JPS6395861A

JPS6395861A - 静電アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS6395861A
Application number: JP24124486A
Authority: JP
Inventors: Eigo Kawakami; 英悟川上; Nobuo Watanabe; 信男渡辺; Hiroshi Yoneda; 弘米田; Hiroyasu Nose; 博康能瀬; Tetsuya Yano; 哲哉矢野; Tomoji Komata; 小俣　智司; Satoshi Yuasa; 聡湯浅; Yasuhiko Ishiwatari; 恭彦石渡; Masato Niibe; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-26
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07112354B2

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］本発明は静電力を用いて可動子を移動させる静電アクチ
ュエータに関するものである。

［従来の技術］従来のアクチュ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
いものであった。このため、アクチュエータよりの発熱
量も大きかった。

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、エレクトレットを用いた
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ュエ
ータの駆動力は、印加電圧（Ｖ）の２乗に比例し、固定
子と可動子間圧ｔＢ（ｄ）に反比例することがわかって
いる。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、エレクトレットタイプのアクチュエータはエレ
クトレッ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＠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った。

更にエレクトレットの作成には、特殊な工程が必要なた
めコストアップが避けられなかった。

［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ュエー
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を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
との間隔を保っ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、固定子の電極に順次電圧を印加し
、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ックスやセラミック
ス等であってもよい。なお、電極にはｃｒを用いている
が、Ａｇ、Ａｕ、Ａ見、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バターニ
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ェノール樹
脂等のプラスチックスやセラミッ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
ッ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
３０μｍ１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３０μｍ５パターンピツチを
６０μｍとして固定子１と可動子３とのパターンピッチ
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の電極のピッチ
を固定子１の電極のピッチと多少ずらしておくと始動性
がよくなるためである。このパターンピッチ及び間隙を
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、ご、Ｂ、λ、ｃ、百、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同相でも構わない。

［第２実施例］固定子１と可動子３を所定間隙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ってお
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間の微小ギャッ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、
クロム等の電極がバ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６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のギャップを転動
・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５図（Ａ）においては、固定子１及び、可動子
３表面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ったほうがよく、このため
本例ではボール２３の外径ａＯＯμｍ１固定子１の厚さ
７９０μｍとし、間隙１０μｍを実現している。

なお、以上の説明は全て可動子の片側のみに固定子があ
るもので行なったが、両側にあってももちろん構わない
０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
と可動子のギャップの微小化により、小型で薄形のアク
チュエータが可能となる。

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

（３）可動子として、エレクトレットのような特殊な材
料は必要なく、ガラスやフェノール樹脂のような安価な
層重材料でよい。

（４）部分的に訪電材料をつけるか、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、ジュ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
、安価な訪電材料によって低消９を電力の静電アクチュ
エータを提供できる。

【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ニングを示す図、第３図（ａ）、（ｂ）は本実施例の電極駆動タイミング
チャート、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。特許出願人　　　　　キャノン株式会社代理人　弁理士
　　　　　大　塚　康　徳口ｒ旨第２　図第３図手続補正書（自発）昭和６２年　２月１６日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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を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前記固
定子との間隔を保つて相対的に移動可能な可動子とから
構成され、前記固定子の電極に順次電圧を印加し、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
クチュエータ。
（２）固定子の電極は互いに複数相に接続され、該相毎
に印加する電圧を変化させて可動子を移動させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電アクチュエ
ータ。
（３）前記間隙を保持するために、前記固定子と前記可
動子の間に複数の転動部材を配置したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の静電アクチュエ
ータ。
（４）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項より第３項のいずれかに記載の静電
アクチュエータ。