ミクロの世界に適合する力伝達機構を集積化したマイクロアクチュエータ

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452161
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
• 研究分担者: 生駒 俊明 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80013118)
• キーワード: マイクロアクチュエータ / シリコン / 微細加工 / マイクロマシーニング / 弾性支持 / 動力伝達

研究概要

本研究の目的は、IC技術を援用した半導体マイクロマシーニングで作るμmサイズのアクチュエータ(マイクロアクチュエータ)に、その出力の方向や大きさを変換する機構を組み込むことで利用範囲を高めることである。医用や情報機器などのファインメカトロニクスにおいて、マイクロアクチュエータには大きな期待が寄せられている。しかし、小型化に伴い表面の摩擦の影響が支配的となるため、リンク機構やギヤなどが使用できず、アクチュエータの出力する力や変位をうまく伝達することが難しかった。本研究では、摩擦の影響を全く除くために、全体が弾性的に支持されて、基板の上に浮いている構造で力や変位の伝達と変換を行う。即ち、弾性体の一端を静電力で吸引することで全体を変形させ、他端に望みの大きさや方向の出力を取り出すのである。今回は、下の図1のような一端を固定したひし形弾性構造の両端を吸引することで、他端に90°方向の変化した動きが得られた。また、ひし形の項角θを大きくすれば、出力端に大きな力が得られ、θを小さくすれば変位を拡大することができる。さらに別の形の変形構造において望ましい特性を持つ弾性支持の設計法も検討し、マイクロアクチュエータの実用化に寄与できた。

研究成果

• [文献書誌] 古畑、平野、Gabriel、藤田: "サブミクロンギャップを有する櫛形静電マイクロアクチュエータ" 電気学会論文誌A. 112. 999-1006 (1992)
• [文献書誌] T.Hirano,T.Furuhata,K.J.Gabriel,H.Fujita: "Design,Fabrication,and Operation of Submicron Gap Comb-drive Microactuators" IEEE/ASME Jour.of Microelectromechanical Systems. 1. 52-59 (1992)
• [文献書誌] T.Hirano,T.Furuhata,K.J.Gabriel,H.Fujita: "Effect of Air Damping and Suspension Compliance on Electrostatic Comb-Drive Actuators with Sub-Micron Gaps" Proc.of the Second International Symposium on Measurement and Control in Robotics. 507-512 (1992)
• [文献書誌] N.Takeshima,K.J.Gabriel,M.Ozaki,J.Takahashi,H.Horiguchi,H.Fujita: "Electrostatic Parallerogram Actuators" Proc.Sixth International Conference on Solid-state sensors and Actuators. 63-66 (1991)