JPH0833361A - 静電アクチュエータ - Google Patents

静電アクチュエータ

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JPH0833361A
JPH0833361A JP18631594A JP18631594A JPH0833361A JP H0833361 A JPH0833361 A JP H0833361A JP 18631594 A JP18631594 A JP 18631594A JP 18631594 A JP18631594 A JP 18631594A JP H0833361 A JPH0833361 A JP H0833361A
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JP
Japan
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stator
mover
electrode
stators
pitch
Prior art date
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Pending
Application number
JP18631594A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunari Matsuzaki
一成 松崎
Hiroshi Matsuda
広志 松田
Takayuki Nakamura
高幸 中村
Junichi Ono
淳一 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Publication of JPH0833361A publication Critical patent/JPH0833361A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】複雑な配線や駆動回路を必要としない簡単な直
流電源で駆動できる小型のアクチュエータを得る。 【構成】一側面にピッチλで設けられた鋸歯状の突起11
を有しその少なくとも表面に連続した固定子電極12を有
する二つの固定子1,2 を、空隙を持って対向させ、か
つ、移動方向にピッチλ/2ずらした固定子対と、この
固定子対の空隙内に設けられ二つの固定子とそれぞれ対
向する面に固定子電極と同一形状の突起31が両面に対称
に設けられ、少なくともその表面に連続した移動子電極
32を設けた移動子3 とを備え、固定子または移動子の少
なくとも一方の接触面に絶縁膜13,23を設けた構成にし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微小機械の駆動源とし
て用いられるマイクロアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、静電アクチュエータの一つとして
つぎのように円筒形状をした固定子と固定子内径より若
干小さい外径を持つ回転子からなるものがある(特開平
4-42790)。これは固定子の内側表面が金属からなり、
絶縁体により一定のピッチに分割されて固定子の駆動電
極を形成している。回転子は外側表面が金属からなって
おり回転子電極を形成している。固定子の駆動電極にD
C電源とスイッチング回路により連続的に固定子電極に
電圧を印加すると、固定子電極と回転子電極間に静電吸
引力が働くのでこれを利用して回転子を動作させるもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では回転子をスムーズに動かすためには固定子電極を多
数分割し、すべての電極に対して電圧を印加できるよう
な配線および駆動回路が必要となるため、このような複
雑な配線や駆動回路はアクチュエータの小型化を妨げる
といった問題があった。そこで、本発明は複雑な配線や
駆動回路を必要としない簡単な直流電源で駆動できる小
型のアクチュエータを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め,本発明は一側面にピッチλで設けられた鋸歯状の突
起を有しその少なくとも表面に連続した固定子電極を有
する二つの固定子を、空隙を持って対向させ、かつ、移
動方向にピッチλ/2ずらした固定子対と、前記固定子
対の空隙内に設けられ前記二つの固定子とそれぞれ対向
する面に前記固定子と同一形状の突起が両面に対称に設
けられ、少なくともその表面に連続した移動子電極を設
けた移動子とを備え、前記固定子または移動子の少なく
とも一方の接触面に絶縁膜を設けたことを構成にしてい
る。
【0005】
【作用】上記手段により、移動子が下側の固定子電極の
傾斜面に絶縁膜を介して接している状態で、下側の固定
子電極に−極、上側の固定子電極に+極の直流電圧を印
加すると、移動子は−極に帯電する。そうすると上側の
固定子電極と移動子の電極の間に静電吸引力が働き、移
動子は上側の固定子電極に引きつけられ、上側の固定子
電極の傾斜面に接触する。その後、垂直面によって移動
子は右側に引きつけられ、やがて上側の固定子電極の垂
直面と接触する。上側の固定子と移動子との間が導通
し、移動子は+極に帯電する。つぎに、下側の固定子と
移動子の間に吸引力が働き移動子は下に移動する。移動
子が下側の固定子電極の傾斜面に接触すると、垂直面に
よって移動子は右側に引きつけられ、やがて下側の固定
子電極の垂直面と接触する。これにより、移動子はピッ
チλだけ右に移動する。さらに、下側の固定子と移動子
との間が導通し、移動子は−極に帯電する。この動作を
繰り返して移動子は右方向に移動する。このように上下
の固定子間に直流電圧を印加するだけで移動子は移動で
きるので、駆動装置が簡略なものになり、アクチュエー
タを小形化することができる
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は本発明のリニア型の静電アクチュエータの構
造を示す側面図である。図において1は下側の固定子、
11は鋸歯状の突起、12は固定子電極、13は絶縁
膜、14は感光体である。2は上側の固定子、21は鋸
歯状の突起、22は固定子電極、23は絶縁膜である。
3は移動子、31は固定子1、2の突起と同形状の鋸歯
状の突起、32、34は移動子電極、33は感光体はで
ある。本静電アクチュエータの作製工程を図2および図
3の側断面図に示す。図4はその部分拡大断面図であ
る。 (1) まず、下側の固定子1を作製する。基板4の上にポ
ジ型の感光性高分子材料(PMMA)からなる感光体1
4をスピンコート(回転塗布)する(図2(a))。 (2) 細いスリットを設けた遮光マスク5を感光体14に
近接させ、紙面左側に1ピッチλだけ移動させながら紫
外線6を照射する(図2(b))。感光深さは露光時間
に依存するので、1つのピッチにおいては右側ほど感光
が深くなる。 (3) 感光体14の感光した部分を現像液により除去する
と、感光体14は右下がりの傾斜を持つ鋸歯状の突起1
1がパターニングされる(図2(c))。 (4) パターン化された感光体14の全表面にCrを蒸着
またはスパッタリングにより成膜し、固定子電極12と
する(図4)。電極はCu、Ni等導電性の金属であれ
ば何でもよい。 (5) 傾斜面にSiO2 を用いてスパッタリングし絶縁膜
13を形成する。なお、絶縁膜13は潤滑性を有するテ
フロンを用いてもよいし、成膜方法は蒸着を用いてもよ
い。 (6) 絶縁膜13の上にPhosphosilicate
Glass(PSG)からなる犠牲層71を成膜する
(図2(d)、図4)。 (7) つぎに、移動子3を形成する。移動子3は前述の犠
牲層71の上にCrなどのめっきシード層を成膜した
後、電気めっきによりNiを堆積させ、移動子電極32
を形成する(図3(イ))。移動子電極32はNiに限
らず導電性の金属であれば何でもよい。 (8) 移動子電極32の表面を電解研磨などにより平坦化
する。 (9) 平坦化した移動子電極32の表面にPMMAの感光
体33をスピンコートする。 (10)遮光マスク5のスリットの原点を位置決めし、紫外
線6を照射し、下側の電極面の傾きと反対の傾きを持つ
鋸歯状の突起31を作製する。 (11)感光した部分を現像液により除去する。感光体33
は右上がりの傾斜を持つ鋸歯状の突起にパターニングさ
れる。 (12)感光体33の全面にCrをスパッタリングにより形
成した固定子電極22と移動子電極32とを移動体3の
側面部で導通させる。 (13)PGSからなる犠牲層72を成膜する(図2
(ロ))。 (14)つぎに、上側の固定子2を作製する。傾斜面だけに
(5) と同様に絶縁膜23を形成する。 (15)Crのめっきシード層を成膜する。 (16)電気めっきによりNiを堆積させ、固定子電極22
を作製する(図3(ハ))。 (17)犠牲層71、72をHF液で除去する。 (18)最後に下側の固定子1を上側の固定子2の電極ピッ
チに対してλ/2ずらして両固定子を位置決めし固定す
る。これによりアクチュエータが完成する(図3
(ニ))。
【0007】駆動の様子を図5により説明する。いま、
直流電源8を下側の固定子電極12を−極、上側の固定
子電極22を+極になるように配線し、電圧を印加す
る。今、移動子電極32が下側の固定子電極12の傾斜
面121に接しているので移動子3は−極に帯電す
(a)。その後、上側の固定子電極22と移動子電極3
4の間に静電吸引力が働き、移動子3は上側の固定子2
に引きつけられる。移動子電極34が上側の固定子電極
22の傾斜面221に接触した後、垂直面222と移動
子3の垂直面との間に吸引力が働くため、移動子3は右
側に引きつけられ、やがて上側の固定子電極22の垂直
面222と接触する。上側の固定子電極22と移動子電
極32、34との間が導通し、移動子3は+極に帯電す
る(b)。つぎに、下側の固定子電極12と移動子3と
の間に吸引力が働き移動子3は下方に移動する。移動子
3が下側の固定子電極12の傾斜面121に接触した
後、垂直面122によって移動子3は右側に引きつけら
れ、やがて下側の固定子電極12の垂直面122と接触
する。この時点で移動子3は1ピッチ(λ)移動したこ
とになる。この動作を自動的に繰り返して移動子3は上
下固定子間をジグザク運動しながら移動していく。この
ように、上下の固定子間に直流電圧を印加するだけで移
動子3は移動することができる。このアクチュエータは
固定子だけを製作時に位置決めすれば、組立て時にはこ
の位置合わせが不要になるため、製作が容易となる。ま
た、複雑な駆動回路を必要としないので、アクチュエー
タを小型化できる。また、ここには図示していないが、
本発明を用いると電極を放射状に設け、移動子の中心に
シャフトを取り付けることにより回転型アクチュエータ
を得ることもできる。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば一側
面が鋸歯状の突起を設けその表面に金属膜を配置した固
定子を一定の空隙を持って対向させ、その空隙内に同じ
く両面が鋸歯状の移動子を配置したので、組立ての位置
合わせが不要で、かつ複雑な配線や駆動回路を必要とし
ない小型のアクチュエータを得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電アクチュエータの構造を示す側断
面図である。
【図2】本発明の静電アクチュエータの製造工程を示す
側断面図である。
【図3】本発明の静電アクチュエータの製造工程を示す
側断面図である。
【図4】本発明の静電アクチュエータの部分拡大断面図
である。
【図5】本発明の静電アクチュエータの駆動状態を示す
側断面図である。
【符号の説明】
1:下側の固定子 11:突起 12:固定子電極 121:固定子電極の傾斜面 122:固定子電極の垂直面 13:絶縁膜 14:感光体 2:上側の固定子 21:突起 22:固定子電極 221:固定子電極の傾斜面 222:固定子電極の垂直面 23:絶縁膜 3:移動子 31:突起 32、34:移動子電極 33:感光体 4:基板 5:遮光マスク 6:紫外線 7:犠牲層 71:下側の固定子と移動子間の犠牲層 72:上側の固定子と移動子間の犠牲層 8:直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 淳一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一側面にピッチλで設けられた鋸歯状の
    突起を有しその少なくとも表面に連続した固定子電極を
    有する二つの固定子を、空隙を持って対向させ、かつ、
    移動方向にピッチλ/2ずらした固定子対と、前記固定
    子対の空隙内に設けられ前記二つの固定子とそれぞれ対
    向する面に前記固定子と同一形状の突起が両面に対称に
    設けられ、少なくともその表面に連続した移動子電極を
    設けた移動子とを備え、前記固定子または移動子の少な
    くとも一方の接触面に絶縁膜を設けたことを特徴とする
    静電アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 前記固定子および移動子の突起の一方の
    辺が移動方向に対して垂直面で他方の辺が移動方向に対
    して傾斜面を有しこの面が前記接触面である請求項1記
    載の静電アクチュエータ。
JP18631594A 1994-07-14 1994-07-14 静電アクチュエータ Pending JPH0833361A (ja)

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