(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形により位置および形状が変化可能な可動電極（２）と、
前記可動電極（２）と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極（３）と、
前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との電気的接触を防止するように前記可動電極（２）の移動を制限する移動制限手段（４）と、
前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極（２）を前記固定電極（３）方向に変位させる駆動電源（９）とを有し、
前記可動電極（２）は、前記移動制限手段（４）を介する前記固定電極（３）との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域（２ａ）において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、
前記駆動電源（９）は、前記可動電極（２）に対して前記移動制限手段（４）による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加するものである静電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極（２）は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものである静電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極（２）は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状である静電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極（２）は、前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域（２ａ）が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極（２）および固定電極（３）は、前記駆動電源（９）による電圧印加がないときの前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。
【請求項６】
弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材（２１）と、
前記可動部材（２１）に一体的に設けられた可動電極（２）と、
前記可動部材（２１）と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極（３）と、
前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極（２）を前記固定電極（３）方向に変位させる駆動電源（９）とを有し、
前記可動部材（２１）は、前記可動電極（２）に対して前記固定電極（３）側に配置され、前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との電気的接触を防止するとともに、前記固定電極（３）との接触により前記可動電極（２）の移動を制限するものであり、
前記可動部材（２１）は、前記固定電極（３）との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域（２ａ）において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、
前記駆動電源（９）は、前記可動部材（２）と前記固定電極（３）との接触による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加するものである静電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものである静電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項７に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状である静電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）は、前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域（２ａ）が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）および固定電極（３）は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材（２１）と前記固定電極（３）との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。
【請求項１１】
弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材（２１）と、
前記可動部材（２１）と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極（３）と、
前記可動部材（２１）に対して前記固定電極（３）側に一体的に設けられた可動電極（２）と、
前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との電気的接触を防止するように前記可動電極（２）の移動を制限する移動制限手段（４）と、
前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極（２）を前記固定電極（３）方向に変位させる駆動電源（９）とを有し、
前記可動部材（２１）は、前記可動電極（２）および前記移動制限手段（４）を介する前記固定電極（３）との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域（２ａ）において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、
前記駆動電源（９）は、前記可動部材（２）に対して前記移動制限手段（４，２１）による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加するものである静電アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）は、前記可動電極（２）と前記固定電極（３）との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域（２ａ）が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１１，１２のいずれか１項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材（２１）および固定電極（３）は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材（２１）と前記固定電極（３）との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極間に印加した電圧による静電力を利用した静電アクチュエータに関し、さらに詳しくは、可動電極等の形状を工夫することにより静電エネルギーを効率よく機械的な弾性エネルギーとして蓄積し、その弾性エネルギーによって高効率の機械的な動作を行う静電アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電極間に電圧を印加し、それらの電極間に作用する静電力を利用した静電アクチュエータは、インクジェットプリンタの印字ヘッドやその他の微小ポンプ、微小駆動機構として使用されている。このような静電アクチュエータとしては、下記の特許文献１、特許文献２に記載されたようなものがある。特許文献１には、可動電極と固定電極がともに平行な平板状の電極で構成されたインクジェットの記録ヘッドが記載されている。特許文献２には、可動電極と固定電極がともに平板状の電極で構成され、それらの電極が非平行に配置されたインクジェット記録装置の記録ヘッドが記載されている。
【０００３】
このような平板状の電極による静電アクチュエータの動作を説明する。図１１は静電アクチュエータを利用したポンプ１０の構成を示す断面図である。可動電極２は、周辺部が固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ１０の底部には固定電極３が固定されている。また、固定電極３の上面には絶縁被膜４が形成されており、可動電極２と固定電極３とが電気的に短絡してしまうことを防止している。駆動電源９は断続的な直流電圧を可動電極２と固定電極３とに印加するものである。
【０００４】
可動電極２と固定電極３に電圧が印加されていない状態では、可動電極２は実線で示すように固定電極３と平行な状態となっている。可動電極２と固定電極３間に電圧が印加されると、可動電極２は印加電圧による静電引力により固定電極３側に引き寄せられて弾性変形し、二点鎖線で示された位置に移動する。このように、駆動電源９から断続的な直流電圧を可動電極２と固定電極３間に印加することにより、可動電極２は上下方向の矢印で示すように上下方向に振動する。
【０００５】
可動電極２が振動することにより、ポンプ１０の流体収容室１１の容積が変動するため、流体が流入路１２から流入し、次いで、流体が流出路１３から流出する。なお、流入路１２および流出路１３には、逆止弁を設けたり、流体抵抗に差を設けたりすることで、流体が矢印で示すように一定方向に駆動されるようになっている。このようにして、静電アクチュエータによりポンプ１０の動作が実現されている。
【０００６】
図１１のような静電アクチュエータにおいては、印加電圧による静電引力により可動電極２が弾性変形し、弾性エネルギーが可動電極２に蓄積される。次に、可動電極２と固定電極３間への電圧印加を停止すれば、可動電極２に蓄積された弾性エネルギーにより、可動電極２を元の位置に戻すような力が作用して、その力によりアクチュエータとしての動作が実現されるのである。すなわち、可動電極２に蓄積される弾性エネルギーが大きいほど、アクチュエータとしての性能も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２８９３５１号公報
【特許文献２】特許第３４３２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１のような静電アクチュエータにおいて、アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極２と固定電極３間に印加する電圧を増大させた場合を考える。図１２は可動電極２と固定電極３間の電圧を増大させた状態を示す図である。可動電極２はさらに固定電極３側に引き寄せられ、可動電極２の中央部分が固定電極３上面の絶縁被膜４に接触している。この絶縁被膜４は可動電極２の移動を制限する手段（移動制限手段）として機能している。
【０００９】
可動電極２において絶縁被膜４との接触によりそれ以上の移動を制限された領域、言い換えれば、移動が終端位置に達した領域を移動終端領域２ａと呼ぶことにする。図１２に示すように、移動終端領域２ａにおける可動電極２は平坦な形状となっている。この部分の可動電極２の形状は電圧を印加しない時の形状とほぼ同様である。すなわち、可動電極２全体に作用する引っ張り力による弾性変形を除けば、移動終端領域２ａでは曲げ変形による形状変化がなくなっている。
【００１０】
したがって、この場合、可動電極２に蓄積される弾性エネルギーは、移動終端領域２ａではかえって減少し、その分が可動電極２の周辺部分に集中して蓄積されることになる。このように、従来の静電アクチュエータにおいては、電極間に印加する電圧を増大させても、移動終端領域２ａに蓄積される弾性エネルギーは減少してしまい、静電エネルギーを効率よく弾性エネルギーに変換して蓄積できないことが分かる。また、弾性エネルギーは可動電極２の周辺部分に集中して蓄積されることになるので、弾性ひずみもその部分に集中してしまい、可動電極２の強度および耐久性の観点からも問題がある。弾性ひずみの集中する部分で電極の疲労破壊等が発生しやすくなってしまい、静電アクチュエータとしての信頼性が低下してしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、可動電極等の形状を工夫することにより静電エネルギーを効率よく機械的な弾性エネルギーとして蓄積し、その弾性エネルギーによって高効率の機械的な動作を行う静電アクチュエータを提供することを目的とする。また、可動電極に蓄積する弾性エネルギーを可動電極全体に分散して蓄積するようにして、疲労破壊等を減少させ、信頼性の高い静電アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動電極と、前記可動電極と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するように前記可動電極の移動を制限する移動制限手段と、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動電極は、前記移動制限手段を介する前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動電極に対して前記移動制限手段による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。
【００１３】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものであることが好ましい。
【００１４】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状とすることができる。
【００１５】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましい。
【００１６】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動電極と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材と、前記可動部材に一体的に設けられた可動電極と、前記可動部材と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動部材は、前記可動電極に対して前記固定電極側に配置され、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するとともに、前記固定電極との接触により前記可動電極の移動を制限するものであり、前記可動部材は、前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動部材と前記固定電極との接触による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。
【００１８】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものであることが好ましい。
【００１９】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状とすることができる。
【００２０】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましい。
【００２１】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材と、前記可動部材と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と、前記可動部材に対して前記固定電極側に一体的に設けられた可動電極と、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するように前記可動電極の移動を制限する移動制限手段と、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動部材は、前記可動電極および前記移動制限手段を介する前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動部材に対して前記移動制限手段による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。
【００２３】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましい。
【００２４】
また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００２６】
静電アクチュエータの可動電極または可動部材の移動終端領域に弾性的な曲げ変形を生じさせて弾性エネルギーを蓄積することにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。そして、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、可動電極または可動部材の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
【００２７】
印加する電圧が増大するにつれて可動電極または可動部材の移動終端領域が連続的に増加するものでは、静電アクチュエータの動作量を印加電圧によって容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の静電アクチュエータを利用したポンプ１の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の静電アクチュエータの動作を示す図である。
【図３】図３は、本発明の他の形態の静電アクチュエータを利用したポンプ１ａの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、他の形態の静電アクチュエータの動作を示す図である。
【図５】図５は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の静電アクチュエータを利用したポンプ１０の構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来の静電アクチュエータの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の静電アクチュエータを利用したポンプ１の構成を示す断面図である。可動電極２は、周辺部がポンプ１の本体に固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ１の底部には固定電極３が固定されている。また、固定電極３の上面には絶縁被膜４が形成されており、可動電極２と固定電極３とが電気的に短絡してしまうことを防止している。可動電極２は下方向に変位しても、絶縁被膜４に接触するとそれ以上は変位できない。このように、絶縁被膜４は可動電極２の移動を制限する移動制限手段として機能する。
【００３０】
可動電極２は、外力が作用しない状態で、図示のような断面形状となるように形成されている。すなわち、上面は平面形状であるが、下面は凹面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動電極２の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも大きくなっている。また、固定電極３の上面は平面形状であるので、可動電極２と固定電極３の両電極間の距離も一定ではない。可動電極２の周辺部における両電極間の距離は、中央部における両電極間の距離よりも小さくなっている。
【００３１】
駆動電源９は断続的な直流電圧を可動電極２と固定電極３との間に印加するものである。可動電極２と固定電極３間に電圧が印加されていない状態では、可動電極２に静電引力は働かず、可動電極２は図１に示すような状態となっている。可動電極２と固定電極３間に電圧が印加されると、可動電極２は印加電圧による静電引力により固定電極３側に引き寄せられ弾性変形して変位する。このように、駆動電源９から断続的な直流電圧を可動電極２と固定電極３間に印加することにより、可動電極２は上下方向の矢印で示すように上下方向に振動する。
【００３２】
なお、駆動電源９が電極間に印加する電圧は、断続的な直流電圧には限らず、極性が交互に変化する交流電圧であってもよい。可動電極２と固定電極３は、電極間に電圧が印加されるとその極性には無関係に電極間に静電引力が作用する。したがって、電極間に交流電圧を印加することによっても可動電極２を振動させることができる。
【００３３】
可動電極２が振動することにより、ポンプ１の流体収容室１１の容積が変動するため、流体が流入路１２から流入し、次いで、流体が流出路１３から流出する。なお、流入路１２および流出路１３には、逆止弁を設けたり、流体抵抗に差を設けたりすることで、流体が矢印で示すように一定方向に駆動されるようになっている。このようにして、静電アクチュエータによるポンプ１が実現できる。
【００３４】
図１のような静電アクチュエータにおいては、印加電圧による静電引力により可動電極２が弾性変形し、弾性エネルギーが可動電極２に蓄積される。次に、可動電極２と固定電極３間への電圧印加を停止すれば、可動電極２に蓄積された弾性エネルギーにより、可動電極２を元の位置に戻すような力が作用して、その力によりアクチュエータとしての動作が実現されている。一般的に、可動電極２に蓄積される弾性エネルギーが大きいほど、アクチュエータとしての性能も向上する。
【００３５】
この静電アクチュエータにおいて、アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極２と固定電極３間に印加する電圧を増大させた場合を説明する。図２は可動電極２と固定電極３間の電圧を増大させた状態を示す図である。可動電極２は固定電極３側に引き寄せられ、可動電極２の中央部分が固定電極３上面の絶縁被膜４に接触している。この絶縁被膜４は可動電極２の移動を制限する手段（移動制限手段）として機能している。
【００３６】
可動電極２において絶縁被膜４との接触によりそれ以上の移動を制限された領域、言い換えれば、移動が終端位置に達した領域を移動終端領域２ａと呼ぶことにする。図２に示すように、移動終端領域２ａにおける可動電極２の下面は平面形状となっている。静電引力が作用しないときの可動電極２の形状は、上面が平面、下面が凹面であったので、移動終端領域２ａにおける可動電極２は弾性的な曲げ変形を受けている。すなわち、可動電極２全体に作用する引っ張り力による弾性変形に加えて、移動終端領域２ａでは曲げ変形による形状変化が生じている。
【００３７】
したがって、可動電極２に蓄積される弾性エネルギーは、移動終端領域２ａにおいても曲げ変形による弾性エネルギーが蓄積されることになる。このように、本発明の静電アクチュエータにおいては、可動電極２の移動終端領域２ａにおいても曲げ変形による弾性エネルギーが蓄積されるため、弾性エネルギーを可動電極２の広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積可能な弾性エネルギーを増大させることができる。また、可動電極２の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
【００３８】
なお、この実施の形態においては、絶縁被膜４を固定電極３の上面に設けるようにしているが、必ずしもこのような構成とする必要はなく、絶縁被膜４を可動電極２の下面に設けるようにしてもよい。または、絶縁被膜４を固定電極３の上面と可動電極２の下面の両方に設けてもよい。
【００３９】
次に、本発明の他の形態の静電アクチュエータについて説明する。図３は、本発明の他の形態の静電アクチュエータを利用したポンプ１ａの構成を示す断面図である。図１の静電アクチュエータでは可動電極２自体に弾性エネルギーを蓄積するようにしていたが、図３の静電アクチュエータは、可動電極２および可動部材２１とを一体的に設け、これらの可動電極２および可動部材２１に弾性エネルギーを蓄積するようにしたものである。
【００４０】
可動電極２は薄板平板状の金属板であり、可動部材２１の上面に一体的に固定されている。可動部材２１は電気絶縁性の弾性材料からなっている。この場合、可動部材２１自体が可動電極２の移動を制限する移動制限手段として機能する。この可動電極２および可動部材２１は、周辺部がポンプ１ａの本体に固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ１ａの底部には固定電極３が固定されている。
【００４１】
可動部材２１は、静電引力が作用しない状態で、図示のような断面形状となるように形成されている。すなわち、上面は平面形状であるが、下面は凹面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動部材２１の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも大きくなっている。また、固定電極３の上面は平面形状であるので、可動部材２１と固定電極３の両部材間の距離も一定ではない。可動部材２１の周辺部における両部材間の距離は、中央部における両部材間の距離よりも小さくなっている。
【００４２】
ポンプ１ａの動作すなわち静電アクチュエータの動作は、図１のポンプ１と同様であるため説明を省略する。アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極２と固定電極３間に印加する電圧を増大させた場合は、図４に示されている。可動電極２および可動部材２１は固定電極３側に引き寄せられ、可動部材２１の中央部分が固定電極３の上面に接触している。
【００４３】
移動終端領域２ａにおける可動部材２１の下面は平面形状となっている。静電引力が作用しないときの可動部材２１の形状は、上面が平面、下面が凹面であったので、移動終端領域２ａにおける可動部材２１は弾性的な曲げ変形を受けている。すなわち、可動部材２１全体に作用する引っ張り力による弾性変形に加えて、移動終端領域２ａでは曲げ変形による形状変化が生じている。
【００４４】
したがって、この形態の静電アクチュエータにおいても、可動電極２および可動部材２１に蓄積される弾性エネルギーは、可動電極２および可動部材２１の広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積可能な弾性エネルギーを増大させることができる。また、可動部材２１の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
【００４５】
次に、可動電極２、可動部材２１、固定電極３の種々の変形例について説明する。図５に示すポンプ１ｂの静電アクチュエータは、図３の静電アクチュエータと類似した構成である。可動電極２と可動部材２１とが一体的に設けられているが、可動電極２は可動部材２１の上面ではなく下面に設けられている。また、固定電極３の上面には絶縁被膜４が形成されている。
【００４６】
図６に示すポンプ１ｃの静電アクチュエータは、可動電極２の形状が図１の静電アクチュエータとは異なっている。静電引力が作用しない状態の可動電極２は、上面は平面形状であり、下面が凸面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動電極２の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも小さくなっている。また、固定電極３の上面は平面形状であるので、可動電極２の周辺部における電極間の距離は、中央部における電極間の距離よりも大きくなっている。
【００４７】
図７に示すポンプ１ｄの静電アクチュエータは、可動電極２の下面形状が曲面であると同時に、固定電極３の上面形状も曲面としたものである。可動電極２の下面を凸面となるような曲面形状とし、固定電極３の上面も凸面となるような曲面形状とした。図８に示すポンプ１ｅの静電アクチュエータは、可動電極２を従来のような平板状としたものである。その代わり、固定電極３の上面形状を凸面となるような曲面形状とした。
【００４８】
図９に示すポンプ１ｆの静電アクチュエータは、可動電極２の上面形状は平面であるが、下面形状が複数の凹凸部を有する曲面となっているものである。図１０に示すポンプ１ｇの静電アクチュエータは、可動電極２の上面形状および下面形状が複数の凹凸部を有する曲面となっている。すなわち可動電極２は波板状となっている。図９または図１０に示すように凹凸部の数を増やすことにより、可動電極２における曲げ変形による弾性エネルギーの蓄積量が増大する。
【００４９】
図５から図１０に示す変形例においても、移動終端領域における可動電極２および可動部材２１は弾性的な曲げ変形を受けて、曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積する。それにより弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。なお、図６から図１０に示す変形例は、可動電極２自体に弾性エネルギーを蓄積するものであるが、図３または図５のように可動部材２１を可動電極２と一体的に設けて、可動電極２および可動部材２１に弾性エネルギーを蓄積するようにしてもよい。
【００５０】
以上の実施の形態および変形例に示すように、可動電極２または可動部材２１の形状と、固定電極３の形状は種々の形態が可能である。可動電極２または可動部材２１が移動終端領域において弾性的な曲げ変形を受けることが重要である。したがって、静電引力が作用しない状態での可動電極２または可動部材２１の下面形状と、固定電極３の上面形状とは互いに異なる形状である。また、可動電極２または可動部材２１の下面と固定電極３の上面との間の距離は一定ではなく位置によって異なるものとなる。
【００５１】
以上のように、本発明の静電アクチュエータでは、可動電極２または可動部材２１の移動終端領域に弾性的な曲げ変形を生じさせて弾性エネルギーを蓄積することにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。そして、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、可動電極２または可動部材２１の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
【００５２】
さらに、可動電極２または可動部材２１の形状は、両電極間に印加する電圧を徐々に増大させた場合に、印加する電圧が増大するにつれての移動終端領域２ａが連続的に増加するような形状となっている。したがって、静電アクチュエータの動作量（例えば、ポンプの容量）を印加電圧によって容易に制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の静電アクチュエータにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させて、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、静電アクチュエータの可動電極または可動部材の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１，１ａ  ポンプ
２  可動電極
２ａ  移動終端領域
３  固定電極
４  絶縁被膜
９  駆動電源
１０  ポンプ
１１  流体収容室
１２  流入路
１３  流出路
２１  可動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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