(57)【要約】【課題】電気機械エネルギー変換素子と弾性体とが、接着剤を用いることなく接合された振動体を提供する。【解決手段】電気機械エネルギー変換素子３３，３４と、該電気機械エネルギー変換素子３３，３４と接合され、該電気機械エネルギー変換素子３３，３４の変形により駆動される弾性体３１，３２と、を備え、前記電気機械エネルギー変換素子３３，３４と前記弾性体３１，３２とが、金属結合により接合されていること、を特徴とする振動体３０である。【選択図】図３
2012210024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械エネルギー変換素子と、
該電気機械エネルギー変換素子と接合され、該電気機械エネルギー変換素子の変形により駆動される弾性体と、を備え、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体とが、金属結合により接合されていること、
を特徴とする振動体。
【請求項２】
請求項１に記載の振動体において、
前記金属結合による接合は、真空接合であること、
を特徴とする振動体。
【請求項３】
請求項２に記載の振動体において、
前記真空接合は、常温真空接合であること、
を特徴とする振動体。
【請求項４】
請求項３に記載の振動体において、
前記常温真空接合は、表面活性化による接合であること、
を特徴とする振動体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動体において、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体のいずか一方には金属メッキが施され、前記金属メッキと他方との間が前記金属結合により接合されていること、
を特徴とする振動体。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動体において、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体との間には金属箔が介在し、前記電気機械エネルギー変換素子と前記金属箔、及び前記弾性体と前記金属箔との間が前記金属結合により接合されていること、
を特徴とする振動体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の振動体において、
前記金属結合による接合は、前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体との間に圧力が加えられた状態で行われたものであること、
を特徴とする振動体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動体を備えた振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項８に記載の振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズ鏡筒を備えたカメラ。
【請求項１１】
電気機械エネルギー変換素子と、該電気機械エネルギー変換素子と接合され、該電気機械エネルギー変換素子の変形により駆動される弾性体とを備え、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体とを、金属結合によって接合すること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の振動体の接合方法において、
前記金属結合による接合は、真空接合であること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の振動体の接合方法において、
前記真空接合は、常温真空接合であること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の振動体の接合方法において、
前記常温真空接合は、表面活性化による接合であること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の振動体の接合方法の接合方法において、
前記金属結合による接合を行う前に、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体のいずか一方に金属メッキを施し、前記金属メッキと他方との間を前記金属結合による接合により接合すること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１６】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の振動体の接合方法において、
前記金属結合による接合を行う前に、
前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体との間に金属箔を介在させ、前記電気機械エネルギー変換素子と前記金属箔、及び前記弾性体と前記金属箔との間を前記金属結合により接合すること、
を特徴とする振動体の接合方法。
【請求項１７】
請求項１１から１６のいずれか１項に記載の振動体の接合方法において、
前記金属結合による接合は、前記電気機械エネルギー変換素子と前記弾性体との間に圧力が加えられた状態で行うこと、
を特徴とする振動体の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械エネルギー変換素子の変形により駆動される弾性体を備える振動体、この振動体を備えた振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ、並びに振動体の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、電気機械エネルギー変換素子の駆動信号による変形を利用して、該電気機械エネルギー変換素子に接合された弾性体を駆動し、その弾性体に加圧接触された相対移動部材を移動させる。この電気機械エネルギー変換素子と弾性体との接合において、一般に接着剤や接着層が用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６１６４７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、接着剤には、共振現象を阻害する樹脂成分が含まれている。このため従来の振動体は、電気機械エネルギー変換素子から弾性体へ伝達される振動が減衰させられて、振動の伝達効率が低い。
【０００５】
本発明の目的は、電気機械エネルギー変換素子と弾性体とが、接着剤を用いることなく接合された振動体、この振動体を備えた振動アクチュエータ、この振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を備えたカメラ、及び振動体の接合方法を提供することにある。
【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、本発明の一実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と、該電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と接合され、該電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）の変形により駆動される弾性体（３１，３２）と、を備え、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）とが、金属結合により接合されていること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動体（３０）において、前記金属結合による接合は、真空接合であること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の振動体（３０）において、前記真空接合は、常温真空接合であること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動体（３０）において、前記常温真空接合は、表面活性化による接合であること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動体（３０）において、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）のいずか一方には金属メッキが施され、前記金属メッキと他方との間が前記金属結合により接合されていること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動体（３０）において、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）との間には金属箔が介在し、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記金属箔、及び前記弾性体（３１，３２）と前記金属箔との間が前記金属結合により接合されていること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の振動体（３０）において、前記金属結合による接合は、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）との間に圧力が加えられた状態で行われたものであること、を特徴とする振動体（３０）。
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の振動体（３０）を備えた振動アクチュエータ（１００）。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の振動アクチュエータ（１００）を備えたレンズ鏡筒（３００）。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のレンズ鏡筒（３００）を備えたカメラ（２００）。
請求項１１に記載の発明は、電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と、該電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と接合され、該電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）の変形により駆動される弾性体（３１，３２）とを備え、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）とを、金属結合によって接合することを特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の振動体（３０）の接合方法において、前記金属結合による接合は、真空接合であること、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の振動体（３０）の接合方法において、前記真空接合は、常温真空接合であること、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の振動体（３０）の接合方法において、前記常温真空接合は、表面活性化による接合であること、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１５に記載の発明は、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の振動体（３０）の接合方法の接合方法において、前記金属結合による接合を行う前に、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）のいずか一方に金属メッキを施し、前記金属メッキと他方との間を前記金属結合による接合により接合すること、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１６に記載の発明は、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の振動体（３０）の接合方法において、前記金属結合による接合を行う前に、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）との間に金属箔を介在させ、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記金属箔、及び前記弾性体（３１，３２）と前記金属箔との間を前記金属結合により接合すること、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
請求項１７に記載の発明は、請求項１１から１６のいずれか１項に記載の振動体（３０）の接合方法において、前記金属結合による接合は、前記電気機械エネルギー変換素子（３３，３４）と前記弾性体（３１，３２）との間に圧力が加えられた状態で行うこと、を特徴とする振動体（３０）の接合方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気機械エネルギー変換素子と弾性体とが、接着剤を用いることなく接合された振動体、この振動体を備えた振動アクチュエータ、この振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を備えたカメラ、及び振動体の接合方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の振動アクチュエータの正面図である。
【図２】図１の振動アクチュエータを用いたカメラの概念図である。
【図３】駆動体と圧電素子とを表面活性常温接合（ＳＡＢ）によって接合する方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態である、振動体、この振動体を備えた振動アクチュエータ、この振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を備えたカメラ、及び振動体の接合方法を図に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、振動アクチュエータ１００の正面図である。図２は、振動アクチュエータ１００を備えるレンズ鏡筒３００およびそのレンズ鏡筒３００が装着されたカメラ２００の概念図である。
図１示すように、本実施形態の振動アクチュエータ１００は、ベース部材１０と、ベース部材１０上に載置されたロータ部２０と、を備えている。
【００１２】
ベース部材１０は、例えばステンレス鋼等の金属材料により中空円筒状に形成され、中央に支持軸１５が挿通固定されている。
ベース部材１０におけるロータ部２０と対向する端部には、後述する駆動機構３０を収容する保持凹部１１が、周方向に６カ所設けられている。
【００１３】
ロータ部２０は、支持軸１５によって回転自在に軸支されている。ロータ部２０の外周面には、回転力を出力するための歯車１２５が形成されている。ロータ部２０は、駆動機構３０によって支持されている。
【００１４】
駆動機構３０は６つ設けられており、周方向に６カ所設けられた保持凹部１１にそれぞれ保持されている。
１つの駆動機構３０は、ロータ１２０を持ち上げるリフタ３１と、ロータ１２０を回転方向に移動するスライダ３２と、リフタ３１とベース部材１０との間に配置されたリフト駆動体３３と、リフタ３１とスライダ３２との間に配置されたスライド駆動体３４とを備えている。
【００１５】
リフタ３１は、ベース部材１０における保持凹部１１に収容されている。その上面は、ベース部材１０の上面より所定量上側に突出している。
【００１６】
リフト駆動体３３とスライド駆動体３４とは、それぞれ並列配置された２つの圧電素子を備えている。各圧電素子は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって製造された矩形の板材であって、圧電効果を有している。その振動モードは厚み滑り振動である。
リフト駆動体３３は、リフタ３１の外面と、保持凹部１１の内壁面との間に、それぞれ配置されている。リフト駆動体３３と、リフタ３１の外面との間は、常温真空接合によって接合されている。
【００１７】
スライダ３２は、スライド駆動体３４を介してリフタ３１の上面に配設されている。スライダ３２の上面は、ロータ部２０が加圧接触される平坦な駆動面３２Ａとなっている。
【００１８】
リフト駆動体３３と、スライド駆動体３４とには、図示しない制御装置によって制御される駆動回路からそれぞれ駆動電圧が印加される。この駆動電圧によってリフト駆動体３３が振動してリフタ３１を昇降駆動すると共に、スライド駆動体３４が振動してスライダ３２を周方向Ｒに駆動する。
【００１９】
６個の駆動機構３０における、一つおきの駆動機構３０は同一グループとして同位相で、一つおきの他方のグループとは異なる位相で作動する。これにより、同一グループの駆動機構３０ごとに、ロータ部２０を周方向Ｒにおいて交互に支持し、ベース部材１０に対して相対的に駆動させ、ロータ部２０は周方向Ｒに連続して回転駆動する。
【００２０】
図２は、振動アクチュエータ１００を備えるレンズ鏡筒３００が装着されたカメラ２００の概念図である。カメラ２００は、撮像素子２０２を有するカメラボディ２０１と、レンズ鏡筒３００とを備えている。レンズ鏡筒３００は、カメラボディ２０１に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３００は、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としてもよい。
【００２１】
レンズ鏡筒３００は、フォーカシングレンズ３０１、カム筒３０２、振動アクチュエータ１００およびこれらを包囲する筐体３０３等を備えている。
振動アクチュエータ１００は、カム筒３０２と筐体３０３の間の円環状の隙間に配置されている。振動アクチュエータ１００は、そのロータ部２０の歯車１２５が、カム筒３０２の外周に形成された歯車に噛合して配設され、カム筒３０２を回転駆動する。これにより、カメラ２００のフォーカス動作時においてフォーカシングレンズ３０１を駆動する。
【００２２】
カム筒３０２は、振動アクチュエータ１００による回転操作によって、筐体３０３内に光軸ＯＡと平行する方向に移動可能に設けられている。
フォーカシングレンズ３０１は、カム筒３０２に保持されている。そして、振動アクチュエータ１００の駆動によるカム筒３０２の移動によって光軸ＯＡ方向に移動して焦点調節を行う。
なお、図示しないが、レンズ鏡筒３００は、フォーカシングレンズ３０１の他に複数のレンズ群を備えている。
【００２３】
そして、フォーカシングレンズ３０１は、被写体の位置に応じて、振動アクチュエータ１００を介して駆動され、フォーカスが調整され、撮像素子２０２の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子２０２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。
【００２４】
次に、本実施形態に係る、リフタ３１とリフト駆動体３３と間の接合方法について説明する。本実施形態においてリフタ３１とリフト駆動体３３とは、常温真空接合により接合される。常温真空接合としては、表面活性化常温真空接合（ＳＡＢ、Ｓｕｆａｃｅ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いる。
【００２５】
図３は、リフタ３１と、リフト駆動体３３との接合方法を示すフローチャートである。
まず、リフタ３１を洗浄して塵埃を除去する（塵埃除去工程、Ｓ１）。
次に、リフタ３１を金属メッキ槽に入れてリフタ３１のリフト駆動体３３が接合される接合面３１ａに金属メッキをする（メッキ工程、Ｓ３）。金属メッキは、銅、錫、金、銀及びニッケル等のメッキであるが、実験結果によると、銅メッキが接合性に優れていることが判明している。また、金属メッキの厚みは、０．１μ〜１０μが好ましい。
【００２６】
金属メッキされた表面とリフト駆動体３３との表面は、接合し易いように平坦であることが好ましい。表面の粗さ条件は、Ｒａ（粗さの平均値）及びＲｚ（粗さの最大値）が最大で１μｍであることが好ましい。幾何学交差条件は、接合面全体にわたり、平面度が最大で０．５μｍであることが好ましい。また、金属メッキをされた表面は、酸化されていないことが好ましい。このため、金属メッキの表面を化学的な接合面酸化膜除去処理を行う（酸化膜除去工程，Ｓ５）。なお、この酸化膜除去工程は、接合直前が好ましい。
【００２７】
一方、リフト駆動体３３も洗浄して塵埃を除去する（塵埃除去工程、Ｓ１１）。
次に、リフト駆動体３３の接合面３３ａをスパッタリングして表面の酸化膜を除去する表面活性化処理をする（表面活性化処理、Ｓ１３）。
この場合、リフト駆動体３３の表面は、接合し易いにように、表面粗さ条件は、ＲａとＲｚが最大で１μｍであることが好ましい。幾何学交差条件は、接合面全体にわたり、平面度が最大で０．５μｍであることが好ましい。
【００２８】
次に、リフタ３１とリフト駆動体３３とにおいて、金属メッキされた部分と表面活性化処理をされた部分とを接合する（接合工程、Ｓ２１）。
このとき、金属メッキの表面は、酸化されていない活性化された表面になっている。したがって、リフタ３１及びスライダ３２の金属メッキの表面原子とリフト駆動体３３及の活性化された表面の表面原子とが接合して、常温で、リフタ３１とリフト駆動体３３とが接合される。
【００２９】
なお、上記にリフタ３１とリフト駆動体３３の接合について説明したが、リフタとスライド駆動体３４との間の接合、及びスライダ３２とスライド駆動体３４との間の接合も同様にＳＡＢで行う。また、リフト駆動体３３と保持凹部１１の内壁面との間も、常温真空接合よって接合してもよい。
【００３０】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００３１】
（１）本実施形態によると、圧電体と弾性体との間に振動の伝達を阻害する接着剤を用いる必要がない。したがって、圧電体の振動が減衰されることなく弾性体に伝達され、圧電体から振動体への振動伝達効率を高めることができる。
この場合、振動伝達効率の高い弾性体を備えた振動アクチュエータは、始動、停止の動作を速やかに行うことができる。
始動、停止の動作を速やかに行える振動アクチュエータを備えたカメラは、焦点調節動作を速やかに行えて、ユーザの使い勝手を向上させることができる。
【００３２】
（２）振動体３０の製造工程において、接着剤の塗布、固定治具による接着状態の保持、接着剤を固化させるための加熱硬化、固定治具の取り外し等の製造工程が不必要になり、生産性を高めることができる。また、接着材の塗布量（塗布厚み）、接着剤の温度、硬化温度、硬化時間等の管理が不必要になり、製造管理が容易になる。
【００３３】
（３）リフタ３１及びスライダ３２と、リフト駆動体３３及びスライド駆動体３４とが常温で接合されるので、圧電素子であるリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４に熱変形が生じることがない。このため、接合を損なうことがなく、振動伝達効率を高めることができる。
【００３４】
（変形例）
以上説明した形態に限らず、以下の形態でもよい。
（１）リフタ３１及びスライダ３２に金属メッキをする代わりに、金属蒸着をしてもよい。
（２）リフタ３１及びスライダ３２に金属メッキをする代わりに、弾性体の表面をスパッタリング或いはエッチングをして表面を活性化してもよい。
【００３５】
（３）金属メッキは、リフタ３１及びスライダ３２に対して行ったが、リフト駆動体３３及びスライド駆動体３４に対して行い、リフタ３１及びスライダ３２を、表面活性化処理をしてもよい。
【００３６】
（４）リフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４とのいずれか一方に金属メッキをする代わりに、リフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４との両方を表面活性化処理して、リフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４との間に金属箔（例えば、銅箔）を介在させ、リフト駆動体３３及びスライド駆動体３４と金属箔との間、及びリフタ３１及びスライダ３２と金属箔との間を常温真空接合により接合して、金属箔を介してリフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４とを金属接合してもよい。
【００３７】
（５）リフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４とを接合する接合工程（２１）において、リフタ３１及びスライダ３２とリフト駆動体３３及びスライド駆動体３４との間に圧力を加えてもよい。この場合、接合面が多少粗くても表面の凸部が押しつぶされて、接合性を高めることができる。
【００３８】
（６）金属の表面を活性化した金属接合による常温真空接合の代わり、金属共有結合による常温真空接合であってもよい。
【００３９】
なお、上述した実施形態及び変形例は、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、以上説明した実施の形態によって限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒（従動体）、１０：振動アクチュエータ（振動アクチュエータ）、１１：振動体、１２：弾性体、１３：圧電素子（電気機械エネルギー変換素子）、１５：緩衝部材、２０：基板、２１：電極
【図１】
2012210024.tif 000003
【図２】
2012210024.tif 000004
【図３】
2012210024.tif 000005