(57)【要約】【課題】摩擦の抑制及び構造の簡素化を図ることが可能な変位変換装置及び変位変換装置を備えた羽ばたき機構並びに変位変換装置の製造方法を提供する。【解決手段】外部から力を与えられて変位する変位部１４の変位Ｐを、角変位Ｑに変換する変位変換装置１０において、連結体１１と、変位部１４を有し、変位部１４まで距離を有する第１接続部１５が連結体１１に取り付けられた第１部材１２と、固定された固定部１６を有し、固定部１６まで距離を有する第２接続部１７が連結体１１に取り付けられた第２部材１３とを備え、変位部１４の変位Ｐによって、第１部材１２の変位部１４から第１接続部１５までの領域、及び、第２部材１３の固定部１６から第２接続部１７までの領域が弾性変形により曲がり、第２接続部１７に前記角変位Ｑが生じる。【選択図】図１
2018043537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から力を与えられて変位する変位部の変位Ｐを、角変位Ｑに変換する変位変換装置において、
連結体と、
前記変位部を有し、該変位部まで距離を有する第１接続部が前記連結体に取り付けられた第１部材と、
固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する第２接続部が前記連結体に取り付けられた第２部材とを備え、
前記変位部の変位Ｐによって、前記第１部材の前記変位部から前記第１接続部までの領域、及び、前記第２部材の前記固定部から前記第２接続部までの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部に前記角変位Ｑが生じることを特徴とする変位変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の変位変換装置において、前記第１部材、前記第２部材及び前記連結体は、板状であることを特徴とする変位変換装置。
【請求項３】
請求項２記載の変位変換装置において、前記第１部材及び前記第２部材は、矩形の板状物であり、前記変位部及び前記固定部は、前記第１部材の一端及び前記第２部材の一端にそれぞれ位置することを特徴とする変位変換装置。
【請求項４】
（１）駆動源と、
（２）前記駆動源に連結され、該駆動源の作動によって左右に往復動する移動体と、
（３）連結体Ａと、前記移動体に連結され該移動体と共に左右に往復動する変位部Ａを有し、該変位部Ａまで距離を有する第１接続部Ａが前記連結体Ａに取り付けられ、水平配置された第１部材Ａと、固定された固定部Ａを有し、該固定部Ａまで距離を有する第２接続部Ａが前記連結体Ａに取り付けられ、前記第１部材Ａの下方で水平配置された第２部材Ａとを備え、前記変位部Ａの変位によって、前記第１部材Ａの前記変位部Ａから前記第１接続部Ａまでの領域、及び、前記第２部材Ａの前記固定部Ａから前記第２接続部Ａまでの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部Ａに角変位が生じる変位変換装置Ａと、
（４）連結体Ｂと、前記移動体に連結され該移動体と共に左右に往復動する変位部Ｂを有し、該変位部Ｂまで距離を有する第１接続部Ｂが前記連結体Ｂに取り付けられ、水平配置された第１部材Ｂと、固定された固定部Ｂを有し、該固定部Ｂまで距離を有する第２接続部Ｂが前記連結体Ｂに取り付けられ、前記第１部材Ｂの上方で水平配置された第２部材Ｂとを備え、前記変位部Ｂの変位によって、前記第１部材Ｂの前記変位部Ｂから前記第１接続部Ｂまでの領域、及び、前記第２部材Ｂの前記固定部Ｂから前記第２接続部Ｂまでの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部Ｂに角変位が生じる変位変換装置Ｂとを備え、
前記変位変換装置Ａ、Ｂ及び前記移動体の全体は、前記駆動体の作動によって、前記移動体を中心にして両側が上側に反った状態と下側に反った状態を繰り返すことを特徴とする羽ばたき機構。
【請求項５】
請求項４記載の羽ばたき機構において、前記駆動源を除いた部分は、上下方向に重ねられた複数の板材からなり、該複数の板材は、同一高さに配された該板材が同じ厚みであることを特徴とする羽ばたき機構。
【請求項６】
板状の連結体と、外部から力を与えられて変位する変位部を有し、該変位部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第１部材と、固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第２部材とを備える変位変換装置の製造方法であって、
支持層の上に設けられた犠牲層の上側に、露光及び現像によって前記第１部材を形成し、該第１部材の上側に、露光及び現像によって前記連結体を形成し、該連結体の上側に、露光及び現像によって前記第２部材を形成し、前記犠牲層をエッチング液で溶解することを特徴とする変位変換装置の製造方法。
【請求項７】
板状の連結体と、外部から力を与えられて変位する変位部を有し、該変位部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第１部材と、固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第２部材とを備える変位変換装置の製造方法であって、
支持層の上に設けられた犠牲層の上側に、露光及び現像によって前記第２部材を形成し、該第２部材の上側に、露光及び現像によって前記連結体を形成し、該連結体の上側に、露光及び現像によって前記第１部材を形成し、前記犠牲層をエッチング液で溶解することを特徴とする変位変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、与えられた変位を角変位に変換する変位変換装置及び変位変換装置を備えた羽ばたき機構並びに変位変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
与えられた変位を角変位に変換するには、リンク機構の採用が考えられる。摩擦が生じるジョイントピンを備えるリンク機構は、小型化することによって、その摩擦の影響が他の影響に対して相対的に大きくなり、円滑な運動を妨げることが知られている。
そこで、ジョイントピンに弾性ヒンジを用いて摩擦の影響を抑制する機構が採用され、その具体例が例えば非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｒ．Ｊ．Ｗｏｏｄ，Ｂ．Ｆｉｎｉｏ，Ｍ．Ｋａｒｐｅｌｓｏｎ，Ｋ．Ｍａ，Ｎ．Ｏ．Ｐｅｒｅｚ−Ａｒａｎｃｉｂｉａ，Ｐ．Ｓ．Ｓｒｅｅｔｈａｒａｎ，Ｈ．Ｔａｎａｋａ，ａｎｄ  Ｊ．Ｐ．Ｗｈｉｔｎｅｙ，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｏｎ  ”ｐｉｃｏ”  ａｉｒ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１１，２０１２，ｐｐ．１２９２−１３０２．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に記載の機構は、構造が複雑であるという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、摩擦の抑制及び構造の簡素化を図ることが可能な変位変換装置及び変位変換装置を備えた羽ばたき機構並びに変位変換装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る変位変換装置は、外部から力を与えられて変位する変位部の変位Ｐを、角変位Ｑに変換する変位変換装置において、連結体と、前記変位部を有し、該変位部まで距離を有する第１接続部が前記連結体に取り付けられた第１部材と、固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する第２接続部が前記連結体に取り付けられた第２部材とを備え、前記変位部の変位Ｐによって、前記第１部材の前記変位部から前記第１接続部までの領域、及び、前記第２部材の前記固定部から前記第２接続部までの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部に前記角変位Ｑが生じる。
この変位変換装置において、変位Ｐが角変位Ｑに変換されることを図１、図２（Ａ）、（Ｂ）を参酌して説明する。
【０００６】
変位変換装置１０は、図１に示すように、連結体１１、連結体１１に取り付けられた第１部材１２及び第２部材１３を備えている。第１部材１２は、長尺部材であり、長手方向両端にそれぞれ変位部１４及び連結体１１に取り付けられた第１接続部１５が設けられている。第２部材１３は、第１部材１２に平行配置された長尺部材であり、長手方向両端にそれぞれ固定された固定部１６及び連結体１１に取り付けられた第２接続部１７が設けられている。
ここで、第１部材１２及び第２部材１３の長手方向に平行な軸をｘ軸、ｘ軸に対し垂直な軸をｚ軸とし、ｘ軸及びｚ軸に対して垂直な軸をｙ軸とする。
【０００７】
変位部１４は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ｘ軸に沿って進退する移動体１８から力を与えられ、移動体１８と共にｘ軸に沿って移動する。
変位部１４が、図２（Ａ）に示すように、移動体１８と共に連結体１１から離れる方向（ｘの負の方向）に直線的に移動すると、第１部材１２の変位部１４と第１接続部１５の間及び第２部材１３の固定部１６と第２接続部１７の間に曲げ変形が生じる。第２接続部１７には、第２部材１３のたわみ量であるｙ軸方向の変位ｕｙに加え、ｘ軸方向の変位ｕｘが生じる。変位部１４のｘ軸方向の変位は変位ｕｘと略同一である。
【０００８】
第２部材１３のｘ軸方向の長さを、変位部１４のｘ軸方向の変位の大きさが無視できない大きさにする。このとき、変位ｕｘの大きさは、第２部材１３のｘ軸方向の長さに比べ無視できない大きさとなる。このような条件下では、第２部材１３の曲げ変形は、いわゆる大回転を含むこととなり、図２（Ａ）に示すように、第２接続部１７のたわみ角θは大きくなり、θは例えば数十度に達する。よって、変位変換装置１０は、変位部１４の変位を角変位に変換できることが分かる。
【０００９】
また、変位部１４が、図２（Ｂ）に示すように、移動体１８と共に連結体１１に近づく方向（ｘの正の方向）に移動した場合も、変位部１４が移動体１８と共に連結体１１の元の位置から離れる方向に移動する場合と同様の原理で、変位部１４の変位が角変位に変換可能であることが分かる。
【００１０】
また、第１の発明に係る変位変換装置において、前記第１部材、前記第２部材及び前記連結体は、板状であるのが好ましい。
【００１１】
第１の発明に係る変位変換装置において、前記第１部材及び前記第２部材は、矩形の板状物であり、前記変位部及び前記固定部は、前記第１部材の一端及び前記第２部材の一端にそれぞれ位置するのが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係る羽ばたき機構は、（１）駆動源と、（２）前記駆動源に連結され、該駆動源の作動によって左右に往復動する移動体と、（３）連結体Ａと、前記移動体に連結され該移動体と共に左右に往復動する変位部Ａを有し、該変位部Ａまで距離を有する第１接続部Ａが前記連結体Ａに取り付けられ、水平配置された第１部材Ａと、固定された固定部Ａを有し、該固定部Ａまで距離を有する第２接続部Ａが前記連結体Ａに取り付けられ、前記第１部材Ａの下方で水平配置された第２部材Ａとを備え、前記変位部Ａの変位によって、前記第１部材Ａの前記変位部Ａから前記第１接続部Ａまでの領域、及び、前記第２部材Ａの前記固定部Ａから前記第２接続部Ａまでの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部Ａに角変位が生じる変位変換装置Ａと、（４）連結体Ｂと、前記移動体に連結され該移動体と共に左右に往復動する変位部Ｂを有し、該変位部Ｂまで距離を有する第１接続部Ｂが前記連結体Ｂに取り付けられ、水平配置された第１部材Ｂと、固定された固定部Ｂを有し、該固定部Ｂまで距離を有する第２接続部Ｂが前記連結体Ｂに取り付けられ、前記第１部材Ｂの上方で水平配置された第２部材Ｂとを備え、前記変位部Ｂの変位によって、前記第１部材Ｂの前記変位部Ｂから前記第１接続部Ｂまでの領域、及び、前記第２部材Ｂの前記固定部Ｂから前記第２接続部Ｂまでの領域が弾性変形により曲がり、前記第２接続部Ｂに角変位が生じる変位変換装置Ｂとを備え、前記変位変換装置Ａ、Ｂ及び前記移動体の全体は、前記駆動体の作動によって、前記移動体を中心にして両側が上側に反った状態と下側に反った状態を繰り返す。
【００１３】
第２の発明に係る羽ばたき機構において、前記駆動源を除いた部分は、上下方向に重ねられた複数の板材からなり、該複数の板材は、同一高さに配された該板材が同じ厚みであるのが好ましい。
【００１４】
前記目的に沿う第３の発明に係る変位変換装置の製造方法は、板状の連結体と、外部から力を与えられて変位する変位部を有し、該変位部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第１部材と、固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第２部材とを備える変位変換装置の製造方法であって、支持層の上に設けられた犠牲層の上側に、露光及び現像によって前記第１部材を形成し、該第１部材の上側に、露光及び現像によって前記連結体を形成し、該連結体の上側に、露光及び現像によって前記第２部材を形成し、前記犠牲層をエッチング液で溶解する。
【００１５】
前記目的に沿う第４の発明に係る変位変換装置の製造方法は、板状の連結体と、外部から力を与えられて変位する変位部を有し、該変位部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第１部材と、固定された固定部を有し、該固定部まで距離を有する部分が前記連結体に取り付けられた板状の第２部材とを備える変位変換装置の製造方法であって、支持層の上に設けられた犠牲層の上側に、露光及び現像によって前記第２部材を形成し、該第２部材の上側に、露光及び現像によって前記連結体を形成し、該連結体の上側に、露光及び現像によって前記第１部材を形成し、前記犠牲層をエッチング液で溶解する。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明に係る変位変換装置、第２の発明に係る羽ばたき機構、及び第３、第４の発明に係る変位変換装置の製造方法において、変位変換装置が、連結体と、変位部を有し、変位部まで距離を有する第１接続部（部分）が連結体に取り付けられた第１部材と、固定された固定部を有し、固定部まで距離を有する第２接続部（部分）が連結体に取り付けられた第２部材とを備えて構成できるので、構造の簡素化を図ることが可能である。また、変位部の変位によって、第１部材の変位部から第１接続部までの領域、及び、第２部材の固定部から第２接続部までの領域が弾性変形により曲がり、第２接続部に角変位が生じるので、摩擦を伴うヒンジ等の機構を設ける必要がなく、摩擦の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る変位変換装置の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同変位変換装置の変位部が変位した様子を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る変位変換装置の説明図である。
【図４】同変位変換装置に作用する力と変位部の変位量の関係のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同変位変換装置の変位部が変位した際の様子をシミュレーションした結果を示す説明図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、同変位変換装置の製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る羽ばたき機構の一部省略斜視図である。
【図８】同羽ばたき機構の平面図である。
【図９】同羽ばたき機構の正面図である。
【図１０】同羽ばたき機構の翼駆動部の動きを示す説明図である。
【図１１】同羽ばたき機構の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る変位変換装置２０は、外部から力を与えられて変位する変位部２１の変位Ｐを、角変位Ｑに変換する装置であって、連結体２２と、変位部２１を有し連結体２２に連結された板材２３（第１部材の一例）と、固定された固定部２４を有し連結体２２に連結された板材２５（第２部材の一例）を備えている。以下、詳細に説明する。
【００１９】
連結体２２及び板材２３、２５はそれぞれ、図３に示すように、矩形の板状物である。板材２３が配置されている平面上に配され垂直に交わる軸をｘ軸及びｚ軸とし、ｘ軸及びｚ軸に垂直な軸をｙ軸として、連結体２２及び板材２５は、ｙ軸に垂直に配されている。連結体２２及び板材２３、２５は、ｚ軸方向の長さが等しく、板材２３、２５、連結体２２の順にｘ軸方向に長い。
【００２０】
板材２３は、板材２３のｘ軸方向一端に変位部２１を有し、変位部２１は、外部から力を与えられ、ｘ軸方向に沿って進退する（即ち、直線的に移動する）。板材２３は、ｘ軸方向他側（即ち、変位部２１まで距離を有する部分）に第１接続部２６を具備し、第１接続部２６は連結体２２の一方の面側に接合されている（即ち、取り付けられている）。
板材２５は、ｘ軸方向一端に、図示しない部材に取り付けられて固定された固定部２４を有し、ｘ軸方向他側（即ち、固定部２４まで距離を有する部分）に第２接続部２７を具備し、第２接続部２７は連結体２２の他方の面側（第１接続部２６が接合された面の反対側）に接合されている（即ち、取り付けられている）。
【００２１】
変位変換装置２０は、変位部２１がｘ軸方向に進退すること（変位Ｐ）によって、板材２３の変位部２１から第１接続部２６の領域、及び、板材２５の固定部２４から第２接続部２７までの領域が弾性変形により曲がり、第２接続部２７には角変位Ｑが生じることとなる。板材２５の固定部２４から第２接続部２７までの領域のｘ軸方向の長さを変位Ｐの大きさが無視できない長さにすることで、板材２５の固定部２４から第２接続部２７までの領域の弾性変形がいわゆる大回転を含むこととなり、角変位Ｑの大きさは、例えば数十度に達する。
【００２２】
連結体２２及び板材２３、２５は同じ素材（本実施の形態では、ポリイミド）で形成され、板材２３、２５の厚みが等しく、連結体２２の厚みは板材２３、２５の厚みの３倍〜１０倍の厚みである。そのため、連結体２２は、板材２３、２５に比べ、曲げに対する抵抗が大きい。また、本実施の形態では板材２３、２５が板状であるが、板材２３、２５の曲げ変形が、大回転微小ひずみとなって、板材２３、２５の弾性限度以下となるために、板材２３、２５は薄い板材であるのが好ましい。
【００２３】
外部の部材から力を与えられて変位する変位部２１の変位量と、変位変換装置２０から外部の部材に作用する弾性反力との関係を、汎用の有限要素解析ソフトウェアを用いてシミュレーションした結果を図４に示す。本シミュレーションは、連結体２２及び板材２３、２５の厚みをそれぞれ１００μｍ、２０μｍ、２０μｍとし、連結体２２及び板材２３、２５のｚ軸方向の長さを２ｍｍとし、連結体２２及び板材２３、２５のｘ軸方向の長さをそれぞれ１ｍｍ、３．６ｍｍ、２ｍｍとし、連結体２２及び板材２３、２５のヤング率を３ＧＰａとし、連結体２２及び板材２３、２５のポアソン比を０．３としたものである。
【００２４】
図４の実線は、変位変換装置２０のｘｙ断面の解析モデルを対象として、変位部２１の変位量と変位部２１に力を与える外部の部材に対し変位変換装置２０から作用する弾性反力の大きさの関係を表わす。
そして、図４の点線は、変位部２１に力を与える外部の部材に圧電バイモルフ（圧電アクチュエータの一例）を採用したとして、圧電バイモルフの出力変位と発生力（圧電バイモルフが板材２３に対して与える力）の関係を表わし、この関係は、以下の式１において、荷重０のときの出力変位（１ａ）と変位０のときの発生力（１ｂ）間の線形関係から得たものである。
【００２５】
【数１】
2018043537.tif 000003
【００２６】
圧電バイモルフの長さをＬｐｂとし、圧電バイモルフが備える圧電素子の厚さ、幅、ヤング率、圧電素子定数及び印加電圧をそれぞれｔｐｂ、ｗｐｂ、Ｅｐｂ、ｄ３１及びＶとし、式１では、Ｌｐｂ＝２０ｍｍ、ｔｐｂ＝０．２ｍｍ、ｗｐｂ＝３ｍｍ、Ｅｐｂ＝６１ＧＰａ、ｄ３１＝１．９８×１０−１０ｍ／Ｖ、Ｖ＝２００Ｖとしている。
図４の実線及び点線の交点から、圧電バイモルフが変位部２１を変位できる変位量は１７１μｍであることが分かる。
【００２７】
有限要素解析ソフトウェアによって、変位部２１をｘ軸方向に沿って１７１μｍ進退させた際の変位変換装置２０の様子をシミュレーションした結果を図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。図５（Ａ）は変位部２１をｘ軸方向正側に１７１μｍ変位（変位Ｐ）させた様子を示し、図５（Ｂ）は変位部２１をｘ軸方向負側に１７１μｍ変位させた様子を示している。
図５（Ａ）、（Ｂ）に示す結果より、第２接続部２７に１７１μｍ（＝変位Ｐの変位量）より大きいｙ軸方向の変位量６４５μｍが生じること、並びに、連結体２２がｘ軸から一側及び他側にそれぞれ約４５°回転する（いわゆる大回転する）角変位Ｑが確認された。
【００２８】
また、変位変換装置２０は、エッチング加工によって製造することができる。以下、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、変位変換装置２０（主としてポリイミドで構成したもの）の製造方法について説明する。
まず、図６（Ａ）に示すように、板状の支持層（本実施の形態では、単結晶シリコン）２８の上に設けられた板状の犠牲層（本実施の形態では銅）２９の上に、板材２３の基となるポリイミド層３０を形成し、ポリイミド層３０の露光、アルカリ液による現像を順に行い、ポリイミド層３０の不要な領域を取り除いて板材２３を形成する。
【００２９】
次に、図６（Ｂ）に示すように、板材２３の上にポリイミド層３１を形成した後、ポリイミド層３１に露光、アルカリ液による現像を順に行って、ポリイミド層３１の不要な領域を取り除いて連結体２２を形成する。その後、図６（Ｃ）に示すように、連結体２２の上側にポリイミド層３３を形成する。
【００３０】
そして、ポリイミド層３３の露光、アルカリ液による現像を順に行って、ポリイミド層３３の不要な領域を取り除いて板材２５を形成する。これによって、犠牲層２９の上に変位変換装置２０が設けられる。最後に、図６（Ｄ）に示すように、犠牲層２９をエッチング液によって溶解し、変位変換装置２０を支持層２８から切り離す。
【００３１】
このように、変位変換装置２０はエッチング加工によって製造することができるため、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスによって製造可能と言える。よって、変位変換装置２０は小型化に適しており、例えば、変位変換装置２０をピエゾアクチュエータと組み合わせることで、微小機械システムのための大回転を与えるギアモータを形成でき、ロボットの小型化等を図ることが可能である。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る羽ばたき機構４０を、図７〜図１０を参酌して説明する。
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸がそれぞれ他の２つの軸に垂直であり、ｙ軸が上下方向に配されているとして、羽ばたき機構４０は、図７〜図９に示すように、ｘ軸方向に長い板状の翼駆動部４１、翼駆動部４１に連結されたｚ軸方向に長い枠状の支持部材４２と、両端がそれぞれ翼駆動部４１のｘ軸方向中央及び支持部材４２のｚ軸方向一端部に連結されたｚ軸方向に長い圧電バイモルフ（駆動源の一例）４３を備えている。図７では、圧電バイモルフ４３の記載を省略している。
【００３３】
支持部材４２は、図７、図８に示すように、厚板材４４、薄板材４５、厚板材４６、薄板材４７及び厚板材４８を下から順に積み重ねて形成されている。厚板材４４、４６、４８及び薄板材４５、４７はポリイミドを素材として翼駆動部４１側が開口するＵ字状に形成されている。
翼駆動部４１は、図７〜図９に示すように、薄板材４５に連続して形成された薄板材４９、薄板材４９に下側から当接する厚板材５０、厚板材５０からｘ軸方向に距離を有した位置で薄板材４９に下側から当接し、厚板材４４に連続して形成された厚板材５１、厚板材５０の上方で薄板材４９に上側から当接する厚板材５２、厚板材５２に上側から当接するｘ軸方向に長い薄板材５３、ｘ軸方向に間隔を空けて設けられ、薄板材５３に上側から当接する厚板材５４、５５、５６、及び、厚板材５６の下位置で薄板材５３に下側から当接する厚板材５７（移動体の一例）を備えている。圧電バイモルフ４３の一端は厚板材５７に連結されている。厚板材５４、５５はそれぞれ厚板材５２、５１の上方に配され、薄板材４９、５３の間には厚板材５２の厚み分の隙間が設けられている。そして、厚板材５０、５１、５２、５４、５５、５６、及び薄板材４９、５３によって、変位変換装置３９（変位変換装置Ａ）が構成されている。
厚板材５５、６０は角変位Ｑを大きくする効果を持つが製作を容易にするため取り除いてもよい。
【００３４】
翼駆動部４１は、更に、厚板材５７に下側から当接するｘ軸方向に長い薄板材５８、ｘ軸方向に間隔を空けて配され、薄板材５８に下側から当接する厚板材５９、６０、６１、厚板材６１の上方で薄板材５８に上側から当接する厚板材６２、厚板材６２に上側から当接するｘ軸方向に長い薄板材６３、厚板材６２の上方で薄板材６３に上側から当接する厚板材６４、厚板材６４からｘ軸方向に距離を有する位置で薄板材６３に上側から当接し、厚板材４８に連続して形成された厚板材６５を備えている。厚板材５９は厚板材５７の下方に配されている。薄板材５８、６３の間には、厚板材６２の厚み分の隙間が設けられている。そして、厚板材５９、６０、６１、６２、６４、６５、及び薄板材５８、６３によって、変位変換装置３９ａ（変位変換装置Ｂ）が構成されている。
【００３５】
厚板材５０、５１、５２、５４、５５、５６、５７、５９、６０、６１、６２、６４、６５及び薄板材４９、５３、５８、６３はそれぞれ、板材の一例であって、ポリイミドによって形成されている。厚板材４４、５０、５１、５９、６０、６１は同一高さに配され、厚板材４６、５２、５７、６２は同一高さに配され、厚板材４８、５４、５５、５６、６４、６５は同一高さに配され、厚板材４４、４６、４８、５０、５１、５２、５４、５５、５６、５７、５９、６０、６１、６２、６４、６５の厚みは等しい。
薄板材４５、４９、５８は同一高さに配され、薄板材４７、５３、６３は同一高さに配され、薄板材４５、４７、４９、５３、５８、６３の厚みは等しい。厚板材４４、４６、４８、５０、５１、５２、５４、５５、５６、５７、５９、６０、６１、６２、６４、６５の厚みは薄板材４５、４７、４９、５３、５８、６３の厚みの３〜５倍である。
【００３６】
従って、厚板材４４、４６、４８、５０、５１、５２、５４、５５、５６、５７、５９、６０、６１、６２、６４、６５の曲げ剛性は、薄板材４５、４７、４９、５３、５８、６３の曲げ剛性の２７（＝３３）〜１２５（＝５３）倍である。厚板材５７は、電流の印加による圧電バイモルフ４３の作動によってｘ軸方向に（左右に）往復動し（振動し）、厚板材５６、５９は、厚板材５７と共にｘ軸方向に（左右に）往復動する。翼駆動部４１は、厚板材４４と一体となった厚板材５１及び厚板材４８と一体となった厚板材６５が、支持部材４２によって実質的に固定されている。
【００３７】
そのため、翼駆動部４１（即ち、変位変換装置３９、３９ａ及び厚板材５７の全体）は、厚板材５６、５７、５９がｘ軸方向に振動すること（変位）によって、厚板材５１、６５が固定された状態で、薄板材４９の厚板材５１から厚板材５０までの領域、薄板材５３の厚板材５６から厚板材５４までの領域、薄板材５８の厚板材５９から厚板材６１までの領域、及び、薄板材６３の厚板材６５から厚板材６４までの領域が、弾性変形により曲がって、一側への湾曲及び他側への湾曲を繰り返す。翼駆動部４１は、図１０に示すように、翼駆動部４１のｘ軸方向中央（厚板材５７）を中心にして両側が上側に反った状態と下側に反った状態を連続的に繰り返す羽ばたき動作を行う。そして、図１１に示すように、翼駆動部４１の変位変換装置３９、３９ａにそれぞれ翼６６、６７を装着することで、翼駆動部４１の羽ばたき動作により翼６６、６７を羽ばたかせることが可能となる。
【００３８】
また、羽ばたき機構４０の圧電バイモルフ４３を除いた部分は、上下方向に重ねられた複数の板材からなり、複数の板材は、同一高さに配された板材が同じ厚みである。従って、羽ばたき機構４０の圧電バイモルフ４３を除いた部分は、エッチング加工によって製造可能である。
【００３９】
従って、変位変換装置３９は、主として厚板材５４、５５、５６及び薄板材５３によって構成され、厚板材５６を変位部Ａとし、水平配置された第１部材Ａと、主として厚板材５２からなる連結体Ａと、主として厚板材５０、５１及び薄板材４９によって構成され、厚板材５１を固定部Ａとし、第１部材Ａの下方で水平配置された第２部材Ａを具備して構成されている。第１接続部Ａは、薄板材５３が厚板材５２に接着された（取り付けられた）部分であり、厚板材５６まで距離を有する部分である。第２接続部Ａは、薄板材４９が厚板材５２に接着された（取り付けられた）部分であり、厚板材５１まで距離を有する部分であって、変位部Ａの変位により、角変位が生じる部分である。
【００４０】
そして、変位変換装置３９ａは、主として厚板材５９、６０、６１及び薄板材５８によって構成され、厚板材５９を変位部Ｂとし、水平配置された第１部材Ｂと、主として厚板材６２からなる連結体Ｂと、主として厚板材６４、６５及び薄板材６３によって構成され、厚板材６５を固定部Ｂとし、第１部材Ｂの上方で水平配置された第２部材Ｂを具備して構成されている。第１接続部Ｂは、薄板材５８が厚板材６２に接着された（取り付けられた）部分であり、厚板材５９まで距離を有する部分である。第２接続部Ｂは、薄板材６３が厚板材６２に接着された（取り付けられた）部分であり、厚板材６５まで距離を有する部分であって、変位部Ｂの変位により、角変位が生じる部分である。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第１部材、第２部材及び連結体がポリイミドである必要はなく、シリコン等であってもよい。また、第１部材、第２部材及び連結体が全て同一の素材である必要はなく、例えば、第１部材及び第２部材がポリイミドで、連結体がシリコンであってもよい。
【００４２】
そして、変位変換装置はエッチング加工以外の加工によって製造してもよい。また、変位変換装置をエッチング加工によって製造する場合、支持層の上に設けられた犠牲層の上側に、露光、現像によって第２部材を形成し、第２部材の上側に、露光、現像によって連結体を形成し、連結体の上側に、露光、現像によって第１部材を形成し、犠牲層をエッチング液で溶解して、変位変換装置を得るようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０：変位変換装置、１１：連結体、１２：第１部材、１３：第２部材、１４：変位部、１５：第１接続部、１６：固定部、１７：第２接続部、１８：移動体、２０：変位変換装置、２１：変位部、２２：連結体、２３：板材、２４：固定部、２５：板材、２６：第１接続部、２７：第２接続部、２８：支持層、２９：犠牲層、３０、３１、３３：ポリイミド層、３９、３９ａ：変位変換装置、４０：羽ばたき機構、４１：翼駆動部、４２：支持部材、４３：圧電バイモルフ、４４：厚板材、４５：薄板材、４６：厚板材、４７：薄板材、４８：厚板材、４９：薄板材、５０、５１、５２：厚板材、５３：薄板材、５４、５５、５６、５７：厚板材、５８：薄板材、５９、６０、６１、６２：厚板材、６３：薄板材、６４、６５：厚板材、６６、６７：翼
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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