JPH09163762A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
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- JPH09163762A JPH09163762A JP34644095A JP34644095A JPH09163762A JP H09163762 A JPH09163762 A JP H09163762A JP 34644095 A JP34644095 A JP 34644095A JP 34644095 A JP34644095 A JP 34644095A JP H09163762 A JPH09163762 A JP H09163762A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極めて摩擦が少なく、駆動電極の相間の短絡
を防ぐ簡素な構成の静電アクチュエータを提供する。 【解決手段】 絶縁円板の表面に放射状に複数個配置さ
れた駆動用電極11を備えた第1固定体1と、第1固定
体1の駆動用電極11に対向して所定の空隙をもって配
置され、その対向面に固定体接地電極21を持つ第2固
定体2と、第1の固定体1および第2固定体2の間に空
隙を介して配置され、駆動用電極11と対向し、かつ駆
動用電極11と所定の関係の角度ピッチで配置された複
数の可動体電極31を持つ円板状の可動体3とを備え、
第1固定体1は、駆動用電極11を覆う絶縁材料からな
る電極保護膜13と、可動体3が第1固定体1に吸引さ
れたときに、可動体電極31が接触し得るように電極保
護膜13の表面より高い位置に設けられた同電位化電極
14とを備え、前記可動体3は、可動体電極31を平板
状の絶縁体32の表面より高い位置に設けたものであ
る。
を防ぐ簡素な構成の静電アクチュエータを提供する。 【解決手段】 絶縁円板の表面に放射状に複数個配置さ
れた駆動用電極11を備えた第1固定体1と、第1固定
体1の駆動用電極11に対向して所定の空隙をもって配
置され、その対向面に固定体接地電極21を持つ第2固
定体2と、第1の固定体1および第2固定体2の間に空
隙を介して配置され、駆動用電極11と対向し、かつ駆
動用電極11と所定の関係の角度ピッチで配置された複
数の可動体電極31を持つ円板状の可動体3とを備え、
第1固定体1は、駆動用電極11を覆う絶縁材料からな
る電極保護膜13と、可動体3が第1固定体1に吸引さ
れたときに、可動体電極31が接触し得るように電極保
護膜13の表面より高い位置に設けられた同電位化電極
14とを備え、前記可動体3は、可動体電極31を平板
状の絶縁体32の表面より高い位置に設けたものであ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気を用いて可
動体を駆動する静電アクチュエータに関する。
動体を駆動する静電アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、静電アクチュエータは、電磁アク
チュエータと比較して発生力が小さく、実用に適さない
とされていた。しかし、静電力は電極の面積比例で発生
することや、構造が簡単であることなどから、微小なア
クチュエータへの適用が有望視され、その代表的な静電
アクチュエータが、特開昭62−44079号公報に開
示されている。この静電アクチュエータは、平面状の可
動体の両面にそれぞれ空隙を介して対向する第1固定体
と第2固定体を設け、第1固定体と第2固定体の対向す
る面にそれぞれ分割された駆動電極を設けてあるため、
両方の駆動電極のミクロン単位の精度での位置合わせが
必要となり、組立作業が難しいという問題があった。こ
れを解決するものとして、可動体の両面に設けた固定体
の一方の駆動電極を単一構成の電極とし、固定体の駆動
電極の位置合わせを不要にしたものが開示されている
(例えば、特開平1−259769号)
チュエータと比較して発生力が小さく、実用に適さない
とされていた。しかし、静電力は電極の面積比例で発生
することや、構造が簡単であることなどから、微小なア
クチュエータへの適用が有望視され、その代表的な静電
アクチュエータが、特開昭62−44079号公報に開
示されている。この静電アクチュエータは、平面状の可
動体の両面にそれぞれ空隙を介して対向する第1固定体
と第2固定体を設け、第1固定体と第2固定体の対向す
る面にそれぞれ分割された駆動電極を設けてあるため、
両方の駆動電極のミクロン単位の精度での位置合わせが
必要となり、組立作業が難しいという問題があった。こ
れを解決するものとして、可動体の両面に設けた固定体
の一方の駆動電極を単一構成の電極とし、固定体の駆動
電極の位置合わせを不要にしたものが開示されている
(例えば、特開平1−259769号)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、可動体と両固定体との間に空隙を設け、かつ可
動体の移動を可能にするための支持機構が依然として必
要である。そのために、構造が複雑になると共に、支持
機構による摩擦力により、静電アクチュエータの出力が
低下するという問題があった。また、何らかの原因によ
り、可動体と第1固定体とが接触した場合、駆動電極が
相間で短絡を起こすという問題があった。本発明は、可
動体の支持機構をなくし、極めて摩擦が少なく、駆動電
極の相間の短絡を防ぐ簡素な構成の静電アクチュエータ
を提供することを目的とするものである。
術では、可動体と両固定体との間に空隙を設け、かつ可
動体の移動を可能にするための支持機構が依然として必
要である。そのために、構造が複雑になると共に、支持
機構による摩擦力により、静電アクチュエータの出力が
低下するという問題があった。また、何らかの原因によ
り、可動体と第1固定体とが接触した場合、駆動電極が
相間で短絡を起こすという問題があった。本発明は、可
動体の支持機構をなくし、極めて摩擦が少なく、駆動電
極の相間の短絡を防ぐ簡素な構成の静電アクチュエータ
を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、絶縁円板の表面に所定の角度ピッチで放
射状に複数個配置された駆動用電極を備えた第1固定体
と、前記第1固定体の駆動用電極に対向して所定の空隙
をもって配置され、その対向面の少なくとも一部に固定
体接地電極を持つ第2固定体と、前記第1の固定体およ
び第2固定体の間に空隙を介して配置され、前記駆動用
電極と対向し、かつ前記駆動用電極と所定の関係の角度
ピッチで放射状に配置された複数の可動体電極を持つ円
板状の可動体とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記第1固定体は、前記駆動用電極を覆う絶縁材料から
なる電極保護膜と、前記可動体が前記第1固定体に吸引
されたときに、前記可動体電極が接触し得るように前記
電極保護膜の表面より高い位置に設けられた同電位化電
極とを備え、前記可動体は、可動体電極を平板状の絶縁
体の表面より高い位置に設けたものである。また、前記
可動体は、可動体電極を平板状の絶縁体の両面より高い
位置に設けたものである。また、前記可動体は、金属基
板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成
された前記可動体電極と、前記可動体電極と前記金属基
板とを電気的に接続するスルーホールとを設けたもので
ある。また、前記可動体は、絶縁基板の一方の面に形成
した前記可動体電極と、前記絶縁基板の他方の面に形成
された平面状の接地電極と、前記可動体電極と前記接地
電極とを電気的に接続するスルーホールとを設けたもの
である。
め、本発明は、絶縁円板の表面に所定の角度ピッチで放
射状に複数個配置された駆動用電極を備えた第1固定体
と、前記第1固定体の駆動用電極に対向して所定の空隙
をもって配置され、その対向面の少なくとも一部に固定
体接地電極を持つ第2固定体と、前記第1の固定体およ
び第2固定体の間に空隙を介して配置され、前記駆動用
電極と対向し、かつ前記駆動用電極と所定の関係の角度
ピッチで放射状に配置された複数の可動体電極を持つ円
板状の可動体とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記第1固定体は、前記駆動用電極を覆う絶縁材料から
なる電極保護膜と、前記可動体が前記第1固定体に吸引
されたときに、前記可動体電極が接触し得るように前記
電極保護膜の表面より高い位置に設けられた同電位化電
極とを備え、前記可動体は、可動体電極を平板状の絶縁
体の表面より高い位置に設けたものである。また、前記
可動体は、可動体電極を平板状の絶縁体の両面より高い
位置に設けたものである。また、前記可動体は、金属基
板の表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成
された前記可動体電極と、前記可動体電極と前記金属基
板とを電気的に接続するスルーホールとを設けたもので
ある。また、前記可動体は、絶縁基板の一方の面に形成
した前記可動体電極と、前記絶縁基板の他方の面に形成
された平面状の接地電極と、前記可動体電極と前記接地
電極とを電気的に接続するスルーホールとを設けたもの
である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図1(a)は本発明を用いた回転型静
電アクチュエータの第1の実施例を示す側断面図、
(b)は可動体の平面図である。図において、1は円板
状の第1固定体、11は第1固定体1の表面に円周方向
に所定の角度ピッチで固定された複数の駆動用電極で、
ガラス等の絶縁材料よりなる円板状の第1固定体基板1
2の表面に放射状に配置され、図3に示すように、3相
(U,V,W相)の駆動回路にそれぞれ接続された各相
の駆動用電極111、112、113…から構成されて
いる。13は駆動用電極11を覆う絶縁材料からなる電
極保護膜、14は電極保護膜13の上にリング状に電極
保護膜13の表面から突出して、すなわち電極保護膜1
3の表面より高い位置に形成された金属からなる同電位
化電極である。2は駆動用電極11に対向して配置され
た絶縁円板からなる第2固定体、21は第1固定体2の
駆動用電極11に対向する面に設けた金属円板からなる
固定体接地電極、22は駆動用電極11と固定体接地電
極21との間の空隙Gを維持するためのスペーサであ
る。3は空隙Gの中に挿入された円板状の可動体で、厚
さは空隙Gより薄く形成されている。31は駆動用電極
11に対して所定の関係を持つ角度ピッチで配置された
可動体電極で、円板状の絶縁体32の中に放射状に複数
の可動体電極31(311、312、313…)を埋め
込み、かつ可動体電極31が絶縁体32の表面および裏
面の両面から突出するようにしてある。4は可動体3に
固定された回転軸である。図2は駆動用電極11および
同電位化電極14に印加される電圧パターンの一例を示
す説明図である。駆動用電極111、112、113…
には+VでU,V,Wの3相電圧が供給される。同電位
化電極14は可動体3全体が上昇した際に、可動体3と
接触するように、第1固定体1の可動体3に対向する面
に設けられ、駆動用電極111、112、113…に印
加される3相電圧と同期して駆動用電極111、11
2、113…と同電位の+Vの電圧が印加される。第2
固定体2は、金属板や金属膜を絶縁体基板状に成膜する
などの方法により製作された一様な円板状の固定体接地
電極21を持っており、導線により接地されている。
ついて説明する。図1(a)は本発明を用いた回転型静
電アクチュエータの第1の実施例を示す側断面図、
(b)は可動体の平面図である。図において、1は円板
状の第1固定体、11は第1固定体1の表面に円周方向
に所定の角度ピッチで固定された複数の駆動用電極で、
ガラス等の絶縁材料よりなる円板状の第1固定体基板1
2の表面に放射状に配置され、図3に示すように、3相
(U,V,W相)の駆動回路にそれぞれ接続された各相
の駆動用電極111、112、113…から構成されて
いる。13は駆動用電極11を覆う絶縁材料からなる電
極保護膜、14は電極保護膜13の上にリング状に電極
保護膜13の表面から突出して、すなわち電極保護膜1
3の表面より高い位置に形成された金属からなる同電位
化電極である。2は駆動用電極11に対向して配置され
た絶縁円板からなる第2固定体、21は第1固定体2の
駆動用電極11に対向する面に設けた金属円板からなる
固定体接地電極、22は駆動用電極11と固定体接地電
極21との間の空隙Gを維持するためのスペーサであ
る。3は空隙Gの中に挿入された円板状の可動体で、厚
さは空隙Gより薄く形成されている。31は駆動用電極
11に対して所定の関係を持つ角度ピッチで配置された
可動体電極で、円板状の絶縁体32の中に放射状に複数
の可動体電極31(311、312、313…)を埋め
込み、かつ可動体電極31が絶縁体32の表面および裏
面の両面から突出するようにしてある。4は可動体3に
固定された回転軸である。図2は駆動用電極11および
同電位化電極14に印加される電圧パターンの一例を示
す説明図である。駆動用電極111、112、113…
には+VでU,V,Wの3相電圧が供給される。同電位
化電極14は可動体3全体が上昇した際に、可動体3と
接触するように、第1固定体1の可動体3に対向する面
に設けられ、駆動用電極111、112、113…に印
加される3相電圧と同期して駆動用電極111、11
2、113…と同電位の+Vの電圧が印加される。第2
固定体2は、金属板や金属膜を絶縁体基板状に成膜する
などの方法により製作された一様な円板状の固定体接地
電極21を持っており、導線により接地されている。
【0006】次に図3に基づいて動作を説明する。図3
(a)は駆動用電極111、112、113…に電圧を
印加していない状態を示している。この時、可動体3は
第2固定体2上で固定体接地電極21と接触し、接地電
位となっている。次に、第1固定体1の駆動用電極11
1、114、117に+Vの電位を与えると、可動体3
は接地電位になっているため、静電吸引力が働き、図3
(b)に示すように、第1固定体1側へ引きつけられる
と共に、可動体電極311、312、313が固定体電
極111、114、117と整列するように矢印のよう
に移動し、さらに、図3(c)に示すように、同電位化
電極14と可動体3が接触する。これにより、可動体3
の電位が駆動用電極111、114、117と同電位の
+Vになり、可動体3には第2固定体2の方向に静電吸
引力が働き、図3(d)に示す状態となる。すなわち、
図3(a)から右方向に移動した状態で下降し、可動体
3が固定体接地電極21と接触し、可動体3は接地電位
となる。次に、駆動用電極112、115、118に+
Vの電位を与えると、前と同様に、可動体3は第1固定
体1側に引き付けられながら右側に移動し、同電位化電
極14と接触して下降し、固定体接地電極21に引き付
けられる。以下同様にして、順次可動体3を駆動するこ
とができる。
(a)は駆動用電極111、112、113…に電圧を
印加していない状態を示している。この時、可動体3は
第2固定体2上で固定体接地電極21と接触し、接地電
位となっている。次に、第1固定体1の駆動用電極11
1、114、117に+Vの電位を与えると、可動体3
は接地電位になっているため、静電吸引力が働き、図3
(b)に示すように、第1固定体1側へ引きつけられる
と共に、可動体電極311、312、313が固定体電
極111、114、117と整列するように矢印のよう
に移動し、さらに、図3(c)に示すように、同電位化
電極14と可動体3が接触する。これにより、可動体3
の電位が駆動用電極111、114、117と同電位の
+Vになり、可動体3には第2固定体2の方向に静電吸
引力が働き、図3(d)に示す状態となる。すなわち、
図3(a)から右方向に移動した状態で下降し、可動体
3が固定体接地電極21と接触し、可動体3は接地電位
となる。次に、駆動用電極112、115、118に+
Vの電位を与えると、前と同様に、可動体3は第1固定
体1側に引き付けられながら右側に移動し、同電位化電
極14と接触して下降し、固定体接地電極21に引き付
けられる。以下同様にして、順次可動体3を駆動するこ
とができる。
【0007】図4は本発明の第2の実施例を示す要部側
断面図で、上記第1の実施例と異なるのは、可動体3を
金属基板33と絶縁膜34と可動体電極31とから構成
した点である。すなわち、円板状の金属基板33の表面
(第1固定体1に対向する面)に絶縁膜34を形成し、
絶縁膜34の上に可動体電極31(311、312、3
13…)を放射状に形成し、可動体電極31と金属基板
33とは、スルーホール35によって電気的に接続して
ある。これにより、可動体電極の製造がプリント配線基
板の製造方法によって容易に製造できる。図5は本発明
の第3の実施例を示す要部側断面図で、上記第1および
第2の実施例と異なるのは、可動体3を絶縁基板36と
可動体接地電極37と可動体電極31とから構成した点
である。すなわち、円板状の絶縁基板36の一方の面
(第1固定体1に対向する面)に可動体電極31(31
1、312、313…)を放射状に形成し、絶縁基板3
6の他方の面(第2固定体2に対向する面)に一様な円
板状の可動体接地電極37を形成し、可動体電極31と
可動体接地電極37とは、スルーホール38によって電
気的に接続してある。これにより、可動体3が軽量とな
り、静電アクチュエータとしての応答性が良くなる。
断面図で、上記第1の実施例と異なるのは、可動体3を
金属基板33と絶縁膜34と可動体電極31とから構成
した点である。すなわち、円板状の金属基板33の表面
(第1固定体1に対向する面)に絶縁膜34を形成し、
絶縁膜34の上に可動体電極31(311、312、3
13…)を放射状に形成し、可動体電極31と金属基板
33とは、スルーホール35によって電気的に接続して
ある。これにより、可動体電極の製造がプリント配線基
板の製造方法によって容易に製造できる。図5は本発明
の第3の実施例を示す要部側断面図で、上記第1および
第2の実施例と異なるのは、可動体3を絶縁基板36と
可動体接地電極37と可動体電極31とから構成した点
である。すなわち、円板状の絶縁基板36の一方の面
(第1固定体1に対向する面)に可動体電極31(31
1、312、313…)を放射状に形成し、絶縁基板3
6の他方の面(第2固定体2に対向する面)に一様な円
板状の可動体接地電極37を形成し、可動体電極31と
可動体接地電極37とは、スルーホール38によって電
気的に接続してある。これにより、可動体3が軽量とな
り、静電アクチュエータとしての応答性が良くなる。
【0008】このような構成により、可動体が第1固定
体と第2固定体の間を交互に吸引されながら回転動作す
るので、可動体と第1固定体および第2固定体の間の空
隙の支持機構が不必要になり、摺動部がなくなるため、
極めて低摩擦状態で可動体を駆動することができる。ま
た、摺動部材がなくなるため構造が簡単となるととも
に、製造が容易となり、製造コストを低くすることがで
きる。さらに、固定体に設けた駆動用電極を電極保護膜
によって覆っているので、可動体が第1固定体に接触し
ても、相間で短絡が生じることがなく、極めて安全な動
作を維持することができる。
体と第2固定体の間を交互に吸引されながら回転動作す
るので、可動体と第1固定体および第2固定体の間の空
隙の支持機構が不必要になり、摺動部がなくなるため、
極めて低摩擦状態で可動体を駆動することができる。ま
た、摺動部材がなくなるため構造が簡単となるととも
に、製造が容易となり、製造コストを低くすることがで
きる。さらに、固定体に設けた駆動用電極を電極保護膜
によって覆っているので、可動体が第1固定体に接触し
ても、相間で短絡が生じることがなく、極めて安全な動
作を維持することができる。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
動体支持機構がなく、可動体が二つの固定体間を交互に
移動しながら駆動されるため、摺動部がなく、摩擦抵抗
による出力低減がなく、また、絶縁膜の負荷により駆動
電極における相間での短絡を防ぐことができ、極めて簡
素な構成の静電アクチュエータを提供できる効果があ
る。
動体支持機構がなく、可動体が二つの固定体間を交互に
移動しながら駆動されるため、摺動部がなく、摩擦抵抗
による出力低減がなく、また、絶縁膜の負荷により駆動
電極における相間での短絡を防ぐことができ、極めて簡
素な構成の静電アクチュエータを提供できる効果があ
る。
【図1】 本発明の第1の実施例を示す(a)側断面図
および(b)可動体の平面図である。
および(b)可動体の平面図である。
【図2】 本発明の第1の実施例の電圧パターンを示す
説明図である。
説明図である。
【図3】 本発明の第1の実施例の動作を示すA−A断
面に沿って展開した要部側断面図である。
面に沿って展開した要部側断面図である。
【図4】 本発明の第2の実施例を示す要部側断面図で
ある。
ある。
【図5】 本発明の第3の実施例を示す要部側断面図で
ある。
ある。
1:第1固定体、11、111〜118、:駆動用電
極、12:第1固定体基板、13:電極保護膜、14:
同電位化電極、2:第2固定体、21:固定体接地電
極、22:スペーサ、3:可動体、31、311〜31
3、:可動体電極、32:絶縁体、33:金属基板、3
4:絶縁膜、35、38:スルーホール、36:絶縁基
板、37:可動体接地電極、4:回転軸
極、12:第1固定体基板、13:電極保護膜、14:
同電位化電極、2:第2固定体、21:固定体接地電
極、22:スペーサ、3:可動体、31、311〜31
3、:可動体電極、32:絶縁体、33:金属基板、3
4:絶縁膜、35、38:スルーホール、36:絶縁基
板、37:可動体接地電極、4:回転軸
Claims (3)
- 【請求項1】 絶縁円板の表面に所定の角度ピッチで放
射状に複数個配置された駆動用電極を備えた第1固定体
と、前記第1固定体の駆動用電極に対向して所定の空隙
をもって配置され、その対向面の少なくとも一部に固定
体接地電極を持つ第2固定体と、前記第1の固定体およ
び第2固定体の間に空隙を介して配置され、前記駆動用
電極と対向し、かつ前記駆動用電極と所定の関係の角度
ピッチで放射状に配置された複数の可動体電極を持つ円
板状の可動体とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記第1固定体は、前記駆動用電極を覆う絶縁材料から
なる電極保護膜と、前記可動体が前記第1固定体に吸引
されたときに、前記可動体電極が接触し得るように前記
電極保護膜の表面より高い位置に設けられた同電位化電
極とを備え、前記可動体は、可動体電極を平板状の絶縁
体の表面より高い位置に設けたことを特徴とする静電ア
クチュエータ。 - 【請求項2】 前記可動体は、金属基板の表面に形成さ
れた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された前記可動体
電極と、前記可動体電極と前記金属基板とを電気的に接
続するスルーホールとを設けた請求項1記載の静電アク
チュエータ。 - 【請求項3】 前記可動体は、絶縁基板の一方の面に形
成された前記可動体電極と、前記絶縁基板の他方の面に
形成された平面状の接地電極と、前記可動体電極と前記
接地電極とを電気的に接続するスルーホールとを設けた
請求項1記載の静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34644095A JPH09163762A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34644095A JPH09163762A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09163762A true JPH09163762A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18383445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34644095A Pending JPH09163762A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09163762A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002084768A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Toto Ltd | 静電アクチュエータ |
CN108886330A (zh) * | 2016-03-17 | 2018-11-23 | 西铁城时计株式会社 | 静电式机电换能器 |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP34644095A patent/JPH09163762A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002084768A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Toto Ltd | 静電アクチュエータ |
CN108886330A (zh) * | 2016-03-17 | 2018-11-23 | 西铁城时计株式会社 | 静电式机电换能器 |
US10622917B2 (en) | 2016-03-17 | 2020-04-14 | Citizen Watch Co., Ltd. | Electrostatic-type electromechanical transducer |
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