JP3095642B2 - Electrostatic actuator and driving method thereof - Google Patents

Electrostatic actuator and driving method thereof

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JP3095642B2 JP06277894A JP27789494A JP3095642B2 JP 3095642 B2 JP3095642 B2 JP 3095642B2 JP 06277894 A JP06277894 A JP 06277894A JP 27789494 A JP27789494 A JP 27789494A JP 3095642 B2 JP3095642 B2 JP 3095642B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電気力によって駆動さ
れる静電アクチュエータおよびその駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic actuator driven by an electrostatic force and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体製造プロセスを利用して作
成される微小な様々なマイクロマシン駆動用静電アクチ
ュエータが発表されている。これら静電アクチュエータ
は静電気力によって駆動されるが、いずれもマイクロマ
シン駆動用としては必ずしも十分な性能を持つには至っ
ていない。その原因のひとつであり、これらのアクチュ
エータに共通する問題点として、可動子と固定子間の摩
擦の問題がある。この解決策として主に可動子を弾性
体により支持し、可動子と固定子が接触しないようにす
る、静電気力を利用して可動子を固定子より瞬間的に
反発させ、わずかな隙間を生じさせることにより摩擦力
を低減させる方法が代表的である。
2. Description of the Related Art In recent years, various micro-machine-driven electrostatic actuators manufactured using a semiconductor manufacturing process have been announced. These electrostatic actuators are driven by an electrostatic force, but none of them have sufficient performance for driving a micromachine. One of the causes, and a problem common to these actuators, is a problem of friction between the mover and the stator. As a solution to this problem, the mover is supported by an elastic body so that the mover and the stator do not come into contact with each other. A typical method is to reduce the frictional force.

【0003】の方法を用いた静電アクチュエータの代
表例を図17に示す。この静電アクチュエータは、ガラ
ス基板100a,100bに各々固定電極101,10
2,103が形成された固定子104a,104bと、
シリコン製の可動子105と、弾性支持部106a,1
06bとを備えており、固定子104a,104bの固
定電極101,102,103と可動子105間に電圧
をかけたときに発生する静電気力により可動子105を
図17に示す矢印の方向に駆動するものである。図17
に示す静電アクチュエータに弾性支持部106a,10
6bが設けられていないと、固定電極101,102,
103に位相が1/3ずつずれている電圧を順に印加し
た場合には、可動子105は固定子104aまたは10
4bに吸着され、このときに発生する摩擦力で可動子1
05の動作は困難となる。そこで図17に示す静電アク
チュエータでは弾性支持部106a,106bを設けて
可動子105を弾性支持し、固定子104a,104b
と可動子105との間の隙間を保持して駆動していた。
FIG. 17 shows a typical example of an electrostatic actuator using the above method. The electrostatic actuator includes fixed electrodes 101, 10 on glass substrates 100a, 100b, respectively.
Stators 104a and 104b on which 2, 103 are formed;
A mover 105 made of silicon and elastic support portions 106a, 1
The movable element 105 is driven in the direction of the arrow shown in FIG. 17 by electrostatic force generated when a voltage is applied between the fixed electrodes 101, 102, 103 of the stators 104a, 104b and the movable element 105. Is what you do. FIG.
The elastic actuators 106a, 10
6b is not provided, the fixed electrodes 101, 102,
When voltages having phases shifted by 3 each other are sequentially applied to 103, the mover 105 becomes the stator 104 a or 10
4b, the movable element 1 is moved by the frictional force generated at this time.
05 becomes difficult. Therefore, in the electrostatic actuator shown in FIG. 17, elastic supports 106a and 106b are provided to elastically support the mover 105, and the stators 104a and 104b
Drive is performed while maintaining a gap between the movable member 105 and the movable member 105.

【0004】図18に上記の方法を用いた静電アクチ
ュエータの代表例を示す。この静電アクチュエータは電
極120a,120b,120cが形成された固定子1
21の上に高抵抗体122と絶縁体123とからなる可
動子124を置き、電極120a,120b,120c
に順に電圧を印加することにより図18(a),
(b),(c),(d)に示すように可動子124を駆
動するものである。この場合、単に電極同士を対向さ
せ、電圧を加えたのでは電極同士が接触、吸着し、摩擦
力のため動作が困難である。そこで、図18に示す静電
アクチュエータにおいては、静電気の反発力を利用する
方法をとっている。即ち、例えば可動子124が固定子
121に吸着している状態で電極120aにプラスの電
圧を印加すると、対向する可動子124の対応する箇所
Bは静電誘導によりマイナスに帯電する(図18
(a),(b)参照)。この状態で電極120aの電圧
を急速にマイナスに切替えると、B部に帯電したマイナ
ス電荷との反発力により可動子124と固定子121が
瞬間的にわずかだけ離れ、電極120bに現われている
プラス電荷との吸引力により可動子124が移動する。
FIG. 18 shows a typical example of an electrostatic actuator using the above method. This electrostatic actuator is a stator 1 on which electrodes 120a, 120b, 120c are formed.
A movable element 124 composed of a high-resistance element 122 and an insulator 123 is placed on the electrode 21, and the electrodes 120 a, 120 b, 120 c
18 (a),
As shown in (b), (c) and (d), the mover 124 is driven. In this case, if the electrodes are simply opposed to each other and a voltage is applied, the electrodes are in contact with each other, attracted to each other, and the operation is difficult due to a frictional force. Therefore, in the electrostatic actuator shown in FIG. 18, a method utilizing a repulsive force of static electricity is employed. That is, for example, when a positive voltage is applied to the electrode 120a in a state where the movable element 124 is attracted to the stator 121, the corresponding portion B of the opposed movable element 124 is negatively charged by electrostatic induction (FIG. 18).
(See (a) and (b)). When the voltage of the electrode 120a is rapidly switched to negative in this state, the movable member 124 and the stator 121 are momentarily slightly separated from each other due to the repulsive force of the negative charge charged in the portion B, and the positive charge appearing on the electrode 120b. The mover 124 is moved by the attraction force.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の静電
アクチュエータにおいては、可動子と固定子間の摩擦を
如何に低減するかが重要な課題であった。
As described above, in the conventional electrostatic actuator, it is an important issue how to reduce the friction between the mover and the stator.

【0006】しかしながら、上述のの方法を用いた静
電アクチュエータにおいては、可動子が弾性支持されて
いるために、大きな動作範囲を実現するのが困難であっ
た。
However, in the electrostatic actuator using the above-described method, it is difficult to realize a large operation range because the movable element is elastically supported.

【0007】また上述のの方法を用いた静電アクチュ
エータにおいては、比較的複雑な物理現象を利用してい
るため、設計は必ずしも容易ではなく、また、可動子、
固定子の材料特性(誘電率、抵抗率)も必ずしも自由に
選択できなかった。また、駆動電源も切替速度等の面で
工夫が必要であった。
Further, in the electrostatic actuator using the above-mentioned method, since a relatively complicated physical phenomenon is used, the design is not always easy.
The material properties (permittivity, resistivity) of the stator could not always be freely selected. Also, the drive power supply needs to be devised in terms of switching speed and the like.

【0008】そこで本発明は、大きな動作範囲を得るこ
とができるとともに、スムーズに吸着、剥離を繰返すこ
とのできる静電アクチュエータおよびその駆動方法を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrostatic actuator capable of obtaining a large operating range and capable of smoothly repeating adsorption and separation, and a method of driving the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明による静電ア
クチュエータの第1の態様は、本体部と、この本体部の
対向する面上に形成される複数の電極と、を各々備え、
所定の隙間をもって対向配置された一対の固定子と、前
記一対の固定子間に配置され、前記固定子の電極に所定
の電圧パルスが印加されることにより一方の端部から他
方の端部へと順次、前記一対の固定子に交互に吸着され
ながら前記隙間を進行する可動子と、を有する、ことを
特徴とする。
According to a first aspect of the electrostatic actuator according to the first aspect of the present invention, the electrostatic actuator includes a main body, and a plurality of electrodes formed on opposing surfaces of the main body.
From one end to the other end by applying a predetermined voltage pulse to a pair of stators and a pair of stators disposed opposite to each other with a predetermined gap and being disposed between the pair of stators, and applying an electrode of the stator to a predetermined voltage pulse. And a mover that sequentially moves through the gap while being alternately attracted to the pair of stators.

【0010】また第1の発明による静電アクチュエータ
の第2の態様は、第1の本体部と、所定のピッチをもっ
て平行に配置される複数の平行電極部およびこれらの平
行電極部の一端を接続する接続用電極部を各々有する第
1、第2電極と、を有し、前記第1および第2の電極を
前記第1の本体部上に交互に形成してなる第1の固定子
と、第2の本体部と、所定のピッチをもって平行に配置
される複数の平行電極およびこれらの平行電極部の一端
を接続する接続用電極部を各々有する第3、第4の電極
と、を有し、前記第3および第4の電極を前記第2の本
体部上に交互に形成してなる第2の固定子と、本体電極
部と、この本体電極部から櫛の歯状に延びた複数の櫛の
歯状電極とを有する可動子と、を備え、前記第1および
第2の固定子は所定の隙間をもって対向配置され、前記
可動子は前記隙間に配置されることを特徴とする。
In a second aspect of the electrostatic actuator according to the first invention, the first main body is connected to a plurality of parallel electrode portions arranged in parallel at a predetermined pitch and one end of each of the parallel electrode portions. A first stator having first and second electrodes each having a connection electrode portion to be connected, and a first stator formed by alternately forming the first and second electrodes on the first main body portion; A second body portion, and third and fourth electrodes each having a plurality of parallel electrodes arranged in parallel at a predetermined pitch and a connection electrode portion for connecting one end of these parallel electrode portions. A second stator in which the third and fourth electrodes are alternately formed on the second main body, a main body electrode, and a plurality of comb-shaped teeth extending from the main body electrode. A movable element having a comb-shaped electrode; and wherein the first and second stators are Are opposed with a clearance arrangement, the mover is characterized by being disposed in the gap.

【0011】また第1の発明による静電アクチュエータ
の第3の態様は、各々が、電極および電極を覆う絶縁層
を有し、所定の隙間をもって対向配置される一対の固定
子と、電極およびこの電極を覆う絶縁層を有し、前記固
定子間の隙間に配置されてこの隙間を移動可能な可動子
と、を備え、前記固定子の絶縁層と前記可動子の絶縁層
は同一の材料から形成されることを特徴とする。
In a third aspect of the electrostatic actuator according to the first aspect of the present invention, a pair of stators each having an electrode and an insulating layer covering the electrode, the pair of stators being opposed to each other with a predetermined gap, An insulating layer that covers an electrode, and a movable element that is disposed in a gap between the stators and that can move through the gap.The insulating layer of the stator and the insulating layer of the movable element are made of the same material. It is characterized by being formed.

【0012】また第1の発明による静電アクチュエータ
の第4の態様は、各々が、駆動電極を有し、所定の隙間
をもって配置される一対の固定子と、駆動電極を有し、
前記固定子間の隙間に配置されこの隙間を移動可能な可
動子と、を備え、前記固定子および可動子に、各々の駆
動電極に対となる電極を設けたことを特徴とする。
In a fourth aspect of the electrostatic actuator according to the first invention, each has a pair of stators each having a drive electrode and arranged with a predetermined gap, and a drive electrode.
A movable element disposed in a gap between the stators and movable in the gap, wherein the stator and the movable element are provided with electrodes that are paired with respective drive electrodes.

【0013】また第2の発明による静電アクチュエータ
の駆動方法は、電極を有し、所定の隙間をもって対向配
置された一対の固定子と、前記固定子間の隙間に配置さ
れ、前記電極に電圧が印加されることにより前記一対の
固定子に交互に吸着される可動子と、を備えた静電アク
チュエータにおいて、前記可動子を吸着される際に前記
電極に印加される電圧は、印加直後の電圧の絶対値がそ
の後の電圧値の絶対値に比べて高くなるように設定され
ていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a driving method of an electrostatic actuator, comprising: a pair of stators having electrodes and opposed to each other with a predetermined gap; Is applied, and a movable element is alternately attracted to the pair of stators.In the electrostatic actuator including the movable element, the voltage applied to the electrode when the movable element is attracted is the voltage immediately after the application. It is characterized in that the absolute value of the voltage is set to be higher than the absolute value of the subsequent voltage value.

【0014】[0014]

【作用】上述のように構成された第1の発明の静電アク
チュエータの第1の態様によれば、一つの固定子に2つ
以上の電極を形成しておくと、可動子を固定子に吸着す
る際に、可動子を一度に吸着するのではなく、可動子の
片側を先に吸着、他方側をこれより遅れて吸着すること
ができる。このように可動子を吸着すると、可動子は微
小量だけ遅れて吸着される側に移動する。これを高速で
何度も繰り返すことにより、可動子は大きな範囲で移動
することができる。
According to the first aspect of the electrostatic actuator according to the first aspect of the present invention, if two or more electrodes are formed on one stator, the movable element can be used as the stator. When adsorbing, instead of adsorbing the mover at once, it is possible to adsorb one side of the mover first and adsorb the other side later. When the mover is attracted in this manner, the mover moves to the side to be attracted with a slight delay. By repeating this at high speed many times, the mover can move in a large range.

【0015】また上述のように構成された第1の発明の
静電アクチュエータの第2の態様によれば、固定子のそ
れぞれに2相以上の平行パターン状電極を、その間に位
置する可動子に対して各相の電極が順番に現れる様に、
また、それぞれの固定子の電極同士は逆の位相となる様
に形成し、固定子の各相の電極に順々に電圧を印加する
ことにより、固定子の少なくとも1相の電極に対応する
様な平行パターン状電極を持つ可動子に対して、可動子
をそれぞれの対応する固定子電極への交互吸着を繰り返
すことができ、これにより微小量の移動を実現する。
Further, according to the second aspect of the electrostatic actuator of the first aspect of the present invention, two or more phases of parallel pattern-shaped electrodes are provided on each of the stators, and the movable elements located therebetween are provided on the stator. On the other hand, so that the electrodes of each phase appear in order,
In addition, the electrodes of each stator are formed so as to have opposite phases, and a voltage is sequentially applied to the electrodes of each phase of the stator so as to correspond to at least one phase electrode of the stator. For a mover having a simple parallel-patterned electrode, the mover can be alternately attracted to its corresponding stator electrode, thereby realizing a very small amount of movement.

【0016】また上述のように構成された第1の発明の
静電アクチュエータの第3の態様によれば、固定子と可
動子の接触する箇所の電極部の絶縁層の材料を同一とす
る。これにより固定子と可動子同士が静電気による帯電
により吸着し続けることを防止し、スムーズな剥離を実
現することができる。
Further, according to the third aspect of the electrostatic actuator of the first aspect of the present invention, the material of the insulating layer of the electrode portion at the place where the stator and the mover come into contact is the same. As a result, it is possible to prevent the stator and the mover from continuing to be attracted to each other due to electrostatic charging, and to realize smooth separation.

【0017】また、第1の発明による静電アクチュエー
タの第4の態様によれば、固定子および可動子に、各々
の駆動電極に対となる電極が設けられる。これにより発
生する電荷をできるだけ相対している駆動電極の表面に
集めることができ、各々の駆動電極に対して静電気によ
る吸引力と併せて反発力を利用することが可能となり、
大きな出力とスムーズな駆動を実現することができる。
Further, according to the fourth aspect of the electrostatic actuator of the first aspect, the stator and the mover are provided with electrodes that are paired with the respective drive electrodes. The generated charges can be collected on the surfaces of the driving electrodes facing each other as much as possible, and it becomes possible to use the repulsive force together with the attraction force due to static electricity for each driving electrode,
Large output and smooth driving can be realized.

【0018】また第2の発明の静電アクチュエータの駆
動方法によれば、電圧印加直後には瞬間的に高い電圧を
かけ、可動子が固定子に接近してくると電圧を落とす。
これにより離れた位置にある可動子も大きな静電力で吸
着することができ、かつ、可動子と固定子が近づいてき
ても、放電あるいは電極上に形成された絶縁膜の絶縁破
壊が生ずることはない。
Further, according to the driving method of the electrostatic actuator of the second invention, a high voltage is applied instantaneously immediately after the voltage is applied, and the voltage is dropped when the mover approaches the stator.
As a result, a movable element at a distant position can be attracted by a large electrostatic force, and even if the movable element and the stator approach each other, discharge or dielectric breakdown of an insulating film formed on the electrode does not occur. Absent.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】第1の発明による静電アクチュエータの第
1の実施例の構成を図1に示す。この実施例の静電アク
チュエータは向い合って配置される一対の固定子1,2
と、可動子3と、スペーサ4a,4bとを備えている。
固定子1は極めて電気抵抗の高い材料(例えばガラス)
の板からなる本体部10を有し、この本体部10の、固
定子2と向い合う面上に2個の電極11,12が形成さ
れている。また、固定子2も同様に極めて電気抵抗の高
い材料の板からなる本体部20を有し、この本体部20
の、固定子1と向い合う面上に2個の電極21,22が
形成されている。固定子1の電極11は本体部10の一
方の端部から中央部にかけて延びるように形成されてお
り、電極12は他方の端部から中央部にかけて延びるよ
うに形成されている。なお、電極11,12は、各々の
端部の側面にも延びており、これらの側部11b,12
bに各々、外部から電圧を印加するための導線15,1
6が接続されている。また、固定子2の電極21,22
も同様に各々の端部から中央部にかけて延びるように形
成されているとともに、対応する端部の側面にも延びて
いる。そしてこれらの側部21b,22bには外部から
電圧を印加するための導線25,26が各々接続されて
いる。
FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention. The electrostatic actuator of this embodiment includes a pair of stators 1 and 2 which are arranged to face each other.
, A mover 3, and spacers 4a and 4b.
The stator 1 is made of a material having an extremely high electric resistance (for example, glass).
The main body 10 is formed of a plate having two electrodes 11 and 12 formed on a surface of the main body 10 facing the stator 2. The stator 2 also has a main body 20 made of a plate of a material having extremely high electric resistance.
, Two electrodes 21 and 22 are formed on a surface facing the stator 1. The electrode 11 of the stator 1 is formed to extend from one end to the center of the main body 10, and the electrode 12 is formed to extend from the other end to the center. The electrodes 11 and 12 also extend to the side surfaces of each end, and these side portions 11b and 12
b, conductors 15, 1 for applying a voltage from outside, respectively.
6 are connected. Also, the electrodes 21 and 22 of the stator 2
Are also formed to extend from each end to the center, and also extend to the side surface of the corresponding end. Conductive wires 25 and 26 for applying a voltage from outside are connected to these side portions 21b and 22b, respectively.

【0021】そして、固定子1および2はその間にスペ
ーサ4a,4bを介在させることにより隙間が形成さ
れ、この隙間に可動子3が挿入される。したがって可動
子3は固定子1,2と、スペーサ4a,4bとに囲まれ
た空間に位置することになる。なお、可動子3には導線
33が接続されており、この導線33を介して外部から
可動子3の電位を調整することができる。
A gap is formed between the stators 1 and 2 with spacers 4a and 4b interposed therebetween, and the mover 3 is inserted into the gap. Therefore, the mover 3 is located in a space surrounded by the stators 1 and 2 and the spacers 4a and 4b. Note that a lead 33 is connected to the mover 3, and the potential of the mover 3 can be adjusted from the outside via the lead 33.

【0022】また固定子1の2つの電極11,12は図
2に示すように例えばガラスウェハからなる本体部上に
導電膜11a,12aを形成し、この導電膜11a,1
2a上に絶縁膜11c,12cが各々形成されている構
造となっている。導電膜11a,11b,12a,12
bは本体部10,20に金属薄膜を接着することにより
形成しても良いし、スパッタリングや蒸着等の手段を用
いて本体部10,20上に導電膜を堆積し、エッチング
プロセス等を用いてパターニングすることによって形成
しても良い。また絶縁膜11c,12cは電気抵抗の高
い物質からなる薄いシートを導電膜上に接着することに
よって形成しても良いし、スパッタリング法又はCVD
法を用いて酸化シリコン膜を堆積することによって形成
しても良い。また導線15,16は導電性の接着剤を用
いて接着するか又はワイヤボンディング等の手段を用い
て接合される。なお、固定子2も固定子1と同様の構造
となっている。
As shown in FIG. 2, the two electrodes 11 and 12 of the stator 1 have conductive films 11a and 12a formed on a main body made of, for example, a glass wafer.
The structure is such that insulating films 11c and 12c are respectively formed on 2a. Conductive films 11a, 11b, 12a, 12
b may be formed by bonding a metal thin film to the main bodies 10, 20 or by depositing a conductive film on the main bodies 10, 20 by means such as sputtering or vapor deposition, and by using an etching process or the like. It may be formed by patterning. The insulating films 11c and 12c may be formed by bonding a thin sheet made of a substance having a high electric resistance on the conductive film, or may be formed by a sputtering method or a CVD method.
It may be formed by depositing a silicon oxide film using a method. The conductive wires 15 and 16 are bonded by using a conductive adhesive or are bonded by using a means such as wire bonding. The stator 2 has the same structure as the stator 1.

【0023】一方可動子3は図2に示すように導体また
は抵抗体3aの両面に絶縁膜3b,3cを形成すること
によって構成される。したがって固定子の場合と同様に
金属薄板に絶縁シートを接着したり、スパッタリング等
により絶縁膜を形成しても良い。また導体3aとしては
例えばシリコンやシリコンの表面に金属膜を形成したも
のでも良い。
On the other hand, the mover 3 is formed by forming insulating films 3b and 3c on both surfaces of a conductor or resistor 3a as shown in FIG. Therefore, as in the case of the stator, an insulating sheet may be bonded to a thin metal plate, or an insulating film may be formed by sputtering or the like. The conductor 3a may be, for example, silicon or a metal film formed on the surface of silicon.

【0024】また、シリコンウェハから半導体製造技術
を用いてスペーサ4a,4bを製造する場合は、上記シ
リコンウェハを固定子1,2の材料となるガラスウェハ
で挟んで陽極接合を用いてスペーサ4a,4bを固定子
1,2に接合させることができる。
When the spacers 4a and 4b are manufactured from a silicon wafer by using a semiconductor manufacturing technique, the silicon wafer is sandwiched between glass wafers which are the materials of the stators 1 and 2, and the spacers 4a and 4b are formed by anodic bonding. 4b can be joined to the stators 1 and 2.

【0025】次に本実施例の静電アクチュエータの動作
を図3および図4を参照して説明する。図3は動作の順
序を説明する工程図であり、図4は固定子1,2の電極
11,12,21,22に印加される電位V11,V12
21,V22のタインミングチャートである。この動作は
各電極11,12,21,22に順次電圧を引力してゆ
き、可動子3を固定子1,2間で交互に吸着しながら図
3において左側に移動する例である。可動子3の電位は
常に0とし(導線33を介してグランドへおとしてお
く)、各電極の電位を0又は所定値Vに順次切換えてゆ
く。Vは正でも負でもよい。したがって例えばある電極
の電位をVとすると、可動子3との間に電位差が生じ、
静電気力により、可動子は電極に吸引される。図3は4
つのステップからなっている。
Next, the operation of the electrostatic actuator of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a process chart for explaining the order of operation, and FIG. 4 is a diagram showing potentials V 11 , V 12 , applied to the electrodes 11 , 12 , 21, 22 of the stators 1, 2.
Is a Tyne timing chart of V 21, V 22. This operation is an example in which a voltage is sequentially attracted to the electrodes 11, 12, 21, and 22, and the mover 3 is moved to the left in FIG. The potential of the mover 3 is always set to 0 (grounded via the conducting wire 33), and the potential of each electrode is sequentially switched to 0 or a predetermined value V. V may be positive or negative. Therefore, for example, when the potential of a certain electrode is V, a potential difference occurs between the movable element 3 and
The mover is attracted to the electrode by the electrostatic force. FIG. 3 is 4
Consists of two steps.

【0026】まず、ステップ(a)では、電極11,1
2の電位V11,V12がV、電極21,22の電位V21
22が0とした状態であり(図4参照)、この時、可動
子3は固定子1に吸着されている。次にこの状態から電
極11の電位V11を0に、電極21の電位V21をVに切
替えると(図4の時刻t1 )、可動子3はステップ
(b)の状態になる。この時ステップ(a)からステッ
プ(b)への移行の際、可動子3は図示のαの点を中心
に回転し、この時可動子3の後端は図3においてδ分だ
け左側へ移動することがわかる。次に電極22の電位V
22をVに電極12の電位V12を0に切替えると(図4の
時刻t2 )、ステップ(c)に移行する。さらに、電極
11の電位V11をVに電極21の電位V21を0に切替え
ると(図4の時刻t3 )、ステップ(d)の状態に移行
し、この時、可動子3の後端は再びδ分だけ図3におい
て左側へ移動することがわかる。さらに電極12の電位
12をVに電極22の電位V22を0にすると(図4の時
刻t4 参照)、再び可動子3は固定子1に吸着される
(ステップ(e)参照)。この4つのステップのシーケ
ンスの間に可動子3は図3において左側へ2δ分だけ移
動する。このシーケンスを繰り返すことにより可動子3
は図3において左側へ動いていく、なお、上述のステッ
プと逆の順序で電極11,12,21,22の電位を切
替えていくと、可動子3は図3において右側に移動する
ことになる。
First, in step (a), the electrodes 11, 1
2, the potentials V 11 , V 12 are V, and the potentials V 21 ,
A state where V 22 is set to 0 (see FIG. 4), when the movable element 3 is attracted to the stator 1. Next, when the potential V 11 of the electrode 11 is switched to 0 and the potential V 21 of the electrode 21 is switched to V from this state (time t 1 in FIG. 4), the mover 3 enters the state of step (b). At this time, at the time of transition from step (a) to step (b), the mover 3 rotates around the point α shown in the figure, and at this time, the rear end of the mover 3 moves leftward by δ in FIG. You can see that Next, the potential V of the electrode 22
22 switching the electric potential V 12 of the electrode 12 to 0 V (time t 2 in FIG. 4), the process proceeds to step (c). Further, when the potential V 11 of the electrode 11 is switched to V and the potential V 21 of the electrode 21 is switched to 0 (time t 3 in FIG. 4), the state shifts to the state of step (d). Again moves to the left in FIG. 3 by δ. Further, when the potential V 12 of the electrode 12 is set to V and the potential V 22 of the electrode 22 is set to 0 (see time t 4 in FIG. 4), the mover 3 is attracted to the stator 1 again (see step (e)). During this sequence of four steps, the mover 3 moves to the left in FIG. 3 by 2δ. By repeating this sequence, the mover 3
Moves to the left in FIG. 3. If the potentials of the electrodes 11, 12, 21, 22 are switched in the reverse order of the above-described steps, the mover 3 moves to the right in FIG. .

【0027】以上述べたように本実施例によれば、従来
の場合に比べて大きな動作範囲を得ることができるとと
もに、スムーズに吸着・剥離を繰返すことができる。
As described above, according to the present embodiment, a larger operation range can be obtained as compared with the conventional case, and the suction / peeling can be smoothly repeated.

【0028】なお、上記実施例においては、固定子1,
2および可動子3の両方に絶縁層が形成されているが、
固定子1,2かまたは可動子3のいずれか一方に絶縁層
が形成されていれば、本実施例と同様の効果を得ること
ができることは云うまでもない。
In the above embodiment, the stator 1
Although an insulating layer is formed on both the mover 2 and the mover 3,
If an insulating layer is formed on one of the stators 1 and 2 and the mover 3, it is needless to say that the same effect as in the present embodiment can be obtained.

【0029】次に上記第1の実施例の変形例を図5を参
照して説明する。上記第1の実施例においては可動子3
は曲げ剛性が比較的高い場合、即ち可動子3が厚みを有
する場合、または比較的硬い材料でできている場合であ
ったが、この変形例においては可動子3は厚みが薄かっ
たり、または導電性ゴムや高分子フィルムのようにやわ
らかい材料で作られ、曲げ剛性が低く、曲げ変形が生じ
やすい場合の例である。この変形例において、電極1
1,12,21,22への電位の印加パターンは第1の
実施例と同じとすると、第1の実施例に比べて可動子3
の曲げ剛性が低いため、図5に示すように可動子3は曲
げ変形しながら対向電極間を移動することになる。この
変形例のように可動子3に曲げ剛性の低いものを用いた
場合は、第1の実施例のような曲げ剛性が高い場合に比
べて、固定子1,2と可動子3との接触面積が増えるた
め、固定子と可動子との静電力も増し、大きな推進力を
得ることができる。
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the mover 3
Is a case in which the bending rigidity is relatively high, that is, the case where the mover 3 has a thickness, or a case where the mover 3 is made of a relatively hard material. This is an example of a case in which it is made of a soft material such as a conductive rubber or a polymer film, has low bending rigidity, and is liable to bend. In this modification, the electrode 1
Assuming that the pattern of application of the potential to 1, 12, 21, and 22 is the same as that of the first embodiment, the movable element 3 is different from that of the first embodiment.
Since the bending rigidity is low, the mover 3 moves between the counter electrodes while bending and deforming as shown in FIG. When the movable element 3 having a low bending rigidity is used as in this modification, the contact between the stators 1 and 2 and the movable element 3 is higher than when the bending rigidity is high as in the first embodiment. Since the area increases, the electrostatic force between the stator and the mover also increases, and a large propulsive force can be obtained.

【0030】次に第1の発明による静電アクチュエータ
の第2の実施例を図6を参照して説明する。この実施例
の静電アクチュエータは曲げ剛性の低い可動子3を用
い、かつ固定子1,2の対向面に、可動子3の進行方向
に沿って多数の電極を設けたものである。
Next, a second embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention will be described with reference to FIG. The electrostatic actuator of this embodiment uses a movable element 3 having low bending rigidity, and has a large number of electrodes provided on the opposing surfaces of the stators 1 and 2 along the traveling direction of the movable element 3.

【0031】即ち可動子3の進行方向に沿って固定子1
には多数の電極131 ,…1310が設けられ、固定子2
には多数の電極231 ,…2310が設けられている。
今、可動子3の電位を0とし、固定子1の左側の方に位
置する電極131 ,132 ,133 および固定子2の右
側の方に位置する電極235 ,…2310にVの電圧をか
け、残りの電極134 ,…1310および231 ,…23
4 の電圧を0にしたとする。この状態では可動子3は図
6に示す実線で描いた状態にある。この状態から、固定
子1上の電極を順に左から印加してゆき、また固定子2
上の電極を左から順に0電位に接地してゆくと、可動子
はしだいに左側の方から順に、固定子1側に引きつけら
れてゆき、点線に示す状態を経て、やがて固定子1側に
完全に移動する。このように固定子1,2に多数の電極
を形成し、これを順次切替えてゆくことにより、可動子
3を変形させながら、2つの固定子間を移動させること
が確実にできるようになる。
That is, the stator 1 is moved along the moving direction of the mover 3.
Multiple electrodes 13 1, ... 13 10 is provided on the stator 2
Are provided with a large number of electrodes 23 1 ,..., 23 10 .
Now, the potential of the mover 3 is set to 0, and V is applied to the electrodes 13 1 , 13 2 , 13 3 located on the left side of the stator 1 and the electrodes 23 5 ,..., 23 10 located on the right side of the stator 2. , And the remaining electrodes 13 4 ,..., 13 10 and 23 1 ,.
Assume that the voltage of 4 is set to 0. In this state, the mover 3 is in a state drawn by a solid line shown in FIG. From this state, the electrodes on the stator 1 are applied sequentially from the left,
When the upper electrode is grounded to the 0 potential in order from the left, the mover is gradually attracted to the stator 1 side from the left side, passes through the state shown by the dotted line, and finally to the stator 1 side. Move completely. Thus, by forming a large number of electrodes on the stators 1 and 2 and sequentially switching the electrodes, it is possible to reliably move between the two stators while deforming the mover 3.

【0032】なお以上の説明では固定子2側にあった可
動子3を固定子1側に切替える例について述べたが、固
定子1側から固定子2側への切替えも全く同様であり、
これを繰り返すことにより、図5で述べたのと同じ動作
が実現できる。
In the above description, an example has been described in which the movable element 3 on the stator 2 side is switched to the stator 1 side. However, the switching from the stator 1 side to the stator 2 side is exactly the same.
By repeating this, the same operation as described in FIG. 5 can be realized.

【0033】次に第2の発明による静電アクチュエータ
の駆動方法の一実施例を図7を参照して説明する。この
実施例に用いられる静電アクチュエータは図1に示す実
施例のアクチュエータであって、固定子1の電極11,
12および固定子2の電極21,22には図7に示す電
圧パターンの電圧V11,V12,V21,V22が印加され
る。この図7に示す電圧パターンは図4に示す電圧パタ
ーンにおいて、印加電圧が0から所定値Vに立上がると
きに、所定値Vよりも高い電圧V1 を時間Δt(例え
ば、所定値Vの印加時間が10msecであれば1ms
ec)だけ印加し、その後は所定値Vに低下させるもの
である。
Next, an embodiment of a method for driving an electrostatic actuator according to the second invention will be described with reference to FIG. The electrostatic actuator used in this embodiment is the actuator of the embodiment shown in FIG.
Voltages V 11 , V 12 , V 21 and V 22 in the voltage pattern shown in FIG. 7 are applied to the electrodes 12 and 22 of the stator 2. In the voltage pattern voltage pattern shown in FIG. 4 shown in FIG. 7, when the applied voltage rises from 0 to a predetermined value V, the high voltages V 1 than the predetermined value V time Delta] t (e.g., application of a predetermined value V 1ms if the time is 10ms
ec) and then decrease to a predetermined value V.

【0034】この図7に示す電圧パターンを図1に示す
静電アクチュエータに印加した場合の動作を図3を参照
して説明する。図3のステップ(a)においては、固定
子1の電極11,12には所定値Vの電圧が印加され、
固定子2の電極21,22は値が0の電圧が印加されて
いるため(図7の時刻t0 〜t1 の間)、可動子3は固
定子1に吸着された状態、すなわち可動子3は電極21
とは離れた位置にある。一般に静電気力は距離の2乗に
反比例するため、図3のステップ(a)の状態において
電極21の電圧を0から所定値Vに切替えても可動子3
を電極21の側に吸引する力は弱い。そこで図7の時刻
1 に示すように電圧の切替直後(印加直後)のみに高
い電圧V1 をかけ、可動子3が電極18に接近した時点
で電極18に所定値Vの電圧をかける。
The operation when the voltage pattern shown in FIG. 7 is applied to the electrostatic actuator shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In step (a) of FIG. 3, a voltage of a predetermined value V is applied to the electrodes 11 and 12 of the stator 1,
Since a voltage having a value of 0 is applied to the electrodes 21 and 22 of the stator 2 (between times t 0 and t 1 in FIG. 7), the mover 3 is attracted to the stator 1, that is, the mover 3 is an electrode 21
It is located far away from. In general, since the electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance, even if the voltage of the electrode 21 is switched from 0 to a predetermined value V in the state of step (a) in FIG.
Is weak to attract the electrode 21 to the electrode 21 side. Therefore, as shown at time t 1 in FIG. 7, a high voltage V 1 is applied only immediately after switching of the voltage (immediately after application), and a voltage of a predetermined value V is applied to the electrode 18 when the mover 3 approaches the electrode 18.

【0035】このように一方の固定子に吸着していた可
動子を他方の固定子の電極に印加する電圧を切替えるこ
とによって他方の固定子に吸着させる場合に電圧の切替
直後のみに高い電圧を印加し、可動子が他方の固定子の
電極に接近した時点でこの電極に印加する電圧を低い電
圧に落すことにより、放電や、固定子または可動子の電
極上に形成さた絶縁膜の絶縁破壊を防ぐことができる。
As described above, when the movable element that has been attracted to one stator is attracted to the other stator by switching the voltage applied to the electrode of the other stator, a high voltage is applied only immediately after the voltage is switched. When the voltage is applied and the mover approaches the electrode of the other stator, the voltage applied to this electrode is reduced to a low voltage, thereby discharging or insulating the insulating film formed on the electrode of the stator or mover. Destruction can be prevented.

【0036】この実施例の駆動方法においては、使用さ
れる静電アクチュエータを図1に示すものを用いて説明
したが、一般に2つの固定子に交互に吸着されながら固
定子間を進行する可動子を有する静電アクチュエータに
も適用できることは云うもでもない。
In the driving method of this embodiment, the electrostatic actuator used is described with reference to FIG. 1. However, in general, a movable element that moves between stators while being alternately attracted to two stators is used. It is needless to say that the present invention can also be applied to an electrostatic actuator having

【0037】次に第1の発明による静電アクチュエータ
の第3の実施例を図8(a),(b)を参照して説明す
る。図8(a)はこの実施例の静電アクチュエータ40
の平面図であり、図8(b)は図8(a)に示す切断線
Z−Zで切断した場合の断面図である。この実施例の静
電アクチュエータ40は、2つの固定子41,42とそ
の間の可動子43で構成される。固定子41と42は同
構造であるので、固定子41について説明し、固定子4
2についての説明は省略する。
Next, a third embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). FIG. 8A shows the electrostatic actuator 40 of this embodiment.
8B is a cross-sectional view taken along a cutting line ZZ shown in FIG. 8A. The electrostatic actuator 40 of this embodiment includes two stators 41 and 42 and a movable element 43 between them. Since the stators 41 and 42 have the same structure, the stator 41 will be described and the stator 4 will be described.
Description of 2 is omitted.

【0038】固定子41の母材は、ガラスウェハで作ら
れ、4つの電極41a,41b,41c,41dが形成
される。これは例えば蒸着により金属薄膜をつけ、その
上に例えばスパッタリングにより酸化シリコン膜の絶縁
膜が形成される。固定子41には中央に比較的大きい穴
41iおよび4辺に小さい穴41e,41f,41g,
41hがあけられている。この4つの穴41e,41
f,41g,41hには導線45a,45b,45c,
45dが差し込まれ、導電性接着剤により固定されてそ
れぞれの電極41a,41b,41c,41dに電気的
に接合される。
The base material of the stator 41 is made of a glass wafer and has four electrodes 41a, 41b, 41c and 41d. For example, a metal thin film is formed by vapor deposition, and an insulating film of a silicon oxide film is formed thereon by, for example, sputtering. The stator 41 has a relatively large hole 41i in the center and small holes 41e, 41f, 41g on four sides.
41h has been opened. These four holes 41e, 41
f, 41g, 41h have conductors 45a, 45b, 45c,
45d is inserted, fixed with a conductive adhesive, and electrically connected to the respective electrodes 41a, 41b, 41c, 41d.

【0039】一方、可動子43(図8(a)上では点線
で表示)は例えばシリコンウェハで作られ、シリコンウ
ェハ両面に金属膜を形成し、その上に絶縁膜として酸化
シリコン膜が形成される。可動子43の中央には小さな
穴43hが形成され、そのまわりは絶縁膜が形成されな
い。この穴に導電性のシャフト(図示せず)を通すこと
により可動子43の動きを外部にとり出したり、またシ
ャフトを通じて、可動子43の電位を外部から調整する
ことができる(これについては後述する)。
On the other hand, the mover 43 (indicated by a dotted line on FIG. 8A) is made of, for example, a silicon wafer, a metal film is formed on both sides of the silicon wafer, and a silicon oxide film is formed thereon as an insulating film. You. A small hole 43h is formed in the center of the mover 43, and no insulating film is formed around the small hole 43h. The movement of the mover 43 can be extracted to the outside by passing a conductive shaft (not shown) through the hole, and the potential of the mover 43 can be adjusted from the outside through the shaft (this will be described later). ).

【0040】またスペーサ44は4辺に設けられ、固定
子40,41間のギャップを保つとともに可動子43が
アクチュエータ40の外部にでないようにガイドの役目
をはたす。スペーサ44をシリコン製とすれば、一枚の
シリコンウェハから可動子43と一緒に製作することも
可能で、また固定子41,42との接合には陽極接合を
用いることができる。
The spacers 44 are provided on four sides to maintain a gap between the stators 40 and 41 and to serve as a guide so that the mover 43 is not outside the actuator 40. If the spacer 44 is made of silicon, it can be manufactured together with the mover 43 from a single silicon wafer, and anodic bonding can be used for bonding with the stators 41 and 42.

【0041】次に動作について説明する。このアクチュ
エータ40は2つの固定子41,42で合せて8つの電
極41a,…41d,42a,…42dをもつが、これ
を2つずつ組合せればX,Y方向へそれぞれ、第1の実
施例と同様に動作させることができる。即ち、固定子4
1の電極41aと41d,41bと41c、固定子42
の電極42aと42d,42bと42cをそれぞれ第1
の実施例における一つの電極として見れば、X方向に動
作させることができる。また、同様に電極41aと41
b,41cと41d,42aと42b,42cと42d
をそれぞれ第1の実施例における一つの電極として見れ
ばY方向に可動子を動作させることができる。このよう
にこの実施例のアクチュエータ40は、X,Y方向に自
由に駆動可能な2自由度アクチュエータとなる。
Next, the operation will be described. The actuator 40 has eight electrodes 41a,... 41d, 42a,... 42d, which are combined by two stators 41, 42. Can be operated in the same manner. That is, the stator 4
One electrode 41a and 41d, 41b and 41c, stator 42
Electrodes 42a and 42d and 42b and 42c
When viewed as one electrode in the embodiment, it can be operated in the X direction. Similarly, electrodes 41a and 41
b, 41c and 41d, 42a and 42b, 42c and 42d
Can be operated in the Y direction if each is viewed as one electrode in the first embodiment. As described above, the actuator 40 of this embodiment is a two-degree-of-freedom actuator that can be freely driven in the X and Y directions.

【0042】次に図8に示す実施例のアクチュエータ4
0をパンチルト雲台に適用した場合の例を図9を参照し
て説明する。アクチュエータ40の可動子43に設けら
れた穴43hにはシャフト50が通される。そしてアク
チュエータ40は、中央部に凹部が設けられた支持部材
51によって支持される。この支持部材51の凹部の中
央にはピボット軸受51aが形成されている。またシャ
フト50の、支持部材51側の一端にはピボット50a
が形成され、シャフト50が揺動運動可能のようにピボ
ット50aがピボット軸受51aに支持されている。ま
た、シャフト50の支持部材51側の部分50bの軸径
は可動子43の穴43hの径よりも大きくなっており、
シャフト50が、アクチュエータ40の支持部材51と
は反対の側に抜け出るのを防止している。そして、シャ
フト50のピボット50aとは反対の端部にはパンチル
ト可動部が取付けられている。
Next, the actuator 4 of the embodiment shown in FIG.
An example in which 0 is applied to a pan / tilt head will be described with reference to FIG. The shaft 50 is passed through a hole 43h provided in the mover 43 of the actuator 40. The actuator 40 is supported by a support member 51 having a recess at the center. A pivot bearing 51a is formed at the center of the concave portion of the support member 51. A pivot 50a is provided at one end of the shaft 50 on the support member 51 side.
Are formed, and the pivot 50a is supported by the pivot bearing 51a so that the shaft 50 can swing. Further, the shaft diameter of the portion 50b of the shaft 50 on the support member 51 side is larger than the diameter of the hole 43h of the mover 43,
The shaft 50 is prevented from coming off on the side of the actuator 40 opposite to the support member 51. A movable pan / tilt portion is attached to the end of the shaft 50 opposite to the pivot 50a.

【0043】このように構成されたパンチルト雲台にお
いて、アクチュエータ40を駆動し、可動子43が図9
(a)に示すX方向に動作すると、パンチルト可動部5
2はψY 方向の揺動運動を行ない、また可動子43がY
方向に動作すると、パンチルト可動部52はψX 方向の
揺動運動を行なうことになる。
In the pan / tilt head thus configured, the actuator 40 is driven, and the movable element 43 is moved to the position shown in FIG.
When operated in the X direction shown in FIG.
2 performs a rocking motion in the ψ Y direction, and the mover 43
When operated in a direction, the pan and tilt movable portion 52 carries out an oscillating motion of the [psi X direction.

【0044】次に第1の発明による静電アクチュエータ
の第4の実施例を図10乃至図13を参照して説明す
る。図10はこの実施例の構成を説明する分解図であ
る。この実施例の静電アクチュエータは2つの固定子
1,2と、可動子3と、2つの固定子1,2間のギャッ
プを保持するスペーサ4a,4bとを備えている。
Next, a fourth embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is an exploded view for explaining the configuration of this embodiment. The electrostatic actuator of this embodiment includes two stators 1 and 2, a mover 3, and spacers 4a and 4b for maintaining a gap between the two stators 1 and 2.

【0045】固定子1は絶縁物または極めて電気抵抗の
高い材料からなる本体部10の、固定子2と対向する面
に2つの電極13,14を設けたものである。電極13
は所定のピッチPをもって平行に配置される複数の平行
電極部13aと、これらの平行電極部13aの一端を接
続する接続用電極部13bとから構成される。また電極
14も同様に、所定のピッチPをもって平行に配置され
る複数の平行電極部14aと、これらの平行電極部14
aの一端を接続する接続用電極部14bとから構成され
る。なお、接続用電極部13b,14bの配線幅は平行
電極部13a,14aの配線幅よりも広くなるよう形成
される。そして、電極13と電極14は互い違いとなる
ように1/2ピッチずれて配置されている。接続用電極
部13b,14bには外部電源に接続する導線17,1
8が各々結線されている。
The stator 1 has a structure in which two electrodes 13 and 14 are provided on a surface of the main body 10 made of an insulator or a material having extremely high electric resistance, the surface facing the stator 2. Electrode 13
Is composed of a plurality of parallel electrode portions 13a arranged in parallel with a predetermined pitch P and a connection electrode portion 13b connecting one end of these parallel electrode portions 13a. Similarly, the electrode 14 includes a plurality of parallel electrode portions 14a arranged in parallel with a predetermined pitch P, and a plurality of parallel electrode portions 14a.
a for connection to one end of the connection electrode a. The wiring width of the connection electrode portions 13b and 14b is formed to be wider than the wiring width of the parallel electrode portions 13a and 14a. Then, the electrodes 13 and the electrodes 14 are arranged so as to be staggered and shifted by a half pitch. The connection electrodes 13b and 14b have lead wires 17 and 1 connected to an external power supply.
8 are connected.

【0046】また固定子2も固定子1と同様に、絶縁物
または極めて電気抵抗の高い材料からなる本体部20
の、固定子1と対向する面に2つの電極23,24が設
けられている。電極23はピッチPをもって平行に配置
される複数の平行電極部23aと、これらの平行電極部
23aの一端を接続する接続用電極部23bとから構成
され、電極24はピッチPをもって平行に配置される複
数の平行電極部24aと、これらの平行電極部24aの
一端を接続する接続用電極部24bとから構成される。
接続用電極部23b,24bの配線幅は平行電極部23
a,24aの配線幅よりも広くなるように形成されてい
る。そして電極23と電極24は互い違いとなるように
1/2ピッチずれて配置される。また接続用電極部23
b,24bには外部電源に接続する導線27,28が各
々接続されている。なお、固定子2の電極23,24は
固定子1と組合わさった際に、その平行電極部23a,
24aが固定子1の平行電極部13a,14aの間の、
電極が形成されていない部分と対向するように、固定子
1の電極13,14に対して1ピッチ分ずらした配置と
なっている。
Similarly to the stator 1, the stator 2 has a main body 20 made of an insulating material or a material having an extremely high electric resistance.
, Two electrodes 23 and 24 are provided on a surface facing the stator 1. The electrode 23 is composed of a plurality of parallel electrode portions 23a arranged in parallel with a pitch P and a connecting electrode portion 23b connecting one end of these parallel electrode portions 23a. The electrodes 24 are arranged in parallel with a pitch P. And a plurality of parallel electrode portions 24a, and a connection electrode portion 24b for connecting one end of each of the parallel electrode portions 24a.
The wiring width of the connection electrode portions 23b and 24b is
a, 24a are formed to be wider than the wiring width. The electrodes 23 and the electrodes 24 are arranged so as to be shifted from each other by a half pitch. Also, the connection electrode portion 23
Conductors 27 and 28 connected to an external power supply are connected to b and 24b, respectively. When the electrodes 23 and 24 of the stator 2 are combined with the stator 1, the parallel electrode portions 23a and
24a is between the parallel electrode portions 13a, 14a of the stator 1,
The arrangement is shifted by one pitch with respect to the electrodes 13 and 14 of the stator 1 so as to face a portion where no electrode is formed.

【0047】一方可動子3は、長手方向に延びた本体部
34と、固定子1,2の電極13,14,23,24と
同一のピッチをもち上記本体部34と直交する方向に延
びた櫛の歯状の電極35とを備えている。なお、本体部
34の両端には導線39を接続するためのパッド32
a,32bが設けられている。そして、可動子3はこの
導線部を介して外部電源に接続され、これにより電位が
調節される。
On the other hand, the mover 3 has the same pitch as the main body 34 extending in the longitudinal direction and the electrodes 13, 14, 23, 24 of the stators 1 and 2, and extends in a direction perpendicular to the main body 34. And a comb-shaped electrode 35. In addition, pads 32 for connecting the conducting wire 39 are provided at both ends of the main body 34.
a and 32b are provided. Then, the mover 3 is connected to an external power supply through this conductor, and the potential is adjusted thereby.

【0048】固定子1,2はスペーサ4a,4bを介し
て接合される。このスペーサ4a,4bは組立時には、
例えば接着や陽極接合を用いて固定子1,2に密着接合
され、そしてこのスペーサ4a,4bと2つの固定子
1,2に囲まれた空間に可動子3は位置する。
The stators 1 and 2 are joined via spacers 4a and 4b. These spacers 4a and 4b are
For example, the movable element 3 is closely adhered to the stators 1 and 2 by using bonding or anodic bonding, and is located in a space surrounded by the spacers 4a and 4b and the two stators 1 and 2.

【0049】なお、可動子3に導線39を設ける代わり
に、可動子3の櫛の歯状電極35の外部に設けられたス
ペーサ4a,4bを外部電源もしくは接続された導線と
結線し、可動子3が固定子1,2間を接触、剥離を繰返
しながら、電極35がスペーサ4a,4bと接すること
により、電気的接合を実現しても良い。また、可動子3
は必ずしも外形をこのように加工する必要はなく、絶縁
体からなる平板の表裏に、図10に示すような形状の電
極34,35を形成しても良い。
Instead of providing the movable element 3 with the conducting wire 39, spacers 4a and 4b provided outside the comb tooth-shaped electrode 35 of the movable element 3 are connected to an external power source or a connected conducting wire. The electrical connection may be realized by the electrode 35 being in contact with the spacers 4a and 4b while the stator 3 repeatedly contacts and separates the stators 1 and 2. In addition, mover 3
It is not always necessary to process the outer shape in this way, and electrodes 34 and 35 having shapes as shown in FIG. 10 may be formed on the front and back of a flat plate made of an insulator.

【0050】次に固定子1(固定子2も同構造)と可動
子3の構造を図11を参照して更に説明する。固定子1
の母材10には絶縁物、または極めて電気抵抗が高い物
質ならば特に制限はないが、例えば、ガラスウェハを用
いることが出来る。この固定子1の母材10の上には、
まず導電性膜13a,14aが形成される。本実施例は
アクチュエータの製造方法を限定するものではないが、
例えば、金属薄板を接着して作成してもよいし、スパッ
タ、蒸着等の薄膜形成手段と、フォトリソグラフィー、
エッチングプロセスにより形成してもよい。導電性膜1
3a,14a上には、絶縁膜19が形成される。これ
は、例えば、電気抵抗の高い物質でできた薄いシートを
接着してもよいし、また、例えば、スパッタ、各種CV
D法等による酸化シリコン膜を形成してもよい。導線は
電極の一部に、導電性接着剤を用いて接着、またはボン
ディング等の手段を用いて結線される。
Next, the structures of the stator 1 (the stator 2 has the same structure) and the mover 3 will be further described with reference to FIG. Stator 1
The base material 10 is not particularly limited as long as it is an insulator or a substance having extremely high electric resistance. For example, a glass wafer can be used. On the base material 10 of the stator 1,
First, conductive films 13a and 14a are formed. This embodiment does not limit the method of manufacturing the actuator,
For example, it may be formed by bonding a metal thin plate, or a thin film forming means such as sputtering and vapor deposition, photolithography,
It may be formed by an etching process. Conductive film 1
An insulating film 19 is formed on 3a and 14a. This may be achieved, for example, by bonding a thin sheet made of a material having a high electric resistance, or by, for example, sputtering, various CVs.
A silicon oxide film may be formed by a method D or the like. The conductive wire is connected to a part of the electrode by using a conductive adhesive or bonding or other means.

【0051】一方、可動子3は、導体、または抵抗体3
1の電極部の上下を絶縁膜38で覆うことにより構成さ
れる。なお、絶縁体の上下に、電極のパターン形状に加
工された導電性膜を形成し、その表面を絶縁膜によって
覆うことにより可動子3を構成しても構わないし、この
両者を組み合わせて、櫛の歯状に加工した(櫛の歯状の
凹部は必ずしも貫通している必要はなく、櫛の歯状の凸
部と凹部で段差がついていればよい)。母材の表面に導
電性膜と絶縁膜を形成することにより作成してもよい。
構成の方法は上述の固定子1と同様に、金属薄板や絶縁
シートを用いたり、または、スパッタ、蒸着、CVD等
の気相成長法を用いて形成してもよい。例えば、シリコ
ン薄板の表面に導電性金属薄膜および絶縁膜を形成した
ものまたはシリコン導板の表面に絶縁膜を形成したもの
で作成してもよい。
On the other hand, the mover 3 is a conductor or a resistor 3
The upper and lower electrodes are covered with an insulating film 38. Note that a movable film 3 may be formed by forming a conductive film processed into an electrode pattern shape on the upper and lower sides of the insulator, and covering the surface with an insulating film. (The comb-shaped concave portion of the comb does not necessarily have to penetrate, and it is sufficient if a step is formed between the comb-shaped convex portion and the concave portion of the comb). It may be formed by forming a conductive film and an insulating film on the surface of the base material.
Similar to the above-described stator 1, the structure may be formed by using a thin metal plate or an insulating sheet, or by using a vapor deposition method such as sputtering, vapor deposition, or CVD. For example, it may be formed by forming a conductive metal thin film and an insulating film on the surface of a silicon thin plate or by forming an insulating film on the surface of a silicon conductive plate.

【0052】スペーサ4a,4bについては、例えば、
シリコンウェハを材料として、スペーサ4a,4b、可
動子3を半導体製造技術を利用して製作し、ガラスウェ
ハ(固定子1,2)で、シリコンウェハを挟むように構
成し、3者を陽極接合すること、即ち一体成形すること
により作成してもよい。一体成形した場合は位置決め精
度が良い。また、スペーサ4a,4bを用いて、可動子
3との電気的接合を計るために、スペーサを導電性材料
で作成したり、その表面に導電性膜を形成し、導電性接
着剤やボンディング等を用いて、外部電源に接続もしく
は接地してもよい。
For the spacers 4a and 4b, for example,
Using a silicon wafer as a material, spacers 4a and 4b and a movable element 3 are manufactured by using a semiconductor manufacturing technique, and a glass wafer (stators 1 and 2) is configured so as to sandwich the silicon wafer. In other words, it may be made by integrally molding. When integrally molded, the positioning accuracy is good. Further, in order to measure electrical connection with the mover 3 using the spacers 4a and 4b, the spacer is made of a conductive material, or a conductive film is formed on the surface of the spacer, and a conductive adhesive or a bonding agent is used. May be used to connect or ground to an external power supply.

【0053】次に、本実施例の動作を図12、および図
13を用いて説明する。この動作は固定子1,2の各電
極23,14,24,13に順次電圧を印加してゆき、
可動子3を固定子1,2間で交互に吸着を繰り返しなが
ら、図12において右側に駆動する例である。可動子3
の電位は常にマイナスもしくは0とし(常に導線39の
電位を、マイナスもしくはグランドへ落としておく)、
固定子1,2の各電極23,14,24,13順に電圧
を印加してゆく。例えば、電極23に正電圧を印加する
と、この電極23と、可動子3の電極部35との間に発
生する静電気力により、可動子3は固定子2に吸引さ
れ、ステップ(a)に示す位置関係となる。ここで、電
極23への電圧印加を止め、電極14へ正電圧を印加す
ると、可動子3は固定子2から離れ、他方の固定子1と
の間の静電吸引力により、固定子1に引き寄せられ、つ
いには接触する。この時、可動子3と固定子1それぞれ
の電極の作成位置により、可動子3は、図12において
右側に引かれながら、固定子1に吸着する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. In this operation, voltages are sequentially applied to the electrodes 23, 14, 24, and 13 of the stators 1 and 2,
In this example, the mover 3 is driven rightward in FIG. 12 while alternately repeating the attraction between the stators 1 and 2. Mover 3
Is always negative or 0 (always keep the potential of the conductor 39 negative or ground),
Voltage is applied to the electrodes 23, 14, 24, 13 of the stators 1, 2 in this order. For example, when a positive voltage is applied to the electrode 23, the movable element 3 is attracted to the stator 2 by the electrostatic force generated between the electrode 23 and the electrode portion 35 of the movable element 3, and shown in step (a). It becomes a positional relationship. Here, when the voltage application to the electrode 23 is stopped and a positive voltage is applied to the electrode 14, the mover 3 separates from the stator 2, and due to electrostatic attraction between the mover 3 and the other stator 1, the mover 3 is applied to the stator 1. Attracted and finally touched. At this time, the mover 3 is attracted to the stator 1 while being pulled to the right in FIG. 12 depending on the positions where the electrodes of the mover 3 and the stator 1 are formed.

【0054】例えば、固定子1と可動子3の電極部14
c,14b,35bを例にとって、もう少し詳しく説明
する。電極23から電極14に電圧を切り替えると、可
動子3の電極部35bは、固定子1の電極部14c,1
4bにより静電気力で吸引される。電極14bによる吸
引力より電極14cによる吸引力の方が大きいため、可
動子3はステップ(b)に示すような状態となる。以
降、固定子1,2の電極23,14,24,13への電
圧を順次切り替え、可動子3の固定子1,2への吸着、
剥離を繰り返すことにより、可動子は図12のステップ
(a)〜(d)に示す状態を順に取りながら、図12に
おいて右側へと駆動される。この時の固定子1,2の電
極23,14,24,13への電圧の印加パターンを図
13に示す。この電圧印加パターンを、電極23→電極
13→電極24→電極14へと変えると、可動子3は図
12において左側へと駆動される。
For example, the electrode portions 14 of the stator 1 and the mover 3
This will be described in more detail by taking c, 14b, and 35b as examples. When the voltage is switched from the electrode 23 to the electrode 14, the electrode portion 35b of the mover 3 becomes the electrode portion 14c, 1 of the stator 1.
By 4b, it is sucked by electrostatic force. Since the attraction force by the electrode 14c is greater than the attraction force by the electrode 14b, the mover 3 is in a state as shown in step (b). Thereafter, the voltage to the electrodes 23, 14, 24, and 13 of the stators 1 and 2 is sequentially switched to attract the movable element 3 to the stators 1 and 2,
By repeating the peeling, the mover is driven rightward in FIG. 12 while sequentially taking the states shown in steps (a) to (d) of FIG. FIG. 13 shows a voltage application pattern to the electrodes 23, 14, 24, 13 of the stators 1, 2 at this time. When this voltage application pattern is changed in the order of electrode 23 → electrode 13 → electrode 24 → electrode 14, the mover 3 is driven to the left in FIG.

【0055】次に第1の発明による静電アクチュエータ
の第5の実施例を図14を参照して説明する。この実施
例の静電アクチュエータは図14に示すように固定子1
または2の母材61上に導電性電極61aが形成され、
この電極61aを覆うように絶縁層61bが形成されて
いる。また可動子3の母材63上に導電性電極63aが
形成され、この導電性電極63aを覆うように絶縁層6
3bが形成されている。なお、可動子3の反対面(図1
4においては下側面)にも同様に導電性電極及び絶縁層
が設けられており、またそれと対向する面には固定子が
設けられているが、それらは省略している。このような
場合に固定子1および2の絶縁層61bと可動子3の絶
縁層63bは同一の材料で形成される。もし、固定子
1,2と可動子3の電極61a,63aの絶縁層61
b,63bを異なる材料で形成したり、もしくは固定子
および可動子の一方の電極部のみに絶縁層を形成し、他
方の電極部では導電性電極を直接露出すると、固定子1
または2(図14においては省略)と可動子3が直接接
触や摩擦による帯電によって、電極に印加される電圧の
正負によらず、各々の絶縁層の材料の組合せや絶縁層と
導電性電極の材料の組合せにより、絶縁層は正もしくは
負のどちらか一方の決まった極性に帯電することにな
る。このためこの電荷により電極同士が静電気的に吸着
してしまい、剥離を困難とし、スムーズな吸着、剥離を
困難にする。
Next, a fifth embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention will be described with reference to FIG. The electrostatic actuator of this embodiment has a stator 1 as shown in FIG.
Or, a conductive electrode 61a is formed on the second base material 61,
An insulating layer 61b is formed to cover the electrode 61a. A conductive electrode 63a is formed on the base material 63 of the mover 3, and the insulating layer 6 is formed so as to cover the conductive electrode 63a.
3b is formed. The opposite surface of the mover 3 (FIG. 1)
Similarly, a conductive electrode and an insulating layer are also provided on the lower surface of FIG. 4, and a stator is provided on a surface facing the conductive electrode and the insulating layer, but these are omitted. In such a case, the insulating layers 61b of the stators 1 and 2 and the insulating layer 63b of the mover 3 are formed of the same material. If the insulating layers 61 of the electrodes 61a, 63a of the stators 1, 2 and the mover 3,
If b and 63b are formed of different materials, or if an insulating layer is formed only on one of the electrodes of the stator and the mover and the conductive electrodes are directly exposed on the other electrode, the stator 1
Or 2 (omitted in FIG. 14) and the mover 3 by direct contact or electrification by friction, irrespective of the polarity of the voltage applied to the electrode, regardless of the combination of the materials of the respective insulating layers, Depending on the combination of materials, the insulating layer will be charged to either positive or negative fixed polarity. For this reason, the electrodes are electrostatically attracted to each other due to the electric charge, making it difficult to peel off and making it difficult to smoothly suck and peel off.

【0056】この第5の実施例は、絶縁層61b,63
bを同一の材料で形成することにより、接触や摩擦によ
る帯電によって電極部同士が吸着するのを防止すること
ができる。
In the fifth embodiment, the insulating layers 61b, 63
By forming b with the same material, it is possible to prevent the electrode portions from being attracted to each other by charging due to contact or friction.

【0057】次に第1の発明による静電アクチュエータ
の第6の実施例を図15を参照して説明する。この実施
例の静電アクチュエータは、固定子1,2と可動子3の
駆動用電極部に対となる電極を設け、静電気による吸引
力と併せて反発力を利用した静電アクチュエータであ
る。
Next, a sixth embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention will be described with reference to FIG. The electrostatic actuator of this embodiment is an electrostatic actuator in which a pair of electrodes is provided on the drive electrode portions of the stators 1 and 2 and the mover 3, and a repulsive force is used in addition to a suction force by static electricity.

【0058】固定子1,2のそれぞれの母材の表裏両面
に電極73,74を形成し、可動子3と対向する面には
電極部を覆うように絶縁層75を形成する。図15に示
すように電圧を印加すると、可動子3は、固定子1に現
れた電荷による静電気的吸引力によって、固定子1に引
張られるのに加えて、他方の固定子2の電極73に現れ
た電荷により、静電気的反発力を受け、固定子2から離
れる方向の力を得る。これは、固定子1,2、可動子3
のそれぞれの駆動用電極に、対となる電極を設けたため
に、対向する電極に現れた同極性の電荷が、その相対す
る面から遠ざかるのを妨げ、その表面に出来るだけ同極
性の電荷を残すためである。そのため、可動子3は静電
気による吸引力と併せて、反発力も得て、可動子3を駆
動することが出来る。また、駆動用電極と対となる電極
は、図15に示したように、絶縁体77を介して、設置
してもよいし、上下に位置するように固定子1,2を設
けた場合、その側面に対となる電極を設けてもよい。
Electrodes 73 and 74 are formed on the front and back surfaces of the respective base materials of the stators 1 and 2, and an insulating layer 75 is formed on the surface facing the mover 3 so as to cover the electrode portions. When a voltage is applied as shown in FIG. 15, the mover 3 is pulled by the stator 1 by electrostatic attraction due to the electric charge appearing on the stator 1, and is also moved to the electrode 73 of the other stator 2. The generated charge receives an electrostatic repulsion force, and a force in a direction away from the stator 2 is obtained. These are stators 1 and 2, mover 3
Since each driving electrode has a pair of electrodes, the same-polarity electric charge appearing on the opposing electrode is prevented from moving away from the opposing surface, and the same-polarity electric charge is left on the surface as much as possible. That's why. Therefore, the movable element 3 can obtain the repulsive force in addition to the suction force by the static electricity, and can drive the movable element 3. Further, as shown in FIG. 15, the electrodes to be paired with the driving electrodes may be provided via an insulator 77, or when the stators 1 and 2 are provided so as to be positioned above and below, A pair of electrodes may be provided on the side surface.

【0059】次に第1の発明の第4の実施例の静電アク
チュエータをパンチルト雲台に応用した場合を図16に
示す。図16においては、第4の実施例での静電アクチ
ュエータ81,82,83を3個用いて、パンチルト雲
台に応用した例である。本アクチュエータを図16に示
すように、円柱85の3箇所を削り、現れた3つの平面
に配置する。それぞれの静電アクチュエータは、駆動電
極84に順次電圧を印加することにより、図16の矢印
の1方向(前進と後進)に駆動することができる。アク
チュエータ81,82,83を取り付ける部材85の中
心軸上に弾性支持部86を設け、その上にパンチルト動
作をする雲台の底部87を設置する。駆動される静電ア
クチュエータの可動子を、この弾性支持された雲台底部
87に接触させ、押すことにより、雲台を駆動する。3
つの静電アクチュエータが3方向に設置してあり、それ
ぞれは独立に動作するため、それぞれの駆動電圧パター
ンを適切に調整することにより、雲台のパンチルト駆動
を実現する。
Next, FIG. 16 shows a case where the electrostatic actuator according to the fourth embodiment of the first invention is applied to a pan / tilt head. FIG. 16 shows an example in which three electrostatic actuators 81, 82, and 83 in the fourth embodiment are used and applied to a pan-tilt head. As shown in FIG. 16, the present actuator is obtained by shaving three portions of a cylinder 85 and disposing them on the three appearing planes. Each electrostatic actuator can be driven in one direction (forward and backward) indicated by the arrow in FIG. 16 by sequentially applying a voltage to the drive electrode 84. An elastic support portion 86 is provided on a central axis of a member 85 to which the actuators 81, 82, and 83 are attached, and a bottom portion 87 of a pan head that performs a pan / tilt operation is provided thereon. The movable head of the electrostatic actuator to be driven is brought into contact with the elastically supported pan head bottom 87 and pressed to drive the pan head. 3
Since three electrostatic actuators are installed in three directions and operate independently, the pan / tilt drive of the camera platform is realized by appropriately adjusting the respective drive voltage patterns.

【0060】[0060]

【発明の効果】第1の発明によれば、可動子と固定子間
の摩擦の問題を解消し、大きな動作範囲を得ることがで
きる。また、接触・剥離をスムーズに行うことができ
る。また、吸引力だけではなく、反発力も利用して大き
な出力を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, the problem of friction between the mover and the stator can be solved, and a large operation range can be obtained. Further, the contact and peeling can be performed smoothly. In addition, a large output can be obtained using not only the suction force but also the repulsion force.

【0061】第2の発明によれば、接触・剥離をスムー
ズに行うことができる。
According to the second aspect, the contact and peeling can be performed smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の発明による静電アクチュエータの第1の
実施例の構成を示す分解図。
FIG. 1 is an exploded view showing the configuration of a first embodiment of an electrostatic actuator according to the first invention.

【図2】第1の実施例にかかる固定子と可動子の詳細な
構造を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of a stator and a mover according to the first embodiment.

【図3】第1の実施例の動作を説明する動作説明図。FIG. 3 is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図4】第1の実施例に印加される電圧の波形図。FIG. 4 is a waveform diagram of a voltage applied to the first embodiment.

【図5】第1の実施例の変形例の動作を説明する動作説
明図。
FIG. 5 is an operation explanatory diagram illustrating an operation of a modification of the first embodiment.

【図6】第2の実施例の構成を説明する断面図。FIG. 6 is a sectional view illustrating the configuration of a second embodiment.

【図7】第2の発明による駆動方法に用いられる電圧波
形図。
FIG. 7 is a voltage waveform diagram used in the driving method according to the second invention.

【図8】第1の発明による静電アクチュエータの第3の
実施例の構成を示す構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a third embodiment of the electrostatic actuator according to the first invention.

【図9】第3の実施例の静電アクチュエータを用いたパ
ンチルト雲台の構成を示す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a pan-tilt head using the electrostatic actuator of the third embodiment.

【図10】第1の発明の第4の実施例の構成を示す分解
図。
FIG. 10 is an exploded view showing a configuration of a fourth embodiment of the first invention.

【図11】第4の実施例の固定子と可動子の詳細な構造
を説明する断面図。
FIG. 11 is a sectional view illustrating a detailed structure of a stator and a mover according to a fourth embodiment.

【図12】第4の実施例の動作を説明する動作説明図。FIG. 12 is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the fourth embodiment;

【図13】第4の実施例に印加される駆動電圧波形図。FIG. 13 is a drive voltage waveform diagram applied to the fourth embodiment.

【図14】第1の発明の第5の実施例の構成を示す断面
図。
FIG. 14 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the first invention.

【図15】第1の発明の第6の実施例の構成を示す構成
図。
FIG. 15 is a configuration diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the first invention.

【図16】第4の実施例の静電アクチュエータを用いた
パンチルト雲台の構成を示す構成図。
FIG. 16 is a configuration diagram showing a configuration of a pan-tilt head using the electrostatic actuator of the fourth embodiment.

【図17】従来の静電アクチュエータの構成を示す構成
図。
FIG. 17 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional electrostatic actuator.

【図18】従来の他の静電アクチュエータの構成および
動作を説明する説明図。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the configuration and operation of another conventional electrostatic actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,41,42 固定子 3,43 可動子 3a 導体 3b,3c,11c,12c 絶縁膜 10,20,34 本体部 11,12,13,14,21,22,23,24,4
1a,…41d,42a,…42d 電極 11a,11b,12a,12b,21b,22b 導
体膜 13a,14a,23a,24a 平行電極部 13b,14b,23b,24b 接続用電極部 15,16 導線 32a,32b パッド 35 櫛の歯状電極 40 静電アクチュエータ 41e,…41h,42e,…42h 穴 44 スペーサ
1,2,41,42 Stator 3,43 Mover 3a Conductor 3b, 3c, 11c, 12c Insulating film 10,20,34 Main body 11,12,13,14,21,22,23,24,4
41a,... 41d, 42a,. 32b Pad 35 Comb-like electrode 40 Electrostatic actuator 41e,... 41h, 42e,... 42h Hole 44 Spacer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−111264(JP,A) 特開 平2−211078(JP,A) 特開 平3−169277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 1/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-111264 (JP, A) JP-A-2-211078 (JP, A) JP-A-3-169277 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H02N 1/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】本体部と、この本体部の対向する面上に形
成される複数の電極と、を各々備え、所定の隙間をもっ
て対向配置された一対の固定子と、 所定の電位が印加される導電体からなる電極を有し、前
記一対の固定子間に配置され、前記固定子の電極に所定
の電圧パルスが印加されることにより、前記導電体から
なる電極の一方の端部と他方の端部とが、前記一方の端
部から前記他方の端部へと順次、前記一対の固定子に交
互に吸着されながら前記隙間を進行する可動子と、 を有することを特徴とする静電アクチュエータ。
1. A pair of stators each comprising a main body, and a plurality of electrodes formed on opposing surfaces of the main body, and a pair of stators arranged to face each other with a predetermined gap, and a predetermined potential is applied. One end portion of the electrode made of the conductor and the other end provided by applying a predetermined voltage pulse to the electrode of the stator, the electrode being arranged between the pair of stators. And a movable element that advances through the gap while being alternately attracted to the pair of stators from the one end to the other end. Actuator.
【請求項2】前記一対の固定子の各々の電極は第1の絶
縁層によって覆われており、前記可動子の電極は第2の
絶縁層によって覆わ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。
2. An electrode of each of said pair of stators is covered by a first insulating layer, and an electrode of said mover is covered by a second insulating layer.
An electrostatic actuator as described.
【請求項3】第1の本体部と、この第1の本体部上に所
定のピッチをもって所定方向に交互に配置される第1お
よび第2の電極部を有する第1の電極と、前記第1の電
極部同士の端部を接続する第1の接続用電極部と、前記
第2電極部同士の端部を接続する第2の接続用電極部
と、を備えた第1の固定子と、 第2の本体部と、この第2の本体部上に所定のピッチを
もって所定方向に交互に配置される第3および第4の電
極部を有する第2の電極と、前記第3の電極部同士の端
部を接続する第3の接続用電極部と、前記第4の電極部
同士の端部を接続する第4の接続用電極部と、を備えた
第2の固定子と、 導電体からなる電極部を有する可動子と、 を備え、前記第1および第2の固定子は前記可動子が前
記第1の固定子と前記第2の固定子に交互に吸着されな
がら進行するための所定の隙間をもって対向配置される
とともに前記可動子が前記隙間に配置されるように構成
され、前記第1および第2の各々の電極と前記可動子の
電極部との間に所定の電位差が与えられるように前記第
1の固定子の第1の電極と、第2の固定子の第2の電極
とを順次切換え、この切換えに応じて前記第1電極内に
おいて前記第1および第2の電極部を切換えかつ前記第
2の電極内において前記第3および第4の電極部を切換
えることにより前記所定方向または逆方向に可動子を駆
動し、前記第1および第2の固定子の第1および第2の
電極は各々第1の絶縁層によって覆うわれ、前記可動子
の電極部は第2の絶縁層によって覆われていることを特
徴とする静電アクチュエータ。
3. A first electrode having a first main body, first and second electrode parts alternately arranged on the first main body in a predetermined direction at a predetermined pitch, and A first stator including: a first connection electrode unit that connects ends of the first electrode units; and a second connection electrode unit that connects ends of the second electrode units. A second electrode having a second main body, third and fourth electrode parts alternately arranged on the second main body in a predetermined direction at a predetermined pitch, and the third electrode part; A second stator comprising: a third connection electrode portion connecting the ends of the fourth electrode portion; and a fourth connection electrode portion connecting the ends of the fourth electrode portions. And a mover having an electrode portion composed of the following: wherein the first and second stators are configured such that the mover includes the first stator and the second stator. The movable element is configured to be opposed to each other with a predetermined gap for traveling while being attracted to each other, and the movable element is arranged in the gap, and the first and second electrodes and the electrode section of the movable element are configured. The first electrode of the first stator and the second electrode of the second stator are sequentially switched so that a predetermined potential difference is given between the first electrode and the second electrode of the second stator. Switching the first and second electrode portions and switching the third and fourth electrode portions within the second electrode to drive the mover in the predetermined direction or in the opposite direction, An electrostatic actuator wherein the first and second electrodes of the second stator are each covered by a first insulating layer, and the electrode portion of the mover is covered by a second insulating layer.
【請求項4】前記第1の絶縁層と、前記第2の絶縁層と
は同一の材料からなることを特徴とする請求項3記載の
静電アクチュエータ。
4. The electrostatic actuator according to claim 3, wherein said first insulating layer and said second insulating layer are made of the same material.
【請求項5】所定の間隔をもって対向配置される第1お
よび第2の本体部と、前記第1の本体部の対向する面上
に形成された第1の電極と、前記第2の本体部の対向す
る面上に形成された第2の電極とを有する一対の固定子
と、 前記一対の固定子間に配置される可動子と、 を備えている静電アクチュエータにおいて、 前記第1の本体部の対向する面とは反対の面上に前記第
1の電極と対となるように形成された第3の電極と、前
記第2の本体部の対向する面とは反対の面上に前記第2
の電極と対となるように形成された第4の電極と、を設
けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
5. A first body and a second body which are opposed to each other at a predetermined interval, a first electrode formed on an opposite surface of the first body, and a second body. An electrostatic actuator comprising: a pair of stators each having a second electrode formed on an opposing surface of the pair; and a mover disposed between the pair of stators. A third electrode formed on the surface opposite to the opposing surface of the portion so as to be paired with the first electrode; and a third electrode formed on the surface opposite to the opposing surface of the second main body. Second
And a fourth electrode formed to be paired with the first electrode.
【請求項6】電極を有し、所定の隙間をもって対向配置
された一対の固定子と、 前記固定子間の隙間に配置され、前記電極に電圧が印加
されることにより前記一対の固定子に交互に吸着される
可動子と、 を備えた静電アクチュエータにおいて、 前記可動子を吸着する際に前記電極に印加される電圧
は、印加直後の電圧の絶対値がその後の電圧値の絶対値
に比べて高くなるように設定されていることを特徴とす
る静電アクチュエータの駆動方法。
6. A pair of stators each having an electrode and opposed to each other with a predetermined gap, and disposed in a gap between the stators, and a voltage is applied to the electrodes to apply a voltage to the pair of stators. In the electrostatic actuator comprising: a movable element that is alternately attracted; and a voltage applied to the electrode when the movable element is attracted, the absolute value of the voltage immediately after the application is changed to the absolute value of the subsequent voltage value. A driving method for an electrostatic actuator, wherein the driving method is set to be higher than the above.
【請求項7】所定の間隔をもって対向配置される第1お
よび第2の本体部と、前記第1の本体部の対向する面上
に形成された第1および第2の電極と、前記第2の本体
部の対向する面上に形成された第3および第4の電極と
を有する一対の固定子と、 前記一対の固定子間に配置される可動子と、を備えた静
電アクチュエータにおいて、 前記第1および第2の電極に第1の電位を印加するとと
もに前記第3および第4の電極に前記第1の電位より低
い第2の電位を印加して前記可動子を前記第1および第
2の電極に吸着する第1のステップと、 前記第1の電極の電位を前記第2の電位にするとともに
前記第3の電極の電位を前記第1の電位にすることによ
り前記第1の電極に吸着していた前記可動子の一端を前
記第3の電極に吸着させる第2のステップと、 前記第2の電極の電位を前記第2の電位にするとともに
前記第4の電極の電位を第1の電位にすることにより前
記第2の電極に吸着していた前記可動子の他端を前記第
4の電極に吸着させる第3のステップと、 前記第1の電極の電位を前記第1の電位にするとともに
前記第3の電極の電位を前記第2の電位にすることによ
り前記第3の電極に吸着していた前記可動子の一端を前
記第1の電極に吸着させる第4のステップと、 前記第2の電極の電位を前記第1の電位にするとともに
前記第4の電極の電位を前記第2の電位にすることによ
り前記第4の電極に吸着していた前記可動子の他端を前
記第2の電極に吸着させる第5のステップと、 を備えていることを特徴とする静電アクチュエータの駆
動方法。
7. A first and a second main body which are opposed to each other at a predetermined interval, a first and a second electrode formed on opposing surfaces of the first main body, and A pair of stators having third and fourth electrodes formed on opposing surfaces of the main body portion, and a mover disposed between the pair of stators. A first potential is applied to the first and second electrodes, and a second potential lower than the first potential is applied to the third and fourth electrodes to move the movable element to the first and second electrodes. A first step of adsorbing to the second electrode; and setting the potential of the first electrode to the second potential and setting the potential of the third electrode to the first potential. A second end for adsorbing one end of the mover that has been adsorbed on the third electrode to the third electrode. And the step of setting the potential of the second electrode to the second potential and setting the potential of the fourth electrode to the first potential, thereby setting the other of the movable element that has been attracted to the second electrode. A third step of adsorbing an end to the fourth electrode; and setting the potential of the first electrode to the first potential and the potential of the third electrode to the second potential. A fourth step of adsorbing one end of the mover that has been adsorbed to the third electrode to the first electrode; and setting the potential of the second electrode to the first potential and the fourth electrode. A fifth step of causing the other end of the mover that has been attracted to the fourth electrode to be attracted to the second electrode by setting the potential of the mover to the second potential. Method for driving an electrostatic actuator.
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