JP2005245151A - Electrostatic actuator - Google Patents

Electrostatic actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2005245151A
JP2005245151A JP2004053017A JP2004053017A JP2005245151A JP 2005245151 A JP2005245151 A JP 2005245151A JP 2004053017 A JP2004053017 A JP 2004053017A JP 2004053017 A JP2004053017 A JP 2004053017A JP 2005245151 A JP2005245151 A JP 2005245151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable body
electrode
electrostatic actuator
elastic
path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004053017A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Ide
隆之 井出
Akira Shimokawabe
明 下河辺
Seiichi Hata
誠一 秦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Hata Seiichi
Original Assignee
Olympus Corp
Hata Seiichi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp, Hata Seiichi filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2004053017A priority Critical patent/JP2005245151A/en
Publication of JP2005245151A publication Critical patent/JP2005245151A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic actuator having a wide deformation controllable region in which deformation characteristics can be set linearly or user's intended characteristics can be set. <P>SOLUTION: The electrostatic actuator for controlling the deformation shape of a resilient movable body 10 by electrostatic attraction acting when a voltage is applied between a movable body electrode 20 and a fixed substrate electrode 40, and by the mechanical restoration force of the resilient movable body 10 is a curled-up electrostatic actuator where the interval between the resilient movable body 10 and a fixed substrate 50 varies gradually from the fixed end toward the forward end and the electrostatic attraction or the bending rigidity of the resilient movable body 10 acting at a predetermined part of the moving body passage from the fixed end to the forward end of the resilient movable body 10 is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、対向配置した可動体電極と固定基板電極間に電圧を印加することで働く静電引力と、弾性可動体の機械的復元力とにより、弾性可動体の変形形状を制御する静電アクチュエータに関し、特に、弾性可動体と固定基板の間隔が固定端から先端に向かうに従い次第に変化するカールドアップ型静電アクチュエータに関する。   The present invention provides an electrostatic force that controls the deformed shape of an elastic movable body by an electrostatic attractive force that works by applying a voltage between the movable electrode and the fixed substrate electrode that are arranged to face each other and a mechanical restoring force of the elastic movable body. In particular, the present invention relates to a curled-up electrostatic actuator in which the distance between the elastic movable body and the fixed substrate is gradually changed from the fixed end toward the tip.

小型の携帯機器が普及し、さらに携帯機器に自動駆動部品を搭載する要望が高まるに連れ、小型且つ低消費電力のアクチュエータが望まれている。これに伴い、従来の電磁式アクチュエータに変えて静電式アクチュエータが提案されている。   As small-sized portable devices become widespread and further, there is a growing demand for mounting automatic drive parts on portable devices, actuators with small size and low power consumption are desired. Accordingly, electrostatic actuators have been proposed in place of conventional electromagnetic actuators.

静電式アクチュエータは、比較的簡単な構成で、静電気力により駆動力と得る為、小型化、低消費電力化に向いている。   An electrostatic actuator has a relatively simple configuration and obtains a driving force by an electrostatic force, which is suitable for downsizing and low power consumption.

また、半導体製造技術を適用した、所謂MEMS(Micro Electro-Mechanical System)技術を適用することによって、低コスト・高精度の製作が期待できる。   In addition, by applying so-called MEMS (Micro Electro-Mechanical System) technology to which semiconductor manufacturing technology is applied, low-cost and high-precision production can be expected.

このような静電アクチュエータとして、特許文献1には、図15に示すような構成の静電マイクロアクチュエータが提案されている。即ち、この静電マイクロアクチュエータ1は、基板2と、基板電極絶縁層3と、基板電極4と、駆動電極絶縁層5と、駆動電極6とを備えている。駆動電極6は螺旋状を呈しており、過冷却液体域を有する非晶質合金から作製されている。この駆動電極6の6A部分には駆動すべき物体が取り付けられるようになっている。そして、駆動電極パッド部7と基板電極パッド部との間に電圧を印加することによって発生させた電場により、螺旋中心軸A−A線に沿って上下方向に駆動できるようになっている。
特許第3210966号公報
As such an electrostatic actuator, Patent Document 1 proposes an electrostatic microactuator configured as shown in FIG. That is, the electrostatic microactuator 1 includes a substrate 2, a substrate electrode insulating layer 3, a substrate electrode 4, a drive electrode insulating layer 5, and a drive electrode 6. The drive electrode 6 has a spiral shape and is made of an amorphous alloy having a supercooled liquid region. An object to be driven is attached to the 6A portion of the drive electrode 6. Then, it can be driven in the vertical direction along the spiral central axis AA by an electric field generated by applying a voltage between the drive electrode pad portion 7 and the substrate electrode pad portion.
Japanese Patent No. 3210966

上記特許文献1に開示の構成では、駆動電極6を、完全に伸張するか、基板2に吸着するか、の2値駆動をする場合は問題とならないが、駆動電極6の変形量を任意に設定するアナログ的な制御をする場合には、初期ギャップに対して実際に駆動電極6の変形量を制御できる範囲が狭い。また、印加電圧と駆動電極6の変形量とは非線形の関係となっている。従って、上記特許文献1に開示された構成の静電アクチュエータは、制御上、問題点が多い。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, there is no problem when the driving electrode 6 is binary driven to be fully extended or attracted to the substrate 2, but the amount of deformation of the driving electrode 6 can be arbitrarily set. When the analog control to be set is performed, the range in which the deformation amount of the drive electrode 6 can actually be controlled with respect to the initial gap is narrow. The applied voltage and the deformation amount of the drive electrode 6 have a non-linear relationship. Therefore, the electrostatic actuator having the configuration disclosed in Patent Document 1 has many problems in terms of control.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、変形制御可能な領域が広く、また、変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定したりすることが可能な静電アクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and has a wide area in which deformation can be controlled. Further, the present invention can statically set a deformation characteristic linearly or a characteristic intended by a user. An object is to provide an electric actuator.

上記の目的を達成するために、本発明の一態様による静電アクチュエータは、対向配置した可動体電極と固定基板電極との間に電圧を印加することで働く静電引力と、弾性可動体の機械的復元力とにより、上記弾性可動体の変形形状を制御する静電アクチュエータであって、
上記弾性可動体の一端は、上記固定基板に固定された固定端であり、
上記弾性可動体と上記固定基板との間隔が、上記弾性可動体の固定端から先端に向かうに従い次第に変化し、
上記弾性可動体の固定端から先端に向かう可動体経路の所定部位に作用する静電引力または上記弾性可動体の曲げ剛性を制御したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electrostatic actuator according to an aspect of the present invention includes an electrostatic attractive force that works by applying a voltage between a movable body electrode and a fixed substrate electrode that are arranged to face each other, and an elastic movable body. An electrostatic actuator that controls the deformation shape of the elastic movable body by a mechanical restoring force,
One end of the elastic movable body is a fixed end fixed to the fixed substrate,
The distance between the elastic movable body and the fixed substrate gradually changes from the fixed end to the tip of the elastic movable body,
The electrostatic attraction acting on a predetermined part of the movable body path from the fixed end of the elastic movable body toward the tip or the bending rigidity of the elastic movable body is controlled.

本発明によれば、変形制御可能な領域が広く、また、変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定したりすることが可能な静電アクチュエータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the area | region which can control a deformation | transformation is wide, and the electrostatic actuator which can set a deformation | transformation characteristic linearly or can set it to the characteristic which a user intends can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図2は、本発明の適用されるカールドアップ型静電アクチュエータの斜視図である。同図に示すように、静電アクチュエータは、弾性可動体10、可動体電極20、絶縁層30、固定基板電極40、及び固定基板50からなる。なお、弾性可動体10を金属薄膜で成形するなどして、弾性可動体10が可動体電極20を含む構成や、絶縁層30を形成しない構成等、その他の構成も考えられる。   FIG. 2 is a perspective view of a curled up electrostatic actuator to which the present invention is applied. As shown in the figure, the electrostatic actuator includes an elastic movable body 10, a movable body electrode 20, an insulating layer 30, a fixed substrate electrode 40, and a fixed substrate 50. Other configurations such as a configuration in which the elastic movable body 10 includes the movable body electrode 20 and a configuration in which the insulating layer 30 is not formed are possible by forming the elastic movable body 10 with a metal thin film.

このようなカールドアップ型の静電アクチュエータは、弾性可動体10の一端が固定基板50に固定されており、他端が固定基板50から離れた構成をしている。以降、弾性可動体10の固定された側を固定端と呼び、他端を先端と呼ぶ。   In such a curled-up type electrostatic actuator, one end of the elastic movable body 10 is fixed to the fixed substrate 50 and the other end is separated from the fixed substrate 50. Hereinafter, the fixed side of the elastic movable body 10 is referred to as a fixed end, and the other end is referred to as a tip.

次に、係る構成の静電アクチュエータの動作について説明する。   Next, the operation of the electrostatic actuator having such a configuration will be described.

図2に示す静電アクチュエータにおいて、可動体電極20と固定基板電極40との間に電圧を印加すると、両電極間に静電引力が働き、弾性可動体10は固定基板50側に引き付けられる。弾性可動体10の変形量は、弾性可動体10の機械的復元力と両電極間に働く静電引力とにより決定され、両力が釣り合った時点で弾性可動体10の変形は停止する。そして、両電極間に働く静電引力が弾性可動体10の機械的復元力を上回ると、弾性可動体10は固定基板50に吸着する。   In the electrostatic actuator shown in FIG. 2, when a voltage is applied between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40, an electrostatic attractive force acts between both electrodes, and the elastic movable body 10 is attracted to the fixed substrate 50 side. The amount of deformation of the elastic movable body 10 is determined by the mechanical restoring force of the elastic movable body 10 and the electrostatic attractive force acting between both electrodes, and the deformation of the elastic movable body 10 stops when the two forces are balanced. When the electrostatic attractive force acting between both electrodes exceeds the mechanical restoring force of the elastic movable body 10, the elastic movable body 10 is attracted to the fixed substrate 50.

次に、このような静電アクチュエータの制御について説明する。   Next, control of such an electrostatic actuator will be described.

上述のように、静電アクチュエータの弾性可動体10の変形量は、弾性可動体10の機械的復元力と両電極間に働く静電引力とにより決定されるため、両電極に印加する電圧を制御することで弾性可動体10の変形量を制御することができる。しかしながら、一般的に弾性可動体10の機械的復元力は、弾性可動体10の変形量に比例し、両電極間に働く静電引力は、両電極間の電界の2乗に比例するため、以下に示す特性を持つ。   As described above, the amount of deformation of the elastic movable body 10 of the electrostatic actuator is determined by the mechanical restoring force of the elastic movable body 10 and the electrostatic attractive force acting between both electrodes. By controlling, the deformation amount of the elastic movable body 10 can be controlled. However, in general, the mechanical restoring force of the elastic movable body 10 is proportional to the amount of deformation of the elastic movable body 10, and the electrostatic attractive force acting between both electrodes is proportional to the square of the electric field between both electrodes. It has the following characteristics.

・両電極間に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形量は非線形となる。   The amount of deformation of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied between both electrodes is non-linear.

・両電極間に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形量の感度は、低電圧領域では非常に低く、ある電圧を境に急激に高くなる。   The sensitivity of the deformation amount of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied between both electrodes is very low in the low voltage region, and rapidly increases at a certain voltage.

・両電極間に印加する電圧を上げていくと突然、弾性可動体10が固定基板50に張り付く(スタック現象)ため、実際に弾性可動体10の変形量を制御できるのは、両電極の初期ギャップの1/3程度である。   When the voltage applied between the electrodes is increased, the elastic movable body 10 suddenly sticks to the fixed substrate 50 (stacking phenomenon). Therefore, the amount of deformation of the elastic movable body 10 can be controlled in the initial stage of both electrodes. It is about 1/3 of the gap.

両電極間に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形量をシミュレーションした結果を用いて、上述の特性を詳しく説明する。   The above-described characteristics will be described in detail using the result of simulating the deformation amount of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied between both electrodes.

ここで、シミュレーションに用いたモデルを図3に示す。即ち、本モデルは、弾性可動体10(本例では可動体電極20を兼ねる)、絶縁層30、固定基板電極40からなる。弾性可動体10は、固定基板電極40に水平で固定端から固定基板電極40の長手方向をx、固定基板電極40と垂直方向をyとすると、y=200x2の曲率を持つものとする。 Here, the model used for the simulation is shown in FIG. In other words, this model includes the elastic movable body 10 (also serving as the movable body electrode 20 in this example), the insulating layer 30, and the fixed substrate electrode 40. The elastic movable body 10 is assumed to have a curvature of y = 200 × 2 , where x is the longitudinal direction of the fixed substrate electrode 40 from the fixed end and y is the vertical direction of the fixed substrate electrode 40 from the fixed end.

また、本モデルの設定値及び弾性可動体10の物性値等は、以下に示すようなものである。   Moreover, the set value of this model, the physical property value of the elastic movable body 10, etc. are as shown below.

固定基板電極40の長さl=1000μm
固定基板電極40の幅w=200μm
絶縁層30の厚さdi=0.5μm
絶縁層30の誘電率ε=4
弾性可動体10の縦弾性係数E=69.7GPa
弾性可動体10の断面二次モーメントI=1.04×10-21
弾性可動体10の曲率y=200x2
図4は、このようなモデルにおいて、横軸に弾性可動体10の先端の高さh、縦軸に両電極に印加する電圧をパラメータとした、静電引力Feと弾性可動体10の機械的復元力Frとを示したグラフである。このグラフにおいて、静電引力Feと機械的復元力Frとが釣り合う点、つまりFeとFrの交点が、両電極に電圧を印加した場合の弾性可動体10の変形量を示している。この図4から分かるように、弾性可動体10は、両電極に印加する電圧が低い場合には殆ど変形せず、ある電圧(このシミュレーション結果では30V付近)で急激に変形し、さらに電圧を高くすると固定基板50に張り付いてしまう。
Fixed substrate electrode 40 length l = 1000 μm
Fixed substrate electrode 40 width w = 200 μm
Insulating layer 30 thickness di = 0.5 μm
Dielectric constant ε = 4 of insulating layer 30
Longitudinal elastic modulus E = 69.7 GPa of the elastic movable body 10
Sectional moment of inertia I = 1.04 × 10 −21 of the elastic movable body 10
Curvature y of elastic movable body 10 = 200x 2
FIG. 4 shows a mechanical model of the electrostatic attraction force Fe and the elastic movable body 10 with the horizontal axis representing the height h of the tip of the elastic movable body 10 and the vertical axis representing the voltage applied to both electrodes. It is the graph which showed the restoring force Fr. In this graph, the point where the electrostatic attractive force Fe and the mechanical restoring force Fr are balanced, that is, the intersection of Fe and Fr, indicates the deformation amount of the elastic movable body 10 when a voltage is applied to both electrodes. As can be seen from FIG. 4, the elastic movable body 10 hardly deforms when the voltage applied to both electrodes is low, deforms rapidly at a certain voltage (around 30 V in this simulation result), and further increases the voltage. Then, it sticks to the fixed substrate 50.

そこで、本発明に係る静電アクチュエータにおいては、弾性可動体10の固定端から先端に向かう可動体経路の所定部位に作用する静電引力または弾性可動体10の曲げ剛性を制御するようにしている。ここで、図5(A)に太矢印線で示される経路が、上述の弾性可動体10の固定端11から先端12に向かう可動体経路13を意味し、また、同図に両矢印線で示される幅が、上述の可動体経路13の所定部位における幅14を意味するものとする。   Therefore, in the electrostatic actuator according to the present invention, the electrostatic attractive force acting on a predetermined portion of the movable body path from the fixed end of the elastic movable body 10 toward the tip or the bending rigidity of the elastic movable body 10 is controlled. . Here, the path indicated by the thick arrow line in FIG. 5A means the movable body path 13 from the fixed end 11 to the tip end 12 of the elastic movable body 10 described above, and in FIG. The width shown means the width 14 of the predetermined part of the movable body path 13 described above.

なお、本発明に係る静電アクチュエータの弾性可動体10は、図2及び図5(A)に示すような直線形状に限らず、図5(B)に示すようなコ字形状、図5(C)に示すような(楕)円弧形状、図5(D)に示すようなフリー形状、等、様々な形状が存在し、その場合の可動体経路13はそれぞれ図示する通りである。   The elastic movable body 10 of the electrostatic actuator according to the present invention is not limited to the linear shape as shown in FIGS. 2 and 5A, but is a U-shape as shown in FIG. Various shapes such as an (elliptical) arc shape as shown in FIG. 5C and a free shape as shown in FIG. 5D exist, and the movable body path 13 in that case is as shown in the figure.

以下、説明及び図示を簡単にするため、弾性可動体10が直線形状の場合を例に、幾つかの実施形態を説明するが、図5(B)乃至(D)に示すような様々な形状の弾性可動体10の場合においても適用できることは言うまでもない。   Hereinafter, in order to simplify the explanation and illustration, several embodiments will be described by taking the case where the elastic movable body 10 has a linear shape as an example, but various shapes as shown in FIGS. Needless to say, the present invention can also be applied to the elastic movable body 10.

[第1実施形態]
次に、本発明の第1実施形態に係る静電アクチュエータの構成について説明する。
[First Embodiment]
Next, the configuration of the electrostatic actuator according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1(A)は、弾性可動体10と可動体電極20及び絶縁層30を透過して示す半透過斜視図であり、図1(B)は、同静電アクチュエータを上部から見た上面図である。なお、弾性可動体10と可動体電極20及び絶縁層30は破線を用いて示し、固定基板電極40の領域は斜線で示している。   FIG. 1A is a semi-transparent perspective view showing the elastic movable body 10, the movable body electrode 20, and the insulating layer 30 in a transparent manner. FIG. 1B is a top view of the electrostatic actuator as viewed from above. It is. The elastic movable body 10, the movable body electrode 20, and the insulating layer 30 are indicated by broken lines, and the area of the fixed substrate electrode 40 is indicated by oblique lines.

図1(A)及び(B)に示すように、本実施形態に係る静電アクチュエータは、固定基板電極40の幅に分布を持たせることで、弾性可動体10の幅に対する可動体電極20と固定基板電極40の対向する領域の幅の比を可動体経路13に沿って変化させている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the electrostatic actuator according to this embodiment has a distribution in the width of the fixed substrate electrode 40, so that the movable body electrode 20 with respect to the width of the elastic movable body 10 The ratio of the widths of the opposing regions of the fixed substrate electrode 40 is changed along the movable body path 13.

可動体電極20と固定基板電極40との間に電圧を印加して生じる静電引力は、可動体電極20と固定基板電極40とが重なり合う面積に比例する。そのため、上述のような構成により、両電極間に働く静電引力を可動体経路13に沿って制御することができる。   The electrostatic attraction generated by applying a voltage between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40 is proportional to the area where the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40 overlap. Therefore, the electrostatic attraction acting between both electrodes can be controlled along the movable body path 13 by the above-described configuration.

次に、この構成の効果について説明する。   Next, the effect of this configuration will be described.

図3に示したシミュレーションモデルと同様のモデルを用いて、固定基板電極40の幅wを弾性可動体10の固定端11から先端12に向かう方向をXとして次式で表される形状とする。なお、次式で表される電極は、先端12に向かうに従い次第に細くなる形状である。   Using a model similar to the simulation model shown in FIG. 3, the width w of the fixed substrate electrode 40 is set to a shape represented by the following expression, where X is the direction from the fixed end 11 to the tip 12 of the elastic movable body 10. In addition, the electrode represented by the following formula has a shape that becomes gradually thinner toward the tip 12.

w=p/(X+q)
但し、p=22.2×10-9
q=0.11×10-3
このモデルにおいて、図4に示したグラフ同様に横軸に弾性可動体10の先端12の高さh、縦軸に両電極に印加する電圧をパラメータとした静電気力Feと弾性可動体10の機械的復元力Frを示したグラフを図6に示す。このグラフより、静電引力Feと機械的復元力Frの交点から、両電極間に印加した電圧に対する弾性可動体10が変形した時の先端12の高さを以下に示す。

Figure 2005245151
w = p / (X + q)
However, p = 22.2 × 10 -9
q = 0.11 × 10 −3
In this model, as in the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the height h of the tip 12 of the elastic movable body 10, and the vertical axis represents the electrostatic force Fe with the voltage applied to both electrodes as a parameter, A graph showing the dynamic restoring force Fr is shown in FIG. From this graph, the height of the tip 12 when the elastic movable body 10 is deformed with respect to the voltage applied between the two electrodes from the intersection of the electrostatic attractive force Fe and the mechanical restoring force Fr is shown below.
Figure 2005245151

上述のように、本実施形態の構成とすることで、図3で示したモデルと比較すると、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性がより線形的になり、制御性を向上させることが可能となる。   As described above, the configuration of the present embodiment makes the deformation characteristics of the elastic movable body 10 more linear with respect to the voltage applied to both electrodes and improves controllability compared to the model shown in FIG. It becomes possible to make it.

また、上述の効果を発展させると、以下に示す効果が期待される。   Further, when the above-described effects are developed, the following effects are expected.

図7は、可動体電極20と固定基板電極40との間に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形量を示した図である。   FIG. 7 is a diagram showing a deformation amount of the elastic movable body 10 with respect to a voltage applied between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

通常の構成では、図7の波形Aに示すように、印加電圧に対する弾性可動体10の変形量は、低電圧では殆ど変形しないが、次第に感度が上がり、ある電圧で急激に変形し、弾性可動体10が固定基板電極40に張り付いてしまう。ここで、波形Aが最終的に一定値になっているのは、弾性可動体10が固定基板50に張り付いたこと(初期ギャップ分変形したこと)を意味する。   In the normal configuration, as shown by the waveform A in FIG. 7, the amount of deformation of the elastic movable body 10 with respect to the applied voltage hardly deforms at a low voltage, but gradually increases in sensitivity, rapidly deforms at a certain voltage, and elastically movable. The body 10 sticks to the fixed substrate electrode 40. Here, the waveform A finally having a constant value means that the elastic movable body 10 has stuck to the fixed substrate 50 (deformed by the initial gap).

これに対して、本実施形態に示したように弾性可動体10の幅に対する可動体電極20と固定基板電極40の対向する領域の幅の比を可動体経路13に沿って適切に設定することで、図7の波形Bに示すように、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性を線形に設定したり、波形Cに示すように、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極20と固定基板電極40の初期ギャップに対する弾性可動体10の変形制御可能な領域を拡大することができる。   On the other hand, as shown in this embodiment, the ratio of the width of the region where the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40 face each other to the width of the elastic movable body 10 is appropriately set along the movable body path 13. Thus, as shown in the waveform B of FIG. 7, the deformation characteristic of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly, or as shown in the waveform C, the characteristic intended by the user can be set. It becomes possible. In addition, it is possible to enlarge the region where the deformation of the elastic movable body 10 can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

また、上述の形態の他に、以下の形態を用いても同様の効果を得ることができる。   Moreover, the same effect can be acquired even if it uses the following forms other than the above-mentioned form.

図8は、固定基板電極40をメッシュ状に形成したものであり、図9は、同じく網目状に形成したものである。これらの形態により、可動体経路13の所定部位における単位面積あたりの固定基板電極40の占める割合を適切に設定することが可能になり、両電極間に働く静電引力を可動体経路13に沿って適切に制御することができる。   FIG. 8 shows the fixed substrate electrode 40 formed in a mesh shape, and FIG. 9 shows the same mesh shape. With these forms, it is possible to appropriately set the ratio of the fixed substrate electrode 40 per unit area in a predetermined part of the movable body path 13, and the electrostatic attractive force acting between both electrodes can be set along the movable body path 13. Can be controlled appropriately.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る静電アクチュエータの構成について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the electrostatic actuator according to the second embodiment of the present invention will be described.

図10は、本実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。この図は、本実施形態に係る静電アクチュエータを中央で切断して示すと共に各電極に接続した電気回路を模式的に表した図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic actuator according to the present embodiment. This figure is a diagram schematically showing an electric circuit in which the electrostatic actuator according to the present embodiment is cut at the center and connected to each electrode.

即ち、本実施形態に係る静電アクチュエータは、弾性可動体10及び可動体電極20、絶縁層30、複数に分割された固定基板電極40、固定基板50、及び可変電圧源群60を備えている。そして、可変電圧源群60の各出力は対応する固定基板電極40に接続され、GNDは全て可動体電極20に接続されている。   That is, the electrostatic actuator according to the present embodiment includes the elastic movable body 10 and the movable body electrode 20, the insulating layer 30, the fixed substrate electrode 40 divided into a plurality, the fixed substrate 50, and the variable voltage source group 60. . Each output of the variable voltage source group 60 is connected to the corresponding fixed substrate electrode 40, and all the GNDs are connected to the movable body electrode 20.

次に、本実施形態に係る静電アクチュエータの駆動方法について説明する。   Next, a method for driving the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described.

通常の静電アクチュエータでは、可動体電極20と固定基板電極40との間隔は多くても数百μm程度であり、形状のアスペクト比からすると、可動体電極20に働く静電引力は、対向する部分に位置する固定基板電極40に印加する電圧によるものが支配的となる。   In a normal electrostatic actuator, the distance between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40 is about several hundreds μm at most. From the aspect ratio of the shape, the electrostatic attractive force acting on the movable body electrode 20 faces each other. The voltage applied to the fixed substrate electrode 40 located in the portion is dominant.

本実施形態においては、可変電圧源群60により、各々の固定基板電極40に印加する電圧を適切に設定し、可動体経路13の所定部位における両電極間に働く静電引力を制御することができる。よって、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極20と固定基板電極40の初期ギャップに対する弾性可動体10の変形制御可能な領域を拡大することができる。   In the present embodiment, the voltage applied to each fixed substrate electrode 40 is appropriately set by the variable voltage source group 60, and the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path 13 can be controlled. it can. Therefore, the deformation characteristics of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user. In addition, it is possible to enlarge the region where the deformation of the elastic movable body 10 can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る静電アクチュエータの構成について説明する。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the electrostatic actuator according to the third embodiment of the present invention will be described.

図11は、本実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。この図は、本実施形態に係る静電アクチュエータを中央で切断して示すと共に、該静電アクチュエータに接続した電気回路を模式的に表した図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic actuator according to the present embodiment. This figure is a diagram schematically showing an electric circuit connected to the electrostatic actuator while the electrostatic actuator according to the present embodiment is cut at the center.

即ち、本実施形態に係る静電アクチュエータは、弾性可動体10、可動体電極20、絶縁層30、固定基板50、可変駆動電源70、可変基準電源80、抵抗体で形成された固定基板抵抗体90、及び可変抵抗100を備えている。ここで、上記固定基板抵抗体90の一端には上記可変基準電源80が接続され、他端には上記可変抵抗100が接続されている。   That is, the electrostatic actuator according to the present embodiment includes the elastic movable body 10, the movable body electrode 20, the insulating layer 30, the fixed substrate 50, the variable drive power supply 70, the variable reference power supply 80, and the fixed substrate resistor formed of the resistor. 90 and a variable resistor 100. Here, the variable reference power source 80 is connected to one end of the fixed substrate resistor 90, and the variable resistor 100 is connected to the other end.

次に、このような構成の本実施形態に係る静電アクチュエータの駆動方法について説明する。   Next, a driving method of the electrostatic actuator according to the present embodiment having such a configuration will be described.

図12は、可動体電極20及び固定基板抵抗体90の位置に対する可動体電極20の電位、固定基板抵抗体90の電位、及び両電極間の電位差の例を示す図である。ここで、可動体電極20の電位は一点鎖線で、固定基板抵抗体90の電位は破線で、両電極間の電位差は実線で示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the potential of the movable body electrode 20 with respect to the positions of the movable body electrode 20 and the fixed substrate resistor 90, the potential of the fixed substrate resistor 90, and the potential difference between the two electrodes. Here, the potential of the movable body electrode 20 is indicated by a one-dot chain line, the potential of the fixed substrate resistor 90 is indicated by a broken line, and the potential difference between both electrodes is indicated by a solid line.

可動体電極20の電位Cは、可変駆動電源70の出力により決まる。固定基板抵抗体90の弾性可動体固定端11側の電位Aは、可変基準電源80の出力で決まり、弾性可動体先端12側の電位Bは、可変抵抗100の設定値で決めることができる。従って、上記可変駆動電源70、可変基準電源80、及び可変抵抗100の抵抗値を設定することにより、可動体経路13における両電極間の電位差の増減及びこれらの勾配を設定することができる。仮に、図12で示すように可動体電極20の電位及び固定基板抵抗体90の電位を設定すると、可動体経路13に沿った両電極間の電位差は次第に低減した後、増加するように設定される。   The potential C of the movable body electrode 20 is determined by the output of the variable drive power supply 70. The potential A on the elastic movable body fixed end 11 side of the fixed substrate resistor 90 is determined by the output of the variable reference power supply 80, and the potential B on the elastic movable body tip 12 side can be determined by the set value of the variable resistor 100. Accordingly, by setting the resistance values of the variable drive power source 70, the variable reference power source 80, and the variable resistor 100, it is possible to set the increase / decrease in potential difference between both electrodes in the movable body path 13 and the gradient thereof. If the potential of the movable body electrode 20 and the potential of the fixed substrate resistor 90 are set as shown in FIG. 12, the potential difference between both electrodes along the movable body path 13 is set to increase after gradually decreasing. The

上述のように、本実施形態を用いて、可動体電極20及び固定基板抵抗体90の電位を可動体経路13に沿って適切に設定し、可動体経路13の所定部位における両電極間に働く静電引力を制御することで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極20と固定基板電極40の初期ギャップに対する弾性可動体10の変形制御可能な領域を拡大することができる。   As described above, by using this embodiment, the potentials of the movable body electrode 20 and the fixed substrate resistor 90 are appropriately set along the movable body path 13 and work between both electrodes in a predetermined part of the movable body path 13. By controlling the electrostatic attractive force, the deformation characteristics of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user. In addition, it is possible to enlarge the region where the deformation of the elastic movable body 10 can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

なお、ここでは、固定基板抵抗体90として固定基板電極40を抵抗体で形成した場合の例を説明したが、可動体電極20側を抵抗体で構成しても、同様の効果が得られることは勿論である。   Here, an example in which the fixed substrate electrode 40 is formed of a resistor as the fixed substrate resistor 90 has been described, but the same effect can be obtained even if the movable body electrode 20 side is formed of a resistor. Of course.

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る静電アクチュエータの構成について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, the configuration of the electrostatic actuator according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

可動体電極20と固定基板電極40との間に働く静電引力は、両電極間に印加する電圧、両電極間の間隔及び誘電率により決定される。   The electrostatic attractive force acting between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40 is determined by the voltage applied between the electrodes, the distance between the electrodes, and the dielectric constant.

通常の静電アクチュエータでは、可動体電極20と固定基板電極40の間には、空気層と絶縁層30とが存在する。半導体製造技術で絶縁層30として頻繁に用いられる酸化シリコン膜の誘電率は、空気の約4倍程度の値である。また、その他の材料を用いることにより、絶縁層30の誘電率を種々の値に設定することができる。また、絶縁層30の厚さを変えると、両電極間の空気と絶縁層30が占める割合が変わり、総誘電率(空気と絶縁層30を一つの層とみなした場合の誘電率)を調整することができる。   In a normal electrostatic actuator, an air layer and an insulating layer 30 exist between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40. The dielectric constant of a silicon oxide film frequently used as the insulating layer 30 in the semiconductor manufacturing technology is about four times that of air. Moreover, the dielectric constant of the insulating layer 30 can be set to various values by using other materials. Moreover, when the thickness of the insulating layer 30 is changed, the ratio of the air between the two electrodes and the insulating layer 30 changes, and the total dielectric constant (the dielectric constant when the air and the insulating layer 30 are regarded as one layer) is adjusted. can do.

よって、可動体経路13に沿って、絶縁層30の誘電率に分布を持たせる、または、絶縁層30の厚さに分布を持たせることにより、弾性可動体10に働く静電引力の分布を設定することができる。   Therefore, the distribution of the electrostatic attractive force acting on the elastic movable body 10 can be obtained by providing a distribution in the dielectric constant of the insulating layer 30 along the movable body path 13 or by providing a distribution in the thickness of the insulating layer 30. Can be set.

半導体製造技術では、絶縁層30の厚さに分布を持たせる方法として、絶縁層30上に成形技術により厚さの分布を持たせた保護膜を形成し、ドライエッチングをかけることで絶縁層30に保護層の厚さ分布を転写する等、様々な技術が提案されている。また、絶縁層30の誘電率に分布を持たせる方法として、複数の素材を用いて絶縁層30を形成し、可動体経路13に沿ってその組成に分布を持たせる等が考えられる。   In the semiconductor manufacturing technology, as a method of giving a distribution to the thickness of the insulating layer 30, a protective film having a thickness distribution is formed on the insulating layer 30 by a molding technique, and dry etching is performed to form the insulating layer 30. Various techniques have been proposed, such as transferring the thickness distribution of the protective layer. Further, as a method of giving a distribution to the dielectric constant of the insulating layer 30, it is conceivable to form the insulating layer 30 using a plurality of materials and to have a distribution in the composition along the movable body path 13.

図13は、本実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。この図は、本実施形態に係る静電アクチュエータを中央で切断して示すと共に、該静電アクチュエータに接続した電気回路を模式的に表した図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic actuator according to the present embodiment. This figure is a diagram schematically showing an electric circuit connected to the electrostatic actuator while the electrostatic actuator according to the present embodiment is cut at the center.

即ち、本実施形態に係る静電アクチュエータは、弾性可動体10、可動体電極20、絶縁層30、固定基板電極40、固定基板50、及び可変駆動電源70を備えている。そして、絶縁層30は、その厚さが可動体経路13に沿って分布を持っているものとしている。このように絶縁層30の厚さを変えることにより、可動体経路13に沿った所定部位における総誘電率に分布を持たせ、弾性可動体10に働く静電引力の分布を設定することができる。   That is, the electrostatic actuator according to the present embodiment includes the elastic movable body 10, the movable body electrode 20, the insulating layer 30, the fixed substrate electrode 40, the fixed substrate 50, and the variable drive power supply 70. The insulating layer 30 has a thickness distributed along the movable body path 13. By changing the thickness of the insulating layer 30 in this manner, the distribution of the total dielectric constant at a predetermined portion along the movable body path 13 can be given, and the distribution of the electrostatic attractive force acting on the elastic movable body 10 can be set. .

上述のように、本実施形態を用いて、絶縁層30の厚さ、または誘電率を適切に設定し、可動体経路13の所定部位における両電極間に働く静電引力を制御することで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極20と固定基板電極40の初期ギャップに対する弾性可動体10の変形制御可能な領域を拡大することができる。   As described above, by using the present embodiment, the thickness of the insulating layer 30 or the dielectric constant is appropriately set, and the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path 13 is controlled, The deformation characteristics of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user. In addition, it is possible to enlarge the region where the deformation of the elastic movable body 10 can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係る静電アクチュエータの構成について説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, the configuration of the electrostatic actuator according to the fifth embodiment of the present invention will be described.

弾性可動体10の変形量は、弾性可動体10の機械的復元力と両電極間に働く静電引力とにより決定され、両力が釣り合った時点で、弾性可動体10の変形は停止する。ここで、弾性可動体10の機械的復元力は、弾性可動体10の厚さに代表される幾何形状、及び弾性係数に代表される物性値で決まる。よって、可動体経路13に沿って弾性可動体10の厚さに分布を持たせる、または弾性係数に分布を持たせることによって、弾性可動体10の曲げ剛性、つまり機械的復元力の分布を設定することができる。   The amount of deformation of the elastic movable body 10 is determined by the mechanical restoring force of the elastic movable body 10 and the electrostatic attractive force acting between both electrodes, and when the two forces are balanced, the deformation of the elastic movable body 10 stops. Here, the mechanical restoring force of the elastic movable body 10 is determined by a geometric shape represented by the thickness of the elastic movable body 10 and a physical property value represented by an elastic coefficient. Therefore, by setting the distribution of the thickness of the elastic movable body 10 along the movable body path 13 or the distribution of the elastic coefficient, the bending rigidity of the elastic movable body 10, that is, the distribution of the mechanical restoring force is set. can do.

このように、弾性可動体10の厚さ、または弾性係数を制御する方法としては、上記第4実施形態に述べたような、保護膜の厚さ分布を転写する方法や、複合素材を用いる方法が考えられる。   As described above, as a method of controlling the thickness or elastic coefficient of the elastic movable body 10, a method of transferring the thickness distribution of the protective film as described in the fourth embodiment, or a method of using a composite material is used. Can be considered.

図14は、本実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。この図は、本実施形態に係る静電アクチュエータを中央で切断して示すと共に、該静電アクチュエータに接続した電気回路を模式的に表した図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic actuator according to the present embodiment. This figure is a diagram schematically showing an electric circuit connected to the electrostatic actuator while the electrostatic actuator according to the present embodiment is cut at the center.

即ち、本実施形態に係る静電アクチュエータは、弾性可動体10、可動体電極20、絶縁層30、固定基板電極40、固定基板50、及び可変駆動電源70を備えている。そして、弾性可動体10は、その厚さが可動体経路13に沿って分布を持っているものとなっている。このように、弾性可動体10の厚さを可動体経路13に沿って分布を持たせることによって、弾性可動体10の曲げ剛性に分布を設定することができる。   That is, the electrostatic actuator according to the present embodiment includes the elastic movable body 10, the movable body electrode 20, the insulating layer 30, the fixed substrate electrode 40, the fixed substrate 50, and the variable drive power supply 70. The elastic movable body 10 is distributed in thickness along the movable body path 13. As described above, by providing a distribution of the thickness of the elastic movable body 10 along the movable body path 13, the distribution can be set in the bending rigidity of the elastic movable body 10.

図14に示す例では、弾性可動体10の厚さが固定端11から先端12に向う可動体経路13に沿って次第に厚くなる構成となっている。このような構成とすることで、弾性可動体10の曲げ剛性は次第に強くなり、機械的復元力が増加することになる。よって、前述の第1実施形態で示したような可動体経路13に沿って固定基板電極40の幅を次第に細くした構成と同様の効果を得ることができる。   In the example shown in FIG. 14, the thickness of the elastic movable body 10 is gradually increased along the movable body path 13 from the fixed end 11 toward the tip 12. By setting it as such a structure, the bending rigidity of the elastic movable body 10 becomes strong gradually, and a mechanical restoring force will increase. Therefore, it is possible to obtain the same effect as the configuration in which the width of the fixed substrate electrode 40 is gradually narrowed along the movable body path 13 as shown in the first embodiment.

上述のように、本実施形態を用いて、弾性可動体10の厚さ、または弾性係数を適切に設定し、可動体経路13の所定部位における弾性可動体10の曲げ剛性を制御することで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体10の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極20と固定基板電極40の初期ギャップに対する弾性可動体10の変形制御可能な領域を拡大することができる。   As described above, by using the present embodiment, the thickness or elastic coefficient of the elastic movable body 10 is appropriately set, and the bending rigidity of the elastic movable body 10 at a predetermined portion of the movable body path 13 is controlled, The deformation characteristics of the elastic movable body 10 with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user. In addition, it is possible to enlarge the region where the deformation of the elastic movable body 10 can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode 20 and the fixed substrate electrode 40.

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述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。   Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.

(付記)
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
(Appendix)
The invention having the following configuration can be extracted from the specific embodiment.

(1) 対向配置した可動体電極と固定基板電極との間に電圧を印加することで働く静電引力と、弾性可動体の機械的復元力とにより、上記弾性可動体の変形形状を制御する静電アクチュエータであって、
上記弾性可動体の一端は、上記固定基板に固定された固定端であり、
上記弾性可動体と上記固定基板との間隔が、上記弾性可動体の固定端から先端に向かうに従い次第に変化し、
上記弾性可動体の固定端から先端に向かう可動体経路の所定部位に作用する静電引力または上記弾性可動体の曲げ剛性を制御したことを特徴とする静電アクチュエータ。
(1) The deformation shape of the elastic movable body is controlled by an electrostatic attractive force that works by applying a voltage between the movable electrode and the fixed substrate electrode that are arranged to face each other and a mechanical restoring force of the elastic movable body. An electrostatic actuator,
One end of the elastic movable body is a fixed end fixed to the fixed substrate,
The distance between the elastic movable body and the fixed substrate gradually changes from the fixed end to the tip of the elastic movable body,
An electrostatic actuator, wherein electrostatic attraction acting on a predetermined part of a movable body path from the fixed end of the elastic movable body toward the tip or the bending rigidity of the elastic movable body is controlled.

(対応する実施形態)
この(1)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第1乃至第5実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The first to fifth embodiments correspond to the embodiments related to the electrostatic actuator described in (1).

(作用効果)
この(1)に記載の静電アクチュエータは、可動体経路において、電極の構成、絶縁層の構成または組成、電圧印加方法、弾性可動体形状または組成等を制御するようにしている。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (1) controls the configuration of the electrode, the configuration or composition of the insulating layer, the voltage application method, the shape or composition of the elastic movable body, and the like in the movable body path.

従って、この(1)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力、または弾性可動体の曲げ剛性を制御することで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。また、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (1), the electrostatic attractive force acting between the two electrodes at a predetermined portion of the movable body path or the bending rigidity of the elastic movable body is controlled to be applied to both electrodes. It is possible to set the deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage linearly or to the characteristics intended by the user. In addition, it is possible to enlarge a region where the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode.

(2) 上記弾性可動体の幅に対する可動体電極と上記固定基板電極の対向する部位の幅の比が、上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (2) By configuring the ratio of the width of the portion of the movable body electrode and the fixed substrate electrode facing each other to the width of the elastic movable body so as to change along the movable body path, the predetermined portion of the movable body path The electrostatic actuator according to (1), wherein the electrostatic attraction force is controlled.

(対応する実施形態)
この(2)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第1実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (2) corresponds to the first embodiment.

(作用効果)
この(2)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極に対向する固定基板電極の幅が弾性可動体に比べ細くなるような分布を持たせるようにしたものである。なお、弾性可動体を金属部材で形成することで可動体電極を兼ねるよう構成しても構わない。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (2) has a distribution in which the width of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is narrower than that of the elastic movable body. In addition, you may comprise so that a movable body electrode may be combined by forming an elastic movable body with a metal member.

従って、この(2)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (2), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(3) 上記弾性可動体の幅に対する上記可動体電極及び固定基板電極の少なくとも一方の幅の比が上記可動体経路に沿って変化することを特徴とする(2)に記載の静電アクチュエータ。   (3) The electrostatic actuator according to (2), wherein a ratio of a width of at least one of the movable body electrode and the fixed substrate electrode to a width of the elastic movable body varies along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(3)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第1実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (3) corresponds to the first embodiment.

(作用効果)
この(3)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極に対向する固定基板電極の形状を弾性可動体に比べ細くなるような分布を持たせるようにしたものである。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (3) has a distribution in which the shape of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is narrower than that of the elastic movable body.

従って、この(3)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (3), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes at a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(4) 上記可動体電極及び固定基板電極の少なくとも一方をメッシュ状または網目状に構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (4) The electrostatic attractive force at a predetermined portion of the movable body path is controlled by configuring at least one of the movable body electrode and the fixed substrate electrode in a mesh shape or a mesh shape. Electrostatic actuator.

(対応する実施形態)
この(4)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第1実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (4) corresponds to the first embodiment.

(作用効果)
この(4)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極に対向する固定基板電極の形状をメッシュ状または網目状としたものである。なお、弾性可動体を金属部材で形成することで可動体電極を兼ねるよう構成しても構わない。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (4), the shape of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is a mesh shape or a mesh shape. In addition, you may comprise so that a movable body electrode may be combined by forming an elastic movable body with a metal member.

従って、この(4)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (4), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(5) メッシュ状または網目状となっていない電極の面積に対する上記メッシュ状または網目状となっている電極の面積の比が、上記可動体経路に沿って変化することを特徴とする(4)に記載の静電アクチュエータ。   (5) The ratio of the area of the meshed or meshed electrode to the area of the electrode that is not meshed or meshed varies along the movable body path (4) The electrostatic actuator described in 1.

(対応する実施形態)
この(5)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第1実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (5) corresponds to the first embodiment.

(作用効果)
この(5)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極に対向する固定基板電極の形状をメッシュ状または網目状とし、この電極面積を可動体経路に沿って変化させるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (5), the shape of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is a mesh shape or a mesh shape, and the electrode area is changed along the movable body path.

従って、この(5)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (5), by controlling the electrostatic attractive force acting between the two electrodes at a predetermined portion of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(6) 上記可動体電極と固定基板電極との間の電位差に上記可動体経路に沿って分布を持たせるよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (6) Controlling the electrostatic attractive force at a predetermined portion of the movable body path by configuring the potential difference between the movable body electrode and the fixed substrate electrode to have a distribution along the movable body path. The electrostatic actuator according to (1), which is characterized.

(対応する実施形態)
この(6)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第2及び第3実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (6) corresponds to the second and third embodiments.

(作用効果)
この(6)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極と固定基板電極との間の電位差に可動体経路に沿って分布を持たせるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (6), the potential difference between the movable body electrode and the fixed substrate electrode is distributed along the movable body path.

従って、この(6)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in this (6), by controlling the electrostatic attraction acting between both electrodes at a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(7) 上記可動体電極または固定基板電極の何れか一方が上記可動体経路に沿って分割して形成され、
上記分割形成された各々の電極に任意の電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする(6)に記載の静電アクチュエータ。
(7) Either the movable body electrode or the fixed substrate electrode is formed by being divided along the movable body path,
The electrostatic actuator according to (6), wherein means for applying an arbitrary voltage to each of the divided electrodes is provided.

(対応する実施形態)
この(7)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第2実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The second embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (7).

(作用効果)
この(7)に記載の静電アクチュエータは、固定基板電極を可動体経路に沿って複数に分割し、各々の電極に印加する電圧を制御し得る可変電圧源群を接続するようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (7), the fixed substrate electrode is divided into a plurality along the movable body path, and a variable voltage source group capable of controlling the voltage applied to each electrode is connected. is there.

従って、この(7)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (7), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes at a predetermined portion of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(8) 上記分割形成された電極の分割形成されていない電極に対する電位差が上記可動体経路に沿って減少することを特徴とする(7)に記載の静電アクチュエータ。   (8) The electrostatic actuator according to (7), wherein the potential difference between the divided electrode and the non-divided electrode decreases along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(8)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第2実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The second embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (8).

(作用効果)
この(8)に記載の静電アクチュエータは、固定基板電極を可動体経路に沿って複数に分割し、各々の電極に印加する電圧を制御得る可変電圧源群を接続すると共に、その可変電圧源群の出力が可動体経路に沿って減少するように設定したものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (8), the fixed substrate electrode is divided into a plurality along the movable body path, and a variable voltage source group capable of controlling a voltage applied to each electrode is connected to the variable voltage source. The group output is set to decrease along the movable body path.

従って、この(8)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (8), by controlling the electrostatic attractive force acting between the two electrodes at a predetermined portion of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(9) 上記可動体電極または固定基板電極の何れか一方が抵抗体で形成され、
上記抵抗体で形成された電極の両端に電位差を与えたことを特徴とする(6)に記載の静電アクチュエータ。
(9) Either the movable body electrode or the fixed substrate electrode is formed of a resistor,
The electrostatic actuator according to (6), wherein a potential difference is applied to both ends of the electrode formed of the resistor.

(対応する実施形態)
この(9)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第3実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (9) corresponds to the third embodiment.

(作用効果)
この(3)に記載の静電アクチュエータは、可動体電極または固定基板電極を抵抗体で形成し、その抵抗体の一端に可変電圧源を接続し、他端に可変抵抗を接続して閉回路としたものである。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (3) is a closed circuit in which a movable body electrode or a fixed substrate electrode is formed of a resistor, a variable voltage source is connected to one end of the resistor, and a variable resistor is connected to the other end. It is what.

従って、この(3)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (3), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes at a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(10) 上記固定基板電極の上記可動体電極と対向する面に形成れた絶縁層の厚さが上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (10) The thickness of the insulating layer formed on the surface of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is configured to change along the movable body path. The electrostatic actuator according to (1), wherein the electrostatic attraction is controlled.

(対応する実施形態)
この(10)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第4実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fourth embodiment corresponds to the embodiment relating to the electrostatic actuator described in (10).

(作用効果)
この(10)に記載の静電アクチュエータは、可動体経路に沿って例えば絶縁層のエッチング量を制御し、絶縁層の厚さを変化させるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (10), for example, the etching amount of the insulating layer is controlled along the movable body path to change the thickness of the insulating layer.

従って、この(10)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (10), by controlling the electrostatic attractive force acting between the two electrodes at a predetermined portion of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(11) 上記絶縁層の厚さを上記可動体経路に沿って次第に厚くすることを特徴とする(10)に記載の静電アクチュエータ。   (11) The electrostatic actuator according to (10), wherein the thickness of the insulating layer is gradually increased along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(11)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第4実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fourth embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (11).

(作用効果)
この(11)に記載の静電アクチュエータは、固定端から先端に向かう可動体経路に沿って例えば絶縁層のエッチング量が次第に少なくなるように制御し、絶縁層の厚さを次第に厚くさせたものである。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (11) is controlled such that the etching amount of the insulating layer gradually decreases along the movable body path from the fixed end to the tip, and the thickness of the insulating layer is gradually increased. It is.

従って、この(11)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (11), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(12) 上記固定基板電極の上記可動体電極と対向する面に形成れた絶縁層の誘電率が上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (12) The dielectric constant of the insulating layer formed on the surface of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode is configured to change along the movable body path. The electrostatic actuator according to (1), wherein the electrostatic attraction is controlled.

(対応する実施形態)
この(12)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第4実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment related to the electrostatic actuator described in (12) corresponds to the fourth embodiment.

(作用効果)
この(12)に記載の静電アクチュエータは、絶縁層に例えば複合素材を用いることで可動体経路に沿った絶縁層の組成を変え誘電率を変化させるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (12), the dielectric constant is changed by changing the composition of the insulating layer along the movable body path by using, for example, a composite material for the insulating layer.

従って、この(12)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御し、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (12), by controlling the electrostatic attractive force acting between both electrodes in a predetermined part of the movable body path, and balancing the mechanical restoring force of the elastic movable body, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(13) 上記絶縁層の誘電率を上記可動体経路に沿って次第に低くすることを特徴とする(12)に記載の静電アクチュエータ。   (13) The electrostatic actuator according to (12), wherein the dielectric constant of the insulating layer is gradually lowered along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(13)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第4実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fourth embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (13).

(作用効果)
この(13)に記載の静電アクチュエータは、絶縁層に例えば複合素材を用いることで可動体経路に沿った絶縁層の組成を変え誘電率を次第に低くさせたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (13), the dielectric constant is gradually lowered by changing the composition of the insulating layer along the movable body path by using, for example, a composite material for the insulating layer.

従って、この(13)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において両電極間に働く静電引力を制御することで、弾性可動体の機械的復元力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (13), the electrostatic attraction force acting between both electrodes at a predetermined portion of the movable body path is controlled to balance the mechanical restoring force of the elastic movable body. Thus, the region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(14) 上記弾性可動体の厚さが上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における弾性可動体の曲げ剛性を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (14) The bending rigidity of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path is controlled by configuring the elastic movable body so that the thickness of the elastic movable body changes along the movable body path (1). ) Electrostatic actuator described in).

(対応する実施形態)
この(14)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第5実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fifth embodiment corresponds to the embodiment of the electrostatic actuator described in (14).

(作用効果)
この(14)に記載の静電アクチュエータは、弾性可動体を成形した後に可動体経路に沿って部分的にエッチングする等して、弾性可動体の厚さを変化させるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (14), the thickness of the elastic movable body is changed by, for example, partially etching the movable movable body after the elastic movable body is formed.

従って、この(14)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において弾性可動体の機械的復元力を制御し、両電極間に働く静電引力とバランスをとることで、両電極に印加する電圧に対する弾性可動体の変形特性を線形的に設定したり、ユーザの意図する特性に設定することが可能となる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (14), by controlling the mechanical restoring force of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path and balancing the electrostatic attractive force acting between both electrodes, The deformation characteristics of the elastic movable body with respect to the voltage applied to both electrodes can be set linearly or set to the characteristics intended by the user.

(15) 上記弾性可動体の厚さを上記可動体経路に沿って次第に厚くすることを特徴とする(14)に記載の静電アクチュエータ。   (15) The electrostatic actuator according to (14), wherein the thickness of the elastic movable body is gradually increased along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(15)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第5実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fifth embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (15).

(作用効果)
この(15)に記載の静電アクチュエータは、弾性可動体を成形した後に可動体経路に沿って部分的にエッチングする等して、弾性可動体の厚さを次第に厚くさせたものである。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (15) is obtained by gradually increasing the thickness of the elastic movable body by, for example, partially etching the movable movable body after forming the elastic movable body.

従って、この(15)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において弾性可動体の機械的復元力を制御し、両電極間に働く静電引力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (15), by controlling the mechanical restoring force of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path and balancing the electrostatic attractive force acting between both electrodes, The region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(16) 上記弾性可動体の弾性係数が上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における弾性可動体の曲げ剛性を制御することを特徴とする(1)に記載の静電アクチュエータ。   (16) The elastic rigidity of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path is controlled by configuring the elastic coefficient of the elastic movable body to change along the movable body path (1). ) Electrostatic actuator described in).

(対応する実施形態)
この(16)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第5実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fifth embodiment corresponds to the electrostatic actuator described in (16).

(作用効果)
この(16)に記載の静電アクチュエータは、弾性可動体を例えば複合素材で形成し、可動体経路に沿って組成を変え弾性係数を変化させるようにしたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (16), an elastic movable body is formed of a composite material, for example, and the elastic modulus is changed by changing the composition along the path of the movable body.

従って、この(16)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において弾性可動体の機械的復元力を制御し、両電極間に働く静電引力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (16), by controlling the mechanical restoring force of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path and balancing the electrostatic attractive force acting between both electrodes, The region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(17) 上記弾性可動体の弾性係数を上記可動体経路に沿って次第に高くすることを特徴とする(16)に記載の静電アクチュエータ。   (17) The electrostatic actuator according to (16), wherein an elastic coefficient of the elastic movable body is gradually increased along the movable body path.

(対応する実施形態)
この(17)に記載の静電アクチュエータに関する実施形態は、第5実施形態が対応する。
(Corresponding embodiment)
The fifth embodiment corresponds to the embodiment related to the electrostatic actuator described in (17).

(作用効果)
この(17)に記載の静電アクチュエータは、弾性可動体を例えば複合素材で形成し、可動体経路に沿って組成を変え弾性係数を次第に高くさせたものである。
(Function and effect)
In the electrostatic actuator described in (17), the elastic movable body is formed of, for example, a composite material, and the composition is changed along the path of the movable body to gradually increase the elastic coefficient.

従って、この(17)に記載の静電アクチュエータによれば、可動体経路の所定部位において弾性可動体の機械的復元力を制御し、両電極間に働く静電引力とバランスをとることで、可動体電極と固定基板電極の初期ギャップに対する弾性可動体の変形制御可能な領域を拡大することができる。   Therefore, according to the electrostatic actuator described in (17), by controlling the mechanical restoring force of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path and balancing the electrostatic attractive force acting between both electrodes, The region in which the deformation of the elastic movable body can be controlled with respect to the initial gap between the movable body electrode and the fixed substrate electrode can be enlarged.

(A)は本発明の第1実施形態に係る静電アクチュエータを弾性可動体と可動体電極及び絶縁層を透過して示す半透過斜視図であり、(B)は第1実施形態に係る静電アクチュエータを上部から見た上面図である。(A) is a semi-transparent perspective view showing the electrostatic actuator according to the first embodiment of the present invention through the elastic movable body, the movable body electrode, and the insulating layer, and (B) is a static perspective view according to the first embodiment. It is the top view which looked at the electric actuator from the upper part. 本発明の適用されるカールドアップ型静電アクチュエータの構成を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the curl-up type electrostatic actuator to which this invention is applied. 可動体電極と固定基板電極間に印加する電圧に対する弾性可動体の変形量のシミュレーションに用いたモデルを示す図である。It is a figure which shows the model used for the simulation of the deformation amount of the elastic movable body with respect to the voltage applied between a movable body electrode and a fixed board | substrate electrode. 図3のモデルにおいて、横軸に弾性可動体の先端の高さh、縦軸に両電極に印加する電圧をパラメータとした、静電引力Feと弾性可動体の機械的復元力Frとの関係を示す図である。In the model of FIG. 3, the relationship between the electrostatic attractive force Fe and the mechanical restoring force Fr of the elastic movable body with the horizontal axis representing the height h of the tip of the elastic movable body and the vertical axis representing the voltage applied to both electrodes as parameters. FIG. (A)乃至(D)はそれぞれ可動体経路を説明するための図である。(A) thru | or (D) is a figure for demonstrating a movable body path | route, respectively. 第1実施形態に係る静電アクチュエータにおける静電引力Feと弾性可動体の機械的復元力Frとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electrostatic attraction force Fe in the electrostatic actuator which concerns on 1st Embodiment, and the mechanical restoring force Fr of an elastic movable body. 第1実施形態に係る静電アクチュエータにおける可動体電極と固定基板電極との間に印加する電圧に対する弾性可動体の変形量を示した図である。It is the figure which showed the deformation amount of the elastic movable body with respect to the voltage applied between the movable body electrode and fixed substrate electrode in the electrostatic actuator which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例として固定基板電極をメッシュ状に形成した静電アクチュエータの上面図である。It is a top view of the electrostatic actuator which formed the fixed board | substrate electrode in the mesh form as a modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の別の変形例として固定基板電極を網目状に形成した静電アクチュエータの上面図である。FIG. 10 is a top view of an electrostatic actuator in which fixed substrate electrodes are formed in a mesh shape as another modification of the first embodiment. 本発明の第2実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic actuator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態に係る静電アクチュエータにおける可動体電極及び固定基板抵抗体の位置に対する可動体電極の電位、固定基板抵抗体の電位、及び両電極間の電位差の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electric potential of the movable body electrode with respect to the position of the movable body electrode and fixed board | substrate resistor in the electrostatic actuator which concerns on 3rd Embodiment, the electric potential of a fixed board | substrate resistor, and the electric potential difference between both electrodes. 本発明の第4実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic actuator which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る静電アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic actuator which concerns on 5th Embodiment of this invention. 特許文献1に開示された従来の静電アクチュエータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional electrostatic actuator disclosed by patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…弾性可動体、 11…固定端、 12…先端、 13…可動体経路、 20…可動体電極、 30…絶縁層、 40…固定基板電極、 50…固定基板、 60…可変電圧源群、 70…可変駆動電源、 80…可変基準電源、 90…固定基板抵抗体、 100…可変抵抗。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Elastic movable body, 11 ... Fixed end, 12 ... Tip, 13 ... Movable body path | route, 20 ... Movable body electrode, 30 ... Insulating layer, 40 ... Fixed substrate electrode, 50 ... Fixed substrate, 60 ... Variable voltage source group, 70: Variable drive power supply, 80 ... Variable reference power supply, 90 ... Fixed substrate resistor, 100 ... Variable resistance.

Claims (17)

対向配置した可動体電極と固定基板電極との間に電圧を印加することで働く静電引力と、弾性可動体の機械的復元力とにより、上記弾性可動体の変形形状を制御する静電アクチュエータであって、
上記弾性可動体の一端は、上記固定基板に固定された固定端であり、
上記弾性可動体と上記固定基板との間隔が、上記弾性可動体の固定端から先端に向かうに従い次第に変化し、
上記弾性可動体の固定端から先端に向かう可動体経路の所定部位に作用する静電引力または上記弾性可動体の曲げ剛性を制御したことを特徴とする静電アクチュエータ。
An electrostatic actuator that controls the deformation shape of the elastic movable body by an electrostatic attractive force that works by applying a voltage between the movable body electrode and the fixed substrate electrode that are arranged opposite to each other and a mechanical restoring force of the elastic movable body Because
One end of the elastic movable body is a fixed end fixed to the fixed substrate,
The distance between the elastic movable body and the fixed substrate gradually changes from the fixed end to the tip of the elastic movable body,
An electrostatic actuator, wherein an electrostatic attractive force acting on a predetermined portion of a movable body path from a fixed end of the elastic movable body toward a tip or a bending rigidity of the elastic movable body is controlled.
上記弾性可動体の幅に対する可動体電極と上記固定基板電極の対向する部位の幅の比が、上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御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。   By configuring the ratio of the width of the portion of the movable body electrode and the fixed substrate electrode facing each other to the width of the elastic movable body so as to change along the movable body route, The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrostatic force is controlled. 上記弾性可動体の幅に対する上記可動体電極及び固定基板電極の少なくとも一方の幅の比が上記可動体経路に沿って変化することを特徴とする請求項2に記載の静電アクチュエータ。   3. The electrostatic actuator according to claim 2, wherein a ratio of a width of at least one of the movable body electrode and the fixed substrate electrode to a width of the elastic movable body changes along the movable body path. 上記可動体電極及び固定基板電極の少なくとも一方をメッシュ状または網目状に構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御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。   The electrostatic attraction at a predetermined part of the movable body path is controlled by configuring at least one of the movable body electrode and the fixed substrate electrode in a mesh shape or a mesh shape. Actuator. メッシュ状または網目状となっていない電極の面積に対する上記メッシュ状または網目状となっている電極の面積の比が、上記可動体経路に沿って変化することを特徴とする請求項4に記載の静電アクチュエータ。   5. The ratio of the area of the meshed or meshed electrode to the area of the electrode not meshed or meshed varies along the movable body path. Electrostatic actuator. 上記可動体電極と固定基板電極との間の電位差に上記可動体経路に沿って分布を持たせるよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御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。   The electrostatic attraction force at a predetermined portion of the movable body path is controlled by providing a potential difference between the movable body electrode and the fixed substrate electrode so as to have a distribution along the movable body path. The electrostatic actuator according to claim 1. 上記可動体電極または固定基板電極の何れか一方が上記可動体経路に沿って分割して形成され、
上記分割形成された各々の電極に任意の電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする請求項6に記載の静電アクチュエータ。
Either the movable body electrode or the fixed substrate electrode is formed by being divided along the movable body path,
7. The electrostatic actuator according to claim 6, further comprising means for applying an arbitrary voltage to each of the divided electrodes.
上記分割形成された電極の分割形成されていない電極に対する電位差が上記可動体経路に沿って減少することを特徴とする請求項7に記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 7, wherein a potential difference between the divided electrode and the non-divided electrode decreases along the movable body path. 上記可動体電極または固定基板電極の何れか一方が抵抗体で形成され、
上記抵抗体で形成された電極の両端に電位差を与えたことを特徴とする請求項6に記載の静電アクチュエータ。
Either the movable body electrode or the fixed substrate electrode is formed of a resistor,
The electrostatic actuator according to claim 6, wherein a potential difference is applied to both ends of the electrode formed of the resistor.
上記固定基板電極の上記可動体電極と対向する面に形成れた絶縁層の厚さが上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御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。   By configuring the thickness of the insulating layer formed on the surface of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode to change along the movable body path, the electrostatic attractive force at a predetermined portion of the movable body path can be reduced. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrostatic actuator is controlled. 上記絶縁層の厚さを上記可動体経路に沿って次第に厚くすることを特徴とする請求項10に記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 10, wherein a thickness of the insulating layer is gradually increased along the movable body path. 上記固定基板電極の上記可動体電極と対向する面に形成れた絶縁層の誘電率が上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における静電引力を制御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。   By constructing the dielectric constant of the insulating layer formed on the surface of the fixed substrate electrode facing the movable body electrode so as to change along the movable body path, the electrostatic attraction force at a predetermined part of the movable body path is reduced. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrostatic actuator is controlled. 上記絶縁層の誘電率を上記可動体経路に沿って次第に低くすることを特徴とする請求項12に記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 12, wherein a dielectric constant of the insulating layer is gradually lowered along the movable body path. 上記弾性可動体の厚さが上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における弾性可動体の曲げ剛性を制御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。   The bending rigidity of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path is controlled by configuring the elastic movable body so that the thickness thereof changes along the movable body path. Electrostatic actuator. 上記弾性可動体の厚さを上記可動体経路に沿って次第に厚くすることを特徴とする請求項14に記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 14, wherein the thickness of the elastic movable body is gradually increased along the path of the movable body. 上記弾性可動体の弾性係数が上記可動体経路に沿って変化するよう構成することによって、上記可動体経路の所定部位における弾性可動体の曲げ剛性を制御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。   The bending rigidity of the elastic movable body at a predetermined portion of the movable body path is controlled by configuring the elastic coefficient of the elastic movable body to change along the movable body path. Electrostatic actuator. 上記弾性可動体の弾性係数を上記可動体経路に沿って次第に高くすることを特徴とする請求項16に記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 16, wherein an elastic coefficient of the elastic movable body is gradually increased along the movable body path.
JP2004053017A 2004-02-27 2004-02-27 Electrostatic actuator Pending JP2005245151A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004053017A JP2005245151A (en) 2004-02-27 2004-02-27 Electrostatic actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004053017A JP2005245151A (en) 2004-02-27 2004-02-27 Electrostatic actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005245151A true JP2005245151A (en) 2005-09-08

Family

ID=35026266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004053017A Pending JP2005245151A (en) 2004-02-27 2004-02-27 Electrostatic actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005245151A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280180A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Yamaguchi Univ Electrostatic actuator
JP2006280181A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Yamaguchi Univ Electrostatic actuator
JP2007316111A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Ricoh Co Ltd Fixing device and image forming apparatus using same
CN102192735A (en) * 2010-03-19 2011-09-21 精工爱普生株式会社 Vibration gyro element, vibration gyro sensor, electronic device, and method of detecting physical quantity of vibration
JP2011196822A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Seiko Epson Corp Vibration gyro element, vibration gyro sensor, detection method of angular velocity by vibration gyro sensor and electronic device
EP3982532A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Actuator

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280180A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Yamaguchi Univ Electrostatic actuator
JP2006280181A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Yamaguchi Univ Electrostatic actuator
JP4625951B2 (en) * 2005-03-30 2011-02-02 国立大学法人山口大学 Electrostatic actuator
JP4660758B2 (en) * 2005-03-30 2011-03-30 国立大学法人山口大学 Electrostatic actuator
JP2007316111A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Ricoh Co Ltd Fixing device and image forming apparatus using same
US20110226057A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Seiko Epson Corporation Vibration gyro element, vibration gyro sensor, electronic device, and method of detecting physical quantity of vibration
CN102192735A (en) * 2010-03-19 2011-09-21 精工爱普生株式会社 Vibration gyro element, vibration gyro sensor, electronic device, and method of detecting physical quantity of vibration
JP2011196822A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Seiko Epson Corp Vibration gyro element, vibration gyro sensor, detection method of angular velocity by vibration gyro sensor and electronic device
JP2011196823A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Seiko Epson Corp Vibration gyro element, vibration gyro sensor, method of detecting angular velocity by vibration gyro sensor and electronic device
US8783104B2 (en) 2010-03-19 2014-07-22 Seiko Epson Corporation Vibration gyro element, vibration gyro sensor, electronic device, and method of detecting physical quantity of vibration
EP3982532A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Actuator
KR20220048427A (en) * 2020-10-12 2022-04-19 도요타 지도샤(주) Actuator
US11601072B2 (en) 2020-10-12 2023-03-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Actuator
KR102570144B1 (en) 2020-10-12 2023-08-23 도요타 지도샤(주) Actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4334581B2 (en) Electrostatic actuator
CN106460983B (en) The production method of the platform and flex member of flex member including flex member array
US7928632B2 (en) Method and structure for an out-of-plane compliant micro actuator
Chan et al. Electrostatic micromechanical actuator with extended range of travel
KR100808999B1 (en) Micro-shaking deⅵce
JP4580745B2 (en) Piezoelectric drive MEMS device
JP2008055516A (en) Micro-oscillation element
US10291151B2 (en) Flexure shear and strain actuator
DE102019203914B3 (en) MEMS with a large fluidically effective surface
US10752492B2 (en) Microelectromechanical displacement structure and method for controlling displacement
GB2445194A (en) Method of fabricating micro scratch drive actuator
He et al. Development of a high-performance microelectrostatic repulsive-force rotation actuator
CN102185517A (en) Electrostatic actuator
JP2005245151A (en) Electrostatic actuator
FR2772209B1 (en) ELECTROSTATIC MICROACTUATORS, ACTIVE THREE-DIMENSIONAL MICROCATHETERS OPERATING THEREOF AND MANUFACTURING METHOD
Lee Non-contact electrostatic microactuator using slit structures: theory and a preliminary test
JP5413442B2 (en) Micro oscillating device
Chan et al. Effects of capacitors, resistors, and residual charges on the static and dynamic performance of electrostatically actuated devices
Chiou et al. Extending the traveling range with a cascade electrostatic comb-drive actuator
JP2003174205A (en) Driving device using dielectrics
US20070247018A1 (en) Electrostatic actuation method and electrostatic actuator with integral electrodes for microelectromechanical systems
Qiao et al. A two-beam method for extending the working range of electrostatic parallel-plate micro-actuators
Hsu et al. A two-way membrane-type micro-actuator with continuous deflections
Saba et al. Simulation and analysis of actuation voltage of electrostatically actuated RF MEMS cantilever switch
KR100439908B1 (en) Electrostatic micro actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090811

A977 Report on retrieval

Effective date: 20090813

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091208