(57)【要約】【課題】省スペースでありながら振動損失を抑えることができる。【解決手段】弾性材料からなり加圧接触された移動子を励振する振動子（１）と、前記振動子を支持する支持部材（３）とを備え、前記支持部材は、前記振動子に接合された膜状部材であり、前記弾性材料より弾性率の低い材料が用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材料からなり加圧接触された移動子を励振する振動子と、
前記振動子を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記振動子に接合された膜状部材であり、前記弾性材料より弾性率の低い材料が用いられること、
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において、
前記支持部材は、線膨張係数が３×１０−５Ｅ／℃以下の材料が用いられること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記振動子は、前記弾性材料に接合された電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接続されるフレキシブルプリント基板とを備え、
前記支持部材は、前記フレキシブルプリント基板の接合面と並列に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４】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記振動子は、前記弾性材料に接合された電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接続されるフレキシブルプリント基板とを備え、
前記支持部材は、前記フレキシブルプリント基板と厚み方向に重ねて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３又は請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記支持部材は、前記フレキシブルプリント基板と一体化されており、そのフレキシブルプリント基板の銅線部に応力がかからない非クランプ部を有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記支持部材は、前記振動子の軸方向に切り欠かれた切欠部を介して接合されること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記振動子は、フランジ部を有し、
前記支持部材は、前記フランジ部に接合されること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の振動アクチュエータとして、例えば、弾性体にフランジ部を設けて固定支持しているものがあった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４５１７８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、前述した従来の振動アクチュエータは、弾性体にフランジ部を設けて固定支持する場合に、振動損失を抑えるためには、径方向のスペースが必要となるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、省スペースでありながら振動損失を抑えることができる振動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、弾性材料からなり加圧接触された移動子を励振する振動子（１）と、前記振動子を支持する支持部材（３）とを備え、前記支持部材は、前記振動子に接合された膜状部材であり、前記弾性材料より弾性率の低い材料が用いられること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記支持部材（３）は、線膨張係数が３×１０−５Ｅ／℃以下の材料が用いられること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記振動子（１）は、前記弾性材料に接合された電気機械変換素子（１０）と、前記電気機械変換素子に接続されるフレキシブルプリント基板（１２）とを備え、前記支持部材（３）は、前記フレキシブルプリント基板の接合面と並列に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４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記振動子（１）は、前記弾性材料に接合された電気機械変換素子（１０）と、前記電気機械変換素子に接続されるフレキシブルプリント基板（１２）とを備え、前記支持部材（３）は、前記フレキシブルプリント基板と厚み方向に重ねて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の発明は、請求項３又は請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、前記支持部材（３）は、前記フレキシブルプリント基板（１２）と一体化されており、そのフレキシブルプリント基板の銅線部（１２ａ）に応力がかからない非クランプ部（Ａ）を有すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記支持部材は、前記振動子（１１−２）の軸方向に切り欠かれた切欠部（１１−２ａ）を介して接合されること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記振動子（１１−３）は、フランジ部（１１−３ａ）を有し、前記支持部材（３−３）は、前記フランジ部（１１−３ａ）に接合されること、を特徴とする振動アクチュエータである。
以上、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明したが、これに限定されるものではない。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に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、省スペースでありながら振動損失を抑えることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による振動アクチュエータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図（図４のII-II断面図）である。
【図３】第１実施形態に係る振動アクチュエータの圧電素子表面に膜状部材を接合した状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る振動アクチュエータの圧電素子表面に膜状部材を接合した状態を示す平面図である。
【図５】第２実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図である。
【図７】第４実施形態に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による振動アクチュエータの第１実施形態を示す断面図である。
図２は、第１実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図（図４のII-II断面図）である。
図３は、第１実施形態に係る振動アクチュエータの圧電素子表面に膜状部材を接合した状態を示す斜視図である。
図４は、第１実施形態に係る振動アクチュエータの圧電素子表面に膜状部材を接合した状態を示す平面図である。
【００１０】
第１実施形態に係る振動アクチュエータは、円環状の超音波モータであり、振動子１と、移動子２と、膜状部材３と、クランプ部材４と、固定部材５などとを備えている。
【００１１】
振動子１は、圧電素子１０と、弾性体１１とを備えている。圧電素子１０は、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る。圧電素子１０は、駆動信号（交流信号）によって励振する円環状の部材である。弾性体１１は、圧電素子１０の伸縮（励振）によって、櫛歯形状の駆動面１１ａに進行性振動波を発生する円環状の部材である。弾性体１１は、接着剤などによって圧電素子１０に接合され固定されている。また、振動子１は、圧電素子１０に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１２が設けられている。
【００１２】
移動子２は、移動体２０と、摺動部材２１とを備えている。移動体２０は、図示しない移動目的対象物に接続される移動子母材（ロータ）である。移動体２０は、駆動面１１ａに発生する進行性振動波によって回転駆動する。移動体２０は、アルミニウム又はりん青銅等で作製されている。摺動部材２１は、図示しない加圧手段によって、駆動面１１ａと加圧接触する部材である。摺動部材２１は、接着剤などによって移動体２０に接合され固定されている。
【００１３】
膜状部材３は、振動子１を支持する支持部材であり、圧電素子１０（弾性体１１の接合面と反対側の面）のＦＰＣ１２の部分で接合されている。また、膜状部材３は、弾性体１１が発生する進行性振動波が減衰するのを防止する働きをする。
【００１４】
膜状部材３は、その外周がクランプ部材４でクランプされ、固定部材５に固定されている。この膜状部材３は、図３、図４に示すように、ＦＰＣ１２の接合面と並列（厚み方向の同一面）に設けられている。この場合に、ＦＰＣ１２の銅線部１２ａにストレスが生じることによる断線を避けるため、銅線部１２ａにストレスがかからないように支持（クランプ）をする。例えば、図３に示すように、ＦＰＣ１２の銅線部１２ａの配置位置を、非クランプ位置Ａとすることなどが挙げられる。
【００１５】
この膜状部材３は、弾性体１１の材料（例えば、ＳＵＳ）よりも、弾性率の低い材料（例えば、ＰＥＴなどの樹脂フィルムや銅などの金属薄板など）が用いられる。また、膜状部材３は、線膨張係数が３×１０−５Ｅ／℃以下の材料が好ましく用いられ、より具体的には、積水化学製「デュオラ」は、通常の樹脂と比較し、線膨張係数が低く（−０．５×１０−Ｅ５／℃）、耐熱性も高いため、超音波モータの温度変化による振動特性の変化を抑えることが可能であり、信頼性も高い。
【００１６】
膜状部材３の接合は、図１、図２に示すように、圧電素子１２の表面に貼り付ける方法が挙げられる。接合の仕方は、振動減衰率の低い方法が望まれ、例えば、５０μｍ程度の薄く基材のない両面粘着テープ等が挙げられる。厚く基材のある両面粘着テープ、又は、接着剤での接合は、振動減衰が高くなり、効率悪化につながるので、好ましくない。接合位置は、接合力が必要なため、接合面積を広くすることが望ましい。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧電素子１０に圧着されているＦＰＣ１２と並列に、振動子１を支持する膜状部材３（弾性体１１より弾性率の低い材質）を設けることにより以下の効果がある。
（１）振動子１の径方向、周方向の固定が可能になるために、ガタを防止することができる。
（２）膜状部材３のバネ性の向上を、径方向において、より省スペース化して実現することができる。
（３）膜状部材３がＦＰＣ１２の圧着分の厚さを利用することによって、軸方向の省スペース化を実現することができる。
（４）膜状部材３がＦＰＣ１２と一体化することで、部品点数、工数の削減により、コストダウンを実現することができる。
（５）ＦＰＣ１２の銅線部１２ａは、支持部としては逃がすことによって、銅線部に負荷をかけず、断線を防止することができる。
【００１８】
比較例として、弾性体（ＳＵＳ）の中立軸付近にフランジ部を設け、固定部にクランプする方法が考えられるが、仮に、フランジ部のバネ性が低すぎるとクランプ位置での歪が大きく、結果として、振動の減衰に繋がってしまう。そのため、フランジ部のバネ性を大きくするため、フランジ部を薄く又は幅を取ることが求められる。しかし、加工・幾何公差などの都合により、フランジ部の薄さには限界があり、また、小型化が求められているため、フランジ部の幅（径）方向への寸法拡張にも限界がある。
そこで、必要なフランジ部に求められるバネ性を実現するために、材料物性の異なる（弾性率の小さい）材料を接合し、本実施形態では、膜状部材３をフランジ部として用いるようにした。
【００１９】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図である。
なお、以下に示す各実施形態では、前述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明は、適宜省略する。
第２実施形態の支持構造は、弾性体１１−２の一部に傾斜や段差などの切欠部１１−２ａを設け、膜状部材３−２のクランプ位置を、圧電素子１０の表面より上部に設けることにより、軸方向のスペースを更に小さくすることが可能である。
【００２０】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る振動アクチュエータの支持構造を示す部分断面図である。
第３実施形態の支持構造は、弾性体１１−３の一部に、フランジ部１１−３ａを設け、膜状部材３−３を接合してもよい。
【００２１】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
第４実施形態が第１実施形態と異なる点は、膜状部材３がＦＰＣ１２と厚み方向に重ねて設けられていることである。つまり、ＦＰＣ１２は、圧電素子１０の円環部分の全てに設けられている。このようにすれば、圧電素子１０の電極が分割配置された構造のものにも、本発明を適用することができる。
【００２２】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、振動子１の外周側で膜状部材をクランプする例で説明したが、内周側であってもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１；振動子、１０；圧電素子、１１，１１−２，１１−３；弾性体、１２；ＦＰＣ、２；移動子、２０；移動体、２１；摺動部材、３，３−２，３−３；膜状部材、４；クランプ部材、５；固定部材
【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】
2013215085.tif 000007
【図６】
2013215085.tif 000008
【図７】
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