(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体を保持部材に配置する第１工程と、
前記弾性体の表面に、射出成形により電気機械変換素子を形成する第２工程と、
前記電気機械変換素子を加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第３工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項２】
電気機械変換素子を保持部材に配置する第１工程と、
前記電気機械変換素子の表面に、射出成形により弾性体を形成する第２工程と、
前記弾性体を加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第３工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動子の製造方法において、
前記第２工程と前記第３工程との間に、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加圧する工程を備えること、
を特徴とする振動子の製造方法。
【請求項４】
第１の金型に弾性体を配置する第１工程と、
前記第１の金型に第２の金型を設置する第２工程と、
前記第２の金型に粉末材料を射出して、前記弾性体の表面に電気機械変換素子を形成する第３工程と、
前記第１の金型と前記第２の金型とから前記弾性体と前記電気機械変換素子とをはずし、前記電気機械変換素子を加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第４工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項５】
第１の金型に電気機械変換素子を配置する第１工程と、
前記第１の金型に第２の金型を設置する第２工程と、
前記第２の金型に粉末材料を射出して、前記電気機械変換素子の表面に弾性体を形成する第３工程と、
前記第１の金型と前記第２の金型とから前記弾性体と前記電気機械変換素子とをはずし、前記弾性体を加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第４工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の振動子の製造方法において、
前記第３工程と前記第４工程との間に、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加圧するように前記第１の金型と前記第２の金型との間に加圧力を加える工程を備えること、
を特徴とする振動子の製造方法。
【請求項７】
射出成形により弾性体を保持部材に形成する第１工程と、
前記弾性体の表面に、射出成形により電気機械変換素子を形成する第２工程と、
前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第３工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項８】
射出成形により電気機械変換素子を保持部材に形成する第１工程と、
前記電気機械変換素子の表面に、射出成形により弾性体を形成する第２工程と、
前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第３工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の振動子の製造方法において、
前記第２工程と前記第３工程との間に、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加圧する工程を備えること、
を特徴とする振動子の製造方法。
【請求項１０】
第１の金型に粉末材料を射出して、弾性体を形成する第１工程と、
前記第１の金型の一部をはずし、前記第１の金型に第２の金型を設置する第２工程と、
前記第２の金型に粉末材料を射出して、前記弾性体の表面に電気機械変換素子を形成する第３工程と、
前記第１の金型と前記第２の金型とから前記弾性体と前記電気機械変換素子とをはずし、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第４工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項１１】
第１の金型に粉末材料を射出して、電気機械変換素子を形成する第１工程と、
前記第１の金型の一部をはずし、前記第１の金型に第２の金型を設置する第２工程と、
前記第２の金型に粉末材料を射出して、前記電気機械変換素子の表面に弾性体を形成する第３工程と、
前記第１の金型と前記第２の金型とから前記弾性体と前記電気機械変換素子とをはずし、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱して焼結し、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを接合する第４工程と、
を備える振動子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の振動子の製造方法において、
前記第３工程と前記第４工程との間に、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加圧するように前記第１の金型と前記第２の金型との間に加圧力を加える工程を備えること、
を特徴とする振動子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動子の製造方法によって製造された振動子と、
前記振動子によって駆動される相対移動部材と、
を備える振動アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項１５】
請求項１３に記載の振動アクチュエータを備えるカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子の製造方法、振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、移動子の母材を焼結合金により作製し、高温や高湿の悪環境下での使用や長時間駆動に耐えられる超音波アクチュエータを開示している。【０００３】
しかし、このような超音波アクチュエータであっても、一般的な超音波モータであっても、弾性体と圧電素子とは、接着により固定されている。弾性体と圧電素子との接着は、モータの性能において非常に重要な工程であり、接着状態が安定しないとモータの性能も安定しないし、長期の信頼性も確保できない。また、接着状態を安定させるためには、接着剤の量の管理や硬化条件の管理等、管理項目が多岐にわたる。その中の一つでも安定しないと、モータの性能に影響が出てしまう。【０００４】
一方、超音波モータに使用する圧電素子は、加工の工程が非常に多岐にわたり、焼結工程や機械加工の難しさから、歩留まりがあまりよくない。また、上述したように、弾性体と圧電素子とは、接着により固定されているが、圧電素子の機械加工のばらつきから、弾性体と圧電素子とを接着したときには、弾性体の中心と圧電素子の中心とがずれてしまう可能性があった。さらに、圧電素子の外径が弾性体の外径よりも外側にはみ出していると、その部分を研磨する必要があるので、後工程にて割れが発生する場合があり、部組時にも歩留まりが低下する恐れがあった。
【特許文献１】特開平８−１９６０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、接着性を安定させることができ、歩留まりも向上させることができる振動子の製造方法、振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラシステム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。なお、理解を容易にするために、本発明の一実施例を示す図面に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、弾性体（１２）を保持部材（１２Ａ）に配置する第１工程（Ｓ２０１）と、前記弾性体（１２）の表面に、射出成形により電気機械変換素子（１３）を形成する第２工程（Ｓ２０３）と、前記電気機械変換素子（１３）を加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第３工程（Ｓ２０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項２の発明は、電気機械変換素子（１３）を保持部材（１３Ａ）に配置する第１工程（Ｓ１０１）と、前記電気機械変換素子（１３）の表面に、射出成形により弾性体（１２）を形成する第２工程（Ｓ１０３）と、前記弾性体（１２）を加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第３工程（Ｓ１０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動子の製造方法において、前記第２工程（Ｓ１０３，Ｓ２０３）と前記第３工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５）との間に、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加圧する工程（Ｓ１０４，Ｓ２０４）を備えること、を特徴とする振動子の製造方法である。
請求項４の発明は、第１の金型（１２Ａ）に弾性体（１２）を配置する第１工程（Ｓ２０１）と、前記第１の金型（１２Ａ）に第２の金型（１３Ａ）を設置する第２工程（Ｓ２０２）と、前記第２の金型（１３Ａ）に粉末材料（１３１）を射出して、前記弾性体（１２）の表面に電気機械変換素子（１３）を形成する第３工程（Ｓ２０３）と、前記第１の金型（１２Ａ）と前記第２の金型（１３Ａ）とから前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とをはずし、前記電気機械変換素子（１３）を加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第４工程（Ｓ２０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項５の発明は、第１の金型（１３Ａ）に電気機械変換素子（１３）を配置する第１工程（Ｓ１０１）と、前記第１の金型（１３Ａ）に第２の金型（１２Ａ）を設置する第２工程（Ｓ１０２）と、前記第２の金型（１２Ａ）に粉末材料（１２１）を射出して、前記電気機械変換素子（１３）の表面に弾性体（１２）を形成する第３工程と、前記第１の金型（１３Ａ）と前記第２の金型（１２Ａ）とから前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とをはずし、前記弾性体（１２）を加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第４工程（Ｓ１０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の振動子の製造方法において、前記第３工程（Ｓ１０３，Ｓ２０３）と前記第４工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５）との間に、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加圧するように前記第１の金型（１２Ａ）と前記第２の金型（１３Ａ）との間に加圧力を加える工程（Ｓ１０４，Ｓ２０４）を備えること、を特徴とする振動子の製造方法である。【０００８】
請求項７の発明は、射出成形により弾性体（１２）を保持部材（１２Ａ）に形成する第１工程（Ｓ３０１）と、前記弾性体（１２）の表面に、射出成形により電気機械変換素子（１３）を形成する第２工程（Ｓ３０３）と、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第３工程（Ｓ３０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項８の発明は、射出成形により電気機械変換素子（１３）を保持部材（１３Ａ）に形成する第１工程（Ｓ４０１）と、前記電気機械変換素子（１３）の表面に、射出成形により弾性体（１２）を形成する第２工程（Ｓ４０３）と、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第３工程（Ｓ４０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載の振動子の製造方法において、前記第２工程（Ｓ３０３，Ｓ４０３）と前記第３工程（Ｓ３０５，Ｓ４０５）との間に、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加圧する工程（Ｓ３０４，Ｓ４０４）を備えること、を特徴とする振動子の製造方法である。
請求項１０の発明は、第１の金型（１２Ａ）に粉末材料（１２１）を射出して、弾性体（１２）を形成する第１工程（Ｓ３０１）と、前記第１の金型（１２Ａ）の一部（１２Ａ−１）をはずし、前記第１の金型（１２Ａ）に第２の金型（１３Ａ）を設置する第２工程（Ｓ３０２）と、前記第２の金型（１３Ａ）に粉末材料（１３１）を射出して、前記弾性体（１２）の表面に電気機械変換素子（１３）を形成する第３工程（Ｓ３０３）と、前記第１の金型（１２Ａ）と前記第２の金型（１３Ａ）とから前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とをはずし、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第４工程（Ｓ３０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項１１の発明は、第１の金型（１３Ａ）に粉末材料（１３１）を射出して、電気機械変換素子（１３）を形成する第１工程（Ｓ４０１）と、前記第１の金型（１３Ａ）の一部（１３Ａ−１）をはずし、前記第１の金型（１３Ａ）に第２の金型（１２Ａ）を設置する第２工程（Ｓ４０２）と、前記第２の金型（１２Ａ）に粉末材料（１２１）を射出して、前記電気機械変換素子（１３）の表面に弾性体（１２）を形成する第３工程（Ｓ４０３）と、前記第１の金型（１３Ａ）と前記第２の金型（１２Ａ）とから前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とをはずし、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加熱して焼結し、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを接合する第４工程（Ｓ４０５）と、を備える振動子の製造方法である。
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の振動子の製造方法において、前記第３工程（Ｓ３０３，Ｓ４０３）と前記第４工程（Ｓ３０５，Ｓ４０５）との間に、前記弾性体（１２）と前記電気機械変換素子（１３）とを加圧するように前記第１の金型（１２Ａ）と前記第２の金型（１３Ａ）との間に加圧力を加える工程（Ｓ３０４，Ｓ４０４）を備えること、を特徴とする振動子の製造方法である。
【０００９】
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動子の製造方法によって製造された振動子（１１）と、前記振動子（１１）によって駆動される相対移動部材（１４）と、を備える振動アクチュエータ（１０）である。
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるレンズ鏡筒（３）である。
請求項１５の発明は、請求項１３に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるカメラシステム（１）である。
なお、符号を付して説明した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】
【００１０】
本発明によれば、接着性を安定させることができ、歩留まりも向上させることができる振動子の製造方法、振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図２】実施例１による振動子の製造方法で製造される振動子を示す図である。
【図３】実施例１の超音波モータを示す図である。
【図４】実施例１のカメラシステムを示す図である。
【図５】実施例２による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図６】実施例３による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図７】振動子の変形例を示す図である。
【図８】実施例１による振動子の製造方法を示す模式図である。
【図９】実施例２による振動子の製造方法を示す模式図である。
【図１０】実施例３による振動子の製造方法を示す模式図である。
【図１１】実施例４による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図１２】実施例４による振動子の製造方法を示す模式図である。
【図１３】実施例５による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図１４】実施例５による振動子の製造方法を示す模式図である。
【図１５】実施例６による振動子の製造方法を示す工程図である。
【図１６】実施例６による振動子の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１２】
１：カメラシステム、３：レンズ鏡筒、１０：振動アクチュエータ、１１：振動子、１２：弾性体、１３：圧電素子、１４：移動体
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例について、さらに詳しく説明する。なお、以下の実施例では、６つの実施例について説明する。各実施例の相違点は、どの材料（弾性体，圧電素子）をどのタイミングで射出するかという点にあり、実施例１，２は、既存のものに射出するパターンであり、実施例３，４は、射出したものにさらに射出するパターンであり、実施例５，６は、射出したものに既存のもの設置するパターンである。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１による振動子の製造方法を示す工程図であり、図２は、実施例１による振動子の製造方法で製造される振動子を示す図であり、図８は、実施例１による振動子の製造方法を示す模式図である。
実施例１の製造方法は、弾性体１２と圧電素子１３とを備える振動子１１を製造する振動子の製造方法であって、圧電素子の製造工程＃１００と、弾性体の製造工程＃２００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。【００１５】
まず、図２を参照して、実施例１の製造方法で製造される振動子１１について説明する。
振動子１１は、弾性体１２と、圧電素子１３とを備える。
弾性体１２は、弾性変形可能な金属材料であり、その形状は、円環形状となっている。弾性体１２の圧電素子１３が接合される反対側の面には、櫛歯形状の溝１２ａが形成されており、突起部１２ｂ（溝１２ａがない箇所）の先端面が駆動面１２ｃとなる。この振動子１１が振動アクチュエータに組み込まれた場合には、この駆動面１２ｃが移動子に加圧接触される。溝１２ａを形成する理由は、駆動面１２ｃに発生する進行波の振幅を増幅させるためである。弾性体１２は、例えば、ＳＵＳ、真鍮等である。【００１６】
圧電素子１３は、弾性体１２の溝１２ａと反対側の面に接合され、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子であり、交流電圧等の駆動信号によって励振し、弾性体１２に振動を生じさせて、駆動面１２ｃに進行波を生じさせる。圧電素子１３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛），セラミックス等である。なお、圧電素子１３は、電歪素子や磁歪素子であってもよい。【００１７】
次に、実施例１による振動子の製造方法を説明する。
図１に示すように、圧電素子の製造工程＃１００は、材料確認工程＃１０１と、材料秤量工程＃１０２と、材料混合工程＃１０３と、仮焼結工程＃１０４と、粉砕工程＃１０５と、造粒工程＃１０６と、成形工程＃１０７とを備える。なお、本実施例では、圧電素子１３の材料として、ＰＺＴを用いている。
材料確認工程＃１０１は、ＰＺＴの材質を確認する工程であり、例えば、蛍光Ｘ線装置を用いて、ＰＺＴの純度が９９．９０％以上であるかを確認する。
材料秤量工程＃１０２は、ＰＺＴの原料の重量を測定する工程であり、例えば、精密天秤を用いて、ＰＺＴの原料の重量が所定の目標値から誤差０．１ｇ以下であるかを確認する。
材料混合工程＃１０３は、ＰＺＴの原料と焼結に必要な所定の材料とを混合する工程であり、例えば、ボールミルを用いて、所定の時間混合する。そして、粒度分布計を用いて、混合物の粒径が１〜２μｍであるかを確認する。【００１８】
仮焼結工程＃１０４は、混合物を仮焼結する工程であり、例えば、温度記録計や温度履歴センサーを用いて、温度のプロファイル（設定）が８５０°Ｃから±５°Ｃの範囲にあるかを確認しながら仮焼結する。
粉砕工程＃１０５は、仮焼結物を粉砕する工程であり、例えば、ボールミルを用いて、所定の時間で粉砕させる。そして、粒度分布計を用いて、粉砕物の粒径が１〜２μｍとなっているかを確認する。また、Ｘ線解析装置を用いて、ＰＺＴの結晶相からＰＺＴの割合を確認したり、比表面積が所定の値であるかを確認したりする。
造粒工程＃１０６は、粉砕物の粉末を固めて粒状にする工程であり、例えば、スプレードライヤーを用いて、粉砕物を乾燥させ、バインダーとしてのＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を加えて造粒を行う。このときは、ＳＥＭ（電子顕微鏡）を用いて、造粒された造粒子径が所定の値であるかを確認し、また、スプレードライヤーの温度が所定の値であるか、ＰＶＡが所定の割合となっているかを確認する。
成形工程＃１０７は、粒状化された造粒物を成形する工程であり、例えば、プレス機を用いて、加圧値が１ｔ／ｃｍ2であるかを確認しながらプレス成形する。
なお、圧電素子１３は、既存のものを使用してもよい。
そして、このようにして製造された圧電素子１３を、圧電素子用の金型１３Ａに配置する（図８、Ｓ１０１参照）。
ついで、圧電素子用の金型１３Ａに弾性体用の金型１２Ａを設置する（図８、Ｓ１０２参照）。【００１９】
図１に示すように、弾性体の製造工程＃２００は、金属粉末を射出成形して焼結させるメタルインジェクションモ−ルド製法により弾性体１２を製造する工程であり、材料確認工程＃２０１と、バインダー混合工程＃２０２と、ペレット化工程＃２０３と、射出成形工程＃２０４とを備える。なお、本実施例では、弾性体１２の材料として、ＳＵＳ３０４を用いている。
材料確認工程＃２０１は、ＳＵＳの材質を確認する工程であり、例えば、粒度分布計を用いて、ＳＵＳの粒径が平均粒径５μｍ程度であるかを確認する。
バインダー混合工程＃２０２は、ＳＵＳの材料粉と樹脂バインダーとを混合する工程であり、例えば、精密天秤を用いて、混合物の総重量が目標値から誤差１ｇ以下であるかを確認する。【００２０】
ペレット化工程＃２０３は、混合物をペレット化（粒状に固めること）させる工程であり、例えば、ペレット成形機を用いて行う。
射出成形工程＃２０４は、ペレット化された混合物を射出成形する工程であり、例えば、射出成形機を用いて、温度が１６０〜１７０°Ｃであるか、保圧圧力が所定の値であるか、保圧時間が所定の値であるか等を確認しながら行う。ここで、射出成形には、金型を使用するが、その金型の中に上述した方法で製造した圧電素子１３をあらかじめ配置しておき（図８、Ｓ１０１，Ｓ１０２参照）、その上にペレット化された混合物（粉末材料）１２１（１２）を射出成形して、弾性体１２と圧電素子１３とを一体化させる（図８、Ｓ１０３参照）。また、使用する弾性体用の金型１２Ａには、櫛歯に応じた形状１２Ｂが設けられていて、射出成形することにより、櫛歯の形状が形成されるようになっている。なお、射出成形工程＃２０４の後には、不要となった樹脂バインダーを取り除く脱脂工程があり、例えば、熱分解法等によって脱脂を行う。【００２１】
図１に示すように、保持工程＃３００は、弾性体１２と圧電素子１３とを一体にして保持する工程である。この工程では、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図８、Ｓ１０４参照）。加圧値は、０．５ｔ／ｃｍ2程度が好ましい。なお、射出時に、弾性体１２と圧電素子１３とが十分に加圧されていれば（加圧値が、０．５ｔ／ｃｍ2程度であれば）、射出成形工程＃１０４がこの工程を兼ねるようになるので、この工程を省略してもよい。
保持後の工程＃４００は、加熱焼結工程＃４０１と、電極印刷工程＃４０２と、分極工程＃４０３とを備える。
加熱焼結工程＃４０１は、保持工程＃３００によって保持した弾性体１２と圧電素子１３とを加熱して焼結する工程であり、加熱焼結工程の焼結温度は、１０００〜１２００°Ｃであることが好ましい。具体的には、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、弾性体１２を加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図８、Ｓ１０５参照）。加熱焼結工程＃４０１は、例えば、温度記録計や温度履歴センサーを用いて、温度のプロファイルが１１００°Ｃから±１０°Ｃの範囲にあるかを確認しながら行う。また、精密天秤を用いて、焼結密度が所定の値であるかを確認し、ＳＥＭを用いて、結晶粒子径が所定の値（２μｍ程度）であるかを確認する。この加熱焼結工程＃４０１によって、混合物となっていた弾性体が、焼結体としての弾性体１２となり、圧電素子１３と完全に接合される。
電極印刷工程＃４０２は、圧電素子１３に電極を印刷する工程であり、例えば、スクリーン印刷機を用いて電極を印刷する。そして、ＳＥＭを用いて電極の膜厚が２〜５μｍであるかを確認する。
分極工程＃４０３は、圧電素子１３を分極する工程であり、例えば、所定の電源を用いて、電圧が２５ＫＶ／ｃｍ2となるようにする。また、温度計を用いて温度が１００°Ｃ
となるようにし、タイマーを用いて３０分間電圧をかける。なお、分極は、＋の電極と−の電極とで圧電素子１３を挟み込んで行う必要があるが、一方の電極には、印刷した電極を用い、他方の電極には、弾性体１２を用いる。【００２２】
このように、実施例１の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法により弾性体１２を製作し、射出成形時に圧電素子１３と一体化させ、加熱焼結時に圧電素子１３と完全に接合させるので、従来の接着工程を廃止することができ、組立時間の大幅な短縮と品質の安定化を図ることができる。
また、弾性体１２の櫛歯は、金型を用いて形成するので、機械加工は不要となり、歩留まりが向上する。しかも、櫛歯は、接合工程内（射出成形工程＃２０４内）で形成することができるので、製造工数の大幅な削減が可能となる。
さらに、メタルインジェクションモールド製法の管理項目には、（１）材料と樹脂バインダーの混合の割合、（２）混合時間、（３）射出圧、（４）保圧時間、（５）脱脂温度・時間、（６）焼結温度・時間等といった管理が必要となるが、これらの条件については、一般のプラスチックモールド製法にて確立されており、同等の管理で対応可能であるため、従来の接着工程と比較して、管理項目を簡略化させることができる。【００２３】
一方、従来の振動子における、弾性体と圧電素子とを接着する工程は、（１）部品洗浄・乾燥、（２）接着剤塗布、（３）固定治具にセット、（４）加熱硬化、（５）固定治具より取り外し等といった工程がある。
また、上記工程では、（１）接着剤の塗布量、（２）接着剤の温度、（３）加圧力、（４）加圧時間、（５）硬化温度、（６）硬化時間等といった管理項目が必要となる。
さらに、工程内の管理項目は、以上のような内容になるが、これらの管理項目以外にも、（１）接着剤の保管温度、（２）接着剤の保管期間、（３）治工具メンテナンス等といった、多岐にわたる管理が必要となる。
しかし、実施例１の製造方法であれば、メタルインジェクションモールド製法にて一体化した弾性体と圧電素子とを加熱焼結することで完全に接合させることができるので、このような多岐にわたる管理項目をなくすことができる。【００２４】
図３は、実施例１の超音波モータを示す図である。なお、以下の実施例では、振動アクチュエータとして超音波の振動域を利用する超音波モータを一例に挙げて説明する。
超音波モータ１０は、振動子１１と、移動体１４と、緩衝部材１５と、支持体１６Ａ，１６Ｂと、緩衝部材１７と、加圧部１８等とを備える。【００２５】
振動子１１は、上述した製造方法で製造されたものであり、弾性体１２と、圧電素子１３とを備える。
移動体１４は、略円環形状をしており、後述する加圧部１８により弾性体１２に圧接され、振動子１１の弾性体１２の駆動面に発生する進行波により摩擦駆動される部材である。【００２６】
緩衝部材１５は、ゴム等により略円環形状に形成されており、移動体１４の振動を支持体１６Ａ側に伝えないようにする部材であり、移動体１４と支持体１６Ａとの間に設けられている。
支持体１６Ａは、移動体１４を支持する部材である。この支持体１６Ａと移動体１４とは、不図示の係合部によって、一体となって回転するように係合しており、移動体１４の回転運動を不図示の被駆動部材に伝達する部材である。【００２７】
加圧部１８は、振動子１１と移動体１４とを加圧接触させる部分であり、加圧板１８ａ、皿バネ１８ｂ等を備える。加圧板１８ａは、皿バネ１８ｂが発生させた加圧力を受ける板である。
緩衝部材１７は、不織布やフェルトにより形成され、振動子１１の振動を加圧部１８に伝えないようにする部材であり、圧電素子１３と加圧板１８ａとの間に設けられている。
支持体１６Ｂは、この超音波モータ１０を、例えば、カメラのレンズ鏡筒等に固定する部材である。【００２８】
このように、実施例１の超音波モータ１０によれば、品質の安定した振動子１１を備えているので、モータ性能も安定し、長期の信頼性も確保することができる。【００２９】
図４は、実施例１のカメラシステムを示す図である。
実施例１のカメラシステム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、本実施例のカメラシステム１では、レンズ鏡筒３が交換レンズである例を示したが、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。【００３０】
レンズ鏡筒３は、レンズ４、カム筒５、上述した超音波モータ１０等を備える。本実施例では、超音波モータ１０は、カメラシステム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おり、超音波モータ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は、カム筒５とカム係合しており、超音波モータ１０の駆動力によってカム筒５が回転すると、レンズ４は、カム筒５とのカム係合によって光軸方向へ移動して、焦点調節が行われる。【００３１】
このように、実施例１のカメラシステム１によれば、モータ性能も安定し、長期の信頼性も確保できる超音波モータ１０を備えているので、機能性や耐久性に優れたカメラシステムを提供することができる。
【実施例２】
【００３２】
図５は、実施例２による振動子の製造方法を示す工程図であり、図９は、実施例２による振動子の製造方法を示す模式図である。
なお、前述した実施例１と同様な機能を果たす部分は、重複する説明を適宜省略する。
実施例２の製造方法は、実施例１の製造方法のようにメタルインジェクションモールド製法によって弾性体１２を成形するものではなく、圧電素子１３を成形するものである。また、弾性体１２は、既存のものを使用する。
実施例２の製造方法は、弾性体の製造工程＃６００と、圧電素子の製造工程＃５００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。
弾性体の製造工程＃６００は、既存の弾性体を準備する準備工程＃６０１を備える。準備工程＃６０１では、弾性体用の金型１２Ａに弾性体１２を配置し（図９、Ｓ２０１参照）、弾性体用の金型１２Ａに圧電素子用の金型１３Ａを設置する（図９、Ｓ２０２参照）。
図５に示すように、圧電素子の製造工程＃５００は、材料確認工程＃５０１と、バインダー混合工程＃５０２と、ペレット化工程＃５０３と、射出成形工程＃５０４とを備える。各工程の具体的な内容は、実施例１の弾性体の製造工程＃２００（＃２０１〜＃２０４；図１参照）と同様であり、使用材料がＳＵＳ３０４からＰＺＴに変更されている。射出成形工程＃５０４では、圧電素子用の金型１３Ａに粉末材料１３１（１３）を射出して、弾性体１２の表面に圧電素子１３を形成する（図９、Ｓ２０３参照）。
保持工程＃３００及び保持後の工程＃４００（＃４０１〜＃４０３）は、実施例１と同様の工程である。保持工程＃３００では、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図９、Ｓ２０４参照）。なお、射出時に、弾性体１２と圧電素子１３とが十分に加圧されていれば、射出成形工程＃５０４がこの工程を兼ねるようになるので、この工程を省略してもよい。加熱焼結工程＃４０１では、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、圧電素子１３を加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図９、Ｓ２０５参照）。【００３３】
圧電素子１３は、割れやすいという材料の特性から、機械加工時の歩留まりが悪い。
しかし、実施例２の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法により圧電素子１３を作製し、射出成形時に弾性体１２と一体化させ、加熱焼結時に弾性体１２と完全に接合させることができるので、圧電素子１３の機械加工は不要となり、歩留まりを向上させることができる。
【実施例３】
【００３４】
図６は、実施例３による振動子の製造方法を示す工程図であり、図１０は、実施例３による振動子の製造方法を示す模式図である。
実施例３の製造方法は、弾性体１２と圧電素子１３との双方をメタルインジェクションモールド製法で製造する方法であり、弾性体１２を先に射出するタイプである。
実施例３の製造方法は、弾性体の製造工程＃７００と、圧電素子の製造工程＃８００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。
各工程の具体的な内容は、実施例１や実施例２のものと同様である（＃７００は、図１の＃２００と同様であり、＃８００は、図５の＃５００と同様である）。
また、弾性体の製造工程＃７００及び圧電素子の製造工程＃８００では、金型を使用して、弾性体１２と圧電素子１３とを成形する。
まず、弾性体の材料を金型に射出し、弾性体を成形する。ついで、成形した弾性体を金型の中に入れたまま、さらに圧電素子の材料を金型に射出し、圧電素子を成形する。そして、保持工程＃３００及び保持後の工程＃４００を行うことによって、両材料が、焼結体としての弾性体１２と圧電素子１３とになり、完全に接合される。【００３５】
具体的には、まず、弾性体用の金型１２Ａに粉末材料１２１（１２）を射出して、弾性体１２を形成する（図１０、Ｓ３０１参照）。
ついで、弾性体用の金型１２Ａの一部１２Ａ−１をはずし、弾性体用の金型１２Ａに圧電素子用の金型１３Ａを設置する（図１０、Ｓ３０２参照）。
さらに、圧電素子用の金型１３Ａに粉末材料１３１（１３）を射出して、弾性体１２の表面に圧電素子１３を形成する（図１０、Ｓ３０３参照）。
そして、保持工程＃３００において、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図１０、Ｓ３０４参照）。なお、射出時に、弾性体１２と圧電素子１３とが十分に加圧されていれば、射出成形工程＃８０４がこの工程を兼ねるようになるので、この工程を省略してもよい。
最後に、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、弾性体１２と圧電素子１３とを加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図１０、Ｓ３０５参照）。【００３６】
このように、実施例３の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法によって、弾性体１２と圧電素子１３とを金型内にて一体で成形するので、弾性体１２の中心と圧電素子１３の中心とがずれてしまうことがなく、完全に同心の振動子１１を製造することができる。
また、金型内で弾性体１２と圧電素子１３とを一体に成形するので、圧電素子１３の外径が弾性体１２の外径よりも外側にはみ出すようなことがなく、後工程にて割れが発生する等の不具合が発生せず、歩留まりを向上させることができる。
さらに、実施例３の製造方法によって製造した振動子を超音波モータに組み込めば、モータ性能をより安定させることができ、その超音波モータをレンズ鏡筒やカメラシステムに組み込めば、機能性や耐久性をより向上させることができる。
【実施例４】
【００３７】
図１１は、実施例４による振動子の製造方法を示す工程図であり、図１２は、実施例４による振動子の製造方法を示す模式図である。
実施例４の製造方法は、弾性体１２と圧電素子１３との双方をメタルインジェクションモールド製法で製造する方法であり、圧電素子１３を先に射出するタイプである。
実施例４の製造方法は、圧電素子の製造工程＃９００と、弾性体の製造工程＃１０００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。
各工程の具体的な内容は、実施例１や実施例２のものと同様である（＃９００は、図５の＃５００と同様であり、＃１０００は、図１の＃２００と同様である）。
また、圧電素子の製造工程＃９００及び弾性体の製造工程＃１０００では、金型を使用して、弾性体１２と圧電素子１３とを成形する。
まず、圧電素子の材料を金型に射出し、圧電素子を成形する。ついで、成形した圧電素子を金型の中に入れたまま、さらに弾性体の材料を金型に射出し、弾性体を成形する。そして、弾性体と圧電素子とが一体化されたものを取り出し、保持工程＃３００及び保持後の工程＃４００を行うことによって、両材料が、焼結体としての弾性体１２と圧電素子１３とになり、完全に接合される。【００３８】
具体的には、まず、圧電素子用の金型１３Ａに粉末材料１３１（１３）を射出して、圧電素子１３を形成する（図１２、Ｓ４０１参照）。
ついで、圧電素子用の金型１３Ａの一部１３Ａ−１をはずし、圧電素子用の金型１３Ａに弾性体用の金型１２Ａを設置する（図１０、Ｓ４０２参照）。
さらに、弾性体用の金型１２Ａに粉末材料１２１（１２）を射出して、圧電素子１３の表面に弾性体１２を形成する（図１２、Ｓ４０３参照）。
そして、保持工程＃３００において、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図１２、Ｓ４０４参照）。なお、射出時に、弾性体１２と圧電素子１３とが十分に加圧されていれば、射出成形工程＃１００４がこの工程を兼ねるようになるので、この工程を省略してもよい。
最後に、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、弾性体１２と圧電素子１３とを加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図１２、Ｓ４０５参照）。【００３９】
このように、実施例４の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法によって、弾性体１２と圧電素子１３とを金型内にて一体で成形するので、弾性体１２の中心と圧電素子１３の中心とがずれてしまうことがなく、完全に同心の振動子１１を製造することができる。
また、金型内で弾性体１２と圧電素子１３とを一体に成形するので、圧電素子１３の外径が弾性体１２の外径よりも外側にはみ出すようなことがなく、後工程にて割れが発生する等の不具合が発生せず、歩留まりを向上させることができる。
さらに、実施例３の製造方法によって製造した振動子を超音波モータに組み込めば、モータ性能をより安定させることができ、その超音波モータをレンズ鏡筒やカメラシステムに組み込めば、機能性や耐久性をより向上させることができる。
【実施例５】
【００４０】
図１３は、実施例５による振動子の製造方法を示す工程図であり、図１４は、実施例５による振動子の製造方法を示す模式図である。
実施例５の製造方法は、弾性体１２をメタルインジェクションモールド製法で製造する方法である。
実施例５の製造方法は、弾性体の製造工程＃１１００と、圧電素子の製造工程＃１２００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。
弾性体の製造工程＃１１００は、材料確認工程＃１１０１と、バインダー混合工程＃１１０２と、ペレット化工程＃１１０３と、射出成形工程＃１１０４とを備える。各工程の具体的な内容は、実施例１の弾性体の製造工程＃２００（＃２０１〜＃２０４；図１参照）と同様である。射出成形工程＃１１０４では、弾性体用の金型１２Ａに粉末材料１２１（１２）を射出して、弾性体１２を形成する（図１４、Ｓ５０１参照）。
圧電素子の製造工程＃１２００は、既存の圧電素子を設置する設置工程＃１２０１を備える。設置工程＃１２０１では、弾性体用の金型１２Ａの一部１２Ａ−１をはずし、弾性体用の金型１２Ａの弾性体１２の表面に、圧電素子１３が配置された圧電素子用の金型１３Ａを設置する（図１４、Ｓ５０２参照）。
保持工程＃３００及び保持後の工程＃４００（＃４０１〜＃４０３）は、実施例１と同様の工程である。保持工程＃３００では、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図１４、Ｓ５０３参照）。加熱焼結工程＃４０１では、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、弾性体１２を加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図１４、Ｓ５０４参照）。【００４１】
このように、実施例５の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法により弾性体１２を製作し、加熱焼結時に圧電素子１３と接合させるので、従来の接着工程を廃止することができ、組立時間の大幅な短縮と品質の安定化を図ることができる。
【実施例６】
【００４２】
図１５は、実施例６による振動子の製造方法を示す工程図であり、図１６は、実施例６による振動子の製造方法を示す模式図である。
実施例６の製造方法は、最初に圧電素子１３をメタルインジェクションモールド製法で製造し、その後、既存の弾性体１２と接合する方法である。
実施例６の製造方法は、圧電素子の製造工程＃１３００と、弾性体の製造工程＃１４００と、保持工程＃３００と、保持後の工程＃４００とを備える。
圧電素子の製造工程＃１３００は、材料確認工程＃１３０１と、バインダー混合工程＃１３０２と、ペレット化工程＃１３０３と、射出成形工程＃１３０４とを備える。各工程の具体的な内容は、実施例２の弾性体の製造工程＃５００（＃５０１〜＃５０４；図５参照）と同様である。射出成形工程＃１３０４では、圧電素子用の金型１３Ａに粉末材料１３１（１３）を射出して、圧電素子１３を形成する（図１６、Ｓ６０１参照）。
弾性体の製造工程＃１４００は、既存の弾性体を設置する設置工程＃１４０１を備える。設置工程＃１４０１では、圧電素子用の金型１３Ａの一部１３Ａ−１をはずし、圧電素子用の金型１３Ａの圧電素子１３の表面に、弾性体１２が配置された弾性体用の金型１２Ａを設置する（図１６、Ｓ６０２参照）。
保持工程＃３００及び保持後の工程＃４００（＃４０１〜＃４０３）は、実施例１と同様の工程である。保持工程＃３００では、弾性体１２と圧電素子１３とを加圧するように弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとの間に加圧力を加える（図１６、Ｓ６０３参照）。加熱焼結工程＃４０１では、弾性体用の金型１２Ａと圧電素子用の金型１３Ａとから弾性体１２と圧電素子１３とをはずし、圧電素子１３を加熱して焼結し、弾性体１２と圧電素子１３とを接合する（図１６、Ｓ６０４参照）。【００４３】
このように、実施例６の製造方法によれば、メタルインジェクションモールド製法により圧電素子１３を製作し、加熱焼結時に弾性体１２と接合させるので、従来の接着工程を廃止することができ、組立時間の大幅な短縮と品質の安定化を図ることができる。【００４４】
（変形例）
上述した各実施例は、以下の変形も可能である。
（１）図７は、振動子の変形例を示す図である。振動子１１の製造方法の工程中に、弾性体１２と圧電素子１３との結合力を強化させる強化剤を付加する強化剤付加工程を備えさせてもよい。上述した各実施例では、弾性体１２と圧電素子１３との接合は、アンカー効果のみでの接合となるが、結合力をより強化させたい場合には、弾性体１２や圧電素子１３に強化剤としての熱硬化型の接着剤シート１９を貼り付けておき、焼結時に同時に硬化させることもできる。また、接着剤シート１９に換えて、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の焼結補助材を含むシートを貼り付けてもよい。
（２）弾性体や圧電素子は、メタルインジェクションモールド製法によって成形する例で説明したが、弾性体や圧電素子用の材料とバインダーとを混合したものに圧力をかけて成形してもよい。
（３）振動アクチュエータは、オートフォーカスの駆動源として使用する例で説明したが、カメラシステムの撮像系の一部を駆動して手振れを補正する手振れ補正機構の駆動源や、複写機の駆動部、自動車のハンドルチルト装置、時計の駆動装置等に適用することができる。
（４）振動アクチュエータは、円環型のアクチュエータの例で説明したが、例えば、ロッド型のアクチュエータ、ペンシル型のアクチュエータ、円盤型のアクチュエータ等であってもよい。
なお、上述した実施例及び変形例は、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、以上説明した実施例によって限定されることはない。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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