(57)【要約】【課題】エレクトレットフィルムの帯電量低下による性能低下を回避して、常に所望の性能を発揮することができる静電アクチュエータ及びこのような静電アクチュエータを利用したカメラを提供すること。【解決手段】固定基板２０と保護部材２５に再帯電用電極２４を形成しておく。再帯電処理時には、駆動電極２２に電圧印加を行って移動子２１をステップ状に変位させながら高電圧源２７によって移動子２１に高電圧を印加して移動子２１を局所的にエレクトレット化する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定基板と、この固定基板上に第１の所定ピッチで配列された複数の帯状の駆動電極と、上記複数の帯状の駆動電極に対向して配置され、第２の所定ピッチで帯電処理が成されたエレクトレットフィルムと、上記複数の帯状の駆動電極への電圧印加によって上記移動子を静電駆動する駆動手段と、を有する静電アクチュエータにおいて、
上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電処理する帯電処理手段を具備することを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
上記帯電処理手段は、
上記固定基板の所定領域に上記複数の帯状の駆動電極と並べて配置された少なくとも１つの帯状の第１の電極と、
上記移動子を挟んで上記第１の電極と対向するように配置された少なくとも１つの帯状の第２の電極と、
を有し、
上記帯電処理手段による上記帯電処理は、上記第１の電極と上記第２の電極との間に上記エレクトレットフィルムを帯電させるのに必要な高電圧を印加することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
上記第１の電極と上記第１の電極の隣に配置される駆動電極とが、上記駆動電極が上記第１の電極に印加される高電圧の影響を受けないような十分な間隔を空けて配置されることを特徴する請求項２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
上記帯電処理の際に、上記駆動手段は、上記複数の帯状の駆動電極に電圧印加を行って上記エレクトレットフィルムをステップ状に変位させ、
上記帯電処理手段は、上記エレクトレットフィルムのステップ状の変位に伴って上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電処理することを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
固定基板と、この固定基板上に第１の所定ピッチで配列された複数の帯状の駆動電極と、上記複数の帯状の駆動電極に対向して配置され、第２の所定ピッチで帯電処理が成されたエレクトレットフィルムとを有し、上記複数の帯状の駆動電極への電圧印加によって上記エレクトレットフィルムを静電駆動させることにより動作するシャッタ装置と、
上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電処理する帯電処理部と、
上記帯電処理において上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電させるのに必要な高電圧を外部から導入するための端子と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータ及びこの静電アクチュエータを利用したカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静電アクチュエータについての提案は成されており、例えば特許文献１では、複数の帯状の電極に印加された電圧により薄膜で構成された移動子に電荷を誘起し、移動子に誘起させた電荷と電極の電荷との間の静電力を利用して移動子を静電駆動する静電アクチュエータが提案されている。
【０００３】
また、静電アクチュエータの中には、特許文献２の提案のように、移動子を予め帯電処理が施されたエレクトレットフィルムで構成し、このエレクトレットフィルムに保持された電荷を利用して移動子を駆動する静電アクチュエータも提案されている。このようなエレクトレットフィルムを利用した静電アクチュエータでは、移動子の駆動時に電荷を誘起させる必要がなく、特許文献１の静電アクチュエータと比較して低電圧の駆動が可能である。また、このような静電アクチュエータをカメラのシャッタ装置等に応用するような試みもなされてきている。
【特許文献１】特開平８−２２０５９２号公報
【特許文献２】特開平４−１１２６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エレクトレットフィルムは、適正な素材に対して適正な条件で帯電処理を行うことによって実用的な使用期間を通じて一定量以上の電荷が確保されるが、エレクトレットフィルムが長期間に渡って使用されたり、過酷な環境で使用若しくは保管されたりした場合等では、帯電量が大幅に低下して所望の動作を実行させることが不可能になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、エレクトレットフィルムの帯電量低下による性能低下を回避して、常に所望の性能を発揮することができる静電アクチュエータ及びこのような静電アクチュエータを利用したカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による静電アクチュエータは、固定基板と、この固定基板上に第１の所定ピッチで配列された複数の帯状の駆動電極と、上記複数の帯状の駆動電極に対向して配置され、第２の所定ピッチで帯電処理が成されたエレクトレットフィルムと、上記複数の帯状の駆動電極への電圧印加によって上記移動子を静電駆動する駆動手段と、を有する静電アクチュエータにおいて、上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電処理する帯電処理手段を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様によるカメラは、固定基板と、この固定基板上に第１の所定ピッチで配列された複数の帯状の駆動電極と、上記複数の帯状の駆動電極に対向して配置され、第２の所定ピッチで帯電処理が成されたエレクトレットフィルムとを有し、上記複数の帯状の駆動電極への電圧印加によって上記エレクトレットフィルムを静電駆動させることにより動作するシャッタ装置と、上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電処理する帯電処理部と、上記帯電処理において上記エレクトレットフィルムを局所的に帯電させるのに必要な高電圧を外部から導入するための端子とを具備することを特徴とする。
【０００８】
これら第１及び第２の態様によれば、エレクトレットフィルムの帯電量が低下しても再び帯電処理を施すことができ、常に所望の性能を発揮することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エレクトレットフィルムの帯電量低下による性能低下を回避して、常に所望の性能を発揮することができる静電アクチュエータ及びこのような静電アクチュエータを利用したカメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
はじめに、エレクトレットを利用した静電アクチュエータの駆動原理について説明する。図１は、エレクトレットを利用した静電アクチュエータとこの静電アクチュエータの駆動回路とを示した図である。
【００１１】
図１において、固定基板１には、４本の駆動電極が並設されており、それぞれの駆動電極４には、駆動回路１０からの電圧信号線が接続されている。これらの電圧信号線には、４相の電圧信号が印加されるようになっている。従って、駆動電極４には、４本毎に同一の電圧信号が印加される。図１では、駆動電極４にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を付してこの電圧信号を区別している。
【００１２】
移動子２は、固定基板１との対向面に永久分極処理（エレクトレット処理）が施されたエレクトレット５を複数備えたエレクトレットフィルムである。
【００１３】
尚、この図は、あくまでも模式図であり、実際の静電アクチュエータに於ける電極やエレクトレットの数や配置間隔は、エレクトレットの極性やその配置形態、静電アクチュエータとして要求される駆動分解能や駆動速度等の様々な要因によって適宜決定されるものである。また、図１の静電アクチュエータの場合、正負の極性を有するエレクトレットが交互に配置されたタイプであるが、正又は負のエレクトレットを省略しても良い。
【００１４】
図１の左側には、上述した静電アクチュエータを駆動するための電圧信号を印加する電圧信号を発生するための駆動回路１０の構成が示されている。
【００１５】
駆動回路１０のパルス発生回路１２で生成した矩形波列（駆動パルス信号）は、位相器１５及び昇圧回路１４に供給される。昇圧回路１４では、入力された矩形波列が１００Ｖ程度まで昇圧されると共に、正負２つの極性を有する電圧信号に分岐されて、駆動電極４Ａ及び４Ｃに供給される。一方、位相器１５に入力された矩形波列は、入力された波形に対して９０°位相が遅れた波形となり、その後、昇圧回路１４に入力されて、上述と同様の２つの矩形波列となり、駆動電極４Ｂ及び４Ｄに供給される。
【００１６】
図２は、上記駆動回路１０によって作成されて、駆動電極４Ａ〜４Ｄに印加される電圧信号列の例を示したタイミングチャートである。このうち、図２（ａ）は駆動電極４Ａ、図２（ｂ）は駆動電極４Ｂ、図２（ｃ）は駆動電極４Ｃ、図２（ｄ）は駆動電極４Ｄのタイミングチャートである。
【００１７】
尚、駆動電極４Ａ〜４Ｄに印加される電圧信号の周期はＴであり、駆動電極４Ａ〜４Ｄの電圧の状態はＴ/４毎に変化する。即ち、駆動電極４Ａ〜４Ｄの電圧の状態は時間ｔ１〜ｔ４の４つの状態が、時間経過に対応して繰り返して変化する。
【００１８】
図３（ａ）〜（ｄ）は、上述した静電アクチュエータの動作を説明する図である。尚、図３（ａ）〜（ｄ）に於いて、同図右側方向を移動子２の進行方向として、移動子２の後方側（左側）に正極（プラス）のエレクトレット５ａ、前方側（右側）に負極（マイナス）のエレクトレット５ｂが配列されているものとする。
【００１９】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示される時間ｔ１に切り替わった直後のエレクトレットと駆動電極４の電圧の状態（極性）を示している。
【００２０】
この状態に於いて、正極のエレクトレット５ａは、駆動電極４Ａ（正極）から反発力を受け、駆動電極４Ｂ（負極）から吸引力を受ける。また、負極のエレクトレット５ｂは、駆動電極４Ｃ（負極）から反発力を受け、駆動電極４Ｄ（正極）から吸引力を受ける。このため、移動子２は、図３（ａ）の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ分右方向に移動する。
【００２１】
図３（ｂ）は、時間ｔ２に切り替わった直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。
【００２２】
この状態に於いて、エレクトレット５ａは、駆動電極Ｂ（正極）から反発力を受け、駆動電極４Ｃ（負極）から吸引力を受ける。また、エレクトレット５ｂは、駆動電極４Ｄ（負極）から反発力を受け、駆動電極４Ａ（正極）から吸引力を受ける。このため、移動子２は、図３（ｂ）の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ分移動する。
【００２３】
同様に、図３（ｃ）は、時間ｔ３に切り替わった直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。
【００２４】
この状態に於いて、エレクトレット５ａは、駆動電極４Ｃ（正極）から反発力を受け、駆動電極４Ｄ（負極）から吸引力を受ける。また、エレクトレット５ｂは、駆動電極４Ａ（負極）から反発力を受け、駆動電極４Ｂ（正極）から吸引力を受ける。このため、移動子２は、図３（ｃ）の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ分移動する。
【００２５】
更に、図３（ｄ）は、時間ｔ４に切り替わった直後のエレクトレットと駆動電極の電圧の状態を示している。
【００２６】
この状態に於いて、エレクトレット５ａは、駆動電極４Ｄ（正極）から反発力を受け、駆動電極４Ａ（負極）から吸引力を受ける。また、エレクトレット５ｂは、駆動電極４Ａ（負極）から反発力を受け、駆動電極４Ｃ（正極）から吸引力を受ける。このため、移動子２は、図３（ｄ）の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄ分移動する。
【００２７】
上述したように、移動子２は１つの駆動電極ピッチｄ移動し、この動作が繰り返されることで、移動子２は図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）のように右方向（図示矢印Ｆ方向）に移動する。尚、移動子２を図の左方向に移動するためには、駆動電極４に印加する電圧の極性を逆順で切り替えれば良い。
【００２８】
次に、上記したような駆動原理で駆動する静電アクチュエータの再帯電処理について説明する。ここで、再帯電処理とは、帯電量が低下したエレクトレットの帯電量を回復させる処理のことである。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、帯電処理を行うための構成を有する静電アクチュエータの一例としてのカメラのシャッタ装置の模式図である。ここで、図４（ａ）はシャッタ装置を正面方向から見たときの図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のシャッタ装置を側面から見たときの図である。
【００２９】
図４（ａ）において、固定基板２０には、上述したような４相の駆動電極２２が第１の所定ピッチで並設されている。駆動電極２２には、図示を省略した電圧信号線が接続されており、４相の駆動パルス信号が印加される。その結果、上述したような駆動原理に基づいて第２の所定ピッチでエレクトレット化処理が施された移動子（エレクトレットフィルム）２１が移動する。ここで、移動子２１は遮光性を有しており、移動子２１が移動することによって、固定基板２０に設けられた撮像領域２３が遮蔽若しくは開放される。ここで、撮像領域２３は開口部若しくはガラス等の透明材で構成された透光部であり、図示しない撮影光学系を介して入射した被写体光を図示しない撮像素子側に通過させることが可能なように構成されている。
【００３０】
また、図４（ｂ）に示すように、本シャッタ装置は、固定基板２０にガラス等の透明材で構成された保護部材２５が、スペーサ２６を介して積層されて構成されており、これによって移動子２１の移動空間が確保されるようになっている。
【００３１】
ここで、本シャッタ装置には、エレクトレットの再帯電処理を施すために、固定基板２０と保護部材２５とに、図４（ａ）に示すようにして再帯電用電極２４が形成されている。ここで、固定基板２０側の再帯電用電極２４は、駆動電極２２を一部で取り除いた空き領域に駆動電極２２と並べて形成されている。また保護部材２５側の再帯電用電極２４は、固定基板２０側の再帯電用電極２４に対向するようにして形成されている。ここで、これら再帯電用電極２４の幅は移動子２１に形成されたエレクトレットの幅と等しくするようにする。なお、再帯電用電極２４は、通常のシャッタ駆動時には使用されない電極である。
【００３２】
再帯電処理では、上記したような駆動原理に従って移動子２１を変位させ、この移動子２１の変位に応じて再帯電用電極２４に高電圧（１０００Ｖ程度）を印加し、この高電圧によって２つの再帯電用電極２４の間に発生する電界により、移動子２１を局所的にエレクトレット化する。なお、再帯電用電極２４に高電圧を印加する際に周囲の駆動電極２２に影響がないように、固定基板２０側の再帯電用電極２４を形成する際には、両隣の駆動電極２２との間に隙間を設けるようにして形成することが好ましい。例えば、駆動電極２２のピッチが２０μｍ程度であるとすると、固定基板２０側の再帯電用電極２４と周囲の電極は１００μｍ程度離しておけば、駆動電極２２が再帯電用電極に印加される高電圧の影響を受けることがない。
【００３３】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、再帯電用処理について説明するための図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）において再帯電用電極２４には、高電圧印加用の高電圧源２７が接続されている。
【００３４】
例えば、移動子２１に形成されたエレクトレット２８ａを正極とする再帯電処理を施す場合には、駆動電極２２に４相の電圧信号を印加してエレクトレット２８ａが、図５（ａ）に示す再帯電用電極２４の位置にくるように移動子２１を移動させる。この状態で固定基板２０側の再帯電用電極２４に負の電位を与え、保護部材２５側の再帯電用電極２４に正の電位を与えるように高電圧源２７から高電圧を印加する。これにより、エレクトレット２８ａが再分極して駆動電極２２側が正に帯電する。
【００３５】
また、エレクトレット２８ａの左隣のエレクトレット２８ｂを負極とする再帯電処理を施す場合には、移動子２１を図５（ａ）の状態から１ステップ分（Ｔ/４周期分）だけ変位させて、図５（ｂ）に示すように、エレクトレット２８ｂを再帯電用電極２４の位置に移動させる。この状態で固定基板２０側の再帯電用電極２４に正の電位を与え、保護部材２５側の再帯電用電極２４に負の電位を与えるように高電圧源２７から高電圧を印加する。これにより、エレクトレット２８ｂが再分極して駆動電極２２側が負に帯電する。
【００３６】
さらに、エレクトレット２８ｂの左隣のエレクトレット２８ｃを正極とする再帯電処理を施す場合には、移動子２１を、図５（ｂ）の状態からさらに１ステップ分だけ変位させて、図５（ｃ）に示すように、エレクトレット２８ｃを再帯電用電極２４の位置に移動させる。この状態で固定基板２０側の再帯電用電極２４に負の電位を与え、保護部材２５側の再帯電用電極２４に正の電位を与えるように高電圧源２７から高電圧を印加する。これにより、エレクトレット２８ｃが再分極して駆動電極２２側が正に帯電する。
【００３７】
さらに、エレクトレット２８ｃの左隣のエレクトレット２８ｄが負極になるように再帯電処理を施す場合には、移動子２１を、図５（ｃ）の状態からさらに１ステップ分だけ変位させて、図５（ｄ）に示すように、エレクトレット２８ｄを再帯電用電極２４の位置に移動させる。この状態で固定基板２０側の再帯電用電極２４に正の電位を与え、保護部材２５側の再帯電用電極２４に負の電位を与えるように高電圧源２７から高電圧を印加する。これにより、エレクトレット２８ｄが再分極して駆動電極２２側が負に帯電する。
【００３８】
以後、同様の処理を移動子２１に並設された全てのエレクトレットに対して行うことで、エレクトレットの再帯電処理が完了する。
【００３９】
ここで、再帯電用電極２４は、図５（ａ）〜図５（ｄ）の例では、移動子２１を１ステップづつ変位させるようにしているが、実際には移動子２１に形成されたエレクトレットのピッチに応じて変位量を変えるようにする。例えば、エレクトレットが図１のように形成されている場合には、２ステップづつ（Ｔ/２）移動子２１を変位させる毎に高電圧印加を行うようにする。また、高電圧源２７によって印加する高電圧の極性も移動子２１に形成されたエレクトレットの極性によって変化させる。図５（ａ）〜図５（ｂ）の例は、図１のように駆動電極２２と対向する面に正負両極性のエレクトレットが形成されている場合の例である。駆動電極２２と対向する面に、正負何れか一方の極性のエレクトレットのみが形成されている場合には、高電圧源２７の極性を変更する必要はない。
【００４０】
図６は、本シャッタ装置を搭載したカメラのブロック構成図である。なお、図６の構成は、シャッタ装置とその駆動回路、及びエレクトレットの再帯電処理に関する構成についてのみ示したものである。その他の構成は、従来のカメラと同様のものがそのまま適用できるので、ここでは図示を省略している。
【００４１】
図６のカメラは、カメラ制御ユニット１００とシャッタ装置２００とから構成されている。また、カメラ外部に設けられた端子１０４を介して高電圧ユニット３００が着脱自在なように構成されている。  
カメラ制御ユニット１００は、シャッタ装置２００を上述した原理に従って駆動するための制御ユニットであり、メインＣＰＵ１０１と、シャッタ駆動制御回路１０２と、駆動回路１０３とから構成されている。
【００４２】
メインＣＰＵ１０１は、シャッタ駆動を含むカメラ全体の制御を行う制御部である。露光時等では、シャッタの開閉指示やそのときのシャッタ速度等を指示する信号がメインＣＰＵ１０１からシャッタ駆動制御回路１０２に出力される。シャッタ駆動制御回路１０２は、上記駆動回路１０におけるパルス発生回路１２を含む回路である。このシャッタ駆動制御回路１０２にメインＣＰＵ１０１からのシャッタの駆動指示信号が入力された場合には、その指示に応じた駆動パルス信号がシャッタ駆動制御回路１０２から駆動回路１０３に出力される。駆動回路１０３ではシャッタ駆動制御回路１０２から入力された駆動パルス信号に応じて４相の電圧信号が生成されて、生成された電圧信号がシャッタ装置２００に印加される。
【００４３】
シャッタ装置２００は、固定基板２０１と、駆動電極２０２と、移動子２０３と、再帯電用電極２０４と、保護部材２０５と、スペーサ２０６とから構成されている。そして、駆動回路１０３から印加された４相の電圧信号に応じて上記した駆動原理に基づいて移動子２０３が所定の速度で所定の方向に移動する。
【００４４】
また、再帯電処理時において、シャッタ駆動制御回路１０２では、駆動回路１０３に所定数の駆動パルス信号が出力される毎（即ち、所定量移動子２０３を移動させるように指示を行った後に）に、高電圧ユニット３００に、高電圧の印加開始及び印加する高電圧の極性を指示する制御信号が出力される。高電圧ユニット３００内の高電圧源３０１では、制御端子ＣＯＮＴを介してシャッタ駆動制御回路１０２から制御信号が入力されると、端子Ｖ１、端子Ｖ２との間に高電圧が発生して、シャッタ装置２００の再帯電用電極２０４に高電圧が印加される。
【００４５】
以上説明したように、本一実施形態によれば、エレクトレットの帯電量が低下しても再帯電することができる。
【００４６】
なお、図４（ａ）において、再帯電用電極２４は固定基板２０及び保護部材２５の中央に形成されているが、必ずしも中央に形成する必要は無い。また、再帯電用電極の数も１組に限るものではない。ただし、再帯電用電極の数を多くしすぎると、シャッタ駆動に影響を与えるおそれがあるので、シャッタ駆動に影響しない程度の数にすることが好ましい。
【００４７】
また、本一実施形態では、エレクトレットの再帯電を行うために電極を配置してその電極に高電圧を印加するようにしているが、電子ビーム源などを組み付けることで再帯電を行う手法も考えられる。
【００４８】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００４９】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】静電アクチュエータの断面を模式的に示すと共に該静電アクチュエータの駆動回路を示した図である。
【図２】駆動電極に印加される４相電圧信号の例を示したタイミングチャートである。
【図３】静電アクチュエータの動作を説明する図である。
【図４】本発明の静電アクチュエータに係る一実施形態としてのシャッタ装置の構成を示す図であって、図４（ａ）はシャッタ装置の正面図であり、図４（ｂ）はシャッタ装置の側面図である。
【図５】再帯電処理について説明するための図である。
【図６】本発明の静電アクチュエータに係る一実施形態としてのシャッタ装置を含むカメラの構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２０，２０１…固定基板、２，２１，２０３…移動子、４Ａ〜４Ｄ，２２，２０２…駆動電極、５ａ，５ｂ，２８ａ〜２８ｄ…エレクトレット、１０，１０３…駆動回路、１２…パルス発生回路、１４…昇圧回路、１５…位相器、２４，２０４…再帯電用電極、２５，２０５…保護部材、２６，２０６…スペーサ、２７，３０１…高電圧源、１００…カメラ制御ユニット、１０１…メインＣＰＵ、１０２…シャッタ駆動制御回路、１０４…端子、２００…シャッタ装置、３００…高電圧ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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