JPH0833359A

JPH0833359A - 静電アクチュエータの製造方法

Info

Publication number: JPH0833359A
Application number: JP16691394A
Authority: JP
Inventors: Shinji Konno; 信次今野; Hisashi Fukuyama; 尚志福山; Masahiro Yamamoto; 正弘山本; Mitsuaki Nishino; 充晃西野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】固定子の電極を従来法に比べて著しく安価か
つ、大面積化し得るように改良された静電アクチュエー
タを提供することにある。【構成】絶縁性支持体（２）に電極（４）を所定間隔
で並べた固定子（１）と絶縁性薄葉体に正負の電荷を付
与した移動子（２０）とが接するように配置して成る静
電アクチュエータにおいて、前記電極を、導電性微粒子
を含有した導電性インクをグラビア印刷法で形成するこ
とを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電アクチュエータの
製造方法に関するものであり、詳しくは、固定子電極を
極めて安価に製造することができ、かつ大面積化し得る
ように改良された静電アクチュエータの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】静電アクチュエータは、通常、絶縁性支
持体上に電極を所定間隔で並べた固定子と絶縁性フィル
ムのような絶縁性薄葉体に抵抗体層を設けた移動子とか
ら成り、固定子と当該移動子とが接するように配置され
て構成され、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させるものである（特
開平２−２８５９７８号公報等参照）。

【０００３】すなわち、（＋）の駆動電圧、（−）の駆
動電圧、電荷を印加していない状態（アース状態：Ｇ）
を順次切り替えて固定子電極に印加することによって、
移動子の高抵抗体層に静電誘導された電荷との間に作用
するクローン力により移動子が移動するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、静電
アクチュエータの固定子電極の形成方法としては、ポリ
イミド、ポリエステルフィルムなどの絶縁性支持体上に
積層された銅、ＩＴＯ（酸化錫・酸化インジウム）等の
導電性材料からなる薄膜をエッチング法により電極の形
状に仕上げる方法が採用されている。

【０００５】さらに、上記エッチング法よりも容易かつ
安価にファインパターン化し得る固定子電極の形成方法
として、スクリーン印刷法を採用することも提案されて
いる（特開平６−９８５６５号公報等参照）。しかし、
スクリーン印刷法は、ロット当り数百枚程度迄の数の製
造であれば、エッチング法に比べて安価に出来るが、そ
れ以上の大量製造では、安価に製造することは困難であ
り、さらに安価に製造することのできる方法の開発が望
まれていた。

【０００６】また、静電アクチュエータをブラインド等
の窓ガラスに応用する場合は、幅１ｍ以上の透明な大型
固定子電極が必要であるため、電極を大面積化し得る方
法の開発も望まれていた。一方、上記エッチング法およ
び厚膜印刷であるスクリーン印刷法は、電極線の抵抗率
を小さく出来るため移動子への電荷を誘導させる時の時
定数を小さくできるという利点がある。

【０００７】しかしながら、電極形成の量産を考えた場
合は、より容易かつ安価に形成出来る方法であり、ま
た、薄膜印刷法であることが望ましいが、薄膜印刷法に
よる場合は電極線の抵抗率が大きくなるという問題があ
った。本発明者らは、静電アクチュエータの電荷を誘導
させる迄の時定数等を詳細に検討した結果、電極の抵抗
率がある程度大きくても、静電アクチュエータの電極と
して用いることが可能であることを見い出した。

【０００８】ここで、以下に電極の抵抗率を求める概略
の計算例を示す。図７に示すような電極野場合、電極１
組の静電容量（Ｃ）と電極線の抵抗（Ｒ）は、下記式で
示される。

【０００９】

【数１】Ｃ＝ε×Ｐｌ／Ｐ＝εｌＲ＝ρ×ｌ／Ｐ ε：電極間の誘電率Ｐ：電極ピッチｌ：電極長さ ρｓ:電極線の表面固有抵抗率よって、時定数（τ）は、下記式で示される。

【００１０】

【数２】τ＝Ｃ×Ｒ＝ε×ｌ２×ρｓ／Ｐ ρｓ＝Ｐ×τ／ε×ｌ２例えば、Ｐ＝０．１ｍｍ、ｌ＝１００ｍｍの時、τ＜
０．１ｍｓにするためには、ρｓ＜１０⁶Ω／□となる
ため、静電アクチュエータの電極線の表面固有抵抗率
は、１０⁶Ω／□より小さければ、充分駆動可能である
ため薄膜印刷法によっても静電アクチュエータの電極を
形成できることを見い出した。

【００１１】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、固定子の電極を従来法に比べて著し
く安価かつ、大面積化し得るように改良された静電アク
チュエータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の静電アクチュ
エータの製造方法は、上記目的を達成するために、絶縁
性支持体上に電極を所定間隔で並べた固定子と絶縁性薄
葉体に正負の電荷を付与した移動子とが接するように配
置して成る静電アクチュエータの製造方法において、前
記電極を導電性微粒子を含有した導電性インクを用いて
グラビア印刷法により形成することを特徴とするもので
ある。

【００１３】請求項２の静電アクチュエータの製造方法
は、請求項１の静電アクチュエータの製造方法におい
て、導電性微粒子を含有した導電性インクを用いてグラ
ビア印刷法により電極を形成した後、カレンダー処理を
行うことを特徴とするものである。請求項３の静電アク
チュエータの製造方法は、請求項１または２記載の静電
アクチュエータの製造方法において、導電性微粒子とし
て透明な微粒子を用いることを特徴とするものである。

【００１４】請求項４の静電アクチュエータの製造方法
は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の静
電アクチュエータの製造方法において、ランド部周辺部
を絶縁材料で絶縁化処理した上に、導電性インクを積層
して電極の集合線を形成することを特徴とするものであ
る。請求項１の静電アクチュエータの製造方法によれ
ば、グラビア印刷法で固定子電極を形成するため、従来
のエッチング法より安価に、かつ大面積、例えば、１ｍ
幅以上の電極を形成することが可能である。

【００１５】請求項２の静電アクチュエータの製造方法
によれば、導電性微粒子を含有した導電性インクを用い
てグラビア印刷法により電極を形成した後、カレンダー
処理を行うので、印刷された導電性インク中の導電性微
粒子をよりち密に存在させることが出来るので、電極を
より低抵抗化することが可能となる。請求項３の静電ア
クチュエータの製造方法によれば、透明な導電性インク
を用いるため、従来のエッチング法より安価に、かつ大
面積、例えば、１ｍ幅以上の電極を形成することが可能
である。

【００１６】請求項４の構成によれば、固定子電極の３
相ある集合線の１相をスルホール技術を用いることなく
固定子電極を形成できるため、固定子電極をロール状に
形成することも可能となり、また、生産性が高まり、よ
り安価な電極の提供が可能である。

【００１７】

【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。本発明における固定子電
極の作成工程を図１に示す。又、比較のため従来法であ
る、原反フィルムとしてＩＴＯ／ポリエチレンテリフタ
レート（ＰＥＴ）、銅／ポリイミド等の導電性材料を積
層したフィルムをエッチングを主体にして作成する工程
を図８に示す。尚、図１及び図８の作成工程では、乾燥
工程等補助的な工程については、省略してある。図２
は、形成した固定子電極の要部断面図であり、図３は形
成した固定子電極の概略平面図である。

【００１８】まず、本発明方法の特徴は下記の２点であ
る。（１）従来法では、電極サイズにそった枚葉処理であっ
たが、本発明方法によればロールからロールへの連続処
理が可能となり、電極作成速度を著しく向上させること
が可能である。（２）本発明方法によれば高価な導電性材料を積層した
ＩＴＯ／ＰＥＴ等を用いる必要がない。かつ、グラビア
ロールを１ｍ幅以上で製版可能であるので、従来不可能
であった大面積の電極の形成が可能となる。

【００１９】以下、図１に従って、本発明の電極作成工
程を詳細に説明する。本発明で使用する絶縁性支持体と
しては、従来公知のポリエステル、ポリイミド、ポリカ
ーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン
フィルム等の絶縁性フィルムを適宜採用することができ
る。グラビアロールの製版としては、例えば図２及び図
３に記載した電極パターン（４）を１版、電極集合線パ
ターン（５）、（６）及び（７）を２版それぞれ凹版状
に形成する。

【００２０】また、図２及び図３に記載した電極パター
ンは、電極が３相構成の場合を例示しているが、例え
ば、絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与する手段として帯
状電極を用いる場合には２相構成の電極としてもよい。
この２相構成の電極は、静電アクチチュエータ以外に、
導電性支持体又は導電性支持体を保持する静電吸着用電
極として利用することも可能である。

【００２１】グラビアロールに電極パターン又は電極集
合線パターンを形成する手段としては、ダイヤモンド針
を振動させて、セルを形成するヘリオ・クリショグラフ
法、電子ビームでグラビアシリンダーの表面である銅を
蒸発させてセルを形成する電子ビーム彫刻法、ポジフィ
ルムを露光・現像・エッチング工程等でセルを形成する
エッチング法等従来公知の方法を適宜採用することがで
きる。ただし、静電アクチュエータの場合、駆動電圧が
高電圧なので、電極間の耐電圧性を向上させるためには
印刷後の電極線の直線性が重要である。すなわち、例え
ば露光用マスクの網目を小さくする等、直線性確保には
留意が必要である。本実施例においては、４００μｍピ
ッチ（ライン／スペース＝２００／２００μｍ）のファ
インパターンを形成するので、エッチング法を採用し
た。

【００２２】次に導電性インクとしては、カーボンブラ
ック、酸化錫、ＩＴＯ、銀、金等の超微粒子をバインダ
ー樹脂に分散させたものを用いる。分散方法としては、
通常、サンドミル、ロールミル、ボールミル、ホモジナ
イザー等の分散処理装置が使用される。バインダー樹脂
としては、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共
重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロ
ース、ポリサルフォン樹脂、ポリビニールブチラール樹
脂、アクリルブタジエ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。溶媒としては、メチルエチルケトン、テトラヒドロ
フラン、シクロヘキサノン、トルエン等が挙げられる。

【００２３】製造した導電性インクを、図４に示すよう
なグラビア印刷機を用いて絶縁性支持体上に電極パター
ン（４）を印刷する。すなわち、電極パターンを凹版状
に形成したグラビアロール（１０）を、分散した導電性
インク（１１）に一部浸漬回転させ、ブレード（１２）
でインク厚さを調整しながらフィルムに転写する。フィ
ルムの送り速度は、適宜選択することが出来るが、１０
ｍ／分以上と高速にすることも可能である。また、導電
性インクがカーボンブラックのように低抵抗である場合
は、電極集合線（５）及び（６）を電極線（４）と同時
にグラビア印刷してもよい。

【００２４】印刷した導電性インクを乾燥させた後、カ
レンダー処理を行なう。カレンダー処理することにより
印刷した導電性インクがち密になり、電極線の表面抵抗
率が低下するので好ましい。カレンダー処理条件として
は、ロール温度は、５０〜２００℃、ロール線圧は、３
０〜３００ｋｇ／ｃｍ程度の間で、絶縁性支持体、導電
性インクに合わせて適宜選択することが出来る。

【００２５】カレンダー処理した後、さらに電極集合線
（５）及び（６）をグラビア印刷により形成する。その
後、電極のランド部（８）を残して電極表面に、絶縁性
の高い絶縁材料をグラビア印刷により形成する。絶縁性
が不足する場合は、ランド部周辺の（９）エリアを再度
グラビア印刷して、絶縁層を形成するのが好ましい。電
極表面の絶縁層（３）を形成した後、ランド部（８）の
ところに３相目の電極集合線（７）をグラビア印刷によ
り形成する。

【００２６】以上のようにして絶縁性支持体に形成した
電極を、公知の静電アクチュエータと同様、固定子電極
として用いる。通常、静電アクチュエータは、図５に示
すように固定子電極（１）、移動子（２０）及び駆動回
路（３０）から構成される。移動子としては、表面固有
抵抗率として、１０¹³〜１０¹⁵Ω／□程度の抵抗体層を
もった誘導電荷方式、抵抗体層の代わりに固定子電極と
同一のものを用いた両面電極方式等が挙げられる。

【００２７】スイッチング素子（３１）と高圧電源（３
２）及びスイッチング回路（３３）から構成される駆動
回路（３０）からは、３相の電極へ、（＋）、（−）、
（Ｇ）の高電圧を切り替えて、移動子と固定子の間に反
発力と吸引力を発生させながら、移動子を電極１ピッチ
ずつ動かすことができる。下記に示すように、実施例１
においてはカーボンブラックによる黒色電極を作成し、
実施例２においてはアンチモンドープの酸化錫による透
明電極（透過率８０％）を作成して、図５に示すような
静電アクチュエータを製造した。

【００２８】実施例１

【表１】電極形成用導電性インクの組成カーボンブラック“３７５０Ｐ”（三菱化成社品）６重量部塩化ビニル樹脂“ＭＲ１１３”（日本ゼオン社品）１４重量部メチルエチルケトン８０重量部

【００２９】分散方法バルブホモジナイザー４００ＫＧ×３パスカレンダー処理前の表面固有抵抗率１×１０³Ω／□

【００３０】グラビア版エッチング法による製版 φ１８０×３５０Ｌ電極サイズ５ｃｍ×１０ｃｍ電極ピッチ４００μｍ、６００μｍ、８００μｍピッ
チ詳細第６図参照（グラビアロール展開図）

【００３１】グラビア印刷速度１０ｍ／分乾燥方法熱風乾燥８５℃カレンダー処理方法８０℃×２００ｋｇ／ｃｍ

【００３２】カレンダー処理後の表面固有抵抗率５×１０²Ω／□電極集合線グラビア印刷電極形成と同様の導電性インク組成及び方法電極表面絶縁層グラビア印刷により形成ポリエステル系樹脂９５重量部硬化剤５重量部

【００３３】実施例２

【表２】電極形成用導電性インクの組成酸化錫（三菱マテリアル社品）２４．５重量部分散剤“ＲＥ６１０”（東邦化学社品）２．１重量部硬化剤“ＡＤ−３０”（三菱化成社品）０．８重量部塩化ビニル樹脂“ＭＲ１１３”（日本ゼオン社品）１１．７重量部メチルエチルケトン４６．８重量部シクロヘキサノン１４．１重量部

【００３４】分散方法ボールミルカレンダー処理前の表面固有抵抗率１×１０⁶Ω／□グラビア版エッチング法による製版 φ１８０×３００Ｌ電極サイズ５ｃｍ×１０ｃｍ電極ピッチ４００μｍ、６００μｍ、８００μｍピッ
チ詳細第６図参照（グラビアロール展開図）

【００３５】グラビア印刷速度１０ｍ／分乾燥方法熱風乾燥８５℃カレンダー処理方法実施例１と同様カレンダー処理後の表面固有抵抗率１×１０⁶Ω／□電極集合線グラビア印刷実施例１と同様電極表面絶縁層のグラビア印刷実施例１と同様

【００３６】実施例１および実施例２で製造した静電ア
クチュエータを用いて下記要領で駆動テストを実施し
た。移動子の抵抗体層は、厚さ２５μｍのＰＥＴフィル
ムに帯電防止効果の弱い帯電防止剤を塗布して、表面固
有抵抗率を１×１０¹⁴Ω／□として作成した。

【００３７】

【表３】＜駆動条件＞初期充電時間：２ｓｅｃ充電時間：４５ｍｓ移動時間：５ｍｓ駆動周波数：２０Ｈｚ駆動電圧：±５００Ｖ駆動結果は、以下の通りであり、実施例１及び２で製造
した静電アクチュエータは、充分駆動可能であることを
確認した。

【００３８】

【表４】

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、固定子電極を極めて安
価に製造することができ、かつ大面積化し得るように改
良された静電アクチュエータの製造方法を提供すること
ができるため、工業上非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグラビア印刷による電極作成方法の概
略工程図である。

【図２】実施例で作成した電極の要部断面図である。

【図３】実施例で作成した電極の概略平面図である。

【図４】実施例で使用したグラビア印刷機の概略図であ
る。

【図５】実施例で製造した静電アクチュエータの概略構
成図である。

【図６】実施例で使用したグラビアロールの展開図であ
る。

【図７】静電アクチュエータの固定子電極１ユニットの
説明図である。

【図８】従来の電極作成方法の概略工程図である。

【符号の説明】

（１）：固定子電極（２）：絶縁性支持体（３）：絶縁体層（４）：帯状電極（５）：電極集合線（６）：電極集合線（７）：電極集合線（８）：ランド部（９）：ランド周辺部（１０）：グラビアロール（２０）：移動子（３０）：駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西野充晃神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性支持体上に電極を所定間隔で並べ
た固定子と絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与した移動子
とが接するように配置して成る静電アクチュエータの製
造方法において、前記電極を導電性微粒子を含有した導
電性インクを用いてグラビア印刷法により形成すること
を特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】請求項１の静電アクチュエータの製造方
法において、前記電極を、導電性微粒子を含有した導電
性インクを用いてグラビア印刷法により形成した後、カ
レンダー処理を行うことを特徴とする静電アクチュエー
タの製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載の静電アクチュエ
ータの製造方法において、導電性微粒子として透明な微
粒子を用いることを特徴とする透明な静電アクチュエー
タの製造方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の静電アクチュエータの製造方法において、ラン
ド部周辺部を絶縁材料で絶縁化処理した上に、導電性イ
ンクを積層して電極の集合線を形成することを特徴とす
る静電アクチュエータの製造方法。