(57)【要約】【課題】円環内側の中空領域を無くして製作することが可能であり、１枚のシートから生産可能な枚数を増やすことができる振動型アクチュエータの給電部材を提供する。【解決手段】給電部材８は、円環内側の中空領域を有しない略直線状に形成され、第１の給電部８ａ、第２の給電部８ｂおよび第３の給電部８ｃから構成される。第１の給電部８ａは、交流電圧発生部から出力される交流電圧を振動体まで給電する。第２の給電部８ｂは、第１の給電部８ａとの境界付近で折り曲げられ、振動体の内周面に沿って円筒状に配置され、圧電素子５の裏面に配置された電極近傍まで給電する。第３の給電部８ｃは、凹凸状に形成され、第２の給電部８ｂとの境界で９０°に折り曲げられて各電極に接続される。このような形状を有する給電部材８は１枚のマスクパターン２５に１２枚描かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の圧電素子を備えた振動体を有し、前記圧電素子の給電面に複数の給電用電極が配置され、この給電用電極に駆動電圧を電圧発生手段から供給することで、前記振動体に振動波を発生させ、この振動波によって前記振動体に接触する被移動体を移動させる振動型アクチュエータの給電部材であって、
前記電圧発生手段から出力される駆動電圧を前記振動体まで給電する第１の給電部と、
前記第１の給電部によって給電される駆動電圧を、前記圧電素子の内周面または外周面に沿って給電する第２の給電部と、
前記第２の給電部によって給電される駆動電圧を前記給電用電極に給電する第３の給電部とを有し、
前記第２の給電部および前記第３の給電部はシート状に一体に形成されており、
前記第２の給電部は、前記圧電素子の内周面または外周面に沿って曲げられ、
前記第３の給電部は、前記第２の給電部との境界で折り曲げられ、前記給電面に配置された前記給電用電極に接続されたことを特徴とする振動型アクチュエータの給電部材。
【請求項２】
前記第２の給電部は略直線状に形成され、前記第３の給電部は凹凸状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータの給電部材。
【請求項３】
前記第１の給電部および前記第２の給電部は、シート状に一体に、かつ略直線状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータの給電部材。
【請求項４】
前記第２の給電部は、前記圧電素子の内周面または外周面における前記給電用電極近傍の位置まで曲げられることを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータの給電部材。
【請求項５】
前記第２の給電部の端部に突起が形成され、前記第１の給電部と前記第２の給電部の境界付近にスリットが形成され、前記スリットに前記突起を係合させることで環状構造になることを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータの給電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の給電用電極に駆動電圧を供給するための振動型アクチュエータの給電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動型アクチュエータとして、圧電型アクチュエータが実用化されている。この圧電型アクチュエータは、円環状の弾性体に、同じく円環状に複数の電極が略等間隔に設けられた圧電素子を接着して振動体を形成し、複数の電極に異なる位相の交流電圧を印加して振動体を振動させ、この振動体に加圧・接触された被移動体を移動させる。
【０００３】
駆動電圧として、一般的に２相の交流電圧が用いられるが、２相の交流電圧では、円環の全周に均等に振動が発生しない。これを改善するために、シート状の給電部材を用い、円環状の圧電素子に全周に亘って４相の交流電圧を給電することで、全周に均等な振動を発生させる振動型アクチュエータが開発・実用化されている。
【０００４】
この圧電型アクチュエータの給電部材には、ポリイミド等を主材とするフレキシブルな配線材料が多く用いられている。この折り曲げ可能な特長を生かして、給電部材は自由に配置可能である。
【０００５】
従来、振動型アクチュエータにシート状の給電部材が適用された例として、円環状の基板を用いて圧電素子の各電極に給電するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
図９は従来の給電部材を示す図である。この給電部材１０７は、第１の給電部１０７ａおよび第２の給電部１０７ｂから構成される。第１の給電部１０７ａは、交流電圧発生部からの交流電圧を振動体まで給電する。第２の給電部１０７ｂは、第１の給電部１０７ａと同一平面上に円環状に形成され、振動体まで給電された交流電圧を圧電素子の全周に配置された各電極に給電する。第１の給電部１０７ａおよび第２の給電部１０７ｂには、導電体１０９（１０９ａ〜１０９ｆ）が設けられている。導電体１０９ａ〜１０９ｄは、圧電素子の各電極に接続され、交流電圧発生部からの４相の交流電圧をそれぞれ対応する各電極に給電する。導電体１０９ｅ、１０９ｆは、それぞれグランド電位接続用電極および振動検出用電極に接続される。
【０００７】
また、従来、積層された複数の圧電素子の各電極面に対し、その外周面に沿ってフレキシブルな給電部材を這わせ、位置的な位相をずらして各電極面に駆動電圧を供給するものが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１７５７９号公報
【特許文献２】実開平０２−０９４４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の振動型アクチュエータの給電部材では、以下に掲げる問題があった。即ち、特許文献１では、円環状の振動体の全周に亘って駆動電圧を供給するために、円環状かつシート状の給電部材が用いられていた。このシート状の給電部材を製作する場合、１枚のシートから複数枚の給電部材を打ち抜き加工で生産する。従って、打ち抜かれる円環内側の中空部分（領域）を利用することができず、１枚のシートから取れる給電部材の個数が少なかった。このため、円環状の振動体の一部に駆動電圧を供給するだけで済むような２相駆動の給電部材に比べ、高価なものとなっていた。
【０００９】
また、特許文献２では、給電部材は、複数の圧電素子の各電極面に対し、圧電素子全面となるシート状に形成されており、しかも円環内側の中空領域を有するので、圧電素子の面積が大きくなった場合、無駄になる部分が多かった。
【００１０】
そこで、本発明は、円環内側の中空領域を無くして製作することが可能であり、１枚のシートから生産可能な枚数を増やすことができる振動型アクチュエータの給電部材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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の給電部材は、環状の圧電素子を備えた振動体を有し、前記圧電素子の給電面に複数の給電用電極が配置され、この給電用電極に駆動電圧を電圧発生手段から供給することで、前記振動体に振動波を発生させ、この振動波によって前記振動体に接触する被移動体を移動させる振動型アクチュエータの給電部材であって、前記電圧発生手段から出力される駆動電圧を前記振動体まで給電する第１の給電部と、前記第１の給電部によって給電される駆動電圧を、前記圧電素子の内周面または外周面に沿って給電する第２の給電部と、前記第２の給電部によって給電される駆動電圧を前記給電用電極に給電する第３の給電部とを有し、前記第２の給電部および前記第３の給電部はシート状に一体に形成されており、前記第２の給電部は、前記圧電素子の内周面または外周面に沿って曲げられ、前記第３の給電部は、前記第２の給電部との境界で折り曲げられ、前記給電面に配置された前記給電用電極に接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る振動型アクチュエータの給電部材によれば、円環内側の中空領域を無くして製作することが可能であり、１枚のシートから生産可能な枚数を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の振動型アクチュエータの給電部材の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。この振動型アクチュエータ１は、円環状の弾性体３、この弾性体３に接着された円環状の圧電素子５、および振動体の内側に取り付けられたシート状の給電部材８から構成される。振動体は、弾性体３および圧電素子５から形成される。
【００１５】
弾性体３に接着された圧電素子５の裏面には、２４個に分割された電極が略等間隔で配置されている。各電極には、周方向に順番に９０°ずつ位相のずれた４相の交流電圧が印加される。これにより、振動体には、円環に沿って回転する振動波が発生する。
【００１６】
シート状の給電部材８は、後述するように、１枚のシートから打ち抜き加工で略直線状に形成されている。そして、この給電部材８は、交流電圧発生部から出力される交流電圧を振動体まで給電する第１の給電部８ａ、圧電素子５の裏面に配置された各電極に給電する第２の給電部８ｂ、および凹凸状に形成され、各電極に接続された第３の給電部８ｃから構成される。第２の給電部８ｂは、第１の給電部８ａとの境界付近で９０°に折り曲げられ、振動体の内周面に沿って円筒状に配置される。第３の給電部８ｃは、第２の給電部８ｂとの境界で折り曲げられ、第２の給電部８ｂによって各電極の近傍まで給電された交流電圧を各電極に印加する。
【００１７】
図２は４相の交流電圧を圧電素子に供給するための導電体パターンが形成された給電部材８を示す図である。給電部材８は、前述したように、円環内側の中空領域を有しない、略直線状に形成されている。また、給電部材８には、複数の導電体１４が設けられている。導電体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、交流電圧発生部（図示せず）から出力される４相の交流電圧を圧電素子５の各電極に導くものであり、第３の給電部８ｃで圧電素子５の各電極と接続される。導電体１４ｅは、グランド電位供給用の導電体であり、圧電素子５に設けられた弾性体３と短絡したグランド電位接続用電極に接続される。導電体１４ｆは、圧電素子５に設けられた振動検出用の電極に接続される。
【００１８】
上記構成を有する給電部材８を振動体の内側に円環状に取り付ける場合、次の手順で行われる。第１の給電部８ａを第２の給電部８ｂとの境界付近で水平から垂直になるように９０°に折り曲げる。図３は第１の給電部８ａを第２の給電部８ｂとの境界付近で折り曲げる様子を示す図である。第１の給電部８ａを折り曲げた後、第２の給電部８ｂを振動体の内周面に這わせていく。そして、第３の給電部８ｃを第２の給電部８ｂとの境界で倒すように９０°に折り曲げ、その裏面を圧電素子５の電極面に接続する。こうして、給電部材８は振動体の内側に取り付けられる。
【００１９】
また、給電部材８を製作する場合、通常１枚の大きなシートから複数枚の給電部材を１回の工程で製作する。このため、１枚のシートから何枚の給電部材を打ち抜くことができるかによって、生産コストが変動する。
【００２０】
図４は１枚のシートから給電部材を製作する場合の給電部材のマスクパターンを示す図である。同図（Ａ）は本実施形態のマスクパターンを示す。同図（Ｂ）は従来のマスクパターンを示す。１枚のマスクパターン２５には、本実施形態の給電部材８が１２枚描かれている。一方、従来のマスクパターン２６には、従来の給電部材１０７が６枚描かれている。このように、従来の給電部材１０７は円環内側の中空領域を有するので、１枚のマスクパターンのシートに多くの無駄な部分が発生してしまう。このため、円環を大きく形成するほど、従来の給電部材１０７は、本実施形態の給電部材８と比べて高価なものになってしまう。
【００２１】
第１の実施形態の給電部材によれば、円環内側の中空領域を無くして製作することが可能であり、１枚のシートから生産可能な枚数を増やすことができる。また、円環状に取り付ける際、第３の給電部を圧電素子の電極面に容易に曲げることができる。また、給電部材全体を略直線状に形成することで、１枚のシートから取れる枚数を増やすことができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、４相の交流電圧を圧電素子に供給する場合を示したが、これに限らず、３相の交流電圧を圧電素子に供給する場合であってもよい。図５は３相の交流電圧を圧電素子に供給するための導電体パターンが形成された給電部材３８を示す図である。給電部材３８は、４相の交流電圧の場合と同様の形状を有し、第１の給電部３８ａ、第２の給電部３８ｂおよび第３の給電部３８ｃから構成される。導電体４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、それぞれ１２０°ずつ位相の異なる交流電圧を給電する。導電体４４ｄ、４４ｅは、それぞれグランド電位接続用電極および振動検出用電極に接続される。
【００２３】
また、上記実施形態では、円環状の振動体を示したが、本実施形態の給電部材は、振動子（弾性体）が円板状であって圧電素子が中空を有する構造の振動体に対しても、同様に適用可能である。また、円環の全周に配線せず、円環の一部に配線する振動体に対しても適用可能である。
【００２４】
［第２の実施形態］
図６は第２の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。前記第１の実施形態と同一の構成部材については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
【００２５】
この振動型アクチュエータ１は、前記第１の実施形態と同様、円環状の弾性体３、この弾性体３に接着された円環状の圧電素子５、および振動体の内側に取り付けられた給電部材５８から構成される。
【００２６】
図７は給電部材５８およびその一部を拡大して示す図である。第２の実施形態の給電部材５８は、振動体の内周面に沿って第２の給電部５８ｂを円筒状に製作する際、円筒の再現性を高めるものである。即ち、第２の給電部５８ｂの端部には、固定用突起５８ｄが設けられている。一方、第１の給電部５８ａの第２の給電部５８ｂ側には、固定スリット５８ｅが形成されている。この固定用スリット５８ｅに固定用突起５８ｄを差し込むことで、固定用突起５８ｄは固定される。これにより、給電部材５８は再現性良く円筒状に製作される。従って、第３の給電部５８ｃを圧電素子５の各電極に正確に接続することが容易となる。
【００２７】
第２の実施形態の給電部材によれば、給電部材を圧電素子に接続する際の取り扱いを容易にすることができる。
【００２８】
［第３の実施形態］
図８は第３の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。振動型アクチュエータ７１は、一対の弾性体７２、７３、この一対の弾性体７２、７３の間に挟まれた積層型圧電素子７５、およびこの積層型圧電素子７５の外側に取り付けられた給電部材７８から構成される。弾性体７２、７３および積層型圧電素子７５から棒状振動体が形成されている。また、積層型圧電素子７５には、４つの電極が設けられている。
【００２９】
給電部材７８は、第１の給電部７８ａ、第２の給電部７８ｂおよび第３の給電部７８ｃから構成される。第１の給電部７８ａは、交流電圧発生部からの交流電圧を棒状振動体まで給電する。第２の給電部７８ｂは、棒状振動体の外周面に沿って圧電素子７５の電極近傍まで給電する。第３の給電部７８ｃは、第２の給電部７８ｂとの境界で折り曲げられ、圧電素子７５の電極に接続される。
【００３０】
このような構造を有する振動型アクチュエータでは、棒状振動体の４つの領域に交流電圧発生部から４相の交流電圧を印加することで、振れ回り振動が発生する。この棒状振動体の端面に被移動体を加圧・接触させることで、被移動体は回転する。
【００３１】
第３の実施形態の給電部材によれば、振動体の外側に取り付ける場合でも、内側に取り付ける場合と同様、円環内側の中空領域を無くして製作することが可能である。また、第３の実施形態では、電極が４つしか存在しないので、給電部材７１を円筒面全周に巻く必要が無く、この巻かれない領域ｍがある分だけ、給電部材を短くすることができる。また上記実施形態では、円環、円筒、円板状の振動体について示したが、環状の振動体であれば円以外の形状でも適用可能である。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。
【図２】４相の交流電圧を圧電素子に供給するための導電体パターンが形成された給電部材８を示す図である。
【図３】第１の給電部８ａを第２の給電部８ｂとの境界付近で折り曲げる様子を示す図である。
【図４】１枚のシートから給電部材を製作する場合の給電部材のマスクパターンを示す図である。
【図５】３相の交流電圧を圧電素子に供給するための導電体パターンが形成された給電部材３８を示す図である。
【図６】第２の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。
【図７】給電部材５８およびその一部を拡大して示す図である。
【図８】第３の実施形態における振動型アクチュエータの構造を示す図である。
【図９】従来の給電部材を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、７１  振動型アクチュエータ
３、７２、７３  弾性体
５、７５  圧電素子
８、３８、５８、７８  給電部材
１４、４４  導電体
５８ｄ  固定用突起
５８ｅ  固定用スリット
【図１】
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【図２】
2007306641.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007306641.tif 000006
【図５】
2007306641.tif 000007
【図６】
2007306641.tif 000008
【図７】
2007306641.tif 000009
【図８】
2007306641.tif 000010
【図９】
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