JPH04325882A - アクチュエータ - Google Patents
アクチュエータInfo
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- JPH04325882A JPH04325882A JP9395691A JP9395691A JPH04325882A JP H04325882 A JPH04325882 A JP H04325882A JP 9395691 A JP9395691 A JP 9395691A JP 9395691 A JP9395691 A JP 9395691A JP H04325882 A JPH04325882 A JP H04325882A
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- electrode
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
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Landscapes
- Micromachines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微小位置決め装置やマ
イクロマニピュレーション等の微小駆動機構に用いられ
るアクチュエータに関する。
イクロマニピュレーション等の微小駆動機構に用いられ
るアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、微小駆動機構として用いられるア
クチュエータとしては、例えば、その第一の従来例とし
て、図5に示すようなものがある。すなわち、ベース面
1上には可動部2が2箇所の固定部1aにて固定されて
おり、この可動部2にはその中央部に複数本の梁2aが
形成され、その左右両端に多数本からなるくし歯状の可
動電極2bが形成されている。それら左右の可動電極2
bにはそれぞれ、くし歯状をした固定電極3が対向して
配設されている。この場合、可動電極2bと固定電極3
との間に交流電圧を印加することにより、それら電極間
に静電力が作用し、これにより可動電極2bがそのくし
歯の長手方向に沿って引き込まれたり、押し出されたり
して振動をする。従って、その可動部2に図示しない移
動体を取付けることにより微小駆動機構を実現すること
が可能である。
クチュエータとしては、例えば、その第一の従来例とし
て、図5に示すようなものがある。すなわち、ベース面
1上には可動部2が2箇所の固定部1aにて固定されて
おり、この可動部2にはその中央部に複数本の梁2aが
形成され、その左右両端に多数本からなるくし歯状の可
動電極2bが形成されている。それら左右の可動電極2
bにはそれぞれ、くし歯状をした固定電極3が対向して
配設されている。この場合、可動電極2bと固定電極3
との間に交流電圧を印加することにより、それら電極間
に静電力が作用し、これにより可動電極2bがそのくし
歯の長手方向に沿って引き込まれたり、押し出されたり
して振動をする。従って、その可動部2に図示しない移
動体を取付けることにより微小駆動機構を実現すること
が可能である。
【0003】また、その第二の従来例として、「SEL
ECTIVE CHEMICAL VAPOR DEP
OSITION OFTUNGSTEN FOR MI
CRODYNAMIC STRUCTURES」という
タイトルで、IEEE、MicroElectro M
echanical Systems、 p.82〜8
7、1989 に開示されているように、Si基板上に
タングステンからなる複数本の片持梁を互いに平行な状
態で作成し、これらに電圧を印加することによってマイ
クロピンセットとして利用するというものがある。
ECTIVE CHEMICAL VAPOR DEP
OSITION OFTUNGSTEN FOR MI
CRODYNAMIC STRUCTURES」という
タイトルで、IEEE、MicroElectro M
echanical Systems、 p.82〜8
7、1989 に開示されているように、Si基板上に
タングステンからなる複数本の片持梁を互いに平行な状
態で作成し、これらに電圧を印加することによってマイ
クロピンセットとして利用するというものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】第一の従来例の場合、
可動電極2bと固定電極3とは互いに向かい合い、その
可動電極2bの両端が固定電極3により覆われているた
め、その配設上、変位や力を取り出しにくい。しかも、
この場合、拡大、縮小の機構を有していないため、変位
量や力の取り出しに関する設計上の自由度が小さなもの
となる。
可動電極2bと固定電極3とは互いに向かい合い、その
可動電極2bの両端が固定電極3により覆われているた
め、その配設上、変位や力を取り出しにくい。しかも、
この場合、拡大、縮小の機構を有していないため、変位
量や力の取り出しに関する設計上の自由度が小さなもの
となる。
【0005】第二の従来例の場合、平行に配設された複
数本の片持梁に電圧を印加しそれ自体を変形させている
ため、マイクロピンセットとして動作させる際にその挾
持には大きな電圧を必要とし、また、複数本の片持梁間
に電圧を印加させているため、その操作環境に自ずと限
界が生じることになる。
数本の片持梁に電圧を印加しそれ自体を変形させている
ため、マイクロピンセットとして動作させる際にその挾
持には大きな電圧を必要とし、また、複数本の片持梁間
に電圧を印加させているため、その操作環境に自ずと限
界が生じることになる。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明では
、梁固定部の形成されたベース面を設け、一対の梁固定
部間でベース面に対して平行に張られた両持ち梁を設け
、この両持ち梁の長手方向と直交しかつベース面に対し
て平行な状態にある棒を両持ち梁の中央で固定し、棒の
長手方向と直交しかつベース面と平行な方向に力を付与
する可動電極及び固定電極を備えたアクチュエータ部を
棒の一端に取付けた。
、梁固定部の形成されたベース面を設け、一対の梁固定
部間でベース面に対して平行に張られた両持ち梁を設け
、この両持ち梁の長手方向と直交しかつベース面に対し
て平行な状態にある棒を両持ち梁の中央で固定し、棒の
長手方向と直交しかつベース面と平行な方向に力を付与
する可動電極及び固定電極を備えたアクチュエータ部を
棒の一端に取付けた。
【0007】請求項2記載の発明では、梁固定部の形成
されたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に
対して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の
長手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にあ
る2本の棒を両持ち梁で固定し、それら2本の棒の長手
方向と直交しかつベース面に対して平行な方向に力を付
与する電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付
けた。
されたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に
対して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の
長手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にあ
る2本の棒を両持ち梁で固定し、それら2本の棒の長手
方向と直交しかつベース面に対して平行な方向に力を付
与する電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付
けた。
【0008】
【作用】請求項1記載の発明においては、アクチュエー
タ部の固定電極と梁固定部との間に電圧を印加すること
によって、固定電極と可動電極との間で静電力を作用さ
せることができ、これにより、棒を両持ち梁との接続点
を支点として回転させることができるため、アクチュエ
ータ部と反対側に位置する棒の一端から変位、力を取り
出すことが可能となる。
タ部の固定電極と梁固定部との間に電圧を印加すること
によって、固定電極と可動電極との間で静電力を作用さ
せることができ、これにより、棒を両持ち梁との接続点
を支点として回転させることができるため、アクチュエ
ータ部と反対側に位置する棒の一端から変位、力を取り
出すことが可能となる。
【0009】請求項2記載の発明においては、アクチュ
エータ部の各電極間で電圧を印加することによって、2
本の棒を静電力によりその棒の長手方向と直交する方向
に力を加えることができ、これにより、2本の棒を両持
ち梁との接続点を支点として回転させることができるた
め、アクチュエータ部と反対側に位置する2本の棒の一
端から取り出すことのできる変位や力を設計上自由に調
節することができる。
エータ部の各電極間で電圧を印加することによって、2
本の棒を静電力によりその棒の長手方向と直交する方向
に力を加えることができ、これにより、2本の棒を両持
ち梁との接続点を支点として回転させることができるた
め、アクチュエータ部と反対側に位置する2本の棒の一
端から取り出すことのできる変位や力を設計上自由に調
節することができる。
【0010】
【実施例】まず、請求項1記載の発明の第一の実施例を
図1に基づいて説明する。ベース面4上には、一対の梁
固定部5が形成されている。この一対の梁固定部5間に
は前記ベース面4に対して両持ち梁6が平行に張られて
いる。この両持ち梁6の中央には、その両持ち梁6の長
手方向と直交しかつ前記ベース面4に対して平行な状態
で棒7が固定されている。この棒7の端部aにはくし歯
状をした可動電極8が形成され、また、この可動電極8
と対向した左右両側の位置には、くし歯状をした固定電
極9が配設されている。これら可動電極8と固定電極9
とはアクチュエータ部10を構成しており、前記棒7の
長手方向と直交しかつ前記ベース面4と平行な方向に力
を付与する働きがある。この場合、前記棒7と前記両持
ち梁6と前記可動電極8とはベース面4から浮いており
、その他の部分は前記ベース面4に固定されている。
図1に基づいて説明する。ベース面4上には、一対の梁
固定部5が形成されている。この一対の梁固定部5間に
は前記ベース面4に対して両持ち梁6が平行に張られて
いる。この両持ち梁6の中央には、その両持ち梁6の長
手方向と直交しかつ前記ベース面4に対して平行な状態
で棒7が固定されている。この棒7の端部aにはくし歯
状をした可動電極8が形成され、また、この可動電極8
と対向した左右両側の位置には、くし歯状をした固定電
極9が配設されている。これら可動電極8と固定電極9
とはアクチュエータ部10を構成しており、前記棒7の
長手方向と直交しかつ前記ベース面4と平行な方向に力
を付与する働きがある。この場合、前記棒7と前記両持
ち梁6と前記可動電極8とはベース面4から浮いており
、その他の部分は前記ベース面4に固定されている。
【0011】このような構成において、梁固定部5と左
側の固定電極9との間に電圧V1 を印加すると、くし
歯状の可動電極8とその左側に位置する固定電極9との
間に静電力が作用して可動電極8は左方向に引き込まれ
、棒7は支点Pを中心として回転し、これによりその棒
7の端部bはX1 方向に移動する。これと同様な原理
により、梁固定部5と右側の固定電極9との間に電圧V
2 を印加すると、棒7の端部bはX2 方向に移動す
る。
側の固定電極9との間に電圧V1 を印加すると、くし
歯状の可動電極8とその左側に位置する固定電極9との
間に静電力が作用して可動電極8は左方向に引き込まれ
、棒7は支点Pを中心として回転し、これによりその棒
7の端部bはX1 方向に移動する。これと同様な原理
により、梁固定部5と右側の固定電極9との間に電圧V
2 を印加すると、棒7の端部bはX2 方向に移動す
る。
【0012】上述したように、梁固定部5と固定電極9
との間に電圧を印加することによって、棒7を支点Pと
して回転させることができ、これにより棒7の端部bか
ら変位や力を取り出すことができる。この場合、電極部
分と支点Pとの間の距離、棒7の端部bと支点Pとの間
の距離を調節することによって、その端部bにおける変
位量や力の大きさの制御を行うことも可能である。また
、本アクチュエータは、マイクロ領域になるほど有利と
なる静電力を用いており、しかも、くし歯状の電極を形
成することによって力を一段と大きくすることが可能で
ある。
との間に電圧を印加することによって、棒7を支点Pと
して回転させることができ、これにより棒7の端部bか
ら変位や力を取り出すことができる。この場合、電極部
分と支点Pとの間の距離、棒7の端部bと支点Pとの間
の距離を調節することによって、その端部bにおける変
位量や力の大きさの制御を行うことも可能である。また
、本アクチュエータは、マイクロ領域になるほど有利と
なる静電力を用いており、しかも、くし歯状の電極を形
成することによって力を一段と大きくすることが可能で
ある。
【0013】次に、請求項1記載の発明の第二の実施例
を図2に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施
例と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。
を図2に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施
例と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。
【0014】ここでは、可動電極8及び固定電極9の電
極形状を変えたものである。すなわち、可動電極8は棒
7の端部aで左右方向に1個ずつ形成され、この可動電
極8に対向して固定電極9が形成されている。この場合
にも、左側の固定電極9と梁固定部5との間に電圧V1
を印加すると、可動電極8は静電力によって左上に引
き上げられ、これにより棒7は支点Pの回りを回転しそ
の端部bはX1 方向へ移動する。また、右側の固定電
極9と梁固定部5との間に電圧V2 を印加すると、可
動電極8は静電力によって右上に引き上げられ、これに
より、棒7の端部bはX2 方向へ移動する。
極形状を変えたものである。すなわち、可動電極8は棒
7の端部aで左右方向に1個ずつ形成され、この可動電
極8に対向して固定電極9が形成されている。この場合
にも、左側の固定電極9と梁固定部5との間に電圧V1
を印加すると、可動電極8は静電力によって左上に引
き上げられ、これにより棒7は支点Pの回りを回転しそ
の端部bはX1 方向へ移動する。また、右側の固定電
極9と梁固定部5との間に電圧V2 を印加すると、可
動電極8は静電力によって右上に引き上げられ、これに
より、棒7の端部bはX2 方向へ移動する。
【0015】次に、請求項2記載の発明の一実施例を図
3に基づいて説明する。なお、前述した請求項1記載の
発明(図1参照)と同一部分についての説明は省略し、
その同一部分については同一符号を用いる。
3に基づいて説明する。なお、前述した請求項1記載の
発明(図1参照)と同一部分についての説明は省略し、
その同一部分については同一符号を用いる。
【0016】両持ち梁6には、2本の棒7が平行な状態
で取付けられており、各棒7の端部a1,a2に位置す
るアクチュエータ部10には、箱型をした電極11が設
けられている。このような箱型をしたそれぞれの電極1
1に電圧を印加することにより、その箱型内に位置する
端部a1,a2に棒7の長手方向と直交しかつベース面
4に対して平行な方向に静電力を付与することが可能と
なり、これにより、棒7の端部b1,b2をそれぞれX
1、X2方向に回動させることができる。従って、箱型
の電極11に印加する電圧の大きさを制御することによ
って、端部b1,b2間の間隔を調整することが可能と
なり、これによりグリッパーとしての機能を持たせるこ
とができる。
で取付けられており、各棒7の端部a1,a2に位置す
るアクチュエータ部10には、箱型をした電極11が設
けられている。このような箱型をしたそれぞれの電極1
1に電圧を印加することにより、その箱型内に位置する
端部a1,a2に棒7の長手方向と直交しかつベース面
4に対して平行な方向に静電力を付与することが可能と
なり、これにより、棒7の端部b1,b2をそれぞれX
1、X2方向に回動させることができる。従って、箱型
の電極11に印加する電圧の大きさを制御することによ
って、端部b1,b2間の間隔を調整することが可能と
なり、これによりグリッパーとしての機能を持たせるこ
とができる。
【0017】次に、これまで述べてきた各種アクチュエ
ータの製造工程の一例を図4(a)〜(e)に基づいて
説明する。ベース面4を構成する単結晶のSi基板12
(C−Si)上には、熱酸化膜としてのSiO2 13
が0.2μm、Si3N414が0.2μmそれぞれ積
層されている(a)。次に、そのSi3N414の上部
に、SiO2 15を2.0μmだけデポジションする
(b)。 次に、そのSiO2 15の上部に、poly−Si1
6を4μmだけデポジションする(c)。この場合、p
oly−Si16は、ある種の元素をドーピングするこ
とにより導電性を持たせている。次に、そのpoly−
Si16の構造体にRIE(リアクティブイオン エッ
チング)を行うことにより、可動部17となる領域や固
定部18となる領域の切り出しを行う(d)。最後に、
HF水溶液を用いて下層に位置するSiO2 15のエ
ッチングを行う(e)。この時、HF水溶液に浸す時間
を制御することにより、幅の細い可動部17の下に位置
するSiO2 15は全て取り除かれるが、幅の太い固
定部18の下のSiO2 15は残存しこれによりベー
ス面4に固定された状態となる。なお、ここでいう、可
動部17としては、両持ち梁6、棒7、可動電極8のこ
とを示し、固定部18としては、梁固定部5、固定電極
9のことを示すものである。
ータの製造工程の一例を図4(a)〜(e)に基づいて
説明する。ベース面4を構成する単結晶のSi基板12
(C−Si)上には、熱酸化膜としてのSiO2 13
が0.2μm、Si3N414が0.2μmそれぞれ積
層されている(a)。次に、そのSi3N414の上部
に、SiO2 15を2.0μmだけデポジションする
(b)。 次に、そのSiO2 15の上部に、poly−Si1
6を4μmだけデポジションする(c)。この場合、p
oly−Si16は、ある種の元素をドーピングするこ
とにより導電性を持たせている。次に、そのpoly−
Si16の構造体にRIE(リアクティブイオン エッ
チング)を行うことにより、可動部17となる領域や固
定部18となる領域の切り出しを行う(d)。最後に、
HF水溶液を用いて下層に位置するSiO2 15のエ
ッチングを行う(e)。この時、HF水溶液に浸す時間
を制御することにより、幅の細い可動部17の下に位置
するSiO2 15は全て取り除かれるが、幅の太い固
定部18の下のSiO2 15は残存しこれによりベー
ス面4に固定された状態となる。なお、ここでいう、可
動部17としては、両持ち梁6、棒7、可動電極8のこ
とを示し、固定部18としては、梁固定部5、固定電極
9のことを示すものである。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、梁固定部の形成
されたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に
対して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の
長手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にあ
る棒を両持ち梁の中央で固定し、棒の長手方向と直交し
かつベース面と平行な方向に力を付与する可動電極及び
固定電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付け
たので、アクチュエータ部の固定電極と梁固定部との間
に電圧を印加することによって、固定電極と可動電極と
の間で静電力を作用させることができ、これにより棒を
両持ち梁との接続点を支点として回転させることができ
るため、アクチュエータ部と反対側に位置する棒の一端
から変位、力を取り出すことが可能となり、しかも、こ
の場合、変位量や力の大きさを設計上、自由に調節する
ことができるものである。
されたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に
対して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の
長手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にあ
る棒を両持ち梁の中央で固定し、棒の長手方向と直交し
かつベース面と平行な方向に力を付与する可動電極及び
固定電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付け
たので、アクチュエータ部の固定電極と梁固定部との間
に電圧を印加することによって、固定電極と可動電極と
の間で静電力を作用させることができ、これにより棒を
両持ち梁との接続点を支点として回転させることができ
るため、アクチュエータ部と反対側に位置する棒の一端
から変位、力を取り出すことが可能となり、しかも、こ
の場合、変位量や力の大きさを設計上、自由に調節する
ことができるものである。
【0019】請求項2記載の発明は、梁固定部の形成さ
れたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に対
して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の長
手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にある
2本の棒を両持ち梁で固定し、それら2本の棒の長手方
向と直交しかつベース面に対して平行な方向に力を付与
する電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付け
たので、アクチュエータ部の各電極間で電圧を印加する
ことによって、2本の棒を静電力によりその棒の長手方
向と直交する方向に力を加えることができ、これにより
、2本の棒を両持ち梁との接続点を支点として回転させ
ることができるため、アクチュエータ部と反対側に位置
する2本の棒の一端から取り出すことのできる変位や力
を設計上自由に調節することが可能となると共に、2本
の棒の間には電圧がかからないため、グリッパー等とし
て用いる際の操作環境の制限をなくすことができるもの
である。
れたベース面を設け、一対の梁固定部間でベース面に対
して平行に張られた両持ち梁を設け、この両持ち梁の長
手方向と直交しかつベース面に対して平行な状態にある
2本の棒を両持ち梁で固定し、それら2本の棒の長手方
向と直交しかつベース面に対して平行な方向に力を付与
する電極を備えたアクチュエータ部を棒の一端に取付け
たので、アクチュエータ部の各電極間で電圧を印加する
ことによって、2本の棒を静電力によりその棒の長手方
向と直交する方向に力を加えることができ、これにより
、2本の棒を両持ち梁との接続点を支点として回転させ
ることができるため、アクチュエータ部と反対側に位置
する2本の棒の一端から取り出すことのできる変位や力
を設計上自由に調節することが可能となると共に、2本
の棒の間には電圧がかからないため、グリッパー等とし
て用いる際の操作環境の制限をなくすことができるもの
である。
【図1】請求項1記載の発明の第一の実施例を示す平面
図である。
図である。
【図2】請求項1記載の発明の第二の実施例を示す平面
図である。
図である。
【図3】請求項2記載の発明の一実施例を示す平面図で
ある。
ある。
【図4】アクチュエータの製造工程を示す工程図である
。
。
【図5】第一の従来例を示す平面図である。
4 ベース面
5 梁固定部
6 両持ち梁
7 棒
8 可動電極
9 固定電極
10 アクチュエータ部
11 電極
Claims (2)
- 【請求項1】 梁固定部の形成されたベース面と、前
記一対の梁固定部間で前記ベース面に対して平行に張ら
れた両持ち梁と、この両持ち梁の中央にその梁の長手方
向と直交しかつ前記ベース面に対して平行な状態で固定
された棒と、この棒の長手方向と直交しかつ前記ベース
面と平行な方向に力を付与する前記棒の一端に取付けら
れた可動電極及び固定電極を備えたアクチュエータ部と
よりなることを特徴とするアクチュエータ。 - 【請求項2】 梁固定部の形成されたベース面と、前
記一対の梁固定部間で前記ベース面に対して平行に張ら
れた両持ち梁と、この両持ち梁にその梁の長手方向と直
交しかつ前記ベース面に対して平行な状態で固定された
2本の棒と、これら2本の棒の長手方向と直交しかつ前
記ベース面に対して平行な方向に力を付与する前記棒の
一端に取付けられた電極を備えたアクチュエータ部とよ
りなることを特徴とするアクチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9395691A JPH04325882A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP9395691A JPH04325882A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | アクチュエータ |
Publications (1)
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JPH04325882A true JPH04325882A (ja) | 1992-11-16 |
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Family Applications (1)
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JP9395691A Pending JPH04325882A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | アクチュエータ |
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JP (1) | JPH04325882A (ja) |
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-
1991
- 1991-04-24 JP JP9395691A patent/JPH04325882A/ja active Pending
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