JPH04200284A

JPH04200284A - フィルムアクチュエータ

Info

Publication number: JPH04200284A
Application number: JP2332621A
Authority: JP
Inventors: Shinji Konno; 今野　信次; Masayoshi Takada; 真好高田
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、フィルムアクチュエータに関するものであり
、詳しくは、湿度の影響を受けることなく正確に作動し
得るように改良されたフィルムアクチュエータに関する
ものである。

〔従来の技術〕

フィルムアクチュエータは、絶縁性支持体に帯状電極を
所定間隔で並べた固定子と絶縁性フィルムに抵抗体層を
設けた移動子から成り、当該固定子と当該移動子とが接
するように配置して構成されている。そして、静電気の
作用により、移動子を瞬間的に浮上させて摩擦を防止し
ながら移動子を移動させるものであり、静電アクチュエ
ータとも呼ばれる（平成元年度電気学会全国大会講演予
稿集６−１９１．日経メカニカル１９８９．５゜２９．
１１２〜１１３ページ等）。

フィルムアクチュエータは、電極やギャップの寸法を小
さくすることにより力密度を大きくでき、また、小型化
し易いという特徴を有する。そのため、フィルムアクチ
ュエータは、ワードプロセッサやファクシミリ等におけ
る用紙搬送機構のような小型駆動装置、その他の微小な
機械システムの駆動装置として応用されることが期待さ
れている。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、上記のフィルムアクチュエー
タの作動原理の説明図である。

図中、（１）は絶縁性支持体、（２）は帯状電極、（３
）は固定子、（４）は絶縁性フィルム、（５）は抵抗体
層、（６）は移動子、（７）〜（９）は電線を示す。

先ず、第１図（ａ）に示すように、電線（７）に正、電
線（８）に負の電圧を印加する。これにより、電線（７
）に接続した電極に存する電荷■と電線（８）に接続し
た電極に存する電荷■の電位差により、抵抗体層（５）
に電流が流れ、移動子（６）の絶縁性フィルム（４）と
抵抗体層（５）の境界に電荷が誘導されて平衡状態とな
る。この電荷は、第１図（ｂ）の点線で示した鏡像電荷
で置き換えることができる。そして、この電荷■、■の
極性は、それぞれ電極■、■の極性と異な・るので、第
１図（ｂ）の状態では移動子（６）は固定子（３）に吸
引されている。

次に、第１図（ｃ）に示すように、電線（７）に負、電
線（８）に正、電線（９）に負の電圧を印加する。これ
により、電極内の電荷は、瞬時に移動できるが、抵抗体
層（５）に誘導された鏡像電荷は、抵抗値が高いため、
直ぐには移動できない。その結果、移動子（６）と固定
子（３）には反発力が発生する。反発力が発生すること
により、固定子（３）と移動子（６）の間の摩擦か減少
し、電線（９）に電圧を印加した結果生じる電荷■と鏡
像電荷■によって、進行方向の駆動力が発生する。

第１図（ｄ）は、上記の駆動力により、電極１ピッチ分
右方向に移動した結果を示している。

上記の移操作を１つずつ電極をずらしながら行うことに
より、移動子（６）を連続的に移動させることができる
。そして、左方向に移動させる場合には、電線（９）に
正の電圧を印加すればよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、フィルムアクチュエータは、未だ研究段
階にあり、実用化のためには、各要素の詳細を検討しな
ければならない状況にある。

特に、抵抗体層の抵抗率が大きすぎる場合には、移動子
に電荷を誘導するのに時間を要し、また、抵抗率が小さ
すぎる場合には、発生する電荷が瞬時に消滅してアクチ
ュエータが正しく動作しなくなるという問題がある。ま
た、抵抗体層の抵抗値は、湿度の影響を受は易いという
問題がある。

従って、フィルムアクチュエータの実用化のためには、
適切な抵抗率を有し、信頼性の高い抵抗体層が必要であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上記実情に鑑み、種々検討を重　、ねた
結果、特定の構成より成る抵抗体層の採用により、上記
の問題を一挙に解決し得るとの知見を得た。

本発明は、上記知見を基に完成されたものであり、湿度
の影響を受けることなく、且つ、正確に作動し得るよう
に改良されたフィルムアクチュエータの提供を目的とす
るものである。

本発明の上記目的は、本発明に従い、絶縁性支持体に帯
状電極を所定間隔で並べた固定子と絶縁性フィルムに抵
抗体層を設けた移動子から成り、当該固定子と当該移動
子とが接するように配置して成るフィルムアクチュエー
タにおいて、抵抗体層が、比表面積５０ｍ２／ｇ以上の
透明導電性粒子を０．１〜１．０ｇ／ｍ２の範囲で含有
して成ることを特徴とするフィルムアクチュエータによ
り容易に達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のフィルムアクチュエータの基本的構成は、前記
の公知のものと同じであり、絶縁性支持体に帯状電極を
所定間隔で並べた固定子と絶縁性フィルムに抵抗体層を
設けた移動子から成る。

先ず、固定子（３）について説明する。

固定子（３）は、絶縁性支持　体（１）に帯状電極（２
）を所定間隔で並べて構成される。

固定子（３）を構成する絶縁性支持体（１）は、絶縁性
材料より成るフィルムやシート等より構成される。

本発明において絶縁性材料は、通常、体積抵抗が１０１
３Ωｃｍ以上、好ましくは、１０１５Ωｃｍ以上のもの
を指す。

絶縁性材料としては、特に制限はなく、絶縁性の良好な
セラミックスや各種の樹脂を使用することができる。絶
縁性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩
化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリブタジェ
ン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール系樹
脂等が挙げられる。好ましい絶縁性樹脂は、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂である。

絶縁性支持体（１）に設けられる帯状電極（２）は、絶
縁性支持体（１）表面に並べて設けても、または、絶縁
性支持体（１）中に埋設して設けてもよい。また、帯状
電極（２）の間隔は、特に限定されるものではないが、
通常０．１〜２ｍｍであり、フィルムアクチュエータの
発生力、駆動電圧等の駆動性能を向上させる為には帯状
電極（２）の間隔の微細化が望ましい。

次に、移動子（６）について説明する。

移動子は、絶縁性フィルム（４）に抵抗体層（５）を設
けて構成される。

絶縁性フィルム（４）としては、固定子（３）を構成す
る前記の絶縁性樹脂と同様の樹脂より成るフィルムが使
用さ糺る。移動子（６）を構成する絶縁性フィルム（４
）として、特に好ましいフィルムは、密度、曲げ弾性率
、耐皺性等の点からポリエチレンテレフタレートフィル
ムである。絶縁性フィルム（４）の厚さは、１０〜２０
０μｍであり、好ましくは、絶縁性支持体（１）に並へ
た帯状電極（２）のピッチをＰとし、帯状電極（２）の
表面と絶縁性フィルム（４）と抵抗体層（５）との境界
面との距離をＧとした場合、絶縁性フィルム（４）の厚
さは、０．１５　＜Ｇ／Ｐ　＜　０゜４の関係を満足す
る範囲とするのがよい。

本発明においては、移動子（６）を構成する抵抗体層（
５）は、透明導電性粒子を含有する樹脂層より成る。

本発明において上記の導電性は、通常、比抵抗が１Ｏ−
２〜１０２Ω印、好ましくは、１０−１〜ｌＯΩｃｔ［
ｌの導電性を指す。

本発明における透明導電性粒子は、比表面積５０ｍ２／
ｇ以上でなければならず、また、後記する樹脂中の含有
量０．１〜１，０ｇ７ｍ２の範囲でなければならない。

すなわち、フィルムアクチュエータを安定的に動かすた
めには、抵抗体層（５）の表面固有抵抗が１０１２〜１
０１５９７口の範囲にすることが必要であり、そのため
に、本発明では、比表面積５０ｍ２／ｇ以上の透明導電
性粒子を使用し、樹脂中の含有量を０．１〜１．０ｇ／
ｍ２の範囲とするのである。

透明導電性粒子としては、一般的には、透明な導電性金
属酸化物の粒子が使用される。具体的には、酸化インジ
ウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどの金属
酸化物が挙げられる。

透明導電性粒子は、樹脂（バインダー）中に分散され、
絶縁性フィルムの一方の面に塗布されて抵抗体層（５）
を構成する。

上記の樹脂としては、フェノキシ樹脂、塩ビ／酢ビ共重
体、ポリエステル、ポリウレタン、セルロース、ポリサ
ルフォン、ポリビニールブチラール、アクリルブタジェ
ンスチレン共重合体、アクリルスチレン共重合体、ポリ
カーボネート樹脂等が挙げられる。

塗布方法としては、特に限定されるものではないが、通
常、グラビアロール、ダイ、リバースロール、バーコー
ター等を用いて行われる。この際、テトラヒドロフラン
等の適宜の溶剤が使用される。

そして、乾燥後の塗布厚さとしては、移動子（６）の透
明性を維持するなどの点から、１〜５μの範囲とするの
がよい。

抵抗体層（５）を設ける方向は、移動子（６）の固定子
（３）と接する面または他方の面の何れでも可能である
が、好ましくは、後者の面上が望ましい。

本発明のフィルムアクチュエータは、上記のようにして
構成された固定子（３）と移動子（６）から成り、公知
のフィルムアクチュエータと同様の作動原理に従って駆
動される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

なお、以下の例においては、次の材料を使用した。

（１）移動子の絶縁性フィルムポリエチレンテレフタレートフィルム（ダイヤホイル社
製、５−２５、厚さ２５μｍ）（２）抵抗体層の透明導
電性粒子透明導電性粒子（アンチモン含有酸化錫超微粒子、比抵
抗ＩＯΩｃｍ、比表面積１００ｍ”／　ｇ、平均粒子径
約１００人）（３）抵抗体層の樹脂ポリウレタン樹脂（ニスティン５７０８、グツドリッチ
社製）（４）塗布溶剤テトラヒドロフラン実施例１移動子の絶縁性フィルムの一方の面に、下記組成のアン
チモン含有酸化錫組成物を塗布して乾燥し、移動子を作
製した。塗布量は、アンチモン含有酸化錫の量が０．１
ｇ／ｍ２となるようにマイクログラビアロールで調整し
た。

アンチモン含有酸化錫　　　　　　１重量部ポリウレタ
ン樹脂　　　　　　　８３重量部塗布溶剤　　　　　　
　　　　　１６重量部得られた移動子の抵抗体層の表面
固有抵抗率を測定したところ（測定器は、アトパンテス
ト社製の超高抵抗計、Ｒ８３４０Ａを使用した。測定条
件：２３℃、５０％）、３．０Ｘ１０”Ω／口であった
。

また、上記の抵抗体層を強制的に加湿させた状態（２３
℃、８０％）で表面固有抵抗率を測定（測定器は上記と
同様）したところ、２．８Ｘ１０１４Ω／口であり、湿
度の影響は殆どなかった。

また、帯状電極のピッチが０．４ｍｍの固定子（ポリエ
チレンテレフタレートフィルム使用）を用いて、第１図
（ａ）〜（ｄ）に示す要領で駆動したところ、移動子は
円滑に移動した。

上記において、電圧の印加パターンは、第１図（ｂ）に
おける電線（７）、（８）のそれぞれに、負、正の電圧
を印加する時間を４５０ｍ５、第１図（ｃ）における電
線（７）、（８）、（９）のそれぞれに、負、正、負の
電圧を印加する時間を５０ｍｓとした。電圧印加周波数
２Ｈｚにおいて、移動子が０．８　ｍｍ／　ｓで移動す
るのが確認された。

実施例２アンチモン含有酸化錫組成物組成物を下記のように変更
した他は、実施例１と同様にして移動子を作成した。塗
布量は、アンチモン含有酸化錫の量が０．２　ｇ　７ｍ
２となるように調整した。

アンチモン含有酸化錫　　　　　１．５重量部ポリウレ
タン樹脂　　　　　　　８２重量部塗布溶剤　　　　　
　　　　　１６．５重量部得られた移動子の抵抗体層の
表面固有抵抗率について、実施例１と同様にして測定し
たところ、５Ｘ１０”Ω／口であった。

また、実施例１と同様にして移動子を駆動したところ、
円滑に移動するのが確認された。

比較例１アンチモン含有酸化錫組成物組成物を下記のように変更
した他は、実施例１と同様にして移動子を作製した。塗
布量は、アンチモン含有酸化錫の量が０．０５　ｇ　７
ｍ”となるように調整した。

アンチモン含有酸化錫　　　　　０．５重量部ポリウレ
タン樹脂　　　　　　８３．５重量部塗布溶剤　　　　
　　　　　　　１６重量部得られた移動子の抵抗体層の
表面固有抵抗率について、実施例１と同様にして測定し
たところ、４．７Ｘ１０１６Ω／口であった。

また、実施例１と同様にして移動子を駆動したところ、
移動子は移動しなかった。

比較例２アンチモン含有酸化錫組成物組成物を下記のように変更
した他は、実施例１と同様にして移動子を作製した。塗
布量は、アンチモン含有酸化錫の量が１．５　ｇ　７ｍ
２となるように調整した。

アンチモン含有酸化錫　　　　　４．０重量部ポリウレ
タン樹脂　　　　　　８０．０重量部塗布溶剤　　　　
　　　　　　　１６重量部得られた移動子の抵抗体層の
表面固有抵抗率について、実施例１と同様にして測定し
たところ、１．０Ｘ１０’Ω／口であった。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、湿度の影響を受けず、且
つ、正確に作動し得るフィルムアクチュエータが提供さ
れる。しかも、本発明によれば、抵抗体層に透明導電性
粒子を使用したことから、フィルムアクチュエーターを
透明なものとすることも出来る。

よって、本発明は、フィルムアクチュエータの実用化に
寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、フィルムアクチュエータの作
動原理の説明図である。図中、（１）は絶縁性支持体、（２）は帯状電極、（３
）は固定子、（４）は絶縁性フィルム、（５）は抵抗体
層、（６）は移動子、（７）〜（９）は電線を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性支持体に帯状電極を所定間隔で並べた固定
子と絶縁性フィルムに抵抗体層を設けた移動子から成り
、当該固定子と当該移動子とが接するように配置して成
るフィルムアクチュエータにおいて、抵抗体層が、比表
面積５０ｍ＾２／ｇ以上の透明導電性粒子を０．１〜１
．０ｇ／ｍ＾２の範囲で含有して成ることを特徴とする
フィルムアクチュエータ。