KR100674250B1 - 정전흡인 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형화할 수 있음과 동시에, 큰 추진력을 발생할 수 있게 한 정전흡인 구동장치를 제공하는 것이다.

고정자(20)에 설치된 복수의 고정자측 전극(23)과 가동자(30)에 설치된 복수의 가동자측 전극(33)을 수직방향으로 돌출시킨 상태에서 서로 대향 배치한다. 좁은 공간에서도 상기 고정자측 전극(23)과 상기 가동자측 전극(33)과의 대향면적을 3차원적으로 넓게 확보할 수 있기 때문에, 양 전극 사이에 큰 정전 흡인력을 발생시킬 수 있고, 가동자(30)를 보다 큰 추진력으로 구동하는 것이 가능하게 된다.

Description

정전흡인 구동장치{ELECTRO STATIC ATTRACTION DRIVING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시형태로서의 정전흡인 구동장치를 나타내는 분해사시도,

도 2는 고정자와 가동자가 대향한 상태를 나타내고 있고, 도 1의 II-II 선에 있어서의 단면도,

도 3은 제 1 실시형태로서의 고정자의 구조를 부분적으로 나타내는 평면도,

도 4는 고정자와 고정자가 설치되는 기판의 일 구조를 나타내는 단면도,

도 5는 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 평면도,

도 6은 도 5에 나타내는 정전흡인 구동장치에 주어지는 전기신호의 일례를 나타내는 타이밍차트,

도 7은 정전흡인 구동장치의 동작을 각 단계별로 나타내는 도 4와 동일한 평면도,

도 8은 다른 구동방법을 설명하기 위한 도면으로, 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 도 5와 동일한 평면도,

도 9는 정전흡인 구동장치의 일례로서 렌즈 구동수단을 나타내는 정면도,

도 10은 특허문헌 1에 도 1로서 나타나 있는 정전흡인 구동장치의 개략 구성 을 나타내는 도,

도 11은 특허문헌 1에 도 2로서 나타나 있는 전기신호의 타이밍차트,

도 12는 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 정전흡인 구동장치의 정면도,

도 13은 제 2 실시형태의 변형예를 나타내는 정전흡인 구동장치의 정면도,

도 14는 본 발명의 제 4 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타내는 사시도,

도 15는 본 발명의 제 5 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타내는 사시도,

도 16은 도 15의 가동자를 사용한 정전흡인 구동장치의 단면도,

도 17은 본 발명의 제 6 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타내는 사시도,

도 18은 도 17의 가동자를 사용한 정전흡인 구동장치의 단면도,

도 19는 제전수단을 구비한 정전흡인 구동장치를 나타내는 정면도,

도 20은 본 발명의 실시형태로서 정전흡인 구동장치를 나타내는 분해사시도,

도 21a는 고정자에 설치된 고정자측 전극을 나타내는 확대 평면도,

도 21b는 가동자에 설치된 가동자측 전극을 나타내는 확대 평면도,

도 22는 고정자와 가동자가 대향하는 조합상태를 나타내고 있고, 도 20의 III-III선에 있어서의 단면도,

도 23은 도 21a, 도 21b에 나타내는 고정자측 전극과 가동자측 전극이 대향 배치되어 있는 상태를 나타내는 확대 평면도,

도 24는 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 평면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정전흡인 구동장치 20 : 고정자

20a : 대향면(고정자 대향면) 21 : 안내홈(가이드수단)

23 : 고정자측 전극 24 : 도전부

26 : 도전 패드 30 : 가동자

30a : 대향면(가동자 대향면) 31 : 안내 볼록부(가이드수단)

33 : 가동자측 전극 35 : 테이퍼부

40 : 기판 50 : 렌즈 홀더

51 : 후크부 210 : 정전흡인 구동장치

220 : 고정자 220a : 대향면(고정자 대향면)

221 : 안내홈(가이드수단) 221a : 안내홈의 제 1 사면

221b : 안내홈의 제 2 사면 223 : 고정자측 전극

225, 235 : 벽부 230 : 가동자

230a : 대향면(가동자 대향면) 231 : 안내 볼록부(가이드수단)

231a : 경사면 233 : 가동자측 전극

234 : 유지홈(가이드수단) 234a : 유지홈의 제 1 사면

234b : 유지홈의 제 2 사면

236a, 236b, 236c, 236d : 유지구멍(가이드수단)

237 : 방호벽 238A, 238B : 순환홈(가이드수단)

238a, 238b : 평행홈 238c, 238d : U자홈

241, 243 : 구체(가이드수단) 242 : 원주체(가이드수단)

251, 252 : 도전막 253 : 스위치부재

310 : 정전흡인 구동장치 320 : 고정자

320a : 고정자의 대향면 321 : 안내홈(가이드수단)

323 : 고정자측 전극 330 : 가동자

330a : 가동자의 대향면 331 : 유지홈(가이드수단)

333, 333A, 333B, 333C, 333D, 333E : 가동자측 전극

341 : 구체(가이드수단) 350 : 제전용 케이블

360 : 트랜지스터(변환수단)

본 발명은 정전력으로 구동되는 정전흡인 구동장치에 관한 것으로, 특히 더욱 큰 정전력(쿨롱력)을 얻어 큰 추진력을 발생할 수 있도록 한 정전흡인 구동장치에 관한 것이다.

종래의 정전흡인 구동장치에 관한 선행 기술 문헌으로서는, 예를 들면 이하의 특허문헌 1 등이 존재하고 있다. 도 10은 특허문헌 1의 도 1에 나타나 있는 정전흡인 구동장치의 개략 구성을 나타내는 도, 도 11은 마찬가지로 도 2로서 전극에 인가되는 전기신호를 나타내는 타이밍차트이다.

이 정전흡인 구동장치에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 제 1 고정자(2a)와 제 2 고정자(2b)가 소정의 거리를 둔 상태에서 서로 대향 배치되고, 그 사이에 슬라이드 이동하는 가동자(3)가 배치되어 있다.

상기 제 1 고정자(2a)에는 소정방향으로 차례로 배열된 3계통의 전극(A, B, C)(제 1 전극)이 설치되고, 상기 제 2 고정자(2b)에는 똑같은 1계통의 전극(D)이 설치되어 있다. 또 상기 가동자(3)는 한쪽의 표면에 상기 제 1 고정자(2a)의 각 전극(A, B, C)의 전극 피치에 대응하여 설치된 전극부(3a)와, 다른쪽의 표면에 상기 제 2 고정자(2b)에 대향하여 설치된 평탄한 전극부(3d)를 가지고 있고, 상기 양 전극부(3a 및 3d)는 동일 전위로 유지되는 1계통의 전극(E)(제 3 전극)을 형성하고 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 고정자(2a)에 설치되는 전극(A)에 전압을 인가하여, 전극(A)의 전위를 가동자(3)에 설치되는 전극(E)의 전위보다도 높게 하면, 전극(A)와 전극(E)의 사이에서 작용하는 정전력(쿨롱력)에 의하여 가동자(3)는 제 1 고정자(2a)측으로 흡인된다. 그때 전극(A)과 전극부(3a)가 딱 겹치는 상태가 가장 안정적이기 때문에, 가동자(3)는 전극(A)과 전극부(3a)가 서로 겹치도록 전극(A)으로부터 작용력을 받는다. 계속해서 전압을 인가하는 전극을 제 2 고정자(2b)에 설치되는 전극(D)으로 변환하면, 가동자(3)는 제 2 고정자(2b)측으로 흡인된다. 또한 전압을 인가하는 전극을 고정자(2a)에 설치되는 전극(B)으로 변환하면, 전극(A)에 전압을 인가하였을 때와 동일한 메카니즘에 의하여 가동자(3)는 전극(B)과 전극부(3a)가 서로 겹치도록 전극(B)으로부터 작용력을 받는다. 이와 같은 일련의 동작, 즉 전압을 전압원(6)으로부터 스위칭회로(5)를 거쳐 전극(A) → 전극(D) → 전극(B) → 전극(D) → 전극(C) → 전극(D) → 전극(A) …로 차례로 반복하여 인가함[제 1 고정자(2a)에 설치되는 전극(A∼C)과 제 2 고정자(2b)에 설치되는 전극(D)으로 교대에 전압을 인가함 과 동시에, 제 1 고정자(2a)에 설치되는 전극을 상기 소정방향으로 차례로 변환한다]으로써, 가동자(3)는 미시적으로는 상하 진동을 하면서, 거시적으로는 제 1 고정자에 배열된 전극의 배열방향(도면에 있어서 오른쪽)으로 구동되도록 되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2001-346385호 공보

상기와 같은 정전흡인 구동장치를, 예를 들면 카메라 등에 탑재하여 오토 포커스를 위해 렌즈를 이동시키기 위한 구동장치로서 사용하는 경우에는, 렌즈를 이동시키는 만큼의 추진력을 얻는 것, 및 그때의 이동속도나 응답속도 등을 높일 필요가 있다. 그리고 그것을 위해서는 큰 정전력(쿨롱력)을 발생시킴으로써 큰 추진력을 얻을 수 있는 정전흡인 구동장치로 할 필요가 있다.

여기서 상기 정전력은 일반적으로 인가전압의 2승 및 전극 사이의 대향면적에 비례함과 동시에, 갭의 간극 치수의 2승에 반비례한다는 성질을 가진다. 따라서 이들 각 요소를 최적의 값으로 설정함으로써 큰 정전력을 얻는 것이 가능하게 된다.

그러나, 상기 인가전압을 높이기 위해서는 카메라에 탑재 가능한 전지나 내 전압 등에 의한 문제로부터의 제약이 있다. 또 갭의 간극 치수를 좁히는 것에도 가공 정밀도의 문제 등으로부터 당연히 한계가 있다.

또 상기 종래의 정전흡인 구동장치는, 제 1, 제 2 고정자(2a, 2b)측의 각 전극과 가동자(3)측의 전극이 평면적으로 대향하는 구성이다. 이 때문에 상기 전극 사이의 대향면적을 넓게 하기 위해서는 상기 제 1 고정자(2a), 제 2 고정자(2b) 및 가동자(3)에 설치된 각 전극의 면적을 평면적으로 크게 할 필요가 있으나, 그렇게 하면 정전흡인 구동장치 자체가 대형화된다. 또한 상기 가동자(3)의 중량도 증가하기 때문에, 오히려 가동자(3)의 이동속도나 응답속도를 저하시킨다는 문제가 있다.

또 다른 문제점으로서, 상기 정전흡인 구동장치가 발생하는 정전 흡인력은 미소하기 때문에, 발생한 정전 흡인력을 효율 좋게 이용할 필요가 있고, 그것을 위해서는 가동자와 고정자와의 사이의 슬라이딩 마찰 등을 가능한 한 저감하는 것이 필요하게 된다.

이 점에 관하여, 상기 특허문헌 1에 나타내는 정전흡인 구동장치에서는 그 도 14, 도 16 내지 도 18 등에 나타내는 바와 같이 고정자(2a) 또는 가동자(3)의 한쪽에 설치된 스토퍼(10)와, 다른쪽에 전극의 양쪽 끝에 설치된 영역(8)이 단지 접촉하면서 슬라이딩하는 구성이다. 이 때문에 정전 흡인력의 일부가 마찰열 등으로 하여 잃기 쉽고, 가동자의 구동효율을 높일 수 없다는 문제가 있다.

또한 상기 종래의 정전흡인 구동장치에서는 제 1 고정자(2a)의 제 1 전극(전극 A, B, C 중 어느 하나)에 높은 전위를 주면, 상기 제 1 고정자(2a)측의 제 1 전극에 양전하가 발생하고, 가동자(3)측의 제 3 전극(E 전극)으로 음전하가 유도된다. 마찬가지로 제 2 고정자(2b)의 제 2 전극(D 전극)에 높은 전위를 주면, 상기 제 2 고정자(2b)의 제 2 전극에 양전하가 발생하고, 가동자(3)측의 제 3 전극(E 전극)으로 음전하가 유도된다.

이와 같이, 가동자(3)측의 제 3 전극(E 전극)으로 음전하가 계속해서 유도되면, 가동자(3)에 음전하가 대전되기 때문에, 상기 가동자(3)측을 제전하지 않을 경우 에는 가동자(3)의 움직임이 둔해져, 이동속도나 응답속도가 저하되기 쉬워진다는 문제가 있다.

이점, 상기 특허문헌 1에는 상기 가동자(3)의 한쪽 면에 설치된 전극부(3a)와다른쪽 면에 설치된 전극부(3d)가 동일 전위로 유지되어 있다라고 기재되고, 또 특허문헌 1의 도 6에는 가동자(3)에 설치된 전극(F)이 접지되어 있다라고 개시되어 있으며, 이와 같이 가동자(3)를 동일 전위, 특히 그라운드전위로 설정하는 것이 가능하게 되면, 상기한 바와 같은 문제는 생기지 않게 된다.

그러나, 상기 특허문헌 1에서는 가동자(3)를 도전체 또는 저저항체로 형성하면, 외력 등을 받아 가동자(3)가 경사졌을 때에, 상기 제 1 고정자(2a)측의 제 1 전극과 제 2 고정자(2b)측의 제 2 전극이 상기 가동자(3)를 거쳐 단락될 위험성이 있기때문에, 특허문헌 1에서는 상기 가동자(3)를 절연체로 형성할 필요가 있다. 이 때문에 상기 가동자(3)의 한쪽 면에 설치된 전극부(3a)와 다른쪽 면에 설치된 전극부(3d)를 동일 전위로 하기 위해서는 가동자(3)의 표면에 전극부(3a)와 전극부(3b)를 연결하는 전용 패턴선 등을 형성할 필요가 있다. 따라서 가동자(3)와 그라 운드전위와의 사이를 접속하기 위한 제전용 케이블은 상기 패턴선에 접속할 필요가 있어, 자유롭게 이동하는 가동자(3)에 대한 제전용 케이블의 접속의 자유도가 구속되기 쉽고, 장치 전체의 조립성이 저하되기 쉽다는 문제가 있다.

한편, 상기 종래의 정전흡인 구동장치는, 가동자(3)가 미시적으로는 상하진동을 하면서, 거시적으로는 제 1 고정자(2a)에 배열된 제 1 전극의 배열방향(이동방향)으로 차례로 구동되는 구성이다.

즉, 가동자(3)의 배열방향의 이동량(변위 X)은, 가동자(3)가 제 1 전극(1)에 흡인되는 상방향으로의 이동시에는 커지고, 가동자가 제 2 전극에 흡인되는 하방향으로의 이동시에는 작아지는 구성이다. 이 때문에, 가동자(3)가 제 1 고정자(2a)와 제 2 고정자(2b)의 사이를 상하이동하면서 이동하기 때문에, 이른바 평활 구동성이 뒤떨어진다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 소형화할 수 있음과 동시에, 큰 추진력을 발생할 수 있게 한 정전흡인 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또 다른 본 발명의 목적은 고정자와 가동자 사이의 마찰저항을 저감하여, 상기 가동자를 안정되게 이동시킬 수 있게 한 정전흡인 구동장치를 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제전용 케이블의 접속의 자유도를 높임으로써 장치의 조립성을 향상시키는 것을 가능하게 하는 정전흡인 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또 동시에 본 발명은 가동자의 평활 구동성을 높인 정전흡인 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 정전흡인 구동장치는, 이동방향을 따라 연장 설치된 고정자와, 상기 고정자에 대향 배치된 가동자와, 상기 고정자에 설치되고 또한 상기 가동자에 대향하는 고정자 대향면으로부터 상기 가동자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에 상기 이동방향으로 정렬된 고정자측 전극과, 상기 가동자측에 설치되고 또한 상기 고정자 대향면에 대향하는 가동자 대향면으로부터 상기 고정자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향에 대하여 정렬된 가동자측 전극을 가지고,

상기 고정자측 전극과 가동자측 전극이, 상기 이동방향과 직교하고 또한 상기양 대향면끼리가 대향하는 방향과 직교하는 폭방향을 향하여 서로 대향 배치되어 있으며, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 상기 이동방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기에 있어서, 또 상기 고정자측의 대향면에는 복수의 고정자측 전극이 상기 이동방향 및 상기 폭방향을 따라 소정의 간격으로 규칙 바르게 배치되고, 상기 가동자측의 대향면에는 복수의 가동자측 전극이 상기 고정자측 전극과는 겹치지 않는 위치에 규칙 바르게 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 정전흡인 구동장치에서는 복수의 가동자측 전극과 복수의 고정자 측 전극이 3차원적으로 대향 배치되어 있기 때문에, 전극 사이에 넓은 대향면적을 확보할 수 있어, 정전 흡인력을 높일 수 있다. 이 때문에 큰 추진력을 얻는 것이 가능하게 되어 종래에 비하여 더욱 중량물을 반송하는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, 상기 폭방향으로 늘어서는 복수의 상기 고정자측 전극을 도통 접속하여 형성한 복수의 전극군이, 상기 이동방향으로 간격을 두고 평행하게 늘어서 있고, 2상 이상의 전기신호가 하나하나의 전극군에 주어짐으로써 상기 가동자가 구동되도록 할 수 있다.

또 상기 가동자가, 소정의 저항을 거쳐 접지되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 가동자와 접지전위와의 사이의 전기적인 접속의 상태가, 소정의 타이밍으로 변환되는 것이다.

상기 수단에서는 가동자측에 대전하기 쉬운 전하를 방출할 수 있기 때문에, 가동자의 움직임을 신속하게 할 수 있다. 즉, 가동자의 이동속도나 응답속도를 높일 수 있다.

또, 본 발명은 고정자측 전극이 설치된 고정자와, 가동자측 전극을 가짐과 동시에 상기 고정자에 대향하면서 이동방향으로 이동하는 가동자를 구비하고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서,

상기 가동자를 상기 이동방향으로 안내하는 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명은 이동방향을 따라 연장 설치된 고정자와, 상기 고정자에 대향 배치된 가동자와, 상기 고정자에 설치되고, 또한 상기 가동자에 대향하는 고정자대향면으로부터 상기 가동자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에 상기 이동방향으로 정렬된 고정자측 전극과, 상기 가동자측에 설치되고, 또한 상기 고정자 대향면에 대향하는 가동자 대향면으로부터 상기 고정자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에 상기 이동방향에 대하여 정렬된 가동자측 전극을 가지고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극이 상기 이동방향과 직교하고, 또한 상기 양 대향면끼리가 대향하는 방향과 직교하는 폭방향을 향하여 서로 대향 배치되어 있고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 상기 이동방향으로 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서,

상기 가동자를 상기 이동방향으로 안내하는 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 정전흡인 구동장치에서는 가동자와 고정자와의 사이의 슬라이딩마찰을 저감할 수 있다. 따라서, 정전 흡인력을 효율 좋게 이용하는 것이 가능하게 되어 가동자를 높은 효율로 구동할 수 있다.

예를 들면 상기 가이드수단이 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 상기 이동방향을 따라 직선형상으로 형성된 안내홈과, 다른쪽 대향면에 설치되고, 또한 상기 안내홈으로 들어간 상태에서 상기 이동방향을 따라 자유롭게 이동하는 슬라이딩 볼록부에 의하여 형성되어 있는 것으로서 구성할 수 있다.

또는 상기 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 전동 자유롭게 설치된 전동체와, 다른쪽 대향면에 상기 전동체의 구름방향을 이동방향으로 안내하는 직선형상의 안내홈에 의하여 형성되어 있는 것이다.

상기 수단에서는 가동자를 이동방향으로 직선적으로 이동시킬 수 있다.

상기 홈은 제 1 사면과 상기 제 1 사면에 소정의 끼인각을 거쳐 대향하는 제 2 사면을 가지는 V 자홈 또는 사다리꼴홈으로 형성되어 있는 것이다.

또 상기 전동체는, 구체 또는 원주체로 형성되어 있는 것으로서 구성할 수 있다.

또 상기 전동체로서, 제 1 원주체와 제 2 원주체가 설치되어 있고, 상기 제 1 원주체의 회전축과 상기 제 2 원주체의 회전축이 다른 방향으로 경사져 설치되어 있는 것으로서 구성하는 것도 가능하다.

또 다른 구성으로서는, 상기 한쪽의 대향면에는 상기 안내홈에 대향하여 연장되는 유지홈이 형성되어 있고, 상기 구체가 상기 안내홈과 유지홈과의 사이에 전동 자유롭게 설치되어 있는 것이다.

상기에 있어서는, 상기 유지홈의 양 측에는 상기 이동방향을 따라 연장되는 벽부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또 상기 한쪽의 대향면에는 정사각형상으로 이루어지는 유지구멍이 형성되어 있고, 이 유지구멍 내에 상기 구체가 전동 자유롭게 설치되어 있는 것으로 할 수도 있다.

나아가서는 상기 가동자의 대향면에는 이동방향을 따라 평행하게 연장되는 깊이치수가 다른 1쌍의 평행홈과 상기 평행홈의 양쪽 끝끼리를 연결하는 1쌍의 U 자홈으로 형성된 대략 O자형상의 순환홈과, 상기 순환홈 내를 자유롭게 이동하는 복수의 구체가 설치되어 있고, 상기 고정자에는 상기 1쌍의 평행홈 중의 깊이치수가 얕은 홈에 대향하는 안내홈이 상기 이동방향을 따라 형성되어 있는 것으로서 구성한 것이어도 좋다.

또한 표면이 도전막으로 덮힌 상기 고정자측의 안내홈과, 마찬가지로 표면이 도전막으로 덮힌 가동자측의 유지홈과, 상기 안내홈과 유지홈과의 사이를 자유롭게 전동하는 도전성의 구체와, 상기 고정자측의 도전막에 접속된 저항과, 소정의 신호에 따라 상기 저항과 그라운드와의 사이를 도통상태와 비도통상태로 변환하는 스위치부재로 이루어지는 제전수단이 설치되어 있는 구성으로 한 것이 바람직하다.

상기 수단에서는 가동자에 대전하고 있는 전하를 제전할 수 있어, 가동자의 이동속도나 응답속도를 높이는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명은, 고정자측 전극이 설치된 고정자와, 가동자측 전극을 가짐과 동시에 상기 고정자에 대향하면서 이동방향으로 이동 가능하게 지지된 가동자와, 상기 고정자측 전극에 소정의 전압신호를 주는 신호원을 구비하고, 상기 가동자가 상기 고정자측 전극과 상기 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서, 상기 가동자가, 도전체 또는 저저항체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기에 있어서, 상기 가동자가 저저항의 실리콘으로 형성되어 있는 것, 또는 상기 가동자측 전극 및 가동자의 전체가, 도전성 수지에 저저항재료를 혼련시킨 수지로 형성되어 있는 것으로서 구성할 수 있다.

본 발명에서는 가동자 전체를 도전체 또는 저저항체로 형성할 수 있기 때문 에, 제전용 케이블을 가동자의 임의의 위치에 접속할 수 있다. 이 때문에 가동자 자체의 움직임을 구속하는 일 없이 제전용 케이블 배선을 위한 자유도를 높일 수 있다. 이 때문에 장치 전체의 조립성을 향상시킬 수 있다.

상기 가동자의 저항치가, 1Ω 이상 1kΩ 이하의 범위로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수단에서는 가동자의 절연파괴와 내압을 어느 정도 유지하면서, 가동자의 응답성을 양호한 것으로 하는 것이 가능하게 된다.

또 상기 가동자측 전극 및 고정자측 전극이, 상기 가동자 또는 고정자의 한쪽의 대향면으로부터 다른쪽의 대향면을 향하여 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향으로 평행하게 되는 1쌍의 긴 변부와 상기 이동방향의 양쪽 끝에 설치되는 1쌍의 짧은 변부를 가지고 있고, 상기 1쌍의 짧은 변부가 상기 이동방향으로 볼록해지는 곡면으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수단에서는 정전 흡인력의 급격한 변동을 방지할 수 있기 때문에, 가동자의 평활 구동성을 향상시킬 수 있다.

상기 가동자와 그라운드 전위와의 사이에 제전수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수단에서는 가동자를 확실하게 제전할 수 있기 때문에, 가동자의 이동속도나 응답속도의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태로서의 정전흡인 구동장치를 나타내는 분해사시도, 도 2는 고정자와 가동자가 대향한 상태를 나타내고 있고, 도 1의 II-II선에 있 어서의 단면도이다. 도 3은 제 1 실시형태로서의 고정자의 구조를 부분적으로 나타내는 평면도, 도 4는 고정자와 고정자가 설치되는 기판의 일 구조를 나타내는 단면도이다. 또한, 이하에 있어서는 도시 Y1 방향이 이동방향, X 방향이 폭방향, Z 방향이 높이 방향이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 정전흡인 구동장치(10)는 높이방향의 도시 Z2측에 설치된 고정자(20)와, 도시 Z1측에 설치된 가동자(30)를 가지고 있다.

상기 고정자(20)는, 이동방향인 Y 방향으로 연장 설치된 평판형상의 부재 이고, 예를 들면 실리콘 등의 절연성 재료로 형성되어 있다. 상기 고정자(20)의 대향면(고정자측 대향면)(20a)(Z1측)의 폭방향(X 방향)의 양쪽 끝부에는 이동방향(Y 방향)을 따라 서로 평행하게 연장되는 1쌍의 V자형상의 안내홈(21, 21)이 설치되어 있다. 상기 안내홈(21, 21)의 표면은 마찰저항이 작은 평활면으로 형성되어 있다.

한편, 상기 가동자(30)의 이동(Y)방향의 길이치수는, 상기 고정자(20)보다도 짧은 치수로 형성되어 있다. 상기 가동자(30)는 도전재료로 형성되어 있다. 또는 실리콘 등의 절연재료로 형성한 가동자(30)의 한쪽 면에 도전성의 평판 등이 설치되어 대향면(가동자측 대향면)(30a)으로 한 것이어도 좋다.

상기 가동자(30)의 대향면(30a)(Z2)측의 폭방향(X 방향)의 양쪽 끝부에는 이동방향(Y 방향)을 따라 서로 평행하게 연장되는 1쌍의 안내 볼록부(31, 31)가 설치되어 있다. 상기 1쌍의 안내 볼록부(31, 31)의 표면도 마찰저항이 작은 평활면으로 형성되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자(20)의 대향면(20a)과 가동자(30)의 대향면(30a)을 대향시키면, 상기 1쌍의 안내 볼록부(31, 31)가 상기 안내홈(21, 21)에 끼워 맞추듯이 삽입되어 상기 정전흡인 구동장치(10)가 맞붙여진다. 이 상태에 있어서, 상기 가동자(30)에 이동방향의 힘을 주면, 상기 가동자(30)를 Y 방향(이동방향)으로 직선적으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 이 실시형태에 있어서의 상기 안내홈(21, 21)과 상기 1쌍의 안내 볼록부(31, 31)는, 상기 가동자(30)를 이동방향으로 안내하는 가이드수단으로서 기능하고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 상기 고정자(20)의 상기 대향면(20a)상에는 평판형상의 고정자측 전극(23)이 복수 설치되어 있다. 상기 고정자측 전극(23)은, 예를 들면 구리 등의 도전성 금속을 Z 방향으로 수직으로 도금 성장시킴으로써 형성되어 있다. 상기 고정자측 전극(23)의 방향은, 폭이 넓은 전극면을 따르는 방향이 상기 이동(Y)방향에 대하여 평행이 되도록, 즉 상기 전극면이 폭방향에 대하여 수직이 되도록 형성되어 있다. 그리고 이와 같은 복수의 고정자측 전극(23)이, 상기 이동방향 및 폭방향을 따라 상기 대향면(20a)상에 등간격으로 규칙 바르게 정렬되어 있다.

도 3에 나타내는 실시형태에서는 X 방향(폭방향)으로 6열 형성된 고정자측 전극(23)이, Y 방향(이동방향)으로 소정의 간격을 두고 N행 형성되어 있다. 또한 상기 고정자측 전극(23)의 줄은, 상기한 바와 같은 N행 6열로 한정되는 것이 아니라, 이것보다도 많은 배열이어도 좋고, 적은 배열이어도 좋다.

도 3에 제 1 실시형태로서 나타내는 것에서는 상기 고정자(20)의 대향면(20a), 즉 상기 고정자측 전극(23)의 기초부에 도시 X 방향으로 연장되는 복수의 도전부(24)가 Y 방향으로 N행 형성되어 있고, 각 도전부(24)는 1행마다 6개(6열)의 고정자측 전극(23)이 모두 동일 전위가 되도록 도통 접속된 전극군이 형성되어 있다. 단, 이동방향(Y) 방향에 인접하는 상기 도전부(24)의 사이는 절단되어 있고, 각 전극군끼리는 전기적으로 절연된 상태에 있다. 그리고 상기 각 도전부(24)는 각 전극군별로 고정자(20)의 외부로 인출되어 있고, 각 전극군별로 전압이 인가되도록 되어 있다.

상기 각 도전부(24)를 외부로 인출하는 방법으로서는, 예를 들면 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 고정자(20)에 높이방향으로 관통하는 관통구멍(25)을 Y 방향으로 N행 형성하고, 상기 관통구멍(25)을 거쳐 상기 각 도전부(24)로부터 연장되는 인출 도전부(24a)를 상기 고정자(20)의 하면(Z2측의 면)으로 각각 인출하도록 하면 된다. 이 경우, 상기 각 도전부(24)는 1행마다 상기 고정자(20)의 하면에 대응하여 형성된 복수의 도전 패드(26a, 26b, …)(도 4 참조)를 거쳐 고정자(20)의 외부로 인출하는 것이 가능하다.

또한 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 고정자(20)의 하부에 상기 고정자(20)를 고정하는 다층구조로 이루어지는 기판(40)을 설치하도록 하는 것이 바람직하다. 이 기판(40)상에는 상기 도전 패드(26a, 26b, …)에 대응하는 복수의 도전성 접속 패드(41a, 41b, …)가 형성되어 있다. 따라서 고정자(20)를 기판(40)에 가압하고, 도전 패드(26a, 26b, …)를 접속 패드(41a, 41b, …)에 각각 가압함으로써 또는 상기 도전 패드(26, 26, …)와 접속 패드(41a, 41b, …)의 사이에 도전성 접착제를 마련함으로써 각 도전 패드(26a, 26b, …)와 각 접속 패드(41a, 41b, …)를 전기적 으로 접속하는 것이 용이하게 된다.

상기 기판(40)에는 판두께(Z)방향으로 연장되는 복수의 관통구멍(42)과 이동방향으로 연장되는 복수의 도전층(43) 등이 형성되어 있고, 각 접속 패드(41a, 41b, …)끼리가 상기 관통구멍(42)과 도전층(43)을 거쳐 접속할 수 있게 되어 있다. 예를 들면 도 4에 나타내는 실시형태에서는 상기 접속 패드(41a, 41e, 41i)가 관통구멍(42a, 42b, 42c)과 도전층(43a)을 거쳐 접속되어 있다. 이하와 마찬가지로 상기 접속 패드(41b)와 접속 패드(41f)가 접속되고, 접속 패드(41c)와 접속 패드(41g)가 접속되며, 접속 패드(41d)와 접속 패드(41h)가 접속되어 있다. 따라서 예를 들면 고정자(20)에서는 도전 패드(26a)에 접속되어 있는 1개의 전극군과, 도전 패드(26e)에 접속되어 있는 1개의 전극군 및 도전 패드(26i)에 접속되어 있는 1개의 전극군을 전기적으로 접속할 수 있고, 이들을 1개의 그룹(예를 들면 A상 전극군)으로 하여 취급하는 것이 가능하게 되다.

마찬가지로 도전 패드(26b)에 접속되어 있는 1개의 전극군과 도전 패드(26f)에 접속되어 있는 1개의 전극군을 예를 들면 B상 전극군으로 하고, 도전 패드(26c)에 접속되어 있는 1개의 전극군과 도전 패드(26g)에 접속되어 있는 1개의 전극군을 예를 들면 C상 전극군으로 하고, 도전 패드(26d)에 접속되어 있는 1개의 전극군과 도전 패드(26h)에 접속되어 있는 1개의 전극군을 예를 들면 D상 전극군으로 할 수 있다.

한편, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 가동자(30)측의 대향면(가동자 전극면)(30a)에도 평판형상의 가동자측 전극(33)이 복수 설치되어 있다. 상기 가동자 측 전극(33)은, 상기 고정자(20)의 경우와 같이 구리 등의 도전성 금속을 Z 방향으로 수직으로 도금 성장시킴으로써 형성되어 있고, 폭이 넓은 전극면을 따르는 방향을 이동(Y)방향으로 평행하게 한 상태에서 상기 이동방향 및 폭방향을 따라 등간격으로 규칙 바르게 정렬되어 있다. 또한 도 1에 나타내는 본 실시형태에서는 가동자측 전극(33)이 가동자(30)의 대향면(30a)상에 7행 5열로 형성되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 상기 고정자측 전극(23)의 폭방향의 전극간격(W1)은 상기 가동자측 전극(33)의 폭방향의 두께 치수(t2)보다도 넓고, 마찬가지로 상기 가동자측 전극(33)의 폭방향의 전극간격(W2)은 상기 고정자측 전극(23)의 폭방향의 두께 치수(t1)보다도 넓게 형성되어 있다. 따라서 폭방향에 인접하는 고정자측 전극(23)과 고정자측 전극(23)과의 사이에 상기 가동자측 전극(33)이 삽입되어 있고, 상기 고정자측 전극(23)의 전극면과 가동자측 전극(33)의 전극면이 서로 대향하도록 배치되어 있다.

또한 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 고정자측 전극(23) 및 가동자측 전극(33)의 Z방향의 높이 치수는, 상기 고정자(20)와 가동자(30)가 맞붙여진 상태에 있어서, 상기 고정자측 전극(23) 및 가동자측 전극(33)의 앞쪽 끝이, 상기 대향면(20a) 및 대향면(30a)의 표면에 맞닿지 않을 정도로 설정되어 있다.

도 2에 나타내는 상태에서는 상기 고정자측 전극(23)의 전극면과 가동자측 전극(33)의 전극면이 서로 평행한 상태로 대향 배치되어 있다. 이 때문에 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 사이에 전위차를 주면, 상기 고정자측 전극(23)의 전극면과 가동자측 전극(33)의 전극면이 서로 대향하는 각각의 부분에 콘덴서가 형성된다.

그리고, 본 실시형태에 나타내는 정전흡인 구동장치에서는 복수의 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)을 3차원적으로 대향시킬 수 있기 때문에, 콘덴서를 형성하는 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 대향 면적을 종래 이상으로 확대할 수 있게 되어 있다. 따라서 뒤에서 설명하는 바와 같이 큰 정전 흡인력을 발생시킬 수 있어 가동자(30)를 큰 추진력으로 구동하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 5는 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 평면도이고, 이동방향(Y 방향)으로 2열 늘어서는 고정자측 전극(23, 23)의 사이에 가동자측 전극(33)의 1열분이 대향 배치되어 있는 모양을 나타내고 있다. 또 도 6은 도 5에 나타내는 정전흡인 구동장치에 주어지는 전기신호의 일례를 나타내는 타이밍차트도, 도 7은 정전흡인 구동장치의 동작을 각 단계별로 나타내는 도 4와 동일한 평면도 로서, 단계 1은 A상 전극군 및 D상 전극군에 전압을 인가한 상태, 단계 2는 B상 전극군 및 D상 전극군에 전압을 인가한 상태, 단계 3은 B상 전극군 및 E상 전극군에 전압을 인가한 상태, 단계 4는 C상 전극군 및 E상 전극군에 전압을 인가한 상태, 단계 5는 A상 전극군 및 C상 전극군에 전압을 인가한 상태를 각각 나타내고 있다. 또한 도 5 및 도 7에서는 A상 내지 E상의 전극군을 형성하는 고정자 전극(23)을 부호 A 내지 E로 나타내고, 이동방향에 부착된 번호는, 제 1행째, 제 2행째 등의 행 번호를 나타내고 있다. 또 도 7의 단계 1 내지 단계 5에서는 전압이 인가된 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)을 해칭으로 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이 이동방향(Y 방향)의 줄을 행, 폭방향(X 방향)의 줄을 열로 하고, Y2측의 제 1행째, 제 6행, 제 11행, …, 제(5n-4)행째의 고정자 전극(23)을 E상 전극군, 제 2행, 제 7행, 제 12행, …, 제(5n-3)행째를 A상 전극군, 제3행, 제 8행, 제 13행, …, 제(5n-2)행째를 B상 전극군, 제 4행, 제 9행, 제 14행, …, 제(5n-1)행째를 C상 전극군, 그리고 제 5행, 제 10행, 제 15행, …, 제 5n행째를 D상 전극군으로 한다. 또 가동자(30)는 모든 가동자측 전극(33)이 전기적으로 접속되어 있으나, 설명의 형편상 도시 Y2측으로부터 가동자측 전극(33a), 가동자측 전극(33b), 가동자측 전극(33c), 가동자측 전극(33d …)으로 한다.

또 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자측 전극(23)의 길이 치수를 L1a, 서로 인접하는 고정자측 전극(23)의 이동방향의 전극간격을 L1b, 상기 가동자측 전극(33)의 길이치수를 L2a, 서로 인접하는 가동자측 전극(33)의 이동방향의 전극 간격을 L2b라 하면, 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 관계는 L1a < L2a 이고, 이동방향 중 어느 하나의 위치에 있어서 고정자측 전극(23)의 전극면과 가동자측 전극(33)의 전극면이 대향하고, 상기 대향전극 사이에 콘덴서가 형성되도록 되어 있다.

또한 상기 고정자측 전극(23)의 길이치수를 L1a, 고정자측 전극(23)의 이동방향의 전극간격을 L1b, 가동자측 전극(33)의 길이치수를 L2a 및 이동방향의 전극간격을 L2b로, 상기 A상 전극군, B상 전극군, … 등의 상수(구동상수)는, 이하의 수학식 1의 관계가 성립하도록 형성되어 있다.

상기 5개의 A상 전극군, B상 전극군, C상 전극군, D상 전극군, E상 전극군에는 도 6에 나타내는 바와 같은 소정의 전기신호가 주어진다. 즉, 단계 1에서는 A상 전극군과 D상 전극군이 인가되고, 단계 2에서는 B상 전극군과 D상 전극군이 인가되고, 단계 3에서는 B상 전극군과 E상 전극군이 인가되고, 단계 4에서는 C상 전극군과 E상 전극군이 인가되고, 단계 5에서는 A상 전극군과 C상 전극군이 인가된다. 그리고 이들 각 단계는 단계 1 → 단계 2 → 단계 3 → 단계 4 → 단계 5 → 단계 1 → 단계 2 → …의 순서로 반복된다.

상기 정전흡인 구동장치(10)가 예를 들면 도 7의 단계 1(도 5도 마찬가지)에 나타내는 바와 같은 초기 상태, 즉 가동자측 전극(33a, 33c, 33e)이 각각 E상 전극군을 구성하는 고정자측 전극(23)과 A상 전극군을 구성하는 고정자측 전극(23)과의 사이에 부분적으로 걸쳐 대향하고, 또한 가동자측 전극(33b, 33d)은 C상 전극군을 구성하는 고정자측 전극(23)에만 대향하고 있는 상태에 있었다고 한다.

이 초기상태로부터, 단계 1에 나타내는 바와 같이 A상 전극군과 D상 전극군에 소정의 전압이 동시에 인가되면, 제 2행째에 위치하는 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)과 상기 가동자측 전극(33a)은 부분적으로 대향하고 있기 때문에, 이 사이에 정전 흡인력(쿨롱력)이 작용하고, 상기 가동자측 전극(33a)은 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)(제 2행째)에 흡인된다. 단, 상기 A상 전극 군을 형성하는 고정자측 전극(23, 23)은 가동자측 전극(33a)의 폭방향의 양쪽 끝에 설치되어 있기 때문에, 상기 정전 흡인력 중 폭(X)방향으로 작용하는 성분은 서로 상쇄된다. 한편, 상기 정전 흡인력 중 이동(Y)방향의 성분은 잔존하기 때문에, 상기 가동자측 전극(33a)은 Y1방향으로 이동된다.

이때, 가동자측 전극(33a)의 이동방향의 중심이 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)의 이동방향의 중심에 일치하는 상태가 가장 안정된 상태이기 때문에, 가동자측 전극(33a)은 도 7의 단계 1에 점선으로 나타내는 위치까지 이동된다. 이 관계는 가동자측 전극(33c)과 제 7행째의 A상 전극군 및 가동자측 전극(33e)과 제 12행째의 A상 전극군에 대해서도 마찬가지이다. 따라서 가동자(30)는 상기 가동자측 전극(33a, 33c 및 33e)에 작용하는 정전 흡인력의 합성된 힘에 의하여 Y1방향으로 이동되게 된다.

또한 단계 1에서는 가동자측 전극(33b 및 33d)에 대향하고, 또 C상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에는 전압은 인가되지 않기 때문에, 가동자측 전극(33b, 33d)과 상기 C상 전극군과의 사이에 정전 흡인력(쿨롱력)은 작용하지 않는다.

다음에 단계 2에서는 상기 B상 전극군과 D상 전극군에 전압이 동시에 인가된다. 도 7의 단계 2에 나타내는 바와 같이, D상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23, 23)과 가동자측 전극(33b, 33d)이 부분적으로 대향하고, B상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23, 23)에는 어느 가동자측 전극도 대향하지 않은 상태에 있다. 따라서 상기 단계 1의 경우와 마찬가지로 가동자(30)는 가동자측 전극(33b, 33d)이 도 7의 단계 2의 점선으로 나타내는 위치까지, 즉 D상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에 대향하여 안정되는 위치까지 이동된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 단계 3에서는 전압이 B상 전극군과 E상 전극군에 동시에 인가된다. 도 7의 단계 3에서는 B상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23, 23)과 가동자측 전극(33a, 33c, 33e)이 부분적으로 대향하고, E상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에는 어느 가동자측 전극도 대향하지 않은 상태에 있다. 따라서 상기와 마찬가지로 가동자(30)는 가동자측 전극(33a, 33c 및 33e)이 도 7의 단계 3에 점선으로 나타내는 위치까지, 즉 B상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에 대향하여 안정되는 위치까지 이동된다.

마찬가지로 도 7의 단계 4에서는, C상 전극군과 E상 전극군에 동시에 전압이 인가됨으로써 가동자(30)의 가동자측 전극(33b, 33d)이 도 7의 단계 4에 있어서 실선의 위치로부터 점선의 위치까지 이동되고, 도 7의 단계 5에서는 A상 전극군과 C상 전극군에 전압이 동시에 인가됨으로써, 가동자(30)의 가동자측 전극(33a, 33c, 33e)이 도 7의 단계 5의 실선의 위치로부터 점선으로 나타내는 위치까지 이동된다.

이상과 같이 도 6의 단계 1로부터 단계 5를따르는 전기신호를 고정자측 전극(23)의 각 상의 전극군에 줌으로써 가동자(30)를 이동방향으로 늘어서는 가동자측 전극의 1구간에 상당하는 거리(L2a + L2b)만큼 Y1 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 그리고 상기 단계 1로부터 단계 5까지의 일련의 동작을 차례로 반복함으로써 가동자(30)를 진행방향(Y1 방향)으로 차례로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또 동일한 원리로부터, 예를 들면 단계 5 → 단계 4 → 단계 3 → 단계 2 → 단계 1 → 단계 5라는 바와 같이 상기 일련의 동작을 상기와는 반대의 순서로 행하면, 가동자(30)를 진행방향(Y1 방향)과는 역방향(Y2 방향)으로 차례로 이동시키는 것이 가능하다.

상기에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 각 단계에 있어서 H 레벨의 전압을 인가할 때마다 가동자(30)측을 제전하는 것이 바람직하다. 즉, 고정자측 전극(23)에 H 레벨의 전압을 주면, 고정자측 전극(23)에 양전하가 발생하기 때문에, 가동자측 전극(33)으로 음전하가 유도됨으로써, 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 사이에 콘덴서가 형성되나, 고정자측 전극(23)을 L 레벨로 한 만큼에서는 가동자측 전극(33)에는 상기 음전하가 축적된 대전상태가 유지된다. 이 때문에 가동자(30)측을 제전하지 않은 경우에는 가동자(30)의 움직임이 둔해져 이동속도나 응답속도가 저하되기 쉽다는 폐해가 생길 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는, 가동자(30)를 그라운드 전위에 접지함으로써 대전하는 전하를 그라운드측(접지전위)으로 방출되도록 하면 좋다. 단, 항상 가동자(30)를 접지한 상태로 하여 두면 가동자측 전극(33)으로 필요한 음전하가 유도되기 어렵게 되어 상기 정전 흡인력의 저하를 초래할 염려가 있다.

따라서 도 6에 나타내는 바와 같은 제전신호를 사용함으로써, 각 단계에 있어서는 전기신호의 전압이 H 레벨로부터 L 레벨로 변환된 타이밍으로 가동자(30)를 제전하는 것이 바람직하다. 상기 제전의 방법으로서는, 트랜지스터 등의 스위칭소자를 사용하여 행할 수 있다. 또 가동자(30)에 대전하고 있는 전하는 소정의 크기의 저항을 거쳐 그라운드측(접지전위)으로 방출하여 주면 좋다. 또한 상기 저항치 는 상기 콘덴서의 용량과 저항치의 곱으로 이루어지는 시정수(RC)와 상기 L 레벨의 시간과의 관계로부터 결정되나, L 레벨의 시간 내에 상기 대전하고 있는 전하를 충분히 방출시키는 것이 가능한 값으로 하는 것이 바람직하다.

또 상기에 있어서는 정전흡인 구동장치(10)의 구동이 5상의 전기신호를 사용하여 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 3상, 7상 등, 2상 이상의 전기신호를 사용하여 구동하는 것이 가능하다.

또 상기와 같이 고정자(20)의 대향면(20a)에 도전부(24)를 형성하면, 고정자(20)의 도전부(24)와 가동자(30)측의 대향면(30a)을 대향시킬 수 있다. 상기 대향면(30a)은 도전재료로 형성되어 있기 때문에, 상기 고정자(20)와 가동자(30) 사이에도 Z 방향의 정전 흡인력을 발생시킬 수 있다. 따라서 상기 가동자(30)가 고정자(20)에 접근하는 방향으로 흡인되어 이동 중인 가동자(30)의 Z 방향의 덜거덕거림을 방지할 수 있다. 또한 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 사이의 대향면적을 일정 이상 확보할 수 있기 때문에 폭방향의 정전 흡인력의 저하를 방지할 수 있다.

여기서 상기 정전흡인 구동장치(10)의 경우의 정전 흡인력(쿨롱력)에 대하여 설명한다.

상기 고정자측 전극(23)의 전극면과 가동자측 전극(33)의 전극면이 폭방향에 있어서 대향하는 대향면적을 S, 전극간의 유전율을 ε, 초기의 전극간 거리를 d, 전극간 전위차(인가전압)를 V라 한다.

지금, 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 사이에 정전력[f(x)]이 작용하여 상기 가동자측 전극(33)이 변위량(x)만큼 폭방향(X1 또는 X2 방향)으로 이동하여 상기 고정자측 전극(23)에 접근하였다고 한다.

이때, 즉 접근후의 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 정전용량(C)은 이하의 수학식 2로 표시된다.

그리고, 이때의 콘덴서의 정전 에너지(U)는 이하의 수학식 3이 된다.

따라서 전위차(V)가 일정한 상태에서 변위량(x)만큼 이동할 때에 작용하는 정전력[f(x)]은 이하의 수학식 4로 표시할 수 있다.

상기 수학식 4에 나타내는 정전력[f(x)]은, 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)과의 대향부분마다 작용하나, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 5열의 가동자측 전극(33)과 6열의 고정자측 전극(23)으로 이루어지는 본 실시형태의 경우 에는 1행에 10개소의 대향부분을 가지기 때문에, 1행마다의 정전력[F(x)]은 그 총합이 된다. 따라서 대향부분의 수를 m이라 하면, 정전력[F(x)]은 이하의 수학식 5와 같이 된다.

또, 1행 중에는 동종의 전극군이 소정의 피치로 배열되어 있다. 이 때문에 예를 들면 1개의 가동자(30)에 대하여 A ∼ D의 순으로 각 상 전극군을 구성하는 10행분의 전극군이 대향하고 있었다고 한다. 이때 1행째가 A상 전극군이라고 하면, 4행째 및 8행째도 A상 전극군이다. 그리고 모든 A상 전극군에 전압을 인가하면 동시 에 상기 1, 4, 8행째의 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에 정전력[F(x)]이 발생한다. 마찬가지로 모든 B상 전극군에 전압을 인가하면, 동시에 2, 5, 9행째의 B 상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(23)에 정전력[F(x)]이 발생한다. 따라서 1개의 가동자(30)에 대향 가능한 고정자측의 동종의 전극군의 행수를 n이라 하면, 상기 정전흡인 구동장치(10)에 발생하는 모든 정전력[ΣF(x)]은 이하의 수학식 6과 같이 된다.

즉, 상기 가동자(30)는 종래보다도 큰 추진력을 발휘하는 것이 가능하게 되 기 때문에, 지금까지 이상의 중량물을 반송하는 것이 가능하게 된다. 또한 가동자 및 고정자의 전극을 수직으로 향하게 함으로써, 전극 대향 면적을 높이방향에서 벌 수 있다. 따라서 좁은 공간이어도 보다 큰 전극 대향 면적을 취득하여 보다 큰 추진력을 얻을 수 있다. 따라서 정전흡인 구동장치(10)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

다음에 본 발명의 제 2 실시형태로서의 정전흡인 구동장치를 설명한다. 도 8 은 다른 구동방법을 설명하기 위한 도면으로, 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 도 5와 동일한 평면도이다.

제 2 실시형태로서 나타내는 정전흡인 구동장치는, 상기 제 1 실시형태에 나타내는 정전흡인 구동장치와 대략 동일한 구성이나, 이하의 2점에서 상위하고 있다.

먼저, 제 1점은, 상기 제 1 실시형태에서는 대향면(고정자 대향면)(20a)에 설치된 도전부(24)에 고정자측 전극(23)이 폭방향으로 접속되어 1개의 전극군을 형성 하고 있었으나, 제 2 실시형태에서는 하나하나의 고정자측 전극(23)이 각각 절연되어 독립하여 형성되어 있는 점이다. 그 결과, 상기 고정자(20)의 배면(Z2측의 면)에는 하나하나의 고정자측 전극(23)에 접속되는 관통구멍이나 배선 패턴이 형성된다(도시 생략). 또한 상기 각 배선 패턴의 도전 패드와 기판(40)측의 접속 패드는 도 4에 나타내는 경우와 동일한 수단에 의하여 접속하는 것이 가능하고, 하나하나의 고정자측 전극(23)대하여 개별의 전기신호를 줄 수 있게 되어 있다.

다음에 제 2점은, 가이드수단을 구성하는 상기 안내홈(21, 21)이 설치되어 있지 않은 점에 있고, 상기 1쌍의 안내 볼록부(31, 31)가 평탄한 대향면(20a)상을 이동방향 및 폭방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 지지되어 있는 점에 있다. 그 결과, 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)의 각각이 가이드수단으로서 기능하고 있다.

또한, 이 실시형태에서는 임의의 고정자측 전극에 소정의 전압을 인가하기 위한 제어부를 가지고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이 가동자측 전극(33)이 도시 Y2측의 실선의 위치에 있는 경우를 초기상태로 한다. 상기 제어부는 이 상태로부터 부호 23a로 나타내는 고정자측 전극에만 소정의 전압을 인가한다. 이것에 의하여 가동자측 전극(33)은 상기 고정자측 전극(23a)과의 사이에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 흡인되고, 도 8에 점선으로 나타내는 위치(i)까지 이동된다. 즉, 상기 가동자측 전극(33)은 이동방향(Y 방향)에 대해서는 상기 가동자측 전극(33)의 이동방향으로 중심이 고정자측 전극(23a)의 이동방향의 중심에 일치하는 위치까지 이동되고, 폭방향(X 방향)에 대해서는 고정자측 전극(23a)에 접촉하는 X1방향으로 이동된다.

다음에 제어부는 부호 23b로 나타내는 고정자측 전극에만 소정의 전압을 인가한다. 이에 의하여 상기와 마찬가지로 가동자측 전극(33)이 상기 위치 i로부터 위치 ii로 이동된다. 이와 같이 제어부가 도 8에 해칭으로 나타내는 고정자측 전극(23a, 23b, 23c, 23d, …)에 대하여 전압을 차례로 인가함으로써 가동자측 전극(33)을 위치 i → 위치 ii → 위치 iii → 위치 iv로 나타내는 지그재그 궤적을 따라 이동시키는 것이 가능하고, 결과적으로 가동자(30)를 Y1 방향으로 이동시킬 수 있다. 또 반대로 고정자측 전극(23d, 23c, 23b, 23a)의 순으로 전압을 인가함으로써 가동자(30)를 Y2 방향으로 지그재그의 궤적을 따라 이동시킬 수 있다.

제 2 실시형태에서는 상기 제 1 실시형태에 나타내는 바와 같은 가이드수단을 가지지 않기 때문에 가동자(30)의 X방향의 이동을 허용하는 것, 즉 지그재그 궤적을 따른 이동을 허용할 수 있다. 단, 상기 가동자(30)의 X 방향으로 이동범위는 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)이 폭방향으로 이동할 수 있는 약간의 범위, 즉 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33) 사이의 간극치수 내이다. 이 결과, 실질적으로는 상기 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)이 가동자(30)를 이동방향으로 안내하는 가이드수단으로서 기능시킬 수 있다.

상기와 같은 정전흡인 구동장치는, 예를 들면 휴대전화기나 디지털카메라 등에 탑재되어 카메라의 렌즈를 포커스방향으로 이동시켜 촛점거리를 맞추는 오토 포커스용의 렌즈 구동수단으로서 사용된다. 도 9는 정전흡인 구동장치의 일례로서 렌즈 구동수단을 나타내는 정면도이다.

도 9에서는 가동자(30)의 폭방향의 가장자리부를 비스듬하게 절단한 경사부(35, 35)가 형성되어 있고, 이 경사부(35, 35)에 렌즈(55)를 유지하는 렌즈 홀더(50)가 고정되어 있다. 상기 렌즈 홀더(50)의 폭방향의 양쪽 끝에는 후크부(51, 51)가 형성되어 있고, 렌즈 홀더(50)는 상기 후크부(51, 51)를 가동자(30)를 향한 상태에서 도시 Z2방향으로 스냅인함으로써, 후크부(51, 51)가 경사부(35, 35)를 걸어멈춤으로써 고정되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 렌즈 홀더(50)를 가동자(30)에 용이하게 설치할 수 있다.

이 렌즈 구동수단에서는 상기한 바와 같이 고정자측 전극(23)과 가동자측 전극(33)에 소정의 전기신호를 줌으로써, 렌즈 홀더(50)를 탑재한 가동자(30)를 지면 에 직교하는 이동방향, 즉 포커스방향으로 이동시키는 것이 가능하게 된다.

다음에 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.

이하에 표시되는 정전흡인 구동장치의 구성은 상기 제 1 실시형태의 정전흡인 구동장치와 대략 동일한 구성으로, 주로 가이드수단의 구성이 다르다. 따라서 이하에 있어서는 주로 다른 구성부분에 대하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 정전흡인 구동장치의 정면도, 도 13은 제 3 실시형태의 변형예를 나타내는 정전흡인 구동장치의 정면도이다.

도 12에 제 3 실시형태로서 나타내는 정전흡인 구동장치에서는 상기 슬라이딩볼록부(231, 231) 대신에 전동체로서의 구체(241)가 사용되고 있는 점에서 다르다.

상기 가동자(230)의 대향면(230a)의 폭방향의 양쪽 끝에는 상기 고정자(220)에 형성된 안내홈(221, 221)에 대향하는 유지홈(234, 234)이 형성되어 있다. 상기유지홈(234, 234)은 상기 안내홈(221)과 마찬가지로 제 1 사면(234a)과 제 2 사면(234b)을 가지는 V자형상 또는 사다리꼴형상을 하고 있다. 그리고 복수의 구체(241)가 가동자(230)측의 유지홈(234, 234) 내에 유지되어 있고, 상기 안내홈(221, 221)과 유지홈(234, 234)이 대향하는 공간 내를 자유롭게 전동할 수 있게 되어 있다.

상기 구체를 비자성 재료 또는 절연재료로 형성하면, 외부자장 등이 상기 고 정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)이 대향하는 부분에 영향을 미치는 것에 의한 정전 흡인력의 저하를 방지할 수 있는 점에서 바람직하다. 또 예를 들면 구체(241)를 실리콘고무 등의 탄성체로 형성하면, 외부충격으로부터 받는 영향을 경감할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한 이와 같은 관계는 이하의 실시형태에 나타내는 전동체 에 대해서도 마찬가지이다.

상기 구체(241)는 유지홈(234)의 적어도 2점 이상에서 위치 규제됨으로써 유지되어 있다. 즉, 상기 유지홈(234)이 V자형상인 경우에는 제 1 사면(234a)과 제 2 사면(234b)과의 2점에서 폭방향 및 높이방향으로 위치 규제됨으로써 유지되어 있고, 사다리꼴형상일 때에는 제 1 사면(234a), 제 2 사면(234b) 및 양 사면(234a, 234b)을 연결하는 평탄부의 3점에서 폭방향 및 높이방향으로 위치 규제되어 유지되고 있다. 따라서 가동자(230)가 이동방향 이외로 이동하는 것을 규제할 수 있기 때문에, 가동자(230)를 안정되게 구동시키는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 정전 흡인력의 이동방향의 성분이 상기 가동자(230)에 작용하면, 상기 구체(241)는 상기 유지홈(234, 234) 내에서 전동함과 동시에, 상기 안내홈(221, 221) 내를 이동방향으로 구르기 때문에, 가동자(230)를 이동방향으로 반송하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 상기 정전 흡인력 중 높이방향에 발생하는 성분에 의하여 상기 가동자(230)는 고정자(220)에 접근하는 방향으로 흡인된다. 따라서 구체(241)가 상기 유지홈(234, 234)으로부터 용이하게 탈락할 수 없게 되어 있다.

상기 구체(241)는, 상기 안내홈(221) 및 유지홈(234)에 대하여 2점 또는 3점 에서 맞닿는 구성이기 때문에, 이들 사이의 슬라이딩 마찰을 대폭으로 저감할 수 있다. 따라서 정전 흡인력이라는 작은 구동력으로도 가동자(230)를 확실하게 반송할 수 있게 된다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 상기 가동자(230)의 상기 유지홈(234, 234)의 양측에는 이동방향으로 연장되는 벽부(235, 235)가 형성되어 있다. 따라서 예를 들면 충격 등이 정전흡인 구동장치에 가해져 상기 구체(241)가 상기 유지홈(234)으로부터 탈락하였다 하여도, 상기 구체(241)는 상기 벽부(235, 235)에 맞닿고, 그후 다시 상기 유지홈(234) 내로 자동적으로 되돌아 올 수 있게 되어 있다. 즉 상기 벽부(235, 235)는 구체(241)의 탈락 방지수단으로서 기능하고 있다.

또, 상기 벽부(235, 235)는 상기 구체(241)를 유지홈(234, 234)에 삽입할 때의 안내수단으로서 기능한다. 이 때문에, 상기 구체(241)를 유지홈(234, 234)에 삽입하는 작업효율을 개선할 수 있다.

또한 도 13에 나타내는 바와 같이 고정자(220)에도 상기와 동일한 상기 벽부(225, 225)를 형성하여 상기 가동자(230)측의 벽부(235, 235)의 옆쪽에 설치하도록 하면, 구체(241)가 탈락하기 전에 한쪽의 벽부(225, 225)가 다른쪽의 벽부(235, 235)에 맞닿기 때문에, 가동자(230)가 폭방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있어 구체(241)의 탈락을 미연에 방지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 4 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타내는 사시도이다.

도 14에 나타내는 바와 같이 제 4 실시형태에서는 가동자(230)의 대향면 (230a)의 폭방향의 양쪽 끝에 4개의 유지구멍(236a, 236b, 236c, 236d)이 형성되어 있다.

상기 유지구멍(236a)과 유지구멍(236b)은 이동방향을 따라 늘어서 형성되고, 유지구멍(236c)과 유지구멍(236d)도 이동방향을 따르는 동일한 직선상에 형성되어 있다.

상기 4개의 유지구멍(236a, 236b, 236c, 236d)은 모두 정사각형상을 하고 있고, 상기 4개의 유지구멍(236a, 236b, 236c, 236d) 내에는 구체(41)가 각각 전동 자유롭게 유지되어 있다.

상기 가동자(230)는 상기 제 4 실시형태와 동일한 상기 고정자(220)에 장착된다. 이때 상기 각 구체(241)는 도 12와 마찬가지로 상기 고정자(220)에 설치된 안내홈(221, 221) 내로 들어 감으로써, 상기 안내홈(221, 221) 내를 이동방향으로 이동하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 상기 정전 흡인력의 이동방향의 성분이, 상기 고정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)과의 사이에 작용하면, 각 구체(241)는 상기 각 유지구멍(236a, 236b, 236c, 236d) 내에서 전동함과 동시에, 상기 안내홈(221, 221) 내를 이동방향 으로 구르는, 따라서 가동자(230)를 이동방향으로 반송할 수 있다.

제 4 실시형태에 있어서도, 각 구체(241)와 각 유지구멍(236a, 236b, 236c, 236d) 사이의 마찰저항이 작기 때문에 작은 정전 흡인력으로 가동자(230)를 이동방향으로 확실하게 반송하는 것이 가능하다.

도 15는 본 발명의 제 5 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타 내는 사시도, 도 16은 도 15의 가동자를 사용한 정전흡인 구동장치의 단면도이다.

도 15에 나타내는 제 5 실시형태에서는 가동자(230)의 양쪽 끝에 이동방향으로 연장되는 V자형상의 유지홈(234A1, 234B)이 형성되어 있다. 상기 유지홈(234A, 234B)을 형성하는 제 1 사면(폭방향 안쪽 사면)(234a)과 제 2 사면(폭방향 바깥쪽 사면)(234b)은 X축으로 평행한 수평선(L-L)에 대하여, 서로 역방향으로 45°도 경사져 형성되어 있다. 따라서 상기 제 1 사면(234a)과 제 2 사면(234b)은 끼인각 90도를 거쳐 대향하고 있다.

상기 유지홈(234A, 234B)에는 전동체로서 복수의 원주체(242)가 설치되어 있다. 상기 원주체(242)는 탄성을 가지는 롤러부재로 형성되어 있고, 실리콘고무 등 비자성 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이 X1측의 한쪽의 유지홈(234A)에서는 앞쪽에 설치된 원주체(242a)가 그 회전축(Ra)을 상기 제 1 사면(234a)에 대하여 평행이 되도록 설치되어 있다. 또 뒤쪽에 설치된 상기 원주체(242b)는 그 회전축(Rb)이 상기 제 2 사면(234b)에 평행이 되도록 설치되어 있다. 그 결과, 상기 원주체(242a)는 측면(242a1)을 상기 제 1 사면(234a)에 접촉시킨 상태로 전동할 수 있고, 또한 상기 원주체(242b)는 측면(242b1)을 상기 제 2 사면(234b)에 접촉시킨 상태로 전동할 수 있도록 상기 한쪽의 유지홈(234) 내에 유지되어 있다.

마찬가지로 X2측의 다른쪽의 유지홈(234B)에서는 앞쪽에 설치된 원주체(242c)가 그 회전축(Rc)을 상기 제 1 사면(234a)에 대하여 평행이 되도록 설치되어 있다. 또 뒤쪽에 설치된 상기 원주체(242d)는 그 회전축(Rd)이 상기 제 2 사면 (234b)에 평행이 되도록 설치되어 있다. 그 결과 상기 원주체(242c)는 측면(242c1)을 제 1 사면(234a)에 접촉시킨 상태로 전동할 수 있고, 또한 상기 원주체(242d)는 측면(242d1)을 제 2 사면(234b)에 접촉시킨 상태로 전동할 수 있도록 상기 다른쪽의 유지홈(234) 내에 유지되어 있다.

또한 도 15에서는 한쪽의 유지홈(234A)에 2개의 원주체(242a, 242b)가 설치되고, 다른쪽의 유지홈(234B)에 2개의 원주체(242c, 242d)가 설치되어 있으나, 또한 다수의 원주체(242)가 설치되어 있는 구성이어도 좋다. 그 경우, 각 회전축의 기울기가 이동방향에 있어서 교대로 다르게 배치된 것이 바람직하다.

또 도 15에 나타내는 바와 같이 상기 유지홈(234A, 234B)의 전단 및 후단으로 전동하는 원주체(242)가 상기 유지홈(234A, 234B) 내로부터 이동방향으로 벗어나는 것을 방지하는 방호벽(237, 237, 237, 237)을 형성한 구성이 바람직하다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시형태에 나타내는 가동자(230)도 상기실시형태와 마찬가지로 상기 고정자(220)상에 장착된다. 상기 고정자(220)의 폭방향의 양쪽 끝에는 상기 유지홈(234A, 234B)에 대응하는 안내홈(221A, 221B)이 이동방향을 따라 형성되어 있다. 상기 안내홈(221A, 221B)은 상기 제 1 사면(221a)과 제 2 사면(221b)이 X축으로 평행한 수평선(L-L)에 대하여 서로 역방향으로 45°경사지는 V자 홈이며, 양 사면은 끼인각 90도를 거쳐 대향하고 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이 가동자(230)와 상기 고정자(220)가 대향하는 상태에서는 상기 각 원주체(242)가 가동자(230)측의 유지홈(234A, 234B)과 상기 고정자(220)측의 안내홈(221A, 221B)의 양쪽에 적응하도록 끼워 넣어져 있다. 즉, 한 쪽의 안내홈(221A)측에서는 상기 원주체(242a)의 측면(242a1)이 상기 안내홈(221)의 제 2 사면(221b)에 접촉하고, 또한 상기 원주체(242b)의 측면(242b1)이 상기 안내홈(221A)의 제 1 사면(221a)에 접촉하는 상태로 설정된다. 마찬가지로 다른쪽의 안내홈(221B)측에서는 상기 원주체(242c)의 측면(242c1)이 상기 안내홈(221)의 제 2 사면(221b)에 접촉하고, 또한 상기 원주체(242d)의 측면(242d1)이 상기 안내홈(221A)의 제 1 사면(221a)에 접촉하는 상태로 설정된다.

그리고 상기 정전 흡인력의 이동방향의 성분이, 상기 고정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)과의 사이에 작용하면 각 원주체(242)는 상기 유지홈(234A, 234B) 및 상기 안내홈(221A, 221B) 내를 이동방향으로 구르기 때문에, 상기 가동자(230)를 이동방향으로 반송하는 것이 가능하게 된다.

상기 제 4 실시형태에 있어서도, 각 원주체(242)와 상기 유지홈(234A, 234B)과의 사이의 마찰저항 및 원주체(242)와 상기 안내홈(221A, 221B) 사이의 마찰저항이 작기 때문에 작은 정전 흡인력으로 가동자(230)를 이동방향으로 확실하게 반송할 수있다.

도 17은 본 발명의 제 6 실시형태로서의 정전흡인 구동장치의 가동자를 나타내는 사시도, 도 18은 도 17의 가동자를 사용한 정전흡인 구동장치의 단면도이다.

도 17 및 도 18에 나타내는 제 6 실시형태에서는 가동자(230)의 폭방향의 양쪽 끝에 순환홈(238A, 238B)이 형성되어 있다. 상기 순환홈(238A, 238B)은 이동방향으로 평행하게 연장되는 1쌍의 평행홈(238a, 238b)과, 상기 평행홈(238a, 238b)을 Y1측 및 Y2측의 양쪽으로 연결하는 U자홈(238c, 238d)에 의하여 전체로서 약 O 자형상으로 형성되어 있다. 단, 도 18에 나타내는 바와 같이 폭방향의 안쪽에 설치된 상기 평행홈(238a)의 깊이치수(d1)는, 바깥쪽에 설치된 상기 평행홈(238b)의 깊이치수(d2)과 비교하여 깊게 형성되어 있다(d1 > d2). 또한 상기 평행홈(238a)과 평행홈(238b)과의 사이를 연결하는 상기 U자홈(238c, 238d)의 바닥면은 완만한 경사면으로 형성되어 있다.

도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 상기 순환홈(238A, 238B)의 내부에는 복수의 구체(243)가 설치되어 있다. 또한 도 17에서는 X2측의 순환홈(238B)의 구체(243)는 생략되어 있다. 각 구체(243)는 상기 순환홈(238A, 238B) 내에 있어서 서로 접촉하고 있고, 각 구체(243)는 종렬상태에서 상기 순환홈(238A, 238B) 내를 그 형상을 따라 시계 회전방향 및 반시계 회전방향으로 순환하면서 이동하는 것이 가능하게 되어 있다. 이때 각 구체(243)는 저부하상태에서 원활하게 이동할 수 있게 되어 있다.

상기 도 18에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자(220)의 위에 가동체(230)를 장전하면, 상기 고정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)이 서로 대향한다. 또 바깥쪽의 평행홈(238b, 238b)에 설치되어 있는 구체(243, 243)가, 고정자(220)에 대향하여 설치된 상기 안내홈(221, 221)에 끼워 넣어진다. 한편 상기 안쪽의 평행홈(238a, 238a)은 상기 고정자(220)의 대향면(220a)에 대향된다.

이 상태에서는 바깥쪽의 평행홈(238b) 내의 구체(243)는 높이방향에 있어서 상기 평행홈(238b)의 바닥면과 안내홈(221)을 형성하는 제 1, 제 2 사면(221a, 221b) 과 맞닿아 있다. 한편, 안쪽의 평행홈(238a) 내의 구체(243)는 높이방향에 있어서 상기 고정자(220)측의 대향면(220a)에만 맞닿고, 상기 평행홈(238a)의 바닥면에는 맞닿지 않은 상태에 있다. 즉, 상기 가동자(230)는 바깥쪽의 평행홈(238b) 내에 있어서 이동방향으로 늘어서는 복수의 구체(243)에만 지지되어 있고, 안쪽의 평행홈(238a) 내에 이동방향으로 늘어서는 복수의 구체(243)는 가동자(230)의 지지에는 무관한 상태에 있다.

이 상태에 있어서 상기 정전 흡인력의 이동방향의 성분이, 상기 고정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)과의 사이에 작용하여, 가동자(230)가 이동방향으로 이동된다.

이때, 예를 들면 가동자(230)의 이동방향이 Y1방향이라고 하면, 바깥쪽의 평행홈(238b) 내의 구체(243)는 상기 평행홈(238b)과 안내홈(221)의 사이를 전동하면서 가동자(230)의 이동방향과는 반대인 Y2방향으로 이동되어 Y2측의 상기 U자홈(238c) 내에 도달하게 된다. 따라서 안쪽의 평행홈(238a) 내의 구체(243)는, 상기 U자홈(238c) 내에 도달한 구체(243)에 의하여 바깥쪽의 평행홈(238b) 내로 밀어내진다. 이때 안쪽의 평행홈(238a) 내의 구체(243)는 가동자(230)의 바닥면에는 접하는 일 없이 고정자(220)측의 대향면(220a)상만을 전동하기 때문에, 안쪽의 평행홈(238a) 내에 있어서의 마찰저항을 경감하는 것이 가능하게 되어 있다.

따라서 가동자(230)가 Y1방향으로 이동하면, 도 17에 있어서 순환홈(238A)측의 각 구체(243)는 순환홈(238A) 내를 시계 회전방향으로 순환되고, 순환홈(238B)측의 각 구체(243)는 순환홈(238B) 내를 반시계 회전방향으로 순환된다.

상기 제 6 실시형태에 있어서도, 각 구체(243)와 순환홈(238A, 238B)과의 사 이의 마찰저항이 작기 때문에, 작은 정전 흡인력으로 가동자(230)를 이동방향으로 확실하게 반송하는 것이 가능하다.

또한, 상기 제 6 실시형태에서는 깊이치수가 얕은 평행홈(238b)을 폭방향의 바깥쪽에 배치하고, 깊이치수가 깊은 평행홈(238a)을 안쪽에 형성한 것으로 설명하였으나, 이 관계는 반대이어도 좋다. 이 경우, 상기 안내홈(221A, 221B)도 깊이치수가 얕은 평행홈(238b)에 대응하여 안쪽에 형성되게 된다.

그런데, 상기 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자측 전극(223)으로 이루어지는 A상 내지 E상의 전극군에는 전압신호가 인가되나, 그때 가동자(230)를 제전하는 것이 바람직하다. 각 전극군에 H 레벨의 전압을 주면, 고정자측 전극(223)에 양전하가 발생하기 때문에, 가동자측 전극(233)으로 음전하가 유도됨으로써, 상기 고정자측 전극(223)과 가동자측 전극(233)과의 사이에 콘덴서가 형성되나, 고정자측 전극(223)을 L 레벨로 한 만큼에서는 가동자측 전극(233)에는 상기 음전하가 축적된 대전상태가 유지된다. 이 때문에 가동자(230)측을 제전하지 않은 경우에는 가동자(230)의 움직임이 둔해져 이동속도나 응답속도가 저하되기 쉽다는 폐해가 생길 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는, 가동자(230)를 그라운드 전위에 접지함으로써 대전하는 전하를 그라운드측(접지전위)으로 방출되도록 하면 좋다. 단, 이동하는 가동자를 그라운드 전위에 접지하는 것은 어렵고, 또 항상 가동자(230)를 접지한 상태로 하여 두면, 가동자측 전극(233)으로 필요한 음전하가 유도되지 않게 되어 상기 정전 흡인력의 저하를 초래할 염려가 있다.

따라서, 이하에 그 방법을 설명한다.

도 19는 제전수단을 구비한 정전흡인 구동장치를 나타내는 정면도이다. 이 정전흡인 구동장치의 기본구조는, 상기 도 12에 제 3 실시형태에서 설명한 것과 동일하다.

도 19에 나타내는 것에서는 절연재료로 형성된 가동자(230)의 대향면(230a)에 도전막(251)이 형성되어 있고, 이 도전막(251)의 표면에 복수의 가동자측 전극(233)이 형성되어 있다. 상기 도전막(251)은 적어도 한쪽의 유지홈(234) 내에 연장되어 있고, 이동방향으로 연장되는 상기 유지홈(234)의 한 면을 덮도록 형성되어 있다.

또 상기 유지홈(234)에 대향하는 고정자(220)의 안내홈(221)에도 도전막(252)이 형성되어 있다. 상기 도전막(252)은 이동방향으로 연장되는 안내홈(221)의 한 면을 덮도록 형성되어 있다. 상기 도전막(252)과 그라운드(G)와의 사이는, 소정의 저항(R)과 트랜지스터 등으로 이루어지는 스위치부재(253)를 거쳐 접속되어 있다. 상기 스위치부재(253)는 소정의 신호를 입력하면 상기 저항(R1)과 그라운드(G)와의 사이를 접속하도록 기능한다.

상기 유지홈(234)과 안내홈(221)과의 사이에 설치된 상기 구체(241)는 도전체로 형성되어 있다. 단, 모든 구체(241)가 도전체로 형성되어 있을 필요는 없고, 그 밖의 구체(241)는 비절연 재료 또는 절연체로 형성되어 있어도 좋다.

상기 스위치부재(253)에는 상기 도 6에 나타내는 제전신호가 주어진다. 이에 의하여 각 상의 전극군에 전압이 인가되면 그 직후에 스위치부재(253)가 접속상 태(ON 상태)로 설정되도록 할 수 있다. 따라서 그 때마다 상기 가동자(230)와 그라운드(G)와의 사이가 저항(R1)을 거쳐 접속되게 되기 때문에, 가동자(230)에 대전하고 있는 전하를 제전할 수 있다. 따라서 상기 정전 흡인력의 저하를 방지할 수 있어, 이동속도나 응답속도의 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.

계속해서 제 7 실시형태에 대하여 설명한다.

이하에 나타내는 정전흡인 구동장치의 구성도 제 1 실시형태의 정전흡인 구동장치와 대략 동일한 구성이나, 가동자의 소재 등이 다르다. 따라서 이하에 있어서는 주로 다른 구성부분에 대하여 설명한다.

도 20에 나타내는 바와 같이 상기 고정자(320)의 상기 대향면(320a)상에는 복수의 고정자측 전극(323)이 설치되어 있다. 상기 고정자측 전극(323)은 예를 들면 구리 등의 도전성 금속을 Z방향으로 수직하게 도금 성장시킴으로써 형성되어 있다.

마찬가지로 상기 가동자(330)의 상기 대향면(330a)상에도 복수의 가동자측 전극(333)이 설치되어 있다. 상기 가동자(330)는 예를 들면 도전체 또는 실리콘 등의 저저항체로 형성되어 있고, 가동자측 전극(333)은 이와 같은 도전체 또는 저저항체로 형성된 대향면(330a)의 표면에 예를 들면 구리 등의 도전성 금속을 Z 방향으로 수직하게 도금 성장시킴으로써 형성한 구성이다.

또는, 도전성 수지에 저저항체 재료를 혼련한 수지를 형에 흘려 넣은 상태에서 소성 등을 함으로써 복수의 가동자측 전극(333)을 포함하는 가동자(330) 전체를 일체로 형성한 것이어도 좋다. 이 경우의 도전성 수지로서는 예를 들면 에폭시계 수지 에 도전필러로서 은 등을 섞은 페이스트형상의 수지이며, 이 수지에 저저항체 재료로서 예를 들면 카본가루 등을 섞은 것을 사용할 수 있다. 그리고 이와 같이 하여 형성된 상기 가동자(330)는 전체로서 1개의 저저항체를 구성하고 있다. 상기 가동자(330)의 저항치는 절연파괴와 내압의 면으로부터는 고저항이 바람직하나, 가동자(330)의 응답성을 양호한 것으로 하기 위해서는 저저항치의 것이 바람직하고, 이들의 밸런스를 고려하면 본원에 있어서의 바람직한 저항치의 범위는 1Ω 이상 1kΩ 이하이다.

도 21a 및 도 21b에 나타내는 바와 같이, 상기 대향면(320a) 또는 대향면(330a)의 일부를 평면적으로 확대하여 보면, 하나하나의 상기 고정자측 전극(323) 및 가동자측 전극(333)은 대략 직사각형상을 이루고 있다.

도 21a에 나타내는 바와 같이 상기 고정자측 전극(323)은 이동방향(Y 방향)으로 평행이 되는 1쌍의 긴 변부(323a, 323a)와 상기 이동방향의 양쪽 끝에 설치되는 1쌍의 짧은 변부(323b, 323b)를 가지고 있다. 상기 1쌍의 긴 변부(323a, 323a)는 폭방향(X 방향)을 향하는 전극면의 일부를 형성하고 있다. 또 상기 1쌍의 짧은 변부(323b, 323b)에는 상기 이동방향(Y1 및 Y2방향)으로 볼록해지는 곡면, 바람직하게는 원호면이 형성되어 있다. 그리고 이와 같은 복수의 고정자측 전극(323)이, 상기 이동방향 및 폭방향을 따라 상기 대향면(320a)상에 등간격으로 규칙 바르게 늘어서 있다.

상기 도 20에 나타내는 실시형태에서는 상기 고정자측 전극(323)이, Y 방향(이동방향)으로 N행 형성되고, 또한 X 방향(폭방향)으로 6열 형성되어 있다. 또한 상기 고정자측 전극(323)의 나열은 상기한 바와 같은 N행 6열에 한정되는 것이 아니라, 이것보다도 많은 배열이어도 좋고, 적은 배열이어도 좋다.

또 이 실시형태에서는 도시 생략한 수단에 의하여 X 방향으로 늘어서는 고정자측 전극(323)[6개의 고정자측 전극(323)]이 전기적으로 접속되어 있고, 이들은 동전위로 이루어지는 1개의 전극군을 형성하고 있다. 단, 이동방향에 인접하는 전극군끼리는 전기적으로 절연된 상태에 있다. 도 21a에 나타내는 것에서는 상기 고정자측 전극(23)에 의하여 형성되는 전극군이 1행별로 A상 전극군, B상 전극군, C상 전극군, D상 전극군, E상 전극군, A상 전극군, B상 전극군, …의 순서로 5개의 전극군으로 나뉘어져 있다.

만찬가지로, 도 21b에 나타내는 바와 같이 상기 가동자측 전극(333)도 이동방향(Y방향)으로 평행이 되는 1쌍의 긴 변부(333a, 333a)와 1쌍의 짧은 변부(333b, 333b)를 가지고 있다. 상기 1쌍의 긴 변부(333a, 333a)는 폭방향(X 방향)을 향하는 전극면의 일부를 형성하고 있다. 또 상기 1쌍의 짧은 변부(333b, 333b)에는 상기 이동방향(Y1 및 Y2방향)으로 볼록해지는 곡면, 바람직하게는 원호면이 형성되어 있다. 그리고 이와 같은 복수의 가동자측 전극(333)이 상기 이동방향 및 폭방향을 따라 상기 대향면(330a)상에 등간격으로 규칙 바르게 늘어서 있다. 단, 이 실시형태에서는 도시 생략한 수단에 의하여 상기 가동자측 전극(333)의 모두가 동일 전위가 되도록 형성되어 있다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자(320)와 가동자(330)는 서로의 대향면(320a, 330a) 끼리를 대향시킨 상태에서 조립된다. 이때 상기 안내홈(321, 321)과 유지홈(331, 331)과의 사이에는 복수의 구체(341)가 설치되어 있다. 즉, 가동자(330)는 상기 복수의 구체(341)를 거쳐 상기 고정자(320)측의 안내홈(321, 321)상에 지지되어 있다.

상기 구체(341)는, 예를 들면 절연성을 가지는 탄성체, 예를 들면 실리콘고무 등으로 형성되어 있고, 한쪽의 대향면(320a)과 다른쪽의 대향면(330a)과의 사이에는 항상 일정치수의 간극이 높이방향으로 형성되도록 상기 가동자(330)를 지지하고 있다.

이 상태로부터 상기 가동자(330)에 이동방향의 힘을 주면, 상기 구체(341)가 상기 안내홈(321, 321)과 유지홈(331, 331)의 사이에서 이동방향으로 전동하기 때문에, 상기 가동자(330)를 이동방향으로 직선적으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 이 실시형태에 있어서의 상기 안내홈(321, 321)과 상기 유지홈(331, 331) 및 복수의 구체(341)는 상기 가동자(330)를 이동방향으로 안내하는 가이드수단으로서 기능하고 있다.

도 20 및 도 23에 나타내는 바와 같이, 상기 고정자측 전극(323)의 폭방향의 전극간격(W1)은 상기 가동자측 전극(333)의 폭방향의 두께 치수(t2)보다도 넓고, 마찬가지로 상기 가동자측 전극(333)의 폭방향의 전극 간격(W2)은 상기 고정자측 전극(323)의 폭방향의 두께 치수(t1)보다도 넓게 형성되어 있다. 따라서 도 23에 나타내는 바와 같이 상기 고정자(320)와 가동자(330)가 조립된 상태에서는 폭방향에 인접하는 고정자측 전극(323)과 고정자측 전극(323)과의 사이에 상기 가동자측 전극(333)이 삽입되어 있고, 상기 고정자측 전극(323)의 전극면과 가동자측 전극 (333)의 전극면이 서로 대향하도록 배치되어 있다.

또한 도 23에 나타내는 바와 같이 상기 고정자측 전극(323) 및 가동자측 전극(333)의 Z 방향의 높이치수는, 상기 고정자(320)와 가동자(330)가 조합된 상태에 있어서 상기 고정자측 전극(323) 및 가동자측 전극(333)의 앞쪽 끝이, 상기 대향면(320a) 및 대향면(330a)의 표면에 맞닿지 않을 정도로 설정되어 있다.

도 22 및 도 23에 나타내는 상태에서는 상기 고정자측 전극(323)의 전극면과 가동자측 전극(333)의 전극면이 서로 평행한 상태로 대향 배치되어 있다. 이 때문에 상기 고정자측 전극(323)과 가동자측 전극(333)과의 사이에 전위차를 주면 상기 고정자측 전극(323)의 전극면과 가동자측 전극(333)의 전극면이 서로 대향하는 각각의 부분이 평판형상의 콘덴서로서 기능하여, 상기 각 전극 사이에 정전 흡인력을 발생시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또한 정전흡인 구동장치(310)에는 CPU 등을 주체로 하여 구성되는 제어부(도시 생략)가 설치되어 있고, 도시생략한 신호원으로부터 출력되는 복수의 전압신호(도 6 참조)의 생성을 행하고 있다.

또 도 22에 나타내는 바와 같이 가동자(330)에는 가요성이 뛰어난 플렉시블 케이블 등으로 형성된 제전용 케이블(350)이 접속되어 있고, 가동자(330)의 이동을 제한하는 일이 없도록 배려되어 있다. 상기 제전용 케이블(350)의 한쪽 끝부(351)는 상기 가동자(330) 표면에 전기적으로 접속되어 있는, 또 다른쪽의 끝부(352)는 상기가동자(330)가 저저항체인 경우에는 트랜지스터(변환수단)(360)의 콜렉터단자(360c)에 직접 접속되고, 가동자(330)가 도전체인 경우에는 도 22에 점선으로 나타 내는 바와 같이 소정의 크기의 외부 부착 저항(R1)을 거쳐 콜렉터단자(360c)에 직접 접속되어 있다. 또 트랜지스터(360)의 에미터단자(360e)는 그라운드 전위(G)에 접지되어 있고, 베이스단자(360b)는 상기 신호원의 일부에 접속되어 있다. 그리고 상기 베이스단자(360b)에는 뒤에서 설명하는 도 6에 나타내는 제전신호(S)가 인가되도록 되어 있다.

상기 가동자(330)는 그 전체가 도전체 또는 저저항체로 형성되어 있기 때문에, 상기 제전용 케이블(350)은 가동자(330)의 임의의 위치에 접속하는 것이 가능하다. 즉, 자유롭게 이동하는 가동자(330)의 표면상의 임의의 위치에 제전수단을 구성하는 제전용 케이블(350)을 자유롭게 접속할 수 있기 때문에, 가동자(330)의 움직임을 제한하는 일도 없다. 또한 제전용 케이블(350)의 접속의 자유도를 높이는 것이 가능하기 때문에, 장치 전체의 조립성도 향상시킬 수 있다.

이하, 정전흡인 구동장치의 동작에 대하여 설명한다.

도 24는 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 배치를 부분적으로 나타내는 평면도이고, 이동방향(Y 방향)으로 2열로 늘어서는 고정자측 전극(323, 323)의 사이에 가동자측 전극(333)의 1열분이 대향 배치되어 있는 모양을 나타내고 있다. 이 도 24에 나타내는 각 전극군에 주어지는 전압신호의 일례를 나타내는 타아밍차트는 도 6에서 나타내는 타이밍차트와 동일하다. 또한 이하에 있어서는 가동자(330)의 대향면(330a)에 도시한 Y2측을 제 1 행째로 하여 Y1방향을 향하여 순서대로 늘어서는 하나하나의 가동자측 전극(333)을, 각각 333A, 333B, 333C, 333D, 333E, …의 부호를 붙여 설명한다.

도 24에 나타내는 것에서는 고정자(320)의 대향면(320a)상의 왼쪽 끝의 제 1 열째에 E상 전극군이 형성되고, 제 2행째에 A상 전극군이 형성되어 있다. 이하 마찬가지로 제 3행째에 B상 전극군이, 제 4행째에 C상 전극군이, 제 5행째에 D상 전극군이 형성되고, 제 6행째에 다시 E상 전극군이 형성된다는 바와 같이 순서에 따른 전극군 배치로 되어 있다.

여기서, A상 내지 E상의 각 전극군에는 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같은 전압신호가 주어진다. 즉, 우선 단계 1로서 A상 전극군과 D상 전극군에 H 레벨의 전압이 동일 타이밍으로 인가된다. 다음 단계 2에서는 B상 전극군과 D상 전극군에 H 레벨의 전압이 동일 타이밍으로 인가되고, 단계 3에서는 B상 전극군과 E상 전극군에 H 레벨의 전압이 동일 타이밍으로 인가되고, 단계 4에서는 C상 전극군과 E상 전극군에 H 레벨의 전압이 동일 타이밍으로 인가되고, 단계 5에서는 A상 전극군과 C상 전극군에 H 레벨의 전압이 동일 타이밍으로 인가된다. 그리고 이들의 각 단계는 단계 1', 단계 2', 단계 3', 단계 4', 단계 5', 단계 1', 단계2', …의 순서로 반복되도록 되어 있다.

상기 정전흡인 구동장치(10)의 초기상태가, 예를 들면 도 24에 나타내는 상태, 즉 가동자측 전극[333A(제 1행째), 333C(제 3행째), 333E(제 5행째)]이 각각 E상 전극군과 A상 전극군과의 사이에 부분적으로 걸쳐 대향하고, 또한 가동자측 전극[333B(제 2행째), 333D(제 4행째)]은 C상 전극군에만 대향하고 있다고 한다.

이 상태로부터, 단계 1의 전단으로서 A상 전극군과 D상 전극군에 소정의 전압이 동시에 인가되면, 제 2행째의 A상 전극군과 제 1행째의 가동자측 전극(333A) 은 부분적으로 대향하고 있기 때문에, 한쪽의 A상 전극군에 양전하(+Q)가 발생하고, 다른쪽의 가동자측 전극(333A)으로 음전하(-Q)가 유도된다. 따라서 상기 A상 전극군과 가동자측 전극(333A)과의 사이에 정전 흡인력(쿨롱력)이 작용하여, 상기 가동자측 전극(333A)은 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(323)에 흡인된다. 단, A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(323, 323)은, 가동자측 전극(333A)의 폭방향의 양쪽 끝에 설치되어 있기 때문에, 상기 정전 흡인력 중 폭(X)방향에 작용하는 성분은 서로 상쇄된다. 한편, 상기 정전 흡인력 중 이동(Y)방향의 성분은 잔존하기 때문에, 상기 가동자측 전극(333A)에는 Y1방향의 정전 흡인력이 작용한다.

이때, 가동자측 전극(333A)의 이동방향의 중심이 A상 전극군을 형성하는 고정자측 전극(323)의 이동방향의 중심에 일치하는 상태가 가장 안정된 상태이기 때문에, 가동자측 전극(333A)은 도 24에 점선으로 나타내는 위치까지 이동된다. 이 관계는 다른 가동자측 전극(333C 및 333E)에 대해서도 동일하기 때문에, 가동자(330)는 상기 가동자측 전극(333A, 333C 및 333E)에 작용하는 이동방향의 정전 흡인력의 합성력에 의하여 Y1방향으로 이동되게 된다.

또한 단계 1에서는 가동자측 전극(333B 및 333D)에 대향하는 C상 전극군에는 전압은 인가되지 않기 때문에, 가동자측 전극(333B, 333D)과 상기 C상 전극군과의 사이에 정전 흡인력(쿨롱력)은 작용하지 않는다.

다음에, 단계 1의 후단에 있어서 상기 신호원으로부터 제전신호(S)가 출력되어, 상기 트랜지스터(360)의 베이스단자(360b)에 주어진다. 이에 의하여 상기 트랜지스터(360)는 상기 콜렉터단자(360c)와 에미터단자(360e)와의 사이가 ON 상태로 설정되기 때문에, 상기 가동자측 전극(333A, 333C 및 333E)으로 유도되고, 또한 가동자(330)에 축적된 음전하(-Q)를 상기 제전용 케이블(350) 및 트랜지스터(360)를 거쳐 그라운드 전위(G)로 방출(제전)할 수 있다. 이에 의하여 가동자(330)의 대전상태를 해소할 수 있기 때문에, 가동자(330)의 이동속도나 응답속도의 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 제전에 요하는 시간은 고정자측 전극(323)과 가동자측 전극(333)과의 사이의 합성용량(C)과 제전용 케이블(350)을 흐르는 전류를 제한하는 저항치(R)와의 시정수(RC)로 결정되나, 상기한 바와 같이 상기 가동자(330)가 저저항체인 경우에는 상기 가동자(330) 자체의 저항치(R)에 의하여 결정된다. 또한 상기 가동자(330) 자체의 저항치(R)가 낮은 경우에는 외부 부착 저항을 보조적으로 부가함으로써 자유롭게 상기 시정수(RC)를 설정하는 것이 가능하다.

또 가동자(330)가 도전체인 경우에는 상기 외부 부착 저항(R1)에 의하여 결정된다. 이 때문에 상기 제전에 요하는 시간을 상기 합성용량(C)과 상기 가동자(330) 자체의 저항치(R) 또는 외부 부착 저항(R1)과의 시정수로 결정할 수 있다. 즉, 상기가동자(330), 제전용 케이블(350), 트랜지스터(360), 나아가서는 외부 부착 저항(R1)은 가동자(330)에 축적되는 전하를 방출하기 위한 제전수단으로서 기능하고 있다.

이와 같이, 가동자(330)가 저저항체로서 형성되어 있는 경우에는 제전수단을 용이화할 수 있음과 동시에 부품점수를 줄이는 것이 가능하다.

이하 마찬가지로 전압신호가 도 6에 나타내는 타이밍차트의 단계 1로부터 단 계 5의 순서대로 각 전극군에 주어짐으로써, 가동자(330)를 Y1방향으로 이동시킬 수 있게 되고, 그 때마다 주어지는 제전신호에 의하여 가동자(330)를 제전하는 것이 가능하다.

또 동일한 원리로부터, 예를 들면 단계 5', 단계 4', 단계 3', 단계 2', 단계1', 단계 5라는 바와 같이 상기 일련의 동작을 상기와는 반대의 순서로 행하면 가동자(330)를 제전하면서 상기한 방향(Y1 방향)과는 역방향(Y2 방향)으로 차례로 이동시키는 것이 가능하다.

또한 도 24에 나타내는 바와 같이 상기 고정자측 전극(323)의 길이치수를 L1a, 서로 인접하는 고정자측 전극(323)의 이동방향의 전극간격을 L1b, 상기 가동자측 전극(333)의 길이치수를 L2a, 서로 인접하는 가동자측 전극(333)의 이동방향의 전극간격을 L2b라 하고, 도 6의 단계 1로부터 단계 5를 따르는 전압신호를 고정자측 전극(323)의 각 상의 전극군에 주면, 가동자(330)를 이동방향으로 늘어서는 가동자(330)측 전극의 1구간 사이에 상당하는 거리(L2a + L2b)만큼 Y1방향으로 이동시킬 수 있게 되어 있다.

상기 실시형태에서는 각 단계별로 제전신호를 주는 구성으로 한 것을 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 어느 하나의 단계, 예를 들면 단계 1일 때에만 제전신호가 출력되는 구성으로 한 것이어도 좋다. 또는 예를 들면 단계 2와 단계 4와 같이, 소정의 단계일 때에 제전신호가 출력되는 구성으로 한 것이어도 좋다. 어떠한 타이밍으로 제전하도록 하여도 가동자(330)의 이동속도나 응답속도의 저하를 방지하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에서는 고정자측 전극(323)의 1쌍의 짧은 변부(323b, 323b)가 이동방향으로 볼록해지는 곡면으로 형성되고, 마찬가지로 가동자측 전극(333)의 1쌍의 짧은 변부(333b, 333b)도 이동방향으로 볼록해지는 곡면으로 형성되어 있다. 이 때문에 정전 흡인력의 급격한 변동을 방지하는 것이 가능하다.

즉, 고정자측 전극(323)이나 가동자측 전극(333)의 모서리부(에지)를 예리한 형상으로 형성한 경우에는 상기 정전 흡인력은 전극간 거리의 2승에 반비례하는 것, 및 상기 모서리부에 상기 정전 흡인력이 집중되기 쉬워지는 것 등으로부터 상기 정전 흡인력에 급격한 변동이 발생하기 쉽다.

그래서 적어도 상기 고정자측 전극(323)의 짧은 변부(323b)와 가동자측 전극(333)의 짧은 변부(333b) 중 어느 한쪽을 볼록형상의 곡면, 특히 원호형상의 면으로 형성하면, 상기 정전 흡인력의 급격한 변동을 방지하는 것이 가능하게 되어 가동자(330)를 일정한 속도로 구동(평활 구동)할 수 있게 된다.

또한 상기 실시형태에서는 고정자를 복수의 전극군으로 하여 이들에 전압신호를 인가하도록 하고, 또한 가동자를 제전하는 구성으로 한 것을 나타내었으나, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 가동자측에 전극군을 형성하여 전압신호를 인가하도록 하고, 또한 고정자측을 제전하도록 하여도 좋다.

또한 A상 내지 E상의 전극군을 형성하여, 각 전극군에 5상의 전압신호를 인가하도록 하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 전극군 및 전압신호의 상수는 상기 실시형태 이하(단, 2상 이상)이어도 되고, 또 그것 이상이어도 좋다.

또 변환수단으로서 트랜지스터(360)를 나타내었으나, 그외 예를 들면 FET 등의 반도체소자, 스위치류, 또는 릴레이 등으로 이루어지는 변환수단이어도 좋다.

본 발명에서는 큰 정전 흡인력을 얻음으로써 큰 추진력을 발휘하는 것이 가능한 정전흡인 구동장치를 제공할 수 있다. 따라서 종래와 비교하여 더욱 중량물을 반송하는 것이 가능하게 된다.

또 가동자를 소정의 타이밍으로 제전함으로써 가동자의 이동속도나 응답속도의 저하를 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 정전흡인 구동장치에서는 고정자와 가동자 사이의 마찰저항을 저감하여 상기 가동자를 안정되게 이동시키는 것이 가능하게 된다.

또한 정전흡인력을 효율 좋게 이용하는 것이 가능하게 되기 때문에, 정전흡인 구동장치로서의 구동효율을 높일 수 있다.

또 본 발명에서는 간단한 구성으로 가동자를 용이하게 제전할 수 있기 때문에, 가동자의 이동속도나 응답속도의 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한 가동자의 임의의 위치에 제전용 케이블을 접속하는 것이 가능하게 되기 때문에, 접속의 자유도를 높이는 것이 가능하게 되어, 장치 전체의 조립성을 향상시킬 수 있다.

나아가서는 가동자의 평활 구동성을 높이는 것이 가능하게 된다.

Claims (37)

1. 이동방향을 따라 연장 설치된 고정자와, 상기 고정자에 대향 배치된 가동자와, 상기 고정자에 설치되고, 또한 상기 가동자에 대향하는 고정자 대향면으로부터 상기 가동자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향으로 정렬된 고정자측 전극과, 상기 가동자측에 설치되고, 또한 상기 고정자 대향면에 대향하는 가동자 대향면으로부터 상기 고정자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향에 대하여 정렬된 가동자측 전극을 가지고,

   상기 고정자측 전극과 가동자측 전극이, 상기 이동방향과 직교하고, 또한 상기양 대향면끼리 대향하는 방향과 직교하는 폭방향을 향하여 서로 대향 배치되어 있고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 상기 이동방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정자 대향면에는 복수의 고정자측 전극이 상기 이동방향 및 상기 폭방향을 따라 소정의 간격으로 규칙 바르게 배치되고, 상기 가동자 대향면에는 복수의 가동자측 전극이 상기 고정자측 전극과는 겹치지 않는 위치에 규칙 바르게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 폭방향으로 늘어서는 복수의 상기 고정자측 전극을 도통 접속하여 형성한 복수의 전극군이, 상기 이동방향으로 간격을 두고 평행하게 늘어서 있고, 2상 이상의 전기신호가 하나하나의 전극군에 주어짐으로써 상기 가동자가 구동되는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 가동자가, 소정의 저항을 거쳐 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 가동자와 접지전위와의 사이의 전기적인 접속의 상태가, 소정의 타이밍으로 변환되는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
6. 고정자측 전극이 설치된 고정자와, 가동자측 전극을 가짐과 동시에, 상기 고정자에 대향하면서 이동방향으로 이동하는 가동자를 구비하고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서,

   상기 가동자를 상기 이동방향으로 안내하는 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 상기 이동방향을 따라 직선형상으로 형성된 안내홈과, 다른쪽의 대향면에 설치되고, 또한 상기 안내홈으로 들어간 상태에서 상기 이동방향을 따라 자유롭게 이동하는 슬라이딩 볼록부에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 전동 자유롭게 설치된 전동체와, 다른쪽의 대향면에 상기 전동체의 구름방향을 이동방향으로 안내하는 직선형상의 안내홈에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 한쪽의 대향면에는 상기 안내홈에 대향하여 연장되는 유지홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 홈은, 제 1 사면과 상기 제 1 사면에 소정의 끼인각을 거쳐 대향하는 제2 사면을 가지는 V 자홈 또는 사다리꼴홈으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 홈은, 제 1 사면과 상기 제 1 사면에 소정의 끼인각을 거쳐 대향하는 제2 사면을 가지는 V 자홈 또는 사다리꼴홈으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 전동체는, 구체 또는 원주체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 전동체로서, 제 1 원주체와 제 2 원주체가 설치되어 있고, 상기 제 1 원주체의 회전축과 상기 제 2 원주체의 회전축이 다른 방향으로 경사져 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
14. 제 8항에 있어서,

    상기 한쪽의 대향면에는 상기 안내홈에 대향하여 연장되는 유지홈이 형성되어 있고, 상기 구체가 상기 안내홈과 유지홈과의 사이에 전동 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 유지홈의 양측에는 상기 이동방향을 따라 연장되는 벽부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
16. 제 8항에 있어서,

    상기 한쪽의 대향면에는 정사각형상으로 이루어지는 유지구멍이 형성되어 있고, 상기 유지구멍에 상기 구체가 전동 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
17. 제 8항에 있어서,

    상기 가동자의 대향면에는 이동방향을 따라 평행하게 연장되는 깊이치수가 다른 1쌍의 평행홈과 상기 평행홈의 양쪽 끝끼리를 연결하는 1쌍의 U 자홈으로 형성된 대략 O자형상의 순환홈과, 상기 순환홈 내를 자유롭게 이동하는 복수의 구체가 설치되어 있고, 상기 고정자에는 상기 1쌍의 평행홈 중 깊이치수가 얕은 홈에 대향하는 안내홈이 상기 이동방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
18. 표면이 도전막으로 덮힌 상기 고정자측의 안내홈과, 마찬가지로 표면이 도전막으로 덮힌 가동자측의 유지홈과, 상기 안내홈과 유지홈과의 사이를 자유롭게 전 동하는 도전성의 구체와, 상기 고정자측의 도전막에 접속된 저항과, 소정의 신호에 따라 상기 저항과 그라운드와의 사이를 도통상태와 비도통상태로 변환하는 스위치부재 로 이루어지는 제전수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
19. 고정자측 전극이 설치된 고정자와, 가동자측 전극을 가짐과 동시에, 상기 고정자에 대향하면서 이동방향으로 이동 가능하게 지지된 가동자와, 상기 고정자측 전극에 소정의 전압신호를 주는 신호원을 구비하고, 상기 가동자가 상기 고정자측 전극과 상기 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서,

    상기 가동자가, 도전체 또는 저저항체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 가동자가, 저저항의 실리콘으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
21. 제 19항에 있어서,

    상기 가동자측 전극 및 가동자의 전체가, 도전성 수지에 저저항체 재료를 혼련시킨 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
22. 제 19항에 있어서,

    상기 가동자의 저항치가, 1Ω 이상 1kΩ 이하의 범위로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
23. 제 19항에 있어서,

    상기 가동자측 전극 및 고정자측 전극이, 상기 가동자 또는 고정자의 한쪽의 대향면으로부터 다른쪽의 대향면을 향하여 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향으로 평행이 되는 1쌍의 긴 변부와 상기 이동방향의 양쪽 끝에 설치되는 1쌍의 짧은 변부를 가지고 있고, 상기 1쌍의 짧은 변부가 상기 이동방향으로 볼록해지는 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
24. 제 19항에 있어서,

    상기 가동자와 그라운드 전위와의 사이에 제전수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
25. 이동방향을 따라 연장 설치된 고정자와, 상기 고정자에 대향 배치된 가동자와, 상기 고정자에 설치되고, 또한 상기 가동자에 대향하는 고정자 대향면으로부터 상기 가동자방향으로 수직으로 돌출함과 동시에 상기 이동방향으로 정렬된 고정자측 전극과, 상기 가동자측에 설치되고, 또한 상기 고정자 대향면에 대향하는 가동 자 대향면으로부터 상기 고정자 방향으로 수직으로 돌출함과 동시에, 상기 이동방향에 대하여 정렬된 가동자측 전극을 가지고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극이, 상기 이동방향과 직교하고, 또한 상기 양 대향면끼리가 대향하는 방향과 직교하는 폭방향을 향하여 서로 대향 배치되어 있고, 상기 고정자측 전극과 가동자측 전극과의 대향부분에 발생하는 정전 흡인력에 의하여 상기 가동자가 상기 이동방향으로 이동되는 정전흡인 구동장치에 있어서,

    상기 가동자를 상기 이동방향으로 안내하는 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
26. 제 25항에 있어서,

    상기 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 상기 이동방향을 따라 직선형상으로 형성된 안내홈과, 다른쪽의 대향면에 설치되고, 또한 상기 안내홈 내로 들어간 상태에서 상기 이동방향을 따라 자유롭게 이동하는 슬라이딩 볼록부에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
27. 제 25항에 있어서,

    상기 가이드수단이, 상기 고정자와 가동자의 한쪽의 대향면에 전동 자유롭게 설치된 전동체와, 다른쪽의 대향면에 상기 전동체의 구름방향을 이동방향으로 안내하는 직선형상의 안내홈에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
28. 제 27항에 있어서,

    상기 한쪽의 대향면에는 상기 안내홈에 대향하여 연장되는 유지홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
29. 제 26항에 있어서,

    상기 홈은 제 1 사면과 상기 제 1 사면에 소정의 끼인각을 거쳐 대향하는 제 2 사면을 가지는 V자홈 또는 사다리꼴홈으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
30. 제 27항에 있어서,

    상기 홈은, 제 1 사면과 상기 제 1 사면에 소정의 끼인각을 거쳐 대향하는 제2 사면을 가지는 V 자홈 또는 사다리꼴홈으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 흡인구동장치.
31. 제 27항에 있어서,

    상기 전동체는, 구체 또는 원주체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
32. 제 27항에 있어서,

    상기 전동체로서, 제 1 원주체와 제 2 원주체가 설치되어 있고, 상기 제 1 원주체의 회전축과 상기 제 2 원주체의 회전축이 다른 방향으로 경사져 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
33. 제 27항에 있어서,

    상기 한쪽의 대향면에는 상기 안내홈에 대향하여 연장되는 유지홈이 형성되어 있고, 상기 구체가 상기 안내홈과 유지홈과의 사이에 전동 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
34. 제 33항에 있어서,

    상기 유지홈의 양측에는 상기 이동방향을 따라 연장되는 벽부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
35. 제 27항에 있어서,

    상기 한쪽의 대향면에는 정사각형상으로 이루어지는 유지구멍이 형성되어 있고, 상기 유지구멍 내에 상기 구체가 전동 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
36. 제 27항에 있어서,

    상기 가동자의 대향면에는, 이동방향을 따라 평행하게 연장되는 깊이치수가 다른 1쌍의 평행홈과 상기 평행홈의 양쪽 끝끼리를 연결하는 1쌍의 U 자홈으로 형성된 대략 O자 형상의 순환홈과, 상기 순환홈 내를 자유롭게 이동하는 복수의 구체가 설치되어 있고, 상기 고정자에는 상기 1쌍의 평행홈 중 깊이치수가 얕은 홈에 대향하는 안내홈이 상기 이동방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.
37. 제 32항에 있어서,

    표면이 도전막으로 덮힌 상기 고정자측의 안내홈과, 마찬가지로 표면이 도전막으로 덮힌 가동자측의 유지홈과, 상기 안내홈과 유지홈과의 사이를 자유롭게 전동하는 도전성의 구체와, 상기 고정자측의 도전막에 접속된 저항과, 소정의 신호에 따라 상기 저항과 그라운드와의 사이를 도통상태와 비도통상태로 변환하는 스위치부재로 이루어지는 제전수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전흡인 구동장치.

Images