JPH1014264A - 振動型駆動装置およびこれを備えた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型駆動装置の摺接面の材質により、連続
運転中のワウフラッタ値の変動幅が大きくなったり、摺
接面の合金膜に傷が付いたり、複合樹脂層から発生する
摩耗粉が多くなったりする。 【解決手段】 振動が励起される振動体２と、この振動
体に接触する接触体７とを相対的に摩擦駆動する振動型
駆動装置において、振動体および接触体のうち一方の摺
接面に、三元合金の無電解ニッケル膜を設け、他方の摺
接面に、樹脂又は樹脂組成物に強化材（さらには必要に
応じて潤滑剤）を含有させた複合樹脂層６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型駆動装置に
関し、さらに詳しくは、振動型駆動装置の構成部材であ
る振動体と接触体の摺接面の材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波モータ等と称される振動型駆動装
置は、振動体とこれに加圧接触する接触体との間の摩擦
を利用して、振動体の高周波振動の振動エネルギーを接
触体（移動体）の連続的な機械運動エネルギーに変換さ
せる形式の動力発生源である。このため、両者の摺接面
は耐摩耗性の高い材質で構成されていることが必要であ
る。

【０００３】従来の振動型駆動装置において、振動体の
摺接面には、平均粒径０．５〜３μｍの炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）を体積比で８〜２０％均一に分散させた無電解ニ
ッケル合金膜（Ｎｉ−Ｐ）を２０〜３０μｍの厚さで形
成し、これを１００〜４００℃で加熱硬化させて９００
〜１４００のビッカース硬さ（Ｈｖ）を得ていた。

【０００４】また、移動体の摺接面には、耐熱性の熱可
塑性樹脂又は液晶性の全芳香族ポリエステル樹脂等のベ
ース樹脂に、強化材として炭素ビーズを重量比で１０〜
４０％充填し、さらに必要に応じて潤滑剤であるフッ素
樹脂（ＰＴＦＥ）を重量比で５％程度充填した複合樹脂
の層を設けていた。

【０００５】このように振動体の摺接面に合金膜を形成
し、移動体の摺接面に複合樹脂層を形成したのは、両面
間の摩擦係数が比較的大きく、大きな駆動出力が期待で
き、且つ振動体の摺接面の摩耗がほとんどなく、移動体
の摺接面の複合樹脂層の摩耗も極力小さくすることが可
能とされたからである。

【０００６】また、複合樹脂層のベース樹脂には耐熱性
の熱可塑性樹脂が使用されるが、これは材料物性の温度
依存性が比較的小さく、駆動時の温度上昇に対しても樹
脂材の軟化に起因するトルクダウンの現象が発生せず、
駆動性能および精度を安定させることができるからであ
る。

【０００７】さらに、複合樹脂層に潤滑剤であるフッ素
樹脂（ＰＴＦＥ）を充填するのは、フッ素樹脂が潤滑
性、非粘着性および撥水性等の特性を有しているので、
振動体の摺接面（合金膜上）にフッ素樹脂の移着膜を形
成させることにより、両摺接面間の潤滑性を向上させ、
摩擦係数の安定化や複合樹脂層の摩耗減少を図るためで
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の振動型駆動装置において、例えば、強化材
としてカーボンビーズを重量比で３０％充填し、さらに
潤滑剤としてフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を５％充填したポ
リエーテルニトリル（ＰＥＮ）を複合樹脂層に採用する
と、連続運転中のワウフラッタ値の変動幅がやや大きく
なる傾向があるだけでなく、合金膜に傷が付いたり複合
樹脂層から発生する摩耗粉が多かったりするという問題
が生じた。

【０００９】また、フッ素樹脂を充填せず、カーボンビ
ーズのみを重量比で３０％充填したポリエーテルニトリ
ルを複合樹脂層として採用すると、連続運転中のワウフ
ラッタ値が低下し、合金膜の一部に複合樹脂が付着する
という問題が生じた。

【００１０】そこで、本願発明の第１の目的は、摺接面
の摩耗が少なく、高精度且つ高寿命の振動型駆動装置を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本願第１の発明では、振動が励起される振動体と、
この振動体に接触する接触体とを相対的に摩擦駆動する
振動型駆動装置において、振動体および接触体のうち一
方の摺接面に、三元合金（例えば、ニッケル（Ｎｉ）−
リン（Ｐ）−ホウ素（Ｂ）合金）の無電解ニッケル膜を
設け、他方の摺接面に、樹脂又は樹脂組成物に強化材を
含有させた複合樹脂層を設けている。

【００１２】すなわち、一方の摺接面に、より硬質な炭
化ケイ素の粒子を含有しない合金膜を形成することによ
り、他方の摺接面の複合樹脂層からの摩耗粉の発生を抑
えるようにしている。

【００１３】なお、無電解ニッケル膜として、Ｎｉ−Ｐ
−Ｂ以外に、Ｎｉ−Ｐ−ＣｏおよびＮｉ−Ｐ−Ｗ等のＮ
ｉ−Ｐ系合金膜や、Ｎｉ−Ｂ−ＣｏおよびＮｉ−Ｂ−Ｗ
等のＮｉ−Ｂ系合金膜を用いても良く、これらの無電解
ニッケル膜を、１００〜４００℃で加熱硬化処理して、
硬質かつ安定した合金膜とするのが望ましい。

【００１４】また、複合樹脂層としては、ポリエーテル
ニトリル（ＰＥＮ）、ポーリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＫ）もしくは液晶性の全芳香族ポリエステル
（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂、又は四フッ化エチレン樹
脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂をベース樹脂とし、これ
に炭素繊維、粒状若しくは球状の炭素ビーズ又は炭素繊
維と炭素ビーズの混合物等の強化剤を含有させたものを
用いたり、フッ素樹脂とポリオキシベンゾイル（ＰＯ
Ｂ）又はポリイミド（ＰＩ）とからなる樹脂組成物に上
記強化材を含有させたものを用いたりするのが望まし
い。

【００１５】ここで、フッ素樹脂をベース樹脂として用
いれば、駆動装置の運転初期に、合金膜にフッ素樹脂の
均一なフィルム状の膜を形成させて潤滑性を向上させる
ことができ、複合樹脂層からの摩耗粉の発生および摩耗
粉の複合樹脂層への堆積を回避して、駆動装置の長寿命
化および回転精度の向上を図ることが可能となる。

【００１６】また、強化材として炭素繊維を用いれば、
耐熱性、潤滑性および耐摩耗性に優れた複合樹脂層を形
成することが可能となる。また、強化材として、炭素繊
維に比べて分散性、流動性に優れ、配向性の少ない炭素
ビーズ（例えば、平均粒径が１０〜３０μｍのもの）を
用いれば、均質で強化材の含有量が多く、しかも成形加
工のし易い複合樹脂層の形成が可能であるだけでなく、
素材と焼成温度とにより、硬質の炭素化カーボンを含有
する複合樹脂装置から軟質の黒鉛化カーボンを含有する
複合樹脂層まで幅広い選択が可能となる。

【００１７】さらに、これらの複合樹脂層に、フッ素樹
脂又はフッ素樹脂とグラファイト粉末の混合物等の潤滑
剤を含有させてもよい。なお、フッ素樹脂に比べて硬質
である熱可塑性樹脂を用いて複合樹脂層を形成する場合
に、グラファイト粉末を潤滑剤として含有させて硬さを
低減させるのが望ましい。

【００１８】また、本願第２の発明では、振動が励起さ
れる振動体と、この振動体に接触する接触体とを相対的
に摩擦駆動する振動型駆動装置において、振動体および
接触体のうち一方の摺接面に、フッ素樹脂を重量比で
１．５〜８．５％共析したニッケル−リン合金又はニッ
ケル−ホウ素合金等の無電解ニッケル膜を設け、他方の
摺接面に、樹脂又は樹脂組成物に強化材を含有させた複
合樹脂層を設けている。すなわち、一方の摺接面に、硬
質な炭化ケイ素の粒子に代えて潤滑性に優れたフッ素樹
脂を共析させることにより、駆動装置の運転初期の段階
から摩擦係数を安定させ、また他方の摺接面の複合樹脂
層からの摩耗粉の発生を抑えるようにしている。しか
も、複合樹脂層にフッ素樹脂が含有されていなくても合
金膜にフッ素樹脂膜が形成されるようにして、駆動装置
の長寿命化および回転精度の向上を図っている。

【００１９】なお、上記第１の発明と同様に、無電解ニ
ッケル膜を、１００〜４００℃で加熱硬化処理するのが
望ましい。

【００２０】また、複合樹脂層としても、第１の発明と
同様に、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポーリエー
テルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又は液晶性の芳香族ポ
リエステル（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂、又は四フッ化
エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂をベース樹脂
とし、これに炭素繊維、粒状若しくは球状の炭素ビーズ
又は炭素繊維と炭素ビーズの混合物等の強化剤を含有さ
せたものを用いたり、フッ素樹脂とポリオキシベンゾイ
ル（ＰＯＢ）又はポリイミド（ＰＩ）とからなる樹脂組
成物に上記強化材を含有させたものを用いたりするのが
望ましい。

【００２１】さらに、これらの複合樹脂層に、フッ素樹
脂又はフッ素樹脂とグラファイト粉末の混合物等の潤滑
剤を含有させ、潤滑性を向上させるようにしてもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１には、本発明の第１実施形態であ
る振動波モータ（振動型駆動装置）の全体構成を示して
おり、図２には、この振動波モータを構成する振動体と
移動体（接触体）を拡大して示している。

【００２３】これらの図において、１は薄い円環形状の
圧電素子である。２は弾性材料により作られた振動体で
あり、この振動体２の摺接面側には、λ／２あたり４個
の突起（くし歯）が等間隔で全周にわたって形成されて
いる。そして、各くし歯の表面（摺接面）には、後述す
る合金膜が形成されている。また、振動体２の摺接面と
反対側の面には圧電素子１の電極面全面が固着されてお
り、両者でステータを構成している。

【００２４】３はこの振動波モータの筐体であり、この
筐体３には、振動体２がビス４によって同心的に固定さ
れている。また、筐体３の中心部には、第１ボール軸受
１１の外輪が固着されている。１０は回転軸であり、こ
の回転軸１０の軸方向中間部には中間部材１５が、例え
ば焼ばめ等の方法により固着されている。回転軸１０の
一端は、第１ボール軸受１１の内輪に軸方向に摺動可能
に支持され、他端は第２ボール軸受１２の内輪に軸方向
に摺動可能に支持されている。なお、第２ボール軸受１
２の外輪は、筐体３にネジ９により固定された筐体カバ
ー８の中心軸に固着されている。

【００２５】中間部材１５の外周部には、環状の移動体
７が同心的に嵌合して設けられている。この移動体７
は、アルミ合金等から環状に作られた支持体５と、この
支持体５の表面に接着剤により同心的に固着された複合
樹脂層６とから構成されている。支持体５の裏面と中間
部材１５のフランジ部との間には、ゴム製の弾性シート
材１７が介在しており、中間部材１５と第２ボール軸受
１２の内輪との間に設けられた圧縮ばね部材１４が発生
する軸方向付勢力がこの弾性シート部材１７を介して支
持体５に軸方向に作用する構成となっている。この軸方
向付勢力により、移動体７の摺接面（複合樹脂層６の表
面）は、振動体２の摺接面に圧接される。なお、圧縮ば
ね部材１４が発生する軸方向付勢力（つまりは移動体７
と振動体２との圧接力）は、第２ボール軸受１２の内輪
と圧縮ばね部材１４との間に設けられた不図示のスペー
サ部材によって調整することができる。

【００２６】このように構成された振動波モータに対す
る要求特性を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】また、上記振動波モータの主設計仕様を表
２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】また、従来の振動波モータの振動体および
本実施形態の振動波モータの振動体２の合金膜の構成
と、３００℃で加熱硬化処理したときのビッカース硬さ
（Ｈｖ）および摩擦係数とを表３に示す。

【００３１】

【表３】

【００３２】従来の振動波モータでは、表２および表３
に示すように、所定の寸法に加工したステンレス鋼の摺
接面に、平均粒径が１μｍ程度の炭化ケイ素（ＳｉＣ）
を体積比で１２％共折したＮｉ−Ｐ−ＳｉＣ合金膜を無
電解メッキ法で厚さ２５μｍに形成し、この合金膜を加
熱硬化してビッカース硬さを１，１００程度にして振動
体を製作した。

【００３３】これに対し、本実施形態の振動波モータの
振動体では、炭素ケイ素を共折しない無電解ニッケル膜
を形成している。例えば、表３中の実施例１に示すよう
に、三元合金の無電解ニッケル膜であるＮｉ−Ｐ−Ｂ合
金膜を厚さ２５μｍ程度に形成し、この合金膜を加熱硬
化してビッカース硬さを１，０００程度にして振動体を
製作している。

【００３４】ここで、Ｎｉ−Ｐ−Ｂ合金膜は、リン
（Ｐ）が１〜２ｗｔ％、ホウ素（Ｂ）が１ｗｔ％以下
と、組成的には純ニッケルに近く、一般の無電解ニッケ
ルに比べてリン（Ｐ）の含有量が少ないため、靱性およ
び皮膜強度の面で優れており、摩擦係数も無電解ニッケ
ル膜（Ｎｉ−Ｐ）より小さい０．１７程度である。

【００３５】また、本実施形態の振動波モータでは、実
施例２および実施例３に示すように、平均粒径が１μｍ
以下のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）をそれぞれ重量比で２．
５％又は７．５％共折した二元合金の無電解ニッケル膜
（Ｎｉ−Ｐ）を厚さ２５μｍ程度に形成し、この合金膜
を加熱硬化してビッカース硬さを８００又は４５０程度
にして振動体を製作している。これらの実施例の振動体
では、摩擦係数はＮｉ−Ｐ−Ｂ膜よりさらに小さく、実
施例２で０．１１、実施例３で０．０８程度である。

【００３６】なお、従来例および実施例１〜３の各合金
膜は、平面度が２μｍ以下、面粗さが中心線平均粗さ
（Ｒａ）で０．０２μｍ以下になるようにラッピング加
工されている。

【００３７】次に、本実施形態の振動波モータの移動体
７に設けられる複合樹脂層の構成を表４に示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】本実施形態では、ベース樹脂としてＰＥ
Ｎ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ、ＬＣＰ又はＰＴＦＥを用
い、これに強化材としての炭素繊維（ＣＦ）又は炭素ビ
ーズ（ＣＢ），や潤滑剤としてのフッ素樹脂又はグ
ラファイト粉末を充填して所定の寸法の複合樹脂を製作
し、これをエポキシ系の接着剤を用いて支持体５に固着
して合計１３種（実施例１〜１３）の複合樹脂層を製作
している。

【００４０】実施例１〜９の複合樹脂層は、ベース樹脂
である熱可塑性樹脂に強化材又は強化材と潤滑剤の混合
物を充填し、円環状に射出成形したあと削り出しにより
所定の寸法のスラストワッシャ形状としたものである。
また、実施例１０および実施例１１の複合樹脂層は、ベ
ース樹脂である液晶性の全芳香族ポリエステルに強化材
を充填して、押出成形でシート状としたあとプレスして
所定の寸法形状としたものである。また、実施例１２お
よび実施例１３の複合樹脂層は、フッ素樹脂に別の樹脂
を配合した樹脂組成物に強化材を充填し、圧縮成形した
複合樹脂の丸棒材をスクライビングシートとして削り出
したあとプレスして所定の寸法形状としたものである。

【００４１】なお、各実施例の複合樹脂層の摺接面は、
ラップ加工して平面度が３μｍ以下、面粗さが中心線平
均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ以下に仕上げられてい
る。

【００４２】次に、これまで説明した振動体の各種合金
膜（従来の合金膜および実施例１〜３の合金膜）と移動
体の各種複合樹脂層（実施例１〜１３の複合樹脂層）と
を組み合わせて用いた振動波モータの評価結果につい
て、表５を用いて説明する。なお、この評価結果は、回
転軸１０の一端に８ｋｇ・ｃｍの回転負荷を与え、回転
軸１０の他端にレーザロータリエンコーダを取り付け
て、定格の回転数６０ｒｐｍ、トルク８ｋｇ・ｃｍで連
続運転を行ったときの評価結果である。

【００４３】

【表５】

【００４４】表中の評価項目の「モータ性能」は、定格
での５００時間連続運転後の入力値を相対評価したもの
であり、入力値が小さい方から○，△および×で表して
いる。また、「回転精度」は、５００時間の連続運転
後、回転数３３．３ｒｐｍ、負荷１ｋｇ・ｃｍとしたと
きのフラッタ値を相対評価したものであり、フラッタ値
が小さい方から○，△および×で表している。また、
「相対摩耗量」は、定格で１，０００時間連続運転した
後の複合樹脂層の摩耗量を相対評価したものであり、摩
耗量が小さい方から○，△および×で表している。

【００４５】さらに、表５には、５００時間の連続運転
後にモータを分解して、振動体２の摺接面と移動体７の
複合樹脂層６の摺接面とを光学顕微鏡で観察した結果を
示している。

【００４６】従来例の振動体のＮｉ−Ｐ−ＳｉＣ合金膜
と、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）に強化材として平
均粒子径が１０μｍの球状の炭素化カーボン（ＣＢ）
を重量比で３０％充填した実施例１の複合樹脂層とを組
み合わせた場合、およびＮｉ−Ｐ−ＳｉＣ合金膜と、実
施例１の複合樹脂層に潤滑剤としてフッ素樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）を重量比で５％付加して充填した実施例２の複合樹
脂層とを組み合わせた場合のモータの評価結果は、いず
れもモータ性能は特に良く「○」であったが、回転精度
と相対摩耗量は「△」であった。

【００４７】この要因は、合金膜の摩擦係数が相対的に
大きいためにモータ性能は良いが、合金膜から高硬度の
炭化ケイ素の粒子が脱落して研摩剤となり、相手の複合
樹脂層の摺接面の摩耗を促進するためと考えられる。

【００４８】実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、ＰＥＮ
に強化材又は強化材と潤滑剤の混合物を充填した実施例
１〜８の複合樹脂層とを組み合わせた場合は、ほとんど
の組み合わせについておおむね良好な評価結果が得られ
た。

【００４９】ただし、平均粒子径が２５μｍ程度でやや
硬度の低い黒鉛化カーボン（ＣＢ）を重量比で３０％
充填した実施例４の複合樹脂層を用いた場合は、モータ
性能および回転精度が「△」で、相対摩耗量が多く
「×」であった。この場合のモータを分解してみると、
振動体２の摺接面の一部に複合樹脂の付着物が比較的多
く見られた。

【００５０】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材のみを充填した実施例１の複合樹脂層と
を組み合わせた場合、および同合金膜と、ＰＥＮに平均
粒子径が１２μｍの粒子状の炭素化カーボン（ＣＢ）
を重量比で３０％充填した実施例５の複合樹脂層とを組
み合わせた場合は、いずれもモータ性能、相対摩耗量は
「○」であったが、回転精度はフラッター値の変動が目
立ち「△」であった。この要因は、潤滑剤のＰＴＦＥが
充填されていないため、定常的に安定した摩擦面が得ら
れていないためと考えられる。

【００５１】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに炭素化カーボン（ＣＢ，）を重量比で３０
％充填し、さらに潤滑剤としてフッ素樹脂だけを充填し
た実施例２，３，６の複合樹脂層とを組み合わせた場合
は、モータ性能、回転精度とも「○」であった。但し、
フッ素樹脂を重量比で５％充填した実施例２の複合樹脂
層を用いた場合は相対摩耗量が「○」であったが、１０
％充填した実施例３，６の複合樹脂層を用いた場合は相
対摩耗量が「△」であった。これにより、フッ素樹脂が
多いと複合樹脂層の摩耗が多くなることがわかった。

【００５２】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材として粒子状の炭素化カーボン（ＣＢ
）を重量比で３５％、フッ素樹脂を５％、さらに複合
樹脂の硬さを低くするため潤滑剤でもあるグラファイト
粉末を５％充填した実施例７の複合樹脂層とを組み合わ
せた場合、および同合金膜と、ＰＥＮに強化材としてＰ
ＡＮ系の炭素繊維（ＣＦ）を重量比で２０％、潤滑剤と
してフッ素樹脂５％とグラファイト粉末５％との混合物
を充填した実施例８の複合樹脂層とを組み合わせた場合
は、いずれも全ての評価項目が「○」で良い結果が得ら
れた。

【００５３】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）に球状の炭素
化カーボン（ＣＢ）を３０％充填した実施例９の複合
樹脂層とを組み合わせた場合は、ＰＥＮに同じ強化材を
同量充填した実施例１の複合樹脂層と組み合わせた場合
と同じ評価結果が得られた。これにより、ベース樹脂と
してＰＥＥＫはＰＥＮと同じ性能を有することがわかっ
た。

【００５４】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
液晶性の全芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）に球状の炭
素化カーボン（ＣＢ）を重量比で３０％充填した実施
例１０の複合樹脂層とを組み合わせた場合は、モータ性
能および相対摩耗量は「○」であったが、回転精度は
「△」となった。回転精度が悪化したのは、複合樹脂層
の厚みがやや大きかったためと考えられる。

【００５５】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
別の液晶性の全芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）にＰＡ
Ｎ系の炭素繊維（ＣＦ）を重量比で３０％充填した実施
例１１の複合樹脂層とを組み合わせた場合は、モータ性
能は特に良く「○」で、回転精度および相対摩耗量も
「○」で良い結果が得られた。

【００５６】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ベース樹脂であるフッ素樹脂にポリオキシベンゾイル
（ＰＯＢ）又は非熱可塑性のポリイミド（ＰＩ）を重量
比で１５％配合してフッ素樹脂の強度を改善した樹脂組
成物に、強化剤として球状の炭素化カーボン（ＣＢ１）
を１５％充填した実施例１２および実施例１３の複合樹
脂層とを組み合わせた場合は、ともにモータ性能がやや
劣り「△」であったが、回転精度は特に良く「○」で、
相対摩耗量も「○」であった。

【００５７】フッ素樹脂をベース樹脂とする複合樹脂は
特に硬度が低く、硬度が高い熱可塑性樹脂に比べて振動
のダンピング特性が大きいので、この複合樹脂を振動波
モータの摺動体として用いると、出力が小さくなるが、
特性の変動幅は特に小さく安定したモータ特性が得られ
る。

【００５８】実施例２のＮｉ−Ｐ系合金膜と、実施例５
〜８，１０〜１３の８種類の複合樹脂層とを組み合わせ
た場合は、モータ性能は実施例の合金膜を用いた場合
と全く同じ評価結果が得られたが、相対的にはややモー
タ性能が劣っていた。これは摩擦係数が実施例１のＮｉ
−Ｐ−Ｂ合金膜が０．１７であるのに対し、フッ素樹脂
を２．５％共折した実施例２のＮｉ−Ｐ系合金膜が０．
１１と小さいためと考えられる。

【００５９】また、炭素化カーボンのみを充填した実施
例５の複合樹脂層を用いた場合は、振動体の摺接面にフ
ッ素樹脂が共折しているためか、回転精度は「○」であ
ったが、この摺接面の合金膜の硬度がやや低いためか、
相対摩耗量は「△」となった。

【００６０】実施例のＮｉ−Ｐ系合金膜と、実施例５
〜７，１１，１２の５種類の複合樹脂層とを組み合わせ
た場合は、フッ素樹脂を重量比で７．５％共折した実施
例３のＮｉ−Ｐ系合金膜は摩擦係数が０．０８とさらに
小さく、ビッカース硬度（４５０）もかなり低いため
か、モータ性能は全て「△」であり、実施例１１の複合
樹脂層を用いた場合は、実施例２のＮｉ−Ｐ系合金膜と
の組合せに比べて回転精度、相対摩耗量とも低下して
「△」となった。

【００６１】また、実施例３のＮｉ−Ｐ系合金膜と上記
５種類の複合樹脂層とを組合せて使用したモータを連続
運転後分解してみると、いずれの振動体の摺接面の合金
膜にも摺動方向の傷があり、この合金膜の硬さが不足し
ていることがわかった。

【００６２】なお、本実施形態では、振動体２の摺接面
に合金膜を形成し、移動体７の摺接面に複合樹脂層を設
けた場合について説明したが、本発明では、振動体の摺
接面に複合樹脂層を設け、移動体の摺接面に合金膜を設
けてもよい。

【００６３】（第２実施形態）図３には、本発明の第２
実施形態である振動波モータの振動体と移動体の部分を
拡大して示している。本実施形態の振動体と移動体との
組み合わせは、図２に示した振動波モータの振動体と移
動体の組合せと互換性があり、これらを図１に示した第
１実施形態の振動波モータに組み込むことで、第２実施
形態の振動波モータを構成することができる。

【００６４】図３において、５１は圧電素子、５２はこ
の圧電素子５１が固着された振動体である。振動体５２
は、第１実施形態の振動波モータの振動体と同じ材料
（表２参照）で同じ形状に作られている。

【００６５】５６は複合樹脂層であり、本実施形態では
振動体５２のくし歯の表面（摺接面）にエポキシ系の接
着剤で固着されている。この複合樹脂層５６は、ベース
樹脂又は樹脂組成物に、強化材又は強化材と潤滑剤との
混合物を充填した複合樹脂により形成される。

【００６６】５７は移動体であり、第１実施形態の振動
波モータの支持体５と同様にアルミ合金製で、形状寸法
も同じに作られている。この移動体５７の表面（複合樹
脂層５６との摺接面）には、三元合金の無電解ニッケル
膜を形成したり、フッ素樹脂を重量比で１．５〜８．５
％共折した無電解ニッケル膜（Ｎｉ−Ｐ）を形成したり
する。

【００６７】ここで、表６に本実施形態において移動体
５７の摺接面に形成される合金膜を示し、表７に本実施
形態において振動体５２の摺接面に設けられるの複合樹
脂層を示す。

【００６８】

【表６】

【００６９】表６に示す合金膜の実施例１および実施例
２は、第１実施形態の振動波モータの合金膜（表３参
照）の実施例１および実施例２に対応するものである
が、本実施形態では、アルミ合金の移動体５７に無電解
ニッケル膜を構成するため、熱変形を考慮して２００℃
で加熱硬化して、表６のビッカース硬さを得ている。

【００７０】

【表７】

【００７１】表７に示す複合樹脂層の６種の実施例は、
第１実施形態の振動波モータの複合樹脂層（表４参照）
の実施例に対応しているものであるので、ここでは詳細
な説明は省略する。

【００７２】次に、これまで説明した移動体５７の合金
膜（実施例１，２の合金膜）と振動体５２の各種複合樹
脂層（実施例５〜１３の複合樹脂層）とを組み合わせて
用いた振動波モータの評価結果について、表８を用いて
説明する。なお、この評価結果は、第１実施形態のモー
タと同様に、定格の回転数６０ｒｐｍ、トルク８ｋｇ・
ｃｍで連続運転を行ったときの評価結果である。

【００７３】

【表８】

【００７４】まず、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材のみを充填した実施例５の複合樹脂層と
を組み合せた場合は、モータ性能は「○」であったが、
回転精度と相対摩耗量は△でやや悪い結果であった。

【００７５】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材と潤滑剤であるフッ素樹脂を充填した実
施例６の複合樹脂層とを組み合わせた場合は、モータ性
能と回転精度が「○」で相対摩耗量は「△」であった。

【００７６】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材である炭素化カーボン（ＣＢ）を重量
比で３５％充填し、潤滑剤であるフッ素樹脂およびグラ
ファイト粉末を充填した実施例７の複合樹脂層を組み合
わせた場合は、モータ性能および回転精度が「○」で、
相対摩耗量が「△」であった。そして、モータを分解し
てみると、合金膜の一部に非常にわずかであるが付着物
が見られた。

【００７７】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＥＮに強化材である炭素繊維（ＣＦ）を重量比で２０
％充填し、潤滑剤であるフッ素樹脂およびグラファイト
粉末を充填した実施例８の複合樹脂層を組み合わせた場
合は、全ての評価項目が「○」であった。

【００７８】また、実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
液晶性の全芳香族ポリエステル（ＬＣＰ２）に炭素繊維
（ＣＦ）を３０％充填した実施例１１の複合樹脂層とを
組み合せた場合は、モータ性能と相対摩耗量が「○」
で、回転精度は「△」であった。なお、この場合は、複
合樹脂層に潤滑剤としてフッ素樹脂を充填し、安定した
摺接面を得る必要がある。

【００７９】また、実施例のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と、
ＰＴＦＥとＰＯＢの樹脂組成物に炭素化カーボンビーズ
（ＣＢ）を重量比で１５％充填した実施例１２の複合
樹脂層はモータ性能が「△」であったが、回転精度と相
対摩耗は良く「○」であった。

【００８０】実施例２のフッ素樹脂を２．５％共折した
Ｎｉ−Ｐ合金膜と、ＰＥＮに強化剤と潤滑剤のフッ素樹
脂およびグラファイト粉末とを充填した実施例７および
実施例８の複合樹脂層とを組み合わせた場合は、実施例
のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と組み合せたときと全く同じ評
価結果が得られた。但し、実施例８の複合樹脂層を用い
た場合は、相手の合金膜に摺動方向の傷がわずかに見ら
れた。

【００８１】実施例２のＮｉ−Ｐ合金膜と実施例１１お
よび実施例１２の複合樹脂層とを組み合わせた場合も、
実施例１のＮｉ−Ｐ−Ｂ合金膜と組み合わせたときと同
じ結果が得られ、実施例１１の複合樹脂層を用いた場合
は合金膜に摺動方向の傷が見られた。

【００８２】なお、本実施形態では、振動体５２の摺接
面に複合樹脂層を設け、移動体５７の摺接面に合金膜を
設けた場合について説明したが、本発明では、振動体の
摺接面に合金膜を形成し、移動体の摺接面に複合樹脂層
を設けてもよい。

【００８３】また、以上の各実施形態で説明した振動波
モータの回転軸１０は、例えば図１に示すように複写機
の転写ドラム駆動機構に連結され、転写ドラムを安定的
に駆動する等、種々の装置の駆動源として用いられる。

【００８４】なお、本発明は、以上の実施形態および変
形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせ
て用いてもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明で
は、振動体および接触体のうち一方の摺接面に三元合金
の無電解ニッケル膜を形成し、他方の摺接面にフッ素樹
脂等の強化材を含有した複合樹脂層を形成している。ま
た、本願第２の発明では、一方の摺接面にフッ素樹脂を
共析した無電解ニッケル膜を形成し、他方の摺接面に炭
素繊維等の強化材を含有した複合樹脂層を形成してい
る。

【００８６】このため、上記第１の発明を用いれば、一
方の摺接面側に硬質な炭化ケイ素の粒子を含有していな
いので、他方の摺接面側の複合樹脂層の摩耗を抑えるこ
とができる。

【００８７】しかも、これら第１および第２の発明を用
いれば、駆動装置の運転初期において、上記一方の摺接
面にフッ素樹脂膜を均一に形成させて潤滑性を向上させ
ることができるとともに、複合樹脂層からの摩耗粉の発
生を抑え、その摩耗粉の無電解ニッケル膜への付着や複
合樹脂層への堆積を防止することができる。したがっ
て、振動体と接触体との間の摩擦係数を安定させ、駆動
性能や回転精度が優れ、寿命が長い振動型駆動装置を実
現することができる。

【００８８】なお、無電解ニッケル膜を１００〜４００
℃で加熱硬化処理すれば、より硬質かつ安定した合金膜
を形成することができる。

【００８９】また、複合樹脂層に潤滑剤を含有させれ
ば、より優れた駆動性能等を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である振動波モータの断
面図である。

【図２】上記振動波モータを構成する振動体と移動体の
部分拡大断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態である振動波モータの断
面図である。

【符号の説明】

１，５１ 圧電素子 ２，５２ 振動体 ５ 支持体 ６，５６ 複合樹脂層 ７，５７ 移動体

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動が励起される振動体と、この振動体
   に接触する接触体とを相対的に摩擦駆動する振動型駆動
   装置において、 前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面に、三
   元合金の無電解ニッケル膜を設け、他方の摺接面に、樹
   脂又は樹脂組成物に強化材を含有させた複合樹脂層を設
   けたことを特徴とする振動型駆動装置。
2. 【請求項２】 前記無電解ニッケル膜が、１００〜４０
   ０℃で加熱硬化処理されていることを特徴とする請求項
   １に記載の振動型駆動装置。
3. 【請求項３】 前記無電解ニッケル膜が、ニッケル−リ
   ン−ホウ素合金からなることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の振動型駆動装置。
4. 【請求項４】 前記樹脂が、熱可塑性樹脂又はフッ素樹
   脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに
   記載の振動型駆動装置。
5. 【請求項５】 前記熱可塑性樹脂が、ポリエーテルニト
   リル（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
   Ｋ）又は液晶性の全芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）であ
   ることを特徴とする請求項４に記載の振動型駆動装置。
6. 【請求項６】 前記フッ素樹脂が、四フッ化エチレン樹
   脂（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項４に記載
   の振動型駆動装置。
7. 【請求項７】 前記樹脂組成物が、フッ素樹脂とポリオ
   キシベンゾイル（ＰＯＢ）又はポリイミド（ＰＩ）とか
   らなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
   載の振動型駆動装置。
8. 【請求項８】 前記強化材が、炭素繊維、粒状若しくは
   球状の炭素ビーズ又は炭素繊維と炭素ビーズの混合物で
   あることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
   の振動型駆動装置。
9. 【請求項９】 前記複合樹脂層に、潤滑剤を含有させた
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の振
   動型駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記潤滑剤が、フッ素樹脂又はフッ素
    樹脂とグラファイト粉末の混合物であることを特徴とす
    る請求項９に記載の振動型駆動装置。
11. 【請求項１１】 振動が励起される振動体と、この振動
    体に接触する接触体とを相対的に摩擦駆動する振動型駆
    動装置において、 前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面に、フ
    ッ素樹脂を重量比で１．５〜８．５％共析した無電解ニ
    ッケル膜を設け、他方の摺接面に、樹脂又は樹脂組成物
    に強化材を含有させた複合樹脂層を設けたことを特徴と
    する振動型駆動装置。
12. 【請求項１２】 前記無電解ニッケル膜が、１００〜４
    ００℃で加熱硬化処理されていることを特徴とする請求
    項１１に記載の振動型駆動装置。
13. 【請求項１３】 前記無電解ニッケル膜が、ニッケル−
    リン合金又はニッケル−ホウ素合金からなることを特徴
    とする請求項１１又は１２に記載の振動型駆動装置。
14. 【請求項１４】 前記樹脂が、熱可塑性樹脂又はフッ素
    樹脂であることを特徴とする請求項１１から１３のいず
    れかに記載の振動型駆動装置。
15. 【請求項１５】 前記熱可塑性樹脂が、ポリエーテルニ
    トリル（ＰＥＮ）、ポーリエーテルエーテルケトン（Ｐ
    ＥＥＫ）又は液晶性の全芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）
    であることを特徴とする請求項１４に記載の振動型駆動
    装置。
16. 【請求項１６】 前記フッ素樹脂が、四フッ化エチレン
    樹脂（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項１４に
    記載の振動型駆動装置。
17. 【請求項１７】 前記樹脂組成物が、フッ素樹脂とポリ
    オキシベンゾイル（ＰＯＢ）又はポリイミド（ＰＩ）と
    からなることを特徴とする請求項１１から１３のいずれ
    かに記載の振動型駆動装置。
18. 【請求項１８】 前記強化材が、炭素繊維、粒状若しく
    は球状の炭素ビーズ又は炭素繊維と炭素ビーズの混合物
    であることを特徴とする請求項１１から１７のいずれか
    に記載の振動型駆動装置。
19. 【請求項１９】 前記複合樹脂層に、潤滑剤を含有させ
    たことを特徴とする請求項１１から１８のいずれかに記
    載の振動型駆動装置。
20. 【請求項２０】 前記潤滑剤が、フッ素樹脂又はフッ素
    樹脂とグラファイト粉末の混合物であることを特徴とす
    る請求項１９に記載の振動型駆動装置。
21. 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれかに記載の
    振動型駆動装置を備えたことを特徴とする装置。