JPH07112354B2

JPH07112354B2 - 静電アクチユエータ

Info

Publication number: JPH07112354B2
Application number: JP61241244A
Authority: JP
Inventors: 英悟川上; 信男渡辺; 弘米田; 博康能瀬; 哲哉矢野; 智司小俣; 聡湯浅; 恭彦石渡; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPS6395861A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は静電力を用いて可動子を移動させる静電アクチ
ユエータに関するものである。

［従来の技術］従来のアクチユエータは主として電磁力を利用したもの
であり、その特質上電磁コイルや永久磁石等を備えなけ
ればならず、構造が複雑で、また消費電力も非常に大き
いものであつた。このため、アクチユエータよりの発熱
量も大きかつた。

このため、これらの点を解決するため、電磁力に変えて
静電力を利用したものとして、エレクトレツトを用いた
同期モータ（例えば実開昭57−98191号等）が提案され
ている。このような静電力を利用したアクチユエータの
駆動力は、印加電圧（Ｖ）の２乗に比例し、固定子と可
動子間距離（ｄ）に反比例することがわかつている。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、エレクトレツトタイプのアクチユエータはエレ
クトレツトを用いなければならず、電機子を小型化する
のは難かしく、電極の大きさや距離ｄについても充分考
慮されているとは言えないものであつた。

更にエレクトレツトの作成には、特殊な工程が必要なた
めコストアツプが避けられなかつた。

［問題点を解決するための手段］本発明は上述の問題点を解決することを目的として成さ
れたもので、小型かつ構成の簡単な廉価なアクチユエー
タを提供するため本発明の一実施例は以下の構成を備え
る。

即ち、複数の電極を所定の間隔で配設した固定子と、該
固定子の電極配設面と一定の間隙において該固定子の電
極面対向面に所定間隔で配設された電極を有する固定子
との間隔を保つて相対的に移動可能な可動子を備える。

［作用］以上の構成において、固定子の電極が３以上の複数相に
接続され、該相に順次一定量ずつ位相が偏移する電圧を
印加し、固定子と可動子間の電極に発生する吸引力によ
り可動子を移動させる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

［第１実施例］第１図は本発明に係る一実施例の斜視図であり、図中、
１は固定子でその表面に電極２が形成されている。本実
施例においては、固定子１にはガラスを使用し、その表
面に電極パターンを蒸着して形成している。この電極の
パターニングはエツチング等、種々の方法を取ることが
できる。また、固定子１はガラスに限るものではなく、
絶縁性のあるものであればプラスチツクスやセラミツク
ス等であつてもよい。なお、電極にはCrを用いている
が、Ag,Au,Al,Cu等の各種導電性金属やTi,Ta（タンタ
ル）等の高融点金属を用いてパターニングしてもよい。

また、３は固定子１の対向面に該固定子１と同様の電極
を備えた可動子であり、本実施例では可動子３としてガ
ラスを用いている。この可動子３はガラスに限るもので
はなく、絶縁性を有するものであればよくフエノール樹
脂等のプラスチツクスやセラミツクス等で形成すること
もできる。

可動子３の電極パターンの例を第２図に示す。可動子３
の電極９は図示の如く一定の間隔を有するスリツト状に
形成されている。なお、８はこの電極９を所定電位に保
つためのリード線である。

この可動子３と固定子１間は、不図示の両者を所定間隙
に保持するための保持手段により一定間隙に保たれ、図
の矢印Ａ又は矢印Ｂ方向に移動可能に構成されている。

本実施例においては、固定子１の電極２のパターン幅を
30μｍ、パターンピツチを80μｍに形成し、可動子３の
電極９のパターン幅を30μｍ、パターンピツチを60μｍ
として固定子１と可動子３とのパターンピツチの比を4;
3とし、固定子１と可動子３との間の間隙は10μｍとし
ている。これは、可動子３の電極のピツチを固定子１の
電極のピツチと多少ずらしておくと始動性がよくなるた
めである。このパターンピツチ及び間隙を微小化するこ
とにより、可動子３上に発生するトルクはより大きなも
のとなる。

また、第１図の４は固定子１表面の電極に所定の電圧を
印加するための駆動回路であり、駆動回路４よりは図示
の如くφA5,φB6,φC7の３相の駆動出力があり、各相は
順次図示の如く交互に電極２に接続されている。そして
可動子３の電極は接地電位に保持されている。

この駆動回路４による可動子１の電極への電圧印加タイ
ミングを第３図（ａ），（ｂ）に示す。

ここで第３図（ａ）は、各相（各電極）に（0/＋Ｖ）Ｖ
のパルス状電圧を印加した場合、第３図（ｂ）は（＋V/
−Ｖ）Ｖの交流電圧を印加した場合を示している。

φA5,φB6,φC7の各相に第３図（ａ）に示すようなパル
ス状の電圧（横軸は時間ｔを表わす）を加えると、固定
子１の＋Ｖの電圧のかかつている電極と、可動子３の電
極９との間に吸引力が働き、可動子３は印加電圧の相順
の方向（今の場合、第１図の矢印Ａの方向）に印加電圧
の周波数に同期して駆動される。第３図（ｂ）に示す交
流電圧を印加しても同様である。

但し、相順はA,,B,,C,,A…（￣は180゜位相のず
れたものを意味する）が望ましい。逆方向（矢印Ｂ方
向）に可動子３を動かすには、印加電圧の相順を逆にし
てやればよく、実施例の場合、３相のうちの２相を入れ
換えてやればよい。また、相数は移動電界を発生させら
れるものであれば何相でも構わない。

［第２実施例］固定子１と可動子３の所定間隔に保持する保持手段を備
えた本発明に係る他の実施例を第４図、第５図に示す。
ここで、第４図は側面断面図、第５図は正面断面図を示
す。

図中、10は非導電性材料より成るビーズであり、外径約
50μｍのガラスを用いている。本例においては固定子１
又は移動子３上の電極パターンは埋込型となつており、
固定子１表面をビーズ10が自由に回動可能に形成されて
いる。

以上の構成において、ビーズ10により、固定子１と可動
子３間の微小ギヤツプを保持しつつ可動子３が移動可能
である。

［第３実施例］更に本発明に係る他の実施例を第６図（Ａ），（Ｂ）に
示す。

第６図（Ａ）は斜視図、第６図（Ｂ）はそのＡ−Ａ面断
面図であり、１は第１図と同様のガラス等の表面に銅、
クロム等の電極がパターニングされた固定子で、アルミ
ニウム等の導電性材料で作られた基板20の中央に接着固
定される。基板20は第２図で示した可動子３の案内を行
なう側板24,25を有する。22a,22bはリテイナーで、基板
20の側板24,25と固定子１の間にそれぞれ置かれ、導電
性のボール23の間隔を一定に保つ。ボール23は、その直
径から固定子１の厚みを差し引いた距離に固定子１と可
動子３のギヤツプを転動・保持するとともに、接地電位
につながれた基板20と可動子３の電極９（第２図）との
導通をとる役目を果たし、第２図におけるリード線８を
不要にする。

なお、第６図（Ａ）においては、固定子１及び、可動子
３の電極は不図示としているが、第１図、第２図と同様
に配設されている。

以上の構成によりボール23の良好な転動状態を維持しつ
つ固定子１と可動子３間の間隙を狭くすることができ
る。固定子１と可動子３の間隙はボール23の大きさに影
響される。しかし、ボール23が良好に転動するために
は、ある程度の大きさがあつたほうがよく、このため本
例ではボール23の外径800μｍ、固定子１の厚さ790μｍ
とし、間隙10μｍを実現している。

なお、以上の説明は全く可動子の片側のみに固定子があ
るもので行なつたが、両側にあつてももちろん構わな
い。両側式とすることで駆動力を２倍にすることができ
る。

以上説明したように、固定子１と可動子３の電極をパタ
ーニングで作成し、可動子をビーズやボールを介して支
持することにより以下に示すような効果が得られる。

（１）電極をパターニングで作成するとともに、固定子
と可動子のギヤツプの微小化により、小型で薄形のアク
チユエータが可能となる。

（２）ギヤツプの微小化に伴い、印加電圧が低減でき、
より消費電力の少ないアクチユエータが可能である。

（３）可動子として、エレクトレツトのような特殊な材
料は必要なく、ガラスやフエノール樹脂のような安価な
誘電材料でよい。

（４）部分的に電極をパターニングすることにより、カ
ードやシートそのものを可動子とするような搬送システ
ムを構築できる。

（５）静電力で駆動するため、消費電力が極めて少なく
て済み、ジユール熱による発熱のおそれもない。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、特殊な材料でな
く、安価な誘導材料によつて低消費電力の静電アクチユ
エータを提供できる。

特に固定子の電極が３以上の複数相に接続され、該相に
順次一定量ずつ位相が偏移する電圧を印加し、該固定子
と前記可動子間の電極に発生する吸引力により前記可動
子を移動させるようにしたことにより、特別の電圧波形
を与えることなくスムーズな起動及びその後の移動が達
成できると共に、容易に移動方向を制御することができ
る。

しかも、固定子と可動子との間に転動部材を配置したこ
とにより、特に駆動力に大きな影響を有する固定子と可
動子の間隙を容易に所定間隙に維持することができる。
更に、極めて容易に微小間隔が実現でき、効率の良い静
電アクチユエータが実現できる。また、一部に負荷が偏
るようなこともなく、且つ可動子の滑らかな移動が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の斜視図、第２図は本実施例の可動子の電極パターンを示す図、第３図（ａ），（ｂ）は本実施例の電極への印加電圧駆
動タイミングチヤート、第４図、第５図は本発明に係る他の実施例の断面図、第６図（Ａ）は本発明に係る更に他の実施例の一部切欠
斜視図、第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）のＡ−Ａ面断面図である。図中、１……固定子、2,9……電極、３……可動子、４
……駆動回路、10……ビーズ、20……基板、22a,22b…
…リテーナ、23……ボールである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米田弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者能瀬博康東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者矢野哲哉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小俣智司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者湯浅聡東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者石渡恭彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者新部正人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献米国特許3629624（ＵＳ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電極を所定の間隔で配設した固定子
と、少なくとも一部は上記固定子の電極の間隔とは異なる所
定の間隔で形成された電極の配設された可動子と、前記固定子の電極と前記可動子の電極を対向させて、該
固定子と可動子との間を一定の間隙に保つ転動部材から
構成され前記転動部材により前記固定子と前記可動子との間隙を
保持すると共に、前記固定子の電極が３以上の複数相に
接続され、該相に順次一定量ずつ位相が偏移する電圧を印加し、該固定子と前記可動子間の電極に発生する吸引力により
前記可動子を移動させるようにしたことを特徴とする静
電アクチユエータ。
【請求項２】前記固定子の電極は３つの相に接続され、
各相への電圧の印加は順次120度ずつ位相が偏移してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電ア
クチユエータ。
【請求項３】可動子電極を接地電位とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の静電アクチユエータ。