慣性駆動アクチュエータ
【課題】構造を複雑化させることなく、ＸＹ平面内の所望の方向へ移動体を移動させることができる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、他端に変位が発生する変位発生手段と、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、変位発生手段の他端に接し、変位方向へ変位可能な振動基板と、振動基板に設けられた振動基板電極と対向するように配置され、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、移動体が振動基板の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ移動するように、固定部材及び振動基板の少なくとも一方に移動体の移動を規制する規制部材を設ける。
【解決手段】一端が固定部材に隣接し、他端に変位が発生する変位発生手段と、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、変位発生手段の他端に接し、変位方向へ変位可能な振動基板と、振動基板に設けられた振動基板電極と対向するように配置され、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、移動体が振動基板の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ移動するように、固定部材及び振動基板の少なくとも一方に移動体の移動を規制する規制部材を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性駆動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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１１を参照して説明する。図１１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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３４０６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１１の移動テーブル２００では、２１２は、圧電素子２１５、２２５の伸縮方向のみにしか移動しないため、ＸＹ平面内で任意の方向へ移動を行うためには、構造が複雑化せざるを得ない。また、所望の軌跡を移動するためには、高度な位置検出機構が必要となり、コストダウンが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造を複雑化させることなく、ＸＹ平面内の所望の方向へ移動体を移動させることができる慣性駆動アクチュエータを提供することを目的とする。また、本発明の目的は、移動体を所望の軌跡上で移動することのできる慣性駆動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、他端に変位が発生する変位発生手段と、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、変位発生手段の他端に接し、変位方向へ変位可能な振動基板と、振動基板に設けられた振動基板電極と、振動基板電極と対向するように配置され、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、を備える慣性駆動アクチュエータであって、移動体が振動基板の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ移動するように、固定部材及び振動基板の少なくとも一方に、移動体の移動を規制する規制部材が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
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、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。
【００１０】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、規制部材は、相互に間隔を空けて設けられ、規制部材の間に移動体を配置され、移動体が規制部材に沿って移動することが好ましい。
【００１１】
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、規制部材との摩擦力と、振動基板の変位により、回転することができる。
【００１２】
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されるとよい。
【００１３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、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されることが好ましい。
【００１４】
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、複数の移動体を独立制御可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、構造を複雑化させることなく、ＸＹ平面内の所望の方向へ移動体を移動させることができ、移動体を所望の軌跡上で移動させることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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)
【００１７】
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、図１から図３を参照しつつ説明する。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。
【００１８】
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、変位発生手段としての圧電素子２１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、振動基板１２上に形成されたガイド３５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の内側面１１ａには、圧電素子２１の一端が隣接している。この圧電素子２１の他端は、平面視矩形状の振動基板１２の左側面１２ａに隣接している。なお、移動体３１は、磁性材料又は導電材料で形成することが好ましい。
【００１９】
振動基板１２を介して圧電素子２１と対向するように、バネ２７が配置されている。すなわち、バネ２７は、一端が固定部材１１の内側面１１ｄに隣接するとともに、他端が振動基板１２の右側面１２ｄに隣接している。慣性駆動アクチュエータ１０においては、圧電素子２１が伸張して振動基板１２が変位したときにバネ２７が振動基板１２を支持し、圧電素子２１が収縮すると、振動基板１２はバネ２７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は、圧電素子２１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の両端及びバネ２７の両端は、固定部材１１及び／又は振動基板１２に固定されていてもよい。
【００２０】
ガイド３５（規制部材）は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された、４つのガイド部材３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを備える。振動基板１２上には、これらによって囲まれ、移動体３１の移動を規制する閉じた領域が形成される。また、互いに対向するガイド部材３５ａとガイド部材３５ｃの間隔は、移動体３１の幅と略同一であり、これによって、移動体３１は、ガイド部材３５ａ及びガイド部材３５ｃと摺動しつつ、ガイド３５の領域内を移動可能である。
【００２１】
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には、これ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。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。
【００２２】
以上の構成により、圧電素子２１に駆動電圧を印加すると、振動基板１２は、圧電素子２１の変位の方向に変位する。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、ガイド３５内において、慣性により移動可能である。
【００２３】
次に、図２と図３を参照して、以上の構成の慣性駆動アクチュエータ１０の動作を説明する。
【００２４】
まず、移動体３１を左上に移動させる場合について、図２を参照しつつ説明する。ここで、図２は、移動体３１を図１（ａ）における左上方向に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）は振動基板電極１４への印加電圧、（ｃ）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。なお、以下の説明では、初期状態において、移動体３１がガイド３５によって定まる領域の略中央に配置されているものとする。
【００２５】
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移動する。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（ｂ））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（ｃ））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との間に、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。
【００２６】
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はその位置に留まろうとする。しかしながら、ガイド３５によって定まる空間の略中央に配置された移動体３１は、圧電素子２１の変位に伴って変位した振動基板１２上のガイド部材３５ａ、３５ｃに沿って左上方向に移動する。
【００２７】
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に対して左上方向へ移動することになる。
【００２８】
次に、図３を参照して、移動体３１を右下方向に移動させる場合について説明する。ここで、図３は、移動体３１を図１（ａ）における右下方向に移動させる場合の駆動波形を示す波形図であって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は振動基板電極１４への印加電圧、（ｃ）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。なお、以下の説明では、初期状態において、移動体３１がガイド３５によって定まる領域の略中央に配置されているものとする。
【００２９】
図３に示された時点Ｅから時点Ｆ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３（ａ））、振動基板１２の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移動する。一方、時点Ｅから時点Ｆ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３（ｂ））と、移動体３１に設けられた移動体電極３２への印加電圧（図３（ｃ））と、を同電位としている。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はその位置に留まろうとする。しかしながら、ガイド３５によって定まる空間の略中央に配置された移動体３１は、圧電素子２１の変位に伴って変位した振動基板１２上のガイド部材３５ａ、３５ｃに沿って右下方向に移動する。
【００３０】
これに対して、図３の時点Ｇから時点Ｈ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、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との間に、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も右方向へ移動する。
【００３１】
以上のような、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に対して右下方向へ移動することになる。
【００３２】
以上説明したように、振動基板１２が圧電素子２１の変位方向にのみ変位するにも拘わらず、移動体３１は振動基板１２の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ、すなわち、これらの方向を含む平面内を移動することができる。また、移動体３１の移動は、ガイド３５によって規制されているため、位置検出機構を有さなくても所望の軌跡を移動することが可能となりコストダウンが可能となる。
【００３３】
尚、ガイド３５と移動体３１の摩擦力を設定することにより、移動体３１を自転させつつ移動させることも可能となる。具体的には、例えば、次のような構成によって、ガイド３５と移動体３１の摩擦力を設定することができる。
（１）ガイド３５の側面のうち移動体３１に接する面に凹凸を形成する。
（２）ガイド３５の各部材の延びる方向と振動基板１２の振動方向とがなす角度を直角に近づける。
（３）移動体３１の平面形状を多角形又は円とする。
（４）移動体３１の側面に凹凸を形成する。
【００３４】
なお、第１の実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０では、ガイド３５を振動基板１２上に設けていたが、図４に示す慣性駆動アクチュエータ１１０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１３５を設けても良い。この場合、圧電素子２１の伸縮と同期するように振動基板１２と移動体３１との間に静電吸着力を発生させることで、ガイド部材１３５に当接しながら、そのガイド部材１３５に沿って移動体３１を移動させることができる。ここで、図４（ａ）は、第１実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１１０の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図５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５は、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＢ−ＶＢ線における断面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、慣性駆動アクチュエータ４０は二つの移動体５１、５２を備える。また、慣性駆動アクチュエータ４０は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材を備えたガイド５５（規制部材）を備える。これらのガイド部材のうち、４つのガイド部材５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄによって領域５６が形成される。また、領域５６のガイド部材５６ａと、３つのガイド部材５７ｂ、５７ｃ、５７ｄと、によって領域５７が形成される。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。
【００３７】
領域５６において、互いに対向するガイド部材５６ａとガイド部材５６ｃの間隔は、移動体５１の幅と略同一であり、これによって、移動体５１は、ガイド部材５６ａ及びガイド部材５６ｃと摺動しつつ、領域５６内を移動可能である。また、領域５７において、互いに対向するガイド部材５６ｃとガイド部材５７ｃの間隔は、移動体５２の幅と略同一であり、これによって、移動体５２は、ガイド部材５６ｃ及びガイド部材５７ｃと摺動しつつ、領域５７内を移動可能である。
【００３８】
慣性駆動アクチュエータ４０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。さらに、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体５１、５２がそれぞれ備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体５１、５２と、振動基板１２と、の間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体５１、５２を領域５６内及び領域５７内で、それぞれ所望の方向へ移動させることができる。
【００３９】
なお、移動体５１、５２への電圧印加は互いに独立して制御することができる。したがって、移動体５１と移動体５２を独立して移動させることが可能となる。尚、領域５６及び／又は領域５７内に、それぞれ複数の移動体を配置することも可能である。また、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。
【００４０】
また、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、ガイド５５を振動基板１２上に設けていたが、図６に示す慣性駆動アクチュエータ１４０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１５５を設けても良い。この場合、圧電素子２１の伸縮と同期するように振動基板１２と移動体５１、５２との間に静電吸着力を発生させることで、ガイド部材１５５に当接しながら、そのガイド部材１５５に沿って移動体５１、５２を移動させることができる。ここで、図６（ａ）は、第２実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１４０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。
【００４１】
（第３実施形態）
つづいて、図７を参照して、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の構成を示す平面図である。
【００４２】
図７に示すように、慣性駆動アクチュエータ６０は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材からなるガイド７５（規制部材）を備える。ガイド７５は、互いに対向する円弧状のガイド部材７５ａ、７５ｃと、これらとそれぞれ接続したガイド部材７５ｂ、７５ｄと、を備え、これらのガイド部材によって閉じた領域を形成している。ガイド部材７５ａとガイド部材７５ｃの間隔は、円柱状の移動体７１の外径と略同一であり、これによって、移動体７１は、ガイド部材７５ａ及びガイド部材７５ｃと摺動しつつ、ガイド７５の領域内を移動可能である。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。
【００４３】
慣性駆動アクチュエータ６０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。さらに、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体７１が備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体７１と振動基板１２との間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体７１をガイド７５の領域内で所望の方向へ移動させることができる。
【００４４】
ガイド５は、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０や第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０のような直線に限らず、また、ガイド部材７５ａ、７５ｃのような円弧状のほかに、任意の曲線とすることもできる。さらに、直線と曲線の複合も可能である。このようにガイド形状を任意に選択して、ガイドを構成するガイド部材に沿って移動体を移動させることができるため、移動体４は所望の軌跡を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実施形態と同様である。
【００４５】
また、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、ガイド７５を振動基板１２上に設けていたが、図８に示す慣性駆動アクチュエータ１６０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１７５を設けても良い。ここで、図８は、第３実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１６０の構成を示す平面図である。
【００４６】
（第４実施形態）
次に、図９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。ここで、図９は、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０の構成を示す平面図である。
【００４７】
図９に示すように、慣性駆動アクチュエータ８０は、移動体９１と、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材からなるガイド９５（規制部材）と、を備える。ガイド９５は、４つのガイド部材９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄを備え、これらのガイド部材によって閉じた領域を形成している。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。
【００４８】
ガイド９５において、対向するガイド部材９５ａとガイド部材９５ｃとの間隔は、移動体９１の外径より大きくなっている。
【００４９】
慣性駆動アクチュエータ８０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。また、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体９１が備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体９１と、振動基板１２との間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体９１をガイド９５の領域内で所望の方向へ移動させることができる。さらに、移動体９１は、ガイド９５の各ガイド部材に沿わずに移動させることもできるため、図９中の矢印で例示するようなヒステリシスを持つ移動が可能となる。
【００５０】
尚、ガイド５の１つの間隔内に、複数の移動体を配置することも可能である。この場合は、各移動体への電圧印加は互いに独立して制御することができる。したがって、各移動体を互いに独立して移動させ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実施形態と同様である。
【００５１】
また、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０においては、ガイド９５を振動基板１２上に設けていたが、これに加えて、図１０に示す慣性駆動アクチュエータ１８０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上に、ガイド９５と交差するようにガイド１９５を設けても良い。また、振動基板１２上に設けたガイド９５に代えて、固定部材１１上に設けたガイド１９５を用いても良い。ここで、図１０は、第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１８０の構成を示す平面図である。
【００５２】
図１０のような構成により、移動体９１をガイド９５及びガイド１９５に当接させて移動させることが可能となり、ガイド９５及びガイド１９５によって囲まれる領域内を任意に移動体９１を移動させることができる。
【００５３】
なお、以上の実施形態では、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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（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。
【図２】第１実施形態に係る移動体を図１（ａ）における左上方向に移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る移動体を図１（ａ）における右下方向に移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。
【図４】（ａ）は第１実施形態の変形例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ＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【図５】（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ＶＢ−ＶＢ線における断面図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態の変形例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。
【図７】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である。
【図８】第３実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図９】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である。
【図１０】第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図１１】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】
【００５６】
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 圧電素子
２７ バネ
３１ 移動体
３２ 移動体電極
３５ ガイド（規制部材）
３５ａ ガイド部材
３５ｂ ガイド部材
３５ｃ ガイド部材
３５ｄ ガイド部材
４０ 慣性駆動アクチュエータ
５１ 移動体
５２ 移動体
５５ ガイド（規制部材）
５６ 領域
５６ａ ガイド部材
５６ｂ ガイド部材
５６ｃ ガイド部材
５６ｄ ガイド部材
５７ 領域
５７ｂ ガイド部材
５７ｃ ガイド部材
５７ｄ ガイド部材
６０ 慣性駆動アクチュエータ
７１ 移動体
７５ ガイド（規制部材）
７５ａ ガイド部材
７５ｂ ガイド部材
７５ｃ ガイド部材
７５ｄ ガイド部材
８０ 慣性駆動アクチュエータ
９１ 移動体
９２ 移動体
９５ ガイド（規制部材）
９５ａ ガイド部材
９５ｂ ガイド部材
９５ｃ ガイド部材
９５ｄ ガイド部材
１１０ 慣性駆動アクチュエータ
１４０ 慣性駆動アクチュエータ
１５５ ガイド（規制部材）
１６０ 慣性駆動アクチュエータ
１７５ ガイド（規制部材）
１８０ 慣性駆動アクチュエータ
１９５ ガイド（規制部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性駆動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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１１を参照して説明する。図１１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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３４０６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１１の移動テーブル２００では、２１２は、圧電素子２１５、２２５の伸縮方向のみにしか移動しないため、ＸＹ平面内で任意の方向へ移動を行うためには、構造が複雑化せざるを得ない。また、所望の軌跡を移動するためには、高度な位置検出機構が必要となり、コストダウンが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造を複雑化させることなく、ＸＹ平面内の所望の方向へ移動体を移動させることができる慣性駆動アクチュエータを提供することを目的とする。また、本発明の目的は、移動体を所望の軌跡上で移動することのできる慣性駆動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、他端に変位が発生する変位発生手段と、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、変位発生手段の他端に接し、変位方向へ変位可能な振動基板と、振動基板に設けられた振動基板電極と、振動基板電極と対向するように配置され、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、を備える慣性駆動アクチュエータであって、移動体が振動基板の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ移動するように、固定部材及び振動基板の少なくとも一方に、移動体の移動を規制する規制部材が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
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、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。
【００１０】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいて、規制部材は、相互に間隔を空けて設けられ、規制部材の間に移動体を配置され、移動体が規制部材に沿って移動することが好ましい。
【００１１】
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、規制部材との摩擦力と、振動基板の変位により、回転することができる。
【００１２】
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されるとよい。
【００１３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、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されることが好ましい。
【００１４】
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、複数の移動体を独立制御可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、構造を複雑化させることなく、ＸＹ平面内の所望の方向へ移動体を移動させることができ、移動体を所望の軌跡上で移動させることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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)
【００１７】
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、図１から図３を参照しつつ説明する。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。
【００１８】
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、変位発生手段としての圧電素子２１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、振動基板１２上に形成されたガイド３５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の内側面１１ａには、圧電素子２１の一端が隣接している。この圧電素子２１の他端は、平面視矩形状の振動基板１２の左側面１２ａに隣接している。なお、移動体３１は、磁性材料又は導電材料で形成することが好ましい。
【００１９】
振動基板１２を介して圧電素子２１と対向するように、バネ２７が配置されている。すなわち、バネ２７は、一端が固定部材１１の内側面１１ｄに隣接するとともに、他端が振動基板１２の右側面１２ｄに隣接している。慣性駆動アクチュエータ１０においては、圧電素子２１が伸張して振動基板１２が変位したときにバネ２７が振動基板１２を支持し、圧電素子２１が収縮すると、振動基板１２はバネ２７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は、圧電素子２１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の両端及びバネ２７の両端は、固定部材１１及び／又は振動基板１２に固定されていてもよい。
【００２０】
ガイド３５（規制部材）は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された、４つのガイド部材３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを備える。振動基板１２上には、これらによって囲まれ、移動体３１の移動を規制する閉じた領域が形成される。また、互いに対向するガイド部材３５ａとガイド部材３５ｃの間隔は、移動体３１の幅と略同一であり、これによって、移動体３１は、ガイド部材３５ａ及びガイド部材３５ｃと摺動しつつ、ガイド３５の領域内を移動可能である。
【００２１】
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には、これ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。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。
【００２２】
以上の構成により、圧電素子２１に駆動電圧を印加すると、振動基板１２は、圧電素子２１の変位の方向に変位する。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、ガイド３５内において、慣性により移動可能である。
【００２３】
次に、図２と図３を参照して、以上の構成の慣性駆動アクチュエータ１０の動作を説明する。
【００２４】
まず、移動体３１を左上に移動させる場合について、図２を参照しつつ説明する。ここで、図２は、移動体３１を図１（ａ）における左上方向に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）は振動基板電極１４への印加電圧、（ｃ）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。なお、以下の説明では、初期状態において、移動体３１がガイド３５によって定まる領域の略中央に配置されているものとする。
【００２５】
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移動する。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（ｂ））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（ｃ））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との間に、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。
【００２６】
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はその位置に留まろうとする。しかしながら、ガイド３５によって定まる空間の略中央に配置された移動体３１は、圧電素子２１の変位に伴って変位した振動基板１２上のガイド部材３５ａ、３５ｃに沿って左上方向に移動する。
【００２７】
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に対して左上方向へ移動することになる。
【００２８】
次に、図３を参照して、移動体３１を右下方向に移動させる場合について説明する。ここで、図３は、移動体３１を図１（ａ）における右下方向に移動させる場合の駆動波形を示す波形図であって、（ａ）は圧電素子２１への印加電圧、（ｂ）は振動基板電極１４への印加電圧、（ｃ）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。なお、以下の説明では、初期状態において、移動体３１がガイド３５によって定まる領域の略中央に配置されているものとする。
【００２９】
図３に示された時点Ｅから時点Ｆ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３（ａ））、振動基板１２の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移動する。一方、時点Ｅから時点Ｆ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３（ｂ））と、移動体３１に設けられた移動体電極３２への印加電圧（図３（ｃ））と、を同電位としている。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はその位置に留まろうとする。しかしながら、ガイド３５によって定まる空間の略中央に配置された移動体３１は、圧電素子２１の変位に伴って変位した振動基板１２上のガイド部材３５ａ、３５ｃに沿って右下方向に移動する。
【００３０】
これに対して、図３の時点Ｇから時点Ｈ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、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との間に、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も右方向へ移動する。
【００３１】
以上のような、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に対して右下方向へ移動することになる。
【００３２】
以上説明したように、振動基板１２が圧電素子２１の変位方向にのみ変位するにも拘わらず、移動体３１は振動基板１２の変位方向、又は、この変位方向とは異なる方向へ、すなわち、これらの方向を含む平面内を移動することができる。また、移動体３１の移動は、ガイド３５によって規制されているため、位置検出機構を有さなくても所望の軌跡を移動することが可能となりコストダウンが可能となる。
【００３３】
尚、ガイド３５と移動体３１の摩擦力を設定することにより、移動体３１を自転させつつ移動させることも可能となる。具体的には、例えば、次のような構成によって、ガイド３５と移動体３１の摩擦力を設定することができる。
（１）ガイド３５の側面のうち移動体３１に接する面に凹凸を形成する。
（２）ガイド３５の各部材の延びる方向と振動基板１２の振動方向とがなす角度を直角に近づける。
（３）移動体３１の平面形状を多角形又は円とする。
（４）移動体３１の側面に凹凸を形成する。
【００３４】
なお、第１の実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０では、ガイド３５を振動基板１２上に設けていたが、図４に示す慣性駆動アクチュエータ１１０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１３５を設けても良い。この場合、圧電素子２１の伸縮と同期するように振動基板１２と移動体３１との間に静電吸着力を発生させることで、ガイド部材１３５に当接しながら、そのガイド部材１３５に沿って移動体３１を移動させることができる。ここで、図４（ａ）は、第１実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１１０の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図５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５は、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＢ−ＶＢ線における断面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、慣性駆動アクチュエータ４０は二つの移動体５１、５２を備える。また、慣性駆動アクチュエータ４０は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材を備えたガイド５５（規制部材）を備える。これらのガイド部材のうち、４つのガイド部材５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄによって領域５６が形成される。また、領域５６のガイド部材５６ａと、３つのガイド部材５７ｂ、５７ｃ、５７ｄと、によって領域５７が形成される。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。
【００３７】
領域５６において、互いに対向するガイド部材５６ａとガイド部材５６ｃの間隔は、移動体５１の幅と略同一であり、これによって、移動体５１は、ガイド部材５６ａ及びガイド部材５６ｃと摺動しつつ、領域５６内を移動可能である。また、領域５７において、互いに対向するガイド部材５６ｃとガイド部材５７ｃの間隔は、移動体５２の幅と略同一であり、これによって、移動体５２は、ガイド部材５６ｃ及びガイド部材５７ｃと摺動しつつ、領域５７内を移動可能である。
【００３８】
慣性駆動アクチュエータ４０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。さらに、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体５１、５２がそれぞれ備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体５１、５２と、振動基板１２と、の間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体５１、５２を領域５６内及び領域５７内で、それぞれ所望の方向へ移動させることができる。
【００３９】
なお、移動体５１、５２への電圧印加は互いに独立して制御することができる。したがって、移動体５１と移動体５２を独立して移動させることが可能となる。尚、領域５６及び／又は領域５７内に、それぞれ複数の移動体を配置することも可能である。また、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。
【００４０】
また、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、ガイド５５を振動基板１２上に設けていたが、図６に示す慣性駆動アクチュエータ１４０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１５５を設けても良い。この場合、圧電素子２１の伸縮と同期するように振動基板１２と移動体５１、５２との間に静電吸着力を発生させることで、ガイド部材１５５に当接しながら、そのガイド部材１５５に沿って移動体５１、５２を移動させることができる。ここで、図６（ａ）は、第２実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１４０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。
【００４１】
（第３実施形態）
つづいて、図７を参照して、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の構成を示す平面図である。
【００４２】
図７に示すように、慣性駆動アクチュエータ６０は、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材からなるガイド７５（規制部材）を備える。ガイド７５は、互いに対向する円弧状のガイド部材７５ａ、７５ｃと、これらとそれぞれ接続したガイド部材７５ｂ、７５ｄと、を備え、これらのガイド部材によって閉じた領域を形成している。ガイド部材７５ａとガイド部材７５ｃの間隔は、円柱状の移動体７１の外径と略同一であり、これによって、移動体７１は、ガイド部材７５ａ及びガイド部材７５ｃと摺動しつつ、ガイド７５の領域内を移動可能である。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。
【００４３】
慣性駆動アクチュエータ６０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。さらに、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体７１が備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体７１と振動基板１２との間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体７１をガイド７５の領域内で所望の方向へ移動させることができる。
【００４４】
ガイド５は、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１０や第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４０のような直線に限らず、また、ガイド部材７５ａ、７５ｃのような円弧状のほかに、任意の曲線とすることもできる。さらに、直線と曲線の複合も可能である。このようにガイド形状を任意に選択して、ガイドを構成するガイド部材に沿って移動体を移動させることができるため、移動体４は所望の軌跡を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実施形態と同様である。
【００４５】
また、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、ガイド７５を振動基板１２上に設けていたが、図８に示す慣性駆動アクチュエータ１６０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上にガイド１７５を設けても良い。ここで、図８は、第３実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１６０の構成を示す平面図である。
【００４６】
（第４実施形態）
次に、図９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。ここで、図９は、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０の構成を示す平面図である。
【００４７】
図９に示すように、慣性駆動アクチュエータ８０は、移動体９１と、振動基板１２上において上方に突出するように形成された複数のガイド部材からなるガイド９５（規制部材）と、を備える。ガイド９５は、４つのガイド部材９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄを備え、これらのガイド部材によって閉じた領域を形成している。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。
【００４８】
ガイド９５において、対向するガイド部材９５ａとガイド部材９５ｃとの間隔は、移動体９１の外径より大きくなっている。
【００４９】
慣性駆動アクチュエータ８０においては、慣性駆動アクチュエータ１０と同様に、圧電素子２１を変位させることによって振動基板１２を変位させる。また、慣性駆動アクチュエータ１０の移動体３１に対するのと同様に、移動体９１が備える移動体電極（不図示）に電圧を印加することにより、移動体９１と、振動基板１２との間の静電吸引力を制御することができる。これにより、移動体９１をガイド９５の領域内で所望の方向へ移動させることができる。さらに、移動体９１は、ガイド９５の各ガイド部材に沿わずに移動させることもできるため、図９中の矢印で例示するようなヒステリシスを持つ移動が可能となる。
【００５０】
尚、ガイド５の１つの間隔内に、複数の移動体を配置することも可能である。この場合は、各移動体への電圧印加は互いに独立して制御することができる。したがって、各移動体を互いに独立して移動させ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実施形態と同様である。
【００５１】
また、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ８０においては、ガイド９５を振動基板１２上に設けていたが、これに加えて、図１０に示す慣性駆動アクチュエータ１８０のように、振動基板１２上ではなく、固定部材１１上に、ガイド９５と交差するようにガイド１９５を設けても良い。また、振動基板１２上に設けたガイド９５に代えて、固定部材１１上に設けたガイド１９５を用いても良い。ここで、図１０は、第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータ１８０の構成を示す平面図である。
【００５２】
図１０のような構成により、移動体９１をガイド９５及びガイド１９５に当接させて移動させることが可能となり、ガイド９５及びガイド１９５によって囲まれる領域内を任意に移動体９１を移動させることができる。
【００５３】
なお、以上の実施形態では、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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（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。
【図２】第１実施形態に係る移動体を図１（ａ）における左上方向に移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る移動体を図１（ａ）における右下方向に移動させる場合の駆動波形を示すグラフである。
【図４】（ａ）は第１実施形態の変形例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ＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【図５】（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ＶＢ−ＶＢ線における断面図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態の変形例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。
【図７】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である。
【図８】第３実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図９】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である。
【図１０】第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図１１】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】
【００５６】
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 圧電素子
２７ バネ
３１ 移動体
３２ 移動体電極
３５ ガイド（規制部材）
３５ａ ガイド部材
３５ｂ ガイド部材
３５ｃ ガイド部材
３５ｄ ガイド部材
４０ 慣性駆動アクチュエータ
５１ 移動体
５２ 移動体
５５ ガイド（規制部材）
５６ 領域
５６ａ ガイド部材
５６ｂ ガイド部材
５６ｃ ガイド部材
５６ｄ ガイド部材
５７ 領域
５７ｂ ガイド部材
５７ｃ ガイド部材
５７ｄ ガイド部材
６０ 慣性駆動アクチュエータ
７１ 移動体
７５ ガイド（規制部材）
７５ａ ガイド部材
７５ｂ ガイド部材
７５ｃ ガイド部材
７５ｄ ガイド部材
８０ 慣性駆動アクチュエータ
９１ 移動体
９２ 移動体
９５ ガイド（規制部材）
９５ａ ガイド部材
９５ｂ ガイド部材
９５ｃ ガイド部材
９５ｄ ガイド部材
１１０ 慣性駆動アクチュエータ
１４０ 慣性駆動アクチュエータ
１５５ ガイド（規制部材）
１６０ 慣性駆動アクチュエータ
１７５ ガイド（規制部材）
１８０ 慣性駆動アクチュエータ
１９５ ガイド（規制部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、
その一端が前記固定部材に隣接し、他端に変位が発生する変位発生手段と、
前記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、
前記変位発生手段の他端に接し、前記変位方向へ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、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、を備える慣性駆動アクチュエータにおいて、
前記移動体が前記振動基板の変位方向又は前記変位方向とは異なる方向へ移動するように、
前記固定部材及び前記振動基板の少なくとも一方に、前記移動体の移動を規制する規制部材が設けられていることを特徴とした慣性駆動アクチュエータ。
【請求項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。
【請求項３】
前記規制部材は、相互に間隔を空けて設けられ、前記規制部材の間に前記移動体を配置され、前記移動体が前記規制部材に沿って移動す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。
【請求項４】
前記移動体は、前記規制部材との摩擦力と、前記振動基板の変位により、回転することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項５】
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３又は請求項４に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項６】
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３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。
【請求項７】
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３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。
【請求項１】
固定部材と、
その一端が前記固定部材に隣接し、他端に変位が発生する変位発生手段と、
前記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、
前記変位発生手段の他端に接し、前記変位方向へ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、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、を備える慣性駆動アクチュエータにおいて、
前記移動体が前記振動基板の変位方向又は前記変位方向とは異なる方向へ移動するように、
前記固定部材及び前記振動基板の少なくとも一方に、前記移動体の移動を規制する規制部材が設けられていることを特徴とした慣性駆動アクチュエータ。
【請求項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。
【請求項３】
前記規制部材は、相互に間隔を空けて設けられ、前記規制部材の間に前記移動体を配置され、前記移動体が前記規制部材に沿って移動す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。
【請求項４】
前記移動体は、前記規制部材との摩擦力と、前記振動基板の変位により、回転することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項５】
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３又は請求項４に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項６】
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３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。
【請求項７】
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３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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２９６７９７（Ｐ２００９−２９６７９７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４８０１４（Ｐ２００８−１４８０１４）
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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