(57)【要約】【課題】移動部材の位置を正確に検出可能でありながら、構成が簡単な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、電気機械変換素子３と、電気機械変換素子３によって軸方向に振動させられる軸状の振動部材４と、振動部材４に摩擦係合する移動部材５と、移動部材５の位置を検出するセンサ１４を実装した回路基板６と、回路基板６に固定され、振動部材４を支持する支持部２０およびセンサを位置決めする位置決め部２７を備える支持部材７とを有する。【選択図】図１
2010207004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子によって軸方向に振動させられる軸状の振動部材と、
前記振動部材に摩擦係合する移動部材と、
前記移動部材の位置を検出するセンサを実装した回路基板と、
前記回路基板に固定され、前記振動部材を支持する支持部材とを有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記支持部材は、前記センサを位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記位置決め部は、前記センサを前記回路基板に押圧することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記振動部材と平行に保持され、前記移動部材と摺動可能に係合する案内部材をさらに有し、
前記センサは、前記振動部材と前記案内部材との間に実装されていることを特徴とする請求項２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記センサおよび前記支持部材は、前記回路基板にハンダで固定されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記支持部材は、金属板を折り曲げてなり、前記回路基板の表面に当接する基準端部と、前記回路基板に設けた固定孔に挿入される挿入部とを有することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記支持部材は、前記振動部材が挿入される支持孔が形成され、前記振動部材および前記回路基板に直交するように配置された複数の支持部と、前記複数の支持部を互いに接続する補強部とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記支持部材は、前記振動部材が挿入される支持孔が形成され、前記振動部材および前記回路基板に直交するように配置された支持部と、前記支持部から屈曲して延伸し、前記回路基板に当接する補強部とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型方式の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に、電気機械変換素子の非対称な伸縮によって軸状の振動部材を軸方向に非対称に振動させ、振動部材に摩擦係合する移動部材を振動部材に対して滑り変位させる駆動装置であって、移動部材の位置を検出するためにセンサを有する振動型駆動装置が記載されている。特許文献１に記載されたセンサは、移動部材に設けた磁石が形成する磁界を複数の素子で検出して、それらの出力値を所定の演算式に代入することで、移動部材の位置を算出するためのものである。
【０００３】
このような駆動装置では、各構成要素を保持するフレームに、センサを実装した回路基板を固定することになるため、部品点数および組立工数が多くなり、コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
また、特許文献１のセンサでは、磁石とセンサとの垂直距離が変わると、検出する磁界強度のプロファイルが変化し、実際の移動部材の位置に対する演算出力値の線形性が損なわれる。
【０００５】
特許文献１のセンサのような、小型の電子部品の実装には、回路基板および電子部品の密着面に、互いに重なり合うように電極パッドを形成し、少なくともいずれかの電極パッドに予めハンダを塗布しておき、回路基板に電子部品上に配置して加熱することで、ハンダをリフロー（溶融）する技術が用いられる。
【０００６】
その場合、電子部品は、溶融したハンダの表面張力と電極パッドの濡れ性とにより、電極パッド同士が正対するように位置決めされるが、ある程度の位置決め誤差は許容せざるを得ない。特に、ハンダの塗布量のばらつきにより、電子部品が回路基板に対して不均一に浮き上がった状態になりやすい。
【０００７】
このため、駆動装置における移動部材の位置検出精度を高めるためには、特許文献２および３に開示されているように、センサに回路基板に挿入されるピンを設けるなど、構造や組み立て工程をさらに複雑化しなければならないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９２３９６号公報
【特許文献２】特開平５−１６６５５７号公報
【特許文献３】特開２００５−４５１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記問題に鑑みて、本発明は、移動部材の位置を正確に検出可能でありながら、構成が簡単な駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明による駆動装置は、電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子によって軸方向に振動させられる軸状の振動部材と、前記振動部材に摩擦係合する移動部材と、前記移動部材の位置を検出するセンサを実装した回路基板と、前記回路基板に固定され、前記振動部材を支持する支持部材とを有するものとする。
【００１１】
この構成によれば、回路基板を駆動装置のフレームとして利用するので、構成が簡単で、組み立て作業も容易である。
【００１２】
また、本発明の駆動装置において、前記支持部材は、前記センサを位置決めする位置決め部を備えてもよい。
【００１３】
この構成によれば、特別な治具を使用せずに、ハンダのリフローによってセンサを回路基板に固定しても、支持部材を介して振動部材とセンサとの位置関係が一定になるので、センサによる移動部材の位置検出精度が高い。
【００１４】
また、本発明の駆動装置において、前記位置決め部は、前記センサを前記回路基板に押圧してもよい。
【００１５】
この構成によれば、センサを支持部材の位置決め部と回路基板との間に挟み込んで位置決めする。このため、支持部材を回路基板に対して位置決めすれば、振動部材とセンサとの位置が一定の関係になるため、振動部材に係合している移動部材の位置を正確に検出できる。
【００１６】
また、本発明の駆動装置において、前記振動部材と平行に保持され、前記移動部材と摺動可能に係合する案内部材をさらに有し、前記センサは、前記振動部材と前記案内部材との間に実装されてもよい。
【００１７】
この構成によれば、移動部材の振動部材と案内部材の間に位置する部分にセンサが検出する要素を配置することで、移動部材の位置を正確に検出できる。
【００１８】
また、本発明の駆動装置において、前記センサおよび前記支持部材は、前記回路基板にハンダで固定されてもよい。
【００１９】
この構成によれば、センサと支持部材とを同一工程において回路基板に固定することができ、組み立てコストを低減できる。
【００２０】
また、本発明の駆動装置において、前記支持部材は、金属板を折り曲げてなり、前記回路基板の表面に当接する基準端部と、前記回路基板に設けた固定孔に挿入される挿入部とを有してもよい。
【００２１】
この構成によれば、支持部材の挿入部を固定孔に挿入することで、支持部材およびセンサを回路基板に仮留めでき、支持部材とセンサとを回路基板に効率よく固定できる。
【００２２】
また、本発明の駆動装置において、前記支持部材は、前記振動部材が挿入される支持孔が形成され、前記振動部材および前記回路基板に直交するように配置された複数の支持部と、前記複数の支持部を互いに接続する補強部とを有してもよい。
【００２３】
この構成によれば、支持部材同士が、互いを傾斜しないように保持し合うので、支持部材の傾斜によって、センサが回路基板から浮き上がることを防止できる。
【００２４】
また、本発明の駆動装置において、前記支持部材は、前記振動部材が挿入される支持孔が形成され、前記振動部材および前記回路基板に直交するように配置された支持部と、前記支持部から屈曲して延伸し、前記回路基板に当接する補強部とを有してもよい。
【００２５】
この構成によれば、補強部が支持部材の傾斜を防止するので、センサが回路基板から浮き上がることを防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、回路基板を駆動装置のフレームとして利用するので、駆動装置の構成が簡単で、組み立て作業も容易である。また、支持部材にセンサを位置決めする位置決め部を設けることで、支持部材を介して振動部材とセンサとの位置関係を一定に保つことができ、移動部材の位置を正確に検出でき、正確な位置決めが可能な駆動装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図２】図１の駆動装置の軸直角断面図である。
【図３】図１の駆動装置の軸方向断面図である。
【図４】図１の駆動装置の構成要素間の接続の代案を示す軸方向断面図である。
【図５】図１の駆動装置の構成要素間の接続のさらなる代案を示す軸方向断面図である。
【図６】図１の駆動装置の構成要素間の接続のさらなる代案を示す側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明の第７実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【図１３】本発明の第８実施形態の駆動装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、先に説明したものと同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２９】
図１乃至３は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１の構成を示す。本実施形態の駆動装置１は、一端が錘２に接着された圧電素子（電気機械変換素子）３と、圧電素子３の他端に接着され、圧電素子３の伸縮によって軸方向に振動する軸状の振動部材４と、レンズを保持する玉枠と一体に形成され、振動部材４に摩擦係合する移動部材５とを有する。
【００３０】
振動部材４は、両端が、それぞれ、回路基板６に固定される２つの支持部材７に形成された支持孔８に挿入されることで、摺動可能に支持されている。支持部材７は、例えば板厚０．２ｍｍの金属板からなり、回路基板６の表面に当接する基準端部９に、回路基板６に設けた固定孔１０に挿入される挿入部１１が突設されている。これにより、支持部材７は、回路基板６の板面に垂直な方向に正確に位置決め固定され、振動部材４を回路基板８と平行に支持する。
【００３１】
また、駆動装置１は、支持部材７と同一の支持部材７によって、振動部材４と平行に保持された軸状の案内部材１２を有し、移動部材５は、案内部材１２に摺動可能に係合する。これにより、移動部材５は、振動部材４周りの回転を規制される。
【００３２】
移動部材５には、回路基板６に対向する面に磁石１３が取り付けられ、回路基板６には、磁石１３が形成する磁界の強度を検出する２つのホール素子を備える位置センサ１４が実装される。駆動装置１は、この位置センサ１４が検出した磁界強度に基づいて、磁石１３の位置を導出する。磁石１３および位置センサ１４は、振動部材４と案内部材１２との間に配設される。位置センサ１４は、例えば、ボールグリッドアレイ構造を有し、回路基板６の表面に形成した対応するパッド電極１５に電気的および機械的にハンダで接続される。
【００３３】
錘２は、圧電素子３と反対側の面に、保持板１６が貼着されている。保持板１６は、回路基板６の端部に形成した嵌合溝１７に嵌合し、振動部材５が支持部材７の支持孔８から抜け落ちないように、錘２を保持する。
【００３４】
回路基板６の固定孔１０および嵌合溝１７の周囲には、それぞれ、金属層１８が設けられ、支持部材７および保持板１６をハンダによって回路基板６に固定できるようになっている。
【００３５】
また、駆動装置１は、回路基板６を貫通して圧電素子３の電極に当接するように延伸し、ハンダまたは導電性接着剤によって接続されて、圧電素子３に駆動電圧を印加する電極ピン１９を有する。
【００３６】
駆動装置１の組立は、錘２、圧電素子３、振動部材４および保持板１６を互いに、また、移動部材５に対して磁石１３を、予め接着剤で接続しておき、金属層１８にハンダペーストを塗布した回路基板６の固定孔１０に、支持部材７の挿入部１１を圧入することによって、回路基板６に対して他の部材を仮留めし、炉内でハンダペーストをリフローすることで、支持部材３および保持板１６を回路基板６に固定することで行われる。位置センサ１４は、リフローしたハンダの表面張力によって、回路基板６のパッド電極１５に対して位置決めされる。
【００３７】
本実施形態の駆動装置１では、回路基板６を他の構成要素を保持するフレームとして利用するため、部品点数が少ない。さらに、駆動装置１では、回路基板６と振動部材４および案内部材１２との間に、基準端部９が回路基板６に当接することで正確に位置決めされる支持部材７しか介在しないので、位置センサ１４が実装される回路基板６に対する振動部材４および案内部材１２の相対位置が一定である。これにより、振動部材４および案内部材１２に係合する移動部材５の位置センサ１４に対する位置関係が一定になり、移動部材５の振動部材４の軸方向の位置を正確に検出できる。
【００３８】
尚、本実施形態では、保持板１６によって、振動部材４を支持部材７に対して軸方向に位置決めしているが、図４に示す代案のように、振動部材４を支持部材７に接着してもよい。この場合、振動部材４は、支持部材７を変形させることで、軸方向に振動するが、振動範囲における支持部材７の弾性力は大きくないので、振動部材４が支持孔８内で摺動する場合と、その振動特性に大きな違いはない。
【００３９】
また、図５に示すさらなる代案のように、圧電素子３と振動部材５との間に、支持部材７を介在させてもよい。つまり、支持部材７の一面に圧電素子３を接着し、反対面に振動部材４を接着してもよい。
【００４０】
また、図６に示すさらなる代案のように、圧電素子３を大きくし、圧電素子３に対して振動部材５を偏芯して接着することで、圧電素子３を回路基板６に直接載置して、ハンダ付け可能としてもよい。また、このとき、圧電素子３の電極層のみを拡張、或いは、圧電材料以外のダミー材料を配置して、実質的に圧電素子３を直接回路基板６に接続可能としてもよい。
【００４１】
続いて、図７に、本発明の第２実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の駆動装置１では、振動部材４両端を支持する支持部材７が、金属板をコの字型に折り曲げて一体に形成されることで、部品点数が減じられている。
【００４２】
支持部材７は、振動部材４および案内部材１２を保持する支持穴８が設けられた一対の支持部２０と、支持部２０の端部同士を接続する補強部２１とからなる。補強部２１も、支持部２０と同様に、回路基板６の表面に当接する基準端部９と、回路基板６の固定孔１０に挿入される挿入部１１とを有する。
【００４３】
本実施形態の支持部材７は、補強部２１を有するので、支持部２０が回路基板６に対して傾倒することなく垂直に固定されることが保証される。これにより、振動部材４の回路基板６に対する相対位置が一定になり、移動部材５の位置検出精度が向上するとともに、振動部材４と支持孔８との間の摩擦抵抗がばらつかず、駆動性能が一定になる。
【００４４】
図８に、本発明の第３実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の駆動装置１は、移動部材５が摺動可能に係合する角柱状の案内部２２と、回路基板６の表面に当接する基準端部２３および固定孔１０に挿入される挿入部２４を備える支持部２５とを有する案内部材２６を有する。この構成によっても、部品点数の低減が可能である。
【００４５】
図９に、本発明の第４実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の駆動装置１の保持部材７は、振動部材４および案内部材１３を支持する支持孔８が形成された支持部２０と、支持部２０の上端同士を、回路基板６と平行に延伸して接続する補強部２１と、支持部２０から位置センサ１４の上に延伸して、そのバネ性によって位置センサ１４を回路基板６に押圧する位置決め部２７とを有する。位置決め部２７は、位置センサ１４を回路基板６と平行、且つ、振動部材４に直交する方向に位置決めするための爪２８を備える。
【００４６】
尚、本実施形態において、支持部材７は、位置センサ１４による磁界検出を阻害しないように、常磁性材料からなる。
【００４７】
本実施形態では、ハンダをリフローする際に、位置センサ１４を位置決め部２７によって、回路基板６に押圧するため、ハンダの量のばらつき等による位置センサ１４の浮き上がりを防止できる。このため、本実施形態では、移動部材５と位置センサ１４との回路基板６に垂直な方向の距離が一定になる。
【００４８】
尚、支持部材７において、位置決め部２７の位置センサ１４に対する押圧力の反力は、挿入部１１を回路基板６の固定孔１０から引き抜く方向に作用するため、本発明では、挿入部１１と固定孔１０との嵌合力が、位置決め部２７の弾性力より小さくならないように設計する必要がある。
【００４９】
磁気によって位置を検出する位置センサ１４を利用する場合、位置センサ１４と磁石１４との垂直距離が理想的な距離からずれると、検出される磁界強度の移動部材５の変位量に対するプロファイルが歪み、位置検出の線形性が低下するという問題が発生する。しかしながら、本実施形態では、位置決め部２７によって位置センサ１４の浮き上がりを防止するので、位置検出の線形性が確保される。
【００５０】
図１０に、本発明の第５実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の駆動装置１の支持部材７は、振動部材４の両端を独立して支持し、支持部２０から位置決め部２７と反対側に屈曲して延伸し、回路基板６に当接することで、位置決め部２７のバネ性に抗して、支持部２０の傾倒を防止する補強部２１を有する。
【００５１】
また、本実施形態の位置決め部２７は、位置センサ１４を回路基板６に押圧するだけでなく、回路基板６に平行な方向にも位置センサ１４を位置決めできるように、位置センサ１４の側部に当接する複数の爪２８が形成されている。
【００５２】
図１１に、本発明の第６実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の保持部材７は、振動部材４の両端をそれぞれ支持する支持部２０を接続する補強部２１に形成した案内孔２８が移動部材５と摺動可能に係合し、移動部材５の振動部材４周りの回転を防止する案内部材を兼ねる。
【００５３】
また、本実施形態のように、保持部材７の基準端部９は、部分的に形成されてもよく、また、導入部１１から離れて形成されてもよい。
【００５４】
図１２に、本発明の第７実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の保持部材７は、位置決め部２７が、両側の保持部２０を接続するように回路基板６と平行に延伸しており、そこに形成された開口２９が位置センサ１４に嵌合することで、位置センサ１４を回路基板６と平行な方向に位置決めする。
【００５５】
図１３に、本発明の第８実施形態の駆動装置１を示す。本実施形態の保持部材７は、振動部材４の両端をそれぞれ独立して保持し、一方のみに、位置決め部２７および位置決め部２７と反対側に延伸する補強部２１を有する。
【００５６】
また、本実施形態の位置決め部は、位置センサ１４に嵌合する開口２９の上部に突出して、位置センサ１４を回路基板６に押圧するための爪３０が形成されている。
【００５７】
以上の多くの実施形態が示すように、本発明は、振動部材、好ましくは、加えて位置センサを、回路基板に対して位置決め保持する多様な構成が可能であり、上記実施形態の構成に限定されることはない。
【符号の説明】
【００５８】
１…駆動装置
２…錘
３…圧電素子（電気機械変換素子）
４…振動部材
５…移動部材
６…回路基板
７…支持部材
８…支持孔
９…基準端部
１０…固定孔
１１…挿入部
１２…案内部材
１３…磁石
１４…位置センサ
２０…保持部
２１…補強部
２７…位置決め部
２８…爪
２９…開口
【図１】
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【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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