振動波モータ、レンズ鏡筒及びカメラ
【課題】良好な駆動性能を得ることのできる振動波モータを提供する。
【解決手段】本発明の振動波モータは、駆動信号により励振される電気機械変換素子１３と、電気機械変換素子に接合される接合面１５が設けられたベース部１８、ベース部から電気機械変換素子側に連続するとともに径方向に延びる溝部１７が周方向に一定の間隔で形成され、励振により振動波を生じる駆動面１６ａが設けられた櫛歯部１９、を有する弾性体１４を備える振動波モータ１０において、弾性体１４の前記駆動面１６ａと交差する側面１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａには、潤滑膜３０が形成された第１の領域６０が形成され、側面での、一組の溝部１７と突起部１９ａとで形成される単位領域における第１の領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、を特徴とする。
【解決手段】本発明の振動波モータは、駆動信号により励振される電気機械変換素子１３と、電気機械変換素子に接合される接合面１５が設けられたベース部１８、ベース部から電気機械変換素子側に連続するとともに径方向に延びる溝部１７が周方向に一定の間隔で形成され、励振により振動波を生じる駆動面１６ａが設けられた櫛歯部１９、を有する弾性体１４を備える振動波モータ１０において、弾性体１４の前記駆動面１６ａと交差する側面１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａには、潤滑膜３０が形成された第１の領域６０が形成され、側面での、一組の溝部１７と突起部１９ａとで形成される単位領域における第１の領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動波モータ、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動波モータは、特許文献１等で公知の様に、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波と略する）を発生させるものである。この進行波によって、駆動面には楕円運動が生じ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動子は駆動される。この様な振動波モータは、低回転でも高トルクを有するという特徴がある。このため、駆動装置に搭載した場合に、駆動装置のギアを省略することができ、ギア騒音をなくすことで静寂化を達成したり、位置決め精度が向上したりできるといった利点がある。
【０００３】
一方、近年、振動波モータは、その径が従来の１／３〜１／５倍程度と縮小されて、小型化、軽量化される傾向がある。この様な小型化された振動波モータは、機器に組み込む際に使い勝手が良く、アプリケーションへの適用化が進み、出荷台数を大幅に伸ばしている。
【０００４】
特許文献２では、小型化された振動波モータが開示されているが、振動波モータを小型化すると、径が小さくなることから発生トルクが低下するという問題がある（トルク＝接線力×径）。振動モータの出力が小さくなると（力＝トルク×回転数）、モータとしての魅力が低下する。この対策として、発生トルクが小さくなった分だけ回転数を大きくしている。
しかし、回転数を従来よりも高くすると、摺動の耐久性が従来よりも厳しく要求される。その対策として、摺動材料を振動子の駆動面に配置することが、特許文献３に開示されている。
一方、特許文献４には、固定潤滑剤を摺動材料に用いた例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３３６２９号公報
【特許文献３】特開平８−２６６０７５号公報
【特許文献４】特開２００８−９２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、固定潤滑剤を摺動材料に用いた場合、共振特性が不良となって十分な駆動性能を得ることができない場合がある。
本発明では、このような問題点を解決し、小型化しても耐久性能が得られ、良好な駆動性能を得ることのできる振動波モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、駆動信号により励振される電気機械変換素子（１３，２１３）と、該電気機械変換素子（１３，２１３）に接合される接合面（１５，２１５）が設けられたベース部（１８，２１８）、前記ベース部（１８，２１８）から電気機械変換素子（１３，２１３）側に連続するとともに径方向に延びる溝部（１７，２１７）が周方向に一定の間隔で形成され、前記励振により振動波を生じる駆動面（１６ａ，２１６ａ）が設けられた櫛歯部（１９，２１９）、を有する弾性体（１４，２１４）と、前記弾性体（１４，２１４）の前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材（２０，２２０）と、を備える振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）と交差する側面（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａ，２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ）には、潤滑膜（３０，２３０）が形成された第１の領域（６０）が形成され、該側面（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａ，２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ）での、一組の前記溝部（１７，２１７）と突起部（１９ａ，２１９ａ）とで形成される単位領域における前記第１の領域（６０）の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記側面（１６ｂ，２１６ｂ）における、前記第１の領域（６０）と前記潤滑膜が形成されていない第２の領域（６１）との境界の、前記接合面（１５，２１５）からの距離が一定であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記側面（１６ｂ，２１６ｂ）における、前記第１の領域（６０）と前記第２の領域（６１）との境界の、前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）からの距離が一定であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記潤滑膜（３０，２３０）は、前記櫛歯部（１９，２１９）の表面全体に形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０）において、前記弾性体（１４）は、前記ベース部（１８）から径方向に延びる固定用フランジ部（２２）を有し、該固定用フランジ部（２２）は、前記第２の領域（６１）であること、を特徴とする振動波モータ（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記潤滑膜（３０，２３０）は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）を備えるレンズ鏡筒（１１０，２００）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）を備えるカメラ（１２０）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な駆動性能を得ることのできる振動波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態の振動波モータを説明する図である。
【図２】第一実施形態の振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。
【図３】第一実施形態の振動波モータをレンズ鏡筒に搭載した実施形態を示す。
【図４】弾性体を移動子側から見た図である。
【図５】弾性体の断面図であり、図５（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図５（ｂ）は図４のｂ−ｂ断面図である。
【図６】本実施形態に対する比較形態である。
【図７】弾性体の駆動面に固定潤滑膜を形成した場合の共振特性曲線を示す図であり、（ａ）は本実施形態の場合の共振特性曲線であり、（ｂ）は比較形態の共振特性曲線である。
【図８】振動子の等価回路モデルである。
【図９】フランジ部に潤滑塗装膜が形成されている比較携帯を示す図である。
【図１０】比較形態を示す図である。
【図１１】第一実施形態の変形形態である。
【図１２】本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。
【図１３】弾性体に施した潤滑塗装膜を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態）
以下、本発明にかかる振動波モータ１０の第一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、振動波モータ１０を説明する図である。
本実施形態では振動子１１側を固定とし、移動子２０を駆動する様になっている。
振動子１１は、後で説明する様に電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子（以下、圧電体と称する）１３と、圧電体１３を接合した弾性体１４とから構成され、振動子１１には進行性振動波が発生される。
【００１２】
弾性体１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は円環形状である。
弾性体１４は、圧電体１３に接合される接合面１５が設けられたベース部１８、そのベース部１８から移動子２０側に連続するとともに径方向に延びる溝１７が周方向に一定の間隔で形成された櫛歯部１９、を有する。
この櫛歯部１９の先端面が駆動面１６ａとなり移動子２０に加圧接触される。ベース部１８から内径側にフランジ部２２が延伸され、フランジ部２２の最内径部にて固定部材２３により固定されている。
【００１３】
弾性体１４には、摺動部材として潤滑塗装膜３０が施されており、櫛歯部１９全体を覆っている。一方、潤滑塗装膜３０は、圧電体１３の接合面１５やフランジ部２２は覆っていない。この理由についての詳細は後に説明する。
【００１４】
圧電体１３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。圧電体１３表面には電極（図示せず）が配置され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。
【００１５】
移動子２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、駆動面１６ａと接触する摺動面２５の表面には耐摩耗性向上のための表面処理が成されている。
【００１６】
出力軸４０は、ゴム部材４１と出力軸４０のＤカットにはまるように挿入されたストッパー部材４２を介して移動子２０に結合され、出力軸４０とストッパー部材４２はＥクリップ４３等により固定されていて、移動子２０と一体に回転する様にされている。ストッパー部材４２と移動子２０との間のゴム部材４１は、粘着性で移動子２０とストッパー部材４２と結合する機能があり、かつ移動子２０からの振動を出力軸４０へ伝えないための振動吸収との機能があるブチルゴム等が好適である。
【００１７】
加圧部材５０は、出力軸４０のギア部５１とベアリング５２の間に設けられている。この構造により、移動子２０が振動子１１の駆動面１６ａに加圧接触される。
【００１８】
図２は、第一実施形態の振動波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。まず、振動波モータ１０の駆動／制御部について説明する。
発振部１０１は、制御部１０２の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部１０３は、発振部１０１で発生した駆動信号を位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
【００１９】
増幅部１０４は、移相部１０３によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部１０４からの駆動信号は、振動波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動子に進行波が発生し、移動子２０が駆動される。
【００２０】
回転検出部１０５は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子２０の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部１０２に伝達する。
【００２１】
制御部１０２は、レンズ鏡筒内またはカメラ本体のＣＰＵからの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動を制御する。制御部１０２は、回転検出部１０５からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部１０１の周波数を制御する。
【００２２】
次に、第一実施形態の振動波モータ１０の動作を説明する。
制御部１０２からの駆動指令により、発振部１０１から駆動信号が発生される。その駆動信号は移相部１０３により９０度位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部１０４により所望の電圧に増幅される。駆動信号は、振動波モータ１０の圧電体１３に印加され、圧電体１３は励振され、その励振によって弾性体１４には４次の曲げ振動が発生する。
【００２３】
圧電体１３はＡ相とＢ相とに分けられており、駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０度位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、４波の進行波となる。
【００２４】
進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面１６ａに加圧接触された移動子２０は、この楕円運動によって摩擦により駆動される。移動子２０の駆動により駆動された移動子２０には、光学式エンコーダが配置されており、そこから、電気パルスが発生し、制御部１０２に伝達される。制御部１０２は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となる。
【００２５】
図３は、第一実施形態の振動波モータ１０をレンズ鏡筒１１０に搭載した実施形態を示す。レンズ鏡筒１１０は、カメラ１２０に着脱可能な交換レンズであるが、これに限定されず、カメラから非着脱可能なレンズ鏡筒であってもよい。
【００２６】
振動波モータ１０はギアユニットモジュール１１３に取り付けられ、ギアユニットモジュール１１３はレンズ鏡筒１１０の固定筒１１４に取り付けられている。振動波モータ１０の出力ギアであるギア部５１は、ギアユニットモジュール１１３の減速ギア１１５を介して、カム環１１６に回転運動が伝達され、カム環１１６は回転駆動する。
【００２７】
カム環１１６には、周方向に対して斜めにキー溝１１７が切られたおり、該キー溝１１７に固定ピン１１８が挿入されたＡＦ環１１９は、カム環１１６が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
レンズ鏡筒１１０の外側固定筒１１４ａと内側固定筒１１４ｂの間に回路１２１が設けられ、振動波モータ１０の駆動、制御、回転数の検出、振動センサーの検出等を行う。
【００２８】
図４は、弾性体１４を移動子２０側から見た図である。図５は弾性体１４の断面図であり、図５（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図５（ｂ）は図４のｂ−ｂ断面図である。潤滑塗装膜３０は、弾性体１４の駆動面１６ａ及び外周面１６ｂおよび内周面１６ｃの全体を覆っている。さらに、溝１７の内面１７ａも覆っている。すなわち、潤滑塗装膜３０は、櫛歯部１９の全体を覆っている。さらに、ベース部１８の外周面の全体、及び内周面の一部も覆っている。ただし、フランジ部２２は、潤滑塗装膜３０で覆われていない。
【００２９】
これに対して、図６は本実施形態に対する比較形態である。
図６（ａ）で示す比較形態Ａの潤滑塗装膜３０’は、櫛歯部１９の駆動面１６ａおよび外周面１６ｂ全体を覆っているが、内周面１６ｃは、櫛歯部１９の突起部１９ａの上面しか覆っていない。このため、外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０’が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在している可能性がある。
【００３０】
図６（ｂ）で示す比較形態Ｂの潤滑塗装膜３０’’は、弾性体１４の駆動面１６ａおよび内周面１６ｃ全体を覆っているが、外周面１６ｂは、突起部１９ａの上面しか覆っていない。このため、突起部１９ａの外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０’’が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在している可能性がある。
【００３１】
図７は、弾性体１４の駆動面１６ａに固定潤滑膜を形成した場合の共振特性曲線を示す図である。図７（ａ）は本実施形態の場合の共振特性曲線であり、図７（ｂ）は、上述の比較形態Ａ及び比較形態Ｂの場合の共振特性曲線である。
【００３２】
図７（ａ）で示す本実施形態の場合、共振特性曲線において共振点と反共振点とが１個ずつとなっている。
これに対して図７（ｂ）で示す比較形態Ａ及び比較形態Ｂの場合、共振特性曲線に乱れが生じている。この不良の共振特性曲線では、曲線のピークが複数存在して乱れており、図７（ａ）の場合と比べて共振抵抗値も大きめである。
【００３３】
小型化された振動波モータ（超音波モータ）の場合、回転数を大きくしなくてはならず、従来の大型円環型の超音波モータ（例えば径３０ｍｍ以上）よりも共振特性を向上させる必要がある。しかし、図７（ｂ）の様な共振特性曲線が発生した場合、良好な駆動性能を得ることができない。
しかし、本実施形態によると、図７（ａ）のように共振特性曲線に乱れがなく、良好な駆動性能を得ることができる。
【００３４】
図７（ｂ）の様に共振特性曲線に乱れが生じる理由を図８にて説明する。
図８は、振動子１１の等価回路モデルである。ここで、Ｃｄは圧電体１３の静電容量を示し、Ｒは振動子１１の振動エネルギーの損失を示し、Ｃは振動子１１のスプリング要素を示し、Ｌは振動子１１の質量要素を示していて、これらを電気的な要素として等価している。
本実施形態の振動波モータ１０は、４波の曲げ振動を用いているが、各波の曲げ振動が並列に等価回路を構成しているモデルとなる。
【００３５】
通常の場合、図８の（１）〜（４）のＣｄ、Ｒ、Ｃ、Ｌはほぼ同じ値を示し、その場合、振動子１１全体として図７（ａ）の様に共振点と反共振点とが１個ずつといった共振特性曲線となる。しかし図８の（１）〜（４）のＣｄ、Ｒ、Ｃ、Ｌがそれぞれ異なった値を持った場合、（１）〜（４）のそれぞれが異なった共振点、半共振点を持ち、その結果、全体として図７（ｂ）の様な、曲線のピークがいくつもあり、乱れていて、共振抵抗値も大きい共振特性曲線となる。
【００３６】
特に、本実施形態の様に進行波型の振動波モータ１０では、櫛歯部１９を設けることで、曲げ振動振幅を増幅しているため、櫛歯部１９の質量や振動エネルギーの損失が一様でないと、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が異なってしまうと推定される。
【００３７】
図５に示す本実施形態の場合は、突起部１９ａ全体が一様に潤滑塗装膜３０に覆われているため、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となっていると考えられる。
【００３８】
一方、図６（ａ），（ｂ）の場合には、突起部１９ａの外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在し、塗り斑が生じている。潤滑塗装膜３０は金属に比べ損失要素が大きく、そのため、塗り斑があると損失要素（すなわりＲ）にムラが発生することとなる。また、潤滑塗装膜３０は薄膜といえども質量があり、そのため、塗り斑があると質量要素（すなわちＬ）にムラが発生することとなり、その結果、図６（ａ）、（ｂ）には、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値がそれぞれ異なってしまったものと考えられる。
【００３９】
なお、比較形態Ｃとして、図９に、フランジ部２２に潤滑塗装膜３０’’’が形成されている形態を示す。比較形態Ｃにおいては、本実施形態と同様に、潤滑塗装膜３０’’’は、櫛歯部１９の全体を覆っている。従って、図７（ａ）の共振特性曲線を得ることができると考えられる。しかし、この状態で固定部材２３に取り付けられると、駆動面１６ａが変形し、駆動面１６ａの平面度が確保できず、移動子２０との間で良好な摺動が出来ない可能性がある。これは、フランジ部２２に施された潤滑塗装膜３０’’’の厚さムラが影響するからであると考えられる。ゆえに、フランジ部２２には潤滑塗装膜３０’’’は存在しないことが好ましい。
【００４０】
また、図１０は比較形態Ｄを示す図である。図１０（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図１０（ｂ）は振動子１１を外周面１６ｂ側から見た図である。比較形態Ｄでは、図１０（ｂ）に示すように、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝１７と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状になっていない。すなわち、単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状が、その単位領域と隣接する単位領域（図中Ｙで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状と異なっている。
【００４１】
この場合も、共振特性曲線において図７（ｂ）の様なピークがいくつも発生する。塗装のムラが発生しているのはベース部１８であるため、櫛歯部１９にムラがある場合ほど影響しないが、やはり各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が異なってくると考えられる。したがって、この比較形態Ｄのような、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝１７と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状になっていない形態も好ましくない。
【００４２】
図１１は本実施形態の変形形態である。図示するように、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝部と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状となっている。すなわち、単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状が、その単位領域と隣接する単位領域（図中Ｙで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状と等しい。
この場合、上述の変形形態と異なり、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となり、図７（ａ）で示す共振特性曲線となる。
【００４３】
以上より、本実施形態及び変形形態では、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となる。これによって振動子１１の共振特性が図７（ａ）の様な共振点と反共振点とが１個ずつの曲線となり、共振抵抗値が小さくなる。したがって、駆動効率を向上でき、回転数を大きくした小型超音波モータを達成することができる。
【００４４】
潤滑塗装膜３０は、主成分をポリアミドイミドとし、添加剤をＰＴＦＥとした。また、潤滑塗装膜３０は、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、かつ膜厚が５０μｍ以下（例えば４０μｍ）となることが好ましい。主成分をポリアミドイミドで、添加剤にＰＴＦＥとすると、回転を大きくした場合の耐久性能が確保できる。
【００４５】
ヤング率を４Ｇｐａ以上と硬めの樹脂材料にすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子１１の損失の増加を抑えることができ、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値がほぼ同じになる。
【００４６】
膜厚を５０μｍ以下とすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子１１の損失の増加を抑えることができ、さらに、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値、Ｌ値がほぼ同じになる。
【００４７】
第一実施形態では、回転数が大きくする必要がある小型超音波モータとして説明しているが、回転数を大きくなり、そのため耐久性が必要となる小型という範疇は、弾性体１４の外径φ２０以下と考えており、従ってφ２０以下の進行波型超音波モータにおいて本実施形態の大きな効果が表れる。
【００４８】
（第二実施形態）
図１２は、本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒２００を説明する図であり、リング状の振動波モータ２１０をレンズ鏡筒２００に組み込んだ状態の図である。
振動子２１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした圧電体２１３と、圧電体２１３を接合した弾性体２１４とから構成されている。振動子２１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波として説明する。
【００４９】
弾性体２１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。
弾性体２１４は、圧電体２１３に接合される接合面２１５が設けられたベース部２１８、そのベース部２１８から移動子２２０側に連続するとともに径方向に延びる溝２１７が周方向に一定の間隔で形成された櫛歯部２１９、を有する。
この櫛歯部２１９の先端面が駆動面２１６ａとなり移動子２２０に加圧接触される。
このように溝２１７を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体２１３側に近づけ、これにより駆動面２１６ａの進行波の振幅を増幅させるためである。
【００５０】
圧電体２１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。
【００５１】
圧電体２１３における弾性体２１４と反対側（以下、この方向を便宜上、下側という、また、弾性体２１４側を上側という）には、不織布（図示せず）、加圧板２５２、加圧部材２５０が配置されている。
不織布は、フェルトを例としたものであり、圧電体２１３の下側に配置されていて、振動子２１１の振動を加圧板２５２や加圧部材２５０に伝えないようにするものである。
【００５２】
加圧板２５２は、加圧部材２５０の加圧を受けるようにされている。
加圧部材２５０は、加圧板２５２の下側に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材５０を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材２５０は、押さえ環２５１を介して固定部材２２３に固定されることで、保持される。
【００５３】
移動子２２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面２２５の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
移動子２２０の上側には、移動子２２０の縦方向の振動を吸収するために、ゴム等の振動吸収部材２４１が配置され、その被写体側には出力伝達部２４２が配置されている。
【００５４】
出力伝達部２４２は、固定部材２２３に設けられたベアリング２５３により、加圧方向と径方向とが規制され、これにより移動子２２０の加圧方向と径方向とが規制される。
出力伝達部２４２は、突起部２４３を有し、そこからカム環３１５に接続されたフォーク３１６が嵌合しており、出力伝達部２４２の回転とともに、カム環３１５が回転される。
【００５５】
カム環３１５には、キー溝３１７が斜めに切られており、ＡＦ環３１９に設けられた固定ピン３１８が、キー溝３１７に嵌合して、カム環３１５が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環３１９が駆動され、所望の位置に停止できる様になっている。
固定部材２２３には、押さえ環２５１がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部２４２から移動子２２０、振動子２１１、バネ２５０までが一つのモータユニットとして構成される。
【００５６】
図１３は、弾性体２１４に施した潤滑塗装膜２３０を説明する図である。
潤滑塗装膜２３０は、弾性体２１４の駆動面２１６ａ、外周面２１６ｂおよび内周面２１６ｃ全体を覆う。また、弾性体２１４の櫛歯部１１９を周方向に切断した断面で見た場合は、第一実施形態の図５（ｂ）と同様に、潤滑塗装膜３０は櫛歯部２１９の全体（上面、側面、底面）を覆っている。
【００５７】
第二実施形態は大型円環型であるが、共振特性の考え方は第一実施形態で説明した内容と同様である。潤滑塗装膜２３０において塗布領域と非塗布領域との境界が一様な境界となるように塗ることにより、振動子２１１の共振特性を図７（ａ）の様な共振点と反共振点とが１個ずつとなるようにすることができ、また、共振抵抗値が小さくなり、駆動効率を向上できる。
【００５８】
本実施形態においても、潤滑塗装膜２３０は、主成分をポリアミドイミドとし、添加剤をＰＴＦＥとした。また、潤滑塗装膜２３０は、ヤング率を４Ｇｐａ以上とし、かつ膜厚は５０μｍ以下（例えば４０μｍ）とした。主成分をポリアミドイミドで、添加剤にＰＴＦＥとすることで、耐久性能を確保できる。ヤング率を４Ｇｐａ以上と硬めの樹脂材料にすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子２１１の損失の増加を抑えることができ、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値がほぼ同じになる。
【００５９】
また、膜厚さを５０μｍ以下とすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子２１１の損失の増加を抑えることができ、さらに、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値、Ｌ値がほぼ同じになる様にできる。
【００６０】
本実施形態では、進行性振動波を用いた振動波モータ２１０で、波数４、９の場合を開示したが、他の波数、５、６、７、８、１０以上でも、同様な構成で、同様な効果が得られる。
また、第一実施形態と同様に潤滑塗装膜３０は、突起部２１９ａ全体を覆い、塗布領域と非塗布領域との境界が一様な境界であれば良く、ベース部２１８の全体が覆われている必要はない。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２１０：振動波モータ、１３，２１３：圧電体、１５，２１５：接合面、１６ａ，２１６ａ：駆動面、１６ｂ，２１６ｂ：外周面、１６ｃ，２１６ｃ：内周面、１７，２１７：溝部、１７ａ：内面、１８，２１８：ベース部、１９，２１９：櫛歯部、１９ａ，２１９ａ：突起部、２０，２２０：移動子、３０，２３０：潤滑塗装膜、６０：塗布領域、６１：非塗布領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動波モータ、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動波モータは、特許文献１等で公知の様に、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波と略する）を発生させるものである。この進行波によって、駆動面には楕円運動が生じ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動子は駆動される。この様な振動波モータは、低回転でも高トルクを有するという特徴がある。このため、駆動装置に搭載した場合に、駆動装置のギアを省略することができ、ギア騒音をなくすことで静寂化を達成したり、位置決め精度が向上したりできるといった利点がある。
【０００３】
一方、近年、振動波モータは、その径が従来の１／３〜１／５倍程度と縮小されて、小型化、軽量化される傾向がある。この様な小型化された振動波モータは、機器に組み込む際に使い勝手が良く、アプリケーションへの適用化が進み、出荷台数を大幅に伸ばしている。
【０００４】
特許文献２では、小型化された振動波モータが開示されているが、振動波モータを小型化すると、径が小さくなることから発生トルクが低下するという問題がある（トルク＝接線力×径）。振動モータの出力が小さくなると（力＝トルク×回転数）、モータとしての魅力が低下する。この対策として、発生トルクが小さくなった分だけ回転数を大きくしている。
しかし、回転数を従来よりも高くすると、摺動の耐久性が従来よりも厳しく要求される。その対策として、摺動材料を振動子の駆動面に配置することが、特許文献３に開示されている。
一方、特許文献４には、固定潤滑剤を摺動材料に用いた例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３３６２９号公報
【特許文献３】特開平８−２６６０７５号公報
【特許文献４】特開２００８−９２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、固定潤滑剤を摺動材料に用いた場合、共振特性が不良となって十分な駆動性能を得ることができない場合がある。
本発明では、このような問題点を解決し、小型化しても耐久性能が得られ、良好な駆動性能を得ることのできる振動波モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、駆動信号により励振される電気機械変換素子（１３，２１３）と、該電気機械変換素子（１３，２１３）に接合される接合面（１５，２１５）が設けられたベース部（１８，２１８）、前記ベース部（１８，２１８）から電気機械変換素子（１３，２１３）側に連続するとともに径方向に延びる溝部（１７，２１７）が周方向に一定の間隔で形成され、前記励振により振動波を生じる駆動面（１６ａ，２１６ａ）が設けられた櫛歯部（１９，２１９）、を有する弾性体（１４，２１４）と、前記弾性体（１４，２１４）の前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材（２０，２２０）と、を備える振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）と交差する側面（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａ，２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ）には、潤滑膜（３０，２３０）が形成された第１の領域（６０）が形成され、該側面（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１７ａ，２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ）での、一組の前記溝部（１７，２１７）と突起部（１９ａ，２１９ａ）とで形成される単位領域における前記第１の領域（６０）の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記側面（１６ｂ，２１６ｂ）における、前記第１の領域（６０）と前記潤滑膜が形成されていない第２の領域（６１）との境界の、前記接合面（１５，２１５）からの距離が一定であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記弾性体（１４，２１４）の前記側面（１６ｂ，２１６ｂ）における、前記第１の領域（６０）と前記第２の領域（６１）との境界の、前記駆動面（１６ａ，２１６ａ）からの距離が一定であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記潤滑膜（３０，２３０）は、前記櫛歯部（１９，２１９）の表面全体に形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０）において、前記弾性体（１４）は、前記ベース部（１８）から径方向に延びる固定用フランジ部（２２）を有し、該固定用フランジ部（２２）は、前記第２の領域（６１）であること、を特徴とする振動波モータ（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）において、前記潤滑膜（３０，２３０）は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、を特徴とする振動波モータ（１０，２１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）を備えるレンズ鏡筒（１１０，２００）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ（１０，２１０）を備えるカメラ（１２０）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な駆動性能を得ることのできる振動波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態の振動波モータを説明する図である。
【図２】第一実施形態の振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。
【図３】第一実施形態の振動波モータをレンズ鏡筒に搭載した実施形態を示す。
【図４】弾性体を移動子側から見た図である。
【図５】弾性体の断面図であり、図５（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図５（ｂ）は図４のｂ−ｂ断面図である。
【図６】本実施形態に対する比較形態である。
【図７】弾性体の駆動面に固定潤滑膜を形成した場合の共振特性曲線を示す図であり、（ａ）は本実施形態の場合の共振特性曲線であり、（ｂ）は比較形態の共振特性曲線である。
【図８】振動子の等価回路モデルである。
【図９】フランジ部に潤滑塗装膜が形成されている比較携帯を示す図である。
【図１０】比較形態を示す図である。
【図１１】第一実施形態の変形形態である。
【図１２】本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。
【図１３】弾性体に施した潤滑塗装膜を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態）
以下、本発明にかかる振動波モータ１０の第一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、振動波モータ１０を説明する図である。
本実施形態では振動子１１側を固定とし、移動子２０を駆動する様になっている。
振動子１１は、後で説明する様に電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子（以下、圧電体と称する）１３と、圧電体１３を接合した弾性体１４とから構成され、振動子１１には進行性振動波が発生される。
【００１２】
弾性体１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は円環形状である。
弾性体１４は、圧電体１３に接合される接合面１５が設けられたベース部１８、そのベース部１８から移動子２０側に連続するとともに径方向に延びる溝１７が周方向に一定の間隔で形成された櫛歯部１９、を有する。
この櫛歯部１９の先端面が駆動面１６ａとなり移動子２０に加圧接触される。ベース部１８から内径側にフランジ部２２が延伸され、フランジ部２２の最内径部にて固定部材２３により固定されている。
【００１３】
弾性体１４には、摺動部材として潤滑塗装膜３０が施されており、櫛歯部１９全体を覆っている。一方、潤滑塗装膜３０は、圧電体１３の接合面１５やフランジ部２２は覆っていない。この理由についての詳細は後に説明する。
【００１４】
圧電体１３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。圧電体１３表面には電極（図示せず）が配置され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。
【００１５】
移動子２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、駆動面１６ａと接触する摺動面２５の表面には耐摩耗性向上のための表面処理が成されている。
【００１６】
出力軸４０は、ゴム部材４１と出力軸４０のＤカットにはまるように挿入されたストッパー部材４２を介して移動子２０に結合され、出力軸４０とストッパー部材４２はＥクリップ４３等により固定されていて、移動子２０と一体に回転する様にされている。ストッパー部材４２と移動子２０との間のゴム部材４１は、粘着性で移動子２０とストッパー部材４２と結合する機能があり、かつ移動子２０からの振動を出力軸４０へ伝えないための振動吸収との機能があるブチルゴム等が好適である。
【００１７】
加圧部材５０は、出力軸４０のギア部５１とベアリング５２の間に設けられている。この構造により、移動子２０が振動子１１の駆動面１６ａに加圧接触される。
【００１８】
図２は、第一実施形態の振動波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。まず、振動波モータ１０の駆動／制御部について説明する。
発振部１０１は、制御部１０２の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部１０３は、発振部１０１で発生した駆動信号を位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
【００１９】
増幅部１０４は、移相部１０３によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部１０４からの駆動信号は、振動波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動子に進行波が発生し、移動子２０が駆動される。
【００２０】
回転検出部１０５は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子２０の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部１０２に伝達する。
【００２１】
制御部１０２は、レンズ鏡筒内またはカメラ本体のＣＰＵからの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動を制御する。制御部１０２は、回転検出部１０５からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部１０１の周波数を制御する。
【００２２】
次に、第一実施形態の振動波モータ１０の動作を説明する。
制御部１０２からの駆動指令により、発振部１０１から駆動信号が発生される。その駆動信号は移相部１０３により９０度位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部１０４により所望の電圧に増幅される。駆動信号は、振動波モータ１０の圧電体１３に印加され、圧電体１３は励振され、その励振によって弾性体１４には４次の曲げ振動が発生する。
【００２３】
圧電体１３はＡ相とＢ相とに分けられており、駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０度位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、４波の進行波となる。
【００２４】
進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面１６ａに加圧接触された移動子２０は、この楕円運動によって摩擦により駆動される。移動子２０の駆動により駆動された移動子２０には、光学式エンコーダが配置されており、そこから、電気パルスが発生し、制御部１０２に伝達される。制御部１０２は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となる。
【００２５】
図３は、第一実施形態の振動波モータ１０をレンズ鏡筒１１０に搭載した実施形態を示す。レンズ鏡筒１１０は、カメラ１２０に着脱可能な交換レンズであるが、これに限定されず、カメラから非着脱可能なレンズ鏡筒であってもよい。
【００２６】
振動波モータ１０はギアユニットモジュール１１３に取り付けられ、ギアユニットモジュール１１３はレンズ鏡筒１１０の固定筒１１４に取り付けられている。振動波モータ１０の出力ギアであるギア部５１は、ギアユニットモジュール１１３の減速ギア１１５を介して、カム環１１６に回転運動が伝達され、カム環１１６は回転駆動する。
【００２７】
カム環１１６には、周方向に対して斜めにキー溝１１７が切られたおり、該キー溝１１７に固定ピン１１８が挿入されたＡＦ環１１９は、カム環１１６が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
レンズ鏡筒１１０の外側固定筒１１４ａと内側固定筒１１４ｂの間に回路１２１が設けられ、振動波モータ１０の駆動、制御、回転数の検出、振動センサーの検出等を行う。
【００２８】
図４は、弾性体１４を移動子２０側から見た図である。図５は弾性体１４の断面図であり、図５（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図５（ｂ）は図４のｂ−ｂ断面図である。潤滑塗装膜３０は、弾性体１４の駆動面１６ａ及び外周面１６ｂおよび内周面１６ｃの全体を覆っている。さらに、溝１７の内面１７ａも覆っている。すなわち、潤滑塗装膜３０は、櫛歯部１９の全体を覆っている。さらに、ベース部１８の外周面の全体、及び内周面の一部も覆っている。ただし、フランジ部２２は、潤滑塗装膜３０で覆われていない。
【００２９】
これに対して、図６は本実施形態に対する比較形態である。
図６（ａ）で示す比較形態Ａの潤滑塗装膜３０’は、櫛歯部１９の駆動面１６ａおよび外周面１６ｂ全体を覆っているが、内周面１６ｃは、櫛歯部１９の突起部１９ａの上面しか覆っていない。このため、外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０’が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在している可能性がある。
【００３０】
図６（ｂ）で示す比較形態Ｂの潤滑塗装膜３０’’は、弾性体１４の駆動面１６ａおよび内周面１６ｃ全体を覆っているが、外周面１６ｂは、突起部１９ａの上面しか覆っていない。このため、突起部１９ａの外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０’’が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在している可能性がある。
【００３１】
図７は、弾性体１４の駆動面１６ａに固定潤滑膜を形成した場合の共振特性曲線を示す図である。図７（ａ）は本実施形態の場合の共振特性曲線であり、図７（ｂ）は、上述の比較形態Ａ及び比較形態Ｂの場合の共振特性曲線である。
【００３２】
図７（ａ）で示す本実施形態の場合、共振特性曲線において共振点と反共振点とが１個ずつとなっている。
これに対して図７（ｂ）で示す比較形態Ａ及び比較形態Ｂの場合、共振特性曲線に乱れが生じている。この不良の共振特性曲線では、曲線のピークが複数存在して乱れており、図７（ａ）の場合と比べて共振抵抗値も大きめである。
【００３３】
小型化された振動波モータ（超音波モータ）の場合、回転数を大きくしなくてはならず、従来の大型円環型の超音波モータ（例えば径３０ｍｍ以上）よりも共振特性を向上させる必要がある。しかし、図７（ｂ）の様な共振特性曲線が発生した場合、良好な駆動性能を得ることができない。
しかし、本実施形態によると、図７（ａ）のように共振特性曲線に乱れがなく、良好な駆動性能を得ることができる。
【００３４】
図７（ｂ）の様に共振特性曲線に乱れが生じる理由を図８にて説明する。
図８は、振動子１１の等価回路モデルである。ここで、Ｃｄは圧電体１３の静電容量を示し、Ｒは振動子１１の振動エネルギーの損失を示し、Ｃは振動子１１のスプリング要素を示し、Ｌは振動子１１の質量要素を示していて、これらを電気的な要素として等価している。
本実施形態の振動波モータ１０は、４波の曲げ振動を用いているが、各波の曲げ振動が並列に等価回路を構成しているモデルとなる。
【００３５】
通常の場合、図８の（１）〜（４）のＣｄ、Ｒ、Ｃ、Ｌはほぼ同じ値を示し、その場合、振動子１１全体として図７（ａ）の様に共振点と反共振点とが１個ずつといった共振特性曲線となる。しかし図８の（１）〜（４）のＣｄ、Ｒ、Ｃ、Ｌがそれぞれ異なった値を持った場合、（１）〜（４）のそれぞれが異なった共振点、半共振点を持ち、その結果、全体として図７（ｂ）の様な、曲線のピークがいくつもあり、乱れていて、共振抵抗値も大きい共振特性曲線となる。
【００３６】
特に、本実施形態の様に進行波型の振動波モータ１０では、櫛歯部１９を設けることで、曲げ振動振幅を増幅しているため、櫛歯部１９の質量や振動エネルギーの損失が一様でないと、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が異なってしまうと推定される。
【００３７】
図５に示す本実施形態の場合は、突起部１９ａ全体が一様に潤滑塗装膜３０に覆われているため、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となっていると考えられる。
【００３８】
一方、図６（ａ），（ｂ）の場合には、突起部１９ａの外周面１６ｂや櫛歯部１９の底部は、潤滑塗装膜３０が塗布されている塗布領域６０と塗布されていない非塗布領域６１とが不均一に混在し、塗り斑が生じている。潤滑塗装膜３０は金属に比べ損失要素が大きく、そのため、塗り斑があると損失要素（すなわりＲ）にムラが発生することとなる。また、潤滑塗装膜３０は薄膜といえども質量があり、そのため、塗り斑があると質量要素（すなわちＬ）にムラが発生することとなり、その結果、図６（ａ）、（ｂ）には、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値がそれぞれ異なってしまったものと考えられる。
【００３９】
なお、比較形態Ｃとして、図９に、フランジ部２２に潤滑塗装膜３０’’’が形成されている形態を示す。比較形態Ｃにおいては、本実施形態と同様に、潤滑塗装膜３０’’’は、櫛歯部１９の全体を覆っている。従って、図７（ａ）の共振特性曲線を得ることができると考えられる。しかし、この状態で固定部材２３に取り付けられると、駆動面１６ａが変形し、駆動面１６ａの平面度が確保できず、移動子２０との間で良好な摺動が出来ない可能性がある。これは、フランジ部２２に施された潤滑塗装膜３０’’’の厚さムラが影響するからであると考えられる。ゆえに、フランジ部２２には潤滑塗装膜３０’’’は存在しないことが好ましい。
【００４０】
また、図１０は比較形態Ｄを示す図である。図１０（ａ）は図４のａ−ａ断面図、図１０（ｂ）は振動子１１を外周面１６ｂ側から見た図である。比較形態Ｄでは、図１０（ｂ）に示すように、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝１７と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状になっていない。すなわち、単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状が、その単位領域と隣接する単位領域（図中Ｙで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状と異なっている。
【００４１】
この場合も、共振特性曲線において図７（ｂ）の様なピークがいくつも発生する。塗装のムラが発生しているのはベース部１８であるため、櫛歯部１９にムラがある場合ほど影響しないが、やはり各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が異なってくると考えられる。したがって、この比較形態Ｄのような、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝１７と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状になっていない形態も好ましくない。
【００４２】
図１１は本実施形態の変形形態である。図示するように、振動子１１の外周面１６ｂでの、一組の溝部と突起部１９ａとで形成される単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における塗布領域６０の形状が、全ての単位領域において同じ形状となっている。すなわち、単位領域（図中Ｘで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状が、その単位領域と隣接する単位領域（図中Ｙで示す幅の領域）における、図中斜線で示す塗布領域６０の形状と等しい。
この場合、上述の変形形態と異なり、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となり、図７（ａ）で示す共振特性曲線となる。
【００４３】
以上より、本実施形態及び変形形態では、各波の等価回路のＲ、Ｃ、Ｌの値が一定となる。これによって振動子１１の共振特性が図７（ａ）の様な共振点と反共振点とが１個ずつの曲線となり、共振抵抗値が小さくなる。したがって、駆動効率を向上でき、回転数を大きくした小型超音波モータを達成することができる。
【００４４】
潤滑塗装膜３０は、主成分をポリアミドイミドとし、添加剤をＰＴＦＥとした。また、潤滑塗装膜３０は、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、かつ膜厚が５０μｍ以下（例えば４０μｍ）となることが好ましい。主成分をポリアミドイミドで、添加剤にＰＴＦＥとすると、回転を大きくした場合の耐久性能が確保できる。
【００４５】
ヤング率を４Ｇｐａ以上と硬めの樹脂材料にすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子１１の損失の増加を抑えることができ、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値がほぼ同じになる。
【００４６】
膜厚を５０μｍ以下とすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子１１の損失の増加を抑えることができ、さらに、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値、Ｌ値がほぼ同じになる。
【００４７】
第一実施形態では、回転数が大きくする必要がある小型超音波モータとして説明しているが、回転数を大きくなり、そのため耐久性が必要となる小型という範疇は、弾性体１４の外径φ２０以下と考えており、従ってφ２０以下の進行波型超音波モータにおいて本実施形態の大きな効果が表れる。
【００４８】
（第二実施形態）
図１２は、本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒２００を説明する図であり、リング状の振動波モータ２１０をレンズ鏡筒２００に組み込んだ状態の図である。
振動子２１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした圧電体２１３と、圧電体２１３を接合した弾性体２１４とから構成されている。振動子２１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波として説明する。
【００４９】
弾性体２１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。
弾性体２１４は、圧電体２１３に接合される接合面２１５が設けられたベース部２１８、そのベース部２１８から移動子２２０側に連続するとともに径方向に延びる溝２１７が周方向に一定の間隔で形成された櫛歯部２１９、を有する。
この櫛歯部２１９の先端面が駆動面２１６ａとなり移動子２２０に加圧接触される。
このように溝２１７を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体２１３側に近づけ、これにより駆動面２１６ａの進行波の振幅を増幅させるためである。
【００５０】
圧電体２１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。
【００５１】
圧電体２１３における弾性体２１４と反対側（以下、この方向を便宜上、下側という、また、弾性体２１４側を上側という）には、不織布（図示せず）、加圧板２５２、加圧部材２５０が配置されている。
不織布は、フェルトを例としたものであり、圧電体２１３の下側に配置されていて、振動子２１１の振動を加圧板２５２や加圧部材２５０に伝えないようにするものである。
【００５２】
加圧板２５２は、加圧部材２５０の加圧を受けるようにされている。
加圧部材２５０は、加圧板２５２の下側に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材５０を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材２５０は、押さえ環２５１を介して固定部材２２３に固定されることで、保持される。
【００５３】
移動子２２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面２２５の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
移動子２２０の上側には、移動子２２０の縦方向の振動を吸収するために、ゴム等の振動吸収部材２４１が配置され、その被写体側には出力伝達部２４２が配置されている。
【００５４】
出力伝達部２４２は、固定部材２２３に設けられたベアリング２５３により、加圧方向と径方向とが規制され、これにより移動子２２０の加圧方向と径方向とが規制される。
出力伝達部２４２は、突起部２４３を有し、そこからカム環３１５に接続されたフォーク３１６が嵌合しており、出力伝達部２４２の回転とともに、カム環３１５が回転される。
【００５５】
カム環３１５には、キー溝３１７が斜めに切られており、ＡＦ環３１９に設けられた固定ピン３１８が、キー溝３１７に嵌合して、カム環３１５が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環３１９が駆動され、所望の位置に停止できる様になっている。
固定部材２２３には、押さえ環２５１がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部２４２から移動子２２０、振動子２１１、バネ２５０までが一つのモータユニットとして構成される。
【００５６】
図１３は、弾性体２１４に施した潤滑塗装膜２３０を説明する図である。
潤滑塗装膜２３０は、弾性体２１４の駆動面２１６ａ、外周面２１６ｂおよび内周面２１６ｃ全体を覆う。また、弾性体２１４の櫛歯部１１９を周方向に切断した断面で見た場合は、第一実施形態の図５（ｂ）と同様に、潤滑塗装膜３０は櫛歯部２１９の全体（上面、側面、底面）を覆っている。
【００５７】
第二実施形態は大型円環型であるが、共振特性の考え方は第一実施形態で説明した内容と同様である。潤滑塗装膜２３０において塗布領域と非塗布領域との境界が一様な境界となるように塗ることにより、振動子２１１の共振特性を図７（ａ）の様な共振点と反共振点とが１個ずつとなるようにすることができ、また、共振抵抗値が小さくなり、駆動効率を向上できる。
【００５８】
本実施形態においても、潤滑塗装膜２３０は、主成分をポリアミドイミドとし、添加剤をＰＴＦＥとした。また、潤滑塗装膜２３０は、ヤング率を４Ｇｐａ以上とし、かつ膜厚は５０μｍ以下（例えば４０μｍ）とした。主成分をポリアミドイミドで、添加剤にＰＴＦＥとすることで、耐久性能を確保できる。ヤング率を４Ｇｐａ以上と硬めの樹脂材料にすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子２１１の損失の増加を抑えることができ、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値がほぼ同じになる。
【００５９】
また、膜厚さを５０μｍ以下とすることで、樹脂材料を塗布することでの振動子２１１の損失の増加を抑えることができ、さらに、塗装工程の厚さムラによる各波の等価回路のＲ値、Ｌ値がほぼ同じになる様にできる。
【００６０】
本実施形態では、進行性振動波を用いた振動波モータ２１０で、波数４、９の場合を開示したが、他の波数、５、６、７、８、１０以上でも、同様な構成で、同様な効果が得られる。
また、第一実施形態と同様に潤滑塗装膜３０は、突起部２１９ａ全体を覆い、塗布領域と非塗布領域との境界が一様な境界であれば良く、ベース部２１８の全体が覆われている必要はない。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２１０：振動波モータ、１３，２１３：圧電体、１５，２１５：接合面、１６ａ，２１６ａ：駆動面、１６ｂ，２１６ｂ：外周面、１６ｃ，２１６ｃ：内周面、１７，２１７：溝部、１７ａ：内面、１８，２１８：ベース部、１９，２１９：櫛歯部、１９ａ，２１９ａ：突起部、２０，２２０：移動子、３０，２３０：潤滑塗装膜、６０：塗布領域、６１：非塗布領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
該電気機械変換素子に接合される接合面が設けられたベース部、前記ベース部から電気機械変換素子側に連続するとともに径方向に延びる溝部が周方向に一定の間隔で形成され、前記励振により振動波を生じる駆動面が設けられた櫛歯部、を有する弾性体と、
前記弾性体の前記駆動面に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、
を備える振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記駆動面と交差する側面には、潤滑膜が形成された第１の領域が形成され、該側面での、一組の前記溝部と突起部とで形成される単位領域における前記第１の領域の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項２】
請求項１記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記側面における、前記第１の領域と前記潤滑膜が形成されていない第２の領域との境界の、前記接合面からの距離が一定であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記側面における、前記第１の領域と前記第２の領域との境界の、前記駆動面からの距離が一定であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記潤滑膜は、前記櫛歯部の表面全体に形成されていること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体は、前記ベース部から径方向に延びる固定用フランジ部を有し、
該固定用フランジ部は、前記第２の領域であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、前記潤滑膜は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるカメラ。
【請求項１】
駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
該電気機械変換素子に接合される接合面が設けられたベース部、前記ベース部から電気機械変換素子側に連続するとともに径方向に延びる溝部が周方向に一定の間隔で形成され、前記励振により振動波を生じる駆動面が設けられた櫛歯部、を有する弾性体と、
前記弾性体の前記駆動面に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、
を備える振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記駆動面と交差する側面には、潤滑膜が形成された第１の領域が形成され、該側面での、一組の前記溝部と突起部とで形成される単位領域における前記第１の領域の形状が、全ての単位領域において同じ形状であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項２】
請求項１記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記側面における、前記第１の領域と前記潤滑膜が形成されていない第２の領域との境界の、前記接合面からの距離が一定であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体の前記側面における、前記第１の領域と前記第２の領域との境界の、前記駆動面からの距離が一定であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記潤滑膜は、前記櫛歯部の表面全体に形成されていること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記弾性体は、前記ベース部から径方向に延びる固定用フランジ部を有し、
該固定用フランジ部は、前記第２の領域であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、前記潤滑膜は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１６６８９９（Ｐ２０１１−１６６８９９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１５８（Ｐ２０１０−２５１５８）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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