JP2006042531A - Electrostatic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子と移動子との間に作用する静電気力により可動子を移動させる静電アクチュエータに関し、特に、移動子にエレクトレットを用いるエレクトレット静電アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electrostatic actuator that moves a mover by electrostatic force acting between a stator and a mover, and more particularly to an electret electrostatic actuator that uses an electret for the mover.
現在、単純な構成で効率の良い駆動が可能な走査型静電アクチュエータの実用化が期待されている。中でも、移動子にエレクトレットを用いたエレクトレット静電アクチュエータは移動子への配線が不要で、しかも比較的低電圧での駆動が可能であることから、小出力・小型のアクチュエータとなり得るため、特に期待されている。 At present, the practical application of a scanning electrostatic actuator capable of efficient driving with a simple configuration is expected. In particular, electret electrostatic actuators that use electrets for the mover do not require wiring to the mover and can be driven at a relatively low voltage. Has been.
従来、エレクトレット静電アクチュエータとしては以下に示す装置が知られている(特許文献1参照)。これを図7を用いて簡単に説明する。先ず、移動子10のエレクトレット12が固定子14の所定の固定子電極16の真上に位置するように設定する。ここで、固定子電極16の各端子A〜Cに印加する電圧を全て負電圧にすると、移動子10側から固定子14側へ向かう電気力線が生じ、移動子10は固定子14に吸着される(状態(a))。次に、A端子に正電圧、B端子に負電圧、C端子に0電位がそれぞれ印加され、A端子電極側から隣接したB端子電極側へ向かう電気力線が形成される(状態(b))。その結果、エレクトレット12の正電荷は電気力線に沿った力を受けて、浮上し、かつ右方向へ電極1ピッチ分移動する(状態(c))。次に、全ての固定子電極16が負電位とされて電気力線が形成され、移動子10が固定子14に吸着される(状態(d))。この工程を繰り返すことにより、移動子10を連続的に変位させることができる。
Conventionally, devices shown below are known as electret electrostatic actuators (see Patent Document 1). This will be briefly described with reference to FIG. First, the
また、エレクトレットを用いない静電アクチュエータとしては、以下に示す装置が知られている(特許文献2参照)。図8を用いて簡単に説明する。該装置は、駆動電極として3極からなる帯状電極18a〜18cが形成された移動子10が高抵抗の誘電体で構成された固定子14に対して移動する静電アクチュエータで、帯状電極18a〜18cに印加された高電圧によって固定子14の対応する部位に電荷を誘起することで移動子10と固定子14の間に静電気力を生じさせるタイプの静電アクチュエータである。
Moreover, the apparatus shown below is known as an electrostatic actuator which does not use an electret (refer patent document 2). This will be briefly described with reference to FIG. The device is an electrostatic actuator in which a
図8に示すように初期状態(状態(a))においては、帯状電極18a〜18cには電圧は印加されていない。つまり、移動子10、固定子14ともに全く帯電していない。
As shown in FIG. 8, in the initial state (state (a)), no voltage is applied to the
次に、電源(図示せず)よりリレースイッチ(図示せず)を介して帯状電極18aに正の高電圧、帯状電極18bに負の高電圧、帯状電極18cに負の高電圧を印加すると、状態(b)に示すように、それぞれの帯状電極18a〜18cは、その印加電圧値に応じて帯電し、高抵抗体よりなる固定子14は、それら3極からなる帯状電極18a、18b、18cと対向する位置が誘電されて帯電する。すなわち、帯状電極18aと対向する位置が負に、帯状電極18bと対向する位置が正に、帯状電極18cと対向する位置が正にそれぞれ帯電する。
Next, when a positive high voltage is applied to the
このような状態(状態(b))において、リレースイッチをパーソナルコンピュータ等の制御部(図示せず)により操作し、帯状電極18a〜18cに印加する電圧を切り換える。例えば、帯状電極18aに負の高電圧を、帯状電極18bに負の高電圧を、帯状電極18cに正の高電圧をそれぞれ切り換えて印加すると、この操作により帯状電極18a〜18cにはそれぞれ瞬時に印加電圧に応じて電荷が生じる。一方、固定子14は高抵抗層で構成されているため、内部の電荷が瞬時には移動できず、前段階の操作で帯電した状態が維持されている(状態(c))。この状態(c)で移動子10と固定子14の間には次の静電気力が作用する。帯状電極18aは、対向する位置の固定子14から反発力を受けるとともに、帯状電極18bと対向する位置から吸引力を受ける。すなわち、帯状電極18aには固定子14から浮上させるとともに右に駆動させる力が作用する。帯状電極18bには、帯状電極18aと対向する位置から反発力、帯状電極18bと対向する位置から吸引力、そして帯状電極18cと対向する位置から吸引力が作用する。すなわち、帯状電極18bにはトータルとして固定子14に吸引する力と右方向に駆動する力が作用する。帯状電極18cには、帯状電極18bと対向する位置と帯状電極18cと対向する位置から反発力を受け、固定子14から浮上させる力が生じる。
In such a state (state (b)), the relay switch is operated by a control unit (not shown) such as a personal computer to switch the voltage applied to the
このような静電気力による駆動力により上記移動子10は帯状電極18a〜18cの1ピッチ分だけ移動して停止する(状態(d))。この状態(d)で静電気力は釣り合っており、移動子10は固定子14に吸着されている。さらに、この状態で帯状電極18cと対向する位置は、新たに負に誘電されて帯電する。
The moving
上記操作を繰り返すことにより、移動子10は固定子14上を移動し続ける。その際、移動子10には、電源(不図示)より印加する高電圧の大きさに応じた駆動力が発生する。また、移動子10はリレースイッチ(不図示)の切り換え速度に応じた速度で移動する。移動子10は固定子14の大きさの範囲内を移動することができる。
上記特許文献1及び2に示した技術では、移動子10の変位量は基本的に駆動電極16,18a〜18cに印加されたパルス数で決まるので、オープンループでの位置制御は可能である。しかし、その変位ステップは帯状の駆動電極16,18a〜18cのピッチに等しくなるので、スムースに動作させるにはそれら帯状の駆動電極のピッチを細かくする必要が生じる。ただ、狭ピッチの電極は製造技術上の困難さがあり、かつ絶縁耐圧の低下も引き起こすのであまり望ましくない。
In the techniques disclosed in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、帯状の駆動電極のピッチを小さくすることなく、よりスムースな駆動を実現するための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 an object of the present invention is to provide an electrostatic actuator for realizing smoother driving without reducing the pitch of the belt-like drive electrodes.
本発明の静電アクチュエータの第1の態様は、周期的に配置された帯状の駆動電極を有する第1の基板と、上記第1の基板の上記駆動電極に対向する所定部位で周期的電位分布を有する第2の基板とを相対変位させる静電アクチュエータにおいて、上記第2の基板の上記所定部位とその近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、上記第2の基板の上記所定部位とその近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位をその近傍の該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする。 According to a first aspect of the electrostatic actuator of the present invention, there is provided a first substrate having strip-shaped drive electrodes arranged periodically, and a periodic potential distribution at a predetermined portion of the first substrate facing the drive electrodes. In the electrostatic actuator that relatively displaces the second substrate having the above, an electrostatic attraction force is generated between the predetermined portion of the second substrate and the two drive electrodes of the first substrate adjacent in the vicinity thereof. A voltage to be applied is applied to the drive electrode, and the predetermined portion of the second substrate is drawn into a portion facing an intermediate portion of the two adjacent drive electrodes; A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the predetermined portion and one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof is applied to the drive electrode, and the predetermined portion of the second substrate is moved to the predetermined position. Pull it to the part facing the one drive electrode in the vicinity. And Mukoto, by repeating, characterized by comprising a driving control means for relative displacement between the first substrate and the second substrate.
また、本発明の静電アクチュエータの第2の態様は、周期的に配置された帯状の駆動電極を有する第1の基板と、上記第1の基板の上記駆動電極に対向する部位で周期的に所定の帯電量にエレクトレット化された領域を有する第2の基板とを相対変位させる静電アクチュエータにおいて、上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする。 Further, the second aspect of the electrostatic actuator of the present invention is such that the first substrate having the strip-shaped drive electrodes arranged periodically and the portion of the first substrate facing the drive electrodes are periodically formed. In the electrostatic actuator for relatively displacing the second substrate having the electret region having the predetermined charge amount, the first substrate adjacent to the electret region of the second substrate in the vicinity thereof. A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the two drive electrodes is applied to the drive electrode so that the electret region is located at a portion facing the intermediate portion of the two adjacent drive electrodes. A voltage that causes an electrostatic attraction force to act on the drive electrode between the electret region of the second substrate and the one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof. mark And a drive control means for relatively displacing the first substrate and the second substrate by repeatedly drawing the electret region into a portion facing the one drive electrode. It is characterized by doing.
また、本発明の静電アクチュエータの第3の態様は、複数の相で構成される駆動電極を有する第1の基板と、上記第1の基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位で、所定の帯電量にエレクトレット化された領域を周期的に有する第2の基板と、上記第1の基板における上記駆動電極の一つの相のみで、上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させ、該駆動電極の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、上記第1の基板における上記駆動電極の隣り合う2つの相で上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、を繰り返すような駆動パターンを生成して、上記第1基板の上記駆動電極に印加する駆動制御手段と、を具備し、上記第2の基板が上記第1の基板に対し半ピッチステップの相対変位をすることを特徴とする。 According to a third aspect of the electrostatic actuator of the present invention, a first substrate having a drive electrode composed of a plurality of phases, and a portion disposed on the first substrate and facing the drive electrode. The electretized region on the second substrate is composed of only one phase of the second substrate that periodically has electretized regions of a predetermined charge amount and the drive electrode on the first substrate. An electrostatic attraction force is applied to the drive electrode to draw the electret region directly above the drive electrode, and the electret on the second substrate is in two adjacent phases of the drive electrode on the first substrate. A drive pattern is generated in which an electrostatic attraction force is applied to the converted region, and the electret region is drawn directly above the intermediate portion between the adjacent drive electrodes. And, provided with a drive control unit for applying to the driving electrodes of said first substrate, said second substrate is characterized by a relative displacement of half a pitch step to the first substrate.
本発明によれば、移動子は1ステップで帯状の駆動電極の半ピッチ分の駆動をすることができるので、帯状の駆動電極のピッチを小さくすることなく、よりスムースに移動子を駆動できる静電アクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, since the movable element can be driven by a half pitch of the belt-like drive electrode in one step, the movable body can be driven more smoothly without reducing the pitch of the belt-like drive electrode. An electric actuator 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.
本発明の一実施形態について、図1乃至図5を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態に係る静電アクチュエータの構造を示す図である。同図に示すように、移動子101は固定子102の上部に配置される。ここで、移動子101は固定子102に対して図中の矢印方向に変位可能となっている。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the electrostatic actuator according to the present embodiment. As shown in the figure, the moving
図2は、図1で示した本実施形態に係る静電アクチュエータを、説明を容易にする為に移動子101と固定子102とに分離して示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing the electrostatic actuator according to the present embodiment shown in FIG. 1 separated into a
同図に示すように、移動子101はフッ素樹脂フィルム103に、負に帯電した帯状の領域(以降、帯電領域と記す)104を周期的に設けたエレクトレットフィルムである。
As shown in the figure, the
また、固定子102はガラス基板上に駆動電極105(金属電極)を形成した構造となっている。上記駆動電極105は帯状であり、その形成位置は、固定子102の表面側(移動子101が配置される側)である。
The
さらに、固定子102の裏面側(移動子101が配置されない側)には駆動配線108,109,110,111が形成されている。図3に示す様に、これら駆動配線108,109,110,111は、コンタクト孔107を介して駆動電極105に電気的に接続されている。この電気的接続は、4本周期で為されている。つまり、駆動配線108,109,110,111は4相パルス電源に接続されている。また、特に図示しないが、駆動配線108,109,110,111とセンシング配線(不図示)は外部回路にリード線を介して接続されている。
Further, drive wirings 108, 109, 110, and 111 are formed on the back side of the stator 102 (the side on which the
図3は、図2のA−A’線断面図である。同図に示されるように、移動子101の帯電領域104は、固定子102の駆動電極105の4本分に対応する周期で形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 2. As shown in the figure, the charging
図4は、静電アクチュエータの電極の結線を模式的に示した図である。同図に示されるように、固定子102の駆動電極105はA,B,C,Dの各相の配線に接続され、これらA,B,C,Dの各相は、4相パルス電源に接続される。ここでA,B,C,Dの各相の配線は駆動配線108,109,110,111に接続された配線にそれぞれ対応する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the connection of the electrodes of the electrostatic actuator. As shown in the figure, the
以下、本実施形態に係る静電アクチュエータの動作について図5及び図6を用いて説明する。 Hereinafter, the operation of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
図5は、移動子101を変位させる為に4相パルス電源からA,B,C,Dの各相に加える駆動パルスを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing drive pulses applied to the respective phases A, B, C, and D from the four-phase pulse power source in order to displace the
ここで、各相の電圧は正又は負の2値いずれかの値をとる。同図に示すように、時刻t1においてはA相のみが正で他は負である。続く時刻t2においてはA,B相のみが正で他は負となる。続く時刻t3においてはB相のみが正で他は負となる。続く時刻t4においてはB,C相のみが正で他は負となる。続く時刻t5においては、C相のみが正で他は負となる。 Here, the voltage of each phase takes a positive or negative binary value. As shown in the figure, at time t1, only the A phase is positive and the others are negative. At the subsequent time t2, only the A and B phases are positive and the others are negative. At the subsequent time t3, only the B phase is positive and the others are negative. At the subsequent time t4, only the B and C phases are positive and the others are negative. At the subsequent time t5, only the C phase is positive and the others are negative.
以下、図5に示した時刻t1〜t5における移動子101の動作について図6を用いて説明する。
Hereinafter, the operation of the
まず、時刻t1においては駆動電極105におけるA相に対応する電極のみに正電圧が印加されて、他の電極には負電圧が印加される。このため、移動子101の負に帯電した帯電領域104は駆動電極105のA相に対応する部位に引き込まれる。続く時刻t2においては、A,B相に対応する電極のみに正電圧が印加されるので、帯電領域104は駆動電極105のA相とB相の中間に対応する部位に引き込まれる。同様に時刻t3,t4においては、帯電領域104は駆動電極105のB相に対応する部位,B相とC相の中間に対応する部位にそれぞれ引き込まれる。そして時刻t5では、帯電領域104は駆動電極105のC相に対応する部位に引き込まれる。
First, at time t1, a positive voltage is applied only to the electrode corresponding to the A phase in the
以下同様にして図5に示すような駆動パルスを印加することによって、移動子101を駆動電極の半ピッチ分づつ連続的に変位させていくことができる。
Similarly, by applying a driving pulse as shown in FIG. 5, the
以上説明したように、本実施形態においては、固定子102における駆動電極105の一つの相のみで移動子101における帯電領域104に静電吸引力を作用させて、該駆動電極105の直上に該帯電領域104を引き込む過程と、固定子102における駆動電極105の隣り合う2つの相で移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極105間の中間部位の直上に該帯電領域104を引き込む過程と、を繰り返すことにより、半ピッチステップのスムースな移動子101の駆動を実現できる。
As described above, in this embodiment, an electrostatic attraction force is applied to the charging
なお、本実施形態では駆動電極105を4相としているが、本発明は3相あるいは5相、またはそれ以上であっても同様に適用可能であることはいうまでもない。
In the present embodiment, the
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) 周期的に配置された帯状の駆動電極を有する第1の基板と、上記第1の基板の上記駆動電極に対向する所定部位で周期的電位分布を有する第2の基板とを相対変位させる静電アクチュエータにおいて、
上記第2の基板の上記所定部位とその近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、
上記第2の基板の上記所定部位とその近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位をその近傍の該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、
を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする静電アクチュエータ。
(1) Relative displacement of a first substrate having a belt-like drive electrode arranged periodically and a second substrate having a periodic potential distribution at a predetermined portion of the first substrate facing the drive electrode In the electrostatic actuator to be
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the predetermined portion of the second substrate and the two drive electrodes of the first substrate adjacent in the vicinity thereof is applied to the drive electrode. Drawing the predetermined part of the two substrates into a part facing the intermediate part of the two adjacent drive electrodes;
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the predetermined portion of the second substrate and one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof is applied to the drive electrode, Drawing the predetermined portion of the substrate into a portion facing the one drive electrode in the vicinity thereof;
An electrostatic actuator comprising drive control means for relatively displacing the first substrate and the second substrate by repeating the above.
(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、一実施形態が対応する。該一実施形態において、上記駆動電極は例えば駆動電極105が対応し、上記第1の基板は例えば固定子102が対応し、上記第2の基板は例えば移動子101が対応し、上記所定部位は例えば負に帯電した帯状の帯電領域104が対応し、上記駆動制御手段は例えば4相パルス電源が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (1) corresponds to one embodiment. In the embodiment, the drive electrode corresponds to, for example, the
(作用効果)
この(1)に記載の静電アクチュエータは、固定子における駆動電極の一つの相のみで移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該駆動電極の直上に該帯電領域を引き込む過程と、固定子における駆動電極の隣り合う2つの相で移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該帯電領域を引き込む過程と、を繰り返すことにより、半ピッチステップのスムースな移動子の駆動を実現できる。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (1) is a process in which only one phase of the driving electrode in the stator causes an electrostatic attraction force to act on the charging area of the moving element, and the charging area is drawn directly above the driving electrode. And a process of pulling the charging area directly above the intermediate portion between the adjacent driving electrodes by applying an electrostatic attraction force to the charging area of the moving element in the two adjacent phases of the driving electrode in the stator. By repeating, it is possible to realize smooth drive of the half pitch step.
従って、この(1)に記載の静電アクチュエータによれば、駆動電極のピッチを縮小せずに、スムースに移動子を駆動できる静電アクチュエータを提供することができる
(2) 周期的に配置された帯状の駆動電極を有する第1の基板と、上記第1の基板の上記駆動電極に対向する部位で周期的に所定の帯電量にエレクトレット化された領域を有する第2の基板とを相対変位させる静電アクチュエータにおいて、
上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、
上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、
を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする静電アクチュエータ。
Therefore, according to the electrostatic actuator described in (1), it is possible to provide an electrostatic actuator that can smoothly drive the moving element without reducing the pitch of the drive electrodes. (2) Periodically arranged Relative displacement between the first substrate having a strip-shaped drive electrode and the second substrate having a region electretized to a predetermined charge amount periodically at a portion of the first substrate facing the drive electrode In the electrostatic actuator
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the electretized region of the second substrate and the two drive electrodes of the first substrate adjacent in the vicinity thereof is applied to the drive electrode. Pulling the electretized region into a portion facing the intermediate portion of the two adjacent drive electrodes;
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the electretized region of the second substrate and one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof is applied to the drive electrode, Drawing the electretized region into a portion facing the one drive electrode;
An electrostatic actuator comprising drive control means for relatively displacing the first substrate and the second substrate by repeating the above.
(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には、一実施形態が対応する。上記一実施形態において、上記駆動電極は例えば駆動電極105が対応し、上記第1の基板は例えば固定子102が対応し、上記第2の基板は例えば移動子101が対応し、上記エレクトレット化された領域は例えば負に帯電した帯状の帯電領域104が対応し、上記駆動制御手段は例えば4相パルス電源が対応する。
(Corresponding embodiment)
One embodiment corresponds to the embodiment relating to the electrostatic actuator described in (2). In the one embodiment, the drive electrode corresponds to, for example, the
(作用効果)
この(2)に記載の静電アクチュエータは、固定子における駆動電極の一つの相のみで移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該駆動電極の直上に該帯電領域を引き込む過程と、固定子における駆動電極の隣り合う2つの相で移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該帯電領域を引き込む過程と、を繰り返すことにより、半ピッチステップのスムースな移動子の駆動を実現できる。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (2) is a process in which only one phase of the driving electrode in the stator causes an electrostatic attraction force to act on the charging area of the moving element, and the charging area is drawn directly above the driving electrode. And a process of pulling the charging area directly above the intermediate portion between the adjacent driving electrodes by applying an electrostatic attraction force to the charging area of the moving element in the two adjacent phases of the driving electrode in the stator. By repeating, it is possible to realize smooth drive of the half pitch step.
従って、この(2)に記載の静電アクチュエータによれば、駆動電極のピッチを縮小せずに、スムースに移動子を駆動できる静電アクチュエータを提供することができる。 Therefore, according to the electrostatic actuator described in (2), it is possible to provide an electrostatic actuator that can smoothly drive the moving element without reducing the pitch of the drive electrodes.
(3) 複数の相で構成される駆動電極を有する第1の基板と、
上記第1の基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位で、所定の帯電量にエレクトレット化された領域を周期的に有する第2の基板と、
上記第1の基板における上記駆動電極の一つの相のみで、上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させ、該駆動電極の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、上記第1の基板における上記駆動電極の隣り合う2つの相で上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、を繰り返すような駆動パターンを生成して、上記第1基板の上記駆動電極に印加する駆動制御手段と、を具備し、上記第2の基板が上記第1の基板に対し半ピッチステップの相対変位をすることを特徴とする静電アクチュエータ。
(3) a first substrate having a drive electrode composed of a plurality of phases;
A second substrate that is disposed on the first substrate and periodically has areas electretized to a predetermined charge amount at a portion facing the drive electrode;
With only one phase of the drive electrode on the first substrate, an electrostatic attraction force is applied to the electret region on the second substrate, and the electret region is directly above the drive electrode. Pulling and applying an electrostatic attraction force to the electret region of the second substrate in the two adjacent phases of the drive electrode of the first substrate, so that the intermediate between the adjacent drive electrodes Drive control means for generating a drive pattern that repeats drawing the electret region directly above the part and applying the drive pattern to the drive electrode of the first substrate, and An electrostatic actuator, wherein the substrate is displaced relative to the first substrate by a half pitch step.
(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、一実施形態が対応する。上記一実施形態において、上記駆動電極は例えば駆動電極105が対応し、上記第1の基板は例えば固定子102が対応し、上記エレクトレット化された領域は例えば負に帯電した帯状の帯電領域104が対応し、上記第2の基板は例えば移動子101が対応し、上記駆動制御手段は例えば4相パルス電源が対応する。
(Corresponding embodiment)
The embodiment relating to the electrostatic actuator described in (3) corresponds to one embodiment. In the one embodiment, the drive electrode corresponds to, for example, the
(作用効果)
この(3)に記載の静電アクチュエータは、固定子における駆動電極の一つの相のみで移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該駆動電極の直上に該帯電領域を引き込む過程と、固定子における駆動電極の隣り合う2つの相で移動子における帯電領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該帯電領域を引き込む過程と、を繰り返すことにより、半ピッチステップのスムースな移動子の駆動を実現できる。
(Function and effect)
The electrostatic actuator described in (3) is a process in which only one phase of the driving electrode in the stator causes an electrostatic attraction force to act on the charging area of the moving element, and the charging area is drawn directly above the driving electrode. And a process of pulling the charging area directly above the intermediate portion between the adjacent driving electrodes by applying an electrostatic attraction force to the charging area of the moving element in the two adjacent phases of the driving electrode in the stator. By repeating, it is possible to realize smooth drive of the half pitch step.
従って、この(3)に記載の静電アクチュエータによれば、駆動電極のピッチを縮小せずに、スムースに移動子を駆動できる静電アクチュエータを提供することができる Therefore, according to the electrostatic actuator described in (3), it is possible to provide an electrostatic actuator that can smoothly drive the moving element without reducing the pitch of the drive electrodes.
101…移動子、 102…固定子、 103…フッ素樹脂フィルム、 104…負に帯電した帯状の領域(帯電領域)、 105…駆動電極、 107…コンタクト孔、 108,109,110,111…駆動配線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記第2の基板の上記所定部位とその近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、
上記第2の基板の上記所定部位とその近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該第2の基板の該所定部位をその近傍の該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、
を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする静電アクチュエータ。 An electrostatic force that relatively displaces a first substrate having a belt-like drive electrode arranged periodically and a second substrate having a periodic potential distribution at a predetermined portion of the first substrate facing the drive electrode. In the actuator
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the predetermined portion of the second substrate and the two drive electrodes of the first substrate adjacent in the vicinity thereof is applied to the drive electrode. Drawing the predetermined part of the two substrates into a part facing the intermediate part of the two adjacent drive electrodes;
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the predetermined portion of the second substrate and one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof is applied to the drive electrode, Drawing the predetermined portion of the substrate into a portion facing the one drive electrode in the vicinity thereof;
An electrostatic actuator comprising drive control means for relatively displacing the first substrate and the second substrate by repeating the above.
上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍で隣り合う上記第1の基板の2つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該隣り合う2つの駆動電極の中間部位に対向する部位に引き込むことと、
上記第2の基板の上記エレクトレット化された領域と、その近傍の上記第1の基板の1つの駆動電極との間に静電吸引力を作用させるような電圧を上記駆動電極に印加して、該エレクトレット化された領域を該1つの駆動電極に対向する部位に引き込むことと、
を繰り返すことによって、上記第1の基板と上記第2の基板とを相対変位させる駆動制御手段を具備することを特徴とする静電アクチュエータ。 A first substrate having a belt-like drive electrode arranged periodically; and a second substrate having a region electretized to a predetermined charge amount periodically at a portion of the first substrate facing the drive electrode. In the electrostatic actuator that relatively displaces the substrate,
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the electretized region of the second substrate and the two drive electrodes of the first substrate adjacent in the vicinity thereof is applied to the drive electrode. Pulling the electretized region into a portion facing the intermediate portion of the two adjacent drive electrodes;
A voltage that causes an electrostatic attraction force to act between the electretized region of the second substrate and one drive electrode of the first substrate in the vicinity thereof is applied to the drive electrode, Drawing the electretized region into a portion facing the one drive electrode;
An electrostatic actuator comprising drive control means for relatively displacing the first substrate and the second substrate by repeating the above.
上記第1の基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位で、所定の帯電量にエレクトレット化された領域を周期的に有する第2の基板と、
上記第1の基板における上記駆動電極の一つの相のみで、上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させ、該駆動電極の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、上記第1の基板における上記駆動電極の隣り合う2つの相で上記第2の基板における上記エレクトレット化された領域に静電吸引力を作用させて、該隣り合う駆動電極間の中間部位の直上に該エレクトレット化された領域を引き込むことと、を繰り返すような駆動パターンを生成して、上記第1基板の上記駆動電極に印加する駆動制御手段と、
を具備し、上記第2の基板が上記第1の基板に対し半ピッチステップの相対変位をすることを特徴とする静電アクチュエータ。 A first substrate having a drive electrode composed of a plurality of phases;
A second substrate that is disposed on the first substrate and periodically has areas electretized to a predetermined charge amount at a portion facing the drive electrode;
With only one phase of the drive electrode on the first substrate, an electrostatic attraction force is applied to the electret region on the second substrate, and the electret region is directly above the drive electrode. Pulling and applying an electrostatic attraction force to the electret region of the second substrate in the two adjacent phases of the drive electrode of the first substrate, so that the intermediate between the adjacent drive electrodes Drive control means for generating a drive pattern that repeats drawing the electretized region directly above the portion and applying the drive pattern to the drive electrode of the first substrate;
The electrostatic actuator is characterized in that the second substrate makes a half-pitch step relative displacement with respect to the first substrate.
Priority Applications (1)
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JP2004220603A JP2006042531A (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Electrostatic actuator |
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JP2004220603A Withdrawn JP2006042531A (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Electrostatic actuator |
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