(57)【要約】【課題】移動子の駆動力を向上しつつ、印刷の自由度を向上させることが可能な静電アクチュエータを提供する。【解決手段】静電アクチュエータは、基板と、基板上に設けられた電極とを有する固定子と、固定子の前記電極を有する面上に配置される移動子と、を備える。移動子は、樹脂基板と、前記樹脂基板の固定子側に設けられた抵抗層と、前記抵抗層の固定子側に設けられた多数の突状体と、を有し、多数の突状体に対向する前記固定子の面に、潤滑層を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた電極とを有する固定子と、前記固定子の前記電極を有する面上に配置される移動子と、を備えた静電アクチュエータにおいて、
前記移動子は、樹脂基板と、前記樹脂基板の固定子側に設けられた抵抗層と、前記抵抗層の固定子側に設けられた多数の突状体と、を有し、
前記多数の突状体に対向する前記固定子の面に、潤滑層を形成したことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記潤滑層は、シリコーン樹脂を含む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。
【請求項３】
前記抵抗層は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）で構成されてい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。
【請求項４】
前記抵抗層の固定子側に設けられた前記多数の突状体は、前記抵抗層の固定子側にカーボンビーズが混ぜられた防湿性樹脂である
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。  
【請求項５】
前記防湿性樹脂は、溶剤を含まない水系の樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記防湿性樹脂は、スチレンアクリル樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記移動子の前記樹脂基板の前記固定子と対向しない面に、絵柄が記載されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極が設けられた固定子と、この固定子上に配置されるとともに、樹脂基板と、樹脂基板上に設けられた抵抗層とを有する移動子と、を備えた静電アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような静電アクチュエータは、固定子と移動子が平面的に張り付いた状態で動くため、そのままでは固定子と移動子の摩擦抵抗が大きくなる傾向がある。
【０００４】
そこで、従来の静電アクチュエータには、固定子の上面に絶縁性バインダによって固着された導電性ビーズを固定した凹凸面を設け、この凹凸面に対向する移動子の裏面に潤滑面を設けたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、ビーズを含むインク（塗料）の印刷またはコーティングは、目詰まりし易く、また、ビーズ含有液体は凝集し、凹凸面にムラが出やすくなる。
【０００６】
そして、ビーズ含有量が少ない場合、凸部間隔が広くなり、フィルムのたわみにより、凹凸面と潤滑面が平面で接する面積が広くなる。一方、ビーズ含有量が多い場合、カールし易くまた接触する凸部が多くなり摩擦抵抗も大きくなる。
【０００７】
さらに、ビーズを固定する絶縁性バインダ（樹脂層）は、所定値よりも薄い場合、ビーズが脱落し易くなり、所定値よりも厚い場合、ビーズが覆われ凹凸面の所定の凹凸が形成されない。
【０００８】
すなわち、上記従来の静電アクチュエータでは、導電性ビーズを用いた凹凸面の面内における凹凸の均一性が低く、固定子と移動子との間の摩擦抵抗が局所的に大きくなる。
【０００９】
そして、既述のように、このような従来の静電アクチュエータにおいて、移動子の抵抗体は、樹脂基板を挟んで固定子と反対側に配置されている。
【００１０】
これにより、抵抗体が固定子と擦れて磨耗や劣化が生じるのを防ぐことができる。
【００１１】
しかし、この従来の静電アクチュエータでは、移動子の樹脂基板の厚みが厚くなると固定子の帯状電極との電極間距離が大きくなり移動子の駆動力が弱くなる問題がある。さらに、移動子に絵柄を印刷する用途の場合に抵抗体の特性に影響を与えることが少ない印刷方式やインク材料を選ばなければならず、自由度が狭くなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１−１０１７９７号公報
【特許文献２】特開平９−１２１５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような点を考慮してなされるものであり、移動子の駆動力を向上しつつ、印刷の自由度を向上させることが可能な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】
【００１４】
本発明の一態様に係る静電アクチュエータは、
基板と、前記基板上に設けられた電極とを有する固定子と、前記固定子の前記電極を有する面上に配置される移動子と、を備えた静電アクチュエータにおいて、
前記移動子は、樹脂基板と、前記樹脂基板の固定子側に設けられた抵抗層と、前記抵抗層の固定子側に設けられた多数の突状体と、を有し、
前記多数の突状体に対向する前記固定子の面に、潤滑層を形成した
ことを特徴とする。
【００１５】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記潤滑層は、シリコーン樹脂を含むようにしてもよい。
【００１６】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記抵抗層は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）で構成されているようにしてもよい。
【００１７】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記抵抗層の固定子側に設けられた前記多数の突状体は、前記抵抗層の固定子側にカーボンビーズが混ぜられた防湿性樹脂であるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記防湿性樹脂は、溶剤を含まない水系の樹脂であるようにしてもよい。
【００１９】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記防湿性樹脂は、スチレンアクリル樹脂であるようにしてもよい。
【００２０】
また、前記静電アクチュエータにおいて、
前記移動子の前記樹脂基板の前記固定子と対向しない面に、絵柄が記載されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る静電アクチュエータにおいて、移動子の駆動力を向上しつつ、印刷の自由度を向上させることが可能な静電アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明による静電アクチュエータ１００の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す静電アクチュエータ１００を模式的に示す上面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った静電アクチュエータ１００の断面の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、図３に示す領域Ｘに囲まれる摺動構造体１０４を含む領域を拡大した一例を示す断面図である。
【図５】図５は、図３に示す領域Ｘに囲まれる摺動構造体１０４を含む領域を拡大した他の例を示す断面図である。
【図６】図６は、線状電極１ａ〜１ｄに印加される信号ａ〜ｄの波形の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明による静電アクチュエータの実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による静電アクチュエータ１００の構成の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す静電アクチュエータ１００を模式的に示す上面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った静電アクチュエータ１００の断面の一例を示す断面図である。
【００２４】
なお、簡単のため、図２おいては、接着層１０３ａ、カバーフィルム１０３ｂ、摺動構造体１０４を省略している。
【００２５】
図１ないし図３に示すように、静電アクチュエータ１００は、一面１０２ａと他面１０２ｂとを有する基板１０２と、基板１０２の一面１０２ａに各々独立して設けられ、互いに平行に等間隔で配置された複数の線状電極１ａ〜１ｄと、を有する固定子１と、固定子１の線状電極１ａ〜１ｄ上に移動自在に配置された移動子２と、を備える。
【００２６】
なお、移動子２を駆動するための信号ａ〜ｄは、図示しない駆動回路から静電アクチュエータ１００に入力される。このとき、各信号ａ〜ｄは、バスライン１０１ａ〜１０１ｄ、スルーホール配線１ｂ２、１ｄ２、および、パッド電極１ｂ１、１ｄ１を介して、線状電極１ａ〜１ｄに、それぞれ印加される。
【００２７】
以下、固定子１について、さらに詳述する。上述のように、固定子１は、基板１０２と、この基板１０２の一面１０２ａに設けられた導電性を有する複数の線状電極１ａ〜１ｄとを備えている。
【００２８】
さらに、複数の線状電極１ａ〜１ｄの一側に（図２の左側）、複数の線状電極１ａ〜１ｄに直交する方向に延設するとともに、線状電極１ａと線状電極１ｂに各々接続される第１のバスライン１０１ａと第２のバスライン１０１ｂが互いに平行に設けられている。
【００２９】
さらに、複数の線状電極１ａ〜１ｄの他側に（図２の右側）、複数の線状電極１ａ〜１ｄに直交する方向に延設するとともに線状電極１ｃと線状電極１ｄに各々接続される第３のバスライン１０１ｃと第４のバスライン１０１ｄとが互いに平行に設けられている。
【００３０】
また、基板１０２の一面１０２ａ上に設けられた複数の線状電極１ａ〜１ｄを覆って接着層１０３ａ、カバーフィルム１０３ｂが設けられ、さらにカバーフィルム１０３を覆って潤滑層１０５が設けられている。すなわち、カバーフィルム１０３ｂは、接着層１０３ａ上に設けられている。また、潤滑層１０５は、カバーフィルム１０３ｂ上に設けられている。
【００３１】
ところで、基板１０２は、例えば、２５μｍの厚さを有する。この基板１０２に用いられる素材としては、例えば、ポリイミド、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体）、PEN（ポリエチレンナフレタート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフイド）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ＡＢＳ、ポリアクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリウレタン等が、選択される。特にポリイミドやPENは高耐熱性、高強度であり好ましい。
【００３２】
また、上述のように、複数の線状電極１ａ〜１ｄは、基板１０２の一面１０２ａ上に各々独立して設けられ、互いに平行に等間隔で櫛歯状に繰り返し配置されている。この線状電極１ａ〜１ｄは、例えば、配線ピッチが０．３ｍｍ以下に設定され、また、この線状電極１ａ〜１ｄは、その厚さは、例えばポリイミド基板上に電極材としてCuを使用する場合は18μm程度、電極材としてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を形成する場合では１，５００Å程度を有する（図２および図３参照）。
【００３３】
また、２本の第１、第２のバスライン１０１ａ、１０１ｂは、各々帯状をなし、上述のように線状電極１ａ〜１ｄの一側（図２の左側）に、設けられている。
【００３４】
また、２本の第３、第４のバスライン１０１ｃ、１０１ｄは、各々帯状をなし、上述のように線状電極１ａ〜１ｄの他側（図２の右側）に、設けられている。
【００３５】
次に、図３により、固定子１の接着層１０３ａ、カバーフィルム１０３ｂ、および潤滑層１０５について詳述する。
図３に示すように、接着層１０３ａは、基板１０２上に複数の線状電極１ａ〜１ｄを覆うように設けられている。
【００３６】
また、カバーフィルム１０３ｂは、接着層１０３ａ上に設けられている。このカバーフィルム１０３に用いられる素材としては、例えば、ポリイミドが選択される。
【００３７】
また、潤滑層１０５は、カバーフィルム１０３ｂ上に設けられている。すなわち、多数の突状体１０４ｂに対向する固定子１の面に、潤滑層１０５を形成されている。この潤滑層１０５は、例えば、シリコーン樹脂からなる。
【００３８】
次に、移動子２について詳述する。ここで、図４は、図３に示す領域Ｘに囲まれる摺動構造体１０４を含む領域を拡大した一例を示す断面図である。
【００３９】
図１および図２に示すように、移動子２は、固定子１の電極（複数の線状電極１ａ〜１ｄ）を有する面上に配置されている。
【００４０】
この移動子２は、図３、図４に示すように、絶縁基材（樹脂基板）２ａと、樹脂基板２ａの固定子１側に設けられた抵抗層（抵抗体膜）２ｂと、この抵抗層２ｂの固定子１側に設けられた多数の突状体１０４ｂを含む摺動構造体１０４と、を有する。
【００４１】
そして、移動子２の樹脂基板２ａの固定子１と対向しない面２ａ１には、絵柄が記載されている。
【００４２】
さらに、移動子２の樹脂基板２ａの固定子１と対向しない面２ａ１に、該絵柄を被覆するように第２の撥水剤が塗布されている。なお、この第２の撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、フッ素樹脂誘導体、界面活性剤、ワックス、ジメシルロキサン、パラフィン系溶剤、または、乳化剤の何れかである。
【００４３】
また、樹脂基板２ａに用いられる素材としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体）、PEN（ポリエチレンナフレタート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフイド）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ＡＢＳ、ポリアクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリウレタン等が、選択される。特に、PETは安価であり、またPENは高耐熱性、高強度であり好ましい。
【００４４】
抵抗層２ｂは、上述のように、樹脂基板２ａ上に設けられ、この抵抗層２ｂは、例えば、１μｍ程度の厚さを有する。また、抵抗層２ｂは、例えば、１０11〜１０13Ω／□の範囲の表面抵抗値を有する。
【００４５】
この抵抗層２ｂは、例えば、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）で構成されている。
【００４６】
ここで、抵抗層２ｂの固定子１側にカーボンビーズ（導電性ビーズ）１０４ａが混ぜられた防湿性樹脂１０４ｃが塗布されることにより、多数の突状体１０４ｂが抵抗層２ｂの固定子１側に設けられる。
【００４７】
これにより、移動子２の固定子１側の面を滑りやすいマット状の形状にしつつ、移動子２の固定子１側の面に適度な放電特性を持たせることができる。
【００４８】
なお、既述の防湿性樹脂１０４ｃは、溶剤を含まない水系の樹脂（例えば、スチレンアクリル樹脂である）である。これにより、ＡＴＯへのダメージを低減することができる。
【００４９】
さらに、この防湿性樹脂１０４ｃには、第１の撥水剤が混ぜられている。なお、この第１の撥水剤は、例えば、パラフィンワックスである。これにより、電極と帯電面との間に、導電膜になる水の膜が形成されるのを抑制することができる。
【００５０】
既述のように、摺動構造体１０４は、防湿性樹脂１０４ｃとカーボンビーズ１０４ａで構成される多数の突状体１０４ｂを含み、固定子１の上面（潤滑層１０５）に対して摺動性を有する。
【００５１】
すなわち、移動子２の固定子１側の面には、移動子２の摺動性を高めるために、多数の突状体１０４ｂが設けられた摺動構造体１０４が形成されている。そして、摺動構造体１０４に対向する固定子１の面に、潤滑層１０５が形成されている。
【００５２】
これにより、固定子１と移動子２との間の接触面積が減少し、摩擦抵抗を低減することができる。
【００５３】
なお、カーボンビーズ１０４ａを接着剤で抵抗層２ｂに固定するようにしてもよい。ここで、図５は、図３に示す領域Ｘに囲まれる摺動構造体１０４を含む領域を拡大した他の例を示す断面図である。
【００５４】
図５に示すように、摺動構造体１０４は、接着剤１０４ｃ１、撥水剤１０４ｃ２、およびカーボンビーズ１０４ａで構成される多数の突状体１０４ｂを含み、固定子１の上面（潤滑層１０５）に対して摺動性を有する。
【００５５】
すなわち、抵抗層２ｂの固定子側にカーボンビーズ１０４ａを接着剤１０４ｃ１により接着し、接着剤１０４ｃ１およびカーボンビーズ１０４ａを被覆するように撥水剤１０４ｃ２が塗布されることにより、多数の突状体１０４ｂが抵抗層２ｂの固定子側に設けられる。
【００５６】
この場合も、移動子２の固定子１側の面には、移動子２の摺動性を高めるために、多数の突状体１０４ｂが設けられた摺動構造体１０４が形成されている。そして、摺動構造体１０４に対向する固定子１の面に、潤滑層１０５が形成されている。
【００５７】
これにより、固定子１と移動子２との間の接触面積が減少し、摩擦抵抗を低減することができる。
【００５８】
以上のように、移動子２の固定子１側の面には、移動子２の摺動性を高めるために、多数の突状体１０４ｂが設けられた摺動構造体１０４が形成されている。これにより、固定子１と移動子２との間の接触面積が減少し、摩擦抵抗を低減することができる。
【００５９】
次に、以上のような構成を有する静電アクチュエータ１００の動作について説明する。
まず、図２に示すように、信号ａ〜ｄは、図示しない駆動回路から静電アクチュエータ１００に入力される。このとき、各信号ａ〜ｄは、バスライン１０１ａ〜１０１ｄ、スルーホール配線１ｂ２、１ｄ２、および、パッド電極１ｂ１、１ｄ１を介して、線状電極１ａ〜１ｄに、それぞれ印加される。
【００６０】
ここで、図６は、線状電極１ａ〜１ｄに印加される信号ａ〜ｄの波形の一例を示す波形図である。なお、図６では、信号ａ〜ｄが矩形波の場合について示しているが、信号ａ〜ｄが正弦波である場合も同様の位相関係になる。
【００６１】
図６に示すように、隣接する線状電極１ａ、１ｂに入力される２つの信号ａ、ｂは、４分の１周期だけずれている。同様に、隣接する線状電極１ｂ、１ｃに入力される２つの信号ｂ、ｃは、４分の１周期だけずれている。同様に、隣接する線状電極１ｃ、１ｄに入力される２つの信号ｃ、ｄは、４分の１周期だけずれている。
【００６２】
これにより、線状電極１ａと線状電極１ｃには、各々位相が半周期ずれた信号ａ、ｃが入力される。また、線状電極１ｂと線状電極１ｄには、各々位相が半周期ずれた信号ｂ、ｄが入力される。
【００６３】
この場合、移動子２の抵抗層２ｂが、線状電極１ａ〜１ｄに印加される信号ａ〜ｄに応じて帯電する。そして、信号ａ〜ｄの電圧が変化することにより、移動子２の帯電した部分が放電する前に、移動子２が固定子１上を線状電極１ａ〜１ｄに垂直な方向Ｙに、移動する（図２）。
【００６４】
ここで、既述のように、静電アクチュエータ１００において、移動子は、樹脂基板と、樹脂基板の固定子側に設けられた抵抗層と、抵抗層の固定子側に設けられた多数の突状体と、を有し、固定子の多数の突状体に対向する面に、潤滑層が形成されている。
【００６５】
これにより、固定子１と移動子２との接触面積を減少させるとともに、潤滑作用を向上することができる。すなわち、低摩擦抵抗が実現できる。
【００６６】
特に、移動子２の樹脂基板２ａの厚みが厚くなっても、抵抗層２ｂと線状電極１ａ〜１ｄとの電極間距離は変わらないため、移動子２の駆動力が小さくなることを防げる。
【００６７】
さらに、移動子２に絵柄を印刷する用途の場合にも抵抗層２ｂが樹脂基板２ａに覆われているため、印刷方式やインク材料の選定の自由度が大きくなる。
【００６８】
さらに、移動子２の抵抗層２ｂが摺動構造体（マット層）１０４を介して固定子と接触しており、磨耗や劣化の発生を低減できる。
【００６９】
また、固定子１と移動子２との間に空間が介在するため、固定子１と移動子２とが貼り付つきにくくなり、移動子２が動き易くなる。
【００７０】
また、例えば、湿度が高い場合、潤滑層１０５と摺動構造体１０４との間に隙間ができるため、水分により固定子１と移動子２とが貼り付くのを、抑制することができる。
【００７１】
また、長時間運転しても、突状体１０４ｂが導電性を有し放電するため、帯電（全体チャージアップ）しにくく、固定子と移動子とが貼り付きにくくなり、移動子が動き易くなる。
【００７２】
以上のように、本実施例に係る静電アクチュエータによれば、移動子の駆動力を向上しつつ、印刷の自由度を向上させることができる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１  固定子
１ａ〜１ｄ  線状電極
１ｂ１、１ｄ１  パッド電極
１ｂ２、１ｄ２  スルーホール配線
２  移動子
２ａ  樹脂基板
２ｂ  抵抗層
１００  静電アクチュエータ
１０１ａ  第１のバスライン
１０１ｂ  第２のバスライン
１０１ｃ  第３のバスライン
１０１ｄ  第４のバスライン
１０２  基板
１０３ａ  接着層
１０３ｂ  カバーフィルム
１０４  摺動構造体
１０４ａ  カーボンビーズ
１０４ｂ  突状体
１０５  潤滑層
ａ〜ｄ  信号
【図１】
2015162937.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015162937.tif 000007
【図６】
2015162937.tif 000008