JPH08317670A - 微小アクチュエイタ、その製造方法、およびそれを用いた振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オングストロームオーダの極めて高精度な微
小変位を実現でき、低い駆動電圧、高い駆動力、ディジ
タル的な変位が可能な微小アクチュエイタ等を提供す
る。 【構成】 ＬＢ膜（３、４）をスペーサとして介して中
空部（５）が形成される様に積層された一対の基板
（１、２）から成る単位アクチュエイタ（６、７）と、
基板間に電圧を印加する電源（２０、２１）とを有し、
基板（１、２）は電圧が印加されると静電引力により内
側方向に変位する微小アクチュエイタ、その製造方法、
およびそれを用いた振動ジャイロ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電引力を利用した微
小アクチュエイタ、その製造方法、およびその微小アク
チュエイタを用いた振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電アクチュエイタとしては、例
えば自動化技術８（１９９３年８月号、３６頁〜４０
頁、株式会社工業調査会発行）に記載されている。この
静電アクチュエイタは、例えば櫛型状の多数の固定子フ
ィルムと多数の移動子フィルムを一定の隙間を開けて交
互に積層し、固定子フィルム側に形成した電極に交流電
圧を印可し、静電力により移動子フィルムを水平方向に
移動させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
静電アクチュエイタは、例えば静電人工筋肉として利用
されるものであり、オングストロームオーダの極めて高
精度な微小変位を実現することは困難である。また、こ
れを駆動するには１００Ｖ〜１０００Ｖ程度の高い駆動
電圧が必要であり、同時にその動作原理からディジタル
的な変位を与え難い。更には、その製造プロセスも複雑
である。

【０００４】本発明の目的は、オングストロームオーダ
またはミクロンオーダの極めて高精度な微小変位を実現
でき、低い駆動電圧で高い駆動力を与え、ディジタル的
な変位を与えることも可能であり、製造プロセスも簡易
な微小アクチュエイタ、その製造方法、およびそれを用
いた振動ジャイロを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成できる。

【０００６】単分子膜または単分子累積膜をスペーサと
して介して中空部が形成される様に積層された一対の基
板から成る単位アクチュエイタと、該基板間に電圧を印
加する手段とを有し、該一対の基板は電圧が印加される
と静電引力により該中空部の内側方向に変位することを
特徴とする微小アクチュエイタ。

【０００７】上記本発明の微小アクチュエイタを製造す
るための方法であって、一対の基板の一方または両方
に、単分子膜または単分子累積膜を形成する工程と、該
単分子膜または単分子累積膜をスペーサとして介して中
空部が形成される様に前記一対の基板を積層して単位ア
クチュエイタを得る工程とを含むことを特徴とする微小
アクチュエイタの製造方法。

【０００８】上記本発明の微小アクチュエイタと、該微
小アクチュエイタの変位する部分に接続された振動部材
と、該振動部材の変位を検出する手段とを有することを
特徴とする振動ジャイロ。

【０００９】

【作用】本発明の微小アクチュエイタは、一対の基板間
に単分子膜または単分子累積膜をスペーサとして狭むこ
とによって、単分子膜または単分子累積膜の微小かつ高
精度な厚さを利用して、一対の基板間に中空の隙間（中
空部）を形成した構成が重要な特徴の一つである。この
基板間に駆動電圧を印加して基板間に電界を形成すれ
ば、そこに静電引力が発生し、基板同士が互いに引き合
って撓み中空部の内側方向に変位する。更に強い駆動電
圧を印加すれば、基板は互いに接触するまで変位する。
この場合は、中空部の隙間（スペーサである単分子膜ま
たは単分子累積膜の厚さに応じた厚さ）の分だけ変位す
る。

【００１０】更に、所望に応じて多数の単位アクチュエ
イタを用意して変位する部分を接続すれば、所望の大き
さの変位が得られる。

【００１１】また、本発明の振動ジャイロは、本発明の
微小アクチュエイタを振動源として利用し、振動部材の
コリオリ力を検出する圧電体等の変位検出手段を設ける
ことによって、固有振動数の大きな振動を与え、小型で
高感度の振動ジャイロとしている。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００１３】＜実施例１＞図１および図２は、本実施例
に係る単位アクチュエイタを製造する工程を例示する図
である。

【００１４】まず、基板の材料として表面を原子レベル
まで平滑に研磨した図１に示す様なＳｉ（シリコン）基
板１、２を用意し、このＳｉ基板１の片面上に単分子膜
または単分子累積膜をラングミュアーブロジェット法
（ＬＢ法）により得た膜（以下、ＬＢ膜と称す）３を成
膜し、Ｓｉ基板２の片面上にも同じＬＢ膜４を成膜す
る。これらＬＢ膜３、４は、後述する中空部５を形成す
る為のスペーサである。したがって、ＬＢ膜３、４は、
スペーサとして機能し得るならば形成位置等は特に限定
されない。本実施例においては、円板状のＳｉ基板１、
２の表面の半円を成膜面の基準とした場合、その半円の
うち中空部となる位置の分だけ非成膜面にしてある。

【００１５】次に、図１に示す様に、Ｓｉ基板１、２の
ＬＢ膜３、４を形成した側の面を相対向させ、図２に示
す様に、ＬＢ膜３、４をスペーサ（中間層）として、中
空部５が形成される様にＳｉ基板１、２を積層し接着す
る。この接着は、４０〜７０℃に加熱しながら電界を印
加してＳｉ基板１とＳｉ基板２との間に静電引力を作用
させながら行なうとよい。この接着後の積層体（中空構
造体）を、図２に示す２点鎖線に沿ってカッティングし
て、単位アクチュエイタ６、７を切り出す。

【００１６】この単位アクチュエイタ６は、図３に示す
様に、ＬＢ膜３、４をスペーサとして介して中空部５が
形成される様に積層された一対のＳｉ基板１、２から成
る。両基板１、２間の隙間の空間である中空部５は、両
基板１、２の各々の内側の面とスペーサとしてのＬＢ膜
３、４の側面とに囲まれた開放空間であり、ＬＢ膜３、
４と同じ厚さを有する。また、図３に示すＬＢ膜３、４
は、便宜上２層構成のものとして表わす。

【００１７】更に、図３に示す様に、この単位アクチュ
エイタ６の基板１、２間に電圧を印加する手段として駆
動電源２０を用意し、Ｓｉ基板１、２と電源２０の両端
子とをリード線３０で各々電気的に接続する。この駆動
電源２０により基板１、２間に電圧を印加すると電界が
生じて、基板１、２間に静電引力が発生し、基板同士が
互いに引き合って撓み、中空部の内側方向に変位する。
更に強い駆動電圧を印加すれば、基板は互いに接触する
まで変位する。この場合の変位量は、中空部５の隙間厚
であり、スペーサである単分子膜または単分子累積膜の
厚さと同じである。また、中空部５の厚さはＬＢ膜３、
４の厚さに依存するので、ＬＢ膜３、４の層数を加減す
ることによって、中空部５の厚さを任意に制御可能とな
る。

【００１８】この単位アクチュエイタ６の変位量は、Ｓ
ｉ基板１、２の間に生ずる静電引力とＳｉ基板１のバネ
定数の比および静電引力とＳｉ基板２のバネ定数の比の
和となる。したがって、単位アクチュエイタ６の各部の
寸法を、図３に示す記号ｗ、ｈ、ｄ、Ｌで表すと、基板
１、２間に電圧Ｖを印加したときの最大変位量ξ_maxは
下記式（１）で表される。

【００１９】

【数１】 ΔＷ：静電引力による等分布荷重〔Ｎ／ｍ〕 Ｌ：中空部の幅（スパンの長さ）〔ｍ〕 Ｅ：Ｓｉ基板１、２の縦弾性係数［≒１．６７×１０¹¹
〔Ｎ／ｍ² 〕］ Ｉ：Ｓｉ基板１、２の断面２次モーメント ここで、静電引力による等分布荷重（ΔＷ）と、Ｓｉ基
板１、２の断面２次モーメント（Ｉ）は、下記式で表さ
れる。

【００２０】ΔＷ＝１／２ ε（Ｖ／ｄ）² ・ｗ Ｉ ＝ （１／１２）・ｗｈ³ ε：空気の誘電係数（＝８．８５×１０^-12 ） Ｖ：印加電圧〔Ｖ〕 ｄ：ＬＢ膜の厚さ≒中空部の隙間厚さ〔ｍ〕 ｗ：Ｓｉ基板１、２の幅〔ｍ〕 ｈ：Ｓｉ基板１、２の厚さ〔ｍ〕 したがって、これらの式を前記式（１）式に代入して整
理すると、下記式（２）になる。

【００２１】

【数２】 この様に、図３に示した単位アクチュエイタに電圧Ｖを
印加した場合の最大変位量ξ_max は、上記式（２）で表
される。この単位アクチュエイタ６は、上述の変位量を
与える微小アクチュエイタとして単独で使用することも
可能であるが、複数の単位アクチュエイタを接続して、
それらの変位量の総和としての大きな変位量を与える微
小アクチュエイタにすると更に有用である。

【００２２】図４（ａ）は、図３に示した単位アクチュ
エイタ６と、単位アクチュエイタ７（７は６と同一構成
とする）を、更に互いに接続することによって構成した
微小アクチュエイタを示す図であり、（ｂ）はそのＡ矢
視図である。

【００２３】この図に示す微小アクチュエイタは、単位
アクチュエイタ６の変位量と、単位アクチュエイタ７の
変位量との総和としての変位量が結果的に得られる様
に、単位アクチュエイタの変位する部分を接続したもの
である（以下、この様な接続を「直列に接続する」とい
う）。具体的には、この単位アクチュエイタ６のＳｉ基
板１の中央部（中空部５の位置、すなわちＬＢ膜３が形
成されていない部分）と、単位アクチュエイタ７のＳｉ
基板２の中央部とを、両者が直交する方向に配置して接
着したものである。この接着部１９により、単位アクチ
ュエイタ６、７は物理的に堅固に連絡されている。

【００２４】図４に示す単位アクチュエイタ６、７の基
板１、２は、図３に示した単位アクチュエイタ６の場合
と同様に、リード線３０により各々駆動電源２０、２１
に電気的に接続されており、同時に、接着部１９を介し
て接続されている単位アクチュエイタ６の基板１と単位
アクチュエイタ７の基板２とは、両基板を同電位にする
ためのリード線３１が更に接続されている。

【００２５】図４では、二つの単位アクチュイエイタか
ら例を示したが、更に多数の単位アクチュエイタを直列
に接続することにより、比較的低電圧で更に大きな変位
を得ることが可能となる。

【００２６】本実施例で用いたＬＢ膜３、４の膜種は、
アラキジン酸（直鎖飽和脂肪酸）とした。隙間厚はＬＢ
膜３、４を１層とした場合、２７オングストローム程度
であり、中空部５の隙間厚をもっと大きくしたい場合、
厚さが既知のＬＢ膜３、４の層数を増して、希望する中
空部５の隙間厚になるまで幾層にも積層すればよい。な
お、本発明は上述のアラキジン酸に限定されず、従来よ
り知られるＬＢ膜、例えば、ジアセチレン系ＬＢ膜、ベ
ンゼン誘導体系ＬＢ膜）、ポリイミドＬＢ膜、ＰＩＢＭ
（ポリイソブチルメタクリレート）ＬＢ膜、ポリ乳酸
（ポリラクティック酸）ＬＢ膜などを用いた場合におい
ても、同様に本発明の効果が得られる。

【００２７】この図４に示した微小アクチュエイタにお
いて、具体的にＬＢ膜３、４としてはアラキジン酸を使
用し、単位アクチュエイタ６、７の各部の寸法（図３参
照）を、ｄ＝３０００〔オングストローム〕、ｗ＝５
〔ｍｍ〕、Ｌ＝１５〔ｍｍ〕、ｈ＝０．２８〔ｍｍ〕と
し、基板１、２は縦弾性係数Ｅ＝１．６７×１０¹¹〔Ｎ
／ｍ² 〕のＳｉ基板とし、これを駆動したところ、印加
電圧４〔Ｖ〕で約４０００〔オングストローム〕の変位
を観察した。なお、更に印加電圧を増していったとこ
ろ、Ｓｉ基板１、２が静電引力によって互いに接触し
た。しかし、この時点で印加電圧を減少して行ったとこ
ろ、Ｓｉ基板１、２は離れ始め、初期の隙間（中空部
５）を保って停止した。

【００２８】以上説明した本実施例においては、スペー
サとして成膜するＬＢ膜３、４がオングストロームオー
ダまで制御良く形成できるので、中空部５の厚さをＬＢ
膜３、４の累積層数により、任意の値に精度良く形成可
能である。そして、この中空部５をできるだけ小さい値
に形成すれば、その結果として、より小さい駆動電圧で
アクチュエイタが駆動でき、同時に比較的大きな駆動力
が得られる。

【００２９】この様な利点を有する微小アクチュエイタ
は、例えば、極微小な物体を破壊しすることなく取扱う
上で非常に有用である。

【００３０】＜実施例２＞図５は、本実施例に係る単位
アクチュエイタを示す図である。この図に示す様に、本
実施例においては、一対の基板の中空部に面する表面の
うち、少なくとも一方の基板の表面上にも単分子膜また
は単分子累積膜が形成されている。

【００３１】この図５に示した単位アクチュエイタを作
製するには、まず実施例１と同様にして、Ｓｉ基板１、
２を研磨する。一方のＳｉ基板１の片面上には、中空部
５となる位置の分だけ非成膜面にしたＬＢ膜３を成膜す
る。本実施例においては、このＬＢ膜３が中空部５を形
成する為のスペーサである。他方のＳｉ基板２の片面上
にはＬＢ膜４を全面に成膜する。ここで中空部５の幅
は、Ｓｉ基板１上にＬＢ膜３を成膜する際、中空部５の
幅の分だけＬＢ膜３が成膜されない様に、成膜時所定の
厚さになるまで、Ｓｉ基板１のそれぞれの片側に同じ厚
さだけＬＢ膜を積層することによって得られる。

【００３２】次に、Ｓｉ基板１、２のＬＢ膜３、４を形
成した側の面を相対向させ、ＬＢ膜３をスペーサとし
て、中空部５が形成される様にＳｉ基板１、２を積層し
接着する。この接着は、実施例１と同様に、４０〜７０
℃に加熱しながら電界を印加してＳｉ基板１とＳｉ基板
２との間に静電引力を作用させながら行なうとよい。

【００３３】この接着後の積層体を、実施例１と同様に
カッティングして、単位アクチュエイタ６を切り出す。
この単位アクチュエイタ６は、図５に示す様に、ＬＢ膜
３をスペーサとして介して中空部５が形成される様に積
層された一対のＳｉ基板１、２から成る。両基板１、２
間の隙間の空間である中空部５は、基板１の内側の面
と、Ｓｉ基板２上に形成されたＬＢ膜４と、スペーサと
してのＬＢ膜３の側面とに囲まれた開放空間である。す
なわち、中空部５の厚さはＬＢ膜３の厚さと同一とな
る。

【００３４】更に、実施例１と同様にして、Ｓｉ基板
１、２と電源２０の両端子とをリード線３０で各々電気
的に接続する。この駆動電源２０により基板１、２間に
電圧を印加すると、実施例１と同様に、基板同士が互い
に引き合って撓み、中空部の内側方向に変位し、更に駆
動電圧を増加すると、Ｓｉ基板１の内側の表面とＳｉ基
板２上のＬＢ膜４とが接触する。この場合の変位量は、
中空部５の隙間厚であり、スペーサであるＬＢ膜３の厚
さと同じである。

【００３５】また、中空部５の隙間厚はＬＢ膜３の厚さ
に依存するので、ＬＢ膜３の層数を加減することによっ
て、実施例１と同様に、中空部５の隙間を任意に制御可
能である。

【００３６】図６（ａ）は本実施例の２つの単位アクチ
ュエイタから成る微小アクチュエイタを示す図であり、
（ｂ）はそのＢ矢視図である。本実施例の微小アクチュ
エイタは、図５に示した単位アクチュエイタを用いたこ
と以外は、実施例１の図４に示したものと同様の構成の
ものである。

【００３７】具体的に、本実施例のＬＢ膜３、４の膜種
はＣ−２２（直鎖飽和脂肪酸）とし、ＬＢ膜３を２０
層、ＬＢ膜４を２層それぞれ成膜した。この単位アクチ
ュエイタをそれぞれ１０個直列に接続した微小アクチュ
エイタ（図示しない）を作製し、駆動したところ、各駆
動電圧１〔Ｖ〕で最大約０．６μｍの変位量を得た。そ
して、この駆動電圧をＯＮ、ＯＦＦしたところ、微小ア
クチュエイタは可逆的に作動した。

【００３８】本実施例においては、Ｓｉ基板２の片側の
全面にＬＢ膜４を形成してある点が実施例１と異なる。
Ｓｉ基板２上にＬＢ膜４が存在しない場合は、静電引力
によってＳｉ基板１、２が互いに接触した時点でＳｉ基
板１、２の間に電界が生じなくなる。したがって、静電
引力が生じなくなりＳｉ基板１、２は瞬時に離れる。し
かしまた、離れた瞬間に再び静電引力が生じ、Ｓｉ基板
１、２は引き合う。この繰返しにより、Ｓｉ基板１、２
は微小振動を始める。また、Ｓｉ基板１、２が極めて近
接した時点で放電が生じ、Ｓｉ基板１、２の表面の平滑
性を阻害されることもある。一方、本実施例において
は、中空部５において両基板１、２間にＬＢ膜４が介在
するので、上記の様な問題を防止できる。また更には、
良好に成膜されたＬＢ膜は、一般にそのブレイクダウン
電界が極めて高いので、静電引力によってＳｉ基板１が
ＬＢ膜４に接触した場合においても、問題は生じない。

【００３９】この様な本実施例の微小アクチュエイタ
は、電圧印加により両基板１、２が接触する迄変位させ
れば、アナログ的な電圧調整なしに、中空部５の隙間厚
として予め設定した分だけディジタル的に変位できる。
すなわち、ディジタル信号によって駆動できるので、Ｉ
Ｃ駆動に適するものとなる。更に、中空部５の隙間厚を
色々と変えた単位アクチュエイタを幾つも直列に接続
し、変位量に応じて所望のアクチュエイタのみを駆動す
れば、Ｓｉ基板の平面が原子レベルで平滑であるなら
ば、アクチュエイタはＬＢ膜の単分子長レベルまで制御
可能となる。この様に微小変位量を容易に制御可能な本
実施例の微小アクチュエイタは、微小物体の位置決め、
あるいはハンドリング等に極めて有用である。

【００４０】＜実施例３＞図７は、多数の単位アクチュ
エイタを用いた本実施例の針状電極付微小アクチュエイ
タを示す図である。

【００４１】図７に示す針状電極付微小アクチュエイタ
は、変位の基準となるプラテン１６上に、複数の単位ア
クチュエイタを接続して所望の変位を生じさせる微小ア
クチュエイタ部が設けられ、この微小アクチュエイタ部
上にはその変位を統括するフレーム１７が設けられ、こ
のフレーム上には針状電極１８が設けられている。

【００４２】微小アクチュエイタ部は、５個の単位アク
チュエイタ６〜１０を実施例１、２と同様にして順に直
列に接着した部分と、これと隣接する位置に５個の単位
アクチュエイタ１１〜１５を同様に直列に接着した部分
に大別される（この両者の様に、アクチュエイタを単に
横に並べただけの接続を、以下、「並列に接続する」と
いう）。そして、両部分の一端である単位アクチュエイ
タ６、１１は、変位の基準となるプラテン１６に各々接
続されており、他の一端である単位アクチュエイタ１
０、１５は、剛体からなるフレーム１７に接続されてい
る。また、両部分において、同じ高さの対応する単位ア
クチュエイタ同士（６と１１、７と１２、８と１３、９
と１４、１０と１５）の中空部５の隙間厚はそれぞれ同
じ値にしてある。更に各単位アクチュエイタ６〜１５に
は、各々駆動電源２０〜２９が、実施例１、２と同様に
リード線３０、３１により電気的に接続されている。ま
た、針状電極１８は不図示の電源とリード線３２により
電気的に接続されている。

【００４３】図７に示す針状電極付微小アクチュエイタ
において、例えば、駆動電源２０および２５から単位ア
クチュエイタ６および１１に同一電圧を印加すると、フ
レーム１７はプラテン１６の面に対して直角方向に変位
する。同様な操作を単位アクチュエイタ７および１２、
８および１３、９および１４、１０および１５に対して
行うと、フレーム１７はプラテン１６に対して直角方向
に更に大きく変位する。すなわち、針状電極１８をプラ
テン１６に対して直角方向に所望の値だけ変位できるこ
とになる。

【００４４】一方、単位アクチュエイタ６〜１０に電圧
を印加し、かつ単位アクチュエイタ１１〜１５には電圧
を印加しなければ、フレーム１７はプラテン１６に対し
て図面上左側に傾斜する。すなわち、その傾斜の分だけ
針状電極１８を左側に変位できる。この様な各種の組み
合わせ操作によって、針状電極１８の先端を、例えば紙
面に対して上下および左右に移動することができる。

【００４５】具体的に、本実施例のＬＢ膜の膜種はＰＩ
ＢＭ（ポリイソブチルメタクリレート）とし、１００層
累積したものを用い、実施例１と同様の単位アクチュエ
イタ１０個を使用して、図７に示した針状電極付微小ア
クチュエイタを作製し、各駆動電源２０〜２９に１
〔Ｖ〕の電圧をそれぞれ印加したところ、プラテン１６
に対してフレーム１７は約０．５μｍ変位した。

【００４６】なお、上記と同様な構成から成る針状電極
付アクチュエイタを利用して、Ｓｉ基板上に縦横約３ｍ
ｍ、厚さ３０μｍのガラス（商標名Ｐｙｒｅｘ、コーニ
ング社製）の微小薄片を所定の位置に陽極接合法によっ
て容易に接合した。

【００４７】＜実施例４＞図８は、微小アクチュエイタ
を用いた振動ジャイロを示す模式図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は正面図である。本実施例の振動ジャイロ
は、単位アクチュエイタ（本発明の微小アクチュエイ
タ）３３と、微小アクチュエイタの変位する部分に接続
された振動部材３４、３５と、圧電体（振動部材の変位
を検出する手段）３９とから成る。

【００４８】単位アクチュエイタ３３は、前述の各実施
例と同様に、ＬＢ膜３をスペーサとして介して中空部５
が形成される様に積層された一対の基板１、２から成
り、この一対の基板１、２は電圧が印加されると静電引
力により中空部５の内側方向に変位するものである。た
だし、本実施例においては、Ｓｉ基板１、２の外側表面
は平坦ではなく、振動部材３４、３５と接合すべき部分
が凸部、接合しない部分は凹部となる様に、所望の凹凸
面になっている。この単位アクチュエイタ３３の基板
１、２の変位する部分（すなわち中空部５の位置、ＬＢ
膜３が形成されていない部分）には、板状の振動部材３
４、３５が接合されている。その接合部分３６により基
板１、２の変位が振動部材３４、３５に伝達される。ま
た、振動部材３４、３５の先端側には、くびれ部３８が
形成され、このくびれ部３８の両辺にチタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）から成る圧電体３９が接着されている。
一方、振動部材３４、３５の非先端側は、変位（振動）
の伝達を良好に行なえる様に設けられた所望の距離の非
接合部分３７を介して更に接合部分３６’が設けられて
いる。

【００４９】以下、具体的に本実施例の振動ジャイロを
製造した例を説明する。

【００５０】まず、単位アクチュエイタ３３の基板１、
２として、２枚の（１００）Ｓｉ基板を用意し、その両
面に低圧ＣＶＤ法により窒化シリコン膜０．１μｍを形
成し、各片面のレジストにおいて非接合部３７となるべ
き位置にエッチング窓を形成した。このレジストを剥離
した後、水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板をエ
ッチングした。次いで、窒化シリコン膜をドライエッチ
ングで除去し、ＬＢ膜形成面を２００℃で紫外線洗浄お
よび２％フッ酸で酸化膜除去を行なった。

【００５１】洗浄後のシリコン基板の非エッチング面、
すなわち平坦な面にＬＢ法によりポリイソブチルメタク
リレート単分子膜を１００層累積した。その際、接合部
３６の裏面にはＬＢ膜を形成しなかった。その後、２枚
のシリコン基板をＬＢ膜を介して接着して単位アクチュ
エイタ３３を完成した。

【００５２】一方、一対のガラス板（商標名Ｐｙｒｅ
ｘ、コーニング社製）に図示の様にくびれ部３８を加工
し、次いで角速度の検知部としてくびれ部３８の両辺に
ＰＺＴから成る圧電体３９を接着して、一対の振動部材
３４、３５を完成した。このガラス板を上記単位アクチ
ュエイタ３３の接合部３６、３６’のみに赤外線レーザ
を照射しつつ、全体を１００℃に加熱し、陽極接合し、
振動ジャイロを完成した。

【００５３】以上の様にして製造した本実施例の振動ジ
ャイロにおいて、単位アクチュエイタ３３に交流電圧を
印加すれば、振動部材３４、３５はｚ方向に強く振動す
る。このとき印加する交流の周波数を振動部の共振数に
一致させれば、振動部先端は大きく振動する。振動ジャ
イロにｘ方向の角速度ωが加わると、大きく振動してい
る振動部の先端はコリオリ力によりｙ方向の力を受けて
くびれ部３８で変位する。この変位量を圧電体からなる
検出部３９により測定し、振動ジャイロに加わった角速
度が検知できる。

【００５４】本実施例の振動ジャイロは、本発明の微小
アクチュエイタを用いることで、小型でありながら強い
駆動力が得られ、駆動周波数を高くできる。その結果、
小型で、高感度の振動ジャイロとなる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、 （１）５Ｖ以下の低電圧で駆動が可能であり、かつ比較
的大きな駆動力が得られる。 （２）最小変位量をＬＢ膜の単分子長の距離まで高精度
に制御できる。 （３）複数の単位アクチェイタを直列または並列に連結
することが可能であり、この連結によってオングストロ
ームオーダからミクロンメートルオーダまでの、すなわ
ちダイナミックレンジの大きい変位のアクチュエイタを
提供できる。 （４）ディジタル信号によって駆動可能なので、ＩＣ駆
動が可能となる。 （５）固有振動数の大きな振動を得ることができるの
で、小型で高感度の振動ジャイロを提供できる。 （６）比較的簡易に高精度な微小アクチュエイタを製造
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る単位アクチュエイタを製造する
工程を例示する図である。

【図２】実施例１に係る単位アクチュエイタを製造する
工程を例示する図である。

【図３】実施例１に係る単位アクチュエイタを示す図で
ある。

【図４】（ａ）は二つの単位アクチュイエイタからなる
実施例１の微小アクチュエイタを示す図であり、（ｂ）
はそのＡ矢視図である。

【図５】実施例２に係る単位アクチュエイタを示す図で
ある。

【図６】（ａ）は二つの単位アクチュイエイタからなる
実施例２の微小アクチュエイタを示す図であり、（ｂ）
はそのＢ矢視図である。

【図７】多数の単位アクチュエイタを用いた実施例３の
針状電極付微小アクチュエイタを示す図である。

【図８】微小アクチュエイタを用いた実施例４の振動ジ
ャイロを示す模式的図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は正面図である。

【符号の説明】 １、２ Ｓｉ基板 ３、４ ＬＢ膜（単分子膜または単分子累積膜） ５ 中空部 ６〜１５ 単位アクチュエイタ １６ プラテン １７ フレーム １８ 針状電極 １９ 接着部 ２０〜２９ 駆動電源 ３０〜３２ リード線 ３３ 単位アクチュエイタ ３４、３５ 振動部材 ３６、３６’ 接合部分 ３７ 非接合部分 ３８ くびれ部 ３９ 検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単分子膜または単分子累積膜をスペーサ
   として介して中空部が形成される様に積層された一対の
   基板から成る単位アクチュエイタと、該基板間に電圧を
   印加する手段とを有し、該一対の基板は電圧が印加され
   ると静電引力により該中空部の内側方向に変位すること
   を特徴とする微小アクチュエイタ。
2. 【請求項２】 前記一対の基板の前記中空部に面する表
   面のうち、少なくとも一方の基板の表面上にも単分子膜
   または単分子累積膜が形成されている請求項１記載の微
   小アクチュエイタ。
3. 【請求項３】 複数の前記単位アクチュエイタの変位す
   る部分を接続して成る請求項１または２記載の微小アク
   チュエイタ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の微小アクチュエイタを製
   造するための方法であって、 一対の基板の一方または両方に、単分子膜または単分子
   累積膜を形成する工程と、 該単分子膜または単分子累積膜をスペーサとして介して
   中空部が形成される様に前記一対の基板を積層して単位
   アクチュエイタを得る工程とを含むことを特徴とする微
   小アクチュエイタの製造方法。
5. 【請求項５】 複数の前記単位アクチュエイタの変位す
   る部分を接続する工程を更に含む請求項４記載の微小ア
   クチュエイタの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の微小アクチュエイタと、
   該微小アクチュエイタの変位する部分に接続された振動
   部材と、該振動部材の変位を検出する手段とを有するこ
   とを特徴とする振動ジャイロ。