(57)【要約】【課題】より良好な振動アクチュエータ、光学機器及び振動アクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の振動アクチュエータ１０は、光学機器及び振動アクチュエータの製造方法は、  電気機械変換素子１１を含む振動子１３と、前記振動子１３に対して相対的に回転するロータ１４と、前記ロータ１４の振動を吸収する吸振材２０と、を備え、前記吸振材２０は、紫外線が照射されて硬化した紫外線硬化性のゲルであること、を特徴とする。【選択図】図２
2015104264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子を含む振動子と、
前記振動子に対して相対的に回転するロータと、
前記ロータの振動を吸収する吸振材と、を備え、
前記吸振材は、紫外線が照射されて硬化した紫外線硬化性のゲルであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記吸振材は、中空状フィラーを含有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動アクチュエータであって、
前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダを有し、
前記吸振材は、前記ロータと前記ロータホルダの間に配置されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータであって、
前記ロータホルダには前記吸振材を配置するための凹部が設けられていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記ロータには前記吸振材を配置するための凹部が設けられていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記ロータと前記ゲルと前記ロータホルダとが紫外線硬化により密着することにより、前記ロータホルダと前記ロータの間の径方向の位置が規制されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の振動アクチュエータであって、
前記ロータホルダは紫外線透過樹脂で製造されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記ゲルは中空状のフィラーを１０〜５０重量パーセント含有していること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記フィラーは１０〜１５０マイクロメータの粒径であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えた光学機器。
【請求項１１】
電気機械変換素子を含む振動子と、
前記振動子に対して相対的に回転するロータと、
前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダと、
前記ロータと前記ロータホルダの間に配置され、紫外線硬化性のゲルである吸振材と、を備える振動アクチュエータにおいて、
前記ロータもしくは前記ロータホルダに硬化前のゲル原料を塗布する工程と、
紫外線硬化後の前記ゲルに対して剥離性の良いゲル成形型を押し付けて紫外線を照射する工程と、
前記ゲルを硬化させた後、前記ゲル成形型から離型させる工程と、
を含むことを特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
電気機械変換素子を含む振動子と、
前記振動子に対して相対的に回転するロータと、
前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダと、
前記ロータと前記ロータホルダの間に配置され、紫外線硬化性のゲルである吸振材と、を備える振動アクチュエータにおいて、
前記ロータもしくは前記ロータホルダの一方に硬化前のゲル原料を塗布するステップと、
前記ロータもしくは前記ロータホルダの他方を前記ゲル原料に圧接し、
ゲルが所定厚みになった後、紫外線を照射し、前記ゲルを硬化させる工程を含む、
振動アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、光学機器及び振動アクチュエータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、弾性体の裏面に貼着された圧電体により、弾性体に進行波を発生させ、その弾性体に圧接されたロータを回転させる。このロータは、ロータホルダによって保持されている。従来、このロータとロータホルダの間に、出力向上、温度特性向上、静寂性の確保のため、ゲルを配置しているものがある（特許文献１参照）。
この従来技術のゲルは、振動アクチュエータの組立て時において、短冊状のゲルを、ロータホルダのロータ側の面に貼着させることで、ロータとロータホルダの間に配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８０４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、短冊状のゲルの製造において、板状に延ばした部材を短冊状に加工する際に、材料にロスが発生する場合がある。また、短冊状のゲルをロータホルダの面に貼着する作業は容易ではなく、バラつきが発生し、品質が安定しない。
【０００５】
本発明の課題は、より良好な振動アクチュエータ、光学機器及び振動アクチュエータの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、電気機械変換素子を含む振動子と、前記振動子に対して相対的に回転するロータと、前記ロータの振動を吸収する吸振材と、を備え、前記吸振材は、紫外線が照射されて硬化した紫外線硬化性のゲルであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
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であって、前記吸振材は、中空状フィラーを含有すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動アクチュエータであって、前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダを有し、前記吸振材は、前記ロータと前記ロータホルダの間に配置されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータであって、前記ロータホルダには前記吸振材を配置するための凹部が設けられていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記ロータには前記吸振材を配置するための凹部が設けられていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項６に記載の発明は、請求項３から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記ロータと前記ゲルと前記ロータホルダとが紫外線硬化により密着することにより、前記ロータホルダと前記ロータの間の径方向の位置が規制されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータであって、前記ロータホルダは紫外線透過樹脂で製造されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記ゲルは中空状のフィラーを１０〜５０重量パーセント含有していること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記フィラーは１０〜１５０マイクロメータの粒径であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えた光学機器である。
請求項１１に記載の発明は、電気機械変換素子を含む振動子と、前記振動子に対して相対的に回転するロータと、前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダと、前記ロータと前記ロータホルダの間に配置され、紫外線硬化性のゲルである吸振材と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記ロータもしくは前記ロータホルダに硬化前のゲル原料を塗布する工程と、紫外線硬化後の前記ゲルに対して剥離性の良いゲル成形型を押し付けて紫外線を照射する工程と、前記ゲルを硬化させた後、前記ゲル成形型から離型させる工程と、を含むことを特徴とする振動アクチュエータの製造方法である。
請求項１２に記載の発明は、電気機械変換素子を含む振動子と、前記振動子に対して相対的に回転するロータと、前記ロータのスラスト位置を規制するロータホルダと、前記ロータと前記ロータホルダの間に配置され、紫外線硬化性のゲルである吸振材と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記ロータもしくは前記ロータホルダの一方に硬化前のゲル原料を塗布するステップと、前記ロータもしくは前記ロータホルダの他方を前記ゲル原料に圧接し、ゲルが所定厚みになった後、紫外線を照射し、前記ゲルを硬化させる工程を含む、振動アクチュエータの製造方法である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より良好な振動アクチュエータ、光学機器及び振動アクチュエータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の振動アクチュエータを備えるカメラを示す図である。
【図２】振動アクチュエータの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図において、光軸ＯＡに沿った被写体側をＺプラス側、像側をＺマイナス側として説明する。光軸ＯＡは振動アクチュエータ１０の中心の軸線方向でもある。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の振動アクチュエータ１０を備えるカメラ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。
【００１１】
レンズ鏡筒３は、レンズ４、カム筒５、振動アクチュエータ１０等を備える。
振動アクチュエータ１０は、略円環形状であり、その軸線方向が光軸ＯＡ方向（Ｚ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。この振動アクチュエータ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。
【００１２】
振動アクチュエータ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、振動アクチュエータ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。
【００１３】
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。
【００１４】
図２は、振動アクチュエータ１０の部分拡大断面図である。
振動アクチュエータ１０は、中筒８と、該中筒８の外周側に配置されたアクチュエータ部９と、を備える。
中筒８は、光軸ＯＡを中心として配置された円筒部材である。中筒８のＺプラス側の端部に、外周側より外方に延びる中筒フランジ部８ａが設けられている。この中筒フランジ部８ａの外周には、ベアリング８ｂが３箇所均等に配置されている（図２においては１つのみ示す）。
【００１５】
以下、アクチュエータ部９の構成部材を中筒８のＺマイナス側より説明する。
中筒８のＺマイナス側の端部の外周には、固定板１９が配置されている。この固定板１９のＺプラス側には、固定部１８が配置され、固定板１９及び固定部１８は中筒８に螺合等によって固定されている。
【００１６】
固定部１８のＺプラス側には、バネ受部１５が配置されている。
バネ受部１５のＺプラス側には、板バネ１６が配置されている。板バネ１６は、振動アクチュエータ１０における後述のロータ１４とステータ１３との間の圧接力を与えるためのものである。
【００１７】
板バネ１６のＺプラス側には、防振材１７が配置され、圧電体１１の振動の板バネ１６、バネ受部１５、固定部１８等への伝達を防止している。
【００１８】
防振材１７のＺプラス側には、ステータ１３が配置されている。
ステータ１３は、中筒８の外周に配置された圧電体１１及び弾性体１２を備える。
【００１９】
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。
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不図示のフレキシブルプリント基板から供給される駆動信号により伸縮し、弾性体１２を振動させる。
【００２０】
弾性体１２は、圧電体１１の伸縮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。
弾性体１２は、略円環形状の部材であり、Ｚマイナス側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、Ｚプラス側には複数の溝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、ロータ１４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ロータ１４が回転駆動される。
【００２１】
ロータ１４は、略円環形状の部材であり、本実施形態においてアルミニウム合金により形成されている。ロータ１４は、弾性体１２と接触する接触部１４ｃと、接触部１４ｃから径方向外周側に延びる肉薄のヒレ部１４ａと、ヒレ部１４ａの径方向外側からＺプラス側に延び、Ｚプラス側面に後述の凹部１４ｂが設けられた吸振材受け部１４ｄとを有する。
ステータ１３とロータ１４とは、前述の板バネ１６により圧接されている。この圧接により、ステータ１３（弾性体１２）のＺプラス側の面で発生する進行波がロータ１４に回転力として変換される。
【００２２】
ロータ１４のＺプラス側には、吸振材２０を介してロータホルダ２１が配置されている。ロータ１４とロータホルダ２１との互いに対する対向面には、それぞれ、円周に沿って凹部１４ｂ,２１ａが形成されている。吸振材２０については後述する。
【００２３】
ロータホルダ２１のＺプラス側面は、中筒フランジ部８ａの外周に設けられたベアリング８ｂの側面と当接している。
これにより、中筒８に対するロータホルダ２１の相対回転が可能な状態で、ロータホルダ２１の中筒８に対するスラスト方向の位置が規制される。
ロータホルダ２１には、図示しない回転力取り出し部が設けられており、ロータホルダ２１が回転すると、回転力取り出し部を介して、駆動力がカム筒５に伝えられ、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。
【００２４】
次に、本実施形態の吸振材２０について説明する。本実施形態の吸振材２０は、紫外線を照射することにより硬化させた紫外線硬化性樹脂ゲルである。
紫外線硬化性樹脂としては、例えば、アクリル基またはメタアクリロイル基を分子中に少なくとも１以上有するオルガノポリシロキサンである。
【００２５】
または、不飽和二重結合を含有するオルガノポリシロキサンと、メルカプトアルキル基を分子中に少なくとも２以上含有するオルガノポリシロキサンとを含有するものである。
【００２６】
次に、本実施形態の吸振材２０の製造方法について説明する。
まず、ロータホルダ２１を図２で示す方向と逆方向（Ｚプラス方向を下）にする。次いで、ゲル状になる前、即ち硬化前の流体状のゲル原料を、ロータホルダ２１のロータ側面上にディスペンサーで塗布する。このときゲル原料は、硬化前の流体状であるのでロータホルダ２１の凹部２１ａに流入する。一方、粘性が高いので、ロータホルダ２１のロータ側面上に盛り上がって配置される。
このときの塗布量はゲル原料の粘性率、フィラーのロットごとで分かる平均径によって増減することができる。
【００２７】
その後、凹部１４ｂをロータホルダ２１の凹部２１ａと位置合わせさせてロータ１４をゲル原料の上に置く。そして、ゲル原料が所定の厚みになるまでロータ１４をロータホルダ２１側に押圧する。これによってロータ１４とロータホルダ２１との間に均一にゲル原料が延ばされ、ロータ１４の凹部１４ｂにもゲル原料が入り込む。
【００２８】
次いで、ゲル原料に対して紫外線を照射する。
ロータホルダ２１の凹部２１ａのゲル原料、及び、ロータ１４の凹部１４ｂのゲル原料は、硬化によって凹部２１ａ，１４ａに嵌合する形の凸部２０ａ，２０ｂとなる。そして、全体として断面十字状のゲルである吸振材２０が形成される。
【００２９】
ロータホルダ２１とロータ１４の間に粘着性のゲルが配置されることにより、ロータホルダ２１とロータ１４の間の径方向の相対移動が防止される。
また、凸部２０ａ，２０ｂと、凹部２１ａ，１４ａ凸部とが嵌合することによって、ロータホルダ２１とロータ１４との間の径方向の位置がさらに規制される。
そして、ロータ１４、吸振材２０、ロータホルダ２１を一体としてアクチュエータ部９に組込むことにより振動アクチュエータ１０を製造する。
【００３０】
なお、凹部２１ａ，１４ｂは、ゲルの粘着性を上げるため、プライマーの塗布、表面粗さを粗くする、微小な凹凸をつける等、周辺部と面状態を異ならせると、より効果的である。
なお、ロータホルダ２１はポリオロフィレン、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、フッ素含有樹脂などで、紫外線を透過する紫外線透過樹脂で製造してもよい。ロータホルダ２１を紫外線透過樹脂でせいぞうすると、ロータホルダ２１側からゲル原料全体に紫外線を照射することができる。
【００３１】
本実施形態においてゲルはフィラーを含有している。フィラーは中空状であることが好ましい。また、フィラーは、含有量が少ないと十分なる減衰効果を得られない。また、多すぎること、紫外線硬化が進まない可能性がある。
このため、ゲル原料の全体の質量中にフィラーは１０〜５０重量パーセントが適切である。最適は２５〜４５％ｗｔである。
また、このフィラーの直径は、大きくても小さくても振動減衰効果が得られない点と、紫外線硬化の促進のため１０〜１５０マイクロメータが適切である。
【００３２】
以上、本実施形態によると以下の効果を有する。
（１）本実施形態では、ステータ１３で発生される進行波をロータ１４で回転力に変換し、ロータ１４の回転運動をロータホルダ２１に伝達し、振動アクチュエータ１０の回転を外部に出力している。
ステータ１３の進行波は、回転方向以外にも回転軸方向の力もロータ１４に与える。この回転軸方向の力は、ロータ１４のヒレ部１４ａで吸収されるが、全てを吸収することは出来ず、回転軸方向の力が伝達する。
比較形態として、吸振材２０が設けられていない場合、この回転軸方向の力がロータホルダ２１に伝達すると、ステータ１３の進行波が大きくなるにつれ、回転軸方向の力も大きくなり、ロータホルダ２１およびその他の部材で音が発生する。
また、回転軸方向の力が他部材で跳ね返り反力としてステータとロータ間に伝わり、ロータの回転不安定または回転が頭打ちになる現象が発生する。
音が発生することにより振動アクチュエータの持つ大きな特徴の一つである静寂性が失われることになり、また、ロータ１４の回転が頭打ちになることで高出力化が図られないことや、効率が大幅に減少することが発生する。
【００３３】
しかし、本実施形態によると、ゲルで製造された吸振材２０がロータ１４とロータホルダ２１との回転軸方向の間に挿入されている。これにより、回転軸方向の力がロータホルダ２１やそれ以降の部材に伝達が防止される。
【００３４】
（２）ゲルの粘着性を利用することで、ロータホルダ２１とロータ１４との間で径方向の相対移動を防止するために設けられていた径嵌合部を設ける必要がない。
【００３５】
（３）吸振材２０はロータホルダ２１の凹部２１ａ、及び、ロータ１４の凹部１４ｂに嵌合する形の凸部２０ａ，２０ｂを有する断面十字状のゲルであるので、凸部２０ａ、２０ｂと凹部２１ａ，１４ａ凸部との嵌合によって、ロータホルダ２１とロータ１４との間の径方向の相対移動がさらに規制される。
【００３６】
（４）ロータ１４の回転軸方向の振動とロータホルダ２１の間で発生していた擦れ音がなくなるので、ロータホルダ２１の形状が簡略化し、省資源化にもつながる。
【００３７】
（５）比較形態として、紫外線硬化性ではないゲルの場合、シリコンオイルとフィラーで構成されているものが多い。このようなゲルは、フィラーの配合割合や、原材料のバラつきにより微妙な硬度差が発生し、振動減衰効果が変化する。そのため、振動減衰効果の変化を保証する厚みのゲルを事前に調査し、振動アクチュエータの求められる出力・静寂性を満たす厚みのゲルに加工し組み立てる必要がある。
このようなゲルは、振動減衰効果のバラつきが大きいため、大きな厚みにするしか手がなく、高価であるゲルを大量に使用する必要がある。
【００３８】
しかし、本実施形態によると、ゲルのロットごとのバラつきによる最適なゲル塗布量を選択できるためゲル使用量を削減することができる。また、組立作業にバラつきも発生せず、容易に、静寂で、高出力な振動アクチュエータが提供できる。
【００３９】
（６）また、（５）の比較形態のゲルの場合、硬化性ではないためゲルの母材を短冊状に加工する。このため、圧延ローラで所定の大きさまでゲルを広げ、型により短冊状に加工する。
この圧延段階で、短冊状に沿わない部分が多く発生し、加工時の材料ロスも多く発生する。そして、ゲル組立工程では、短冊状の容易に延びるゲルを隙間なく、また、厚みが均一に組み立てる必要がある。
万が一、ゲルが伸びて一部分ゲルが薄くなってしまうと、ロータの振動減衰効果が部分的に落ちるため、振動アクチュエータの性能劣化・異音発生といった問題が発生する。
しかし、本実施形態によると、硬化前の流体状のゲル原料が、ロータホルダ２１のロータ側面上にディスペンサーで塗布される。すなわち、必要な量だけディスペンサーからロータホルダ２１の面に塗布されるので、加工時の材料ロスが発生しない。
また、ゲルを厚みが均一に組み立てる必要がないため、製造が容易である。
さらに、容易に均一な厚みにすることできるので、ロータの振動減衰効果が部分的に落ちることがなく、振動アクチュエータの性能劣化・異音発生といった問題が発生しない。
ゲルの粘着性が積極的に利用できるため、ロータホルダの形状が簡略化、小型化できる。
【００４０】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
本実施形態では、ロータフォルダにゲル原料を塗布する形態について説明した。しかし、これに限らず、ロータにゲルを塗布し、紫外線透過のフッ素系樹脂でのゲル成形型を当てて、紫外線照射を行った後に、離型し、ロータホルダと組み立てることも行うことができる。
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。
【符号の説明】
【００４１】
１：カメラ、２：カメラボディ、３：レンズ鏡筒、８：中筒、９：アクチュエータ部、１０：振動アクチュエータ、１１：圧電体、１２：弾性体、１３：ステータ、１４：ロータ、１４ｂ：凹部、２０：吸振材、２０ａ：凸部、２０ｂ：凸部、２１：ロータホルダ、２１ａ：凹部
【図１】
2015104264.tif 000003
【図２】
2015104264.tif 000004