(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の動きを制御する片持ちバルブにおいて、
貫通する開口部を有すると共に前記開口部が開口する内面を有する開口板、および、前記開口板に対して間隔を空けて対向配置され、貫通するポートを有すると共に前記ポートが開口する内面を有するポート板を含むバルブハウジングと、
第１の端部が前記開口板と前記ポート板との間に取り付けられ、第２の端部が自由に移動自在な、導電性部分を有する可撓性薄膜と、
前記ポート板内面の近傍に配置され、前記可撓性薄膜を前記ポート板と前記開口板との間で縦方向に駆動することで前記可撓性薄膜の第２の端部を前記ポートを閉鎖する閉鎖位置と前記ポートを開放する開放位置との間で移動させるためのスイッチ電極と、
前記スイッチ電極と前記可撓性薄膜との間に配置される誘電体層と、を備え、
前記可撓性薄膜の第２の端部は、前記可撓性薄膜と前記スイッチ電極との間に形成される電位差による静電力によって前記ポートの閉鎖位置と前記ポートの開放位置との間を移動し、
前記可撓性薄膜の第２の端部が前記ポートの閉鎖位置へ移動するときの前記電位差は、前記可撓性薄膜の第２の端部が前記ポートの閉鎖位置から前記ポートの開放位置へ移動するときの電位差よりも大きいことを特徴とする片持ちバルブ。
【請求項２】
請求項１記載の片持ちバルブにおいて、
前記流体を前記ポートに供給する流体圧力源をさらに備えることを特徴とする片持ちバルブ。
【請求項３】
請求項２記載の片持ちバルブにおいて、
前記薄膜に流体抵抗を低減するための穴が形成され、
前記穴の直径は前記ポートの直径の約１０分の１であり、前記穴は、前記ポートに接触する膜部分には穴がないように前記薄膜上に位置決めされていることを特徴とする片持ちバルブ。
【請求項４】
パッシブマトリック方式でアドレス指定可能なバルブアレイであって、
複数の開口部を有するとともに前記開口部が開口する内面を有する開口板、および、前記開口板に対して間隔を空けて対向配置され、複数のポートを有するとともに前記ポートが開口する内面を有するポート板を含む複数のバルブと、
それぞれが該複数のバルブのそれぞれに取り付けられた複数の導電性の可撓性膜であって、各可撓性膜がその第１の端部において前記開口板と前記ポート板の間に取り付けられ、第２の端部が移動自在であり、各可撓性膜が個別にアドレス指定可能であり、前記ポートを閉鎖する閉鎖位置と前記ポートを開放する開放位置との間で交互に切り替わる可撓性膜と、
前記複数のバルブの一部をアドレス指定により選択してスイッチ作動電圧と持続電圧のいずれかを印加するスイッチ電圧源と、
静電スイッチング力を作用させて前記複数の可撓性膜を前記ポートの閉鎖位置と前記ポートの開放位置との間で移動させるために各バルブにそれぞれ設けられ、前記スイッチ電圧源によって前記スイッチ作動電圧または持続電圧が印加される複数のスイッチ電極と、
前記スイッチ電極と前記可撓性膜との間に配置され、該可撓性膜とスイッチ電極との間の短絡を防ぐ複数の誘電体層と、を備え、
前記可撓性薄膜の第２の端部は、前記可撓性薄膜と前記スイッチ電極との間に形成される電位差による静電力によって前記ポートの閉鎖位置と前記ポートの開放位置との間を移動し、
前記可撓性薄膜の第２の端部が前記ポートの閉鎖位置へ移動するときの前記電位差は、前記可撓性薄膜の第２の端部が前記ポートの閉鎖位置から前記ポートの開放位置へ移動するときの電位差よりも大きい、ことを特徴とするバルブアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子的にアドレス可能で流体流の制御に適した片持ちバルブに関する。特に、本発明は、空気噴射の動作を制御し、紙を操作する用途に特に有効なアドレス可能なバルブアレイに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
低廉な一群のバルブアレイを用いて高速で流体を電気制御する技術には種々の用途が考えられるが、大きな二次元バルブアレイを要求される許容値のもとに経済的に製作することは難かしく、また、バルブを正確にアドレス指定し、ミリ秒の時間単位で開閉することはしばしば困難である。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高度のバルブを提供する。このバルブは、二次元のバルブアレイに構成され、ミリ秒の応答時間、高スループットの集合アレイ、大きな圧力差の流量の制御機能を提供する。さらに、アレイの各バルブは、パッシブまたはアクティブマトリクス方式のアドレス指定により制御することができる。好ましい実施形態においては、各バルブに、バルブハウジングが含まれ、これは、開口を有する開口板と、開口板と間隔を空け配置されポートを有する対向板を持つ。可撓性で導電性の薄膜すなわち条片の、第１の端は開口板または対向板に取り付けられ、第２の端は板の間を自由に動く。少なくとも１つのスイッチ電極が使用され、バルブが作動される。このスイッチ電極は、可撓性薄膜を、ポート開放位置とポート閉鎖位置の間で動かす。可撓性導電性薄膜とスイッチ電極の間の誘電体層は、短絡を防ぐものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に従うバルブ９０の側断面図を図１に示す。バルブ９０には、バルブハウジング９２が含まれ、これは、流体の入り口または出口となるポート９４と開口９６を規定する。例示する実施形態においては、ポート９４は、加圧空気を選択的に閉鎖できる入り口ポートとして最適に構成され、一方、開口９６は、空気出口として構成される。しかし、最適動作に必要であれば、入り口と出口を交換または配置変更できることは、当業者には明らかである。
【０００８】
バルブハウジング９２は、開口板９８（開口９６を規定する）と、開口板９８と間隔を空け平行に配置される対向ポート板１００から形成される。ポート板１００は、曲面１０１を持つ。例示する実施形態においては、板９８と板１００は、別の層として独立に形成され、後で接着層９９により接合される。しかし、もちろん、ミクロ機械加工、プラスチック蒸着(plastic deposition)、その他の技術を使用し一体構造に形成することもできる。
【０００９】
可撓性薄膜１０２は、板９８と板１００の間に挟み込まれる。示すように、薄膜１０２は、固定薄膜端１０３を持ち、これは、板９８と板１００の間に固定され、一方、固定されない薄膜端１０４は、板９８と板１００の間を自由に動く。
【００１０】
可撓性薄膜１０２は、少なくとも一部は導電性とし、これに電圧を加え、ポート９４が閉鎖されるポート閉鎖位置と、ポート９４が閉鎖されないポート開放位置、またはこの逆、の間で、可撓性薄膜を正確にスイッチする。電極１０６は、板１００の電極電圧電源１０７に取り付けられ、その上に誘電体層９７が形成される。もちろん、可撓性薄膜１０２の一部として、可撓性誘電体層を組み入れることもできる。電極はスイッチ電極であり、電圧電源１０７から薄膜１０２と電極１０６の間にスイッチ電圧を加えると、固定されない薄膜端１０４を板１００の方向に引きつける。薄膜電圧電源１０５は、固定薄膜端１０３に取り付けられ、バルブがアドレス可能なアレイの一部であるとき使用される。
【００１１】
図２は、図１に示すバルブの平面図である。バルブのポート９４と開口９６の相対位置は、互いにずらして示すが、しかし、要求される任意の位置に配置することができる。この図において、薄膜１０２にオプションの開口９５を判りやすく示している。開口９５により、薄膜の弾性硬度が低減され、薄膜の運動と、薄膜が電極１０６に押圧／剥離されることの双方により生起される空気抵抗が低減される。薄膜の固体領域は、例えばパターン蒸着またはメッキにより穴と共に形成される。この替わりに、薄膜の形成後、例えば写真製版または打ち抜き加工により穴を形成することもできる。空気流に対するインピーダンスを比較的低く保つため、好ましい穴の直径は、ポート９４の直径の約１／１０とされる。図６に関連し以下で説明するように、バルブがパッシブマトリックス方式のアレイとして組み入れられる場合は、列アドレス線１０８と行アドレス線１０９が使用される。列アドレス線１０８は、薄膜電圧電源１０５に対応し、可撓性薄膜に取り付けられ、行アドレス線１０９は、電極電圧電源１０７に対応する。
【００１２】
バルブ９０は、多くの機械加工技術またはミクロ機械加工技術により形成され、これには、従来の集積回路製作またはプリント回路ボード製作に対応するものが含まれる。例えば、化学エッチング、電子ビーム製版、写真製版、その他標準の集積回路バッチ処理技術を使用し、必要な空気通路、制御用すなわち回路の通路、穴、オリフィス、開口を形成することができる。この替わりに、射出成形、高精密数値制御機械、立体製版を低コストのバルブバッチ形成に採用することもできる。この形成に使用される材料には、プラスチック、金属、ガラス、セラミックが含まれる。可能な一実施形態においては、プラスチック、エポキシ、ガラス、シリコン、ポリシリコン、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシナイトライド(oxynitride)、プラスチックまたはアルミニウム、その他製版処理に適する可能な材料が、必要なバルブハウジング、バルブ機構、通路の形成に使用される。電極は、任意の導電性金属または導電性ポリマーから形成され、可撓性条片は、プラスチック薄膜、アルミニウム被覆のマイラー、メッキされたニッケル、ポリイミドが挟まれたアルミニウムから形成される。典型的な用途においては、各バルブのハウジングは、１００立方ｍｍの容積（１０×１０×１ｍｍ）より小さく、バルブハウジングの可撓性条片は、一般に、幅０．１〜１０ｍｍ、長さ０．５〜５０ｍｍ、厚さ１〜１００μｍ程度の寸法を持つ。バルブの大きなアレイを形成することができ、メートル規模のアレイには、数万におよぶ個別バルブが含まれる。
【００１３】
図１〜図３に示す片持ちバルブを製作する特定の処理には、開口基板（プラスチック、ガラス、ＦＲ４、等）の形成、例えば、開口アレイを含めるための射出成形、金属皮膜の付着または無電解メッキとこれに続く列アドレス線と片持ち薄膜のパターン形成が含まれる。図２に関連し説明したように、片持ち薄膜には、オプションとして穴が形成される。ポート基板も開口基板と同じ方法で製作される。金属を付着させパターンを形成し列アドレス線と電極を形成し、次いで、誘電体絶縁層、例えば電極の上にパリレンを付着させる。ポートの高さに比較し横構造の寸法が比較的大きいので、適当に大きな焦点深度の非平面写真製版パターンを形成することができる。基板または最上層のいずれかに接着層を付加し、開口基板とポート基板を揃え（光学的またはピンにより）、相互に圧着する。皮膜剥離層は取り除かれる。この後、オプションとして、水の吸収と浸透を軽減する疎水層を形成する処理を行うこともできる。
【００１４】
図３、図４を参照すると、バルブ９０の動作をよく説明できる。図３に見られるように、流体圧力源５５はバルブに接続される。流体圧力源は、ファン、真空源、加圧された空気源、または使用される流体圧力の調整に適した任意の他の装置から提供される。流体圧力源が真空源の場合、図に示す特定のバルブ構成の開口９６にそれを加える。図３の断面に見られるように、ポート９４が薄膜１０２により閉鎖されていなければ、流体圧力源（一般には濾過された空気）は、バルブ９０に入り、開口９６を通り出る。電極１０６は電極電圧電源１０７に接続される。電圧１０７がスイッチ作動電圧まで増大されると、固定されない薄膜端１０４は、ポート板１００の方向に動かされ、閉鎖位置に引きつけられる。薄膜の変位する部分と電極１０６が平行し近接することにより、容易に静電的な閉鎖が行われる。
【００１５】
図４に示す閉鎖されないポート開放位置に薄膜を動かすため、電圧電源１０７は、固定されない薄膜端１０４をポート９４に保持する電圧より低い電圧に下げられる。薄膜が、静電的に開放されると、ポート９４が吹き開けられ、ポート開放状態になる。これにより、空気流は比較的大きな容量となり、バルブ通過高空気コンダクタンスを提供する。固定されない薄膜端の動きは、ポート９４を通る加圧流体（空気）により付勢される。
【００１６】
本発明の範囲には、別の薄膜構造と設計も含められる。例えば、図５に、同等部品には同一番号を付け、図１〜図４のバルブに類似するバルブ９０’を示す。しかし、図５のポート板１００’は、緩やかに曲がるポート板内面１０１ではなく、比較的平らで、直線のポート板内面１０１’を持つ。これによれば、平面薄膜の製作が容易である。誘電体層は、可撓性薄膜１０２’の上に形成される。誘電体層は、薄膜と電極の間の短絡を防ぐためのもので、電極１０６’と接触する可撓性薄膜の部分のみに形成すればよい。
【００１７】
図５に示す片持ちバルブを製作する一つの処理には、開口基板（プラスチック、ガラス、ＦＲ４、等）の形成、例えば、開口アレイを含めるための射出成形、厚いキャストポリマー層による開口基板の充填とポリマー層の平面形成、金属皮膜の付着または無電解メッキと、これに続く列アドレス線とオプションの開口を持つ片持ち薄膜のパターン形成が含まれる。次いで、キャストポリマーが、見切りで取り除かれる。次いで、実施形態に示すように、誘電体層、例えばパリレンが片持ち薄膜に整合され付着される。ポート基板も開口基板と同じ方法で製作される。金属を付着させパターンを形成し電極を形成し、次いで、オプションとして追加される誘電体絶縁層（図示されない）を付着させる。基板または最上層のいずれかに接着層を付加し、開口基板とポート基板を揃え（光学的またはピンにより）、相互に圧着する。
【００１８】
図６を参照すると、本発明の前述の実施形態に従う構造を持つバルブアレイのパッシブマトリクスアドレス指定によるスイッチ動作がよく示される。図６に、４バルブアレイ４００の概略を示す。４個の片持ち薄膜バルブ４１０、４２０、４３０、４４０が、電圧アドレス線により制御される。各バルブは、同一構造であり、電極板（電極板４１１、４２１、４３１、４４１）を持つ。スイッチ作動前の開始位置（非閉鎖）にある片持ち薄膜（薄膜４１３、４２３、４３３、４４３）を点線で示し、一方、スイッチ作動後の位置を実線で示す（薄膜４１４、４２４、４３４、４４４）。アドレス線４０２は、板４１１、４３１に接続され、アドレス線４０４は、板４２１、４４１に接続され、アドレス線４０６は、片持ち薄膜４１３、４２３に接続され、アドレス線４０８は、片持ち薄膜４３３、４４３に接続される。
【００１９】
図６に、バルブ４１０をスイッチし（ポート閉鎖位置に閉鎖）、同時に、残りのバルブ４２０、４３０、４４０をスイッチしない（開放）手順を示す。通常、全ての行（列）アドレス線は、持続電圧範囲にある同一電圧（この場合７５（２５）Ｖ）に維持され、従って、可動薄膜と板の間の電圧差は、開放されたバルブをスイッチするには小さ過ぎ、閉鎖されたバルブを開放するには大き過ぎる。バルブ４１０をスイッチするため、行アドレス線４０６の電圧が７５Ｖから１００Ｖに上げられ、列アドレス線４０２の電圧は２５Ｖから０Ｖに下げられる。これは、電圧変化が全くないバルブ４４０の薄膜の最終位置４４４は変えない。バルブ４２０の薄膜の最終位置４２４も変更されない。薄膜電圧が先の７５Ｖから１００Ｖに上げられても、板４２１の電圧は依然として２５Ｖであり、電圧差（７５Ｖ）はスイッチ作動しきい値より小さく、静電スイッチを作動するには十分でない。同様に、板４３１と片持ち薄膜４３４の間の電圧差の大きさは７５Ｖしかないので、バルブ４３０は、スイッチされないままである。しかし、特定のアドレスされたバルブ４１０はスイッチされる。バルブ４１０において、新しい電圧は１００Ｖであり、薄膜をスイッチし、４１３の中立位置から新しい位置４１４に動かすのに十分である。同様にして、最初に閉鎖されている全てのバルブが開放される。多くの代替する電圧レベルが可能であり、電圧差がスイッチに適当であれば、例えば交流の電圧レベルを使用できることは、当業者には明らかである。ここに示す例は拡張することができ、簡単な電圧アドレス指定により、大きなバルブアレイの任意のバルブ素子をパッシブマトリクスアドレス指定することができる。
【００２０】
図７に、電圧を変え電極と薄膜の間に加えたときの、可撓性薄膜１０２の位置を示す。８０〜９０Ｖの間において、バルブは開放から閉鎖にスイッチされ、１００Ｖ差において、薄膜位置は閉鎖位置にある。
【００２１】
図６に関連し教示された加圧空気噴射を制御するバルブアレイが、紙のような可撓性対象が含まれる対象の操作に使用される。例えば、図８に、直接物理的に接触する必要なく、一枚の紙１１２を含む対象を操作するために最適化された処理システム１１０を一部示す。処理システム１１０は、コンベヤ１２０を持ち、これは、下部１２２と上部１２４に分割される。判りやすくするため、上部１２４を切り取り、紙の動きを示すが、上部１２４と下部１２２は、ほぼ同一の長さであることを理解する必要がある。部分１２２と部分１２４は、その間に通路１２３を規定するよう間隔が空けられ保持される。この通路は、紙１１２が接触しないで通過する大きさに設定される。部分１２２と部分１２４のそれぞれは、複数の独立にまたは準独立に制御される調整可能な空気噴射１２６を持ち、システム１１０を通過する紙１１２を動的に支持、移動、誘導する。図１〜図６のバルブの実施形態を参照し示すように、これら空気噴射１２６のいくつかは、本発明に従うバルブにより制御される。
【００２２】
部分１２２と部分１２４に、対向する空気噴射を持つことにより、紙１１２の対向する側に空気流を調整可能に加え（空気噴射を向けることにより）、部分１２２と部分１２４の間に紙を動的に保持することができ、同時に、垂直、横、縦の力を加えることにより（これも、空気噴射を向けることにより）、紙の位置、速度、方向を正確に制御できる。さらに、追加の利点として、独立または準独立に制御される調整可能な空気噴射１２６を使用することにより、紙１１２の一部に向かう空気流を動的に増加または減少でき、紙の形状を、延ばし、平坦にし、曲げ、曲げの除去、その他要求される補正を行うことができ、同様に、紙の位置、方向、速度を調整できる。加えて、空気噴射１２６により加える空気流を適当に補正することにより、多様な重さ、寸法、機械的特性の紙を、容易に支持、加速することができる。例えば、重く、厚く、比較的可撓性の小さい厚紙類は、支持および誘導するため、噴射１２６から多くの空気流が必要であり、一方、軽量の紙シートは、全体としての空気流は少なくてよいが、フラッタ、または縁反り現象を補償するため、独立または準独立の空気噴射１２６により行う速くて頻繁な空気流の調整が必要である。
【００２３】
可撓性対象のフラッタその他の動的な問題を補正するための可撓性対象の能動的な誘導（紙１１２の）は、少なくとも１つのセンシングユニット１４０を設けることにより可能となる。センシングユニット１４０は、紙１１２の動作状態を検知し、空間的動的情報（例えば光学画像形成システムまたは縁検出システムの用例において得られるような）を、動作解析システム１５０に与える。この動作解析システム１５０は、受信した情報から紙１１２の相対的または絶対的な動きを計算でき、この動作計算は、全体としての紙１１２の位置、方向、速度、同様に、紙１１２の小領域（紙１１２のたわみによる）の位置、方向、速度を与えるものである。一般に、動作解析ユニット１５０は、汎用コンピュータまたは専用ハードウェアシステムであり、対象の動きを求めるために必要な高速画像計算処理ができるものである。この計算された動作情報を使用し、動作解析ユニット１５０に接続される動作制御ユニット１５２が、制御信号をコンベア１２０に送り、紙１１２の小領域に向ける空気噴射の印加を選択的に増加または減少させることにより、紙１１２の動きを適当に補正し、フラッタ、座屈、巻き上がり、その他要求される運動状態からの望ましくない偏倚を減少させる。理解されるように、集積された動作解析と動作制御の組立体が考えられるので、独立のセンサ、動作解析ユニット、動作制御ユニットは必要でない。実際には、コンベヤ上に集積されるマイクロコントローラ組立体として、複数の集積されたセンサ、動作解析ユニット、動作制御ユニットを提供することができる。
【００２４】
センシングユニット１４０がマイクロコントローラと独立または一体かの如何に関わらず、対象位置を適切に確定するため、センシングユニット１４０は、信頼性があり、正確であり、可撓性対象の比較的小さい領域を追跡するに十分な空間的、時間的解像度を持つ必要がある（一般的には少なくともこの領域は約１平方ｃｍであり、しかし、もちろん、これより高いまたは低い解像度も使用できる）。さらに、多くの処理において対象は高速に動き、測定の追跡に１００ｍｓより小さい値しか許容されない。幸いなことに、光学センサ、ビデオ画像形成システム、赤外線または光学縁検出器、その他特定の従来の検出器が、適当な空間的、時間的解像度を提供することができる。二次元光学センサ（例えば電荷結合素子(CCD's))、走査式一次元アレイ、連続位置検知検出器が使用され、よい結果が得られる。しかし、固定一次元センサアレイも使用される。理解されるように、光学センサではなく無接点センサも使用される。無接点センサには、これに限定されるものではないが、圧力センサ、音響センサ、静電センサが含まれる。
【００２５】
動作においては、対象の動きをフィードバック制御するセンシングユニット１４０を使用することにより、対象の動作状態を精密に微細操作できる。例として図８に、コンベヤ１２０に沿う３つの異なる位置に、紙１１２を連続に示す。それぞれ、紙位置１１４、紙位置１１６、紙位置１１８の標識を付ける。位置１１４において、コンベヤ１２０に到達した紙１１２は向きがずれている。紙１１２が、空気噴射１２６により、コンベヤ１２０に沿い位置１１６に動かされると、センサ１４０は、紙１１２の瞬間ごとの位置に対応する不連続な空間的測定値を時間順に出力する。これらの空間的測定情報の時間順の要素は、動作解析ユニット１５０に連続的に渡される。動作解析ユニット１５０は、受け取った情報（センサが測定した一次元、二次元、三次元空間情報）を使用し、位置、速度、運動を含む、紙１１２の運動状態を正確に確定する。この情報（集約し“軌跡”と名付ける）は、動作制御ユニット１５２に渡され、これは、軌跡における誤差を最小にする補正応答を計算し、選択された空気噴射１２６に信号を送り、ずれを補正する。紙１１２は、位置１１６に示されるように正規位置に近付けられる。紙の軌跡にフィードバック制御の補正を行い、紙の向きを適当にフィードバック制御する処理を繰り返し、紙１１２の軌跡（紙１１２は、ここでは空間的に位置１１６に配置されている）を、最終的に位置１１８に示すように正確に揃える。理解されるように、可撓性対象の軌跡を補正するフィードバック制御処理は、ミリ秒のサイクルタイムで高速に繰り返される。これは、高速のセンサ、移動処理、空気噴射システムを採用すれば可能である。
【００２６】
本発明に使用するのに適した一般的な空気噴射アーキテクチャを、図９に参照し示す。可撓性対象のコンベヤ３２０の一部には、可撓性対象（判りやすくするため可撓性対象は示さない）を横、縦、垂直に搬送する多様な空気噴射３２６が含まれる。空気噴射３２６には、コンベヤ面３１１に形成され、流れる空気３６０の出口または入り口となる溝３５４が含まれる。例えば、本発明に従う単一片持ち薄膜形式バルブ３５０（バルブの二次元アレイの一部）が、パッシブマトリクスアドレス指定により選択的に作動され、空間３７０の高圧空気が上方に流れ、可撓性対象に運動量を伝達し、下方にバルブ３５２を通過し、空間３７２に入る。
【００２７】
図８に示すように、空間３７２は、仕切り３７１により空間３７０から分離され、空間３７２は、空間３７０より低い空気圧に維持される。
【００２８】
可撓性対象の経路の制御は、複数の集積されたセンサ３４０を設けることにより行われる。このセンサ３４０には、これに制限するものではないが、光学、機械式、熱、静電、音響のセンサが含まれる。センサ３４０は、対象位置に関連するほぼ連続のセンサフィードバックを提供し、これにより、空気噴射３２６の近くを通過する可撓性対象の動きをほぼ連続的に制御する。理解されるように、センサ３４０から受ける情報は、図８に関連し説明した集中された動作解析ユニットと動作制御ユニットに渡される。替わりに、分散すなわちローカルの動作解析と動作制御を採用することもできる。例えば、センサ入力を解析し空気噴射の制御を指示するコンピュータマイクロ回路にセンサ３４０を組み込むことができる。
【００２９】
図１０は、可撓性対象コンベヤ２２０の側面図である。このコンベヤ２２０は、下部２２２と上部２２４に分割され、その間に通路２２３を持ち、各部分２２２と２２４は、複数の独立または準独立に制御される調整可能な空気噴射を持ち、システムを通過する紙２１２を、動的に支持、移動、誘導する。図８に関連し説明したように、部分２２２と部分２２４は対向する空気噴射を持ち、紙２１２の対向する側に調整可能な空気流を与え（空気流を向けることにより）、部分２２２と部分２２４の間に動的に紙を保持し、同時に、垂直、横、縦の力を加えることにより（これも空気噴射を向けることにより）、紙の位置、速度、方向を微細に制御する。例えば、紙２１２の縦の搬送は、それぞれ部分２２２と部分２２４に相互に対向し配置される空気噴射２３０と２３２を組み合わせ作動させることにより行われる。空気流２６０は、バルブ２５０とバルブ２５２により制御され、空気流は、縦方向の運動量を紙２１２に伝達する。紙２１２の位置を制御する別の例として、対向する空気噴射２４０と２４２を使用し、垂直に空気２６０を向け、コンベヤ２２０において要求される位置に紙２１２を浮遊させる。さらにこの機能は拡張することができ、一枚の紙の小領域に差分的な横または縦の張力を与え、曲がりの除去、巻き上げ、フラッタの除去、その他望ましい整紙機能を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  開口閉鎖位置から開口非閉鎖位置に動く薄膜を示す本発明に従うバルブの側断面図である。
【図２】  上部開口板を取り除き、ポートに対する薄膜の位置を判りやすく示す図１のバルブの平面図である。
【図３】  開口閉鎖位置にある薄膜を示す図１と図２のバルブの側断面図である。
【図４】  開口非閉鎖位置にある薄膜を示す図１と図２のバルブの側断面図である。
【図５】  バルブの別の実施形態を示す側断面図である。
【図６】  １つのバルブがスイッチされ、残りのバルブがスイッチされていない状態の４つのバルブ位置の電圧アドレス指定を示す略図である。
【図７】  電圧差の変化に対する可撓性薄膜の位置を示す図である。
【図８】  紙の検出に使用されるセンサユニットと、センサユニットに接続され、適当な補正入力を空気噴射に与え、要求される経路、速度、方向に紙を保持する運動制御ユニットを持ち、本発明に従う可変流量バルブを使用し、空気噴射で支持される紙を正確高速に動かす紙操作システムを示す図である。
【図９】  バルブ制御される垂直、横、縦の空気噴射を持つ方向付き空気噴射システムと、可撓性対象の三次元の位置を正確にフィードバック制御する集積されたセンサシステムをあわせて示す図である。
【図１０】  方向付けされる空気の流れのパターンを示す、図１０に示すものに類似する有向空気システムの断面図である。
【符号の説明】
５５  流体圧力源、９０，９０’  バルブ、９２  バルブハウジング、９４  ポート、９５  オプションの開口、９６  開口  、９７  誘電体層、９８  開口板、１００  １００’  対向ポート板、１０１  曲面  内面、１０１’  内面、１０２  １０２’  可撓性薄膜、１０３  固定薄膜端、１０４  固定されない薄膜端、１０５  薄膜電圧電源、１０６  １０６’  電極、１０７  電極電圧電源、１０８  列アドレス線、１０９  行アドレス線、１１０  処理システム、１１２  紙、１１４  １１６  １１８  紙位置、１２０  コンベヤ、１２２  下部、１２３  通路、１２４  上部、１２６  空気噴射、１４０  センサ、１５０  動作解析ユニット、１５２  動作制御ユニット、２１２  紙、２２０  コンベヤ、２２２  下部、２２３  通路、２２４  上部、２３０  ２３２  空気噴射、２４０  ２４２  空気噴射、２５０  ２５２  バルブ、２６０  空気流、３１１  コンベヤ面、３２０  コンベヤ、３２６  空気噴射、３４０  センサ、３５４  溝、３６０  空気流、３７０  空間、３７１  仕切り、３７２  空間、４００  ４バルブアレイ、４０２  ４０４  列アドレス線、４０６  ４０８  行アドレス線、４１０  ４２０  ４３０  ４４０  片持ち薄膜バルブ、４１１  ４２１  ４３１  ４４１  電極板、４１３  ４２３  ４３３  ４４３  薄膜の開始位置、４１４  ４２４  ４３４  ４４４  薄膜の最終位置。
【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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