振動波モータ及びその製造方法
【課題】動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有する振動波モータを提供する。
【解決手段】振動波モータは、圧電体（圧電体原材料膜１０２）に周波電圧を印加して金属製の弾性体１０１に振動を励起し、圧電体と弾性体１０１からなる振動体１００に接触する接触体を相対的に移動させる。そして、弾性体１０１の端面に圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜１０２を噴射し、圧電体を弾性体に直接に成膜形成する。
【解決手段】振動波モータは、圧電体（圧電体原材料膜１０２）に周波電圧を印加して金属製の弾性体１０１に振動を励起し、圧電体と弾性体１０１からなる振動体１００に接触する接触体を相対的に移動させる。そして、弾性体１０１の端面に圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜１０２を噴射し、圧電体を弾性体に直接に成膜形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に周波電圧を印加して振動体に振動を励起し、振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に実用されている振動波モータは、例えば、特許文献１に開示されているように、円環又は円盤状の振動体を有しており、この振動体は金属製弾性体に圧電素子を接合して構成されている。
【０００３】
圧電素子上に形成された２相の電極群に時間的に位相の異なる高周波電圧を印加すると圧電素子の振動によって弾性体には２つの定在波振動が励起され、これら２つの定在波振動が合成されて進行波となり、弾性体の表面が楕円運動する。そして、この弾性体の表面に接触体を加圧接触させると、振動体と移動体とを相対駆動することができる。
【０００４】
上述した圧電素子の圧電体としては、特許文献２に示されているように、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の粉末と有機バインダを混合して押し出し成形後打ち抜き加工によって所望形状に成形し、その後約１２００℃での焼成を行うバルク材が実用されている。
【０００５】
そして、焼成後に寸法精度を得るべく切削又は研磨の機械加工を行い、その後、上述した電極群を配置して分極を行っている。そして、上述したバルク材と弾性体を、特許文献３で開示されているように、エポキシ系又はアクリル系の熱硬化タイプの接着剤を用いて接着接合して一体化し、それを振動体としている。
【０００６】
一般に、周波電圧Ｖとその電圧に対する圧電素子の変位量Ｓの関係は、圧電素子の厚さをｄとすると、
Ｓ＝Ｋ・Ｖ／ｄ ・・・ （１）
の式で表される。尚、Ｋは比例定数である。式（１）で示されるように、圧電素子の厚さｄを薄くすると、少ない周波電圧で所定の変位量Ｓを得ることができることになる。ところが、上述した一般的に実用されているバルク材の圧電素子は薄型加工に限界があり、現在においては０．１ｍｍの厚さが加工的な限界とされている。
【０００７】
それに対して、特許文献４、特許文献５及び特許文献６には、スクリーン印刷法及びスパッタ法によって０．１ｍｍ未満の厚さの圧電体を弾性体に成膜した振動波モータが提案されている。
【０００８】
上記特許文献に開示された技術は、０．１ｍｍ未満の厚さを可能とするだけではなく、従来実用しているバルク材では必須である、弾性体との固着のための接着材を使用していない。そのため、圧電素子から弾性体への振動伝達が接着剤によって吸収劣化するという問題をも解決可能となる。
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８７６７７号公報
【特許文献３】特開平０５−０９５６８７号公報
【特許文献４】特開昭６３−３１４８０号公報
【特許文献５】特開昭６３−１８６５７２号公報
【特許文献６】特開平１１−３４３５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した印刷法及びスパッタ法によって弾性体に圧電体を成膜した振動波モータは、現在実用化に至っていない。上述した式（１）で示されるように、理論的には圧電素子の厚さｄを薄くすると少ない周波電圧で所定の変位量Ｓを得ることができるが、振動波モータにおいては、その膜厚の薄さには限界がある。
【００１０】
即ち、振動波モータの場合は、振動体に接触する接触体を回転させるためのトルクを必要とするが、そのトルクを得るための変位量Ｓは、振動波モータ以外のインクジェット用ヘッド等の圧電素子応用製品と比較すると、数段高いレベルで要求される。
【００１１】
その変位量Ｓを圧電素子に与えるためには、それに対応する所定の周波電圧以上の電圧を圧電素子に加える必要があるが、そのためには圧電素子がそれに耐え得る耐電圧を有していなければならない。その耐電圧を有するためには、それに対応する厚さを有する圧電素子が必要となる。
【００１２】
しかし、数μｍ程度の薄さで成膜した圧電素子では、必要な耐電圧を得ることは困難で、１０μｍ程度以上の厚さの圧電素子が必要となる。
【００１３】
上記特許文献４には、接触体を回転させてモータを駆動した時の駆動電圧と圧電素子の膜厚の関係を示すデータが記載されているが、膜厚が１０μｍ以上のデータしか記載されておらず、それ以下の膜厚の場合のデータは記載されていない。また、最適な膜圧は１０〜５０μｍ程度としている。
【００１４】
ところが、印刷法においては、１工程で０．５μｍ程度の膜厚形成が限界のため、１０μｍ以上の膜厚を得るためには２０回以上の印刷工程が必要となる。更には、各回の印刷工程後に熱処理を行わないと次回の印刷膜を形成できないため、印刷回数と同回数の熱処理工程を必要とする。
【００１５】
以上説明した課題のため、印刷法による振動波モータの量産化は、それらの総工程数及びその総工程時間、そしてそれに起因するコスト面から、非常に困難とされている。
【００１６】
それに対して、スパッタ法は１０μｍ以上の膜厚を形成することが１工程で可能であり、印刷法成膜の説明で指摘した多工程の問題はない。
【００１７】
しかし、スパッタ法によってＰＺＴの膜を形成すると、ＰＺＴ膜を構成する鉛成分はチタン及びジルコニウムの成分と比較するとスパッタ率が高いために、鉛が選択的にエッチングされて膜中の鉛が所望の量よりも少なくなってしまう傾向がある（特許文献６）。そのため、組成制御が非常に困難である。
【００１８】
更には、それらの成分が偏在して成膜される場合があり、均一の組成にて成膜することも困難である。それらの問題のため、所望の特性を安定して得ることができないという課題があり、やはり量産化は困難とされている。
【００１９】
本発明の目的は、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有す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】
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の振動波モータの製造方法は、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータにおいて、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の振動波モータは、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータの製造方法において、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の振動波モータは、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる。そして、弾性体の端面に圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、圧電体を弾性体に直接に成膜形成する。
【００２３】
この構成により、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有する振動波モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
まず、圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化して噴射する、エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製方法及びセラミック構造物の作製装置について簡単に説明する。
【００２６】
図１は、エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置の模式図である。
【００２７】
図１に示すように、セラミック構造物の作製装置１は、膜形成部２とエアロゾル発生部３を備える。
【００２８】
そして、エアロゾル発生部３で発生した圧電体の原材料微粉末をガス中に分散させたエアロゾルを膜形成部２に搬送するエアロゾル搬送管４によって、膜形成部２とエアロゾル発生部３を接続する。
【００２９】
膜形成部２は、真空ポンプ２１で真空化される真空チャンバー２０を有し、その真空チャンバー２０内に導かれたエアロゾル搬送管４端部に配置されたノズル５から、エアロゾル搬送管４によって搬送されたエアロゾル６を基板７ｂに噴射して膜７ａを形成する。そして、膜７ａと基板７ｂによるセラミック構造物７を作製する。
【００３０】
尚、基板７ｂは、通常ステージ８に固定されており、基板７ｂをＸ−Ｙ方向８ａに移動しながら膜７ａを形成する。
【００３１】
また、エアロゾル発生部３は、エアロゾル発生器３０と、ガス搬送管３１と、ガス搬送管３１によってエアロゾル発生器３０内にガスを注入するマスフローコントローラ３２とから構成される。エアロゾル搬送管４の他端部がエアロゾル発生器３０の上部に挿入されている。
【００３２】
以上説明したエアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置において、本発明はセラミックとしてＰＺＴ等の圧電体原材料を使用し、また基板７ｂとして振動波モータの金属製の弾性体を設置する。同法によって圧電体材料を成膜することで、１０〜１００μｍ程度で均一的な組成から成る圧電体原材料膜を１回の工程にて成膜形成することができる。
【００３３】
次に図２及び図３を用いて、振動波モータの弾性体とそれにエアロゾルデポジション法によって圧電体原材料を成膜した状態を説明する。
【００３４】
図２は、弾性体１０１と圧電体原材料膜（圧電体）１０２から形成される振動体１００を上面から見た斜視図、図３はそれの裏面（背面）から見た斜視図を示す。
【００３５】
弾性体１０１は環状に形成されている。そして、厚さｔが１０〜１００μｍ程度の圧電体原材料膜１０２が弾性体１０１の一平面（図３に示す背面）上に成膜されている。弾性体１０１の端面中央部１０１Ｃには圧電体原材料膜１０２が形成されていないが、これは成膜時に弾性体１０１をステージ８に固定する時に用いる固定治具を端面中央部１０１Ｃ部に設置したためである。
【００３６】
弾性体１０１の圧電体原材料膜１０２形成面の反対面側には、複数の溝１０１Ａとそれら溝間に形成された複数の凸部１０１Ｂを有する。圧電体原材料膜１０２の上面に電極膜１０３を形成して周波電圧（所定の電圧）を印加すると、圧電素子膜（圧電体）が形成される。
【００３７】
圧電素子膜の振動が、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造による効果によって弾性体１０１に２つの定在波振動を励起する。この際、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造によって定在波振動を効果的に励起する。そして、これら２つの定在波振動が合成されて進行波となり、弾性体１０１の表面が楕円運動し、凸部１０１Ｂの上面に加圧接触する接触体（図示せず）に回転運動を与える。
【００３８】
図２及び図３にて示した圧電体原材料膜１０２を成膜した状態の振動体１００は、その後５００〜７００℃程度の温度で１〜２時間放置の熱処理を行い、圧電体原材料膜１０２の焼き固めを行う。その後、電極膜１０３をスパッタ法又は印刷法等にて形成してから分極処理を行い、圧電体原材料膜１０２の圧電素子（圧電体、圧電素子膜）化を行う。図４には、複数の電極膜１０３を形成した後の振動体１００を示す。
【００３９】
（第２の実施の形態）
前述したように、圧電体原材料膜１０２を成膜した振動体１００は、その後、熱処理を行って圧電体原材料膜１０２の焼き固めを行う。その時に、圧電体原材料膜１０２と金属製の弾性体１０１との熱変形率の差によって、圧電体原材料膜１０２が弾性体１０１から剥離することがある。
【００４０】
その問題を解決する手段を図５及び図６を用いて説明する。図５は、弾性体１０１の端面上にマスク１０４を設置した状態を示し、同状態にて圧電体原材料膜１０２の形成を行う。マスク１０４は複数の開口１０４Ａを有し、弾性体１０１の面上に成膜される圧電体原材料膜１０２は開口１０４Ａ部に形成される。マスク１０４の開口１０４Ａ以外の枠及び桟の範囲は、弾性体１０１には成膜されない。
【００４１】
図６は、成膜後にマスク１０４を外した状態を示す。マスク１０４の枠及び桟によって、成膜された圧電体原材料膜１０２Ａは複数に分割され、各圧電体原材料膜１０２Ａ間に非成膜範囲１０１Ｄを形成している。
【００４２】
このように、圧電体原材料膜１０２Ａを分割して成膜した構成で熱処理工程を行うと、弾性体１０１と圧電体原材料膜１０２Ａの熱変形率の差によって発生する、成膜部を弾性体１０１から剥離する方向へ働く応力は非成膜範囲１０１Ｄによって緩和される。この結果、非分割成膜品にて圧電体原材料膜１０２の剥離が発生した熱処理温度でも剥離を防ぐことができ、更にはより高い温度での熱処理も可能となる。
【００４３】
図７には、圧電体原材料膜１０２Ａを分割成膜した弾性体１０１に対して、熱処理後に複数の電極膜１０３を形成した状態を示す。電極膜１０３の各々は、複数の圧電体原材料膜１０２Ａ各々の膜面内に、圧電体原材料膜１０２Ａに対して僅かな距離Ｌ分小さく形成されているものの、ほぼ圧電体原材料膜面積１０２Ａと同一の形状で形成されている。
【００４４】
圧電素子の特性は、電極膜１０３の面積と比例するもので、できる限り大きな面積の電極膜１０３を形成することが望ましい。しかし、圧電体原材料膜１０２Ａ外側の弾性体１０１の上面に電極膜１０３を成膜すると、電極膜１０３と弾性体１０１間に電気的リークが発生するので、僅かな距離Ｌが必要となる。
【００４５】
尚、以上図５乃至図７を用いて説明した実施の形態とは異なり、複数の分割した圧電体原材料膜１０２Ａの位置と面積を、成膜面と相対する面の複数の溝１０１Ａと複数の凸部１０１Ｂの位置及び面積に関連付けて形成することも可能である。
【００４６】
一例としては、凸部１０１Ｂの背面部相当範囲をほぼ成膜範囲とし、溝１０１Ａの背面部相当範囲をほぼ非成膜範囲とすることが挙げられる。それにより、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造による振幅増幅効果を、より効果的に発揮することが可能となる。
【００４７】
（第３実施の形態）
図８は、上述したマスク１０４を用いて成膜した後の、図５におけるＡ−Ａ断面を示す。分割された圧電体原材料膜１０２Ａは約３０μｍの厚さを有し、マスク１０４の桟部１０４Ｂは厚さ約０．３ｍｍ、幅約０．３ｍｍの例を示している。
【００４８】
同図において、圧電体原材料膜１０２Ａの桟部１０４Ｂの両側面近傍は、テーパー形状部１０２Ａ１となっている。それは、エアロゾルデポジション法での成膜時に、基材である弾性体１０１に噴射された圧電体の原材料を含んだエアロゾル６の噴射状況による。
【００４９】
即ち、全てがエアロゾル６Ａのように弾性体１０１の上面に対して垂直に噴射されるのではなく、エアロゾル６Ｂのように斜め方向へ噴射されるエアロゾルも多く含まれている。その斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂのうち、桟部１０４Ｂの側面下部に衝突して跳ね返り、成膜中の圧電体原材料膜１０２Ａの桟部１０４Ｂ近傍の上面に至るものに含まれる微粉末が、成膜された圧電体原材料膜１０２Ａを削り取るエッチング効果を果たす。その結果、テーパー形状部１０２Ａ１が発生する。
【００５０】
圧電体原材料膜１０２Ａのうち、テーパー形状部１０２Ａ１の上面には、電極膜１０３を形成することができない。即ち、スパッタ法又は印刷法にて電極膜形成時、テーパー形状部１０２Ａ１の上面に電極膜１０３を形成しようとすると、電極膜形成用のマスク１０４とテーパー形状部１０２Ａ１によって生まれる隙間から電極材料が入り込む。そして、弾性体１０１上面に電極膜１０３を形成してしまう。
【００５１】
そのため、電極膜１０３はテーパー形状部１０２Ａ１を避けた圧電体原材料膜１０２Ａの平面上に形成せざるを得ないため、図９に示すように、電極膜１０３の面積は少し小さく形成される。
【００５２】
この圧電体原材料膜１０２Ａの成膜時のマスク１０４にて発生するマスク枠及び桟部１０４Ｂ近傍にて発生するテーパー形状部１０２Ａ１を避けるために、特許第３０１５８６９号には、マスク１０４を弾性体１０１上面から浮かして配置する技術が開示されている。
【００５３】
マスク１０４を圧電体原材料膜１０２Ａの厚さよりも高い位置まで浮かせることによって、上述した桟部１０４Ｂの側面近傍のエッチング効果を排し、テーパー形状部１０２Ａ１を避けることが可能となる。
【００５４】
上記特許文献では、マスクの開口がエアロゾルを噴射するノズル開口面積より小さいか、ノズル開口面積とほぼ同等の例を説明している。しかしながら、所望の圧電特性を得るための大きな面積の圧電体原材料膜を得ることを目的として、大きな開口面積で桟部１０４Ｂの幅が小さいマスク１０４を採用し、ノズル開口面積より遥かに大きな面積の膜を成膜形成する場合は、以下の問題がある。
【００５５】
即ち、マスク１０４を弾性体１０１上面から浮かして配置すると、そのために発生するマスク１０４と弾性体１０１間の隙間に、上述した斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂが入り込んでそこに成膜する。そして、分割して成膜した圧電体原材料膜１０２Ａの隣同士を連結する。
【００５６】
即ち、特開２００２−１９０５１２号公報で開示されているように、基材である弾性体１０１の成膜面垂直方向に対して３０°〜４５°傾けて噴射しても十分成膜するので、４５°以下角度のエアロゾル６Ｂは、マスク１０４と弾性体１０１間の隙間で成膜する。
【００５７】
図８で示した桟部１０４Ｂのように、幅０．３ｍｍの場合は、０．１５ｍｍ以上マスク１０４を浮かして配置すると、左右の両開口１０４Ａから桟部１０４Ｂの下側に入り込む角度４５°以下の斜め方向からのエアロゾル６Ｂによって、以下の不具合が生じる。
【００５８】
即ち、本来分割して成膜したい圧電体原材料膜１０２Ａが隣同士互いに連結した状態になり、熱処理時の圧電体原材料膜１０２Ａの剥離防止効果が失せることになる。特に、圧電体上面とマスク面との距離を、上記特許第３０１５８６９号が推奨する０．７ｍｍ以上に設置すると、隣同士の圧電体原材料膜１０２Ａを完全に連結してしまうが可能性が高い。
【００５９】
そこで、分割された圧電体原材料膜１０２Ａを連結させることがなく、かつより広い面積の電極膜１０３を形成するために、マスクの枠部及び桟部の断面側面に段差面又は斜面を形成する。
【００６０】
図１０は、マスクの枠部及び桟部の開口側の断面側面に段部を設けた例を示す。本例のマスク１０５は、開口を形成する枠及び桟部の開口側の断面側面に段部１０５Ａを有する。その段部１０５Ａは、弾性体１０１と接触する側の枠又は桟部の幅が小さくなるように形成する。
【００６１】
マスク１０５の上面側の幅は０．３ｍｍ、マスク１０５全体の高さは０．３ｍｍであり、弾性体１０１近傍部の幅を０．１５ｍｍとしている。同構成においては、上述した斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂは段部１０５Ａ近傍の側面に衝突し、圧電体原材料膜１０６はその側面近傍にてテーパ形状部１０６Ａを形成する。しかし、それは弾性体１０１と接触する桟部又は枠の狭い部分の近傍に形成される。
【００６２】
従って、より広い平面部を有する圧電体原材料膜１０６を得ることができ、広い面積を有する電極膜１０３の形成が可能となる。そして、マスク１０５は開口部間に弾性体１０１と接触する部分を有しているため、隣同士の圧電体原材料膜１０６が連結することがない。
【００６３】
（第４の実施の形態）
図１１は、マスクの枠部及び桟部の断面側面に斜面を設けた例を示す。マスク１０７の斜面は弾性体１０１との接触部が狭くなるように形成する。同例においても、第３の実施の形態と同様に、圧電体原材料膜１０８はその斜面下部近傍に、テーパー形状部１０８Ａを形成する。しかし、それは弾性体１０１と接触する桟部又は枠の狭い部分の近傍に形成され、より広い平面部を有する圧電体原材料膜１０８を得ることができる。
【００６４】
（第５実施の形態）
以上説明した実施の形態においては、弾性体１０１に接して回転する接触体との接触面と対向する裏側の平面部に圧電体原材料膜１０２又は１０２Ａを成膜する例を挙げて説明した。しかし、圧電体の原材料が有するｄ３１方向とｄ３３方向の振動量又は振幅量によっては、圧電体原材料膜を弾性体１０１の側面周面に形成した方が良い場合がある。
【００６５】
図１２を用いて、その実施の形態を説明する。振動体２００は、弾性体２０１の側面周面に圧電体原材料膜２０２を厚さｔで成膜して構成される。厚さｔは第１の実施の形態と同様、１０〜１００μｍ程度である。このような周面への圧電体原材料膜２０２の形成は、他の膜形成方法では困難である。
【００６６】
即ち、印刷法はスクリーン印刷法を主としており、周面又は曲面への成膜形成は困難である。また、スパッタ法においては、わずかな隙間へも圧電体原材料膜２０２を形成するというその特性上から必要となる、弾性体２０１側面周面への成膜時の溝２０１Ａと凸部２０１Ｂの凹凸面への成膜を避けるための治具を持つことは困難である。即ち、その治具を量産時に寸法がばらつく弾性体２０１に対応させることは困難である。
【００６７】
それに対して、本発明の圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化して噴射して圧電素子を直接成膜形成する弾性体であれば、周面への成膜は可能であり、かつ成膜面と垂直な面に圧電体原材料膜２０２を形成することがない。
【００６８】
従って、弾性体２０１の側面周面への成膜は、本発明の特徴を最十分生かした構成ということができる。尚、具体的な成膜は、弾性体２０１の円周中心を中心軸として回転させながら、その円周側面に対して垂直方向近傍からエアロゾル６を噴射して行う。
【００６９】
また、弾性体２０１の円周側面上に開口を有するマスクを配置することで、圧電体原材料膜２０２の分割成膜を行うことが可能で、第２〜第４の実施の形態で説明した技術をこの実施の形態においても実施することができる。
【００７０】
以上の本発明の実施の形態で説明したように、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有する振動波モータを提供することができる。
【００７１】
更には、圧電体原材料膜の成膜後の熱処理工程にて発生することがある、圧電体原材料膜が振動体から剥離する問題を解決する手段を有する振動波モータと、より良い圧電特性を発揮する電極膜を有する振動波モータを提供することができる。そして、分割された圧電体原材料膜を連結させることがなく、かつより広い面積の電極膜を形成することができる。
【００７２】
また、圧電体原材料膜の成膜後の熱処理工程にて発生することがある、圧電体原材料膜が振動体から剥離する問題を解決する手段と、熱処理後の圧電体原材料膜上に配置する電極膜面積をより広く設ける手段を有する振動波モータも提供することができる。更には、従来のバルク材では必須であった約１２００℃での焼成工程を、７００〜９００℃程度の低い温度で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、圧電体原材料膜を形成した振動体を説明するための上面斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、圧電体原材料膜を形成した振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、電極膜を形成後の振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体のマスクを説明するための裏面斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の分割して成膜された圧電体原材料膜を説明するための裏面斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する、電極膜を形成後の振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体に関連する従来技術の振動体の要部断面図である。
【図９】図８の振動体に電極膜を形成した状態の図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の要部断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の要部断面図である。
【図１２】本発明の第の５実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の裏面斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ セラミック構造物の作製装置
２ 膜形成部
３ エアロゾル発生部
４ エアロゾル搬送管
５ ノズル
６、６Ａ、６Ｂ エアロゾル
７ セラミック構造物
１００、２００ 振動体
１０１、２０１ 弾性体
１０１Ａ、２０１Ａ 溝
１０１Ｂ、２０１Ｂ 凸部
１０１Ｄ 非成膜範囲
１０２、２０２ 圧電体原材料膜
１０２Ａ、１０６、１０８ 分割された圧電体原材料膜
１０２Ａ１、１０６Ａ、１０８Ａ テーパー形状部
１０３ 電極膜
１０４、１０５ マスク
１０４Ａ 開口
１０４Ｂ 桟部
１０５Ａ 段部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に周波電圧を印加して振動体に振動を励起し、振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に実用されている振動波モータは、例えば、特許文献１に開示されているように、円環又は円盤状の振動体を有しており、この振動体は金属製弾性体に圧電素子を接合して構成されている。
【０００３】
圧電素子上に形成された２相の電極群に時間的に位相の異なる高周波電圧を印加すると圧電素子の振動によって弾性体には２つの定在波振動が励起され、これら２つの定在波振動が合成されて進行波となり、弾性体の表面が楕円運動する。そして、この弾性体の表面に接触体を加圧接触させると、振動体と移動体とを相対駆動することができる。
【０００４】
上述した圧電素子の圧電体としては、特許文献２に示されているように、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の粉末と有機バインダを混合して押し出し成形後打ち抜き加工によって所望形状に成形し、その後約１２００℃での焼成を行うバルク材が実用されている。
【０００５】
そして、焼成後に寸法精度を得るべく切削又は研磨の機械加工を行い、その後、上述した電極群を配置して分極を行っている。そして、上述したバルク材と弾性体を、特許文献３で開示されているように、エポキシ系又はアクリル系の熱硬化タイプの接着剤を用いて接着接合して一体化し、それを振動体としている。
【０００６】
一般に、周波電圧Ｖとその電圧に対する圧電素子の変位量Ｓの関係は、圧電素子の厚さをｄとすると、
Ｓ＝Ｋ・Ｖ／ｄ ・・・ （１）
の式で表される。尚、Ｋは比例定数である。式（１）で示されるように、圧電素子の厚さｄを薄くすると、少ない周波電圧で所定の変位量Ｓを得ることができることになる。ところが、上述した一般的に実用されているバルク材の圧電素子は薄型加工に限界があり、現在においては０．１ｍｍの厚さが加工的な限界とされている。
【０００７】
それに対して、特許文献４、特許文献５及び特許文献６には、スクリーン印刷法及びスパッタ法によって０．１ｍｍ未満の厚さの圧電体を弾性体に成膜した振動波モータが提案されている。
【０００８】
上記特許文献に開示された技術は、０．１ｍｍ未満の厚さを可能とするだけではなく、従来実用しているバルク材では必須である、弾性体との固着のための接着材を使用していない。そのため、圧電素子から弾性体への振動伝達が接着剤によって吸収劣化するという問題をも解決可能となる。
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８７６７７号公報
【特許文献３】特開平０５−０９５６８７号公報
【特許文献４】特開昭６３−３１４８０号公報
【特許文献５】特開昭６３−１８６５７２号公報
【特許文献６】特開平１１−３４３５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した印刷法及びスパッタ法によって弾性体に圧電体を成膜した振動波モータは、現在実用化に至っていない。上述した式（１）で示されるように、理論的には圧電素子の厚さｄを薄くすると少ない周波電圧で所定の変位量Ｓを得ることができるが、振動波モータにおいては、その膜厚の薄さには限界がある。
【００１０】
即ち、振動波モータの場合は、振動体に接触する接触体を回転させるためのトルクを必要とするが、そのトルクを得るための変位量Ｓは、振動波モータ以外のインクジェット用ヘッド等の圧電素子応用製品と比較すると、数段高いレベルで要求される。
【００１１】
その変位量Ｓを圧電素子に与えるためには、それに対応する所定の周波電圧以上の電圧を圧電素子に加える必要があるが、そのためには圧電素子がそれに耐え得る耐電圧を有していなければならない。その耐電圧を有するためには、それに対応する厚さを有する圧電素子が必要となる。
【００１２】
しかし、数μｍ程度の薄さで成膜した圧電素子では、必要な耐電圧を得ることは困難で、１０μｍ程度以上の厚さの圧電素子が必要となる。
【００１３】
上記特許文献４には、接触体を回転させてモータを駆動した時の駆動電圧と圧電素子の膜厚の関係を示すデータが記載されているが、膜厚が１０μｍ以上のデータしか記載されておらず、それ以下の膜厚の場合のデータは記載されていない。また、最適な膜圧は１０〜５０μｍ程度としている。
【００１４】
ところが、印刷法においては、１工程で０．５μｍ程度の膜厚形成が限界のため、１０μｍ以上の膜厚を得るためには２０回以上の印刷工程が必要となる。更には、各回の印刷工程後に熱処理を行わないと次回の印刷膜を形成できないため、印刷回数と同回数の熱処理工程を必要とする。
【００１５】
以上説明した課題のため、印刷法による振動波モータの量産化は、それらの総工程数及びその総工程時間、そしてそれに起因するコスト面から、非常に困難とされている。
【００１６】
それに対して、スパッタ法は１０μｍ以上の膜厚を形成することが１工程で可能であり、印刷法成膜の説明で指摘した多工程の問題はない。
【００１７】
しかし、スパッタ法によってＰＺＴの膜を形成すると、ＰＺＴ膜を構成する鉛成分はチタン及びジルコニウムの成分と比較するとスパッタ率が高いために、鉛が選択的にエッチングされて膜中の鉛が所望の量よりも少なくなってしまう傾向がある（特許文献６）。そのため、組成制御が非常に困難である。
【００１８】
更には、それらの成分が偏在して成膜される場合があり、均一の組成にて成膜することも困難である。それらの問題のため、所望の特性を安定して得ることができないという課題があり、やはり量産化は困難とされている。
【００１９】
本発明の目的は、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有す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】
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の振動波モータの製造方法は、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータにおいて、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の振動波モータは、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータの製造方法において、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の振動波モータは、圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる。そして、弾性体の端面に圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、圧電体を弾性体に直接に成膜形成する。
【００２３】
この構成により、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有する振動波モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
まず、圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化して噴射する、エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製方法及びセラミック構造物の作製装置について簡単に説明する。
【００２６】
図１は、エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置の模式図である。
【００２７】
図１に示すように、セラミック構造物の作製装置１は、膜形成部２とエアロゾル発生部３を備える。
【００２８】
そして、エアロゾル発生部３で発生した圧電体の原材料微粉末をガス中に分散させたエアロゾルを膜形成部２に搬送するエアロゾル搬送管４によって、膜形成部２とエアロゾル発生部３を接続する。
【００２９】
膜形成部２は、真空ポンプ２１で真空化される真空チャンバー２０を有し、その真空チャンバー２０内に導かれたエアロゾル搬送管４端部に配置されたノズル５から、エアロゾル搬送管４によって搬送されたエアロゾル６を基板７ｂに噴射して膜７ａを形成する。そして、膜７ａと基板７ｂによるセラミック構造物７を作製する。
【００３０】
尚、基板７ｂは、通常ステージ８に固定されており、基板７ｂをＸ−Ｙ方向８ａに移動しながら膜７ａを形成する。
【００３１】
また、エアロゾル発生部３は、エアロゾル発生器３０と、ガス搬送管３１と、ガス搬送管３１によってエアロゾル発生器３０内にガスを注入するマスフローコントローラ３２とから構成される。エアロゾル搬送管４の他端部がエアロゾル発生器３０の上部に挿入されている。
【００３２】
以上説明したエアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置において、本発明はセラミックとしてＰＺＴ等の圧電体原材料を使用し、また基板７ｂとして振動波モータの金属製の弾性体を設置する。同法によって圧電体材料を成膜することで、１０〜１００μｍ程度で均一的な組成から成る圧電体原材料膜を１回の工程にて成膜形成することができる。
【００３３】
次に図２及び図３を用いて、振動波モータの弾性体とそれにエアロゾルデポジション法によって圧電体原材料を成膜した状態を説明する。
【００３４】
図２は、弾性体１０１と圧電体原材料膜（圧電体）１０２から形成される振動体１００を上面から見た斜視図、図３はそれの裏面（背面）から見た斜視図を示す。
【００３５】
弾性体１０１は環状に形成されている。そして、厚さｔが１０〜１００μｍ程度の圧電体原材料膜１０２が弾性体１０１の一平面（図３に示す背面）上に成膜されている。弾性体１０１の端面中央部１０１Ｃには圧電体原材料膜１０２が形成されていないが、これは成膜時に弾性体１０１をステージ８に固定する時に用いる固定治具を端面中央部１０１Ｃ部に設置したためである。
【００３６】
弾性体１０１の圧電体原材料膜１０２形成面の反対面側には、複数の溝１０１Ａとそれら溝間に形成された複数の凸部１０１Ｂを有する。圧電体原材料膜１０２の上面に電極膜１０３を形成して周波電圧（所定の電圧）を印加すると、圧電素子膜（圧電体）が形成される。
【００３７】
圧電素子膜の振動が、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造による効果によって弾性体１０１に２つの定在波振動を励起する。この際、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造によって定在波振動を効果的に励起する。そして、これら２つの定在波振動が合成されて進行波となり、弾性体１０１の表面が楕円運動し、凸部１０１Ｂの上面に加圧接触する接触体（図示せず）に回転運動を与える。
【００３８】
図２及び図３にて示した圧電体原材料膜１０２を成膜した状態の振動体１００は、その後５００〜７００℃程度の温度で１〜２時間放置の熱処理を行い、圧電体原材料膜１０２の焼き固めを行う。その後、電極膜１０３をスパッタ法又は印刷法等にて形成してから分極処理を行い、圧電体原材料膜１０２の圧電素子（圧電体、圧電素子膜）化を行う。図４には、複数の電極膜１０３を形成した後の振動体１００を示す。
【００３９】
（第２の実施の形態）
前述したように、圧電体原材料膜１０２を成膜した振動体１００は、その後、熱処理を行って圧電体原材料膜１０２の焼き固めを行う。その時に、圧電体原材料膜１０２と金属製の弾性体１０１との熱変形率の差によって、圧電体原材料膜１０２が弾性体１０１から剥離することがある。
【００４０】
その問題を解決する手段を図５及び図６を用いて説明する。図５は、弾性体１０１の端面上にマスク１０４を設置した状態を示し、同状態にて圧電体原材料膜１０２の形成を行う。マスク１０４は複数の開口１０４Ａを有し、弾性体１０１の面上に成膜される圧電体原材料膜１０２は開口１０４Ａ部に形成される。マスク１０４の開口１０４Ａ以外の枠及び桟の範囲は、弾性体１０１には成膜されない。
【００４１】
図６は、成膜後にマスク１０４を外した状態を示す。マスク１０４の枠及び桟によって、成膜された圧電体原材料膜１０２Ａは複数に分割され、各圧電体原材料膜１０２Ａ間に非成膜範囲１０１Ｄを形成している。
【００４２】
このように、圧電体原材料膜１０２Ａを分割して成膜した構成で熱処理工程を行うと、弾性体１０１と圧電体原材料膜１０２Ａの熱変形率の差によって発生する、成膜部を弾性体１０１から剥離する方向へ働く応力は非成膜範囲１０１Ｄによって緩和される。この結果、非分割成膜品にて圧電体原材料膜１０２の剥離が発生した熱処理温度でも剥離を防ぐことができ、更にはより高い温度での熱処理も可能となる。
【００４３】
図７には、圧電体原材料膜１０２Ａを分割成膜した弾性体１０１に対して、熱処理後に複数の電極膜１０３を形成した状態を示す。電極膜１０３の各々は、複数の圧電体原材料膜１０２Ａ各々の膜面内に、圧電体原材料膜１０２Ａに対して僅かな距離Ｌ分小さく形成されているものの、ほぼ圧電体原材料膜面積１０２Ａと同一の形状で形成されている。
【００４４】
圧電素子の特性は、電極膜１０３の面積と比例するもので、できる限り大きな面積の電極膜１０３を形成することが望ましい。しかし、圧電体原材料膜１０２Ａ外側の弾性体１０１の上面に電極膜１０３を成膜すると、電極膜１０３と弾性体１０１間に電気的リークが発生するので、僅かな距離Ｌが必要となる。
【００４５】
尚、以上図５乃至図７を用いて説明した実施の形態とは異なり、複数の分割した圧電体原材料膜１０２Ａの位置と面積を、成膜面と相対する面の複数の溝１０１Ａと複数の凸部１０１Ｂの位置及び面積に関連付けて形成することも可能である。
【００４６】
一例としては、凸部１０１Ｂの背面部相当範囲をほぼ成膜範囲とし、溝１０１Ａの背面部相当範囲をほぼ非成膜範囲とすることが挙げられる。それにより、溝１０１Ａと凸部１０１Ｂの凸凹構造による振幅増幅効果を、より効果的に発揮することが可能となる。
【００４７】
（第３実施の形態）
図８は、上述したマスク１０４を用いて成膜した後の、図５におけるＡ−Ａ断面を示す。分割された圧電体原材料膜１０２Ａは約３０μｍの厚さを有し、マスク１０４の桟部１０４Ｂは厚さ約０．３ｍｍ、幅約０．３ｍｍの例を示している。
【００４８】
同図において、圧電体原材料膜１０２Ａの桟部１０４Ｂの両側面近傍は、テーパー形状部１０２Ａ１となっている。それは、エアロゾルデポジション法での成膜時に、基材である弾性体１０１に噴射された圧電体の原材料を含んだエアロゾル６の噴射状況による。
【００４９】
即ち、全てがエアロゾル６Ａのように弾性体１０１の上面に対して垂直に噴射されるのではなく、エアロゾル６Ｂのように斜め方向へ噴射されるエアロゾルも多く含まれている。その斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂのうち、桟部１０４Ｂの側面下部に衝突して跳ね返り、成膜中の圧電体原材料膜１０２Ａの桟部１０４Ｂ近傍の上面に至るものに含まれる微粉末が、成膜された圧電体原材料膜１０２Ａを削り取るエッチング効果を果たす。その結果、テーパー形状部１０２Ａ１が発生する。
【００５０】
圧電体原材料膜１０２Ａのうち、テーパー形状部１０２Ａ１の上面には、電極膜１０３を形成することができない。即ち、スパッタ法又は印刷法にて電極膜形成時、テーパー形状部１０２Ａ１の上面に電極膜１０３を形成しようとすると、電極膜形成用のマスク１０４とテーパー形状部１０２Ａ１によって生まれる隙間から電極材料が入り込む。そして、弾性体１０１上面に電極膜１０３を形成してしまう。
【００５１】
そのため、電極膜１０３はテーパー形状部１０２Ａ１を避けた圧電体原材料膜１０２Ａの平面上に形成せざるを得ないため、図９に示すように、電極膜１０３の面積は少し小さく形成される。
【００５２】
この圧電体原材料膜１０２Ａの成膜時のマスク１０４にて発生するマスク枠及び桟部１０４Ｂ近傍にて発生するテーパー形状部１０２Ａ１を避けるために、特許第３０１５８６９号には、マスク１０４を弾性体１０１上面から浮かして配置する技術が開示されている。
【００５３】
マスク１０４を圧電体原材料膜１０２Ａの厚さよりも高い位置まで浮かせることによって、上述した桟部１０４Ｂの側面近傍のエッチング効果を排し、テーパー形状部１０２Ａ１を避けることが可能となる。
【００５４】
上記特許文献では、マスクの開口がエアロゾルを噴射するノズル開口面積より小さいか、ノズル開口面積とほぼ同等の例を説明している。しかしながら、所望の圧電特性を得るための大きな面積の圧電体原材料膜を得ることを目的として、大きな開口面積で桟部１０４Ｂの幅が小さいマスク１０４を採用し、ノズル開口面積より遥かに大きな面積の膜を成膜形成する場合は、以下の問題がある。
【００５５】
即ち、マスク１０４を弾性体１０１上面から浮かして配置すると、そのために発生するマスク１０４と弾性体１０１間の隙間に、上述した斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂが入り込んでそこに成膜する。そして、分割して成膜した圧電体原材料膜１０２Ａの隣同士を連結する。
【００５６】
即ち、特開２００２−１９０５１２号公報で開示されているように、基材である弾性体１０１の成膜面垂直方向に対して３０°〜４５°傾けて噴射しても十分成膜するので、４５°以下角度のエアロゾル６Ｂは、マスク１０４と弾性体１０１間の隙間で成膜する。
【００５７】
図８で示した桟部１０４Ｂのように、幅０．３ｍｍの場合は、０．１５ｍｍ以上マスク１０４を浮かして配置すると、左右の両開口１０４Ａから桟部１０４Ｂの下側に入り込む角度４５°以下の斜め方向からのエアロゾル６Ｂによって、以下の不具合が生じる。
【００５８】
即ち、本来分割して成膜したい圧電体原材料膜１０２Ａが隣同士互いに連結した状態になり、熱処理時の圧電体原材料膜１０２Ａの剥離防止効果が失せることになる。特に、圧電体上面とマスク面との距離を、上記特許第３０１５８６９号が推奨する０．７ｍｍ以上に設置すると、隣同士の圧電体原材料膜１０２Ａを完全に連結してしまうが可能性が高い。
【００５９】
そこで、分割された圧電体原材料膜１０２Ａを連結させることがなく、かつより広い面積の電極膜１０３を形成するために、マスクの枠部及び桟部の断面側面に段差面又は斜面を形成する。
【００６０】
図１０は、マスクの枠部及び桟部の開口側の断面側面に段部を設けた例を示す。本例のマスク１０５は、開口を形成する枠及び桟部の開口側の断面側面に段部１０５Ａを有する。その段部１０５Ａは、弾性体１０１と接触する側の枠又は桟部の幅が小さくなるように形成する。
【００６１】
マスク１０５の上面側の幅は０．３ｍｍ、マスク１０５全体の高さは０．３ｍｍであり、弾性体１０１近傍部の幅を０．１５ｍｍとしている。同構成においては、上述した斜めに噴射されたエアロゾル６Ｂは段部１０５Ａ近傍の側面に衝突し、圧電体原材料膜１０６はその側面近傍にてテーパ形状部１０６Ａを形成する。しかし、それは弾性体１０１と接触する桟部又は枠の狭い部分の近傍に形成される。
【００６２】
従って、より広い平面部を有する圧電体原材料膜１０６を得ることができ、広い面積を有する電極膜１０３の形成が可能となる。そして、マスク１０５は開口部間に弾性体１０１と接触する部分を有しているため、隣同士の圧電体原材料膜１０６が連結することがない。
【００６３】
（第４の実施の形態）
図１１は、マスクの枠部及び桟部の断面側面に斜面を設けた例を示す。マスク１０７の斜面は弾性体１０１との接触部が狭くなるように形成する。同例においても、第３の実施の形態と同様に、圧電体原材料膜１０８はその斜面下部近傍に、テーパー形状部１０８Ａを形成する。しかし、それは弾性体１０１と接触する桟部又は枠の狭い部分の近傍に形成され、より広い平面部を有する圧電体原材料膜１０８を得ることができる。
【００６４】
（第５実施の形態）
以上説明した実施の形態においては、弾性体１０１に接して回転する接触体との接触面と対向する裏側の平面部に圧電体原材料膜１０２又は１０２Ａを成膜する例を挙げて説明した。しかし、圧電体の原材料が有するｄ３１方向とｄ３３方向の振動量又は振幅量によっては、圧電体原材料膜を弾性体１０１の側面周面に形成した方が良い場合がある。
【００６５】
図１２を用いて、その実施の形態を説明する。振動体２００は、弾性体２０１の側面周面に圧電体原材料膜２０２を厚さｔで成膜して構成される。厚さｔは第１の実施の形態と同様、１０〜１００μｍ程度である。このような周面への圧電体原材料膜２０２の形成は、他の膜形成方法では困難である。
【００６６】
即ち、印刷法はスクリーン印刷法を主としており、周面又は曲面への成膜形成は困難である。また、スパッタ法においては、わずかな隙間へも圧電体原材料膜２０２を形成するというその特性上から必要となる、弾性体２０１側面周面への成膜時の溝２０１Ａと凸部２０１Ｂの凹凸面への成膜を避けるための治具を持つことは困難である。即ち、その治具を量産時に寸法がばらつく弾性体２０１に対応させることは困難である。
【００６７】
それに対して、本発明の圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化して噴射して圧電素子を直接成膜形成する弾性体であれば、周面への成膜は可能であり、かつ成膜面と垂直な面に圧電体原材料膜２０２を形成することがない。
【００６８】
従って、弾性体２０１の側面周面への成膜は、本発明の特徴を最十分生かした構成ということができる。尚、具体的な成膜は、弾性体２０１の円周中心を中心軸として回転させながら、その円周側面に対して垂直方向近傍からエアロゾル６を噴射して行う。
【００６９】
また、弾性体２０１の円周側面上に開口を有するマスクを配置することで、圧電体原材料膜２０２の分割成膜を行うことが可能で、第２〜第４の実施の形態で説明した技術をこの実施の形態においても実施することができる。
【００７０】
以上の本発明の実施の形態で説明したように、振動波モータとして必要な耐電圧を有する１０〜１００μｍ程度の均一的な組成から成る圧電体原材料膜を、安定的に量産可能な少工程にて形成した振動体を有する振動波モータを提供することができる。
【００７１】
更には、圧電体原材料膜の成膜後の熱処理工程にて発生することがある、圧電体原材料膜が振動体から剥離する問題を解決する手段を有する振動波モータと、より良い圧電特性を発揮する電極膜を有する振動波モータを提供することができる。そして、分割された圧電体原材料膜を連結させることがなく、かつより広い面積の電極膜を形成することができる。
【００７２】
また、圧電体原材料膜の成膜後の熱処理工程にて発生することがある、圧電体原材料膜が振動体から剥離する問題を解決する手段と、熱処理後の圧電体原材料膜上に配置する電極膜面積をより広く設ける手段を有する振動波モータも提供することができる。更には、従来のバルク材では必須であった約１２００℃での焼成工程を、７００〜９００℃程度の低い温度で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、圧電体原材料膜を形成した振動体を説明するための上面斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、圧電体原材料膜を形成した振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る振動波モータを構成する、電極膜を形成後の振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体のマスクを説明するための裏面斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の分割して成膜された圧電体原材料膜を説明するための裏面斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータを構成する、電極膜を形成後の振動体を説明するための裏面斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体に関連する従来技術の振動体の要部断面図である。
【図９】図８の振動体に電極膜を形成した状態の図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の要部断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の要部断面図である。
【図１２】本発明の第の５実施の形態に係る振動波モータを構成する振動体の裏面斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ セラミック構造物の作製装置
２ 膜形成部
３ エアロゾル発生部
４ エアロゾル搬送管
５ ノズル
６、６Ａ、６Ｂ エアロゾル
７ セラミック構造物
１００、２００ 振動体
１０１、２０１ 弾性体
１０１Ａ、２０１Ａ 溝
１０１Ｂ、２０１Ｂ 凸部
１０１Ｄ 非成膜範囲
１０２、２０２ 圧電体原材料膜
１０２Ａ、１０６、１０８ 分割された圧電体原材料膜
１０２Ａ１、１０６Ａ、１０８Ａ テーパー形状部
１０３ 電極膜
１０４、１０５ マスク
１０４Ａ 開口
１０４Ｂ 桟部
１０５Ａ 段部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータの製造方法において、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする振動波モータの製造方法。
【請求項２】
前記弾性体に対して前記圧電体原材料膜を直接に成膜形成の後、熱処理を施すことを特徴とする請求項１記載の振動波モータの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理の後、前記圧電体原材料膜上に電極膜を配置することを特徴とする請求項２記載の振動波モータの製造方法。
【請求項４】
前記電極膜を配置の後、該電極膜を通して所定の電圧を印加して分極処理を施し、圧電素子膜を形成することを特徴とする請求項３記載の振動波モータの製造方法。
【請求項５】
前記熱処理後の前記圧電体原材料膜の厚さは１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項３記載の振動波モータの製造方法。
【請求項６】
前記弾性体の端面上に開口を有するマスクを配置し、前記弾性体に前記圧電体原材料膜を分割して成膜形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項７】
分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜上に配置する前記電極膜は、分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜よりも小さくかつほぼ同一の形状に形成して配置されることを特徴とする請求項６記載の振動波モータの製造方法。
【請求項８】
前記マスクの枠部及び桟部の前記開口側の断面側面に、段部又は斜面を形成することを特徴とする請求項７記載の振動波モータの製造方法。
【請求項９】
前記弾性体は円環又は円盤状の形状から成り、前記圧電体原材料膜は前記弾性体の一平面に成膜形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１０】
前記弾性体は、一平面と相対する平面に複数の溝と複数の凸部を有し、分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜は、一平面に複数の前記溝と複数の前記凸部の位置及び面積に関連付けて分割して成膜形成されることを特徴とする請求項９記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１１】
前記弾性体は円環又は円盤状の形状から成り、前記圧電体原材料膜は、前記弾性体の側面周面に成膜形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１２】
圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータにおいて、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする振動波モータ。
【請求項１】
圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータの製造方法において、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする振動波モータの製造方法。
【請求項２】
前記弾性体に対して前記圧電体原材料膜を直接に成膜形成の後、熱処理を施すことを特徴とする請求項１記載の振動波モータの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理の後、前記圧電体原材料膜上に電極膜を配置することを特徴とする請求項２記載の振動波モータの製造方法。
【請求項４】
前記電極膜を配置の後、該電極膜を通して所定の電圧を印加して分極処理を施し、圧電素子膜を形成することを特徴とする請求項３記載の振動波モータの製造方法。
【請求項５】
前記熱処理後の前記圧電体原材料膜の厚さは１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項３記載の振動波モータの製造方法。
【請求項６】
前記弾性体の端面上に開口を有するマスクを配置し、前記弾性体に前記圧電体原材料膜を分割して成膜形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項７】
分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜上に配置する前記電極膜は、分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜よりも小さくかつほぼ同一の形状に形成して配置されることを特徴とする請求項６記載の振動波モータの製造方法。
【請求項８】
前記マスクの枠部及び桟部の前記開口側の断面側面に、段部又は斜面を形成することを特徴とする請求項７記載の振動波モータの製造方法。
【請求項９】
前記弾性体は円環又は円盤状の形状から成り、前記圧電体原材料膜は前記弾性体の一平面に成膜形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１０】
前記弾性体は、一平面と相対する平面に複数の溝と複数の凸部を有し、分割して成膜形成した前記圧電体原材料膜は、一平面に複数の前記溝と複数の前記凸部の位置及び面積に関連付けて分割して成膜形成されることを特徴とする請求項９記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１１】
前記弾性体は円環又は円盤状の形状から成り、前記圧電体原材料膜は、前記弾性体の側面周面に成膜形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の振動波モータの製造方法。
【請求項１２】
圧電体に周波電圧を印加して金属製の弾性体に振動を励起し、前記圧電体と弾性体からなる振動体に接触する接触体を相対的に移動させる振動波モータにおいて、前記弾性体の端面に前記圧電体の原材料微粉末をエアロゾル化した圧電体原材料膜を噴射し、前記圧電体を前記弾性体に直接に成膜形成することを特徴とする振動波モータ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２９４２９３（Ｐ２００８−２９４２９３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３９３０９（Ｐ２００７−１３９３０９）
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（０００１０４６３０）キヤノンプレシジョン株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（０００１０４６３０）キヤノンプレシジョン株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
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