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JP2003103487A - Electrostatic attraction manipulator - Google Patents

Electrostatic attraction manipulator

Info

Publication number
JP2003103487A
JP2003103487A JP2001305214A JP2001305214A JP2003103487A JP 2003103487 A JP2003103487 A JP 2003103487A JP 2001305214 A JP2001305214 A JP 2001305214A JP 2001305214 A JP2001305214 A JP 2001305214A JP 2003103487 A JP2003103487 A JP 2003103487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adsorbed
electrodes
adsorption
manipulator
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001305214A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Miyaura
智子 宮浦
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.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP2001305214A priority Critical patent/JP2003103487A/en
Publication of JP2003103487A publication Critical patent/JP2003103487A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manipulator (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic attraction manipulator capable of stably attracting an object to be attracted by low voltage. SOLUTION: At least one pair of mutually insulated electrodes 8a and 8b is provided. By arranging the object 2 to be attracted adjacently to respective surfaces of the electrodes 8a and 8b of a pair, a capacitor using the object to be attracted as a medium is formed between the electrodes 8a and 8b, and by applying a potential difference between the electrodes 8a and 8b, the object 2 to be attracted is attracted to an electrode by electrostatic force.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電吸着マニピュ
レータに関し、特に微小軽量物の吸着に好適な静電吸着
マニピュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic adsorption manipulator, and more particularly to an electrostatic adsorption manipulator suitable for adsorbing a minute lightweight object.

【0002】[0002]

【従来の技術】静電気を用いた吸着手段は、古くからペ
ンレコーダーやプロッターの記録紙を固定する手段の一
つとして実用化されている。
2. Description of the Related Art Adsorption means using static electricity has been put into practical use for a long time as one of means for fixing recording paper of pen recorders and plotters.

【0003】例えば、特公昭47−39392公報で
は、ペンレコーダーやプロッターなどの紙の固定を日的
として、静電気を帯電させて吸着に関する串状電極構成
と帯電電荷の消滅対策としての電圧印加手段が開示され
ている。また、保持の解除に逆電圧を印加することで容
易に解除できることも開示されている。
For example, in Japanese Patent Publication No. 47-39392, a pen recorder, a plotter, etc. are fixed on a daily basis, electrostatically charged to form a skewed electrode structure relating to adsorption, and a voltage application means as a measure for eliminating charged electric charges. It is disclosed. It is also disclosed that the holding can be released easily by applying a reverse voltage.

【0004】また、特開2001−1286号公報で
は、マイクロビースをつかむ機構として、マニピュレー
タのマイクロビーズと接触する部分のみに高電圧を与え
てマイクロビーズを帯電させて吸着する手段が開示され
ている。
Further, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-1286 discloses a mechanism for gripping the microbeads to apply a high voltage only to a portion of the manipulator that comes into contact with the microbeads to charge the microbeads for adsorption. .

【0005】その他には、真空装置の基板搬送機構など
で電極に工夫をして帯電を維持させる手段や、浮上させ
た状態で保持する手段が開示されている。
In addition, a means for maintaining the charge by devising the electrode in a substrate transfer mechanism of a vacuum device or the like, and a means for holding the electrode in a floating state have been disclosed.

【0006】しかし、一般に、帯電を利用した吸着方法
では、経時的な吸着力低下という問題がある。
However, in general, the adsorption method using charging has a problem that the adsorption force decreases with time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする技術的課題は、低電圧で被吸着物を安
定して吸着することができる静電吸着マニピュレータを
提供することである。
Therefore, a technical problem to be solved by the present invention is to provide an electrostatic attraction manipulator capable of stably attracting an object to be attracted at a low voltage.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術的課
題を解決するために、以下の構成の静電吸着マニピュレ
ータを提供する。
In order to solve the above technical problems, the present invention provides an electrostatic attraction manipulator having the following configuration.

【0009】静電吸着マニピュレータは、互いに絶縁さ
れた少なくとも一対の電極を備える。静電吸着マニピュ
レータは、対になった上記電極のそれぞれに隣接して被
吸着物を配置することにより、該電極間で上記被吸着物
を媒質とするコンデンサを形成し、該電極間に電位差を
与えることにより、上記被吸着物を静電気力で該電極に
吸着するように構成される。
The electrostatic attraction manipulator includes at least a pair of electrodes insulated from each other. The electrostatic adsorption manipulator forms a capacitor using the adsorbed material as a medium between the electrodes by disposing the adsorbed material adjacent to each of the paired electrodes, and a potential difference is created between the electrodes. When applied, the object is attracted to the electrode by electrostatic force.

【0010】上記構成において、被吸着物を媒質とする
コンデンサを形成し、電極間に電位差を与えると、電極
には電荷が蓄積され、帯電していない被吸着物であって
も、静電誘導により、被吸着物の内部には電極に近い部
分に電極とは正負逆の誘導電荷が現れる。この誘導電荷
により電極の電荷との間で引き合う力が生じ、この引き
合う力で被吸着物を電極に吸着させることができる。被
吸着物の誘電率が高ければ、電極間の電圧が低くても、
被吸着物を吸着し保持することができる。
In the above structure, when a capacitor having an adsorbate as a medium is formed and a potential difference is applied between the electrodes, an electric charge is accumulated on the electrodes, and even an unadsorbed adsorbate is electrostatically induced. As a result, in the portion to be adsorbed, an induced charge, which is opposite in polarity to the electrode, appears in the portion close to the electrode. Due to this induced charge, an attractive force is generated between the induced charge and the electric charge of the electrode, and the attracted force allows the object to be adsorbed to the electrode. If the material to be adsorbed has a high dielectric constant, even if the voltage between the electrodes is low,
An object to be adsorbed can be adsorbed and held.

【0011】上記構成において、被吸着物は、電極に接
触し、電極に直接隣接するようにしても、電極の表面に
形成された被膜などを介して、間接的に電極と隣接する
ようにしてもよい。前者の場合には、電極間が短絡しな
いように、被吸着物は絶縁体であることが必要である
が、後者の場合には、電極表面の被膜などが絶縁体であ
れば、導電体の被吸着物でも吸着することが可能であ
る。
In the above structure, the object to be adsorbed may be in contact with the electrode so as to be directly adjacent to the electrode, or indirectly adjacent to the electrode through a coating film formed on the surface of the electrode. Good. In the former case, the object to be adsorbed needs to be an insulator so that the electrodes are not short-circuited. In the latter case, if the coating on the electrode surface is an insulator, It is possible to adsorb even an object to be adsorbed.

【0012】上記構成は、静電気を用いた吸着法ではあ
るが、従来の帯電を利用するのではなく、被吸着物を介
して対になった電極で構成されるコンデンサの蓄電効果
を用いるものである。このようにすれば、従来、帯電で
は経時的に帯電電荷が消滅して吸着力が低下する問題点
が容易に解決できる。
Although the above-mentioned construction is an adsorption method using static electricity, it does not utilize conventional charging but uses the storage effect of a capacitor composed of a pair of electrodes through an object to be adsorbed. is there. By doing so, conventionally, it is possible to easily solve the problem that in the conventional charging, the charged electric charge disappears with time and the adsorption force decreases.

【0013】すなわち、帯電では、静電気を帯びた部分
を近づけることで被吸着物を静電誘導現象で帯電させて
静電気力で吸着するため、被吸着物の電荷が中和作用に
より時間と共に消滅して吸着力が低下する。これに対
し、コンデンサの蓄電効果を用いると、常時電極に電圧
が印加され蓄電されているため、電荷の自然消滅とこれ
に起因する吸着力の低下は起こらない。
That is, in charging, the adsorbed material is charged by an electrostatic induction phenomenon by advancing a portion charged with static electricity and adsorbed by an electrostatic force, so that the charge of the adsorbed material disappears with time due to a neutralizing effect. And the adsorption power decreases. On the other hand, when the storage effect of the capacitor is used, since the voltage is constantly applied to the electrodes to store the charges, the spontaneous disappearance of the charges and the decrease in the attraction force due to the spontaneous disappearance do not occur.

【0014】したがって、低電圧で被吸着物を安定して
吸着することが可能である。
Therefore, it is possible to stably adsorb the object to be adsorbed at a low voltage.

【0015】好ましくは、対になった上記電極を同電位
とすることにより、上記被吸着物の吸着を解除する吸着
解除手段を備える。
[0015] Preferably, it is provided with an adsorption releasing means for releasing the adsorption of the object to be adsorbed by setting the paired electrodes to the same potential.

【0016】上記構成において、吸着解除手段により、
対になった電極を同電位とすると、対になった電極に蓄
えられた電荷は消滅し、被吸着物の内部の誘導電荷も消
滅するので、引き寄せ合う力は無くなり、被吸着物の吸
着を解除できる。
In the above structure, the suction release means allows
When the paired electrodes are made to have the same potential, the electric charge stored in the paired electrodes disappears, and the induced charge inside the adsorbed material also disappears, so the attractive force disappears and the adsorbed material is absorbed. Can be released.

【0017】上記構成において、吸着解除手段は、例え
ば、対になった上記電極を互いに短絡することにより、
同電位とする。あるいは、対になった電極の一方が常時
接地されている場合には、他方の電極を接地することに
より、同電位とする。
In the above structure, the adsorption releasing means may, for example, short-circuit the paired electrodes,
Same potential. Alternatively, when one of the paired electrodes is always grounded, the other electrode is grounded to have the same potential.

【0018】本発明の静電吸着マニピュレータは、種々
の態様で構成することができる。
The electrostatic attraction manipulator of the present invention can be constructed in various ways.

【0019】一態様としては、静電吸着マニピュレータ
は、棒状の内側電極と、上記内側電極の外周面に沿って
間隔を設けて同心状に配置された筒状の外側電極とを備
える。静電吸着マニピュレータは、上記内側電極と上記
外側電極との端面に隣接して被吸着物を配置し、上記内
側電極は正電位、上記外側電極は負又はアース電位とし
て、上記被吸着物を静電気力で上記内側電極と上記外側
電極との上記端面に吸着するように構成される。
As one aspect, the electrostatic attraction manipulator includes a rod-shaped inner electrode and a cylindrical outer electrode which is concentrically arranged at intervals along the outer peripheral surface of the inner electrode. The electrostatic adsorption manipulator arranges the object to be adsorbed adjacent to the end faces of the inner electrode and the outer electrode, the inner electrode is set to a positive potential, the outer electrode is set to a negative or earth potential, and the object is electrostatically charged. It is configured to be attracted to the end faces of the inner electrode and the outer electrode by force.

【0020】上記構成によれば、内側電極と外側電極と
の端面に隣接して被吸着物を配置することにより、被吸
着物を媒質とするコンデンサを構成し、静電気力で被吸
着物を吸着することができる。
According to the above construction, the object to be adsorbed is arranged adjacent to the end faces of the inner electrode and the outer electrode, thereby forming a capacitor using the object to be adsorbed as a medium, and adsorbing the object to be adsorbed by electrostatic force. can do.

【0021】上記構成によれば、静電吸着マニピュレー
タの先端(端面)に被吸着物を吸着できるので、吸着操
作を容易に行うことができる。また。外側電極を負又は
アース電位とすることで、ノイズなどの外部からの影響
を受けにくい。また、感電を防止することができる。
According to the above construction, the object to be attracted can be attracted to the tip (end face) of the electrostatic attraction manipulator, so that the attraction operation can be easily performed. Also. By setting the outer electrode to a negative or ground potential, it is less susceptible to external influences such as noise. In addition, electric shock can be prevented.

【0022】好ましくは、上記端面において、上記外側
電極と上記内側電極の一方もしくは両方が延在する端面
拡大部を有する。
Preferably, the end surface has an end surface enlarged portion in which one or both of the outer electrode and the inner electrode extend.

【0023】上記構成によれば、外側電極と内側電極と
の間の距離(ギャップ)は、端面拡大部により端面にお
いて小さくなるので、外側電極と内側電極との間の電界
が端面付近で局所的に強くなる。これにより、被吸着物
を媒質とする端面付近のコンデンサの静電容量を高め、
低い電位差で十分に引き寄せ合う力を得ることができ
る。
According to the above structure, the distance (gap) between the outer electrode and the inner electrode becomes smaller at the end face due to the end face enlarged portion, so that the electric field between the outer electrode and the inner electrode is locally near the end face. Become stronger. As a result, the capacitance of the capacitor near the end surface using the adsorbed material as the medium is increased,
It is possible to obtain a sufficient attraction force with a low potential difference.

【0024】好ましくは、上記内側電極と上記外側電極
とを同電位とすることにより、上記被吸着物の吸着を解
除する吸着解除手段を備える。
[0024] Preferably, there is provided adsorption releasing means for releasing the adsorption of the object to be adsorbed by setting the inner electrode and the outer electrode to the same potential.

【0025】上記構成において、内側電極と外側電極と
を同電位とすると、内側電極と外側電極とに蓄えられた
電荷は消滅し、被吸着物の内部の誘導電荷も消滅するの
で、引き寄せ合う力は無くなり、被吸着物の保持を解除
できる。
In the above structure, if the inner electrode and the outer electrode are made to have the same potential, the electric charge stored in the inner electrode and the outer electrode disappears, and the induced charge inside the object to be adsorbed also disappears. Disappears and the holding of the adsorbed object can be released.

【0026】上記構成において、吸着解除手段は、例え
ば、内側電極及び外側電極を互いに短絡することによ
り、同電位とする。あるいは、外側電極が常時接地され
アース電位である場合には、内側電極を接地することに
より、同電位としてもよい。
In the above structure, the adsorption releasing means is made to have the same potential by, for example, short-circuiting the inner electrode and the outer electrode. Alternatively, when the outer electrode is always grounded and has the ground potential, the inner electrode may be grounded to have the same potential.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る静
電吸着マニピュレータについて、図1〜図5を参照しな
がら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An electrostatic attraction manipulator according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0028】まず、本発明の静電吸着マニピュレータの
基本的な構成及び原理について説明する。
First, the basic structure and principle of the electrostatic attraction manipulator of the present invention will be described.

【0029】図1の基本構成図に示すように、スイッチ
8a,8bを介して直流電源4に接続された一対の電極
6a,6bの間に被吸着物2を配置すると、電極6a,
6bの間には被吸着物2を媒質とするコンデンサを構成
することができる。
As shown in the basic configuration diagram of FIG. 1, when the object to be attracted 2 is arranged between a pair of electrodes 6a, 6b connected to the DC power source 4 via the switches 8a, 8b, the electrodes 6a, 6b
Between 6b, it is possible to configure a condenser using the object to be adsorbed 2 as a medium.

【0030】スイッチ8a,8bが図示した位置にある
ときには、直流電源4により電極6a,6b間に電位差
が与えられ、電極6a,6bには電荷が蓄積される。こ
れにより、帯電していない被吸着物2であっても、被吸
着物2の内部において、静電誘導により、電極6a,6
bに近い部分に電極6a,6bとは正負逆の誘導電荷が
現れる。この誘導電荷と電極6a,6bの電荷との間で
引き合う力が生じ、この引き合う力で被吸着物2を電極
6a,6bに吸着することができる。
When the switches 8a and 8b are in the positions shown in the drawing, the DC power supply 4 gives a potential difference between the electrodes 6a and 6b, and charges are accumulated in the electrodes 6a and 6b. As a result, even if the attracted object 2 is not charged, the electrodes 6a, 6
Inductive charges, which are opposite in polarity to the electrodes 6a and 6b, appear in a portion near b. An attractive force is generated between the induced charges and the charges of the electrodes 6a and 6b, and the attracted substance 2 can be adsorbed to the electrodes 6a and 6b.

【0031】一方、スイッチ8a,8bが図とは反対の
位置のときには、電極6a,6b間が短絡し、電極6
a,6bの電荷が中和される。これにより、電極6a,
6b間に電圧差が無くなると、被吸着物2の内部には誘
導電荷が現れないので、被吸着物2と電極6a,6bと
の間には、吸着力が生じない。
On the other hand, when the switches 8a and 8b are at the positions opposite to those shown in the drawing, the electrodes 6a and 6b are short-circuited and the electrode 6
The charges of a and 6b are neutralized. Thereby, the electrodes 6a,
When the voltage difference between 6b disappears, the induced charge does not appear inside the object to be adsorbed 2 and therefore, the adsorption force does not occur between the object to be adsorbed 2 and the electrodes 6a and 6b.

【0032】したがって、電極6a,6b間の電位差の
有無により、被吸着物2の吸着と吸着解除とを行うこと
ができる。
Therefore, adsorption and desorption of the object to be adsorbed 2 can be performed depending on the presence or absence of a potential difference between the electrodes 6a and 6b.

【0033】すなわち、対になった電極に接するように
被吸着物が配置されたコンデンサの容量Cは、被吸着物
の誘電率とそれぞれの電極との接触面積により決まる。
すなわち、コンデンサの容量Cは、次のようになる。 C=ε×ε×S×1/d (1) ここで、C:コンデンサ容量、ε:真空の誘電率、
ε:被吸着物の比誘電率、S:接触面積、d:電極間の
平均距離、である。
That is, the capacitance C of a capacitor in which an object to be adsorbed is in contact with a pair of electrodes is determined by the dielectric constant of the object to be adsorbed and the contact area with each electrode.
That is, the capacitance C of the capacitor is as follows. C = ε 0 × ε × S × 1 / d (1) where C: capacitance of the capacitor, ε 0 : permittivity of vacuum,
[epsilon]: relative permittivity of the object to be adsorbed, S: contact area, d: average distance between electrodes.

【0034】被吸着物を介して対になった電極で構成さ
れるコンデンサに直流電圧を加えると、電荷が蓄えら
れ、その蓄電量Qは、次のようになる。 Q=C×V (2) ここで、Q:蓄電量、C:コンデンサ容量、V:印加電
圧、である。
When a DC voltage is applied to a capacitor composed of a pair of electrodes via an object to be adsorbed, an electric charge is accumulated, and the amount of stored electricity Q becomes as follows. Q = C × V (2) where Q is the amount of stored electricity, C is the capacitance of the capacitor, and V is the applied voltage.

【0035】コンデンサには、初期に静電容量に該当す
る電荷移動分の電流が流れるだけであるので、消費電力
はきわめて少ない。
In the capacitor, only the electric current corresponding to the charge transfer corresponding to the electrostatic capacity initially flows, so that the power consumption is extremely small.

【0036】この蓄えられた電荷が、電極と被吸着物と
の間で引き寄せ合うことから吸着できる。引き寄せ合う
力fは、次のようになる。 f=Q×1/(4πε×ε)×1/d (3) ここで、f:引き寄せ合う力、である。
The stored charges can be adsorbed because they are attracted to each other between the electrode and the object to be adsorbed. The attracting force f is as follows. f = Q 2 × 1 / (4πε 0 × ε) × 1 / d 2 (3) Here, f is a force of attracting each other.

【0037】静電吸着マニピュレータは、この力を用い
て被吸着物を吸着することができる。式(1)〜(3)
から、印加電圧が大きいほど、電極間の距離が小さいほ
ど、被吸着物の誘電率が大きいほど、吸着力が大きくな
ることが分かる。
The electrostatic attraction manipulator can attract an object to be attracted by using this force. Formulas (1) to (3)
From the above, it can be seen that the larger the applied voltage, the smaller the distance between the electrodes, and the larger the dielectric constant of the substance to be adsorbed, the larger the adsorption force becomes.

【0038】引き寄せ合う力は、コンデンサに蓄えられ
た電荷を放出することで無くなり、被吸着物の吸着を解
除することができる。
The attraction force disappears by releasing the electric charge stored in the capacitor, and the adsorption of the adsorbed substance can be released.

【0039】次に、本発明の第1実施形態の静電吸着マ
ニピュレータ10について、図2及び図3を参照しなが
ら説明する。
Next, the electrostatic attraction manipulator 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

【0040】図2(a)の一部断面構成図に示すよう
に、静電吸着マニピュレータ10は、片面に電極12a
〜12d(12c,12dは図示せず)が配置された基
板14を反対側から支持部材16で支持するようになっ
ている。
As shown in the partial sectional view of FIG. 2A, the electrostatic chuck manipulator 10 has an electrode 12a on one side.
The substrate 14 on which .about.12d (12c and 12d are not shown) is arranged is supported by the supporting member 16 from the opposite side.

【0041】電極12a〜12dは、基板14を電極側
から見た図2(b)に示すように、ギャップ13a〜1
3dを介して、互いに離れるように配置され、それぞれ
導線18a,18b(図2(a)参照)に接続されてい
る。
The electrodes 12a to 12d have the gaps 13a to 1d as shown in FIG. 2B when the substrate 14 is viewed from the electrode side.
3d are arranged so as to be separated from each other, and are connected to the conductors 18a and 18b (see FIG. 2A), respectively.

【0042】各電極12a〜12dは、図3の電気回路
に示すように、スイッチ22a,22bを介して直流電
源20に接続されている。直流電源20の電源電圧は、
被吸着物の種類、寸法、形状などに応じて、適宜に設定
する。スイッチ22a,22bが図示した位置にあると
き、隣接する電極12a〜12d間には電位差が生じ、
スイッチ22a,22bが反対位置にあるとき、電極1
2a〜12d同士が互いに短絡し、電位差が解消される
ようになっている。
Each of the electrodes 12a to 12d is connected to a DC power source 20 via switches 22a and 22b, as shown in the electric circuit of FIG. The power supply voltage of the DC power supply 20 is
It is appropriately set according to the type, size, shape, etc. of the object to be adsorbed. When the switches 22a and 22b are in the positions shown, a potential difference is generated between the adjacent electrodes 12a to 12d,
When the switches 22a and 22b are in opposite positions, the electrode 1
2a to 12d are short-circuited with each other to eliminate the potential difference.

【0043】静電吸着マニピュレータ10は、例えば図
2(b)において破線11a,11bで示すように、隣
接する電極12a〜12dの両方に被吸着物が接近又は
接するようにして、被吸着物を媒質とするコンデンサを
構成し、被吸着物が接近又は接する電極12a〜12d
間の電位差により被吸着物を電極12a〜12dに吸着
し、電位差の解消により吸着を解除することができる。
The electrostatic attraction manipulator 10 moves the attracted object so that the attracted object approaches or contacts both of the adjacent electrodes 12a to 12d, as indicated by broken lines 11a and 11b in FIG. 2B. Electrodes 12a to 12d, which constitute a capacitor as a medium, and to which an object to be adsorbed approaches or contacts
The object to be adsorbed can be adsorbed to the electrodes 12a to 12d by the potential difference between them, and the adsorption can be released by eliminating the potential difference.

【0044】次に、具体的な実施例について説明する。Next, a concrete example will be described.

【0045】基板14には、厚さ1mm、直径18mm
の白板ガラスを用いた。基板14の片面に、RFマグネ
トロンスパッタ法で厚さ0.3μmのアルミニウムの電
極12a〜12dを作製した。ギャップ13a〜13d
の幅は1mmとした。
The substrate 14 has a thickness of 1 mm and a diameter of 18 mm.
The white plate glass of was used. Aluminum electrodes 12a to 12d having a thickness of 0.3 μm were formed on one surface of the substrate 14 by the RF magnetron sputtering method. Gap 13a-13d
Has a width of 1 mm.

【0046】上記のように構成した静電吸着マニピュレ
ータ20について、被吸着物を吸着するために印加する
必要がある電圧(吸着電圧)を調べた。
With respect to the electrostatic adsorption manipulator 20 configured as described above, the voltage (adsorption voltage) required to be applied in order to adsorb an object to be adsorbed was examined.

【0047】電極12a〜12dが上向きになるように
基板14を水平に配置し、それぞれ隣り合う電極12a
〜12dが正負になるように直流電圧を印加した後、電
極12a〜12d上に、被吸着物を置き、基板14を9
0度垂直に傾けて、被吸着物が落下するか否かで、吸着
の有無を調べた。吸着している場合には、直流電圧の印
加を止め、電極12a〜12d間を短絡し、吸着を良好
に解除できるか調べた。小紙片、白板ガラス、微小レン
ズ(半径1.0mm、平面と凸面を持つ平凸レンズ)の
3種類の被吸着物について、印加電圧を変えながら調べ
た実験結果を、表1に示す。
The substrate 14 is horizontally arranged so that the electrodes 12a to 12d face upward, and the electrodes 12a adjacent to each other are arranged.
After applying a direct current voltage so that ~ 12d becomes positive and negative, an object to be adsorbed is placed on the electrodes 12a to 12d, and the substrate 14 is set to 9
The presence or absence of adsorption was examined by inclining vertically at 0 degree and checking whether or not the object to be adsorbed fell. When adsorbed, the application of the DC voltage was stopped, the electrodes 12a to 12d were short-circuited, and it was investigated whether or not the adsorption could be released well. Table 1 shows the experimental results obtained by examining three kinds of objects to be adsorbed, that is, a small piece of paper, a white plate glass, and a micro lens (a plano-convex lens having a flat surface and a convex surface with a radius of 1.0 mm) while changing the applied voltage.

【表1】 [Table 1]

【0048】いずれの被吸着物についても、吸着、解除
共に良好であった。また、経時的に吸着しなくなること
はなかった。
Both of the adsorbed substances were good in adsorption and release. Further, it did not stop adsorbing with time.

【0049】次に、本発明の第2実施形態の静電吸着マ
ニピュレータ30について、図4及び図5を参照しなが
ら説明する。
Next, an electrostatic attraction manipulator 30 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0050】図4に示すように、静電吸着マニピュレー
タ30は、大略、棒状の導電体である中心部材32の外
側に、筒状の絶縁部材34が配置され、さらにその外側
に筒状の外筒部材36が配置されている。外筒部材36
の外周面と一方の端面とに沿って、導電部38(38
a,38b)が形成されている。
As shown in FIG. 4, in the electrostatic attraction manipulator 30, a cylindrical insulating member 34 is arranged on the outer side of a central member 32 which is a rod-shaped conductor, and a cylindrical outer member is arranged on the outer side thereof. The tubular member 36 is arranged. Outer cylinder member 36
Along the outer peripheral surface and one end surface of the conductive portion 38 (38
a, 38b) are formed.

【0051】図3の電気回路に示すように、導電部38
は、直流電源40の負側に接続され、接地されている。
中心部材32は、スイッチ42を介して直流電源40の
正側に接続されている。スイッチ42が図示したように
閉じているとき、中心部材32と導電部38との間には
電位差が生じ、スイッチ42が開くと、中心部材32は
接地され、中心部材32と導電部38との電位差が解消
されるようになっている。
As shown in the electric circuit of FIG.
Is connected to the negative side of the DC power supply 40 and is grounded.
The central member 32 is connected to the positive side of the DC power supply 40 via the switch 42. When the switch 42 is closed as shown, a potential difference is generated between the central member 32 and the conductive portion 38, and when the switch 42 is opened, the central member 32 is grounded and the central member 32 and the conductive portion 38 are grounded. The potential difference is eliminated.

【0052】静電吸着マニピュレータ30は、中心部材
32の端面32aと、外筒部材36の端面に形成された
導電部38bとの両方に、被吸着物が接近又は接する状
態で、中心部材32と導電部38に電圧を印加すること
により、被吸着物を端面32aと導電部38bとに吸着
することができる。一方、電圧の印加を解除すると、吸
着を解除することができる。
The electrostatic attraction manipulator 30 is connected to the central member 32 in a state where the object to be attracted approaches or contacts both the end surface 32a of the central member 32 and the conductive portion 38b formed on the end surface of the outer tubular member 36. By applying a voltage to the conductive portion 38, the object to be adsorbed can be adsorbed to the end surface 32a and the conductive portion 38b. On the other hand, when the voltage application is released, the adsorption can be released.

【0053】図4に示すように、端面32aと導電部3
8bとの間には、絶縁部材34により、微小なギャップ
33が形成されている。このギャップ33の距離は、中
心部材32の外周面と外筒部材36の外周面の導電部3
8aとの間の距離に比べて小さいので、電圧を印加した
ときに生じる電界の強度は、ギャップ33付近で強くな
る。したがって、中心部材32と導電部38に高電圧を
印加しなくても、ギャップ33付近に集中する電界によ
り、被吸着物を静電吸着マニピュレータ30の先端(端
面32aと導電部38b)に吸着することができる。
As shown in FIG. 4, the end face 32a and the conductive portion 3 are formed.
A minute gap 33 is formed by the insulating member 34 with respect to 8b. The distance of the gap 33 is equal to the distance between the outer peripheral surface of the central member 32 and the outer peripheral surface of the outer tubular member 36.
Since it is smaller than the distance between the gap 8a and 8a, the strength of the electric field generated when a voltage is applied increases near the gap 33. Therefore, even if a high voltage is not applied to the central member 32 and the conductive portion 38, the attracted object is attracted to the tip (end face 32a and conductive portion 38b) of the electrostatic attraction manipulator 30 by the electric field concentrated near the gap 33. be able to.

【0054】また、外筒部材36の外周面の導電部38
aを負又はアース電位とすることにより、静電吸着マニ
ピュレータ30を用いる機器のハウジング等と導電部3
8aとを同電位とし、短絡や感電を防止することができ
る。
Further, the conductive portion 38 on the outer peripheral surface of the outer tubular member 36.
By setting a to a negative or earth potential, the housing and the like of the device using the electrostatic attraction manipulator 30 and the conductive portion 3
It is possible to prevent the short circuit and the electric shock by making 8a the same potential.

【0055】次に、具体的な実施例について説明する。Next, a concrete example will be described.

【0056】外筒部材36には、直径6mm、肉厚1m
mのガラス管を用い、その外周面と端面とに、RFマグ
ネトロンスパッタ法で厚さ0.5μmのアルミニウムの
電極38a,38bを形成した。中心部材32には直径
3mmの銅棒を用い、絶縁部材34にはテフロン(登録
商標)チューブを用い、中心部材32に絶縁部材34で
被覆を施して同軸状の構成とし、外筒部材36の中空穴
に挿入した。
The outer cylinder member 36 has a diameter of 6 mm and a wall thickness of 1 m.
Using a glass tube of m, aluminum electrodes 38a, 38b having a thickness of 0.5 μm were formed on the outer peripheral surface and the end surface by the RF magnetron sputtering method. A copper rod having a diameter of 3 mm is used for the central member 32, a Teflon (registered trademark) tube is used for the insulating member 34, and the central member 32 is covered with the insulating member 34 to form a coaxial structure. It was inserted into the hollow hole.

【0057】上記のように構成した静電吸着マニピュレ
ータ30について、被吸着物を吸着するために印加する
必要がある電圧(吸着電圧)を調べた。
With respect to the electrostatic adsorption manipulator 30 configured as described above, the voltage (adsorption voltage) that needs to be applied to adsorb an object to be adsorbed was examined.

【0058】外側電極である導電部38が負、内側電極
である中心部材32が正になるように直流電圧を加えた
後、被吸着物に、静電吸着マニピュレータ30の端面を
押し当てて引き上げることで、吸着の有無を調べた。吸
着している場合には、直流電圧源を切り離した後に、中
心部材32を接地することで、中心部材32を導電部3
8と同電位とし、吸着を良好に解除できるか調べた。小
紙片、白板ガラス、微小レンズ(半径1.5mm、平面
と凹面を持つ平凹レンズ)の3種類の被吸着物につい
て、印加する直流電源の電圧を変えながら調べた実験結
果を、表2に示す。
A direct current voltage is applied so that the conductive portion 38, which is the outer electrode, is negative and the central member 32, which is the inner electrode, is positive, and then the end surface of the electrostatic attraction manipulator 30 is pressed against the object to be pulled up. Thus, the presence or absence of adsorption was examined. When the central member 32 is adsorbed, the central member 32 is grounded after disconnecting the DC voltage source, so that the central member 32 is electrically conductive.
It was set to the same potential as that of No. 8, and it was examined whether or not the adsorption could be released well. Table 2 shows the experimental results of three types of objects to be adsorbed: a small piece of paper, a white plate glass, and a minute lens (a plano-concave lens having a flat surface and a concave surface with a radius of 1.5 mm) while varying the voltage of the applied DC power supply. .

【表2】 [Table 2]

【0059】いずれの場合も吸着、解除共に良好であっ
た。また、経時的に吸着しなくなることはなかった。
In both cases, adsorption and release were good. Further, it did not stop adsorbing with time.

【0060】外側電極(導電部38)が正、内側電極
(中心部材32)が負になるように直流電圧を加えて同
様に実験すると、吸着電圧が不安定(測定のたびに異な
る)になった。このことから、外側電極を負又はアース
電位にすることで、外部からの雑音の影響を受けにくく
なっていると考えられる。
When a DC voltage was applied so that the outer electrode (conductive portion 38) was positive and the inner electrode (center member 32) was negative, the adsorption voltage became unstable (differs from measurement to measurement). It was From this, it can be considered that by setting the outer electrode to a negative or ground potential, it is less susceptible to external noise.

【0061】また、静電吸着マニピュレータ30を機器
に組み込んだ場合、機器のハウジングは一般に負又はア
ース電位である。
When the electrostatic attraction manipulator 30 is incorporated in a device, the housing of the device is generally negative or ground potential.

【0062】したがって、外側電極(導電部38)を負
又はアース電位とし、内側電極(中心部材32)を正電
位とすることが好ましい。
Therefore, it is preferable that the outer electrode (conductive portion 38) has a negative or ground potential and the inner electrode (center member 32) has a positive potential.

【0063】以上説明したように、静電吸着マニピュレ
ータ10,30は、被吸着物の吸着及び吸着解除を容易
に行うことができる。また、低電圧で吸着でき、吸着を
保持するために電流を流す必要がないので、消費電力も
小さい。また、同軸状の構成とした第2実施形態の静電
吸着マニピュレータ30では、外側電極が負又はアース
電位、内側電極が正になるように直流電圧を印加するこ
とで、外部の影響を受けにくく、安定して作動させるこ
とができる。
As described above, the electrostatic adsorption manipulators 10 and 30 can easily adsorb and release an object to be adsorbed. Further, since the adsorption can be performed at a low voltage and it is not necessary to supply a current to maintain the adsorption, the power consumption is small. Further, in the electrostatic attraction manipulator 30 of the second embodiment having the coaxial configuration, by applying a DC voltage so that the outer electrode has a negative or ground potential and the inner electrode has a positive potential, it is less likely to be affected by the outside. , Can be operated stably.

【0064】静電吸着マニピュレータ10,30は比較
的低い電圧で被吸着物を静電吸着させることから、装置
全体を小型で簡単な構成とすることができ、微小軽量物
を対象とした、例えば、微小レンズや、マイクロチップ
のハンドリング、微小基板やマイクロデバイスの組立作
業などに有効に利用できる。
Since the electrostatic adsorption manipulators 10 and 30 electrostatically adsorb an object to be adsorbed at a relatively low voltage, the entire apparatus can be made compact and have a simple structure. It can be effectively used for handling microlenses and microchips, assembling work for micro substrates and micro devices.

【0065】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various other modes.

【0066】例えば、静電吸着マニピュレータの電極
(吸着部分)は、被吸着物の外形に沿い、被吸着物に接
近するほど、また、接近する面積が大きいほど、吸着力
が大きくなるので、被吸着物の形状に近似することが好
ましく、被吸着物の形状に対応して適宜な形状とするこ
とができる。
For example, the electrode (adsorption portion) of the electrostatic adsorption manipulator has a larger adsorption force along the outer shape of the object to be attracted, the closer it is to the object to be attracted and the larger the approaching area, the greater the attracting force. It is preferable to approximate the shape of the adsorbate, and an appropriate shape can be used according to the shape of the adsorbate.

【0067】また、第2実施例では、外側電極38を延
在して端面拡大部38bとしたが、図6(a)の静電吸
着マニピュレータ50のように、内側電極52を外側電
極58に向けて延在する端面拡大部52a、あるいは図
6(b)の静電吸着マニピュレータ60のように、両方
の電極62,68を延在する端面拡大部62a,68a
を有する構成にしてもよい。なお、電極52,58;6
2,68間には、絶縁部材56;66を配置している。
Further, in the second embodiment, the outer electrode 38 is extended to form the end face enlarged portion 38b. However, like the electrostatic attraction manipulator 50 of FIG. 6A, the inner electrode 52 is replaced with the outer electrode 58. The end surface enlarging portion 52a extending toward the end surface enlarging portion 62a, 68a extending both electrodes 62, 68 as in the electrostatic attraction manipulator 60 of FIG. 6B.
You may make it the structure which has. The electrodes 52, 58; 6
Insulating members 56 and 66 are arranged between the two and 68.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の静電吸着マニピュレータの基本構成
図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an electrostatic attraction manipulator of the present invention.

【図2】 本発明の第1実施形態の静電吸着マニピュレ
ータの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an electrostatic attraction manipulator according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 図2の静電吸着マニピュレータの電気回路図
である。
3 is an electric circuit diagram of the electrostatic attraction manipulator of FIG.

【図4】 本発明の第2実施形態の静電吸着マニピュレ
ータの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an electrostatic attraction manipulator according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4の静電吸着マニピュレータの電気回路図
である。
5 is an electric circuit diagram of the electrostatic attraction manipulator of FIG.

【図6】 変形例の静電吸着マニピュレータの構成図で
ある。
FIG. 6 is a configuration diagram of a modified electrostatic attraction manipulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 被吸着物 6a,6b 電極 8a,8b スイッチ(吸着解除手段) 10 静電吸着マニピュレータ 12a,12b,12c,12d 電極 22a,22b スイッチ(吸着解除手段) 30 静電吸着マニピュレータ 32 中心部材(内側電極) 36 外筒部材 38 導電部(外側電極) 38a 導電部 38b 導電部(端面拡張部) 42 スイッチ(吸着解除手段) 2 Adsorbate 6a, 6b electrodes 8a, 8b switch (adsorption release means) 10 Electrostatic adsorption manipulator 12a, 12b, 12c, 12d electrodes 22a, 22b switch (adsorption releasing means) 30 Electrostatic adsorption manipulator 32 Center member (inner electrode) 36 Outer cylinder member 38 Conductive part (outer electrode) 38a conductive part 38b Conductive part (end face expansion part) 42 switch (adsorption release means)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに絶縁された少なくとも一対の電極
を備え、 対になった上記電極のそれぞれに隣接して被吸着物を配
置することにより、該電極間で上記被吸着物を媒質とす
るコンデンサを形成し、該電極間に電位差を与えること
により、上記被吸着物を静電気力で該電極に吸着するよ
うに構成されたことを特徴とする、静電吸着マニピュレ
ータ。
1. A capacitor comprising at least a pair of electrodes insulated from each other, wherein an object to be adsorbed is arranged adjacent to each of the paired electrodes, and the object to be adsorbed is a medium between the electrodes. And an electric potential difference between the electrodes to adsorb the object to be adsorbed to the electrodes by an electrostatic force, which is an electrostatic adsorption manipulator.
【請求項2】 対になった上記電極を同電位とすること
により、上記被吸着物の吸着を解除する吸着解除手段を
備えたことを特徴とする、請求項1記載の静電吸着マニ
ピュレータ。
2. The electrostatic adsorption manipulator according to claim 1, further comprising an adsorption releasing means for releasing adsorption of the object to be adsorbed by making the paired electrodes have the same potential.
【請求項3】 棒状の内側電極と、 上記内側電極の外周面に沿って間隔を設けて同心状に配
置された筒状の外側電極とを備え、 上記内側電極と上記外側電極との端面に隣接して被吸着
物を配置し、上記内側電極は正電位、上記外側電極は負
又はアース電位として、上記被吸着物を静電気力で上記
内側電極と上記外側電極との上記端面に吸着するように
構成されたことを特徴とする、静電吸着マニピュレー
タ。
3. A rod-shaped inner electrode, and a cylindrical outer electrode that is arranged concentrically along the outer peripheral surface of the inner electrode with a gap therebetween, and is provided on the end faces of the inner electrode and the outer electrode. Adjacent objects to be adsorbed are arranged so that the inner electrode has a positive potential and the outer electrode has a negative or earth potential so that the objects to be adsorbed are electrostatically attracted to the end surfaces of the inner electrode and the outer electrode. An electrostatic adsorption manipulator, which is characterized in that
【請求項4】 上記端面において、上記外側電極と上記
内側電極の一方もしくは両方が延在する端面拡大部を有
することを特徴とする、請求項3記載の静電吸着マニピ
ュレータ。
4. The electrostatic attraction manipulator according to claim 3, wherein the end face has an end face enlarged portion in which one or both of the outer electrode and the inner electrode extend.
【請求項5】 上記内側電極と上記外側電極とを同電位
とすることにより、上記被吸着物の吸着を解除する吸着
解除手段を備えたことを特徴とする、請求項3記載の静
電吸着マニピュレータ。
5. The electrostatic adsorption device according to claim 3, further comprising an adsorption releasing means for releasing adsorption of the object to be adsorbed by setting the inner electrode and the outer electrode at the same potential. manipulator.
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