JPH07288988A

JPH07288988A - 移動装置

Info

Publication number: JPH07288988A
Application number: JP6073433A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nagano; 雅敏永野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で簡易な構造のインチワーム式の移動装
置を提供する。【構成】移動方向に沿って延びる固定部材２４内に、
移動方向に変位する積層圧電素子２１の両端部に固定部
材２４と隙間を有してロック部材２２、２３を取り付け
た移動子を配置し、該隙間には電界作用により粘性が変
化する流体が満たされていて、固定部材に設けた電極２
４ａと、各ロック部材に設けた電極２２ａ、２３ａとの
間に電圧を印加して電位差を生じさせると、電界の作用
により該流体の粘性が大きくなり、ロック部材を固定部
材に対して固定させることができる。したがって、一方
のロック部材を固定させている間に積層圧電素子を伸ば
し、そこで他方のロック部材固定させ、一方のロック部
材の固定を解除後に積層圧電素子を縮めるといった動作
の繰り返しで移動子の移動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界や磁界の変化によ
り、その粘性または、見かけ上の粘性が変化する流体を
用いた移動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は、近年種々の移動装置に利用
されているが、その伸縮性を直接利用したものとして図
１０に示すものが提案されている。

【０００３】この移動装置は、尺取り虫（インチワー
ム）のようにして移動するもので、１，２，３は積層型
の圧電素子を側面略Ｈ形状に組合せて結合し移動子を構
成している。４は前記移動子の積層型圧電素子１，３の
上下端面が当接する固定部材に固定部である。積層型の
圧電素子１，３は不図示の駆動回路からの通電により、
上下方向に変位し、又積層型の圧電素子２は図中の左右
方向、すなわち移動方向に変位するようになっており、
さらに上下の固定部４間の距離は、圧電素子１，３の非
通電時において、図１０の（１），（４）のようにこれ
ら圧電素子１，３の長さよりも若干長く形成され、また
電圧が印加されて伸びると両固定部４に加圧接触する。

【０００４】ここで、これらの圧電素子１，２，３が積
層型、すなわち、圧電セラミックスの片面側に電極膜を
形成した圧電素子板を複数枚積層すると共に、各該圧電
素子板の積層方向である厚み方向を伸縮方向とする分極
処理を行っているものを使用するのは、低電圧で大きい
変位を得ることができることによる。なお、圧電素子
１，２，３に対する不図示の駆動回路からの給電を行う
電気配線については図中省略している。

【０００５】このように構成された移動装置において、
図１０の（１）〜（６）は図中右方向への移動手順を示
すもので、図１０の（１）においては圧電素子１に電圧
が印加され、圧電素子２，３には電圧は印加されていな
い。この状態において圧電素子１はその積層方向（この
場合は圧電素子長手方向）にのびており、上下が一体的
に構成された固定部４に固定されている。

【０００６】次に圧電素子２に電圧を印加すると、圧電
素子２はその積層方向に伸び、圧電素子３は図中右方向
に移動し、（２）の状態となる。そして、圧電素子３に
も電圧を印加すると、圧電素子３はその積層方向にのび
固定部４に固定され、（３）の状態となる。

【０００７】次に圧電素子１への電圧印加を中断し、圧
電素子１を縮め、固定部４に固定されていない（４）の
状態とする。そして、圧電素子２への電圧印加を中断
し、圧電素子２を縮め、圧電素子１を図中右方向へ移動
させ、（５）の状態とする。次に圧電素子１へ電圧を印
加し圧電素子１を伸ばして固定部４に固定した、（６）
の状態とする。そして、圧電素子３への電圧印加を中断
し、圧電素子３を縮め、固定部４から固定されていない
状態つまり（１）の状態に戻る。

【０００８】ここまで、説明した過程を１サイクルとす
ると、この１サイクルの間に圧電素子１，２，３により
構成される移動子は圧電素子２の伸びた分だけ図中右方
向に移動する。そして、このサイクルを繰り返えすこと
により移動子を図中右方向に移動させることができる。
また、印加電圧パターンを変えれば、移動子を図中右へ
動かすこともできる。

【０００９】また、第２の従来例を図１１を用いて説明
する。

【００１０】図１１は、移動レンズを有する光学系の一
部である移動光学系部分の一例を示す。

【００１１】図中、１１は移動レンズ、１２は移動レン
ズ１１の保持鏡筒であり、スリーブ部１２ａと、めねじ
部１２ｂを有する。１３はスリーブ１２ａと係合するガ
イドバー、１４は保持鏡筒１２の図と垂直な面内の回転
を規制するガイドバー、１５はレンズ鏡筒の固定部であ
り、ガイドバー１３，１４を保持している。１６はステ
ッピングモーター等のモーターであり、ねじ部を有する
出力軸１６ａを有する。また、この出力軸１６ａは、め
ねじ部１２ｂと螺合している。１７は不図示の制御部よ
りモーター１６へ制御信号を伝達する電気信号線であ
る。１８は光学系の光軸である。このレンズ移動装置に
おいてモーター１６を回転させると、出力軸１６ａとめ
ねじ部１２ｂが螺合しているため保持鏡筒１２つまり移
動レンズ１１は光軸方向へ移動する。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
記従来例においては、次のような欠点があった。

【００１３】まず、第１の従来例においては、圧電素子
は積層されていてもその変位量は、数μｍ〜１０数μｍ
程度であるため、移動子が移動するスペース、つまり対
向する固定部４の間隔は非常に高精度でなければなら
ず、高精度の加工技術や、調整技術が必要となり移動装
置の製作が難しい。

【００１４】第２の実施例は、その構成は単純である
が、ねじの螺合部分にガタがあるために、正確な位置決
めが行いにくい。また、小型の移動装置を構成しようと
したときに、モーターがある程度のスペースを必要とす
るため、極端に小さな移動装置を製作することができな
い。

【００１５】本発明の目的は、上記の問題点を解決し従
来より小型であり、また、簡易な構造の移動装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の目的
を実現する移動装置の第１の構成は、移動方向に沿って
延びる固定部材と、任意の点の位置を該移動方向に沿っ
て伸縮変位させる駆動部の伸縮方向両側に該固定部材と
隙間を有して夫々ロック部材を取り付けた移動子と、少
なくとも該隙間に満たされる電界または磁界の作用によ
り粘性または見かけ上の粘性が変化する流体と、該流体
に対して電界または磁界を作用させて少なくとも該各ロ
ック部材と該固定部材との隙間における該流体の粘性ま
たは見かけ上の粘性を大きくさせる電界または磁界作用
手段と、該振動子の駆動部および各ロック部材に夫々対
応する電界または磁界作用手段の駆動タイミングを制御
して、該移動子を予定移動方向に駆動制御する制御手段
とを有する。

【００１７】この構成によれば、例えば電気粘性流体の
有する電気粘性効果によって、移動子のロック部材を固
定部材に対して固定させることができ、一方のロック部
材を電気粘性流体により固定している間に駆動部を伸ば
し、伸びた他方のロック部材についても電気粘性流体に
より固定し、今度は該一方のロック部材に電気粘性流体
による固定を解除し、該駆動部を縮ませる動作を繰り返
すことで、移動子を予定移動方向に移動させることがで
きる。その際、ロック部材を固定部材に対して固定させ
るのは、電界作用または磁界作用により粘性または見か
け上の粘性が変化する流体であり、したがって、この流
体が満たされるロック部材と固定部材との間の隙間につ
いては高精度な寸法管理が不要となる。また、振動子の
駆動部については、例えば移動方向に変位する積層圧電
素子、単層の圧電素子などの電気−機械エネルギー変換
素子を用いることができる。

【００１８】本発明の目的を実現する第２の構成は、固
定部材に対して第１の隙間を有して移動可能な移動子
と、該固定部材に対して移動可能であると共に、該移動
子に対して第２の隙間を有して移動可能であって、任意
の点の位置をその移動方向に沿って往復移動可能に駆動
される駆動部材と、少なくとも該第１の隙間および該第
２の隙間に満たされる電界または磁界の作用により粘性
または見かけ上の粘性が変化する流体と、該第１の隙間
および該第２の隙間の流体に対して電界または磁界を作
用させて、該移動子と該固定部材の間、および該移動子
と該駆動部材との間の隙間における該流体の粘性または
見かけ上の粘性を大きくさせる電界または磁界作用手段
と、該駆動部材および該移動子と該固定部材の間および
該移動子と該駆動部材との間の電界または磁界作用手段
の駆動タイミングを制御して、該移動子を予定移動方向
に駆動制御する制御手段とを有する。

【００１９】この構成によれば、上記した第１の移動装
置の構成と同様に、第１，第２の隙間に満たされる電気
粘性流体などの流体によって、移動子を固定部材と駆動
部材に対して夫々固定できるようにし、移動子と駆動部
材とを固定状態として該駆動部材を伸ばして一体的に移
動させた後、該移動子を該固定部材に固定した状態で該
移動子と該駆動部材との固定を解除し、該駆動部材を縮
めるという動作を繰り返すことで該移動子を予定移動方
向に移動させることができる。

【００２０】この第２の移動装置の構成は、移動子と駆
動部材とが別部材に構成されているので、第１の移動装
置のように、固定部材に対する固定部を振動子の移動方
向両側に設けるという制限がない。また、駆動部材とし
ては、例えば積層圧電素子の端部に例えば棒状の部材を
取り付けたり、該棒状の部材をクランク機構により直線
往復移動させたりする機構であってもよく、要は例えば
該棒状の部材を移動方向に対して直線往復移動させる、
すなわち任意の点の位置をその移動方向に沿って往復移
動可能に駆動するものであれば良い。

【００２１】また、本発明の目的を実現する第３の構成
は、上記した第２の移動装置の構成をより簡素化した構
成で、固定部材に対して移動可能な移動子と、該固定部
材に対して移動可能であると共に、該移動子に対して移
動可能であって、任意の点の位置をその移動方向に沿っ
て往復移動可能に駆動される駆動部材と、該固定部材と
該移動子との間、または該固定子と該駆動部材との間の
いずれか一方に少なくとも満たされる電界または磁界の
作用により粘性または見かけ上の粘性が変化する流体
と、該固定部材と該移動子との間、または該固定子と該
駆動部材との間のいずれか一方に少なくとも満たされる
流体に対して電界または磁界を作用させて、その間の流
体の粘性または見かけ上の粘性を大きくさせる電界また
は磁界作用手段と、該固定部材と該移動子との間、また
は該固定子と該駆動部材との間のいずれか他方に設け
た、該流体の粘性増加による固定力よりも小さい摩擦力
を発生させる摩擦手段と、該駆動部材および該電界また
は磁界作用手段の駆動タイミングを制御して、該移動子
を予定移動方向に駆動制御する制御手段とを有する。

【００２２】すなわち、移動子を固定部材あるいは駆動
部材のいずれか一方に固定する手段として、例えば板バ
ネからなる摩擦手段を固定部材に接触させることによっ
て、移動子を駆動部材と共に固定部材に対して移動させ
ることができるが、駆動部材を元の長さに戻す際に、移
動子を固定部材に該摩擦手段により保持固定すること
で、例えば電気粘性流体による固定手段を減らすことが
でき、制御回路の簡素化も併せて実現できる。勿論、移
動子と駆動部材との間に上記したような摩擦手段を設け
ることによっても同様にして移動子を予定移動方向に移
動させることができる。

【００２３】ここで、摩擦手段は板バネを接触させて一
定の摩擦力を得る形式のものであっても良いが、ゴムな
どによって摩擦力を発生させるようにしたものであって
もよい。

【００２４】また、上記した第１，第２および第３の構
成の移動装置において、移動子を移動方向に沿って設け
られた案内部材に支持させることによって、移動子のブ
レを防止させることができる。

【００２５】さらに、上記した第１の移動装置の構成に
おいて、移動子と固定部材とを、該移動子の移動駆動力
よりも小さい摩擦力を有する摩擦保持手段を介して摩擦
接触させることにより、非駆動時において移動子が移動
するのを防止することができる。

【００２６】一方、上記した各構成において、電磁粘性
流体などの流体を、部分的にシール部材により封止する
ことにより、移動子などを該流体に浸けてしまうことを
妨げる。

【００２７】このように構成した移動装置は駆動安定性
が増し、レンズ駆動装置の駆動源や、光りディスクある
いは磁気ディスクのヘッド駆動装置等に利用することも
できる。

【００２８】

【実施例】

（第１実施例）図１，図２は本発明の第１実施例を示
す。

【００２９】図１は、本実施例による移動装置の構成と
駆動原理を示し、図２は図１の移動装置への電圧印加タ
イミングを示す図である。

【００３０】図中、２１は、圧電セラミックスの積層方
向である移動方向に変位する積層型の圧電素子、２２，
２３は圧電素子２１の積層方向の端面に取り付けられた
ロック部材であり、その端面に一対の電極部２２ａ，２
３ａを有する。２４は固定部であり、移動子側の端面に
１対の電極部２４ａを有する。２５は固定部２４の間に
設けられた内室であり、ここを圧電素子２１とロック部
材２２，２３で構成される移動子が図中、左右方向へ移
動できる構成となっている。

【００３１】また、内室２５には、電界中に置かれると
粘性もしくは、見かけ上の粘性が変化する（電気粘性効
果）いわゆる電気粘性流体（ＥＲ流体）で満たされてい
る。２９は、電極２２ａ，２３ａ，２４ａ、圧電素子２
１に電気信号線で接続され、後述の方法で、この移動装
置を制御する制御回路、３０は制御回路２９に電力を供
給する電源である。なお、制御回路２９と電源および各
構成要素を結合する電気信号線については省略する。

【００３２】次に、この移動装置の移動原理について説
明する。

【００３３】図１の（１）〜（６）に示すすべての状態
において、固定部２４の固定電極２４ａには、図２の
（ｃ）に示すように同じ電位の電圧（Ｖ₀ ）が印加され
ている。図１の（１）の状態においては、第１の電極２
３ａに図２の（ｂ）に示すように、固定電極２４ａと異
なる電圧（Ｖ₁ ）が印加され、第２の電極２２ａには固
定電極２４ａと同じ電圧（Ｖ₀ ）が印加されており、電
極２３ａ，２４ａ間には電位差が生じている。この状態
においては、第１の電極２３ａと固定電極２４ａ間のＥ
Ｒ流体の粘性が他の領域に比べ、大きくなり、電極２３
ａ，２４ａつまり、第１のロック部材２３と固定部２４
が固定されたのに近い状態となる。ここで、図１におい
て、斜線で示したＥＲ流体の部分が他の部分より粘性の
高い領域である。

【００３４】次に圧電素子２１に図２の（ｄ）に示すよ
うに電圧（Ｖ₂ ）を印加すると、圧電素子２１は、その
積層方向に伸び第２のロック部材２２は、図中右方向へ
移動し、（２）の状態となる。次に第２の電極２２ａに
も図２の（ａ）に示すように、第１の電極２３ａと同じ
電圧（Ｖ₁ ）を印加すると、第１のロック部材２３と同
様に第２のロック部材２２は固定部２４に固定されたの
と近い、（３）の状態となる。ここで、第１の電極２３
ａへ固定電極２４ａと同じ電圧（Ｖ₀ ）を図２の（ｂ）
に示すように印加すると、双方の電極２３ａ，２４ａ間
の電位差がなくなり、第１の電極２３ａまわりのＥＲ流
体の粘性が低下する。そして、第１のロック部材２３と
固定部２４が固定された状態は解除され、（４）の状態
となる。

【００３５】次に図２の（ｄ）に示すように圧電素子２
１への通電を中止すると、圧電素子２１は、その積層方
向に縮み、第１のロック部材２３は図中右方向へ移動
し、（５）の状態となる。次に第１の電極２３ａに第２
の電極２２ａと同じ電圧（Ｖ₁）を印加し、第１のロッ
ク部材２３が固定部２４に固定されたのと近い状態、つ
まり（６）の状態とする。そして、第２の電極２２ａに
図２の（ａ）に示すように固定電極２４ａに印加されて
いるのと同じ電圧（Ｖ₀ ）を印加すると、第２の電極２
２ａと固定電極２４ａ間の電位差がなくなり、固定部２
４と第２のロック部材２２の固定状態は解除され、
（１）の状態にもどる。ここまで説明した図２に示す電
圧の印加パターンの繰り返しにより、移動子は図中右方
向へ尺取り虫のようにして移動する。また、同様の駆動
原理により、移動子を図中左方向へ動かすこともでき
る。

【００３６】ここで、移動子が内室２５中で移動子移動
方向と直角方向にふらつき安定した固定状態が得られな
いときには、図３および図３９に示されるようにガイド
レール２６のような移動子のガイド部材を設けてもよ
い。また、固定子２４の固定電極２４ａの電圧は変化さ
せないので接地電圧（グランド）としても良い。また、
電極２３ａと２４ａの間隔および電極２２ａと２４ａの
間隔は電極２２ａと２３ａの間隔に比べ十分小さく、電
極２２ａ，２３ａ間に発生する電位差による電圧勾配
は、電極２２ａと２４ａ間や２３ａと２４ａ間に発生す
る電圧勾配より小さくなる。つまり、第１，第２の電極
２２ａと２３ａ間で発生する電気粘性効果（ＥＲ効果）
は、電極２２ａ，２４ａ間や２３ａ，２４ａ間で発生す
るそれよりも十分小さく、移動子の駆動に大きな影響は
ない。

【００３７】また、電極２２ａ，２３ａ，２４ａの無通
電時に移動子を保持するために図４に示すように、移動
子に板バネ等のバネ性を有する付勢手段２７を設け、そ
の自由端部を固定部２４に弾性的に接触させてもよい。
ただし、この付勢手段により発生する摩擦力は、電極２
２ａ，２４ａ間や２３ａ，２４ａ間に発生する固定力
（ＥＲ効果により増大する流体粘性による摩擦力）より
小さく設定する。

【００３８】また、移動子全体をＥＲ流体に浸すのでは
なく、図５および図４０に示す実施例のように、電極２
２ａ，２４ａ間と２３ａ，２４ａ間にだけＥＲ流体が存
在するように、ロック部材２２，２３の上部にＥＲ流体
封入部２９を有するゴム製の封止パッキン２８を設けＥ
Ｒ流体を封止する構造としてもよい。その際、内室２５
は図４０に示されているように開放されたものではな
く、密閉されていてもよいまた、図４および図５に示す移動子の電極は、ロック部
材２２，２３の上部の電極２２ａ，２３ａ各１つづつで
あるが、このように、電極の数はいくつでもよい。さら
に、図４，図５に示す実施例では固定部２４の壁面をガ
イド部材としても用いているが他の実施例においてもこ
のような構造としても良い。また、図５および図４０の
実施例において、封止パッキン２８はゴムのような弾性
体を一部に有するものを用いればこの封止パッキン２８
を図４に示す実施例の付勢部材としても兼用することが
できる。

【００３９】また、固定部２４やロック部材２２や２３
の少なくとも１つに金属のような導電性部材を用いれ
ば、その部材を電極として利用できるので、その部材に
設けられた電極を省略することができる。

【００４０】また、各電極に印加される電圧は、図２に
示される波形に限定されるものでなく、図２に示される
タイミングで各電極間に必要な電位差が与えられるもの
ならば、どのような波形でも良い。

【００４１】以上に説明した実施例においては従来例１
のインチワームに比べ、移動子の移動する溝部２５の巾
や、ロック部材２２，２３の寸法を高精度にする必要が
なく、製造しやすい構造とすることができる。

【００４２】図３４〜図３９に第１実施例の断面斜視図
を示す。本実施例のロック部材２２，２３は直方体とし
ているが、これは円柱、立方体、多角形断面を有する柱
等どのようなものでもよく、例えば球であってもよい。
同様に圧電素子２１も直方体に限るものではなく、どの
ような断面形状を有するものでも良い。また、固定部２
４も内部に移動子の移動空間を有するものならば直方体
や円柱等、どのような形でも良い。

【００４３】一方、電気粘性粒体は、図３４〜図３９の
内室２５に満たされている。図３５、図３６において、
固定部２４内部にＥＲ流体を封止している構造である
が、図３４、図３７〜図３９の例については図３４のう
すい斜線部に示されるようにＥＲ流体が満たされる。

【００４４】また、図３４と図４１において、２０１は
移動子の移動方向に対し垂直に設けられたシャフトであ
る。移動子が移動方向に動くとシャフト２０１は同じ方
向に動く。このシャフトに移動させたい物体を直接もし
くは、間接的に取り付ければ駆動力を移動装置外部に取
り出すことができる。

【００４５】図４において、２０２は移動子の移動方向
に平行に取り付けられた円柱形のシャフトであり、２０
３は電気粘性流体封止用のＯリングである。２４ｃは固
定部２４に設けられた穴である。

【００４６】図４０の実施例においては移動子の移動に
伴いシャフト２０２が図中、左右方向に出入する。

【００４７】なお、図３７に示すように、固定部２４に
溝２４ｂを形成し、溝２４ｂの奥に電極２４ａを設けた
形状や、図３８に示すようにロック部材２２，２３に溝
２２ｂ，２３ｂを設け、溝２２ｂ，２３ｂの奥に電極２
２ａ，２３ａを設けた形状であれば、電極２４ａと電極
２２ａ，２３ａがショートすることを防止でき、また、
ロック部材２２，２３の長さを、内室２５の幅よりわず
かに小さくすれば移動子がその移動方向に移動すること
が可能となる。

【００４８】しかし、図３４〜図３６、図４１の実施例
においては（図３５、図３６は出力用のシャフトは不図
示）固定部２４の電極２４ａと、ロック部材２２，２３
の電極２２ａ，２２ｂとは、電極同志がショートしない
だけの間隔をあける必要がある。出力用のシャフトが図
４１に示されるようなガイド（図４１においては穴２４
ｃ）により支持されなければ（ガイドはどのようなもの
でも良い）、移動子がふらつき先に述べた電極同志がシ
ョートしなくても安定した駆動を行うことができない。
このようなときは、ガイドレールのような（ガイドバー
でも良い）ガイド部により移動子を案内する。

【００４９】なお、図５および図４０に示す実施例にお
いては、ロック部材２２，２３の電極のない端面を設
け、この端面が固定部２４の２５部分の壁面と摺動し、
ロック部材２２，２３の他方の端面に電極２２ａ，２３
ａを設け、また、電極２２ａ，２３ａと固定部２４の電
極２４ａはショートしないだけの間隔をもって向い合っ
ている。ロック部材２２，２３の電極２２ａ，２３ａ側
の端面には電極２２ａ，２３ａをカバーし、また、その
端面が電極２４ａに接触する電気粘性流体を封入するた
めのパッキン２８が設けられ、このパッキン２８と電極
２４ａと電極２２ａ，２３ａに囲れる空間に電極粘性流
体が封入されている。なお、パッキンによる電気粘性流
体封入部は、ロック部材２２，２３の両端に設けられて
も良い。

【００５０】そして、パッキン２８は、弾性を有してい
るため移動子を固定部に付勢する力が働き、移動装置の
不通電時等の移動子が電気的にロック部材２２，２３に
より固定部２４に固定されない状態のときも、この付勢
力により、移動子は固定部に固定され、移動子が移動装
置の姿勢変化等により移動してしまうのを防止してい
る。但し、パッキン２８による移動子と固定部２４の固
定力（摩擦力）は、本移動装置の移動子と固定部２４間
の電気粘性流体による固定力より小さく設定されてい
る。

【００５１】（第２実施例）本発明の第２実施例を図
６，図７に示す。

【００５２】図６は、本発明の第２実施例の移動装置の
構成と駆動原理の説明図、図７は、この移動装置への通
電タイミングの説明図である。

【００５３】図中３１は、移動方向に圧電セラミックス
を複数枚積層した積層型の圧電素子で、移動方向に変位
する。３２，３３は圧電素子３１の積層方向の端に取り
付けられた電磁石ユニット、３４は固定部、３５は固定
部３４の間に設けられた溝部であり、ここを圧電素子３
１と電磁石ユニット３２，３３で構成される移動子が図
中左右方向へ移動できる構成となっている。また、溝部
３５には磁界中に置かれると粘性もしくは見かけ上の粘
性が変化する、いわゆる磁性流体で満たされている。３
９は、電磁石ユニット３２，３３、圧電素子３１に電気
信号線で接続され、後述の方法で、この移動装置を制御
する制御回路、４０は制御回路３９に電力を供給する電
源である。なお、図６の（２）〜（６）においては、制
御回路３９と電源４０と各構成要素を結合する電気信号
線は省略する。

【００５４】次に、この移動装置の動作原理について説
明する。

【００５５】図６の（１）の状態においては第１の電磁
石ユニット３３に通電が行われ、第１の電磁石ユニット
３３のまわりには磁界が発生している。この状態におい
ては、第１の電磁石ユニット３３のＳおよびＮ極のまわ
りの磁性流体の粘性が他の領域に比べ大きくなり、電磁
石ユニット３３が固定部３４に固定されたのと近い状態
となる。図６において、斜線で示した磁性流体の部分が
他の部分より粘性の高い領域である。

【００５６】次に圧電素子３１に電圧Ｖ₃ を印加する
と、圧電素子３１は、その積層方向に伸び、第２の電磁
石ユニット３２は図中右方向へ移動し、（２）の状態と
なる。そして、第２の電磁石ユニット３２へも通電を行
うと、第１の電磁石ユニット３３と同様に第２の電磁石
ユニット３２は固定部３４に固定されたのと近い、
（３）の状態となる。そして、第１の電磁石ユニット３
３への通電を切ると、第１の電磁石ユニット３３のまわ
りの磁性流体の粘性が低下する。したがって、電磁石ユ
ニット３３と固定部３４が固定された状態は解除され、
（４）の状態となる。

【００５７】次に圧電素子３１への通電を中止すると、
圧電素子３１は、その積層方向に縮み第１の電磁石ユニ
ット３３は図中右方向へ移動し、（５）の状態となる。
次に電磁石ユニット３３に通電を行い、電磁石ユニット
３３が固定部３４に固定されたのと近い状態、つまり
（６）の状態とする。そして、第２電磁石ユニット３２
への通電を切ると、固定部３４と電磁石ユニット３２の
固定状態は解除され、（１）の状態へもどる。

【００５８】ここまで説明した圧電素子３１および電磁
石ユニット３２，３３への通電のパターンの繰り返しに
より、移動子は図中右方向へ移動する。また、同様の駆
動原理により、移動子を図中左方向へ動かすこともでき
る。

【００５９】ここで、第１実施例と同様の理由により、
図８に示されるようにガイドレール３６のような移動子
のガイド部材を設けてもよい。

【００６０】また、電磁石３２，３３を磁化していない
ときに移動子を保持するために移動子と固定部３４の間
に図９に示すように板バネのような付勢手段３７を設け
ても良い。ただし、この付勢手段により発生する摩擦力
は、電磁石３２，３３と固定部３４間に発生する固定力
（磁性流体が磁界中に置かれて増大する流体粘性による
摩擦力）より小さく設定する。

【００６１】また、移動子全体を磁性流体に浸すのでは
なく、図１２に示す実施例のように、電磁石３２，３３
と固定部３４間にだけ磁性流体が存在するように、電磁
石３２，３３の上部に磁性流体封入部３９を有するゴム
等の弾性を有する封止パッキン３８を設け、磁性流体を
封止する構造としてもよい。なお、封止パッキン３８に
ゴムのような弾性体を用いることによりこの封止パッキ
ン３８を図９の実施例の付勢部材としても兼用すること
ができる。

【００６２】以上に説明した第２実施例においては、従
来例１のインチワームに比べ、移動子の移動する溝部３
５の巾や電磁石３２，３３の寸法を高精度にする必要が
なく、製造しやすい構造とすることができる。また、固
定部３４は必ずしも強磁性体で構成する必要がない。

【００６３】図４４に本実施例の断面斜視図の一例を示
す。本実施例の電磁石ユニット３２，３３は直方体に描
かれているが、これは図１の実施例同様、円柱、立方
体、多角形断面を有する柱等どのようなものであっても
よい。同様に圧電素子３１も直方体に限るものではな
く、どのような断面形状を有するものでも良い。また、
固定部３４も内部に移動子の移動空間を有するものなら
ば立方体や円柱等、どのような形でも良い。また、図４
４に示されるように、内室３５が固定部３４の外部に開
放されている形状でも良いし、第１実施例の一例で示し
たのと同様に、内室３５は固定部３４の外部に対し閉じ
られていてもよい。なお、駆動力の取り出し方、磁性流
体の封入に関しては第１実施例と同じである。

【００６４】図４５は一般的な電磁石ユニットの一例
（斜視図）を示す。２１１は純鉄等の軟磁性体でできた
コア、２１２はコアの外側に設けられ、銅線等の導電性
のある電線２１３が巻つけられたボビン、２１４は前記
電線２１３の取り出し部である。そして、これらが樹脂
で固められる、もしくはケースに収納され電磁石ユニッ
トを構成している。電磁石ユニット３２，３３は破線で
示される部分であり、この内部構造を説明するために、
図５２は電磁石ユニット３２，３３の内部を透視した斜
視図とした。

【００６５】図４６に図１２に対応する断面分解斜視図
を示す。電磁石ユニット３２，３３は、円柱形状でも、
多角柱形状等どのようなものでも良い。本実施例におい
ては、電磁石ユニット３２，３３の一端面を固定部３４
の３５部分の壁面と摺動し、電磁石ユニット３２，３３
の他方の端面には、図４０と同様に磁性流体を封入する
ためのパッキン３８が設けられ、このパッキン３８と固
定部２４と、電磁石ユニット３２，３３に囲まれる空間
に磁性流体が封入されている。

【００６６】なお、図４６は、図４０に示されるロック
部材２２，２３を電磁石ユニット３２，３３を置き換
え、また電気粘性流体を磁性流体に置き換えたものであ
る。ただし、本実施例においては、電極間のショートは
考慮する必要がないため、電磁ユニット３２，３３と固
定部３４との間隔は磁性流体の粘性変化による固定力が
発生すればどのような間隔でも良い。

【００６７】（第３実施例）本発明の第３実施例を図１
３および図１４に示す。

【００６８】図１３は、本発明第３実施例の移動装置の
構成と駆動原理を示し、図１４は、この移動装置への電
圧印加タイミングを示す。

【００６９】図中５１は、この移動装置の固定部であ
り、電極５１ａを有する。５２は積層型の圧電素子であ
り、図中左右方向が、その積層方向であり、その１端が
固定部５１に固定されている。５３はガイドバーであ
り、圧電素子５２の積層方向の他端に固定され、また、
固定部５１に圧電素子５２の積層方向に移動自在に保持
されている。５４は、ガイドバーであり、ガイドバー５
３と平行に固定部５１に保持されている。５５は移動子
であり、電極５１ａ，５５ｂ，スリーブ５５ｃ、スリー
ブ５５ｃの内室５５ｄ、Ｕ溝５５ｅを有し、スリーブ５
５ｃにガイドバー５３が、また、Ｕ溝５５ｅにガイドバ
ー５４が係合しガイドバー５３，５４の長手方向（図
中、左右方向）に移動自在に保持されている。５６は固
定部５１に囲まれた移動子５５が移動するための空間で
あり、ＥＲ流体で満されている。５７は、電極５１ａ，
５５ａ，５５ｂ、圧電素子５２、ガイドバー５３に電気
信号線で接続され、後述の方法で、この移動装置を制御
する制御回路である。ここで、ガイドバー５３は導電性
材料で形成され電極の働きもしている。５８は制御回路
５７に電力を供給する電源である。図１３の（２）〜
（６）においては、制御回路５７と電源５８と、各構成
要素を結合する電気信号線は省略され描かれていない。

【００７０】次に、この移動装置の動作原理について説
明する。

【００７１】図１３の（１）〜（６）に示すすべての状
態において、図１４の（ｃ）および（ｄ）に示すよう
に、電極５１ａとガイドバー５３には同じ電圧（Ｖ₄ ）
が印加されている。図１３の（１）の状態においては、
図１４の（ａ）に示すように、電極５５ａにガイドバー
５３と異なる電圧（Ｖ₅ ）が印加され、図１４の（ｂ）
に示すように、電極５５ｂには電圧Ｖ₄ が印加されてお
り、したがって電極５５ａとガイドバー５３の間には、
電位差が生じている。この状態においては電極５５ａと
ガイドバー５３の間のＥＲ流体の粘性が他の領域に比
べ、大きくなり、ガイドバー５３と移動子５５が固定さ
れたのに近い状態となる。図１３において、斜線で示す
ＥＲ流体の部分が他の部分より粘性の高い領域である。

【００７２】次に図１４の（ｅ）に示すように、圧電素
子５２に電圧Ｖ₆ を印加すると、圧電素子５２はその積
層方向に伸び、ガイドバー５３と移動子５５は、図中左
方向へ移動し、図１３の（２）の状態となる。次に図１
４の（ｂ）に示すように電極５５ｂに電極５５ａと同じ
電圧Ｖ₅ を印加すると、電極５５ａと５１ａの間に電位
差が生じ、この領域のＥＲ流体の粘性が上昇し、移動子
５５は固定部５１に固定されたのと近い、図１３の
（３）の状態となる。次に図１４の（ａ）に示すように
電極５５ａに電圧Ｖ₄ を印加すると、電極５５ａとガイ
ドバー５３間の電位差がなくなり、電極５５ａまわりの
ＥＲ流体の粘性が低下する。そして、ガイドバー５３と
移動子５５が固定された状態は解除され、図１３の
（４）の状態となる。次に図１４の（ｅ）に示すように
圧電素子５２への電圧印加を中止すると、圧電素子５２
は、その積層方向に縮み、ガイドバー５３は図中右方向
へ移動し、図１３の（５）の状態となる。次に図１４の
（ａ）に示すように、電極５５ａに電圧Ｖ₅ を印加し、
ガイドバー５３に移動子５５が固定されたのと近い状
態、つまり図１４の（６）の状態とする。そして、電極
５５ｂに電圧Ｖ₄ を印加すると、電極５１ａと５５ｂと
の間の電位差がなくなり、固定部５１と移動子５５の固
定状態は解除され、図１３の（１）の状態にもどる。

【００７３】ここまで説明した電圧の印加パターンの繰
り返しにより移動子５５は、図中左方向へ移動する。ま
た同様の駆動原理により、移動子５５を図中右方向へ動
かすこともできる。

【００７４】図１５は図１４に示す印加タイミングの変
形例で、電極５５ａ、電極５５ｂへの印加電圧を一定と
し、電極５１ａ、ガイドバー５３へ印加する電圧を上記
の説明と同じタイミングで変化させても、移動子５５を
移動させることができる。なお、移動原理は、前記第３
実施例と同じなので省略する。

【００７５】図１６は上記した図１４，図１５の駆動パ
ターンと全く異なる駆動パターンにより、図１３の移動
装置を駆動する電圧印加タイミングを示す図である。

【００７６】図１６の（ｃ）および（ｄ）に示すよう
に、電極５１ａとガイドバー５３には同じ電圧Ｖ₁₀が常
時印加され、また電極５５ｂには、図１６の（ｂ）に示
すように電圧Ｖ₁₀とは異なる電圧Ｖ₁₂が常時印加されて
いる。つまり電極５１ａと５５ｂ間のＥＲ流体は他の領
域に比べ粘性が大きくなっており固定部５１に移動子５
５を固定する力が働いている。

【００７７】図１３の（１）の状態において、電極５５
ａには電圧Ｖ₁₀とは異なる電圧Ｖ₁₁が印加されている。
このとき、電極５１ａと５５ｂ間の固定力は電極５５ａ
とガイドバー５３間の固定力より小さく設定されてい
る。この固定力の強さの設定は、固定力の働く電極間の
電圧差や電極間の間隔により決まる電界の強さや、固定
力の働く電極部分の面積等により行われる。つまり図１
６では、電圧Ｖ₁₁とＶ_１０の電位差が、電圧Ｖ_１２とＶ
₁₀の電位差より大きく設定されているが、必ずしも、こ
のような設定をしなくても良い。例えば、電圧Ｖ₁₁とＶ
₁₀の電位差と、電圧Ｖ₁₂とＶ₁₀の電位差が同じであって
も、電極５５ａとガイドバー５３の間隔が電極５１ａと
５５ｂの間隔より小さければ、単位面積あたりの電極に
働く固定力は、前者の方が後者より大きくなるし、ま
た、電極間隔および電位差が同じときには、電極面積が
大きい方が電極面積に働く固定力は大きくなる。

【００７８】この図１３の（１）の状態において、図１
６の（ｅ）に示すように、圧電素子５２に電圧Ｖ₁₃を印
加すると、圧電素子５２はその積層方向に伸び、ガイド
バー５３は圧電素子５２と一体にその長さ方向へ移動す
る。また、先にも述べたように、ガイドバー５３と移動
子５５間に働く固定力は、固定部５１と移動子５５の間
に働く固定力より大きいため、移動子５５は、ガイドバ
ー５３と一体に移動し、図１３の（２）の状態となる。

【００７９】次に図１６の（ａ）に示すように、電極５
５ａに電圧Ｖ₁₀を印加すると、電極５５ａとガイドバー
５３の間の電位差はなくなり、ガイドバー５３と移動子
の固定状態は解除され、図１６の（３）の状態となる。
ここで、図１６の（ｅ）に示すように圧電素子５２への
電圧印加を中止すると、圧電素子５２は、その積層方向
に縮み、ガイドバー５３は圧電素子５２の縮む方向へ移
動し、図１６の（４）の状態となる。このとき、移動子
５５と固定部５１の間には固定力が働いており、また、
移動子５５とガイドバー５３の間の固定力は解除されて
いるため、移動子５５は移動しない。そして、図１６の
（４）の状態において電極５５ａに電圧Ｖ₁₁を印加する
と、移動子５５とガイドバー５３の間に固定力が働き
（１）の状態へ戻る。ここまで説明したパターンの繰り
返しにより移動子５５は一方向へ移動する。また同様の
駆動原理により移動子５５を逆方向へ動かすこともでき
る。

【００８０】図１７は図１６に示す実施例の変形例の通
電タイミングを示す図である。この実施例の駆動パター
ンの特徴は、ガイドバー５３と移動し５５の間に働く固
定力を、駆動中は一定にし、移動子５５と固定子５１の
間に働く固定力を調整していることにある。簡潔に述る
と、圧電素子５２がその積層方向に伸びるときには、移
動子５５と固定部５１の間には固定力は働らかず、移動
子５５とガイドバー５３の間に働く固定力に従って移動
子５５はガイドバー５３と一体的に移動する。

【００８１】また圧電素子５２が縮むときには、固定部
５１と移動子５５の間に、移動子５５とガイドバー５３
の間に働くのより大きな固定力が働くため、ガイドバー
だけが移動し、このパターンの繰り返しにより移動子５
５を一方向に動かすことができる。

【００８２】ここで、電圧Ｖ₄ ，Ｖ₅ ，Ｖ₇ ，Ｖ₈ ，Ｖ
₁₀，Ｖ₁₁，Ｖ₁₂の少なくとも１つの電圧を接地電圧とし
ても良い。また、電極５１ａとガイドバー５３の間隔、
および電極５１ａと５５ａの間隔およびガイドバー５３
と電極５５ｂの間隔、および電極５５ａと５５ｂの間隔
は電極５１ａと５５ｂの間隔および電極５５ａとガイド
バー５３の間隔に比べ十分大きく、ここで発生する電気
粘性効果（ＥＲ効果）は小さく、移動子５５の駆動に大
きな影響はない。また、各電極５１ａ，５５ａ，５５ｂ
およびガイドバー５３に印加される電圧は図１４〜図１
７に示される波形に限定されるものではなく、図１４〜
図１７に示されるタイミングで各電極間に必要な電位差
が与えられるものならばどのような波形でも良い。

【００８３】また、移動子全体をＥＲ流体に浸すのでは
なく、図１８に示す実施例のように、電極５１ａと５５
ｂ間と電極５５ａ、ガイドバー５３間にだけＥＲ流体が
存在するようにＥＲ流体を封止する構造としてもよい。
図１８において、５９は電極５５ａとガイドバー５３を
封止する封止パッキン、６０は夫々電極５５ｂの回りに
設けられた封止パッキンであり、２カ所の封入部６１と
溝部５５ｄにＥＲ流体が封入されている。

【００８４】図１９は図１３に示す第３実施例の変形例
を示す。

【００８５】図１９に示す実施例は、図１３に示す実施
例で設けていた電極５１ａ，５５ｂを廃止し、固定部５
１と移動子５５の間に板バネ等の弾性部材からなる付勢
手段６２を設けている。

【００８６】本実施例の制御は、例えば、図１６に示す
電極５５ａ，ガイドバー５３、圧電素子５２への印加電
圧のパターンにより、図１６に示される実施例と同様の
原理により移動子の駆動を行うことができる。ただし、
板バネ等の弾性部材からなる付勢手段６２による固定部
５１と移動子５５間に働く摩擦力は、電極５５ａとガイ
ドバー５３間に発生するＥＲ流体による固定力より小さ
く設定されている。このようにすれば、ガイドバー５
３、電極５５ａの無通電時に移動子５５を保持すること
ができる。なお、図１８に示す実施例のように、ＥＲ流
体を溝部５５ｄへパッキン等により封入してもよい。

【００８７】また、図２０に示されるように電極５５ａ
をなくし、ガイドバー５３への通電をやめて、ガイドバ
ー５３、または５４と移動子５５の間に板バネ等の弾性
部材から構成される付勢手段６３を設けてもよい。この
実施例の制御は、例えば図１７に示す実施例のように、
電極５１ａ，５５ｂ、圧電素子５２への印加電圧のパタ
ーンにより、図１７に示される実施例と同様の原理によ
り移動子の駆動を行うことができる。

【００８８】ただし、板バネ６３によるガイドバー５３
または５４と移動子５５間に働く摩擦力は、電極５１ａ
と電極５５ｂ間に発生するＥＲ流体による固定力より小
さく設定されている。このようにすれば、電極５１ａ，
５５ｂの無通電時に移動子５５を保持することができ
る。またこのとき、図１８に示されるようにＥＲ流体を
封入する構造としても良い。

【００８９】なお、図１９および図２０に示される実施
例においては、付勢手段である板バネ６２，６３により
移動子５５のガタ取りを行う効果も得られる。

【００９０】また、電極および付勢手段の数は、上記の
実施例に限られるものではなく、複数個あっても良い。

【００９１】以上、説明した実施例における各構成要素
の部品は、従来例１のインチワーム程、高精度にする必
要がなく、また、付勢手段を有する実施例においては、
この付勢手段が移動子のガタ取りの機能も有しているた
め、製造しやすく、かつ制御を行いやすい構造とするこ
とができる。

【００９２】図１３に対応する断面斜視図を図４７に示
すが、ＥＲ流体が満たされている部分の構造については
第１実施例と同様であり、密閉されていても良い。

【００９３】ここで、本実施例の構成ポイントは固定部
に対し、移動子の移動方向に進退するガイド部材と、移
動子と固定部をＥＲ流体により固定する固定手段と、移
動子とガイド部材をＥＲ流体により固定する固定手段を
有することである。ここで、ガイド部材の１つであるガ
イドバー５４は、進退するガイドバー５３まわりに移動
子が回転するのを防止するためのものである。つまり、
ガイドバー５３が２方取りや多角形断面をしていて、同
形状のスリーブ穴と係合していれば、ここで移動子がガ
イドバー５３まわりに回転するのを防止できるため、ガ
イドバー５４は必要なくなる。

【００９４】この他、ＥＲ流体（電気粘性流体）の封止
についておよび、固定部５１の形状、および移動装置と
しての出力の取り出し方法については、図１に示す第１
実施例と同じである。

【００９５】また、図１８に対応する断面斜視図を図４
８に示す。ＲＥ流体が満たされている部分の構造につい
ては、第１実施例と同様であり、密閉されていてもよ
い。なお、移動子５５の形状も本実施例に限られるもの
ではないことは第１実施例と同様である。

【００９６】ここで、図１８の本実施例の構成のポイン
トは図１３に示される実施例の構成に加え、パッキン５
９（パッキン５９はゴム等の弾性部材である必要はな
い），６０により電極５１ａ，５５ａ，５５ｂのまわり
に、ＥＲ流体（電気粘性流体）を封入したことにある。
ガイドバー５３，５４の役割についても図１３に示され
る実施例と同じである。

【００９７】この他、固定部５１の形状、および、移動
装置としての出力の取り出し方法については、図１３に
示される実施例同様、図１に示す第１実施例と同様であ
る。（第４実施例）図２１ないし図２６は本発明の第４実施
例を示す。

【００９８】図２１は、本実施例の移動装置の構成を示
し、図２２はこの移動装置への通電タイミングを示す。
図２３，図２５は、図２１に示す第４実施例の変形例を
示す。図２４は図２３に示される移動装置の通電タイミ
ングを示し、図２６は、図２５に示される移動装置の通
電タイミングを示す。

【００９９】図中７１は、この移動装置の固定部、７２
は、積層型の圧電素子であり、図中左右方向が、その積
層方向であり、その１端が固定部７１に固定されてい
る。７３はガイドバーであり、圧電素子７２の積層方向
の他端に固定され、また、固定部７１に圧電素子７２の
積層方向に移動自在に保持されている。７４はガイドバ
ーであり、ガイドバー７３と平行に固定部７１に保持さ
れている。

【０１００】７５は移動子であり、スリーブ７５ａ、ス
リーブの溝部７５ｂ、Ｕ字溝７５ｃを有し、スリーブ７
５ａにガイドバー７３が、また、Ｕ字溝７５ｃにガイド
バー７４が係合しガイドバー７３，７４の長手方向（図
中、左右方向）に移動自在に保持されている。７６は固
定部７１に囲まれた移動子７５が移動するための空間で
あり、磁性流体で満されている。７７は制御回路、７８
は制御回路７７に電力を供給する電源である。

【０１０１】７９は移動子７５内のガイドバー７３に近
接した部分に埋め込まれた電磁石、８０は移動子７５の
スリーブ７５ａに埋め込まれた電磁石であり、電磁石７
９，８０は、制御回路７７に電気信号線で接続されてい
る。

【０１０２】本実施例の移動装置は、第３実施例の電極
５５ａと電極をかねたガイドバー５３の代りに電磁石７
９を、第３実施例の電極５１ａ，５５ｂの代りに電磁石
８０を、そして、ＥＲ流体の代りに磁性流体を用いてい
る。つまり、第３実施例のＥＲ流体と電極による固定手
段を、磁性流体と電磁石による固定手段に置き代えたの
が本実施例である。よって、第３実施例と同様なタイミ
ングで、電磁石７９，８０に磁力を持たせれば第２実施
例でも述べたとおり、電磁石と磁性流体が固定手段とし
て働き移動子７５がガイドバー７３，７４と平行に移動
を行う。この駆動タイミングの一例を図２２に示す。な
お、図２２に示す図表は、図１４に示す駆動パターンを
本実施例の電磁石７９，８０、および圧電素子７２の駆
動タイミングに置き代えたものである。

【０１０３】本実施例は図１３，図１４に示される実施
例のＥＲ流体に対する電極による固定手段を、磁性流体
と電磁石により構成される固定手段に置き換えたもので
あり、本実施例の固定手段の駆動タイミングは、図１３
および図１４に示される実施例の固定手段の駆動タイミ
ングと同様であるので、本実施例の駆動原理の詳細な説
明は省略する。

【０１０４】図２３は、図２１に示される実施例の磁性
流体と電磁石８０による固定手段を付勢手段である板バ
ネ８１に置きかえたものであり、これは、図１３に示さ
れる実施例の電極５１ａ，５５ｂとＥＲ流体による固定
手段を図１９に示される板バネ６２による付勢手段に置
きかえたのと同様の効果を発揮する。なお、他に示す符
号は、図２１に示す実施例と同じである。ただし、板バ
ネ８１により発生する固定部７１と移動子７５の固定力
は、磁性流体と電磁石７９により発生するガイドバー７
３と移動子７５の固定力より小さく設定されている。

【０１０５】本実施例の固定手段の駆動タイミングは、
図１６および図１９に示される実施例の固定手段の駆動
タイミングと同様であるので本実施例の駆動原理の詳細
な説明は省略する。

【０１０６】図２５に示す実施例は図２１に示す実施例
の磁性流体と電磁石７９による固定手段を付勢手段であ
る板バネ８２に置きかえたものであり、これは図１３に
示す実施例の電極５５ａとガイドバー５３とＥＲ流体に
よる固定手段を図２０に示す板バネ６３による付勢手段
に置きかえたのと同様の効果を発揮する。

【０１０７】なお、他に示す符号は、図２１に示す実施
例と同じである。ただし、板バネ８２により発生する移
動子７５とガイドバー７３の固定力は、磁性流体と電磁
石８０により発生する固定部７１と移動子７５の固定力
より小さく設定されている。

【０１０８】本実施例の固定手段の駆動タイミングは、
図１７，図２０に示される実施例の固定手段の駆動タイ
ミングと同様であるので、本実施例の駆動原理の詳細な
説明は省略する。

【０１０９】なお、図２３，図２４，図２５および図２
６に示す実施例は、付勢手段を有しているため、これら
の移動装置に対する無通電時に移動子７５を保持するこ
とができる。

【０１１０】また、図２７，図２８および図２９に示す
ように磁性流体を封入する構造としても良い。ここで、
図中８３，８４は磁性流体を封入するための封止パッキ
ン、８５，８６は磁性流体封入部である。

【０１１１】また、本実施例またその変形例において
は、電磁石および付勢手段の数は、実施例に限られるも
のでなく、何個あっても良い。

【０１１２】以上、説明した実施例における各構成要素
の部品は、従来例１のインチワーム程、高精度にする必
要がなく、また付勢手段を有する実施例においては、こ
の付勢手段が移動子のガタ取りの機能も有しているため
製造しやすく、かつ制御を行いやすい構造とすることが
できる。

【０１１３】（第５実施例）図３０は本発明の第５実施
例を示す。

【０１１４】本実施例は第３実施例の応用例であり、レ
ンズ光学系の光軸方向の移動に第３実施例の移動装置を
応用したものである。

【０１１５】図中、９１は、移動レンズ、９２は、移動
レンズ９１の保持鏡筒であり、スリーブ部９２ａと、Ｕ
溝部９２ｂを有する。９３はガイドバーであり、スリー
ブ部９２ａをシール性を保持して貫通し、固定部９５に
光軸方向移動自在に保持されている。９４はガイドバー
であり、Ｕ溝部９２ｂに係合し、ガイドバー９３に平行
に固定部９５に保持されている。

【０１１６】９６は積層型の圧電素子であり、積層方向
の一端は固定部９５に保持されている。９７は公知の変
位拡大装置であり、圧電素子９６の積層方向の他端に保
持され圧電素子９６の変位を拡大しガイドバー９３を光
軸方向へ移動させる構能を有している。９８はスリーブ
部９２ａに設けられた板バネであり、保持鏡筒９２から
固定部９５を付勢している。９９はスリーブ部９２ａに
設けられた封止パッキン、１００は固定部９５と移動子
９２を接続しているフレキシブルプリント回路基板であ
り、移動子９２が光軸方向に移動できるように接続され
ている。１０１はスリーブ部９２ａの内部に封止パッキ
ン９９で封入されたＥＲ流体、１０２はＥＲ流体１０１
に接するように、スリーブ部９２ａの内部に設けられた
電極、１０３はガイドバー９３、圧電素子９６、電極１
０２と電気的に接続した制御回路、１０４は制御回路１
０３に電力を供給する電源である。１０５は光軸であ
る。

【０１１７】本実施例は図１９に示される実施例におい
て、ＥＲ流体をスリーブ部の内部に封入し、また、ガイ
ドバーの往復移動手段として積層型の圧電素子と、その
変位を拡大する機構を用い、これをレンズの移動装置に
応用したもので、例えばオートフォーカスのために制御
回路１０３から駆動信号が圧電素子９６、ガイドバー９
３および電極１０２に所定のパターンで印加されると、
移動レンズ９１が光軸１０５に沿って移動する。なお、
移動レンズ９１の移動量は接触型あるいは非接触型のレ
ンズ位置検出センサにより検出され、オートフォーカス
制御に供される。

【０１１８】このような移動装置を用いてオートフォー
カスやズームのために移動レンズの位置制御を行うと、
移動レンズを微細に移動させることができて合焦精度を
向上させることができる。

【０１１９】ここで変位拡大装置の一例を図４９に示
す。９６は圧電素子で電圧を印加すると図中上下方向に
伸びる。９７は変位拡大装置である。変位拡大装置９７
は、基板部９７ａ、レバー部９７ｂ，９７ｅ、圧電素子
９６とレバー部９７ｂを接続するヒンジ９７ｃ、基盤部
９７ａとレバー部９７ｂを接続するヒンジ９７ｄ、レバ
ー部９７ｂとレバー部９７ｅを接続するヒンジ９７ｆ，
基盤部９７ａとレバー部９７ｅを接続するヒンジ９７ｇ
と、変倍拡大部９７ｈを有する。

【０１２０】次に変位拡大の原理について説明する。圧
電素子９６は、その一端が基盤部９７ａに固定されてい
るため、不図示の電気信号線により圧電素子９６に電圧
が印加されると、圧電素子９６は、図中上下方向に伸
び、ヒンジ９７ｃを介しレバー部９７ｂを押し上る。そ
してレバー部９７ｂはヒンジ９７ｄで基盤部と接線して
いるためにヒンジ９７ｄを中心に反時計まわりに動き、
ヒンジ９７ｆを図中、上方へ持ち上げる。このとき図４
９からも判るように電圧印加による圧電素子９６の変位
量より大きな量、ヒンジ９７ｆは図中上方へ移動する。
そして、ヒンジ９７ｆがレバー部９７ｅを図中上方へ押
し上げるとレバー部９７ｅはヒンジ９７ｇを中心に時計
まわりに動き、変位拡大部９７ｈが図中上方に移動す
る。このとき、図４９からも判るようにヒンジ９７ｆの
移動量よりも大きな量、変位拡大部９７ｈは図中上方へ
移動する。つまり、この２段のレバー部がてこの原理に
より圧電素子９６の変位を拡大し変位拡大部９７ｈを動
かす。

【０１２１】（第６実施例）図３１は本発明の第６実施
例を示す。

【０１２２】本実施例は第３実施例の応用例であり、光
ディスクや磁気ディスクのヘッド移動に第３実施例の移
動装置を応用したものである。

【０１２３】図中、１１１は固定部、１１２は固定部１
１１に積層方向の一端を保持された積層型の圧電素子、
１１３はスリーブ部１１３ａとＵ溝部１１３ｂとヘッド
ユニット搭載部１１３ｃを有する移動子である。１１４
は圧電素子１１２の積層方向の他端に固定され、また、
圧電素子の積層方向に移動自在に固定部１１１に支持さ
れたガイドバー、１１５はガイドバー１１４と平行に固
定部１１１に保持されたガイドバー、１１６は移動子１
１３のスリーブ部１１３ａ間の内部に設けられた電極、
１１７は固定部１１１に取り付けられ、移動子１１３を
付勢する板バネ、１１８は固定部１１１に対して移動子
１１３が移動できるようなＵターン部を有するフレキシ
ブルプリント回路基板、１１９はスリーブ部１１３ａの
内部に封入されたＥＲ流体であり、電極１１６に接して
いる。

【０１２４】１２０はＥＲ流体１１９を封入するための
封止パッキン、１２１は圧電素子１１２、電極を兼用す
るガイドバー１１４および電極１１６と電気的に接続さ
れた制御回路、１２２は制御回路１２１に電力を供給す
る電源である。ここで、電極１１６と制御回路１２１の
電気的な接続は、フレキシブルプリント配線基板１１８
を介して行われている。また、板バネ１１７は固定部１
１１より封止パッキン１２０を付勢しているように描か
れているが実際には固定部１１１より移動子１１３を付
勢している。

【０１２５】本実施例は、図１９に示される実施例にお
いて、ＥＲ流体をスリーブ部の内部に封入し、付勢手段
である板バネを、固定部に設けて移動子を付勢してい
る。本実施例の駆動方法および原理は、図１９に示され
る実施例と同様なので省略する。

【０１２６】本実施例は図１９に示される実施例におい
て、ＥＲ流体をスリーブ部の内部に封入し、また、ガイ
ドバーの往復移動手段として積層型の圧電素子を用い、
これを光ディスクや磁気ディスクのヘッドの移動装置に
応用したもので、例えば、ヘッドのトラッキングのため
に制御回路１２１から駆動信号が圧電素子１１２、ガイ
ドバー１１４、および電極１１６に所定のパターンで印
加されると、ヘッドユニット搭載部１１３ｃがガイドバ
ー１１４に沿って移動する。なお、ヘッドユニット搭載
部１１３ｃの移動量は接触型あるいは非接触型のヘッド
位置検出手段により検出されヘッドのトラッキング制御
に供される。

【０１２７】このような移動装置を用いてトラッキング
等のために光ディスクや磁気ディスクのヘッドの位置制
御を行うと、ヘッドをガタなく微小移動させることがで
き、かつ、特別な装置を設けなくても無通電時にヘッド
を定位置で保持できる。また、ヘッドをガタなく微小移
動できる移動装置を小型で構成できる。

【０１２８】なお、本発明においては、第６実施例と同
様に付勢手段を固定部に設けても良いし、第６実施例に
おいて付勢手段を移動子に設けても良い。そして、本発
明において付勢手段は、板バネに限られるものではな
く、例えばゴムのような弾性体等どのようなものでもよ
く、その数もいくつ用いても良いものである。また、付
勢手段を有する場合において、付勢手段により発生する
固定部と移動子間の摩擦力が移動子の質量と重力加速度
の積より大きくなるように付勢手段の付勢力を設定すれ
ば、移動子を鉛直方向に移動させることが可能となる。

【０１２９】また、本発明においては、移動子の電極や
電磁石と制御回路を接続する電気線は、移動子の移動に
支障をきたすものでなければ、フレキシブルプリント回
路基板やリード線等どのようなものでも良い。

【０１３０】また、本発明において、駆動手段は積層型
の圧電素子に限られるものでななく、バイモルフ型の圧
電素子や磁歪素子や、図３２に示される往復運動を行う
駆動装置等往復変位を行う駆動装置や往復運動を行う駆
動装置ならばどのようなものでも良い。

【０１３１】ここで、図３２に示す実施例の往復運動を
行う駆動装置において、１３１は不図示の固定部に保持
されたモーター、１３１ａはモーター出力軸、１３２，
１３３はクランク機構の腕部、１３２ａ，１３３ａはジ
ョイント部、１３４は、軸方向へ移動自在に保持された
ガイドバーである。ただし、ガイドバー１３４の保持部
材は不図示である。

【０１３２】モーター１３１の出力軸１３１ａが回動す
ると、腕部１３２が出力軸１３１ａまわりを回転し、ガ
イドバー１３４がその軸方向に往復運動を行う。この駆
動装置を第３実施例ないし第６実施例の移動装置の駆動
手段として用いることができる。

【０１３３】この他、本発明の移動装置の制御は、第１
実施例ないし第６実施例に示されるような矩形波の制御
波形ではなく、正弦波や、立ち上りや立ち下りのゆるや
かな波形、例えば図３３に示されるような波形でも良い
し、また、第１実施例ないし第６実施例の制御方法例え
ば図１の（１）〜（６）に示す場合、同一の時間で制御
されているが、これは、ＥＲ流体や磁性流体の粘性変化
速度等を考慮して、図１の（１）〜（６）は異なる時間
で制御しても良い。

【０１３４】図３４〜図４１、図４４、図４６〜図４８
に示される本発明の実施例には、移動子の電極や電磁石
ユニットへの給電手段が示されていない（不図示となっ
ている）。

【０１３５】図４２には図３４に示される実施例の移動
子への給電手段の一例としてフレキシブルプリント配線
板を用いた例を示す。

【０１３６】２０４は、移動子へ駆動信号を伝達するた
めのフレキシブルプリント配線板であり、移動子と制御
回路を電気的に接続している。また、このフレキシブル
プリント配線板２０４は固定部２４と移動子の間にＵタ
ーン部を有し、移動子がその移動方向へ移動できるよう
になっている。

【０１３７】ここで、制御回路から移動子への駆動信号
の伝達手段は、フレキシブルプリント配線基盤２０４に
限られるものでなく、移動子と制御回路をたるませたリ
ード線で接続する等どのような方法でも良い。

【０１３８】図４３には、図４７に示される実施例の移
動子５５への給電手段の一例としてフレキシブルプリン
ト配線板を用いた例を示す。２０５は移動子５５へ駆動
信号を伝達するためのフレキシブルプリント配線板であ
り、移動子５５と制御回路を電気的に接続している。ま
た、このフレキシブルプリント配線板２０５は、固定部
５１と移動子５５の間にＵターン部を有し、移動子５５
が、その移動方向へ移動できるようになっている。

【０１３９】ここで制御回路から移動子５５への駆動信
号の伝達手段は、フレキシブルプリント配線基板２０４
に限られるものでなく、図４２に示される実施例同様ど
のような方法でもよい。

【０１４０】図４０に示される実施例においてロック部
材２２，２３の両端面に、電極２２ａ，２３ａを設け、
この電極２２ａ，２３ａまわりにパッキン２８を設け、
ＥＲ流体を封入しても良い。このようにすれば、さらに
ロック部材２２，２３の固定力を高めることができる。
この変形実施例を図５０に示す（移動子への駆動信号伝
達手段は不図示である）。

【０１４１】また、同様に図４６に示される実施例にお
いても電磁石ユニット３２，３３の両端面にパッキン３
８を設け、磁性流体を封入しても良い。このようにすれ
ば図５０に示される実施例同様、さらに電磁石ユニット
３２，３３による固定力を高めることができる。

【０１４２】また、電気粘性流体を使用する本発明の実
施例においては、電気粘性流体を封入する部材に強磁体
を用いる必要がない。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば電気粘性流体の有する電気粘性効果によって、移動
子のロック部材を固定部材に対して固定させることがで
き、一方のロック部材を電気粘性流体により固定してい
る間に駆動部を伸ばし、伸びた他方のロック部材につい
ても電気粘性流体により固定し、今度は該一方のロック
部材の電気粘性流体による固定を解除し、該駆動部を縮
ませる動作を繰り返すことで、移動子を予定移動方向に
移動させることができ、その際、ロック部材を固定部材
に対して固定させるのは、電界作用または磁界作用によ
り粘性または見かけ上の粘性が変化する流体なので、こ
の流体が満たされるロック部材と固定部材との間の隙間
については高精度な寸法管理が不要となる。また、振動
子の駆動部として、往復変位を行う例えば積層圧電素子
を用いることにより、移動子をステップ送りすることも
できる。

【０１４４】また、移動子に対して駆動部材と固定部材
とを夫々相対的に移動可能とする構成の移動装置にあっ
ては、移動子と駆動部材とが別部材に構成されているの
で、上記した構成の移動装置のように、固定部材に対す
る固定手段を振動子の移動方向両側に設けるという制限
がない。

【０１４５】さらに、上記した第２の移動装置に対し、
移動子を固定部材あるいは駆動部材のいずれか一方に固
定する手段として、例えば板バネからなる摩擦手段を固
定部材に接触させることによって、移動子を駆動部材と
共に固定部材に対して移動させることができるが、駆動
部材を元の長さに戻す際に、移動子を固定部材に該摩擦
手段により保持固定することで、例えば電気粘性流体に
よる固定手段を減らすことができ、制御回路の簡素化も
併せて実現できる。勿論、移動子と駆動部材との間に上
記したような摩擦手段を設けることによっても同様にし
て移動子を予定移動方向に移動させることができる。

【０１４６】また、上記した第１，第２および第３の構
成の移動装置において、移動子を移動方向に沿って設け
られた案内部材に支持させることによって、移動子のブ
レを防止させることができる。

【０１４７】さらに、上記した第１の移動装置の構成に
おいて、移動子と固定部材とを、該移動子の移動駆動力
よりも小さい摩擦力を有する摩擦保持手段を介して摩擦
接触させることにより、非駆動時において移動子が移動
するのを防止することができる。

【０１４８】一方、上記した各構成において、電磁粘性
流体などの流体を、部分的にシール部材により封止する
ことにより、移動子などを該流体に浸けてしまうことを
妨げる。

【０１４９】このように構成した移動装置は駆動安定性
が増し、レンズ駆動装置の駆動源や、光りディスクある
いは磁気ディスクのヘッド駆動装置等に利用することも
できる。

【０１５０】また、本発明においては、ＥＲ流体や磁性
流体が移動子の摺動部に介在するため、前記流体が潤滑
手段としても作用する効果がある。また移動子全体をＥ
Ｒ流体や磁性流体中に浸していない場合には、駆動力の
発生部にのみ前記流体を封止しているため、移動子の移
動中に移動子とＥＲ流体や磁性流体との間に発生する流
体抵抗がなく、かつ移動子がＥＲ流体や磁性流体中に浸
されていないため、レンズ等の被駆動対象物を移動子に
直接搭載できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の移動装置の構成と駆動原理を示す
図。

【図２】図１に示される移動装置への電圧印加タイミン
グを示す図。

【図３】第１実施例の変形実施例の概略構成を示す図。

【図４】第１実施例の変形実施例の概略構成を示す図。

【図５】第１実施例の変形実施例の概略構成を示す図。

【図６】第２実施例の移動装置の構成と駆動原理を示す
図。

【図７】図６に示される移動装置への通電タイミングの
図表。

【図８】第２実施例の変形実施例の概略構成を示す図。

【図９】第２実施例の変形実施例の概略構成を示す図。

【図１０】第１従来例にインチワークの構成と駆動原理
を示す図。

【図１１】第２従来例の概略構成を示す図。

【図１２】第２実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図１３】第３実施例の移動装置の構成と駆動原理を示
す図。

【図１４】図１３に示される移動装置への電圧印加タイ
ミングを示す図。

【図１５】図１３に示される移動装置への電圧印加タイ
ミングの他の実施例を示す図。

【図１６】図１３に示される移動装置への電圧印加タイ
ミングの他の実施例を示す図。

【図１７】図１３に示される移動装置への電圧印加タイ
ミングの他の実施例を示す図。

【図１８】第３実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図１９】第３実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２０】第３実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２１】第４実施例の移動装置の概略構成を示す図。

【図２２】図２１に示される移動装置の通電タイミング
を示す図表。

【図２３】第４実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２４】図２３に示される移動装置の通電タイミング
を示す図表。

【図２５】第４実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２６】図２５に示される移動装置の通電タイミング
を示す図表。

【図２７】第４実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２８】第４実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図２９】第４実施例の変形実施例の概略構成を示す
図。

【図３０】第５実施例を示し、レンズ駆動機構に用いた
移動装置の概略構成を示す図。

【図３１】第６実施例を示し、ヘッド駆動機構に用いた
移動装置の概略構成を示す図。

【図３２】往復運動を行う駆動装置の他の実施例の概略
構成を示す図。

【図３３】本発明の各実施例における移動装置の制御電
圧波形を示す図。

【図３４】図１に対応する断面斜視図。

【図３５】第１実施例の封止構造を示す外観斜視図。

【図３６】第１実施例の封止構造を示す外観斜視図。

【図３７】第１実施例の他の構成の断面斜視図。

【図３８】第１実施例の他の構成の断面斜視図。

【図３９】第１実施例の他の構成の断面斜視図。

【図４０】図５に対応した分解断面斜視図。

【図４１】第１実施例における出力の取り出し構造を示
す断面図。

【図４２】図３４の実施例の移動子への給電手段として
フレキシブルプリント配線板を用いた斜視図。

【図４３】図４７の実施例の移動子への給電手段として
フレキシブルプリント配線板を用いた斜視図。

【図４４】図６に対応する断面斜視図。

【図４５】電磁石ユニットの一例を示す図。

【図４６】図１２に対応する断面分解斜視図。

【図４７】図１３に対応する断面分解斜視図。

【図４８】図１８に対応する断面分解斜視図。

【図４９】変位拡大装置の位置れを示す図。

【図５０】図４０の実施例の変形例を示す図。

【符号の説明】

１…圧電素子２…圧電素子３…圧電素子４…固定部１１…移動レンズ１２…保持枠１３…ガイドバー１４…ガイドバ
ー１５…固定部１６…モーター１７…電気信号線１８…光軸２１…圧電素子２２…ロック部
材２３…ロック部材２４…固定部２５…溝部２６…ガイドレ
ール２７…板バネ２８…封止パッ
キン２９…制御回路３０…電源３１…圧電素子３２…電磁石ユ
ニット３３…電磁石ユニット３４…固定部３５…溝部３６…ガイドレ
ール３７…板バネ３８…封止パッ
キン３９…制御回路４０…電源５１…固定部５２…圧電素子５３…ガイドバー５４…ガイドバ
ー５５…移動子５６…空間５７…制御回路５８…電源５９…封止パッキン６０…封止パッ
キン６１…封入部６２…板バネ６３…板バネ７１…固定部７２…圧電素子７３…ガイドバ
ー７４…ガイドバー７５…移動子７６…空間７７…制御回路７８…電源７９…電磁石８０…電磁石８１…板バネ８２…板バネ８３…封止パッ
キン８４…封止パッキン８５…封入部８６…封入部９１…移動レン
ズ９２…保持鏡筒９３…ガイドバ
ー９４…ガイドバー９５…固定部９６…圧電素子９７…変位拡大
装置９８…板バネ９９…封止パッ
キン１００…フレキシブルプリント回路基板１０１…ＥＲ流体１０２…電極１０３…制御回路１０４…電源１０５…光軸１１１…固定部１１２…圧電素子１１３…移動子１１４…ガイドバー１１５…ガイド
バー１１６…電極１１７…板バネ１１８…フレキシブルプリント回路基板１１９…ＥＲ流体１２０…封止パ
ッキン１２１…制御回路１２２…電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動方向に沿って延びる固定部材と、任
意の点の位置を該移動方向に沿って伸縮変位させる駆動
部の伸縮方向両側に該固定部材と隙間を有して夫々ロッ
ク部材を取り付けた移動子と、少なくとも該隙間に満た
される電界または磁界の作用により粘性または見かけ上
の粘性が変化する流体と、該流体に対して電界または磁
界を作用させて少なくとも該各ロック部材と該固定部材
との隙間における該流体の粘性または見かけ上の粘性を
大きくさせる電界または磁界作用手段と、該振動子の駆
動部および各ロック部材に夫々対応する電界または磁界
作用手段の駆動タイミングを制御して、該移動子を予定
移動方向に駆動制御する制御手段とを有することを特徴
とする移動装置。
【請求項２】固定部材に対して第１の隙間を有して移
動可能な移動子と、該固定部材に対して移動可能である
と共に、該移動子に対して第２の隙間を有して移動可能
であって、任意の点の位置をその移動方向に沿って往復
移動可能に駆動される駆動部材と、少なくとも該第１の
隙間および該第２の隙間に満たされる電界または磁界の
作用により粘性または見かけ上の粘性が変化する流体
と、該第１の隙間および該第２の隙間の流体に対して電
界または磁界を作用させて、該移動子と該固定部材の
間、および該移動子と該駆動部材との間の隙間における
該流体の粘性または見かけ上の粘性を大きくさせる電界
または磁界作用手段と、該駆動部材および該移動子と該
固定部材の間および該移動子と該駆動部材との間の電界
または磁界作用手段の駆動タイミングを制御して、該移
動子を予定移動方向に駆動制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする移動装置。
【請求項３】固定部材に対して移動可能な移動子と、
該固定部材に対して移動可能であると共に、該移動子に
対して移動可能であって、任意の点の位置をその移動方
向に沿って往復移動可能に駆動される駆動部材と、該固
定部材と該移動子との間、または該固定子と該駆動部材
との間のいずれか一方に少なくとも満たされる電界また
は磁界の作用により粘性または見かけ上の粘性が変化す
る流体と、該固定部材と該移動子との間、または該固定
子と該駆動部材との間のいずれか一方に少なくとも満た
される流体に対して電界または磁界を作用させて、その
間の流体の粘性または見かけ上の粘性を大きくさせる電
界または磁界作用手段と、該固定部材と該移動子との
間、または該固定子と該駆動部材との間のいずれか他方
に設けた、該流体の粘性増加による固定力よりも小さい
摩擦力を発生させる摩擦手段と、該駆動部材および該電
界または磁界作用手段の駆動タイミングを制御して、該
移動子を予定移動方向に駆動制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする移動装置。
【請求項４】請求項１，２または３において、移動子
は移動方向に沿って設けられた案内部材に支持されてい
ることを特徴とする移動装置。
【請求項５】請求項１において、移動子と固定部材と
は該移動子の移動駆動力よりも小さい摩擦力を有する摩
擦保持手段を介して摩擦接触していることを特徴とする
移動装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５におい
て、流体は部分的にシール部材により封止されているこ
とを特徴とする移動装置。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６に記
載の移動装置を駆動源とすることを特徴とする装置。