(57)【要約】【課題】電極とグランド端子との電気的接触を回避できるとともに、電気接続の作業性の向上を図ることができるフレキシブルプリント基板を備える振動型アクチュエータの提供を目的とする。【解決手段】  フレキシブルプリント基板６を介して駆動素子に電圧を印加することにより、駆動素子を保持する駆動子が加振され、駆動子の振動によって移動子が移動される振動型アクチュエータが開示される。フレキシブルプリント基板６の電極端子部６ａは、駆動素子１０，１２，１４，１６に対して電圧を印加するための電極３０，３２，３４，３６と、駆動子を接地するためのグランド端子４０とを有する。駆動子の振動波形Ｌの第１の節部Ａに電極３０，３２，３４，３６が配置され、振動波形Ｌの第２の節部Ｂにグランド端子４０が配置される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルプリント基板を介して駆動素子に電圧を印加することにより、駆動素子を保持する駆動子が加振され、駆動子の振動によって移動子が移動される振動型アクチュエータであって、
前記フレキシブルプリント基板が前記駆動子に取り付けられる電極端子部を有し、該電極端子部が、前記駆動素子に対して電圧を印加するための電極と、前記駆動子を接地するためのグランド端子とを有し、前記駆動素子への電圧印加に伴う前記駆動子の振動波形の第１の節部に前記電極が配置され、前記第１の節部とは異なる前記振動波形の第２の節部に前記グランド端子が配置されることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動子が複数の駆動素子を備え、前記フレキシブルプリント基板の前記電極端子部が前記複数の駆動素子に対応する複数の電極を有し、前記各電極が、電極端子部を駆動子の周囲に巻き付けた状態で各駆動素子のそれぞれに個別に対応して位置されるように電極端子部の長手方向に沿って所定間隔で配列され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。
【請求項３】
前記グランド端子は、前記電極端子部の長手方向端部を除く長手方向に沿う位置で、前記電極の配列の長手方向寸法内に収まるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記グランド端子は、端部が開放するＵ字状の接続開口を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの電歪素子によって駆動子を加振させることで、ねじ部を介して駆動子と螺合状態で嵌合する移動子を移動させることができる振動型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ部を介して互いに螺合する駆動子および移動子と、前記駆動子を加振する圧電素子（駆動素子）とを有する振動型アクチュエータが、例えば特許文献１に開示されている。このような構成の振動型アクチュエータでは、前記圧電素子によって駆動子が振動されると、駆動子の振動が移動子に伝達され、移動子が回転される。移動子は、駆動子とねじ部を介して螺合されているため、移動子自体の回転力によってねじの軸方向へ移動される。
【０００３】
ところで、前記特許文献１に開示される振動型アクチュエータは、硬質基板を介して駆動素子に電力が供給される構造であるため、アクチュエータに対する配線取り付けの自由度が低い。そのため、駆動素子への給電をフレキシブルプリント基板によって行なうアクチュエータ構造も考えられている。そのような構造の一例が図１５に示されている。
【０００４】
図１５に示される振動型アクチュエータ１００は、筒状のナット部材としての駆動子１０４と、駆動子１０４の内周面の雌ネジと螺合する雄ネジを外周に有するネジ状シャフトとしての移動子１０２とを備えている。駆動子１０４の外周の４つの平面にはそれぞれ、駆動子１０４を加振する駆動素子としての圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６が取り付けられている。この場合、例えば、互いに対向して配置される一対の圧電素子１１０，１１２には、フレキシブルプリント基板１０６を介して第１の電源（駆動信号生成部、すなわち交流電圧発生部）が電気的に接続され、一方、残る２つの対向する一対の圧電素子１１４，１１６には、第１の電源よりも位相が９０度進んだ、または遅れた、交流電圧を印加する同様の第２電源がフレキシブルプリント基板１０６を介して電気的に接続されており、また、駆動子１０４はフレキシブルプリント基板１０６を介して接地される。
【０００５】
したがって、圧電素子１１０，１１２に対して電圧を印加すると、逆圧電効果によって一方の圧電素子１１０（または、圧電素子１１２）が伸長し、他方の圧電素子１１２（または、圧電素子１１０）が収縮する。同様に、圧電素子１１４，１１６に対して電圧を印加すると、逆圧電効果によって一方の圧電素子１１４（または、圧電素子１１６）が伸長し、他方の圧電素子１１６（または、圧電素子１１４）が収縮する。そのため、圧電素子１１０，１１２、並びに、圧電素子１１４，１１６に印加される電圧のタイミングを順次切り替えることで、圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６を保持する駆動子１０４が加振（固有振動数で振動）され、それにより、駆動子１０４の振動が移動子１０２に伝達されて移動子１０２が回転され、移動子１０２がねじの軸方向へ移動される。
さらに上記第２の電源を第１の電源に対して交流電圧の位相が、９０度進ませるか遅らせるかで、ネジ状シャフトの移動方向を決定できる。
【０００６】
各圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して給電するためのフレキシブルプリント基板１０６は、図１３に示されるように、前記電源に電気的に接続される給電端子部１０６ｃと、圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して電気的に接続される電極端子部１０６ａと、給電端子部１０６ｃと電極端子部１０６ａとを接続する長尺な接続ストリップ１０６ｂとから成り、図１５に示されるように電極端子部１０６ａを駆動子１０４の周囲に巻装することにより電極端子部１０６ａの各電極１３０，１３２，１３４，１３６を対応する圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して電気的に接続するようになっている。具体的には、図１４に明確に示されるように、電極端子部１０６ａには、それを駆動子１０４の周囲に巻き付けた状態で各圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６のそれぞれに個別に対応して位置される（図１４の二点鎖線参照）ように電極端子部１０６ａの端縁にその長手方向に沿って所定間隔で配列される４つの電極１３０，１３２，１３４，１３６が設けられている。これらの電極１３０，１３２，１３４，１３６は、圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して電気的に接続される圧電素子接続ランドを協働して形成しており、対応する圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して半田付けされるととともに、接続ストリップ１０６ｂの全長にわたって延びる電気ライン２００を介して給電端子部１０６ｃの対応する端子に対して電気的に接続される。また、電極端子部１０６ａには、駆動子１０４を接地するためのグランドワイヤが接続される丸穴形状のグランド端子１４０が設けられており、このグランド端子１４０は、電極端子部１０６ａの先端または後端に配置されてグランドワイヤ接続ランドを形成している。
【０００７】
そして、このような構成のフレキシブルプリント基板１０６では、一般に、図１４に明確に示されるように、圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６への電圧印加に伴う駆動子１０４の振動波形Ｌの２つの節部Ａ，Ｂの一方Ａに、圧電素子接続ランド（電極１３０，１３２，１３４，１３６）とグランドワイヤ接続ランド（グランド端子１４０）とがまとめて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７３０９９４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このように、２つの節部Ａ，Ｂの一方Ａに圧電素子接続ランドとグランドワイヤ接続ランドとがまとめて形成されていると、アクチュエータの小型化に伴ってフレキシブルプリント基板１０６が幅狭になるにつれて、電極１３０，１３２，１３４，１３６とグランド端子１４０とが互いに近接し、接触（短絡）する虞がある。また、電極１３０，１３２，１３４，１３６とグランド端子１４０とが互いに近接することで、電気接続の作業性も悪化してしまう。すなわち、電極１３０，１３２，１３４，１３６を対応する圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対して半田付けした後に細いグランドワイヤをグランド端子１４０に接続する場合には、電極１３０，１３２，１３４，１３６の半田付けによってフレキシブルプリント基板の自由度がなくなってしまうため、基板１０６の先端または後端にあるグランド端子１４０の小さい丸穴に細いグランドワイヤを通して接続する作業が困難になる。また、逆に、グランドワイヤをグランド端子１４０に対して先に接続してしまうと、その後の圧電素子１１０，１１２，１１４，１１６に対する電極１３０，１３２，１３４，１３６の接続に際して位置の自由度がなくなり、微調整ができなくなる。また、グランド端子１４０が電極端子部１０６ａの先端または後端に配置されていると、製品の取り扱い時、フレキシブルプリント基板１０６への負荷が細いグランドワイヤに伝わり切断される虞がある。
【００１０】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、電極とグランド端子との電気的接触を回避できるとともに、電気接続の作業性の向上を図ることができ、特に、グランドワイヤに対して負荷をかけない位置でグランドワイヤをグランド端子に対して容易に接続することができるフレキシブルプリント基板を備える振動型アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、フレキシブルプリント基板を介して駆動素子に電圧を印加することにより、駆動素子を保持する駆動子が加振され、駆動子の振動によって移動子が移動される振動型アクチュエータであって、前記フレキシブルプリント基板が前記駆動子に取り付けられる電極端子部を有し、該電極端子部が、前記駆動素子に対して電圧を印加するための電極と、前記駆動子を接地するためのグランド端子とを有し、前記駆動素子への電圧印加に伴う前記駆動子の振動波形の第１の節部に前記電極が配置され、前記第１の節部とは異なる前記振動波形の第２の節部に前記グランド端子が配置されることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、電圧印加用の電極とグランド端子とが駆動子の振動波形の互いに異なる２つの節部に振り分けて配置されているため、アクチュエータの小型化に伴ってフレキシブルプリント基板が幅狭になっても、電極とグランド端子とが互いに近接するのを防止でき、接触（短絡）の危険を回避できるととともに、電極およびグランド端子のいずれを先に電気接続しても、それぞれの接続の自由度を確保でき、微調整を伴う電気的な接続が可能になる。すなわち、電気接続の作業性の向上を図ることができる（電気接続の作業が容易になる）。
【００１３】
また、上記構成では、前記駆動子が複数の駆動素子を備え、前記フレキシブルプリント基板の前記電極端子部が前記複数の駆動素子に対応する複数の電極を有し、前記各電極が、電極端子部を駆動子の周囲に巻き付けた状態で各駆動素子のそれぞれに個別に対応して位置されるように電極端子部の長手方向に沿って所定間隔で配列されることが好ましい。また、この場合には、前記グランド端子が、前記電極端子部の長手方向端部を除く長手方向に沿う位置で、前記電極の配列の長手方向寸法内に収まるように設けられることが好ましい。これによれば、グランド端子が電極端子部の先端または後端に配置されないため、製品の取り扱い時、フレキシブルプリント基板への負荷が細いグランドワイヤに伝わって切断されるといった事態を回避できる。
【００１４】
また、上記構成において、前記グランド端子は、端部が開放するＵ字状の接続開口を有していることが好ましい。これによれば、グランド端子のＵ字形状に起因して、グランドワイヤの位置を大まかに設定することができ、細いグランドワイヤを穴に通すことなく、接続作業を容易化できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電極とグランド端子との電気的接触を回避できるとともに、電気接続の作業性の向上を図ることができ、特に、グランドワイヤに対して負荷をかけない位置でグランドワイヤをグランド端子に対して容易に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動型アクチュエータの斜視図
【図２】図１の振動型アクチュエータの分解斜視図
【図３】図１の振動型アクチュエータの主要部の平面図
【図４】図１の振動型アクチュエータのフレキシブルプリント基板の電極端子部の構成図
【図５】振動型アクチュエータのフレキシブルプリント基板の変形例の先端側拡大斜視図
【図６】図５のフレキシブルプリント基板の全体を示す斜視図
【図７】変形例に係る振動型アクチュエータの主要部の斜視図
【図８】フレキシブルプリント基板の他の変形例の全体斜視図
【図９】図８のフレキシブルプリント基板の先端側の拡大斜視図
【図１０】他の変形例に係る振動型アクチュエータの主要部の斜視図
【図１１】本発明の他の実施形態に係る振動型アクチュエータの斜視図
【図１２】図１１の振動型アクチュエータの分解斜視図
【図１３】従来技術の振動型アクチュエータのフレキシブルプリント基板の全体斜視図
【図１４】図１３のフレキシブルプリント基板の電極端子部の構成図
【図１５】フレキシブルプリント基板によって駆動素子に給電する従来の振動型アクチュエータの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は本発明の一実施形態に係る振動型アクチュエータ５０を示している。図示のように、振動型アクチュエータ５０は、アクチュエータ本体１と、アクチュエータ本体１を保持する筐体５１とから成る。筐体５１は、上側ハウジング５２と下側ハウジング５４とから成り、これらのハウジング５２，５４間でアクチュエータ本体１の後述する駆動子４を振動可能に挟持する。また、上側ハウジング５２は、複数（図では４個）の取り付け穴５２ａを有しており、これらの取り付け穴５２ａに下側ハウジング５４に突設された取り付けピン５５を挿入して係合させることにより下側ハウジング５４に対して取り付けられる。また、アクチュエータ本体１の外周には支持部材６０を挟んでおり、筐体５１がアクチュエータ本体１を振動自在に保持している。
【００１８】
図３に示されるように、アクチュエータ本体１は、筒状のナット部材としての駆動子４（例えば金属製）と、駆動子４の内周面の雌ネジと螺合する雄ネジを外周に有するネジ状シャフトとしての移動子２とを備えている。駆動子４の外周の４つの平面にはそれぞれ、駆動子４を加振する駆動素子としての圧電素子１０，１２，１４，１６が取り付けられている。なお、圧電素子１２は圧電素子１０とは反対側に取り付けられていて隠れているので、図３には図示されていない。互いに対向して配置される一対の圧電素子１０，１２には、フレキシブルプリント基板６を介して図示しない第１の電源（駆動信号生成部、すなわち交流電圧発生部）が電気的に接続され、一方、残る２つの対向する一対の圧電素子１４，１６には、第１の電源よりも位相が９０度進んだ交流電圧を印加する同様の第２電源（図示せず）がフレキシブルプリント基板６を介して電気的に接続されるようになっている。
【００１９】
なお、駆動子４はフレキシブルプリント基板６を介して接地される。また、圧電素子１０，１２，１４，１６は、電歪効果を発揮する圧電セラミックで形成されており、それぞれの誘電分極の向きが厚み方向である。
したがって、このような構成では、圧電素子１０，１２に対して電圧を印加すると、逆圧電効果によって一方の圧電素子１０（または、圧電素子１２）が伸長し、他方の圧電素子１２（または、圧電素子１０）が収縮する。同様に、圧電素子１４，１６に対して電圧を印加すると、逆圧電効果によって一方の圧電素子１４（または、圧電素子１６）が伸長し、他方の圧電素子１６（または、圧電素子１４）が収縮する。そのため、圧電素子１０，１２、並びに、圧電素子１４，１６に印加される電圧のタイミングを順次切り替えることで、圧電素子１０，１２，１４，１６を保持する駆動子４が加振（固有振動数で振動）され（本実施形態では、駆動子４の振動波形に節部が２箇所できるような駆動モードで圧電素子が駆動される）、それにより、駆動子４の振動が移動子２に伝達されて移動子２が回転され、移動子２がねじの軸方向へ移動される。
【００２０】
図４に示されるように、各圧電素子１０，１２，１４，１６に対して給電するためのフレキシブルプリント基板６は、前記電源に電気的に接続される給電端子部６ｃと、圧電素子１０，１２，１４，１６に対して電気的に接続される電極端子部６ａと、給電端子部６ｃと電極端子部６ａとを接続する長尺な接続ストリップ６ｂとから成り、図３に示されるように電極端子部６ａを駆動子４の周囲に巻装する（取り付ける）ことにより電極端子部６ａの各電極３０，３２，３４，３６を対応する圧電素子１０，１２，１４，１６に対して電気的に接続するようになっている。具体的には、電極端子部６ａには、それを駆動子４の周囲に巻き付けた状態で各圧電素子１０，１２，１４，１６のそれぞれに個別に対応して位置される（図４の二点鎖線参照）ように電極端子部６ａの端縁にその長手方向に沿って所定間隔で配列される４つの電極３０，３２，３４，３６が設けられている。圧電素子１０，１２，１４，１６に対して電圧を印加するためのこれらの電極３０，３２，３４，３６は、圧電素子１０，１２，１４，１６に対して電気的に接続される圧電素子接続ランドを協働して形成しており、対応する圧電素子１０，１２，１４，１６に対して半田付けされるととともに、接続ストリップ６ｂの全長にわたって延びる電気ライン２０を介して給電端子部６ｃの対応する端子に対して電気的に接続される。また、電極端子部６ａには、駆動子４を接地するためのグランドワイヤ５が挿入される丸穴形状のグランド端子４０が設けられており、このグランド端子４０は、電極端子部６ａの長手方向端部（先端）に配置されてグランドワイヤ接続ランドを形成している。
【００２１】
また、本実施形態のフレキシブルプリント基板６では、図４に明確に示されるように、圧電素子１０，１２，１４，１６への電圧印加に伴う駆動子４の振動波形Ｌの第１の節部Ａに電極３０，３２，３４，３６（圧電素子接続ランド）が配置され、第１の節部Ａとは異なる振動波形Ｌの第２の節部Ｂにグランド端子４０（グランドワイヤ接続ランド）が配置されるように、電極端子部６ａが駆動子４に対して巻装される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、電圧印加用の電極３０，３２，３４，３６とグランド端子４０とが駆動子４の振動波形Ｌの互いに異なる２つの節部Ａ，Ｂに振り分けて配置されている（グランドワイヤ接続ランドを圧電素子接続ランドと反対側に位置させている）ため、アクチュエータの小型化に伴ってフレキシブルプリント基板６が幅狭になっても、電極３０，３２，３４，３６とグランド端子４０とが互いに近接するのを防止でき、接触（短絡）の危険を回避できるととともに、電極３０，３２，３４，３６およびグランド端子４０のいずれを先に電気接続しても、それぞれの接続の自由度を確保でき、微調整を伴う電気的な接続が可能になる。すなわち、電気接続の作業が容易になり、電気接続の作業性の向上を図ることができる。
【００２３】
図５および図６は、前述した振動型アクチュエータのフレキシブルプリント基板の変形例を示している。図７はフレキシブルプリント基板６Ａを圧電素子１０，１２，１４，１６が取り付けられた駆動子４の周囲に巻装した図である。図示のように、このフレキシブルプリント基板６Ａのグランド端子４０Ａは、電極端子部６ａの長手方向端部（先端）に配置されるとともに、端部が開放するＵ字状の接続開口４０ａを有している。この場合、接続開口４０ａは、電極３０，３２，３４，３６と反対側を向いて開放している。なお、それ以外の構成は前述した実施形態と同一である。図７に示すように、Ｕ字形状のグランド端子４０Ａの開口部にグランドワイヤ５が係合されている。
【００２４】
このような構成によれば、グランド端子４０ＡのＵ字形状に起因して、グランドワイヤ５の位置を大まかに設定することができ、細いグランドワイヤ５を穴に通す必要がないので、接続作業を容易化できる。
【００２５】
図８および図９は、前述した振動型アクチュエータのフレキシブルプリント基板の他の変形例を示している。図１０はフレキシブルプリント基板６Ｂを圧電素子１０，１２，１４，１６が取り付けられた駆動子４の周囲に巻装した図である。図示のように、このフレキシブルプリント基板６Ｂのグランド端子４０Ｂは、電極端子部６ａの長手方向端部を除く長手方向に沿う端縁位置に設けられており、電極３０，３２，３４，３６の配列の長手方向寸法Ｗ内（図９参照）に収まるように設けられている。上記同様、図９に示されるように、圧電素子１０，１２，１４，１６への電圧印加に伴う駆動子４の振動波形Ｌの第１の節部Ａに電極３０，３２，３４，３６（圧電素子接続ランド）が配置され、第１の節部Ａとは異なる振動波形Ｌの第２の節部Ｂにグランド端子４０Ｂ（グランドワイヤ接続ランド）が配置されるように、電極端子部６ａが駆動子４に対して巻装される。また、このグランド端子４０Ｂも、端部が開放するＵ字状の接続開口４０ａを有するとともに、その開口４０ａが電極３０，３２，３４，３６と反対側を向いて開放している。図１０に示すように、Ｕ字形状のグランド端子４０Ｂの開口部にグランドワイヤ５が係合されている。
【００２６】
このような構成によれば、グランド端子４０Ｂが電極端子部６ａの先端または後端に配置されないため、製品の取り扱い時、フレキシブルプリント基板６Ｂへの負荷が細いグランドワイヤ５に伝わって切断されるといった事態を回避できる。
【００２７】
図１１および図１２は、本発明の他の実施形態に係る振動型アクチュエータ５０Ａを示しており、アクチュエータ本体１と、アクチュエータ本体１を保持する筐体とから成る。前記筐体は、金属製の上側カバー７２と下側カバー７０とから成り、これらのカバー７０，７２間でアクチュエータ本体１の駆動子４を振動可能に挟持する。この場合、アクチュエータ本体１は、ショア硬度４０程度のシリコンゴム接着剤でカバー７０，７２に加圧保持されることなく固定される。したがって、駆動子４の振幅の低下を少なくでき、そのため、振動の節部以外の部位でアクチュエータ本体１をケース７０，７２に対して固定することも可能になる。
【符号の説明】
【００２８】
１  アクチュエータ本体
２  移動子
４  駆動子
５  グランドワイヤ
６，６Ａ，６Ｂ  フレキシブルプリント基板
６ａ  電極端子部
１０，１２，１４，１６  圧電素子（駆動素子）
３０，３２，３４，３６  電極
４０，４０Ａ  グランド端子
４０ａ  接続開口
５０，５０Ａ  振動型アクチュエータ
Ｌ  振動波形
Ａ  第１の節部
Ｂ  第２の節部
【図１】
2010200484.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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