專利名稱：驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動器，尤其涉及對數(shù)碼相機或附帶相機的便攜式電話機等的透鏡進行驅(qū)動的驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
作為數(shù)碼相機等的透鏡部的驅(qū)動裝置，公知的有使用了壓電元件的驅(qū)動器。例如專利文獻1的驅(qū)動器由壓電元件、驅(qū)動構(gòu)件及臺座構(gòu)成。在所述壓電元件的伸縮方向的一方的端面固定驅(qū)動構(gòu)件，該驅(qū)動構(gòu)件與被驅(qū)動構(gòu)件摩擦卡合。另外，在壓電元件的伸縮方向的另一方的端面固定臺座。該臺座具有作為慣性體的錘的功能，以這樣的結(jié)構(gòu)對所述壓電元件外加脈沖狀的電壓，壓電元件的伸展方向和收縮方向的運動通過臺座的慣性作用傳遞到驅(qū)動構(gòu)件。在壓電元件以較慢的速度變形的情況下，被驅(qū)動構(gòu)件與驅(qū)動構(gòu)件一同移動，在壓電元件以較快的速度變形的情況下，被驅(qū)動構(gòu)件因其質(zhì)量的慣性而停止在相同的位置。因此通過反復(fù)外加脈沖狀的電壓，能夠使被驅(qū)動構(gòu)件以細小的節(jié)距間歇地移動。
這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動器產(chǎn)生所謂的在臺座、壓電元件、驅(qū)動構(gòu)件之間共振的問題。另外，為了在與主體的安裝時不產(chǎn)生共振的影響，專利文獻1提供了一種驅(qū)動器，即通過用橡膠系膠粘劑將臺座固定于主體，而在主體上彈性地支承驅(qū)動器。但是，這樣的驅(qū)動方式很難控制臺座、壓電元件和驅(qū)動構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)偏差。
若利用這樣的共振，則有所謂的驅(qū)動構(gòu)件的移動量增加的優(yōu)點。例如，在專利文獻2中記載了利用了該共振的驅(qū)動器。根據(jù)該驅(qū)動器，通過對應(yīng)于共振時的壓電元件的變位來外加脈沖狀的電壓，增大了被驅(qū)動構(gòu)件的變位量。
專利文獻1日本特開2002-142470號公報專利文獻2日本特許第3171187號公報但是，就專利文獻1、2的驅(qū)動器而言，由于壓電元件、驅(qū)動構(gòu)件、臺座(或支承構(gòu)件)在驅(qū)動方向上并列配置，因此在驅(qū)動方向上變大，尤其在使用了較大的臺座的情況下存在所謂的驅(qū)動器大型化的問題，從而要求可小型化的驅(qū)動器。
另外，就專利文獻1、2的驅(qū)動器而言，由于利用了在由壓電元件、驅(qū)動構(gòu)件及臺座構(gòu)成的驅(qū)動器的內(nèi)部產(chǎn)生的共振狀態(tài)，因此受到共振導(dǎo)致的不良影響，從而產(chǎn)生所謂的驅(qū)動構(gòu)件也在壓電元件的伸縮方向以外變位的問題。例如，如圖7(A)、圖7(B)所示，驅(qū)動構(gòu)件2受到所述共振的影響，從而產(chǎn)生所謂的在壓電元件的伸縮方向以外變位的問題。因此，由壓電元件1的伸縮產(chǎn)生的驅(qū)動力并未正確地傳遞到被驅(qū)動構(gòu)件3，從而難以使被驅(qū)動構(gòu)件3沿壓電元件1的伸縮方向正確移動。尤其，若為了增加被驅(qū)動構(gòu)件3的推進力而增加臺座(錘構(gòu)件)，則容易產(chǎn)生共振，從而要求不易產(chǎn)生共振的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這種情況而作出的，其目的在于提供一種能夠可靠地得到被驅(qū)動構(gòu)件的充分的推進力，且能夠在驅(qū)動方向上小型化的驅(qū)動器。
為了達到所述目的，第一技術(shù)方案提供一種驅(qū)動器，其具備機電變換元件；驅(qū)動摩擦構(gòu)件，其安裝于該機電變換元件的伸縮方向的一方側(cè)，并且與被驅(qū)動構(gòu)件摩擦卡合；和錘構(gòu)件，其安裝于所述機電變換元件的伸縮方向的另一方側(cè)，該驅(qū)動器的特征在于，所述錘構(gòu)件的至少一部分配置于比所述機電變換元件的另一方側(cè)的端面更靠近所述一方側(cè)的位置。
根據(jù)第一技術(shù)方案，由于錘構(gòu)件的至少一部分配置于比機電變換元件的另一方側(cè)的端面更靠近一方側(cè)的位置，因此能夠在驅(qū)動方向(即機電變換元件的伸縮方向)上小型化。
另外，根據(jù)第一技術(shù)方案，能夠在不使驅(qū)動器在驅(qū)動方向上大型化的情況下增大變大錘構(gòu)件，能夠確保被驅(qū)動構(gòu)件的充分的推進力。
第二技術(shù)方案的驅(qū)動器，在第一技術(shù)方案中，其特征在于，在所述機電變換元件的另一方側(cè)的端面安裝有連結(jié)構(gòu)件，在該連結(jié)構(gòu)件安裝有所述錘構(gòu)件。
根據(jù)第二技術(shù)方案，由于錘構(gòu)件經(jīng)由連結(jié)構(gòu)件安裝于機電變換元件的另一方側(cè)的端面，因此錘構(gòu)件的配置自由度提高，能夠使驅(qū)動器進一步小型化。
第三技術(shù)方案的驅(qū)動器，在第一技術(shù)方案或第二技術(shù)方案中，其特征在于，所述錘構(gòu)件形成為筒狀，且在該錘構(gòu)件的內(nèi)側(cè)配置有所述機電變換元件的至少一部分。
根據(jù)第三技術(shù)方案，由于錘構(gòu)件形成為筒狀，因此能夠使驅(qū)動器更加小型化。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器，由于將錘構(gòu)件的至少一部分配置于比機電變換元件的端面更靠近內(nèi)側(cè)的位置，因此能夠在驅(qū)動方向上使驅(qū)動器小型化。
圖1是表示本發(fā)明的驅(qū)動器的實施方式的剖面圖；圖2是外加在壓電元件上的驅(qū)動脈沖的波形圖；圖3是表示支承方法與圖1不同的驅(qū)動器的剖面圖；圖4是表示支承方法與圖1不同的驅(qū)動器的剖面圖；圖5是表示支承方法與圖1不同的驅(qū)動器的剖面圖；圖6是表示支承方法與圖1不同的驅(qū)動器的剖面圖；圖7是說明現(xiàn)有的驅(qū)動器的不良情況的說明圖。
圖中10-驅(qū)動器；12-壓電元件；14-驅(qū)動軸；16-被驅(qū)動構(gòu)件；18-錘構(gòu)件；22-連結(jié)構(gòu)件；24-固定框。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的驅(qū)動器的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。圖1是表示本發(fā)明的驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，驅(qū)動器10主要由壓電元件(相當(dāng)于機電變換元件)12、驅(qū)動軸(相當(dāng)于驅(qū)動摩擦構(gòu)件)14、被驅(qū)動構(gòu)件16及錘構(gòu)件18構(gòu)成。
壓電元件12構(gòu)成為，在箭頭方向上疊層而形成為長方體狀，并通過外加電壓而在疊層方向上變形(伸縮)。從而，壓電元件12的長度方向的端面12A、12B變位。
在壓電元件12的端面12A、12B中，在一方的端面12A固定有驅(qū)動軸14的基端。驅(qū)動軸14例如形成為圓柱狀，且其軸在箭頭方向(即，壓電元件的伸縮方向)上配置。驅(qū)動軸14的材質(zhì)可以使用牢固地復(fù)合了石墨結(jié)晶的石墨結(jié)晶復(fù)合體，例如碳石墨。還有，驅(qū)動軸14的形狀并不限定于圓柱狀，也可為棱柱狀。
被驅(qū)動構(gòu)件16是與透鏡框(未圖示)連結(jié)的構(gòu)件，通過規(guī)定的摩擦力與驅(qū)動軸14卡合，且沿著驅(qū)動軸滑動自如地被支承。被驅(qū)動構(gòu)件16和驅(qū)動軸14之間的摩擦力設(shè)定為，在對壓電元件12外加變化平緩的電壓時，靜摩擦力比其驅(qū)動力大，且，在對壓電元件12外加變化急劇的電壓時，靜摩擦力比其驅(qū)動力小。
錘構(gòu)件18形成為矩形的筒狀，并形成有大于壓電元件12的剖面的矩形的孔18A。在將錘構(gòu)件18插穿于該孔18的狀態(tài)下，錘構(gòu)件18的基端側(cè)的面18B通過膠粘劑固定于板狀的連結(jié)構(gòu)件22，該連結(jié)構(gòu)件22通過彈性的膠粘劑固定于壓電元件12的端面12B。由此，錘構(gòu)件18經(jīng)由連結(jié)構(gòu)件22安裝于壓電元件12的端面12B，錘構(gòu)件18配置于比壓電元件12的端面12B更靠近端面12A側(cè)的位置。
錘構(gòu)件18通過對壓電元件12的端面12B賦予負荷而防止端面12B比端面12A更大地變位，從而錘構(gòu)件18優(yōu)選重量比驅(qū)動軸14大。例如，在驅(qū)動軸14為8mg、壓電元件12為32mg的情況下，使用32mg的錘構(gòu)件。
另外，錘構(gòu)件18由軟性材料形成。錘構(gòu)件18的材質(zhì)使用楊氏模量比壓電元件12及驅(qū)動軸14小的材料。優(yōu)選錘構(gòu)件18的楊氏模量為1GPa以下，更優(yōu)選為300MPa以下。這樣的錘構(gòu)件18通過在橡膠等彈性體中混合比重較大的金屬粉而形成，例如通過在聚氨酯橡膠或氨基甲酸乙酯樹脂中混合鎢粉末而制造。為了使裝置小型化，錘構(gòu)件18的比重優(yōu)選盡可能高，例如設(shè)定為8～12左右。
錘構(gòu)件18的前端部的面18C通過膠粘劑固定于固定框24。由此，由錘構(gòu)件18、連結(jié)構(gòu)件22、壓電元件12及驅(qū)動軸14構(gòu)成的驅(qū)動器支承于固定框24中。固定框24是安裝于便攜式電話等的主體(未圖示)的構(gòu)件，具備2個貫通孔24A、24A。貫通孔24A、24A的直徑形成為比驅(qū)動軸14稍微大，通過將驅(qū)動軸14插穿于貫通孔24A、24A，驅(qū)動軸14在箭頭方向上滑動自如地被支承。
所述的壓電元件12與未圖示的驅(qū)動脈沖供給裝置電連結(jié)，通過該驅(qū)動脈沖供給裝置外加如圖2(A)、圖2(B)所示波形的電壓。
圖2(A)、圖2(B)是表示對壓電元件12外加的脈沖波形的一例的圖。圖2(A)是在箭頭的左方向上移動圖1的被驅(qū)動構(gòu)件16時的脈沖波形，圖2(B)是在箭頭的右方向上移動圖1的被驅(qū)動構(gòu)件16時的脈沖波形。
在圖2(A)的情況下，對壓電元件12外加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖從時刻α1至?xí)r刻α2平緩地上升，在時刻α3急劇下降。因此，從時刻α1至?xí)r刻α2，壓電元件12平緩地伸長。此時，因為驅(qū)動軸44以平緩的速度移動，所以被驅(qū)動構(gòu)件16與驅(qū)動軸14一同移動。由此，可以在圖1的左方向上移動被驅(qū)動構(gòu)件16。在時刻α3，因為壓電元件12急劇收縮，所以驅(qū)動軸14在圖1的右方向上移動。此時，因為驅(qū)動軸14急劇移動，所以被驅(qū)動構(gòu)件16因慣性而保持停止在其位置的狀態(tài)，只有驅(qū)動軸14移動。因此，通過反復(fù)外加如圖2(A)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖1的被驅(qū)動構(gòu)件16反復(fù)進行向左方向的移動和停止，所以可以向左方向移動。
在圖2(B)的情況下，對壓電元件12外加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖在時刻β1急劇上升，從時刻β2至?xí)r刻β3平緩地下降。因此，在時刻β1，壓電元件12急劇伸長，驅(qū)動軸14在圖1的左方向上移動。此時，因為驅(qū)動軸14急劇移動，所以被驅(qū)動構(gòu)件16因慣性而保持停止在其位置的狀態(tài)，只有驅(qū)動軸14移動。從時刻β2至?xí)r刻β3，壓電元件12平緩地收縮。此時，因為驅(qū)動軸14平緩地變位，所以被驅(qū)動構(gòu)件16與驅(qū)動軸14一同移動。由此，可以在圖1的右方向上移動被驅(qū)動構(gòu)件16。因此，通過反復(fù)外加如圖2(B)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖1的被驅(qū)動構(gòu)件16反復(fù)進行向右方向的移動和停止，所以可以向右方向移動。
通過如上所述構(gòu)成的實施方式的驅(qū)動器10，由于錘構(gòu)件18配置于比壓電元件12的端面12B更靠近端面12A側(cè)的位置，所以與如圖7所示的現(xiàn)有裝置(即，壓電元件1、驅(qū)動軸2、臺座在驅(qū)動方向上并列的情況)相比，能夠在驅(qū)動方向上小型化。
另外，本實施方式的驅(qū)動器10，由于作為錘構(gòu)件18使用了軟性材料，因此能夠抑制在驅(qū)動器10自身的所產(chǎn)生的共振。即，在使用了由軟性材料構(gòu)成的錘構(gòu)件18的情況下，由壓電元件12、驅(qū)動軸14及錘構(gòu)件18構(gòu)成的系統(tǒng)的共振頻率變低。具體而言，能夠使將壓電元件12和驅(qū)動軸14作為質(zhì)量、將錘構(gòu)件18作為彈性體的一等效自由系統(tǒng)的共振頻率f0大幅降低。通過共振頻率f0降低，驅(qū)動頻率f容易設(shè)定于f≥21/2·f0的防振區(qū)域，從而共振的影響減少。因而，能夠防止如圖7(A)、圖7(B)所示的、在將錘構(gòu)件18由硬性材料構(gòu)成的情況下產(chǎn)生的、壓電元件12的伸縮方向以外的振動。由此，驅(qū)動軸14在壓電元件12的伸縮方向上變位，所以通過壓電元件12的伸縮而產(chǎn)生的驅(qū)動力正確地傳遞到被驅(qū)動構(gòu)件，能夠在壓電元件12的伸縮方向上正確地驅(qū)動控制被驅(qū)動構(gòu)件16。另外，通過共振頻率f0降低，因壓電元件12、驅(qū)動軸14、及錘構(gòu)件18的結(jié)構(gòu)偏差而導(dǎo)致的影響減小，從而能夠得到穩(wěn)定的驅(qū)動力。
由于這樣通過使用軟性的錘構(gòu)件18，來抑制在驅(qū)動器10內(nèi)部的共振，因此即使在使用了較大的錘構(gòu)件18的情況下共振的影響也減小，從而能夠更正確地移動被驅(qū)動構(gòu)件16。
此外，在所述的實施方式中，將錘構(gòu)件18整體配置于比壓電元件12的端面12B更靠近端面12A側(cè)的位置，但并不限定于此，也可以只將錘構(gòu)件18的一部分配置于比端面12B更靠近端面12A側(cè)的位置。
另外，在所述的實施方式中，將錘構(gòu)件18由前端側(cè)的面18C固定于固定框24，但并不限定于此，也可以如圖3所示由錘構(gòu)件18的外側(cè)面18D固定于固定框24。在這種情況下，只要通過彈性的膠粘劑30填充錘構(gòu)件18的外側(cè)面18D和固定框24之間的間隙。
此外，在所述實施方式中，由錘構(gòu)件18側(cè)支承驅(qū)動器10，但驅(qū)動器10的支承方法并不限定于此，例如，如圖4所示，也可以由壓電元件12的端面12A側(cè)支承。圖4所示的驅(qū)動器101在壓電元件12的端面12A固定有支承構(gòu)件32。在該支承構(gòu)件32形成有孔32A，并且驅(qū)動軸24插穿于該孔32A。另外，支承構(gòu)件32在與固定框24的臺階部24B抵接的狀態(tài)下由膠粘劑固定。
如上所述被支承的驅(qū)動器10在接近于中空吊設(shè)的狀態(tài)下被支承。從而，振動不易在驅(qū)動器10和固定框24之間傳遞，共振影響變小，因此能夠正確地移動被驅(qū)動構(gòu)件16。
此外，在圖4的固定框24的兩端部安裝有保護板26、34。保護板26形成為板狀，且在與驅(qū)動軸14的前端面接觸的狀態(tài)下由兩面帶(tape)28安裝于固定框24。保護板34由金屬或樹脂等形成為“コ”狀，且在與錘構(gòu)件18非接觸的狀態(tài)下被安裝。通過將這些保護板26、34安裝于固定框24來加強驅(qū)動器10，從而在受到下落等沖擊時能夠防止損傷。保護板26也可以與驅(qū)動軸14非接觸地安裝。另外，保護板34也可以在與錘構(gòu)件18接觸的狀態(tài)下安裝。
圖5是表示驅(qū)動器10的其他支承方法的結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示的驅(qū)動器10在由一對支承板40、42沿壓電元件12的伸縮方向從兩側(cè)按壓的狀態(tài)下被支承。支承板40由薄金屬板形成為“コ”狀，且在按壓了錘構(gòu)件18的狀態(tài)下安裝于固定框24。支承板42由薄金屬板構(gòu)成，且在按壓了驅(qū)動軸14的前端面的狀態(tài)下由膠粘劑44固定于固定框24。
若支承如上所述構(gòu)成的驅(qū)動器10，則驅(qū)動器10在接近于在內(nèi)部懸浮的狀態(tài)下被支承。以這種狀態(tài)被支承的驅(qū)動器10，由于沒有與固定框24的固定部分，所以振動不易在驅(qū)動器10和固定框24之間傳遞，從而在驅(qū)動器10和固定框24之間不易產(chǎn)生共振。從而，由于被支承為因共振而導(dǎo)致的影響減小，因此能夠正確地移動被驅(qū)動構(gòu)件16。尤其，在錘構(gòu)件18由軟性材料構(gòu)成的情況下，如上所述由于在驅(qū)動器10的內(nèi)部不易產(chǎn)生振動，因此通過如上所述夾壓支承，能夠?qū)Ⅱ?qū)動器10保持為無共振的狀態(tài)。
另外，也可以如圖6所示支承驅(qū)動器10。圖6的驅(qū)動器10在由一對支承構(gòu)件36、36從兩側(cè)按壓壓電元件12的側(cè)面的狀態(tài)下被支承。支承構(gòu)件36、36由金屬、樹脂或橡膠等構(gòu)成，且安裝于固定框24。此外，也可以由彈性的膠粘劑粘接支承構(gòu)件36、36的前端和壓電元件12的側(cè)面之間。另外，也可以不使用一對支承構(gòu)件36、36而使用筒狀的支承構(gòu)件，在整周按壓壓電元件12的側(cè)面而支承。
由于如上所述被支承的驅(qū)動器10由一對支承構(gòu)件36、36從兩側(cè)按壓壓電元件12的側(cè)面而支承，因此驅(qū)動器10在接近于在內(nèi)部懸浮的狀態(tài)下被支承。從而，振動不易在驅(qū)動器10和固定框24之間傳遞，驅(qū)動器10受到的共振影響減小，因此能夠正確地移動被驅(qū)動構(gòu)件16。
此外，在所述的實施方式中，使用了由軟性材料構(gòu)成的錘構(gòu)件18，但并不限定于此，也可以使用由硬性材料構(gòu)成的錘構(gòu)件。在這種情況下通過如上所述支承驅(qū)動器10，也能夠減小共振的影響，從而能夠正確地移動被驅(qū)動構(gòu)件16。
另外，在所述的實施方式中，將錘構(gòu)件18形成為筒狀，但并不限定于此，也可以將錘構(gòu)件18分割為多個而安裝。
此外，作為本發(fā)明的驅(qū)動器10的用途，例如能夠適用于數(shù)碼相機或便攜式電話等小型精密設(shè)備。尤其，便攜式電話需要用3V以下的低電壓驅(qū)動，但通過使用本發(fā)明的驅(qū)動器10，能夠以20kHz左右的高頻驅(qū)動，且能夠以2mm/s以上高速度移動被驅(qū)動構(gòu)件16。從而，即使是需要移動10mm左右的變焦透鏡，也能夠使之迅速移動。另外，作為本發(fā)明的驅(qū)動器10的用途，并不限定于移動聚焦透鏡或變焦透鏡等移動透鏡的用途，也可以用于移動CCD的用途等。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動器，其具備機電變換元件；驅(qū)動摩擦構(gòu)件，其安裝于該機電變換元件的伸縮方向的一方側(cè)，并且與被驅(qū)動構(gòu)件摩擦卡合；和錘構(gòu)件，其安裝于所述機電變換元件的伸縮方向的另一方側(cè)，該驅(qū)動器的特征在于，所述錘構(gòu)件的至少一部分配置于比所述機電變換元件的另一方側(cè)的端面更靠近所述一方側(cè)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，在所述機電變換元件的另一方側(cè)安裝有連結(jié)構(gòu)件，在該連結(jié)構(gòu)件安裝有所述錘構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述錘構(gòu)件形成為筒狀，且在該錘構(gòu)件的內(nèi)側(cè)配置有所述機電變換元件的至少一部分。
全文摘要
提供一種能夠可靠地得到被驅(qū)動構(gòu)件的充分的推進力，且能夠在驅(qū)動方向上小型化的驅(qū)動器。驅(qū)動器(10)具備壓電元件(12)；驅(qū)動軸(14)，其安裝于壓電元件(12)的端面(12A)，并且與被驅(qū)動構(gòu)件(16)摩擦卡合；和錘構(gòu)件(18)，其安裝于壓電元件(12)的端面(12B)。錘構(gòu)件(18)的至少一部分配置于比壓電元件(12)的端面(12B)更靠近端面(12A)側(cè)的位置。
文檔編號G02B7/04GK1941595SQ20061013961
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者真鍋充雄 申請人:富士能株式會社