JPH03203574A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、振動波モータに関するものである。

［従来の技術］ 振動波モータの概略構成は、例えば円環形状に形成した
金属性の振動弾性体の一方の面に電歪素子や圧電素子等
の電気−機械エネルギー変換素子（以下素子と略す）を
接着剤にて接着したものを振動子とし、該素子に交流電
圧を印加することにより例えば位置的位相が９０度ずれ
た２つの定在波を振動弾性体に励起し、これらの定在波
の剛性にて波長先の進行波を形成し、該素子の接着面と
反対面に圧接される移動体を進行波により摩擦駆動する
ようになっている。素子は、振動弾性体の外形状に合わ
せたリング形状に形成したものが一般的で、定在波を形
成するための２つの駆動相が位置的に例えば見／４のず
れを有して形成され、また各駆動相には分極方向が互い
違いに異ならしめた素子区画が位置的にル／２のずれを
有して形成されており、これらの駆動相に時間的に９０
度の位相差を有する交流電圧を印加するようにしている
。

第６図はこのような構成の振動波モータの断面図を示し
ている。ｌは振動弾性体で、上面は振動の中立軸を下げ
るためにスリットＳが周方向に多数形成されており、ス
リット間の突起が不図示のロータと摩擦部材を介して圧
接され、これらの突起上に形成される進行波にてロータ
が回転駆動されるようになっている。振動弾性体ｌは、
例えばオーステナイト系ステンレス等の鉄合金を母材と
し、メツキ処理にて例えば炭化けい素含有のニッケルリ
ン合金の超硬質層２が被覆されている。なおメツキ処理
後、素子３の接着面側は、地肌が露出するまで超硬質層
２の削り出し加工を施している。

素子３は片面側の各素子区画毎に通電用電極が形成され
ていて、また他面側にはＧＮＤ用の電極が設けられ、振
動弾性体ｌを接地用の電極として該ＧＮＤ用の電極側を
振動弾性体１に合わせて接着剤５により接着される。ま
た、素子３の各通電電極、特に駆動用のＡ相、Ｂ相をな
す各区画の電極は、第７図に示すように銀粉等からなる
電極剤の塗布により形成された電極絶層６により接続さ
れていて、駆動用のＡ相及びＢ相を夫々継ぐ各電極絶層
６は、フレキシブルプリント配線板（以下フレキと略す
）４を介して駆動回路等の外部回路との接続が行なわれ
るようになっており、フレキ４は素子３に接着剤５によ
り接着されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の振動波モータにおいては、次ぎの
ような問題があった。

（１）振動弾性体の材料として鉄合金材料でも軟削材の
インバーを使用しているため、スリットを形成するとい
った溝入れ等の加工を施すのにコストが高く、また溝入
れ加工後のパリが激しく出るため、その後のパリ取り工
程においてすべて取りきれない場合があり、次ぎの超硬
質層２の形成工程で、振動弾性体の場所によって超硬質
層２の厚みムラ、被覆ムラが発生することがあった。

（２）振動弾性体１と素子３との接合の際、接着剤５は
スクリーン印刷法にてスクイージを用い塗布していたが
、振動弾性体ｌに素子３を接合した後、その間から接着
剤がはみ出した場合、接着剤の塗布量調節するには、ス
クリーン版のパターン幅を調節することになるが、その
ためにはスクリーン版ごと取り換えなければならなかっ
た。

（３）素子３とフレキ４との接着を行なうための接着剤
の塗布もスクリーン印刷法で行なっていたため、上記の
場合と同様にサンプルにより密着力のバラツキが生じ、
密着力の弱いものについては素子３とフレキ４との間に
剥れが生じる虞れがあり、素子３に電圧を印加して駆動
すると、剥れが生じている部分が振動して異音が発生す
ることがあった。

また、このような接着方法は接着剤の塗布工程を必要と
し、また塗布作業も面倒であるために量産性には不向き
であった。

（４）接着剤として２液性接着剤を使用しているため、
２液の撹拌後から実際に塗布を開始するまでの時間の間
で粘性が変化し、特に上記したスクリーン版の交換等に
時間を要すると、粘性変化が増長されることになり、さ
らにスクイージの加圧力、印刷スピードによって、接着
剤の量がサンプル毎、強いては同サンプル内でも場所に
よりバラツク場合があり、素子３と振動弾性体ｌとの電
気的導通が十分に行なえないことがあった。

（５）２液性接着剤を撹拌する前等に気泡が入ったり、
あるいは撹拌する２液の分量が多くて十分な撹拌が行な
えなかったりした接着剤を使用した際、接着剤の塗布量
が少ないものについては密着力が安定しないといった欠
点があった。

（６−）電極絶層６の電極剤として、従来はドータイト
Ｄ５００（商品名）を用い、これをスプレー塗布してい
たが、この電極剤は元来スプレータイプでないため、ス
プレー噴出口の根つまりを起こし易く、塗布量のバラツ
キが大きく、また時間の経過とともに含有金属が沈殿し
て特性にバラツキが生じることがあり、さらに塗布時に
マスキングを行なうといった面倒な作業を必要としてい
た。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解決し、電
歪素子等の電気−機械エネルギー変換素子と、振動弾性
体及びフレキシブルプリント配線板との各接着を良好な
ものとすると共に、夫々の電気的導通を確実に確保でき
、しかも量産性に適したものとすることができ、さらに
は振動体としての特性を劣化させることなく加工時にパ
リ等の発生を少なくできて廉価な材料を母体とし、全体
としてコストダウンを図れる振動波モータを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の目的を
達成するための要旨とするところは、電気−機械エネル
ギー変換素子の片面側を接地用の電極として振動弾性体
に接着剤を介して接着すると共に、該素子の他面側にお
ける各区画の電極をフレキシブルプリント配線板を介し
て接続し、該フレキシブルプリント配線板と該素子の他
面側とを接着剤を介して接着した振動子を有する振動波
モータにおいて、該電気−機械エネルギー変換素子の該
振動弾性体との接合面の表面粗さを該振動弾性体の接合
面の表面粗さよりも粗く形成し、該フレキシブルプリン
ト配線板と該電気−機械エネルギー変換素子の電極とは
凸の電極を介して接続されていることを特徴とする振動
波モータにある。

上記した構成の振動波モータは、電気−機械エネルギー
変換素子の振動弾性体との接合面を振動弾性体側の接合
面よりち粗くすることで、電気−機械エネルギー変換素
子の粗い接合面は微視的に観察すると、接着剤が塗布さ
れている部分と、そうでない突起の部分が混在した状態
を呈し、これらの無数の突起の部分が振動弾性体の滑ら
かな接合面に当接し、接着力が十分に得られつつ確実な
電気的導通が得られることになる。

また、電気−機械エネルギー変換素子とフレキシブルプ
リント配線板とは、凸の電極、例えば異方性導電シート
を介して電気的導通を得ているため、例えば該凸の電極
を避けて予め熱溶融性樹脂からなる接着剤を塗布してお
けば、単にフレキシブルプリント配線板を電気−機械エ
ネルギー変案素子の所定位置に合わせ、その後加熱する
だけでフレキシブルプリント配線板を電気−機械エネル
ギー変換素子に接着することができる。

方、振動弾性体は、黄銅あるいは非オーステナイト系ス
テンレス等の鉄合金を母体とし、これを、炭化タングス
テン、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化モリ
ブデン、モリブデンホウ素、炭化クロム、窒化チタン、
タングステンケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニュウム
、亜硫酸ホウ素等の硬質元素の少なくとも一種以上を含
有するニッケルリン合金からなる超硬材料で被覆したこ
とを特徴とすることにより、振動波モータとしての振動
特性が従来と変わらず、また電気−機械エネルギー変換
素子との熱膨張が略違わず、十分な硬度が得られると共
に切削加工時にパリの発生を少なくすることができる。

硬質元素としては、固さが１００ＨＶ以上のものであれ
ば使用に耐え、超硬材料は固さが１００ＯＨＶ以上が望
ましく、膜厚が１μｍ程度以上あれば耐久性に優れてお
り、さほど耐久性が要求されない場合には膜厚が１μｍ
以下であっても十分である。

これらの母体となる材料及び母体を被覆する超硬材料は
、振動弾性体に圧接されて、該振動弾性体と相対移動す
る部材に使用しても、十分な硬度が得られるため、モー
タの効率を低下させることがない。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図乃至第４図は本発明による振動波モータの実施例
１を示し、第１図は振動子の断面図、第２図はその底面
側の平面図、第３図は振動弾性体と電歪素子との接合部
分の拡大断面図、第４図は電歪素子とフレキシブルプリ
ント配線板との接合部分の拡大断面図で、第３図及び第
４図の拡大断面図は本実施例の理解を容易にするために
誇張して図示している。

本実施例の振動弾性体７は、第６図に示す従来の振動弾
性体と形状的には同形状に形成されているが、母体とな
る金属材料として、非オーステナイト系ステンレス（５
ｔｌＳ４２０Ｊ）を使用し、また母体を被覆しているニ
ッケルリン合金からなる超硬質層２は炭化ケイ素含有ニ
ッケルリン合金（ＫＮ−３ｉＣ）が用いられており、以
下の方法にて超硬質層２が形成されている。

炭化ケイ素をメツキ液中に分散させた無電解液中に母体
を浸漬し、母体金属の表面にめっき被膜として共析させ
て形成され、例えば５０μｍの膜厚に形成される。この
場合の炭化ケイ素の含有量は１５体積％であった。

このように無電解メツキ法にて母体に被覆された超硬質
層２は、電歪素子ｌＯとの接合面も当然被覆しているの
で、その接合面は母体が露出するまで削り落される。本
実施例において、この母体の露出面である電歪素子１０
との接合面は、表面粗さを０．５Ｓ程度に加工している
。

一方電歪素子１０は、振動弾性体７との接合面側のニッ
ケル層に接着剤との接着性を良好なものとするために、
銅層１１を積層しており、この銅層１１の表面粗さは振
動弾性体７の接合面の表面粗さよりも粗い面としている
。

したがって、第３図に示すように、振動弾性体７と電歪
素子１０とを接合した状態において、電歪素子１０側の
接合面に無数の隙間が形成されることになる。

接着剤の塗布は、従来のようにスクリーン印刷法によら
なくても、接着剤５を振動弾性体７の接合面に−か所あ
るいは点在して数カ所に適量滴下し、そのまま電歪素子
ＩＯと圧接すれば、電歪素子１０の上記した銅層１１の
隙間にムラなく流れ込み、接着剤がはみ出たりすること
なく全面に−様な接着剤層が形成されて強い接着力が得
られると共に、隙間の間の銅層１１が直接振動弾性体７
に当接して電気的導通が確実に得られる。

他方、電歪素子１０の他方の面には、区画された素子の
電極が形成されており、第２図に示すように、駆動用の
Ａ相１３の各電極及びＢ相１４の各電極は電極綿層９に
より夫々電気的に導通がとられている。この電極綿層９
はペースト状のものが用いられており、例えばデイスペ
ンサーにより直接塗布される。ペーストとしては、金、
銀等の金属粉が沈殿等遊離しにくく、また室温下におい
て硬化しにくい等のホットタイムが長く、更には塗布時
に粘度が比較的低いものがよく、例えばシルベストＰ２
４６　（商品名）がある。

フレキ４は、そのパターン面側に、第４図に示すように
凸型極部１５を有する異方性導電シート８が予め電歪素
子ｌＯの電極１６．１７との接着部に対応して付着され
ており、さらに該凸型極部１５の周囲には、熱溶融性の
接着剤が予め設けられている。

フレキ４と異方性導電シート８の凸型極部１５とは電気
的導通を得るようにして固着されており、したがって単
にフレキ４を電歪素子ｌＯの所定位置に合わせ、その後
加熱するだけでフレキ４を電歪素子ｌＯに接着すること
ができる。

なお、振動弾性体７の超硬質層２の膜厚は、１μｍ以上
であればよいが、特に振動波モータとして最良の特性を
得るには、移動体との接触面においてはｌＯ〜１００μ
ｍ程度の膜厚、その他の部分については１μｍ程度以上
の膜厚があればよく、無電解メツキ工程を考慮すると、
該接触面と同程度の膜厚が望ましい。また、この時の硬
質元素の含有量は１体積％以上であれば良いが、硬質元
素の析出能力及び振動弾性体の耐久性等から考慮すると
、１〜３０体積％であることが望ましい。

また、振動弾性体７の電歪素子１０との接合面の面粗度
は、１ｓ以下にすることが望ましい。

これは、電歪素子ＩＯの銅膜１１の面粗度が１〜８μｍ
であるため、振動弾性体７の接合面の面粗度が１Ｓ以上
になると、密着力にムラが発生する可能性があるからで
ある。

電歪素子１０に積層されているニッケル及び銅膜につい
てち、０，０５μｍ程度以上あればよいが、膜形成工程
を考慮すれば、上記した膜厚程度が好ましい。

実施例２ 第５図は本発明による振動波モータの実施例２を示す断
面図である。

上記した実施例１では、振動弾性体７の底部における超
硬質層２を母体が露出するまで削り落していたが、本実
施例では振動弾性体７の底部における超硬質層２に電歪
素子ｌＯを接着したものである。

この場合、電歪素子ｌＯとの接合強度を確保するために
、振動弾性体７の底部に析出している超硬材料の硬質元
素の含有率は１０体積％以下とするのが望ましい。

なお、フレキ４と電歪素子１０との接合は、実施例１と
同様に行なっている。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、振動弾性体
と電歪素子等の電気−機械エネルギー変換素子との接着
剤を使用しての接着は、接着剤のはみ出しを生じること
なく行なえると共に、電気的接続も確実に行なえ、また
接着剤の塗布も従来のようなスクリーン印刷法でなく、
デイスペンサーを使用して−か所あるいは数カ所に点在
して塗布するだけで済み、量産性に適している。

また、電気−機械エネルギー変換素子とフレキシブルプ
リント配線板との接続も、凸の電極、例えば異方性導電
シートを介して行なっているので、例えばその凸の電極
の周囲に予め接着剤を設けておけば、フレキシブルプリ
ント配線板を電気−機械エネルギー変換手段の所定位置
に合わせることによって接着が可能となり、特に接着剤
を熱溶融性のものを使用することによって、接着工程が
容易となり、量産性に適する効果があり、電気−機械エ
ネルギー変換素子と振動弾性体との量産性にてきした接
着構造と相まって振動波モータの飛躍的な量産性が可能
となる。

さらに、振動弾性体の材料も、例えば非オーステナイト
系ステンレスを使用することにより、振動特性を損なう
ことなく安価に提供でき、また従来と同様の超硬質層の
形成も可能なため、振動弾性体に要求される硬度も十分
に満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動波モータの実施例１を示す断
面図、第２図はその裏面側の平面図、第３図及び第４図
は要部の拡大断面図、第５図は実施例２の断面図、第６
図は従来の振動波モータの断面図、第７図はその裏面側
の平面図である。 １、７：振動弾性体　　２：超硬質層 １Ｏ１３：電歪素子 ４：フレキシブルプリント配線板 ５：接着剤　　　　　　６．９：電極絶層８：異方性導
電シート １１：銅層　　　　　　　１３：Ａ相 １４：Ｂ相　　　　　　　１５：凸電極１６．１７：電
極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気−機械エネルギー変換素子の片面側を接地用の
   電極として振動弾性体に接着剤を介して接着すると共に
   、該素子の他面側における各区画の電極をフレキシブル
   プリント配線板を介して接続し、該フレキシブルプリン
   ト配線板と該素子の他面側とを接着剤を介して接着した
   振動子を有する振動波モータにおいて、 該電気−機械エネルギー変換素子の該振動弾性体との接
   合面の表面粗さを該振動弾性体の接合面の表面粗さより
   も粗く形成し、該フレキシブルプリント配線板と該電気
   −機械エネルギー変換素子の電極とは凸の電極を介して
   接続されていることを特徴とする振動波モータ。 ２、前記振動弾性体は、黄銅あるいは非オーステナイト
   系ステンレス等の鉄合金を母体としたことを特徴とする
   請求項１に記載の振動波モータ。 ３、振動弾性体は、母体を炭化タングステン、炭化ホウ
   素、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化モリブデン、モリブ
   デンホウ素、炭化クロム、窒化チタン、タングステンケ
   イ素、窒化ホウ素、酸化アルミニュウム、亜硫酸ホウ素
   等の硬質元素の少なくとも一種以上を含有するニッケル
   リン合金からなる超硬材料で被覆したことを特徴とする
   請求項２に記載の振動波モータ。 ４、振動弾性体の母体を被覆する超硬材料は、硬質元素
   の少なくとも一種以上の合計含有量が１〜３０体積％で
   あることを特徴とする請求項３に記載の振動波モータ。 ５、電気−機械エネルギー変換素子の振動弾性体と接合
   する面には銅層が設けられていることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の振動波モータ。 ６、振動弾性体の電気−機械エネルギー変換素子との接
   合面は、その母体であることを特徴とする請求項２、３
   、４又は５に記載の振動波モータ。 ７、振動弾性体の電気−機械エネルギー変換素子との接
   合面は、その超硬質層であることを特徴とする請求項２
   、３、４又は５に記載の振動波モータ。 ８、振動弾性体の電気−機械エネルギー変換素子との接
   合面の表面粗さは、１ｓ以下としたことを特徴とする請
   求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の振動波モー
   タ。 ９、電気−機械エネルギー変換素子の振動弾性体との接
   合面の表面粗さは、１〜８ｓとしたことを特徴とする請
   求項１、２、３、４、５、６、７、又は８に記載の振動
   波モータ。１０、フレキシブルプリント配線板と該電気
   −機械エネルギー変換素子とを導通する凸の電極は異方
   性導電シートとしたことを特徴とする請求項１、２、３
   、４、５、６、７、８又は９に記載の振動波モータ。 １１、異方性導電シートはその電極の周囲に熱溶融性の
   接着剤が予め設けられていて、フレキシブルプリント配
   線板に取付けられていることを特徴とする請求項１１に
   記載の振動波モータ。