JP4335660B2 - 静電アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、小型カメラレンズのレンズ駆動に適した、静電気力で動作する静電アクチュエータに関する。

いわゆるカメラ付き携帯電話など、小型のカメラレンズにおけるレンズ駆動手段として、静電気力を利用した静電アクチュエータが知られている（特許文献１）。図８にこの従来の静電アクチュエータを示した。

この図８に示される静電アクチュエータでは、互いに対向配置された第１固定子１０１及び第２固定子１０２と、その間にＺ軸方向に沿ってスライド可能に配置された可動子１０３を備えている。平板状の第１及び第２固定子１０１、１０２に対し、可動子１０３は、これらとの対向面がほぼ平坦な面を有するブロック体或いは中空ブロック状に形成されている。

固定子１０１は、可動子１０３と対向する１つの表面に可動子１０３の進行方向に沿って順次所定ピッチで配列された４相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備え、固定子１０２は、可動子１０３と対向する表面に一様な１相の電極Ｅを備えている。
可動子１０３には、４相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと対向する側の面に、隣り合う２個の電極に対向する長さの電極１０３ａが前記４相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ分のピッチだけ離反して形成され、第２固定子１０２と対向する側の面に平坦な電極１０３ｂが形成されていて、これらの両電極１０３ａ及び１０３ｂが、同一電位に維持される単相電極Ｅを構成している。

各電極Ａ〜Ｄには、電圧源１０５から供給される電圧（静電気）が、スイッチング回路１０６を介して印加される。スイッチング回路１０６は、次のようにシーケンシャルに動作して可動子１０３を駆動する。図９に動作タイムチャートを示した。

２相駆動の場合は、固定子１０１に設けられた電極Ａ、Ｂに電圧が印加され、電極Ａ、Ｂの電位が可動子１０３の単相電極Ｅの電位よりも高くなると、電極Ａ、Ｂと電極１０３ａとの間に作用する静電力（クーロン力）により、可動子１０３が第１固定子１０１側に吸引される。その際可動子１０３は、電極Ａ、Ｂと電極１０３ａが重なり合う状態、すなわちと電極１０３ａの面中心が電極Ａ、Ｂの中間に対向する位置に吸着される。

続いて、電圧を印加する電極が電極Ｅに切り換えられると、可動子１０３は第２固定子１０２側に吸引される。さらに、電圧を印加する電極が電極Ｂ、Ｃに切り換えられると、電極Ａ、Ｂに電圧を印加した際と同様なメカニズムにより、可動子１０３は電極Ｂ、Ｃと電極１０３ａが重なり合うように電極Ｂ、Ｃに吸着される。このような一連の動作、即ち電圧を電極Ａ＋Ｂ、電極Ｅ、電極Ｂ＋Ｃ、電極Ｅ、電極Ｃ＋Ｄ、電極Ｅ、電極Ｄ＋Ａ、電極Ｅ、電極Ａ＋Ｂ、…と順次切り替えながら繰り返して印加することにより可動子１０３は、微視的には上下振動をしながら、巨視的には電極Ａから電極Ｄが配列された方向に、１ステップ単位で直線移動する。

また、この特許文献には、固定子１０１を１／２ステップで移動させるために、１相−２相駆動方法が開示されている。この駆動方法によれば、駆動電圧が電極Ａ、電極Ｅ、電極Ａ＋Ｂ、電極Ｅ、電極Ｂ、電極Ｅ、電極Ｂ＋Ｃ、電極Ｅ、電極Ｃ、電極Ｅ、電極Ｃ＋Ｄ、電極Ｅ、電極Ｄ、電極Ｅ、電極Ｄ＋Ａ、電極Ｅ、電極Ａ、…と繰り返して印加され、可動子１０３が１／２ステップ単位で直線移動する。
特開2001-346385号公報

しかしながら上記従来の静電アクチュエータは、２相駆動の場合は１ステップ単位でしか駆動することができない。１−２相駆動の場合は、１相駆動のときは電極１０３ａを吸着する電極Ａ〜Ｄが１相分だけ、つまり電極Ａ〜Ｄの総面積の１／４の面積しか作用しないので、吸着力が弱く、強い推進力が得られないという問題があった。

本発明は、かかる従来の静電アクチュエータの問題に鑑みてなされたもので、簡単な構造で駆動力を上げ、駆動ピッチを微細にできる静電アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、所定ピッチ、所定ギャップで所定方向に繰り返し配置された４相以上の多相の電極を有する第１固定子と、前記多相の電極と所定間隔で平行に対向し、前記所定方向に沿って延びる単相電極を有する第２固定子と、前記第１、第２固定子間に位置し、前記多相の電極に吸着される第１電極および前記単相電極に吸着される第２電極を有し、前記多相の電極および単相電極に交互に駆動電圧が印加され、かつ前記多相の電極には所定順に駆動電圧が印加されて、前記第１、第２電極が前記多相の電極および単相電極に交互に吸着されながら所定方向に移動する可動子とを備え、該可動子の前記第１電極は、前記多相の電極の内、隣り合う３個以上の電極に吸引され得る長さを有し、中央に前記多相の電極の略２ピッチ分の長さの頂部を段差を介して備えた凸形状に形成されており、前記多相の電極には、駆動電圧が隣り合う２相以上同時に印加されることに特徴を有する。
多相の電極の隣り合う２個の電極に駆動信号を印加すると、凸形状の段差部分のエッジに電界が集中することにより、凸形状の頂部端辺と多相の電極端辺が位置決めされ、停止時の位置再現精度が向上する。

別態様の本発明は、所定ピッチ、所定ギャップで所定方向に繰り返し配置された４相以上の多相の電極を有する第１固定子と、前記多相の電極と所定間隔で平行に対向し、前記所定方向に沿って延びる単相電極を有する第２固定子と、前記第１、第２固定子間に位置し、前記多相の電極に吸着される第１電極および前記単相電極に吸着される第２電極を有し、前記多相の電極および単相電極に交互に駆動電圧が印加され、かつ前記多相の電極には所定順に駆動電圧が印加されて、前記第１、第２電極が前記多相の電極および単相電極に交互に吸着されながら所定方向に移動する可動子とを備え、前記可動子の第１電極は、前記第１固定子の多相の電極の内隣り合う３個以上の電極に吸引され得る長さを有し、中央に段差を介して前記多相の電極の略１ピッチ分の長さを有する頂部を備えた凸形状に形成されており、前記多相の電極には、駆動電圧が隣り合う２相以上同時に印加されることに特徴を有する。

このように本発明の静電アクチュエータは、駆動電圧を印加する固定子の電極の総面積が広いので、吸着力が強くなり、強い推進力を得ることができる。
さらに本発明の静電アクチュエータによれば、強い推進力を保持しつつ、多相の電極のピッチの半分のピッチによる駆動が可能になる。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１、３は本発明の実施例１、実施例２を示す、可動子の移動方向を通る面で縦断した縦断面図、図２、図４は同実施例１、実施例２の動作タイムチャートである。

〔実施形態１〕
実施例１は、可動子２３の電極２３ａを、四相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内、隣り合う２相以上３相以下の電極に同時に吸着され得る長さである、略３相分に同時に吸着され得る長さとし、四相電極４個分のピッチで設けたことに特徴を有する。

図１に示した実施形態１の静電アクチュエータは、互いに対向配置された第１固定子１１及び第２固定子１２と、その間に矢印に示す方向に沿ってスライド可能に配置された可動子１３を備えている。平板状の第１及び第２固定子１１、１２は、両側面、つまり紙面に対して平行に位置する平坦な側壁に対して固定された、スライド方向を通る横断面形状が長方形の筒形状の筐体の一部として形成されている。一方可動子１３は、この筒形状の筐体内に挿入されたときに、筐体の側壁の内面と摺接する側面と、前記第１、第２固定子１１、１２の対向面と対向するほぼ平坦な面を有する、ブロック体或いは中空ブロック状に形成されている。中空ブロック状に形成すれば、この中空ブロックをレンズ鏡筒として形成し、内部にレンズを装着することが可能になる。

第１固定子１１は、第２固定子１２と対向する面、つまり可動子１３と対向する面に、可動子１３が移動する所定方向（Ｚ軸方向）に沿って所定ピッチ、所定ギャプで繰り返し配列された４相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えている。一方第２固定子１２は、第１固定子１１と対向する面、つまり可動子１３と対向する面に所定方向（Ｚ軸方向）に延びる平坦な単相電極Ｅを備えている。

可動子１３には、第１固定子１１の４相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと対向する面に、隣り合う３個の電極と対向する長さの第１電極１３ａが形成されている。図には、第１電極１３ａを４相分の電極Ａ〜Ｄのピッチで２個示した。第１電極１３ａと１３ａの間には、電極（Ａ〜Ｄ）１個分のギャップが設けられている。さらに可動子１３には、第２固定子１２と対向する側の面に平坦な第２電極１３ｂが形成されている。これらの電極１３ａ及び１３ｂは、１系統の単相電極Ｆを構成し、同一電位に維持される。

４相の電極Ａ〜Ｄ、単相電極Ｅは、可動子１３の電極１３ａ、１３ｂと接触（短絡）しないように、第１、第２固定子１１、１２に形成された溝１１ａ、１２ａ内に収納された、第１、第２電極１３ａ、１３ｂが溝１１、１２ａの縁部、つまり第１、第２固定子１１、１２に接触するように形成されている。なお、図示実施形態では溝１１ａ、１２ａとしたが、第１、第２電極１３ａ、１３ｂが４相電極Ａ〜Ｄ、単相電極Ｅに接触しない形状、例えば複数の突条を設けて突条の間に電極Ａ〜Ｄ、単相電極Ｅを設ける。

各電極Ａ〜Ｆには、電圧源１５から供給される駆動電圧が、スイッチング回路１６を介してシーケンシャルに印加される。スイッチング回路１６は、予め設定されたシーケンスで動作し、可動子１３をＺ軸に沿って双方向に移動させる。駆動中、可動子１３の第１、第２電極１３ａ、１３ｂ（電極Ｆ）には、常時定電圧（グランド）が印加される。

なお、第１、第２固定子１１、１２は絶縁材で形成され、可動子１３、各電極Ａ〜Ｆ、および第１、第２電極１３ａ、１３ｂは導電材で形成されている。

この静電アクチュエータの動作について、図２に示したタイムチャートを参照して説明する。この実施形態は、３相駆動の例である。つまり、電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対して、隣り合う３個の電極に同時に駆動電圧を印加する処理を、駆動電圧を印加した電極の中心が進行方向に１ピッチ分ずれるように繰り返して、可動子１３を１ピッチ単位でステップ駆動する。

まず、可動子１３は、第１電極１３ａが電極Ａ、Ｂ、Ｃと対向する位置で、第２電極１３ｂが単相電極Ｅに吸着されているものとする。この状態で電極Ａ、Ｂ、Ｃに電圧が印加されると、第１電極１３ａが電極Ａ、Ｂ、Ｃに吸着される。

その後、電極Ａ、Ｂ、Ｃへの電圧が遮断され、単相電極Ｅに電圧が印加されて、第２電極１３ｂが単相電極Ｅに吸着される。このとき可動子１３は、進行方向と直交するＸ軸方向に移動するが、進行方向（Ｚ軸方向）には移動しない。

次に、単相電極Ｅへの電圧が遮断され、電極Ｂ、Ｃ、Ｄに電圧が印加されて、第１電極１３ａが電極Ｂ、Ｃ、Ｄに吸着される。このとき可動子１３は、電極１ピッチ分電極Ｃ方向、つまり進行方向に移動する。

その後、電極Ｂ、Ｃ、Ｄへの電圧が遮断され、単相電極Ｅに電圧が印加されて、第２電極１３ｂが単相電極Ｅに吸着される。このとき可動子１３は、進行方向と直交するＸ軸方向に移動するが、Ｚ軸方向には移動しない。

次に、単相電極Ｅへの電圧が遮断され、電極Ｃ、Ｄ、Ａに電圧が印加されて、第２電極１３ｂが電極Ｃ、Ｄ、Ａに吸着される。このとき可動子１３は、電極１ピッチ分電極Ｄ方向、つまりＺ軸方向に移動する。

その後、電極Ｃ、Ｄ、Ａへの電圧が遮断され、単相電極Ｅに電圧が印加されて、第２電極１３ｂが単相電極Ｅに吸着される。このとき可動子１３は、進行方向と直交するＸ軸方向に移動するが、Ｚ軸方向には移動しない。

このように実施形態２では、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、単相電極Ｅ、多相の電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、単相電極Ｅ、多相の電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、単相電極Ｅ、多相の電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、単相電極Ｅ、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、・・・と順番に３相駆動され、可動子１３が第１、第２固定子１１、１２間を往復動しながら、４相の電極Ａ〜Ｄの１ピッチでＺ軸方向にステップ移動する。

この実施形態１の構造および駆動方法によれば、第１電極１３ａの長さが電極Ａ〜Ｄの３個分の長さあり、隣り合う３相分の電極Ａ〜Ｄに常時に吸着されるので、吸着面積が電極Ａ〜Ｄの総面積の３／４あり、従来の静電アクチュエータよりも強力な推進力が得られる。なお、この駆動動作中、可動子電極Ｆは、常時定電圧（グランド）に保持される。

実施形態１において、電極Ａ〜Ｅは第１固定子１１に形成された溝１１ａ内に収容され、電極Ｆは第２固定子１２に形成されて溝１２ａ内に収納されていて、電極１３ａ、１３ｂが溝１１ａ、１２ａの縁に当接して電極Ａ〜Ｅ、Ｆには接触しないように形成されている。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２について、図３、図４を参照して説明する。実施形態２は、固定子２１の電極を５相（電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）とし、可動子２３の第１電極２３ａを、５相の電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの内、隣り合う３個の電極に同時に吸着される長さに設定し、電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ５個分のピッチで形成したことに特徴を有する。

この実施形態２の動作について、図４のタイムチャートを参照して説明する。各電極Ａ〜Ｅ、単相電極Ｆ、電極Ｇには、電圧源２５から出力された電圧（静電気）がスイッチング回路２６を介して、所定のシーケンスで印加される。この実施例３では、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、単相電極Ｅ、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、単相電極Ｅ、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、単相電極Ｅ、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、単相電極Ｅ、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）・・・のように、電圧源２５からの電圧がスイッチング回路２６によりシーケンシャルに印加される。この電圧の印加により可動子２３は、第１、第２固定子２１、２２の間を往復動しながら進行方向に、電極Ａ〜Ｅの１ピッチ単位でステップ移動する。なお、この動作中、電極Ｇは、常時定電圧（グランド）に保持される。

この実施形態２によれば、単相電極２３ａが５個の電極Ａ〜Ｅ中隣り合う３個に同時に吸着され、かつ単相電極２３ａと単相電極２３ａとのギャップ（間隔）が２個の電極分あるので、単相電極２３ａが進行方向と逆方向の多相の電極Ａ〜Ｅから受ける吸引力の影響が非常に小さくなり、強い推進力が得られるとともに、誤動作のおそれがない。

実施形態２において、電極Ａ〜Ｅは第１固定子２１に形成された溝２１ａ内に収容され、電極Ｆは第２固定子２２に形成されて溝２２ａ内に収納されていて、単相電極２３ａ、２３ｂが溝２１ａ、２２ａの縁に当接して電極Ａ〜Ｅ、Ｆには接触しないように形成されている。

以上は、静電アクチュエータの構造に関する実施形態１、２である。次に、静電アクチュエータの固定子の電極の配列および可動子の電極の配列と、その駆動制御に関する実施例について、図５に示した動作図を参照して説明する。これらの図において、符号Ａ〜Ｅは第１固定子の電極を示し、符号ａは可動子の第１電極を示している。なお、図５には図示しないが、図１、図３に示した静電アクチュエータ同様、第２固定子の電極および可動子の第２電極を備えている。

図５の（１）に示した実施例１では、第１固定子の電極をＡ〜Ｄの４相とし、可動子の第１電極ａを、電極Ａ〜Ｄ中隣り合う２相の電極Ａ〜Ｄに対向する長さで４相の電極Ａ〜Ｄのピッチで形成してある。多相の電極Ａ〜Ｄはピッチが６４μｍ、各電極のピッチは１６μｍ、各電極Ａ〜Ｄの長さは１２μｍ、ギャップ長は４μｍ、つまり、電極面長とギャップ長の長さの比は３対１である。第１電極ａは長さ２８μｍ、ギャップ長３８μｍである。

この実施例１は、第１電極ａがハーフ（１／２）ピッチでステップ移動するように２相−３相駆動される。つまり駆動電圧は、電極（Ａ、Ｂ）、第２固定子電極、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、第２固定子電極、電極（Ｂ、Ｃ）、第２固定子電極、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、第２固定子電極、電極（Ｃ、Ｄ）、第２固定子電極、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、第２固定子電極、電極（Ｄ、Ａ）、第２固定子電極、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、第２固定子電極、電極（Ａ、Ｂ）、・・・というシーケンスで印加される。つまり第１電極ａ（可動子）は、１／２ピッチ（８μｍ）でステップ駆動される。

このように実施例１によれば、可動子の第１電極ａは常に２相または３相の電極Ａ〜Ｄに吸引されるので強い吸引力が維持され、しかも電極Ａ〜Ｄの１／２ピッチという微細ステップで駆動できる。

図５の（２）は、実施形態１の静電アクチュエータに対応する実施例２である。第１固定子の電極Ａ〜Ｄの相数、電極のピッチおよび電極面の長さは実施例１と同じである。固定子の第１電極ａは、長さは隣り合う３相の電極Ａ〜Ｄと対向する長さの４４μｍ、ギャップ長は２０μｍである。

この実施例２は３相駆動される。つまり駆動電圧は、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、第２固定子電極、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、第２固定子電極、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、第２固定子電極、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、第２固定子電極、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、・・・というシーケンスで繰り返し印加される。

このように実施例２では、電極ａ（可動子）が１ピッチ（１６μｍ）でステップ駆動される。このように実施例２は、常に電極Ａ〜Ｄの３／４に相当する電極Ａ〜Ｄに吸着されるので、強い推進力が得られる。

この実施例３は、第１固定子の電極Ａ〜Ｄの相数、電極のピッチおよび電極面の長さは実施例１、２と同様である。固定子の第１電極ａは、電極面の長さとギャップをそれぞれ、第１固定子の電極Ａ〜Ｄのピッチ（６４μｍ）の１／２（３２μｍ）に設定したことと、２相−３相駆動することに特徴を有する。

実施例３の２相−３相駆動は、駆動電圧を、印加された隣り合う２相または３相の電極Ａ〜Ｄの中間位置が進行方向に１／２ピッチずつ移動するように順番に繰り返すことに特徴を有する。より具体的に説明すれば駆動電圧は、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、第２固定子電極、電極（Ｂ、Ｃ）、第２固定子電極、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、第２固定子電極、電極（Ｃ、Ｄ）、第２固定子電極、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、第２固定子電極、電極（Ｄ、Ａ）、第２固定子電極、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、第２固定子電極、電極（Ａ、Ｂ）、第２固定子電極、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、・・・というシーケンスで繰り返し印加される。

このように実施例３は、３相駆動、２相駆動が交互に繰り返され、第１電極ａ、つまり可動子が１／２ピッチ（８μｍ）でステップ駆動される。
この実施例３によれば、可動子の第１電極ａは常に電極Ａ〜Ｄ中、２／４または３／４個に相当する電極に吸着されるので、強い推進力が得られ、かつ各電極Ａ〜Ｄのピッチの１／２（８μｍ）という微細ステップで駆動できる。

図５の（４）には、図２に示す静電アクチュエータの構造に対応する実施例４である。この実施例４では、第１固定子の多相の電極を５相の電極Ａ〜Ｅとし、可動子の第１電極ａを実施例２同様に形成し、２相−３相駆動することに特徴を有する。多相の電極Ａ〜Ｄのピッチは８０μｍ、各電極のピッチは１６μｍ、各電極Ａ〜Ｄの長さは１２μｍ、ギャップ長は４μｍ、電極面長とギャップ長の比は３対１である。第１電極ａはピッチ８０μｍ、電極面の長さ４４μｍ、ギャップ長３６μｍである。

駆動電圧は、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、単相電極、電極（Ｂ、Ｃ）、単相電極、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、単相電極、電極（Ｃ、Ｄ）、単相電極、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、単相電極、電極（Ｄ、Ａ）、単相電極、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、単相電極、電極（Ａ、Ｂ）、単相電極、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、・・・というシーケンスで印加される。

このように実施例４は、３相駆動、２相駆動が交互に繰り返され、電極ａ、つまり可動子が１／２ピッチ（８μｍ）でステップ駆動される。
この実施例４によれば、可動子の第１電極ａは常に５相の電極Ａ〜Ｅ中、３／５または２／５個の電極に吸着されるので、強い推進力が得られ、かつ各電極Ａ〜Ｅのピッチの１／２（８μｍ）という微細ステップで駆動できる。

図５の（５）に示した実施例５は、第１固定子の４相の電極Ａ〜Ｄの電極面の長さを実施例１〜実施例３の半分の長さにしたことに特徴を有する。つまり、電極Ａ〜Ｄの各電極のピッチは１０μｍ、電極面長は６μｍ、ギャップ長は４μｍ、電極面長とギャップ長の比は３対２である。一方固定子の第１電極ａは、ピッチ４０μｍ、電極面長２６μｍ、ギャップ長１４μｍである。

この実施例５は、実施例２同様の３相駆動である。したがって実施例５の第１電極ａ（可動子）は、各電極Ａ〜Ｄの１ピッチ（１０μｍ）でステップ駆動される。この実施例５は、第１電極ａが常に電極Ａ〜Ｄ中の隣り合う３相分の電極Ａ〜Ｄに吸着、つまり、４相の電極Ａ〜Ｄの３／４で吸着される。このように実施例５は、実施例２同様の強い推進力が得られ、かつ実施例２よりもピッチが狭いので、より微細駆動が可能になる。

図５の（６）に示した実施例５は、実施例５の第１固定子の電極を５相の電極Ａ〜Ｅにしたことに特徴を有する。電極Ａ〜Ｅの各電極のピッチは１０μｍ、電極面長は６μｍ、ギャップ長は４μｍである。一方固定子の第１電極ａは、ピッチ５０μｍ、電極面長２６μｍ、ギャップ長２４μｍである。

この実施例６も、実施例２、５同様の３相駆動される。したがって実施例６の第１電極ａ（可動子）は、各電極Ａ〜Ｅの１ピッチ（１０μｍ）でステップ駆動される。この実施例６は、第１電極ａが常に電極Ａ〜Ｅ中の隣り合う３相分の電極Ａ〜Ｄ、つまり電極Ａ〜Ｄの面積の３／５で吸着される。したがって、実施例２、５同様の強い推進力が得られ、かつ第２実施例よりもピッチが狭いので、より微細駆動が可能になる。
但し、実施例６の場合は５相中の３相駆動なので、実施例５の４相中の３相駆動よりも電極間の吸着力がやや弱くなるが、第１電極ａが進行方向とは逆方向の電極Ａ〜Ｅに吸着される力が弱くなる。

図５の（６）に示した実施例７は、実施例６と同様の電極Ａ〜Ｅおよび第１電極ａの構成において、２相−３相駆動する実施例である。第１固定子の５相の電極Ａ〜Ｅ、可動子の第１電極ａの構造は実施例６と同一である。

駆動電圧は、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、単相電極、電極（Ｂ、Ｃ）、単相電極、電極（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、単相電極、電極（Ｃ、Ｄ）、単相電極、電極（Ｃ、Ｄ、Ａ）、単相電極、電極（Ｄ、Ａ）、単相電極、電極（Ｄ、Ａ、Ｂ）、単相電極、電極（Ａ、Ｂ）、単相電極、電極（Ａ、Ｂ、Ｃ）、・・・というシーケンスで印加される。

この実施例７によれば、強い推進力を維持しつつ、実施例５の半分の１／２ピッチ（５μｍ）で第１電極ａ′（可動子）を駆動することが可能である。

図５の（７）の下段の第１電極ａ′は、電極Ａ〜Ｅと対向する電極面を狭めて電荷が集中するように、縦断面形状を台形とした実施形態である。この第１電極ａ′の電極面の長さは、第１電極ａが２６μｍであるのに対して、２０μｍである。駆動制御は、実施例７と同様の２相−３相駆動である。

図６に、第１電極の実施形態３を示す。図６に示したように、可動子３３の第１電極３３ａは、多相の電極Ａ〜Ｄ４ピッチ分のピッチで、多相の電極３個と対向し得る長さに形成されており、さらにその中央部に、前記多相の電極Ａ〜Ｄ２個と対向し得る長さになる頂部３３ｂを段差を介して備えた凸形状とされている。この構成によれば、多相の電極の隣り合う２個の電極に駆動信号を印加すると、頂部３３ｂの段差部分のエッジ（端辺）に電界が集中することにより、頂部３３ｂの端辺と多相の電極Ａ〜Ｄの端辺とが位置決めされ、停止時の位置再現精度が向上する。この実施形態３の場合、２相駆動、または２相-３相駆動ができる。２相駆動で停止しているときは、上述の通り、位置再現精度が向上する。

図７には、第１電極の実施形態４を示した。実施形態４は、可動子４３の第１電極４３ａを、多相の電極Ａ〜Ｄ４ピッチ分のピッチで、多相の電極２個と対向し得る長さに形成し、その中央部に、前記多相の電極Ａ〜Ｄ1個と対向する長さの頂部４３ｂを段差を介して備えた凸形状とした。３個の多相の電極Ａ〜Ｃに駆動電圧を印加すると、中央に位置する多相の電極Ｂの１個の電極と頂部４３ｂが位置決めされるので、位置再現精度を向上させることができる。この実施形態４の場合、３相駆動、または２相-３相駆動ができる。３相駆動で停止しているときは、上述の通り、位置再現精度が向上する。

以上、本発明の実施形態では、第１固定電極の相を４相、５相としたが、６相以上でもよい。この場合、同時に駆動電圧を印加する電極の相が、ハーフピッチ駆動の場合でも常に１／３を越えるようにする。

本発明を適用した静電アクチュエータの実施例１を、可動子の移動方向を通る面で縦断した縦断面図である。 同実施例１の動作タイムチャートを示す図である。 本発明を適用した静電アクチュエータの実施例２を、可動子の移動方向を通る面で縦断した縦断面図である。 同実施例２の動作タイムチャートを示す図である。 本発明の静電アクチュエータの固定子の電極および可動子の電極の構造の実施例を示す図である。 本発明を適用した静電アクチュエータの第１電極の実施形態３を示す図である。 本発明を適用した静電アクチュエータの第１電極の実施形態４を示す図である。 従来の静電アクチュエータを、可動子の移動方向を通る面で縦断した縦断面図である。 従来の静電アクチュエータの動作タイムチャートを示す図である。

符号の説明

１１ 第１固定子
１１ａ 溝
１２ 第２固定子
１２ａ 溝
１３ 可動子
１３ａ 第１電極
１３ｂ 第２電極
１５ 電圧源
１６ スイッチング回路
２１ 第１固定子
２１ａ 溝
２２ 第２固定子
２２ａ 溝
２３ 可動子
２３ａ 第１電極
２３ｂ 第２電極
２５ 電圧源
２６ スイッチング回路
３３ 可動子
３３ａ 第１電極
３３ｂ 凸形状
４３ 可動子
４３ａ 第１電極
４３ｂ 凸形状

Claims (2)

1. 所定ピッチ、所定ギャップで所定方向に繰り返し配置された４相以上の多相の電極を有する第１固定子と、
   前記多相の電極と所定間隔で平行に対向し、前記所定方向に沿って延びる単相電極を有する第２固定子と、
   前記第１、第２固定子間に位置し、前記多相の電極に吸着される第１電極および前記単相電極に吸着される第２電極を有し、前記多相の電極および単相電極に交互に駆動電圧が印加され、かつ前記多相の電極には所定順に駆動電圧が印加されて、前記第１、第２電極が前記多相の電極および単相電極に交互に吸着されながら所定方向に移動する可動子とを備え、
   該可動子の前記第１電極は、前記多相の電極の内、隣り合う３個以上の電極に吸引され得る長さを有し、中央に前記多相の電極の略２ピッチ分の長さの頂部を段差を介して備えた凸形状に形成されており、
   前記多相の電極には、駆動電圧が隣り合う２相以上同時に印加されることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 所定ピッチ、所定ギャップで所定方向に繰り返し配置された４相以上の多相の電極を有する第１固定子と、
   前記多相の電極と所定間隔で平行に対向し、前記所定方向に沿って延びる単相電極を有する第２固定子と、
   前記第１、第２固定子間に位置し、前記多相の電極に吸着される第１電極および前記単相電極に吸着される第２電極を有し、前記多相の電極および単相電極に交互に駆動電圧が印加され、かつ前記多相の電極には所定順に駆動電圧が印加されて、前記第１、第２電極が前記多相の電極および単相電極に交互に吸着されながら所定方向に移動する可動子とを備え、
   該可動子の前記第１電極は、前記多相の電極の内、隣り合う２個以上の電極に吸着される長さに形成され、
   前記可動子の第１電極は、前記第１固定子の多相の電極の内隣り合う３個以上の電極に吸引され得る長さを有し、中央に段差を介して前記多相の電極の略１ピッチ分の長さを有する頂部を備えた凸形状に形成されており、
   前記多相の電極には、駆動電圧が隣り合う２相以上同時に印加されることを特徴とする静電アクチュエータ。

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