JPH11318090A - 振動型駆動装置、その製造方法およびそれを備えた機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触体の摺接面に無電解メッキ膜の特性を生
かした硬化膜を用いた振動型駆動装置を、低コストで量
産性良く提供する。 【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、前記振動体２および前記接触体７の
うち一方の摺接面を平面度だし加工後に無電解メッキを
施して硬化膜を形成し、他方の摺接面を樹脂又は樹脂組
成物に強化材を含有させた複合樹脂層６で形成した振動
型駆動装置。

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形成に係る振動型駆動装置、
その製造方法およびそれを備えた機器に関するものであ
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
摺接面は、例えば平均粒子径が１μｍ程度のフッ素樹脂
（例えば、ＰＴＦＥ）を体積比で５〜２５％均一に分散
した無電解ニッケル膜や、三元合金の無電解ニッケル膜
（例えばＮｉ−Ｐ−Ｂ）を厚さ２０〜３０μｍ程度に形
成し、そのあと４００℃以下で加熱硬化処理をして高硬
度の硬化膜の摺接面を得ていた。この高硬度の硬化膜の
摺接面は、更に例えば粒径３μｍ以下のダイヤモンド微
粒子を用いた研磨材により、平面度だしのためのラップ
加工をおこなって、平面度が３μｍ以下、中心線平均粗
さＲａ（μｍ）が０．０３以下の平面に仕上げていた。

【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〜
３０％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５〜１０％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硬化膜を形成
し、移動体の摺接面に複合樹脂層を形成したものは、両
摺接面間の摩擦係数が安定しており、且つ大きな駆動出
力が期待でき、旦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（硬化膜上）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、振動体の摺接面
を所定の平面度（３μｍ以下）と面粗さＲａ（０．０３
μｍ以下）で形成するのには、 メッキ処理前の摺接面の平面度が悪いため、硬化膜を
約２５μｍと厚くする必要がある メッキ処理後の摺接面の平面度が悪いため、平面度だ
しのための硬化膜の除去する厚みが大きい等の加工時間
に関するコストアップの要因が課題となっていた。

【０００９】又、硬度の高い振動体の摺接面に所定の平
面度（３μｍ以下）或は面粗さ（０．０３μｍ以下）を
形成するのに、研磨材によるラップ加工を前提としてい
たため加工時間が長いほかに量産性にも欠けるという問
題もあった。

【００１０】本発明は、この様な従来技術の問題を解決
するためになされたものであり、振動体或は接触体の摺
接面に無電解メッキ膜の特性を生かした硬化膜を用いた
振動型駆動装置を、低コストで、量産性良く提供するこ
とを目的とするものである。また、その振動型駆動装置
を備えた機器を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の発
明は、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、前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面
を平面度だし加工後に無電解メッキを施して硬化膜を形
成し、他方の摺接面を樹脂又は樹脂組成物に強化材を含
有させた複合樹脂層で形成したことを特徴とする振動型
駆動装置である。

【００１２】前記振動体或は接触体の摺接面の平面度だ
しは研磨加工或は研磨剤を含む回転平定盤で研削加工す
るのが好ましい。前記振動体及び前記移動体の摺接面を
平面度が５μｍ以下で、中心線平均粗さＲａ（μｍ）が
０．４以下の平面に形成することが好ましい。前記無電
界メッキの硬化膜が硬質の微粒子或はフッ素樹脂（例え
ば、ＰＴＦＥ）を共折する無電解ニッケルメッキである
ことが好ましい。

【００１３】前記無電解メッキの硬化膜が三元合金の無
電解メッキであることが好ましい。前記無電解メッキの
硬化膜が凹所を有するメッキ膜にフッ素樹脂（例えば、
ＰＴＦＥ）を封入した無電解ニッケル膜であることが好
ましい。前記無電解メッキの硬化膜が１００〜４００℃
で加熱硬化処理されていることが好ましい。

【００１４】前記振動体の母材がマルテンサイト系ステ
ンレス鋼であることが好ましい。前記振動体の母材が鉄
系（ステンレスを含む）の焼結合金であることが好まし
い。

【００１５】前記振動体は平面度だしの機械加工の前或
は後に応力除去熱処理がおこなわれることが好ましい。
前記接触体の母材がアルミ合金であることが好ましい。
前記接触体のアルミ合金は熱処理型合金であることが好
ましい。

【００１６】本発明の第二の発明は、振動が励起される
振動体と、この振動体に接触する加圧部を有する接触体
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を平面或
はテーパ形状に加工し、加工後無電解メッキを施して硬
化膜を形成し、他方の摺接面をテーパ形状或は平面の樹
脂又は樹脂組成物に強化材を含有した複合樹脂層で形成
したことが好ましい。

【００１７】前記振動体或は前記接触体の摺接面のテー
パ形状は加圧部に加工用加圧力を作用させ、研磨剤を含
む回転平定盤で研削加工して形成することが好ましい。
前記振動体或は接触体のテーパ形状の摺接面を中心線粗
さＲａ（μｍ）が０．４以下で形成することが好まし
い。

【００１８】本発明の第三の発明は、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の製造方法において、前記振
動体および前記接触体のうち一方の摺接面を平面度だし
加工した後、無電解メッキを施して硬化膜を形成する工
程、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形成する工程、前記振動体と前記接
触体を摺接面で接触させる工程を有することを特徴とす
る振動型駆動装置の製造方法である。前記振動体或は接
触体の摺接面の平面度だしは研磨加工或は研磨剤を含む
回転平定盤で研削加工することが好ましい。

【００１９】本発明の第四の発明は、振動が励起される
振動体と、この振動体に接触する加圧部を有する接触体
とを相対的に摩擦駆動する振動型駆動装置の製造方法に
おいて、前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接
面を平面或はテーパ形状に加工した後、無電解メッキを
施して硬化膜を形成する工程、他方の摺接面をテーパ形
状或は平面の樹脂又は樹脂組成物に強化材を含有した複
合樹脂層を形成する工程、前記振動体と前記接触体を摺
接面で加圧して接触させる工程を有することを特徴とす
る振動型駆動装置の製造方法である。

【００２０】前記振動体と前記接触体を一方はテーパ形
状で他方は平面の摺接面で加圧して接触させるのが好ま
しい。前記振動体或は前記接触体の摺接面のテーパ形状
は加圧部に加工用加圧力を作用させ、研磨剤を含む回転
平定盤で研削加工して形成するのが好ましい。

【００２１】本発明の第五の発明は上記の振動波駆動装
置からなることを特徴とする振動波モータである。さら
に、本発明は、上記の振動波駆動装置または振動波モー
タを駆動源として設けたことを特徴とする機器である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
上記の目的を達成するため本発明で第一の実施形態では
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、
前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面を平面
度だし加工後に無電解メッキをおこない硬化膜を形成
し、他方の摺接面を樹脂又は樹脂組成物に硬化材を含有
させた複合樹脂層で形成する。その際振動体或は接触体
の平面度だしは、研磨加工或は研磨剤を含む回転平定盤
で研削加工しておこない、振動体或は接触体の摺接面を
平面度が５μｍ以下で、中心線平均粗さＲａ（μｍ）が
０．４以下の平面で形成する。

【００２３】前記無電解メッキの硬化膜が硬質の微粒子
又はフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を共折する無電解ニッケツ
メッキ膜、三元合金の無電解メッキ膜及び凹所を有する
メッキ膜にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を封入した無電解ニ
ッケルメッキ膜のいずれか１つであって、これらの無電
解メッキは１００〜４００℃で加熱硬化処理された硬化
膜である。

【００２４】前記振動体の母材はマルテンサイト系ステ
ンレス鋼或は鉄系（ステンレス鋼を含む）の焼結合金で
あり、機械加工の前或は後に応力除去熱処理がおこなわ
れる。前記接触体の母材はアルミ合金で形成され、アル
ミ合金としては熱処理型合金とする。

【００２５】本発明の第二の実施形態では、振動体が励
起される振動体と、この振動体に接触する加圧部を有す
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
を平面或はテーパ形状に加工し、加工後に無電解メッキ
をおこない硬化膜を形成し、他方の摺接面をテーパ形状
或は平面の樹脂又は樹脂組成物に硬化材を含有させた複
合樹脂層を設ける。その際、振動体或は接触体の摺接面
のテーパ形状は加圧部に加工用加圧力を作用させ、研磨
剤を含む回転平定盤で研削加工しておこない、振動体或
は接触体のテーパ形状の摺接面を中心線平均粗さＲａ
（μｍ）が０．４以下で形成する。

【００２６】振動体の母材にマルテンサイト系のステン
レスであるＳＵＳ４２０Ｊ２を用いた具体例で加工工程
を説明すると、機械加工が完了したあと、６５０℃で３
時間加熱し、徐冷して応力除去熱処理（焼きなまし）を
行う。次に振動体の摺接面の平面度だしで、所定の平面
度（５μｍ以下）と中心線平均粗さＲａ（０．４μｍ以
下）の平面を形成する。

【００２７】振動体の摺接面の精度が非常に厳しいとき
は、３μｍ程度のダイアモンド粒子を用いた研磨加工を
おこない、平面度が２μｍ程度、中心線平均粗さＲａは
０．０３μｍ程度の平面が得られる。

【００２８】振動体の摺接面の形成をより量産的に実施
したいときは、例えば研磨剤を含む回転平定盤に振動体
の摺接面を置き、必要に応じて適度の荷重を摺接面の真
上に付加して平面度だしの研削加工をおこない、平面度
が４μｍ程度、中心線平均粗さＲａは０．３μｍ程度の
平面が得られる。

【００２９】次に、平面度だし加工が完了した振動体を
無電解メッキ処理する。無電解メッキは全てのメッキ面
に対して均一な厚みの膜を形成するが、特にニッケル系
のメッキは最も一般的で技術も十分確立しており、信頼
性あるメツキ膜である。

【００３０】無電解メッキの膜厚は従来の膜厚２０〜３
０μｍに対し、５〜１０μｍと薄くしてもよい。無電解
メッキの種類としては、よく知られている共析型がある
が、これには炭化ケイ素（ＳｉＣ）等、硬質の微粒子を
共折する硬質複合メッキと、粒径が１μｍ程度のフッ素
樹脂（ＰＴＦＥ）を共析する自己潤滑性メッキがある。
フッ素樹脂を体積比で５〜１５％共析する自己潤滑性の
無電解ニッケルメッキは１００〜４００℃で加熱硬化処
理をすると、ビッカース硬さ（Ｈｖ）が１０００〜６０
０程度の硬化膜が得られる。

【００３１】次に有効な無電解メッキとして三元合金の
無電解メッキがあるが、ニッケル−リン−ホウ素から無
電解ニッケルメッキ（Ｎｉ−Ｐ−Ｂ）は３００℃及び２
００℃の加熱硬化処理でビッカース硬さ（Ｈｖ）がそれ
ぞれ１０００及び９００と高硬度の硬化膜が得られる。

【００３２】三元合金の無電解メッキには上記のＮｉ−
Ｐ−Ｂの他にＮｉ−Ｐ−Ｗ及びＮ−Ｐ−Ｃｏ等のＮｉ−
Ｐ系やＮｉ−Ｂ−Ｗ及びＮｉ−Ｂ−Ｃｏ等のＮｉ−Ｂ系
の合金膜と、さらにＣｏ−Ｐ−Ｗ及びＣｏ−Ｂ−Ｗ等の
無電解コバルトメッキの合金膜等が知られており、これ
等の三元合金の無電解メッキはいずれも１００〜４００
℃で加熱硬化処理して硬質の硬化膜として用いる。

【００３３】特殊な無電解メッキとして凹所を有するメ
ッキ膜にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を封入した自己潤滑性
の複合硬化膜がある。このメッキ膜は多孔性表面性状を
示しており、例えば直径が６０μｍ、深さが６μｍ程度
の点在する凹所にＰＴＦＥを融点以上の温度、例えば３
６０℃で融着封入した硬質の無電解メッキ膜である。

【００３４】次にアルミ合金の接触体の加工工程を説明
すると、アルミ合金としては例えば非熱処理型合金のＡ
ｌ−Ｍｇ系合金（具体的にはＡ５０５６−Ｈ３４材）や
熱処理型合金の２０００、６０００および７０００系の
アルミ合金が用いられるが、無電解メッキをし、そのあ
と加熱硬化処理するさいの接触体の変形等を考慮して、
５１５〜５５０℃で溶体化処理されている熱処理型合金
であるＡ６０６１−Ｔ４材等を使用するのがよい。

【００３５】接触体を旋削加工した後、摺接面をダイア
モンド粒子を用いた研磨加工で平面度２μｍ程度、中心
線平均粗さＲａが０．０３μｍ程度に仕上がる。

【００３６】摺接面の形成をより量産的に実施したいと
きは、研磨剤を含む回転平定盤に接触体の摺接面を置
き、研削加工して仕上げる。その際加工時間の短縮のた
め適度の荷重を摺接面の真上に付加して、平面度だしの
研削加工をおこない、平面度が４μｍ程度、中心線平均
粗さＲａは０．３μｍ程度の平面が得られる。

【００３７】適度の荷重を接触体の加圧部に付加して研
削加工をおこなうと、中心線平均粗さＲａが０．３μｍ
程度のテーパ形状の摺接面が得られる。

【００３８】次に、平面度だし加工が完了した接触体を
無電解メッキ処理する。無電解メッキとして例えば三元
合金の無電解ニッケルメッキ（Ｎｉ−Ｐ−Ｂ）を選択
し、接触体の摺接面に厚み２０〜３０μｍのメッキ膜を
形成し、２００℃で加熱硬化処理をして、ビッカース硬
さ（Ｈｖ）が８５０程度の硬化膜を形成する。メッキ膜
の厚みを２０〜３０μｍと厚めにしたのは接触体の母材
がアルミ合金で比較的軟らかい材料で変形しやすいため
である。

【００３９】本発明においては、振動体或は移動体の他
方の摺接面を樹脂又は樹脂組成物に硬化材を含有させた
複合樹脂層で形成する。

【００４０】複合樹脂層としては、ガラス移転点が１４
５℃の結晶性の熱可塑性樹脂であるポリエーテルニトリ
ル（出光ＰＥＮ）をベース樹脂とし、これに強化材とし
てＰＡＮ系の炭素繊維（ＣＦ）を重量比で２０％、さら
に潤滑剤であるフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）及び黒鉛を重量
比で１０％及び５％、それぞれ充填した複合樹脂で形成
する。

【００４１】振動体或は接触体に複合樹脂層を形成する
方法は、例えば複合樹脂の射出成形品から、リング形状
のワッシャーを削りだしたあと、振動体或は接触体に固
着して、複合樹脂層を形成したあと、振動体或は接触体
の複合樹脂層を切削加工で所定の形状寸法に仕上げ、最
後に前記の加工法で摺接面を形成する。

【００４２】本発明の振動型駆動装置の製造方法は、前
記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面を平面度
だし加工した後、無電解メッキを施して硬化膜を形成す
る工程、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形成する工程、前記振動体と前
記接触体を摺接面で接触させる工程により行う。

【００４３】また、本発明の振動型駆動装置の製造方法
は、前記振動体および前記接触体のうち一方の摺接面を
平面或はテーパ形状に加工した後、無電解メッキを施し
て硬化膜を形成する工程、他方の摺接面をテーパ形状或
は平面の樹脂又は樹脂組成物に強化材を含有した複合樹
脂層を形成する工程、前記振動体と前記接触体を摺接面
で加圧して接触させる工程により行う。

【００４４】本発明の振動波駆動装置は、例えば振動波
モータ、紙送り装置、リニアモータ等に用いることがで
きる。また、本発明の振動波駆動装置は、駆動源として
各種の機器に用いることができる。機器の具体例として
は、カメラなどの光学機器、プリンター，複写機等の事
務機器、パワーウインドー，アクティブサスペンション
等の自動車関連機器が挙げられる。

【００４５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。図１には、本発明の第一の実施形態である振動波
モータ（振動型駆動装置）の全体構成を示す断面図であ
り、図２には、この振動波モータを構成する振動体と接
触体の部分拡大断面図を示している。

【００４６】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
る硬化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。

【００４７】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。

【００４８】中間部材１５の外周部には、環状の接触体
７が同心的に嵌合して設けられている。この接触体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
する軸方向加圧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
向加圧力により、接触体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が発生する軸方向加圧力（つまりは接触体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。

【００４９】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。

【００５０】

【表１】

【００５１】また上記振動波モータの主設計仕様を表２
に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】また本第一の実施形態の振動波モータの振
動体２の硬化膜の例と、その硬化処理温度および荷重５
０ｇｆでのビッカース硬度（Ｈｖ）の実測値を表３に示
す。

【００５４】

【表３】

【００５５】 （注） ＊１ セラミックス カニゼン （商品名 日本カニゼン社） ＊２ カニフロンＢ （商品名 日本カニゼン社） ＊３ ニムフロンＴ （商品名 上村工業社） ＊４ カニボロン （商品名 日本カニゼン社） ＊５ ニダックス （商品名 アルバックテクノ社）

【００５６】また接触体の複合樹脂層６の例とその材料
構成およびロックウエルＭスケールの硬度（ＨＲＭ）を
表４に示す。

【００５７】

【表４】

【００５８】 （注）＊１ ポリエーテルニトリル （出光マテリアル ＰＥＮ） ＊２ ポリエーテルエーテルケトン （ビクトレックス ＰＥＥＫ） ＊３ 全芳香族ポリエステル （アモコ ザイダー ＳＲＴ−５００） ＊４ 炭素繊維 （ＰＡＮ系） ＊５ 炭素微粒子 （鐘紡ベルパール Ｃ−２０００） ＊６ 四フッ化エチレン樹脂 （ダイキン Ｌ２）

【００５９】図１および図２の振動体２はＳＵＳ４２０
Ｔ２を母材とし、機械加工されたあと、摺接面は摺接面
の真上に荷重を付加して、研磨剤を含む回転平定盤で研
削加工され、平面度が４μｍ程度、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）が０．３μｍ程度に仕上げた。次に無電解ニッケル
メッキの方法により、膜厚が５〜１０μｍの表３に示す
無電解メッキの硬化膜を形成し、加熱硬化処理をすると
振動体の摺接面は平面度が５μｍ程度、中心線平均粗さ
（Ｒａ）が０．４μｍ程度の平面に仕上がる。

【００６０】接触体７はアルミ合金の支持体５に表４に
示すリング状の複合樹脂を固着し、切削加工して複合樹
脂層６を形成し、接触体７を構成する。接触体７の複合
樹脂層６の摺接面は荷重を摺接面の真上に付加して、研
磨剤を含む回転平定盤で研削加工し、接触体の摺接面を
平面度５μｍ、中心線平均粗さ（Ｒａ）が複合樹脂層の
材料構成により異なるが０．３〜０．５μｍ程度とな
る。

【００６１】第一の実施形態における振動体（平面）と
接触体（平面）の摺接面の研磨加工および研削加工での
精度の概要を表５に示す。

【００６２】

【表５】 （注） （ ）内は無電解メッキ後の精度を示す。

【００６３】図３は本発明の第二の実施形態である振動
波モータ（振動型駆動装置）を構成する振動体と接触体
の部分拡大断面図を示している。本実施形態の振動体と
接触体の組合わせは図２に示した振動波モータの振動体
と接触体の組合わせと互換性があり、これを図１に示し
た第一実施形態の振動波モータに組込むことで第二の実
施形態の振動波モータが得られる。

【００６４】図３で圧電素子１および振動体２は第一実
施形態の図２と同等のものであり、又接触体１０７は第
一実施形態の接触体７と同様に支持体５に複合樹脂を固
着し、切削して複合樹脂層１０６を形成するが、その複
合樹脂層の摺接面がテーパ形状になっている。

【００６５】図４は接触体１０７の複合樹脂層をテーパ
形状に研削加工するときの説明図で、接触体１０７は一
部拡大して示してある。図４（ａ）で２０は粒度５〜１
０μｍの研磨剤を含む粒度表示が＃２０００のレヂン製
の回転平定盤で５００ｒｐｍで回転する。２１は外径が
φｄの円環状の支持治具で接触体１０７を支持して、支
持体５の外径がφＤの加圧部５ｂに加工用加圧力Ｆを付
加する。図示の通り支持治具の外径φｄは支持体５の加
圧部５ｂの径φＤより小さい。加工用加圧力Ｆは振動体
２の可撓性を考慮して設定するが、一般的には振動波モ
ータの軸方向加圧力（表２で１９Ｋｇｆ）より大きく、
例えば２２Ｋｇｆとする。

【００６６】図４（ｂ）は研削加工後の接触体１０７の
寸法形状を示すもので、支持体５に固着された複合樹脂
層１０６の摺接面の傾きはθ＝９分（０．１５度）で軸
方向の寸法差Ｌが２．６μｍ程度のテーパ形状となり、
又中心線平均粗さＲａは０．３〜０．５μｍである。

【００６７】上記の通り振動体の摺接面を平面とし、接
触体の摺接面をテーパ形状にするのは摺接面同志のなじ
みが早く、摺接面の単位面積あたりの加圧力が早く所定
の設計値となり、摺接面の摩耗の低減に有効であり、又
モータ性能の経時的変動が小さくなるためである。

【００６８】従って本発明の第二の実施形態で振動体の
摺接面をテーパ形状にし、接触体の摺接面を平面にして
も同様の効果が期待できるが、このときの振動体のテー
パ形状は図３における振動体２の加圧部２ｂに加工用加
圧力を与えて、研磨剤を含む回転平定盤上で研削する。

【００６９】図５は第二の実施形態における別の実施例
で一方の摺接面を形成する複合樹脂層を振動体側に形成
したものである。１は圧電素子、５２は圧電素子１に固
着された振動体で第一の実施形態の振動波モータの振動
体２と同じ材料（表２参照）で同じ形に作られている。
５６は複合樹脂層であって、本実施形態では振動体５２
のくし歯の表面（摺接面）に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
（表４参照）により形成される。

【００７０】振動体の摺接面（複合樹脂層５ｂ）は摺接
面の真上に適度の荷重を付加して、研磨剤を含む回転平
定盤で研削加工され、平面度５μｍ、中心線平均粗さ
（Ｒａ）が０．３〜０．５μｍ程度の平面に打上げられ
る。５７はアルミ合金からなる接触体で、特に熱処理型
合金のＡ６０６１−Ｔ４材等が用いられ、第一実施形態
の振動波モータの支持体５と形状寸法が同じにつくらた
あと摺接面はテーパ形状に仕上げられる。

【００７１】図６は接触体５７の摺接面をテーパ形状に
加工するときの説明図で、研磨材を含む回転平定盤２０
に接触体５７の摺接面を置き、径がφＤの加圧部５７ｂ
に接触体５７の支持治具２１をおき、加工用加圧力を付
加して研削加工して、摺接面をテーパ形状にする。

【００７２】加工用加圧力Ｆを振動波モータの軸方向加
圧力（表２参照）より大きい、例えば２２Ｋｇｆとする
と接触体の摺接面の傾きはθ＝９分、軸方向の寸法差ｌ
が２．６μｍ程度のテーパ形状となり、その中心線平均
粗さＲａは０．３μｍ程度である。

【００７３】次に、表３の無電解ニッケルメッキをし、
厚さが２０〜３０μｍのメッキ膜を形成し、加熱硬化処
理をすると、接触体の摺接面は中心線平均粗さ（Ｒａ）
が０．４μｍ程度のテーパ形状となる。

【００７４】上記の通り振動体の摺接面（複合樹脂層）
を平面とし、接触体の摺接面をテーパ形状にするのに対
し、振動体の摺接面をテーパ形状とし、接触体の摺接面
を平面としても、同様の効果が期待できるのは前記の第
二実施形態の場合と同様である。

【００７５】第二の実施形態における振動体（平面）と
接触体（テーパ面）の摺接面の研削加工での精度の概要
を表６に示す。

【００７６】

【表６】 （注） （ ）内は無電解メッキ後の精度を示す。

【００７７】本発明の第二の実施形態の振動波モータを
製作し、表１の目標性能に対応して連続運転テストをし
た。第一のモータでは振動体２の摺接面を研削加工し
て、平面度４μｍ、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．３μ
ｍ程度の平面とし、そのあと表３ののＰＴＦＥを体積
比で５％共析した無電界ニッケルを５〜１０μｍの膜厚
で形成し、３００℃で加熱硬化処理をして、平面度が５
μｍ程度、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．４μｍでビッ
カース硬度（Ｈｖ）が９００程度の摺接面とした。

【００７８】又接触体１０７はアルミ合金（Ａ５０５６
−Ｈ３４材）の支持体５に表４ののポリエーテルニト
リル（ＰＥＮ）をベース樹脂とし、強化剤としてＰＡＮ
系の炭素繊維を重量比で２０％、潤滑剤としてＰＴＦＥ
とグラファイトを重量比でそれぞれ１０％および５％充
填して形成した複合樹脂層１０６を固着したもので摺接
面は中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ程度のテーパ
形状に仕上げている。

【００７９】又第二のモータとして振動体５２の摺接面
に表４ののポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）をベース
樹脂とし、これにＰＡＮ系の炭素繊維を重量比で１０
％、ＰＴＦＥとグラファイトを重量比でそれぞれ５％充
填して形成した複合樹脂層５６を固着したもので摺接面
は平面度が５μｍ程度、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．
３μｍ程度の表面に仕上げてある。

【００８０】一方の接触体５７はアルミ合金（Ａ６０６
１−Ｔ４材）とし、摺接面を中心線平均粗さ（Ｒａ）が
０．３μｍ程度のテーパ形状に形成し、そのあと表３の
の三元合金の無電界ニッケル（Ｎｉ−Ｐ−Ｂ）を２０
〜３０μｍの膜厚で形成し、２００℃で加熱硬化処理し
て、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ程度でビッカ
ース硬度（Ｈｖ）が８５０程度のテーパ形状の摺接面と
した。

【００８１】テストは、モータの回転軸１０の出力側に
パーマトルク（工進製作所製）を連結し、回転負荷を５
Ｋｇｃｍに設定し、回転軸の他端にエンコーダの回転軸
を支持し、６４ｒｐｍ一定で制御しておこなった。

【００８２】モータの性能は３００時間間隔で測定し、
３０００時間迄連続運転をおこない性能の時間変動を確
認した。又３０００時間の連続運転後、モータを分解
し、振動体と接触体のそれぞれの摺接面の摩耗量と中心
線平均粗さＲａ（μｍ）を測定した。

【００８３】第二の実施形態の第一のモータで、モータ
性能の時間変動を最大出力（Ｗ）でみるとスタート時は
６．５Ｗで途中７．２Ｗと最大値を示し、３０００時間
後は７．０Ｗ程度で要求特性をみたしていた。

【００８４】次に、摩耗量とテスト後の摺接面の表面性
状であるが、振動体硬化膜は接触巾０．７ｍｍの内径側
で１．５μｍ、外径側で１．２μｍ、平均で１．３５μ
ｍ摩耗しており時間あたりの摩耗量は０．０００４５μ
ｍと目標面を満たしていた。又摺接面の中心線平均粗さ
Ｒａはスタート時０．４μｍだったのが１．５μｍに低
下していた一方接触体の複合樹脂層は１２μｍ程度摩耗
しており、時間あたりの摩耗量は０．００４μｍで目標
値を満たしており、摺接面の中心線平均粗さは０．４μ
ｍが３μｍ程度に変わっていた。

【００８５】上記のとおり本実施形態の振動波モータで
は長時間運動後、振動体或は接触体摺接面は中心線平均
粗さ（Ｒａ）は低下しているが、性能の最大出力値は目
標値を達成しており、性能の経時的変動は比較的小さ
く、摺接面の摩耗量を当面の目標値を満たしていた。従
って本実施形態で振動体或は接触体を研削加工して得ら
れる平面度或は中心線平均粗さ（Ｒａ）等の摺接面精度
は特に問題とならないことがわかる。

【００８６】第二の実施形態の第二のモータではモータ
性能の時間変動はやはり小さかったが、３０００時間後
の最大出力は６．７Ｗ程度で要求特性を満たしておら
ず、設計的な改良が尚必要であることがわかった。

【００８７】摩耗量については振動体の複合樹脂層の摩
耗量は１８μｍと時間あたりの摩耗量が０．００６μｍ
とやや大きかった。一方接触体の硬化膜の摩耗量は１．
５μｍで目標値に等しかった。摺接面の中心線平均粗さ
（Ｒａ）は振動体の複合樹脂層が０．３μｍから２μｍ
程度となり、接触体硬化膜は０．４μｍが１．３μｍと
なりやはり低下していた。

【００８８】第二のモータでは振動体と接触体の摺接面
を形成する複合樹脂層と無電界ニッケルメッキの材種を
変えることで摩耗量をより低下させることが可能であ
り、又モータ性能の向上も期待できる。又本実施形態で
の振動体或は接触体の研削加工して得られる摺接面精度
も有効であるといえる。

【００８９】また、図７は本発明の振動波駆動装置の一
例として振動波モータを駆動源とする機器の概略図であ
る。２３は大歯車２３ａと小歯車２３ｂを有するギア
で、大歯車２３ａが振動波モータＡ側のギア２０と噛合
している。２４は被駆動部材、例えばレンズ鏡筒で、外
周部に設けられたギア２４ａにギア２３の小歯車２３ｂ
が噛合し、モータの駆動力により回転する。一方、ギア
２３にはエンコーダスリット板２５が取り付けられ、ギ
ア２３の回転をフォトカップラー２６により検出し、例
えばオートフォーカスのためにモータの回転、停止を制
御する。

【００９０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、振
動体或は接触体を機械加工の前或は後で応力除去熱処理
し、そのあと摺接面の平面度だし加工をおこない、接触
体或は振動体は熱処理型合金を用い機械加工後に摺接面
の平面度だし加工或はテーパ形状加工し、摺接面の精度
を最高にしておき、その後無電解メッキをし、加熱硬化
処理をして、振動体或は接触体の摺接面を比較的メッキ
膜が薄くて高い精度を保持した硬質の硬化膜で形成する
ことができる。

【００９１】従って上記の摺接面の形成の工程では、
メッキ膜が薄めでよい。硬質の硬化膜を除去する必要
がない等の点で加工時間の短縮が可能でありコストダウ
ンとなる。又加熱硬化処理したメツキの硬化膜を後加工
せず生地のまま摺接面とするのでメッキ膜の特性を生か
して用いることが可能である。

【００９２】尚、研磨剤を含む回転平定盤での研削加工
で得られる摺接面の平面度或は中心線平均粗さは研磨加
工での精度より低下しているが、長時間耐久での摩耗量
や性能の経時的変動で評価した結果では問題がなく、上
記の研削加工は量産性もあり加工時間の短縮ひいてはコ
ストダウンのため非常に有効である。また、本発明は上
記の振動波駆動装置からなる振動波モータおよびそれを
用いた機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態である振動波モータの断
面図である。

【図２】第一実施形態の振動波モータを構成する振動体
と接触体の部分拡大断面図である。

【図３】第二実施形態の振動波モータの振動体と接触体
の部分拡大断面図である。

【図４】第二実施形態の振動体の摺接面加工の説明図で
ある。

【図５】第二実施形態の他の振動体と接触体の部分拡大
断面図である。

【図６】第二実施形態の他の接触体の摺接面加工の説明
図である。

【図７】振動波モータを駆動源とする機器の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２，５２ 振動体 ３ 筐体 ５ 支持体 ６，１０６，５６ 複合樹脂層 ７，１０７，５７ 接触体 ２０ 回転平定盤

Claims (22)

【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
   の摺接面を平面度だし加工後に無電解メッキを施して硬
   化膜を形成し、他方の摺接面を樹脂又は樹脂組成物に強
   化材を含有させた複合樹脂層で形成したことを特徴とす
   る振動型駆動装置。
2. 【請求項２】 前記振動体或は接触体の摺接面の平面度
   だしは、研磨加工或は研磨剤を含む回転平定盤で研削加
   工す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】 前記振動体及び前記接触体の摺接面を平
   面度が５μｍ以下で、中心線平均粗さＲａ（μｍ）が
   ０．４以下の平面に形成することを特徴とする請求項１
   または２に記載の振動型駆動装置。
4. 【請求項４】 前記無電界メッキの硬化膜が硬質の微粒
   子或はフッ素樹脂を共折する無電解ニッケルメッキであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の振動型駆動装置。
5. 【請求項５】 前記無電解メッキの硬化膜が三元合金の
   無電解メッキであることを特徴とする請求項１に記載の
   振動型駆動装置。
6. 【請求項６】 前記無電解メッキの硬化膜が凹所を有す
   るメッキ膜にフッ素樹脂を封入した無電解ニッケル膜で
   あることを特徴とする請求項１に記載の振動型駆動装
   置。
7. 【請求項７】 前記無電解メッキの硬化膜が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１、４、５および６のいずれかの項に記載の振動型駆
   動装置。
8. 【請求項８】 前記振動体の母材がマルテンサイト系ス
   テンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかの項に記載の振動型駆動装置。
9. 【請求項９】 前記振動体の母材が鉄系の焼結合金であ
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記
   載の振動型駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記振動体は平面度だしの機械加工の
    前或は後に応力除去熱処理がおこなわれることを特徴と
    する請求項１、２、３、８及び９のいずれかの項に記載
    の振動型駆動装置。
11. 【請求項１１】 前記接触体の母材がアルミ合金である
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載
    の振動型駆動装置。
12. 【請求項１２】 前記接触体のアルミ合金は熱処理型合
    金であ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】 振動が励起される振動体と、この振動
    体に接触する加圧部を有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を平面或はテーパ形状に加工
    し、加工後無電解メッキを施して硬化膜を形成し、他方
    の摺接面をテーパ形状或は平面の樹脂又は樹脂組成物に
    強化材を含有した複合樹脂層で形成したことを特徴とす
    る振動型駆動装置。
14. 【請求項１４】 前記振動体或は前記接触体の摺接面の
    テーパ形状は加圧部に加工用加圧力を作用させ、研磨剤
    を含む回転平定盤で研削加工して形成することを特徴と
    する請求項１３に記載の振動型駆動装置。
15. 【請求項１５】 前記振動体或は接触体のテーパ形状の
    摺接面を中心線粗さＲａ（μｍ）が０．４以下で形成す
    ることを特徴とする請求項１３または１４に記載の振動
    型駆動装置。
16. 【請求項１６】 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
    動装置の製造方法において、前記振動体および前記接触
    体のうち一方の摺接面を平面度だし加工した後、無電解
    メッキを施して硬化膜を形成する工程、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
    形成する工程、前記振動体と前記接触体をそれぞれの摺
    接面で接触させる工程を有することを特徴とする振動型
    駆動装置の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記振動体或は接触体の摺接面の平面
    度だしは研磨加工或は研磨剤を含む回転平定盤で研削加
    工することを特徴とする請求項１６に記載の振動型駆動
    装置の製造方法。
18. 【請求項１８】 振動が励起される振動体と、この振動
    体に接触する加圧部を有する接触体とを相対的に摩擦駆
    動する振動型駆動装置の製造方法において、前記振動体
    および前記接触体のうち一方の摺接面を平面或はテーパ
    形状に加工した後、無電解メッキを施して硬化膜を形成
    する工程、他方の摺接面をテーパ形状或は平面の樹脂又
    は樹脂組成物に強化材を含有した複合樹脂層で形成する
    工程、前記振動体と前記接触体をそれぞれの摺接面で加
    圧して接触させる工程を有することを特徴とする振動型
    駆動装置の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記振動体と前記接触体を一方はテー
    パ形状で他方は平面の摺接面で加圧して接触させる請求
    項１８に記載の振動型駆動装置の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記振動体或は前記接触体の摺接面の
    テーパ形状は加圧部に加工用加圧力を作用させ、研磨剤
    を含む回転平定盤で研削加工して形成することを特徴と
    する請求項１８に記載の振動型駆動装置の製造方法。
21. 【請求項２１】 請求項１乃至１５のいずれかの項に記
    載の振動波駆動装置からなることを特徴とする振動波モ
    ータ。
22. 【請求項２２】 請求項１乃至１５、２１のいずれかの
    項に記載の振動波駆動装置を駆動源として設けたことを
    特徴とする機器。