JPH07184377A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
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- JPH07184377A JPH07184377A JP6250792A JP25079294A JPH07184377A JP H07184377 A JPH07184377 A JP H07184377A JP 6250792 A JP6250792 A JP 6250792A JP 25079294 A JP25079294 A JP 25079294A JP H07184377 A JPH07184377 A JP H07184377A
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- Japan
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- voltage
- drive
- control unit
- power supply
- electrostatic actuator
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/002—Electrostatic motors
- H02N1/004—Electrostatic motors in which a body is moved along a path due to interaction with an electric field travelling along the path
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- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 小型で低コストの駆動電圧制御装置をもった
静電アクチュエータを提供する。 【構成】 駆動電圧制御部が直流高圧電源部１０と高電
圧スイッチング部１１及び駆動制御部１２から構成され
ており、直流高圧電源部１０はトランスの高周波発振に
より昇圧した後、整流により正負の直流高電圧を得るよ
うに構成されているか、または駆動電圧制御部が直流高
圧電源部１０及び駆動制御部から構成されており、駆動
制御部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源部
の１個以上の昇圧・整流回路を介して直流高電圧パター
ンを得るように構成されている静電アクチュエータ。
静電アクチュエータを提供する。 【構成】 駆動電圧制御部が直流高圧電源部１０と高電
圧スイッチング部１１及び駆動制御部１２から構成され
ており、直流高圧電源部１０はトランスの高周波発振に
より昇圧した後、整流により正負の直流高電圧を得るよ
うに構成されているか、または駆動電圧制御部が直流高
圧電源部１０及び駆動制御部から構成されており、駆動
制御部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源部
の１個以上の昇圧・整流回路を介して直流高電圧パター
ンを得るように構成されている静電アクチュエータ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電アクチュエータに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静電アクチュエータは、主に絶縁性支持
体に所定間隔に電極を並べた固定子と、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
構成されており、固定子と移動子とが接するように配置
されている。そして、静電気の作用により、移動子を瞬
間的に浮上させることにより摩擦を防止しながら移動子
を移動させるものである（平成元年度電気学会全国大会
講演予稿集６−１９１、特開平２−２８５９７８号公報
等参照）。
体に所定間隔に電極を並べた固定子と、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
構成されており、固定子と移動子とが接するように配置
されている。そして、静電気の作用により、移動子を瞬
間的に浮上させることにより摩擦を防止しながら移動子
を移動させるものである（平成元年度電気学会全国大会
講演予稿集６−１９１、特開平２−２８５９７８号公報
等参照）。
【０００３】静電アクチュエータは、電極の寸法や電極
ギャップの寸法を小さくすることにより、力密度を大き
くすることができ、また、小型化し易いという特徴を有
する。そのため、静電アクチュエータは、ワードプロセ
ッサー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。
ギャップの寸法を小さくすることにより、力密度を大き
くすることができ、また、小型化し易いという特徴を有
する。そのため、静電アクチュエータは、ワードプロセ
ッサー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。
【０００４】図７（ａ）〜（ｄ）は、移動子を絶縁性フ
ィルムによって構成した公知の静電アクチュエータ（静
電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）は配線用集合
電線を示す。
ィルムによって構成した公知の静電アクチュエータ（静
電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）は配線用集合
電線を示す。
【０００５】先ず、図７（ａ）に示すように、電線
（７）に正の電圧、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。この誘導された電荷は、説明
の便宜上、図７（ｂ）の点線上に示した鏡像電荷、
で置き換えて表す。図７（ｂ）の状態では、この電荷
、の極性はそれぞれ電極、の極性と異なってい
るので、移動子（６）は固定子（３）に吸引されてい
る。
（７）に正の電圧、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。この誘導された電荷は、説明
の便宜上、図７（ｂ）の点線上に示した鏡像電荷、
で置き換えて表す。図７（ｂ）の状態では、この電荷
、の極性はそれぞれ電極、の極性と異なってい
るので、移動子（６）は固定子（３）に吸引されてい
る。
【０００６】次に、図７（ｃ）に示すように、電線
（７）に負の電圧、電線（８）に正の電圧、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、移動子（６）の鏡像電荷は抵抗体層
（５）の抵抗値が高いために直ぐには移動できない。そ
の結果、移動子（６）と固定子（３）の間には反発力が
発生する。反発力の発生により、固定子（３）と移動子
（６）の間の摩擦が減少し、電線（９）に電圧を印加し
た結果生じる負の電荷と正の誘導電荷（鏡像電荷で言
えば）によって、右方向の駆動力が発生する。
（７）に負の電圧、電線（８）に正の電圧、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、移動子（６）の鏡像電荷は抵抗体層
（５）の抵抗値が高いために直ぐには移動できない。そ
の結果、移動子（６）と固定子（３）の間には反発力が
発生する。反発力の発生により、固定子（３）と移動子
（６）の間の摩擦が減少し、電線（９）に電圧を印加し
た結果生じる負の電荷と正の誘導電荷（鏡像電荷で言
えば）によって、右方向の駆動力が発生する。
【０００７】図７（ｄ）は、発生した駆動力により、移
動子（６）が電極１ピッチ分右方向に移動した結果を示
している。移動子（６）を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。そして、
上記の電極１ピッチ毎の移動操作における印加電圧パタ
ーン（図７の（ｃ）に示すパターン）は、図７の（ａ）
に示す状態とは逆符号の電圧を電線（７）、（８）に印
加するものであるから、図７（ｃ）における誘導電荷
（鏡像電荷で言えば、及び）は減衰することにな
る。
動子（６）が電極１ピッチ分右方向に移動した結果を示
している。移動子（６）を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。そして、
上記の電極１ピッチ毎の移動操作における印加電圧パタ
ーン（図７の（ｃ）に示すパターン）は、図７の（ａ）
に示す状態とは逆符号の電圧を電線（７）、（８）に印
加するものであるから、図７（ｃ）における誘導電荷
（鏡像電荷で言えば、及び）は減衰することにな
る。
【０００８】従って、移動子（６）を右方向に電極１ピ
ッチ毎に連続移動させるには、電荷充電操作と移動操作
とを繰り返す下記に示すような電圧パターンを繰り返し
印加することが必要である。なお、下記に例示した電圧
パターンは１サイクルの電圧パターンを示すものであ
り、（Ｇ）は電圧を印加してない状態（アース状態）、
（＋）は正の電圧を印加しした状態、（−）は負の電圧
を印加しした状態を示す。（Ｃ）及び（Ａ）は、それぞ
れ、電荷充電操作、移動操作を示し、（Ｃ1 ）は図７
（ａ）に示す状態、最初の（Ａ1 ）は、図７（ｃ）に示
す状態である。
ッチ毎に連続移動させるには、電荷充電操作と移動操作
とを繰り返す下記に示すような電圧パターンを繰り返し
印加することが必要である。なお、下記に例示した電圧
パターンは１サイクルの電圧パターンを示すものであ
り、（Ｇ）は電圧を印加してない状態（アース状態）、
（＋）は正の電圧を印加しした状態、（−）は負の電圧
を印加しした状態を示す。（Ｃ）及び（Ａ）は、それぞ
れ、電荷充電操作、移動操作を示し、（Ｃ1 ）は図７
（ａ）に示す状態、最初の（Ａ1 ）は、図７（ｃ）に示
す状態である。
【０００９】
【表１】 Ｃ1 Ａ1 Ｃ2 Ａ2 Ｃ3 Ａ3（１サイクル） 電線（７） ＋ − Ｇ − − ＋ 電線（８） − ＋ ＋ − Ｇ − 電線（９） Ｇ − − ＋ ＋ − 駆動電圧のパターンは、例えば、３相構造の電極の場
合、上記のようにアース状態を適当なタイミングで設け
て電荷充電操作と移動操作とを繰り返すことのできる電
圧パターンであれば、各種の電圧パターンを採用するこ
とができる。例えば、上記の電圧パターンにおいて、
（Ｃ1 ）と（Ｃ2 ）とを省略した電圧パターンを採用す
ることも出来る。
合、上記のようにアース状態を適当なタイミングで設け
て電荷充電操作と移動操作とを繰り返すことのできる電
圧パターンであれば、各種の電圧パターンを採用するこ
とができる。例えば、上記の電圧パターンにおいて、
（Ｃ1 ）と（Ｃ2 ）とを省略した電圧パターンを採用す
ることも出来る。
【００１０】静電アクチュエータを電極１ピッチ毎に安
定に連続移動させるためには、通常、移動子（６）（或
いは抵抗体層（５））の表面固有抵抗率は１０11〜１０
15Ω／□の範囲でなければならないとされている。その
理由は、次の通りである。即ち、移動子（６）の表面固
有抵抗が大きすぎる場合には電荷充電に比較的長い時間
を要し、また、表面固有抵抗が小さすぎる場合には発生
した電荷が瞬時に減衰してしまうため安定に連続移動す
ることが困難である。
定に連続移動させるためには、通常、移動子（６）（或
いは抵抗体層（５））の表面固有抵抗率は１０11〜１０
15Ω／□の範囲でなければならないとされている。その
理由は、次の通りである。即ち、移動子（６）の表面固
有抵抗が大きすぎる場合には電荷充電に比較的長い時間
を要し、また、表面固有抵抗が小さすぎる場合には発生
した電荷が瞬時に減衰してしまうため安定に連続移動す
ることが困難である。
【００１１】図７に示した静電アクチュエータの場合に
は、移動子を構成する絶縁性フィルム（４）の抵抗値が
大きすぎるために、抵抗体層を当該絶縁性フィルムに設
ける等により上記のような僅かな導電性を付与する必要
がある。また、絶縁性フィルム（４）の代わりに、これ
と同程度の抵抗値を有する他の絶縁性薄葉体を使用して
もよい。
は、移動子を構成する絶縁性フィルム（４）の抵抗値が
大きすぎるために、抵抗体層を当該絶縁性フィルムに設
ける等により上記のような僅かな導電性を付与する必要
がある。また、絶縁性フィルム（４）の代わりに、これ
と同程度の抵抗値を有する他の絶縁性薄葉体を使用して
もよい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】現在のところ、静電ア
クチュエータは未だ研究段階にあり、実用化のためには
各要素について詳細を検討しなければならない状況にあ
る。特に、静電アクチュエータの固定子と移動子は薄葉
体で構成されているので、小型・薄型化は容易である
が、静電アクチュエータの実用化のためには、さらに移
動子を動かすための駆動装置の小型化・薄型化が必要で
ある。
クチュエータは未だ研究段階にあり、実用化のためには
各要素について詳細を検討しなければならない状況にあ
る。特に、静電アクチュエータの固定子と移動子は薄葉
体で構成されているので、小型・薄型化は容易である
が、静電アクチュエータの実用化のためには、さらに移
動子を動かすための駆動装置の小型化・薄型化が必要で
ある。
【００１３】さらに、静電アクチュエータを応用した商
品の実用化を飛躍的に推進するためには、駆動装置の低
コスト化が必要である。公知文献等においては、静電ア
クチュエータの駆動原理については検討され、確立され
つつあるが、低コスト化についての検討事例はない。特
に、静電アクチュエータは、駆動電圧として１００Ｖ以
上の高電圧を用いる必要があるため、直流高圧電源部と
高電圧スイッチング回路のコストが高くなっており、こ
の部分の低コスト化が望まれている。
品の実用化を飛躍的に推進するためには、駆動装置の低
コスト化が必要である。公知文献等においては、静電ア
クチュエータの駆動原理については検討され、確立され
つつあるが、低コスト化についての検討事例はない。特
に、静電アクチュエータは、駆動電圧として１００Ｖ以
上の高電圧を用いる必要があるため、直流高圧電源部と
高電圧スイッチング回路のコストが高くなっており、こ
の部分の低コスト化が望まれている。
【００１４】一方、低コスト化のために駆動電圧を低減
する検討も行われており、例えば、固定子の電極ピッチ
が数１０μｍというような微細加工ができれば駆動電圧
の低減も可能であるが、静電アクチュエータの大面積化
を考慮すると、現段階では実用的でない。「回転機研究
会講演論文集」（平成３年１１月１５日、社団法人電気
学会発行）に、静電アクチュエータ用高圧電源として圧
電トランスを用いることが提案されているが、後述の比
較例に示すように出力電流が著しく小さく、実用の範囲
が限定される。
する検討も行われており、例えば、固定子の電極ピッチ
が数１０μｍというような微細加工ができれば駆動電圧
の低減も可能であるが、静電アクチュエータの大面積化
を考慮すると、現段階では実用的でない。「回転機研究
会講演論文集」（平成３年１１月１５日、社団法人電気
学会発行）に、静電アクチュエータ用高圧電源として圧
電トランスを用いることが提案されているが、後述の比
較例に示すように出力電流が著しく小さく、実用の範囲
が限定される。
【００１５】
【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、静電アクチュエータの
駆動というのは、１００ｐＦ〜１０ｎＦ程度の比較的小
さい静電容量負荷への充放電操作であり、移動子を動か
すために高電圧が必要なものの、電流容量は数ｍＡ以下
と小さくてよく、且つ、直流高圧電源部の電流容量を小
さくすれば、固定子電極の耐久性が向上するとの知見を
得た。
に鑑み、種々検討を重ねた結果、静電アクチュエータの
駆動というのは、１００ｐＦ〜１０ｎＦ程度の比較的小
さい静電容量負荷への充放電操作であり、移動子を動か
すために高電圧が必要なものの、電流容量は数ｍＡ以下
と小さくてよく、且つ、直流高圧電源部の電流容量を小
さくすれば、固定子電極の耐久性が向上するとの知見を
得た。
【００１６】静電アクチュエータの１ユニット当りの等
価回路は、図２に示すように、固定子と移動子とで形成
される静電容量（Ｃ）と抵抗（Ｒ）で表すことができ
る。Ｒ 1 は移動子の抵抗率であり、前述したように、表
面固有抵抗率は、通常、１０11〜１０15Ω／□である。
Ｒ2 は電極間の絶縁性を向上させるために電極表面に絶
縁層を形成した絶縁材料の抵抗率である。
価回路は、図２に示すように、固定子と移動子とで形成
される静電容量（Ｃ）と抵抗（Ｒ）で表すことができ
る。Ｒ 1 は移動子の抵抗率であり、前述したように、表
面固有抵抗率は、通常、１０11〜１０15Ω／□である。
Ｒ2 は電極間の絶縁性を向上させるために電極表面に絶
縁層を形成した絶縁材料の抵抗率である。
【００１７】移動子を駆動させるための静電エネルギー
は、前述の静電容量（Ｃ）と印加電圧の２乗の積で表さ
れ、電極間の抵抗率Ｒ2 の絶縁材料に流れる電流は損失
となる。図７に示す要領で静電アクチュエータが駆動し
ているときは、流れる電極は電極間の抵抗率Ｒ2 の絶縁
材料に流れる電流が殆どなので、絶縁材料として体積固
有抵抗率が１０11Ωｃｍ以上の絶縁抵抗の大きい材料を
選定すれば、損失電流を少なくすることができ、さらに
静電アクチュエータを駆動するための消費電流を少なく
することが可能である。
は、前述の静電容量（Ｃ）と印加電圧の２乗の積で表さ
れ、電極間の抵抗率Ｒ2 の絶縁材料に流れる電流は損失
となる。図７に示す要領で静電アクチュエータが駆動し
ているときは、流れる電極は電極間の抵抗率Ｒ2 の絶縁
材料に流れる電流が殆どなので、絶縁材料として体積固
有抵抗率が１０11Ωｃｍ以上の絶縁抵抗の大きい材料を
選定すれば、損失電流を少なくすることができ、さらに
静電アクチュエータを駆動するための消費電流を少なく
することが可能である。
【００１８】一方、電極間絶縁材料の吸湿、ピンホール
の発生等によって絶縁耐圧が低下した場合、電極間で微
小な放電が発生することがある。また、直流高圧電源部
の電流容量が大きいと放電が徐々に広がって、電極の破
損に到ることがある。従って、直流高圧電源部の電流容
量を静電アクチュエータが駆動できる程度に小さくして
おけば、直流高圧電源部の小型化が可能になると共に放
電が広がるのを防止できるので、電極の耐久性を向上さ
せることが可能となる。
の発生等によって絶縁耐圧が低下した場合、電極間で微
小な放電が発生することがある。また、直流高圧電源部
の電流容量が大きいと放電が徐々に広がって、電極の破
損に到ることがある。従って、直流高圧電源部の電流容
量を静電アクチュエータが駆動できる程度に小さくして
おけば、直流高圧電源部の小型化が可能になると共に放
電が広がるのを防止できるので、電極の耐久性を向上さ
せることが可能となる。
【００１９】本発明は、上記知見を基に完成されたもの
であり、本発明の第１の静電アクチュエータは、絶縁性
支持体上に所定の方向に且つ所定の間隔を設けて配置さ
れた互いに絶縁された複数の駆動電極を有する第１の部
材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与するための手段
を設けた第２の部材とが接するように配置されており、
駆動電極への印加電圧の切り替えにより生じる第１の部
材と第２の部材との間の静電気のクーロン力によって第
１の部材と第２の部材の相対位置を変化させるための電
圧を電極に印加する駆動電圧制御部を備えた静電アクチ
ュエータにおいて、該駆動電圧制御部が直流高圧電源部
と高電圧スイッチング部及び駆動制御部から構成されて
おり、直流高圧電源部はトランスの高周波発振により昇
圧した後、整流により正負の直流高電圧を得るように構
成されていることを特徴とするものである。
であり、本発明の第１の静電アクチュエータは、絶縁性
支持体上に所定の方向に且つ所定の間隔を設けて配置さ
れた互いに絶縁された複数の駆動電極を有する第１の部
材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与するための手段
を設けた第２の部材とが接するように配置されており、
駆動電極への印加電圧の切り替えにより生じる第１の部
材と第２の部材との間の静電気のクーロン力によって第
１の部材と第２の部材の相対位置を変化させるための電
圧を電極に印加する駆動電圧制御部を備えた静電アクチ
ュエータにおいて、該駆動電圧制御部が直流高圧電源部
と高電圧スイッチング部及び駆動制御部から構成されて
おり、直流高圧電源部はトランスの高周波発振により昇
圧した後、整流により正負の直流高電圧を得るように構
成されていることを特徴とするものである。
【００２０】また、本発明の第２の静電アクチュエータ
は、絶縁性支持体上に所定の方向に且つ所定の間隔を設
けて配置された互いに絶縁された複数の駆動電極を有す
る第１の部材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与する
ための手段を設けた第２の部材とが接するように配置さ
れており、駆動電極への印加電圧の切り替えにより生じ
る第１の部材と第２の部材との間の静電気のクーロン力
によって第１の部材と第２の部材の相対位置を変化させ
るための電圧を電極に印加する駆動電圧制御部を備えた
静電アクチュエータにおいて、駆動電圧制御部が直流高
圧電源部及び駆動制御部から構成されており、駆動制御
部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源部の１
個以上の昇圧・整流回路を介して直流高電圧パターンを
得るように構成されていることを特徴とするものであ
る。
は、絶縁性支持体上に所定の方向に且つ所定の間隔を設
けて配置された互いに絶縁された複数の駆動電極を有す
る第１の部材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷を付与する
ための手段を設けた第２の部材とが接するように配置さ
れており、駆動電極への印加電圧の切り替えにより生じ
る第１の部材と第２の部材との間の静電気のクーロン力
によって第１の部材と第２の部材の相対位置を変化させ
るための電圧を電極に印加する駆動電圧制御部を備えた
静電アクチュエータにおいて、駆動電圧制御部が直流高
圧電源部及び駆動制御部から構成されており、駆動制御
部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源部の１
個以上の昇圧・整流回路を介して直流高電圧パターンを
得るように構成されていることを特徴とするものであ
る。
【００２１】本発明の第１の静電アクチュエータは、ト
ランスコアとしてフェライトのような高周波低損失磁性
材料を用いる。また、本発明の静電アクチュエータは電
流容量が少ないので、コイル線径が数１０μｍの巻線を
用いてトランスを構成することができ、トランスにより
昇圧された電圧をダイオード、コンデンサで整流、平滑
化することにより、直流高圧電源部を小型・薄型化する
ことができる。さらに、移動子を駆動するための電極に
印加する駆動パターンは、電流容量が小さいので、小型
パワー素子を用いることにより、高電圧スイッチング部
の小型化も可能である。
ランスコアとしてフェライトのような高周波低損失磁性
材料を用いる。また、本発明の静電アクチュエータは電
流容量が少ないので、コイル線径が数１０μｍの巻線を
用いてトランスを構成することができ、トランスにより
昇圧された電圧をダイオード、コンデンサで整流、平滑
化することにより、直流高圧電源部を小型・薄型化する
ことができる。さらに、移動子を駆動するための電極に
印加する駆動パターンは、電流容量が小さいので、小型
パワー素子を用いることにより、高電圧スイッチング部
の小型化も可能である。
【００２２】本発明の第２の静電アクチュエータは、駆
動制御部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源
部の１個以上の昇圧、整流回路を介して直流高電圧パタ
ーンを得るように構成されている。従って、該駆動制御
部のスイッチング素子として、低電圧タイプの素子を選
択できるので、汎用で且つ低価格のスイッチング素子を
利用できる。
動制御部から出力される駆動制御信号を該直流高圧電源
部の１個以上の昇圧、整流回路を介して直流高電圧パタ
ーンを得るように構成されている。従って、該駆動制御
部のスイッチング素子として、低電圧タイプの素子を選
択できるので、汎用で且つ低価格のスイッチング素子を
利用できる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定
されるものではない。 実施例１ 図１に示すように絶縁性支持体（１）上に、４００μｍ
ピッチで３相の帯状電極（２）を設け固定子（３）を形
成した。その上に絶縁性薄葉体に抵抗体層を塗布して形
成した移動子（６）を載置した。移動子を駆動する駆動
電圧制御部は、直流高圧電源部（１０）、高電圧スイッ
チング部（１１）及び駆動電圧の切替を制御する駆動制
御部（１２）から構成した。
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定
されるものではない。 実施例１ 図１に示すように絶縁性支持体（１）上に、４００μｍ
ピッチで３相の帯状電極（２）を設け固定子（３）を形
成した。その上に絶縁性薄葉体に抵抗体層を塗布して形
成した移動子（６）を載置した。移動子を駆動する駆動
電圧制御部は、直流高圧電源部（１０）、高電圧スイッ
チング部（１１）及び駆動電圧の切替を制御する駆動制
御部（１２）から構成した。
【００２４】直流高圧電源部（１０）について、図３に
基づいて説明する。本発明の直流高圧電源部は、乾電池
等のＤＣ入力をスイッチングトランジスタ（Ｑ１）、
（Ｑ２）等で高周波のものにスイッチングするインバー
タ部（１３）と、トランスコア（Ｔ１）の一次巻線（Ｎ
１）、（Ｎ２）と二次巻線（Ｎ４）の比で絶縁、昇圧の
変換を行なうトランス部（１４）、及びトランス部で絶
縁、昇圧された高周波高電圧をダイオード（Ｑ３）、
（Ｑ４）で整流し、整流された出力を平滑コンデンサー
（Ｃ３）、（Ｃ４）で平滑化し、安定した正、負、ＧＮ
Ｄの直流高圧電源をつくる整流回路部（１５）から構成
される。さらに、整流回路として、コッククロフト・ウ
ォルトン回路のように多倍圧整流を用いてもよい。
基づいて説明する。本発明の直流高圧電源部は、乾電池
等のＤＣ入力をスイッチングトランジスタ（Ｑ１）、
（Ｑ２）等で高周波のものにスイッチングするインバー
タ部（１３）と、トランスコア（Ｔ１）の一次巻線（Ｎ
１）、（Ｎ２）と二次巻線（Ｎ４）の比で絶縁、昇圧の
変換を行なうトランス部（１４）、及びトランス部で絶
縁、昇圧された高周波高電圧をダイオード（Ｑ３）、
（Ｑ４）で整流し、整流された出力を平滑コンデンサー
（Ｃ３）、（Ｃ４）で平滑化し、安定した正、負、ＧＮ
Ｄの直流高圧電源をつくる整流回路部（１５）から構成
される。さらに、整流回路として、コッククロフト・ウ
ォルトン回路のように多倍圧整流を用いてもよい。
【００２５】本発明の直流高圧電源部の小型化・薄型化
に特に重要なのは、トランス部である。本発明の静電ア
クチュエータは、電流容量が数ｍＡ以下と消費電流が極
めて小さいので、トランス部の巻線（コイル）の線径を
５０〜１００μｍと小さくすることができる。また、発
振周波数が大きいほど、トランス部を小さくすることが
できるので、トランスコア材料として、高周波でもヒシ
テリシス及び渦電流損失の小さい軟磁性材料、例えば、
フェライト等が主として用いられる。
に特に重要なのは、トランス部である。本発明の静電ア
クチュエータは、電流容量が数ｍＡ以下と消費電流が極
めて小さいので、トランス部の巻線（コイル）の線径を
５０〜１００μｍと小さくすることができる。また、発
振周波数が大きいほど、トランス部を小さくすることが
できるので、トランスコア材料として、高周波でもヒシ
テリシス及び渦電流損失の小さい軟磁性材料、例えば、
フェライト等が主として用いられる。
【００２６】インバータ部の発振周波数は、一般的に、
１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、コア材料、コイル等で決
まるトランス特性に合わせて適宜選択される。整流回路
部の出力部としては、大容量のコンデンサーを使うが、
必要な容量はスイッチング周波数に反比例するため、発
振周波数を高めれば、コンデンサーを小さくできるメリ
ットもある。
１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、コア材料、コイル等で決
まるトランス特性に合わせて適宜選択される。整流回路
部の出力部としては、大容量のコンデンサーを使うが、
必要な容量はスイッチング周波数に反比例するため、発
振周波数を高めれば、コンデンサーを小さくできるメリ
ットもある。
【００２７】さらに、トランス部は高周波高電圧を発生
するために、小型といえども安定性が重要である。従っ
て、絶縁安全性を確保する必要があるため、分割巻線構
造とすることで１コイルの最大電圧、分布容量の低減を
図る必要がある。また、レギュレータ等を用いて出力電
圧の安定性を増すことも可能である。トランス部におけ
る電圧の昇圧比は、通常５〜５００倍とするのが好まし
い。
するために、小型といえども安定性が重要である。従っ
て、絶縁安全性を確保する必要があるため、分割巻線構
造とすることで１コイルの最大電圧、分布容量の低減を
図る必要がある。また、レギュレータ等を用いて出力電
圧の安定性を増すことも可能である。トランス部におけ
る電圧の昇圧比は、通常５〜５００倍とするのが好まし
い。
【００２８】トランス部の基板への実装方法としては、
端子タイプあるいは表面実装タイプのものが薄型低背化
のためには有利である。トランス部で昇圧された高周波
高電圧を整流平滑化して、正負の直流高電圧を得る方法
は、インバータ部（１３）とトランス部（１４）及び整
流回路部（１５）を夫々２系統にする場合と、インバー
タ部とトランス部が１系統で整流回路部のみ２系統にす
る方法等があるが、電源の安定性等の要求仕様に併せて
適宜選択すればよい。また、小型化のためには、インバ
ータ部及びトランス部として、丸型形状のものを採用す
ることも有用である。
端子タイプあるいは表面実装タイプのものが薄型低背化
のためには有利である。トランス部で昇圧された高周波
高電圧を整流平滑化して、正負の直流高電圧を得る方法
は、インバータ部（１３）とトランス部（１４）及び整
流回路部（１５）を夫々２系統にする場合と、インバー
タ部とトランス部が１系統で整流回路部のみ２系統にす
る方法等があるが、電源の安定性等の要求仕様に併せて
適宜選択すればよい。また、小型化のためには、インバ
ータ部及びトランス部として、丸型形状のものを採用す
ることも有用である。
【００２９】次に高電圧スイッチング部（１１）につい
て説明する。図１に示すように、固定子電極に接続した
配線用集合電線（７）、（８）及び（９）は、リレー接
点等からなる高圧スイッチング部（１１）を介して直流
高圧電源部に接続されている。高圧スイッチング部（１
１）は、駆動制御部（１２）を切り替えることによっ
て、移動子を移動させる方向に固定子電極の集合線に＋
Ｖ、Ｇ、−Ｖの高電圧を選択的に印加する。本発明にお
ける、移動子を１方向に移動させるための駆動電圧パタ
ーンの一例を図４に示す。
て説明する。図１に示すように、固定子電極に接続した
配線用集合電線（７）、（８）及び（９）は、リレー接
点等からなる高圧スイッチング部（１１）を介して直流
高圧電源部に接続されている。高圧スイッチング部（１
１）は、駆動制御部（１２）を切り替えることによっ
て、移動子を移動させる方向に固定子電極の集合線に＋
Ｖ、Ｇ、−Ｖの高電圧を選択的に印加する。本発明にお
ける、移動子を１方向に移動させるための駆動電圧パタ
ーンの一例を図４に示す。
【００３０】高電圧スイッチング部の素子としては、従
来は、機械的な接点式リレー、水銀リレー等を用いてい
たが、本発明の静電アクチュエータは電流容量が小さい
ので、ホトモスリレー、ＦＥＴ、トライアック等の小型
パワー素子が利用できるため、小型化には有利である。
次に、固定子（３）について、説明する。
来は、機械的な接点式リレー、水銀リレー等を用いてい
たが、本発明の静電アクチュエータは電流容量が小さい
ので、ホトモスリレー、ＦＥＴ、トライアック等の小型
パワー素子が利用できるため、小型化には有利である。
次に、固定子（３）について、説明する。
【００３１】固定子（３）は、図１に示すように絶縁性
支持体（１）上に３相の帯状電極を設けて形成した。図
１においては、配線用集合電線は、表面に２相設け、後
の１相は電極の端部に設けたランドの中心に穴明けした
スルホール法により裏面に設けた。配線用集合電線を設
ける方法としては、その他周知の方法を適用することが
できる。
支持体（１）上に３相の帯状電極を設けて形成した。図
１においては、配線用集合電線は、表面に２相設け、後
の１相は電極の端部に設けたランドの中心に穴明けした
スルホール法により裏面に設けた。配線用集合電線を設
ける方法としては、その他周知の方法を適用することが
できる。
【００３２】絶縁性支持体（１）は、通常、絶縁性材料
よりなるフィルムやシート等より構成される。絶縁性材
料としては、特に制限はなく、絶縁性の良好な各種の合
成樹脂、セラミックス、ガラス等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、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙
げられる。これらのうち好ましい絶縁性樹脂としては、
ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。
よりなるフィルムやシート等より構成される。絶縁性材
料としては、特に制限はなく、絶縁性の良好な各種の合
成樹脂、セラミックス、ガラス等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、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙
げられる。これらのうち好ましい絶縁性樹脂としては、
ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。
【００３３】絶縁性支持体（１）上に設けられる電極
は、絶縁性支持体（１）の表面に設けてもよいが、絶縁
性支持体（１）の中に埋設して設けてもよい。特に、電
極間の絶縁性を向上させるためには、電極の表面に絶縁
層を形成し、絶縁性支持体（１）と絶縁層との間に電極
を埋設する方法が好ましい。電極を埋設する方法として
は、絶縁性支持体（１）上に設けた電極上に、絶縁性の
高い合成樹脂を塗布する方法、絶縁性合成樹脂フィルム
（カバーフィルム）又は絶縁性の高い粘着剤付きフィル
ムを積層する方法等が挙げられる。さらに、これらの各
方法を適宜組み合わせて使用することもできる。特に、
本発明では、前述したように、固定子電極への電流量を
少なくするために、絶縁材料として絶縁抵抗が１０11Ω
ｃｍ以上のものを選択することが好ましい。
は、絶縁性支持体（１）の表面に設けてもよいが、絶縁
性支持体（１）の中に埋設して設けてもよい。特に、電
極間の絶縁性を向上させるためには、電極の表面に絶縁
層を形成し、絶縁性支持体（１）と絶縁層との間に電極
を埋設する方法が好ましい。電極を埋設する方法として
は、絶縁性支持体（１）上に設けた電極上に、絶縁性の
高い合成樹脂を塗布する方法、絶縁性合成樹脂フィルム
（カバーフィルム）又は絶縁性の高い粘着剤付きフィル
ムを積層する方法等が挙げられる。さらに、これらの各
方法を適宜組み合わせて使用することもできる。特に、
本発明では、前述したように、固定子電極への電流量を
少なくするために、絶縁材料として絶縁抵抗が１０11Ω
ｃｍ以上のものを選択することが好ましい。
【００３４】電極の形状としては、図１に示すように、
通常、帯状電極が採用される。帯状電極（２）の間隔
は、特に限定されるものでないが、通常０．１〜２ｍｍ
であり、静電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ためには、帯状電極の間隔を微細化
することが望ましい。また、電極の形状としては、帯状
電極のほかドット型電極等任意の形状を選択することが
できる。
通常、帯状電極が採用される。帯状電極（２）の間隔
は、特に限定されるものでないが、通常０．１〜２ｍｍ
であり、静電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ためには、帯状電極の間隔を微細化
することが望ましい。また、電極の形状としては、帯状
電極のほかドット型電極等任意の形状を選択することが
できる。
【００３５】電極の形成方法は、特に制限されないが、
公知の銀インク、透明導電性粒子等をグラビア印刷、ス
クリーン印刷等の印刷をする方法、及び銅、ＩＴＯ等の
薄膜を形成したあとエッチンするグ方法等を適用するこ
とができる。次に、移動子（６）について説明する。移
動子（６）を構成する絶縁性薄葉体（４）は、好適に
は、固定子（３）を構成する前記の絶縁性樹脂と同様の
合成樹脂よりなるフィルムやシート等から構成される
が、かかる合成樹脂と同程度の抵抗値を有するガラス又
はセラミックスにより構成することもできる。絶縁性薄
葉体（４）を合成樹脂フィルムで構成する場合、密度、
曲げ弾性率、耐皺性等の点から、特にポリエステルフィ
ルム、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムが
好ましい。
公知の銀インク、透明導電性粒子等をグラビア印刷、ス
クリーン印刷等の印刷をする方法、及び銅、ＩＴＯ等の
薄膜を形成したあとエッチンするグ方法等を適用するこ
とができる。次に、移動子（６）について説明する。移
動子（６）を構成する絶縁性薄葉体（４）は、好適に
は、固定子（３）を構成する前記の絶縁性樹脂と同様の
合成樹脂よりなるフィルムやシート等から構成される
が、かかる合成樹脂と同程度の抵抗値を有するガラス又
はセラミックスにより構成することもできる。絶縁性薄
葉体（４）を合成樹脂フィルムで構成する場合、密度、
曲げ弾性率、耐皺性等の点から、特にポリエステルフィ
ルム、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムが
好ましい。
【００３６】移動子を構成する絶縁性薄葉体（４）に正
負の電荷を付与するための手段としては、図７に示した
公知の静電フィルムアクチュエータと同様に、絶縁性薄
葉体（４）に抵抗体層（５）を設ける方法が挙げられ
る。具体的には、例えば、絶縁性薄葉体（４）の表面に
帯電防止剤を塗布する方法等をが挙げられる。この場
合、抵抗体層（５）の表面固有抵抗率は１０11〜１０15
Ω／□の範囲、好ましくは１０14Ω／□前後にすること
が望ましい。抵抗体層（５）を設ける位置は、絶縁性薄
葉体（４）の固定子（３）と接する面または他方の面の
何れに設けてもよいが、固定子（３）と接していない方
の面上に設ける方が好ましい。
負の電荷を付与するための手段としては、図７に示した
公知の静電フィルムアクチュエータと同様に、絶縁性薄
葉体（４）に抵抗体層（５）を設ける方法が挙げられ
る。具体的には、例えば、絶縁性薄葉体（４）の表面に
帯電防止剤を塗布する方法等をが挙げられる。この場
合、抵抗体層（５）の表面固有抵抗率は１０11〜１０15
Ω／□の範囲、好ましくは１０14Ω／□前後にすること
が望ましい。抵抗体層（５）を設ける位置は、絶縁性薄
葉体（４）の固定子（３）と接する面または他方の面の
何れに設けてもよいが、固定子（３）と接していない方
の面上に設ける方が好ましい。
【００３７】絶縁性薄葉体（４）に正負の電荷を付与す
るための手段は、上記の方法に限定されず、当業者にと
って自明の各種の他の方法を採用し得る。例えば、絶縁
性薄葉体（４）を合成樹脂フィルムで構成する場合に
は、カーボンブラック等の導電性物質を練り込んで絶縁
性薄葉体（４）自体を上記と同様の抵抗率を有する抵抗
体とする方法が挙げられる。さらに、絶縁性薄葉体
（４）に帯状電極を設ける方法、イオン発生装置を利用
する方法、絶縁性薄葉体（４）にエレクトレット材料を
利用する方法が等が挙げられる。
るための手段は、上記の方法に限定されず、当業者にと
って自明の各種の他の方法を採用し得る。例えば、絶縁
性薄葉体（４）を合成樹脂フィルムで構成する場合に
は、カーボンブラック等の導電性物質を練り込んで絶縁
性薄葉体（４）自体を上記と同様の抵抗率を有する抵抗
体とする方法が挙げられる。さらに、絶縁性薄葉体
（４）に帯状電極を設ける方法、イオン発生装置を利用
する方法、絶縁性薄葉体（４）にエレクトレット材料を
利用する方法が等が挙げられる。
【００３８】絶縁性薄葉体（４）の厚さは、絶縁性薄葉
体に電荷を付与するための手段によって静電アクチュエ
ータの発生力が異なるために一概には決定できないが、
通常は１０μｍ以上とするのが好ましい。絶縁性薄葉体
（４）の厚さは、絶縁性支持体（１）に並べた帯状電極
（２）の間隔をＰとし、帯状電極（２）の表面と絶縁性
薄葉体（４）と抵抗体層（５）との境界面との距離をＧ
とした場合、０．０５＜Ｇ／Ｐ＜０．４の関係を満足す
る範囲とするのが好ましい。
体に電荷を付与するための手段によって静電アクチュエ
ータの発生力が異なるために一概には決定できないが、
通常は１０μｍ以上とするのが好ましい。絶縁性薄葉体
（４）の厚さは、絶縁性支持体（１）に並べた帯状電極
（２）の間隔をＰとし、帯状電極（２）の表面と絶縁性
薄葉体（４）と抵抗体層（５）との境界面との距離をＧ
とした場合、０．０５＜Ｇ／Ｐ＜０．４の関係を満足す
る範囲とするのが好ましい。
【００３９】固定子、移動子を形成する絶縁性支持体及
び絶縁性薄葉体が平滑である場合、固定子と移動子との
間に空気が十分進入せず、且つ、固定子と移動子表面の
極めて薄い水分含有層との吸着により、固定子と移動子
との摩擦が大きくなり移動子が円滑に移動しなくなると
いう問題が起こることがある。特に、上記の電荷充電操
作時においては、移動子が固定子に吸引密着されている
ため、固定子と移動子との摩擦がかなり大きくなってし
まう。
び絶縁性薄葉体が平滑である場合、固定子と移動子との
間に空気が十分進入せず、且つ、固定子と移動子表面の
極めて薄い水分含有層との吸着により、固定子と移動子
との摩擦が大きくなり移動子が円滑に移動しなくなると
いう問題が起こることがある。特に、上記の電荷充電操
作時においては、移動子が固定子に吸引密着されている
ため、固定子と移動子との摩擦がかなり大きくなってし
まう。
【００４０】これを解決するために、固定子又は移動子
の他方と接している面の片方又は両方に、高さ２〜５０
μｍ、頻度１〜１０００００個／ｃｍ2 の凹凸パターン
又は突起を設けることが好ましい。また、固定子又は移
動子の他方と接している面の片方又は両方に、潤滑層を
設けてもよい。潤滑層としては、固体潤滑剤、液体潤滑
剤等公知のものを適宜使用することができる。実施例１
においては、固定子上にパーフルオロポリエーテル（日
本モンテジソン社製、商品名「ＡＭ２００１」）を３ｎ
ｍの厚さに塗布して液体潤滑層を形成した。
の他方と接している面の片方又は両方に、高さ２〜５０
μｍ、頻度１〜１０００００個／ｃｍ2 の凹凸パターン
又は突起を設けることが好ましい。また、固定子又は移
動子の他方と接している面の片方又は両方に、潤滑層を
設けてもよい。潤滑層としては、固体潤滑剤、液体潤滑
剤等公知のものを適宜使用することができる。実施例１
においては、固定子上にパーフルオロポリエーテル（日
本モンテジソン社製、商品名「ＡＭ２００１」）を３ｎ
ｍの厚さに塗布して液体潤滑層を形成した。
【００４１】図１に示した静電アクチュエータにおい
て、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム上に４００μｍピ
ッチで３相の帯状電極（２）を形成した固定子（３）
は、２０ｃｍ×３０ｃｍのサイズであり、厚さ２５μｍ
のＰＥＴフィルム上に抵抗体層を塗布した移動子（６）
は、１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズである。固定子電極の
表面には、１０12Ωｃｍのポリエステル系熱硬化型樹脂
（吸水率０．５％、Ｔｇ４７％）をスクリーン印刷し
た。この時、固定子電極間の静電容量は、約１０００ｐ
Ｆであった。直流高圧電源部は、図３の回路に基づいて
製造した。主な仕様は下記の通りである。
て、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム上に４００μｍピ
ッチで３相の帯状電極（２）を形成した固定子（３）
は、２０ｃｍ×３０ｃｍのサイズであり、厚さ２５μｍ
のＰＥＴフィルム上に抵抗体層を塗布した移動子（６）
は、１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズである。固定子電極の
表面には、１０12Ωｃｍのポリエステル系熱硬化型樹脂
（吸水率０．５％、Ｔｇ４７％）をスクリーン印刷し
た。この時、固定子電極間の静電容量は、約１０００ｐ
Ｆであった。直流高圧電源部は、図３の回路に基づいて
製造した。主な仕様は下記の通りである。
【００４２】トランス巻線比；１０８倍 発振周波数 ；６３．９ｋＨｚ 入力電圧 ；４．５Ｖ 出力電圧 ；±６００Ｖ スイッチング部としてはホトモスリレー（松下電工製、
ＡＱＶ２５９）を用い、駆動制御部は汎用のＩＣを用い
て駆動制御パルスを発生させるようにした。
ＡＱＶ２５９）を用い、駆動制御部は汎用のＩＣを用い
て駆動制御パルスを発生させるようにした。
【００４３】直流高圧電源部、スイッチング部及び駆動
制御部の大きさは、全体で縦５ｃｍ×横８ｃｍ×厚さ２
ｃｍであり、静電アクチュエータに適した超小型の駆動
電圧制御部が製造できた。入力電圧を乾電池でＤＣ４．
５Ｖ、２０Ｈｚ（８ｍｍ／ｓ）として駆動したところ、
移動子が連続的に駆動するのを確認した。この時、固定
子電極に流れる電流量は、約０．１ｍＡであった。駆動
電圧制御部は実装方法の見直しまたは専用のＡＳＩＣ等
を利用すれば、さらに小型化が可能である。
制御部の大きさは、全体で縦５ｃｍ×横８ｃｍ×厚さ２
ｃｍであり、静電アクチュエータに適した超小型の駆動
電圧制御部が製造できた。入力電圧を乾電池でＤＣ４．
５Ｖ、２０Ｈｚ（８ｍｍ／ｓ）として駆動したところ、
移動子が連続的に駆動するのを確認した。この時、固定
子電極に流れる電流量は、約０．１ｍＡであった。駆動
電圧制御部は実装方法の見直しまたは専用のＡＳＩＣ等
を利用すれば、さらに小型化が可能である。
【００４４】また、駆動電圧制御部は、駆動電圧制御部
の各構成要素を基板に実装した後、該各構成要素を絶縁
性樹脂でオーバーコートすることが好ましい。 実施例２ 図５に示した駆動回路を有する静電アクチュエータにお
いて、移動子を駆動する駆動電圧制御部は、低電圧のス
イッチングをおこなう駆動制御部（１６）とそのから出
力される駆動制御信号を昇圧、整流平滑化し高電圧化す
る直流高圧電源部（１７）から構成されている。
の各構成要素を基板に実装した後、該各構成要素を絶縁
性樹脂でオーバーコートすることが好ましい。 実施例２ 図５に示した駆動回路を有する静電アクチュエータにお
いて、移動子を駆動する駆動電圧制御部は、低電圧のス
イッチングをおこなう駆動制御部（１６）とそのから出
力される駆動制御信号を昇圧、整流平滑化し高電圧化す
る直流高圧電源部（１７）から構成されている。
【００４５】駆動制御部（１６）は、トランジスタレベ
ル程度の低電圧の駆動制御信号を発生するものである。
直流高圧電源部（１７）は、前記の低電圧の駆動制御信
号を昇圧、整流平滑化し静電アクチュエータに印加する
高電圧の＋Ｖ、Ｇ、−Ｖの電圧パターンに変えるもので
ある。なお、電圧の昇圧には実施例１において説明した
ようなトランスを用いる方法が有効である。
ル程度の低電圧の駆動制御信号を発生するものである。
直流高圧電源部（１７）は、前記の低電圧の駆動制御信
号を昇圧、整流平滑化し静電アクチュエータに印加する
高電圧の＋Ｖ、Ｇ、−Ｖの電圧パターンに変えるもので
ある。なお、電圧の昇圧には実施例１において説明した
ようなトランスを用いる方法が有効である。
【００４６】図５において、静電アクチュエータの固定
子電極の配線用集合電線（７）、（８）及び（９）に印
加される高電圧の＋Ｖ、Ｇ、−Ｖの電圧パターンは、駆
動制御部で発生されるそれぞれの低電圧の制御信号を昇
圧、整流平滑化しているため、トランスにより構成され
る直流高圧電源の数は計６個となる。図５に示した構成
にすることにより、実施例１と異なり高電圧スイッチン
グ部が不要となるため駆動高電圧制御部の簡略化が可能
となる。 実施例３ 実施例１の静電アクチュエータは、固定子の形状を平面
状としたが、図６に示した静電アクチュエータにおいて
は、固定子（３）を２枚重ねた後円筒状に形成した。固
定子電極は、透明性の酸化錫・酸化インジウム粒子をグ
ラビア印刷法で形成しているため、透明である。移動子
は、絵、文字等を印刷した後、抵抗体層を塗布した。各
々の固定子上に移動子を載置した。直流高圧電源部（１
０）、高電圧スイッチング部（１１）及び駆動制御部
（１２）からなる駆動電圧制御部を２系統設けて、電圧
を各々の固定子電極（３）に夫々独立に印加し、固定子
を夫々独立に駆動した。この静電アクチュエータは、
絵、文字等が印刷された２枚の移動子が円筒の側面の表
裏で、速度、回転方向等、独立に動くので、従来ないデ
ィスプレイとしての応用が可能である。図６において
は、駆動電圧制御部を２系統としたが、１系統でも、多
系統でも同様な動きをさせることができる。さらに、固
定子電極が透明であるので、スペーサー等を設けること
により、固定子をさらに多層構造にすることも可能であ
る。 比較例 静電アクチュエータの直流高圧電源部として、圧電素子
の共振を利用した圧電トランスが知られている。
子電極の配線用集合電線（７）、（８）及び（９）に印
加される高電圧の＋Ｖ、Ｇ、−Ｖの電圧パターンは、駆
動制御部で発生されるそれぞれの低電圧の制御信号を昇
圧、整流平滑化しているため、トランスにより構成され
る直流高圧電源の数は計６個となる。図５に示した構成
にすることにより、実施例１と異なり高電圧スイッチン
グ部が不要となるため駆動高電圧制御部の簡略化が可能
となる。 実施例３ 実施例１の静電アクチュエータは、固定子の形状を平面
状としたが、図６に示した静電アクチュエータにおいて
は、固定子（３）を２枚重ねた後円筒状に形成した。固
定子電極は、透明性の酸化錫・酸化インジウム粒子をグ
ラビア印刷法で形成しているため、透明である。移動子
は、絵、文字等を印刷した後、抵抗体層を塗布した。各
々の固定子上に移動子を載置した。直流高圧電源部（１
０）、高電圧スイッチング部（１１）及び駆動制御部
（１２）からなる駆動電圧制御部を２系統設けて、電圧
を各々の固定子電極（３）に夫々独立に印加し、固定子
を夫々独立に駆動した。この静電アクチュエータは、
絵、文字等が印刷された２枚の移動子が円筒の側面の表
裏で、速度、回転方向等、独立に動くので、従来ないデ
ィスプレイとしての応用が可能である。図６において
は、駆動電圧制御部を２系統としたが、１系統でも、多
系統でも同様な動きをさせることができる。さらに、固
定子電極が透明であるので、スペーサー等を設けること
により、固定子をさらに多層構造にすることも可能であ
る。 比較例 静電アクチュエータの直流高圧電源部として、圧電素子
の共振を利用した圧電トランスが知られている。
【００４７】図８に示す回路図に従って、円柱状の圧電
素子を用いた直流高圧電源部を製造した。トランスの昇
圧比は、圧電素子の物性、共振周波数により決まるもの
である。回路の主な仕様は下記の通りである。また、駆
動制御部、スイッチング部は、実施例１と同様にして製
造した。 圧電素子のサイズ ：直径１５ｍｍ×高さ１５ｍｍ 圧電定数（ｄ33） ：４６３×１０-12ｍ／Ｖ 圧電歪定数（Ｑｍ）：１６００ 共振周波数 ：１１０ｋＨｚ 実施例１と同様にして、入力電圧をＤＣ４．５Ｖ、２０
Ｈｚ（８ｍｍ／ｓ）で駆動しようとしたところ、移動子
を移動することができなかった。これは、直流高圧電源
部の出力電流容量が約０．０１ｍＡ以下と著しく小さい
ために、十分な出力電圧が得られなかったためと考えら
れる。
素子を用いた直流高圧電源部を製造した。トランスの昇
圧比は、圧電素子の物性、共振周波数により決まるもの
である。回路の主な仕様は下記の通りである。また、駆
動制御部、スイッチング部は、実施例１と同様にして製
造した。 圧電素子のサイズ ：直径１５ｍｍ×高さ１５ｍｍ 圧電定数（ｄ33） ：４６３×１０-12ｍ／Ｖ 圧電歪定数（Ｑｍ）：１６００ 共振周波数 ：１１０ｋＨｚ 実施例１と同様にして、入力電圧をＤＣ４．５Ｖ、２０
Ｈｚ（８ｍｍ／ｓ）で駆動しようとしたところ、移動子
を移動することができなかった。これは、直流高圧電源
部の出力電流容量が約０．０１ｍＡ以下と著しく小さい
ために、十分な出力電圧が得られなかったためと考えら
れる。
【００４８】
【発明の効果】 本発明によれば、静電アクチュエータ
の駆動装置の小型化・薄膜化が可能になるため実用上非
常に有用である。
の駆動装置の小型化・薄膜化が可能になるため実用上非
常に有用である。
【図１】 実施例１で製造した静電アクチュエータの概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】 静電アクチュエータの１ユニット当りの等価
回路を示す図である。
回路を示す図である。
【図３】 本発明の直流高圧電源部の一例を示す回路図
である。
である。
【図４】 本発明の静電アクチュエータにおいて、移動
子を１方向に移動させるための駆動電圧パターンの一例
を示す図である。
子を１方向に移動させるための駆動電圧パターンの一例
を示す図である。
【図５】 実施例２で製造した静電アクチュエータの駆
動電圧制御部の概略構成図である。
動電圧制御部の概略構成図である。
【図６】 実施例３で製造した静電アクチュエータの概
略構成図である。
略構成図である。
【図７】 従来公知の静電アクチュエータの作動原理の
説明図である。
説明図である。
【図８】 比較例で製造した静電アクチュエータの直流
高圧電源部の概略構成図である。
高圧電源部の概略構成図である。
１ ：絶縁性支持体 ２ ：帯状電極 ３ ：固定子 ４ ：絶縁性薄葉体 ５ ：抵抗体層 ６ ：移動子 ７〜９：配線用集合電線 １０ ：直流高圧電源部 １１ ：高電圧スイッチング部 １２ ：駆動制御部 １３ ：インバータ部 １４ ：トランス部 １５ ：整流回路部 １６ ：駆動制御部 １７ ：直流高圧電源部 Ｑ１、Ｑ２ ：スイッチングトランジスタ Ｑ３、Ｑ４ ：ダイオード Ｑ５〜Ｑ８ ：スイッチングトランジスタ Ｑ９、Ｑ１０：ダイオード Ｔ１ ：トランスコア Ｎ１〜Ｎ２ ：トランスの一次巻線 Ｃ１〜Ｃ１３：コンデンサー Ｒ１〜Ｒ６ ：抵抗をそれぞれ示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性支持体上に所定の方向に且つ所定
の間隔を設けて配置された互いに絶縁された複数の駆動
電極を有する第１の部材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷
を付与するための手段を設けた第２の部材とが接するよ
うに配置されており、駆動電極への印加電圧の切り替え
により生じる第１の部材と第２の部材との間の静電気の
クーロン力によって第１の部材と第２の部材の相対位置
を変化させるための電圧を電極に印加する駆動電圧制御
部を備えた静電アクチュエータにおいて、該駆動電圧制
御部が直流高圧電源部と高電圧スイッチング部及び駆動
制御部から構成されており、直流高圧電源部はトランス
の高周波発振により昇圧した後、整流により正負の直流
高電圧を得るように構成されていることを特徴とする静
電アクチュエータ。 - 【請求項２】 絶縁性支持体上に所定の方向に且つ所定
の間隔を設けて配置された互いに絶縁された複数の駆動
電極を有する第１の部材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷
を付与するための手段を設けた第２の部材とが接するよ
うに配置されており、駆動電極への印加電圧の切り替え
により生じる第１の部材と第２の部材との間の静電気の
クーロン力によって第１の部材と第２の部材の相対位置
を変化させるための電圧を電極に印加する駆動電圧制御
部を備えた静電アクチュエータにおいて、駆動電圧制御
部が直流高圧電源部及び駆動制御部から構成されてお
り、駆動制御部から出力される駆動制御信号を該直流高
圧電源部の１個以上の昇圧・整流回路を介して直流高電
圧パターンを得るように構成されていることを特徴とす
る静電アクチュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26376493 | 1993-10-21 | ||
| JP5-263764 | 1993-10-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07184377A true JPH07184377A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=17393962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6250792A Pending JPH07184377A (ja) | 1993-10-21 | 1994-10-17 | 静電アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5552654A (ja) |
| JP (1) | JPH07184377A (ja) |
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| US7579747B2 (en) | 2005-11-18 | 2009-08-25 | Alps Electric Co., Ltd. | Electrostatic actuator |
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| US9995486B2 (en) | 2011-12-15 | 2018-06-12 | Honeywell International Inc. | Gas valve with high/low gas pressure detection |
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| US8899264B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-12-02 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic proof of closure system |
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1994
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- 1994-10-21 US US08/327,415 patent/US5552654A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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