JP2005060604A

JP2005060604A - 成形用樹脂組成物および導電性部材並びに静電アクチュエータ

Info

Publication number: JP2005060604A
Application number: JP2003294996A
Authority: JP
Inventors: Akira Sakai; 晃境; Akito Miura; 昭人三浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10
Also published as: CN1590462A; KR100666743B1; TW200521184A; CN1303158C; TWI265955B; KR20050020656A

Abstract

【課題】微細形状への転写性及び成形性（寸法精度）に優れ、生産性の向上に寄与し、成形品の表面抵抗値を低いものとし、安定した導電性を得ることのできる成形用樹脂組成物と、この成形用樹脂組成物を射出成形により形成された導電性部材、並びにこの導電性部材としての静電アクチュエータを提供する。
【解決手段】低分子量のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）２を必須の組成物とする成形用樹脂組成物１に、この成形用樹脂組成物１の総重量を基準として微細粒状のカーボンブラックを１２〜１５重量％微小粒状のガラスビーズ３を４５〜５０重量％添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細形状を有する導電性部材の成形に好適な成形用樹脂組成物と、該成形用樹脂組成物を用いて成形した導電性部材、並びに該導電性部材としての静電アクチュエータに関する。

静電気力で駆動される静電アクチュエータは、複数の電極が配列された電極面を有する固定子と、前記固定子の電極面に対向させる面に断面凸状とされた複数の帯状電極を有する可動子とを備えており、前記固定子及び可動子の各電極に所定の順序で電圧を印加することにより、前記固定子と可動子の各電極間に静電的な吸引力及び反発力を生じさせ、前記可動子を所定方向に移動させる構成とされている。

このような構成の静電アクチュエータは、例えば、オートフォーカス機能を有する光学機器（以下、オートフォーカスカメラという。）等に利用されており、前記オートフォーカスカメラの場合には、レンズを格納する中空部を有する略直方体とされた可動子本体を有し、その可動子本体の前記固定子の電極面と対向する面に前記帯状電極が形成された可動子を、前記固定子の電極に所定の順序で電圧を印加することにより、所定方向に移動させ、前記可動子に搭載されたレンズの焦点を合わせる構成とされている。

ところで、前記静電アクチュエータにおける断面凸状の帯状電極は、前記凸状形状は数１０μmオーダーで微細加工される必要があり、その断面凸状の帯状電極は、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳ）などの剛性の高い可塑性樹脂を主成分とする成形用樹脂材料を金型に流し込む射出成形や、押し出し成形等により前記可動子の本体と一体に形成することができる。そして、前記帯状電極に欠損部分が生じたりすると、駆動力の発生に悪影響を与えるため、前記帯状電極の微細加工性（転写性）の向上は重要な技術的課題であった。

また、前述のオートフォーカスカメラの可動子の中空部を有する略直方体とされた本体を射出成形により形成する場合、前記本体に発生するヒケ（シンクマーク）や反りは、レンズが歪んで搭載されてしまい所期のフォーカス性能が得られなかったり、固定子の電極面と前記可動子の帯状電極との距離が部分的に変化してしまい安定した駆動力を得ることができずに生産性（歩留り）を低くする原因となるため、部材のヒケや反りを防止して寸法精度を高める成形性も課題の１つであった。

そして、従来より、導電性を有する成形用樹脂組成物として、直径７〜１０μm、長さ１００μm程度のガラスファイバを添加して、前記ヒケや反りを防止し、成形性を高めることを目的とする樹脂組成物が市販されているが、例えば、図６に示すような幅３０μｍ、深さ３０μmの溝１０が形成された金型９を用いて、前記凸状形状の帯状電極１１が形成された可動子１２を成形するような場合、図７に示すように、前記溝１０の寸法よりも長いガラスファイバ１３は微細形状に転写されにくく、凸状とされるべき帯状電極１１に凸状の途切れが発生し易かった。

さらに、前述のように帯状電極１１と本体１４とを一体に射出成形される可動子１２は、例えば、ＰＰＳ２のような剛性の高い可塑性樹脂を主原料としつつ、安定した導電性を付与して形成しなければならない。

そして、成形用樹脂組成物として市販されているＰＰＳ２を必須、且つ、主組成物とする導電性の成形用樹脂組成物１では、表面抵抗が低抵抗で安定した導電性部材５を成形することは困難であることが、発明者等の実験の結果から明らかになった。

本発明は、微細形状への転写性及び成形性（寸法精度）に優れ、生産性の向上に寄与し、成形品の表面抵抗値を低いものとし、安定した導電性を得ることのできる成形用樹脂組成物と、この成形用樹脂組成物を用いて射出成形により形成された導電性部材、並びに該導電性部材としての静電アクチュエータを提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の成形用樹脂組成物は、低分子量のＰＰＳを必須の組成物とする成形用樹脂組成物であって、総重量を基準として、微細粒状のカーボンブラックが１２〜１５重量％、微小粒状のガラスビーズが４５〜５０重量％添加されている。

また、本発明の導電性部材は、低分子量のＰＰＳを必須成分とし、総重量を基準として、微細粒状のカーボンブラックが１２〜１５重量％、微小粒状のガラスビーズが４５〜５０重量％添加されている成形用樹脂組成物を金型により成形して形成されている。

さらに、本発明の静電アクチュエータは、複数の電極が配列された電極面を有する固定子と、中空部を有する略直方体とされた可動子本体の前記固定子の電極面に対向させる面に断面凸状の複数の帯状電極が微細加工された可動子とを備えた静電アクチュエータであって、少なくとも前記可動子は、低分子量のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を必須成分とし、該成形用樹脂組成物を構成する組成物の総重量を基準として、微細粒状のカーボンブラックが１２〜１５重量％、微小粒状のガラスビーズが４５〜５０重量％添加された成形用樹脂組成物を金型により成形し形成されている。

本発明の成形用樹脂組成物によれば、低分子量の可塑性樹脂であるＰＰＳを使用することで、成形時において金型内における流動性を確保し、成形性を向上させることができ、しかも、前記低分子量のＰＰＳに対しこの成形用樹脂組成物の総重量を基準として１２〜１５重量％の添加した微細粒状のカーボンブラックにより、成形品の表面抵抗を低抵抗値とすることが可能となり、また、前記組成物の総重量を基準として４５〜５０重量％添加した微小粒状のガラスビーズにより、成形品の微細形状への転写性、成形性をさらに向上させることが可能となり、生産性を高めることができる。

また、本発明の導電性部材は、前述の成形用樹脂組成物を金型により成形して形成されることにより、表面抵抗が低抵抗値で安定し、微細形状の転写性及び成形性（寸法精度）も良好で所期の性能を確実に得ることができる導電性部材となる。

そして、本発明の静電アクチュエータは、前述の成形用樹脂組成物で金型成形されることによって、可動子の表面抵抗が低抵抗値で安定したもの、具体的には、中空部を有する略５ｍｍ角の直方体に形成した導電性部材の一対の対向面間における表面抵抗値を３５０Ω以下の低抵抗としうる成形用樹脂組成物となり、また、前記可動子の断面凸状とされた微細形状の帯状電極の転写性及び成形性（寸法精度）も良好で所期の性能を確実に得ることができる静電アクチュエータとなる。

本実施形態における成形用樹脂組成物１は、低分子量のＰＰＳ２を必須の組成物とする成形用樹脂組成物１であって、この成形用樹脂組成物１の総重量を基準として、微細粒状のカーボンブラック（図示せず）が１２〜１５重量％、微小粒状のガラスビーズ３が４５〜５０重量％添加されている。

本実施形態の成形用樹脂組成物１の必須の組成物として、低分子量のＰＰＳ２を用いることで、例えば射出成型の際に金型９（図６参照）に形成されたキャビティを流れる際の流動性を良好とすることができ、成形品としての部材のヒケや反りの発生の原因を１つ回避することが可能となる。

また、本実施形態の成形用樹脂組成物１から成形された部材は、添加された微細粒状のカーボンブラックによって導電性が付与され、導電性部材５として機能するものとなる。

そして、前記カーボンブラックの添加量を、該成形用樹脂組成物１の総重量を基準として１２〜１５重量％とすることで、後述するように、図２に示すような中空部６を有する略５ｍｍ角の直方体に形成した導電性部材５の、一対の対向面間における表面抵抗値を３５０Ω以下で安定した低抵抗とすることができることがわかった。なお、前記抵抗値の測定は、金メッキが施された２枚の端子間に測定対象の部品を位置させ、３００ｇのばね圧を一方の端子の側から加えて、前記部品を前記２枚の端子間に挟持した状態で測定している（以下、同じ）。

また、微小粒状のガラスビーズ３を該成形用樹脂組成物１を構成する組成物の総重量を基準として４５〜５０重量％添加することで、図１に示すように、添加された微小粒状のガラスビーズ３が微細加工を施すための金型９の細部に供給されることにより、成形品の微細形状への転写性、成形性をさらに向上させることが可能となり、生産性を向上させることができることがわかった。

図３は、低分子量ＰＰＳ２を必須の組成物とし、特に、導電性（低抵抗）を担保すべくカーボンブラックを添加し、成形性を担保すべくガラスビーズ３を添加した本実施形態の成形用樹脂組成物１の前記カーボンブラック及びガラスビーズ３のそれぞれの添加重量％を導くための試験結果を示す表である。

本試験では図中、試料Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．５に示す５つの試料を用い、それぞれの試料について、図２に示すような中空部６を有する略５ｍｍ角の直方体の本体の一表面に断面凸状の複数の帯状突起が所定ピッチに微細加工された導電性部材５を、金型９により射出成形し、前記導電性部材５のヒケや反りの発生の有無（成形性）や前記断面凸状の複数の帯状突起の微細加工（表面転写）状態（以下、転写性）を検査するとともに、中空部６を有する略５ｍｍ角の直方体に形成した導電性部材５の、前記微細加工が施されていない一対の対向面間における表面抵抗値（Ω）を測定した。

なお、本試験に用いた試料Ｎｏ．１及びＮｏ．２は市販品の成形用樹脂組成物１であり、試料Ｎｏ．１はＤＩＣ製ＣＺＥ−１２００、Ｎｏ．２はＤＩＣ製フェルール用ＰＰＳ２である。前記試料Ｎｏ．１についてはカーボンブラック、ガラスビーズ３の添加は一切なく、試料Ｎｏ．２については、カーボンブラックの添加はないが、ガラスビーズ３は平均粒径１μmとする微細粒状のガラスビーズ３が７５重量％添加されている。また、試料Ｎｏ．３は、低分子量のＰＰＳ２に３５〜４０ｎｍの微細粒径のカーボンブラックが１５重量％添加されている。試料Ｎｏ．４は、前述の試料Ｎｏ．２の成形用樹脂組成物１を基材として、最終的に、３５〜４０ｎｍの微細粒径のカーボンブラックが１５重量％、平均粒径１μmのガラスビーズ３が４０重量％添加されている。そして、試料Ｎｏ．５は、低分子量のＰＰＳ２に３５〜４０ｎｍの微細粒径のカーボンブラックが１２．４重量％、平均粒径３μmの微小粒径のガラスビーズ３が４８．２重量％添加されている。

１：ガラスビーズ３の好適な添加重量％についての考察

図３に示すように、ガラスビーズ３を４８．２重量％添加した試料Ｎｏ．５及び７５重量％添加した試料Ｎｏ．２はヒケや反りも発生せず成形性も良好で、表面転写状態も良好であったのに対し、ガラスビーズ３を４０重量％添加した試料Ｎｏ．４は成形性に問題が発生し、ガラスビーズ３を全く添加しなかった試料Ｎｏ．１及び試料Ｎｏ．３は成形性、転写性ともに悪かった。

図４は、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するガラスビーズ３の適正値を得るべく、ガラスビーズ３の含有量と成形品である導電性部材５の成形性及び転写性の観察結果から、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するガラスビーズ３の適正値を得るためのグラフである。なお、図中波線は予想線である。

この図４から、成形品としての導電性部材５のヒケや反り、表面転写状態が製品として支承がないと判断されるのは、ガラスビーズ３を４５重量％以上添加した場合であることがわかった。また、ＰＰＳ２にカーボンブラックを十分な導電性を得られる程度に添加する組成物の場合、ガラスビーズ３は５０重量％添加が限界であると考えられるため、本試験の結果から、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するガラスビーズ３の適正値としては、４５〜５０重量％であると判断した。

２：カーボンブラックの好適な添加重量％についての考察

図３に示すように、低分子量ＰＰＳ２に対し、カーボンブラックを１５重量％添加した試料Ｎｏ．３は表面抵抗が１９３Ωであり、また、同じ低分子量ＰＰＳ２にガラスビーズ３４８．２重量％、カーボンブラックを１２．４重量％添加した試料Ｎｏ．５は表面抵抗値が３２０Ωであった。

図５は、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するカーボンブラックの適正値を得るべく、カーボンブラックの含有量と成形品である導電性部材５の一対の対向する表面間抵抗値の観察結果から、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するカーボンブラックの適正値を得るためのグラフである。なお、図中波線は予想線である。

ところで、中空部６を有する５ｍｍ角の略直方体に形成した導電性部材５の一対の対向面間における表面抵抗値を３５０Ω以下の低抵抗とするニーズがある。

そこで、前記抵抗値の閾値を３５０Ωとして前記図５を見ると、３５０Ω以下の低抵抗が得られるのは、カーボンブラックを１２重量％以上添加した場合であることがわかった。また、ＰＰＳ２にカーボンブラックを十分な導電性を得られる程度に添加する組成物の場合、カーボンブラックを１５重量％以上添加すると、ＰＰＳ２が流動性を失い、成形不可となる。よって、カーボンブラックは１５重量％添加が限界であると考え、本試験の結果と合わせて、本実施形態の成形用樹脂組成物１に添加するカーボンブラックの適正値としては、１２〜１５重量％であると判断した。

次に、前述の成形用樹脂組成物１を金型９により成形して形成された導電性部材５として、静電アクチュエータの可動子１２を例にして説明する（図６参照）。

本実施形態の静電アクチュエータの可動子１２は、中空部６を有する略直方体とされた可動子本体１４を有しており、この可動子１２が搭載される静電アクチュエータの固定子に形成された複数の電極が配列された電極面に対向する面には、断面凸状の複数の帯状電極１１が金型９を用いた射出成形により、前記本体１４と一体に微細加工されて形成されている。

本実施形態の静電アクチュエータの可動子１２を構成する成形用樹脂組成物１は低分子量のＰＰＳ２からなり、この成形用樹脂組成物１の総重量を基準として、前記ＰＰＳ２が３５〜４３重量％、３０〜４０ｎｍの微細粒状のカーボンブラックが１２〜１５重量％、１〜５μmの微小粒状のガラスビーズ３で平均粒径を３μmとするガラスビーズ３が４５〜５０重量％の組成比で添加されている。より具体的には、前記低分子ＰＰＳ２がこの成形用樹脂組成物１を構成する組成物の総重量を基準として３９．４重量％、同じく、カーボンブラックが１２．４重量％、ガラスビーズ３が４８．２重量％添加されている。

また、前記可動子１２の中空部６を有する直方体とされた本体１４は略５ｍｍ角の直方体に形成されており、前記可動子１２の前記帯状電極１１は、その高さ寸法を３０μm、幅寸法を３０μm、隣位する電極間ピッチを６４μmとして形成されている。

このように、前記成形用樹脂組成物１を金型９により射出成形して形成された可動子１２は、前記成形用樹脂組成物１の総重量を基準として４８．２重量％添加した微小粒状のガラスビーズ３が、射出成形により、微細形状の金型９部分に前記低分子量のＰＰＳ２に添加された状態で供給されるため（図１参照）、成形品としての前記可動子１２の本体１４の表面にヒケや反りが発生することもなく、また、断面凸状の帯状電極も欠損部分が生じることもなく、成形品の微細形状への転写性、成形性の良好な成形品となる。このように、転写性、成形性が良好になればその生産性も高まる。さらに、前記成形用樹脂組成物１を構成する組成物の総重量を基準として１２．４重量％添加した微細粒状のカーボンブラックにより、成形品としての可動子１２の表面抵抗を３５０Ω以下（具体的には３２０Ω）の低抵抗値とすることができた。

そして、このように帯状電極１１の転写性も良好で、成形性（寸法精度）も良く、表面抵抗が低抵抗値で安定した可動子１２を有する静電アクチュエータは、所期の性能を確実に得ることができる静電アクチュエータとなる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の成形用樹脂組成物に添加された微小粒状のガラスビーズが、金型の微細加工を施すための細部に供給された状態を示す断面模式図成形用樹脂組成物の転写性、成形性、表面抵抗値を測定するための導電性部材を示す斜視図本発明の成形用樹脂組成物のカーボンブラック及びガラスビーズのそれぞれの添加量を導くための試験結果を示す表本発明の成形用樹脂組成物に添加するガラスビーズの添加量に関する適正値を得るためのグラフ本発明の成形用樹脂組成物に添加するカーボンブラックの添加量に関する適正値を得るためのグラフ本発明の成形用樹脂組成物を流し込む金型の要部形状と、この金型により成形される部材の要部形状とを示す斜視図従来の成形用樹脂組成物に添加されたガラスファイバーが、金型の微細加工を施すための細部にまで供給され難かった状態を示す断面模式図

符号の説明

１成形用樹脂組成物
２ＰＰＳ
３ガラスビーズ
５導電性部材
６中空部
９金型
１０溝
１１帯状電極
１２可動子
１３ガラスファイバ
１４可動子本体

Claims

低分子量のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を必須の組成物とする成形用樹脂組成物であって、総重量を基準として、微細粒状のカーボンブラックが１２〜１５重量％、微小粒状のガラスビーズが４５〜５０重量％添加されてなることを特徴とする成形用樹脂組成物。
請求項１に記載の成形用樹脂組成物を金型により成形して形成されていることを特徴とする導電性部材。
複数の電極が配列された電極面を有する固定子と、中空部を有する略直方体とされた可動子本体の前記固定子の電極面に対向させる面に断面凸状の複数の帯状電極が微細加工された可動子とを備えた静電アクチュエータであって、少なくとも前記可動子は、請求項１に記載の成形用樹脂組成物を金型により成形し形成されていることを特徴とする静電アクチュエータ。