KR100512823B1 - 정전 액튜에이터 및 그 구동 방법 - Google Patents

정전 액튜에이터 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR100512823B1
KR100512823B1 KR10-2002-0071835A KR20020071835A KR100512823B1 KR 100512823 B1 KR100512823 B1 KR 100512823B1 KR 20020071835 A KR20020071835 A KR 20020071835A KR 100512823 B1 KR100512823 B1 KR 100512823B1
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가부시끼가이샤 도시바
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    • H02N1/002—Electrostatic motors
    • H02N1/004—Electrostatic motors in which a body is moved along a path due to interaction with an electric field travelling along the path

Abstract

본 발명의 과제는 저렴하면서 양산성을 손해보는 일 없이, 충분한 발생력을 갖는 정전 액튜에이터를 실현하는 데 있다.
제1 및 제2 고정자(12, 13)가 서로 대향하여 배치되고, 제1 및 제2 고정자 사이에 소정 방향으로 가동되도록 가동자(11)가 배치되어 있다. 이들 고정자에는, 동일 폭을 갖는 고정자 전극이 소정 방향으로 대략 동일 피치로 차례로 배열되어 이루어지는 전극군이 설치되어 있다. 가동자에는, 전극군을 구성하는 각 고정자 전극의 폭보다도 큰 상기 소정 방향에 따른 폭을 갖는 가동자 전극이 배치되어 있다. 전극군의 고정자 전극에는 다른 타이밍의 제1 및 제2 전압 신호 패턴이 인가되고, 그 한 쪽에 의해 상기 가동자가 상기 소정 방향으로 구동될 때에 이 한 쪽을 구동 신호로 정하고 있다.

Description

정전 액튜에이터 및 그 구동 방법{ELECTROSTATIC ACTUATOR AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 가동자를 정전기력으로 구동하는 정전 액튜에이터 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 개량된 간단한 구조를 갖고, 가동자를 높은 정밀도로 구동할 수 있는 정전 액튜에이터 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
가동자를 정전기력으로 구동하는 정전 액튜에이터는, 이미 몇 개의 문헌, 예를 들어 일본 특허 공개 평8-140367호 공보, 특허 제2928752호 및 "정전 선형 마이크로엑츄에이터 기구(Electrostatic Linear Microactuator Mechanism)" (JOURNAL OF LIGHTWAVW TECHNOLOGYFIG, Vol. 17. No 1. 1999년 1월, IEEE)에 개시되어 있다. 이들 문헌에 개시되는 정전 액튜에이터는, 예를 들어 도1에 도시한 특허 제2928752호에 기재된 바와 같이 전극이 배열된 구조를 갖고 있다. 이 정전 액튜에이터에서는 구동되어야 할 가동자(101)가 서로 대향된 2개의 고정자(102, 103) 사이에 화살표(110)로 나타낸 전진 방향 혹은 그 반대인 후퇴 방향으로 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 가동자(101)에는 전극부(106)가 설치되고, 한 쪽 고정자(102)에는 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 2계의 고정자 전극(102a, 102c)이 교대로 배치되고, 또한 다른 쪽 고정자(103)에는 마찬가지로 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 2계의 전극(103b, 103d)이 교대로 배치되어 있다. 이 고정자(102, 103)에 설치한 각각의 고정자 전극(102a, 102c, 103b, 103d) 및 가동자(101)의 전극부(106)의 피치 및 전극 폭은 각각 실질상 동일하며, 서로 대향되는 고정자(102)의 고정자 전극(102a, 102c)과 고정자(103)의 고정자 전극(103b, l03d)은 그 배열 위상이 1/2만큼 시프트되도록 배치되어 있다.
이러한 구조를 갖는 정전 액튜에이터에서는, 고정자 전극(102a)에 전압원(104)으로부터 스위칭 회로(105)를 거쳐서 전압이 인가되면, 고정자 전극(102a)과 가동자 전극(106) 사이에 정전력, 즉 쿨롱력이 작용하여 가동자(101)는 고정자 전극(102a)과 가동자 전극(106)이 서로 겹치도록 한 쪽 고정자(102)에 흡인된다. 계속해서, 스위칭 회로(105)가 고정자 전극(102a)으로부터 전극(103b)으로 절환되어 전압이 전극(103b)에 인가되면, 가동자(101)는 전극(103b)과 가동자 전극(106)이 서로 겹치도록 다른 쪽 고정자(103)에 흡인된다. 또한, 스위칭 회로(105)가 전극(103b)으로부터 전극(102c)으로 절환되어 전압이 전극(102c)에 인가되면, 가동자(101)는 전극(102c)과 가동자 전극(106)이 서로 겹치도록 한 쪽 고정자(102)에 흡인된다. 또한, 스위칭 회로(105)가 전극(102c)으로부터 전극(103d)으로 절환되어 전압이 전극(103d)에 인가되면, 가동자(101)는 전극(103d)과 가동자 전극(106)이 서로 겹치도록 다른 쪽 고정자(103)에 흡인된다. 이와 같이, 전압이 고정자 전극(102a), 전극(103b), 전극(102c), 전극(103d)으로 차례로 절환되면서 인가되면, 가동자(101)는 미시적으로는 고정자(102, 103) 사이에서 진동하면서, 거시적으로는 도1에 화살표(110)로 나타내는 전진 방향으로 구동된다. 전극에 전압을 가하는 순서를 반대로 하여, 전극(103d), 전극(102c), 전극(103b), 고정자 전극(102a)의 순서로 차례로 절환하면서 전압이 인가되면, 가동자(101)는 도1에 화살표(110)로 나타내는 방향과는 반대인 후퇴 방향으로 구동된다.
상술한 정전 액튜에이터에서는, 한 쌍의 고정자(102, 103)가 정밀도 좋게 위치 맞춤되는 것이 필요해지고, 또한 고정자(102, 103)에 정밀도 좋게 등간격으로 등폭의 전극이 형성되는 것이 요구되고 있다. 따라서, 정전 액튜에이터의 부품을 제조하고, 이 부품을 정밀도 좋게 조립하는 데 충분한 시간 및 수고를 필요로 하게 되고, 결과적으로 정전 액튜에이터의 비용이 높아져, 양산성을 실현하는 데에는 문제가 있다고 되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 종래의 정전 액튜에이터에서는 2매의 고정자(102, 103)가 정확하게 위치 결정되어 양자간의 배열 위상이 정밀도 좋게 설정될 필요가 있고, 가동자(101)의 대향하는 2면에 정밀도 좋게 전극을 제작할 필요가 있어, 액튜에이터 기구의 조립에 필요로 하는 시간 및 수고가 크고, 비용이 높아 액튜에이터 기구의 양산성을 실현할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 사정에 비추어 이루어진 것으로서, 그 목적은 정전기로 구동되는 액튜에이터에 있어서, 양산성을 유지하면서 발생력의 향상을 도모할 수 있는 정전 액튜에이터 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 제1 고정자 전극이 적어도 3계통으로 연속적으로 배열되어 있는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 제2 고정자 전극이 적어도 3계통으로 연속적으로 배열되어 있는 제2 고정자 전극군을 구비한 제2 고정자와, 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 대향하는 제1 및 제2 가동자 전극부를 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동 가능하게 배치한 정전 액튜에이터에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 전극이 동일 위상으로 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제1 전압 신호 패턴과, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 고정자 전극이 위상차를 갖고 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제2 전압 신호 패턴을 발생하는 전압 신호 발생 수단과, 상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 적어도 한 쪽을 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 인가했을 때에 상기 가동자가 이동하였는지의 여부를 검지하는 검지 수단과,
상기 검지 수단으로 상기 가동자가 이동한 것을 검지했을 때에 상기 고정자 전극에 인가한 상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 어느 하나를 상기 가동자의 구동 전압 패턴으로서 설정하는 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터가 제공된다.
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또한, 본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있고, 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와, 상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제1 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자와,
상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 상기 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 전압 신호 발생 수단이며, 상기 제2 고정자 전극에 상기 전압 신호가 인가되어 상기 가동자가 상기 제2 고정자를 향하게 되는 동작 상태에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 중 적어도 하나에 보조 전압 신호를 인가하여 상기 가동자를 상기 소정 방향으로 구동하는 구동력을 부여하는 전압 신호 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터가 제공된다.
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또, 본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와, 상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자와,
상기 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 수단이며, 상기 전압 신호가 상기 고정자 전극군과 상기 제1 가동자 전극부 사이에 인가되는 제1 기간은 상기 제2 고정자 전극과 상기 제2 가동자 전극과의 사이에 전압 신호가 인가되는 제2 기간보다도 길어지도록 설정하는 전압 신호 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터가 제공된다.
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게다가 또한, 본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제2 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제2 고정자 전극군을 구비한 제2 고정자와, 상기 공간에 상기 소정 방향에 관하여 이동 가능하게 배치되고, 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 대향하는 제1 및 제2 가동자 전극부를 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 전극이 동일 위상으로 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제1 전압 신호 패턴과, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 고정자 전극이 위상차를 갖고 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제2 전압 신호 패턴 중 적어도 한 쪽을 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 인가했을 때에 상기 가동자가 이동하였는지의 여부를 검지하고,
상기 검지 수단으로 상기 가동자가 이동한 것을 검지했을 때에 상기 고정자 전극에 인가한 상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 어느 하나를 상기 가동자의 구동 전압 패턴으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법이 제공된다.
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또한, 본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 상기 소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와, 상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 제1 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서,
상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 동시에 상기 제2 고정자 전극에 상기 전압 신호가 인가되어 상기 가동자가 상기 제2 고정자를 향하게 되는 동작 상태에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 중 적어도 1개에 보조 전압 신호를 인가하여 상기 가동자를 상기 소정 방향으로 구동하는 구동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법이 제공된다.
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게다가 또한, 본 발명에 따르면, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와, 소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와, 상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서,
상기 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 동시에, 상기 전압 신호가 상기 고정자 전극군과 상기 제1 가동자 전극부 사이에 인가되는 제1 기간은, 상기 제2 고정자 전극과 상기 제2 가동자 전극 사이에 전압 신호가 인가되는 제2 기간보다도 긴 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법이 제공된다.
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본 발명의 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터에 대해, 이하에 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 양측 추진 구동 타입이라 칭하게 되는 정전 액튜에이터의 일실시 형태를 도시하고 있다. 이 도2에 도시되는 양측 추진 구동 타입이라 칭하게 되는 정전 액튜에이터에서는 구동되어야 할 가동자(11)가 서로 대향된 2개의 고정자(12, 13) 사이의 공간에 화살표(21)로 나타내는 전진 방향 혹은 그 반대인 후퇴 방향으로 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 가동자(11)에는 전극부(16)가 설치되고, 한 쪽 고정자(12)에는 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 4개의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)의 그룹이 연속되도록 배치되고, 또한 다른 쪽 고정자(13)에는 마찬가지로 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 4개의 전극(13e, 13f, 13g, 13h)의 그룹이 연속되도록 배치되어 있다. 이와 같이 4개의 고정자 전극에 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 시스템을 4 전극계 혹은 단순히 4계통이라 칭한다. 또한, 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)에는 그 부호 12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h와 함께 설명의 편의를 위해, 부호 A, B, C, D, E, F, G, H를 부여하고 있다. 또한, 하기의 설명에 있어서 이 부호를 참조하여 고정자 A 전극(12a) 혹은 단순히 B 전극(12b)이라 칭하는 경우가 있다. 이 4 전극계에서는, 각각의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)의 피치(Ph) 및 전극 폭(W)은 고정자(12, 13) 상에 각각 실질상 동일하게 형성된다. 또한, 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)에 대향되는 가동자(11)에는, 각각 전극 폭(L)이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13c, 13f, 13g, 13h)의 전극 폭(W)의 1.5배 내지 2.5배로 정해져 있는 가동자 전극(16)이 피치(4Ph)로 형성되어 있다. 또한, 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)은 가동자(11)가 가동되는 범위에 걸쳐 설치되고, 가동자 전극(16)은 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)의 인접하는 어느 2개의 전극에 대향된다. 여기서, 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)은 정전 액튜에이터의 조립시에는, 종래의 정전 액튜에이터와는 달리, 단순히 양자가 대향되도록 배치되는 것만으로 양자가 정렬되지 않아도, 즉 얼라이먼트가 취해지지 않아도 좋고, 그 배열 위상이 일치되도록 배치되는 경우, 그 배열 위상이 1/2 위상 어긋나도록 배치되는 경우, 혹은 그 배열 위상이 0으로부터 1/2 위상의 범위 내에서 배열되는 경우가 있다. 단, 양자가 대향되어 배치되는 경우이면, 양자 위상의 어긋남(ΔP)은 0 내지 Ph/2 이내의 위상의 어긋남이 생기고 있는 데 불과하다(0 ≤ ΔP ≤ Ph/2).
도2에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서, 가동자 전극(16)과 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)이 도3에 도시되는 바와 같은 배치 관계에 있을 때에, 고정자 전극(12b, 12c)에 전압원(6)으로부터 스위칭 회로(5)를 거쳐서 전압이 인가되면, 고정자 전극(12b, 12c)과 가동자 전극(16) 사이에 정전력, 즉 쿨롱력이 작용하고, 가동자(11)는 고정자 전극(12b, 12c)과 가동자 전극(16)이 겹치도록 한 쪽 고정자(12)에 흡인된다. 계속해서, 스위칭 회로(5)가 고정자 전극(12b, 12c)으로부터 전극(13f, 13g) 혹은 전극(13g, 13h)으로 절환되어 전압이 전극(13f, 13g) 혹은 전극(13g, 13h)에 인가되면, 가동자(11)는 가동자 전극(16)과 전극(13f, 13g) 혹은 전극(13g, 13h)이 서로 겹치도록 다른 쪽 고정자(13)에 흡인된다. 또한, 스위칭 회로(5)가 전극(13f, 13g) 혹은 전극(13g, 13h)으로부터 전극(12c, 12d)으로 절환되어 전압이 전극(12c, 12d)에 인가되면, 가동자(11)는 가동자 전극(106)과 전극(12c, 12d)이 서로 겹치도록 한 쪽 고정자(12)에 흡인된다. 또한, 마찬가지로 스위칭 회로(5)가 절환되어 고정자(13)의 전극으로 절환되면, 마찬가지로 가동자(11)는 다른 쪽 고정자(13)에 흡인된다. 이와 같이, 전압이 차례로 절환되면서 전극에 인가되면, 가동자(11)는 미시적으로는 고정자(12, 13) 사이에서 진동하면서, 거시적으로는 도2에 화살표(21)로 나타내는 전진 방향으로 구동된다. 전극에 전압을 가하는 순서를 반대로 하면, 가동자(11)는 도2에 화살표(21)로 나타내는 방향과는 반대인 후퇴 방향으로 구동된다.
다음에, 도3 내지 도6을 참조하여 도2에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서의, 가동자 전극(16)의 위치와, 가동자 전극(16)과 고정자(12)에 설치한 4계통의 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 생기는 발생력[수직 방향과 수평 방향(진행 방향)]의 관계에 대해 설명한다.
가동자 전극(16)에 주어지는 발생력[수직 방향의 벡터 성분을 Fz, 수평 방향(진행 방향)의 벡터 성분을 Fy로 나타냄)은, 가동자 전극(16)과 고정자(12)에 설치한 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d)을 모두 두께가 없는 평판형의 전극이라 생각하면, 하기의 식1, 식2에 의해 나타내어진다.
[식 1]
Fz = n × ε(SV2/2d2)
[식 2]
Fy = n × ε(MV2/2d)
여기서, n은 가동자(11)에 설치한 가동자 전극(16)의 수, ε는 가동자(11)의 가동자 전극(16)과 고정자(12)에 설치한 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 사이의 유전율이다. 이 유전율(ε)은 진공 유전율에, 상기 가동자(11)와 고정자(12)에 설치한 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 있는 물질의 비유전율을 곱한 값으로 표시된다. 진공 유전율은, ε0 = 8.85 × 10-12[N/m]이며, 비유전율은, 예를 들어 공기에서는 약 1, 전극의 절연 등에 이용되는 폴리이미드에서는 약 3이다.
또한, M은 가동자 전극(16)과 고정자(12)의 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d)의 내전압이 인가되어 있는 전극이 서로 겹쳐져 있는 경우, 그 가동 전극(16)의 깊이 거리를 나타낸다. 단, 겹침이 없는 경우는 0을 나타낸다. 즉, M은 깊이 거리(가동자의 이동 방향으로 직교하는 방향의 길이)나 혹은 0이나 2 값으로 나타내어진다. 여기서, 도3은 전극(12b, 12c)과 가동자 전극(16)이 서로 겹쳐져 있는 상태를 나타내고, 도4 및 도5는 전극(12b, 12c)과 가동자 전극(16)이 전혀 겹쳐져 있지 않는 상태를 나타내고 있다.
또한, S는 가동자 전극과 고정자 전극이 서로 대향하고 있는 부분의 면적이다. 여기서, 대향하고 있는 고정자 전극과 가동자 전극의 폭(가동자 이동 방향의 중복 길이)을 R이라 하면, S = M × R의 관계가 성립된다. 여기서, 도3 내지 도5에 도시한 전극 배열에서는 R은, 0 ≤ R ≤ 2W의 관계에 있다. 여기서, W는 수평 방향으로 움직이는 방향에 따른 하나의 고정 전극의 폭을 나타낸다.
또한, V는 전극간에 가하는 전압을 나타낸다. d는, 서로의 전극간의 거리를 나타내고 있다. 이 거리(d)는, 도3에 있어서의 가동자 전극(16)과 고정자 전극 사이의 갭에 상당하고 있다.
전술했지만, 이들 수식은 각각의 전극의 두께 방향을 무시한 경우의 모델이다. 따라서, 가동자(11)의 깊이 방향의 영향[즉, 도1의 볼록부 형상의 가동자 전극(16)에 있어서 측면 테이퍼가 부여된 부분)과, 아울러 고정자(12)에 설치한 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d)간 서로에 의한 영향을 무시하고 있다. 그러나, 실제로는 이들의 영향을 고려할 필요가 있다. 고려할 필요성에 대해서는 후술한다.
다음에, 도3 내지 도5에 있어서의 좌표(X - Z)의 정의를 설명한다. 고정자(12)의 B 전극(12b)과 C 전극(12c)의 중간점을 원점(X = 0)으로 하고, 종이면에 있어서 좌측을 마이너스(- X), 우측을 플러스(+ X)로 한다. 한편, 가동자(11)에 있어서는 가동자 전극(16)의 중앙점(Pref)을 기준으로 한다. 그리고, 고정자(12)와 가동자(11) 사이의 변위라 함은 원점(X = O)에 대한 가동자(11)의 기준점(Pref)의 변분을 가리키고, 정부(正負)는 상술한 바와 같다. 또, 수평 방향에 관한 힘의 발생 방향의 정부도 상술한 바와 같다. 또, 상술한 식1, 식2는 발생력의 크기만을 나타내고 있으며, 힘이 작용하는 방향은 나타내고 있지 않다.
전압을 인가하는, 고정자(12)의 전극을 B 전극(12b)과 C 전극(12c)으로서 이하에 설명해 나간다.
상기 식1 및 식2에 의하면, 도4에 도시한 바와 같이 가동자(11)의 변위가 마이너스(L)(-L)보다 작으면, 가동자(11)의 가동자 전극(16)과 B 전극(12b)은 서로 평행한 관계일지라도, 서로 대향하는 부분은 없고, 따라서 서로 겹쳐져 있는 평행 평판 부분은 없는 상태에 있다. 따라서, 여기서 L은 수평 방향으로 움직이는 방향에 따른 하나의 가동자 전극(16)의 폭을 나타낸다. 식1에 있어서의 S, 및 식2에 있어서의 M이 각각 0이 되며, 수직 방향 및 수평 방향(진행 방향)의 발생력, Fz와 Fy는 각각 제로가 된다.
다음에, 가동자(11)의 변위가 마이너스(L)로부터 0까지의 범위 내에 있는 경우에는, 그 가동자(11)의 위치에 상관없이 수평 방향(진행 방향)의 발생력(Fy)은 일정해진다. 이것은, 상술한 R[가동자(11)의 가동자 전극(16)과 고정자 전극이 수평 방향으로 겹치는 양]의 성분이 수평 방향(진행 방향)의 발생력(Fy)을 나타내는 식2에는 없고, 이 식2의 M은 겹침에 대해서는 제로나 일정치인 2치적인 값을 취하기 때문이다. 또, 발생력의 방향은 플러스측(+ X 방향)이다. 또한, 수직 방향의 발생력(Fz)은 가동자(11)의 가동자 전극(16)과 고정자 전극이 수평 방향으로 서로 겹치는 양의 증가, 즉 R의 증가에 따라서 증가해 간다. 가동자(11)의 변위가 정확히 0일 때, 겹치는 양은 최대이며, Fz는 최대치를 취한다. 도3에 가동자(11)의 변위가 0인 상태를 나타낸다.
다음에, 가동자(11)의 변위가 0으로부터 플러스(L)의 범위 내에 있는 경우에도, 그 가동자의 위치에 상관없이 수평 방향(진행 방향)의 발생력(Fy)은 일정하며, 힘의 방향이 반대인 마이너스로 되어 있다. 이유는 상술한 바와 같다. 또, 수직 방향의 발생력(Fz)은 서로 겹치는 양의 감소, 즉 R의 감소에 따라서 감소해 간다. 가동자(11)의 변위가 L을 넘으면, 서로 겹치는 양은 없어지고, 설명의 첫머리에서, 수직 방향 및 수평 방향(진행 방향)의 발생력, Fz와 Fy는 각각 제로가 된다. 가동자(11)의 변위가 플러스(L)인 상태를 도5에 나타낸다.
즉, 수평 방향(진행 방향)의 발생력(Fy)은 가동자의 변위가 마이너스(L)보다 작으면 제로, 마이너스(L)로부터 0까지는 플러스인 일정치, 0으로부터 플러스(L)까지는 마이너스인 일정치, 플러스(L)보다 크면 다시 제로라 하는 방형파적인 변화를 취하는 것을 알 수 있다. 그러나, 실제로는 발생력은 제로로부터 일정치로 순간에 변화하는 것은 아니며, 서서히 변화해 간다. 그것은, 식1 및 식2에서 무시한 각 전극의 두께 방향의 성분에 의한 영향에 의거하고 있다. 그리고, 이 서서히 변화해 가는 부분의 발생력이 액튜에이터의 구동에 부여하는 영향은 크고, 실제로는 무시는 할 수 없다.
다음에, 두께 방향의 성분을 고려한 발생력의 결과를 나타낸다. 도6에 도시한 발생력의 그래프는 유한 요소법을 이용하여, 가동자(11)의 가동자 전극(16)과 고정자(12)에 설치한 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과의 위치 관계에 의한 발생력(Fz, Fy)의 변화를 나타낸 것이다. 위치 관계는 앞에서 정의한 좌표계와 같다.
이 도6에 있어서, 수직 방향의 발생력(Fz)에는 직사각형의 마크로 플롯되어 있는 그래프 ①이 상당하고, 수평 방향(진행 방향)의 발생력(Fy)에는 동그라미의 마크로 플롯되어 있는 그래프 ②가 상당한다. 종축은 힘(단위[N])을 나타내고, 횡축은 가동자(11)의 가동자 전극(16)과 고정자(2)에 설치한 고정자 전극 B(12b)와 고정자 전극 C(12c)의 위치 관계를 변위(㎛)로 나타내고 있다.
도6에 나타낸 그래프의 데이터를 얻기 위한 정전 액튜에이터의 사이즈는 후술한 바와 같은 카메라 모듈로서 휴대 전화기 등의 모바일 기기에 적용하는 경우를 상정하여, 그 디멘션이 정해져 있다. 예를 들어, 갭(d)은 7.8 ㎛, 고정자 전극의 폭(w)은 12 ㎛, 피치(Ph)는 16 ㎛, 가동자(11)에 설치한 가동자 전극(16)의 폭(L)은 28 ㎛, 또한 가동자 전극(16)의 수는 94이다. 도6의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평 방향(진행 방향)의 발생력은 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 고정자 B 전극(12b)과 겹치는 전후 및 분리되는 전후에서 서서히 변화하고 있으며, 상술한 두께를 무시한 식1과 식2의 모델과는 다르다는 것을 알 수 있다.
또, 간편하게 하기 위해, 하기의 구동 방법 설명에 있어서는, 수평 방향(진행 방향)의 발생력은 0점과 최대치를 잇는 정현파 파형으로 치환되는 것으로서 설명한다. 또, 도6의 그래프에 있어서는 고정자 전극(12b, 12c)에 더하고 있는 전압(V)은 100 V에서의 산출치이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터에서는 도6에 도시한 특성의 고찰을 기초로 하여, 예를 들어 후술하는 제1 전압 패턴(VP1) 및 제2 전압 패턴(VP2)의 한 쪽을 지정하는 스위칭 모드 지정 회로(7)가 도2에 도시된 바와 같이 설치되고, 정전 액튜에이터에 설치된 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)의 배치에 의존하여 전압 패턴(VP1) 및 전압 패턴(VP2) 중 적절한 한 쪽이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)에 인가된다. 즉, 정전 액튜에이터의 조립시에 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)이 도7에 파선(50)으로 나타낸 바와 같이 대략 위치 맞춤되고, 그 결과 그 서로 대응하는 전극, 예를 들어 고정자 A 전극(12a)과 고정자 E 전극(12e) 사이의 어긋남(ΔP)이 실질적으로 0이나, 혹은 충분히 작은 (0 ≤｜ΔP｜≤ Ph/4)인 경우에는, 고정자 전극 사이에서는 위상이 맞추어져 있는 것으로 하여 도8에 도시한 제1 전압 패턴(VP1)이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)에 인가된다. 이에 대해, 정전 액튜에이터의 조립시에 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h) 사이에 도9에 파선(52)으로 나타낸 바와 같이 위치 어긋남(ΔP)이 생기고, 그 결과 그 서로 대응하는 전극, 예를 들어 고정자 A 전극(12a)과 고정자 E 전극(12e) 사이의 어긋남(ΔP)이 실질적으로 Ph/2나, 혹은 충분히 Ph/2에 가까운 (Ph/2 ≥ ｜ΔP｜≥ Ph/4) 경우에는, 고정자 전극 사이에는 1/2 위상차가 있다고 하여 도10에 도시한 제2 전압 패턴(VP2)이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)에 인가된다.
도7 내지 도12를 참조하여 보다 상세하게 본 발명의 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 동작에 대해 설명한다.
도7은 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해 이에 대응하는 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)이 각각 어긋남을 발생하지 않고 서로 겹치는 배치 관계를 나타내고, 이와 같은 배치 관계에서는 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 관한 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)의 배치에 관한 위상차는 0으로 되어 있다. 도9는 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해 이에 대응하는 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)이 가장 큰 위상차의 어긋남을 발생하는 배치 관계를 나타내고, 이러한 배치 관계에서는 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 대한 고정자 전극(13e, 13f, 13g, 13h)의 배치에 관한 위상차는 1/2이 되며, 그 어긋남(ΔP)은 Ph/2가 된다.
도7에 도시한 위상차 0의 배치에서는 도8의 (a) 및 도8의 (b)에 도시한 바와 같이, 고정자(12)에 설치한 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 전압이 처음 인가되는 것으로 한다. 이미 설명한 바와 같이 가동자(11)에 흡인력(14)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 서로 겹치도록 구동된다. 계속해서, 도8의 (f) 및 도8의 (g)에 도시한 바와 같이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 정확하게 대향하는 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)이 아닌, A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 대해 1 피치(Ph)만큼 진행 방향으로 떨어진 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 전압이 인가된다. 이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)으로의 전압의 인가에 의해, 마찬가지로 흡인력(15)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 서로 겹치도록 구동된다. 마찬가지로, 도8의 (b) 및 도8의 (c)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 B 전극(12b) 및 C 전극(12c)에 전압이 인가되고, 계속해서 도8의 (g) 및 도8의 (h)에 도시한 바와 같이 G 전극(13g) 및 H 전극 (13h)에 전압이 인가되고, 또한 도8의 (c) 및 도8의 (d)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 C 전극(12c) 및 D 전극(12d)에 전압이 인가되고, 계속해서 도8의 (h) 및 도8의 (e)에 도시한 바와 같이 H 전극(13h) 및 E 전극(13e)에 전압이 인가되고, 또한 도8의 (d) 및 도8의 (a)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 D 전극(12d) 및 A 전극(12a)에 전압이 인가되고, 계속해서 도8의 (e) 및 도8의 (f)에 도시한 바와 같이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 전압이 인가된다. 이 1 사이클의 전압 인가 패턴이 반복되면, 가동자(11)는 미시적으로는 상하로 진동하면서, 거시적으로 보면 종이면의 우측으로 전진 구동된다. 이 설명으로부터 명백한 바와 같이, 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)에 가하는 전압 패턴의 순서를 반대로 하면, 종이면의 좌측으로 후퇴 구동된다.
도7에 도시한 위상차(0)의 배치에 있어서, 가동자(11)의 구동 동작을 전술한 개개의 전극부에서의 발생력(Fy)에 착안하면, 도11에 도시된 바와 같은 관계가 된다.
도11의 견해를 설명한다. 횡축의 위치는 가동자(11)의 고정자(12)에 대한 수평 방향(진행 방향)의 상대 위치를 나타내고 있고, 종축의 발생력은 그 각각의 상대 위치에 가동자(11)가 있을 때의 진행 방향의 발생력을 나타내고 있다. 또, 횡축에 따른 AB상 내지 DA상의 기술은 각각 도7에 도시한 부호에 상당하는 전극, 예를 들어 AB상이면, A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 도8에 도시된 바와 같은 전압이 인가되어 있는 것을 나타내고 있다.
다음에, 좌표의 정의를 설명한다. 고정자(12)의 A 전극(12a)과 B 전극(12b)의 중간점을 원점(0)으로 하고, 종이면에 있어서 좌측을 마이너스, 우측을 플러스로 한다. 한편, 가동자(11)에 있어서는 가동자 전극(16)의 중앙점(Pref)을 기준으로 한다. 그리고, 가동자(11)의 고정자(12)에 대한 위치는 가동자(11) 기준점의 Pref, 원점(0)에 대한 변분을 가리키고, 정부는 상술한 바와 같다.
여기서는, AB상[A 전극(12a) 및 B 전극(12b)으로의 전압 인가]으로부터 FG상[F 전극(12f) 및 G 전극(12g)으로의 전압 인가]으로 절환되는 예에 대해 설명한다. 또한, 정전 액튜에이터의 크기는 도6의 설명시에 상기한 것과 같다. A 전극(12a)과 B 전극(12b)에 전압을 인가했을 때, 수평 방향의 발생력(Fy)은 -16 ㎛의 위치에 극대치를 갖는 정현파형의 발생력이 된다. -32 ㎛의 위치와, O ㎛의 위치에서 각각 발생력이 제로로 되어 있지만, 동일한 제로일지라도, 의미가 다르므로 설명한다.
-32 ㎛인 위치는 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 정확히 전극 C(12c)와 전극 D(12d)와 대향하고 있는 상태이다. 이 상태에서 전극 A(12a)와 전극 B(12b)에 전압이 인가되면, 가동자(11)의 가동자 전극(16)에는 진행 방향 전방의 AB상[A 전극(12a)과 B 전극(12b). 이후 대략 기술)으로부터는 도6에서 변위가 -32 ㎛일 때에 상당하는 발생력을 플러스측에 받고, 한편 진행 방향 후방의 AB상으로부터는 도6에서 변위가 +32 ㎛일 때에 상당하는 발생력을 마이너스측에 받아, 이 양자가 상쇄되어 발생력은 제로가 된다. 한편, O ㎛인 위치는 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 A 전극(12a)과 B 전극 B(12b)과 대향하고 있는 상태이다. 이 상태에서 AB상에 전압이 인가되면, 도6에서 변위가 0 ㎛일 때에 상당하는 발생력이 되며, 수평 방향의 발생력은 제로이다.
한편, F 전극(13f)과 G 전극(13g)에 전압을 인가했을 때의 발생력은 원점(0)에 극대치를 갖는 정현파형으로 나타낸다. A 전극(12a)과 B 전극(12b)으로부터, F 전극(13f)과 G 전극(13g)에 전압 인가의 전극을 절환한다는 것은, 도11의 횡축에 도시한 AB상으로부터 FG상으로의 실선 부분을 찾아가는 것에 상당하고 있다. 도7에 도시한 바와 같은 전극 배치, 즉, 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d)과 이에 대향되는 전극(13e, 13f, 13g, 13h) 사이의 위상차가 0이면, 도11로부터 명백한 바와 같이 발생력의 최소치는 동일한 값이고 또한 변동도 적은 것을 알 수 있다. 또, 실제로는 가동자(11)가 A 전극(12a)과 B 전극(12b)에 흡인되는 경우는, 가동자(11)와 고정자(12) 전극(12a, 12b) 사이의 거리(d)(도3에 도시되는 갭에 상당함)가 변화되므로, 그에 따라서 발생력(Fy)(진행 방향)이 증대하고(발생력은 d에 반비례하므로), 더 복잡한 발생력 곡선을 취한다. 여기서는, 안전하게 생각하는 의미에서, 발생력(Fy)(진행 방향)의 최소치를 이용하여 설명하고 있다.
다음에, 도9를 참조하여 위상차 1/2의 배치에서의 정전 액튜에이터의 동작에 대해 설명한다. 이 도9의 배치에 있어서, 도10의 (a) 및 도10의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 전압이 처음 인가되는 것으로 한다. 이미 설명한 바와 같이 가동자(11)에 흡인력(14)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 A 전극(12a)과 B 전극(12b)이 겹치도록 구동된다. 계속해서, 도10의 (e) 및 도10의 (f)에 도시한 바와 같이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 대해 절반 피치(Ph/2)만큼 진행 방향으로 떨어진 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 전압이 인가된다. 이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)으로의 전압의 인가에 의해, 마찬가지로 흡인력(15)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 서로 겹치도록 구동된다. 마찬가지로, 도10의 (b) 및 도10의 (c)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 B 전극(12b) 및 C 전극(12c)에 전압이 인가되고, 계속해서 도10의 (f) 및 도10의 (g)에 도시한 바와 같이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 전압이 인가되고, 또한 도10의 (c) 및 도10의 (d)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 C 전극(12c) 및 D 전극(12d)에 전압이 인가되고, 계속해서 도10의 (g) 및 도10의 (h)에 도시한 하는 바와 같이 G 전극(13g) 및 H 전극(13h)에 전압이 인가되고, 또한 도10의 (d) 및 도10의 (a)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 D 전극(12d) 및 A 전극(12a)에 전압이 인가되고, 계속해서 도10의 (h) 및 도10의 (e)에 도시한 바와 같이 H 전극(13h) 및 E 전극(13e)에 전압이 인가된다. 이 1 사이클의 전압 인가 패턴이 반복되면, 가동자(11)는 미시적으로는 상하로 진동하면서, 거시적으로 보면 종이면의 우측으로 전진 구동된다. 이 설명으로부터 명백한 바와 같이, 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)에 가하는 전압 패턴의 순서를 반대로 하면, 종이면의 좌측으로 후퇴 구동된다.
상술한 가동자(11)의 구동 동작을 전술한 개개의 전극부에서의 발생력(Fy)에 착안하면 도12에 도시된 바와 같은 관계가 된다. 즉, 도10에 도시되는 제2 전압 패턴(VP2)이 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)에 인가되면, 가동자(11)와 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 13e, 13f, 13g, 13h)의 위상차에 의해, 발생력은 도12에 도시한 바와 같은 관계가 된다. 여기서, AB상[A 전극(12a) 및 B 전극(12b)으로의 전압의 인가]으로부터 EF상[E 전극(12e) 및 F 전극(12f)으로의 전압의 인가]으로 절환되는 점을 예로 들어 설명하면, E 전극(13e)과 F 전극(13f)이 A 전극(12a)과 B 전극(12b)에 대해, 전극 피치(예를 들어 16 ㎛)의 절반 위상분(즉 8 ㎛) 어긋나 있으므로, EF상의 발생력의 반원호는 종이면 좌측에 8 ㎛만큼만 어긋난 모습이 된다. 이를 조금 전과 같이 가동자(11)에 발생하는 힘의 부분을 실선으로 나타내면, 도12에 도시된 바와 같이 된다. 도11과 비교하면 발생력의 변동(포스ㆍ갭 Force Gap)이 크고, 최소치도 떨어지는 것을 알 수 있다. 그러나 항상 발생력(Fy)(진행 방향)이 발생되어 있다.
고정자(12, 13)의 배치에 관한 위상차는, 이미 설명한 바와 같이 최소(O) 내지 최대(절반 위상)의 범위 내에 있다. 따라서, 제1 전압 패턴(VP1) 및 제2 전압 패턴(VP2)이 스위칭 회로(5)로부터 발생되면, 어느 하나의 전압 패턴으로 정전 액튜에이터가 구동되게 된다. 즉, 고정자(12, 13)가 위치 맞춤되어 있지 않아도, 항상 발생력(Fy)(진행 방향의 힘)이 발생되고, 가동자(11)가 구동되게 된다. 따라서, 처음에 제1 및 제2 구동 전압 패턴(VP1, VP2)을 다른 타이밍으로 고정자 전극에 인가함으로써, 어떠한 구동 전압 패턴(VP1, VP2)을 인가하는 것이 적절하는가의 여부를 판단하도록 해도 좋다. 예를 들어, 도2에 도시된 바와 같이 가동자(11)의 이동을 검지하는 위치 센서(8)가 정전 액튜에이터에 설치되고, 제1 및 제2 구동 전압 패턴(VP1, VP2) 중 어느 하나로 가동자(11)가 구동되었는지를 이 센서(8)로 검지하고, 이 위치 센서(8)의 출력에 응답하여 스위칭 모드 지정 회로(7)에서 제1 및 제2 구동 전압 패턴(VP1, VP2) 중 한 쪽이 지정되어도 좋다.
도2에 도시된 전정 액튜에이터에서는, 4개의 고정자 전극에 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 4계통의 타입이지만, 도13에 도시한 바와 같이 3개의 고정자 전극에 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 3계통 타입의 정전 액튜에이터일지라도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.
즉, 도13에 도시된 정전 액튜에이터에 있어서, 고정자 전극(12a, 12b, 12c) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g)이 거의 위상차 0으로 배치되는 경우에는, 도14의 (a) 내지 도14의 (f)에 도시한 바와 같은 제1 전압 패턴(V1)이 고정자 전극(12a, 12b, 12c) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g)에 인가된다. 도14의 (a) 및 도14의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 전압이 인가되면, 가동자(11)에 흡인력(14)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 A 전극(12a)과 B 전극(12b)이 서로 겹치도록 구동된다. 계속해서, 도14의 (e) 및 도14의 (f)에 도시한 바와 같이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 정확하게 대향하는 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)이 아닌, A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 대해 1 피치(Ph)만큼 진행 방향으로 떨어진 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 전압이 인가된다. 이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)으로의 전압의 인가에 의해, 마찬가지로 흡인력(15)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 서로 겹치도록 구동된다. 마찬가지로, 도14의 (b) 및 도14의 (c)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 B 전극(12b) 및 C 전극(12c)에 전압이 인가되고, 계속해서 도14의 (f) 및 도14의 (d)에 도시한 바와 같이 G 전극(13g) 및 E 전극(13e)에 전압이 인가되고, 또한 도14의 (c) 및 도14의 (a)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 C 전극(12c) 및 A 전극(12a)에 전압이 인가되고, 계속해서 도14의 (d) 및 도8의 (e)에 도시한 바와 같이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 전압이 인가된다. 이 1 사이클의 전압 인가 패턴이 반복되면, 가동자(11)는 미시적으로는 상하로 진동하면서, 거시적으로 보면 종이면의 우측으로 전진 구동된다. 이 설명으로부터 명백한 바와 같이, 각 전극(12a, 12b, 12c, 13e, 13f, 13g)에 가하는 전압 패턴의 순서를 반대로 하면, 종이면의 좌측으로 후퇴 구동된다.
도13에 도시된 정전 액튜에이터에 있어서, 고정자 전극(12a, 12b, 12c) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g)이 거의 위상차 1/2로 배치되어 있는 경우, 도15의 (a) 내지 도15의 (f)에 도시한 바와 같은 제2 전압 패턴(VP2)이 고정자 전극(12a, 12b, 12c) 및 고정자 전극(13e, 13f, 13g)에 인가된다. 도15의 (a) 및 도15의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 전압이 인가되면, 가동자(11)에 흡인력(14)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 서로 겹치도록 구동된다. 계속해서, 도15의 (d) 및 도15의 (e)에 도시한 바와 같이 A 전극(12a) 및 B 전극(12b)에 대해 절반 피치(Ph/2)만큼 진행 방향으로 떨어진 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 전압이 인가된다. 이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)으로의 전압의 인가에 의해, 마찬가지로 흡인력(15)이 작용하고, 가동자(11)의 가동자 전극(16)이 E 전극(13e) 및 F 전극(13f)에 겹치도록 구동된다. 마찬가지로, 도15의 (b) 및 도15의 (c)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 B 전극(12b) 및 C 전극(12c)에 전압이 인가되고, 계속해서 도15의 (e) 및 도15의 (f)에 도시한 바와 같이 F 전극(13f) 및 G 전극(13g)에 전압이 인가되고, 또한 도15의 (c) 및 도15의 (a)에 도시한 바와 같이 고정자(12)에 설치한 C 전극(12c) 및 A 전극(12a)에 전압이 인가되고, 계속해서 도15의 (f) 및 도15의 (a)에 도시한 바와 같이 G 전극(13g) 및 A 전극(13a)에 전압이 인가된다. 이 1 사이클의 전압 인가 패턴이 반복되면, 가동자(11)는 미시적으로는 상하로 진동하면서, 거시적으로 보면 종이면의 우측으로 전진 구동된다. 이 설명으로부터 명백한 바와 같이 각 전극(12a, 12b, 12c, 13e, 13f, 13g)에 가하는 전압 패턴의 순서를 반대로 하면, 종이면의 좌측으로 후퇴 구동된다.
도13의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터에서는, 3개 이상의 고정자 전극에 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 3계통 이상의 타입이면, 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있는 것은 명백하다.
다음에, 도16 내지 도20을 참조하여 본 발명의 정전 액튜에이터에 관한 다른 실시 형태에 대해 설명한다.
도16은, 한 쪽 추진 구동 타입이라 칭하게 되는 정전 액튜에이터이며, 도2에 도시된 양측 추진 구동 타입이라 칭하게 되는 정전 액튜에이터와 달리 한 쪽 고정자(12)에는 다른 타이밍으로 전압이 인가되는 4개의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12c)의 그룹이 연속되도록 배치되는 데 반해 다른 쪽 고정자(13)에는 평탄한 단일 계통의 고정자 전극(13e)이 설치되어 있다.
도16에 도시되는 한 쪽 추진 구동 타입의 정전 액튜에이터에 있어서는, 단순히 교대로 고정자 전극에 전압을 인가한 것에서는, 전압을 E 전극(13e)에 인가하여 가동자(11)를 흡인할 때, 진행 방향의 발생력(Fy)이 발생되지 않으므로, 정전 액튜에이터의 자세에 따라서는 동작이 불안정해질 우려가 있다. 이에 대해, 도17에 도시한 바와 같이 E 전극(13e)에서 흡인할 때에, 다른 한 쪽의 고정자(12)에 설치되는 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 중 어느 하나에, 가동자(11)의 움직임에 따라서 보조 전압을 인가함으로써, 가동자(11)를 E 전극(13e)에서 흡인할 때에도 발생력(Fy)(진행 방향)을 생기게 할 수 있다.
가동자(11)를 E 전극(13e)에서 흡인할 때에도 발생력(Fy)(진행 방향)을 생기게 할 수 있는 원리에 대해, B 전극(12b)과 C 전극(12c)으로부터, E 전극(13e)에 전압을 절환하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도16의 상태로부터 도17에 도시한 바와 같이 E 전극(13e)에 전압을 절환하는 경우, 통상의 한 쪽 추진 타입의 정전 액튜에이터에서는 가동자(11)에는 도18에 개략적으로 도시한 바와 같이 발생력(Fy)이 발생된다. 가동자(11)의 움직임에 따라서 전압을 인가하는 경우에는, 즉 도19에 도시한 바와 같이 가동자(11)를 E 전극(13e)에서 흡인하는 경우에 있어서도 고정자 C 전극(12c)에 보조 전압을 인가함으로써 발생력(Fy)(진행 방향)을 발생시킬 수 있다. 또한, 도18은 본 발명의 실시 형태의 이해를 돕기 위해 비교예로서 나타내고 있다. 이와 같이, E 전극(68)으로 흡인할 때에 가동자(64)의 움직임에 따라서, 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 중 어느 하나에도 보조 전압을 인가함으로써, 항상 발생력(Fy)을 생기게 할 수 있다.
구체적인 일예로서는, 도20의 (a) 내지 도20의 (e)에 도시한 바와 같은 전압패턴이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 및 고정자 전극(13e)에 인가된다. 즉, 도20의 (a) 및 도20의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자 A 전극(12a) 및 고정자 B 전극(12b)에 전압이 인가되어 가동자 전극(16)이 고정자 A 전극(12a) 및 고정자 B 전극(12b)을 향해 끌어당기게 된다. 도20의 (e)에 도시한 바와 같이 어느 타이밍에서 고정자 A 전극(12a) 및 고정자 B 전극(12b)으로부터 고정자 전극(13e)으로 절환되어 고정자 전극(13e)을 향해 가동자 전극(16)이 끌어당기게 되지만, 미동을 개시한 후에 있어서, 도20의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자 B 전극(12b)에 보조 전압(Vs)이 일시적으로 인가되면, 고정자 전극(13e)을 향해 미동하여 가동자 전극(16)에는 고정자 B 전극(12b)을 향해 미동하는 구동력이 부여된다. 따라서, 고정자 전극(13e)을 향하고 있는 동안에도 가동자 전극(16)에는 구동력(Fy)이 발생된다. 이미 설명한 바와 같이, 고정자 전극(13e)으로부터 고정자 B 전극(12b) 및 고정자 C 전극(12c)으로 절환되면, 가동자 전극(16)은 고정자 B 전극(12b) 및 고정자 C 전극(12c)을 향해 미동된다. 또한, 다음의 어떤 타이밍에서 고정자 B 전극(12b) 및 고정자 C 전극(12c)으로부터 고정자 전극(13e)으로 절환되어 고정자 전극(13e)을 향해 가동자 전극(16)이 끌어당기게 되고, 도20의 (c)에 도시한 바와 같이 고정자 C 전극(12c)에 보조 전압(Vs)이 일시적으로 인가되면, 고정자 전극(13e)을 향해 미동하면서 가동자 전극(16)에는 도19에 도시한 바와 같이 고정자 C 전극(12c)을 향해 미동하는 구동력이 부여된다. 마찬가지로, 고정자 전극(13e)으로부터 고정자 C 전극(12c) 및 고정자 D 전극(12d)으로 절환되어, 가동자 전극(16)은 고정자 C 전극(12c) 및 고정자 D 전극(12d)을 행하게 된다. 그 후, 고정자 C 전극(12c) 및 고정자 D 전극(12d)으로부터 고정자 전극(13e)에 가동자 전극(16)이 향하게 되고, 도20의 (d)에 도시한 바와 같이 고정자 D 전극(12d)에 보조 전압(VS)이 일시적으로 인가되면, 가동자 전극(16)에는 도19에 도시한 바와 같이 수평 방향의 구동력(Fy)이 부여된다. 이러한 일련의 동작이 반복되어 가동자(11)는, 전진 혹은 후퇴된다.
또한, 도18 및 도19에 있어서 t는, 각 전극(12a, 12b, 12c, 12d, 12에) 전압을 인가하고 있는 타이밍을 나타내고 있다.
또한, 도21 내지 도23을 참조하여 본 발명의 정전 액튜에이터에 관한 다른 실시 형태에 대해 설명한다.
도21에는, 도16과 같이 한 쪽 추진 구동 타입의 정전 액튜에이터가 도시되어 있다. 이미 설명한 바와 같이 한 쪽 추진 구동 타입의 정전 액튜에이터에서는, 가동자(11)를 E 전극(13e)에 끌어 당길 때, 진행 방향의 발생력이 생기지 않으므로 정전 액튜에이터의 자세에 의해, 동작이 불안정해질 우려가 있다. 이에 대해, 도22에 도시한 바와 같이 E 전극(13e)을 향해 끌어 당기기 위해 E 전극(13e)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간과, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에서 흡인하므로 고레벨의 전압을 인가하는 기간의 비율을 변화시키고 있다. 도23에 가동자(11)에 생기는 발생력(Fy)(진행 방향)의 개략을 나타내고 있다. 도22에 도시된 바와 같이, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간에 대해 E 전극(13e)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간의 비율을 2:1로 설정하고 있다. 이와 같이 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 전압을 인가하는 기간보다 E 전극(13e)에 전압을 인가하는 기간을 짧게 설정함으로써, 정전 액튜에이터 자체의 자세 변경에 수반하는 자중(중력)에 의한 영향에서의 동작이 불안정해지는 기간을 작게 할 수 있고, 결과적으로 정전 액튜에이터의 동작이 불안정해지는 것을 저감할 수 있다.
상술한 실시예에 있어서, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간에 대해 E 전극(13e)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간의 비율 설정은, 하기와 같은 근거에 의거하여 행해진다.
정전 액튜에이터가 동작되어 가동자(11)가 이동되는 표준 이동 속도를 1.O m/s라 가정한다. 이러한 이동에서는, 도22에 도시된 바와 같은 패턴의 주기(1 사이클)는 1 ms로 설정된다. 한편, 정전 액튜에이터의 가동자가 하부 전극(13e)에 흡인되어, 상부 전극(12a, 12b, 12c, 12d)으로부터 하부 전극(13e)에 도달하기까지의 시간은, 식3, 식4에 의거한 식5에서 계산된다. 식3은, 하부 전극(13e)에서 발생되는 가동자(11)를 흡인하는 발생력(F)이다.
[식 3]
여기서, ε는 유전율(진공 속에서는 8.85 × 10-12 F/m), S는 하부 전극(13e)의 전극 면적, V는 하부 전극(13e)에 인가되는 인가 전압 및 d는 가동자(11)와 하부 전극(13e) 사이의 전극간 거리이다.
상기 식으로부터, 가동자에 가해지는 가속도(α)는 하기 식4에서 구할 수 있다.
[식 4]
여기서, m은 가동자(11) 및 이 가동자(11)와 함께 이동되는 부하(예를 들어, 렌즈 자중)의 질량이다.
가동자의 상하 진동의 운동을 등가속도 운동이라 가정하면, 상하 진동에 필요로 하는 시간은, 다음 식5로 나타낸다.
[식 5]
H는 가동자(11)의 이동 거리(상하 진동의 진폭치에 상당함).
가동자(11)가 하부 전극(13e)에서 흡인될 때에, 전극간의 갭 속을 가동자(11)가 상기 이동 거리(H)만큼 이동하기 전에, 전압이 인가되는 전극이 절환되면, 유효한 전극간 갭의 거리(실질적으로는, 가동자의 이동 거리)가 감소되고, 가동자(11)를 이동시키는 발생력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 액튜에이터의 하부에 설치되는 고정자 전극(13e)에 가동자(11)를 흡인하는 시간은, 가동자(11)가 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)을 향해 이동되는 시간보다도 짧게 해 둘 필요가 있다. 상기 식으로부터, 그 시간을 구하면, 약 0.2 내지 0.3 ms 정도이다. 또한, 가동자(11)의 제작 정밀도 등으로 전극 갭 등이 변화되고, 이동 시간도 변화되는 것도 덧붙여 둔다.
또한, 가동자(11)가 상하로 진동하는 운동에 있어서는, 가동자(11)와 고정 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 혹은 고정 전극(12) 사이의 공기 점성이 영향을 준다. 기본적으로는, 가동자(11)의 속도에 비례하는 반력이 가동자(11)에 가해지지만, 그 크기나 방향은 고정 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 혹은 고정 전극(12)에 대한 가동자(11)의 자세(방향)에 의해, 공기의 유로가 어떻게 되는 지에 의해 크게 변화된다. 그로 인해, 실험에 의해 시도해 보면, 상기의 이동 시간은 약 0.3 ms 내지 0.8 ms로 되어 있다. 현재, 상정하고 있는 표준 속도에 있어서는 패턴의 주기는, 1 ms이다. 그로 인해, 고정 전극(13e)에 인가되는 구동 펄스는 전형적인 듀티비로서 d = 0.5로 설정하고 있다. 물론, 듀티비(d)는 0.5로 한정되는 것이 아니라, 이용한 구동 패턴의 주기로부터, 하부에 설치되는 고정 전극(13e)에서 흡인하는 시간이 상기 범위(0.3 ms 내지 0.8 ms)로 억제되도록 설정되어 있으면 좋다. 예를 들어, 가동자(11)의 이동 속도가 1.O ㎜/s(패턴 주기가 1 ms)인 경우이면, 0.3 < d < 0.8의 범위로 설정해도 좋다.
또, 본 발명의 실시 형태에 관한 전압의 인가 타이밍을 도시한 도22에서는, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간에 대해 E 전극(13e)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간의 비율을 2:1로 하고 있지만, 이미 서술한 바와 같이 이 비율에 한정되는 것은 아니다. E 전극(13e)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간이 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 고레벨의 전압을 인가하는 기간보다도 짧은 조건을 충족시키면, 다른 적절한 기간의 비율로도 좋은 것은 명백하다. 상술한 실시예에서는, 가동자(11)의 가동자 전극(16)의 전위가 접지 전위에 있는 경우에는, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 고레벨의 전압을 인가함으로써 가동자(11)가 미동 구동된다. 이에 대해, 가동자(11)의 가동자 전극(16)의 전위가 고레벨 전위로 유지되는 경우에는, 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 저레벨의 전압을 인가함으로써 가동자(11)가 미동 구동된다. 따라서, 이러한 실시 형태에서는 E 전극(13e)에 저레벨의 전압을 인가하는 기간이 각 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 저레벨의 전압을 인가하는 기간보다도 짧다는 조건으로 변경되는 것은 명백하다.
또한, 도22에 도시한 바와 같은 전압을 인가하는 기간을 적절하게 변경하는 동시에 도20에 도시한 바와 같이 E 전극(83e)에 전압을 인가하는 기간에 다른 고정자 전극에 전압을 인가하도록 해도 되는 것은 명백하다.
또한, 가동자(11)를 이동시키는 발생력을 향상시키기 위해, 액튜에이터의 하부에 설치되는 고정자 전극(13e)에 가동자(11)를 흡인하는 시간이 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)을 향해 가동자(11)가 이동되는 시간보다도 짧게 하는 점에 대해 도24 내지 도28을 참조하여 하기에 의해 보다 상세하게 설명한다.
여기서, 도24의 (a)는 가동자(11)가 상하로 움직일 때의 가동자(11)의 이동 거리와 그 경과 시간을 나타내고, 도24의 (b)는 하부측의 고정자(13e)에 인가되는 전압에 의해 생기는 고정자(13e)와 가동자(11) 사이의 전위차의 변화를 나타내고 있다. 가동자(11)가 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 측으로 흡인되어 있는 상태로부터, 어느 시점(ta)에서 고정자(13e)에 구동 전압이 도24의 (b)에 도시한 바와 같이 부여되면, 도24의 (a)에 도시한 바와 같이 일정 시간 지연(Td) 후의 시점(tb)으로부터 가동자(11)가 고정자(13e)를 향해 이동이 개시된다. 도24의 (b)에 도시한 바와 같이 고정자(13e)와 가동자(11) 사이의 전위차가 증가되는 동시에 가동자(11)가 고정자(13e)를 향해 이동 속도(Vm)로 이동된다. 시점(tb)으로부터 일정 이동 시간(TM)만큼 경과한 시점(tc)에, 가동자(11)가 고정자(13e)의 측에 위치되고, 그 상태로 유지된다. 그 후, 도24의 (b)에 도시한 바와 같이 시점(td)으로부터 고정자(13e)와 가동자(11) 사이의 전위차가 저하되는 동시에 가동자(11)의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 측으로의 이동이 개시된다. 여기서, 이동 속도(Vm)는 이동 거리(H)를 이동 시간(TM)으로 나눔으로써 구할 수 있고, 고정자(13e)에 구동 전압이 인가되는 시점(ta)으로부터 가동자(11)가 고정자(13e)의 측에 위치되는 시점(tc)까지의 시간이 가동자(11)의 단위 변동[이동 거리(H)를 단위로 하는 가동자의 이동]에 필요로 하는 시간(TU)으로 정의된다. 이 시간(TU)은, 이동 시간(TM)에 시간 지연(Td)을 더한 시간에 상당한다[단위 변동에 필요로 하는 시간(TU) = 시간 지연(Td) + 이동 시간(TM)].
여기서, 고정자 전극(13e)에 가동자(11)가 흡인될 때에, 이동 시간(TM)에 상당하는 흡인 시간을 짧게 함으로써, 가동자가 빗살 모양의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 거의 접촉되어 있는 상태로 유지된다. 이와 같이 가동자를 구동함으로써, 가동자(11)에는 보다 큰 수평 방향의 구동력이 부여된다. 이것은, 가동자(11)와 고정자 전극(13e)에 흡인될 때도, 가동자(11)와 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d) 사이의 갭이 작은 상태로 유지되기 때문이다.
여기서, 이 하부 고정자 전극(13e)으로의 흡인 시간[이동 시간(TM)에 상당함]은 도24의 (a) 및 도24의 (b)에 도시한 바와 같이 가동자가 상하 진동하는 데 필요한 시간[소위,「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」이라 이하 칭함]. 보다 짧게, 또한 구동 펄스 신호가 하부 고정자 전극(13e)에 부여되어 그 지령치의 전압이 변화를 개시하고나서 가동자(11)가 반응하기까지 필요로 하는 시간[소위,「시간 지연(Td)」]보다 긴 것이 중요하다. 즉, 하부 고정자 전극(13e)에서 흡인되는 시간(TM)은 하기 식을 만족할 필요가 있다.
「시간 지연(Td)」<「하부 고정자 전극에서의 흡인 시간(TM)」<「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」
상기의「시간 지연(Td)」및「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」은, 가동자의 전기 도전율에 의해 변화된다. 즉,「시간 지연(Td)」과「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」은 이용하는 소자 재료의 전기 저항율에 의해 변화된다. 도25 및 도26은 인가 전압과 시간 지연(Td)의 관계 및 인가 전압과 단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)의 관계를 나타내고 있다. 이들 데이터는 재질이 금속(티탄, 전기 저항율 : 0.5 Ω) 및 수지(스미또모 베이클라이트제 : 포티콘(상품명), 전기 저항율 : 250 Ω)에 대해 각각 인가 전압 120 V, 150 V 및 170 V에 대해 2점을 측정하고, 그 2점 사이의 평균치를 대표치로서 그래프화하고 있다. 이 도25 및 도26에 있어서, 시간 지연(Td) 및 단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)이 상승시와 하강시에 다른 점은, 상승시는 중력의 영향을 받기 때문이다.
다음에 도28 및 도29는, 전기 저항율과 시간 지연(Td)의 관계 및 전기 저항율과 단위 변동에 필요로 하는 시간(TV)의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 일정 인가 전압, 예를 들어 도27 및 도28에 도시한 바와 같은 인가 전압이 150 V일 때의 가동자(11)의 재질이 티탄인 경우의「시간 지연(Td)」과「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」의 선택 쪽에 대해 설명한다. 티탄의 전기 저항율은, 약 0.5 Ω[이 값은 가동자의 형상에 따라서 변화한다. 예를 들어, 체적이 커지면, 당연히 가동자(11)로서의 전기 저항율은 커진다]이다. 도27에 도시한 바와 같이, 가동자의「시간 지연(Td)」은 상승시가 약 0.6 ms, 하강시가 약 0.4 ms이다. 또한, 도28에서 도시한 바와 같이「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」은 상승시가 약 1.7 ms, 하강시가 약 1.2 ms이다. 그로 인해, 액튜에이터의 사용 자세에 상관없이, 가동자(11)가 하부 고정자 전극(11e)에 접촉하지 않고, 빗살 모양의 고정자 전극(12a, 12b, 12c, 12d)에 마치 흡착되도록 구동하기 위해서는, 하부 고정자 전극(11e)에서 흡인하는 시간을 O.6 ms < 하부 전극 흡인 시간(TM) < 1.2 ms의 범위로 할 필요가 있다. 여기서, 상승시의「시간 지연(Td)」(약 0.6 ms)보다, 하강시의「단위 변동에 필요로 하는 시간(약 1.2 ms)」이 작은 것이 중요하다. 이 대소 관계가 성립되어 있지 않으면, 액튜에이터가 설치된 자세에 의해, 하부 전극에 전압을 인가하는 시간을 바꾸지 않으면 그 효과를 충분히 발휘하는 것이 어렵다. 인가 전압이 변화한 경우, 또한 이용하는 가동자의 재질(전기 저항율)이 변화한 경우는, 상기와 같은 순서를 밟아, 하부 전극에 인가하는 시간을 결정하면 좋다. 또,「시간 지연(Td)」,「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」은 가동자(11)의 사이즈나 변경이 됨에 따른 저항치(동일한 저항율이라도 체적이 늘어나면, 그 만큼 저항치는 증가) 및 부하의 무게에 따른 영향으로 인해 변화한다. 그로 인해, 가동자를 제조 변경하고, 하부 전극에 인가하는 시간을 결정하기 위해서는, 우선 상기에서 나타낸, 인가 전압ㆍ전기 도전율과「시간 지연(Td)」「단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)」을 측정하고, 그 결과에 의거하여, 하부 전극에 전압을 인가하는 시간을 결정하면 좋다.
상술한 실시예에 있어서는, 미리 복수의 구동 패턴이 준비되고, 상부 및 하부 고정자 전극의 배열에 적합한 구동 패턴이 선택되어 인가된다. 이와 같이 복수의 구동 패턴을 준비한 경우에는, 적절한 어느 구동 패턴을 선택하는 것에 관하여, 도29에 도시한 바와 같이 영상 정보를 이용하여 적절한 구동 패턴을 선택할 수 있다. 이 적절한 구동 패턴을 선택하는 시스템에 대해 도29를 참조하여 설명한다.
도29에 있어서, 부호 20은 상술한 실시예에 관한 정전 액튜에이터를 도시하고, 이 정전 액튜에이터(20)의 가동자(11)의 공동부에는 대물 렌즈계(21)가 설치되고, 정전 액튜에이터(20)에는 가동자(11)를 이미 서술한 바와 같이 구동하는 구동 회로(22)에 접속되어 있다. 이 정전 액튜에이터(20)는 스틸 혹은 무비 카메라(24)에 카메라 모듈로서 저장되어 있다. 대물 렌즈계(21)는 피사체(23)를 향하게 되도록 배치되고, 정전 액튜에이터(20)에 혹은 카메라 내에 촬상 소자(26)(CCD 혹은 CMOS)가 고정되어 있다. 이 대물 렌즈계(21) 및 촬상 소자(26)는 대물 렌즈계(21)로 촬영된 피사체상이 촬상 소자(26)에 결상되도록 배치되어 있다. 촬상 소자(26)로부터는 화소 신호가 영상 처리 회로(27), 예를 들어 영상 처리용(IC)으로 공급되어 화소 신호가 처리되어 영상 신호로 변환된다. 이 영상 처리 회로(27)로부터는 영상 신호가 카메라 혹은 카메라 외에 설치한 모니터(30)에 공급되고, 이 모니터(30)에 피사체상이 표시된다. 영상 처리 회로(27), 예를 들어 영상 처리용(IC)으로는 구동 패턴을 선택하는 구동 처리 회로(28)가 접속되고, 이 구동 처리 회로(28)에는 영상 신호에 포함되는 휘도 신호 혹은 휘도 정보(아날로그 혹은 디지털 휘도 정보)가 공급된다.
이 도29에 도시되는 카메라(24)의 시스템에 있어서, 구동 신호 패턴을 선택하기 위해서는, 도29에 도시된 바와 같이 카메라(24) 밖에 설치한 측정기(29)에 구동 처리 회로(28)가 접속되어 다음과 같은 원리로 구동 신호 패턴이 선택된다.
구동 신호 패턴의 선택시에는, 카메라 전방의 소정 거리(L)에 피사체(23)가 설치되고, 어느 구동 패턴이 구동 회로(22)로부터 정전 액튜에이터(20)에 부여된다. 동시에, 촬상 소자(26)가 구동되어 영상 처리 회로(27)로부터 휘도치 정보가 구동 처리 회로(28)에 부여되고, 휘도치 정보가 측정기(29)에서 모니터된다. 일반적으로, 휘도치는 피사체(23)에 핀트(촛점)가 맞았을 때에 가장 큰 값을 얻을 수 있는 것이 알려지고, 휘도치를 모니터함으로써 가동자(11)가 이동하여 핀트가 맞았을 때에 가장 큰 휘도치가 측정된다.
구동 회로(22)로부터의 구동 신호 패턴이 적절하면, 정전 액튜에이터(20) 내의 가동자(11)가 이동되어 정전 액튜에이터(20) 내에서 대물 렌즈계(21)가 복수회 전후로 왕복 구동된다. 따라서, 도29에 도시되는 측정기(29) 내의 표시부(29A)에는 대물 렌즈(21)의 왕복도에 의해 피크치가 주기적으로 표시되는 휘도치가 표시된다. 즉, 대물 렌즈(21)가 이동되고, 게다가 왕복도의 과정에서 동일 위치를 통과하는 경우에는, 측정기(29) 내의 표시부(29A)에는 주기적인 피크치가 표시된다. 이와 같이 주기적인 피크치가 표시되는 경우에는, 적절한 구동 패턴이 구동 회로(22)로부터 정전 액튜에이터(20)에 부여되고 있다고 하여 구동 처리 회로(28)는 상기 정전 액튜에이터(20)에 항상 그 구동 패턴을 부여하도록 로크 신호를 구동 회로(22)에 부여하고, 구동 회로(22)로부터 발생되는 구동 패턴을 그 하나로 규제하도록 제어하게 된다.
한편, 휘도치가 단조 증가, 혹은 단조 감소의 경우, 또는 피크치는 있지만, 가동자(11)를 구동하는 주기와 그 피크치가 나타나는 주기가 크게 어긋나 있는 경우에는, 가동자(11)가 움직이고 있지 않은, 혹은 가동자(11)가 적절한 구동 패턴으로 구동되어 있지 않다고 하여, 구동 처리 회로(28)는 이 구동 패턴이 적절하지 않다고 판단하고, 다른 구동 패턴을 구동 회로(22)로부터 정전 액튜에이터(20)에 부여하도록 구동 회로(22)를 제어하게 된다.
상술한 바와 같이, 정전 액튜에이터(20)에 가동자(11)의 이동을 검지하는 센서를 설치하지 않고도, 혹은 눈으로 정전 액튜에이터(20) 내에서 가동자(11)가 적절하게 이동하고 있는 것을 확인하지 않고도, 정전 액튜에이터를 조립한 기기를 측정함으로써 가동자(11)가 적절하게 이동되어 있는 것을 검지하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의해, 저렴하면서 또한 양산성을 손해보는 일 없이, 발생력의 향상을 실현한 촛점 조절용 정전 액튜에이터를 제공할 수 있다.
도1은 종래의 정전 액튜에이터의 구조를 도시한 개략도.
도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 구조를 도시한 개략도.
도3은 도2에 도시한 정전 액튜에이터의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도4는 도2에 도시한 정전 액튜에이터의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도5는 도2에 도시한 정전 액튜에이터의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도6은 도3에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서의 가동자의 변위와 수평 방향 및 수직 방향의 구동력을 설명하는 그래프.
도7은 도2에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서 위상을 거의 일치시켜 배치되는 고정자 전극의 배치예를 도시한 설명도.
도8은 도7에 도시한 전극 배열의 정전 액튜에이터를 구동하기 위한 구동 전압 패턴을 도시한 타이밍 차트.
도9는 도2에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서 1/2 위상만큼 어긋나 배치되는 고정자 전극의 배치예를 도시한 설명도.
도10은 도9에 도시한 전극 배열의 정전 액튜에이터를 구동하기 위한 구동 전압 패턴을 도시한 타이밍 차트.
도11은 도7에 도시된 정전 액튜에이터를 도8에 도시한 구동 전압 패턴으로 구동한 경우에 있어서의 발생력의 궤적을 나타낸 그래프.
도12는 도9에 도시한 정전 액튜에이터를 도10에 도시한 구동 전압 패턴으로 구동한 경우에 있어서의 발생력의 궤적을 나타낸 그래프.
도13은 도2에 도시한 변형 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 구조를 도시한 개략도.
도14는 도13에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서 위상을 거의 일치시켜 배치되는 고정자 전극을 구동하기 위한 구동 전압 패턴을 도시한 타이밍 차트.
도15는 도13에 도시한 정전 액튜에이터에 있어서 1/2 위상만큼 어긋나 배치되는 고정자 전극을 구동하기 위한 구동 전압 패턴을 도시한 타이밍 차트.
도16은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 동작을 도시한 개략도.
도17은 도16에 도시한 다른 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 동작을 도시한 개략도.
도18은 도16에 도시한 다른 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터를 통상 동작으로 구동한 경우에 있어서의 발생력의 궤적을 비교예로서 나타낸 그래프.
도19는 도16에 도시한 다른 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터에 있어서, 수평 방향으로 발생력을 발생하게 하는 동작으로 구동한 경우를 나타낸 그래프.
도20은 도16에 도시한 정전 액튜에이터에 도18에 도시한 바와 같이 수평 발생력을 생기게 하기 위한 구동 전압 패턴의 일예를 도시한 타이밍 차트.
도21은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 정전 액튜에이터의 동작을 도시한 개략도.
도22는 도21에 도시한 정전 액튜에이터를 구동하기 위한 구동 전압 패턴을 도시한 타이밍 차트.
도23은 도22에 도시한 구동 전압 패턴으로 구동되는 정전 액튜에이터에 있어서의 발생력의 궤적을 나타낸 그래프.
도24의 (a)는 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서의 가동자의 이동 상태를 도시한 파형도이며, 도24의 (b)는 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서의 고정자 전극과 가동자 사이의 전위 변화를 도시한 파형도이다.
도25는 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서, 인가 전압이 150 V일 때의 전기 저항율과 시간 지연(Td)의 관계를 나타낸 그래프.
도26은 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서, 인가 전압이 150 V일 때의 전기 저항율과 단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)의 관계를 나타낸 그래프.
도27은 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서, 가동자의 전기 저항율과 시간 지연(Td)의 관계를 나타낸 그래프.
도28은 도21에 도시되는 정전 액튜에이터에 있어서, 가동자의 전기 저항율과 단위 변동에 필요로 하는 시간(TU)과의 관계를 나타낸 그래프.
도29는 본 발명의 다른 실시예에 관한 정전 액튜에이터를 구동하기 위한 구동 신호 패턴을 최적화하기 위한 회로를 조립한 카메라 시스템의 일예를 도시한 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5 : 스위칭 회로
6 : 전압원
7 : 스위칭 모드 설정 회로
8 : 센서
11 : 가동자
12, 13 : 고정자
12a, 12b, 12c, 12d : 고정자 전극
13e, 13f, 13g, 13h : 고정자 전극
16 : 가동자 전극
22 : 구동 회로
24 : 카메라
26 : 촬상 소자
27 : 영상 처리 회로
28 : 구동 회로
29 : 측정기

Claims (15)

  1. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 제1 고정자 전극이 적어도 3계통으로 연속적으로 배열되어 있는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 제2 고정자 전극이 적어도 3계통으로 연속적으로 배열되어 있는 제2 고정자 전극군을 구비한 제2 고정자와,
    상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 대향하는 제1 및 제2 가동자 전극부를 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동 가능하게 배치한 정전 액튜에이터에 있어서,
    상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 전극이 동일 위상으로 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제1 전압 신호 패턴과, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 고정자 전극이 위상차를 갖고 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제2 전압 신호 패턴을 발생하는 전압 신호 발생 수단과,
    상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 적어도 한 쪽을 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 인가했을 때에 상기 가동자가 이동하였는지의 여부를 검지하는 검지 수단과,
    상기 검지 수단으로 상기 가동자가 이동한 것을 검지했을 때에 상기 고정자 전극에 인가한 상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 어느 하나를 상기 가동자의 구동 전압 패턴으로서 설정하는 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압 신호 발생 수단은 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 있어서 인접하는 상기 고정자 전극에 전압 신호를 동시에 인가하는 동시에 상기 제1 및 제2 고정자 전극군을 교대로 압박하는 전압 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 가동자 전극부는, 각각 상기 제1 및 제2 고정자 전극군을 구성하는 각 상기 고정자 전극 폭의 1.5배 내지 2.5배로 정해져 있는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  4. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있고, 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와,
    상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제1 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자와,
    상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 상기 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 전압 신호 발생 수단이며, 상기 제2 고정자 전극에 상기 전압 신호가 인가되어 상기 가동자가 상기 제2 고정자를 향하게 되는 동작 상태에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 중 적어도 하나에 보조 전압 신호를 인가하여 상기 가동자를 상기 소정 방향으로 구동하는 구동력을 부여하는 전압 신호 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보조 전압 신호가 부여되는 상기 제1 고정자 전극군의 제1 고정자 전극은, 상기 가동자의 이동 방향에 따라서 정해지는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  6. 제4항에 있어서, 상기 전압 신호 발생 수단은 상기 제1 고정자 전극군에 있어서 인접하는 제1 고정자 전극에 전압 신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  7. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와,
    상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자와,
    상기 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 수단이며, 상기 전압 신호가 상기 고정자 전극군과 상기 제1 가동자 전극부 사이에 인가되는 제1 기간은 상기 제2 고정자 전극과 상기 제2 가동자 전극과의 사이에 전압 신호가 인가되는 제2 기간보다도 길어지도록 설정하는 전압 신호 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 기간은 상기 제2 기간의 거의 2배의 기간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터.
  9. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제2 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제2 고정자 전극군을 구비한 제2 고정자와,
    상기 공간에 상기 소정 방향에 관하여 이동 가능하게 배치되고, 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 대향하는 제1 및 제2 가동자 전극부를 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 전극이 동일 위상으로 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제1 전압 신호 패턴과, 상기 제1 고정자 전극군의 고정자 전극과 상기 제2 고정자 전극군의 고정자 전극이 위상차를 갖고 대향하도록 배치되어 있는 경우에 상기 가동자를 구동 가능하게 하는 제2 전압 신호 패턴 중 적어도 한 쪽을 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 인가했을 때에 상기 가동자가 이동하였는지의 여부를 검지하고,
    상기 검지 수단으로 상기 가동자가 이동한 것을 검지했을 때에 상기 고정자 전극에 인가한 상기 제1 및 제2 전압 신호 패턴 중 어느 하나를 상기 가동자의 구동 전압 패턴으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전압 신호 패턴은 상기 제1 및 제2 고정자 전극군에 있어서 인접하는 제1 및 제2 고정자 전극에 전압 신호를 동시에 인가함과 함께 상기 제1 및 제2 고정자 전극군을 교대로 압박하는 전압 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  11. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 제1 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    상기 소정의 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와,
    상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 제1 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 동시에 상기 제2 고정자 전극에 상기 전압 신호가 인가되어 상기 가동자가 상기 제2 고정자를 향하게 되는 동작 상태에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 중 적어도 1개에 보조 전압 신호를 인가하여 상기 가동자를 상기 소정 방향으로 구동하는 구동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보조 전압 신호가 부여되는 상기 제1 고정자 전극군의 전극은, 상기 가동자의 이동 방향에 따라서 정해지는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 고정자 전극군에 있어서 인접하는 제1 고정자 전극에 전압 신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  14. 다른 전압 패턴을 각각 독립적으로 가할 수 있는 적어도 3계통 이상의 제1 고정자 전극이 소정 방향으로 차례로 배열되어 이루어지는 고정자 전극군을 구비한 제1 고정자와,
    소정 공간을 거쳐서 상기 제1 고정자와 대향하여 설치되고, 단일의 전압 패턴을 인가하는 단일 계통의 제2 고정자 전극을 갖는 제2 고정자와,
    상기 공간에 상기 소정 방향에 관해서 이동 가능하게 배치되고, 상기 고정자 전극군에 대향하는 제1 가동자 전극부 및 상기 제2 고정자 전극에 대향하는 제2 가동자 전극을 갖는 가동자를 구비하여, 상기 고정자에 따라서 상기 가동자를 이동하도록 구동하는 정전 액튜에이터의 구동 방법에 있어서,
    상기 고정자 전극군을 구성하는 제1 고정자 전극 및 상기 제2 고정자 전극에 교대로 인가되는 전압 신호를 발생하는 동시에, 상기 전압 신호가 상기 고정자 전극군과 상기 제1 가동자 전극부 사이에 인가되는 제1 기간은, 상기 제2 고정자 전극과 상기 제2 가동자 전극 사이에 전압 신호가 인가되는 제2 기간보다도 긴 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 기간은 상기 제2 기간의 거의 2배의 기간으로 정해지는 것을 특징으로 하는 정전 액튜에이터의 구동 방법.
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