WO2017010367A1 - 静電アクチュエータおよび静電アクチュエータの製造方法 - Google Patents

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adhesive
electrode
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敬二 實吉
壮星 中田
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国立大学法人東京工業大学
ストローブ株式会社
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    • B32B2457/00—Electrical equipment

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic actuator and a method for manufacturing the electrostatic actuator.
  • Electrostatic actuators are expected to be a power source that replaces motors using magnetic force because they can obtain a large driving force while being lightweight. For example, a large number of electrodes are stacked on the electrostatic actuator, and the electrostatic actuator expands and contracts according to a voltage applied between the stacked electrodes.
  • an electrostatic actuator technology has been proposed that has a large electrode plate area and can be easily manufactured by stacking electrode plates produced by cross-weaving a plurality of electrode tapes and plain weaving. (For example, refer to Patent Document 1).
  • the electrode plate area can be increased by increasing the number of electrode tapes to be woven.
  • the number of electrode tapes increases, there is a problem that it takes time to produce an electrode plate by plain weaving. Further, since the electrode tape is bent when weaving the electrode tape into a plain weave, it may be difficult to reduce the size of the electrostatic actuator.
  • An object of the present invention is to provide an electrostatic actuator and a manufacturing method of the electrostatic actuator that can be easily generated compared to the conventional case even when having a large electrode plate area.
  • One aspect of the electrostatic actuator that exemplifies the present invention includes a plurality of first electrode plates in which an adhesive is applied to one surface in a first pattern, and an adhesive in a second pattern different from the first pattern. Is provided with a plurality of second electrode plates coated on one surface, and the first electrode plate and the second electrode plate are alternately stacked without facing the surfaces coated with the adhesive. .
  • One aspect of a method for manufacturing an electrostatic actuator illustrating the present invention is to generate a plurality of electrode plates sandwiched between dielectrics having a predetermined thickness, and use a part of the plurality of electrode plates as a first electrode plate.
  • the adhesive is applied to the one surface in the first pattern, the remaining of the plurality of electrode plates is used as the second electrode plate, and the adhesive is applied to the one surface in the second pattern different from the first pattern.
  • the first electrode plate and the second electrode plate are alternately laminated without facing the surface on which the adhesive is applied.
  • the present invention can be generated more easily than the conventional case even when it has a large electrode plate area.
  • FIG. 1 It is a figure which shows one Embodiment of an electrostatic actuator. It is a figure which shows an example of the pattern in which an adhesive agent is apply
  • FIG. 1 shows an embodiment of an electrostatic actuator.
  • the electrostatic actuator 100 shown in FIG. 1 includes electrode films 10 and electrode films 20 each coated with a hatched adhesive, which are alternately stacked in the Z-axis direction shown in FIG.
  • the laminated electrostatic actuator is sandwiched between the two end members 30.
  • the electrode films 10 and 20 are, for example, electrode plates in which a metal film such as copper is sandwiched between dielectric films such as a PET (Polyethylene Terephthalate) film.
  • the thickness of the electrode films 10 and 20 is, for example, 8 micrometers.
  • an adhesive such as silylated urethane is applied to each of the surfaces above the Z-axis of the electrode films 10 and 20 in different patterns.
  • FIG. 2 shows an example of a pattern in which an adhesive is applied to the electrode films 10 and 20 shown in FIG.
  • FIG. 2A shows a region where the adhesive is applied to the electrode film 10
  • FIG. 2B shows a region where the adhesive is applied to the electrode film 20.
  • an adhesive is applied to the electrode film 10 in each of four circular regions 40 that are arranged at equal intervals with a distance d between the centers and have the same shape. Is done.
  • the electrode film 20 has, for example, four circular shapes having the same shape, with the distance between the centers arranged at equal intervals d so as to correspond to each region 40.
  • the adhesive is applied to the region 55 excluding the region 50.
  • the circular region 40 in the electrode film 10 and the circular region 50 in the electrode film 20 are arranged so as to be concentric when viewed from the Z-axis direction when the electrode film 10 and the electrode film 20 are overlapped.
  • the diameter of the circular region 40 in the electrode film 10 is D1
  • the diameter of the circular region 50 in the electrode film 20 is D2.
  • the diameter D2 of the region 50 is 2 ⁇ D larger than the diameter D1 of the region 40 as shown in FIG. That is, when the electrode film 10 and the electrode film 20 are overlapped, there is a gap having a width ⁇ D between the region 40 and the region 50.
  • the gap width ⁇ D is set to 100 micrometers.
  • the gap of the width ⁇ D operates as a hinge portion when the electrostatic actuator 100 expands and contracts due to the elasticity of the electrode films 10 and 20.
  • the distance between the electrode film 10 in the region 40 and the electrode film 20 in the region 50 can be limited to within 2 ⁇ D, and the electrostatic force generated between the electrode film 10 in the region 40 and the electrode film 20 in the region 50 is It can be maintained larger than a predetermined value.
  • the diameter D1 of the region 40, the diameter D2 of the region 50, and the width ⁇ D of the gap may be appropriately determined according to the expansion / contraction operation required for the electrostatic actuator 100.
  • the diameter D1 of the region 40, the diameter D2 of the region 50, and the width ⁇ D of the gap so that the total area of the region 40 to which the adhesive is applied is equal to the area of the region 55 to which the adhesive is applied. You may decide the size.
  • the shape of the regions 40 and 50 may be an ellipse, a triangle or a rectangle with rounded corners, and the like. Since the regions 40 and 50 have a circular shape, an oval shape, or a rounded shape, the electrostatic actuator 100 can suppress distortion generated in the electrode films 10 and 20 due to the expansion and contraction operation (that is, the stress can be dispersed). it can). Thereby, in order to disperse the stress, it is possible to save the trouble of providing cuts and holes in the electrode films 10 and 20.
  • FIG. 3 shows an example of a cross section of the electrostatic actuator 100 on the XZ plane taken along line A1-A2 shown in FIG.
  • the electrostatic actuator 100 includes an electrode film 10 coated with an adhesive in the pattern shown in FIG. 2A and an electrode film 20 coated with an adhesive in the pattern shown in FIG. Laminated in the axial direction.
  • the electrostatic actuator 100 has several space Sa of the disk spring structure by the clearance gaps of area
  • the electrostatic actuator 100 also has a plurality of spaces Sb having a gap of width ⁇ D as a hinge portion.
  • the space Sa is formed at a position corresponding to the region 40 when viewed from the Z-axis direction
  • the space Sb is formed at a position corresponding to the region 55 when viewed from the Z-axis direction.
  • the space Sa and the space Sb are arranged in a staggered pattern in the XZ plane.
  • the electrostatic actuator 100 expands and contracts.
  • the electrode films 10 and 20 and the end member 30 may have a shape such as a triangle or a circle. Further, an adhesive may be applied to the electrode films 10 and 20 and the end member 30 in a region 55 having a plurality of regions 40 or a plurality of regions 50 other than four.
  • FIG. 4 shows an example of the region where the adhesive is applied when the electrode films 10 and 20 are triangular and circular.
  • Fig.4 (a) shows the pattern by which the area
  • the circular regions 40 having a diameter D1 are arranged in a pyramid shape at regular intervals of a distance d.
  • FIG. 4B shows a pattern of the region 55 where the adhesive is applied when the electrode film 20 is triangular.
  • the region other than the circular region 50 in the electrode film 20 becomes a region 55 to which the adhesive is applied.
  • FIG. 4C shows a pattern in which the region 40 to which the adhesive is applied is arranged when the electrode film 10 is circular.
  • the circular regions 40 having a diameter D1 are arranged in a hexagonal shape at regular intervals of a distance d.
  • FIG.4 (d) shows the pattern of the area
  • the region other than the circular region 50 in the electrode film 20 becomes a region 55 to which the adhesive is applied.
  • the regions 40 and 50 may not be arranged at equal intervals of the distance d.
  • the electrostatic actuator 100 that expands and contracts in the direction according to the bias can be generated by arranging the regions 40 and 50 in a biased manner.
  • FIG. 5 shows an example of a manufacturing method of the electrostatic actuator 100 shown in FIG.
  • an electrode sheet in which a copper thin film is sandwiched between PET films is produced (FIG. 5A).
  • the electrode sheet shown in FIG. 5A is cut into, for example, four plates along a broken line in the drawing (FIG. 5B).
  • each of the electrode sheets (that is, the electrode films 10 and 20) cut into the plate shape shown in FIG. 5B is subjected to an etching process, and the copper thin film exposed on the cut surface is removed.
  • FIG. 5C In the etched electrode sheet shown in FIG. 5C, the cut surfaces are joined with a PET film to be produced as electrode films 10 and 20 (FIG. 5D).
  • an adhesive is applied to one surface of the electrode film 10 in the pattern of the region 40 so that a part of the electrode film 10 protrudes in the positive direction of the X axis when laminated.
  • an adhesive is applied in a pattern of region 55 on one surface of the electrode film 20 so that a part of the electrode film 20 protrudes in the negative direction of the X axis when laminated.
  • a hole is made in the portion of the electrode film 10 that protrudes in the positive direction of the X-axis and a conductive paint or the like is poured into the electrode film 10 so that voltages of the same polarity are applied to each electrode film 10. It may be connected. Also, a hole is made in the portion of the electrode film 20 that protrudes in the negative direction of the X axis, and a conductive paint or the like is poured into the electrode film 20 so that a voltage having a polarity different from that of the electrode film 10 is applied to each electrode film 20. It may be connected.
  • an adhesive is applied to one surface of each of the electrode films 10 and 20, for example, in the pattern shown in FIG.
  • an adhesive is applied to each of the region 40 of the electrode film 10 and the region 55 of the electrode film 20 using a printing process such as relief printing, offset printing, or stencil printing.
  • an adhesive may be applied to each of the region 40 of the electrode film 10 and the region 55 of the electrode film 20 using an inkjet printer or the like.
  • electrostatic actuator 100 shown in FIG. 1 is produced
  • the electrostatic actuator 100 alternately laminates the electrode films 10 and 20 having the adhesive applied to the regions 40 or 55 arranged in a predetermined pattern. Generated. Since the adhesive is applied in a predetermined pattern to each of the electrode films 10 and 20 by the printing process, the electrostatic actuator 100 is easier than the conventional case even when the area of the electrode films 10 and 20 is increased. Can be generated.
  • a disc spring structure is formed by the gap 40 having the region 40 of the electrode film 10, the region 50 of the electrode film 20, and the width ⁇ D.
  • the electrostatic actuator 100 can maintain the distance between the electrode films 10 and 20 within a predetermined range (that is, 2 ⁇ D), and the electrostatic force between the electrode films 10 and 20 in the spaces Sa and Sb becomes a predetermined value or more. Can be maintained.
  • the electrostatic actuator 100 can make the expansion-contraction operation
  • FIG. 6 shows another embodiment of the electrostatic actuator.
  • the same or similar elements as those described in FIG. 1 are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the electrode films 10a and 20a to which the adhesives shown by hatching are applied are stacked in the Z-axis direction by crossing each other and being folded.
  • the laminated electrode films 10a and 20a are sandwiched between two end members 30 such as an acrylic plate.
  • the electrode films 10a and 20a are, for example, strip-shaped electrodes in which a metal film such as copper is sandwiched between dielectric films such as a PET film.
  • the thickness of the electrode films 10a and 20a is, for example, 8 micrometers.
  • an adhesive such as silylated urethane is applied to the electrode film 10a in a pattern shown in FIG.
  • An adhesive is applied to the electrode film 20a in a pattern shown in FIG. 2B on the surface that is above the Z-axis when the electrode film 20a is folded. Application
  • the electrode film 10a and the electrode film 20a intersect each other and bend and bend, whereby the electrodes of each layer in the electrostatic actuator 100A are stacked in the Z-axis direction, and the folded portion 60 is generated.
  • the electrodes of the respective layers to which the adhesive is applied in the same pattern that is, the electrodes of the respective layers to which the voltage having the same polarity is applied
  • Wiring of the actuator 100A is facilitated.
  • FIG. 7 shows an example of a cross section of the electrostatic actuator 100A on the XZ plane along line B1-B2 shown in FIG.
  • the gap of the width ⁇ D shown in FIG. 2 operates as a hinge portion, as in the electrostatic actuator 100 shown in FIG. 1, and the region 40 of the electrode film 10a, the region 50 of the electrode film 20a, and the width It has a plurality of spaces Sa having a disc spring structure with a gap of ⁇ D.
  • the electrostatic actuator 100A also has a plurality of spaces Sb having a gap having a width ⁇ D as a hinge portion.
  • the positional relationship between the space Sa and the space Sb on the XZ plane is the same as in the example of FIG.
  • the electrostatic actuator 100A expands and contracts.
  • the electrostatic actuator 100A has a plurality of spaces Sa having a disc spring structure
  • the distance between the electrode films 10a and 20a can be maintained within a predetermined range (that is, 2 ⁇ D), and the electrode film 10a in the spaces Sa and Sb. , 20a can be maintained at a predetermined value or more.
  • the folded portion 60 may be operated as a hinge portion together with a gap having a width ⁇ D.
  • FIG. 8 and 9 show an example of a manufacturing method of the electrostatic actuator 100A.
  • an electrode sheet in which a copper thin film is sandwiched between PET films is generated in the same manner as the electrode films 10 and 20 shown in FIG. 5A (FIG. 8A).
  • the electrode sheet shown in FIG. 8A is cut into a strip shape along, for example, a broken line in the drawing (FIG. 8B).
  • the electrode sheet (that is, the electrode films 10a and 20a) cut into the strip shape shown in FIG. 8B is subjected to an etching process, and the copper thin film exposed on the cut surface is removed (FIG. 8).
  • C the cut surfaces are joined with a PET film to be produced as electrode films 10a and 20a.
  • an adhesive is applied to each of the generated electrode films 10a and 20a shown in FIG. 8D, for example, in the pattern shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9 (a), on both surfaces (the upper surface and the lower surface in the drawing) of the electrode film 10a so that the surfaces coated with the adhesive are in the same direction when folded, An adhesive is applied to the region 40 of the pattern shown in a). At this time, the adhesive is applied to the upper and lower surfaces of the electrode film 10a in a pattern of the region 40 at predetermined intervals, respectively, and the locations where the adhesive is applied are alternately shifted between the upper and lower surfaces of the electrode film 10a. ing. Further, as shown in FIG.
  • an adhesive is applied to the electrode film 20a in the region 55 of the pattern shown in FIG. 2B.
  • the adhesive is applied to the upper and lower surfaces of the electrode film 20a in a pattern of the region 55 at predetermined intervals, respectively, and the locations where the adhesive is applied are alternately shifted between the upper and lower surfaces of the electrode film 20a. ing.
  • the length of the pattern shown in FIG. 2 in the direction in which the electrode films 10a and 20a extend is also set to L.
  • the interval between adjacent patterns (that is, the length of the folded portion 60) is a length S.
  • the interval between the areas to which the adhesive is applied is 2S + L.
  • coated by the one surface and the other surface of electrode film 10a, 20a is set to S.
  • the width of the electrode films 10 a and 20 a in the folded portion 60 may be narrower than the width L.
  • the application of the adhesive to the electrode films 10a and 20a is performed using a printing process such as letterpress printing, offset printing or stencil printing.
  • the adhesive may be applied to the electrode films 10a and 20a using an ink jet printer or the like.
  • the electrode films 10a and 20a shown in FIG. 9 are arranged so as to cross each other, and are spelled and thereby the electrostatic actuator 100A shown in FIG. 6 is generated.
  • the electrostatic actuator 100 ⁇ / b> A crosses the electrode films 10 a and 20 a in which the adhesive is applied to the region 40 or the region 55 arranged in a predetermined pattern. Generated by stacking in a zigzag fold. Since the adhesive is applied in a predetermined pattern to each of the electrode films 10a and 20a by the printing process, the electrostatic actuator 100A is easier than the conventional case even when the area of the electrode films 10a and 20a is increased. Can be generated.
  • a disc spring structure is formed by the region 40 of the electrode film 10a, the region 50 of the electrode film 20a, and the gap of the width ⁇ D.
  • the electrostatic actuator 100A can maintain the distance between the electrode films 10a and 20a within a predetermined range (that is, 2 ⁇ D), and the electrostatic force between the electrode films 10a and 20a in the spaces Sa and Sb becomes equal to or greater than a predetermined value. Can be maintained.
  • the electrostatic actuator 100A can make the expansion / contraction operation
  • the folded portion 60 is generated by the electrostatic actuator 100A being generated by intersecting and bending the electrode film 10a and the electrode film 20a.
  • the electrodes of the respective layers to which the voltage of the same polarity is applied in the electrostatic actuator 100A are connected to each other via the folded portion 60, and the wiring of the electrostatic actuator 100A becomes easy.
  • the electrostatic actuator having the basic configuration described above is small in size, has a large operating range, and can realize a large working force. It can be used as an actuator for moving a joint or the like.
  • electrostatic actuator configured as described above can be used as a pressure sensor.
  • Electrode film 10
  • End member 40
  • 50 55
  • Area 60
  • Folding part 100
  • 100A Electrostatic actuator

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

第１のパターンで接着剤が一方の面に塗布された複数の第１の電極板と、第１のパターンと異なる第２のパターンで接着剤が一方の面に塗布された複数の第２の電極板とを備え、第１の電極板と第２の電極板とは、接着剤が塗布された面を対向させずに交互に積層される。

Description

静電アクチュエータおよび静電アクチュエータの製造方法
　本発明は、静電アクチュエータおよび静電アクチュエータの製造方法に関する。
　静電アクチュエータは、軽量でありながら大きな駆動力を得ることができるため、磁力を利用したモータ等に代わる動力源として期待されている。例えば、静電アクチュエータには、多数の電極が積層され、積層された電極間に印加される電圧に応じて、静電アクチュエータが伸縮する。
　また、複数の電極テープを互いに交差させて平織りして生成した電極板を積層することで、大きな極板面積を有し、従来と比べて容易に製造できる静電アクチュエータの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－２４３８０５号公報
　従来の静電アクチュエータでは、平織りする電極テープの数を増やすことで極板面積を大きくすることができる。しかしながら、電極テープの数の増加に従い、平織りして電極板を生成するのに時間がかかるという問題がある。また、電極テープを平織りするにあたり、電極テープを折り曲げる等するため、静電アクチュエータの小型化が困難となる虞がある。
　本発明は、大きな極板面積を有する場合でも、従来と比べて容易に生成できる静電アクチュエータおよび静電アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明を例示する静電アクチュエータの一態様は、第１のパターンで接着剤が一方の面に塗布された複数の第１の電極板と、第１のパターンと異なる第２のパターンで接着剤が一方の面に塗布された複数の第２の電極板とを備え、第１の電極板と第２の電極板とは、接着剤が塗布された面を対向させずに交互に積層される。
　本発明を例示する静電アクチュエータの製造方法の一態様は、所定の厚みを有する誘電体に挟まれた複数の電極板を生成し、複数の電極板のうち一部を第１の電極板として、一方の面に第１のパターンで接着剤を塗布し、複数の電極板のうちの残りを第２の電極板として、一方の面に第１のパターンと異なる第２のパターンで接着剤を塗布し、第１の電極板と第２の電極板とを接着剤が塗布された面を対向させずに交互に積層する。
　本発明は、大きな極板面積を有する場合でも、従来と比べて容易に生成できる。
静電アクチュエータの一実施形態を示す図である。 図１に示した電極フィルムに接着剤が塗布されるパターンの一例を示す図である。 図１に示した線分におけるＸＺ平面の静電アクチュエータの断面の一例を示す図である。 電極フィルムが三角形および円形の場合に接着剤が塗布される領域の一例を示す図である。 図１に示した静電アクチュエータの製造方法の一例を示す図である。 静電アクチュエータの別の実施形態を示す図である。 図６に示した線分におけるＸＺ平面の静電アクチュエータの断面の一例を示す図である。 図６に示した静電アクチュエータの製造方法の一例を示す図である。 図８に示した製造方法の続きを示す図である。
　以下、図面を用いて実施形態について説明する。
　図１は、静電アクチュエータの一実施形態を示す。
　図１に示した静電アクチュエータ１００は、網掛けで示した接着剤がそれぞれ塗布された電極フィルム１０と電極フィルム２０とが、図１に示したＺ軸方向に交互に積層され、アクリル板等の２つの端部材３０で挟まれた積層型静電アクチュエータである。
　電極フィルム１０、２０は、例えば、銅等の金属膜をＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルム等の誘電体膜で挟んだ電極板である。電極フィルム１０、２０の厚さは、例えば、８マイクロメートル等である。そして、電極フィルム１０、２０のＺ軸上方の面の各々には、例えば、互いに異なるパターンでシリル化ウレタン等の接着剤が塗布される。
　図２は、図１に示した電極フィルム１０、２０に接着剤が塗布されるパターンの一例を示す。図２（ａ）は、電極フィルム１０に接着剤が塗布される領域を示し、図２（ｂ）は、電極フィルム２０に接着剤が塗布される領域を示す。
　図２（ａ）に示すように、電極フィルム１０には、例えば、中心間の距離が距離ｄの等間隔で配置され互いに同形状を有する４つの円形の領域４０の各々に、接着剤が塗布される。一方、電極フィルム２０には、図２（ｂ）に示すように、例えば、各領域４０に対応するように、中心間の距離が距離ｄの等間隔で配置され互いに同形状を有する４つの円形の領域５０を除いた領域５５に、接着剤が塗布される。電極フィルム１０における円形の領域４０と、電極フィルム２０における円形の領域５０は、電極フィルム１０と電極フィルム２０とを重ねたときにＺ軸方向からみて同心状になるように配置される。
　電極フィルム１０での円形の領域４０の直径はＤ１であり、電極フィルム２０での円形の領域５０の直径はＤ２である。なお、領域５０の直径Ｄ２は、図２に示すように領域４０の直径Ｄ１より２ΔＤ大きい。すなわち、電極フィルム１０および電極フィルム２０を重ねたときに、領域４０と領域５０との間には、幅ΔＤの隙間がある。例えば、領域４０の直径Ｄ１が１－２ミリメートルの場合、隙間の幅ΔＤは、１００マイクロメートルに設定される。幅ΔＤの隙間は、電極フィルム１０、２０が有する弾性により、静電アクチュエータ１００が伸縮する場合にヒンジ部として動作する。そして、領域４０の電極フィルム１０と領域５０の電極フィルム２０との間の距離は、２ΔＤ以内に制限でき、領域４０の電極フィルム１０と領域５０の電極フィルム２０との間で生じる静電力は、所定値より大きく維持できる。
　なお、領域４０の直径Ｄ１、領域５０の直径Ｄ２および隙間の幅ΔＤの大きさは、静電アクチュエータ１００に要求される伸縮動作に応じて適宜決定されてもよい。例えば、接着剤が塗布される領域４０の全面積と、接着剤が塗布される領域５５の面積とが、互いに等しくなるように、領域４０の直径Ｄ１、領域５０の直径Ｄ２および隙間の幅ΔＤの大きさを決めてもよい。
　また、領域４０、５０の形状は、楕円、あるいは角が丸められた三角形や四角形等でもよい。領域４０、５０が、円形、楕円あるいは角が丸められた形状を有することで、静電アクチュエータ１００が伸縮動作に伴う電極フィルム１０、２０に生じる歪みを抑制できる（すなわち、応力を分散させることができる）。これにより、応力を分散させるために、切れ込みや穴等を電極フィルム１０、２０に設ける手間を省くことができる。
　図３は、図１に示した線分Ａ１－Ａ２におけるＸＺ平面の静電アクチュエータ１００の断面の一例を示す。静電アクチュエータ１００は、図２（ａ）に示したパターンで接着剤が塗布された電極フィルム１０と、図２（ｂ）に示したパターンで接着剤が塗布された電極フィルム２０とが、Ｚ軸方向に積層される。そして、幅ΔＤの隙間がヒンジ部として動作することで、静電アクチュエータ１００は、領域４０、５０および幅ΔＤの隙間により皿バネ構造の複数の空間Ｓａを有する。また、静電アクチュエータ１００は、幅ΔＤの隙間をヒンジ部とする複数の空間Ｓｂも有する。なお、空間Ｓａは、Ｚ軸方向からみて領域４０に対応する位置に形成され、空間Ｓｂは、Ｚ軸方向からみて領域５５に対応する位置に形成される。また、空間Ｓａおよび空間Ｓｂは、ＸＺ平面において千鳥状に配列される。
　例えば、電極フィルム１０、２０に互いに異なる極性の電圧が印加された場合、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０、２０間の静電力は互いに引き合う（すなわち、空間Ｓａ、ＳｂがＺ軸方向に縮む）。一方、電極フィルム１０、２０に互いに同じ極性の電圧が印加された場合、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０、２０間の静電力は互いに反発する（すなわち、空間Ｓａ、ＳｂがＺ軸方向に伸びる）。これにより、静電アクチュエータ１００は伸縮する。
　なお、電極フィルム１０、２０および端部材３０は、三角形あるいは円形等の形状を有してもよい。また、電極フィルム１０、２０および端部材３０に、４つ以外の複数の領域４０あるいは複数の領域５０を有する領域５５に、接着剤が塗布されてもよい。
　図４は、電極フィルム１０、２０が三角形および円形の場合に接着剤が塗布される領域の一例を示す。図４（ａ）は、電極フィルム１０が三角形の場合に接着剤が塗布される領域４０が配置されるパターンを示す。例えば、直径Ｄ１の円形の領域４０は、互いに距離ｄの等間隔でピラミッド型に配置される。図４（ｂ）は、電極フィルム２０が三角形の場合に接着剤が塗布される領域５５のパターンを示す。例えば、電極フィルム２０において、図４（ａ）に示した各領域４０に対応する位置（すなわち、互いに距離ｄの等間隔で配置された位置）に接着剤が塗布されない直径Ｄ２の円形の領域５０が配置され、電極フィルム２０において円形の領域５０以外の領域が、接着剤の塗布される領域５５となる。
　図４（ｃ）は、電極フィルム１０が円形の場合に接着剤が塗布される領域４０が配置されるパターンを示す。例えば、直径Ｄ１の円形の領域４０は、互いに距離ｄの等間隔で六角形の形状に配置される。図４（ｄ）は、電極フィルム２０が円形の場合に接着剤が塗布される領域５５のパターンを示す。例えば、電極フィルム２０において、図４（ｃ）に示した各領域４０に対応する位置（すなわち、互いに距離ｄの等間隔で配置された位置）に接着剤が塗布されない直径Ｄ２の円形の領域５０が配置され、電極フィルム２０において円形の領域５０以外の領域が、接着剤の塗布される領域５５となる。
　なお、領域４０、５０は、距離ｄの等間隔に配置されなくてもよい。例えば、領域４０、５０が偏って配置されることで、偏りに応じた方向に伸縮する静電アクチュエータ１００を生成できる。
　図５は、図１に示した静電アクチュエータ１００の製造方法の一例を示す。例えば、電極フィルム１０、２０を生成するために、銅薄膜をＰＥＴフィルムで挟んだ電極シートが生成される（図５（ａ））。図５（ａ）に示した電極シートは、例えば、図中の破線に沿って４つの板状に切断される（図５（ｂ））。そして、図５（ｂ）に示した板状に切断された各々の電極シート（すなわち電極フィルム１０、２０）には、エッチング処理が施され、切断面に露出している銅薄膜が除去される（図５（ｃ））。図５（ｃ）に示したエッチングされた電極シートは、切断面がＰＥＴフィルムで接合され、電極フィルム１０、２０として生成される（図５（ｄ））。
　なお、図５では、電極フィルム１０、２０は、正方形に形成されたが、例えば、Ｙ軸方向よりＸ軸方向に長い長方形に形成されてもよい。この場合、積層した時に電極フィルム１０の一部がＸ軸の正の方向にはみ出るように、電極フィルム１０の一方の面に領域４０のパターンで接着剤を塗布する。一方、積層した時に電極フィルム２０の一部がＸ軸の負の方向にはみ出るように、電極フィルム２０の一方の面に領域５５のパターンで接着剤を塗布する。積層した後、例えば、Ｘ軸の正の方向にはみ出た電極フィルム１０の部分に穴を開けて導電性の塗料等を流し込み、各電極フィルム１０は、互いに同じ極性の電圧が印加されるように接続されてもよい。また、Ｘ軸の負の方向にはみ出た電極フィルム２０の部分に穴を開けて導電性の塗料等を流し込み、各電極フィルム２０は、互いに電極フィルム１０と異なる極性の電圧が印加されるように接続されてもよい。
　そして、電極フィルム１０、２０の各々の一方の面に、例えば、図２に示したパターンで接着剤が塗布される。例えば、凸版印刷、オフセット印刷あるいは孔版印刷等の印刷処理を用いて、電極フィルム１０の領域４０および電極フィルム２０の領域５５の各々に、接着剤が塗布される。あるいは、インクジェットプリンタ等を用いて、電極フィルム１０の領域４０および電極フィルム２０の領域５５の各々に、接着剤が塗布されてもよい。これにより、電極フィルム１０、２０の面積が増えた場合でも、領域４０、５５等の所定のパターンの領域に、従来と比べて精度良く接着剤を塗布することが可能となる。そして、静電アクチュエータ１００ごとの伸縮動作の個体差を抑制することができる。
　なお、電極フィルム１０、２０の各々の一方の面に、領域４０、５５のパターンで接着剤を予め塗布してから積層したが、これに限定されない。例えば、Ｚ軸方向に積層して固定した電極フィルム１０（または電極フィルム２０）のＺ軸の正側の面に、領域４０（または領域５５）のパターンで接着剤を塗布し、次の電極フィルム２０（または電極フィルム１０）を乗せて貼り合わせてもよい。すなわち、直前に積層した電極フィルム１０が動かないようにして領域４０に接着剤を塗布することで、電極フィルム１０、２０間の精度良い位置決めが不要となる。
　そして、図２に示したパターンで接着剤が塗布された電極フィルム１０、２０を、交互に積層することで、図１に示した静電アクチュエータ１００が生成される。
　以上、図１から図５に示した実施形態では、静電アクチュエータ１００は、所定のパターンで配置された領域４０あるいは領域５５に接着剤が塗布された電極フィルム１０、２０を、交互に積層して生成される。そして、印刷処理により、接着剤が電極フィルム１０、２０の各々に所定のパターンで塗布されるため、静電アクチュエータ１００は、電極フィルム１０、２０の面積が増えた場合でも、従来と比べて容易に生成できる。
　また、電極フィルム１０の領域４０、電極フィルム２０の領域５０および幅ΔＤの隙間で皿バネ構造が形成される。これにより、静電アクチュエータ１００は、電極フィルム１０、２０間の距離を所定の範囲（すなわち、２ΔＤ）内に維持でき、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０、２０間の静電力を所定値以上に維持できる。
　また、印刷処理を用いることで、電極フィルム１０、２０の各々に接着剤を、従来と比べて精度良く塗布することが可能となる。これにより、静電アクチュエータ１００は、各層における電極フィルム１０、２０間の伸縮動作を均一にでき、静電アクチュエータ１００ごとの個体差を抑制できる。
　図６は、静電アクチュエータの別の実施形態を示す。図１で説明した要素と同一または同様の要素については、同一または同様の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
　図６に示した静電アクチュエータ１００Ａでは、網掛けで示した接着剤がそれぞれ塗布された電極フィルム１０ａ、２０ａが、互いに交差してつづら折りされることで、Ｚ軸方向に積層される。積層された電極フィルム１０ａ、２０ａは、アクリル板等の２つの端部材３０で挟まれる。
　電極フィルム１０ａ、２０ａは、例えば、銅等の金属膜をＰＥＴフィルム等の誘電体膜で挟んだ帯状の電極である。電極フィルム１０ａ、２０ａの厚さは、例えば、８マイクロメートル等である。電極フィルム１０ａには、例えば、つづら折りされた場合にＺ軸上方となる面に、図２（ａ）に示したパターンでシリル化ウレタン等の接着剤が塗布される。電極フィルム２０ａには、つづら折りされた場合にＺ軸上方となる面に、図２（ｂ）に示したパターンで接着剤が塗布される。各電極フィルム１０ａ、２０ａにおける接着剤の塗布については、図９で説明する。
　そして、電極フィルム１０ａと電極フィルム２０ａとが互いに交差してつづら折りされることで、静電アクチュエータ１００Ａにおける各層の電極がＺ軸方向に積層されるとともに、折返部６０が生成される。このため、静電アクチュエータ１００Ａにおいて、同じパターンで接着剤が塗布された各層の電極（すなわち、同じ極性の電圧が印加される各層の電極）は、折返部６０を介して互いに接続され、静電アクチュエータ１００Ａの配線が容易となる。
　図７は、図６に示した線分Ｂ１－Ｂ２におけるＸＺ平面の静電アクチュエータ１００Ａの断面の一例を示す。静電アクチュエータ１００Ａは、図１に示した静電アクチュエータ１００と同様に、図２に示した幅ΔＤの隙間がヒンジ部として動作し、電極フィルム１０ａの領域４０、電極フィルム２０ａの領域５０および幅ΔＤの隙間による皿バネ構造の複数の空間Ｓａを有する。また、静電アクチュエータ１００Ａは、幅ΔＤの隙間をヒンジ部とする複数の空間Ｓｂも有する。なお、ＸＺ平面での空間Ｓａおよび空間Ｓｂの位置関係は、図３の例と同様である。
　例えば、電極フィルム１０ａ、２０ａに互いに異なる極性の電圧が印加された場合、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０ａ、２０ａ間の静電力は互いに引き合う（すなわち、空間Ｓａ、ＳｂがＺ軸方向に縮む）。一方、電極フィルム１０ａ、２０ａに互いに同じ極性の電圧が印加された場合、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０ａ、２０ａ間の静電力は互いに反発する（すなわち、空間Ｓａ、ＳｂがＺ軸方向に伸びる）。これにより、静電アクチュエータ１００Ａは伸縮する。
　また、静電アクチュエータ１００Ａは、皿バネ構造の複数の空間Ｓａを有するため、電極フィルム１０ａ、２０ａ間の距離を所定の範囲（すなわち、２ΔＤ）内に維持でき、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０ａ、２０ａ間の静電力を所定値以上に維持できる。さらに、折返部６０も、幅ΔＤの隙間とともにヒンジ部として動作させてもよい。
　図８、９は、静電アクチュエータ１００Ａの製造方法の一例を示す。例えば、電極フィルム１０ａ、２０ａを生成するために、図５（ａ）に示した電極フィルム１０、２０と同様に、銅薄膜をＰＥＴフィルムで挟んだ電極シートが生成される（図８（ａ））。図８（ａ）に示した電極シートは、例えば、図中の破線に沿って帯状に切断される（図８（ｂ））。そして、図８（ｂ）に示した帯状に切断された電極シート（すなわち電極フィルム１０ａ、２０ａ）には、エッチング処理が施され、切断面に露出している銅薄膜が除去される（図８（ｃ））。図８（ｃ）に示したエッチングされた電極シートは、切断面がＰＥＴフィルムで接合され、電極フィルム１０ａ、２０ａとして生成される。
　そして、図８（ｄ）に示した生成された電極フィルム１０ａ、２０ａの各々には、例えば、図２に示したパターンで接着剤が塗布される。すなわち、図９（ａ）に示すように、つづら折りされた場合に接着剤が塗布された面が同じ向きとなるよう、電極フィルム１０ａの両面（図中の上面および下面）には、図２（ａ）に示したパターンの領域４０に接着剤が塗布される。このとき、電極フィルム１０ａの上面および下面には、それぞれ所定間隔おきに領域４０のパターンでそれぞれ接着剤が塗布され、電極フィルム１０ａの上面と下面とでは接着剤の塗布される箇所が交互にずれている。また、電極フィルム２０ａには、図９（ｂ）に示すように、図２（ｂ）に示したパターンの領域５５に接着剤が塗布される。このとき、電極フィルム２０ａの上面および下面には、それぞれ所定間隔おきに領域５５のパターンでそれぞれ接着剤が塗布され、電極フィルム２０ａの上面と下面とでは接着剤の塗布される箇所が交互にずれている。
　なお、図９に示すように、電極フィルム１０ａ、２０ａが幅Ｌの場合、電極フィルム１０ａ、２０ａが延在する方向（図中の左右方向）の図２に示したパターンの長さもＬと設定する。また、隣接するパターン間の間隔（すなわち、折返部６０の長さ）は、長さＳとする。電極フィルム１０ａ、２０ａの或る面において、接着剤が塗布される領域同士の間隔は２Ｓ＋Ｌとなる。また、電極フィルム１０ａ、２０ａの一面と他面とで接着剤が塗布される領域の間隔はＳとなる。また、折返部６０における電極フィルム１０ａ、２０ａの幅は、幅Ｌより細くてもよい。
　また、電極フィルム１０ａ、２０ａへの接着剤の塗布は、例えば、凸版印刷、オフセット印刷あるいは孔版印刷等の印刷処理を用いて行われる。あるいは、電極フィルム１０ａ、２０ａへの接着剤の塗布は、インクジェットプリンタ等を用いて行われてもよい。これにより、電極フィルム１０ａ、２０ａの面積が増えた場合でも、領域４０、５５等の所定のパターンの領域に、従来と比べて精度良く接着剤を塗布することが可能となる。そして、静電アクチュエータ１００Ａごとの伸縮動作の個体差を抑制することができる。
　そして、図９に示した電極フィルム１０ａ、２０ａが、互いに交差して配置され、つづら折りされることで、図６に示した静電アクチュエータ１００Ａが生成される。
　以上、図６から図９に示した実施形態では、静電アクチュエータ１００Ａは、所定のパターンで配置された領域４０あるいは領域５５に接着剤が塗布された電極フィルム１０ａ、２０ａを、互いに交差させてつづら折りに積層することで生成される。そして、印刷処理により、接着剤が電極フィルム１０ａ、２０ａの各々に所定のパターンで塗布されるため、静電アクチュエータ１００Ａは、電極フィルム１０ａ、２０ａの面積が増えた場合でも、従来と比べて容易に生成できる。
　また、電極フィルム１０ａの領域４０、電極フィルム２０ａの領域５０および幅ΔＤの隙間で皿バネ構造が形成される。これにより、静電アクチュエータ１００Ａは、電極フィルム１０ａ、２０ａ間の距離を所定の範囲（すなわち、２ΔＤ）内に維持でき、空間Ｓａ、Ｓｂにおける電極フィルム１０ａ、２０ａ間の静電力を所定値以上に維持できる。
　また、印刷処理を用いることで、電極フィルム１０ａ、２０ａの各々に接着剤を、従来と比べて精度良く塗布することが可能となる。これにより、静電アクチュエータ１００Ａは、各層における電極フィルム１０、２０間の伸縮動作を均一にでき、静電アクチュエータ１００Ａごとの個体差を抑制できる。
　また、静電アクチュエータ１００Ａが、電極フィルム１０ａと電極フィルム２０ａとを互いに交差してつづら折りして生成されることで、折返部６０が生成される。これにより、静電アクチュエータ１００Ａのうち同じ極性の電圧が印加される各層の電極は、折返部６０を介して互いに接続され、静電アクチュエータ１００Ａの配線が容易となる。
　以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。
　以上に説明した基本構成を備えた静電アクチュエータは、小型で動作範囲が大きく、しかも、大きな作用力を実現することができるので、家庭用電化製品の可動部分を動かすアクチュエータをはじめとして、ロボットの関節等を動かすアクチュエータとして利用することが可能である。
　また、上述したように構成された静電アクチュエータを圧力センサとして利用することも可能である。
１０，１０ａ，２０，２０ａ…電極フィルム；３０…端部材；４０，５０，５５…領域；６０…折返部；１００，１００Ａ…静電アクチュエータ

Claims (6)

  1. 　第１のパターンで接着剤が一方の面に塗布された複数の第１の電極板と、
    　前記第１のパターンと異なる第２のパターンで前記接着剤が一方の面に塗布された複数の第２の電極板とを備え、
    　前記第１の電極板と前記第２の電極板とは、前記接着剤が塗布された面を対向させずに交互に積層される
    　ことを特徴とする静電アクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載の静電アクチュエータにおいて、
    　前記第１のパターンは、互いに等間隔に配置される所定の形状の第１の領域を複数有し、複数の前記第１の領域に前記接着剤が塗布され、
    　前記第２のパターンは、前記複数の第１の領域の各々に対応する位置に配置され前記第１の領域と異なる大きさの前記所定の形状の第２の領域を複数有し、複数の前記第２の領域を除いた領域に前記接着剤が塗布され、
    　前記第１の電極板と前記第２の電極板とは、前記各第１の領域の中心と前記各第２の領域の中心とが積層方向で互いに重なるように積層される
    　ことを特徴とする静電アクチュエータ。
  3. 　請求項２に記載の静電アクチュエータにおいて、
    　前記複数の第１の領域の全面積と前記第２の領域の面積とは互いに等しいことを特徴とする静電アクチュエータ。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の静電アクチュエータにおいて、
    　前記所定の形状は、円、楕円および角が丸められた多角形のいずれかであることを特徴とする静電アクチュエータ。
  5. 　所定の厚みを有する誘電体に挟まれた複数の電極板を生成し、
    　前記複数の電極板のうち一部を第１の電極板として、一方の面に第１のパターンで接着剤を塗布し、
    　前記複数の電極板のうちの残りを第２の電極板として、一方の面に前記第１のパターンと異なる第２のパターンで接着剤を塗布し、
    　前記第１の電極板と前記第２の電極板とを前記接着剤が塗布された面を対向させずに交互に積層する
    　ことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
  6. 　請求項５に記載の静電アクチュエータの製造方法において、
    　前記接着剤は、印刷処理により塗布されることを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
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