(57)【要約】【課題】可動子と固定子との間の摺動面に施すコーティング膜を検討することで、ヒステリシスの発生を更に少なくすることができ、更に生産生産性の向上にも有利なアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータは、第１摺動面１１をもつ可動子１と、可動子１の第１摺動面１１を往復動自在に摺動させる第２摺動面２３を有する固定子２と、可動子１を固定子２に対して移動させる駆動部３と、可動子１、固定子２及び駆動部３を保持する基部４とを備えている。可動子１の第１摺動面１１には、クロム系の無機系粒子と無機系粒子を保持するバインダとを主要成分とする第１コーティング膜１６が形成されている。【選択図】図１
2007150057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１摺動面をもつ可動子と、
前記可動子の前記第１摺動面を往復動自在に摺動させる第２摺動面を有する固定子と、
前記可動子を前記固定子に対して移動させる駆動部と、
前記可動子、前記固定子及び前記駆動部を保持する基部とを具備するアクチュエータにおいて、
前記可動子の前記第１摺動面には、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする第１コーティング膜が形成されていることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項２】
請求項１において、前記可動子および前記固定子は液状媒体下で摺動することを特徴とするアクチェエータ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１コーティング膜の表面粗さはＲａで０．２〜７マイクロメートルであることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記第１コーティング膜は、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする無機系粒子と、前記無機系粒子を保持するバインダとを主要成分とすることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記バインダは無機系バインダであることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記固定子の前記第２摺動面には、炭素質の第２コーティング膜が形成されていることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項７】
請求項６において、前記第２コーティング膜はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはグラファイト粒子を基材として形成されていることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項８】
請求項６または７において、前記固定子側の前記第２コーティング膜の平均硬さは、前記可動子側の第１コーティング膜の平均硬さよりも硬いことを特徴とするアクチェエータ。
【請求項９】
請求項６〜８のうちのいずれか一項において、前記可動子の前記第１摺動面は前記可動子の外周面であり、前記固定子の前記第２摺動面は前記固定子の内周面であり、前記第１コーティング膜は前記可動子の外周面に形成されており、前記第２コーティング膜は前記固定子の内周面に形成されていることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちのいずれか一項において、前記可動子の前記第１コーティング膜の厚みをｔ１とし、前記固定子の前記第２コーティング膜の厚みをｔ２とすると、ｔ１はｔ２よりも厚く設定されている（ｔ１＞ｔ２）ことを特徴とするアクチェエータ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のうちのいずれか一項において、前記第１コーティング膜の表面荒さをＲ１とし、前記第２コーティング膜の表面荒さをＲ２とすると、Ｒ１はＲ２よりも大きく設定されている（Ｒ１＞Ｒ２）ことを特徴とするアクチェエータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれか一項において、前記可動子および前記固定子は軟磁性材料で形成されていることを特徴とするアクチェエータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちのいずれか一項において、前記固定子および前記可動子の材質は鉄系材料であり、前記鉄系材料は炭素含有量０．５％以下であることを特徴とするアクチェエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動特性に優れたコーティング膜を摺動面に形成することで、往路と復路における可動子の作動荷重の差であるヒステリシスを低減したアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、アクチュエータの摺動部にリン化ニッケルからなるコーティング膜を形成した技術が開示されている（特許文献１）。このコーティング膜を形成したリニア式のアクチュエータの吸引力のヒステリシスは、可動子と固定子との間のギャップが充分に確保されている場合には小さいものであった。
【特許文献１】特開２００４−１５３１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、アクチェエータの更なる小型化の要求が大きくなっている。ギャップが小さく作動力が大きいアクチュエータを実現しようとすると、ヒステリシス（可動子の往路と復路における作動荷重の差の絶対値）が大きくなるといった不都合があった。このヒステリシスの増大の原因を究明するために鋭意検討を行った結果、小型化したことにより可動子に加わるサイドフォースが相対的に大きくなったことが原因であることを突き止めた。更に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を積層すれば、優れた摺動特性を示す。しかしながら、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の成膜速度は低くて生産性がかなり低い。このため厚みが薄い場合にはともかく、厚みが厚くなると、工業的には生産性等の観点から有利ではない。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、可動子と固定子との間の摺動面に施すコーティング膜を検討することで、可動子の往路作動および復路作動におけるヒステリシスの発生を更に少なくすることができ、更に、生産性の向上にも有利なアクチュエータを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記したヒステリシスを低減させるために、本発明者はクロムメッキ膜等について、鋭意検討を行った。その結果、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする無機系粒子を用いたコーティング膜を、可動子の第１摺動面に形成すれば、生産性の向上を図りつつ、アクチュエータにおけるヒステリシスの発生を更に少なくすることができることを本発明者は知見し、この知見に基づいて本発明を開発した。
【０００６】
すなわち、本発明のアクチュエータは、第１摺動面をもつ可動子と、可動子の第１摺動面を往復動自在に摺動させる第２摺動面を有する固定子と、可動子を固定子に対して移動させる駆動部と、可動子、固定子及び駆動部を保持する基部とを具備するアクチュエータにおいて、可動子の第１摺動面には、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする第１コーティング膜が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする第１コーティング膜が可動子の第１摺動面に形成されている。このため、可動子の第１摺動面と固定子の第２摺動面との間における摩擦係数を小さくでき、可動子の第１摺動面における摺動に伴う摩耗を少なくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする第１コーティング膜が可動子の第１摺動面に形成されている。このため、可動子と固定子との間における摩擦係数を小さくでき、可動子の第１摺動面における摺動に伴う摩耗を少なくできる。更に、可動子が一方向に移動するときにおける作動特性と、可動子が逆方向に移動するときにおける作動特性のヒステリシスを小さくできる。このため可動子を一方向に移動させるときにおける作動特性と、可動子を逆方向に移動させるときにおける作動特性とをできるだけ対応させることができ、可動子の高精度の制御を行うのに有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のアクチュエータは、第１摺動面をもつ可動子と、可動子の第１摺動面を往復動自在に摺動させる第２摺動面を有する固定子と、可動子を固定子に対して移動させる駆動部と、可動子、固定子及び駆動部を保持する基部とを備える。可動子の第１摺動面には、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする第１コーティング膜が形成されている。第１コーティング膜は、クロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする無機系粒子と、無機系粒子を保持するバインダとを主要成分とする形態を例示できる。
【００１０】
さらに本発明によれば、固定子の第２摺動面には、炭素質の第２コーティング膜が形成されている形態を例示することができる。第２コーティング膜はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはグラファイト粒子を基材として形成されている形態を例示することができる。文献によれば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）は基本的には非晶質炭素膜と言われているが、グラファイト結合を含むことがある。ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）は、高真空中でのプラズマプロセスで形成することができる。例えば、プラズマＣＶＤ装置のチャンバー内に基材を配置した状態で、炭化水素ガスを導入し、プラズマを発生させることで、混合ガスを分解し、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を基材にコーティングすることができる。炭化水素ガスとしては、メタン、アセチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、シクロヘキサン等が例示される。第２コーティング膜の平均硬さは、第１コーティング膜の平均硬さよりも硬い形態を例示することができる。あるいは、第２コーティング膜の平均硬さは、第１コーティング膜の平均硬さよりも低い形態を例示することができる。
【００１１】
ダイヤモンドライクカーボンの硬度としてはＨｖ１５００〜２０００、Ｈｖ２０００〜２５００程度が例示される。ダイヤモンドライクカーボンを用いる場合には、一般的には、第２コーティング膜の平均硬さは、第１コーティング膜の平均硬さよりも硬くなる。グラファイト粒子としては１〜５マイクロメートルのものを例示できる。グラファイト粒子を樹脂バインダ等のバインダで結合できる。グラファイト粒子を用いる場合には、第２コーティング膜の平均硬さは第１コーティング膜の平均硬さよりも低くなる。
【００１２】
可動子の第１摺動面は可動子の外周面であり、固定子の第２摺動面は固定子の内周面であり、第１コーティング膜は可動子の外周面に形成されており、第２コーティング膜は固定子の内周面に形成されている形態を例示することができる。
【００１３】
第１コーティング膜が可動子の外周面に形成されているには、可動子の外周面に形成されている第１コーティング膜の厚みを厚く形成し、その厚みを切削または研磨等で調整して小さくさせる操作を容易に行うことができる。可動子の外周面に工具などを当てるのは容易だからである。また第２コーティング膜が固定子の内周面に形成されており、固定子の内周面に形成されている第２コーティング膜の厚みを切削または研磨等で調整して小さくさせる操作は、可動子の外周面に比較して、容易ではない。
【００１４】
このため、可動子の第１コーティング膜の厚みをｔ１とし、固定子の第２コーティング膜の厚みをｔ２とすると、ｔ１をｔ２よりも厚く（ｔ１＞ｔ２）設定する形態を例示することができる。ｔ１＞ｔ２であれば、可動子の第１コーティング膜の厚みが確保され、可動子の保護性を高め得る。但し、場合によっては、ｔ１はｔ２よりも薄く設定されている形態としても良い。またｔ１はｔ２と同じ厚みである形態としても良い。
【００１５】
ここで、可動子の第１コーティング膜の厚みｔ１は１０〜２００マイクロメートル、あるいは、１０〜１００マイクロメートル、あるいは、１０〜５０マイクロメートル、あるいは、１５〜３０マイクロメートルを例示することができる。固定子の第２コーティング膜の厚みｔ２は１〜２０マイクロメートル、あるいは、２〜１０マイクロメートル、あるいは、３〜７マイクロメートルを例示することができる。ｔ１／ｔ２としては２〜３０、２〜２０、あるいは、３〜１０を例示することができる。
【００１６】
可動子の第１コーティング膜と固定子の第２コーティング膜とは、液状媒体下で摺動する形態を例示することができる。液状媒体としては、潤滑性をもつ液状媒体（例えばオイル）が例示される。この場合、可動子の第１コーティング膜と固定子の第２コーティング膜との間において、オイル保持性を高めることができる。
【００１７】
本発明によれば、第１コーティング膜の表面粗さとしては、Ｒａで０．２〜７マイクロメートルである形態を例示することができる。この場合、第１コーティング膜の表面粗さとしてはＲａで０．３〜４マイクロメートル、０．５〜２マイクロメートルとすることができる。このような表面粗さであれば、第１コーティング膜が適度な凹凸を有するため、固定子と可動子との間における摩擦係数を良好に維持しつつ、第１コーティング膜にオイル等の液状媒体を保持する保持能力を適度に高めることができる。このため可動子と固定子とをオイル等の液状媒体下で摺動させるのに有利である。
【００１８】
本発明によれば、可動子の第１コーティング膜の表面荒さをＲ１（マイクロメートル）とし、固定子の第２コーティング膜の表面荒さをＲ２（マイクロメートル）とすると、Ｒ１はＲ２よりも大きく設定されている形態を例示できる（Ｒ１＞Ｒ２）。この場合、移動する可動子の第１コーティング膜に、潤滑性をもつ液状媒体（例えばオイル）を保持させ易い。なおＲ１／Ｒ２の値は２〜３０、２〜２０、２〜１０、３〜８を例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
また、無機系粒子としてはクロム酸化物またはクロム窒化物を基材とする。無機系粒子の平均粒経としては、第１コーティング膜に要請される性質等に応じて選択されるものの、１〜７マイクロメートル、１．５〜５マイクロメートルを例示することができる。この場合、第１コーティング膜にオイル等の液状媒体を保持する保持能力を適度に高めることができる。無機系粒子の形態としては、球状、疑似球状、角粒状が例示されるが、特に限定されるものではない。バインダとしては無機系バインダまたは樹脂バインダである形態を例示することができる。無機系バインダとしてはシリカ系、アルミナ系が例示されるが、これらに限定されるものではない。樹脂バインダとしては例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を採用できる。
【００２０】
第１コーティング膜が主スラリーから形成される場合には、主スラリーに含まれているクロム酸化物（Cr2O3）の平均粒径は０．５〜１０マイクロメートル、殊に３〜５マイクロメートルが例示される。主スラリーの組成は、主スラリーを１００％としたとき、質量比で、クロム酸化物（Cr2O3）が４０〜８０％、殊に５０〜７０％、無機系バインダが７０〜２５％、殊に１０〜２０％とされており、分散媒が１０〜３０％、殊に１５〜２８％が例示されるが、これに限定されるものではない。
【００２１】
本発明によれば、可動子および固定子としては、軟磁性材料で形成されている形態を例示することができる。この場合、固定子および可動子の材質は鉄系材料であり、鉄系材料は質量比で炭素含有量０．５％以下である形態を例示することができる。この場合、磁気抵抗を低減でき、高い透磁率を期待でき、アクチェエータの性能を高めることができる。炭素含有量が低いほうが高い透磁率を期待できる。このため、質量比で、０．３％以下、０．２％以下、０．１％以下、０．０５％以下を例示することができる。但し、炭素含有量が低いと、磁気抵抗が低く、高い透磁率を期待できるものの、硬度が低くくなり、耐摩耗性が低下し、摩耗量が増加するため、第１コーティング膜および第２コーティング膜が重要となる。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明について、実施例１に基づいて更に詳細に説明を行う。このアクチュエータは、バルブ５を軸長方向に移動させてオイルの流路を切り替えるものである。アクチュエータは、図１に示すように、第１摺動面１１を外周面にもつ円柱形状の可動子１と、可動子１の第１摺動面１１を往復動自在に摺動させる第２摺動面２３を内周面にもつ筒形状の固定子２と、可動子１を固定子２に対して軸長方向に移動させる駆動部３と、ハウジングとなる基部４とを具備する。
【００２３】
基部４は、バルブ５を保持するバルブ室４７をもつ第１基部４１（材質：アルミニウム合金）と、第１基部４１に付設された第２基部４２（材質：低炭素材）とを備えている。第１基部４１は、油路を切り替える複数のポート４３と、バルブストッパ４４と、コイル状のバネ４５とを有する。第２基部４２はターミナル４６を有する。第２基部４２は、可動子１、固定子２及び駆動部３を保持する。
【００２４】
固定子２は、バルブ５に近い側に配置される筒形状の第１固定子２１と、バルブ５に遠い側に同軸的に配置された筒形状の第２固定子２２とを有する。図２に示すように、第１固定子２１のうち第２固定子２２に対面する部分には、筒部２４が形成されている。筒部２４は固定子２の軸芯Ｐを１周する。筒部２４の内周面２５は基本的には均一径とされている。これに対して、第１固定子２１の筒部２４の外周面２６は円錐面形状とされている。外周面２６の外径は、第２固定子２２の軸端２２ｘから軸長方向において離間するにつれて、次第に増加するようにされている。第１固定子２１の筒部２４の外周面２６が円錐面形状とされている理由としては、可動子１を透過する磁束を第１固定子２２の筒部２４に透過させれば、図５の特性線Ｘ１、Ｘ２に示すようにリニア特性が向上するからである。図５の横軸は可動子１のストロークを示し、図５の縦軸は可動子１に作用する吸引力（作動力）を示す。図５の特性に示すように、可動子１のストロークが変動しても、リニア特性が向上すれば、可動子１ひいてはバルブ５に対して高精度の制御を行うことができる。
【００２５】
図１に示すように、駆動部３は固定子２の周辺部に設けられたコイル３ａで形成されている。コイル３ａを固定子２の軸芯Ｐの周りで巻回することにより、駆動部３は設けられている。可動子１はリング状の先端部１５をもつ。ここで、図１に示すように、筒状の固定子２の内部には可動子１が摺動可能に嵌合されている。バルブ室４７のオイルは固定子２側にも流入する。このため可動子１は、液状媒体としてのオイルが存在する環境において固定子２に対して摺動する。なお、可動子１の外周面にはオイルを通す溝１ｃが形成されている。
【００２６】
可動子１および固定子２は軟磁性材料で形成されている。軟磁性材料は鉄系材料である。透磁率を高めるため、鉄系材料は炭素含有量０．２％以下、殊に０．１％以下であり、純鉄に近い方が好ましい。但し、このような軟磁性材料は鉄系材料といえども、純鉄に近いため、かなり軟質であり、それ自体では耐摩耗性が充分ではない。
【００２７】
そこで図３に示すように、可動子１の第１摺動面１１には、クロム酸化物を基材とする第１コーティング膜１６（一般的にはＨｖ１０００〜１２００、殊にＨｖ１１００〜１２００）が形成されている。第１コーティング膜１６は、クロム酸化物を基材とする多数の無機系粒子と、無機系粒子を保持するバインダとを主要成分とする。バインダは無機系バインダであり、具体的には、Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2系ゾルであり、焼成前の状態における平均粒径は０．０５〜０．２マイクロメートルである。
【００２８】
本実施例では主スラリーを用意する。主スラリーは、クロム酸化物（Cr2O3）である無機系粒子と、バインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む。そして、可動子１を主スラリーの中に所定時間浸漬させ、その後、可動子１を主スラリーから取り出すことにより、スラリー膜を可動子１の外周面に付着させ、これを５６０〜６４０℃（例えば６００℃）にて焼成することにより、膜を形成する操作を１サイクルとする。このサイクルを複数回（例えば２〜１０回）繰り返すことにより、可動子１の第１摺動面１１に第１コーティング膜１６が形成されている。第１コーティング膜１６の表面粗さは、Ｒａで０．５〜７マイクロメートルである。
【００２９】
ここで、主スラリーに含まれているクロム酸化物（Cr2O3）の平均粒径は１〜５マイクロメートル、殊に２〜４マイクロメートルとする。主スラリーの組成は、主スラリーを１００％としたとき、質量比で、クロム酸化物（Cr2O3）が５０〜７０％、殊に５４〜６６％とされており、無機系バインダが１０〜２０％、殊に１２〜１８％とされており、アルコールおよび水（分散媒）が２０〜３０％、殊に２２〜２８％とされている。
【００３０】
ただし、可動子１に最初に積層する下地膜の作製にあたり、シリコン酸化物（SiO2）である無機系粒子と、バインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む副スラリーを用意する。そして副スラリーの中に可動子１を所定時間浸漬した後に副スラリーから取り出すことにより、スラリー膜を可動子１の外周面に付着させ、これを５６０〜６４０℃（例えば６００℃）３０分間焼成することにより、シリコン酸化物の下地膜を可動子１の外周面に被覆した。下地膜は可動子１と第１コーティング膜１６との接合性を高めるためのものである。下地膜のバインダは主スラリーと同材質とする。ここで、シリコン酸化物（SiO2）の平均粒径は０．５〜２マイクロメートル、殊に０．８〜２マイクロメートルとする。副スラリーを１００％としたとき、副スラリーの組成は、質量比で、シリコン酸化物（SiO2）が５０〜７０％、殊に５４〜６６％とされており、バインダが１０〜２０％、殊に１２〜１８％とされている。アルコールおよび水（分散媒）が２０〜３０％、殊に２２〜２８％とされている。なお、上記のように浸漬方式を採用しているため、可動子１の全体に第１コーティング膜１６が形成されるが、可動子１の軸端面１ｅ、１ｆのコーティング膜は研磨等により除去されている。
【００３１】
図３に示すように、固定子２の第２摺動面２３には、炭素質の薄膜状の第２コーティング膜２８が形成されている。第２コーティング膜２８の表面粗さは、Ｒａで０．１〜１マイクロメートルと、かなり小さい。このように第２コーティング膜２８は、表面粗さが小さく平滑性が高いため、硬度が高いにもかかわらず相手攻撃性が低いといえる。
【００３２】
固定子２に対する可動子１の移動性を確保するため、第１コーティング膜１６と第２コーティング膜２８との間には、僅かの隙間９０が形成されている。前記した第２コーティング膜２８はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されており、第１コーティング膜１６よりも硬い硬度（一般的にはＨｖ１５００〜２０００）を有する。ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）はプラズマＣＶＤにより次のようにして成膜した。すなわち、プラズマＣＶＤ装置のチャンバー内にケイ素化合物ガスであるシラン系ガスと炭化水素ガスとの混合ガスを導入し、プラズマを発生させることで、混合ガスを分解し、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をコーティング基材にコーティングしている。
【００３３】
なお、図１に示すように、駆動部３と第１固定子２との間には、樹脂製の中間部材としてのボビン６０が介在している。バルブ５と固定子２との間にはダイヤフラム６２が介在している。バルブ５はバネ４５により可動子１に向けて矢印Ｐ２方向に付勢されている。コイル３ａに励磁電流を流すことにより、コイル３ａが固定子２を励磁する。これによってバネ６４の付勢力に抗して、可動子１が固定子２内を矢印Ｐ１、Ｐ２方向に移動する。
【００３４】
ところで本実施例によれば、可動子１の第１摺動面１１は可動子１の外周面である。固定子２の第２摺動面２３は固定子２の内周面である。従って、第１コーティング膜１６は前述したように可動子１の外周面に形成されている。第２コーティング膜２８は固定子２の内周面に形成されている。ここで、可動子１の外周面に形成されている第１コーティング膜１６の厚みを厚く形成し、その厚みを切削または研磨等で調整して小さくさせる操作は、可動子１の径サイズが小型であっても、比較的容易に行うことができる。可動子１の外周面に工具等をあてがい易いためである。
【００３５】
また第２コーティング膜２８が固定子２の内周面に形成されている。ここで、固定子２の内周面に形成されている第２コーティング膜２８の厚みを切削または研磨等で調整して小さくさせる操作は、可動子１の外周面に比較すると、容易ではない。固定子２の径サイズが小型であれば、なおさらである。このため本実施例では、可動子１の第１コーティング膜１６の厚みをｔ１とし、固定子２の第２コーティング膜２８の厚みをｔ２とすると、ｔ１はｔ２よりも厚く設定されている。第２コーティング膜２８を構成するダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の成膜速度はかなり遅く、生産性が低いため、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の厚みｔ２がｔ１よりも薄くて済むことは、生産性が低いことを考慮すると、都合がよい。ここで、ｔ１は１０〜５０マイクロメートル、殊に２０〜４０マイクロメートルで形成されている。ｔ２は１〜１０マイクロメートル、２〜１０マイクロメートル、殊に３〜７マイクロメートルで形成されている。なお、ｔ１／ｔ２の値は３以上であり、７〜１２とされている。
【００３６】
本実施例によれば、可動子１に形成した第１コーティング膜１６の表面荒さをＲ１とし、固定子２に形成した第２コーティング膜２８の表面荒さをＲ２とすると、Ｒ１はＲ２よりも大きく設定されている（Ｒ１＞Ｒ２）。この場合、移動する可動子１の外周面側にオイルを直接保持させ易い。またＲ１＞Ｒ２であるため、固定子２に形成した第２コーティング膜２８は平滑性が高い。このため、第２コーティング膜２８は第１コーティング膜１６よりも硬いものの、相手攻撃性を低く抑えることができる。結果として、可動子１に形成した第１コーティング膜１６の損傷が抑制され、可動子１の保護性を高めることができる。なお、Ｒ１／Ｒ２の値は３〜１０とされている。
【００３７】
以上説明したように本実施例によれば、クロム酸化物（Cr2O3）を基材とする良好な第１コーティング膜１６が可動子１の第１摺動面１１に形成されている。このため可動子１と固定子２との間における摩擦係数を小さくしつつ、摺動に伴う可動子１の第１摺動面１１における摩耗を少なくできる。更に、ヒステリシスを小さくでき、可動子１の高精度の制御を行うのに有利となる。ここで、ヒステリシスは、可動子１が一方向（往路）に移動するときに要する作動荷重と、可動子１が逆方向（復路）に移動するときに要する作動荷重との差の絶対値と定義される。ヒステリシスが小さい方が、往路における可動子１の作動特性と、復路における可動子１の作動特性とをできるだけ近づけることができ、アクチュエータの高精度の制御を行うのに有利となる。
【００３８】
本実施例によれば、クロム酸化物（Cr2O3）を基材とする第１コーティング膜１６の厚みｔ１は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第２コーティング膜２８の厚みｔ２よりも厚い。このため、第１コーティング膜１６で保護されている可動子１の保護性を高めることができる。また、クロム酸化物（Cr2O3）を基材とする第１コーティング膜１６は適度な表面粗さを有しており、適度な凹凸を有する。このため第１コーティング膜１６の凹凸にオイルを保持する保持能力を適度に高めつつ、固定子２と可動子１との間における摩擦係数を良好に維持することができる。このため可動子１が速い速度で移動ときにおいても、可動子１と固定子２との間に存在するオイルが連れ移動で可動子１の外周面から抜けることが抑制される。故に、可動子１と固定子２との間においてオイル存在のもとで、固定子２に対して可動子１を摺動させるのに有利である。
【実施例２】
【００３９】
以下、本発明の実施例２について説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。可動子１の第１摺動面１１には、クロム酸化物を基材とする第１コーティング膜１６が形成されている。第１コーティング膜１６は、クロム酸化物を基材とする多数の無機系粒子と、無機系粒子を保持するバインダとを主要成分とする。第１コーティング膜１６の表面粗さは、Ｒａで０．２〜１０マイクロメートルである。ただし、第１コーティング膜１６の下地膜は形成されていない。
【実施例３】
【００４０】
以下、本発明の実施例３について説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。可動子１の第１摺動面１１には第１コーティング膜１６が形成されている。第１コーティング膜１６の表面粗さは、Ｒａで０．２〜７マイクロメートルである。第１コーティング膜１６は、クロム窒化物（CrN）からなる多数の無機系粒子と、この無機系粒子を保持する無機系バインダとを主要成分とする。この場合、まず、シリコン酸化物（SiO2）である無機系粒子とバインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む副スラリーに可動子１を浸漬し、その後、可動子１を副スラリーから取り出すことにより、スラリー膜を可動子１の外周面に付着させる。そしてこれを高温領域において所定時間焼成することにより、シリコン酸化物の下地膜を可動子１の外周面に被覆する。
【００４１】
次に、クロム窒化物（CrN）である無機系粒子とバインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む主スラリーを用意する。そして下地膜を形成した可動子１を主スラリーの中に浸漬させた後に主スラリーから取り出すことにより、スラリー膜を可動子１に付着させる。これを高温領域で焼成することにより、膜を形成する操作を１サイクルとする。このサイクルを複数回繰り返すことにより、可動子１の第１摺動面１１に第１コーティング膜１６が形成されている。なお、クロム窒化物（CrN）の平均粒径は１〜５マイクロメートル程度である。
【００４２】
本実施例においても、実施例１と同様に、可動子１の第１摺動面１１には良好な第１コーティング膜１６が形成されている。このため可動子１と固定子２との間における摩擦係数を小さくできる。よって摺動に伴う摩耗を少なくできる。更に、ヒステリシスを小さくでき、高精度の制御を行うのに有利となる。
【００４３】
更に本実施例によれば、第１コーティング膜１６は適度な表面粗さを有しており、適度な凹凸を有する。このため、固定子２と可動子１との間における摩擦係数を良好に維持しつつ、第１コーティング膜１６の凹凸にオイルを保持する保持能力を適度に高めることができる。このため可動子１が移動するときにおいても、可動子１と固定子２との間に存在するオイルが抜けることが抑制される。故に、可動子１と固定子２との間においてオイル存在のもとで、固定子２に対して可動子１を摺動させるのに有利である。
【実施例４】
【００４４】
前記したクロム酸化物系の実施例１に基づいて試験例１について比較例とともに試験を行った。試験例１によれば、第１固定子２及び第２固定子２の第２摺動面２３には、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されている第２コーティング膜２８を積層させた。第２コーティング膜２８の表面粗さはＲａで０．４マイクロメートルであった。  可動子１の第１摺動面１１の表面粗さは、第１コーティング膜１６を積層する前の状態で、１．６マイクロメートルであった。まず、シリコン酸化物（SiO2）である無機系粒子とバインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む副スラリーを用い、副スラリーの中に可動子１を５秒間浸漬した。その後、副スラリーから可動子１を取り出すことにより、スラリー膜を可動子１の外周面に付着させ、これを６００℃で３０分間焼成することにより、シリコン酸化物の下地膜を可動子１の第１摺動面１１に被覆した。ここで、シリコン酸化物（SiO2）の平均粒径は１マイクロメートルとした。副スラリーを１００％としたとき、副スラリーの組成としては、質量比で、シリコン酸化物（SiO2）が６０％、バインダが２０％、アルコールおよび水（分散媒）が２０％とした。
【００４５】
次に、クロム酸化物（Cr2O3）である無機系粒子とバインダと、アルコールおよび水（分散媒）とを主要成分として含む主スラリーを用意した。そして、シリコン酸化物の下地膜を積層させた可動子１をスラリーの中に可動子１を５秒間浸漬させた。その後、主スラリーから可動子１を取り出すことにより、スラリー膜を可動子１の外周面に付着させ、これを６００℃にて３０分間焼成することにより、膜を形成する操作を１サイクルとした。このサイクルを合計５回繰り返すことにより、可動子１の第１摺動面１１に第１コーティング膜１６（厚み３０マイクロメートル）が形成されている。ここで、クロム酸化物（Cr2O3）の平均粒径は２マイクロメートルとする。主スラリーを１００％としたとき、主スラリーの組成としては、質量比で、クロム酸化物（Cr2O3）が６０％、バインダが２０％、アルコールおよび水（分散媒）が２０％とした。
【００４６】
その後、可動子１の第１摺動面１１に積層した第１コーティング膜１６の厚みを、工具により調整した。この第１コーティング膜１６の表面粗さは、Ｒａで２マイクロメートルであった。したがって、第１コーティング膜１６の表面荒さをＲ１とし、第２コーティング膜２８の表面荒さをＲ２とすると、Ｒ１はＲ２よりも大きく設定されており、Ｒ１／Ｒ２の値は５とされている。
【００４７】
図６は第１コーティング膜１６の電子顕微鏡写真を示す。図６に示すように、第１コーティング膜１６には、オイルの保持に適する適度な凹凸が形成されている。上記した可動子１及び固定子２をアクチェエータに組み込み、アクチェエータを作製した。
【００４８】
そして、本実施例のアクチュエータについて、コイルに励磁電流を１アンペア通電して１０００回往復摺動させた後（耐久後）のヒステリシスを測定した。ヒステリシスの測定は、可動子の表面にオイル（ＡＴＦ）を塗布した後、可動子１が往復動する際に発生する往路における吸引力と復路における吸引力との差の絶対値（Ｎ）を示した。
【００４９】
【表１】
2007150057.tif 000003
【００５０】
表１に示すように、ヒステリシスは０．２２Ｎと小さく、良好であった。摩擦係数は０．０７と低く、良好であった。摩擦係数はオイル存在のもとにおけるものである。摩擦係数の測定は次にように行った。即ち、SiO2とCr2O3をコートしたφ１０鉄球と、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をコートした板基材（３０×５０ミリメートル）の摺動抵抗を測定した。鉄球への垂直荷重は１００ｇ、オイル（ＡＴＦ）有りの条件で測定した。測定装置は表面性測定機（新東科学製）を使用した。
【００５１】
更に比較例１〜比較例３についても同様に試験した。
【００５２】
（比較例１）比較例１において、可動子１の第１摺動面１１の上にクロムメッキ膜（厚み：２５マイクロメートル）を成膜した。クロムメッキ膜は電気メッキにより積層させた。次に、可動子１の第１摺動面１１のクロムメッキ膜の上に、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を積層させた。クロムメッキ膜およびダイヤモンドライクカーボン膜の合計厚みは３０マイクロメートルであり、その表面粗さはＲａで１．６マイクロメートルであった。
【００５３】
また、第１固定子２及び第２固定子２の第２摺動面２３には、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されているコーティング膜（表面粗さはＲａで０．４マイクロメートル）を積層させた。
【００５４】
（比較例２）比較例２において、可動子１の第１摺動面１１に無電解メッキ法により、３０マイクロメートルの厚みをもつＮｉ−Ｐメッキ膜（表面粗さはＲａで０．８マイクロメートル）を積層させた。また、第１固定子２及び第２固定子２の第２摺動面２３には、実施例１と同様に、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されているコーティング膜（表面粗さはＲａで０．４マイクロメートル）を積層させた。
【００５５】
（比較例３）比較例３において、可動子１の第１摺動面１１に、無電解メッキ法により、３０マイクロメートルの厚みをもつニッケル−リンメッキ膜を積層させた。また、第１固定子２及び第２固定子２の第２摺動面２３には、実施例１と同様に、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されているコーティング膜（表面粗さはＲａで０．４マイクロメートル）を積層させた。
【００５６】
（比較例４）比較例４は実施例に相当する試験例１における材質関係と逆の材質関係とした。即ち、可動子１の第１摺動面１１には、プラズマＣＶＤ法により、５マイクロメートルの厚みをもつダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜状のコーティング膜（表面粗さはＲａで０．４マイクロメートル）を形成した。これに対して、固定子２の第２摺動面２３には、クロム酸化物を基材とするコーティング膜（表面粗さはＲａで２マイクロメートル）を、試験例１の第１コーティング膜１６と同様な製法により形成した。
【００５７】
表１は試験結果を示す。表１に示すように、比較例１では、ヒステリシスが０．５Ｎとかなり大きく、試験例１の２倍以上であった。比較例２では、ヒステリシスが２．４Ｎとかなり大きく、試験例１の１０倍以上であった。比較例３では、ヒステリシスが０．６Ｎとかなり大きく、３倍程度であった。また、実施例に相当する試験例１の場合と膜の材質を逆の関係とした比較例４では、ヒステリシスは０．８Ｎとかなり大きかった。
【００５８】
更に比較例４では、クロム酸化物を基材とするコーティング膜よりも硬さが硬いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜状のコーティング膜で可動子１の第１摺動面１１を被覆しているにもかかわらず、可動子１の第１摺動面１１側の摩耗量が激しく、試験例１よりも可動子１の寿命が短いものであった。その理由としては、必ずしも明確ではないものの、固定子２の第２摺動面２３に形成されているクロム酸化物を基材とするコーティング膜は、高い耐摩耗性をもつものの、高い相手攻撃性を有するため、相手である可動子１を攻撃したものと推察される。このことから、クロム酸化物を基材とする第１コーティング膜を固定子２側ではなく、可動子１側に積層することが好ましいと言える。更に、可動子１の第１摺動面１１に形成する第１コーティング膜の表面荒さをＲ１とし、固定子２の第２摺動面２３に形成する第２コーティング膜の表面荒さをＲ２とするとき、Ｒ１はＲ２よりも大きく設定されていること、つまり、Ｒ２はＲ１よりも小さく設定されていることが好ましいといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は電磁アクチェエータ等のアクチェエータに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例にて用いたアクチュエータの断面図である。
【図２】実施例にて用いたアクチュエータの要部の断面図である。
【図３】実施例にて用いたアクチュエータの主要部の拡大断面図である。
【図４】実施例にて用いたアクチュエータの要部の断面図である。
【図５】実施例にて用いたアクチェエータの特性を模式的に示すグラフである。
【図６】実施例にて用いた第１コーティング膜の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００６１】
１は可動子、１１は第１摺動面、１６は第１コーティング膜、２は固定子、２１は第１固定子、２２は第２固定子、２３は第２摺動面、２４は筒部、２８は第２コーティング膜、３は駆動部、４は基部、５はバルブを示す。
【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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