(57)【要約】【課題】圧電バイモルフをワイパブレードに内包した圧電ワイパ装置において、防水性および防湿性に優れた圧電ワイパ装置を提供する。【解決手段】圧電バイモルフと１２、圧電バイモルフ１２の端部に結合され、圧電バイモルフ１２を支持する軸部材と、中空薄肉形状に形成され、圧電バイモルフ１２を一体的に包み、板状に形成された払拭部１１ａを有するワイパブレード１１とを備えた圧電ワイパ装置であって、膜厚が１５μｍ以上で１００μｍ以下であり、高防水性および高防湿性の樹脂からなり、圧電バイモルフ１２とワイパブレード１１との間に配置され、圧電バイモルフ１２を被覆する被覆部材１６を備えている。【選択図】図３
2009042672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電バイモルフと、
前記圧電バイモルフの端部に結合され、前記圧電バイモルフを支持する軸部材と、
中空薄肉形状に形成され、前記圧電バイモルフを一体的に包み、板状に形成された払拭部を有するワイパブレードとを備えた圧電ワイパ装置であって、
膜厚が１５μｍ以上で１００μｍ以下であり、高防水性および高防湿性の樹脂からなり、前記圧電バイモルフと前記ワイパブレードとの間に配置され、前記圧電バイモルフを被覆する被覆部材を備えていることを特徴とする圧電ワイパ装置。
【請求項２】
前記圧電バイモルフは、板状の導電性金属からなる弾性部材と、前記弾性部材の長さよりも短い長さで板状に形成され、両面に薄膜の電極を有し、前記弾性部材の両面に接着された一対の圧電素子と、前記圧電素子の電極に接続された複数のリード線とから構成され、前記圧電素子の電極と前記複数のリード線との接続部位が前記被覆部材により被覆されていることを特徴とする請求項１記載の圧電ワイパ装置。
【請求項３】
前記圧電バイモルフは、板状の導電性金属からなる弾性部材と、前記弾性部材の長さよりも短い長さで板状に形成され、両面に薄膜の電極を有し、前記弾性部材の両面に接着された一対の圧電素子と、前記圧電素子の電極に接続され、前記圧電素子の上に配置された一対の第１のリード線と、前記圧電素子の電極に接続され、前記弾性部材の上に配置された第２のリード線とを有し、前記圧電バイモルフと前記第１第２のリード線との接続部位が前記被覆部材により一体に被覆されていることを特徴とする請求項２記載の圧電ワイパ装置。
【請求項４】
前記圧電バイモルフは、板状の導電性金属からなる弾性部材と、前記弾性部材の長さよりも短い長さで板状に形成され、両面に薄膜の電極を有し、前記弾性部材の両面に接着された一対の圧電素子と、前記圧電素子の電極に接続された複数のリード線とから構成され、前記圧電バイモルフと前記複数のリード線との接続部位がフッ素系樹脂およびポリパラキシレン系樹脂のいずれか一方の樹脂からなる被覆部材により一体に被覆されていることを特徴とする請求項２又は３記載の圧電ワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いた圧電ワイパ装置に関し、特に、ＣＣＤカメラ装置などの小型カメラ装置に装着される小型の圧電ワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤカメラ装置などの小型カメラ装置のレンズのカバーガラスに付着した水滴や埃を払拭するための装置として、近年、電気機械変換素子の一種である圧電素子を利用した小型の圧電ワイパ装置が種々提案されている（特許文献１、特許文献２等）。このような圧電ワイパ装置では、薄い金属板の両面に２枚の圧電素子を貼り付けた構造から成る振動発生デバイス、すなわち圧電バイモルフが使用され、圧電バイモルフがワイパブレードに内包される構造となっている。
【０００３】
圧電バイモルフの圧電素子の両面には、銀、または銀にパラジウムを添加した薄膜の電極が焼き付けられており、圧電ワイパ装置を駆動する時に、それらの電極間にＡＣ２００Ｖｐｐ程度の高電圧の信号が印加される。当然、圧電バイモルフを覆う部材には、外部の水分を圧電バイモルフに接触させない高い防水性が求められる。そのため、従来例として、予め圧電バイモルフを防水性に優れた液状シリコンゴムでインサート成形し、圧電バイモルフの全体をシリコンゴムで覆った後に、チューブ状のゴム成型品のワイパブレードを被せたものが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−０１１７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２００８１６号公報
【特許文献３】特開２００５−０２４７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、シリコンゴムは防水性に優れており、ワイパブレード内部のシリコンゴムの表面に水が介在した場合にも、圧電バイモルフを水から適切に保護する。しかしながら、シリコンゴムは透湿度が大きいため、圧電ワイパ装置が、高湿度の雰囲気中に長時間放置された場合には、大気中の水がシリコンゴムを透過し、シリコンゴムと圧電バイモルフの間に浸入してしまうことも想定される。
【０００５】
シリコンゴムと圧電バイモルフの間に水が存在した場合には、水の影響で、圧電素子の両面に焼き付けられた銀、または銀にパラジウムを添加した電極の間でマイグレーション（銀の移行）が生じ、電極がショートし、圧電バイモルフの電歪性能が劣化してしまうことも考えられる。したがって、防水性のみならず防湿性に優れた部材で圧電バイモルフを覆う構造が求められる。
【０００６】
圧電バイモルフは、電圧の印加により変位（屈曲）する性質を有するが、変位（屈曲）させる力は小さい。曲げ強さが大きい部材は、圧電バイモルフの変位（屈曲）を阻害するため、圧電バイモルフを覆う部材として適さない。また、圧電バイモルフに用いられている圧電素子は脆性材料であり、外力により大きく変形させられると割れてしまうこともある。それゆえ、大きな外力を圧電バイモルフに加えることなしに、圧電バイモルフを防湿部材で覆う技術が求められる。
【０００７】
本発明の目的は、圧電バイモルフをワイパブレードに内包した圧電ワイパ装置において、防水性および防湿性に優れた圧電ワイパ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電ワイパ装置は、圧電バイモルフと、前記圧電バイモルフの端部に結合され、前記圧電バイモルフを支持する軸部材と、中空薄肉形状に形成され、前記圧電バイモルフを一体的に包み、板状に形成された払拭部を有するワイパブレードとを備えた圧電ワイパ装置であって、膜厚が１５μｍ以上で１００μｍ以下であり、高防水性および高防湿性の樹脂からなり、前記圧電バイモルフと前記ワイパブレードとの間に配置され、前記圧電バイモルフを被覆する被覆部材を備えている。ここで、被覆部材は、フッ素系樹脂およびポリパラキシレン系樹脂のいずれか一方の樹脂であってよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にあっては、圧電バイモルフを被覆する被覆部材として、防水性及び防湿性の高いフッ素系樹脂、ポリパラキシレン系樹脂を用いる。その結果、水の浸入による圧電バイモルフの性能劣化を防ぐことができる。また、被覆部材の厚さは、膜厚が１００μｍ以下であり、薄いため、圧電バイモルフの変形をほとんど阻害しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。図１は、圧電ワイパ装置を搭載したＣＣＤカメラ装置の外観を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図２にて破線で囲まれた部分が圧電ワイパ装置である。ＣＣＤカメラ装置は、例えば、自動車のリアバンパーやテールゲートに配置され、ＣＣＤカメラ装置によって得られた映像は車内に配置されたディスプレイ上に表示される。
【００１１】
ＣＣＤカメラ装置１は、筐体２にＣＣＤカメラユニット３や圧電ワイパ装置５及び圧電ワイパ装置５を駆動するドライバ４を一体に組み込んだ構成となっている。筐体２は略立方体形状となっており、ステンレス等の金属又は合成樹脂にて形成される。筐体２の前面には取付開口部２ａが設けられており、そこにはレンズカバーガラス６が嵌め込まれている。
【００１２】
圧電ワイパ装置５は、圧電ワイパユニット１０と軸受部２ｃと引張りばね（弾性体）１４とからなる。軸部材１３が圧電ワイパユニット１０の端部に設けられており、軸部材１３を軸支する軸受部２ｃが筐体２の一隅に設定され、その中心に挿通孔２ｂが設けられている。軸受部２ｃには、軸部材１３が回転自在に支持され、軸部材１３の一端には中空円筒形の挿通部１３ａが突設してあり、挿通部１３ａは挿通孔２ｂを挿通している。
【００１３】
また、引張りばね１４が、挿通部１３aの端部１３ｂと筐体２の底部２ｄとに配置され、引張りばね１４により、軸部材３０は一定の引張力で軸受部２ｃに付勢される。この引張力により、軸部材１３の円形の摺動部１３ｃと軸受部２ｃとは摩擦接触し、一定の摩擦力のもと軸部材１３は軸受部２ｃに対し回転自在に保持される。圧電ワイパユニット１０は軸部材１３を一体的に固定し備えているため、圧電ワイパユニット１０は軸受部２ｃの軸を中心に揺動可能であり、圧電ワイパユニット１０はレンズカバーガラス５上にて揺動運動し、面上の水滴や埃を除去する。
【００１４】
図３は、図１にて指示する圧電ワイパユニットのＢ−Ｂ断面図である。なお、わかりやすく説明するため、電極や被覆部材等の厚さは実際のものよりも拡大して表示してある。圧電ワイパユニット１０の内部には、電気機械変換素子である圧電素子１２ｂを振動源とする圧電バイモルフ１２が内蔵されている。
【００１５】
圧電バイモルフ１２の外縁には、膜厚２５μｍ以上で、１００μｍ以下のフッ素系樹脂からなる被覆部材１６がコーティングされており、その外側に、板状に形成された払拭部１１ａが一体的に取り付けられた中空薄肉形状のワイパブレード１１が、被覆部材１６の外側から圧電バイモルフ１２を包むように被覆されている。
【００１６】
以下、図３および図４から図７に基づき、圧電ワイパユニットの構造について詳細に説明する。図４は、圧電バイモルフの斜視図である。圧電バイモルフ１２は、導電性金属からなる薄い長方形、すなわち板状に形成された弾性部材１２ａと、同じく薄い長方形の板状に形成された２枚の圧電素子１２ｂとから構成される。弾性部材１２ａの長手方向の長さＬ１は、圧電素子１２ｂの長手方向の長さＬ２よりも若干長く形成され、弾性部材１２ａの一方の端部１２ｄが圧電素子１２ｂより若干はみ出して配置されている。
【００１７】
圧電素子１２ｂの両面には、膜厚が数十μｍの銀、または銀にパラジウムを添加した電極１２ｃが予め焼き付けられており、各圧電素子１２ｂの片面の電極１２ｃにエポキシ系の熱硬化樹脂が塗布され、弾性部材１２ａを各圧電素子１２ｂで挟み込み、一定の圧力、一定の温度が加えられ、エポキシ系の熱硬化樹脂が一定時間加熱され、各圧電素子１２ｂは弾性部材１２ａに固定され、圧電バイモルフ１２は形成される。
【００１８】
図５は、リード線が接続され、フッ素系樹脂の被覆部材がコーティングされた圧電バイモルフの斜視図である。圧電バイモルフ１２に電圧を印加するため、一対の第一のリード線１５ａ及び第二のリード線１５ｂからなる３本のリード線１５が、圧電バイモルフ１２に電気的に接続されている。第２のリード線１５ｂは、圧電素子１２ｂより若干はみ出した弾性部材１２ａの端部１２ｄに、はんだにて配置接続され、圧電素子１２ｂに電気的に接続される。一対の第一のリード線１５ａは、弾性部材１２ｂの端部１２ｂ近傍の圧電バイモルフ１２の両面に、それぞれはんだにて圧電素子１２ｅ上に配置接続され、圧電素子１２ｅに電気的に接続される。以下、圧電バイモルフ１２のリード線１５が接続される部位を被接続部１２ｅとする。
【００１９】
リード線１５が、被接続部１２ｅにおいて、はんだ接続された接続部位１２ｆおよび圧電バイモルフ１２の全面は、膜厚２５μｍ以上で１００μｍ以下のフッ素系樹脂からなる被覆部材１６によりコーティングされている。被覆部材１６は、リード線１５が接続された接続部１２ｆと圧電バイモルフ１２の全体を、溶媒にフッ素系樹脂を溶解した溶液に所定時間浸け、所定時間経過後に圧電バイモルフ１２と接続部位１２ｆとを引き上げる製法、いわゆるディップコーティング製法により形成される。
【００２０】
被覆部材１６の膜厚は、溶媒とフッ素系樹脂の配合比を変化させることにより制御することができ、本発明の実施の形態１では、膜厚は２５μｍ以上で１００μｍ以下に設定される。フッ素系樹脂における水の透過度は、膜厚２５μｍにおいて０．００００２[ｇ／ｃｍ２・ｄａｙ]と非常に小さく、フッ素系樹脂は、防水性はもちろん防湿性も非常に高い。そのため、電気的に絶縁が必要な接続部１２ｆおよび圧電バイモフル１２の耐水性および耐湿性は完全に確保される。
【００２１】
図６は、軸部材が取り付けられた圧電バイモルフの斜視図である。軸部材１３は、フッ素系樹脂の被覆部材１６でコーティングされた圧電バイモルフ１２の一端の取付部１２ｈに接着剤にて一体的に固定されている。
【００２２】
図７は、圧電ワイパユニットの斜視図である。また、図８は、図７にて指示するＣ−Ｃ断面図である。圧電バイモルフ１２及び接続部位は、フッ素系樹脂の被覆部材１６でコーティングされ、ゴム製のワイパブレード１１により覆われている。ワイパブレード１１は、一端に開口部１１ｂを備え、内外周が略長方形の有底の中空薄肉形状に形成されている。そして、圧電バイモルフ１２の先端１２ｇが、ワイパブレード１１の開口部１１ｂから挿入され、有底部１１ｃの近傍まで先端１２ｇが配置されるまで圧電バイモルフ１２が押し入れられることにより、ワイパブレード１１は圧電バイモルフ１２に装着される。
【００２３】
ワイパブレード１１はエチレンプロピレンゴムによって形成されている。また、ワイパブレード１１は、外周面の一つの面上の長手方向に板状に形成された払拭部１１ａを一体的に備えている。払拭部１１ａは、ＣＣＤカメラ装置１のレンズカバーガラス６を払拭する位置に配置され、レンズカバーガラス６の表面に付着した水滴や埃の除去を行う。
【００２４】
このような構成の圧電ワイパ装置５において、圧電バイモフル１２は防水性及び防湿性の高いフッ素系樹脂からなる被覆部材１６に完全に封止され、耐水性及び耐湿性が確保される。これにより、圧電バイモルフ１２に水が接触することはなく、圧電ワイパユニット１０が、長時間高湿度の雰囲気中で使用されても、水の影響を受けることはなく、圧電バイモフル１２の電極１２ｃの間にマイグレーション（銀の移行）が生じることはない。
【００２５】
また、圧電バイモルフ１２は、ディップコートによりフッ素系樹脂でコーティングされるので、コーティングの際に、圧電バイモルフ１２には圧力がほとんど加えられず、圧電バイモルフ１２に割れが発生するのを防止することができる。さらに、被覆部材１６は膜厚が２５μｍ以上で１００μｍ以下に設定されているため、断面２次モーメントが非常に小さく、圧電バイモルフ１２の変形を妨げることもない。
【００２６】
一方、ワイパブレード１１はエチレンプロピレンゴムにて形成されるため、機械的強度が大きく、ＣＣＤカメラ装置１のレンズカバーガラス６を払拭する時に容易に摩耗しない。このため、圧電ワイパユニット１０は、高い払拭耐久性を得ることができ、長時間の使用が可能となる。なお、ワイパブレード１１には、エチレンプロピレンゴムのみならずシリコンゴム、天然ゴム、クロロブレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等を使用することもできる。
【００２７】
さらに、ワイパブレード１１が中空薄肉形状に形成されているので、ワイパブレード１１の圧電バイモルフ１２への取り付けが簡易であるのみならず、ワイパブレード１１の払拭部１１ａが磨耗した際のワイパブレード１１の交換も容易である。
【００２８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２である圧電ワイパ装置について図９に基づき説明する。図９は、被覆部材としてポリパラピレン系樹脂をコーティングした圧電バイモルフの斜視図である。なお、実施の形態２における圧電ワイパ装置の構成は、実施の形態１における構成における被覆部材１６の材質およびコーティングの製法のみが異なる。よって、被覆部材１６についてのみを以下に説明することとし、その他の説明は省略する。
【００２９】
圧電バイモフル１２は、その全面および接続部１２ｆがポリパラピレン系樹脂からなる被覆部材１６に覆われており、その厚さは１５μｍ以上で１００μｍ以下である。実施の形態１と同様に圧電バイモルフ１２は、その被接続部１２ｅに予めリード線１５がはんだで接続されている。被覆部材１６は、はんだ付け部分である接続部１２ｆおよび圧電バイモルフ１２の全面に、化学蒸着によりポリパラピレン樹脂を付着させて形成される。被覆部材１６のコーティングの厚さは、化学蒸着時間を変えることにより制御することができ、本実施の形態では１５μｍ以上で１００μｍ以下に設定されている。
【００３０】
ポリパラピレン系樹脂における水の透過度は、膜厚２５μｍにおいて０．０００３６[ｇ／ｃｍ２・ｄａｙ]と非常に小さく、ポリパラピレン系樹脂は、防水性はもちろん防湿性も非常に高い。そのため、ポリパラピレン系樹脂の被覆部材１６により圧電バイモフル１２が完全に封止されることになり、電気的に絶縁が必要な接続部１２ｆおよび圧電バイモフル１２の耐水性および耐湿性は完全に確保され、防水性及び防湿性が確保される。これにより、圧電ワイパユニット１０が長時間高湿度の雰囲気下で使用されても、圧電バイモフル１２の銀または銀にパラジウムを添加した電極１２ｃの間にマイグレーション（銀の移行）が生じることはない。
【００３１】
また、圧電バイモルフ１２が、ポリパラピレン系樹脂により化学蒸着でコーティングされるので、圧電バイモルフ１２に圧力をほとんど加えることがなく、成形の際に圧電バイモルフ１２に割れが発生するのを防止することができる。さらに、被覆部材１６は、膜厚１５μｍ以上で１００μｍ以下に設定されているため、断面２次モーメントが非常に小さいため、圧電バイモルフ１２の振動を妨げることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１の圧電ワイパ装置を搭載したＣＣＤカメラ装置の外観を示す正面図である。
【図２】図１にて指示するＣＣＤカメラ装置の断面Ａ−Ａの断面図である。
【図３】図１にて指示する圧電ワイパユニットの断面Ｂ−Ｂの断面図である。
【図４】実施の形態１の圧電バイモルフの斜視図である。
【図５】実施の形態１の被覆部材がコーティングされた圧電バイモルフの斜視図である。
【図６】軸部材が取り付けられた圧電バイモルフの斜視図である。
【図７】実施の形態１の圧電ワイパユニットの斜視図である。
【図８】図７にて指示する断面Ｃ−Ｃの段面図である。
【図９】実施の形態２の被覆部材がコーティングされた圧電バイモルフの斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ＣＣＤカメラ装置
２ｃ  軸受部
５  圧電ワイパ装置
１０  圧電ワイパユニット
１１  ワイパブレード
１１ａ  払拭部
１２  圧電バイモルフ
１２ｂ  圧電素子
１２ｃ  電極
１２ｆ  接続部位
１３  軸部材
１４  引張りばね（弾性体）
１５  リード線
１５ａ  第１のリード線
１５ｂ  第２のリード線
１６  被覆部材
【図１】
2009042672.tif 000003
【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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