(57)【要約】【課題】フレキシブル基板の構造を簡素化して接続作業性の向上を図ることができる圧電バイモルフ形アクチュエータの提供。【解決手段】第２導電シートの第１，第２接続部３３ｄ，３３ｅを、第２導電シートの他端側を金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂの厚み方向に１８０度折り返すことで各圧電素子２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続した。よって、第２導電シートを１枚として部品点数の削減と変形抵抗力の低下が図れる。第２導電シートの電源接続部３３ａを１箇所にして給電部材３０の接続作業性を向上できる。第２導電シートの他端側を１８０度折り返して各圧電素子２２ａ，２２ｂのそれぞれに接続するので、第２導電シートの他端側にスリットを形成する必要が無く、給電部材３０の構造を簡素化できる。【選択図】図６
2008220127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の両面に圧電素子が装着され、前記各圧電素子に電圧を印加することで変形駆動される圧電バイモルフ形アクチュエータであって、
一端側の電源接続部が電源に接続され、他端側の金属板接続部が前記金属板に接続される第１導電シートと、
一端側の電源接続部が電源に接続され、他端側の第１，第２接続部が前記各圧電素子にそれぞれ接続される第２導電シートと、
前記各導電シートを相互に離間させて保持するベースシートと、
前記各導電シートの前記ベースシートとは反対側に設けられ、前記各導電シートを保護するカバーシートとを備え、
前記第１，第２接続部を、前記第２導電シートの他端側を前記金属板および前記各圧電素子の厚み方向に１８０度折り返すことで前記各圧電素子にそれぞれ接続することを特徴とする圧電バイモルフ形アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の圧電バイモルフ形アクチュエータにおいて、前記金属板接続部および前記第１，第２接続部に貫通孔を形成し、当該貫通孔に導電性接着剤を入れることで前記各導電シートを前記金属板および前記各圧電素子の表面にそれぞれ接続することを特徴とする圧電バイモルフ形アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧電バイモルフ形アクチュエータにおいて、前記金属板および前記各圧電素子の変形駆動方向に対する垂直部に、ワイパブレードを設けることを特徴とする圧電バイモルフ形アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に電圧を印加することで変形駆動される圧電バイモルフ形アクチュエータに係り、特に、監視カメラ等に装着されるワイパ装置や車載用メータなどの計器類の指針等を駆動するのに用いて好適な圧電バイモルフ形アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電灯の柱や建築構造物の壁面等に設置される監視カメラにおいては、埃や雨滴等により監視が妨げられないようにするために、撮像レンズを保護する透明の保護カバーを払拭するワイパ装置を備えたものが知られている。この監視カメラに装着されるワイパ装置は、アクチュエータとして電動モータを用いており、操作スイッチや雨滴センサ等からの入力信号に応じて電動モータを駆動し、電動モータに装着されたワイパブレードを連動させて保護カバーを払拭するようにしている。また、車載用メータとしてのスピードメータにおいては、車速センサ等からの車速データを受けて所定の角度に回転駆動されるステッピングモータを用いたものが知られており、このステッピングモータの回転駆動によって、ステッピングモータの回転軸に装着された指針が、車速に応じて目盛板に印刷された所定の速度を指すようにしている。
【０００３】
このようなワイパ装置や車載用メータに用いられる電動モータやステッピングモータは、いずれも電磁式の駆動源であり、その構成部品としては、永久磁石やコイル、回転軸およびそれらを収容するケーシング等を備えており、重量が嵩むばかりかコストが増大するといった問題がある。
【０００４】
そこで、上記課題を解決すべく電磁式の駆動源を使用しない簡易構造のアクチュエータが、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されたアクチュエータは、所謂、圧電バイモルフ形アクチュエータであり、このアクチュエータは、所定の大きさの回転抵抗力を有する回転軸に、圧電素子の端部を固定した構造を採っている。そして、アクチュエータの駆動においては、圧電素子に対してプラス側電圧およびマイナス側電圧をそれぞれ交番して印加することにより振動するように変形駆動させており、この時に生じる回転軸への一方向への回転力の大きさを、回転軸の回転抵抗力の大きさよりも上回るように印加電圧を調整して、回転軸を一方向へ回転駆動させるようにしている。
【０００５】
特許文献１に記載された圧電バイモルフ形アクチュエータは、発生する回転力が小さく、この回転力に対する抵抗力を十分に小さく抑える必要があり、例えば、アクチュエータ本体を構成する金属板および各圧電素子のそれぞれに接続されるリード線（配線）の変形抵抗力を小さくする等の工夫が必要となる。そこで、例えば、特許文献２に記載された変形抵抗力が比較的小さな薄膜状のフレキシブル基板をリード線として用いることにより、リード線の変形抵抗力を十分小さくすることができ、圧電バイモルフ形アクチュエータを回転させ易くして正しく動作させることができるようになる。
【特許文献１】特開２００３−１０２１８４号公報（図１）
【特許文献２】特開平０８−０３２１３６号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献２に記載された薄膜状のフレキシブル基板は、形状の異なる１枚の第１導電シート（２次側接続用リード線）と２枚の第２導電シート（１次側接続用リード線）とを備えており、各導電シート同士をそれぞれ離間させた状態のもとで、各導電シートを樹脂シートで覆うことにより形成されている。そして、各導電シートの一端側、つまり、３箇所をそれぞれ電源に接続するとともに、各導電シートの他端側を圧電磁器板にそれぞれ接続するようになっている。
【０００７】
したがって、特許文献２に記載されたフレキシブル基板によれば、形状の異なる２枚の第２導電シートを準備する必要があるとともに、各第２導電シートの一端側をそれぞれ電源に接続する必要があった。また、フレキシブル基板の他端側には、２箇所ある第２導電シートの他端側をそれぞれ圧電磁器板の厚み方向に離間させるためにスリットを形成する必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、フレキシブル基板の構造を簡素化して接続作業性の向上を図ることができる圧電バイモルフ形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】
【０００９】
本発明の圧電バイモルフ形アクチュエータは、金属板の両面に圧電素子が装着され、前記各圧電素子に電圧を印加することで変形駆動される圧電バイモルフ形アクチュエータであって、一端側の電源接続部が電源に接続され、他端側の金属板接続部が前記金属板に接続される第１導電シートと、一端側の電源接続部が電源に接続され、他端側の第１，第２接続部が前記各圧電素子にそれぞれ接続される第２導電シートと、前記各導電シートを相互に離間させて保持するベースシートと、前記各導電シートの前記ベースシートとは反対側に設けられ、前記各導電シートを保護するカバーシートとを備え、前記第１，第２接続部を、前記第２導電シートの他端側を前記金属板および前記各圧電素子の厚み方向に１８０度折り返すことで前記各圧電素子にそれぞれ接続することを特徴とする。
【００１０】
本発明の圧電バイモルフ形アクチュエータは、前記金属板接続部および前記第１，第２接続部に貫通孔を形成し、当該貫通孔に導電性接着剤を入れることで前記各導電シートを前記金属板および前記各圧電素子の表面にそれぞれ接続することを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧電バイモルフ形アクチュエータは、前記金属板および前記各圧電素子の変形駆動方向に対する垂直部に、ワイパブレードを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第２導電シートの他端側の第１，第２接続部を、第２導電シートの他端側を金属板および各圧電素子の厚み方向に１８０度折り返すことで各圧電素子にそれぞれ接続するので、第２導電シートを１枚で形成することができる。したがって、部品点数を削減してより変形抵抗力を小さくすることができるとともに、第２導電シートの一端側の電源に対する接続箇所を１箇所にして、フレキシブル基板の接続作業性を向上させることができる。また、第２導電シートの他端側を１８０度折り返すことで第２導電シートを各圧電素子にそれぞれ接続することができるので、第２導電シートの他端側にスリットを形成する必要が無くなり、フレキシブル基板の構造を簡素化することができる。
【００１３】
本発明によれば、金属板接続部および第１，第２接続部に貫通孔を形成し、当該貫通孔に導電性接着剤を入れることで、各導電シートを金属板および各圧電素子の表面にそれぞれ接続するので、各導電シートと金属板および各圧電素子との間に導電性接着剤を確実に介在させることができ、導通不良等の発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明によれば、金属板および各圧電素子の変形駆動方向に対する垂直部に、ワイパブレードを設けるので、圧電バイモルフ形アクチュエータをワイパ装置として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は圧電バイモルフ形アクチュエータの外観を示す斜視図を、図２（ａ），（ｂ）は図１のアクチュエータ本体の斜視図を、図３（ａ），（ｂ）は図１の給電部材の斜視図を、図４はアクチュエータ本体と給電部材との接続状態を説明する斜視図を、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図をそれぞれ表している。
【００１７】
図１に示すように、圧電バイモルフ形アクチュエータ１０は、平板状のベース部材１１を有し、このベース部材１１の図中上側には、回転軸１２が回転自在に設けられている。回転軸１２の図中下側は、ベース部材１１に設けられた軸受（図示せず）を介して回転自在に支持され、回転軸１２の図中上側は、軸受けとしてのスチールボール（図示せず）を介して板ばね１３によって回転自在に支持されている。
【００１８】
板ばね１３の基端側は、ベース部材１１に一体的に設けられた支柱１４にねじ１５，１５によって固定されており、支柱１４の高さは回転軸１２の高さよりも若干低く設定されている。これにより、支柱１４に固定された板ばね１３が撓みつつその先端側が回転軸１２を支持するので、回転軸１２の軸方向に対して板ばね１３からの所定荷重（ばね力）が付与されるようになっている。そして、このばね力の付与によって、回転軸１２の回転方向に対して小さな抵抗力Ｆｓが発生するようになっている。
【００１９】
回転軸１２は、内部が中空となった筒状本体１２ａと、この筒状本体１２ａを図中上下方向から挟むようにして装着された一対の蓋体１２ｂとから構成されており、筒状本体１２ａには、径方向に対向するようにして軸方向に延びる一対のスリット１６が形成されている。そして、回転軸１２の筒状本体１２ａには、筒状本体１２ａに形成されたスリット１６に対して軸方向から挿入するようにして駆動体１７が装着されている。
【００２０】
駆動体１７は、アクチュエータ本体２０と、アクチュエータ本体２０に接続され、アクチュエータ本体２０に所定電圧を印加するための薄膜状の給電部材（リード線）３０と、アクチュエータ本体２０を覆うように設けられるゴム等の樹脂材料よりなるカバー４０とから構成されている。カバー４０の図中下側、つまり、アクチュエータ本体２０の変形駆動方向に対する垂直部には、被払拭対象物（図示せず）に付着した埃や雨滴等を払拭するためのワイパブレード４１が一体的に形成されている。
【００２１】
アクチュエータ本体２０は、図２（ａ）に示すように、金属板２１と、図中矢印に示すように金属板２１の両面に装着される一対の圧電素子２２ａ，２２ｂとを積層することにより形成されている。金属板２１は各圧電素子２２ａ，２２ｂよりも長尺となっており、図２（ｂ）に示すように金属板２１の図中左側は、各圧電素子２２ａ，２２ｂの間から長手方向に延出され、その表面部２３が外部に露出するようになっている。
【００２２】
給電部材３０は、図３に示すように、ポリアミド製（Co-Nh）のベースシート３１と、ベースシート３１上に相互に離間して装着される銅箔製（Cu）の第１導電シート３２および第２導電シート３３と、各導電シート３２，３３のベースシート３１とは反対側に設けられ、各導電シート３２，３３を保護するポリアミド製（Co-Nh）のカバーシート３４とから構成されている。
【００２３】
各シート３１〜３４は、それぞれ図３（ａ）の矢印に示すようにそれぞれ積層されるようになっており、各シート３１〜３４の間には図示しないシート状の接着剤が介在されている。そして、各シート３１〜３４を積層した状態のもとで所定圧力を負荷して押圧することにより、各シート３１〜３４は薄膜状に一体化されるようになっている。
【００２４】
第１導電シート３２は、図３（ａ）に示すように略直線形状に形成されている。この第１導電シート３２の一端側（図中左側）には、図示しない電源に接続される電源接続部３２ａが設けられ、第１導電シート３２の他端側（図中右側）には貫通孔３２ｂを有するリング状の金属板接続部３２ｃが設けられている。第１導電シート３２の厚み寸法は、約１８μｍに設定されており、その変形抵抗力は十分に小さなものとなっている。
【００２５】
第２導電シート３３は、図３（ａ）に示すように略Ｌ字形状に形成されている。この第２導電シート３３の一端側には、図示しない電源に接続される電源接続部３３ａが設けられ、第２導電シート３２の他端側には図中上下方向に所定の間隔を持って貫通孔３３ｂ，３３ｃを有するリング状の第１および第２接続部３３ｄ，３３ｅが設けられている。第２導電シート３３の厚み寸法についても、約１８μｍに設定されており、その変形抵抗力は十分に小さなものとなっている。
【００２６】
ベースシート３１は、図３（ａ）に示すように、各導電シート３２，３３を覆うように略Ｌ字形状に形成されている。ベースシート３１の図中右側には、第２導電シート３２の各接続部３３ｄ，３３ｅに対応するように、貫通孔３３ｂ，３３ｃの内径寸法と同一の内径寸法の貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されている。また、各貫通孔３１ａ，３１ｂの図中左側近傍には、各貫通孔３１ａ，３１ｂの図中上下間の略中央部分に位置し、第１導電シート３２の金属板接続部３２ｃに対応するように、貫通孔３２ｂの内径寸法と同一の内径寸法の貫通孔３１ｃが形成されている。
【００２７】
ベースシート３１の厚み寸法は、約１２．５μｍに設定されており、その変形抵抗力は十分に小さなものとなっている。また、ベースシート３１は、各導電シート３２，３３を相互に離間した状態に保持して両シートの短絡を防止するとともに、各導電シート３２，３３の無理な屈曲による破断を防止する役割を果たすようになっている。
【００２８】
カバーシート３４は、図３（ａ）に示すようにベースシート３１と同様に略Ｌ字形状に形成されている。このカバーシート３４の図中右側には、第２導電シート３２の各接続部３３ｄ，３３ｅに対応するように、各接続部３３ｄ，３３ｅの外径寸法と同一の内径寸法の貫通孔３４ａ，３４ｂが形成されている。また、各貫通孔３４ａ，３４ｂの図中左側近傍には、各貫通孔３４ａ，３４ｂの図中上下間の略中央部分に位置し、第１導電シート３２の金属板接続部３２ｃに対応するように、金属板接続部３２ｃの外径寸法と同一の内径寸法の貫通孔３４ｃが形成されている。
【００２９】
カバーシート３４の厚み寸法についても、約１２．５μｍに設定されており、その変形抵抗力は十分に小さなものとなっている。また、カバーシート３４は、図３（ｂ）に示すように各導電シート３２，３３の各電源接続部３２ａ，３３ａ，金属板接続部３２ｃおよび各接続部３３ｄ，３３ｅを外部に露出させるとともに、各導電シート３２，３３の他の部分を保護する役割を果たすようになっている。
【００３０】
図４に示すように、アクチュエータ本体２０の金属板２１における表面部２３には、給電部材３０の第１導電シート３２における金属板接続部３２ｃが接続されている。表面部２３と金属板接続部３２ｃとは、金属板接続部３２ｃの貫通孔３２ｂおよびベースシート３１の貫通孔３１ｃ（図３参照）に対して、導電性接着剤としての半田Ｓを流し込んで入れることにより半田付けされている。
【００３１】
図５に示すように、アクチュエータ本体２０の各圧電素子２２ａ，２２ｂの表面には、給電部材３０の第２導電シート３３における第１および第２接続部３３ｄ，３３ｅが、それぞれ対向するようにして接続されている。各接続部３３ｄ，３３ｅは、給電部材３０を金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂの厚み方向に１８０度折り返すことによって、各圧電素子２２ａ，２２ｂの表面に左右対称となるように対向され、その状態のもとで各貫通孔３３ｂ，３３ｃおよび各貫通孔３１ａ，３１ｂに対して半田Ｓを流し込んで入れることにより、各接続部３３ｄ，３３ｅと各圧電素子２２ａ，２２ｂとを半田付けするようになっている。
【００３２】
ここで、各貫通孔３１ａ〜３１ｃ，３２ｂ，３３ｂ，３３ｃのそれぞれに半田Ｓを流し込んで入れることにより、金属板接続部３２ｃと金属板２１の表面部２３との間、また、各接続部３３ｄ，３３ｅと各圧電素子２２ａ，２２ｂとの間に、半田Ｓが十分に行き亘り、各部材間の導通が確実に行われるようになっている。
【００３３】
なお、図５中符号Ｔは、アクチュエータ本体２０に対して給電部材３０を仮固定するための粘着テープを示している。このように、本実施の形態においては、給電部材３０の折り返し部、つまり、給電部材３０の各接続部３３ｄ，３３ｅ間に比較的大きなスペースを有しているため、当該部分に粘着テープＴを介在させることができ、したがって、給電部材３０のアクチュエータ本体２０に対する接続作業を容易し、かつ、接続状態のばらつきを抑制できるようになっている。
【００３４】
次に、アクチュエータ本体２０と給電部材３０との接続作業について、図６を用いて具体的に説明する。図６（ａ）〜（ｃ）はアクチュエータ本体と給電部材との接続作業を説明する説明図を示している。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、まず、一対の粘着テープＴを装着した給電部材３０を、アクチュエータ本体２０の形状に沿うように図示しない所定の治具を用いることによりフォーミング成形して屈曲部Ｃ１，Ｃ２を形成する。このとき、金属板接続部３２ｃおよび各接続部３３ｄ，３３ｅの露出面が表側に向くように、つまり、カバーシート３４が表側に向くように屈曲部Ｃ１，Ｃ２を形成するようにする。このように給電部材３０をフォーミング成形して屈曲部Ｃ１，Ｃ２を形成することにより、アクチュエータ本体２０に対する給電部材３０の位置合わせを容易に行えるようにしている（フォーミング成形工程）。
【００３６】
次に、図６（ｂ）に示すように、屈曲部Ｃ１を金属板２１と圧電素子２２ｂとの間の段差Ｇに合わせて、一方の粘着テープＴを圧電素子２２ｂに貼付する。続いて、この状態のもとで図中矢印に示すように屈曲部Ｃ２を１８０度折り返して他方の粘着テープＴを圧電素子２２ａに貼付する。これにより、給電部材３０のアクチュエータ本体２０への位置決めと仮固定が終了する（仮固定工程）。
【００３７】
その後、図６（ｃ）のI〜IIIに示すように、給電部材３０をアクチュエータ本体２０に仮固定した状態のもとで、金属板接続部３２ｃの貫通孔３２ｂおよび各接続部３３ｄ，３３ｅの各貫通孔３３ｂ，３３ｃに対して、はんだごてを臨ませて溶融した半田Ｓをそれぞれ流し込んで入れる。そして、半田Ｓの硬化とともに給電部材３０のアクチュエータ本体２０への接続作業（本固定）が終了する（本固定工程）。
【００３８】
ただし、フォーミング成形を施していない給電部材３０を、アクチュエータ本体２０の所定位置に位置決めする治具（図示せず）を用い、この治具により給電部材３０をアクチュエータ本体２０の所定位置に位置決めした状態のもとで、本固定工程を行うこともでき、この場合、フォーミング成型工程や仮固定工程を省略することができる。この場合、図中I〜IIIの内の一つの作業（例えば図中II）を基準固定作業として最初に施すようにし、その後、他の固定作業を順次施すようにすれば良い。
【００３９】
次に、以上のように構成した圧電バイモルフ形アクチュエータ１０の作動について、図７〜図９を参照して説明する。
【００４０】
図７は図１の圧電バイモルフ形アクチュエータを駆動するための駆動回路図を、図８は図１の圧電バイモルフ形アクチュエータへ印加される電圧波形図を、図９（ａ）〜（ｄ）は図１の圧電バイモルフ形アクチュエータの作動状態を説明する説明図をそれぞれ表している。
【００４１】
図７に示すように、アクチュエータ本体２０は、交流電源ＰＳに接続されており、この交流電源ＰＳからは、図８に示すような鋸歯状の電圧が各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加されるようになっている。この鋸歯状の電圧の大小や印加時間の長短は、図示しないコントローラによって制御されるようになっている。
【００４２】
図８において、鋸歯状の電圧Ｖがプラス側（＋側：図中上方）である場合には、図７の実線で示すように、上側の圧電素子２２ａが縮み、下側の圧電素子２２ｂが伸びるので、アクチュエータ本体２０は上方に反るようにして変形駆動される。一方、電圧Ｖがマイナス側（−側：図中下方）である場合には、図７の破線で示すように、上側の圧電素子２２ａが伸びて、下側の圧電素子２２ｂが縮むので、アクチュエータ本体２０は下方に反るようにして変形駆動される。
【００４３】
コントローラによって各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧を、図８の実線で示す鋸歯状に制御すると、まず、時間ｔ０からｔ１においては、電圧Ｖがプラス側で所定の勾配でゆっくりと各圧電素子２２ａ，２２ｂに対して印加される（Ａ→Ｂ）。すると、図９（ａ）に示すように、アクチュエータ本体２０が基準位置Ｐ０（無印加状態）から図中上方へ矢印に示すようにゆっくりと変形駆動される。このとき、アクチュエータ本体２０の変形駆動によってアクチュエータ本体２０の基端側、つまり、回転軸１２にはアクチュエータ本体２０の慣性力Ｆｌが図中矢印の方向に作用するが、この慣性力Ｆｌは回転軸１２の抵抗力Ｆｓよりも小さい（Ｆｌ＜Ｆｓ）ので回転軸１２は回転しない。したがって、給電部材３０は撓むことなく静止した状態が維持される。
【００４４】
次いで、時間ｔ１において、各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧Ｖを、プラス側からマイナス側へ急激に変化させると、アクチュエータ本体２０が図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に矢印の方向に急激に、かつ、短時間で変形駆動される（Ｂ→Ｃ）。このとき、アクチュエータ本体２０の変形駆動によって、回転軸１２にはアクチュエータ本体２０の慣性力Ｆｈが図中矢印の方向に作用する。この慣性力Ｆｈは回転軸１２の抵抗力Ｆｓよりも大きい（Ｆｈ＞Ｆｓ）ので回転軸１２は慣性力Ｆｈの方向へ回転する。この慣性力Ｆｈによる回転軸１２の回転によってアクチュエータ本体２０は、基準位置Ｐ０から第１移動位置Ｐ１へ回転する。
【００４５】
このとき、給電部材３０は、回転軸１２の基準位置Ｐ０から第１移動位置Ｐ１への回転に追従して撓むように変形するが、給電部材３０の厚み寸法は接着剤の厚み寸法を含めても約６０μｍ（０．０６ｍｍ）と極めて薄いため、給電部材３０は略抵抗無く撓むことができる。このような給電部材３０の撓み変形による変形抵抗力Ｆｔは、慣性力Ｆｈに対して無視することができるので（Ｆｔ≪Ｆｈ）、アクチュエータ本体２０の変形駆動による回転軸１２の回転トルクは低下することなく、回転ムラなどが発生することもない。なお、給電部材３０の変形抵抗力Ｆｔは、回転軸１２の抵抗力Ｆｓよりもかなり小さいものとなっている（Ｆｔ≪Ｆｓ）。
【００４６】
時間ｔ１からｔ３においては、電圧Ｖがマイナス側からプラス側へ、所定の勾配でゆっくりと各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加される（Ｃ→Ｄ）。すると、図９（ｃ）に示すように、アクチュエータ本体２０が図中上方へ矢印に示すようにゆっくりと変形駆動される。このとき、アクチュエータ本体２０の変形駆動によってアクチュエータ本体２０の基端側、つまり、回転軸１２には、図９（ａ）の場合と同様にアクチュエータ本体２０の慣性力Ｆｌが図中矢印の方向に作用するが、この慣性力Ｆｌは回転軸１２の抵抗力Ｆｓよりも小さい（Ｆｌ＜Ｆｓ）ので回転軸１２は回転しない。したがって、給電部材３０は撓むことなく、図９（ｂ）の状態が維持される。
【００４７】
次いで、時間ｔ３において、各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧Ｖを、プラス側からマイナス側へ急激に変化させると、アクチュエータ本体２０が図９（ｃ）に示す状態から図９（ｄ）に示す状態に矢印の方向に急激に、かつ、短時間で変形駆動される（Ｄ→Ｅ）。このとき、アクチュエータ本体２０の変形駆動によって、回転軸１２にはアクチュエータ本体２０の慣性力Ｆｈが図中矢印の方向に作用し、図９（ｂ）の場合と同様に回転軸１２が回転してアクチュエータ本体２０は、第１移動位置Ｐ１から第２移動位置Ｐ２へ回転する。この場合においても、給電部材３０は略抵抗無く撓むことができるため、アクチュエータ本体２０の変形駆動による回転軸１２の回転トルクは低下することなく、回転ムラなどが発生することもない。
【００４８】
その後、各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧Ｖを、Ｃ→Ｄ，Ｄ→Ｅ，Ｃ→Ｄ，Ｄ→Ｅ・・・のように繰り返し変化させて制御することにより、アクチュエータ本体２０は、図９（ｄ）に示すように、第２移動位置Ｐ２から所定の角度で第３移動位置Ｐ３，第４移動位置Ｐ４，第５移動位置Ｐ５・・・のように一方向へ回転する。これに合わせて、給電部材３０は、図９（ｄ）の破線３０’に示すように略抵抗無く撓むことができ、アクチュエータ本体２０の回転領域の全域で、Ｆｔ≪Ｆｈ，Ｆｔ≪Ｆｓの関係を維持することができる。
【００４９】
これとは反対に、アクチュエータ本体２０を図中下方へ回転、つまり、第５移動位置Ｐ５側から基準位置Ｐ０側へ回転（他方向へ回転）させるには、図８の破線で示すような鋸歯状の電圧Ｖを、各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加するようにすれば良い。すなわち、時間ｔ０において、アクチュエータ本体２０が第５移動位置Ｐ５（基準位置となる）にあるとすると、時間ｔ０からｔ１においてＡ→Ｃのように電圧Ｖを各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加し、時間ｔ１においてＣ→Ｂのように電圧Ｖを各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加し、時間ｔ１からｔ３においてＢ→Ｅのように電圧Ｖを各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加し、さらに、時間ｔ３においてＥ→Ｄのように電圧Ｖを各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加するようにすれば良い。
【００５０】
その後、各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧Ｖを、Ｂ→Ｅ，Ｅ→Ｄ，Ｂ→Ｅ，Ｅ→Ｄ・・・のように繰り返し変化させて制御することにより、アクチュエータ本体２０は、図９（ｄ）に示すように、第３移動位置Ｐ３から所定の角度で第２移動位置Ｐ２，第１移動位置Ｐ１，基準位置Ｐ０のように他方向へ回転する。
【００５１】
このように、アクチュエータ本体２０を構成する各圧電素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧Ｖを制御することによって、アクチュエータ本体２０の変形駆動によって回転軸１２が所定の回転領域で回転し、ひいては、アクチュエータ本体２０がワイパブレード４１（図１参照）を所定の払拭範囲で揺動させて、ワイパブレード４１を払拭動作させることができる。
【００５２】
ここで、給電部材３０は、図１０（ａ），（ｂ）に示すような迷路形状に形成することもできる。図１０（ａ），（ｂ）は給電部材の変形例を示す斜視図を表している。
【００５３】
図１０（ａ）に示す給電部材５０は、図中上下方向に向けて交互に延びる複数のスリットＳａを有しており、これにより、給電部材５０のアクチュエータ本体２０の変形駆動方向に対する変形抵抗力をより小さくするようにしている。したがって、給電部材５０は、上述の給電部材３０に比してアクチュエータ本体２０の変形駆動方向により追従し易くなっている。
【００５４】
図１０（ｂ）に示す給電部材６０は、図中左右方向に向けて交互に延びる複数のスリットＳｂを有しており、これにより、給電部材６０のアクチュエータ本体２０の変形駆動方向に対する変形抵抗力をより小さくするようにしている。したがって、給電部材６０においても、上述の給電部材３０に比してアクチュエータ本体２０の変形駆動方向により追従し易くなっている。
【００５５】
ただし、給電部材５０，６０の変形抵抗力を小さくするためのスリットＳａ，Ｓｂは、上下方向（垂直方向）または左右方向（水平方向）に延ばさずに、所定角度で傾斜するように設けることもできる。
【００５６】
以上詳述したように、本実施の形態に係る圧電バイモルフ形アクチュエータ１０によれば、第２導電シート３３の各接続部３３ｄ，３３ｅを、第２導電シート３３の他端側を金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂの厚み方向に１８０度折り返すことで各圧電素子２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続したので、第２導電シート３３を１枚で形成することができる。
【００５７】
したがって、部品点数を削減してより変形抵抗力小さくすることができるとともに、第２導電シート３３の電源接続部３３ａを１箇所にして、給電部材３０の接続作業性を向上させることができる。また、第２導電シート３３の他端側を１８０度折り返すことにより第２導電シート３３を各圧電素子２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続することができるので、第２導電シート３３の他端側にスリットを形成する必要が無くなり、給電部材３０の構造を簡素化することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る圧電バイモルフ形アクチュエータ１０によれば、金属板接続部３２ｃおよび各接続部３３ｄ，３３ｅに、貫通孔３２ｂ，３３ｂ，３３ｃをそれぞれ形成し、各貫通孔３２ｂ，３３ｂ，３３ｃに半田Ｓを入れることで、各導電シート３２，３３を金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂの表面にそれぞれ接続したので、各導電シート３２，３３と金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂとの間に半田Ｓを確実に介在させることができ、導通不良等の発生を抑制することができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態に係る圧電バイモルフ形アクチュエータ１０によれば、金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂの変形駆動方向に対する垂直部に、ワイパブレード４１を設けたので、圧電バイモルフ形アクチュエータ１０をワイパ装置として用いることができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る圧電バイモルフ形アクチュエータ１０によれば、給電部材３０をアクチュエータ本体２０に接続する際に、給電部材３０を１８０度折り返すことにより、第２導電シート３３を各圧電素子２２ａ，２２ｂにそれぞれ接続することができるので、その折り返し作業が比較的単純であり、ひいては、自動組み立て装置等を用いて容易に製造することができる。したがって、大量生産等に容易に対応することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記実施の形態においては、圧電バイモルフ形アクチュエータ１０を、監視カメラ等に用いるワイパ装置を駆動するアクチュエータとして用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、車載用メータなどの機器類における指針等を駆動するアクチュエータとしても用いることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態においては、アクチュエータ本体２０と給電部材３０との接続に、導電性接着剤として半田Ｓを用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、エポキシ系のバインダーに銀粉等を混練して形成した比較的抵抗値の小さな接着剤を入れることにより両者を接続するようにしても良い。
【００６３】
さらに、上記実施の形態においては、金属板接続部３２ｃおよび各接続部３３ｄ，３３ｅをそれぞれリング状に形成するとともに、各接続部３２ｃ，３３ｄ，３３ｅに円形の貫通孔３２ｂ，３３ｂ，３３ｃを形成したものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、三角形や四角形等の多角形形状や楕円形形状等の貫通孔を形成するようにしても良い。
【００６４】
また、本発明における貫通孔としては、図１１に示すように、図中上下方向にそれぞれ開口する略Ｕ字形状の切り欠きＡ１〜Ａ３としても良く、要は、導電性接着剤を入れることにより、給電部材３０と金属板２１および各圧電素子２２ａ，２２ｂとをそれぞれ接続することが可能であれば、その形状は問わない。
【００６５】
さらに、電源やアクチュエータ本体２０への給電部材３０の誤接続を防止するために、カバーシート３４の各導電シート３２，３３が露出される部分近傍に、（＋），（−）なる標記をシルク印刷により施すようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】圧電バイモルフ形アクチュエータの外観を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１のアクチュエータ本体の斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図１の給電部材の斜視図である。
【図４】アクチュエータ本体と給電部材との接続状態を説明する斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、アクチュエータ本体と給電部材との接続作業を説明する説明図である。
【図７】図１の圧電バイモルフ形アクチュエータを駆動するための駆動回路図である。
【図８】図１の圧電バイモルフ形アクチュエータへ印加される電圧波形図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、図１の圧電バイモルフ形アクチュエータの作動状態を説明する説明図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、給電部材の変形例を示す斜視図である。
【図１１】給電部材の金属板接続部および第１，第２接続部に形成する貫通孔の他の形状を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０    圧電バイモルフ形アクチュエータ
１１    ベース部材
１２    回転軸
１２ａ    筒状本体
１２ｂ    蓋体
１３    板ばね
１４    支柱
１５    ねじ
１６    スリット
１７    駆動体
２０    アクチュエータ本体
２１    金属板
２２ａ，２２ｂ    圧電素子
２３    表面部
３０    給電部材
３１    ベースシート
３１ａ〜３１ｃ    貫通孔
３２    第１導電シート
３２ａ    電源接続部
３２ｂ    貫通孔
３２ｃ    金属板接続部
３３    第２導電シート
３３ａ    電源接続部
３３ｂ，３３ｃ    貫通孔
３３ｄ    第１接続部
３３ｅ    第２接続部
３４    カバーシート
３４ａ〜３４ｃ    貫通孔
４０    カバー
４１    ワイパブレード
５０，６０    給電部材
Ｃ１，Ｃ２    屈曲部
Ｇ    段差
Ａ１〜Ａ３    切り欠き（貫通孔）
ＰＳ    交流電源
Ｓ    半田（導電性接着剤）
Ｓａ，Ｓｂ    スリット
Ｔ    粘着テープ
【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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