JP2009061575A - 非接触型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧が低く、長寿命な非接触型アクチュエータを提供する。
【解決手段】基板１０上に配置され、板３０とブッシング３１とを具備する非接触型アクチュエータに関する。電圧が外部から印加されると、板３０は基板１０の吸着によって曲げられるが基板と接触はしない。板３０が基板の静電力と対抗する際に反力が生じる。電圧が解除されると、この反力と板が曲がった状態から当初の状態に回復する際に生じる弾性張力によって板とブッシングの跳ね動作を生じ、アクチュエータのステップ動作をもたらす。板と基板間に摩擦はないことから比較的小さな電圧駆動できる、したがって消費電力も最小で済むので、消費電流と装置の表面損傷を低減でき、長寿命化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、非接触アクチュエータ、特に、板が基板に吸着される際、板へ曲げ剛性を付与することによって板が基板に接触するのを防止し、摩擦抵抗を低減し、駆動電圧を低減し、且つ、装置の表面損傷を低減することによって、長寿命化を図ることができる非接触型アクチュエータに関する。

微小ファン構造は自己組織化技術により製造される微小ファン羽根と、ロータとして微小アクチュエータを用いる微小モータとを具備し、微小アクチュエータの駆動概念を図１に示す。

微小アクチュエータ構造は、通常はシリコン基板からなりかつシリコン基板の表面に約０．６ｍｍの膜厚を有する窒化シリコン絶縁膜を設けた基板１０と、基板１０上に設けられ板２０とブッシング２１とを有するアクチュエータとを具備する。上記微小アクチュエータ構造において、板２０は基板１０に対して並行であり、且つ、ブッシング２１は板２０の先端に、図１（a）に示すように基板１０に対して直交するように連結されている。

板２０とブッシング２１によって容量構造が形成されると、静電力が板１０に生じる。従って、正のバイアス電圧が外部から板２０に印加されると、板２０は静電力によって基板１０に吸着され、板２０の後端は図１（b）に示すように、基板１０に接触する。

正のバイアス電圧が上昇して始動電圧に達すると、板２０の後端と基板１０間の摩擦はブッシング２１と基板１０間の摩擦より小さいので、板２０が折り曲げられ、板２０の後端と基板１０間に大面積の接触を生じ、板２０は図１（c）に示すように弾性張力を保持する。

印加電圧が解除されると、板２０の後端と基板１０間の摩擦がブッシング２１と基板１０間の摩擦より大きくなる。その結果、保持した弾性張力が瞬間的に解除されるので、アクチュエータは、図１（d）に示すように作動しかつ変位する。

負のバイアス電圧がさらに印加されると、板２０はさらに基板１０によって吸着され、上記した運動を繰り返す。従って、板２０は連続して基板１０上で駆動される。

このようなアクチュエータの動作工程において、アクチュエータと基板１０との間には２つの接触面が存在する。即ち、板２０の後端と基板１０間の接触面と、ブッシング２１と基板１０間の接触面である。アクチュエータに弾性張力を付与するための条件は、アクチュエータと基板１０間に印加される正の（或いは負の）電圧が、ブッシング２１と基板１０間の摩擦を、板２０の後端と基板１０間の摩擦より大きくするために、十分大きい値でなければならないということである。しかし、そのような条件では、高駆動電圧、高電力消費、及び、装置の表面損傷といった問題点が不可避的に生じる。

本発明は上記した事態に鑑みなされたものであり、本発明は、駆動電圧を低減し、消費電力と装置の表面損傷を低減し、長寿命化を図ることができる非接触型アクチュエータを提供することを目的とする。

非接触型アクチュエータは基板上に配置され、少なくとも板とブッシングとを具備する。

正の（負の）バイアス電圧がアクチュエータと基板間に外部から印加されると、静電力によって生じる基板の吸着によって板が曲げられるが、板は、基板と接触しない。従って、アクチュエータは、ブッシングと基板間に１つの接触面を有するのみであり、板と基板間の接触による摩擦を生じない。本発明は、板が曲がった状態から当初の状態まで回復する際、静電力に対抗するため板自体によって生じる反力と弾性張力とから生じる跳ね動作を行うために、比較的低い電圧しか必要とせず、且つ、最小の電流しか消費しない。

本発明の目的、特徴及び効果の理解をより高めるために、本発明の好ましい実施例を、図面を参照して、詳細に列挙して説明する。

図２を参照して説明すると、アクチュエータは基板１０上に配置され、板３０と、ブッシング３１と、少なくとも２つの支持ビーム３２と、少なくとも２つの摺動座部３３と、少なくとも２つのレール３４とを具備する。

少なくとも２つのレール３４は基板１０上に配置され、且つ、２つの平行な直線から成るパターンや、２つの同心円からなるパターンのように、等間隔を開けた直線状パターン、又は、曲線状パターンに形成されている。

少なくとも２つの摺動座部３３が上記下２つのレール３４に沿って設けられており、これらの摺動座部３３間に支持ビーム３２が架設されている。少なくとも２つの支持ビーム３２が板３０に連結されており、支持ビーム３２と摺動座部３３及び板３０のそれぞれとが交差する角部は面取りされている。

さらに図３を参照して説明すると、板３０は基板１０と並行に配置されており、ブッシング３１が板３０の先端に連結され、且つ、図３（a）に示すように、基板１０に対して垂直となっている。

外部から正のバイアス電圧が印加されると、板３０の後端が静電力によって生じる基板の吸着によって曲げられるが、図３（ｂ）に示すように、板３０の後端は基板１０と接触しない。

正のバイアス電圧が上昇し始動電圧に達すると、ブッシング３１と基板１０は１つの接触面のみで接触するので、図３（c）に示すように、板３０に静電気に対抗するための反力と弾性張力を生じさせるためには、比較的小さな電圧でよく、且つ、消費電力も最小でよい。

印加電圧が解除されると、板３０が曲げられた状態から当初の状態まで復元する際に板３０に保有される反力及び弾性張力は瞬時に解放される。この反発力によって板３０とブッシング３１が跳躍し、図３（d）に示すようなアクチュエータのステップ動作を生じる。

更に、負のバイアス電圧が同様に印加されると、板３０は基板１０によって吸着され、上記した動作を繰り返す。板３０は基板１０と接触しないので、基板１０上で連続動作を行うことができる。

正の（負の）バイアス電圧が印加されると、静電力による効果によって板３０は基板１０によって吸着されるが、基板１０には接触しない。従って、静電圧に対抗するために、板３０に反力及び弾性張力を生じるためには、比較的小さな電圧でよく、且つ、電流も最小でよい。印加電圧が解除されると、板３０が保有する弾性張力の反発力によって、跳ね動作を行い、アクチュエータのステップ動作を生じる。

要約すると、本発明は上記した効果を確実に奏する。上記した本発明の特徴は、同様な製品に対して、新規性及び進歩性を有するのみならず、産業上の利用性を有する。

本発明を、現時点において最も実際的で、且つ、好ましい実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記した実施例に何ら限定されるものでないことは言うまでもない。逆に、本発明は、添付の特許請求範囲に記載の発明の要旨及び範囲内において各種の変形例と変容例が考えられるものであり、本発明はそのような変形例と変容例とを包含するように広義に解釈されるものである。

従来構造の運動を示す概略図である。 本発明の外観概略図である。 本発明の運動を示す概略図である。

符号の説明

１０ 基板
３０ 板
３１ ブッシング
３２ 支持ビーム
３３ 摺動座部
３４ レール

Claims (4)

1. 基板上に配置され、且つ、板とブッシングとを具備する非接触型アクチュエータであって、外部から正或いは負の力を前記アクチュエータと前記基板間に印加した際、前記板の後端が前記基板の吸着によって折り曲げられるが、前記板は、前記基板と接触しないように形成され、且つ、前記力を解放することによって前記板が曲がった状態から当初の状態に回復する際に生じる反発力によって、前記アクチュエータはステップ動作を行うことを特徴とする非接触型アクチュエータ。
2. 少なくとも２つのレールが基板上に配置され、各レールに沿って摺動座部が配置され、かつ、各摺動座部から支持ビームが伸延し、同支持ビームが前記板に連結されることを特徴とする請求項１記載の非接触型アクチュエータ。
3. 前記２つのレールは、等間隔を開けた直線状パターン、又は、曲線状パターンの一つから選択されたものであることを特徴とする請求項２記載の非接触型アクチュエータ。
4. 前記支持ビームと、前記摺動座部と前記板との各交差部に形成される角部は面取りされていることを特徴とする請求項２記載の非接触型アクチュエータ。

Images