(57)【要約】【課題】アクチュエータとして、比較的小型且つ薄い構成とできるものを提供する。【解決手段】支持部１０ｄ、支持部１０ｄに少なくとも一部が固定支持された形状記憶部１０ｂ、形状記憶部１０ｂに通電する通電手段１０ａと、形状記憶部１０ｂの形状変形方向にバイアス力を付与するバイアス力付与手段ＭＦとを備え、通電手段１０ａの非通電状態且つバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、形状記憶部１０ｂが第一形状となり、通電手段１０ａの通電状態、且つ前記バイアス力付与状態において、形状記憶部１０ｂが第二形状となるアクチュエータ１０において、膜状の形状記憶部１０ｂの変形をその膜厚み方向に発生させ、変形方向に対向する方向に、磁気力を生じる磁気力形成手段１０ｅを備える。【選択図】図１
2020060130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、
温度変化に伴って第一形状と第二形状との間で形状変形するとともに、前記支持部に少なくとも一部が固定支持された形状記憶部と、
前記形状記憶部に通電する通電手段と、前記形状記憶部の形状変形方向にバイアス力を付与するバイアス力付与手段とを備え、
前記通電手段の非通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか一方の形状となり、
前記通電手段の通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか他方の形状となるアクチュエータであって、
前記形状記憶部が膜として形成されるとともに、前記形状変形を膜厚み方向に発生し、
前記バイアス力付与手段が、
前記形状記憶部の形状変形に伴って位置移動する磁性材料からなる磁性体部と、
前記形状変形方向に対向する方向に、前記磁性体部を吸引もしくは離隔させる磁気力を生じる磁気力形成手段から構成され、
前記磁気力形成手段を前記支持部に備えたアクチュエータ。
【請求項２】
前記形状記憶部の一方の面側に、前記形状記憶部と一体に前記磁性体部が備えられ、
前記磁気力形成手段が、前記形状記憶部の他方の面側に、前記形状記憶部から離隔して設けられる請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記磁性体部が前記形状記憶部と一体化された磁性材料構造体又は磁性材料粉を含む膜であり、
前記磁気力形成手段が、前記形状記憶部から離隔して、前記支持部に支持された磁石構造体である請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記磁気力形成手段が電磁石である請求項１〜３の何れか一項記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記支持部が軸方向の両端側に開口を有する筒状支持部として構成され、
前記形状記憶部が当該筒状支持部の軸方向中間もしくは一方の端部部位に設けられ、
前記磁性材料構造体又は磁性材料粉を含む膜が一方の端部開口から突出した出力部を有する出力部材として構成され、
前記磁石構造体が他方の端部開口に設けられる板状磁石部材である請求項３記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記筒状支持部が断面形状方形の方形断面支持部であり、
前記形状記憶部が前記方形断面支持部において、対向位置する内面間に架け渡される膜部材であり、
前記磁石構造体が、前記他方の端部開口を閉鎖する閉鎖構造体である請求項５記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記形状記憶部が、対向する両端部位において前記支持部に固定支持され、
前記第一形状が、前記両端部位の中間位置が前記磁気力形成手段側に張り出した曲り形状であり、前記第二形状が、平面形状である請求項１〜６の何れか一項記載のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項５または６記載のアクチュエータの複数を、前記筒状支持部の軸方向に交差する交差面方向に並設して備えた触覚ディスプレイ。
【請求項９】
複数の前記アクチェータに関して、前記磁気力形成手段が共通化されている、請求項８記載の触覚ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
支持部と、
温度変化に伴って第一形状と第二形状との間で形状変形するとともに、前記支持部に少なくとも一部が固定支持された形状記憶部と、
前記形状記憶部に通電する通電手段と、前記形状記憶部の形状変形方向にバイアス力を付与するバイアス力付与手段とを備え、
前記通電手段の非通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか一方の形状となり、
前記通電手段の通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか他方の形状となるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の形状記憶部には、所謂、形状記憶合金が使用される。
特許文献１には、この種のアクチュエータが開示されている。
その課題は、形状記憶合金の線材の収縮力とバイアスばねの応力とによって移動体を駆動するアクチュエータにおいて、形状記憶合金が延伸する方向に対して移動体にさらなる吸引力が働く構成にすることにより、形状記憶合金が延伸する際の移動体駆動の速度低下を防止することとなっている。
【０００３】
そして、その解決手段は、一端が固定された形状記憶合金の線材６と、線材６の他端に機械的に連結された移動体２と、移動体２に対して、形状記憶合金の線材６が冷却し延伸する方向に外力を付加する付勢部材５とを備え、線材６に通電し、形状記憶合金の線材６の温度を変化させることにより、線材６の長さを変えて移動体２の位置を変化させる形状記憶合金アクチュエータであって、移動体２を介して付勢部材５に対向する位置に配置され、移動体２に対し、付勢部材５により付加された外力と同じ方向に作用する吸引力を発生する吸引力発生手段５１を備えることとされる。
【０００４】
ここで、形状記憶合金の線材６が本発明に於ける形状記憶部となり、吸引力発生手段５１がバイアス力付与手段に対応するが、バイアス力の方向は異なる。
【０００５】
この特許文献１に記載のアクチュエータは、当該明細書に記載の図からも明らかなように、形状記憶合金の長手方向に沿った縦長のものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２２０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者等は、この種のアクチュエータとして、本明細書の図３（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、マウスの上面或いは杖の上部先端に使用可能な触覚ディスプレイとしての用途を一つの目的として開発を進めた。
【０００８】
この種の用途にあっては、アクチュエータとして、その小型化が必要とされるとともに、その厚みにおいても薄いことが必須となる。このような観点から先に示した先行技術をみると、改良の余地がある。
【０００９】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、アクチュエータとして、比較的小型且つ薄い構成とできるものを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１特徴構成は、
支持部と、
温度変化に伴って第一形状と第二形状との間で形状変形するとともに、前記支持部に少なくとも一部が固定支持された形状記憶部と、
前記形状記憶部に通電する通電手段と、前記形状記憶部の形状変形方向にバイアス力を付与するバイアス力付与手段とを備え、
前記通電手段の非通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか一方の形状となり、
前記通電手段の通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか他方の形状となるアクチュエータであって、
前記形状記憶部が膜として形成されるとともに、前記形状変形を膜厚み方向に発生し、
前記バイアス力付与手段が、
前記形状記憶部の形状変形に伴って位置移動する磁性材料からなる磁性体部と、
前記形状変形方向に対向する方向に、前記磁性体部を吸引もしくは離隔させる磁気力を生じる磁気力形成手段から構成され、
前記磁気力形成手段を前記支持部に備えた点にある。
【００１１】
本特徴構成によれば、バイアス力付与手段を磁性体部と磁気力形成手段から構成する。そして、当該磁性体部を形状記憶部の形状変形に伴って位置移動する磁性材料から構成し、当該磁気力形成手段を形状記憶部の形状変形方向に対向する方向に、磁性体部を吸引もしくは離隔させる磁気力を生じる構成とするとともに、この磁気力形成手段を支持部に備える。そして、形状記憶部の形状変形の方向及び磁気力の方向を、膜とされる形状記憶部の厚み方向とすることで、通電手段において通電、非通電を切り換え操作することで、第一形状と第二形状との間で、アクチュエータを良好に作動させることができる。
【００１２】
この作動は、形状記憶部が有する形状記憶能とバイアス力のバランスに因るため、十分強力なものとできる。しかも、その形状変形方向が形状記憶部の厚み方向となるため、アクチュエータは薄く、小型のものとできる。結果、マウスの上面、杖の上部端に装着可能なものとなる。
このようなアクチュエータは、例えばシリコン基板を支持体（支持部の一例）とし、パターン形成した構造体とできるため、その汎用性が格段に広がり好ましい。
【００１３】
本発明の第２特徴構成は、
前記形状記憶部の一方の面側に、前記形状記憶部と一体に前記磁性体部が備えられ、
前記磁気力形成手段が、前記形状記憶部の他方の面側に、前記形状記憶部から離隔して設けられる点にある。
【００１４】
本特徴構成によれば、膜とされる形状記憶部の一方の面と、他方の面側に形成する空間を利用して、磁性体部及び磁気力形成手段を配置することで、比較的簡単な構造で本発明のアクチュエータを実現できる。
【００１５】
本発明の第３特徴構成は、
前記磁性体部が前記形状記憶部と一体化された磁性材料構造体又は磁性材料粉を含む膜であり、
前記磁気力形成手段が、前記形状記憶部から離隔して、前記支持部に支持された磁石構造体である点にある。
【００１６】
本特徴構成によれば、磁性体（磁性材料粉を含む）と磁石構造体との間に働く磁気力を利用して本発明のバイアス力付与手段を実現できる。
【００１７】
本発明の第４特徴構成は、
前記磁気力形成手段が電磁石である点にある。
【００１８】
本特徴構成によれば、バイアス力付与手段を磁性体部と電磁石とで構成することとなり、電磁石で発生する磁気力を利用して、アクチュエータの動作を実現できる。
磁気力として電磁力を利用する場合は、バイアス力の強さを可変とできるとともに、その方向（バイアス力の付与方向）も正・逆に変更可能となる。
【００１９】
本発明の第５特徴構成は、第３特徴構成を備えたアクチュエータにおいて
前記支持部が軸方向の両端側に開口を有する筒状支持部として構成され、
前記形状記憶部が当該筒状支持部の軸方向中間もしくは一方の端部部位に設けられ、
前記磁性材料構造体又は磁性材料粉を含む膜が一方の端部開口から突出した出力部を有する出力部材として構成され、
前記磁石構造体が他方の端部開口に設けられる板状磁石部材である点にある。
【００２０】
本特徴構成によれば、筒状に構成する支持部の筒内部或いはその一方の端部に形状記憶部を設け、その一方側に出力部を有する磁性材料構造体又は磁性材料粉を含む膜を、他方側に板状磁石部材を設けるという簡単な構造で有用なアクチュエータを実現できる。
【００２１】
本発明の第６特徴構成は、第５特徴構成を備えたアクチュエータにおいて
前記筒状支持部が断面形状方形の方形断面支持部であり、
前記形状記憶部が前記方形断面支持部において、対向位置する内面間に架け渡される膜部材であり、
前記磁石構造体が、前記他方の端部開口を閉鎖する閉鎖構造体である点にある。
【００２２】
本特徴構成によれば、アクチュエータの概略外形形状を方形としながら、その内部若しくは一方の端部側に形状記憶部を設け、筒状支持体の他方の端部開口を閉鎖する閉鎖構造体として磁石構造体を備えることで、比較的厚みが薄く且つ機能性に優れたアクチュエータが実現できる。
このようにアクチュエータの概略外形形状を方形とすることで、それらの複数を格子状に組み合わせたディバイス（例えば、後述する触覚ディスプレイ）を容易に実現できる。即ち、パターン形成が非常に容易となる。
【００２３】
本発明の第７特徴構成は、
前記形状記憶部が、対向する両端部位において前記支持部に固定支持され、
前記第一形状が、前記両端部位の中間位置が前記磁気力形成手段側に張り出した曲り形状であり、前記第二形状が平面形状である点にある。
【００２４】
本特徴構成によれば、形状記憶を、形状記憶部の長手方向中央が張り出す曲り形状と、平面形状との間で発生するように構成できるため、形状記憶部の作成時に必要となる形状記憶操作である形状記憶処理を容易に行え、さらに動作安定性も確保できる。
【００２５】
本発明の第８特徴構成は、
本発明の第５又は第６特徴構成を備えたアクチュエータの複数を、前記筒状支持部の軸方向に交差する交差面方向に並設して備えた触覚ディスプレイとする点にある。
【００２６】
本特徴構成によれば、比較的薄型に構成されるアクチュエータを交差面方向に複数組み合わせて、触覚ディスプレイを実現できる。
【００２７】
本発明の第９特徴構成は、第８特徴構成の触覚ディスプレイにおいて
複数の前記アクチェータに関して、前記磁気力形成手段が共通化されている点にある。
【００２８】
本特徴構成によれば、共通の磁気力形成手段（好ましくは単一）で、複数のアクチュエータの作動を確保できる。
【００２９】
これまで説明してきたアクチェータ、触覚ディスプレイは、その駆動性を確実とする目的から、所謂、形状記憶合金を形状記憶部に採用する。
しかしながら、バイアス力付与手段により膜に、その厚み方向に吸引もしくは離隔させる方向の両方にバイアス力を付与できるように構成しておくと、例えば出力部の突出により、その出力を得ようとするアクチュエータを、出力可変型に構成することもできる。
このような構成は以下の構成となる。
【００３０】
貫通孔を有する支持部と、
前記支持部に少なくとも一部が固定され、前記貫通孔内で当該貫通孔の軸方向に変形可能な変形可動部と、
前記変形可動部の変形を誘起するバイアス力を付与するバイアス力付与手段とを備えたアクチュエータであって、
前記バイアス力付与手段が、
前記変形可動部の形状変形に伴って位置移動する磁性材料からなる磁性体部と、
前記支持部に位置固定され、前記磁性体部を吸引する磁気吸引力と前記磁性体部を離隔させる磁気斥力との一方又はそれらの両方を発生する磁気力形成手段とから構成され、
前記磁気力形成手段が、前記変形可動部及び前記磁性体部に対して離隔して前記支持部に固定支持され、
前記磁気吸引力又は前記磁気斥力が可変とされている点にある。
【００３１】
このような構成を採用することで、磁性体部の駆動を確保して例えば出力部とすることができる。
【００３２】
そして、前記変形可動部が、温度変化に伴って第一形状と第二形状との間で形状変形するとともに、前記支持部に少なくとも一部が固定支持された形状記憶部として構成され、
前記形状記憶部に通電する通電手段と、前記形状記憶部の形状変形方向に対向する方向に前記バイアス力を付与する前記バイアス力付与手段とを備え、
前記通電手段の非通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか一方の形状となり、
前記通電手段の通電状態、且つ前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部にバイアス力が付与されたバイアス力付与状態において、前記形状記憶部が前記第一形状と前記第二形状との何れか他方の形状となる構成で、
前記バイアス力付与手段により前記形状記憶部に付与されるバイアス力が可変とされているアクチュエータが、前記形状記憶部を変形可動部として備えたアクチュエータとなる。
【００３３】
この構成において、前記磁気力形成手段が電磁石であり、当該電磁石により発生する電磁力が可変とされていることともできる。
【００３４】
さらに、前記磁性体部が前記変形可動部の変形方向に磁気極性方向を有し、
前記電磁石が前記形状変形の方向に軸を有するコイルを備えて構成され、
当該コイルに流れる電流の強弱が調整可能に構成されていることが好ましい。
【００３５】
この構成では、コイルを流れる電流の強弱により磁気力を調整できる。
【００３６】
また、前記コイルに流れる電流方向の反転により、発生する電磁力の極性が反転されることが好ましい。
【００３７】
この構成により、電磁力を吸引・離隔の用に供することができる。
【００３８】
一方、磁気力形成手段が永久磁石であり、当該永久磁石として、発生する磁力が異なる永久磁石を選択的に前記支持部に支持可能に構成されていることも好ましい形態である。
【００３９】
この構成により、バイアス力の可変変更を永久磁石の取り換えで実現できる。
【００４０】
また、前記形状記憶部が、対向する両端部位において前記支持部に固定支持され、
前記第一形状が、前記両端部位の中間位置が前記磁気力形成手段側に張り出した曲り形状であり、前記第二形状が、平面形状であることが好ましい。
【００４１】
このように構成しておくと、先に本発明の第７特徴構成で説明した作用・効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】アクチュエータの基本構成を示す説明図
【図２】触覚ディスプレイの具体的構成を示す図
【図３】触覚ディスプレイの使用状態を示す図
【図４】触覚ディスプレイに於ける通電手段の構成例を示す図
【図５】アクチュエータの原理図
【図６】別実施形態のアクチュエータの原理図
【図７】磁気力形成手段として電磁石を採用するアクチュエータの原理図
【図８】電磁石により対向方向にバイアス力を付与可能なアクチュエータの原理図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係るアクチュエータ１０及び当該アクチュエータ１０を使用する触覚ディスプレイ１００について、図面を参照しながら説明する。
図１に、アクチュエータ１０の基本構成を示した。
図１（ａ）は当該アクチュエータ１０の要部を示す平面視図であり、同（ｂ）は、当該アクチュエータ１０の縦断面図である。ここで、図（ｂ）は、アクチュエータ１０の動作状態が理解できるように、同図左にアクチュエータ１０の「待機姿勢」を示しており、同図右にアクチュエータ１０の「動作姿勢」を示している。ここで、待機姿勢とは、各アクチェータ１０に備えられる通電手段１０ａによる通電が停止されている状態における姿勢であり、形状記憶部１０ｂはその第一形状となっており、本発明にいう磁性体部１０ｃを成す出力部材は引退している。一方、動作姿勢とは、各アクチェータ１０に備えられる通電手段１０ａに通電されている状態での姿勢であり、形状記憶部１０ｂはその第二形状となっており、出力部材１０ｃは突出している。
図１（ａ）は、（ｂ）に示すＡ−Ａ断面を示している。
【００４４】
図２は、本発明に係るアクチュエータ１０の複数を並設して備えた触覚ディスプレイ１００の外観視図である。この図に示す触覚ディスプレイ１００は、一例として、３×３＝９個のアクチュエータ１０を備えて構成している。この数は任意である。一方、その支持部１０ｄ及び後述する磁気力形成手段１０ｅを成す磁石構造体（板状磁石材料）は共通化されている。この種の触覚ディスプレイ１００は、図３（ａ）に示すように、コンピュータＣに対するディバイスとしてのマウスＭの表面に備えて、使用者Ｕに触覚により、コンピュータＣに表示された物体の質感（物体のさわり心地）を疑似的に再現する他、図３（ｂ）に示すように、杖Ｓの先端に備えて、歩いている道の状況を触覚により使用者Ｕに伝える用途に採用することができる。本発明に係る触覚ディスプレイ１００の用途は、図３に示す用途に限らず、平面的に分散配置された出力部１０ｃ２の状態（引退・突出）に従って、所定の情報を伝達する用途に採用できる。さらに、本発明に係るアクチュエータ１０、触覚ディスプレイ１００は、所定の基板上に所要の動作部（先に説明した出力部材１０ｃ）を備えて構成できるため、所謂、基板型動作モジュールとして構成することとなる。
【００４５】
以下、アクチュエータ１０、触覚ディスプレイ１００の順に、さらに詳細に説明する。
〔アクチュエータの構造〕
アクチュエータ１０は、支持部１０ｄ、形状記憶部１０ｂ、この形状記憶部１０ｂに通電可能な通電手段１０ａ、形状記憶部１０ｂにバイアス力Ｆを付与するバイアス力付与手段ＭＦとを主要部として構成されている。バイアス力Ｆは、後述する本アクチュエータ１０の機能模式図である図５に中抜き矢印で示した。
【００４６】
支持部
支持部１０ｄはアクチュエータ１０の基本骨格を成し、通電手段１０ａ、形状記憶部１０ｂ及びバイアス力付与手段ＭＦを、直接あるいは間接に支持する。本実施形態では、支持部１０ｄは、図１、図２に示すように、支持部本体１０ｄ１及びその上部に設けられる支持部カバー１０ｄ２から構成している。これらはともに、軸方向の両端に開口を有する筒状支持部１０ｄ１，１０ｄ２とされている。
支持部本体１０ｄ１に設けた貫通孔ｈ１は内部で形状記憶部１０ｂの変形動作を許容する孔であり、この貫通孔ｈ１は断面形状が方形とされている。一方、支持部カバー１０ｄ２に設けられる貫通孔ｈ２は出力部１０ｃの案内孔とされ、断面円形である。
支持部１０ｄ（支持部本体１０ｄ１及び支持部カバー１０ｄ２）は具体的には、Ｓｉ基板を加工して形成する。
【００４７】
形状記憶部
形状記憶部１０ｂは、温度変化に伴って第一形状と第二形状との間で形状変形する所謂、形状記憶合金からなる帯状の膜体としている。図１からも判明するように、形状記憶部１０ｂは、支持部本体１０ｄ１内の軸方向中間部位の架け渡される帯状の膜体として構成され、本実施形態では、その幅は貫通孔ｈ１の幅の１／５程度としている。この形状記憶部１０ｂの両端部位が支持部本体１０ｄ１に固定支持されている。
形状記憶部１０ｂの厚みは、スパッタや蒸着等のボトムアップ法、及び圧延によるトップダウン法で形成される薄膜構造とする場合、１〜１００μｍ程度のものとなり、その変形量は、後述するバイアス力付与手段ＭＦにより当該形状記憶部１０ｂに付与されるバイアス力Ｆとも相まって、形状記憶部１０ｂの構成材である形状記憶合金を例えばＮｉ−Ｔｉ合金とする場合、その回復ひずみが７％程度であることから、０．２〜０．５ｍｍ程度となる。また、この時の支持部本体１０ｄ１に設ける貫通孔ｈ１の長さは、触覚ディスプレイ１００や点字ディスプレイ（図外）とする場合、１〜２．５ｍｍ程度となる。即ち、これまでも説明してきたように、非常に薄い。
【００４８】
形状記憶部１０ｂの構成材料としては、所謂、形状記憶合金である以下に記載の様々な材料を採用することができる。
形状記憶合金は、〔構成金属材料名（化学記号記載）・特定金属の濃度範囲・特定金属名（化学記号記載）〕の記載形式とした。濃度範囲はａｔ．％或いはｗｔ．％で記載し、その上限及び下限をスラッシュで繋いで記載している（上限/下限）。
【００４９】
Ａｇ−Ｃｄ・４４／４９ａｔ．％・Ｃｄ、
Ａｕ−Ｃｄ・４６．５／５０ａｔ．％・Ｃｄ、
Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ・１４／１４．５ｗｔ％・Ａｌａｎｄ３／４．５  ｗｔ．％・Ｎｉ、
Ｃｕ−Ｓｎ・ａｐｐｒｏｘ．  １５ａｔ．％・Ｓｎ、
Ｃｕ−Ｚｎ・３８．５／４１．５ｗｔ．％・Ｚｎ、
Ｃｕ−Ｚｎ−Ｘ（Ｘ  ＝  Ｓｉ，  Ａｌ，  Ｓｎ）、
Ｆｅ−Ｐｔ  ａｐｐｒｏｘ．２５  ａｔ．％・Ｐｔ、
Ｍｎ−Ｃｕ  ５／３５  ａｔ．％・Ｃｕ、
【００５０】
さらに、このような形状記憶合金としては、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ合金、Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｇａ合金、Ｔｉ−Ｐｄ合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金も採用することができる。また、Ｎｉ−Ｔｉ合金も採用可能であるが、この合金の場合、Ｎｉ濃度は  ５５ｗｔ．％までとなる。
本実施形態では、材料の安定性及び加工プロセスを鑑み、Ｎｉ−Ｔｉ合金、或いはＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金とした。
【００５１】
通電手段
図４に、支持部本体１０ｄ１の支持部カバー１０ｄ２側面に形成した、通電手段１０ａとなる導電部１０ｆとしての電極パターンを示した。同図において、各形状記憶部１０ｂに個別に繋がる導電部１０ｆを介して、各形状記憶部１０ｂに対して、通電・通電停止動作を行える。同図において、ＰＳで各形状記憶部１０ｂに対する給電部を、ＧＮＤで対するグランド部を示している。各形状記憶部１０ｂに対する給電は図示しないスイッチ、制御部を介して個別に行うこととなる。
この通電手段１０ａを介して、各形状記憶部１０ｂに通電することにより、形状記憶部１０ｂの温度を、その形状が形状記憶された形状（図１（ｂ）右に示す第二形状）に戻る温度に上昇操作することができる。一方通電を停止すると、バイアス力付与手段ＭＦにより付与されるバイアス力Ｆが主に働く形状（図１（ｂ）左に示す第一形状）に復帰させることができる。このような通電による変形は、形状記憶部１０ｂの製造時に、常温で第一形状を、６０〜８０℃程度の昇温状態で第二形状を取るように、形状記憶処理することで達成する。
【００５２】
バイアス力付与手段
バイアス力付与手段ＭＦは、形状記憶部１０ｂの形状変形に伴って位置移動する磁性材料からなる磁性体部１０ｃと、形状変形方向に対向する方向に、磁性体部１０ｃを吸引もしくは離隔させる磁気力を生じる磁気力形成手段１０ｅから構成されている。図１に示す磁気力形成手段１０ｅは、磁性体部１０ｃを磁気吸引する例である。
ここで、支持部１０ｄに対して磁性体部１０ｃは、その左右方向の位置を維持した状態で上下方向に移動自在（出退自在）とされている。従って、本実施形態では、磁性体部１０ｃが出力部材となる。一方、磁気力形成手段１０ｅは支持部１０ｄに固定されている。
【００５３】
さらに詳細には、磁性体部１０ｃは、形状記憶部１０ｂの一方の面（本実施形態では上面）側に、形状記憶部１０ｂと一体に備えられ、磁気力形成手段１０ｅは、形状記憶部１０ｂの他方の面（本実施形態では下面）側に、形状記憶部１０ｂから離隔して設けられている。
【００５４】
ここで、磁性体部１０ｃは形状記憶部１０ｂと一体化された磁性材料構造体であり、磁気力形成手段１０ｅは形状記憶部１０ｂから離隔して支持部本体１０ｄ１に支持された磁石構造体である。そして、磁性体部１０ｃは、支持部１０ｄの一方の端部開口（上部開口）から突出した出力部１０ｃ２を有する出力部材として構成され、磁石構造体１０ｅは他方の端部開口（下部開口）に設けられる板状磁石部材とされている。従って、磁石構造体１０ｅが、他方の端部開口を閉鎖する閉鎖構造体となっている。
【００５５】
さて、磁性体部１０ｃの構成であるが、図１（ｂ）からも判明するように、出力部材１０ｃは支持部カバー１０ｄ２に設けられた貫通孔ｈ２に挿通され、基端（本実施形態では下端）側で形状記憶部１０ｂに固定された基端部１０ｃ１と、その基端部１０ｃ１の先端（本実施形態では上端）に設けられる出力部１０ｃ２とを有している。この出力部１０ｃ２は基端部１０ｃ１より幅広の笠型に構成されている。
【００５６】
磁性体部１０ｃの構成材料としては、鉄（Ｆｅ）、ケイ素鉄（ＳｉＦｅ）、パーマロイ（ニッケル鉄系合金：Ｎｉ−Ｆｅ）、鉄−ケイ素−アルミ合金（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等を採用することができるが、本実施形は、微細加工プロセスとの相性を鑑みて、鉄単体、ニッケル単体、或いはニッケル鉄系合金とした。
【００５７】
磁気力形成手段１０ｅの構成材料としては、所謂、磁石であるアルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム鉄ボロン磁石、サマリウム鉄窒素磁石等を採用することができるが、本実施形態では、薄型でも強い吸引力を発揮できる理由からネオジム鉄ボロン磁石を採用した。
【００５８】
〔アクチュエータの作動〕
以上が、アクチュエータ１０の構成である。
以下、図５も参照して、本発明に係るアクチュエータ１０の作動に関して説明する。
この作動は、形状記憶部１０ｂが有する形状記憶能、バイアス力付与手段ＭＦにより発生するバイアス力Ｆ及び、通電手段１０ａの動作状態により制御される。
【００５９】
待機姿勢
この姿勢が、図１（ｂ）左及び図５に実線で示す姿勢である。
この姿勢にあっては、通電手段１０ａは非通電状態とされ、且つバイアス力付与手段ＭＦにより形状記憶部１０ｂにバイアス力Ｆが付与されたバイアス力付与状態となっている。そして、形状記憶部１０ｂが第一形状と第二形状との何れか一方の形状（具体的には、これまで説明した「第一形状」；図１（ｂ）左）となる。この状態では、形状記憶部１０ｂの形状記憶能が比較的小さいため、バイアス力Ｆにより形状記憶部１０ｂは、その両端部位の中間位置が磁気力形成手段１０ｅ側に張り出した曲り形状となる。
【００６０】
動作姿勢
この姿勢が、図１（ｂ）右及び図５に仮想線で示す姿勢である。
この姿勢にあっては、通電手段１０ａの通電状態とされ、且つ前記バイアス力付与手段ＭＦにより形状記憶部１０ｂにバイアス力Ｆが付与されたバイアス力付与状態となっている。形状記憶部１０ｂが第一形状と第二形状との何れか他方の形状（これまで説明した「第二形状」；図１（ｂ）右）となる。この状態では、形状記憶部１０ｂの形状記憶能が比較的大きく働き、バイアス力Ｆに抗して形状記憶部１０ｂは、その両端部位及び中間位置が平面を成す平面形状となる。
【００６１】
従って、本発明に係るアクチュエータ１０にあっては、形状記憶部１０ｂの形状変形を膜厚み方向（図５の実線矢印参照）に発生し、出力部１０ｃ２を突出させることができる。
【００６２】
〔触覚ディスプレイの構造及び作動〕
触覚ディスプレイ１００は、アクチュエータ１０の複数を、筒状に形成される支持部１０ｄの軸方向（図１（ｂ）の上下方向）に交差する交差面方向（図２に示す触覚ディスプレイ１００では直交方向）に並設して備えて構成する。
ここで、支持部１０ｄを成す支持部本体１０ｄ１、支持部カバー１０ｄ２は複数のアクチュエータ１０について共通化している点はこれまで説明した通りである。
さらに、磁気力形成手段１０ｅである磁石構造体（板状磁石部材）も共通化している。
このように共通化することで、変形に対して強靭な触覚ディスプレイ１００を得ることができる。
【００６３】
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態について説明する。
（ａ）第一形状・第二形状の選択
上記の実施の形態では、バイアス力付与手段ＭＦによるバイアス力Ｆを吸引力の形態で発生させ、第一形状が、形状記憶部１０ｂの中間位置が磁気力形成手段１０ｅ側に張り出した曲り形状であり、第二形状が平面形状である例に関して説明したが、第一形状が平面形状であり、第二形状を形状記憶部１０ｂの中間位置が磁気力形成手段１０ｅ側とは反対側に張り出した曲り形状としてもよい。
一方、バイアス力付与手段ＭＦによるバイアス力Ｆを斥力の形態で発生して、出力部１０ｅ２の動作を確保することも可能である。
この場合、第一形状が、形状記憶部１０ｂの中間位置が磁気力形成手段１０ｅとは反対側に張り出した曲り形状であり、第二形状が平面形状である構成とできる。この構成は、磁性体部１０ｃから磁気力形成手段１０ｅ側（図５に示す下側）に出力を得ようとする場合に採用できる。磁気力形成手段１０ｅを下側に貫通する部材に関しては、非磁性体から構成することとなる。
【００６４】
（ｂ）形状記憶部の支持
上記の実施の形態では、形状記憶部１０ｂの両端を筒状に形成した支持部１０ｄに固定して、変形が両端支持形態で発生する形態を示したが、形状記憶部１０ｂの一方の端部を筒状に形成した支持部１０ｄに固定して、変形が片持ち支持形態で発生するようにしてもよい。この構成では、形状記憶部１０ｂの固定端とは異なる端部側が可動端側となる。
【００６５】
（ｃ）出力部の構成
上記の実施の形態では、磁性体部１０ｃとなる出力部材に笠状の出力部１０ｃ２を有する構成としたが、この出力部１０ｃ２はその基端部１０ｃ１と同径若しくは小径の突出形状としてもよい。さらに、形状記憶部１０ｂの変形に伴って突出・引退すればよく、形状記憶部１０ｂの一方の面（磁気力形成手段１０ｅに対して反対側の面）に膜状に形成してもよい。
例えば、支持部１０ｄの一方の端部開口部位或いはその近傍部位に、形状記憶部１０ｂを設ける場合は、その一方の面に膜状の出力部を設けることで、その膜の突出（張り出し）を使用者が認識する構成とすることもできる。
【００６６】
（ｄ）磁性体部の構成
上記の実施の形態では、磁性体部１０ｃを形状記憶部１０ｂと一体化された所定形状を有する磁性材料構造体とした。しかしながら、このような磁性体部１０ｃは粘弾性材料に磁性材料粉ｍｂを分散した膜（磁性エラストマーとも称される）としてもよい。この例の模式構成を図６に示した。このような構成でも、形状記憶部１０ｂの変形を触覚できる。
また、先に説明した基板型動作モジュールする場合は、磁性材料粉ｍｂを分散した高分子レジスト材料部とすることもできる。
【００６７】
（ｅ）磁気力形成手段の構成
さて、これまで説明してきた実施形態では、バイアス力付与手段ＭＦを構成する磁気力形成手段１０ｅが、吸引力或いは斥力を発生する磁石である例を主に示してきた。即ち、形状記憶部１０ｅから離隔した磁石構造体とした。
しかしながら、十分な電力を得られるのであれば、磁気力形成手段を電磁石ＥＭとすることも可能である。図７、８にこのような形態を模式的に示した。
これらでは、電磁石ＥＭを、形状記憶部１０ｂの形状変形方向に軸を有するコイルＥＭｃで構成している。この構成を採用することのより、コイルＥＭｃを流れる電流の強弱により磁気力を調整でき、結果的に突出量の調整が可能となる。
さらに、磁性体部１０ｃが変形可動部の変形方向に磁気極性方向（図７にＳ，Ｎで示している）を有し、前記コイルＥＭｃに流れる電流方向の反転により、発生する電磁力の極性が反転される構成とすることも可能である。この構成では、磁性体部１０ｃの極性を管理することで、電磁力の吸引・離間の両方に使用できる。
図８に示すように、磁性体部１０ｃを磁性材料粉ｍｂを分散した膜（磁性エラストマー）とする場合は、粘弾性体内における磁性材料粉ｍｂの混合、撹拌さらに粘弾性体の固化を、処理対象材全体を一定の磁場内に収容して実行することで、膜にあってもその磁極の方向が、膜の厚み方向に（図８の上下方向）特定された磁性体部を得ることができる。
（ｆ）出力部の材料選択
本発明では、磁性体部と磁気力形成手段とは対となってバイアス力を発生する。そして、これまで説明してきた実施形態では、出力部となる磁性体部に、所謂、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、鉄−ケイ素−アルミ合金、コバルト、ニッケル等の金属或いはその合金を採用する例を示したが、強いバイアス力を得たい場合は、この部分を例えばネオジム磁石等の磁石で構成してもよい。この場合、先に示した磁気力形成手段の構成材料を採用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０      アクチュエータ
１０ａ    通電手段
１０ｂ    形状記憶部
１０ｃ    磁性体部（出力部材）
１０ｃ１  基端部
１０ｃ２  出力部
１０ｄ    支持部
１０ｄ１  支持部本体
１０ｄ２  支持部カバー
１０ｅ    磁気力形成手段（磁石構造体・板状磁石部材）
１０ｆ    導電部（電極パターン）
１００    触覚ディスプレイ
ＥＭ      電磁石
ＥＭｃ    コイル
Ｆ        バイアス力
ＭＦ      バイアス力付与手段（磁性体部・磁気力形成手段）
ｍｂ      磁粉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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