(57)【要約】【課題】  超音波モータの動作不良発生を防止できる超音波駆動素子および超音波駆動素子の製造方法を提供する。【解決手段】  電力が供給されることにより振動を発生する振動子３と、振動子３に接着される一方、被駆動部に接触させられて、振動子３の振動により被駆動部を駆動する駆動接触部２１とを有する超音波駆動素子３，２１であって、駆動接触部２１が、多孔質材料から形成されるとともに、被駆動部との接触面２４を除く面の内、少なくとも振動子３との接着面に形成された金属膜２２を備えることを特徴とする。【選択図】  図４
2006211840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給されることにより振動を発生する振動子と、
該振動子に接着される一方、被駆動部に接触させられて、前記振動子の振動により被駆動部を駆動する駆動接触部とを
有する超音波駆動素子であって、
前記駆動接触部が、多孔質材料から形成されるとともに、前記被駆動部との接触面を除く面の内、少なくとも前記振動子との接着面に形成された金属膜を備える超音波駆動素子。
【請求項２】
前記駆動接触部における前記振動子との前記接着面に隣接する面に前記金属膜が形成されている請求項１記載の超音波駆動素子。
【請求項３】
前記振動子が、前記駆動接触部との接着面に形成された金属膜を備える請求項１記載の超音波駆動素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波駆動素子の製造方法であって、
前記駆動接触部を構成する多孔質材料の前記被駆動部との接触面を除く面の内、少なくとも前記振動子との接着面に金属膜を形成し、
前記振動子と前記駆動接触部とを接着する超音波駆動素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波駆動素子の製造方法であって、
前記駆動接触部を構成する多孔質材料の全面に金属膜を形成し、
前記振動子と前記駆動接触部とを接着し、
前記被駆動部との接触面の前記金属膜を除去する超音波駆動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波駆動素子および超音波駆動素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子を有する振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギアなしで低速高推力が得られる点や、保持力が高い点や、ストロークが長く、高分解能である点や、静粛性に富む点や、磁気的ノイズを発生せず、また、磁気的ノイズの影響を受けない点等の利点を有している。
【０００３】
上述の超音波モータにおいては、振動子と被駆動部との間に駆動接触部を配置して、振動子の振動を、駆動接触部を介して被駆動部に伝達している。振動子の振動はマイクロメートル単位の振幅であるため、駆動接触部の被駆動部との接触面には平滑性や耐摩耗性などの要件が要求されている。
しかし、駆動接触部が上記要件を満たしている場合でも、例えば、被駆動部の材料と近い性質を有する材料から駆動接触部が形成されていると、駆動接触部の一部が被駆動部材に移着を起こし、不具合を起こす場合がある。そのため、被駆動部材の駆動に適した駆動接触部の材料についてのさまざまな提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３０９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、振動子と被駆動部との間に配置した駆動接触部（摩擦子）の材料として、フェノール樹脂中にアルミナ砥粒やジルコニア砥粒などを分散させた砥石材を用いる技術が開示されている。
駆動接触部に上記砥石材を用いることにより、被駆動部材と駆動接触部との接触面を常に砥石材により平滑に保つことができる。具体的には、被駆動部材の接触面に移着が起きても、砥石材により移着した部材を取り除くことができ、超音波モータの不具合発生を防止できる。
【０００５】
しかしながら、上述の砥石材は、研削材であるアルミナ砥粒やジルコニア砥粒などを結合材であるフェノール樹脂で固めたものであって、その内部には気泡が存在している。
この砥石材を振動子に接着剤を用いて固定すると、接着剤が砥石材内部の気泡にしみ込み、被駆動部との接触面に接着剤がしみ出す場合がある。接触面に接着剤がしみ出すと、被駆動部との間の摩擦係数等が変化して超音波モータの動作不良が発生する恐れがあった。
さらには、接触面にしみ出した接着剤により被駆動体と駆動接触部とが接着され、超音波モータの動作が停止する恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、超音波モータの動作不良発生を防止できる超音波駆動素子および超音波駆動素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、電力が供給されることにより振動を発生する振動子と、該振動子に接着される一方、被駆動部に接触させられて、前記振動子の振動により被駆動部を駆動する駆動接触部とを有する超音波駆動素子であって、前記駆動接触部が、多孔質材料から形成されるとともに、前記被駆動部との接触面を除く面の内、少なくとも前記振動子との接着面に形成された金属膜を備える超音波駆動素子を提供する。
【０００８】
本発明によれば、振動子と駆動接触部との接着が、駆動接触部に形成された金属膜を介するため、振動子との接着面から駆動接触部内へ接着剤のしみ込みを防止できるとともに、駆動接触部から接着剤のしみ出しを防止できる。
また、金属膜を介して駆動接触部と振動子とを接着するため、振動子と駆動接触部との接着面の平滑性を向上でき、接着強度の向上を図ることができる。また、一種の金属である振動子と金属膜との接着となるため、振動子と多孔質材料との接着と比較して、接着強度の向上を図ることができる。
【０００９】
被駆動部との接触面には、金属膜が形成されず駆動接触部が露出しているため、被駆動部と駆動接触部とを直接接触させることができる。駆動接触部は多孔質材料から形成されているため、被駆動部と駆動接触部との接触面を平滑に保つことができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記駆動接触部における前記振動子との前記接着面に隣接する面に前記金属膜が形成されていることが望ましい。
本発明によれば、振動子における上記接着面と隣接する面にも金属膜が形成されているため、上記隣接する面から駆動接触部内への接着剤のしみ込みを防止できる。
【００１１】
上記発明においては、前記振動子が、前記駆動接触部との接着面に形成された金属膜を備えることが望ましい。
本発明によれば、振動子にも金属膜を形成することにより、振動子と駆動接触部との接着が金属膜同士の接着となり、接着強度をより一層向上させることができる。
【００１２】
上記発明においては、上記本発明の超音波駆動素子の製造方法であって、前記駆動接触部を構成する多孔質材料の前記被駆動部との接触面を除く面の内、少なくとも前記振動子との接着面に金属膜を形成し、前記振動子と前記駆動接触部とを接着することが望ましい。
【００１３】
本発明の製造方法によれば、振動子と駆動接触部とが、駆動接触部に形成された金属膜を介して接着されるため、振動子との接着面から駆動接触部内へ接着剤のしみ込みを防止できるとともに、駆動接触部から接着剤のしみ出しを防止できる。
また、金属膜を介して駆動接触部と振動子とが接着されるため、振動子と駆動接触部との接着面の平滑性を向上でき、接着強度の向上を図ることができる。また、一種の金属である振動子と金属膜との接着となるため、振動子と多孔質材料との接着と比較して、接着強度の向上を図ることができる。
金属膜の形成方法としては、例えば、メッキや蒸着等の公知のコーティング（表面処理）技術を挙げることができる
【００１４】
上記発明においては、上記本発明の超音波駆動素子の製造方法であって、前記駆動接触部を構成する多孔質材料の全面に金属膜を形成し、前記振動子と前記駆動接触部とを接着し、前記被駆動部との接触面の前記金属膜を除去することが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、駆動接触部の全面に金属膜を形成した後に、振動子と駆動接触部とを接着し、そして、被駆動部との接触面の金属膜を除去している。そのため、金属膜の形成工程および振動子と駆動接触部との接着工程において、被駆動部との接触面を考慮することなく超音波駆動素子を製造できる。つまり、駆動接触部への金属膜形成が容易となり、超音波駆動素子の製造工程を簡略化できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の超音波駆動素子および超音波駆動素子の製造方法によれば、駆動接触部に形成された金属膜と振動子とを接着するため、駆動接触部から被駆動部材との接触面への接着剤のしみ出しを防止でき、接着剤による超音波モータの動作不良発生を防止できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施形態にかかる超音波駆動素子について図１から図４を参照して説明する。ここでは、超音波駆動素子をカメラにおけるレンズを駆動する超音波モータに用いる例に適用して説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波モータの全体構成を説明する断面図である。図２は、図１の超音波モータの構成を説明する部分平面視図である。
超音波モータ（超音波駆動装置）１は、図１および図２に示すように、電力が供給されることにより超音波振動を発生する圧電素子（振動子、超音波振動素子）３と、圧電素子３が収められるケース５と、圧電素子３の超音波振動により駆動される被駆動体（被駆動部）７と、圧電素子３を押圧する押え蓋９と、から概略構成されている。
被駆動体７には、その回転移動を中心軸Ｃに沿う方向に変換する変換機構（図示せず）が接続され、変換機構によりカメラのレンズ（図示せず）の位置が中心軸Ｃに沿う方向に移動される。
【００１８】
ケース５は略円環状に形成されるとともに、圧電素子３が内部に配置される配置孔１１が形成されている。配置孔１１は略角柱状に形成され、同一円周上に等間隔に３つ形成されている。配置孔１１における半径方向に対して略垂直なガイド面１３には、後述するピン部が挿入される誘導溝１５が形成されている。誘導溝１５は、ケース５の中心軸Ｃと略平行となるように形成されている。
【００１９】
被駆動体７は、図１に示すように、略円環状に形成され、ケース５と中心軸Ｃを共有するように配置されている。また、被駆動体７の圧電素子３と対向する面には後述する圧電素子３の駆動接触部が接触するように配置されている。
押え蓋９は縁部を有する略円環状に形成され、ケース５と中心軸Ｃを共有するように配置されている。また、押え蓋９の圧電素子３と対向する面には後述する圧電素子３の板バネが接触するように配置されている。
【００２０】
図３は、図１の圧電素子に付属する構成要素を説明する図であり、図３（ａ）は超音波モータの半径方向から圧電素子を見た図であり、図３（ｂ）は円周方向から圧電素子見た図である。
圧電素子３は、図１から図３に示すように、ケース５の円周方向に長軸を有する略直方体状に形成されている。圧電素子３には、圧電素子３を保持する保持部１７と、圧電素子３を被駆動体７に向けて付勢する板バネ１９と、被駆動体７と接触する駆動接触部（超音波振動素子）２１と、が備えられている。
【００２１】
保持部１７は、超音波モータ１の半径方向および中心軸Ｃに沿う方向について圧電素子３を保持する壁部２３と、壁部２３から上記半径方向に突出して形成された略円柱状のピン部２７と、から概略形成されている。
保持部１７は、圧電素子３の振動における節の位置となる略中央に配置され、ピン部２７も同様に、節の位置となる略中央に配置されている。そのため、保持部１７により圧電素子３を保持しても、圧電素子３の振動発生を防止することがなく、振動発生効率の低下を防止できる。
【００２２】
図４は、図１の圧電素子と駆動接触部との接着を説明する分解斜視図である。なお、図４においては、駆動接触部２１と金属膜２２との位置関係を見やすくするため上下方向を反転して示している。
駆動接触部２１は、図４に示すように、砥石（多孔質材料）を略直方体状に形成したものであり、圧電素子３との接着面にはメッキ処理により金属膜２２が形成されている。また、被駆動体７との接触面２４は、駆動接触部２１の材料である多孔質材料が露出されている。
圧電素子３と駆動接触部２１との接着は、圧電素子３の上記接着面に金属膜２２を形成した後に、圧電素子３と金属膜２２とを接着することにより行われている。
【００２３】
なお、上述のように駆動接触部２１にのみ金属膜２２を形成してもよいし、駆動接触部２１および圧電素子３の両者に金属膜２２を形成してもよい。両者に金属膜２２を形成した場合には、駆動接触部２１と圧電素子３との接着をより強固にすることができる。
【００２４】
なお、上述のように金属膜２２を形成する表面処理としてメッキ処理を用いてもよいし、蒸着により金属膜２２を形成してもよく、特に限定するものではない。
また、駆動接触部２１を形成する砥石としては、特許文献１で挙げられている研削材であるアルミナ砥粒やジルコニア砥粒などを結合材であるフェノール樹脂で固めた砥石であってもよいし、他の公知の砥石でもよく、特に限定するものではない。
【００２５】
上記の構成によれば、駆動接触部２１に形成された金属膜２２を介して圧電素子３と駆動接触部２１とを接着するため、圧電素子３との接触面から駆動接触部２１内への接着剤のしみ込みを防止できるとともに、駆動接触部２１から被駆動体７との接触面２４への接着剤のしみ出しを防止できる。そのため、駆動接触部２１と被駆動体７との間の摩擦係数等の変化による超音波モータの動作不良発生を防止できる。
さらには、接触面２４にしみ出した接着剤により被駆動体７と駆動接触部２１とが接着されることによる超音波モータの動作停止を防止できる。
【００２６】
また、金属膜２２を介して圧電素子３と駆動接触部２１とを接着するため、圧電素子３と駆動接触部２１との接着面の平滑性を向上できる、圧電素子３と多孔質材料との接着と比較して、接着強度の向上を図ることができる。また、一種の金属である圧電素子３と金属膜２２との接着となるため、圧電素子３と多孔質材料との接着と比較して、接着強度の向上を図ることができる。
【００２７】
なお、駆動接触部２１を形成する材料としては、上述のように砥石であってもよいし、樹脂であってもよい。樹脂を用いる場合には、耐摩耗性を有する樹脂を用いることが望ましい。
【００２８】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図５および図６を参照して説明する。
本実施形態の超音波モータの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、駆動接触部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図５および図６を用いて駆動接触部の周辺のみを説明し、ケース等の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る超音波モータの全体構成を説明する断面図である。図６は、図５の圧電素子と駆動接触部との接着を説明する分解斜視図である。なお、図６においては、駆動接触部と金属膜との位置関係を見やすくするため上下方向を反転して示している。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００２９】
超音波モータ（超音波振動装置）５１は、図５および図６に示すように、圧電素子３と、ケース５と、被駆動体７と、押え蓋９とから概略構成されている。
圧電素子３には、圧電素子３を保持する保持部１７と、圧電素子３を被駆動体７に向けて付勢する板バネ１９と、被駆動体７と接触する駆動接触部（超音波振動素子）７１と、が備えられている。
【００３０】
駆動接触部７１は、図６に示すように、砥石（多孔質材料）を略直方体状に形成したものであり、圧電素子３との接着面および接着面に隣接する面にはメッキ処理により金属膜７２が形成されている。また、被駆動体７との接触面７４は、駆動接触部７１の材料である多孔質材料が露出されている。
圧電素子３と駆動接触部７１との接着は、圧電素子３の上記接着面および隣接する面に金属膜７２を形成した後に、圧電素子３と上記接着面に形成された金属膜７２とを接着することにより行われている。
【００３１】
上記の構成によれば、駆動接触部７１における圧電素子３との接着面に隣接する面にも金属膜７２が形成されているため、上記隣接する面から駆動接触部７１内への接着剤のしみ込みを防止できる。そのため、駆動接触部７１と被駆動体７との間の摩擦係数等の変化による超音波モータの動作不良発生を防止できる。
さらには、接触面７４にしみ出した接着剤により被駆動体７と駆動接触部７１とが接着されることによる超音波モータ５１の動作停止を防止できる。
【００３２】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の超音波モータの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、駆動接触部の製造方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて駆動接触部の製造方法のみを説明し、ケース等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る超音波モータにおける圧電素子と駆動接触部との接着を説明する分解斜視図である。なお、図７においては、駆動接触部と金属膜との位置関係を見やすくするため上下方向を反転して示している。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００３３】
超音波モータ１０１の圧電素子３の駆動接触部（超音波振動素子）１２１は、図７に示すように、砥石（多孔質材料）を略直方体状に形成したものであり、まず、その全面にメッキ処理により金属膜１２２が形成される。金属膜１２２が形成された後に、圧電素子３と駆動接触部１２１との接着が行われる。この接着は、圧電素子３と金属膜１２２との接着により行われる。
圧電素子３と駆動接触部１２１とが接着されると、駆動接触部１２１における被駆動体７との接触面１２４に形成された金属膜１２２が、加工などの方法により取り除かれる。
【００３４】
上述の方法により駆動接触部１２１を圧電素子３に接着することにより、第２の実施形態と同様に、圧電素子３との接着面および接着面に隣接する面に金属膜１２２を形成するとともに、被駆動体７との接触面１２４には駆動接触部１２１の材料である多孔質材料を露出させることができる。
【００３５】
上記の構成によれば、駆動接触部１２１の全面に金属膜１２２を形成した後に、圧電素子３と駆動接触部１２１とを接着し、そして、被駆動部７との接触面１２４の金属膜１２２を除去している。そのため、金属膜１２２の形成工程および圧電素子３と駆動接触部１２１との接着工程において、被駆動部７との接触面１２４を考慮することなく超音波モータ１０１を製造できる。つまり、駆動接触部１２１への金属膜１２２形成が容易となり、超音波モータ１０１の製造工程を簡略化できる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をカメラのレンズの駆動原に適応して説明したが、この発明はレンズの駆動源に限られることなく、その他各種の駆動源に適応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の超音波モータの構成を示す部分平面視図である。
【図３】図１の圧電素子に付属する構成要素を示す図である。
【図４】図１の圧電素子と駆動接触部との接着を説明する分解斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る超音波モータの全体構成を示す断面図である。
【図６】図５の圧電素子と駆動接触部との接着を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る超音波モータにおける圧電素子と駆動接触部との接着を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
３  圧電素子（振動子、超音波振動素子）
７  被駆動体（被駆動部）
２１，７１，１２１  駆動接触部（超音波振動素子）
２２，７２，１２２  金属膜
２４，７４，１２４  接触面
【図１】
2006211840.tif 000003
【図２】
2006211840.tif 000004
【図３】
2006211840.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006211840.tif 000008
【図７】
2006211840.tif 000009