JP2009105031A - Electrostatic actuator, microswitch, and electronic equipment - Google Patents

Electrostatic actuator, microswitch, and electronic equipment Download PDF

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JP2009105031A JP2008141706A JP2008141706A JP2009105031A JP 2009105031 A JP2009105031 A JP 2009105031A JP 2008141706 A JP2008141706 A JP 2008141706A JP 2008141706 A JP2008141706 A JP 2008141706A JP 2009105031 A JP2009105031 A JP 2009105031A
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Hisashi Kubo
悠 久保
Takayuki Masunaga
孝幸 益永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic actuator, a microswitch, and an electronic equipment capable of stabilizing motions of a membrane. <P>SOLUTION: The electrostatic actuator comprises a suction electrode arranged on a substrate, the membrane arranged facing to the suction electrode, a first elastic beam arranged on the membrane and supporting the membrane, and a pulling section arranged on the membrane and pulling the membrane toward the suction electrode. The pulling section comprises an adsorption section electrostatically absorbed to the suction electrode, and a second elastic beam with its one end connected with the adsorption section. A rigidity of the second elastic beam is smaller than a rigidity of the first elastic beam. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電気力で動作する静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、および電子機器に関する。   The present invention relates to an electrostatic actuator, a microswitch, and an electronic device that operate with electrostatic force.

アクチュエータを構成する固定子と可動子との間に静電気力を作用させ、その反発力、吸引力により可動子を駆動する静電アクチュエータが知られている。また、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)分野などにおいては、半導体製造技術等を用いて非常に小型の静電アクチュエータやマイクロスイッチなどが開発されている(例えば、特許文献1を参照)。
ここで、特許文献1に開示されているマイクロスイッチにおいては、膜体を剛性の異なる複数のバネ要素により懸架し、スイッチのオフ時には剛性の高いバネ要素側の膜体部分から離隔するようになっている。
2. Description of the Related Art An electrostatic actuator is known in which an electrostatic force is applied between a stator and a mover constituting an actuator, and the mover is driven by a repulsive force and a suction force. In the field of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and the like, very small electrostatic actuators, microswitches, and the like have been developed using semiconductor manufacturing technology and the like (see, for example, Patent Document 1).
Here, in the microswitch disclosed in Patent Document 1, the film body is suspended by a plurality of spring elements having different rigidity, and is separated from the film body portion on the spring element side having high rigidity when the switch is turned off. ing.

しかしながら、吸引開始時に小さな力で膜体を吸引電極に吸引させることについての考慮がされておらず、吸引開始時の動作が不安定になるおそれがあった。
また、スイッチのオフ時には剛性の高いバネ要素側の膜体部分から離隔するため、離隔時間が長くなったり。離隔時の動作が不安定になるおそれがあった。
特開2007−35641号公報
However, no consideration is given to sucking the film body by the suction electrode with a small force at the start of suction, and there is a possibility that the operation at the start of suction becomes unstable.
Further, when the switch is turned off, the separation time is increased because the film body is separated from the highly rigid spring element side. Operation at the time of separation might become unstable.
JP 2007-35641 A

本発明は、膜体の動作の安定化を図ることができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、および電子機器を提供する。   The present invention provides an electrostatic actuator, a microswitch, and an electronic device that can stabilize the operation of a film body.

本発明の一態様によれば、基板に設けられた吸引電極と、前記吸引電極に対向して設けられた膜体と、前記膜体に設けられ、前記膜体を支持する第1の弾性梁と、前記膜体に設けられ、前記膜体を前記吸引電極に向けて牽引する牽引部と、を備え、前記牽引部は、前記吸引電極に向けて静電的に吸引される吸着部と、一端が前記吸着部に連接された第2の弾性梁と、を有し、前記第2の弾性梁の剛性は、前記第1の弾性梁の剛性よりも小さいこと、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、基板に設けられた吸引電極と、前記吸引電極に対向して設けられた膜体と、前記膜体に設けられ、前記膜体を支持する第1の弾性梁と、前記吸引電極に設けられ、前記膜体に対する吸引力を制限する第2の吸引力制限手段と、を備えること、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
According to one aspect of the present invention, the suction electrode provided on the substrate, the film body provided opposite to the suction electrode, and the first elastic beam provided on the film body and supporting the film body And a traction section provided on the film body and pulling the film body toward the suction electrode, and the traction section is electrostatically sucked toward the suction electrode; and An electrostatic actuator comprising: a second elastic beam having one end connected to the adsorption portion, wherein the rigidity of the second elastic beam is smaller than the rigidity of the first elastic beam. Is provided.
According to another aspect of the present invention, the suction electrode provided on the substrate, the film body provided opposite to the suction electrode, the first film body provided on the film body and supporting the film body. There is provided an electrostatic actuator comprising: one elastic beam; and second suction force limiting means provided on the suction electrode for limiting the suction force with respect to the film body.

また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータと、前記基板上に設けられた少なくとも1対の入出力電極と、を備え、静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチが提供される。   According to another aspect of the present invention, the electrostatic actuator and the at least one pair of input / output electrodes provided on the substrate are provided, and the film body that is electrostatically attracted is provided. The input / output electrodes are connected to each other through a microswitch.

また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the electrostatic actuator described above.

本発明によれば、膜体の動作の安定化を図ることができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、および電子機器が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrostatic actuator, microswitch, and electronic device which can aim at stabilization of the operation | movement of a film body are provided.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図1(a)は、模式平面図、図1(b)は、模式側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view for illustrating an electrostatic actuator according to a first embodiment of the invention.
1A is a schematic plan view, and FIG. 1B is a schematic side view.

図1に示すように、静電アクチュエータ1には、基板2と、基板2上に設けられた吸引電極3a、3bと、吸引電極3a、3bを覆うようにして設けられた絶縁層5と、吸引電極3a、3bに対向して直上に配設された板状の膜体4と、が備えられている。   As shown in FIG. 1, the electrostatic actuator 1 includes a substrate 2, suction electrodes 3a and 3b provided on the substrate 2, and an insulating layer 5 provided so as to cover the suction electrodes 3a and 3b. And a plate-like film body 4 disposed immediately above the suction electrodes 3a and 3b.

基板2は、例えば、ガラスのような絶縁性材料で形成されている。尚、導電性材料、シリコン(Si)のような半導電性材料からなる基板の表面を絶縁性材料で覆うようにすることもできる。
基板2上には、所定の間隔をあけて吸引電極3aと吸引電極3bとが隣接するように設けられている。吸引電極3a、3bは、例えば、金属などの導電性材料で形成させることができる。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、これらの合金などを例示することができる。
The substrate 2 is formed of an insulating material such as glass, for example. Note that the surface of the substrate made of a conductive material, a semiconductive material such as silicon (Si), may be covered with an insulating material.
On the substrate 2, the suction electrode 3a and the suction electrode 3b are provided adjacent to each other at a predetermined interval. The suction electrodes 3a and 3b can be formed of a conductive material such as metal, for example. Among the conductive materials, those having a low resistance value are preferable. Examples of such materials include aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and the like. Examples of these alloys can be given.

また、後述する静電気力の発生の観点からは、吸引電極3a、3bの面積は大きい方が好ましい。そのため、吸引電極3aと吸引電極3bとの間のスペースは狭い方が好ましい。尚、図1では、吸引電極が2個設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、吸引電極は1個設けるようにしてもよく、3個以上設けるようにしてもよい。また、その形状も、図示した矩形に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。   Further, from the viewpoint of generation of the electrostatic force described later, it is preferable that the areas of the suction electrodes 3a and 3b are large. Therefore, it is preferable that the space between the suction electrode 3a and the suction electrode 3b is narrow. 1 illustrates the case where two suction electrodes are provided. However, the present invention is not limited to this. One suction electrode may be provided, or three or more suction electrodes may be provided. Further, the shape is not limited to the illustrated rectangle, and can be changed as appropriate.

吸引電極3a、3bの主面は、絶縁層5で覆われている。絶縁層5は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、樹脂材料などの絶縁性材料で形成させることができる。 The main surfaces of the suction electrodes 3 a and 3 b are covered with an insulating layer 5. The insulating layer 5 can be formed of an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or a resin material, for example.

吸引電極3a、3bには、図示しない直流電源が接続されており、吸引電極3a、3bに正電荷あるいは負電荷を与えられるようになっている。そのため、吸引電極3a、3bは、膜体4を静電的に吸引可能となっている。
吸引電極3a、3bによる吸引がクーロン力、ジョンセン−ラーベック力を利用するものであるときは、膜体4の材質は導電性材料または半導電性材料とされる。導電性材料、半導電性材料としては、例えば、各種の金属材料、窒化タングステン、シリコン、ポリシリコンなどを例示することができる。尚、絶縁層5の材料の体積抵抗率を使用温度領域で1014Ωcm以上とすることでクーロン力を利用するものとすることができ、10〜1011Ωcmとすればジョンセン−ラーベック力を利用するものとすることができる。
A DC power source (not shown) is connected to the suction electrodes 3a and 3b so that a positive charge or a negative charge can be given to the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, the suction electrodes 3a and 3b can suck the film body 4 electrostatically.
When the suction by the suction electrodes 3a and 3b uses Coulomb force or Johnsen-Rahbek force, the film body 4 is made of a conductive material or a semiconductive material. Examples of the conductive material and the semiconductive material include various metal materials, tungsten nitride, silicon, and polysilicon. The Coulomb force can be used by setting the volume resistivity of the material of the insulating layer 5 to 10 14 Ωcm or more in the operating temperature range, and if it is 10 8 to 10 11 Ωcm, the Johnsen-Rahbek force can be increased. It can be used.

また、吸引電極3a、3bによる吸引がグラジエント力を利用するものであるときは、膜体4の材質は導電性材料、半導電性材料のみならず絶縁性材料とすることもできる。グラジエント力を利用するものとするためには、吸引電極3a、3bにより吸引面上に不均一電界を形成させるようにすればよい。例えば、吸引電極を複数設け、隣接する吸引電極同士が異極(正極/負極)となるように図示しない直流電源を接続するようにすればよい。   When the suction by the suction electrodes 3a and 3b uses gradient force, the material of the film body 4 can be not only a conductive material and a semiconductive material but also an insulating material. In order to use the gradient force, a non-uniform electric field may be formed on the suction surface by the suction electrodes 3a and 3b. For example, a plurality of suction electrodes may be provided, and a DC power supply (not shown) may be connected so that adjacent suction electrodes have different polarities (positive electrode / negative electrode).

膜体4の四隅には、弾性梁4a(第1の弾性梁)の一端が連接され、弾性梁4aの他端には接続部4bが連接されている。また、基板2上にはアンカ6が配設され、アンカ6の上端面には接続部4bが設けられている。すなわち、膜体4は、弾性梁4a(第1の弾性梁)により支持されることになる。そして、膜体4は、アンカ6、接続部4b、弾性梁4aを介して吸引電極3a、3bの直上となる位置に配設されている。
尚、膜体4の中央の略矩形の部分は作用部となる。作用部は、例えば、外部の部材に当接させるなどして、膜体4の変位(静電アクチュエータ1の動作)を外部に伝える役割をはたす部分である。
One end of an elastic beam 4a (first elastic beam) is connected to the four corners of the film body 4, and a connecting portion 4b is connected to the other end of the elastic beam 4a. An anchor 6 is disposed on the substrate 2, and a connection portion 4 b is provided on the upper end surface of the anchor 6. That is, the film body 4 is supported by the elastic beam 4a (first elastic beam). The film body 4 is disposed at a position directly above the suction electrodes 3a and 3b via the anchor 6, the connection portion 4b, and the elastic beam 4a.
The substantially rectangular portion at the center of the film body 4 serves as an action portion. The action part is a part that plays a role of transmitting the displacement of the film body 4 (the operation of the electrostatic actuator 1) to the outside, for example, by contacting with an external member.

吸引電極3a、3bに膜体4が吸引される際には、弾性梁4aが撓むことで、膜体4が基板2の法線方向に変位する。また、吸引が解除された際には、弾性梁4aの作用により、膜体4は吸引電極3a、3b直上の元の位置に復帰する。   When the film body 4 is attracted to the suction electrodes 3 a and 3 b, the elastic beam 4 a is bent, so that the film body 4 is displaced in the normal direction of the substrate 2. When the suction is released, the film body 4 returns to the original position immediately above the suction electrodes 3a and 3b by the action of the elastic beam 4a.

弾性梁4aの連接位置は、膜体4の四隅に限定されるわけではなく、膜体4の周縁部に設けられていればよい。ただし、膜体4の四隅に弾性梁4aを連接するようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体4の水平方向のズレを抑制することができる。また、弾性梁4aの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。ただし、図1(a)に例示をした蛇行形状の弾性梁4aを用いるものとすれば、小さな面積の中にバネ定数の小さい弾性梁4aを配設させることができる。   The connecting positions of the elastic beams 4 a are not limited to the four corners of the film body 4, but may be provided at the peripheral edge of the film body 4. However, if the elastic beams 4 a are connected to the four corners of the film body 4, an operation without distortion can be performed, and thus the horizontal displacement of the film body 4 during operation can be suppressed. Further, the shape of the elastic beam 4a is not limited to the illustrated one, and can be changed as appropriate. However, if the meandering elastic beam 4a illustrated in FIG. 1A is used, the elastic beam 4a having a small spring constant can be arranged in a small area.

吸引電極3a、3bの直上であって、膜体4の周縁部には、膜体4を吸引電極3a、3bに向けて牽引する牽引部4cが設けられている。また、牽引部4cには、弾性梁4c1(第2の弾性梁)と、吸引電極3a、3bに吸引される吸着部4c2とが備えられている。弾性梁4c1の一端は膜体4と連接され、他端は吸着部4c2と連接されている。弾性梁4c1(第2の弾性梁)の剛性は、弾性梁4a(第1の弾性梁)の剛性よりも小さいものとされている。この場合、例えば、図1(a)に例示をしたように、梁の幅寸法を変えるなどして、弾性梁4aの断面係数よりも弾性梁4c1の断面係数の方が小さいものとすることができる。また、弾性梁4c1と弾性梁4aの材質を変えることで、弾性梁4c1の剛性が弾性梁4aの剛性よりも小さくなるようにすることもできる。   A pulling portion 4c for pulling the film body 4 toward the suction electrodes 3a and 3b is provided on the peripheral portion of the film body 4 immediately above the suction electrodes 3a and 3b. The pulling portion 4c is provided with an elastic beam 4c1 (second elastic beam) and an adsorption portion 4c2 that is attracted by the suction electrodes 3a and 3b. One end of the elastic beam 4c1 is connected to the film body 4, and the other end is connected to the adsorption portion 4c2. The rigidity of the elastic beam 4c1 (second elastic beam) is smaller than that of the elastic beam 4a (first elastic beam). In this case, for example, as illustrated in FIG. 1A, the section modulus of the elastic beam 4c1 may be smaller than the section modulus of the elastic beam 4a by changing the width dimension of the beam. it can. Further, by changing the material of the elastic beam 4c1 and the elastic beam 4a, the rigidity of the elastic beam 4c1 can be made smaller than the rigidity of the elastic beam 4a.

吸着部4c2の幅寸法は、弾性梁4c1の幅寸法よりも長いものとされ、その面積が大きくなるようにされている。このように、吸着部4c2の面積を大きくすれば、吸引電極3a、3bとの間でその分大きな静電気力を発生させることができる。図1(a)に例示をした吸着部4c2の形状は矩形であるが、これに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、牽引部4cの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。ただし、図1(a)に例示をした平面形状が渦巻き状を呈する牽引部4cとすれば、小さな面積の中にバネ定数の小さい牽引部4cを配設させることができる。   The width dimension of the adsorption part 4c2 is longer than the width dimension of the elastic beam 4c1, and the area thereof is increased. Thus, if the area of the adsorption part 4c2 is increased, a larger electrostatic force can be generated between the suction electrodes 3a and 3b. The shape of the suction portion 4c2 illustrated in FIG. 1A is a rectangle, but is not limited to this, and can be changed as appropriate. Moreover, the shape of the towing | pulling part 4c is not necessarily limited to what was illustrated, It can change suitably. However, if the planar shape illustrated in FIG. 1A is a traction portion 4c having a spiral shape, the traction portion 4c having a small spring constant can be disposed in a small area.

また、牽引部4cの配設位置についても、膜体4の周縁部(外側)に設けられているものを例示したが、これに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
図2は、牽引部の配設位置を例示するための模式部分拡大図である。
尚、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。 本実施の形態においては、牽引部4cが膜体4の内側に設けられている。尚、説明の便宜上、一つの隅部を抜き出して図示したが、他の隅部においても同様に膜体4の内側に牽引部4cを設けるようにすることができる。また、図2に例示をしたものは、牽引部4cを図1で説明をしたものと同じ側の辺に設けているが、これに限定されるわけではない。牽引部4cは、吸引電極3a、3bの直上に設けられていればよく、例えば、弾性梁4aが連接された側の辺に設けるようにすることもできるし、これらを組み合わせるようにすることもできる。ただし、図1に例示をしたもののように、膜体4の外側に牽引部4cを設けるようにすれば、膜体4の面積を大きくすることができるので、発生させる静電気力を大きくすることができる。
Moreover, although the arrangement | positioning position of the towing | pulling part 4c illustrated what was provided in the peripheral part (outside) of the film body 4, it is not necessarily limited to this but can change suitably.
FIG. 2 is a schematic partial enlarged view for illustrating the arrangement position of the traction portion.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted suitably. In the present embodiment, the traction part 4 c is provided inside the film body 4. For convenience of explanation, one corner portion is extracted and shown in the figure, but the traction portion 4 c can be provided inside the film body 4 in the other corner portions as well. In the example illustrated in FIG. 2, the pulling portion 4 c is provided on the same side as that illustrated in FIG. 1, but is not limited thereto. The pulling portion 4c only needs to be provided immediately above the suction electrodes 3a and 3b. For example, the pulling portion 4c can be provided on the side where the elastic beam 4a is connected, or a combination thereof. it can. However, if the traction portion 4c is provided outside the film body 4 as illustrated in FIG. 1, the area of the film body 4 can be increased, so that the generated electrostatic force can be increased. it can.

次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ1の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極3a、3bに電圧が印加されると、吸引電極3a、3bには正電荷あるいは負電荷が与えられ膜体4が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量(変形量)は、静電気力と、膜体4・弾性梁4aの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み(変形)は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、膜体4・弾性梁4aはその弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。
Next, the operation of the electrostatic actuator 1 according to the present embodiment will be described.
When a voltage is applied to the suction electrodes 3a and 3b from a DC power source (not shown), positive or negative charges are applied to the suction electrodes 3a and 3b, and the film body 4 is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b. . At this time, the bending amount (deformation amount) of the film body is determined by the electrostatic force and the elastic force of the film body 4 and the elastic beam 4a, and the bending (deformation) stops when both balance. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the film body 4 and the elastic beam 4a are restored to their original shape (position) by the elastic force.

ここで、図3に例示をするような平行平板型静電アクチュエータにおいては、発生する力Fを(1)式により表すことができる。

ここで、Fは発生する力、dは電極間距離、Sは電極面積、εは誘電率、Vは印加電圧である。
Here, in the parallel plate type electrostatic actuator illustrated in FIG. 3, the generated force F can be expressed by the equation (1).

Here, F is a generated force, d is a distance between electrodes, S is an electrode area, ε is a dielectric constant, and V is an applied voltage.

(1)式から分かるように、発生する力Fは、電極間距離が大きくなるにつれて、急激に低下する特性を有している。そのため、特許文献1に開示されている技術のように吸引電極と膜体(特許文献1ではメンブレイン)とを略平行にすると、吸引開始時に膜体に対して均等な力を作用させることができるが、大きな力を作用させることができないという問題があった。この場合、弾性梁(特許文献1ではバネ)の剛性を下げて、小さな力でも容易に撓ませることができるようにすることもできるが、弾性梁の破損が発生しやすくなるという新たな問題が生ずるおそれがある。   As can be seen from the equation (1), the generated force F has a characteristic of rapidly decreasing as the distance between the electrodes increases. Therefore, if the suction electrode and the film body (membrane in Patent Document 1) are made substantially parallel as in the technique disclosed in Patent Document 1, an equal force can be applied to the film body at the start of suction. Although there was a problem, it was impossible to apply a large force. In this case, the rigidity of the elastic beam (spring in Patent Document 1) can be lowered so that it can be easily bent even with a small force. However, there is a new problem that the elastic beam is easily damaged. May occur.

これに対し、本実施の形態に係る静電アクチュエータ1においては、膜体4と連接する牽引部4cを設けるようにしている。そして、弾性梁4c1の剛性は、弾性梁4aの剛性よりも小さいものとされている。そのため、吸引開始時においては、弾性梁4c1を備える牽引部4cの方が先に撓んで吸引電極3a、3bに吸引されることになる。この際、弾性梁4c1の一端が膜体4と連接されているため、膜体4が吸引電極3a、3bに向かって牽引され、この部分の電極間距離d(膜体4と吸引電極3a、3bとの間の距離)が小さくなる。電極間距離dが小さくなれば、大きな吸引力が発生するので、膜体4が容易に吸引できることになる。また、吸引開始後においても、膜体4が湾曲するように撓むので、大きな力が発生する部分が漸次拡大して行くことになる。   On the other hand, in the electrostatic actuator 1 according to the present embodiment, a traction portion 4c connected to the film body 4 is provided. The rigidity of the elastic beam 4c1 is smaller than the rigidity of the elastic beam 4a. Therefore, at the start of suction, the pulling portion 4c including the elastic beam 4c1 is bent first and is sucked by the suction electrodes 3a and 3b. At this time, since one end of the elastic beam 4c1 is connected to the film body 4, the film body 4 is pulled toward the suction electrodes 3a and 3b, and the inter-electrode distance d (the film body 4 and the suction electrode 3a, 3b) becomes smaller. If the inter-electrode distance d is reduced, a large suction force is generated, so that the film body 4 can be easily sucked. In addition, even after the suction is started, the film body 4 is bent so as to be bent, and thus a portion where a large force is generated gradually expands.

その結果、静電アクチュエータ1の動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、静電アクチュエータの小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。また、弾性梁4aの剛性を低下させる必要がなく、また、弾性梁4c1は拘束の少ない片持ち梁であり、作用させる力も小さくすることができるのでその破損を抑制することができる。そのため、静電アクチュエータ1の寿命を長くすることができる。尚、牽引部4cを吸引する力は、吸着部4c2の面積や弾性梁4c1の剛性を調整することで適宜変更することができる。また、吸着部4c2を膜体4から突出させて吸引電極3a、3bにより近づけるような配設位置とすることで吸引力を大きくすることもできる。ただし、図1、図2に示すように、牽引部4cを膜体4と同一の平面上に設けるようにすれば、容易に加工をすることができるので、生産性を向上させることができる。   As a result, the operation of the electrostatic actuator 1 can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the electrostatic actuator can be downsized (the suction electrode can be downsized). Further, it is not necessary to reduce the rigidity of the elastic beam 4a, and the elastic beam 4c1 is a cantilever beam with less restraint, and the acting force can be reduced, so that the breakage can be suppressed. Therefore, the lifetime of the electrostatic actuator 1 can be extended. The force for attracting the pulling portion 4c can be changed as appropriate by adjusting the area of the suction portion 4c2 and the rigidity of the elastic beam 4c1. Further, the suction force can be increased by setting the suction portion 4c2 to protrude from the film body 4 so as to be closer to the suction electrodes 3a and 3b. However, as shown in FIGS. 1 and 2, if the pulling portion 4 c is provided on the same plane as the film body 4, it can be easily processed, so that productivity can be improved.

図4は、本発明の第2の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図2(a)は、模式平面図、図2(b)は、模式側面図である。また、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 4 is a schematic view for illustrating an electrostatic actuator according to a second embodiment of the invention.
2A is a schematic plan view, and FIG. 2B is a schematic side view. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図4に示すように、静電アクチュエータ1aに備えられた吸引電極3a、3bの上面には、吸着部4c2の先端部近傍における吸引力を制限する吸引力制限手段7が設けられている。吸引力制限手段7は突状を呈し、吸引電極3a、3bから突出するようにして設けられている。また、吸引力制限手段7は、牽引部4cの吸着部4c2の直下に配設され、吸着部4c2が吸引電極3a、3bに吸引された際には、吸着部4c2下面の先端近傍に当接可能とされている。
そして、吸着部4c2下面の先端近傍と吸引力制限手段7とを当接させることで、吸着部4c2下面と吸引電極3a、3bとの間に隙間を設け、吸引力を低下させるようにしている。
As shown in FIG. 4, suction force limiting means 7 is provided on the upper surfaces of the suction electrodes 3a and 3b provided in the electrostatic actuator 1a to limit the suction force in the vicinity of the tip of the suction portion 4c2. The suction force limiting means 7 has a protruding shape and is provided so as to protrude from the suction electrodes 3a and 3b. The suction force limiting means 7 is disposed immediately below the suction portion 4c2 of the pulling portion 4c. When the suction portion 4c2 is sucked by the suction electrodes 3a and 3b, the suction force limiting means 7 contacts the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2. It is possible.
Then, by bringing the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2 and the suction force limiting means 7 into contact with each other, a gap is provided between the lower surface of the suction portion 4c2 and the suction electrodes 3a and 3b, thereby reducing the suction force. .

吸引力制限手段7の形状は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。ただし、図4に例示をしたように、当接面が曲面で構成されているようにすれば(例えば、半球状)、吸着部4c2が吸引力制限手段7に当接する際に無理な力がかからず、破損等を抑制することができる。   The shape of the suction force limiting means 7 is not particularly limited and can be changed as appropriate. However, as illustrated in FIG. 4, if the contact surface is formed of a curved surface (for example, a hemispherical shape), an unreasonable force is generated when the suction portion 4 c 2 contacts the suction force limiting means 7. Therefore, damage and the like can be suppressed.

また、図4に例示をした吸引力制限手段7は、突状を呈しているが、凹状とすることもできる。ただし、突状とした方が、吸着部4c2の先端近傍が吸引電極3a、3bからより離れることになるので、後述する先端部近傍における吸引力をより制限することができる。   Further, the suction force limiting means 7 illustrated in FIG. 4 has a projecting shape, but may be a concave shape. However, in the projecting shape, the vicinity of the tip of the suction portion 4c2 is further away from the suction electrodes 3a and 3b, so that the suction force in the vicinity of the tip portion described later can be further limited.

ここで、突状の吸引力制限手段7の高さ寸法は、吸着部4c2を吸引電極3a、3bに吸引する力に大きな影響を与える。すなわち、突状の吸引力制限手段7の高さ寸法を長くすれば、吸着部4c2を吸引電極3a、3bに吸引する力を小さくすることができる。そのため、後述する吸着部4c2の離隔時間(応答時間)などを考慮して突状の吸引力制限手段7の高さ寸法を決めるようにすることが好ましい。
また、吸引力制限手段が凹状を呈している場合には、深さ寸法が、吸着部4c2を吸引電極3a、3bに吸引する力に大きな影響を与える。すなわち、凹状の吸引力制限手段の深さ寸法を長くすれば、吸着部4c2を吸引電極3a、3bに吸引する力を小さくすることができる。そのため、後述する吸着力4c2の離隔時間(応答時間)などを考慮して凹状の吸引力制限手段の深さ寸法を決めるようにすることが好ましい。
Here, the height dimension of the protruding suction force limiting means 7 has a great influence on the force for sucking the suction portion 4c2 to the suction electrodes 3a and 3b. That is, if the height of the projecting suction force limiting means 7 is increased, the force for attracting the suction portion 4c2 to the suction electrodes 3a and 3b can be reduced. Therefore, it is preferable to determine the height dimension of the projecting suction force limiting means 7 in consideration of the separation time (response time) of the suction portion 4c2 described later.
Further, when the suction force limiting means has a concave shape, the depth dimension has a great influence on the force for sucking the suction portion 4c2 to the suction electrodes 3a and 3b. That is, if the depth of the concave suction force limiting means is increased, the force for attracting the suction portion 4c2 to the suction electrodes 3a and 3b can be reduced. Therefore, it is preferable to determine the depth dimension of the concave suction force limiting means in consideration of the separation time (response time) of the adsorption force 4c2 described later.

次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ1aの作用について説明をする。
図1に例示をした静電アクチュエータ1と同様に、図示しない直流電源より吸引電極3a、3bに電圧が印加されると、吸引電極3a、3bには正電荷あるいは負電荷が与えられ、牽引部4cの吸着部4c2が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。そして、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量(変形量)は、静電気力と、膜体4・弾性梁4aの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み(変形)は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、膜体4・弾性梁4aはその弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。
Next, the operation of the electrostatic actuator 1a according to the present embodiment will be described.
As with the electrostatic actuator 1 illustrated in FIG. 1, when a voltage is applied to the suction electrodes 3a and 3b from a DC power source (not shown), a positive or negative charge is applied to the suction electrodes 3a and 3b. The suction portion 4c2 of 4c is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b. Then, the film body 4 is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. At this time, the bending amount (deformation amount) of the film body is determined by the electrostatic force and the elastic force of the film body 4 and the elastic beam 4a, and the bending (deformation) stops when both balance. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the film body 4 and the elastic beam 4a are restored to their original shape (position) by the elastic force.

この際、弾性梁4c1の剛性は、弾性梁4aの剛性よりも小さいものとされているため、膜体4の方が先に吸引電極3a、3bから離隔し、それに続いて吸着部4c2が吸引電極3a、3bから離隔する。   At this time, since the rigidity of the elastic beam 4c1 is smaller than that of the elastic beam 4a, the film body 4 is first separated from the suction electrodes 3a and 3b, and the suction portion 4c2 is subsequently sucked by the suction part 4c2. Separated from the electrodes 3a, 3b.

本実施の形態においては、吸着部4c2下面の先端近傍に吸引力制限手段7を当接させるようにしているので、先端部近傍における吸引力を制限することができる。ここで、吸着部4c2の先端は、最後に吸引電極3a、3bから離隔する部分である。そのため、前述した静電アクチュエータ1の効果に加え、吸着部4c2の先端近傍の吸着力を制限することで、吸着部4c2の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間を短縮することができる。   In the present embodiment, the suction force limiting means 7 is brought into contact with the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, so that the suction force in the vicinity of the tip can be limited. Here, the tip of the suction portion 4c2 is a portion that is finally separated from the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, in addition to the effect of the electrostatic actuator 1 described above, by limiting the suction force in the vicinity of the tip of the suction portion 4c2, the separation of the suction portion 4c2 can be facilitated and the time required for the separation can be shortened. Can do.

図5は、吸引力制限手段の作用を例示するための模式斜視図である。
尚、図中の色の薄い部分ほど吸引電極3a、3bからの距離が長いことを表している。
FIG. 5 is a schematic perspective view for illustrating the operation of the suction force limiting means.
In addition, it shows that the distance from the attraction | suction electrode 3a, 3b is so long that the color part in a figure is thin.

図5に示すように、膜体4が吸引電極3a、3bに吸引された場合には、牽引部4cの弾性梁4c1、吸着部4c2も吸引電極3a、3bに吸引されている。ただし、突状の吸引力制限手段7の作用により、吸着部4c2の先端近傍が吸引電極3a、3bから離隔されることになる。そのため、この部分における吸引力を制限することができるので、吸着部4c2の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間の短縮が図れることになる。   As shown in FIG. 5, when the film body 4 is sucked by the suction electrodes 3a and 3b, the elastic beam 4c1 and the suction part 4c2 of the pulling portion 4c are also sucked by the suction electrodes 3a and 3b. However, the vicinity of the tip of the suction portion 4c2 is separated from the suction electrodes 3a and 3b by the action of the protruding suction force limiting means 7. Therefore, since the suction force in this portion can be limited, the separation of the suction portion 4c2 can be facilitated, and the time required for the separation can be shortened.

図6は、比較例にかかる静電アクチュエータ100を例示するための模式図である。 図6(a)は、静電アクチュエータ100の模式平面図、図6(b)は、静電アクチュエータ100の作用を例示するための模式グラフ図である。
尚、図6(b)において、縦軸は膜体の変位量、横軸は駆動電圧(吸引電極に印加される電圧)を表している。また、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator 100 according to the comparative example. FIG. 6A is a schematic plan view of the electrostatic actuator 100, and FIG. 6B is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator 100.
In FIG. 6B, the vertical axis represents the amount of displacement of the film body, and the horizontal axis represents the drive voltage (voltage applied to the suction electrode). Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図6(a)に示すように、静電アクチュエータ100に備えられた膜体104の周縁には、突部104cが設けられている。突部104cは、矩形状の外形を呈し、膜体104の周縁から突出するようにして設けられている。また、突部104cの外径寸法と、前述した牽引部4cの外径寸法とは、略同一となっている。   As shown in FIG. 6A, a protrusion 104 c is provided on the periphery of the film body 104 provided in the electrostatic actuator 100. The protrusion 104 c has a rectangular outer shape and is provided so as to protrude from the peripheral edge of the film body 104. Moreover, the outer diameter dimension of the protrusion 104c and the outer diameter dimension of the pulling part 4c described above are substantially the same.

このように、静電アクチュエータ100には牽引部4cが備えられていないので、吸引開始時に大きな力を必要とする。
すなわち、図6(b)中の矢印(1)のように、駆動電圧を上げていくと、膜体104は徐々に吸引電極3a、3b側に吸引されていく。そして、矢印(2)のように、所定の電圧に達すると、膜体104は吸引電極3a、3b上に吸引されることになるが、この際の電圧値は高いものとなる。
Thus, since the electrostatic actuator 100 is not provided with the traction part 4c, a large force is required at the start of suction.
That is, as the drive voltage is increased as shown by the arrow (1) in FIG. 6B, the film body 104 is gradually attracted to the suction electrodes 3a and 3b. Then, as shown by the arrow (2), when the predetermined voltage is reached, the film body 104 is sucked onto the suction electrodes 3a and 3b, but the voltage value at this time becomes high.

また、矢印(3)のように駆動電圧を下げ所定の電圧に達すると、矢印(4)のように膜体104が吸引電極3a、3b上から離隔される。尚、駆動電圧を0V(ボルト)とする前であっても、弾性梁4aの弾性力が吸引電極3a、3bとの吸引力を上回った時点で膜体104が吸引電極3a、3b上から離隔される。   When the drive voltage is lowered as shown by the arrow (3) and reaches a predetermined voltage, the film body 104 is separated from the top of the suction electrodes 3a and 3b as shown by the arrow (4). Even before the drive voltage is set to 0 V (volts), the film body 104 is separated from the suction electrodes 3a and 3b when the elastic force of the elastic beam 4a exceeds the suction force with the suction electrodes 3a and 3b. Is done.

図7は、図1に例示をした静電アクチュエータ1の作用を例示するための模式グラフ図である。
図8は、図4に例示をした静電アクチュエータ1aの作用を例示するための模式グラフ図である。
尚、各図において、縦軸は膜体の変位量、横軸は駆動電圧(吸引電極に印加される電圧)を表している。
FIG. 7 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator 1 illustrated in FIG.
FIG. 8 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator 1a illustrated in FIG.
In each figure, the vertical axis represents the amount of displacement of the film body, and the horizontal axis represents the drive voltage (voltage applied to the suction electrode).

図1に例示をした静電アクチュエータ1において、図7中の矢印(5)のように、駆動電圧を上げていくと、膜体4は徐々に吸引電極3a、3b側に吸引されていく。そして、矢印(6)のように、所定の電圧に達すると、膜体4は吸引電極3a、3b上に吸引されることになる。前述したように、静電アクチュエータ1には、牽引部4cが備えられているので、吸引電極3a、3b上に先に牽引部4cが吸引され、これに牽引されるようにして膜体4が吸引電極3a、3b上に吸引されることになる。そのため、図6(b)に例示をした比較例に係る静電アクチュエータ100の場合よりも、最大駆動電圧を15%程度低減させることができる。
このことは、少ない電圧上昇でも吸引を行うことができることを意味し、応答速度を向上させることができることをも意味する。
In the electrostatic actuator 1 illustrated in FIG. 1, as the drive voltage is increased as indicated by the arrow (5) in FIG. 7, the film body 4 is gradually attracted to the suction electrodes 3a and 3b. As shown by the arrow (6), when the predetermined voltage is reached, the film body 4 is sucked onto the suction electrodes 3a and 3b. As described above, since the electrostatic actuator 1 includes the pulling portion 4c, the pulling portion 4c is first sucked onto the suction electrodes 3a and 3b, and the film body 4 is pulled so as to be pulled. Suction is performed on the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, the maximum drive voltage can be reduced by about 15% compared to the case of the electrostatic actuator 100 according to the comparative example illustrated in FIG.
This means that suction can be performed even with a small voltage increase, and it means that the response speed can be improved.

また、矢印(7)のように駆動電圧を下げ所定の電圧に達すると、矢印(8)のように膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔される。この場合、膜体4と連接している牽引部4cの吸着部4c2が最後に吸引電極3a、3b上から離隔されるため、矢印(9)のように、弾性梁4c1の弾性力が吸引電極3a、3bとの吸引力を上回った時点で膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔されることになる。   When the drive voltage is lowered as shown by an arrow (7) and reaches a predetermined voltage, the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b as shown by an arrow (8). In this case, since the suction portion 4c2 of the pulling portion 4c connected to the film body 4 is finally separated from the suction electrodes 3a and 3b, the elastic force of the elastic beam 4c1 is applied to the suction electrode as indicated by an arrow (9). When the suction force with 3a and 3b is exceeded, the film body 4 is separated from the top of the suction electrodes 3a and 3b.

図4に例示をした静電アクチュエータ1aにおいて、図8中の矢印(10)のように、駆動電圧を上げていくと、膜体4は徐々に吸引電極3a、3b側に吸引されていく。そして、矢印(11)のように、所定の電圧に達すると、膜体4は吸引電極3a、3b上に吸引されることになる。前述したように、静電アクチュエータ1aにも、牽引部4cが備えられているので、吸引電極3a、3b上に先に牽引部4cが吸引され、これに牽引されるようにして膜体4が吸引電極3a、3b上に吸引されることになる。そのため、図6(b)に例示をした比較例に係る静電アクチュエータ100の場合よりも、最大駆動電圧を15%程度低減させることができる。
このことは、少ない電圧上昇でも吸引を行うことができることを意味し、応答速度を向上させることができることをも意味する。
In the electrostatic actuator 1a illustrated in FIG. 4, as the drive voltage is increased as indicated by the arrow (10) in FIG. 8, the film body 4 is gradually attracted to the suction electrodes 3a and 3b. As shown by the arrow (11), when the predetermined voltage is reached, the film body 4 is sucked onto the suction electrodes 3a and 3b. As described above, since the electrostatic actuator 1a is also provided with the pulling portion 4c, the pulling portion 4c is first sucked onto the suction electrodes 3a and 3b, and the film body 4 is pulled so as to be pulled by this. Suction is performed on the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, the maximum drive voltage can be reduced by about 15% compared to the case of the electrostatic actuator 100 according to the comparative example illustrated in FIG.
This means that suction can be performed even with a small voltage increase, and it means that the response speed can be improved.

また、矢印(12)のように駆動電圧を下げ所定の電圧に達すると、矢印(13)のように膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔される。この場合、膜体4と連接している牽引部4cの吸着部4c2が最後に吸引電極3a、3b上から離隔されることになるが、静電アクチュエータ1aには吸引力制限手段7が備えられているため、図7の矢印(9)のような動作をともなわずに膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔されることになる。
このことは、少ない電圧降下でも離隔を行うことができることを意味し、応答速度を向上させることができることをも意味する。
When the drive voltage is lowered as shown by an arrow (12) and reaches a predetermined voltage, the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b as shown by an arrow (13). In this case, the suction portion 4c2 of the pulling portion 4c connected to the film body 4 is finally separated from the suction electrodes 3a and 3b, but the electrostatic actuator 1a is provided with the suction force limiting means 7. Therefore, the film body 4 is separated from the top of the suction electrodes 3a and 3b without the operation shown by the arrow (9) in FIG.
This means that the separation can be performed even with a small voltage drop, and the response speed can be improved.

図9は、本発明の第3の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図9(a)は、模式平面図、図9(b)は、模式側面図である。また、図1、図4で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 9 is a schematic view for illustrating an electrostatic actuator according to a third embodiment of the invention.
9A is a schematic plan view, and FIG. 9B is a schematic side view. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図9に示すように、静電アクチュエータ10には、基板2と、基板2上に設けられた吸引電極3a、3bと、吸引電極3a、3bを覆うようにして設けられた絶縁層5と、吸引電極3a、3bに対向して直上に配設された板状の膜体4と、が備えられている。
また、吸引電極3a、3bの上面には、膜体4に対する吸引力を制限する吸引力制限手段7aが設けられている。吸引力制限手段7aは突状を呈し、吸引電極3a、3bから突出するようにして設けられている。また、吸引力制限手段7aは、膜体4の直下に配設され、膜体4が吸引電極3a、3bに吸引された際には、膜体4の下面に当接可能とされている。
そして、膜体4の下面と吸引力制限手段7aとを当接させることで、膜体4の下面と吸引電極3a、3bとの間に隙間を設け、吸引力を低下させるようにしている。
As shown in FIG. 9, the electrostatic actuator 10 includes a substrate 2, suction electrodes 3 a and 3 b provided on the substrate 2, and an insulating layer 5 provided so as to cover the suction electrodes 3 a and 3 b, And a plate-like film body 4 disposed immediately above the suction electrodes 3a and 3b.
Further, suction force limiting means 7a for limiting the suction force with respect to the film body 4 is provided on the upper surfaces of the suction electrodes 3a and 3b. The suction force limiting means 7a has a protruding shape and is provided so as to protrude from the suction electrodes 3a and 3b. Further, the suction force limiting means 7a is disposed immediately below the film body 4, and can be brought into contact with the lower surface of the film body 4 when the film body 4 is sucked by the suction electrodes 3a and 3b.
Then, by bringing the lower surface of the film body 4 into contact with the suction force limiting means 7a, a gap is provided between the lower surface of the film body 4 and the suction electrodes 3a and 3b so as to reduce the suction force.

吸引力制限手段7aの形状は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。ただし、図9に例示をしたように、当接面が曲面で構成されているようにすれば(例えば、半球状)、膜体4が吸引力制限手段7aに当接する際に無理な力がかからず、破損等を抑制することができる。   The shape of the suction force limiting means 7a is not particularly limited, and can be changed as appropriate. However, as illustrated in FIG. 9, if the contact surface is formed of a curved surface (for example, hemispherical), an excessive force is applied when the film body 4 contacts the suction force limiting means 7 a. Therefore, damage and the like can be suppressed.

また、図9に例示をした吸引力制限手段7aは、突状を呈しているが、凹状とすることもできる。ただし、突状とした方が、膜体4の下面が吸引電極3a、3bからより離れることになるので、吸引力をより制限することができる。
尚、吸引力制限手段7aと図4に例示をした吸引力制限手段7とを同じ形態にすることもできる。
また、吸引力制限手段7aの数、配列数、配列形態なども図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
Further, the suction force limiting means 7a illustrated in FIG. 9 has a projecting shape, but may have a concave shape. However, in the projecting shape, the lower surface of the film body 4 is further away from the suction electrodes 3a and 3b, so that the suction force can be more limited.
It should be noted that the suction force limiting means 7a and the suction force limiting means 7 illustrated in FIG.
Further, the number of suction force limiting means 7a, the number of arrangement, the arrangement form, and the like are not limited to those shown in the drawings, and can be changed as appropriate.

ここで、突状の吸引力制限手段7aの高さ寸法は、膜体4を吸引電極3a、3bに吸引する力に大きな影響を与える。すなわち、突状の吸引力制限手段7aの高さ寸法を長くすれば、膜体4を吸引電極3a、3bに吸引する力を小さくすることができる。そのため、後述する膜体4の離隔時間(応答時間)などを考慮して突状の吸引力制限手段7aの高さ寸法を決めるようにすることが好ましい。
また、吸引力制限手段が凹状を呈している場合には、深さ寸法が、膜体4を吸引電極3a、3bに吸引する力に大きな影響を与える。すなわち、凹状の吸引力制限手段の深さ寸法を長くすれば、膜体4を吸引電極3a、3bに吸引する力を小さくすることができる。そのため、後述する膜体4の離隔時間(応答時間)などを考慮して凹状の吸引力制限手段の深さ寸法を決めるようにすることが好ましい。
Here, the height dimension of the protruding suction force limiting means 7a has a great influence on the force for sucking the film body 4 to the suction electrodes 3a and 3b. That is, if the height of the projecting suction force limiting means 7a is increased, the force for attracting the film body 4 to the suction electrodes 3a and 3b can be reduced. Therefore, it is preferable to determine the height dimension of the protruding suction force limiting means 7a in consideration of the separation time (response time) of the film body 4 to be described later.
Further, when the suction force limiting means has a concave shape, the depth dimension greatly affects the force for sucking the film body 4 to the suction electrodes 3a and 3b. That is, if the depth dimension of the concave suction force limiting means is increased, the force for attracting the film body 4 to the suction electrodes 3a and 3b can be reduced. Therefore, it is preferable to determine the depth dimension of the concave suction force limiting means in consideration of the separation time (response time) of the film body 4 to be described later.

次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ10の作用について説明をする。
図1に例示をした静電アクチュエータ1と同様に、図示しない直流電源より吸引電極3a、3bに電圧が印加されると、吸引電極3a、3bには正電荷あるいは負電荷が与えられる。そのため、膜体4が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。この際、膜体4の撓み量(変形量)は、静電気力と、膜体4・弾性梁4aの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み(変形)は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、膜体4・弾性梁4aはその弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。
Next, the operation of the electrostatic actuator 10 according to the present embodiment will be described.
Similar to the electrostatic actuator 1 illustrated in FIG. 1, when a voltage is applied to the suction electrodes 3a and 3b from a DC power source (not shown), a positive charge or a negative charge is applied to the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, the film body 4 is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b. At this time, the bending amount (deformation amount) of the film body 4 is determined by the electrostatic force and the elastic force of the film body 4 and the elastic beam 4a, and the bending (deformation) stops when both balance. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the film body 4 and the elastic beam 4a are restored to their original shape (position) by the elastic force.

本実施の形態においては、膜体4の下面に吸引力制限手段7aを当接させるようにしているので、膜体4に対する吸引力を制限することができる。そのため、膜体4の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間を短縮することができる。その結果、応答速度を速めることができる。   In the present embodiment, the suction force limiting means 7a is brought into contact with the lower surface of the film body 4, so that the suction force with respect to the film body 4 can be limited. Therefore, the separation of the film body 4 can be facilitated and the time required for the separation can be shortened. As a result, the response speed can be increased.

図10は、比較例にかかる静電アクチュエータ110を例示するための模式図である。 図10(a)は、静電アクチュエータ110の模式平面図、図10(b)は、静電アクチュエータ110の作用を例示するための模式グラフ図である。
尚、図10(b)において、縦軸は膜体の変位量、横軸は駆動電圧(吸引電極に印加される電圧)を表している。また、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 10 is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator 110 according to the comparative example. FIG. 10A is a schematic plan view of the electrostatic actuator 110, and FIG. 10B is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator 110.
In FIG. 10B, the vertical axis represents the amount of displacement of the film body, and the horizontal axis represents the drive voltage (voltage applied to the suction electrode). Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図10(a)に示すように、静電アクチュエータ110に備えられた吸引電極3a、3bには吸引力制限手段7aが設けられていない。そのため、膜体4が吸引電極3a、3bから離隔する際に大きな力を必要とする。
図10(b)中の矢印(14)のように、駆動電圧を上げていくと、膜体4は徐々に吸引電極3a、3b側に吸引されていく。そして、矢印(15)のように、所定の電圧に達すると、膜体4は吸引電極3a、3b上に吸引されることになるが、この際の電圧値は高いものとなる。
As shown in FIG. 10A, the suction electrodes 3a and 3b provided in the electrostatic actuator 110 are not provided with the suction force limiting means 7a. Therefore, a large force is required when the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b.
As the drive voltage is increased as shown by the arrow (14) in FIG. 10B, the film body 4 is gradually attracted to the suction electrodes 3a and 3b. As shown by the arrow (15), when the predetermined voltage is reached, the film body 4 is sucked onto the suction electrodes 3a and 3b, but the voltage value at this time becomes high.

また、矢印(16)のように駆動電圧を下げ所定の電圧に達すると、矢印(17)のように膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔される。尚、駆動電圧を0V(ボルト)とする前であっても、弾性梁4aの弾性力が吸引電極3a、3bとの吸引力を上回った時点で膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔される。   When the drive voltage is lowered as shown by an arrow (16) and reaches a predetermined voltage, the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b as shown by an arrow (17). Even before the drive voltage is set to 0 V (volts), the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b when the elastic force of the elastic beam 4a exceeds the suction force with the suction electrodes 3a and 3b. Is done.

図11は、図9に例示をした静電アクチュエータ10の作用を例示するための模式グラフ図である。
尚、縦軸は膜体の変位量、横軸は駆動電圧(吸引電極に印加される電圧)を表している。
FIG. 11 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator 10 illustrated in FIG. 9.
The vertical axis represents the amount of displacement of the film body, and the horizontal axis represents the drive voltage (voltage applied to the suction electrode).

図9に例示をした静電アクチュエータ10において、図11中の矢印(18)のように、駆動電圧を上げていくと、膜体4は徐々に吸引電極3a、3b側に吸引されていく。そして、矢印(19)のように、所定の電圧に達すると、膜体4は吸引電極3a、3b上に吸引されることになる。   In the electrostatic actuator 10 illustrated in FIG. 9, as the drive voltage is increased as indicated by an arrow (18) in FIG. 11, the film body 4 is gradually attracted to the suction electrodes 3a and 3b. As shown by the arrow (19), when a predetermined voltage is reached, the film body 4 is sucked onto the suction electrodes 3a and 3b.

また、矢印(20)のように駆動電圧を下げ所定の電圧に達すると、矢印(21)のように膜体4が吸引電極3a、3b上から離隔される。この場合、膜体4の下面と吸着力制限手段7aとを当接させるようにしているので、図10(b)に例示をした吸着力制限手段7aを設けていない場合に比べて、高い駆動電圧値において離隔を行うことができる。このことは、少ない電圧降下でも離隔を行うことができることを意味し、応答速度を向上させることができることにもなる。   When the drive voltage is lowered as shown by an arrow (20) and reaches a predetermined voltage, the film body 4 is separated from the suction electrodes 3a and 3b as shown by an arrow (21). In this case, since the lower surface of the film body 4 is brought into contact with the suction force limiting means 7a, the driving is higher than in the case where the suction force limiting means 7a illustrated in FIG. 10B is not provided. Separation can be performed in voltage values. This means that the separation can be performed even with a small voltage drop, and the response speed can be improved.

図12は、本発明の第4の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図12(a)は、模式平面図、図12(b)は、模式側面図である。また、図1、図4、図9で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 12 is a schematic diagram for illustrating an electrostatic actuator according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 12A is a schematic plan view, and FIG. 12B is a schematic side view. Also, the same parts as those described in FIGS. 1, 4 and 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図12に示すように、静電アクチュエータ10aには、図1において例示をした牽引部4c、図4において例示をした吸引力制限手段7、図9において例示をした吸引力制限手段7aが設けられている。
そのため、前述した牽引部4c、吸引力制限手段7、吸引力制限手段7aの作用、効果を享受することができるので、静電アクチュエータ10aの動作の安定や応答速度の向上などを図ることができる。
As shown in FIG. 12, the electrostatic actuator 10a is provided with the traction portion 4c illustrated in FIG. 1, the suction force limiting means 7 illustrated in FIG. 4, and the suction force limiting means 7a illustrated in FIG. ing.
Therefore, since the operation and effect of the pulling portion 4c, the suction force limiting means 7 and the suction force limiting means 7a described above can be enjoyed, the operation of the electrostatic actuator 10a can be stabilized and the response speed can be improved. .

図13は、本発明の第5の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図13(a)は、模式平面図、図13(b)は、模式側面図である。
FIG. 13 is a schematic diagram for illustrating an electrostatic actuator according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 13A is a schematic plan view, and FIG. 13B is a schematic side view.

図13に示すように、静電アクチュエータ40には、基板42と、基板42上に設けられた吸引電極43a、43bと、吸引電極43a、43bを覆うようにして設けられた絶縁層45と、吸引電極43a、43bに対向して直上に配設された板状の膜体44と、が備えられている。また、吸引電極43aと吸引電極43bとは、所定の間隔をあけて互いに隣接するように設けられている。   As shown in FIG. 13, the electrostatic actuator 40 includes a substrate 42, suction electrodes 43a and 43b provided on the substrate 42, an insulating layer 45 provided so as to cover the suction electrodes 43a and 43b, And a plate-like film body 44 disposed immediately above the suction electrodes 43a and 43b. The suction electrode 43a and the suction electrode 43b are provided adjacent to each other with a predetermined interval.

吸引電極43a、43bには、図示しない直流電源が接続されており、吸引電極43a、43bに正電荷あるいは負電荷を与えられるようになっている。そのため、吸引電極43a、43bは、膜体44を静電的に吸引可能となっている。   A DC power source (not shown) is connected to the suction electrodes 43a and 43b so that a positive charge or a negative charge can be applied to the suction electrodes 43a and 43b. Therefore, the suction electrodes 43a and 43b can electrostatically attract the film body 44.

膜体44は、外形が略円形を呈し、外周から中心に向かい互いに対向する溝部44dが設けられている。そして、溝部44dを設けることで形成される作用部44eを介して、略半円状の2つの膜体44fが連接されるようになっている。作用部44eは、例えば、外部の部材に当接させるなどして、膜体44の変位(静電アクチュエータ40の動作)を外部に伝える役割をはたす部分である。   The film body 44 has a substantially circular outer shape, and is provided with groove portions 44d that face each other from the outer periphery toward the center. And two substantially semicircular film bodies 44f are connected via the action part 44e formed by providing the groove part 44d. The action part 44e is a part that plays a role of transmitting the displacement of the film body 44 (the operation of the electrostatic actuator 40) to the outside, for example, by contacting with an external member.

膜体44fは、同心円状に形成された溝44gにより、内周部44h1と外周部44h2とに分割され、内周部44h1と外周部44h2とは弾性梁44i(第2の弾性梁)を介して連接されている。   The film body 44f is divided into an inner peripheral portion 44h1 and an outer peripheral portion 44h2 by grooves 44g formed concentrically, and the inner peripheral portion 44h1 and the outer peripheral portion 44h2 are connected via an elastic beam 44i (second elastic beam). Are connected.

内周部44h1には、弾性梁44a(第1の弾性梁)、接続部44b、吸着部44jが設けられている。そして、絶縁層45を介して吸引電極43a、43b上に配設されたアンカ46の上端面には接続部44bが設けられている。また、絶縁層45を介して吸引電極43a、43b上に配設されたアンカ46aの上端面には、後述する弾性梁44c1の中央部分が設けられている。すなわち、膜体44は、アンカ46、46aを介して吸引電極43a、43bの直上となる位置に配設されている。
また、接続部44bは弾性梁44aを介して外周部44h2の弾性梁44iと連接されている。すなわち、弾性梁44a(第1の弾性梁)と、弾性梁44i(第2の弾性梁)と、は連接している。また、弾性梁44aは弾性梁44kを介して吸着部44jとも連接され、吸着部44jは作用部44eと連接されている。すなわち、膜体44は、弾性梁44a(第1の弾性梁)により支持されることになる。
The inner circumferential portion 44h1 is provided with an elastic beam 44a (first elastic beam), a connection portion 44b, and a suction portion 44j. A connecting portion 44 b is provided on the upper end surface of the anchor 46 disposed on the suction electrodes 43 a and 43 b via the insulating layer 45. A central portion of an elastic beam 44c1 described later is provided on the upper end surface of the anchor 46a disposed on the suction electrodes 43a and 43b via the insulating layer 45. That is, the film body 44 is disposed at a position directly above the suction electrodes 43a and 43b via the anchors 46 and 46a.
The connecting portion 44b is connected to the elastic beam 44i on the outer peripheral portion 44h2 through the elastic beam 44a. That is, the elastic beam 44a (first elastic beam) and the elastic beam 44i (second elastic beam) are connected. The elastic beam 44a is also connected to the suction portion 44j via the elastic beam 44k, and the suction portion 44j is connected to the action portion 44e. That is, the film body 44 is supported by the elastic beam 44a (first elastic beam).

外周部44h2には、弾性梁44iと牽引部44cとが設けられている。牽引部44cには、弾性梁44c1と吸着部44c2とが設けられ、吸着部44c2同士はその一端において弾性梁44c1を介して連接されている。また、吸着部44c2の他端は、弾性梁44i、弾性梁44aを介して接続部44bと連接されている。   An elastic beam 44i and a pulling portion 44c are provided on the outer peripheral portion 44h2. The pulling portion 44c is provided with an elastic beam 44c1 and an adsorption portion 44c2, and the adsorption portions 44c2 are connected to each other at one end via the elastic beam 44c1. The other end of the adsorption portion 44c2 is connected to the connection portion 44b via the elastic beam 44i and the elastic beam 44a.

牽引部44cに設けられた吸着部44c2を吸引電極43a、43bに吸着させることで、膜体44が吸引電極43a、43bに向けて牽引される。弾性梁44c1、弾性梁44i(第2の弾性梁)の剛性は、弾性梁44a(第1の弾性梁)の剛性よりも小さいものとされている。また、吸着部44jに連接する弾性梁44kの剛性も弾性梁44aの剛性よりも小さいものとされている。
この場合、例えば、図13に例示をしたように、梁の幅寸法を変えるなどして、弾性梁44aの断面係数よりも弾性梁44c1、44i、44kの断面係数の方が小さいものとすることができる。また、弾性梁44c1、44i、44kと、弾性梁44aとの材質を変えることで、弾性梁44c1、44i、44kの剛性が弾性梁44aの剛性よりも小さくなるようにすることもできる。
By attracting the suction part 44c2 provided in the pulling part 44c to the suction electrodes 43a and 43b, the film body 44 is pulled toward the suction electrodes 43a and 43b. The rigidity of the elastic beam 44c1 and the elastic beam 44i (second elastic beam) is smaller than that of the elastic beam 44a (first elastic beam). Further, the rigidity of the elastic beam 44k connected to the suction portion 44j is also smaller than the rigidity of the elastic beam 44a.
In this case, for example, as illustrated in FIG. 13, the section modulus of the elastic beams 44c1, 44i, and 44k is smaller than the section modulus of the elastic beam 44a by changing the width dimension of the beam. Can do. Also, by changing the material of the elastic beams 44c1, 44i, 44k and the elastic beam 44a, the rigidity of the elastic beams 44c1, 44i, 44k can be made smaller than the rigidity of the elastic beam 44a.

以上のような構成により、吸引電極43a、43bに膜体44が吸引される際には、弾性梁44a、44i、44kが撓むことで、膜体44が基板42の法線方向に変位する。また、吸引が解除された際には、弾性梁44a、44i、44kの作用により、膜体44は吸引電極43a、43b直上の元の位置に復帰する。   With the configuration described above, when the film body 44 is attracted to the suction electrodes 43a and 43b, the elastic beams 44a, 44i and 44k are bent, so that the film body 44 is displaced in the normal direction of the substrate 42. . When the suction is released, the film body 44 returns to the original position immediately above the suction electrodes 43a and 43b by the action of the elastic beams 44a, 44i and 44k.

弾性梁44iの配設位置は、特に限定されるわけではないが、接続部44b(アンカ46)を中心に対称な位置に設けるようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができ、動作時における膜体44の水平方向の位置ズレを抑制することができる。また、吸着部44c2同士が弾性梁44c1を介して連接されているため、動作時における膜体44の水平方向の位置ズレをより抑制することができる。   The arrangement position of the elastic beam 44i is not particularly limited. However, if the elastic beam 44i is provided at a symmetrical position around the connection portion 44b (anchor 46), an operation without distortion can be performed. The horizontal position shift of the film body 44 can be suppressed. Moreover, since the adsorption | suction part 44c2 is connected via the elastic beam 44c1, the position shift of the horizontal direction of the film body 44 at the time of operation | movement can be suppressed more.

また、弾性梁44a、44c1、44i、44kの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。ただし、図13に例示をした蛇行形状の弾性梁44c1、44iを用いるものとすれば、小さな面積の中にバネ定数の小さい弾性梁を配設させることができる。   Further, the shapes of the elastic beams 44a, 44c1, 44i, and 44k are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. However, if the meandering elastic beams 44c1 and 44i illustrated in FIG. 13 are used, the elastic beams having a small spring constant can be disposed in a small area.

吸着部44c2、44jの幅寸法は、弾性梁44c1、44i、44kの幅寸法よりも長いものとされ、その面積が大きくなるようにされている。このように、吸着部44c2、44jの面積を大きくすれば、吸引電極43a、43bとの間でその分大きな静電気力を発生させることができる。尚、吸着部44jよりも吸着部44c2の方が面積が大きく、牽引が容易となるようにされている。図13に例示をした吸着部44c2の形状は扇形であるが、これに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、吸着部44jの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、牽引部44cの配設位置についても、膜体44の外周部44h2に設けられているものを例示したが、これに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   The width dimensions of the suction portions 44c2, 44j are longer than the width dimensions of the elastic beams 44c1, 44i, 44k, and the area thereof is increased. Thus, if the area of the adsorption portions 44c2 and 44j is increased, a larger electrostatic force can be generated between the suction electrodes 43a and 43b. The suction portion 44c2 has a larger area than the suction portion 44j, and is easy to pull. Although the shape of the adsorption | suction part 44c2 illustrated in FIG. 13 is a fan shape, it is not necessarily limited to this, It can change suitably. Further, the shape of the suction portion 44j is not limited to the illustrated one, and can be changed as appropriate. Moreover, although the arrangement | positioning position of the towing | pulling part 44c illustrated what was provided in the outer peripheral part 44h2 of the film body 44, it is not necessarily limited to this but can change suitably.

また、図示は省略するが図4、図9において例示をしたような吸引力制限手段7、7aを設けるようにすることもできる。吸引力制限手段は、牽引部44cの吸着部44c2の直下などに配設することができる。尚、吸引力制限手段7、7aに関しては前述したものと同様とすることができるためその説明は省略する。   Although not shown, suction force limiting means 7 and 7a as illustrated in FIGS. 4 and 9 may be provided. The suction force limiting means can be disposed directly below the suction portion 44c2 of the traction portion 44c. The suction force limiting means 7 and 7a can be the same as those described above, and the description thereof is omitted.

次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ40の作用について例示をする。
図14は、静電アクチュエータの作用を例示するための模式斜視図である。
尚、図中の色の薄い部分ほど吸引電極43a、43bからの距離が長いことを表している。
Next, the operation of the electrostatic actuator 40 according to the present embodiment will be illustrated.
FIG. 14 is a schematic perspective view for illustrating the operation of the electrostatic actuator.
In addition, it shows that the distance from the attraction | suction electrodes 43a and 43b is so long that the color part in a figure is light.

図示しない直流電源より吸引電極43a、43bに電圧が印加されると、吸引電極43a、43bには正電荷あるいは負電荷が与えられ膜体44(吸着部44c2、44j)が吸引電極43a、43bに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量(変形量)は、静電気力と、弾性梁44a、44i、44kの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み(変形)は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、弾性梁44a、44i、44kの弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。   When a voltage is applied to the suction electrodes 43a and 43b from a DC power source (not shown), positive or negative charges are given to the suction electrodes 43a and 43b, and the film body 44 (adsorption portions 44c2 and 44j) is applied to the suction electrodes 43a and 43b. It is attracted electrostatically. At this time, the bending amount (deformation amount) of the film body is determined by the electrostatic force and the elastic forces of the elastic beams 44a, 44i, and 44k, and the bending (deformation) stops when both balance. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the original shape (position) is restored by the elastic force of the elastic beams 44a, 44i, and 44k.

図14は、膜体44(吸着部44c2、44j)が吸引電極43a、43bに吸引された状態を表している。すなわち、 膜体44が吸引電極43a、43bに吸引された場合には、吸着部44c2、弾性梁44i、吸着部44j、弾性梁44kが吸引電極43a、43bに吸引されている。
この場合、アンカ46、46aに支えられた部分(接続部44b、弾性梁44c1の中央部分)の高さ方向の位置は変わらず、吸着部44c2などに比べて高い位置となっている。
FIG. 14 shows a state in which the film body 44 (adsorption portions 44c2, 44j) is sucked by the suction electrodes 43a, 43b. That is, when the film body 44 is sucked by the suction electrodes 43a and 43b, the suction portion 44c2, the elastic beam 44i, the suction portion 44j, and the elastic beam 44k are sucked by the suction electrodes 43a and 43b.
In this case, the position in the height direction of the portion supported by the anchors 46 and 46a (the central portion of the connection portion 44b and the elastic beam 44c1) does not change, and is higher than the suction portion 44c2.

本実施の形態においても、牽引部44c、すなわち、小さな剛性を有する弾性梁44iを介して吸着部44c2を備えるようにしているので、吸引開始時においては、弾性梁44iの方が弾性梁44aよりも先に撓むことになる。また、弾性梁44aよりも小さな剛性を有する弾性梁44kも先に撓むことになる。   Also in the present embodiment, since the suction portion 44c2 is provided via the pulling portion 44c, that is, the elastic beam 44i having a small rigidity, the elastic beam 44i is more elastic than the elastic beam 44a at the start of suction. Will bend first. Further, the elastic beam 44k having rigidity smaller than that of the elastic beam 44a is also bent first.

そのため、吸着部44c2、44jが吸引電極43a、43bに向かって吸引され、この部分の電極間距離d(膜体44と吸引電極43a、43bとの間の距離)が小さくなる。電極間距離dが小さくなれば、大きな吸引力が発生するので、吸着部44c2、44jが容易に吸引される。この際、面積の大きな吸着部44c2に作用する静電気力の方が、吸着部44jに作用する静電気力よりも大きくなるので、牽引部44c(吸着部44c2)に牽引されるようにして吸着部44jが吸引されることになる。
また、吸引開始後においても、弾性梁44i、44kが湾曲するように撓むので、大きな力が発生する部分が漸次拡大して行くことになる。
Therefore, the suction portions 44c2 and 44j are sucked toward the suction electrodes 43a and 43b, and the inter-electrode distance d (the distance between the film body 44 and the suction electrodes 43a and 43b) is reduced. If the inter-electrode distance d is reduced, a large suction force is generated, so that the suction portions 44c2 and 44j are easily sucked. At this time, since the electrostatic force acting on the suction portion 44c2 having a large area is larger than the electrostatic force acting on the suction portion 44j, the suction portion 44j is pulled by the pulling portion 44c (the suction portion 44c2). Will be sucked.
In addition, even after the suction is started, the elastic beams 44i and 44k are bent so as to bend, so that a portion where a large force is generated gradually expands.

その結果、静電アクチュエータ40の動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、静電アクチュエータの小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。また、弾性梁44aの剛性を低下させる必要がないのでその破損を抑制することができる。そのため、静電アクチュエータ40の寿命を長くすることができる。尚、牽引部44cを吸引する力は、吸着部44c2の面積や弾性梁44i、44c1の剛性を調整することで適宜変更することができる。また、吸着部44c2を膜体44から突出させて吸引電極43a、43bにより近づけるような配設位置とすることで吸引力を大きくすることもできる。ただし、図13に示すように、牽引部4cを膜体44と同一の平面上に設けるようにすれば、容易に加工をすることができるので、生産性を向上させることができる。   As a result, the operation of the electrostatic actuator 40 can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the electrostatic actuator can be downsized (the suction electrode can be downsized). Moreover, since it is not necessary to reduce the rigidity of the elastic beam 44a, the damage can be suppressed. Therefore, the life of the electrostatic actuator 40 can be extended. The force for attracting the pulling portion 44c can be changed as appropriate by adjusting the area of the suction portion 44c2 and the rigidity of the elastic beams 44i and 44c1. Further, the suction force can be increased by making the suction portion 44c2 project from the film body 44 so as to be closer to the suction electrodes 43a and 43b. However, as shown in FIG. 13, if the pulling portion 4 c is provided on the same plane as the film body 44, it can be easily processed, so that productivity can be improved.

また、吸着力制限手段を設けることで、その部分における吸引力を制限することもできる。その場合、吸着部44c2などの離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間の短縮を図ることができる。
また、本実施の形態においては、弾性梁44c1の直下にアンカ46aを設けているので、弾性梁44c1の弾性力を利用して吸着部44c2を引き上げるようにして離隔させることができる。そのため、離隔をさらに容易にすることができるとともに、離隔に要する時間をさらに短縮することができる。
また、膜体44の外形を略円形としているので、小型化を図ることもできる。
Further, by providing the suction force limiting means, the suction force at that portion can be limited. In that case, it is possible to easily separate the suction portion 44c2 and the like, and it is possible to shorten the time required for the separation.
In the present embodiment, since the anchor 46a is provided immediately below the elastic beam 44c1, the adsorption portion 44c2 can be separated by using the elastic force of the elastic beam 44c1. Therefore, the separation can be further facilitated, and the time required for the separation can be further shortened.
In addition, since the outer shape of the film body 44 is substantially circular, the size can be reduced.

次に、本発明の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をする。
図15は、本発明の第6の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図15(a)は、模式平面図、図15(b)は、模式側面図である。
また、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
Next, the microswitch according to the embodiment of the present invention is illustrated.
FIG. 15 is a schematic diagram for illustrating a microswitch according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15A is a schematic plan view, and FIG. 15B is a schematic side view.
Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図15に示すように、マイクロスイッチ20には、基板2と、基板2上に設けられた吸引電極3a、3bと、吸引電極3a、3bを覆うようにして設けられた絶縁層5と、吸引電極3a、3bに対向して直上に配設された板状の膜体4と、膜体4に連接するようにして設けられた牽引部4cと、吸引電極3a、3bの上面に設けられた吸引力制限手段7と、吸引電極3a、3b間に設けられ、所定の間隔をあけて対峙する入出力電極26a、26bとが備えられている。   As shown in FIG. 15, the microswitch 20 includes a substrate 2, suction electrodes 3 a and 3 b provided on the substrate 2, an insulating layer 5 provided so as to cover the suction electrodes 3 a and 3 b, and a suction The plate-like film body 4 disposed immediately above the electrodes 3a and 3b, the traction portion 4c provided so as to be connected to the film body 4, and the upper surfaces of the suction electrodes 3a and 3b The suction force limiting means 7 and input / output electrodes 26a and 26b provided between the suction electrodes 3a and 3b and facing each other with a predetermined interval are provided.

入出力電極26a、26bは、例えば、金属などの導電性材料で形成されている。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、これらの合金などを例示することができる。また、吸引電極3a、3bと同じ材料で形成させるものとすれば、同一の製造工程で形成させることができるので、生産性を向上させることができる。   The input / output electrodes 26a and 26b are made of, for example, a conductive material such as metal. Among the conductive materials, those having a low resistance value are preferable. Examples of such materials include aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and the like. Examples of these alloys can be given. Moreover, if it is made of the same material as the suction electrodes 3a and 3b, it can be formed in the same manufacturing process, so that productivity can be improved.

前述した静電気力の発生の観点からは、吸引電極3a、3bの面積は大きい方が好ましい。そのため、吸引電極3a、3bと入出力電極26a、26bとの間のスペースは狭い方が好ましい。ただし、このスペースを余り狭くすると、入出力電極26a、26b間を流れる高周波信号などが吸引電極3a、3b側に漏れるおそれがある。そのため、マイクロスイッチ20の用途などに応じて、吸引電極3a、3bと入出力電極26a、26bとの間のスペースが決定されることになる。   From the viewpoint of generation of the electrostatic force described above, it is preferable that the areas of the suction electrodes 3a and 3b are large. Therefore, the space between the suction electrodes 3a and 3b and the input / output electrodes 26a and 26b is preferably narrow. However, if this space is too narrow, a high-frequency signal or the like flowing between the input / output electrodes 26a and 26b may leak to the suction electrodes 3a and 3b. Therefore, the space between the suction electrodes 3a and 3b and the input / output electrodes 26a and 26b is determined according to the application of the microswitch 20 and the like.

次に、本実施の形態に係るマイクロスイッチ20の作用について例示をする。
図示しない直流電源より吸引電極3a、3bに電圧が印加されると、吸引電極3a、3bには正電荷あるいは負電荷が与えられ、牽引部4cの吸着部4c2が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。そして、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、膜体4・弾性梁4aはその弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。この際、吸着部4c2下面の先端近傍には吸引力制限手段7が設けられているので、この部分の吸着力が制限されて、吸着部4c2の離隔が容易に行われる。
Next, the operation of the microswitch 20 according to the present embodiment will be illustrated.
When a voltage is applied to the suction electrodes 3a and 3b from a DC power source (not shown), a positive or negative charge is applied to the suction electrodes 3a and 3b, and the suction portion 4c2 of the traction portion 4c is electrostatically applied to the suction electrodes 3a and 3b. Is aspirated. Then, the film body 4 is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the film body 4 and the elastic beam 4a are restored to their original shape (position) by the elastic force. At this time, since the suction force limiting means 7 is provided near the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, the suction force of this portion is limited and the suction portion 4c2 is easily separated.

本実施の形態に係るマイクロスイッチ20においては、膜体4が撓んだ際に膜体4と入出力電極26a、26bとが当接するようになっている。すなわち、膜体4を介して入出力電極6aと入出力電極6bとが電気的に接続されるようになっている。そのため、膜体4を撓ませることで、入出力電極26a、26b間に電気信号や電流を流すことができ、膜体4を復元させることで電気信号や電流を遮断させることができる。   In the microswitch 20 according to the present embodiment, when the film body 4 is bent, the film body 4 and the input / output electrodes 26a and 26b come into contact with each other. That is, the input / output electrode 6a and the input / output electrode 6b are electrically connected via the film body 4. Therefore, by bending the film body 4, an electric signal or current can flow between the input / output electrodes 26a and 26b, and by restoring the film body 4, the electric signal or current can be cut off.

本実施の形態においても、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4を吸引電極3a、3bに静電的に吸引させることができる。そのため、小さな吸引力で膜体4を吸引電極3a、3bに吸引させることができる。また、吸着部4c2下面の先端近傍に吸引力制限手段7を設けるようにしているので、先端部近傍における吸引力を制限することができる。そのため、吸着部4c2の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間を短縮することができる。   Also in the present embodiment, the film body 4 can be electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. Therefore, the film body 4 can be attracted to the suction electrodes 3a and 3b with a small suction force. Further, since the suction force limiting means 7 is provided in the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, the suction force in the vicinity of the tip can be limited. Therefore, the separation of the adsorption part 4c2 can be facilitated and the time required for the separation can be shortened.

その結果、マイクロスイッチ20の動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、マイクロスイッチの小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。
尚、説明の便宜上、吸引力制限手段7を設ける場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、例えば、図1に例示をしたように吸引力制限手段7を設けていないものとすることもできる。
また、図12に例示をしたように吸引力制限手段7と吸引力制限手段7aとを設けることもできる。また、図9に例示をしたように牽引部4cは設けないが吸引力制限手段7を設けるようにすることもできる。
As a result, the operation of the microswitch 20 can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the microswitch can be downsized (the suction electrode can be downsized).
For convenience of explanation, the case where the suction force limiting means 7 is provided is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, the suction force limiting means 7 is not provided as illustrated in FIG. You can also.
Further, as illustrated in FIG. 12, the suction force limiting means 7 and the suction force limiting means 7a can be provided. Further, as illustrated in FIG. 9, the pulling portion 4 c is not provided, but the suction force limiting means 7 can be provided.

図16は、本発明の第7の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図16(a)は、模式平面図、図16(b)は、模式側面図である。
また、図13、図15で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
本実施の形態に係るマイクロスイッチ20aは、図13で説明をした静電アクチュエータ40の各要素に加えて、図15で説明をした入出力電極26a、26bをさらに備えている。すなわち、吸引電極43a、43b間に設けられ、所定の間隔をあけて対峙する入出力電極26a、26bをさらに備えている。尚、図4、図9で説明をした吸引力制限手段をさらに設けるようにすることもできる。
FIG. 16 is a schematic diagram for illustrating a micro switch according to a seventh embodiment of the invention.
16A is a schematic plan view, and FIG. 16B is a schematic side view.
Further, the same parts as those described in FIGS. 13 and 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
The microswitch 20a according to the present embodiment further includes input / output electrodes 26a and 26b described in FIG. 15 in addition to the elements of the electrostatic actuator 40 described in FIG. That is, it further includes input / output electrodes 26a and 26b provided between the suction electrodes 43a and 43b and facing each other with a predetermined interval. Note that the suction force limiting means described with reference to FIGS. 4 and 9 may be further provided.

本実施の形態においては、膜体44が撓んだ際に作用部44eと入出力電極26a、26bとが当接するようになっている。すなわち、作用部44eを介して入出力電極6aと入出力電極6bとが電気的に接続されるようになっている。そのため、膜体44を撓ませることで、入出力電極26a、26b間に電気信号や電流を流すことができ、膜体44を復元させることで電気信号や電流を遮断させることができる。
尚、静電アクチュエータ部分の作用や効果、入出力電極26a、26bの材質などは前述したものと同様のためその説明は省略する。
In the present embodiment, when the film body 44 is bent, the action portion 44e and the input / output electrodes 26a and 26b come into contact with each other. That is, the input / output electrode 6a and the input / output electrode 6b are electrically connected via the action portion 44e. Therefore, by bending the film body 44, an electric signal or current can flow between the input / output electrodes 26a and 26b, and by restoring the film body 44, the electric signal or current can be interrupted.
Since the operation and effect of the electrostatic actuator portion and the material of the input / output electrodes 26a and 26b are the same as those described above, description thereof is omitted.

次に、本発明の実施の形態に係るマイクロ光スイッチ30について例示をする。
図17は、本発明の第8の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図1、図4、図9、図12で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
Next, the micro optical switch 30 according to the embodiment of the present invention will be illustrated.
FIG. 17 is a schematic diagram for illustrating the micro optical switch according to the eighth embodiment of the invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG.1, FIG.4, FIG.9 and FIG. 12, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図17に示すように、マイクロ光スイッチ30には、基板2と、基板2上に設けられた吸引電極3a、3bと、吸引電極3a、3bを覆うようにして設けられた絶縁層5と、吸引電極3a、3bに対向して直上に配設された板状の膜体4と、膜体4に連接するようにして設けられた牽引部4cと、膜体4の表面に設けられた反射層31とが備えられている。尚、吸引電極3a、3bの上面に吸引力制限手段7や吸引力制限手段7aをさらに設けるようにすることもできる。
また、反射層31は、膜体4の表面全体に設けられている必要はなく、後述する光を反射させる部分にのみ設けるようにすることもできる。
反射層31は、例えば、Al(アルミニウム)やNi(ニッケル)などのように光を反射させやすい材料で形成させることができる。
As shown in FIG. 17, the micro optical switch 30 includes a substrate 2, suction electrodes 3a and 3b provided on the substrate 2, and an insulating layer 5 provided so as to cover the suction electrodes 3a and 3b. A plate-like film body 4 disposed immediately above the suction electrodes 3a and 3b, a traction portion 4c provided so as to be connected to the film body 4, and a reflection provided on the surface of the film body 4 Layer 31 is provided. Note that the suction force limiting means 7 and the suction force limiting means 7a may be further provided on the upper surfaces of the suction electrodes 3a and 3b.
Further, the reflective layer 31 does not need to be provided on the entire surface of the film body 4 and can be provided only on a portion that reflects light, which will be described later.
The reflective layer 31 can be formed of a material that easily reflects light, such as Al (aluminum) or Ni (nickel).

次に、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ30の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極3a、3bに電圧が印加されると、吸引電極3a、3bには正電荷あるいは負電荷が与えられ、牽引部4cの吸着部4c2が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。そして、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4が吸引電極3a、3bに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量(変形量)は、静電気力と、膜体4・弾性梁4aの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み(変形)は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が停止されると、膜体4・弾性梁4aはその弾性力によりもとの形状(位置)に復元される。この際、吸着部4c2下面の先端近傍に吸引力制限手段7を設けるようにすれば、この部分の吸着力を制限することができるので、吸着部4c2の離隔を容易に行わせることができるようになる。
また、吸引力制限手段7aを設けるようにすれば、膜体4の離隔を容易に行わせることができるようになる。
そして、膜体4の表面に設けられた反射層31も膜体4といっしょに撓みと復元がされることになる。
Next, the operation of the micro optical switch 30 according to the present embodiment will be described.
When a voltage is applied to the suction electrodes 3a and 3b from a DC power source (not shown), a positive or negative charge is applied to the suction electrodes 3a and 3b, and the suction portion 4c2 of the traction portion 4c is electrostatically applied to the suction electrodes 3a and 3b. Is aspirated. Then, the film body 4 is electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. At this time, the bending amount (deformation amount) of the film body is determined by the electrostatic force and the elastic force of the film body 4 and the elastic beam 4a, and the bending (deformation) stops when both balance. When application of a voltage from a DC power source (not shown) is stopped, the film body 4 and the elastic beam 4a are restored to their original shape (position) by the elastic force. At this time, if the suction force limiting means 7 is provided in the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, the suction force of this portion can be limited, so that the separation of the suction portion 4c2 can be easily performed. become.
Further, if the suction force limiting means 7a is provided, the film body 4 can be easily separated.
The reflective layer 31 provided on the surface of the film body 4 is also bent and restored together with the film body 4.

本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ30においては、膜体4の撓みと復元をさせることでレーザー光などの光路を変更または制御をすることができる。すなわち、膜体4の復元時と撓み時に反射層31で反射する光の方向が変わることを利用して、光路を変更または制御することができる。
ここで、マイクロ光スイッチ30が備える反射層31は、PVD(Physical Vapor Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて形成させることができる。
In the micro optical switch 30 according to the present embodiment, the optical path of laser light or the like can be changed or controlled by bending and restoring the film body 4. That is, the optical path can be changed or controlled by utilizing the fact that the direction of light reflected by the reflective layer 31 changes when the film body 4 is restored and bent.
Here, the reflective layer 31 included in the micro optical switch 30 can be formed by using a PVD (Physical Vapor Deposition) method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like.

本実施の形態においても、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4を吸引電極3a、3bに静電的に吸引させることができる。そのため、小さな吸引力で膜体4を吸引電極3a、3bに吸引させることができる。また、吸着部4c2下面の先端近傍に吸引力制限手段7を設けるようにすれば、先端部近傍における吸引力を制限することができる。そのため、吸着部4c2の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間を短縮することができるようになる。
また、吸引力制限手段7aを設けるようにすれば、膜体4の離隔を容易に行わせることができるようになるとともに、離隔に要する時間を短縮することができるようになる。
Also in the present embodiment, the film body 4 can be electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. Therefore, the film body 4 can be attracted to the suction electrodes 3a and 3b with a small suction force. Further, if the suction force limiting means 7 is provided in the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, the suction force in the vicinity of the tip can be limited. Therefore, the separation of the adsorption part 4c2 can be facilitated, and the time required for the separation can be shortened.
If the suction force limiting means 7a is provided, the film body 4 can be easily separated and the time required for the separation can be shortened.

本実施の形態によれば、マイクロ光スイッチ30の動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、マイクロ光スイッチ30の小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。   According to the present embodiment, the operation of the micro optical switch 30 can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the micro optical switch 30 can be downsized (the suction electrode can be downsized).

図18は、本発明の第9の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。
尚、図1、図4、図9、図12、図17で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
FIG. 18 is a schematic diagram for illustrating a micro optical switch system according to a ninth embodiment of the invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG.1, FIG.4, FIG.9, FIG.12 and FIG. 17, and the description is abbreviate | omitted suitably.

図17(a)に示すように、マイクロ光スイッチシステム35には、前述のマイクロ光スイッチ30と、投光素子32a、33a、受光素子32b、33bとが備えられている。投光素子32a、33aは、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどとすることができ、外部からの信号などに応じて光を照射する。受光素子32b、33bは、受光に応じた電気信号を発することができる光電変換素子とすることができ、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。   As shown in FIG. 17A, the micro optical switch system 35 includes the above-described micro optical switch 30, light projecting elements 32a and 33a, and light receiving elements 32b and 33b. The light projecting elements 32a and 33a can be, for example, light emitting diodes or laser diodes, and emit light according to external signals. The light receiving elements 32b and 33b can be photoelectric conversion elements that can emit electrical signals in response to light reception, and can be, for example, photodiodes.

図17(b)に示すように、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステム35では、膜体4(反射層31)の撓み時には、投光素子32aからの光が受光素子32bに受光されるような投光素子32aと受光素子32bの配置となっている。この際、投光素子33aからの光が受光素子33bに受光されないような投光素子33aと受光素子33bの配置となっている。   As shown in FIG. 17B, in the micro optical switch system 35 according to the present embodiment, when the film body 4 (reflection layer 31) is bent, the light from the light projecting element 32a is received by the light receiving element 32b. The light projecting element 32a and the light receiving element 32b are arranged as described above. At this time, the light projecting element 33a and the light receiving element 33b are arranged such that light from the light projecting element 33a is not received by the light receiving element 33b.

一方、膜体4(反射層31)の復元時には、投光素子33aからの光が受光素子33bに受光されるような投光素子33aと受光素子33bの配置となっている。この際、投光素子32aからの光が受光素子32bに受光されないような投光素子32aと受光素子32bの配置となっている。
このようにマイクロ光スイッチシステム35では、膜体4(反射層31)の撓みと復元を切り替えることで、受光素子32b、33bへの受光と遮光とを切り替えることができる。
On the other hand, when the film body 4 (reflection layer 31) is restored, the light projecting element 33a and the light receiving element 33b are arranged such that the light from the light projecting element 33a is received by the light receiving element 33b. At this time, the light projecting element 32a and the light receiving element 32b are arranged such that light from the light projecting element 32a is not received by the light receiving element 32b.
As described above, in the micro optical switch system 35, the light receiving and the light shielding to the light receiving elements 32b and 33b can be switched by switching between the bending and the restoration of the film body 4 (reflection layer 31).

尚、マイクロ光スイッチシステム35のその他の作用についてはマイクロ光スイッチ30と同様のためその説明は省略する。
本実施の形態においても、牽引部4cに牽引されるようにして膜体4を吸引電極3a、3bに静電的に吸引させることができる。そのため、小さな吸引力で膜体4を吸引電極3a、3bに吸引させることができる。また、吸着部4c2下面の先端近傍に吸引力制限手段7を設けるようにすれば、先端部近傍における吸引力を制限することができるようになる。そのため、吸着部4c2の離隔を容易にさせることができるとともに、離隔に要する時間を短縮することができるようになる。
また、吸引力制限手段7aを設けるようにすれば、膜体4の離隔を容易に行わせることができるようになるとともに、離隔に要する時間を短縮することができるようになる。
Since other operations of the micro optical switch system 35 are the same as those of the micro optical switch 30, the description thereof is omitted.
Also in the present embodiment, the film body 4 can be electrostatically attracted to the suction electrodes 3a and 3b so as to be pulled by the pulling portion 4c. Therefore, the film body 4 can be attracted to the suction electrodes 3a and 3b with a small suction force. In addition, if the suction force limiting means 7 is provided in the vicinity of the tip of the lower surface of the suction portion 4c2, the suction force in the vicinity of the tip can be limited. Therefore, the separation of the adsorption part 4c2 can be facilitated, and the time required for the separation can be shortened.
If the suction force limiting means 7a is provided, the film body 4 can be easily separated and the time required for the separation can be shortened.

その結果、マイクロ光スイッチシステム35の動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、マイクロ光スイッチシステム35の小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。   As a result, the operation of the micro optical switch system 35 can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the micro optical switch system 35 can be downsized (the suction electrode can be downsized).

尚、説明の便宜上、図17、図18においては、図1や図4で説明をした静電アクチュエータの各要素を備える場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、図9、図12、図13に例示をした静電アクチュエータの各要素を備えるものであってもよい。   For convenience of explanation, FIG. 17 and FIG. 18 exemplify the case where each element of the electrostatic actuator described in FIG. 1 and FIG. 4 is provided, but the present invention is not limited to this. For example, each element of the electrostatic actuator illustrated in FIGS. 9, 12, and 13 may be provided.

本実施の形態に係る静電アクチュエータ1、1a、10、10a、40は、各種の電子機器にも用いることができる。
例えば、インクジェットヘッドのような液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作、走査型プローブ顕微鏡のプローブの動作、その他各種マイクロマシンの動作などに利用することができる。尚、本実施の形態に係る静電アクチュエータ1、1a、10、10a、40以外の構成、作用などはそれぞれの場合における既知の技術を適用させることができるため、その説明は省略する。
The electrostatic actuators 1, 1a, 10, 10a, and 40 according to the present embodiment can be used for various electronic devices.
For example, it can be used for a droplet discharge operation of a droplet discharge head such as an inkjet head, a probe operation of a scanning probe microscope, and other various micromachine operations. The configurations and operations other than the electrostatic actuators 1, 1 a, 10, 10 a, and 40 according to the present embodiment can be applied with known techniques in each case, and thus description thereof is omitted.

このような場合においても、それぞれのシステムの動作を大幅に安定させることができる。また、動作に必要な力を低減させることができることにもなるので、印加電圧を低減させたり、それぞれのシステムの小型化(吸引電極の小型化)を図ることができる。   Even in such a case, the operation of each system can be greatly stabilized. In addition, since the force required for the operation can be reduced, the applied voltage can be reduced, and the size of each system (the size of the suction electrode) can be reduced.

以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、静電アクチュエータ1、静電アクチュエータ1a、静電アクチュエータ10、静電アクチュエータ10a、静電アクチュエータ40、マイクロスイッチ20、マイクロスイッチ20a、マイクロ光スイッチ30、マイクロ光スイッチシステム35などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、これらを覆うカバーを別途設け、カバー内を減圧したり不活性ガスで満たすようにすることもできる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, each element included in the electrostatic actuator 1, the electrostatic actuator 1a, the electrostatic actuator 10, the electrostatic actuator 10a, the electrostatic actuator 40, the micro switch 20, the micro switch 20a, the micro optical switch 30, the micro optical switch system 35, and the like. The shape, dimensions, material, arrangement, etc. are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Further, a cover for covering these may be provided separately, and the inside of the cover may be decompressed or filled with an inert gas.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.

本発明の第1の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating the electrostatic actuator concerning a 1st embodiment of the present invention. 牽引部の配設位置を例示するための模式部分拡大図である。It is a model partial enlarged view for illustrating the arrangement position of a traction part. 平行平板型静電アクチュエータにおいて、発生する力を例示するための模式斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view for illustrating the force generated in the parallel plate electrostatic actuator. 本発明の第2の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 吸引力制限手段の作用を例示するための模式斜視図である。It is a model perspective view for illustrating the operation of the suction force limiting means. 比較例にかかる静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator concerning a comparative example. 図1に例示をした静電アクチュエータの作用を例示するための模式グラフ図である。FIG. 2 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator illustrated in FIG. 1. 図4に例示をした静電アクチュエータの作用を例示するための模式グラフ図である。FIG. 5 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator illustrated in FIG. 4. 本発明の第3の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 比較例にかかる静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator concerning a comparative example. 図9に例示をした静電アクチュエータの作用を例示するための模式グラフ図である。FIG. 10 is a schematic graph for illustrating the operation of the electrostatic actuator illustrated in FIG. 9. 本発明の第4の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the electrostatic actuator which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 静電アクチュエータの作用を例示するための模式斜視図である。It is a model perspective view for illustrating the operation of an electrostatic actuator. 本発明の第6の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating about the microswitch which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating about the microswitch which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating about the micro optical switch which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating about the micro optical switch system which concerns on the 9th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 静電アクチュエータ、1a 静電アクチュエータ、10 静電アクチュエータ、10a 静電アクチュエータ、2 基板、3a 吸引電極、3b 吸引電極、4 膜体、4a 弾性梁、4b 接続部、4c 牽引部、4c1 弾性梁、4c2 吸着部、5 絶縁層、6 アンカ、7 吸引力制限手段、20 マイクロスイッチ、20a マイクロスイッチ、26a 入出力電極、26b 入出力電極、30 マイクロ光スイッチ、31 反射層、32a 投光素子、32b 受光素子、33a 投光素子、33b 受光素子、35 マイクロ光スイッチシステム、40 静電アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic actuator, 1a Electrostatic actuator, 10 Electrostatic actuator, 10a Electrostatic actuator, 2 Substrate, 3a Suction electrode, 3b Suction electrode, 4 Film body, 4a Elastic beam, 4b Connection part, 4c Pulling part, 4c1 Elastic beam 4c2 adsorption part, 5 insulating layer, 6 anchor, 7 suction force limiting means, 20 micro switch, 20a micro switch, 26a input / output electrode, 26b input / output electrode, 30 micro optical switch, 31 reflective layer, 32a light projecting element, 32b Light receiving element, 33a Light projecting element, 33b Light receiving element, 35 Micro optical switch system, 40 Electrostatic actuator

Claims (14)

基板に設けられた吸引電極と、
前記吸引電極に対向して設けられた膜体と、
前記膜体に設けられ、前記膜体を支持する第1の弾性梁と、
前記膜体に設けられ、前記膜体を前記吸引電極に向けて牽引する牽引部と、
を備え、
前記牽引部は、前記吸引電極に向けて静電的に吸引される吸着部と、一端が前記吸着部に連接された第2の弾性梁と、を有し、
前記第2の弾性梁の剛性は、前記第1の弾性梁の剛性よりも小さいこと、を特徴とする静電アクチュエータ。
A suction electrode provided on the substrate;
A film body provided facing the suction electrode;
A first elastic beam provided on the film body and supporting the film body;
A traction section provided on the film body, for pulling the film body toward the suction electrode;
With
The traction portion has a suction portion that is electrostatically attracted toward the suction electrode, and a second elastic beam having one end connected to the suction portion,
The electrostatic actuator characterized in that the rigidity of the second elastic beam is smaller than the rigidity of the first elastic beam.
前記第1の弾性梁と、前記第2の弾性梁と、は前記膜体の周縁部に設けられていること、を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the first elastic beam and the second elastic beam are provided at a peripheral portion of the film body. 前記第1の弾性梁と、前記第2の弾性梁と、は連接していること、を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the first elastic beam and the second elastic beam are connected to each other. 前記吸引電極は、前記吸着部に対する吸引力を制限する第1の吸引力制限手段を有すること、を特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the suction electrode includes first suction force limiting means for limiting a suction force with respect to the suction portion. 前記第1の吸引力制限手段は、前記吸引電極から前記吸着部に向けて突出してなること、を特徴とする請求項4記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 4, wherein the first suction force limiting means protrudes from the suction electrode toward the suction portion. 前記吸引電極は、前記膜体に対する吸引力を制限する第2の吸引力制限手段を有すること、を特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the suction electrode includes a second suction force limiting unit that limits a suction force with respect to the film body. 前記第2の吸引力制限手段は、前記吸引電極から前記膜体に向けて突出してなること、を特徴とする請求項6記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 6, wherein the second suction force limiting unit protrudes from the suction electrode toward the film body. 前記牽引部は、平面形状が渦巻き状を呈していること、を特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the traction portion has a spiral shape in plan view. 基板に設けられた吸引電極と、
前記吸引電極に対向して設けられた膜体と、
前記膜体に設けられ、前記膜体を支持する第1の弾性梁と、
前記吸引電極に設けられ、前記膜体に対する吸引力を制限する第2の吸引力制限手段と、を備えること、を特徴とする静電アクチュエータ。
A suction electrode provided on the substrate;
A film body provided facing the suction electrode;
A first elastic beam provided on the film body and supporting the film body;
An electrostatic actuator, comprising: a second attraction force limiting unit that is provided on the attraction electrode and limits an attraction force with respect to the film body.
前記第2の吸引力制限手段は、前記吸引電極から前記膜体に向けて突出してなること、を特徴とする請求項9記載の静電アクチュエータ。   The electrostatic actuator according to claim 9, wherein the second suction force limiting means protrudes from the suction electrode toward the film body. 請求項1〜10のいずれか1つに記載の静電アクチュエータと、
前記基板上に設けられた少なくとも1対の入出力電極と、
を備え、
静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチ。
The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 10,
At least one pair of input / output electrodes provided on the substrate;
With
The microswitch, wherein the input / output electrodes are connected to each other through the film body electrostatically attracted.
前記入出力電極と、前記静電アクチュエータと、を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーの内部が、減圧されていること、を特徴とする請求項11記載のマイクロスイッチ。
A cover that covers the input / output electrodes and the electrostatic actuator;
The microswitch according to claim 11, wherein the inside of the cover is decompressed.
前記入出力電極と、前記静電アクチュエータと、を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーの内部が、不活性ガスで満たされていること、を特徴とする請求項11記載のマイクロスイッチ。
A cover that covers the input / output electrodes and the electrostatic actuator;
The microswitch according to claim 11, wherein the inside of the cover is filled with an inert gas.
請求項1〜10のいずれか1つに記載の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the electrostatic actuator according to claim 1.
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