円筒形状をしており、一方の端部はゴム部材３０を介して移動体２５と嵌合し、もう一方の端部は、ベアリング２７を介して支持体２６に回転自在に取り付けられている。この出力軸２８は、移動体２５と一体に回転して移動体２５の回転運動を不図示のギア等の被駆動部材に伝達する。
　加圧部２９は、振動子２３と移動体２５とを加圧する機構である。加圧部２９は、加圧力を発生するバネ２９ａと、ベアリング２７に接して配置され、バネ２９ａの一端を押さえる押さえリング２９ｂと、バネ２９ａの他端を押さえる押さえリング２９ｃと、出力軸２８に形成された溝ｉに挿入され、押さえリング２９ｃの位置を規制するＥリング２９ｄとを備えている。
　本実施形態に示すような超音波モータ２０においても、樹脂膜３１を振動子２３の摩擦接触面に形成することにより、磨耗量の低減、異音の低減、耐久性の向上、駆動性能の安定化、起動特性の向上等を図ることができる。
　さらに、本実施形態に示した超音波モータ２０は、第１実施形態に示した超音波モータに比べて径が小さい小型の超音波モータとして作製される場合が多いため、熱の発生が問題となる。しかし、本実施形態によれば、樹脂膜３１は、顔料を使用しているため放熱性に優れる。また、ポリアミドイミド樹脂は塗膜の密着性が良好なため、エポキシ樹脂膜等で必要なプライマー処理等を省くことができる。
（変形形態）
　以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。
（１）各実施形態では、顔料としてコバルトニッケルを使用する例を示したが、これに限らず、カーボンブラック等の顔料でもよい。
（２）各実施形態では、アルマイトとして硬質アルマイトを使用する例を示したが、これに限らず硫酸アルマイト・蓚酸アルマイトでもよい。
（３）各実施形態では、振動子１３，２３の接触面（櫛歯部１２ａ，２２ａの先端面）に樹脂膜１８，３１を形成する例を示したが、これに限らず、移動体１５，２５の接触面に樹脂膜を形成してもよい。また、振動子１３，２３の接触面と移動体１５，２５の接触面との双方に樹脂膜を形成してもよい。
　さらに、弾性体を使用せずに、圧電体と移動体とが摩擦接触する形態の振動アクチュエータに適用してもよい。この場合、圧電体の移動体に対する接触面、移動体の圧電体に対する接触面の少なくとも一方に樹脂膜を形成すればよい。
（４）各実施形態では、弾性体１２，２２を形成する材料として、ステンレス鋼を用いたが、その他の鉄系材料を用いてもよい。例えば、Ｓ１５Ｃ、Ｓ５５Ｃ、ＳＣｒ４４５、ＳＮＣＭ６３０等の各種鉄鋼材料を用いてもよいし、リン青銅、アルミニウム系合金を用いてもよい。
（５）各実施形態では、移動体１５，２５は、アルミニウム合金によって形成される例を示したが、これに限らず、鉄系材料等を用いてもよい。例えば、Ｓ１５Ｃ、Ｓ５５Ｃ、ＳＣｒ４４５、ＳＮＣＭ６３０等の各種鉄鋼材料を用いてもよい。また、ポリイミド樹脂や、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）樹脂等の耐熱性の高い樹脂を用いてもよい。
（６）各実施形態では、フッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いる例を示したが、これに限らず、適当なフッ素樹脂を適宜選択して使用してよい。例えば、ＰＦＡ　（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｖｉｎｙｌ　ｅｔｈｅｒ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＦＥＰ（Ｔｅｔｒａｆｌｕｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＣＴＦＥ（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｏ－Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＥＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＥＣＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ　Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＰＶＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅ）等が挙げられる。
（７）各実施形態では、移動体１５，２５が回転駆動される超音波モータを示したが、これに限らず、移動体が直線方向に駆動されるリニア駆動型の振動アクチュエータとしてもよい。なお、各実施形態では、移動体１５，２５が回転駆動される回転型（円環型）の超音波モータを例としてあげたが、これは、この型の超音波モータでは固着が問題になることが多く、本発明を適用することにより大きな効果が得られるからである。
（８）各実施形態では、超音波領域の振動を用いる超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、超音波領域以外の振動を用いる振動アクチュエータに適用してもよい。
（９）各実施形態では、超音波モータ１０，２０は、カメラのレンズ鏡筒のフォーカス動作を行う駆動源として用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、レンズ鏡筒のズーム動作を行う駆動源に用いてもよい。また、超音波モータ１０，２０を、複写機等の駆動源や、自動車のハンドルチルト装置やヘッドレストの駆動部等に用いてもよい。
　なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
　１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０，２０：超音波モータ、１３，２３：振動子、１５，２５：移動体、１８，３１：樹脂膜、１８ｂ：顔料、１９，３２：アルマイト皮膜

Claims (14)

  1. 　振動を発生する振動子と、
    　前記振動子と加圧接触され、前記振動によって前記振動子に対して相対移動する相対移動部材と、を備え、
    　前記振動子の前記相対移動部材に対する接触面と前記相対移動部材の前記振動子に対する接触面との少なくとも一方が、ポリアミドイミド樹脂とフッ素樹脂により形成された熱硬化性樹脂膜であり、他方がアルマイト皮膜であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記熱硬化性樹脂膜は、インデント硬さが０．１～０．３ＧＰａであること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記アルマイト皮膜は硬質アルマイトであること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  4. 　振動を発生する振動子と、
    　前記振動子と加圧接触され、前記振動によって前記振動子に対して相対移動する相対移動部材と、を備え、
    　前記振動子の前記相対移動部材に対する接触面と前記相対移動部材の前記振動子に対する接触面との少なくとも一方が、ポリアミドイミド樹脂とフッ素樹脂により形成された熱硬化性樹脂膜であり、他方がインデント硬さが２００００～３００００ＧＰａの皮膜であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  5. 　請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記熱硬化性樹脂膜は、インデント硬さが０．１～０．３ＧＰａであること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  6. 　請求項４または請求項５に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記皮膜は、アルマイト皮膜であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  7. 　請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記アルマイト皮膜は硬質アルマイトであること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記熱硬化性樹脂膜は、顔料を含有すること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  9. 　請求項８に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記顔料は、硬度が１５０００～５００００ＧＰａであること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  10. 　請求項８または請求項９に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記顔料は前記ポリアミドイミド１００に対し２０～５０（重量比）であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  11. 　請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記熱硬化性樹脂膜の押し込み仕事率は、３０％以下であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  12. 　請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
    　前記フッ素樹脂は前記ポリアミドイミド１００に対し２０～５０（重量比）であること、
    を特徴とする振動アクチュエータ。
  13. 　請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
  14. 　請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
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