JPH02206376A - 静電形多次元アクチュエータ - Google Patents
静電形多次元アクチュエータInfo
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- JPH02206376A JPH02206376A JP2256689A JP2256689A JPH02206376A JP H02206376 A JPH02206376 A JP H02206376A JP 2256689 A JP2256689 A JP 2256689A JP 2256689 A JP2256689 A JP 2256689A JP H02206376 A JPH02206376 A JP H02206376A
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- plane
- axis
- electrode body
- planar
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/002—Electrostatic motors
- H02N1/004—Electrostatic motors in which a body is moved along a path due to interaction with an electric field travelling along the path
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0925—Electromechanical actuators for lens positioning
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、静電形多次元アクチュエータに係り、特に、
例えば超小形光ヘッドなどを多次元方向に精密位置決め
するのに好適な静電形多次元アクチュエータに関するも
のである。
例えば超小形光ヘッドなどを多次元方向に精密位置決め
するのに好適な静電形多次元アクチュエータに関するも
のである。
［従来の技術］
従来の微少位置決め用小形アクチュエータとしては、例
えば、特開昭６２−２６２２３３号公報記載のように、
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯａ）やチタン酸ジルコン
酸鉛（略称ＰＺＴ）などのような圧電物質に電圧を印加
するときに変位が発生する圧電効果を利用したものが主
であった。
えば、特開昭６２−２６２２３３号公報記載のように、
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯａ）やチタン酸ジルコン
酸鉛（略称ＰＺＴ）などのような圧電物質に電圧を印加
するときに変位が発生する圧電効果を利用したものが主
であった。
一方、静電力を応用したアクチュエータとしては、セン
サーズ アンド アクチュエーターズ。
サーズ アンド アクチュエーターズ。
１１巻、第２号、１９８７年、１８９ページから２０６
ページ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏ
ｒｓ、Ｖｏｌｌｌ、Ｎｏ、２． （１９８７年）Ｐ、
１８９〜２０６）において論じらオしている。
ページ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏ
ｒｓ、Ｖｏｌｌｌ、Ｎｏ、２． （１９８７年）Ｐ、
１８９〜２０６）において論じらオしている。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術のうち、圧電素子を応用するものは圧電素
子の変位量が極めて小さく、精密位置決め許容範囲が小
さいという問題があった。市販されている圧電素子の例
では、１０μｍの変位をさせるためには１ｏｏｎ程度の
長さが必要であり、アクチュエータ全体の大きさは圧電
素子の寸法の２倍程度必要であることを考慮すると、１
ｍ＋＋程度の寸法を目標としている超小形光ヘッドのア
クチュエータとしては大きすぎる。
子の変位量が極めて小さく、精密位置決め許容範囲が小
さいという問題があった。市販されている圧電素子の例
では、１０μｍの変位をさせるためには１ｏｏｎ程度の
長さが必要であり、アクチュエータ全体の大きさは圧電
素子の寸法の２倍程度必要であることを考慮すると、１
ｍ＋＋程度の寸法を目標としている超小形光ヘッドのア
クチュエータとしては大きすぎる。
一方、静電形アクチュエータの例では、回転モータへ適
用しており、２次元方向へ負荷物体を駆動するための２
次元アクチュエータ、さらに高次元のアクチュエータへ
適用する場合については配慮されていなかった。また、
摩擦力の影響を排除する点についても配慮されていなか
った。
用しており、２次元方向へ負荷物体を駆動するための２
次元アクチュエータ、さらに高次元のアクチュエータへ
適用する場合については配慮されていなかった。また、
摩擦力の影響を排除する点についても配慮されていなか
った。
本発明は、上記従来技術における課題を解決するだめに
なされたもので、例えば光ヘッド等の精密位置決めに十
分な変位を発生させることのできる摩擦のない小形軽量
の静電形多次元アクチューエータを提供することを、そ
の目的とするものである。
なされたもので、例えば光ヘッド等の精密位置決めに十
分な変位を発生させることのできる摩擦のない小形軽量
の静電形多次元アクチューエータを提供することを、そ
の目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために５本発明に係る静電形多次元
アクチュエータのもっとも基本的な構成は、電気的絶縁
平面上に、Ｙ軸に対称な形状の第１の平面電極と、Ｙ軸
に直交するＹ軸に対し前記第１の平面電極と対称な第２
の平面１！極と、そのＹ軸に対称な形状の第３の平面電
極と、Ｙ軸に対し第３の平面電極と対称なｆｆ１４の平
面電極とを組み合わせて取り付けた第１の電極体と、前
記第１の電極体に小間隔で対向し、ＸおよびＹ軸に対し
て対称な形状であり、ＸおよびＹ軸に対し直交するＺ軸
方向の投影形状が前記第１の電極体の各平面電極の内側
に含まれる第５の平面電極に係る第２の電極体とを設け
、第１の電極体と第２の電極体との間を弾性部材で支持
するとともに、第５の平面電極に対する第１ないし第４
の平面電極の相対電位を個別に制御する制御手段を備え
たものである。
アクチュエータのもっとも基本的な構成は、電気的絶縁
平面上に、Ｙ軸に対称な形状の第１の平面電極と、Ｙ軸
に直交するＹ軸に対し前記第１の平面電極と対称な第２
の平面１！極と、そのＹ軸に対称な形状の第３の平面電
極と、Ｙ軸に対し第３の平面電極と対称なｆｆ１４の平
面電極とを組み合わせて取り付けた第１の電極体と、前
記第１の電極体に小間隔で対向し、ＸおよびＹ軸に対し
て対称な形状であり、ＸおよびＹ軸に対し直交するＺ軸
方向の投影形状が前記第１の電極体の各平面電極の内側
に含まれる第５の平面電極に係る第２の電極体とを設け
、第１の電極体と第２の電極体との間を弾性部材で支持
するとともに、第５の平面電極に対する第１ないし第４
の平面電極の相対電位を個別に制御する制御手段を備え
たものである。
なお、より実際的に技術的手段を付記すると次のとおり
である。
である。
多次元方向の変位は、平面上に複数の電極を設けた平板
を小さな間隔を隔てて平行に対向して配置し、一方を固
定し、−方を柔らかなばね部材で可動に支持し、対向す
る固定電極と可動電極との対の間に電圧を印加する構成
とし、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のうち必要な方向の正、負方向
に上記電極の対を配置し、各電極対に印加する電圧を制
御することにより、任意の方向へ可動部を変位させるこ
とができる。
を小さな間隔を隔てて平行に対向して配置し、一方を固
定し、−方を柔らかなばね部材で可動に支持し、対向す
る固定電極と可動電極との対の間に電圧を印加する構成
とし、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のうち必要な方向の正、負方向
に上記電極の対を配置し、各電極対に印加する電圧を制
御することにより、任意の方向へ可動部を変位させるこ
とができる。
上記の静電力発生用の電極は極めて薄い金属膜で形成で
きるため、力発生部の重量はほとんど無視できる。また
、電極の変位方向の寸法を必要な変位より少し大きくす
ることにより、必要変位を取ることができる。
きるため、力発生部の重量はほとんど無視できる。また
、電極の変位方向の寸法を必要な変位より少し大きくす
ることにより、必要変位を取ることができる。
以上の手段を組合わせることにより、上記目的を達成す
ることができる。
ることができる。
［作用］
本発明を開発した考え方と、その作動原理を、第６図を
参照して説明する。
参照して説明する。
第６図は、電極間に作用する力の説明図である。
第６図に示すように同一形状の短冊状電極２′３′があ
り、電極２′がＸ方向に少しずれている場合、電極３′
に作用する力は下記の式で表わされる。
り、電極２′がＸ方向に少しずれている場合、電極３′
に作用する力は下記の式で表わされる。
Ｘ方向の力をＦ８、Ｚ方向の力をＦ２とする。
ここで、ｌ：Ｙ方向の電極が重なった部分の長さ
ｗ：Ｘ方向の電極が重なった部分の長
さ
ｈ：電極間の２方向の間隔
Ｖ：電極間に作用している電圧
ε：電極間の空間の誘電率
Ｆ、、Ｆ、のいずれも電圧によって力の方向を変えるこ
とはできない。電Ｖ７Ａ３’にＸ軸の負方向の力を作用
させるには、対向する電極が第６図とは逆にＸ軸方向の
負方向にずれていることが必要である。また、電極３′
にＺ軸の負方向の力を作用させるには、電極２′が電極
３′よりもＺ軸の負方向に配置されていることが必要で
ある。
とはできない。電Ｖ７Ａ３’にＸ軸の負方向の力を作用
させるには、対向する電極が第６図とは逆にＸ軸方向の
負方向にずれていることが必要である。また、電極３′
にＺ軸の負方向の力を作用させるには、電極２′が電極
３′よりもＺ軸の負方向に配置されていることが必要で
ある。
以上より、電極３′を可動電極とし、可動電極３′をＸ
、Ｙ、Ｚ軸のそれぞれ正、負方向に任意に変位させるこ
とは、固定電極である電極２′を可動電極３′のＸ、Ｙ
、Ｚ方向の正、負両側に配置し、変位させたい方向の固
定電極と可動電極との間に電圧を印加することにより可
能となる。
、Ｙ、Ｚ軸のそれぞれ正、負方向に任意に変位させるこ
とは、固定電極である電極２′を可動電極３′のＸ、Ｙ
、Ｚ方向の正、負両側に配置し、変位させたい方向の固
定電極と可動電極との間に電圧を印加することにより可
能となる。
（２）式によれば、電極板間の吸引力により可動電極が
変位すると電極板間の間隔りが小さくなるため１発生す
る力Ｆ２を電圧だけでは制御できない。
変位すると電極板間の間隔りが小さくなるため１発生す
る力Ｆ２を電圧だけでは制御できない。
一方、（１）式より、横方向の駆動力Ｆ８は電圧Ｖのみ
で決定できるので、精密な制御を行なうには横方向の駆
動力を用いた方がやりやすい。しかし、一般に電極重な
り部分の長さＷより間隔りを小さく設定するので、力の
大きさは吸引力Ｆ２の方が横方向駆動力Ｆ８より大きい
。横方向駆動力Ｆ８は電極重なり長さＷに依存しないこ
とを利用して、電極重なり長さＷを必要最小限とし、第
６図と同様の電極対を複数組設ければ、一定面積内で発
生する横方向駆動力を大きくすることが可能となる。
で決定できるので、精密な制御を行なうには横方向の駆
動力を用いた方がやりやすい。しかし、一般に電極重な
り部分の長さＷより間隔りを小さく設定するので、力の
大きさは吸引力Ｆ２の方が横方向駆動力Ｆ８より大きい
。横方向駆動力Ｆ８は電極重なり長さＷに依存しないこ
とを利用して、電極重なり長さＷを必要最小限とし、第
６図と同様の電極対を複数組設ければ、一定面積内で発
生する横方向駆動力を大きくすることが可能となる。
［実施例コ
以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図は１本発明の一実施例に係る静電形３次元アクチ
ュエータの構成を示す分解斜視図、第２図は、第１図の
Ｚ軸方向上方から見た駆動方向説明図、第３図は、第１
図のＺ、Ｘ平面断面図である。
ュエータの構成を示す分解斜視図、第２図は、第１図の
Ｚ軸方向上方から見た駆動方向説明図、第３図は、第１
図のＺ、Ｘ平面断面図である。
第１図ないし第３図は、１チツプ形の光ヘッドをｘ、ｙ
、ｚの３軸方向に即動する３次元アクチュエータを示す
。
、ｚの３軸方向に即動する３次元アクチュエータを示す
。
図において、１は、電気的絶縁体に係るホルダ、２は、
第１の電極体に係る上部固定電極で、この上部固定電極
２は、Ｘ軸に対称な形状の第１の平面電極２ｂと、Ｘ軸
に直交するＹ軸に対し前記第１の平面電極２ｂと対称な
第２の平面電極２ｄと、Ｙ軸に対称な形状の第３の平面
電極２ａと、Ｘ軸に対し第３の平面電極２ａと対称な第
４の平面電極２ｃとを組み合わせてホルダ１の上部下面
１ａに固定されている。
第１の電極体に係る上部固定電極で、この上部固定電極
２は、Ｘ軸に対称な形状の第１の平面電極２ｂと、Ｘ軸
に直交するＹ軸に対し前記第１の平面電極２ｂと対称な
第２の平面電極２ｄと、Ｙ軸に対称な形状の第３の平面
電極２ａと、Ｘ軸に対し第３の平面電極２ａと対称な第
４の平面電極２ｃとを組み合わせてホルダ１の上部下面
１ａに固定されている。
３は、前記上部固定電極２に小さな間隔ｈ工を隔てて平
行に配置された第２の電極体に係る可動電極で、この可
動電極３は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称な形状であり
、Ｘ軸およびＹ軸に対して直交するＺ軸方向の投影形状
が前記上部固定電極２の各平面電極２ａ〜２ｄの内側に
含まれる形状である。この可動電極３は、上部固定電極
２に対向して第５の平面電極３ａを備え、その反対面は
第６の平面電極３ｂを構成している。
行に配置された第２の電極体に係る可動電極で、この可
動電極３は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称な形状であり
、Ｘ軸およびＹ軸に対して直交するＺ軸方向の投影形状
が前記上部固定電極２の各平面電極２ａ〜２ｄの内側に
含まれる形状である。この可動電極３は、上部固定電極
２に対向して第５の平面電極３ａを備え、その反対面は
第６の平面電極３ｂを構成している。
４は光ヘッドで、前記可動電極３の中央部に絶縁体６を
介して搭載されている。
介して搭載されている。
５は、可動電極３に小さな間隔ｈ２を隔てて平行に配置
された第３の電極体に係る下部固定電極で、この下部固
定電極５は、Ｘ軸に対称な形状の第７の平面電極５ｂと
、Ｙ軸に対し前記第７の平面電極５ｂと対称な第８の平
面電極５ｄと、Ｙ軸に対称な形状の第９の平面電極５ａ
と、Ｘ軸に対し第９の平面電極５ａと対称な第１０の平
面電極５Ｃとを組み合わせてホルダ１の下部上面１ｂに
固定されている。この下部固定電極５は、稼働電極３に
対し対称に配置されている。
された第３の電極体に係る下部固定電極で、この下部固
定電極５は、Ｘ軸に対称な形状の第７の平面電極５ｂと
、Ｙ軸に対し前記第７の平面電極５ｂと対称な第８の平
面電極５ｄと、Ｙ軸に対称な形状の第９の平面電極５ａ
と、Ｘ軸に対し第９の平面電極５ａと対称な第１０の平
面電極５Ｃとを組み合わせてホルダ１の下部上面１ｂに
固定されている。この下部固定電極５は、稼働電極３に
対し対称に配置されている。
７は、対向する各電極間の電圧を個別に制御する手段に
係る制御器であり、この制御器７は、可動電極３の第５
の平面電極３ａに対する上部固定電極２の第１ないし第
４の各平面電極（２ａ〜２ｄ）の相対電位と、可動電極
３の第６の平面電極３ｂに対する下部固定電極５の第７
ないし第１０の各平面電極（５ａ〜５ｄ）の相対電位と
をそれぞれ個別に制御できるものである。
係る制御器であり、この制御器７は、可動電極３の第５
の平面電極３ａに対する上部固定電極２の第１ないし第
４の各平面電極（２ａ〜２ｄ）の相対電位と、可動電極
３の第６の平面電極３ｂに対する下部固定電極５の第７
ないし第１０の各平面電極（５ａ〜５ｄ）の相対電位と
をそれぞれ個別に制御できるものである。
８は、ホルダ１の上部中央に設けられた穴で、この六８
は、第３図に示すように、ホルダ１の上部中央に光ヘッ
ド４が当らないように配慮したものである。
は、第３図に示すように、ホルダ１の上部中央に光ヘッ
ド４が当らないように配慮したものである。
１０は、可動電極３を電気的絶縁体であるホルダ１に支
持する弾性部材に係る支持ばねである。
持する弾性部材に係る支持ばねである。
すなわち、可動電極３は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に低い剛性
をもつ支持ばね１０により、光ヘッド４が六８のほぼ中
央に位置するように支持されている。
をもつ支持ばね１０により、光ヘッド４が六８のほぼ中
央に位置するように支持されている。
また、可動電極３は、柔軟な導体によって制御器７に接
続され、電圧Ｏに保たれている。 次に。
続され、電圧Ｏに保たれている。 次に。
このような構成の静電形多次元アクチュエータの動作を
説明する。
説明する。
可動電極３をＺ軸上方へ駆動する場合は、上部固定電極
２の平面電極２ａ、２ｃと平面電極２ｂ。
２の平面電極２ａ、２ｃと平面電極２ｂ。
２ｄとの２組のいずれかまたは全てに同一の電圧を印加
する。
する。
逆に、可動電極３を２軸下方へ駆動する場合は、下部固
定電極５の平面電極５ａ、５ｃと平面電極５ｂ、５ｄと
の２組のいずれかまたは全てに同一の電圧を印加する。
定電極５の平面電極５ａ、５ｃと平面電極５ｂ、５ｄと
の２組のいずれかまたは全てに同一の電圧を印加する。
ｘ、ｙ平面内の駆動については、上部固定電極２の平面
電極２８とそれに対向する下部固定電極５の平面電極５
ａ、同様に平面電極２ｂと５ｂ、２ｃと５ｃ、２ｄと５
ｄの各組のいずれか１組あるいは隣接する２組に電圧を
印加することにより、光ヘッド４を搭載した可動電極３
を、第２図に矢印で示すａ＋ ａｂ、ｂｒ ｂＱｒ Ｑ
ｒ Ｑｄ＋ Ｌ ａｄの８方向に駆動することができる
。例えば、平面電極２ａ、５ａに電圧を印加するとＹ軸
の正方向（ａ方向）に駆動し、平面電極２ａ、５ａ、２
ｂ、５ｂに電圧を印加すると、Ｘ軸止方向、Ｙ軸止方向
の中間方向（ａｂ力方向に駆動する。ｌｊＨ動力は、平
面電極２ａ、５ａ、２ｂ、５ｂに電圧を印加する方が、
平面電極２ａ、５ａだけの場合より大きい。
電極２８とそれに対向する下部固定電極５の平面電極５
ａ、同様に平面電極２ｂと５ｂ、２ｃと５ｃ、２ｄと５
ｄの各組のいずれか１組あるいは隣接する２組に電圧を
印加することにより、光ヘッド４を搭載した可動電極３
を、第２図に矢印で示すａ＋ ａｂ、ｂｒ ｂＱｒ Ｑ
ｒ Ｑｄ＋ Ｌ ａｄの８方向に駆動することができる
。例えば、平面電極２ａ、５ａに電圧を印加するとＹ軸
の正方向（ａ方向）に駆動し、平面電極２ａ、５ａ、２
ｂ、５ｂに電圧を印加すると、Ｘ軸止方向、Ｙ軸止方向
の中間方向（ａｂ力方向に駆動する。ｌｊＨ動力は、平
面電極２ａ、５ａ、２ｂ、５ｂに電圧を印加する方が、
平面電極２ａ、５ａだけの場合より大きい。
このように、可動電極３の上部、下部の両側から均当に
力を加えることによりＸ、Ｙ平面内の動きとすることが
可能となる。
力を加えることによりＸ、Ｙ平面内の動きとすることが
可能となる。
可動電極３．上部固定電極２間の間隔ｈ□と、可動電極
３．下部固定電極５間の間隔１１２とが異なる場合は、
上部固定電極２側の印加電圧と下部固定電極Ｓ側の印加
電圧とを変えることにより、可動電極３に作用する上部
固定電極２からの吸引力と、下部固定電極５からの吸引
力とを相殺させることができる。
３．下部固定電極５間の間隔１１２とが異なる場合は、
上部固定電極２側の印加電圧と下部固定電極Ｓ側の印加
電圧とを変えることにより、可動電極３に作用する上部
固定電極２からの吸引力と、下部固定電極５からの吸引
力とを相殺させることができる。
以上述べた基本動作の駆動力を変えて組合わせることに
より、ｘ、ｙ、ｚ空間の任意の方向に可動電極３を駆動
することが可能である。
より、ｘ、ｙ、ｚ空間の任意の方向に可動電極３を駆動
することが可能である。
本実施例によれば、小形で、かつ非常に薄形の静電形３
次元アクチュエータが半導体製造技術を応用して容易に
製作することができる。
次元アクチュエータが半導体製造技術を応用して容易に
製作することができる。
なお、上記の実施例では、可動電極３の上側に上部固定
電極２、可動電極３の下側に下部固定電極５を設けた静
電形３次元アクチュエータの例を説明したが、基本的に
は、可動電極３の上側に上部固定電極２を設けたもので
も実用的に静電形３次元アクチュエータとして機能する
ことは言うまでもない。なお、このときの可動電極３は
、その上面に第５の平面電極３ａを有するもので、反対
面の第６の平面電極３ｂは無くてもよい。
電極２、可動電極３の下側に下部固定電極５を設けた静
電形３次元アクチュエータの例を説明したが、基本的に
は、可動電極３の上側に上部固定電極２を設けたもので
も実用的に静電形３次元アクチュエータとして機能する
ことは言うまでもない。なお、このときの可動電極３は
、その上面に第５の平面電極３ａを有するもので、反対
面の第６の平面電極３ｂは無くてもよい。
また、特に図示して説明はしないが、上記実施例におけ
る３次元アクチュエータの電極対を複数組設け、可動電
極の各平面電極同志を電気的絶縁体で強固に結合して１
つの可動部を構成し、複数の固定側電極は電気的絶縁体
上にそれぞれ配置した構成とし、各電極対に発生させる
力を個別に変えることにより、上記実施例の如き平行移
動だけでなく回転運動も可能である。
る３次元アクチュエータの電極対を複数組設け、可動電
極の各平面電極同志を電気的絶縁体で強固に結合して１
つの可動部を構成し、複数の固定側電極は電気的絶縁体
上にそれぞれ配置した構成とし、各電極対に発生させる
力を個別に変えることにより、上記実施例の如き平行移
動だけでなく回転運動も可能である。
次に、第４図は、本発明の他の実施例に係る静電形２次
元アクチュエータの構成を示す分解斜視図、第５図は、
第４図の電極体を上方から見た説明図である。図中、第
１図と同一符号のものは同一または相当部であるから、
その説明を省略する。
元アクチュエータの構成を示す分解斜視図、第５図は、
第４図の電極体を上方から見た説明図である。図中、第
１図と同一符号のものは同一または相当部であるから、
その説明を省略する。
第４，５図の実施例では、組立や加工を容易にするため
固定電極を第１の電極体に係る上部固定電極１２のみと
し、その平面電極１２ａ、１２ｂ。
固定電極を第１の電極体に係る上部固定電極１２のみと
し、その平面電極１２ａ、１２ｂ。
１２ｃ、１２ｄに対向して第２の電極体に係る可動電極
１３の平面電極１３ａを上面側にのみ設けている。
１３の平面電極１３ａを上面側にのみ設けている。
可動電極１３は、可動体ホルダ１１の上面に絶縁ｆｒ！
ｊ１４を介して載置されている。また、可動体ホルダ１
１の端面に絶縁体９を介して光学ヘッド４が搭載されて
いる。
ｊ１４を介して載置されている。また、可動体ホルダ１
１の端面に絶縁体９を介して光学ヘッド４が搭載されて
いる。
可動体ホルダ１１は、Ｚ軸方向の剛性が高くＸ。
Ｙ方向の剛性が低い等しい特性の弾性部材に係る支持ば
ね１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによってホルダ１の
下部上面１ｂに固定されている。そのため、可動体ホル
ダ１１は、上部固定電極１２と可動電極１３との間に吸
引力が作用してもＺ軸方向に変位することはなく、Ｘ、
Ｙ平面内のみで変位する。
ね１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによってホルダ１の
下部上面１ｂに固定されている。そのため、可動体ホル
ダ１１は、上部固定電極１２と可動電極１３との間に吸
引力が作用してもＺ軸方向に変位することはなく、Ｘ、
Ｙ平面内のみで変位する。
本実施例の駆動制御方式は、下部固定電極がない点の他
は、第１図の実施例のｘ、ｙ方向邪動制御と同一である
。
は、第１図の実施例のｘ、ｙ方向邪動制御と同一である
。
第４図の実施例では、上部固定電極１２および可動電極
１３のいずれもが、複数の細長い短冊状となっている。
１３のいずれもが、複数の細長い短冊状となっている。
上部固定電極１２は、Ｘ軸方向に幅が広くＹ軸方向に幅
が狭い短冊形状の平面電極１２ａ、１２Ｃと、Ｙ軸方向
に幅が広くＸ軸方向に幅が狭い短冊形状の平面電極１２
ｂ、１２ｄとを組み合わせてホルダ１の上部下面１ａに
固定されている。
が狭い短冊形状の平面電極１２ａ、１２Ｃと、Ｙ軸方向
に幅が広くＸ軸方向に幅が狭い短冊形状の平面電極１２
ｂ、１２ｄとを組み合わせてホルダ１の上部下面１ａに
固定されている。
可動電極１３は、上部固定電極１２に小間隔で対向し、
前記上部固定電極１２の各平面電極１２８〜１２ｄに対
してずれて重なる短冊形状の平面電極１３ａよりなって
いる。
前記上部固定電極１２の各平面電極１２８〜１２ｄに対
してずれて重なる短冊形状の平面電極１３ａよりなって
いる。
第５図は、Ｚ軸上力から見た図で、中立状態の上部固定
電極１２の各平面電極１２ａ〜１２ｄを破線、可動電極
１３の平面電極１３ａを実線で示したものである。
電極１２の各平面電極１２ａ〜１２ｄを破線、可動電極
１３の平面電極１３ａを実線で示したものである。
上部固定電極１２の平面電極１２ａ〜１２ｄは、対向す
る可動電極３の平面電極１３ａと狭い方向が互いに半分
ずつ重なっている。そして、Ｘ軸方向に配置された平面
電極１２ｂと１２ｄとはずれる方向が逆になっており、
Ｙ軸方向に配置された平面電極１２ａと１２ｃとも可動
平面電極１３ａとのずれる方向が互いに逆になっている
。
る可動電極３の平面電極１３ａと狭い方向が互いに半分
ずつ重なっている。そして、Ｘ軸方向に配置された平面
電極１２ｂと１２ｄとはずれる方向が逆になっており、
Ｙ軸方向に配置された平面電極１２ａと１２ｃとも可動
平面電極１３ａとのずれる方向が互いに逆になっている
。
対向する固定電極と可動電極が少しずれていることによ
り吸引力のみでなく横方向にずらす力を発生させて、可
動電極１３をＸ、Ｙ平面内に変位させることは第１図の
実施例と同じ原理を用いているが、第４図の実施例にお
いては、横方向の力を発生させるための有効部分である
電極端部長さを長くとるために複数の細長い短冊状電極
としている。これにより一定電圧のもとて同一面積でよ
り大きな横方向駆動力を発生させることができる。
り吸引力のみでなく横方向にずらす力を発生させて、可
動電極１３をＸ、Ｙ平面内に変位させることは第１図の
実施例と同じ原理を用いているが、第４図の実施例にお
いては、横方向の力を発生させるための有効部分である
電極端部長さを長くとるために複数の細長い短冊状電極
としている。これにより一定電圧のもとて同一面積でよ
り大きな横方向駆動力を発生させることができる。
また、第４図の実施例ではＺ方向の変位はほとんどない
から可動電極１３と上部固定電極１２との間隔も小さく
することができ、その点からも横方向駆動力（ｘ、ｙ方
向原動力）を大きくすることができる。
から可動電極１３と上部固定電極１２との間隔も小さく
することができ、その点からも横方向駆動力（ｘ、ｙ方
向原動力）を大きくすることができる。
第１図の実施例および第４図の実施例ともに、電極は平
面状のものであり、半導体製造技術を応用することによ
り高精度のものを製作することは容易である利点がある
。
面状のものであり、半導体製造技術を応用することによ
り高精度のものを製作することは容易である利点がある
。
なお、上記各実施例では、光ヘッドの多次元方向精密位
置決めに用いる多次元アクチュエータを説明したが、本
発明はこれに限らず、他の技術分野にも汎用的に適用で
きるものである。
置決めに用いる多次元アクチュエータを説明したが、本
発明はこれに限らず、他の技術分野にも汎用的に適用で
きるものである。
また、上記の各実施例では、第１，３の電極体が固定電
極で、第２の電極体が可動電極である例を説明したが、
本発明はこれに限らず、第２の電極体が固定電極で、第
１の電極体が可動電極であっても差支えない。
極で、第２の電極体が可動電極である例を説明したが、
本発明はこれに限らず、第２の電極体が固定電極で、第
１の電極体が可動電極であっても差支えない。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば５例えば光ヘッド等
の精密位置決めに十分な変位を発生させることのできる
摩擦のない小形軽量の静電形多次元アクチュエータを提
供することができる。
の精密位置決めに十分な変位を発生させることのできる
摩擦のない小形軽量の静電形多次元アクチュエータを提
供することができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る静電形３次元アクチ
ュエータの構成を示す分解斜視図、第２図は、第１図の
２軸方向上方から見た即動方向説明図、第３図は、第１
図のＺ、Ｘ平面断面図、第４図は、本発明の他の実施例
に係る静電形３次元アクチュエータの構成を示す分解斜
視図、第５図は、第４図の電極体を上方から児た説明図
、第６図は、電極間に作用する力の説明図である。 １・・・ホルダ、２，１２・・・上部固定電極、３，１
３・・・可動電極、５・・・下部固定電極、２ａ、２ｂ
。 ２ｃ、２ｄ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ。 ３ａ、３ｂ・・・平面電極、７・・・制御器、１０．１
０ａ 、 １０ ｂ 、 １０ ｃ 、 １０ ｄ −
支持ばね。
ュエータの構成を示す分解斜視図、第２図は、第１図の
２軸方向上方から見た即動方向説明図、第３図は、第１
図のＺ、Ｘ平面断面図、第４図は、本発明の他の実施例
に係る静電形３次元アクチュエータの構成を示す分解斜
視図、第５図は、第４図の電極体を上方から児た説明図
、第６図は、電極間に作用する力の説明図である。 １・・・ホルダ、２，１２・・・上部固定電極、３，１
３・・・可動電極、５・・・下部固定電極、２ａ、２ｂ
。 ２ｃ、２ｄ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ。 ３ａ、３ｂ・・・平面電極、７・・・制御器、１０．１
０ａ 、 １０ ｂ 、 １０ ｃ 、 １０ ｄ −
支持ばね。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気的絶縁体平面上に、Ｘ軸に対称な形状の第１の
平面電極と、Ｘ軸に直交するＹ軸に対し前記第１の平面
電極と対称な第２の平面電極と、そのＹ軸に対称な形状
の第３の平面電極と、Ｘ軸に対し第３の平面電極と対称
な第４の平面電極とを組み合わせて取り付けた第１の電
極体と、前記第１の電極体に小間隔で対向し、Ｘおよび
Ｙ軸に対して対称な形状であり、ＸおよびＹ軸に対し直
交するＺ軸方向の投影形状が前記第１の電極体の各平面
電極の内側に含まれる第５の平面電極に係る第２の電極
体とを設け、 第１の電極体と第２の電極体との間を弾性部材で支持す
るとともに、 第５の平面電極に対する第１ないし第４の平面電極の相
対電位を個別に制御する制御手段を備えたことを特徴と
する静電形多次元アクチュエータ。 ２、電気的絶縁体平面上に、Ｘ軸に対称な形状の第１の
平面電極と、Ｘ軸に直交するＹ軸に対し前記第１の平面
電極と対称な第２の平面電極と、そのＹ軸に対称な形状
の第３の平面電極と、Ｘ軸に対し第３の平面電極と対称
な第４の平面電とを組み合わせて取り付けた第１の電極
体と、前記第１の電極体に小間隔で対向し、ＸおよびＹ
軸に対して対称な形状であり、ＸおよびＹ軸に対し直交
するＺ軸方向の投影形状が前記第１の電極体の各平面電
極の内側に含まれる第５の平面電極を有し、この第５の
平面電極と平行で同一構成の第６の平面電極を前記第５
の平面電極の反対側に形成してなる第２の電極体と、前
記第２の電極体に小間隔で対向し、前記電気的絶縁体の
他の平面上に、前記第１ないし第４の平面電極と同一構
成で、前記第２の電極体に対し前記第１の電極体と対称
をなす第７ないし第１０の平面電極を取付けた第３の電
極体とを設け、 前記第２の電極体を前記電気的絶縁体に弾性性部材で支
持するとともに、 第５の平面電極に対する第１ないし第４の平面電極の相
対電位と、第６の平面電極に対する第７ないし第１０の
平面電極の相対電位とをそれぞれ個別に制御する制御手
段を備えたことを特徴とする静電形多次元アクチュエー
タ。 ３、電気的絶縁体平面上に、Ｘ軸方向に幅が広く、Ｘ軸
に直交するＹ軸方向に幅が狭い短冊形状の平面電極と、
Ｙ軸方向に幅が広く、Ｘ軸方向に幅が狭い短冊形状の平
面電極とを複数個組み合わせて取り付けた第１の電極体
と、 前記第１の電極体に小間隔で対向し、前記第１の電極体
の各平面電極の電極部分に対して短冊形状部がずれて重
なる形状の平面電極よりなる第２の電極体とを設け、 第１の電極体と第２の電極体との間を弾性部材で支持す
るとともに、 第２の電極体の平面電極に対する前記第１の電極体の複
数の平面電極に対する前記第１の電極体の複数の平面電
極の相対電位を個別に制御する制御手段を備えたことを
特徴とする静電形多次元アクチュエータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2256689A JPH02206376A (ja) | 1989-02-02 | 1989-02-02 | 静電形多次元アクチュエータ |
| EP19900102006 EP0381212A3 (en) | 1989-02-02 | 1990-02-01 | Electrostatic-type multidimensional actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2256689A JPH02206376A (ja) | 1989-02-02 | 1989-02-02 | 静電形多次元アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206376A true JPH02206376A (ja) | 1990-08-16 |
Family
ID=12086424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2256689A Pending JPH02206376A (ja) | 1989-02-02 | 1989-02-02 | 静電形多次元アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0381212A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02206376A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5665454A (en) * | 1991-03-22 | 1997-09-09 | Teijin Limited | Biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalate film and magnetic tape formed therefrom |
| US6611079B2 (en) | 2000-10-31 | 2003-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator and camera module using the same |
| US6717325B2 (en) * | 2002-03-06 | 2004-04-06 | Glimmerglass Networks, Inc. | Method and apparatus for actuation of a two-axis MEMS device using three actuation elements |
| KR102905597B1 (ko) * | 2020-03-02 | 2025-12-30 | 현대자동차주식회사 | 차량용 키 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2296297A1 (fr) * | 1974-12-27 | 1976-07-23 | Thomson Csf | Dispositif commutateur a commande electrique de deplacement |
-
1989
- 1989-02-02 JP JP2256689A patent/JPH02206376A/ja active Pending
-
1990
- 1990-02-01 EP EP19900102006 patent/EP0381212A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0381212A3 (en) | 1991-01-02 |
| EP0381212A2 (en) | 1990-08-08 |
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