JP2009296794A - 慣性駆動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が容易な慣性駆動アクチュエータを提供する。
【解決手段】一端が固定部材に隣接し、他端に第１の変位が発生する第１の変位発生手段、一端が固定部材に隣接し、他端に第２の変位を発生する第２の変位発生手段、第１及び第２の変位発生手段を変位させるための電圧を印加する駆動手段、第１の変位発生手段の他端と第２の変位発生手段の他端とに接し、第１の変位の方向及び第２の変位の方向が存在する平面内を変位可能な振動基板、振動基板と対向するように配置され、振動基板の変位に対して慣性により振動基板に対して移動する移動体、移動体と振動基板との間の摩擦力を変化させる摩擦制御手段、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、慣性駆動アクチュエータに関するものである。

電気機械変換素子を用いた駆動機構によって物体の移動を可能としたアクチュエータの従来例として、特許文献１記載の移動テーブル２００がある。この移動テーブル２００について、図９を参照して説明する。図９は、従来のアクチュエータの構成を示す分解斜視図である。

移動テーブル２００は、Ｘ軸方向のアクチユエ−タ２１０とＹ軸方向のアクチュエータ２２０とを備える。Ｘ軸方向のアクチユエ−タ２１０は、それぞれフレ−ム２０１の部材２０１ａ、２０１ｂの上に、摺動自在且つ緩み無く嵌合した、支持ブロック２１３、２１４と、圧電素子２１５と、駆動軸２１６と、スライダブロック２１２と、パッド２１８と、板ばね２１９と、から構成される。駆動軸２１６は、支持ブロック２１３と一体に形成された軸受２１３ａと、支持ブロック２１４と、により軸方向に移動自在に支持されている。また、圧電素子２１５の一端は、支持ブロック２１３に接着固定され、他端は駆動軸２１６の一端に接着固定され、圧電素子２１５の厚み方向の変位により駆動軸２１６はＸ軸方向に変位可能に構成されている。

また、Ｙ軸方向のアクチユエ−タ２２０は、それぞれフレ−ム２０１の部材２０１ｃ、２０１ｄの上に、摺動自在且つ緩み無く嵌合した、支持ブロック２２３、２２４と、圧電素子２２５と、駆動軸２２６と、スライダブロック２１２と、パッド２２８と、板ばね２２９と、から構成される。駆動軸２２６は、支持ブロック２２３と一体に形成された軸受２２３ａと、支持ブロック２２４と、により軸方向に移動自在に支持されている。
また、圧電素子２２５の一端は、支持ブロック２２３に接着固定され、他端は駆動軸２２６の一端に接着固定され、圧電素子２２５の厚み方向の変位により駆動軸２２６はＹ軸方向に変位可能に構成されている。以上の構成においては、圧電素子２１５又は圧電素子２２５を駆動することにより、駆動軸２１６又は駆動軸２２６を通じてスライダブロック２１２を変位させ、これにより、スライダブロック２１２上に配置されたテーブルＴをＸＹ軸方向に移動させる。

特開平８−３４０６８２号公報

しかしながら、図９の移動テーブル２００では、Ｘ軸、Ｙ軸に移動させる機構が独立で構成されているため、構成部品が多くなり、サイズの小型化が困難であった。また、テーブルＴを精度良く移動させるためには、フレーム２０１の平行度が重要であり、変形が許されない。よって、製造精度が要求され、この面からも小型化が困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品数を少なくすることができ、かつ、高い製造精度を要しない構成にすることができ、これにより小型化が容易な慣性駆動アクチュエータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、固定部材と、その一端が固定部材に隣接し、他端に第１の変位が発生する第１の変位発生手段と、その一端が固定部材に隣接し、他端に第２の変位を発生する第２の変位発生手段と、第１及び第２の変位発生手段を変位させるための電圧を印加する駆動手段と、第１の変位発生手段の他端と第２の変位発生手段の他端とに接し、第１の変位の方向及び第２の変位の方向が存在する平面内を変位可能な振動基板と、振動基板と対向するように配置され、振動基板の変位に対して慣性により振動基板に対して移動する移動体と、移動体と振動基板との間の摩擦力を変化させる摩擦制御手段と、を備えることを特徴としている。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、振動基板は、振動基板電極を有し、移動体は、振動基板電極と対向する位置に移動体電極を有し、振動基板電極と移動体電極との間に絶縁層が配置され、摩擦手段は、移動体電極と振動基板電極との間に電位差を発生させ、この電位差に基づく静電引力により、振動基板と移動体との間の摩擦力を変化させることが好ましい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、振動基板は、平面内において、第１の変位の方向と第２の変位の方向に限らない方向へ変位可能であることが好ましい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、第１の変位の方向と第２の変位の方向が平面内で交差するように、第１の変位発生手段と第２の変位発生手段を配置するとよい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、第１の変位発生手段を振動基板の中心付近に配置し、第２の変位発生手段を、第１の変位の方向と第２の変位の方向が平面内において互いに平行となるように、振動基板の中心付近以外に配置することが好ましい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、慣性駆動アクチュエータは、更に、第３の変位が発生する第３の変位発生手段を有し、第１の変位発生手段を、振動基板の中心付近に配置し、第２の変位発生手段を、第１の変位の方向と第２の変位の方向が平面内において互いに平行になるように、振動基板の中心付近以外に配置し、第３の変位発生手段を、第１の変位の方向と第３の変位の方向が同一平面内にて交差する位置に配置するとよい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、移動体は導電材料にて形成することができる。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、振動基板の移動体とは反対に配置された永久磁石を備え、移動体が磁性材料にて形成することが好ましい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、移動体は複数であって、この複数の移動体は独立制御可能であるとよい。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、第１の変位が発生する第１の変位発生手段と、第２の変位を発生する第２の変位発生手段と、第１及び第２の変位発生手段を変位させるための電圧を印加する駆動手段と、第１の変位発生手段及び第２の変位発生手段に接し、第１の変位の方向及び第２の変位の方向が存在する平面内を変位可能な振動基板と、振動基板と対向するように配置され、振動基板の変位に対して慣性により振動基板に対して移動する移動体と、移動体と振動基板との間の摩擦力を変化させる摩擦制御手段と、を備えることを特徴としている。

本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、部品数を少なくすることができ、かつ、高い製造精度を要しない構成にすることができ、これにより小型化が容易となる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る慣性駆動アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１から図５を参照しつつ、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０について説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ線における断面図、（ｃ）は（ａ）の移動体３１及び振動基板１２の一部拡大図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、慣性駆動アクチュエータ１０は、固定部材１１と、第１及び第２の変位発生手段としての圧電素子２１、２２と、固定部材１１の中板１１ｅ上に変位可能に載置された振動基板１２と、移動体３１と、を備える。また、固定部材１１の中板１１ｅの下側には永久磁石１３が配置されている。矩形枠状の固定部材１１の二つの内側面１１ａ、１１ｂには、圧電素子２１、２２の一端がそれぞれ隣接している。この圧電素子２１、２２の他端は、平面視矩形状の振動基板１２の左側面１２ａ、下側面１２ｂにそれぞれ隣接している。圧電素子２１、２２をこのように配置すると、圧電素子２１の変位の方向と圧電素子２２の変位の方向が存在する平面内において、これらの変位の方向が交差する。なお、移動体３１は磁性材料及び／又は導電材料で形成することが好ましい。

また、振動基板１２を介して圧電素子２１、２２と対向するように、バネ２７、２８が配置されている。具体的には、バネ２７、２８は、一端が固定部材１１の二つの内側面１１ｃ、１１ｄにそれぞれ隣接するとともに、他端が振動基板１２の二つの側面１２ｃ、１２ｄにそれぞれ隣接している。慣性駆動アクチュエータ１０においては、圧電素子２１、２２が伸張して振動基板１２が変位したときにバネ２７、２８が振動基板１２を支持し、圧電素子２１、２２が収縮すると、振動基板１２はバネ２７、２８の弾性力によってもとの位置へ変位する。すなわち、バネ２７、２８は、圧電素子２１、２２の伸縮を振動基板１２へ伝達する補助を行っている。なお、圧電素子２１、２２の両端及びバネ２７、２８の両端は、固定部材１１及び／又は振動基板１２に、それぞれ固定されていてもよい。

図１（ｃ）に示すように、振動基板１２の上面には振動基板電極１４が形成され、振動基板電極１４の上面には絶縁層１５が形成されている。一方、振動基板１２に対向する、移動体３１の下面には移動体電極３２が形成されている。また、図示しないが、圧電素子２１、２２には、これらを変位させるための駆動電圧を印加するための駆動回路（駆動手段）が接続されている。さらに、移動体電極３２及び振動基板電極１４には、移動体３１と振動基板１２との間の電位差を発生させ、この電位差に基づく静電引力により、振動基板１２と移動体３１との間の摩擦力を変化させるための電圧を印加する摩擦制御回路（摩擦制御手段）（不図示）が接続されている。なお、圧電素子２１、２２の変位の制御は独立して行うことができる。また、上述の摩擦制御手段は、電位差に基づく静電引力により移動体３１と振動基板１２との摩擦力を変化させるものであるが、これに限らず摩擦制御手段は、例えば、ほかに磁気吸着力を利用したものでもよく、移動体３１と振動基板１２との摩擦力を変化させるものであればよい。

以上の構成により、圧電素子２１及び／又は圧電素子２２に駆動電圧を印加すると、振動基板１２は、圧電素子２１の変位の方向及び圧電素子２２の変位の方向が存在する平面内を変位する。このように振動基板１２が変位すると、振動基板１２上の移動体３１は、慣性により移動可能である。ここで、振動基板１２の変位する方向は、圧電素子２１の変位の方向及び圧電素子２２の変位の方向に限られない。例えば、圧電素子２１と圧電素子２２の両方に駆動電圧を印加すると、圧電素子２１の変位の方向と圧電素子２２の変位の方向が同一平面内において交差することにより、振動基板１２は、圧電素子２１の変位方向と圧電素子２２の変位方向とを掛け合わせた方向へ変位する。したがって、振動基板１２は、圧電素子２１の変位の方向、圧電素子２２の変位の方向、又は、第１の変位方向と第２の変位方向とを掛け合わせた方向、へ変位することができる。

次に、図２、図３、図４及び図５を参照して、慣性駆動アクチュエータ１０の駆動原理について説明する。

まず、移動体３１を左方向へ移動させる場合について、図２を参照しつつ説明する。図２は、移動体３１を左方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフであって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は圧電素子２２への印加電圧、（ｃ）は振動基板電極への印加電圧、（ｄ）は移動体電極３２への印加電圧、をそれぞれ示すグラフである。

図２に示された時点Ａから時点Ｂまでの間で、図示しない駆動回路から圧電素子２１への印加波形は急峻に立ち下がり（図２（ａ））、振動基板１２の左側面１２ａに隣接した圧電素子２１が急激に縮むとともに振動基板１２は急激に左方向へと変位する。一方、時点Ａから時点Ｂまでの間、図示しない電位差発生手段によって、振動基板１２に設けられた振動基板電極１４への印加電圧（図２（ｃ））と、移動体３１に設けられた移動体電極３２への印加電圧（図２（ｄ））と、の間には電位差を生じさせている。このため、振動基板１２と移動体３１の間に、静電吸着力が作用し、この間の摩擦力が増大する。従って、振動基板１２の変位とともに移動体３１も左方向へ移動する。

これに対して、図２の時点Ｃから時点Ｄの間では、逆に圧電素子２１への印加波形は急峻に立ち上がり、圧電素子２１が急激に右方向へ変位するのに伴い、振動基板１２も急激に右方向へ変位する。このとき、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧と、を同電位にしている。このため、振動基板１２と移動体３１との間に静電吸着力が発生しない。従って、移動体３１の慣性により、移動体３１はその位置に留まる。

以上のような、時点Ａから時点Ｂまでの動作と、時点Ｃから時点Ｄまでの動作と、を繰り返すことにより、移動体３１が振動基板１２に対して左方向へ移動することになる。なお、図２に示す例では、圧電素子２２へは駆動電圧を印加していないため、移動体３１は上下方向には変位しない（図２（ｂ））。

次に、図３を参照して、移動体３１を右方向へ移動させる場合について説明する。図３は、移動体３１を右方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフであって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は圧電素子２２への印加電圧、（ｃ）は振動基板電極への印加電圧、（ｄ）は移動体電極３２への印加電圧、をそれぞれ示すグラフである。

図３に示すように、時点Ｅから時点Ｆまでの間に、圧電素子２１への印加波形は急峻に立ち下がり（図３（ａ））、圧電素子２１が縮むとともに振動基板１２は急激に左方向へ変位する。この間、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧（図３（ｃ））と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧（図３（ｄ））と、を同電位にしている。このため、振動基板１２と移動体３１との間には、静電吸着力が発生していない。従って、移動体３１の慣性により、移動体３１はその位置に留まる。

これに対して、図３の時点Ｇから時点Ｈの間では、圧電素子２１への印加電圧は急峻に立ち上がり、圧電素子２１が急激に右方向へ変位するのに伴い、振動基板１２も急激に右方向へ変位する。この間、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧と、の間に電位差を生じさせている。このため、静電吸着力が、振動基板１２と移動体３１の間に作用し摩擦力が増大する。従って、振動基板１２の変位とともに移動体３１も右方向へ移動する。

上述の、時点Ｅから時点Ｆまでの動作と、時点Ｇから時点Ｈまでの動作と、を繰り返すことにより、移動体３１が振動基板１２に対して右方向へ移動する。なお、図３に示す例では、圧電素子２２へは駆動電圧を印加していないため、移動体３１は上下方向には変位しない（図３（ｂ））。

つづいて、図４を参照して、移動体３１を下方向に移動させる場合について説明する。図４は、移動体３１を下方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフであって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は圧電素子２２への印加電圧、（ｃ）は振動基板電極への印加電圧、（ｄ）は移動体電極３２への印加電圧、をそれぞれ示すグラフである。

図４に示すように、時点Ｉから時点Ｊまでの間に、圧電素子２２への印加波形は急峻に立ち下がり（図４（ｂ））、振動基板１２の下側面１２ｂに隣接した圧電素子２２が縮むとともに振動基板１２は急激に下方向へ変位する。この間、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧（図４（ｃ））と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧（図４（ｄ））と、の間に電位差を生じさせている。このため、静電吸着力が、振動基板１２と移動体３１の間に作用し摩擦力が増大する。従って、振動基板１２の変位とともに移動体３１も下方向へ移動する。

これに対して、図４の時点Ｋから時点Ｌの間では、圧電素子２２への印加波形は急峻に立ち上がり、圧電素子２２が急激に上方向へ変位するのに伴い、振動基板１２も急激に上方向へ変位する。このとき、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧と、を同電位にしている。このため、振動基板１２と移動体３１との間に静電吸着力が発生しない。従って、移動体３１の慣性により、移動体３１はその位置に留まる。

以上のような、時点Ｉから時点Ｊまでの動作と、時点Ｋから時点Ｌまでの動作と、を繰り返すことにより、移動体３１が振動基板１２に対して下方向へ移動することになる。なお、図４に示す例では、圧電素子２１へは駆動電圧を印加していないため、移動体３１は左右方向には変位しない（図４（ａ））。

次に、図５を参照しつつ、移動体３１を上方向に移動させる場合について説明する。図５は、移動体３１を上方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフであって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は圧電素子２２への印加電圧、（ｃ）は振動基板電極への印加電圧、（ｄ）は移動体電極３２への印加電圧、をそれぞれ示すグラフである。

図５に示すように、時点Ｍから時点Ｎまでの間に、圧電素子２２への印加波形は急峻に立ち下がり（図５（ｂ））、振動基板１２の下側面に隣接した圧電素子２２が縮むとともに振動基板１２は急激に下方向へ変位する。この間、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧（図５（ｃ））と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧（図５（ｄ））と、を同電位差としている。このため、振動基板１２と移動体３１との間に静電吸着力が発生しない。従って、移動体３１の慣性により、移動体３１はその位置に留まる。

これに対して、図５の時点Ｏから時点Ｐの間では、圧電素子２２への印加波形は急峻に立ち上がり、圧電素子２２が急激に上方向へ変位するのに伴い、振動基板１２も急激に上方向へ変位する。このとき、振動基板１２の振動基板電極１４への印加電圧と、移動体３１の移動体電極３２への印加電圧と、の間に電位差を生じさせている。このため、静電吸着力が、振動基板１２と移動体３１の間に作用し摩擦力が増大する。従って、振動基板１２の変位とともに移動体３１も上方向へ移動する。

以上のような、時点Ｍから時点Ｎまでの動作と、時点Ｏから時点Ｐまでの動作と、を繰り返すことにより、移動体３１が振動基板１２に対して上方向へ移動することになる。なお、図５に示す例では、圧電素子２１へは駆動電圧を印加していないため、移動体３１は左右方向には変位しない（図５（ａ））。

以上説明したように、慣性駆動アクチュエータ１０においては、移動体３１のＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（上下方向）の移動を、１つの振動基板１４にて行うことができる。具体的には、各圧電素子の振動変位を単一の振動基板を介し移動体に伝達し移動体を変位させている。このため、独立の機構を有せずに、部品数が少なく小型化に適している、という効果を奏する。また、製造精度も厳密に要求されず、その面からも小型化に適している。また、本実施形態においては、移動体が振動基板より小さい構成で説明したが、移動体は振動基板より大きくしてもよく、本慣性駆動アクチュエータの移動体は振動基板の大きさに限定されるものではない。

なお、２つの圧電素子２１、２２へ同時に電圧印加を行った場合は、振動基板１２を、圧電素子２１の変位の方向及び圧電素子２２の変位の方向だけでなく、これらの方向に限定されない方向へ斜めに変位させることができ、これにより、移動体３１を、圧電素子２１の変位の方向及び圧電素子２２の変位の方向を含む面内において任意の方向へ移動させることが可能となる。

（第２実施形態）
つづいて、図６を参照しつつ、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０について説明する。図６は、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線における断面図である。

図６（ａ）に示すように、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０においては、振動基板１２の下側面１２ｂの左端に圧電素子５１（変位発生手段）の一端を、振動基板１２の下側面１２ｂの略中央に圧電素子５２（変位発生手段）の一端を、それぞれ隣接配置している。圧電素子５１の他端及び圧電素子５２の他端は固定部材１１の内側面１１ｂに隣接配置している。ここで、圧電素子５１は、中央以外であれば、下側面１２ｂのどの位置に配置してもよい。すなわち、圧電素子５２を振動基板１２の中心付近に配置し、圧電素子５１を振動基板１２の中心付近以外に配置している。また、このように配置したことにより、圧電素子５１及び圧電素子５２はＹ方向へ変位するため、圧電素子５１の変位の方向と圧電素子５２の変位の方向は、これらの方向を含む平面内において互いに平行となる。

また、図６（ｂ）に示すように、振動基板１２の下面１２ｅ、すなわち、移動体３１とは反対側であって、振動基板１２の平面視略中央に、弾性材５６を接着している。さらに、弾性材５６は固定部材１１の中板１１ｅ上に載置される。これにより、圧電素子５１、５２の伸縮を振動基板１２へ伝達する補助を行っている。第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０においては、以上の点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

このように、圧電素子５２を振動基板１２の中心付近以外に配置することにより、振動基板１２は圧電素子５１の伸縮に伴い弾性材５６を中心として回転運動をする。このとき、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と同様に振動基板電極と移動体電極３２との間の電位差を設定すれば、移動体３１と振動基板１２の摩擦力を制御することができ、これにより移動体３１は、図６（ａ）に示す矢印のように自転、又は、所定の軌道を描いて移動する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図７を参照しつつ、第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ６０について説明する。図７は、第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ６０の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線における断面図である。

図７（ａ）に示すように、第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ６０においては、第２実施形態に係る圧電素子５１、５２と同様に、７２、７３（変位発生手段）を配置している。さらに、振動基板１２の左側面１２ａの略中央に、一端が隣接するように圧電素子７１（変位発生手段）を配置し、この圧電素子７１の他端を固定部材１１の内側面１１ａに隣接配置している。この構成では、圧電素子７１の変位の方向はＸ方向であって、圧電素子７１、７２、７３が存在する平面内において、圧電素子７２、７３の変位の方向であるＹ方向と交差する。
その他の構成は第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０及び第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

上述のように３つの圧電素子７１、７２、７３を使用することにより、Ｘ軸、Ｙ軸、斜め、回転方向へ振動基板１２を変位させることができ、移動体３１は、それらに伴い、圧電素子７１の変位の方向、圧電素子７２による振動基板１２を回転させる方向、圧電素子７３の変位の方向、又は、これらを掛け合わせた方向へ移動することが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
つづいて、図８を参照して、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０について説明する。図８は、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線における断面図である。

図８（ａ）に示すように、振動基板１２上には、二つの移動体９１、９２が載置されている点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

移動体９１、９２は、それぞれ別個独立して、第１実施形態に係る移動体３１と同様に、振動基板１２上を移動させることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

なお、以上の第１から第４実施形態では、移動体に移動体電極を形成していたが、これに限らず、移動体を導電材料にすることにより、移動体電極を形成しなくても良い。

更に、移動体を磁性材料にし、振動基板の移動体とは反対方向に永久磁石を配置することにより、移動体電極と振動基板電極の電位差を無くした場合でも移動体の位置を保持することができる。

また、１２を変位可能であれば、圧電素子以外の素子を用いることもできる。

以上のように、本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、移動体を微小に変位させることが必要な小型機器に有用である。

（ａ）は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ線における断面図、（ｃ）は移動体と振動基板の構成を示す（ｂ）の一部拡大図である。 第１実施形態に係る移動体を図１（ａ）における左方向に移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。 第１実施形態に係る移動体を右方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。 第１実施形態に係る移動体を下方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。 第１実施形態に係る移動体を上方向へ移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。 （ａ）は第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線における断面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線における断面図である。 （ａ）は第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線における断面図である。 従来のアクチュエータの構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ 慣性駆動アクチュエータ
１１ 固定部材
１２ 振動基板
１３ 永久磁石
１４ 振動基板電極
１５ 絶縁層
２１、２２ 圧電素子
２７、２８ バネ
３１ 移動体
３２ 移動体電極
４０ 慣性駆動アクチュエータ
５１、５２ 圧電素子
５６ 弾性材
６０ 慣性駆動アクチュエータ
７１、７２、７３ 圧電素子
８０ 慣性駆動アクチュエータ
９１、９２ 移動体

Claims (11)

1. 固定部材と、
   その一端が前記固定部材に隣接し、他端に第１の変位が発生する第１の変位発生手段と、
   その一端が前記固定部材に隣接し、他端に第２の変位を発生する第２の変位発生手段と、
   前記第１及び第２の変位発生手段を変位させるための電圧を印加する駆動手段と、
   前記第１の変位発生手段の他端と前記第２の変位発生手段の他端とに接し、前記第１の変位の方向及び前記第２の変位の方向が存在する平面内を変位可能な振動基板と、
   前記振動基板と対向するように配置され、前記振動基板の変位に対して慣性により前記振動基板に対して移動する移動体と、
   前記移動体と前記振動基板との間の摩擦力を変化させる摩擦制御手段と、
   を備えることを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。
2. 前記振動基板は、振動基板電極を有し、
   前記移動体は、前記振動基板電極と対向する位置に移動体電極を有し、
   前記振動基板電極と前記移動体電極との間に絶縁層が配置され、
   前記摩擦手段は、前記移動体電極と前記振動基板電極との間に電位差を発生させ、この電位差に基づく静電引力により、前記振動基板と前記移動体との間の摩擦力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の慣性駆動アクチュエータ。
3. 前記振動基板は、前記平面内において、前記第１の変位の方向と前記第２の変位の方向に限らない方向へ変位可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
4. 前記第１の変位の方向と前記第２の変位の方向が前記平面内で交差するように、前記第１の変位発生手段と前記第２の変位発生手段を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
5. 前記第１の変位発生手段を、前記振動基板の中心付近に配置し、前記第２の変位発生手段を、前記第１の変位の方向と前記第２の変位の方向が前記平面内において互いに平行となるように、前記振動基板の前記中心付近以外に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
6. 前記慣性駆動アクチュエータは、更に、第３の変位が発生する第３の変位発生手段を有し、
   前記第１の変位発生手段を、前記振動基板の前記中心付近に配置し、
   前記第２の変位発生手段を、前記第１の変位の方向と前記第２の変位の方向が前記平面内において互いに平行になるように、前記振動基板の前記中心付近以外に配置し、
   前記第３の変位発生手段を、前記第１の変位の方向と前記第３の変位の方向が同一平面内にて交差する位置に配置したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
7. 前記移動体は導電材料にて形成されたことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
8. 前記振動基板の前記移動体とは反対に配置された永久磁石を備え、前記移動体が磁性材料にて形成されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
9. 移動体は複数であって、前記複数の移動体を独立制御可能なことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
10. 第１の変位が発生する第１の変位発生手段と、
    第２の変位を発生する第２の変位発生手段と、
    前記第１及び第２の変位発生手段を変位させるための電圧を印加する駆動手段と、
    前記第１の変位発生手段及び前記第２の変位発生手段に接し、前記第１の変位の方向及び前記第２の変位の方向が存在する平面内を変位可能な振動基板と、
    前記振動基板と対向するように配置され、前記振動基板の変位に対して慣性により前記振動基板に対して移動する移動体と、
    前記移動体と前記振動基板との間の摩擦力を変化させる摩擦制御手段と、
    を備えることを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。
11. 前記振動基板は、振動基板電極を有し、
    前記移動体は、前記振動基板電極と対向する位置に移動体電極を有し、
    前記振動基板電極と前記移動体電極との間に絶縁層が配置され、
    前記摩擦手段は、前記移動体電極と前記振動基板電極との間に電位差を発生させ、この電位差に基づく静電引力により、前記振動基板と前記移動体との間の摩擦力を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の慣性駆動アクチュエータ。

Images