(57)【要約】【課題】  固定子と移動子との間に作用し移動子の移動を妨げる摩擦力を軽減し、しかも構成が簡易、調整が不要、安定動作が長期に維持される静電アクチュエータの摺動構造を提供する。【解決手段】  固定子と移動子がその表面において対向し、固定子と移動子に作用する静電力によって移動子が移動し、その移動方向が表面に沿う方向である静電アクチュエータの摺動構造であって、固定子の表面と移動子の表面の間隔を所定の間隔に保持するための複数のスペーサボールと、表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボールを回転可能に保持する配置保持体とを備えるようにした静電アクチュエータの摺動構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と移動子がその表面において対向し、前記固定子と前記移動子に作用する静電力によって前記移動子が移動し、その移動方向が前記表面に沿う方向である静電アクチュエータの摺動構造であって、
前記固定子の表面と前記移動子の表面の間隔を所定の間隔に保持するための複数のスペーサボールと、
前記表面に沿う面上に分散する所定配置となるように前記スペーサボールを回転可能に保持する配置保持体と、
を備えることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【請求項２】
請求項１記載の静電アクチュエータの摺動構造において、前記スペーサボールと配置保持体は、電気絶縁体を材料とするスペーサボールと配置保持体であることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記固定子の表面および／または前記移動子の表面に設けられ、前記スペーサボールの一つと一対で前記スペーサボールを保持する複数の穴を有する配置保持体であることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【請求項４】
請求項１または２記載の静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記固定子の表面および／または前記移動子の表面に設けられ、前記移動子が移動する方向に延長し、前記スペーサボールの所定数を保持する所定長の溝を有する配置保持体であることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【請求項５】
請求項１または２記載の静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記スペーサボールの一つと一対で前記スペーサボールを保持するための複数の貫通する孔が開口するシート状の配置保持体であることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【請求項６】
請求項１または２記載の静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記移動子が移動する方向に延長し、前記スペーサボールの所定数を保持するための複数の貫通する長孔が開口するシート状の配置保持体であることを特徴とする静電アクチュエータの摺動構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電力によって駆動される静電アクチュエータの技術分野に属する。特に、静電アクチュエータの固定子と移動子の間に設ける摺動構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、静電アクチュエータの一種として、固定子と移動子がその表面で対向し、その一方または両方が３相に結線された平行帯状電極を有し、その表面が絶縁膜で被覆され、３相の正弦波または３相パルス波によって駆動する形態の静電アクチュエータが存在する（特許文献１、特許文献２、および図６を参照）。このような静電アクチュエータにおいて、移動子と固定子を絶縁膜の表面で接するように配置し、固定子電極に３相の電圧を印加すると、移動子に正負の誘導電荷が発生する。次に、印加する電圧を切替え位相を進めると、良導体である固定子電極の電荷は高速に切換わるが、高抵抗体である移動子の電荷は、抵抗率が高いため変化に時間を要する。すなわち、電圧を切り替えた直後は、元の状態を保持する。このとき、固定子と移動子の電荷間に静電力（斥力と引力の両方）が作用し、移動子は固定子表面に沿って移動する。この移動において、移動子と固定子を絶縁膜の表面は電気的には絶縁面であり、機械的には摺動面となっている。
【０００３】
この移動を行うときに移動子と固定子の絶縁膜の表面、すなわち摺動面は接触しているため、当然ながら摩擦力が生じ移動を妨げることになる。ただし、電圧を切換えた直後には、移動子の移動方向に対して垂直な方向に静電力による斥力が働き、移動子を瞬間的に浮上させて摩擦を防止する効果がある。そのため、摩擦力による損失が軽減され大きな出力を得ることができる。しかし、固定子と移動子はその摺動面で接触しているため密閉状態の空間を形成し、その空間には空気が速やかには進入することができない。そのため、実情としては、固定子と移動子の表面において大きな摩擦力が残存したままとなって、移動子の円滑移動が妨げられるのである。また、その摩擦力が大きいと摺動面の磨耗が速く進行し絶縁膜の破壊に至り静電アクチュエータの寿命を著しく低下させるという問題がある。
【０００４】
この摩擦力に係る問題を解決するために、固定子に、移動子の移動方向と垂直な方向に小径の孔を多数形成し、それらの孔に固定子の一面側から空気を移動子側に送り込むことにより、空気が速やかに進入することができるようにした静電アクチュエータの提案がある（特許文献３）。しかし、そのような孔は機械加工により固定子に設けられるが、所定形状の孔を多数設ける加工は極めて困難なものであり、歩留が悪化する、加工に長時間を要する、等のため、生産コストが極めて高いものとなっている。
【０００５】
また、摩擦力に係る問題を解決するために、導電性線材と絶縁性線材とが互いに縦糸・横糸となって織り込まれて形成された電極織物を固定子として採用し、その電極織物の織目の隙間を経由させて、固定子と移動子との間に空気を送り込むようにした静電アクチュエータの提案がある（特許文献４）。しかし、空気を送り込むための送風装置と配管を必要とすることに変わりはない。また、そのために静電アクチュエータの構成が複雑化し、安定した動作をさせるための調整や、その動作を長期に維持することが困難なものとなっている。
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ９１／１６７５７
【特許文献２】特開平５２７１２８４
【特許文献３】特開平５−１９１９８４
【特許文献４】特開平７−４３７０３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、固定子と移動子との間に作用し移動子の移動を妨げる摩擦力を軽減し、しかも、静電アクチュエータを駆動するための構成を複雑化させず、安定した動作をさせるための調整が不要で、その動作を長期に維持することが容易な静電アクチュエータの摺動構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る静電アクチュエータの摺動構造は、固定子と移動子がその表面において対向し、前記固定子と前記移動子に作用する静電力によって前記移動子が移動し、その移動方向が前記表面に沿う方向である静電アクチュエータの摺動構造であって、前記固定子の表面と前記移動子の表面の間隔を所定の間隔に保持するための複数のスペーサボールと、前記表面に沿う面上に分散する所定配置となるように前記スペーサボールを回転可能に保持する配置保持体と、を備えるようにしたものである。
また本発明の請求項２に係る静電アクチュエータの摺動構造は、請求項１に係る静電アクチュエータの摺動構造において、前記スペーサボールと配置保持体は、電気絶縁体を材料とするスペーサボールと配置保持体であるようにしたものである。
また本発明の請求項３に係る静電アクチュエータの摺動構造は、請求項１または２に係る静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記固定子および／または前記移動子の表面に設けられ、前記スペーサボールの一つと一対で前記スペーサボールを保持する複数の穴を有する配置保持体であるようにしたものである。
また本発明の請求項４に係る静電アクチュエータの摺動構造は、請求項１または２に係る静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記固定子および／または前記移動子の表面に設けられ、前記移動子が移動する方向に延長し、前記スペーサボールの所定数を保持する所定長の溝を有する配置保持体であるようにしたものである。
また本発明の請求項５に係る静電アクチュエータの摺動構造は、請求項１または２に係る静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記スペーサボールの一つと一対で前記スペーサボールを保持するための複数の貫通する孔が開口するシート状の配置保持体であるようにしたものである。
また本発明の請求項６に係る静電アクチュエータの摺動構造は、請求項１または２に係る静電アクチュエータの摺動構造において、前記配置保持体は、前記移動子が移動する方向に延長し、前記スペーサボールの所定数を保持するための複数の貫通する長孔が開口するシート状の配置保持体であるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、複数のスペーサボールにより固定子の表面と移動子の表面の間隔が所定の間隔に保持され、配置保持体によりその表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボールが回転可能に保持される。すなわち、固定子の表面と移動子の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボールが回転することにより作用する摩擦力へと質的に変化する。したがって、固定子と移動子との間に作用し移動子の移動を妨げる摩擦力を軽減し、しかも、静電アクチュエータを駆動するための構成を複雑化させず、安定した動作をさせるための調整が不要で、その動作を長期に維持することが容易な静電アクチュエータの摺動構造が提供される。
また本発明の請求項２に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、スペーサボールと配置保持体は、電気絶縁体を材料とする。したがって、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
また本発明の請求項３に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、配置保持体は、固定子および／または移動子の表面に設けられ、スペーサボールの一つと一対でスペーサボールを保持する複数の穴を有する配置保持体である。したがって、スペーサボールと配置保持体とが一対の簡明な構造で高い信頼性を得ることができる。
また本発明の請求項４に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、配置保持体は、固定子および／または移動子の表面に設けられ、移動子が移動する方向に延長し、スペーサボールの所定数を保持する所定長の溝を有する配置保持体である。すなわち、スペーサボールが回転しながら所定長により決まる範囲で移動できるため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦に極めて近いものとなる。したがって、摩擦力を小さくすることができる。
また本発明の請求項５に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、配置保持体は、スペーサボールの一つと一対でスペーサボールを保持するための複数の貫通する孔が開口するシート状の配置保持体である。すなわち、配置保持体が固定子と移動子のいずれにも固定されていないから、スペーサボールが回転しながら範囲が無制限で移動できる。そのため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦となる。したがって、摩擦力を更に小さくすることができる。
また本発明の請求項６に係る静電アクチュエータの摺動構造によれば、配置保持体は、移動子が移動する方向に延長し、スペーサボールの所定数を保持するための複数の貫通する長孔が開口するシート状の配置保持体である。すなわち、所定長で決まる範囲では配置保持体を移動させずに済む。したがって、摩擦力を極めて小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。本発明の摺動構造は静電アクチュエータに適用されるものである。本発明の摺動構造が適用される静電アクチュエータの一例を図６に示す。図６に示す一例おいては、固定子と移動子は同様の形状を有する。固定子と移動子はＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)等の絶縁性材料でできたシートを所定の間隔を置いて積層するとともに一端においてそれらのシートを固定一体化した形状を有する。そして固定子と移動子の各シートは互い違いに小さな間隙を置いて積層配置され、固定子と移動子の全体としてシートの面に平行な特定方向、すなわちに図６の矢印で示す方向に移動可能に支持される。そのような配置と支持は、固定子と移動子を支持するフレーム（図示せず）の機構よって達成される。
【００１０】
図６に示すように、各シートの一方の面には電極郡が設けられ表面は絶縁層によって被覆されている。また、各シートの他方の面には高抵抗体層が設けられている。電極郡における個々の電極は帯形状の電極であって、その幅方向（長手方向に対して直角方向）に配列している。電極は配列する順番の３つ置きに結線され３つのグループに分けられる。そして、静電アクチュエータを動作させるときには、その４つのグループの電極の各々に対しては３相（正弦波またはパルス波）の電圧が印加される。
【００１１】
背景技術で説明したと同様に、固定子電極郡および／または移動子電極郡に３相の電圧を印加すると、高抵抗体層に正負の誘導電荷が発生する。次に、印加する電圧を切替え位相を進めると、良導体である固定子電極の電荷は高速に切換わるが、高抵抗体である高抵抗体層の電荷は、抵抗率が高いため変化に時間を要する。すなわち、電圧を切り替えた直後は、元の状態を保持する。このとき、固定子と移動子の電荷間に静電力（斥力と引力の両方）が作用する。静電力の作用する方向が移動子を図６の矢印で示す方向に移動させる方向となるように極性を考慮して３相の電圧を印加することにより、移動子は固定子表面に沿って移動する。この移動において、移動子と固定子の各シートの表面は機械的な摺動面として機能し、摺動構造はその面を含む構造である。
【００１２】
本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例を図１に示す。図１（Ａ）は図１（Ｂ）に示す一点鎖線Ａ−ａにおける断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｂ−ｂにおける矢視図である。図１において、１１は固定子、１２は移動子、１３はスペーサボール、１４は配置保持体、１５は穴である。
固定子１１は、前述した図６に示す一例において、固定子の各シートの一枚に相当するものである。移動子１２は、前述した図６に示す一例において、移動子の各シートの一枚に相当するものである。固定子１１と移動子１２は、図１に示すように、その表面（摺動面）において対向する配置となっている。また、固定子１１と移動子１２に作用する静電力によって移動子１１が移動し、その移動方向がその表面に沿う方向となっている。
【００１３】
スペーサボール１３は固定子１１の表面（摺動面）と移動子１２の表面（摺動面）の間隔を所定の間隔に保持するためのスペーサボールである。間隔が保持されることで、すくなくともスペーサボール１３の近傍においては、固定子１１の表面と移動子１２の表面が直接的に接触することが無くなる。その結果、表面の直接的な接触による強い摩擦力は発生しない。また、前述したように、静電アクチュエータにおいては、電圧を切換えた直後には、移動子の移動方向に対して垂直な方向に静電力による斥力が働き、移動子を瞬間的に浮上させて摩擦を防止する効果がある。そのとき、固定子１１と移動子１２は、すくなくともスペーサボール１３の近傍においては、その表面の間隔が所定の間隔に保持されている。したがって、スペーサボール１３から離れたところで密閉状態の空間を形成したとしても、その空間に空気が速やかに進入することができる。その結果、表面の直接的な接触による強い摩擦力は発生しない。
なお、スペーサボール１３は、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
【００１４】
配置保持体１４は固定子１１と移動子１２の表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボール１３を回転可能に保持する。配置保持体１４は、図１に示す一例においては、固定子１１の表面に設けられ、スペーサボール１３の一つと一対でスペーサボール１３を保持する複数の穴１５を有する配置保持体である。穴１５は貫通しておらず、一方の面だけが開口面となっている穴である。この複数の穴１５を有する配置保持体は移動子１２の表面に設けられてもよく、作用効果等に相違はない。
【００１５】
この穴１５の形状は、図１に示す一例では丸穴であるから、深さと直径によって概ね決定することができる。この穴１５の深さはスペーサボール１３の直径よりも小さくし、スペーサボール１３の一部が穴１５の開口面、すなわち配置保持体１４の表面から突き出すようにする。スペーサボール１３の穴１５から突き出た部位において移動子１２の表面が接触し規定されることによって固定子１１と移動子１２の表面の間隔が所定の間隔に保持される。また、この穴１５の直径はスペーサボール１３の直径よりも大きくし、穴１５に保持されたスペーサボール１３が穴１５の内部において回転できるようにする。
【００１６】
固定子１１の表面と移動子１２の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボール１３が回転することにより作用する摩擦力へと質的に変化する。したがって、固定子１１と移動子１２との間に作用し移動子１２の移動を妨げる摩擦力が軽減される。
なお、配置保持体１４は、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
【００１７】
図１に示すような配置保持体１４は周知のリソグラフィ技術を適用して形成することができる。たとえば、固定子１１の表面に光硬化型の感光性樹脂を塗布し感光性樹脂層を形成する。そのとき、塗布した感光性樹脂層の厚さ（乾燥厚さ）を所望する穴１５の深さと一致するようにする。一方、スペーサボール１３を保持する位置に、所望の穴１５の寸法と一致し、光を遮蔽する穴パターンの所望個数を、所望位置に配置したフォトマスクを別途用意しておく。塗布した感光性樹脂層の表面にそのフォトマスクを所定の位置に合わせて密着する。フォトマスクの外側から露光を行うと、穴パターンの部分においてはその光が感光性樹脂層に到達せず、穴パターン以外の部分においてはその光が感光性樹脂層に到達する。光が到達した感光性樹脂層の部分においてだけ感光性樹脂が硬化するから、次に現像を行うと光が到達していない感光性樹脂層の部分だけが除去される。すなわち、所望の深さと直径を有する穴１５が、所定個数、所定位置に配置された配置保持体１４が固定子１１の表面に形成される。
【００１８】
なお、本発明における配置保持体１４の形成、すなわちスペーサボール１３を保持する穴１５を配置保持体１４に形成する技術については、周知のリソグラフィ技術だけでなく、穴１５を形成する周知の技術、たとえば、エッチング法、機械加工法、サンドブラスト法、等を適用でき、この一例に限定されない。また、配置保持体１４は固定子１１の表面だけでなく、移動子１２だけの表面、または固定子１１と移動子１２の両方の表面に形成してもよい。固定子１１と移動子１２の両方の表面に形成するときには、形成した各配置保持体が移動子１２の移動範囲において機械的な干渉を起こさないように、たとえばストライプ状（帯状）の各配置保持体が互い違いに配列するように配置する。また、固定子１１および／または移動子１２がその表面に高抵抗体層を形成する形態であるときには、その高抵抗体層と配置保持体１４とを兼用することができる。穴１５の面積は全体の面積に比較して小さいから穴１５の影響は実質的に存在しない。製造方法としては、たとえば、感光性の高抵抗体の樹脂を使用して、前述したリソグラフィ技術を適用し、高抵抗体層と配置保持体１４とを一つの工程で形成する。また、固定子１１および／または移動子１２がその表面に高抵抗体層を形成しない形態であるときには、その表面に直接的に穴１５を形成することができる。そのときには、その穴１５が形成された表面が配置保持体１４の表面であり、固定子１１および／または移動子１２と配置保持体１４は同一体である。
【００１９】
以上、図１に示す一例（その１）について説明した。次に、本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成について、別の一例（その２）を図２に示し、その図２を参照して説明する。図２（Ａ）は図２（Ｂ）に示す一点鎖線Ａ−ａにおける断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｂ−ｂにおける矢視図である。図２において、２１は固定子、２２は移動子、２３はスペーサボール、２４は配置保持体、２５は溝である。
固定子２１は、前述した図６に示す一例において、固定子の各シートの一枚に相当するものである。移動子２２は、前述した図６に示す一例において、移動子の各シートの一枚に相当するものである。固定子２１と移動子２２は、図２に示すように、その表面（摺動面）において対向する配置となっている。また、固定子２１と移動子２２に作用する静電力によって移動子２１が移動し、その移動方向がその表面に沿う方向となっている。
【００２０】
スペーサボール２３については、前述したスペーサボール１３と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２の各々をスペーサボール２３、固定子２１、移動子２２と読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００２１】
配置保持体２４は固定子２１と移動子２２の表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボール２３を回転可能に保持する。配置保持体２４は、図２に示す一例においては、固定子２１の表面に設けられ、移動子２２が移動する方向に延長し、スペーサボール２３の所定数を保持する所定長の溝２５を有する配置保持体である。この複数の溝２５を有する配置保持体は移動子２２の表面に設けられてもよく、作用効果等に相違は生じない。配置保持体１４においては１つの穴１５は１つのスペーサボール１３を保持するが、配置保持体２４においては溝２５は１つ以上のスペーサボール２３を保持することができる。保持させるスペーサボール２３の数は任意であり、静電アクチュエータの設計、仕様により決められることである。
【００２２】
この溝２５の形状は、図２に示す一例では、左右（移動子２２の移動する方向が左右方向）に位置する辺が半円で上下に位置する辺が直線の長穴であるから、深さと幅（上下方向の寸法）と長さ（左右方向の寸法）によって概ね決定することができる。この溝２５の深さはスペーサボール２３の直径よりも小さくし、スペーサボール２３の一部が溝２５の開口面、すなわち配置保持体２４の表面から突き出すようにする。スペーサボール２３の溝２５から突き出た部位において移動子２２の表面が接触し規定されることによって固定子２１と移動子２２の表面の間隔が所定の間隔に保持される。また、この溝２５の幅はスペーサボール２３の直径よりも大きくし、溝２５に保持されたスペーサボール２３が溝２５の内部において回転できるようにする。また、この溝２５の長さは所望の長さとしスペーサボール２３が溝２５の内部において転がることができるようにする。転がるということは滑り摩擦ではなく転がり摩擦が作用することになり摩擦力は小さくなる。移動子が２２が移動する距離の半分の距離をスペーサボール２３が転がることを考慮すると、この長さは移動子２２の最大移動距離が１つの目安となる。すなわち、溝２５の長さは最大移動距離の半分で十分であるといえる。しかし、溝２５の長さがそれよりも長くてもよく、溝２５の長さがそれよりも短くてもそれなりにスペーサボール２３が転がる作用効果はある。
【００２３】
固定子２１の表面と移動子２２の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボール２３が転がることにより作用する摩擦力へと質的に変化する。すなわち、スペーサボール２３が回転しながら所定長により決まる範囲で移動できるため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦に極めて近いものとなる。したがって、固定子２１と移動子２２との間に作用し移動子２２の移動を妨げる摩擦力を小さくすることができる。
なお、配置保持体２４は、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
【００２４】
図２に示すような配置保持体２４を形成する技術は、前述した配置保持体１４を形成する技術と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２、穴１５、穴パターンの各々をスペーサボール２３、固定子２１、移動子２２、溝２５、溝パターンと読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００２５】
以上、図２に示す一例（その２）について説明した。次に、本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成について、別の一例（その３）を図３に示し、その図３を参照して説明する。図３（Ａ）は図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示す一点鎖線Ａ−ａにおける断面図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｂ−ｂにおける矢視図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｃ−ｃにおける矢視図である。図３において、３１は固定子、３２は移動子、３３はスペーサボール、３４ａ，３４ｂは配置保持体、３５ａ，３５ｂは溝である。
固定子３１は、前述した図６に示す一例において、固定子の各シートの一枚に相当するものである。移動子３２は、前述した図６に示す一例において、移動子の各シートの一枚に相当するものである。固定子３１と移動子３２は、図３に示すように、その表面（摺動面）において対向する配置となっている。また、固定子３１と移動子３２に作用する静電力によって移動子３１が移動し、その移動方向がその表面に沿う方向となっている。
【００２６】
スペーサボール３３については、前述したスペーサボール１３と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２の各々をスペーサボール２３、固定子２１、移動子２２と読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００２７】
配置保持体３４ａ，３４ｂは固定子３１と移動子３２の表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボール３３を回転可能に保持する。配置保持体３４ａは、図３に示す一例においては、固定子３１の表面に設けられ、移動子３２が移動する方向に延長し、スペーサボール３３の所定数を保持する所定長の溝３５ａを有する配置保持体である。また、配置保持体３４ｂは、図３に示す一例においては、移動子３２の表面に設けられ、移動子３２が移動する方向に延長し、スペーサボール３３の所定数を保持する所定長の溝３５ａを有する配置保持体である。溝３５ａ，３５ｂは、図３において一点鎖線Ａ−ａと矢印付一点鎖線Ｂ−ｂと矢印付一点鎖線Ｃ−ｃで示される位置関係を有する。すなわち、溝３５ａ，３５ｂは対向しており、スペーサボール３３を共有することによって組となっている。組となっている溝３５ａ，３５ｂは複数あって固定子３１と移動子３２の表面に沿う面上に分散する。配置保持体１４においては１つの穴１５は１つのスペーサボール１３を保持するが、配置保持体３４ａ，３４ｂにおいては組となっている溝３５ａ，３５ｂは１つ以上のスペーサボール３３を保持することができる。保持させるスペーサボール３３の数は任意であり、静電アクチュエータの設計、仕様により決められることである。
【００２８】
この溝３５ａ，３５ｂの形状は、図３に示す一例では、左右（移動子３２の移動する方向が左右方向）に位置する辺が半円で上下に位置する辺が直線の長穴であるから、深さと幅（上下方向の寸法）と長さ（左右方向の寸法）によって概ね決定することができる。この溝３５ａ，３５ｂの深さはスペーサボール３３の直径よりも小さくし、スペーサボール３３の一部が溝３５ａ，３５ｂの各々の開口面、すなわち配置保持体３４ａ，３４ｂの表面から突き出すようにする。また、この溝３５ａの深さと３５ｂの深さの合計は固定子３１と移動子３２の対向する表面間の距離よりも小さい。溝３５ａ，３５ｂの底、すなわち固定子３１と移動子３２の表面にスペーサボール３３が接触することにより固定子３１と移動子３２の表面の位置が規定される。これにより固定子２１と移動子２２の表面の間隔が所定の間隔に保持される。また、この溝３５ａ，３５ｂの各々の幅はスペーサボール２３が溝３５ａ，３５ｂに収まる大きさよりも大きくし、溝３５ａ，３５ｂに保持されたスペーサボール３３が溝３５ａ，３５ｂの内部において回転できるようにする。また、この溝３５ａ，３５ｂの長さは所望の長さとしスペーサボール２３が溝２５の内部において転がることができるようにする。転がるということは滑り摩擦ではなく転がり摩擦が作用することになり摩擦力は小さくなる。移動子３２が移動する距離の半分の距離をスペーサボール３３が転がることを考慮すると、この長さは移動子３２の最大移動距離が１つの目安となる。すなわち、溝３５ａ，３５ｂの長さは最大移動距離の半分で十分であるといえる。しかし、溝３５ａ，３５ｂの長さがそれよりも長くてもよく、溝３５ａ，３５ｂの長さがそれよりも短くてもそれなりにスペーサボール３３が転がる作用効果はある。
なお、このような形状で組となっている溝３５ａ，３５ｂは、それらが共有するスペーサボール３３により移動方向が規定され、移動子３２の移動により図３に示す一点鎖線Ａ−ａの方向においてだけ位置を変えることができ、その方向に対して直角方向には位置を変えることができない。したがって、この図３に示す摺動構造においては、移動子３２の移動方向を規定し安定化させる作用効果がある。
【００２９】
固定子３１の表面と移動子３２の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボール３３が転がることにより作用する摩擦力へと質的に変化する。すなわち、スペーサボール３３が回転しながら所定長により決まる範囲で移動できるため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦に極めて近いものとなる。したがって、固定子３１と移動子３２との間に作用し移動子３２の移動を妨げる摩擦力を小さくすることができる。
なお、配置保持体３４ａ，３４ｂは、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
【００３０】
図３に示すような配置保持体３４ａ，３４ｂを形成する技術は、前述した配置保持体１４を形成する技術と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２、穴１５、穴パターンの各々をスペーサボール３３、固定子３１、移動子３２、溝３５ａ，３５ｂ、溝パターンと読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００３１】
以上、図３に示す一例（その３）について説明した。次に、本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成について、別の一例（その４）を図４に示し、その図４を参照して説明する。図４（Ａ）は図４（Ｂ）に示す一点鎖線Ａ−ａにおける断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｂ−ｂにおける矢視図である。図４において、４１は固定子、４２は移動子、４３はスペーサボール、４４は配置保持体、４５は孔である。
固定子４１は、前述した図６に示す一例において、固定子の各シートの一枚に相当するものである。移動子４２は、前述した図６に示す一例において、移動子の各シートの一枚に相当するものである。固定子４１と移動子４２は、図４に示すように、その表面（摺動面）において対向する配置となっている。また、固定子４１と移動子４２に作用する静電力によって移動子４２が移動し、その移動方向がその表面に沿う方向となっている。
【００３２】
スペーサボール４３については、前述したスペーサボール１３と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２の各々をスペーサボール４３、固定子４１、移動子４２と読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００３３】
配置保持体４４は固定子４１と移動子４２の表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボール４３を回転可能に保持する。配置保持体４４は、スペーサボール４３の一つと一対でスペーサボール４３を保持するための複数の孔４５が開口するシート状の配置保持体である。孔４５は貫通しており、配置保持体４４の両方の面がいずれも開口面となっている孔である。
この孔４５の形状は、図４に示す一例では丸孔であるから、配置保持体４４の厚さ、すなわち貫通寸法と直径によって概ね決定することができる。この孔４５の貫通寸法はスペーサボール４３の直径よりも小さくし、スペーサボール１３の一部が孔４５の両側の開口面、すなわち配置保持体１４の両側の表面（両面）から突き出すようにする。スペーサボール４３の孔４５から突き出た両側の部位の各々において固定子４１と移動子４２の各々の表面が接触し規定されることによって固定子４１と移動子４２の表面の間隔が所定の間隔に保持される。また、この孔４５の直径はスペーサボール４３の直径よりも大きくし、孔４５に保持されたスペーサボール４３が孔４５の内部において回転できるようにする。
【００３４】
固定子４１の表面と移動子４２の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボール４３が回転し転がることにより作用する摩擦力へと質的に変化する。また、配置保持体４４が固定子４１と移動子４２のいずれにも固定されていないから、スペーサボール４３が回転しながら範囲が無制限で移動できる。そのため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦となる。したがって、摩擦力を更に小さくすることができる。
なお、配置保持体４４は、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
【００３５】
図４に示すような配置保持体４４は周知の加工技術を適用して形成することができる。たとえば、精密なドリル刃とボール盤を使用して孔４５を形成する、打抜型とプレス機を使用して孔を形成する、等の機械加工を適用することができる。機械加工においては配置保持体４４に使用する材料の種類に制約が少ないという利点がある。また、レーザーアブレーション技術を適用して孔４５を形成することができる。たとえば、配置保持体４４の材料として透明な誘電体フィルムを使用するときには、その一方の側の面にアブレーションによる屑を低減する液体（たとえば水）を接触させ、他方の側の面から液体接触面に超短光パルスを集光照射し、集光位置を走査することにより微細空洞加工を行うことができる（特開２００４２０２５８）。また配置保持体４４の材料として加熱溶融するプラスチック等の材料を使用するときには、金型等の型を使用して溶融成型（加熱プレス成型、射出成型、等）することにより孔を形成することができる。溶融成型においては孔４５だけでなく自由な形状を容易に形成することができる。
【００３６】
以上、図４に示す一例（その４）について説明した。次に、本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成について、別の一例（その５）を図５に示し、その図５を参照して説明する。図５（Ａ）は図５（Ｂ）に示す一点鎖線Ａ−ａにおける断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す矢印付一点鎖線Ｂ−ｂにおける矢視図である。図５において、５１は固定子、５２は移動子、５３はスペーサボール、５４は配置保持体、５５は長孔である。
固定子５１は、前述した図６に示す一例において、固定子の各シートの一枚に相当するものである。移動子５２は、前述した図６に示す一例において、移動子の各シートの一枚に相当するものである。固定子５１と移動子５２は、図５に示すように、その表面（摺動面）において対向する配置となっている。また、固定子５１と移動子５２に作用する静電力によって移動子５２が移動し、その移動方向がその表面に沿う方向となっている。
【００３７】
スペーサボール５３については、前述したスペーサボール１３と同様である。前述におけるスペーサボール１３、固定子１１、移動子１２の各々をスペーサボール５３、固定子５１、移動子５２と読み替えれば済むから、ここでは説明を省略する。
【００３８】
配置保持体５４は固定子５１と移動子５２の表面に沿う面上に分散する所定配置となるようにスペーサボール５３を回転可能に保持する。配置保持体５４は、移動子５２が移動する方向に延長し、スペーサボール５３の所定数を保持するための複数の貫通する長孔５５が開口するシート状の配置保持体である。長孔５５は貫通しており、配置保持体５４の両方の面がいずれも開口面となっている長孔である。配置保持体４４においては１つの孔４５は１つのスペーサボール４３を保持するが、配置保持体５４においては長孔５５は１つ以上のスペーサボール５３を保持することができる。保持させるスペーサボール５３の数は任意であり、静電アクチュエータの設計、仕様により決められることである。
【００３９】
この長孔５５の形状は、図５に示す一例では、左右（移動子５２の移動する方向が左右方向）に位置する辺が半円で上下に位置する辺が直線の長孔であるから、配置保持体５４の厚さ、すなわち貫通寸法と幅（上下方向の寸法）と長さ（左右方向の寸法）によって概ね決定することができる。この長孔５５の貫通寸法はスペーサボール５３の直径よりも小さくし、スペーサボール５３の一部が長孔５５の両側の開口面、すなわち配置保持体５４の両側の表面（両面）から突き出すようにする。スペーサボール５３の長孔５５から突き出た両側の部位の各々において固定子５１と移動子５２の各々の表面が接触し規定されることによって固定子５１と移動子５２の表面の間隔が所定の間隔に保持される。また、この長孔５５の幅はスペーサボール５３の直径よりも大きくし、長孔５５に保持されたスペーサボール５３が長孔５５の内部において回転できるようにする。また、この長孔５５の長さは所望の長さとしスペーサボール５３が長孔５５の内部において転がることができるようにする。転がるということは滑り摩擦ではなく転がり摩擦が作用することになり摩擦力は小さくなる。移動子５２が移動する距離の半分の距離をスペーサボール５３が転がることを考慮すると、この長さは移動子５２の最大移動距離が１つの目安となる。すなわち、長孔５５の長さは最大移動距離の半分で十分であるといえる。しかし、長孔５５の長さがそれよりも長くてもよく、長孔５５の長さがそれよりも短くてもそれなりにスペーサボール５３が転がる作用効果はある。
【００４０】
固定子５１の表面と移動子５２の表面が接触することにより作用する摩擦力は、所定の間隔が保持されスペーサボール５３が転がることにより作用する摩擦力へと質的に変化する。すなわち、スペーサボール５３が回転しながら所定長により決まる範囲で移動できるため、そのときの摩擦力は完全なころがり摩擦に極めて近いものとなる。また、所定長で決まる範囲では配置保持体５４を移動させずに済む。したがって、したがって、固定子５１と移動子５２との間に作用し移動子５２の移動を妨げる摩擦力を極めて小さくすることができる。
なお、配置保持体５４は、電気絶縁体を材料（ガラス、セラミック、樹脂、等）とすることにより、絶縁耐圧を高くすることができ静電アクチュエータの高電圧駆動が可能となる。
図５に示すような配置保持体５４を形成する技術は、前述した配置保持体４４を形成する技術と同様である。前述における精密なドリル刃とボール盤だけでなくエンドミルの刃と装置を使用すること、等において若干の相違があるだけであるから、ここでは説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例（その１）を示す図である。
【図２】本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例（その２）を示す図である。
【図３】本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例（その３）を示す図である。
【図４】本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例（その４）を示す図である。
【図５】本発明の静電アクチュエータの摺動構造における構成の一例（その５）を示す図である。
【図６】本発明の摺動構造が適用される静電アクチュエータの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１，２１，３１，４１，５１  固定子
１２，２２，３２，４２，５２  移動子
１３，２３，３３，４３，５３  スペーサボール
１４，２４，３４ａ，３４ｂ，４４，５４  配置保持体
１５  穴
２５，３５ａ，３５ｂ  溝
４５  孔
５５  長孔
【図１】
2007318918.tif 000003
【図２】
2007318918.tif 000004
【図３】
2007318918.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007318918.tif 000007
【図６】
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