JP4877638B2

JP4877638B2 - Electrostatic actuator and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4877638B2
Application number: JP2001253229A
Authority: JP
Inventors: 雄二麻生; 正勝清原
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-08-23
Also published as: JP2003070265A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電気力を動力源とする静電アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電アクチュエータには、大きく分けて、パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータと交流駆動両電極形静電アクチュエータとの２種類がある。
【０００３】
まず、パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータについて、図１１〜１５に基づき説明する。図１１はパルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの概略図である。本静電アクチュエータは、固定子１と移動子２の２つから構成される。固定子１は３相に配線された多数の帯状の電極３を持ち、表面は絶縁膜４で覆われている。一方、移動子２は，誘電体層５上に微弱な導電性を有する抵抗体層６を持ち、電極等の歯状の構造は有していない。
【０００４】
駆動原理を、図１２から図１５を用いて示す。駆動する際は、移動子２を固定子１の上に置き、初期充電を行い、移動子２に電荷を蓄積する、駆動と再充電を繰り返し行い、移動子２をステップ状に駆動する。
次に、更に詳しく説明する。最初、移動子２は電荷を持たない。まず、図１２に示すように、固定子１の電極３に（０，−Ｖ、＋Ｖ）の電圧を印加し、移動子２上に電極と逆極性の電荷を誘導する。これにより、固定子１の電極３のパターンが、電荷のパターンとして移動子２上に転写される。充電が完了した時点においては、移動子２は垂直下向きに吸引され、摩擦により強く保持されている。次に、図１３のように、電圧を（−Ｖ、＋Ｖ、−Ｖ）に切り替える。これにより電極の電荷は瞬時に入れ替わるが、移動子２の電荷配置が新たな平衡状態に変化するには、初期充電と同じく、ある程度の時間を要するため、切り替え直後には、図１３のような電荷配置が現れる。このとき、移動子２の電荷とその直下の電極３の電荷は同符号となるため、移動子２には浮上力が働く。それと同時に、斜め下の電極３の電荷の効果により、移動子２には右向きの駆動力が働き、結果として、移動子２は、図１４に示すように右側に電極１ピッチ分駆動される。
駆動中に移動子２の電荷が失われるため、連続して駆動すると、推力が減少する。そこで、移動子２が静止した状態で、図１５のように電極３に１相ずらして正負の電圧を印加し、再充電を行う。
この後、電圧を印加する電極３を１相ずつずらし、図１３，図１４、図１５のステップを繰り返すことにより、連続的な駆動を行う。
【０００５】
次に、交流駆動両電極形静電アクチュエータについて、図１１〜１５に基づき説明する。図１６は交流駆動両電極形静電アクチュエータの概略図である。
本静電アクチュエータは、固定子１と移動子２の２つから構成される。固定子１、移動子２ともに、３相に結線された多数の帯状電極３を持ち、表面は絶縁膜４で覆われている。１つの３相正弦波を、固定子１、移動子２の両者に、それぞれ接続順が逆向きになるようにして印加する。これにより、固定子１、移動子２上には、それぞれ逆向きに進行する正弦波状の電位分布７が発生する。これら２つの電位分布の間に働く静電気力により、アクチュエータは駆動される。
【０００６】
上記のような静電アクチュエータを実際に製作する際は、パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの場合は、固定子１に、交流駆動両電極形静電アクチュエータの場合は、固定子１と移動子２それぞれに、図９の平面図および図１０の側面図に示すように第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃを同一平面上に形成する必要があるため、第２電極集合配線８ｂと第３電極集合配線８ｃの取り回しとして、それぞれが短絡しないように、図９、図１０に示すように、絶縁層１３を設置し、多層構造をとらざるを得ない。その１つの方法として特開平７−２５５１８５に記載されているような粘着層および絶縁層を介して多層化する製法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
静電アクチュエータにおいて、水平方向に駆動する力、すなわち推力は最も重要な特性であり。その推力を増大させるためには、固定子１と移動子２とのギャップを狭くとることは、有効な手段である。ところが、単純に、基体９表面に、駆動用の帯状電極である第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃ、その集合配線である第１電極集合配線８ａ、第２電極集合配線８ｂ、第３電極集合配線８ｃ、そして第２電極集合配線８ｂと第３電極集合配線８ｃの短絡を防止するための絶縁層１３を形成して多層化した場合、絶縁層１３が、駆動用の電極である第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃよりも、表面から突出した形状になってしまう。すると固定子１と移動子２を対向させた場合に、絶縁層１３が互いに干渉し合うため、固定子１と移動子２とのギャップを狭くすることが出来ず、推力を増大させることの障害になっていた。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、固定子１の駆動部と移動子２（又は移動させる物体）とのギャップを狭くすることが可能になり、結果として推力性能が優れた静電アクチュエータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決すべく、少なくとも基体を備えた固定子を有し、該固定子の前記基体の同一の表面上に、少なくとも一部が互いに平行になるよう配置された３つの電極と、前記３つの電極が形成された前記基体表面上に形成され、前記３つの電極の各々に電源から電圧を印加するための３つの集合配線と、前記３つの電極と前記３つの集合配線との短絡が防止されるように前記電極及び前記集合配線の一部を覆うように形成された絶縁被膜を有し、前記３つの電極が互いに平行に配置されてなる駆動部に電圧を印加することにより固定子上に配された物体又は移動子を移動させる静電アクチュエータにおいて、前記固定子の前記基体表面には段差が設けられ、前記基体表面は、前記段差よりも高い位置に設けられた上段部と、前記上段部よりも前記段差を介して低い位置に設けられた下段部とを備え、前記３つの電極からなる駆動部は固定子の基体の前記上段部に配置されており、前記電極と、前記集合配線と、前記絶縁被膜と、が積層されてなる積層部は前記下段部に配置されており、前記積層部が前記駆動部を構成する前記電極より突出しないように構成されたことを特徴とする静電アクチュエータを提供する。これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となる。
【００１０】
本発明の好ましい態様においては、前記固定子の基体は剛性体材料からなるようにする。
そうすることで、研削研磨加工等により、段差の形成が自由自在に可能となる。
【００１１】
本発明の好ましい態様においては、段差部を階段状に設ける。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となるとともに、印刷、蒸着＋エッチングによるパターンニング、メッキ＋エッチングによるパターンニング等による電極の形成が容易になる。
【００１２】
本発明の好ましい態様においては、段差をスロープ状にする。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となるとともに、印刷、蒸着＋エッチングによるパターンニング、メッキ＋エッチングによるパターンニング等による電極の形成が容易になる。
【００１３】
本発明の好ましい態様においては、前記段差の上縁部及び／又は固定子上面の端部を面取りする。
これにより、印刷、蒸着＋エッチングによるパターンニング、メッキ＋エッチングによるパターンニング等による電極の形成が、より容易になる。
また、ここで言う「面取り」とは、Ｃ面取り、Ｒ面取りのどちらでも良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、まず、本発明に用いられる用語の定義につき、説明する。
本発明において、「固定子の基体」とは、駆動部や集合配線を配置するための支持部全体をいう。それは単一の材料からなる基体でもよいし、複数の材料からなる基体でもよい。
また、「段差」とは、固定子基材上面に意図的に設けられた高低差をいう。従って、ステップ状のみでなく、連続した傾斜やスロープ状をも含む。
また、「上段部」とは、対立する位置である「下段部」よりも上方の位置を意味する。その部分は水平でもよいし、傾斜していてもよい。
また、「下段部」とは、対立する位置である「上段部」よりも下方の位置を意味する。その部分は水平でもよいし、傾斜していてもよい。
また、「絶縁被膜」とは、電極および集合配線の保護のために、固定子表面に形成する被膜をいい、その材料としては、例えば、ポリイミド、アルミナ、窒化アルミニウム等が好適に利用できる。
また、請求項１における「絶縁物」とは、複数の集合配線が交差する部分で、集合配線同士の短絡が防止されるように、その間に介在させる絶縁物をいい、例えば、ポリイミド、アルミナ、窒化アルミニウム等が好適に利用できる。この「絶縁物」の材料は、「絶縁被膜」と同種であっても異種であっても構わない。また、「絶縁物」の介在のさせ方は、固定子基材の下段部に層状に介在させてもよいし、集合配線を予め絶縁物で被覆させておくことで介在させてもよい。
また、剛性体材料とは、薄いフィルム材料のように、材料そのものの自重や外部からの応力があっても容易に変形しない材料を意味し、具体的には、セラミックス、ガラス、プラスチックス等の厚さ数〜数十ｍｍのシート状バルク体が好適に用いられる。
【００１５】
以下に、本発明の好ましい態様につき、図に基づいて説明する。
図１は本発明にかかる第１実施例の平面図を示す図であり、図２は本発明にかかる第１実施例の側面図である。図において、固定子１の基体９上には、３つの帯状電極である第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃと、３つの電極の各々に電源から電圧を印加するための３つの集合配線である第１電極集合配線８ａ、第２電極集合配線８ｂ、第３電極集合配線８ｃと第２電極集合配線８ｂと第３電極集合配線８ｃの短絡を防止するための絶縁層１３が形成されている。固定子基体９の表面には段差部１２が設けられており、絶縁層１３は下段部１０に、３つの帯状電極である第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃからなる駆動部は上段部１１に設けられている。そして、絶縁層５の上面は駆動部よりも下方に位置している。
駆動部に電圧が印加されていると、その上方に物体を浮遊配置したときに、その物体は推力を得て水平方向に移動する。
ここで、絶縁層１３の上面が駆動部よりも下方に位置していることにより、駆動部と移動子２との間のギャップを小さく設定することが可能となるので、単位印加電圧当りの推力を大きくすることが可能となる。
【００１６】
固定子基体９の材質としては、セラミックス、ガラスなどの絶縁材料を使用する。厚みは、数十μｍから数十ｍｍまで、要求される剛性等により、必要に応じて変更する。第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃ、第１電極集合配線８ａ、第２電極集合配線８ｂ、第３電極集合配線８ｃの材質としては、金、銀、白金、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデン、ＴｉＣ、ＩＴＯなどの電極材料を使用する。製法としては、メッキ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、印刷、転写など、材料に応じた製法を採用する。厚みは、０．数μｍから数十μｍまで、材料や製法に合わせて調整する。絶縁層１３の材質としては、セラミックス、ガラス、ポリイミドなどの絶縁材料を使用する。製法としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ、印刷、ゾルゲル法、溶射法など、材料に応じた製法を採用する。厚みは、数μｍ〜数百μｍまで、材料や製法に合わせて調整する。絶縁膜４も、絶縁層１３同様の材質、製法を用いることができる。
【００１７】
図２に本発明にかかる第１実施例の側面図を示す。予め研削加工等により、絶縁層５、第２電極集合配線８ｂ、第３電極集合配線８ｃを形成する下段部１０を、例えば数μｍ〜数百μｍ程度、上段部１１より低くなるようにしておく。その後、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃ、第１電極集合配線８ａ、第２電極集合配線８ｂ、絶縁層１３、第３電極集合配線８ｃを順に形成する。そして最後に、絶縁膜４を形成する。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部よりも突出した部分がなくなるので、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となる。
【００１８】
図３に本発明にかかる第２実施例の平面図を、図４に側面図を示す。段差部１２およびもしくは絶縁層１３を、例えば数μｍ〜数十μｍ程度の階段状に設けたものである。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部よりも突出した部分がなくなるので、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となる。
【００１９】
図５は本発明にかかる第３実施例の平面図を、図６に側面図を示す。段差部１２およびもしくは絶縁層１３のコーナーを面取りしたものである。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部よりも突出した部分がなくなるので、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となる。
【００２０】
図７に本発明にかかる第４実施例の平面図を、図８に側面図を示す。段差部１２およびもしくは絶縁層１３のコーナーを、例えば数°〜数十°のスロープ状にしたものである。
これにより、集合配線の短絡を防止しつつ、固定子の駆動部よりも突出した部分がなくなるので、固定子の駆動部と固定子上に配された物体又は移動子との距離を短くすることが可能となり、高い推力を得ることが可能となる。
【００２１】
図９に従来技術における平面図を、図１０に側面図を示す。集合配線の短絡を防止した構成ではあるが、固定子の駆動部よりも突出した部分が存在している。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、固定子の駆動部と移動子又は移動させる物体とのギャップを狭くすることが可能になり、結果として推力性能が優れた静電アクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施例１の平面図
【図２】本発明にかかる実施例１の側面図
【図３】本発明にかかる実施例２の平面図
【図４】本発明にかかる実施例２の側面図
【図５】本発明にかかる実施例３の平面図
【図６】本発明にかかる実施例３の側面図
【図７】本発明にかかる実施例４の平面図
【図８】本発明にかかる実施例４の側面図
【図９】従来技術における平面図
【図１０】従来技術における側面図
【図１１】パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの側面図
【図１２】パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの駆動原理を説明するための側面図
【図１３】パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの駆動原理を説明するための側面図
【図１４】パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの駆動原理を説明するための側面図
【図１５】パルス駆動誘導電荷形静電アクチュエータの駆動原理を説明するための側面図
【図１６】交流駆動両電極形静電アクチュエータの側面図
【符号の説明】
１…固定子、２…移動子、３…帯状の電極、３ａ…第１電極、３ｂ…第２電極、３ｃ…第３電極、４…絶縁膜、５…誘電体層、６…抵抗体層、７…正弦波状の電位分布、８ａ…第１電極集合配線、８ｂ…第２電極集合配線、８ｃ…第３電極集合配線、９…基体、１０…下段部、１１…上段部、１２…段差部、１３…絶縁層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic actuator that uses electrostatic force as a power source.
[0002]
[Prior art]
There are roughly two types of electrostatic actuators: pulse-driven inductive charge-type electrostatic actuators and AC-driven double-electrode electrostatic actuators.
[0003]
First, a pulse drive induction charge type electrostatic actuator will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic view of a pulse-driven inductive charge type electrostatic actuator. This electrostatic actuator is composed of a stator 1 and a mover 2. The stator 1 has a number of strip-like electrodes 3 wired in three phases, and the surface is covered with an insulating film 4. On the other hand, the movable element 2 has a weakly conductive resistor layer 6 on the dielectric layer 5 and does not have a tooth-like structure such as an electrode.
[0004]
The driving principle will be described with reference to FIGS. When driving, the mover 2 is placed on the stator 1, initial charge is performed, charge is accumulated in the mover 2, drive and recharge are repeated, and the mover 2 is driven stepwise.
Next, it explains in detail. Initially, the mover 2 has no charge. First, as shown in FIG. 12, a voltage of (0, −V, + V) is applied to the electrode 3 of the stator 1 to induce a charge having a polarity opposite to that of the electrode on the mover 2. Thereby, the pattern of the electrode 3 of the stator 1 is transferred onto the movable element 2 as a charge pattern. When charging is completed, the moving element 2 is sucked vertically downward and is strongly held by friction. Next, as shown in FIG. 13, the voltage is switched to (−V, + V, −V). As a result, the charge of the electrode is switched instantaneously, but it takes a certain amount of time to change the charge arrangement of the movable element 2 to a new equilibrium state, as in the initial charge. Charge configuration appears. At this time, the charge of the mover 2 and the charge of the electrode 3 immediately below the same sign have the same sign, so that the levitating force acts on the mover 2. At the same time, due to the effect of the charge on the obliquely lower electrode 3, a rightward driving force acts on the moving element 2, and as a result, the moving element 2 is driven to the right by one electrode pitch as shown in FIG. 14.
Since the charge of the moving element 2 is lost during driving, the thrust is reduced when driven continuously. Therefore, in a state where the moving element 2 is stationary, a positive / negative voltage is applied to the electrode 3 with a phase shift as shown in FIG.
Thereafter, the electrodes 3 to which the voltage is applied are shifted one phase at a time, and continuous driving is performed by repeating the steps of FIGS.
[0005]
Next, an AC drive double electrode type electrostatic actuator will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a schematic view of an AC drive double-electrode electrostatic actuator.
This electrostatic actuator is composed of a stator 1 and a mover 2. Both the stator 1 and the mover 2 have a number of strip electrodes 3 connected in three phases, and the surface is covered with an insulating film 4. One three-phase sine wave is applied to both the stator 1 and the mover 2 so that the connection order is reversed. As a result, a sine wave-like potential distribution 7 traveling in the opposite direction is generated on the stator 1 and the mover 2. The actuator is driven by the electrostatic force acting between these two potential distributions.
[0006]
When actually manufacturing the electrostatic actuator as described above, in the case of a pulse drive inductive charge type electrostatic actuator, the stator 1 is used. In the case of an AC drive double electrode type electrostatic actuator, the stator 1 and a mover are used. 2, the first electrode 3a, the second electrode 3b, and the third electrode 3c need to be formed on the same plane as shown in the plan view of FIG. 9 and the side view of FIG. As the routing of 8b and third electrode assembly wiring 8c, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, an insulating layer 13 is installed to prevent a short circuit between them, and a multilayer structure must be taken. As one of the methods, there has been proposed a manufacturing method in which a multilayer structure is formed through an adhesive layer and an insulating layer as described in JP-A-7-255185.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In an electrostatic actuator, the force that drives in the horizontal direction, that is, the thrust, is the most important characteristic. In order to increase the thrust, it is an effective means to narrow the gap between the stator 1 and the mover 2. However, the first electrode 3a, the second electrode 3b, the third electrode 3c, which are driving belt-like electrodes, and the first electrode assembly wiring 8a, the second electrode assembly wiring 8b, which are aggregate wirings, are simply formed on the surface of the substrate 9. When the insulating layer 13 for preventing the short-circuit between the third electrode assembly wiring 8c and the second electrode assembly wiring 8b and the third electrode assembly wiring 8c is formed to be multilayered, the insulating layer 13 becomes an electrode for driving. It becomes the shape which protruded from the surface rather than the 1st electrode 3a, the 2nd electrode 3b, and the 3rd electrode 3c which are. Then, when the stator 1 and the mover 2 are opposed to each other, the insulating layer 13 interferes with each other. Therefore, the gap between the stator 1 and the mover 2 cannot be reduced, and an obstacle to increasing the thrust force. It was.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to narrow a gap between the driving unit of the stator 1 and the moving element 2 (or an object to be moved), and as a result, the thrust performance is excellent. It is to provide an electrostatic actuator.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, to solve the above problems, has a stator having at least a substrate, on the same surface of the substrate of the stator, at least partially parallel to each other as arranged three electrodes And three aggregate wirings formed on the substrate surface on which the three electrodes are formed, for applying a voltage from a power source to each of the three electrodes, the three electrodes, and the three aggregate wirings, A voltage is applied to a driving unit having an insulating film formed so as to cover a part of the electrode and the collective wiring so that a short circuit is prevented, and the three electrodes are arranged in parallel to each other. in the electrostatic actuator for moving the object or moving element disposed on the stator, the said on the substrate surface of the stator is provided a step, wherein the substrate surface, the upper of which is positioned higher than the step Department and front Than the upper portion and a lower portion provided in a lower position through the step, drive unit consisting of the three electrodes are disposed in the upper portion of the base body of the stator, and the electrode, the set A laminated part formed by laminating wiring and the insulating coating is disposed in the lower stage part, and the laminated part is configured not to protrude from the electrode constituting the drive part. An electrostatic actuator is provided. As a result, it is possible to shorten the distance between the stator drive unit and the object or the mover arranged on the stator while preventing short circuit of the collective wiring, and high thrust can be obtained.
[0010]
In a preferred embodiment of the present invention, the stator base is made of a rigid material.
By doing so, a step can be freely formed by grinding and polishing.
[0011]
In the preferable aspect of this invention, a level | step-difference part is provided in step shape.
As a result, it is possible to shorten the distance between the stator drive unit and the object or the mover arranged on the stator while preventing short circuit of the collective wiring, and it becomes possible to obtain high thrust. The electrode can be easily formed by patterning by printing, vapor deposition + etching, patterning by plating + etching, or the like.
[0012]
In a preferred embodiment of the present invention, the step is sloped.
As a result, it is possible to shorten the distance between the stator drive unit and the object or the mover arranged on the stator while preventing short circuit of the collective wiring, and it becomes possible to obtain high thrust. The electrode can be easily formed by patterning by printing, vapor deposition + etching, patterning by plating + etching, or the like.
[0013]
In a preferred aspect of the present invention, the upper edge of the step and / or the end of the upper surface of the stator are chamfered.
This makes it easier to form electrodes by printing, patterning by vapor deposition + etching, patterning by plating + etching, or the like.
The “chamfering” referred to here may be either C chamfering or R chamfering.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, definitions of terms used in the present invention will be described.
In the present invention, the “stator base” refers to the entire support portion for arranging the drive portion and the assembly wiring. It may be a substrate made of a single material or a substrate made of a plurality of materials.
Further, the “step” means a height difference intentionally provided on the upper surface of the stator base material. Therefore, it includes not only a step shape but also a continuous inclination and a slope shape.
Further, the “upper part” means a position above the “lower part” which is an opposing position. The portion may be horizontal or inclined.
In addition, the “lower part” means a position below the “upper part” which is an opposing position. The portion may be horizontal or inclined.
The “insulating coating” refers to a coating formed on the surface of the stator to protect the electrodes and the collective wiring. As the material, for example, polyimide, alumina, aluminum nitride, or the like can be suitably used.
In addition, the “insulator” in claim 1 refers to an insulator interposed between a plurality of collective wirings so that a short circuit between the collective wirings is prevented, for example, polyimide, alumina, Aluminum nitride or the like can be suitably used. The material of the “insulator” may be the same as or different from the “insulating film”. In addition, the “insulator” may be interposed in a layered manner in the lower part of the stator base material, or may be interposed by previously covering the collective wiring with an insulator.
In addition, the rigid body material means a material that does not easily deform even under the weight of the material itself or external stress, such as a thin film material, and specifically, ceramics, glass, plastics, etc. A sheet-like bulk body having a thickness of several to several tens of mm is preferably used.
[0015]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a first embodiment according to the present invention, and FIG. 2 is a side view of the first embodiment according to the present invention. In the figure, on the substrate 9 of the stator 1, three first electrodes 3a, second electrodes 3b, third electrodes 3c, which are three strip electrodes, and 3 for applying a voltage from a power source to each of the three electrodes. An insulating layer 13 for preventing a short circuit between the first electrode assembly wiring 8a, the second electrode assembly wiring 8b, the third electrode assembly wiring 8c, the second electrode assembly wiring 8b, and the third electrode assembly wiring 8c, which are two assembly wirings. Is formed. A step portion 12 is provided on the surface of the stator base 9, and the insulating layer 13 is provided on the lower step portion 10, and a driving portion including a first electrode 3 a, a second electrode 3 b, and a third electrode 3 c that are three strip electrodes. Is provided in the upper stage 11. And the upper surface of the insulating layer 5 is located below the drive part.
When a voltage is applied to the drive unit, the object moves in the horizontal direction while obtaining a thrust when the object is suspended above the drive unit.
Here, since the upper surface of the insulating layer 13 is positioned below the drive unit, the gap between the drive unit and the moving element 2 can be set small, so that the thrust per unit applied voltage Can be increased.
[0016]
As a material of the stator base 9, an insulating material such as ceramic or glass is used. The thickness is changed from several tens of μm to several tens of mm as required depending on required rigidity. As materials of the first electrode 3a, the second electrode 3b, the third electrode 3c, the first electrode assembly wiring 8a, the second electrode assembly wiring 8b, and the third electrode assembly wiring 8c, gold, silver, platinum, copper, aluminum, An electrode material such as titanium, tungsten, molybdenum, TiC, or ITO is used. As a manufacturing method, a manufacturing method according to the material such as plating, PVD, CVD, printing, transfer, or the like is adopted. The thickness is 0. Adjust from several μm to several tens of μm according to the material and manufacturing method. As a material of the insulating layer 13, an insulating material such as ceramic, glass, polyimide, or the like is used. As a production method, a production method according to the material such as PVD, CVD, printing, sol-gel method, thermal spraying method or the like is adopted. The thickness is adjusted from several μm to several hundred μm according to the material and the manufacturing method. The insulating film 4 can also be made of the same material and manufacturing method as the insulating layer 13.
[0017]
FIG. 2 shows a side view of the first embodiment according to the present invention. The lower step portion 10 for forming the insulating layer 5, the second electrode assembly wiring 8b, and the third electrode assembly wiring 8c is previously set to be lower than the upper step portion 11 by, for example, about several μm to several hundred μm. . Thereafter, the first electrode 3a, the second electrode 3b, the third electrode 3c, the first electrode assembly wiring 8a, the second electrode assembly wiring 8b, the insulating layer 13, and the third electrode assembly wiring 8c are sequentially formed. Finally, the insulating film 4 is formed.
As a result, there is no protruding portion from the stator drive unit while preventing the short circuit of the collective wiring, so the distance between the stator drive unit and the object or moving element arranged on the stator is shortened. And a high thrust can be obtained.
[0018]
FIG. 3 is a plan view of a second embodiment according to the present invention, and FIG. 4 is a side view thereof. The stepped portion 12 and / or the insulating layer 13 are provided in a step shape of, for example, about several μm to several tens of μm.
As a result, there is no protruding portion from the stator drive unit while preventing the short circuit of the collective wiring, so the distance between the stator drive unit and the object or moving element arranged on the stator is shortened. And a high thrust can be obtained.
[0019]
5 is a plan view of a third embodiment according to the present invention, and FIG. 6 is a side view thereof. The step portion 12 and / or the corner of the insulating layer 13 are chamfered.
As a result, there is no protruding portion from the stator drive unit while preventing the short circuit of the collective wiring, so the distance between the stator drive unit and the object or moving element arranged on the stator is shortened. And a high thrust can be obtained.
[0020]
FIG. 7 is a plan view of a fourth embodiment according to the present invention, and FIG. 8 is a side view thereof. The corners of the stepped portion 12 and / or the insulating layer 13 are formed in a slope shape of, for example, several degrees to several tens of degrees.
As a result, there is no protruding portion from the stator drive unit while preventing the short circuit of the collective wiring, so the distance between the stator drive unit and the object or moving element arranged on the stator is shortened. And a high thrust can be obtained.
[0021]
FIG. 9 shows a plan view in the prior art, and FIG. 10 shows a side view. Although it is the structure which prevented the short circuit of collective wiring, the part which protruded from the drive part of the stator exists.
[0022]
【Effect of the invention】
According to the present invention, it is possible to narrow a gap between a driving unit of a stator and a mover or an object to be moved, and as a result, it is possible to provide an electrostatic actuator having excellent thrust performance.
[Brief description of the drawings]
1 is a plan view of a first embodiment according to the present invention. FIG. 2 is a side view of the first embodiment according to the present invention. FIG. 3 is a plan view of a second embodiment according to the present invention. Side view of Example 2 [Fig. 5] Plan view of Example 3 according to the present invention [Fig. 6] Side view of Example 3 according to the present invention [Fig. 7] Plan view of Example 4 according to the present invention [Fig. 8] Side view of Example 4 according to the present invention [Fig. 9] Plan view of the prior art [Fig. 10] Side view of the prior art [Fig. 11] Side view of the pulse-driven inductive charge type electrostatic actuator [Fig. 12] Pulse FIG. 13 is a side view for explaining the driving principle of a driving induction charge type electrostatic actuator. FIG. 13 is a side view for explaining the driving principle of a pulse driving induction charge type electrostatic actuator. To explain the drive principle of the actuator Rear view Figure 15 is a side view for explaining the driving principle of the pulse driving inductive charge type electrostatic actuator [16] a side view of an AC drive the electrodes form an electrostatic actuator [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 2 ... Mover, 3 ... Band-shaped electrode, 3a ... 1st electrode, 3b ... 2nd electrode, 3c ... 3rd electrode, 4 ... Insulating film, 5 ... Dielectric layer, 6 ... Resistor layer 7 ... sinusoidal potential distribution, 8a ... first electrode assembly wiring, 8b ... second electrode assembly wiring, 8c ... third electrode assembly wiring, 9 ... base, 10 ... lower step, 11 ... upper step, 12 ... step Part, 13 ... insulating layer

Claims

少なくとも基体を備えた固定子を有し、
該固定子の前記基体の同一の表面上に、少なくとも一部が互いに平行になるよう配置された３つの電極と、
前記３つの電極が形成された前記基体表面上に形成され、前記３つの電極の各々に電源から電圧を印加するための３つの集合配線と、
前記３つの電極と前記３つの集合配線との短絡が防止されるように前記電極及び前記集合配線の一部を覆うように形成された絶縁被膜を有し、
前記３つの電極が互いに平行に配置されてなる駆動部に電圧を印加することにより固定子上に配された物体又は移動子を移動させる静電アクチュエータにおいて、
前記固定子の前記基体表面には段差が設けられ、前記基体表面は、前記段差よりも高い位置に設けられた上段部と、前記上段部よりも前記段差を介して低い位置に設けられた下段部とを備え、
前記３つの電極からなる駆動部は固定子の基体の前記上段部に配置されており、
前記電極と、前記集合配線と、前記絶縁被膜と、が積層されてなる積層部は前記下段部に配置されており、
前記積層部が前記駆動部を構成する前記電極より突出しないように構成されたことを特徴とする静電アクチュエータ。 Having a stator with at least a base ,
On the same surface of the substrate of the stator, at least partially three which are arranged to be parallel to each other of the electrodes,
Formed on the surface of the substrate on which the three electrodes are formed, and three collective wirings for applying a voltage from a power source to each of the three electrodes;
An insulating film formed so as to cover a part of the electrode and the collective wiring so as to prevent a short circuit between the three electrodes and the three collective wiring ;
In an electrostatic actuator that moves an object or a moving element arranged on a stator by applying a voltage to a driving unit in which the three electrodes are arranged in parallel with each other ,
Wherein the said substrate surface of the stator step is provided, wherein the substrate surface, and the upper section provided at a position higher than the step, lower provided in a lower position via the stepped than the upper portion With
Driving section composed of the three electrodes are disposed in the upper portion of the base body of the stator,
A laminated portion formed by laminating the electrode, the collective wiring, and the insulating film is disposed in the lower portion,
The electrostatic actuator, wherein the stacked portion is configured not to protrude from the electrode constituting the driving portion.

前記固定子の基体は剛性体材料からなることを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータ。The electrostatic actuator according to claim 1, wherein a base of the stator is made of a rigid material.

前記段差を階段状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電アクチュエータ。The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the step is provided in a step shape.

前記段差をスロープ状にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電アクチュエータ。The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the step is sloped.

前記段差の上縁部及び／又は固定子上面の端部を面取りしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the upper edge of the step and / or the end of the stator upper surface are chamfered.