薄膜金属ガラスを用いた基板面外駆動マイクロアクチュエータによる新しいMEMS

采用薄膜金属玻璃从基板平面驱动的微致动器的新型 MEMS

• 批准号: 05J08419
• 负责人: 福重 孝志
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08419/
• 关键词: 静電マイクロアクチュエータ; 静電容量式変位センサ; フィードバック制御

研究代表者の所属するグループでは,曲がりはり型の静電マイクロアクチュエータを開発している.石英ガラス基板上に,二酸化珪素被膜を有する基板電極と,基板に垂直な方向に曲がったはり状の可動電極間に電圧を印加することにより,曲がりはりが変位する.基板電極を先細りにすることによって,静電アクチュエータの問題であるプルインが発生することなく,全領域で安定な変位が得られているが,外乱の影響が大きい.そこで,研究代表者は,このアクチュエータのフィードバック制御を行い,外乱抑圧性を向上させる.フィードバック制御を行うには,変位センサが必要であるが,このアクチュエータの可動範囲が大きいため,センサにも広い測定範囲が要求される.小型化の面で優れた,ビルトイン式の静電容量式変位センサ,は広い測定範囲を得ることが難しい.そこで,センサに用いる周波数を24MHzにまで高め,アクチュエータ基板に増幅器を装備する.これにより,静電容量式変位センサの測定範囲を広めることに成功した.また,高い駆動電圧による増幅器の利得変動によって,センサノイズが増加してしまわないように,零搬送波法という新しい方法を提案し,その効果を実験で確認した.10倍に拡大した曲がりはりアクチュエータを用いて,フィードバック制御実験を行い,外乱抑圧性を向上させることに成功した.現在,本研究成果をもとに,投稿論文を執筆中である.

研究人员属于的组正在发展弯曲梁型静电微犯罪分。当在石英玻璃基板上二氧化硅涂层的基板电极之间施加电压时，沿垂直于底物的方向弯曲的梁形的可移动电极，弯曲梁的位移。通过逐渐减少底物电极，可以在整个区域实现稳定的位移，而无需引进，这是静电执行器的问题，但干扰的影响很大。因此，研究人员对此执行器进行反馈控制，从而改善了抑制措施。进行反馈控制需要位移传感器，但是执行器具有较大的运动范围，因此也将其扩大。需要进行广泛的测量。具有内置的电容式位移传感器，在微型化方面非常出色，很难获得广泛的测量。因此，用于传感器的频率增加到24MHz，并在执行器基板上安装了放大器。这已经成功扩展了电容位移传感器的测量范围。此外，已经提出了一种称为零载体方法的新方法，以防止由于高驾驶电压引起的放大器的增益而增加的传感器噪声增加，并且在实验中已经确认了该方法的效果。使用已经扩展了10次的弯曲执行器，我们进行了反馈控制实验，以改善干扰抑制作用。目前，我们目前正在根据这项研究的结果撰写提交的论文。

项目成果

Design and Driving Methodology of Out-of-Plane Electrostatic Microactuator with Extended Stable Motion Range

具有扩展稳定运动范围的面外静电微执行器的设计与驱动方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. IPACK2005 (CD-ROM)
• 作者: T.Fukushige;S.Hata;Takehiko Hayashi;A.Shimokohbe
• 通讯作者: A.Shimokohbe

Integrated conical spring linear actuators for tilting-mirror applications

适用于倾斜镜应用的集成锥形弹簧线性执行器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Abstracts of 31st International Conference on Micro- and Nano-Engineering (MNE2005)
• 作者: T.Fukushige;S.Hata;A.Shimokohbe
• 通讯作者: A.Shimokohbe

基板面外回転マイクロアクチュエータの基礎研究

平面外旋转微执行器的基础研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
• 作者: 赤松宏明;秦 誠一;福重 孝志;下河辺 明
• 通讯作者: 下河辺 明