CN107710590B - 静电驱动器以及静电驱动器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供静电驱动器以及静电驱动器的制造方法。静电驱动器具备：多个第一电极板，以第一图案在一方的面上涂敷有粘合剂；以及多个第二电极板，以与第一图案不同的第二图案在一方的面上涂敷粘合剂，第一电极板与第二电极板不使涂敷有粘合剂的面对置地交替层叠。

Description

静电驱动器以及静电驱动器的制造方法

技术领域

本发明涉及静电驱动器以及静电驱动器的制造方法。

背景技术

静电驱动器较为轻量且能够得到较大的驱动力，因此作为替代利用了磁力的马达等的动力源而受到期待。例如，在静电驱动器中层叠有多个电极，根据对所层叠的电极之间施加的电压，而静电驱动器进行伸缩。

此外，提出一种静电驱动器的技术，通过对使多个电极带相互交叉地平织而生成的电极板进行层叠，由此具有较大的极板面积，与以往相比更容易制造(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-243805号公报

发明内容

发明要解决的课题

在以往的静电驱动器中，通过增加进行平织的电极带的数量，由此能够增大极板面积。然而，随着电极带的数量的增加，存在进行平织而生成电极板时花费时间这样的问题。此外，在对电极带进行平织时，由于对电极带进行折弯等，因此有可能难以实现静电驱动器的小型化。

本发明的目的在于提供静电驱动器以及静电驱动器的制造方法，即使具有较大的极板面积的情况下，与以往相比也能够容易地生成。

用于解决课题的手段

对本发明进行例示的静电驱动器的一个方式为，具备：多个第一电极板，以第一图案在一方的面上涂敷有粘合剂；以及多个第二电极板，以与第一图案不同的第二图案在一方的面上涂敷粘合剂，第一电极板与第二电极板不使涂敷有粘合剂的面对置地交替层叠。

对本发明进行例示的静电驱动器的制造方法的一个方式为，生成被具有规定厚度的电介质夹持的多个电极板，将多个电极板中的一部分作为第一电极板，在一方的面上以第一图案涂敷粘合剂，将多个电极板中的剩余部分作为第二电极板，在一方的面上以与第一图案不同的第二图案涂敷粘合剂，将第一电极板与第二电极板以不使涂敷有粘合剂的面对置的方式交替层叠。

本发明为，即使在具有较大的极板面积的情况下，与以往相比也能够容易地生成。

附图说明

图1是表示静电驱动器的一个实施方式的图。

图2是表示在图1所示的电极膜上涂敷粘合剂的图案的一个例子的图。

图3是表示图1所示的线段的XZ平面的静电驱动器的截面的一个例子的图。

图4是表示在电极膜为三角形以及圆形的情况下涂敷粘合剂的区域的一个例子的图。

图5是表示图1所示的静电驱动器的制造方法的一个例子的图。

图6是表示静电驱动器的其它实施方式的图。

图7是表示图6所示的线段的XZ平面的静电驱动器的截面的一个例子的图。

图8是表示图6所示的静电驱动器的制造方法的一个例子的图。

图9是表示图8所示的制造方法的后续的图。

具体实施方式

以下，使用附图对实施方式进行说明。

图1表示静电驱动器的一个实施方式。

图1所示的静电驱动器100为如下的层叠型静电驱动器：分别涂敷了由网格表示的粘合剂的电极膜10以及电极膜20，在图1所示的Z轴方向上交替层叠，并通过丙烯板等的2个端部件30进行夹持。

电极膜10、20例如是通过PET(Polyethylene Terephthalate)膜等介电膜夹持了铜等金属膜的电极板。电极膜10、20的厚度例如为8微米等。然后，在电极膜10、20的Z轴上方的面的各自上例如以相互不同的图案涂敷有硅烷化聚氨酯等粘合剂。

图2表示在图1所示的电极膜10、20上涂敷粘合剂的图案的一个例子。图2(a)表示在电极膜10上涂敷粘合剂的区域，图2(b)表示在电极膜20上涂敷粘合剂的区域。

如图2(a)所示那样，在电极膜10上，例如，在中心间的距离以距离d的等间隔配置、且具有相互相同形状的4个圆形的区域40的各自中，涂敷有粘合剂。另一方面，如图2(b)所示那样，在电极膜20上，例如，以与各区域40对应的方式，在除了中心间的距离以距离d的等间隔配置、且具有相互相同形状的4个圆形的区域50的区域55中，涂敷有粘合剂。电极膜10的圆形的区域40与电极膜20的圆形的区域50被配置为，在将电极膜10与电极膜20重叠时，从Z轴方向观察成为同心状。

电极膜10中的圆形的区域40的直径为D1，电极膜20中的圆形的区域50的直径为D2。此外，如图2所示那样，区域50的直径D2比区域40的直径D1大2ΔD。即，在将电极膜10以及电极膜20重叠时，在区域40与区域50之间具有宽度ΔD的间隙。例如，在区域40的直径D1为1-2毫米的情况下，间隙的宽度ΔD被设定为100微米。在静电驱动器100进行伸缩的情况下，通过电极膜10、20具有的弹性，宽度ΔD的间隙作为铰接部进行动作。然后，区域40的电极膜10与区域50的电极膜20之间的距离能够限制为2ΔD以内，在区域40的电极膜10与区域50的电极膜20之间产生的静电力，能够维持得大于规定值。

此外，区域40的直径D1、区域50的直径D2以及间隙的宽度ΔD的大小，也可以根据对静电驱动器100要求的伸缩动作而适当地决定。例如，也可以将区域40的直径D1、区域50的直径D2以及间隙的宽度ΔD的大小决定为，涂敷粘合剂的区域40的整个面积与涂敷粘合剂的区域55的面积相互相等。

此外，区域40、50的形状也可以为椭圆或者实施了圆角的三角形、四边形等。区域40、50通过具有圆形、椭圆或者施加了圆角的形状，能够抑制与静电驱动器100的伸缩动作相伴随而在电极膜10、20上产生的变形(即，能够使应力分散)。由此，能够省去为了使应力分散而在电极膜10、20上设置切入、孔等的麻烦。

图3表示图1所示的线段A1-A2的XZ平面的静电驱动器100的截面的一个例子。静电驱动器100为，按照图2(a)所示的图案涂敷有粘合剂的电极膜10、与按照图2(b)所示的图案涂敷有粘合剂的电极膜20，沿Z轴方向层叠。然后，宽度ΔD的间隙作为铰接部进行动作，由此静电驱动器100通过区域40、50以及宽度ΔD的间隙而具有板簧构造的多个空间Sa。此外，静电驱动器100也具有将宽度ΔD的间隙作为铰接部的多个空间Sb。此外，从Z轴方向观察，空间Sa形成于与区域40对应的位置，从Z轴方向观察，空间Sb形成于与区域55对应的位置。此外，空间Sa以及空间Sb在XZ平面上排列为锯齿状。

例如，在对电极膜10、20施加了相互不同极性的电压的情况下，空间Sa、Sb中的电极膜10、20间的静电力相互吸引(即，空间Sa、Sb在Z轴方向上收缩)。另一方面，在对电极膜10、20施加了相互相同的极性的电压的情况下，空间Sa、Sb中的电极膜10、20间的静电力相互排斥(即，空间Sa、Sb在Z轴方向伸长)。由此，静电驱动器100进行伸缩。

此外，电极膜10、20以及端部件30也可以具有三角形或者圆形等形状。此外，在电极膜10、20以及端部件30上，也可以在具有4个以外的多个区域40或者多个区域50的区域55中涂敷粘合剂。

图4表示在电极膜10、20为三角形以及圆形的情况下涂敷粘合剂的区域的一个例子。图4(a)表示在电极膜10为三角形的情况下配置涂敷粘合剂的区域40的图案。例如，直径D1的圆形的区域40相互以距离d的等间隔配置为金字塔型。图4(b)表示在电极膜20为三角形的情况下涂敷粘合剂的区域55的图案。例如，在电极膜20中，在与图4(a)所示的各区域40对应的位置(即，相互以距离d的等间隔配置的位置)上配置未涂敷粘合剂的直径D2的圆形的区域50，在电极膜20中圆形的区域50以外的区域成为涂敷粘合剂的区域55。

图4(c)表示在电极膜10为圆形的情况下配置涂敷粘合剂的区域40的图案。例如，直径D1的圆形的区域40相互以距离d的等间隔配置为六边形的形状。图4(d)表示在电极膜20为圆形的情况下涂敷粘合剂的区域55的图案。例如，在电极膜20中，在与图4(c)所示的各区域40对应的位置(即，相互以距离d的等间隔配置的位置)配置未涂敷粘合剂的直径D2的圆形的区域50，在电极膜20中圆形的区域50以外的区域成为涂敷粘合剂的区域55。

此外，区域40、50也可以不配置为距离d的等间隔。例如，通过区域40、50偏斜地配置，由此能够生成在与偏斜对应的方向上进行伸缩的静电驱动器100。

图5表示图1所示的静电驱动器100的制造方法的一个例子。例如，为了生成电极膜10、20，生成由PET膜夹着铜薄膜的电极片(图5(a))。图5(a)所示的电极片，例如，被沿着图中的虚线切断为4个板状(图5(b))。然后，对于图5(b)所示的被切断为板状的各个电极片(即电极膜10、20)，实施蚀刻处理，将在切断面上露出的铜薄膜除去(图5(c))。图5(c)所示的被蚀刻后的电极片为，切断面通过PET膜接合，并生成为电极膜10、20(图5(d))。

此外，在图5中，电极膜10、20被形成为正方形，但是例如，也可以形成与Y轴方向相比在X轴方向更长的长方形。在该情况下，以在进行了层叠时电极膜10的一部分向X轴的正方向伸出的方式，在电极膜10的一方的面上按照区域40的图案来涂敷粘合剂。另一方面，以在进行了层叠时电极膜20的一部向X轴的负方向伸出的方式，在电极膜20的一方的面上按照区域55的图案涂敷粘合剂。在进行了层叠之后，例如，也可以在向X轴的正方向伸出的电极膜10的部分开孔而流入导电性的涂料等，各电极膜10被连接为被施加相互相同的极性的电压。此外，也可以在向X轴的负方向伸出的电极膜20的部分开孔而流入导电性的涂料等，各电极膜20被连接为被施加与电极膜10相互不同的极性的电压。

然后，在电极膜10、20各自的一方的面上，例如，按照图2所示的图案涂敷粘合剂。例如，使用凸版印刷、偏置印刷或者孔版印刷等印刷处理，在电极膜10的区域40以及电极膜20的区域55的各自中涂敷粘合剂。或者，也可以使用喷墨打印机等，在电极膜10的区域40以及电极膜20的区域55的各自中涂敷粘合剂。由此，即使在电极膜10、20的面积增加了的情况下，也能够在区域40、55等规定图案的区域中，与以往相比精度更良好地涂敷粘合剂。然后，能够抑制每个静电驱动器100的伸缩动作的个体差。

此外，在电极膜10、20各自的一方的面上，在按照区域40、55的图案预先涂敷了粘合剂之后进行层叠，但不限定于此。例如，也可以在沿Z轴方向层叠且固定的电极膜10(或者电极膜20)的Z轴的正侧的面上，按照区域40(或者区域55)的图案涂敷粘合剂，并放置下一个电极膜20(或者电极膜10)而贴合。即，通过使紧前层叠的电极膜10不活动地在区域40中涂敷粘合剂，由此不需要电极膜10、20间的高精度的定位。

然后，通过将按照图2所示的图案涂敷了粘合剂的电极膜10、20交替层叠，由此生成图1所示的静电驱动器100。

以上，在图1至图5所示的实施方式中，将在按照规定的图案配置的区域40或者区域55中涂敷了粘合剂的电极膜10、20交替层叠，而生成静电驱动器100。然后，通过印刷处理，在电极膜10、20的各自上按照规定的图案涂敷粘合剂，由此即使在电极膜10、20的面积增加了的情况下，也能够与以往相比容易地生成静电驱动器100。

此外，通过电极膜10的区域40、电极膜20的区域50以及宽度ΔD的间隙形成板簧构造。由此，静电驱动器100能够将电极膜10、20间的距离维持为规定的范围(即，2ΔD)内，能够将空间Sa、Sb中的电极膜10、20间的静电力维持为规定值以上。

此外，通过使用印刷处理，由此能够在电极膜10、20的各自上与以往相比更高精度地涂敷粘合剂。由此，静电驱动器100能够使各层的电极膜10、20间的伸缩动作均匀，能够抑制每个静电驱动器100的个体差。

图6表示静电驱动器的其它实施方式。对于与在图1中说明了的要素相同或者同样的要素，赋予相同或者同样的符号，并对于这些省略详细的说明。

在图6所示的静电驱动器100A中，分别涂敷了由网格表示的粘合剂的电极膜10a、20a，相互交叉而嵌入弯折，由此在Z轴方向上层叠。所层叠的电极膜10a、20a由丙烯板等2个端部件30夹持。

电极膜10a、20a例如是通过PET膜等介电膜夹持了铜等金属膜的带状的电极。电极膜10a、20a的厚度例如为8微米等。在电极膜10a上，例如，在嵌入弯折的情况下成为Z轴上方的面上，按照图2(a)所示的图案涂敷硅烷化聚氨酯等粘合剂。在电极膜20a上，在嵌入弯折的情况下成为Z轴上方的面上，按照图2(b)所示的图案涂敷粘合剂。在图9中对各电极膜10a、20a上的粘合剂的涂敷进行说明。

然后，电极膜10a以及电极膜20a被相互交叉而嵌入弯折，由此静电驱动器100A的各层的电极在Z轴方向上层叠，并且生成折返部60。因此，在静电驱动器100A中，按照相同的图案涂敷了粘合剂的各层的电极(即，被施加相同极性的电压的各层的电极)经由折返部60相互连接，静电驱动器100A的布线变得容易。

图7表示图6所示的线段B1-B2的XZ平面的静电驱动器100A的截面的一个例子。静电驱动器100A与图1所示的静电驱动器100同样，图2所示的宽度ΔD的间隙作为铰接部进行动作，并具有基于电极膜10a的区域40、电极膜20a的区域50以及宽度ΔD的间隙的板簧构造的多个空间Sa。此外，静电驱动器100A也具有将宽度ΔD的间隙作为铰接部的多个空间Sb。此外，XZ平面上的空间Sa以及空间Sb的位置关系与图3的例子同样。

例如，在对电极膜10a、20a施加了相互不同极性的电压的情况下，空间Sa、Sb中的电极膜10a、20a间的静电力相互吸引(即，空间Sa、Sb在Z轴方向收缩)。另一方面，在对电极膜10a、20a施加了相互相同的极性的电压的情况下，空间Sa、Sb中的电极膜10a、20a间的静电力相互排斥(即，空间Sa、Sb在Z轴方向伸长)。由此，静电驱动器100A进行伸缩。

此外，静电驱动器100A具有板簧构造的多个空间Sa，因此能够将电极膜10a、20a间的距离维持在规定的范围(即，2ΔD)内，能够将空间Sa、Sb中的电极膜10a、20a间的静电力维持为规定值以上。并且，折返部60也可以与宽度ΔD的间隙一起作为铰接部进行动作。

图8、9表示静电驱动器100A的制造方法的一个例子。例如，为了生成电极膜10a、20a，与图5(a)所示的电极膜10、20同样，生成由PET膜夹着铜薄膜的电极片(图8(a))。图8(a)所示的电极片，例如，被沿着图中的虚线切断为带状(图8(b))。然后，对图8(b)所示的切断为带状的电极片(即电极膜10a、20a)实施蚀刻处理，将在切断面上露出的铜薄膜除去(图8(c))。图8(c)所示的蚀刻后的电极片为，切断面由PET膜接合，生成为电极膜10a、20a。

然后，在图8(d)所示的所生成的电极膜10a、20a的各自上，例如按照图2所示的图案涂敷粘合剂。即，图9(a)所示那样，以在嵌入弯折的情况下涂敷了粘合剂的面成为相同朝向的方式，在电极膜10a的两个面(图中的上面以及下面)上，在图2(a)所示的图案的区域40中涂敷粘合剂。此时，在电极膜10a的上面以及下面上，分别隔开规定间隔、按照区域40的图案分别涂敷粘合剂，在电极膜10a的上面以及下面上用于涂敷粘合剂的位置交替地错开。此外，如图9(b)所示那样，在电极膜20a上在图2(b)所示的图案的区域55中涂敷粘合剂。此时，在电极膜20a的上面以及下面上，分别隔开规定间隔、按照区域55的图案分别涂敷粘合剂，在电极膜20a的上面以及下面上用于涂敷粘合剂的位置交替地错开。

此外，如图9所示那样，在电极膜10a、20a为宽度L的情况下，电极膜10a、20a延伸的方向(图中的左右方向)上的图2所示的图案的长度也设定为L。此外，相邻接的图案之间的间隔(即，折返部60的长度)设为长度S。在电极膜10a、20a的某个面上，涂敷粘合剂的区域彼此的间隔成为2S+L。此外，在电极膜10a、20a的一个面以及另一个面上涂敷粘合剂的区域的间隔成为S。此外，折返部60的电极膜10a、20a的宽度也可以比宽度L更细。

此外，粘合剂向电极膜10a、20a的涂敷，例如，使用凸版印刷、偏置印刷或者孔版印刷等印刷处理来进行。或者，粘合剂向电极膜10a、20a的涂敷，也可以使用喷墨打印机等来进行。由此，即使在电极膜10a、20a的面积增加了的情况下，也能够在区域40、55等规定图案的区域中与以往相比精度更良好地涂敷粘合剂。然后，能够抑制每个静电驱动器100A的伸缩动作的个体差。

然后，图9所示的电极膜10a、20a被相互交叉地配置，并被嵌入弯折，由此生成图6所示的静电驱动器100A。

以上，在图6至图9所示的实施方式中，使在按照规定的图案配置的区域40或者区域55中涂敷了粘合剂的电极膜10a、20a相互交叉并嵌入弯折地层叠，由此生成静电驱动器100A。然后，通过印刷处理，在电极膜10a、20a的各自上按照规定的图案涂敷粘合剂，因此即使在电极膜10a、20a的面积增加了的情况下，也能够与以往相比容易地生成静电驱动器100A。

此外，通过电极膜10a的区域40、电极膜20a的区域50以及宽度ΔD的间隙形成板簧构造。由此，静电驱动器100A能够将电极膜10a、20a间的距离维持在规定的范围(即，2ΔD)内，能够将空间Sa、Sb中的电极膜10a、20a间的静电力维持为规定值以上。

此外，通过使用印刷处理，由此能够在电极膜10a、20a的各自上与以往相比精度更良好地涂敷粘合剂。由此，静电驱动器100A能够使各层的电极膜10a、20a间的伸缩动作均匀，能够抑制每个静电驱动器100A的个体差。

此外，将电极膜10a与电极膜20a相互交叉而嵌入弯折来生成静电驱动器100A，由此生成折返部60。由此，静电驱动器100A中被施加相同极性的电压的各层的电极，经由折返部60相互连接，静电驱动器100A的布线变得容易。

根据以上的详细说明，实施方式的特征点以及优点变得清楚。这意味着，专利请求的范围在不脱离其精神以及权利范围的范围内涉及到上述那样的实施方式的特征点以及优点。此外，只要是在该技术领域中具有通常知识的技术人员，应该能够容易地想到所有的改进以及变更，不意图将具有发明性的实施方式的范围限定于上述的情况，也能够基于实施方式所公开的范围中包含的适当的改进物以及均等物。

工业上的可利用性

具有以上说明的基本构成的静电驱动器，为小型、动作范围较大、并且能够实现较大的作用力，因此以对家庭用电器制品的可动部分进行驱动的驱动器为代表，能够利用为对机器人的关节等进行驱动的驱动器。

此外，还能够将如上述那样构成的静电驱动器利用为压力传感器。

符号的说明

10、10a、20、20a…电极膜；30…端部件；40、50、55…区域；60…折返部；100、100A…静电驱动器。

Claims (5)

1.一种静电驱动器，其特征在于，具备：

多个第一电极板，以第一图案在一方的面上涂敷有粘合剂；以及

多个第二电极板，以与上述第一图案不同的第二图案在一方的面上涂敷有上述粘合剂，

上述第一电极板与上述第二电极板不使涂敷有上述粘合剂的面对置地交替层叠，

上述第一图案具有多个相互以等间隔配置的规定形状的第一区域，在多个上述第一区域中涂敷有上述粘合剂，

上述第二图案具有多个配置在与上述多个第一区域分别对应的位置、与上述第一区域不同大小的上述规定形状的第二区域，在除了多个上述第二区域以外的区域中涂敷有上述粘合剂，

上述第一电极板与上述第二电极板被层叠为，上述各第一区域的中心与上述各第二区域的中心在层叠方向上相互重叠，

在上述第一区域和上述第二区域之间具有有规定宽度的间隙，在静电驱动器进行伸缩的情况下，通过上述第一电极板和上述第二电极板所具有的弹性，有规定宽度的间隙作为铰接部进行动作。

2.如权利要求1所述的静电驱动器，其特征在于，

上述多个第一区域的总面积与除了上述第二区域以外的区域面积相互相等。

3.如图权利要求1或者权利要求2所述的静电驱动器，其特征在于，

上述规定形状为圆、椭圆以及施加了圆角的多边形的任一种。

4.一种静电驱动器的制造方法，其特征在于，

生成被具有规定厚度的电介质夹持的多个电极板，

将上述多个电极板中的一部分作为第一电极板，在一方的面上以第一图案涂敷粘合剂，

将上述多个电极板中的剩余部分作为第二电极板，在一方的面上以与上述第一图案不同的第二图案涂敷粘合剂，

将上述第一电极板与上述第二电极板以不使涂敷有上述粘合剂的面对置的方式交替层叠，

上述第一图案具有多个相互以等间隔配置的规定形状的第一区域，在多个上述第一区域中涂敷有上述粘合剂，

上述第二图案具有多个配置在与上述多个第一区域分别对应的位置、与上述第一区域不同大小的上述规定形状的第二区域，在除了多个上述第二区域以外的区域中涂敷有上述粘合剂，

上述第一电极板与上述第二电极板被层叠为，上述各第一区域的中心与上述各第二区域的中心在层叠方向上相互重叠，

在上述第一区域和上述第二区域之间具有有规定宽度的间隙，在静电驱动器进行伸缩的情况下，通过上述第一电极板和上述第二电极板所具有的弹性，有规定宽度的间隙作为铰接部进行动作。

5.如权利要求4所述的静电驱动器的制造方法，其特征在于，

上述粘合剂通过印刷处理来涂敷。

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