JP2009077545A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子の電極膜と配線部材の接続を容易にし、且つ安定した通電を確保した信頼性のある駆動装置を提供する。
【解決手段】平板状に形成され、両面に電極膜が形成された複数の圧電素子３と、複数の圧電素子の間に挟まれた導電性の振動板と、圧電素子と振動板とに通電する板状の導電部材５と、複数の圧電素子の内の１つに接続された棒状の駆動部材１と、駆動部材に対して移動可能に摩擦係合された被駆動部材８と、駆動部材を支持すると共に、圧電素子と、振動板と、板状の導電部材とを加圧して挟むことにより、圧電素子と板状の導電部材との電気的な導通を保持する支持部材２，７とを備える
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子を用いた駆動装置の給電構造に関するものである。

従来の圧電素子を用いた駆動装置では、いろいろな形式の給電構造が提案されているが、一例として図６を参照しながら従来の駆動装置について説明する。

図６は従来の駆動装置の側面図である。

振動発生部材１００の一方の表面に円柱状の駆動部材１４０が結合され、駆動部材１４０には被駆動部材１８０が摩擦係合されている。駆動部材１４０は不図示の支持部材により保持されている。

振動発生部材１００は、円板状の圧電素子１１０，１２０と、圧電素子１１０，１２０の内側の表面に貼り合わされた振動板１３０とを備えている。

圧電素子１１０，１２０の両面には電極膜が形成されている。

振動板１３０は圧電素子１１０，１２０よりやや径の大きい円板状の金属板からなる。この振動板１３０は、圧電素子１１０，１２０の電極膜と導通接続されている。

この振動発生部材１００には、リード線１５０及び１５１がハンダ付けにより接続されている。リード線１５０は、一方の圧電素子１１０の電極膜にハンダ付けされている。またリード線１５１は、振動板１３０に接続されている。さらに、一方の圧電素子１１０の電極膜と他方の圧電素子１２０の電極膜はリード線1５２により導通配線される。

このような圧電素子を用いた駆動装置では、振動発生部材１００のリード線１５０と１５１との間に適切な電圧を印加することにより圧電素子１１０，１２０が振動する。この振動は振動発生部材１００の一方の表面に固定された駆動部材１４０を振動させ、駆動部材１４０に摩擦係合された被駆動部材１８０を駆動部材１４０に沿って移動させる。

図７は、他の従来例を示す図である。図７の構造では、圧電素子２１０と引出し電極２５０を接着剤２６０で貼り合わせ加圧し、圧電素子２１０の電極膜２１１の表面の凸凹を利用して、電極膜２１１の凸部２１２と引出し電極２５０を接触させて導電性を維持させている。

さらに図８は他の従来例を示す図である。図８の構造では、圧電素子３１０の表面に形成された電極膜３１１の上に接続電極３１３を形成し、その上にハンダ組成のバンプ３６０を形成している。そして、バンプ３６０の上に引出導電部材３５０をのせて、ヒーター３７０で加熱圧着して導電性を維持させている。なお、図８において、３２０は圧電素子、３３０は振動板である。

これらは公知例として、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００３−１２５４９２号公報

しかしながら、図６に示す駆動装置の給電方法では、リード線の取扱により、ハンダ付けの根元で屈曲が繰り返され断線が起きやすい。また、ハンダフィレットの厚みで薄型化に限界がある。

図７に示す方法では、接着部分が緩み接着結合が剥がれる可能性がある。さらに接着剤硬化時間が必要であるために、製造作業に時間がかかる。

図８に示す方法では、工程が複雑で生産性が低下する。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電素子の電極膜と配線部材の接続を容易にし、且つ安定した通電を確保した信頼性のある駆動装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる駆動装置は、平板状に形成され、両面に電極膜が形成された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の間に挟まれた導電性の振動板と、前記圧電素子と前記振動板とに通電する板状の導電部材と、前記複数の圧電素子の内の１つに接続された棒状の駆動部材と、前記駆動部材に対して移動可能に摩擦係合された被駆動部材と、前記駆動部材を支持すると共に、前記圧電素子と、前記振動板と、前記板状の導電部材とを加圧して挟むことにより、前記圧電素子と前記板状の導電部材との電気的な導通を保持する支持部材と、を備えることを特徴とする。

また、この発明に係わる駆動装置において、前記支持部材は、弾性力を有する弾性部材を用いて、前記圧電素子と、前記振動板と、前記板状の導電部材とを加圧して挟むことを特徴とする。

また、この発明に係わる駆動装置において、前記弾性部材は、前記板状の導電部材に形成された板バネ形状部であることを特徴とする。

また、この発明に係わる駆動装置において、前記弾性部材は、合成高分子材料からなることを特徴とする。

また、この発明に係わる駆動装置において、前記板状の導電部材は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする。

また、この発明に係わる駆動装置において、前記板状の導電部材は、リード線が圧着された圧着端子を有する薄板であることを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子の電極膜と配線部材の接続を容易にし、且つ安定した通電を確保した信頼性のある駆動装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の駆動装置の構成を示す分解斜視図である。図２は給電構造を示す図である。

被駆動部材８に摩擦係合された円柱状（棒状）の駆動部材１は支持部材２の支持部２ａの穴２ｂ、支持部２ｃの穴２ｄに挿入されて、駆動部材１の長手方向に移動可能に保持されている。駆動部材１の１端面に複数の平板状の圧電素子を用いた振動発生部材３が結合されている。

振動発生部材３は２つの円板状の圧電素子３ｂ，３ｃと、この２つの圧電素子に挟まれて貼り合わされた振動板３ａとを備えている。２つの圧電素子３ｂ，３ｃの両面には電極膜３ｂ−１，３ｃ−１が形成されている。本実施形態では、圧電素子は２つであるが、３つ以上を積層した構造でも同様であり、形状も円板以外の形状でもかまわない。

振動板３ａは、２つの圧電素子３ｂ，３ｃよりやや径の大きい円板状の金属板からなる。この振動板３ａは、２つの圧電素子３ｂ，３ｃの振動板３ａに接する電極膜と導電可能に接合されている。

振動発生部材３の振動板３ａの端子部３ａ−１には、駆動部材１に挿通された略メガネ形状のフレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣと略する）５の導電体部５ａがハンダ付けされている。

ＦＰＣ５は、略メガネ形状のレンズに相当する位置に、互いに導電体で繋がった導電体部５ｂ，５ｃを備えている。一方の導電体部５ｂの中心に駆動部材１が貫通する穴が設けられていて、導電体部５ｂは駆動部材１を挿通して、振動発生部材３の外側面の電極膜３ｂ−１（図２の紙面裏側の面）に接触される。

他方の導電体部５ｃはＵ字状に折り曲げられて振動発生部材３のもう一方の外側面の電極膜３ｃ−１に接触するように配置されている。Ｕ字状に折り曲げられたＦＰＣ５と支持部２ａの間にリング形状の弾性力を有する弾性部材４ａが駆動部材１に挿通して備えられている。ＦＰＣ５と保持部材７の間にリング形状（穴無の円板形状でもよい）の弾性力を有する弾性部材４ｂが備えられている。

保持部材７を止めネジ７ｓで支持部材２に取り付けることにより、振動発生部材３、ＦＰＣ５、弾性部材４ａ，４ｂは支持部材２と保持部材７に挟まれて、弾性部材４ａ，４ｂが圧縮された状態で保持される。弾性部材４ａ，４ｂは合成高分子材料（ゴム）から形成されている。安定して電極膜３ｂ−１，３ｃ−１と導電体部５ｂ，５ｃを加圧できればそれ以外の材料も使用可能であるが、硬度等により加圧状態を比較的自由に調整できるためゴムを選択している。ちなみに止めネジ７ｓの止め方を、締め付けトルクや、ワッシャを入れたりして調整することにより、加圧力を調整することもできる。この圧縮の反発力で振動発生部材３の電極膜３ｂ−１，３ｃ−１とＦＰＣ５の導電体部５ｂ，５ｃが加圧密着されて安定した通電状態に保持される。

ＦＰＣ５を通じて適切な電圧を振動発生部材３に印加して振動を起し、駆動部材１を長手方向に振動させる。駆動部材１に摩擦係合された被駆動部材８は駆動部材に沿って移動する。

ＦＰＣ５と電極膜の電気接続を安定させるため、ＦＰＣの導電体部のパターンを縞模様、多点等にして接触圧を集中させる構成にしてもよい。また、ＦＰＣ５の形状は、電極膜との導電性を維持できれば任意に構成して差し支えない。

図３は、第２の実施形態の駆動装置を示す分解斜視図であり、図４は、第２の実施形態の給電構造を示す図である。

第２の実施形態は第１の実施形態と概略同じ構成であるので相違点を主に説明する。

第２の実施形態は、第１の実施形態のＦＰＣの代わりにリード線を使ったものである。

振動発生部材１３の圧電素子１３ｂ，１３ｃの内側面の電極に電圧を印加するためのリード線１６ａが振動板１３ａに形成された略Ｕ字形のリード線圧着部１３ｕに圧着接合されている。

振動発生部材１３の一方の面と支持部材２ａの間には、リード線１６ｂが圧着された薄板状でリング形状の導電部材１５ａとリング形状の弾性部材４ａがともに駆動部材１に挿し込まれている。振動発生部材１３の他方の面と保持部材７の間には、リード線１６ｃが圧着された薄板状でリング形状（穴なしの薄板形状でもよい）の導電部材１５ｂとリング形状（穴なしの円板形状でもよい）の弾性部材４ｂがともに設けられている。

保持部材７を止めネジ７ｓで支持部材２に取り付けることにより、振動発生部材１３、導電部材１５ａ，１５ｂ、弾性部材４ａ，４ｂは支持部材２ａと保持部材７に挟まれて、弾性部材４ａ，４ｂが圧縮された状態で保持される。この圧縮の反発力で振動発生部材１３の電極膜と導電部材１５ａ，１５ｂが加圧密着されて通電状態に保持される。

導電部材１５ａ，１５ｂは振動発生部材１３の電極膜と導電性を維持できれば任意の形状で差し支えない。また、導電部材１５ａ，１５ｂに突起等を付けて接触圧を集中させる構成にすれば、さらに導電性を向上させることができる。

図５は、第３の実施形態の駆動装置の構成を示す分解斜視図である。

第３の実施形態は第２の実施形態と概略同じ構成であるので相違点を主に説明する。

第３の実施形態は第２の実施形態の導電部材１５ａ,１５ｂをバネ性を有する構成にしたものである。

振動発生部材１３の圧電素子１３ｂ，１３ｃの内側面の電極に電圧を印加するためのリード線１６ａが振動板１３ａに形成された略Ｕ字形のリード線圧着部１３ｕに圧着接合されている。

振動発生部材１３の一方の面と支持部材２ａの間には、リード線１６ｂが圧着された薄板状で略リング形状の導電部材２５ａが駆動部材１に挿し込まれている。導電部材２５ａには、板バネ形状部２５ａ−１が形成されており、導電部材２５ａの厚さ方向に弾性を持たせている。振動発生部材１３の他方の面と保持部材７の間には、リード線１６ｃが圧着された薄板状で略リング形状（穴なしの薄板形状でもよい）の導電部材２５ｂが設けられている。導電部材２５ｂには、板バネ形状部２５ｂ−１が形成されており、導電部材２５ｂの厚さ方向に弾性を持たせている。

保持部材７を止めネジ７ｓで支持部材２に取り付けることにより、振動発生部材１３、バネ性を有する導電部材２５ａ，２５ｂは支持部材２ａと保持部材７に挟まれて、バネ性を有する導電部材２５ａ，２５ｂが圧縮された状態で保持される。この圧縮の反発力で振動発生部材１３の電極膜と導電部材２５ａ，２５ｂが加圧密着されて通電状態に保持される。

導電部材２５ａ，２５ｂはバネ性を有し、振動発生部材１３の電極膜と導電性を維持できれば任意の形状で差し支えない。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、各電極膜と導電部材の電気的接続が、電極膜と導電部材の加圧による圧着接続で行われるため、圧電素子自体の振動で接続部分が劣化し断線することが無い。

さらに接着剤や電極膜への半田付けが不要であるため、接続作業が容易であり、振動発生部材を支持する支持手段と圧着接続する押圧手段を共通とすることができ、部品点数と作業工数を減らすことができる。

また各電極膜や振動板との電気的接続を一体のフレキシブルプリント基板で行った場合、柔軟性があるため、接合部に無理な力がかかることが無い。さらに圧着面はフレキシブルプリント基板の導電体部で形成できるため、他の部品を使用することなく広い面積の圧着面を容易に形成できる。

さらに、各電極膜や振動板との電気的接続をリード線が圧着された圧着端子を有する薄板で行った場合も、導電体部である薄板部とリード線の接合部は圧着端子となっているので、接合部に無理な力がかかることが無い。また薄板部にバネ性を持たせた部分を形成することにより、接合部を加圧する弾性部材を兼ねることができ、部品点数をさらに減らすことができる。

本発明の第１の実施形態の駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 第１の実施形態の駆動装置における給電構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態の駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 第２の実施形態の駆動装置における給電構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態の駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 従来の圧電素子を用いた駆動装置における給電構造を示す図である。 従来の他の給電構造を示す図である。 従来のさらに他の給電構造を示す図である。

符号の説明

１ 駆動部材
２ 支持部材
２ａ，２ｂ 支持部
２ｂ，２ｄ 穴
３ 振動発生部材
３ａ 振動板
３ｂ，３ｃ 圧電素子
４ａ，４ｂ 弾性部材
５ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
５ａ，５ｂ，５ｃ 導電体部
７ 保持部材
７ｓ 止めネジ
８ 被駆動部材
１３ 振動発生部材
１３ａ 振動板
１３ｕ リード線圧着部
１５ａ，１５ｂ 導電部材
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ リード線
２５ａ，２５ｂ バネ性を有する導電部材
１００ 振動発生部材
１１０，１２０ 圧電素子
１３０ 振動板
１４０ 駆動部材
１５０，１５１，１５２ リード線
１８０ 被駆動部材
２１０ 圧電素子
２１１ 電極膜
２１２ 電極膜凸部
２５０ 引出電極
２６０ 接着剤
３１０ 圧電素子
３１１ 電極膜
３１３ 接続電極
３５０ 引出電極
３６０ バンプ
３７０ ヒーター

Claims (6)

1. 平板状に形成され、両面に電極膜が形成された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子の間に挟まれた導電性の振動板と、
   前記圧電素子と前記振動板とに通電する板状の導電部材と、
   前記複数の圧電素子の内の１つに接続された棒状の駆動部材と、
   前記駆動部材に対して移動可能に摩擦係合された被駆動部材と、
   前記駆動部材を支持すると共に、前記圧電素子と、前記振動板と、前記板状の導電部材とを加圧して挟むことにより、前記圧電素子と前記板状の導電部材との電気的な導通を保持する支持部材と、
   を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 前記支持部材は、弾性力を有する弾性部材を用いて、前記圧電素子と、前記振動板と、前記板状の導電部材とを加圧して挟むことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記弾性部材は、前記板状の導電部材に形成された板バネ形状部であることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記弾性部材は、合成高分子材料からなることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
5. 前記板状の導電部材は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記板状の導電部材は、リード線が圧着された圧着端子を有する薄板であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

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