DE69218351T2

DE69218351T2 - Elektrostatischer aktuator und verfahren zum steuern desselben

Info

Publication number: DE69218351T2
Application number: DE69218351T
Authority: DE
Inventors: Saku Egawa; Toshiro - Higuchi; Katsuhide Fujitsu Limit Natori; Toshiki - Niino; Fumio Fujitsu Limited Tabata
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JP3159729B2; DE69218351D1; WO1992022125A1; US5534740A; EP0546186A4; EP0546186A1; EP0546186B1; JPH0622562A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Betätiger, der durch elektrostatische Energie angetrieben wird, spezifischer auf einen elektrostatischen Betätiger, der effizient gesteuert werden kann, ohne daß die Merkmale davon nachteilig beeinflußt werden, und auf ein Verfahren zum Steuern des elektrostatischen Betätigers.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Elektrostatische Generatoren sind allgemein bekannt als Einrichtungen zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrostatische Energie. Die Funktion des elektrostatischen Motors ist umgekehrt zu jener des elektrostatischen Generators; das heißt der elektrostatische Motor wandelt elektrostatische Energie in mechanische Energie um.
Der elektrostatische Motor hat eine lange Geschichte; Untersuchungen über den elektrostatischen Motor werden bereits seit dem 18. Jahrhundert durchgeführt. Der elektrostatische Motor wird beispielsweise in Seidenki Gakkai, "Seidenki Hando Bukku", Ohmu-sha, S. 654-675, detailliert beschrieben. In diesem Buch wird ein Induktionsmotor gezeigt, der eine Verzögerung der Polarisation eines Dielektrikums verwendet. Das Prinzip des Induktionsmotors basiert auf der Tatsache, daß ein Dielektrikum polarisiert wird, wenn es in ein elektrisches Feld gesetzt wird, und der Induktionsmotor verwendet die Verzögerung der Polarisation des Dielektrikums. Das heißt, wenn ein dielektrischer Rotor in ein rotierendes elektrisches Feld, das in einem Stator erzeugt wird, gesetzt wird, wird bewirkt, daß eine dielektrische Last auf den Rotor dem rotierenden elektrischen Feld durch die Verzögerung der Polarisation nacheilt. Die Wechselwirkung zwischen den Ladungen des Rotors und dem rotierenden elektrischen Feld erzeugen ein Drehmoment. Ein anderer Typ eines Motors verwendet einen Widerstand anstelle eines Dielektrikums. Dieser Motor verwendet eine Verzögerung von Ladungen, die im Widerstand induziert werden, der in ein rotierendes elektrisches Feld gesetzt wird, relativ zur Richtung des elektrischen Felds.
Der bekannte elektrostatische Motor hat jedoch die folgenden Probleme.
(a) Die Anziehung zwischen dem Widerstand und den Elektroden macht die Verwendung eines Filmwiderstands schwierig.
(b) Der elektrostatische Motor ist eine Rotationsstruktur, die einen Stator und einen Rotor umfaßt, und der Stator und der Rotor sind mit einem Spalt dazwischen angeordnet, und Lager und dgl. werden zum Aufrechterhalten des Spalts verwendet. Demgemäß ist es schwierig, den Stator und den Rotor mit einem kleinen Spalt dazwischen über eine große Fläche anzuordnen. Jeder des Stators und des Rotors muß eine ausreichend große Dicke und eine hohe Steifigkeit aufweisen, um den Stator und den Rotor mit einem kleinen Spalt dazwischen anzuordnen, wodurch die Kraftdichte, d.h. pro Flächeneinheit produzierte Kraft, reduziert wird.
Daher war es schwierig, den elektrostatischen Motor in einer kompakten Konstruktion auszubilden, und die Kraftdichte des elektrostatischen Motors ist relativ niedrig.
Ein elektrostatischer Betätiger, der die obigen Probleme löst, wird beispielsweise in "Film actuators: planar, electrostatic surface driven actuators", S. Egawa et al., IEEE MicroElectro Mechanical Systems, NARA (JP), 30. Januar - 2. Februar 1991, S. 9-14, und "Electrostatic Actuator Employing a Moving Resistor", Denki Gakkai Zenkoku Taikai 1989, Koen Ronbun-shu, Nr. 737, vorgeschlagen. Dieser elektrostatische Betätiger umfaßt einen Stator, der mit einer Vielzahl gegeneinander isolierter Streifenelektroden, einem sich bewegenden Glied, das gegenüber dem Stator angeordnet ist, einer Ladungsmuster-Induktionseinrichtung zum Induzieren eines Ladungsmusters in der Nähe der Oberfläche des sich bewegenden Glieds gemäß einem an die Streifenelektroden angelegten Spannungsmuster, Zubehör und einer Steuereinrichtung zum Ändern der an die Streifenelektroden angelegten Spannung zum Treiben des sich bewegenden Glieds versehen ist.
Ein Mechanismus zum Erzeugen einer Antriebskraft durch statische Elektrizität wird nachstehend mit Bezugnahme auf Fig.3(A), 3(B) und 3(C) beschrieben.
Wenn vorherbestimmte Spannungen an die Vielzahl von Streifenelektroden eines ersten Glieds, wie eines Stators, angelegt werden, werden Ladungen in Teilen eines zweiten Glieds, wie eines sich bewegenden Glieds, gegenüber den Streifenelektroden durch die von den Streifenelektroden (1) erzeugten elektrischen Felder gesammelt. Dann wird das sich bewegende Glied 2 zum Stator angezogen und durch eine Reibungskraft stabil auf dem Stator gehalten. Dann werden die an die Streifenelektroden angelegten Spannungen geändert, um das Spannungsmuster zu verschieben, und demgemäß werden Ladungen mit denselben Polaritäten wie jenen einer Position des sich bewegenden Glieds in den Streifenelektroden genau gegenüber dem Teil des sich bewegenden Glieds erzeugt, so daß eine Abstoßungskraft zwischen dem sich bewegenden Glied und den Streifenelektroden wirkt, um das sich bewegende Glied zum Schweben über dem Stator zu bringen, oder um die zwischen dem Stator und dem sich bewegenden Glied wirkende Reibungskraft zu reduzieren. Da die entsprechenden Polaritäten der benachbarten Streifenelektroden zueinander entgegengesetzt sind, wird das sich bewegende Glied horizontal um eine Distanz im wesentlichen gleich dem Abstand der Streifenelektroden durch die Anziehung zwischen den Ladungen an einem Teil des sich bewegenden Glieds und jenen an den Streifenelektroden, benachbart einer dem Teil gegenüberliegenden, bewegt, und dann wird das sich bewegende Glied erneut zum Stator angezogen und durch die Anziehung zwischen den darauf gesammelten Ladungen und den Streifenelektroden (2) stabil auf dem Stator gehalten. Das Spannungsmuster wird wiederholt verschoben, um das sich bewegende Glied kontinuierlich zu verschieben.
Die Antriebsgeschwindigkeit dieses elektrostatischen Betätigers ist hauptsächlich von einer Spannungsmuster-Verschiebungsperiode abhängig, und daher ist die Antriebsgeschwindigkeit des sich bewegenden Glieds größer, wenn die Spannungsmuster-Verschiebungsperiode kürzer ist.
Da der bekannte elektrostatische Betätiger von einem Steuerkreissystem gesteuert wird, kann der tatsächliche Zustand des elektrostatischen Betätigers nicht korrekt erkannt werden. Die Mechatronik-Technologie, die als signifikante Grundlage der modernen Industrien dient, ist die Integration von Antriebsquellen, Detektoren und Steuertechnologie zum Steuern der Antriebsquellen und Detektoren, wobei die Detektoren und Steuertechnologie die Antriebsquellen steuern, um die Fähigkeiten der Antriebsquellen bestmöglich auszunützen. Wenn Betätiger weder mit Detektoren noch Steuereinrichtungen kombiniert werden, sind sie praktisch unwirksam. Demgemäß ist es wesentlich, den elektrostatischen Betätiger in Kombination mit Detektoren zu verwenden, und den elektrostatischen Betätiger durch ein geeignetes Steuersystem zu steuern, um den elektrostatischen Betätiger effektiv für praktische Zwecke einzusetzen.
Probleme, die beim Betrieb des elektrostatischen Betätigers bei einer hohen Antriebsgeschwindigkeit entstehen, können durch die Mechatronik gelöst werden. Wie oben angegeben kann die Antriebsgeschwindigkeit des elektrostatischen Betätigers durch die verkürzung der Periode zur Änderung der an die Streifenelektroden angelegten Spannungen erhöht werden. Die Periode kann jedoch nicht unter die Zeit verkürzt werden, die das sich bewegende Glied benötigt, um sich um eine dem Abstand der Streifenelektroden entsprechende Distanz zu bewegen, da die Bewegung des sich bewegenden Glieds der Verschiebung des Spannungsmusters nacheilt, und ein Aussetzen ähnlich jenem, das in Schrittmotoren vorkommt, im elektrostatischen Betätiger auftritt, wenn die Spannungen in einer Periode geändert werden, die kürzer ist als die Zeit, die das sich bewegende Glied benötigt, um sich um eine dem Abstand der Streifenelektroden entsprechende Distanz zu bewegen. Demgemäß ist es möglich, das sich bewegende Glied mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit zu bewegen, indem die Zeit geschätzt wird, die das sich bewegende Glied benötigt, um sich um eine dem Abstand der Streifenelektroden entsprechende Distanz zu bewegen, und das Spannungsmuster in einer der geschätzten Zeit entsprechenden Periode geändert wird. Es ist jedoch schwierig, die Zeit zu schätzen, die das sich bewegende Glied benötigt, um sich um eine dem Abstand der Streifenelektroden entsprechende Distanz zu bewegen, da die Zeit, die das sich bewegende Glied benötigt, um sich um eine dem Abstand der Streifenelektroden entsprechende Distanz zu bewegen, von vielen Faktoren und der Leistung komplizierter Mechanismen abhängig ist. Ein derartiges Problem kann durch die Messung der Position des sich bewegenden Glieds mittels eines Positionssensors anstelle der Messung der Zeit gelöst werden. Der Positionssensor ist jedoch im allgemeinen teuer, bedeutet eine zusätzliche Masse für das sich bewegende Glied und erfordert Signalleitungen. Daher beeinflußt die Verwendung eines Positionssensors die Ausbildung des elektrostatischen Betätigers mit einer leichtgewichtigen Konstruktion, einer hohen Kraftdichte und niedrigen Kosten nachteilig.
Wie oben angegeben werden Ladungen auf dem sich bewegenden Glied des elektrostatischen Betätigers erzeugt, und das sich bewegende Glied wird durch die Wechselwirkung zwischen den auf dem sich bewegenden Glied erzeugten Ladungen und auf dem Stator erzeugten Ladungen getrieben. Daher wird die Verteilung der Ladungen auf dem sich bewegenden Glied allmählich gestört, während das sich bewegende Glied zur Bewegung getrieben wird, und schließlich wird keine Antriebskraft erzeugt, wenn die induzierten Ladungen nicht fest auf dem sich bewegenden Glied fixiert sind. Da die permanente Fixierung der induzierten Ladungen schwierig ist, müssen Ladungen auf dem sich bewegenden Glied erneut erzeugt werden, wenn die Verteilung der Ladungen gestört wird. Da ein Nachladen ungeachtet der Position des sich bewegenden Glieds möglich ist, kann das sich bewegende Glied nachgeladen werden, wenn die Verteilung der Ladungen vollständig gestört ist, und keine Antriebskraft erzeugt wird. Es dauert jedoch eine lange Zeit, das sich bewegende Glied in einem derartig perfekten Initialzustand nachzuladen. Daher wird, wenn möglich, das sich bewegende Glied gestoppt, so daß ein Teil des sich bewegenden Glieds mit den verbleibenden Restladungen einen Teil genau über einer benachbarten Elektrode erreicht, bevor die Ladungsverteilung vollständig gestört ist, und die Positionssteuerung des sich bewegenden Glieds unmöglich wird, und dann werden Spannungen an die Elektroden zum Auffüllen des sich bewegenden Glieds mit Ladungen angelegt, um die zum Nachladen des sich bewegenden Glieds erforderliche Zeit zu verkürzen. Übermäßig häufiges Nachladen bedeutet jedoch ein Hindernis für den Antrieb des sich bewegenden Glieds. Daher muß das sich bewegende Glied zur geeigneten Zeit nachgeladen werden, die durch die Ermittlung des geladenen Zustands auf dem sich bewegenden Glied bestimmt wird, während das sich bewegende Glied getrieben wird. Der geladene Zustand kann unter Verwendung eines Oberflächenpotentiometers ermittelt werden. Das Oberflächenpotentiometer ist jedoch ähnlich dem obigen Positionssensor nicht unbedingt zur Verwendung in Kombination mit dem elektrostatischen Betätiger geeignet.
Die JP-63-095864-A offenbart einen kapazitiven elektrostatischen Betätiger, bei welchem die Position des Rotors durch die Überwachung von Änderungen der elektrostatischen Kapazität mittels einer Vielzahl von Detektionselektroden genau detektiert werden kann.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrostatischen Betätiger vorzusehen, welcher ein sich bewegendes Glied aufweist, und eine Sensoreinrichtung enthält, die die Position des sich bewegenden Glieds bestimmen kann, und die Verteilung von Ladungen auf dem sich bewegenden Glied detektieren kann, ohne daß die Merkmale des elektrostatischen Betätigers nachteilig beeinflußt werden, und ein einfaches Verfahren zum effizienten Treiben eines derartigen elektrostatischen Betätigers vorzusehen.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung einen elektrostatischen Betätiger vor, mit:
einem ersten Glied, das mit einer Vielzahl streifenförmiger Treiberelektroden versehen ist, die gegeneinander isoliert und in vorherbestimmten Intervallen entlang einer vorherbestimmten Richtung angeordnet sind;
einem elektrisch isolierenden zweiten Glied, das auf dem ersten Glied in Kontakt mit der Oberfläche des letzteren angeordnet ist; und
einer Einrichtung zur Änderung der an die Treiberelektroden angelegten Spannungen, um temporär den zwischen dem ersten und zweiten Glied wirkenden Auflagedruck durch elektrostatische Abstoßung zu reduzieren, und um zumindest entweder das erste Glied oder das zweite Glied durch eine elektrostatische Kraft benachbarter Elektroden zu bewegen;
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Detektionselektroden in einer vorherbestimmten Position angeordnet ist, die auf dem ersten Glied gebildet ist, jede mit einer vorherbestimmten Phase in bezug auf die Treiberelektroden;
eine Detektionseinrichtung zum Detektieren der Position des zweiten Glieds in bezug auf das erste Glied und des Zustands von auf dem zweiten Glied induzierten Ladungen durch die Detektion eines elektrischen Signals, das in der oder jeder Detektionselektrode induziert wird, vorgesehen ist; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Spannungsänderungseinrichtung ansprechend auf die detektierte Position des zweiten Glieds vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Steuern eines derartigen elektrostatischen Betätigers vor, welches den elektrostatischen Betätiger unter Verwendung der in der Detektionselektrode oder den Detektionselektroden induzierten elektrischen Signale treibt, wie im beigeschlossenen Anspruch 8 definiert.
Da der elektrostatische Betätiger der vorliegenden Erfindung nur mit der Detektionselektrode oder den Detektionselektroden, die auf dem ersten Glied gebildet ist bzw. sind, als Sensoreinrichtung versehen ist, werden die Merkmale des elektrostatischen Betätigers, wie leichtgewichtige Konstruktion, hohe Kraftdichte und niedrige Kosten, kaum verschlechtert.
Das Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers der vorliegenden Erfindung verarbeitet die elektrischen Signale, die in der Detektionselektrode oder den Detektionselektroden induziert werden, direkt und verwendet die verarbeiteten elektrischen Signale als Steuerinformationen, anstatt die elektrischen Signale in Positionsinformationen umzuwandeln. Daher kann der elektrostatische Betätiger einfach und effizient gesteuert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 ist eine Draufsicht eines elektrostatischen Betätigers in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.2 ist eine Schnittansicht eines elektrostatischen Betätigers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.3(A), 3(B) und 3(C) sind schematische Schnittansichten zur Unterstützung der Erläuterung des Prinzips, gemäß dem der elektrostatische Betätiger getrieben wird;
Fig.4(A), 4(B) und 4(C) sind schematische Ansichten und eine graphische Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung des Prinzips, auf dem ein in einem elektrostatischen Betätiger enthaltener Sensor basiert;
Fig.5 ist ein Blockbild eines elektrostatischen Betätigers in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.6(A), 6(B), 6(C) und 6(D) sind schematische Ansichten und eine graphische Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung der Spannungsvariation, die an einer Detektionselektrode auftritt, während sich das zweite Glied eines elektrostatischen Betätigers bewegt;
Fig.7(A) und 7(B) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der zweiten Ausführungsform;
Fig.8(A), 8(B) und 8(C) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der zweiten Ausführungsform;
Fig.9(A) und 9(B) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der zweiten Ausführungsform;
Fig.10 ist ein Blockbild eines Antriebssystems zum Treiben eines elektrostatischen Betätigers in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.11(A) und 11(B) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der dritten Ausführungsform;
Fig.12(A), 12(B) und 12(C) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der dritten Ausführungsform;
Fig.13(A) und 13(B) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der dritten Ausführungsform;
Fig.14 ist ein Blockbild eines elektrostatischen Betätigers in einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.15 ist ein Blockbild eines elektrostatischen Betätigers in einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.16(A), 16(B) und 16(C) sind Blockbilder und eine graphische Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der fünften Ausführungsform; und
Fig.17(A) und 17(B) sind Blockbilder zur Unterstützung der Erläuterung eines Verfahrens zum Treiben des elektrostatischen Betätigers in der fünften Ausführungsform

BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
Fig.1 und 2 sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines elektrostatischen Betätigers in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig.2 gezeigt, hat ein erstes Glied 5 eine Isolierplatte und Streifenelektroden 1, die in oder an der Oberfläche der Isolierplatte in einer radialen Anordnung vergraben sind. Die Streifenelektroden 1 sind in drei Gruppen geteilt, d.h. eine Gruppe von Treiberelektroden 2, eine Gruppe von Abschirmelektroden 3 und eine Gruppe von Detektionselektroden 4. Die Streifenelektoden 1 jeder Gruppe sind in drei Phasen geteilt. Wie in Fig.1 als Beispiel gezeigt, sind 1380 Streifenelektroden in 1128 Treiberelektroden 2, 24 Abschirmelektroden 3 und 228 Detektionselektroden 4 geteilt, und ein effektiver Elektrodenteil hat einen Innendurchmesser von 50 mm und einen Außendurchmesser von 100 mm.
Ein zweites Glied 6, das oben auf dem ersten Glied 5 angeordnet ist, ist beispielsweise ein PET-Isolierfilm mit einer Dicke von 25 µm. Eine Ionenquelle 7, d.h. eine zusätzliche Anordnung, zum Induzieren von Ladungen auf dem zweiten Glied ist über dem zweiten Glied 6 angeordnet.
Das Prinzip, gemäß dem der elektrostatische Betätiger getrieben wird, wird mit Bezugnahme auf Fig.3(A), 3(B) und 3(C) beschrieben, und das Prinzip, gemäß dem ein im elektrostatischen Betätiger enthaltener Sensor funktioniert, wird in Verbindung mit dem ersteren Prinzip beschrieben.
Die Ionenquelle 7 wird betrieben, und Spannungen werden an die Treiberelektroden 2A, 2B und 2C mit drei verschiedenen Phasen angelegt, wie in Fig.3(A) gezeigt. Dann werden Ionen mit Polaritäten entgegengesetzt zu jenen der Treiberelektroden 2A, 2B und 2C von den Treiberelektroden 2A, 2B bzw. 2C angezogen, und Ladungen mit unterschiedlicher Polarität werden an der Oberfläche des zweiten Glieds 6 induziert, wie in Fig.3(A) dargestellt.
Nachdem sich die Ladungen so an der Oberfläche des zweiten Glieds 6 abgesetzt haben, wird die Ionenquelle 7 gestoppt, und dann wird das Spannungsmuster in der Richtung nach rechts um eine Distanz verschoben, die dem Abstand der Treiberelektroden 2 entspricht, wie in Fig.3(B) gezeigt. Demgemäß ändern sich die Polaritäten der Ladungen an den Treiberelektroden 2 sofort, während die Polaritäten der Ladungen am zweiten Glied 6, d.h. dem Isolierfilm, unverändert bleiben, da die Ionenquelle 7 gestoppt ist.
So wirken eine Hebekraft und eine Treibkraft, d.h. eine Kraft nach oben und eine Kraft nach rechts, wie in Fig.3 ersichtlich, auf das zweite Glied 6, um dasselbe um eine Distanz zu verschieben, die dem Abstand der Treiberelektroden 2 entspricht. Das Spannungsmuster wird kontinuierlich verschoben, um das zweite Glied 6 zu einer kontinuierlichen Bewegung zu treiben.
Die vorliegende Erfindung verwendet das folgende Detektionsprinzip zum Detektieren der Position des sich bewegenden Glieds des elektrostatischen Betätigers, der gemäß dem obigen Prinzip getrieben wird. Wenn sich das zweite Glied 6 bewegt, das in einem in Fig.3(A) bis 3(C) dargestellten Zustand geladen ist, passieren ein neutraler Abschnitt (0-Abschnitt), ein positiv geladener Abschnitt (+-Abschnitt) und ein negativ geladener Abschnitt (--Abschnitt) jede Streifenelektrode des ersten Glieds 5 sequentiell, wie in Fig.4(A) bis 4(C) gezeigt.
Wenn eine Detektionselektrode 4 vorgesehen ist, ist das Potential einer Detektionselektrode 4, an die keine Spannung angelegt wird, vom elektrischen Zustand des Abschnitts des zweiten Glieds 6 abhängig, der der Detektionselektrode 4 entspricht, das heißt das Potential der Detektionselektrode 4 ist von der Position des sich bewegenden Glieds abhängig, vorausgesetzt, daß die Ladungsverteilung am zweiten Glied 6 festgelegt ist. Daher kann das Potential der Detektionselektrode 4 als Positionsinformationen verwendet werden, welche die Position des zweiten Glieds 6, d.h. des sich bewegenden Glieds, angeben.
In dieser Ausführungsform werden einige Streifenelektroden, die in einer radialen Anordnung angeordnet sind, als Detektionselektrode 4 verwendet, und die Detektionselektroden 4 sind auch in drei Phasen geteilt. Wenn der 0-Abschnitt, dessen Potential Null ist, in der Nähe der Detektionselektrode 4 ist, wie in Fig.4(A) gezeigt, variiert das Potential der Detektionselektrode 4 regelmäßig mit der Bewegung des zweiten Glieds 6, wie in Fig.4(D) dargestellt. Wenn der +-Abschnitt oder der --Abschnitt des zweiten Glieds 6 in der Nähe der Detektionselektrode 4 ist, wie in Fig.4(B) oder 4(C) gezeigt, variiert das Potential der Detektionselektrode 4 durch ein lokales Maximum oder ein lokales Minimum, wie in Fig.4(D) dargestellt, und daher ist die Beziehung zwischen der Verschiebung des zweiten Glieds 6 und dem Potential der Detektionselektrode 4 keine Eins-zu-Eins-Entsprechung. Deshalb ist eine logische Verarbeitungsoperation notwendig, um die Verschiebung des sich bewegenden Glieds aus dem Potential der einzelnen Detektionselektrode für gesamte Abschnitte des ersten und zweiten Glieds zu bestimmen. Es ist zu beachten, daß, da die Detektionselektroden 4 jeweils mit drei Phasen verbunden sind, und der 0-Abschnitt des zweiten Glieds 6 unbedingt in der Nähe der Detektionselektrode 4 mit einer der drei Phasen ist, die Position des zweiten Glieds 6 leicht unter Verwendung des Potentials der Detektionselektrode 4 mit einer dem 0-Abschnitt des zweiten Glieds 6 entsprechenden Phase bestimmt werden kann.
Da das Potential der Detektionselektrode 4 durch die Ladungen am zweiten Glied 6 induziert wird, sinkt der Absolutwert des Potentials der Detektionselektrode, wenn die Ladungsmenge am zweiten Glied 6 abnimmt, während das zweite Glied 6 zur Bewegung getrieben wird. Obwohl das Potential der Detektionselektrode 4 nicht direkt der Position des zweiten Glieds 6 entspricht, kann die Position des zweiten Glieds 6 zu einer beliebigen Zeit detektiert werden, indem die Amplitude der Variation des Potentials der Detektionselektrode 4, beispielsweise +, -, 0, während der Bewegung des zweiten Glieds 6 gemessen und das Potential normalisiert wird, so daß die Amplitude davon "1" ist. Die Amplitude kann eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zur am zweiten Glied 6 induzierten Ladungsmenge aufweisen.
Fig.5 zeigt ein Antriebssystem zum Treiben eines elektrostatischen Betätigers in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb. Dieser elektrostatische Betätiger hat ein erstes Glied 5, ein zweites Glied 6 und eine Ionenquelle 7, die mit den in der ersten Ausführungsform verwendeten identisch sind. Treiberelektroden 2, d.h. Treiberelektroden dr-a, dr-b und dr-c, sind mit einem Treibspannungsgenerator 9 verbunden. Detektionselektroden 4 mit drei verschiedenen Phasen, d.h. Phasen se-a, se-b und se-c, sind selektiv entweder mit dem Treibspannungsgenerator 9 oder Pufferverstärkern 10 (10-1, 10-2 und 10-3) durch Schalter SW-1, SW-2 bzw. SW-3 verbunden.
Von den Pufferverstärkern 10 verstärkte Signale werden an mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbundene Nulldurchgang-Detektoren 11 (11-1, 11-2 und 11-3) angelegt. Die Abschirmelektroden 3 (sh-a, sh-b und sh-c), die zwischen der Gruppe der Treiberelektroden 2 und der Gruppe der Detektionselektroden 4 angeordnet sind, sind selektiv mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden oder durch Schalter SW-4, SW-5 bzw. SW-6 geerdet.
Nachstehend wird der Betrieb des Antriebssystems zum Treiben des elektrostatischen Betätigers mit hoher Antriebsgeschwindigkeit beschrieben. An die Treiberelektroden 2 des elektrostatischen Betätigers angelegte Spannungen werden geändert, um das Spannungsmuster zum Bewegen des zweiten Glieds 6 schrittweise in einer Treibrichtung zu verschieben. Da die Zeit, während der das zweite Glied 6 nach jedem Verschiebungsschritt stationär bleibt, nutzlos ist, werden die Spannungen bei einer hohen Frequenz geändert, so daß das zweite Glied 6 bei einer hohen Antriebsgeschwindigkeit getrieben wird, um die Zeit zu verkürzen, in der das zweite Glied 6 stationär bleibt.
Wenn die Spannungen jedoch bei einer übermäßig hohen Frequenz geändert werden, und die Spannungen für den nächsten Spannungsänderungszyklus geändert werden, bevor sich das zweite Glied 6 um einen Schritt bewegt, kann das zweite Glied 6 der Verschiebung des Spannungsmusters nicht folgen, und es tritt ein Aussetzen des elektrostatischen Betätigers auf. Die vorliegende Erfindung verwendet die Detektionselektroden 4 zum Detektieren der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt, und verschiebt das Spannungsmuster synchron mit der Detektion der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt, um ein Aussetzen zu verhindern, und um die nutzlose Zeit, in der das zweite Glied 6 stationär bleibt, zu verkürzen.
Allgemein wird die Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt aus den Informationen detektiert, die von einem Positionssensor geliefert werden. Es sind jedoch nur Informationen, welche die Periode der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt angeben, zum Treiben des elektrostatischen Betätigers mit hoher Geschwindigkeit notwendig, und es sind keine Informationen erforderlich, die korrekt die Position des zweiten Glieds angeben. Die Verwendung eines bekannten Positionssensors erfordert eine komplizierte Anordnung und einen Algorithmus.
Demgemäß detektiert das Antriebssystem der vorliegenden Erfindung die Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt durch ein einfaches Verfahren, das nachstehend beschrieben wird. Wenn, wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform angegeben, sich das zweite Glied 6 des Betätigers, auf dem Ladungen induziert werden, wie in Fig.3(A) bis 3(C) gezeigt, entlang der Oberfläche des ersten Glieds 5 bewegt, bewegen sich der 0-Abschnitt, der + -Abschnitt und der --Abschnitt sequentiell an jeder Detektionselektrode 4 vorbei und über diese. Da die Phase der Detektionselektrode 4 gleich ist wie die Treiberelektrode 2, ist der 0-Abschnitt direkt über einer der Detektionselektroden 4 mit einer Phase angeordnet, wie in Fig.6(A) bis 6(D) dargestellt, und das Potential der Detektionselektroden mit derselben Phase wird Null.
Das Potential jeder Phase wird zweimal Null, nämlich in einem ersten Fall, wo der 0-Abschnitt direkt über der Detektionselektrode 4 mit einer Phase angeordnet ist, und einem zweiten Fall, wo der Mittelpunkt zwischen dem +-Abschnitt und dem --Abschnitt zum Teil über der Detektionselektrode 4 mit der Phase kommt. Der erste Fall und der zweite Fall können jedoch leicht diskriminiert werden, da die Annäherungsrichtung des Potentials zu Null im ersten Fall und jene im zweiten Fall voneinander verschieden sind. Die vorliegende Erfindung überwacht die entsprechenden Potentiale der Detektionselektroden 4 mit den Phasen, und entscheidet, daß das zweite Glied 6 seine Bewegung um einen Schritt vollendet hat, wenn sich das Potential einer der Detektionselektroden 4 an Null vorbei in einer vorherbestimmten Richtung geändert hat. Danach wird eine Schaltoperation zur Änderung der Treibspannung durchgeführt.
Als nächstes wird das Verfahren zum Treiben des elektrostatischen Betätigers mit hoher Geschwindigkeit mit Bezugnahme auf Fig.7(A) und 7(B) beschrieben.
Zuerst werden die Detektionselektroden 4 und die Abschirmelektroden 3 mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden, Spannungen werden an die Treiberelektroden 2, die Detektionselektroden 4 bzw. die Abschirmelektroden 3 angelegt, und dann wird die Ionenquelle 7 gestartet. Ionen werden zu den Abschnitten des zweiten Glieds 6 angezogen, die diesen Elektroden entsprechen, und Ladungen setzen sich in den Abschnitten ab, wie in Fig.7(A) gezeigt. Dann werden die Detektionselektroden 4 mit den Phasen se-a, se-b und se-c mit den Pufferverstärkern 10 (10-1 bis 10-3) verbunden, die Abschirmelektroden 3 werden geerdet, und dann wird das Spannungsmuster der an die Treiberelektroden 2 angelegten Spannungen nach rechts verschoben, wie in Fig.7(A) ersichtlich, so daß Spannungen in einem Spannungsmuster angelegt werden, wie in Fig.7(B) dargestellt.
Dann wird das zweite Glied 6 nach rechts verschoben, ein 0-Abschnitt im zweiten Glied 6 nähert sich der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-a, und das Potential der Phase se-a geht durch den Potentialpegel von 0 von einem negativen Wert zu einem positiven Wert bei der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt. Der Nulldurchgang-Detektor 11-1 detektiert die Änderung des Potentials der Phase se-a von einem negativen Wert zu einem positiven Wert (Fig.8(A)), und dann gibt der Nulldurchgang- Detektor 11-1 ein Signal an den Treibspannungsgenerator 9, das Spannungsmuster wieder nach rechts zu verschieben (Fig.8(B)). Demgemäß wird das zweite Glied 6 erneut nach rechts verschoben, und das Potential der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-b ändert sich durch Null hindurch. Der Nulldurchgang-Detektor 11-2 detektiert die Änderung des Potentials der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-b durch Null hindurch (Fig.8(B)), und dann wird das Spannungsmuster nach rechts verschoben (Fig.9(A)). Als nächstes wird das zweite Glied 6 weiter nach rechts verschoben, und das Potential der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-c ändert sich durch Null hindurch. Dann detektiert der Nulldurchgang- Detektor 11-3 die Änderung davon (Fig.9(B)), und das Spannungsmuster wird erneut nach rechts verschoben. Danach werden die in Fig.8(A) bis 9(B) gezeigten Schritte wiederholt.
Fig.10 zeigt ein Antriebssystem zum Treiben eines elektrostatischen Betätigers in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser elektrostatische Betätiger hat ein erstes Glied 5 und ein zweites Glied 6, die identisch sind mit den in der ersten Ausführungsform verwendeten. Detektionselektroden 4 mit drei Phasen se-a, se-b und se-c sind selektiv entweder mit einem Treibspannungsgenerator 9 oder Pufferverstärkern 10 durch Schalter SW-1, SW-2 bzw. SW-3 verbunden. Die entsprechenden Ausgänge der Pufferverstärker 10 werden zu Extremwert-Detektoren 12 geführt, die mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden sind.
Abschirmelektroden 3, die zwischen einer Gruppe von Treiberelektroden 2 und einer Gruppe von Detektionselektroden 4 angeordnet sind, sind selektiv entweder mit einem Treibspannungsgenerator 9 verbunden oder durch Schalter SW-4, SW-5 bzw. SW-6 geerdet. Ein Verfahren zum Treiben des elektrostatischen Betätigers mit hoher Geschwindigkeit durch das Antriebssystem wird nachstehend beschrieben. Das Antriebssystem, ähnlich dem Antriebssystem in der zweiten Ausführungsform, detektiert die Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt, und ändert die Treibspannungen bei der Detektion der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt, um den elektrostatischen Betätiger mit hoher Antriebsgeschwindigkeit zu treiben. Das Verfahren zum Detektieren der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt, das in der dritten Ausführungsform verwendet wird, ist jedoch vom in der zweiten Ausführungsform verwendeten verschieden.
Wie oben angegeben, gehen die 0-Abschnitte, + -Abschnitte und --Abschnitte über die Detektionselektroden 4, wenn sich das zweite Glied 6 des elektrostatischen Betätigers, das in einem wie in Fig.3(A) gezeigten Zustand geladen ist, entlang der Oberfläche des ersten Glieds 5 bewegt. Da die Detektionselektroden 4 und die Treiberelektroden 2 in Positionen angeordnet sind, von denen beide Phasen miteinander identisch sind, ist der +-Abschnitt oder der --Abschnitt des zweiten Glieds 6 direkt über der Detektionselektrode 4 mit einer der Phasen se-a, se-b und se-c bei der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt angeordnet, und das Potential der Detektionselektrode 4 mit der Phase erreicht einen Extremwert. Das Antriebssystem überwacht die entsprechenden Potentiale der Detektionselektroden 4, entscheidet, daß die Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt vollendet wurde, bei der Koinzidenz des Potentials einer der Detektionselektroden mit einem Extremwert, und ändert dann die Treibspannungen synchron mit der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt.
Das Verfahren zum Treiben des elektrostatischen Betätigers mit hoher Geschwindigkeit wird mit Bezugnahme auf Fig.11(A) bis 13(B) beschrieben. Zuerst werden die Detektionselektroden 4 und die Abschirmelektroden 3 mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden, Spannungen werden an die Treiberelektroden 2, die Detektionselektroden 4 bzw. die Abschirmelektroden 3 angelegt, und dann wird die Ionenquelle 7 gestartet. Dann werden Ionen zu den Abschnitten des zweiten Glieds 6 angezogen, die diesen Elektroden entsprechen, und Ladungen setzen sich in den Abschnitten ab, wie in Fig.11(A) gezeigt. Dann werden die Detektionselektroden 4 mit den Pufferverstärkern 10 verbunden, die Abschirmelektroden 3 werden geerdet, und das Spannungsmuster der an die Treiberelektroden 2 angelegten Spannungen wird nach rechts verschoben, wie in Fig.11(A) ersichtlich, so daß Spannungen in einem Spannungsmuster an die Treiberelektroden 2 angelegt werden, wie in Fig.11(B) dargestellt.
Während sich das zweite Glied 6 nach rechts bewegt, nähert sich der +-Abschnitt des zweiten Glieds 6 der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-c. Bei der Vollendung der Bewegung des zweiten Glieds 6 um einen Schritt erreicht das Potential der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-c ein Maximum. Der Extremwert-Detektor 12 detektiert die Koinzidenz des Potentials der Detektionselektrode mit der Phase se-c mit dem Maximum (Fig.12(A)) und gibt ein Signal an den Treibspannungsgenerator 9, das Spannungsmuster wieder nach rechts zu verschieben (Fig.12(B)). Dann wird das zweite Glied 6 nach rechts bewegt, und das Potential der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-a erreicht ein Maximum. Der Extremwert-Detektor 12 detektiert die Koinzidenz des Potentials der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-a mit dem Maximum (Fig.12(C)), und dann wird das Spannungsmuster nach rechts verschoben (Fig.13(A)). Dann bewegt sich das zweite Glied 6 nach rechts, und die Detektionselektrode 4 mit der Phase se-b erreicht ein Maximum, der Extremwert- Detektor 12 detektiert die Koinzidenz des Potentials der Detektionselektrode 4 mit der Phase se-b mit dem Maximum (Fig.13(B)), und dann wird das Spannungsmuster nach rechts verschoben. Danach werden die in Fig.11(A) bis 13(B) gezeigten Schritte wiederholt.
Fig.14 zeigt ein Antriebssystem zum Treiben eines elektrostatischen Betätigers in einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit hoher Antriebsgeschwindigkeit. Der elektrostatische Betätiger hat ein erstes Glied 5, ein zweites Glied 6 und eine Ionenquelle 7, die mit jenen der ersten Ausführungsform identisch sind. Detektionselektroden 4 mit drei Phasen sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen von Pufferverstärkern 10 verbunden.
Die Ausgangsanschlüsse der Pufferverstärker 10 sind jeweils mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen von A/D- Wandlern 13 verbunden. Die Ausgänge der A/D-Wandler werden an einen digitalen Signalprozessor (DSP) 14 angelegt. Der DSP 14 verarbeitet die Eingangssignale und gibt ein Spannungsänderungs-Instruktionssignal an einen Treibspannungsgenerator 9. Der Betrieb des DSP 14 enthält beispielsweise die Eliminierung systematischer Fehler in den Potentialen der Detektionselektroden 4 und das Vorsetzen der Treibspannungs-Änderungszeiteinstellung, um eine Rückkopplungsverzögerung aufzuheben.
Fig.15 zeigt ein Antriebssystem zum Treiben eines elektrostatischen Betätigers in einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, das effizient ein zweites Glied 6 unter Verwendung eines bestimmten Sensors, der im elektrostatischen Betätiger enthalten ist, nachladen kann. Der elektrostatische Betätiger wird nachstehend mit Bezugnahme auf Fig.15 bis 17(B) beschrieben. Der elektrostatische Betätiger hat ein erstes Glied 5, das zweite Glied 6 und eine Ionenquelle 7, die mit den in der ersten Ausführungsform verwendeten identisch sind.
Detektionselektroden 4 mit drei Phasen se-a, se-b und se-c sind selektiv entweder mit einem Treibspannungsgenerator 9 oder Pufferverstärkern 10 durch Schalter SW-1, SW-2 bzw. SW-3 verbunden. Abschirmelektroden 3 (sh-a, sh-b und sh-c) sind selektiv entweder mit Erde oder dem Treibspannungsgenerator 9 durch Schalter SW-4, SW-5 bzw. SW-6 verbunden. Die entsprechenden Ausgangsanschlüsse der Pufferverstärker 10 sind mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen von A/D-Wandlern 13 verbunden.
Durch das Umwandeln der Spannungen der Detektionselektroden 4 erhaltene Digitalsignale werden an einen digitalen Signalprozessor (DSP) 14 angelegt, und dann verarbeitet der DSP 14 die Digitalsignale und gibt dem Treibspannungsgenerator 9 und der Ionenquelle 7 Instruktionssignale.
Der Betrieb des Nachladesystems wird nachstehend mit Bezugnahme auf Fig.16(A) bis 17(B) beschrieben.
Zuerst werden alle Elektroden 2, 3 und 4 mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden, um Spannungen an die Treiberelektroden 2, die Abschirmelektroden 3 und die Detektionselektroden 4 in einem vorherbestimmten Spannungsmuster anzulegen, und die Ionenquelle wird gestartet. Dann setzen sich Ladungen in den Abschnitten des zweiten Glieds 6 ab, wie in Fig.16(A) dargestellt.
Nachdem sich die Ladungen in den Abschnitten des zweiten Glieds 6 abgesetzt haben, werden die Abschirmelektroden 3 geerdet, die Detektionselektroden 4 werden mit einer Detektionseinheit verbunden, und die Spannungen werden an die Treiberelektroden 2 konsekutiv angelegt, um den elektrostatischen Betätiger zu treiben (Fig.16(B)). Während das zweite Glied 6 bewegt wird, wird ein Potential, wie in Fig.16(C) dargestellt, in den Detektionselektroden 4 induziert. Die Amplitude des Potentials ist von der Menge der am zweiten Glied 6 abgesetzten Ladungen abhängig; die Amplitude ist größer, wenn die Menge abgesetzter Ladungen größer ist, und umgekehrt.
Wenn der elektrostatische Betätiger während eines längeren Zeitraums getrieben wird, sinken die Ladungen am zweiten Glied 6 allmählich ab, und demgemäß wird die Amplitude des Potentials der Detektionselektroden 4 verringert. Der DSP 14 überwacht die Amplitude des Potentials der Detektionselektroden 4 und stoppt die Antriebsoperation des elektrostatischen Betätigers, so daß das zweite Glied 6 gestoppt wird, um die geladenen Abschnitte des zweiten Glieds dazu zu bringen, an einer Position exakt über den Elektroden anzukommen, wie in Fig.17(A) gezeigt, wenn die Amplitude übermäßig gesunken ist. Nachdem das zweite Glied 6 gestoppt wurde, werden alle Elektroden mit dem Treibspannungsgenerator 9 verbunden, eine negative Spannung wird an die unter den +-Abschnitten liegenden Elektroden angelegt, eine positive Spannung wird an die unter den --Abschnitten liegenden Elektroden angelegt, 0 Volt werden an die unter den 0-Abschnitten liegenden Elektroden angelegt, und die Ionenquelle 7 wird gestartet (Fig.17(B)). Daher werden die geladenen Abschnitte des zweiten Glieds 6 nachgeladen, um die geladenen Abschnitte mit Ladungen aufzufüllen. Dann werden die Schritte des in Fig.16(B) bis 17(B) veranschaulichten Betriebs wiederholt.
Im elektrostatischen Betätiger der vorliegenden Erfindung können die Position des zweiten Glieds 6 und die Menge der Ladungen am zweiten Glied 6 leicht detektiert werden. Das Verfahren zum Steuern des elektrostatischen Betätigers gemäß der vorliegenden Erfindung kann den elektrostatischen Betätiger effizient treiben.

Claims

1. Elektrostatischer Betätiger, mit:

einem ersten Glied (5), das mit einer Vielzahl streifenförmiger Treiberelektroden (2) versehen ist, die gegeneinander isoliert und in vorherbestimmten Intervallen entlang einer vorherbestimmten Richtung angeordnet sind;

einem elektrisch isolierenden zweiten Glied (6), das auf dem ersten Glied (5) in Kontakt mit der Oberfläche des letzteren angeordnet ist; und

einer Einrichtung (9) zur Änderung der an die Treiberelektroden (2) angelegten Spannungen, um temporär den zwischen dem ersten und zweiten Glied (5, 6) wirkenden Auflagedruck durch elektrostatische Abstoßung zu reduzieren, und um zumindest entweder das erste Glied (5) oder das zweite Glied (6) durch eine elektrostatische Kraft benachbarter Elektroden (2) zu bewegen;

dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Detektionselektroden (4) in einer vorherbestimmten Position angeordnet ist, die auf dem ersten Glied (5) gebildet ist, jede mit einer vorherbestimmten Phase in bezug auf die Treiberelektroden (2);

eine Detektionseinrichtung (10, 11) zum Detektieren der Position des zweiten Glieds (6) in bezug auf das erste Glied (5) und des Zustands von auf dem zweiten Glied (6) induzierten Ladungen durch die Detektion eines elektrischen Signals, das in der oder jeder Detektionselektrode (4) induziert wird, vorgesehen ist; und

eine Steuereinrichtung (11, 12, 14) zum Steuern der Spannungsänderungseinrichtung (9) ansprechend auf die detektierte Position des zweiten Glieds (6) vorgesehen ist.

2. Elektrostatischer Betätiger nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung (7) zum Zuführen elektrischer Ladungen zum zweiten Glied (6), wobei die Steuereinrichtung (11, 12, 14) die elektrische Ladungseinrichtung (7) ansprechend auf den detektierten Zustand von auf dem zweiten Glied (6) induzierten Ladungen weiter aktiviert.

3. Elektrostatischer Betätiger nach Anspruch 1 oder 2, welcher eine Vielzahl miteinander verbundener Detektionselektroden (4), die phasengleich miteinander angeordnet sind, enthält.

4. Elektrostatischer Betätiger nach Anspruch 1 oder 2, welcher eine Vielzahl gegeneinander isolierter Detektionselektroden (4) enthält, die derart angeordnet sind, daß jede der Detektionselektroden (4) in eine Vielzahl von Gruppen jeweils mit einer voneinander verschiedenen Phase klassifiziert wird.

5. Elektrostatischer Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Abschirmelektrode (3) zwischen den Treiberelektroden (2) und den Detektionselektroden (4) angeordnet ist.

6. Elektrostatischer Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl von Phasen der Detektionselektroden (4) gleich ist jener der Treiberelektroden (2), und Intervalle zwischen den Detektionselektroden (4) gleich jenen der Treiberelektroden (2) sind.

7. Elektrostatischer Betätiger nach Anspruch 5, wobei die Detektionselektroden (4) in Positionen mit derselben Phase wie jenen einer Gruppe der Treiberelektroden (2) angeordnet sind.

8. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers, mit: einem ersten Glied (5), das mit einer Vielzahl streifenförmiger Treiberelektroden (2) versehen ist, die gegeneinander isoliert und in vorherbestimmten Intervallen entlang einer vorherbestimmten Richtung angeordnet sind; einem elektrisch isolierenden zweiten Glied (6), das auf dem ersten Glied (5) in Kontakt mit der Oberfläche des letzteren angeordnet ist; und einer Einrichtung (9) zur Änderung der an die Treiberelektroden (2) angelegten Spannungen, um temporär den zwischen dem ersten und zweiten Glied (5, 6) wirkenden Auflagedruck durch elektrostatische Abstoßung zu reduzieren, und um zumindest entweder das erste Glied (5) oder das zweite Glied (6) durch eine elektrostatische Kraft benachbarter Elektroden zu bewegen; welches Verfahren umfaßt:

Detektieren eines elektrischen Signals, das in zumindest einer auf dem ersten Glied (5) angeordneten Detektionselektrode (4) in einer vorherbestimmten Phase in bezug auf die Treiberelektroden (2) induziert wird, die durch auf dem zweiten Glied (6) verteilte Ladungen induziert wird, um die relative Position des ersten und zweiten Glieds (5, 6) zu detektieren; und Steuern des elektrostatischen Betätigers gemäß der relativen Position der Glieder (5, 6), die durch die Detektion des in der Detektionselektrode (4) induzierten elektrischen Signals detektiert wird.

9. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers nach Anspruch 8, welches ferner das Detektieren des Zustands von auf dem zweiten Glied (6) induzierten Ladungen, und das Zuführen elektrischer Ladungen zum zweiten Glied (6) ansprechend auf den detektierten Ladungszustand umfaßt.

10. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zeiteinstellung der Änderung der an die Treiberelektroden (2) angelegten Spannungen durch die Verarbeitung der Potentiale einer Vielzahl von Detektionselektroden (4) und das Protokoll des elektrostatischen Betätigers repräsentierender Daten bestimmt wird.

11. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers nach Anspruch 8 oder 9, wobei die an die Treiberelektroden (2) angelegten Spannungen geändert werden, wenn das Potential der Detektionselektrode (4) durch Null in einer vorherbestimmten Richtung hindurchgeht, während der elektrostatische Betätiger getrieben wird.

12. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers nach Anspruch 8 oder 9, wobei die an die Treiberelektroden (2) angelegten Spannungen geändert werden, wenn das Potential der Detektionselektrode (4) ein Maximum oder ein Minimum erreicht, während der elektrostatische Betätiger getrieben wird.

13. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Betätigers nach Anspruch 8 oder 9, wobei das zweite Glied (6) nachgeladen wird, um dasselbe mit Ladungen aufzufüllen, wenn die Amplitude der Variation des Potentials der Detektionselektrode (4) unter einen vorherbestimmten Wert fällt.