(57)【要約】  様々な外部の回路基板の電極パターン間のピッチに容易に対応することができ、コストを大幅に低減し得るアクチュエータ装置の製造方法を提供する。  アクチュエータ３の駆動素子１０に金属端子７１が電気的に接続されているアクチュエータ装置１の製造方法であって、金属端子７１の接続部７１ａ，７１ｄを駆動素子１０に電気的に接続し、金属端子７１の複数の端子部７１ｇ１，７１ｈ１のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部７１ｇ１，７１ｈ１を残し、残りの端子部７１ｇ１，７１ｈ１を切断あるいは少なくとも１本の端子部の延びる方向とは異なる方向に折り曲げ、少なくとも１本の端子部７１ｇ１，７１ｈ１の延びる方向の長さよりも残りの端子部の長さを短くする、アクチュエータ装置１の製造方法。
2014021212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って伸縮する駆動素子と、前記駆動素子に連結されており、前記駆動素子の前記第１の方向に沿った伸縮力を前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿う駆動力に変換する変換部材と、前記変換部材に固定されており、前記第２の方向に延びる駆動軸とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記駆動素子に電気的に接続される接続部と、前記接続部に連ねられており、かつ駆動素子を駆動するための外部の回路に接続する複数の端子部と、を有する金属端子と、を備えるアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記金属端子の前記接続部を前記駆動素子に電気的に接続する工程と、
前記金属端子の前記複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部を残し、残りの端子部を切断あるいは少なくとも１本の端子部の延びる方向とは異なる方向に折り曲げ、前記少なくとも１本の端子部の延びる方向の長さよりも、前記残りの端子部の長さを短くする工程とを備える、アクチュエータ装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属端子が、前記接続部に連ねられた帯状金属板部を有し、該帯状金属板部の端縁から互いに平行に延びるように前記複数の端子部が設けられている、請求項１に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項３】
前記接続部が、前記帯状金属板部に対し、バネ性を有するバネ端子部となるように前記帯状金属板部に連ねられている、請求項１に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項４】
前記アクチュエータを第１の基板に固定する工程と、
第２の基板に前記金属端子を固定する工程と、
前記金属端子の一部を前記第１の基板と前記第２の基板とで挟み込むようにして、前記アクチュエータが固定された前記第１の基板の上に、前記金属端子が固定された前記第２の基板を配置する工程とを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項５】
第１の方向に沿って伸縮する駆動素子と、前記駆動素子の前記第１の方向に沿った伸縮力を前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿う駆動力に変換するように前記駆動素子に連結された変換部材と、前記変換部材に固定されており、前記第２の方向に延びる駆動軸とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記駆動素子に電気的に接続される接続部と、前記接続部に連ねられており、かつ駆動素子を駆動するための外部の回路に接続する複数の端子部と、を有する金属端子とを備え、
前記複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部の延びる方向の長さが、残りの端子部の長さよりも長くされている、アクチュエータ装置。
【請求項６】
前記残りの端子部が、前記少なくとも１本の端子部の延びる方向外の方向に延びるように折り曲げられている、請求項５に記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
前記残りの端子部が、前記少なくとも１本の端子部よりも短くなるように切断されている、請求項５に記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部回路と接続される金属端子を有するアクチュエータ装置の製造方法及び該アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型のアクチュエータとして、圧電素子を用いたアクチュエータが知られている。圧電素子を用いたアクチュエータの一例が下記の特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のアクチュエータでは、電気機械変換素子が長さ方向に伸縮することにより、電気機械変換素子の長さ方向の端部に接続された駆動摩擦部材が長さ方向に振動する。駆動摩擦部材に係合されている係合部材が駆動摩擦部材の長さ方向の振動にともなって、駆動摩擦部材に対して長さ方向に相対的に移動する。従って、特許文献１に記載のアクチュエータでは、電気機械変換素子の伸縮方向と、係合部材の移動方向すなわち駆動力発生方向とは平行とされている。【０００３】
また、下記の特許文献２には、ＶＣＭ方式の駆動装置の一例が開示されている。特許文献２に記載の駆動装置１０１の要部を図１３に分解斜視図で示す。駆動装置１０１では、ケース基板１０２上にＶＣＭ方式の駆動素子１０３が搭載されている。駆動素子１０３は、リード線１０４，１０５により端子１０６，１０７に電気的に接続されている。端子１０６と端子１０７とは、外部の回路基板の電極パターンに電気的に接続される部分である。端子１０６，１０７は、ケース基板１０２の下方に延びるように、かつ互いに平行に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１５４８５１号
【特許文献２】特開２０１１−０５９２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のアクチュエータでは、変位量を大きくするには、電気機械変換素子の振動方向の長さを長くしなければならない。従って、振動方向の寸法を小さくすることができなかった。【０００６】
また、特許文献１に記載のアクチュエータでは、電気機械変換素子を外部と電気的に接続するために、複数の端子がアクチュエータ外に延ばされている。【０００７】
同様に、特許文献２に記載の駆動装置１０１においても、前述した端子１０６，１０７が外部との電気的接続のために設けられている。【０００８】
ところで、端子１０６，１０７は、外部の回路基板の電極パターンに接続される。従って、回路基板の電極パターン間のピッチに、端子１０６，１０７間のピッチを合わせる必要があった。【０００９】
もっとも、駆動装置１０１などのアクチュエータ装置が接続される外部の回路基板は様々である。従って、従来のアクチュエータ装置では、接続される外部の回路基板の電極パターンのピッチに合わせ、アクチュエータ装置の複数の端子のピッチを変更しなければならなかった。よって、様々な外部の回路基板に対応するために、様々なピッチで複数の端子が配置されているアクチュエータ装置を種々用意しなければならなかった。そのため、従来のアクチュエータ装置を製造するためには、複数の端子のピッチに応じて多様な金型を用意しなければならなかった。また生産工程も増大しがちであった。よって、コストが高くなるという問題があった。【００１０】
なお、金属板からなる端子に代えて、より一層可撓性に優れた金属材料からなる端子を用いることも考えられる。例えばリード線を用いた場合、リード線は容易に変形させることができる。従って、リード線間のピッチを変更することは容易である。しかしながら、リード線の端部を駆動素子に接合したり、リード線自体の位置をそれぞれ調整する必要があった。従って、位置決めや接合工程が増大しがちであった。また、余長部分のリード線が他の部材に接触し、電気的に短絡するおそれもあった。【００１１】
本発明の目的は、様々な外部の回路基板の電極パターン間のピッチに容易に対応することができ、コストを大幅に低減し得るアクチュエータ装置の製造方法及び該アクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るアクチュエータ装置の製造方法は、第１の方向に沿って伸縮する駆動素子と、駆動素子に連結されており、駆動素子の第１の方向に沿った伸縮力を第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿う駆動力に変換する変換部材と、変換部材に固定されており、第２の方向に延びる駆動軸とを有するアクチュエータと、アクチュエータの駆動素子に電気的に接続される接続部と、接続部に連ねられており、かつ駆動素子を駆動するための外部の回路に接続する複数の端子部と、を有する金属端子とを備えるアクチュエータ装置の製造方法である。本発明では、金属端子の接続部を駆動素子に電気的に接続する工程と、金属端子の複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部を残し、残りの端子部を切断あるいは少なくとも１本の端子部の延びる方向とは異なる方向に折り曲げ、少なくとも１本の端子部の延びる方向の長さよりも、残りの端子部の長さを短くする工程とが備えられている。【００１３】
本発明に係るアクチュエータ装置の製造方法のある特定の局面では、金属端子が、接続部に連ねられた帯状金属板部を有し、該帯状金属板部の端縁から互いに平行に延びるように複数の端子部が設けられている。この場合には、帯状金属板部の端縁から複数の端子部が互いに平行に延びているため、複数の端子部のうち少なくとも１本の端子部を除いた残りの端子部を容易に切断することができる。また、残りの端子部を容易に少なくとも１本の端子部の延びる方向と異なる方向に折り曲げることができる。【００１４】
本発明に係るアクチュエータ装置の製造方法の他の特定の局面では、接続部が、帯状金属板部に対し、バネ性を有するバネ端子部となるように帯状金属板部に連ねられている。この場合には、接続部が駆動素子に確実に電気的に接続され得る。また、帯状金属板部により、バネ端子部からなる接続部により伝わる振動を抑制することができる。従って、他の部分への振動の伝達を抑制することができる。【００１５】
本発明に係るアクチュエータ装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、アクチュエータを第１の基板に固定する工程と、第２の基板に金属端子を固定する工程と、金属端子の一部を第１の基板と第２の基板とで挟み込むようにして、アクチュエータが固定された第１の基板の上に、金属端子が固定された第２の基板を配置する工程とが備えられている。この場合には、上記金属端子を第１の基板及び第２の基板に挟み込むようにして容易に固定することができる。【００１６】
本発明に係るアクチュエータ装置は、アクチュエータと、金属端子と、を備える。アクチュエータは、駆動素子と、変換部材と、駆動軸とを有する。駆動素子は、第１の方向に沿って伸縮する。変換部材は、駆動素子の第１の方向に沿った伸縮力を第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿う駆動力に変換するように駆動素子に連結されている。駆動軸は、変換部材に固定されており、第２の方向に延びる。金属端子は、接続部と、複数の端子部とを有する。接続部は、アクチュエータの駆動素子に電気的に接続されている。複数の端子部は、接続部に連ねられており、かつ駆動素子を駆動するための外部の回路に接続する。複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部の延びる方向の長さが、残りの端子部の長さよりも長くされている。【００１７】
本発明に係るアクチュエータ装置のある特定の局面では、残りの端子部が、少なくとも１本の端子部の延びる方向外の方向に延びるように折り曲げられている。【００１８】
本発明に係るアクチュエータ装置の他の特定の局面では、残りの端子部が、少なくとも１本の端子部よりも短くなるように切断されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアクチュエータ装置の製造方法では、金属端子の複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部を残し、残りの端子部を切断あるいは少なくとも１本の端子部の延びる方向とは異なる方向に折り曲げることにより、少なくとも１本の端子部の第３の方向の長さよりも、残りの端子部の長さが短くされる。従って、上記少なくとも１本の端子部を用いて外部の回路基板の電極パターン等に容易に電気的に接続を行うことができる。この場合、残りの端子部は、長さが短いため、外部の回路基板の電極パターンに電気的に接続され難い。よって、複数本の端子部から少なくとも１本の端子部を選択することにより、様々なピッチや形態で配置されている外部の回路基板の電極パターンにアクチュエータ装置の金属端子を容易にかつ確実に電気的に接続することができる。加えて、様々な電極パターンに応じて様々な金属端子を用意する必要がないため、製造コストを大幅に低減することが可能となる。【００２０】
本発明に係るアクチュエータ装置によれば、複数の端子部のうち、外部の回路に接続される少なくとも１本の端子部の延びる方向の長さが、残りの端子部の長さよりも長くされているので、少なくとも１本の端子部を外部の回路基板の電極パターンに容易に電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる第１の基板を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した第１の基板上にアクチュエータを固定した状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で製造されるアクチュエータ装置の一部の外観を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示したアクチュエータ装置の一部の側面図である。
【図５】図５は、図３に示したアクチュエータ装置に用いられている圧電素子及び変換部材を説明するための側面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる第２の基板を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる金属端子を示す斜視図である。
【図８】図８は、図６に示した第２の基板に図７に示した金属端子を組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図９】図９は、アクチュエータが搭載されている第１の基板の上に、金属端子が組み合わされた第２の基板を配置した状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置における要部を示す部分切欠斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法において、金属端子の１本の端子部を残し、残りの端子部を切断した状態の変形例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明のアクチュエータ装置の製造方法の変形例において、第１，第２の端子板の切断部分を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、従来の駆動装置の一例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる第１の基板５１を示す斜視図である。第１の基板５１は、金属もしくは合成樹脂などからなる。第１の基板５１には、中央に開口５１ａが設けられている。開口５１ａは、後述する駆動軸６により駆動される被駆動部材が挿入される部分である。
【００２４】
第１の基板５１上には、アクチュエータが搭載されるアクチュエータ搭載部５１ｂが設けられている。第１の基板５１は、端縁に開いた切欠き５１ｃ，５１ｃを有する。
【００２５】
図２に示すように、上記第１の基板５１のアクチュエータ搭載部５１ｂ上に、アクチュエータ３が固定されて、搭載される。アクチュエータ３は、駆動素子としての圧電素子１０と、変換部材４、駆動軸６とを備える。このアクチュエータ３の詳細は後ほど詳述する。本実施形態では、上記駆動素子としての圧電素子１０に外部から駆動電圧を印加することにより、アクチュエータ３を駆動する。
【００２６】
アクチュエータ３のアクチュエータ搭載部５１ｂへの固定は、溶接または適宜の接着剤などを用いて行い得る。
【００２７】
図６は、本実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる第２の基板６１を示す斜視図である。第２の基板６１は、開口６１ａを有する。開口６１ａは、前述した第１の基板５１の開口５１ａと同じ径を有する。第２の基板６１は、平面視して外形が矩形であり、４つの角部にそれぞれ柱状部６１ｂが設けられている。
【００２８】
第２の基板６１の下面の一方端縁には、凹部６１ｃ，６１ｃが設けられている。凹部６１ｃ，６１ｃは、前述した第１の基板５１の切欠き５１ｃ，５１ｃに重なり合う位置に設けられている。
【００２９】
第２の基板６１は、合成樹脂の一体成形により形成することができる。もっとも、第２の基板６１の材質は特に限定されない。
【００３０】
図７は、本実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で用いられる金属端子７１を示す斜視図である。金属端子７１は、金属板を折り曲げ加工することにより形成されている。金属端子７１は、第１の接続部７１ａと、連結部７１ｂと、帯状金属板部７１ｃと、第２の接続部７１ｄと、連結部７１ｅと、帯状金属板部７１ｆと、第１の端子板７１ｇと、第２の端子板７１ｈと、連結部７１ｉと、連結部７１ｊとを有する。
【００３１】
第１の接続部７１ａは、連結部７１ｂを介して帯状金属板部７１ｃに連ねられている。言い換えれば、帯状金属板部７１ｃの１つの端縁から該帯状金属板部７１ｃに対して交叉する方向に折り曲げられて、連結部７１ｂが形成されている。連結部７１ｂの先端から、上記帯状金属板部７１ｃと遠ざかる方向に、第１の接続部７１ａが延ばされている。第１の接続部７１ａは、帯状金属板部７１ｃに対してバネ性を有する。すなわち、第１の接続部７１ａは、バネ端子部として機能する。
【００３２】
同様に、第２の接続部７１ｄもまた、連結部７１ｅを介して帯状金属板部７１ｆに連ねられている。第２の接続部７１ｄは、帯状金属板部７１ｆに対してバネ性を有し、第２の接続部７１ｄもバネ端子として機能する。
【００３３】
第１，第２の帯状金属板部７１ｃ，７１ｆの長さ方向に沿う端縁から下方に延びる連結部７１ｉ，７１ｊを介して、第１，第２の端子板７１ｇ，７１ｈがそれぞれ延ばされている。第１の端子板７１ｇは、互いに平行に延びる複数本の第１の端子部７１ｇ１を両端で連ねた構造を有する。同様に、第２の端子板７１ｈも、互いに平行に延びる複数本の第２の端子部７１ｈ１を両端で連ねた形状を有する。複数本の第１の端子部７１ｇ１は、互いに平行に延ばされており、かつ等間隔に配置されている。同様に、複数本の第２の端子部７１ｈ１もまた、互いに平行に延ばされており、かつ等間隔に配置されている。第１の端子板７１ｇにおける複数本の第１の端子部７１ｇ１のピッチと、第２の端子板７１ｈにおける複数本の第２の端子部７１ｈ１のピッチとは、等しくともよく、異なっていてもよい。
【００３４】
本実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法では、図８に示すように、図７に示した金属端子７１を、図６に示した第２の基板６１に固定する。固定に際しては、金属端子７１の連結部７１ｉ，７１ｊを前述した凹部６１ｃ，６１ｃに嵌め込むことにより行う。
【００３５】
しかる後、図９に示すように、アクチュエータ３が固定されている第１の基板５１の上に、金属端子７１が固定されている第２の基板６１を配置する。これによって、金属端子７１は、第１の基板５１と第２の基板６１との間に挟まれてその位置が確実に固定される。
【００３６】
図１０は、このようにして得られるアクチュエータ装置の要部を拡大して示す部分切欠斜視図である。なお、図１０では、複数本の第１の端子部７１ｇ１のうち１本の第１の端子部７１ｇ１のみが残されており、残りの複数本の第１の端子部７１ｇ１は切断されている。同様に、複数本の第２の端子部７１ｈ１においても、１本の第２の端子部７１ｈ１のみが残されており、残りの第２の端子部７１ｈ１は切断されている。この点については後述する。
【００３７】
図１０に示すように、上記金属端子７１の第１，第２の接続部７１ａ，７１ｄが、圧電素子１０の側面にそれぞれ弾性接触されている。従って、圧電素子１０と、第１，第２の接続部７１ａ，７１ｄの電気的接続を確実に図り得る。
【００３８】
本実施形態の製造方法では、上記のようにして、金属端子７１を第１の基板５１と第２の基板６１との間に挟み込んで固定した後に、図１０に示すように、第１の端子板７１ｇ，第２の端子板７１ｈのそれぞれにおいて、それぞれ１本の第１，第２の端子部７１ｇ１及び７１ｈ１のみを残すようにする。すなわち、他の残りの第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１を切断する。その結果、図１０に示されている１本の第１の端子部７１ｇ１の延びる方向における第１の端子部７１ｇ１の長さは、切断された残りの端子部の延びる方向における長さよりも長くされている。第２の端子部７１ｈ１側においても同様である。
【００３９】
従って、外部の回路基板の電極パターンに１本の第１の端子部７１ｇ１を電気的に接続する場合、切断された残りの第１の端子部７１ｇ１の長さが短いため、邪魔とならない。第２の端子部７１ｈ１においても同様である。
【００４０】
よって、切断しないで残す各１本の第１の端子部７１ｇ１及び第２の端子部７１ｈ１のピッチを、用意する外部の回路基板の電極パターン間のピッチに合致させるように、残すべき第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１を選択すればよい。
【００４１】
従って、本実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法によれば、アクチュエータ装置が接続される外部の回路基板の電極パターン間のピッチが異なる場合であっても、容易に対応することかできる。すなわち、接続パターン間のピッチに合致するように、切断しないで残存する端子部間のピッチを選択すればよい。
【００４２】
また、図１１に示すように、上記第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１の先端は、第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１の延びる方向から外側にさらに折り曲げられていてもよい。図１１に示す変形例では、残存している１本の第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１以外の残りの端子部は切断されている。もっとも、図１１に一点鎖線で示すように、残りの第２の端子部７１ｈ１を折り曲げてもよい。その場合であっても、折り曲げられた第２の端子部７１ｈ１における接続に用いられる１本の第２の端子部７１ｈ１の延びる方向に沿う長さは、接続に用いられる１本の第２の端子部７１ｈ１の延びる方向に沿う寸法よりも短くなる。従って、折り曲げられた一点鎖線で示す第２の端子部７１ｈ１は、電気的接続の妨げとはなり難い。
【００４３】
なお、上記実施形態では、複数本の第１の端子部７１ｇ１において、１本の第１の端子部７１ｇ１の長さを、残りの第１の端子部７１ｇ１の延びる方向に沿う長さよりも長くなるように残りの端子部を切断したが、２本以上の端子部を残存させるようにして、残りの端子部を切断あるいは折り曲げてもよい。
【００４４】
図１２は、本発明のアクチュエータ装置の製造方法の変形例において、切断により第１，第２の端子板７１ｇ，７１ｈの除去される部分Ｓを模式的に示す斜視図である。
【００４５】
上記のように、本実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法によれば、外部の回路基板の電極パターン間のピッチが種々異なる場合であっても、複数本の第１，第２の端子部７１ｇ１，７１ｈ１の切断もしくは折り曲げにより、容易に対応することができる。従って、部品点数の低減及び生産コストの大幅な低減を図ることができる。
【００４６】
なお、上記アクチュエータ装置の詳細を、図３〜図５を参照して説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ装置の製造方法で製造されるアクチュエータ装置１の一部の外観を示す斜視図である。図４は、図３に示したアクチュエータ装置１の一部の側面図である。図５は、図３に示したアクチュエータ装置１に用いられている圧電素子１０及び変換部材４を説明するための側面図である。
【００４７】
図３に示すように、アクチュエータ装置１は、制御部２と、アクチュエータ３とを備えている。制御部２は、アクチュエータ３を制御する部分である。具体的には、制御部２は、後述するアクチュエータ３の駆動素子としての圧電素子１０に印加する電圧を制御する。
【００４８】
圧電素子１０は、内部に圧電セラミックスを介して積層された電極を有する積層圧電セラミック素子であることが好ましい。圧電素子１０に印加する電圧が低くでき、かつ大きな変位量を得られるためである。また、圧電セラミックスは比較的剛性が高く、高周波の振動において減衰を少なくできるため、圧電セラミックスを用いた駆動素子を用いることによって、変位部材の共振周波数が高くできる。
【００４９】
なお、本発明において、駆動素子は、圧電素子に限定されない。本発明において、駆動素子は、電歪素子、磁歪素子、熱変形素子あるいは電磁力や静電気力を用いたリニアモーターであってもよい。
【００５０】
アクチュエータ３は、駆動軸６を備えている。駆動軸６には、被駆動部材５が連結されている。具体的には、駆動軸６は、被駆動部材５をｚ方向に移動させるものである。ここで、ｚ方向とは、駆動軸６の変位方向すなわち位置変換方向である。
【００５１】
なお、図３及び図４においては、被駆動部材５を矩形板状に描画しているが、被駆動部材はこれに限定されるものではない。本発明において、駆動対象物である被駆動部材は、どのようなものでもあってもよく、例えば単体レンズあるいは組合せレンズ群、撮像素子、絞り機構、光学ミラー、レーザー発光素子、磁気ヘッド、各種センサ素子等であってもよい。
【００５２】
アクチュエータ３は、ｚ方向に沿って延びる駆動軸６と、変換部材４と、駆動素子としての圧電素子１０とを備えている。駆動軸６は、被駆動部材５に形成された貫通孔５ａに挿入されている。駆動軸６は、例えば、カーボン等の比重の小さな材料により形成されていることが好ましい。また、被駆動部材５と駆動軸６とは、相互の摩擦が小さいものであることが好ましい。貫通孔５ａと駆動軸６との係合力を適当にするために、バネ等による加圧機構を設けることが好ましい。
【００５３】
駆動軸６のｚ方向における一方側端部６ａは、変換部材４に固定されている。変換部材４は、駆動軸６をｚ方向に沿って変位させるための部材である。
【００５４】
本実施形態では、後述するように、駆動軸６の変位を損なうことなく、駆動軸６の一方側端部６ａが変換部材４に容易にかつ高精度に固定される。この点については、固定構造を後ほど詳述することにより明らかにする。
【００５５】
本実施形態では、圧電素子１０が伸縮する方向は、ｚ方向に対して垂直なｘ方向である。また、圧電素子１０は、角柱状に形成されている。ここで、「角柱状」には、角部や稜線部の少なくとも一部が面取り状またはＲ面取り状であるものも含まれるものとする。また、角柱状には、直方体状が含まれるものとする。
【００５６】
圧電素子１０は、第１及び第２の端面１０ａ，１０ｂと、第１〜第４の側面１０ｃ〜１０ｆとを有する。第１及び第２の端面１０ａ，１０ｂのそれぞれは、ｚ方向及びｘ方向のそれぞれに対して垂直なｙ方向とｚ方向とに沿って延びている。第１及び第２の端面１０ａ，１０ｂは、ｘ方向において対向している。第１及び第２の側面１０ｃ，１０ｄのそれぞれは、ｘ方向及びｙ方向に沿って延びている。第１及び第２の側面１０ｃ，１０ｄは、ｚ方向において対向している。第３及び第４の側面１０ｅ，１０ｆのそれぞれは、ｘ方向及びｚ方向に沿って延びている。第３及び第４の側面１０ｅ，１０ｆは、ｙ方向において対向している。
【００５７】
図５に示すように、圧電素子１０は、圧電層１１を介してｘ方向に互いに対向している第１及び第２の電極１２，１３を複数対備えている。これら第１及び第２の電極１２，１３間に電圧を印加することにより、圧電素子１０をｘ方向に伸縮させることができる。
【００５８】
なお、第１及び第２の電極が複数対設けられている必要は必ずしもない。第１及び第２の電極を一対のみ設けてもよい。また、第１及び第２の電極の対向方向は、伸縮方向であるｘ方向に限定されない。圧電体の分極方向によっては、第１及び第２の電極がｚ方向またはｙ方向に対向するように設けられることもある。
【００５９】
圧電層１１並びに第１及び第２の電極１２，１３の材質は、特に限定されない。圧電層１１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（ＰＺＴ）、ニオブ酸カリウムナトリウム等のアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスやタンタル酸リチウム等の圧電単結晶等の適宜の圧電体により形成することができる。第１及び第２の電極１２，１３は、例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ等の金属や、Ａｇ−Ｐｄ合金などの合金により形成することができる。
【００６０】
変換部材４は、鉄、銅、ニッケルなどの金属やステンレス、４２ニッケル鉄、ベリリウム銅、リン青銅、真鍮などの合金に代表されるような弾性体を含む。変換部材４は、圧電素子１０のｘ方向に沿った伸縮による駆動力がｚ方向に沿った駆動力となるように駆動力の方向を変換し、その方向の変換された駆動力により、駆動軸６をｚ方向に沿って変位させる素子である。なお、圧電素子１０の駆動方向と、変換部材４によって圧電素子１０の駆動力が変換される方向とは、必ずしも垂直でなくともよい。また、本実施形態では、ｘ方向とｚ方向とは垂直であるが、ｘ方向とｚ方向が垂直である必要は必ずしもない。
【００６１】
変換部材４は、第１〜第７の部分２１〜２７を有する環状である。上記圧電素子１０は、この環状の変換部材４と嵌合している。本実施形態においては、第１〜第７の部分２１〜２７は、一体に形成されている。すなわち、変換部材４は、環状である。変換部材４を環状にすることで、変換部材４と圧電素子１０とからなる部分の共振周波数を高くすることが容易になる。このため、より周波数の高い、つまり駆動速度の速い振動を得ることが容易になる。さらに、変換部材４と圧電素子１０とからなる部分の共振周波数付近で圧電素子１０を振動させることで、少ない投入エネルギーで駆動することができる。なお、変換部材４は、単一の部材により構成されていてもよいし、複数の部材が接合されることにより構成されていてもよい。
【００６２】
第１の部分２１は、第１の側面１０ｃの上に位置している。すなわち、第１の部分２１は、第１の側面１０ｃのｚ方向におけるｚ１側に位置している。第１の部分２１は、凸部２１ａを有する。本実施形態では、第１の部分２１の全体が凸部２１ａにより構成されている。凸部２１ａは、第１の側面１０ｃから離間している。凸部２１ａは、第１の側面１０ｃからｚ方向のｚ１側に突出している。上記駆動軸６は、この凸部２１ａの頂部に取り付けられている。駆動軸６の凸部２１ａへの取り付け方法は特に限定されない。例えば、樹脂接着剤を用いて駆動軸６を凸部２１ａに取り付けてもよいし、変換部材４と同材質で一体に形成されていてもよい。また、駆動軸６の断面形状は円形、各種多角形あるいは各種組合せ形状等適宜の形状とすることができる。駆動軸６の断面の形状と寸法はｚ方向に沿ってほぼ同一であることが好ましい。
【００６３】
第２の部分２２は、平板状である。第２の部分２２は、第１の端面１０ａの上に位置している。すなわち、第２の部分２２は、第１の端面１０ａのｘ方向のｘ１側に位置している。第２の部分２２のｚ方向ｚ２側の端部は、第２の側面１０ｄよりもｚ２側にまで至っている。第２の部分２２は、第１の端面１０ａに当接している。具体的には、本実施形態では、第１の端面１０ａの実質的に全体が第２の部分２２に当接している。詳細には、図３に示すように、第２の部分２２と第１の端面１０ａとは、樹脂接着剤層３１により接着されており、樹脂接着剤層３１を介して当接している。なお、図３及び図４では、樹脂接着剤層３１及び後述の樹脂接着剤層３２，３３の描画を省略している。
【００６４】
第３の部分２３は、平板状である。第３の部分２３は、第２の端面１０ｂの上に位置している。すなわち、第３の部分２３は、第２の端面１０ｂのｘ方向のｘ２側に位置している。第３の部分２３のｚ方向ｚ２側の端部は、第２の側面１０ｄよりもｚ２側にまで至っている。第３の部分２３は、第２の端面１０ｂに当接している。具体的には、本実施形態では、第２の端面１０ｂの実質的に全体が第３の部分２３に当接している。詳細には、図５に示すように、第３の部分２３と第２の端面１０ｂとは、樹脂接着剤層３２により接着されており、樹脂接着剤層３２を介して当接している。
【００６５】
第４の部分２４は、第２の部分２２に間接的に接続されている。第４の部分２４は、第２の側面１０ｄの上に位置している。すなわち、第４の部分２４は、第２の側面１０ｄのｚ方向のｚ２側に位置している。
【００６６】
一方、第５の部分２５は、第３の部分２３に間接的に接続されている。第５の部分２５は、第２の側面１０ｄの上に位置している。すなわち、第５の部分２５は、第２の側面１０ｄのｚ方向のｚ２側に位置している。
【００６７】
本実施形態では、第４及び第５の部分２４，２５は、一体に形成されている。そして、第４及び第５の部分２４，２５は、樹脂接着剤層３３により第２の側面１０ｄに接着されることにより、固定されている。本実施形態では、第２の側面１０ｄの実質的に全体が樹脂接着剤層３３により第４及び第５の部分２４，２５に固定されている。
【００６８】
第２の部分２２と第４の部分２４とは、第６の部分２６により接続されている。第６の部分２６は、第２の側面１０ｄの第１の端面１０ａ側の端縁部の上に位置している。すなわち、第６の部分２６は、第２の側面１０ｄと第１の端面１０ａとにより構成された稜線部のｚ方向ｚ２側に位置している。第６の部分２６は、第２の側面１０ｄから離間して設けられている。
【００６９】
第３の部分２３と第５の部分２５とは、第７の部分２７により接続されている。第７の部分２７は、第２の側面１０ｄの第２の端面１０ｂ側の端縁部の上に位置している。すなわち、第７の部分２７は、第２の側面１０ｄと第２の端面１０ｂとにより構成された稜線部のｚ方向ｚ２側に位置している。第７の部分２７は、第２の側面１０ｄから離間して設けられている。
【００７０】
なお、本実施形態では、第１または第２の端面１０ａ，１０ｂと第１の側面１０ｃとの間の稜線部が変換部材４と接触している例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。変換部材は、第１または第２の端面と第１の側面との間の稜線部と変換部材とが接触しないように設けられていてもよい。すなわち、第２及び第３の部分２２，２３が第１または第２の端面１０ａ，１０ｂと第１の側面１０ｃとの間の稜線部と接触しないように設けられていてもよい。
【００７１】
なお、変換部材４が均一な幅の板状の部材によって閉じた環状構造に形成されるときにおいて、圧電素子１０のｙｚ断面が１ｍｍ程度である場合の板状の変換部材４の厚みｔは、０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度であることが好ましい。変換部材４のヤング率は、１００ＧＰａ以上であることが、変位部材の共振周波数を高くでき、振動の減衰を小さくできるため好ましい。変換部材４のヤング率の好ましい上限は、特に限定されないが、例えば、３００ＧＰａ程度以下とすれば、板状の材料を曲げ加工することなどにより、変換部材４が容易に成形できる。平面状の第１の部分２１と平面状の第１の側面１０ｃとのなす角の大きさθは、１５°〜４５°程度であることが、圧電素子１０の駆動力を効率よく変換できるため好ましい。圧電素子１０のｚ方向に沿った長さＬ１に対する、圧電素子１０のｘ方向に沿った長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は、０．８〜２程度であることが好ましい。圧電素子１０のｘ方向に沿った長さＬ２に対する第１の部分２１の頂部のｘ方向に沿った長さＬ３の比（Ｌ３／Ｌ２）は、０．３〜０．７程度であることが好ましい。圧電素子１０のｘ方向に沿った長さＬ２に対する第６及び第７の部分２６，２７のそれぞれのｘ方向に沿った長さＬ４の比（Ｌ４／Ｌ２）は、０．０５〜０．２程度であることが好ましい。このようにすることによって、圧電素子１０のｘ方向に沿った伸縮変形が第１の部分２１のｚ方向に沿った変位に変換され、駆動軸６をｚ方向に変位させて、被駆動部材５をｚ方向に沿って移動させることができる。
【００７２】
なお、本発明のアクチュエータ装置の製造方法では、図４及び図５に示したアクチュエータ３に限らず、様々なアクチュエータを用いることができる。
【００７３】
また、上記圧電素子１０を駆動素子として用いたが、金属端子に接続され、交番電界を印加することにより伸縮する様々な電気機械変換素子や電歪素子を駆動素子として用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…アクチュエータ装置
２…制御部
３…アクチュエータ
４…変換部材
５…被駆動部材
５ａ…貫通孔
６…駆動軸
６ａ…一方側端部
１０…圧電素子（駆動素子）
１０ａ，１０ｂ…第１，第２の端面
１０ｃ〜１０ｆ…第１〜第４の側面
１１…圧電層
１２，１３…第１，第２の電極
２１〜２７…第１〜第７の部分
２１ａ…凸部
２１ｂ…平板部
２１ｃ…穴
３１〜３３…樹脂接着剤層
５１…第１の基板
５１ａ…開口
５１ｂ…アクチュエータ搭載部
５１ｃ…切欠き
６１…第２の基板
６１ａ…開口
６１ｂ…柱状部
６１ｃ…凹部
７１…金属端子
７１ａ，７１ｄ…第１，第２の接続部
７１ｂ，７１ｅ…連結部
７１ｃ，７１ｆ…帯状金属板部
７１ｇ，７１ｈ…端子板
７１ｇ１，７１ｈ１…端子部
７１ｉ，７１ｊ…連結部
【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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【国際調査報告】
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