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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2021-526977(P2021-526977A)
(43)【公表日】2021年10月11日
(54)【発明の名称】マイクロ静電モータおよび微小機械力伝達デバイス
(51)【国際特許分類】
B81B 5/00 20060101AFI20210913BHJP
H02N 1/00 20060101ALI20210913BHJP
B81C 1/00 20060101ALI20210913BHJP
F16H 1/06 20060101ALI20210913BHJP
【ＦＩ】
B81B5/00
H02N1/00
B81C1/00
F16H1/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2020-567755(P2020-567755)
(86)(22)【出願日】2019年6月5日
(85)【翻訳文提出日】2020年12月18日
(86)【国際出願番号】US2019035517
(87)【国際公開番号】WO2019236667
(87)【国際公開日】20191212
(31)【優先権主張番号】62/681,725
(32)【優先日】2018年6月7日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/681,715
(32)【優先日】2018年6月7日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】16/418,109
(32)【優先日】2019年5月21日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】16/418,254
(32)【優先日】2019年5月21日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】319007583
【氏名又は名称】エンサイト エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】マーシュ， スティーブン アラン
【テーマコード（参考）】
3C081
3J009
【Ｆターム（参考）】
3C081AA18
3C081BA29
3C081BA51
3C081BA53
3C081CA03
3C081CA05
3C081CA17
3C081CA32
3C081DA06
3C081DA10
3C081DA11
3C081DA31
3C081DA45
3C081EA45
3J009DA17
3J009EA04
3J009EA11
3J009EA21
3J009EB06
3J009FA14
(57)【要約】
第１のチャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定する第１の本体フレームを有する第１の本体を含む力伝達デバイスが、開示される。ギヤ要素は、中心ギヤ要素領域を有する。第１の膜が、第１の本体フレームの表面に貼り付けられ、膜は、チャンバを覆い、ギヤ要素の中心ギヤ要素領域に貼り付けられる膜の中心領域を囲む環状開口を有する。開示される力伝達デバイスは、車軸またはシャフトベースであり得る。第１および第２の面を有するモータ本体を含むマイクロ静電モータも、開示され、モータ本体は、チャンバと中心領域を有するロータとを画定する。膜が、モータ本体の第１の面を覆って配置され、膜は、間隙によって電気的に絶縁された間隔を置かれた電極の対を支持し、膜は、ロータの中心領域に結合される膜の中心領域を画定する環状開口を有する。力伝達デバイスは、静電モータによって駆動されることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微小機械力伝達デバイスであって、前記微小機械力伝達デバイスは、
本体フレームを備えている本体であって、前記本体フレームは、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、前記ギヤ要素は、中心領域を備えている、本体と、
前記本体フレームの表面に貼り付けられた膜と
を備え、
前記膜は、前記チャンバを覆い、前記膜は、前記中心領域の上の前記膜の領域内に環状開口を有し、前記環状開口は、前記膜の中心領域を画定し、前記膜のその中心領域は、前記ギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられている、微小機械力伝達デバイス。
本体フレームを備えている本体であって、前記本体フレームは、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、前記ギヤ要素は、中心領域を備えている、本体と、
前記本体フレームの表面に貼り付けられた膜と
を備え、
前記膜は、前記チャンバを覆い、前記膜は、前記中心領域の上の前記膜の領域内に環状開口を有し、前記環状開口は、前記膜の中心領域を画定し、前記膜のその中心領域は、前記ギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられている、微小機械力伝達デバイス。
【請求項2】
少なくとも１つのギヤ要素は、シャフトに接続されている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項3】
前記シャフトは、前記環状開口によって囲まれた前記膜層の部分によって提供されている、請求項２に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項4】
少なくとも１つのギヤ要素は、車軸の周りに配置されている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項5】
前記中心領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素から物理的に間隔を置かれ、その中心領域が、車軸を提供している、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項6】
前記中心領域の上の前記環状開口は、第１の環状開口であり、前記膜は、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、前記第１および第２の環状開口は、前記車軸を提供するために、前記ギヤ要素の前記中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた前記膜の領域を画定する、請求項５に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項7】
前記膜の反対側の表面に貼り付けられたギヤ支持層をさらに備えている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項8】
前記ギヤ支持層は、本体フレームを備えている第２の本体をさらに備え、前記本体フレームは、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ支持要素を画定し、前記ギヤ支持要素は、前記ギヤの特徴にサイズおよび範囲において対応する特徴を有する、請求項７に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項9】
前記ギヤ本体に貼り付けられた第２の膜をさらに備え、前記第２の膜は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域の上の前記第２の膜の領域内に第１の環状開口を有し、前記環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記第２の膜の前記中心領域は、前記第２の膜上にシャフトを提供するために、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項10】
前記ギヤ本体に貼り付けられた第２の膜をさらに備え、前記第２の膜は、前記少なくとも１つのギヤ要素の中心領域の上の前記第２の膜の領域内に第１の環状開口を有し、前記環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記第２の膜の前記中心領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられ、前記第２の膜の前記中心領域は、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記第２の膜の領域内に第２の環状開口を有し、前記第１および第２の環状開口は、前記ギヤ要素の前記中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた前記第２の膜の領域を画定する、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項11】
前記膜は、第１の膜であり、前記微小機械力伝達デバイスは、前記本体フレームの反対側の表面に貼り付けられた第２の膜層をさらに備えている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項12】
前記本体フレーム内に画定される前記チャンバ内の第２のギヤ要素をさらに備え、前記第２のギヤ要素は、前記本体フレーム内の前記第１のギヤ要素と噛み合わせられている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項13】
前記本体フレーム、前記膜、および前記ギヤ要素は、それぞれ、第１の本体フレーム、第１の膜、および第１のギヤ要素であり、前記デバイスは、
チャンバおよび第２のギヤ要素を画定する第２の本体フレームを画定する第２の本体と、
前記チャンバを覆っている前記第２の本体の第１の表面上の第２の膜と
をさらに備えている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
チャンバおよび第２のギヤ要素を画定する第２の本体フレームを画定する第２の本体と、
前記チャンバを覆っている前記第２の本体の第１の表面上の第２の膜と
をさらに備えている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項14】
前記ギヤ要素は、第１のギヤ要素であり、前記デバイスは、第２のギヤ要素をさらに備え、前記第１のギヤおよび前記第２のギヤ要素の各々は、前記本体フレームと同一の材料から成り、前記第１および第２のギヤ要素の各々は、ギヤ歯を有し、前記第１のギヤ要素のギヤ歯は、前記第２のギヤ要素のギヤ歯と噛み合わせられている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項15】
前記第１および第２のギヤは、第１の本体層内にあり、各々は、車軸の周りの幅狭いカラー部分に結合され、そのカラーは、第２の本体層にある、請求項１４に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項16】
前記少なくとも１つのギヤ要素を有する前記本体および前記膜は、第１の段を構成し、前記デバイスは、本体および膜の複数の追加の段をさらに含み、前記段のうちの少なくともいくつかは、２５ミクロン〜２５０ミクロンの範囲内の高さを有する、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項17】
駆動装置段をさらに備えている、請求項１に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項18】
前記駆動装置段は、モータを含む、請求項１７に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項19】
前記モータは、マイクロ静電モータである、請求項１８に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項20】
プラテンを含む出力段をさらに備えている、請求項１７に記載の微小機械力伝達デバイス。
【請求項21】
微小機械力伝達デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
接着剤の層とともに主面を有する可撓性材料のシートをパターン化し、前記シートから、本体を画定することであって、前記本体は、チャンバを画定する本体壁と、前記本体の一部に繋がれた少なくとも１つのギヤ要素と、前記少なくとも１つのギヤ要素の中心部分とを有する、ことと、前記本体壁および前記中心部分の表面上に前記接着剤を提供することと、
前記本体壁上に膜を提供し、前記チャンバを覆うことであって、前記膜は、前記本体壁および前記中心部分に付着させられる、ことと、
前記中心要素に貼り付けられた前記膜の一部を囲う環状開口を形成することと
を含む、方法。
接着剤の層とともに主面を有する可撓性材料のシートをパターン化し、前記シートから、本体を画定することであって、前記本体は、チャンバを画定する本体壁と、前記本体の一部に繋がれた少なくとも１つのギヤ要素と、前記少なくとも１つのギヤ要素の中心部分とを有する、ことと、前記本体壁および前記中心部分の表面上に前記接着剤を提供することと、
前記本体壁上に膜を提供し、前記チャンバを覆うことであって、前記膜は、前記本体壁および前記中心部分に付着させられる、ことと、
前記中心要素に貼り付けられた前記膜の一部を囲う環状開口を形成することと
を含む、方法。
【請求項22】
少なくとも１つのギヤ要素は、シャフトに接続されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記中心領域に貼り付けられた前記環状開口によって囲まれた前記膜層の前記部分は、前記シャフトを提供する、請求項２１に記載の方法。
【請求項24】
少なくとも１つのギヤ要素は、車軸の周りに配置されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項25】
前記シートをパターン化することは、前記シートをパターン化し、前記少なくとも１つのギヤ要素の残りの部分から物理的に間隔を置かれた前記中心領域を提供することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項26】
前記環状開口は、第１の環状開口であり、前記膜は、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、前記第１および第２の環状開口は、前記車軸を提供するために、前記ギヤ要素の前記中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた前記膜の領域を画定する、請求項２５に記載の方法。
【請求項27】
第２の本体層をパターン化し、ギヤ支持要素を形成することと、
前記ギヤ支持要素を有する前記パターン化された第２の本体層を前記膜の反対側の表面に貼り付けることと
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
前記ギヤ支持要素を有する前記パターン化された第２の本体層を前記膜の反対側の表面に貼り付けることと
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項28】
前記第２の本体は、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ支持要素を画定する本体フレームを画定するようにさらにパターン化され、前記ギヤ支持要素は、前記ギヤ要素の特徴にサイズおよび範囲において対応する特徴を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
第２の膜を前記ギヤ本体に貼り付けることと、
前記第２の膜をパターン化し、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域の上の前記第２の膜の領域内に第１の環状開口を画定することと
をさらに含み、
前記環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記第２の膜の前記中心領域は、前記第２の膜上にシャフトを提供するために、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられる、請求項２１に記載の方法。
前記第２の膜をパターン化し、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域の上の前記第２の膜の領域内に第１の環状開口を画定することと
をさらに含み、
前記環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記第２の膜の前記中心領域は、前記第２の膜上にシャフトを提供するために、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられる、請求項２１に記載の方法。
【請求項30】
第２の膜を前記ギヤ本体に貼り付けることと、
前記第２の膜をパターン化し、前記第２の膜の領域内の第１の環状開口であって、前記第２の膜の領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域の上にあり、前記第１の環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記中心領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられる、第１の環状開口と、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記第２の膜の領域内の第２の環状開口とを画定することと
をさらに含み、
前記第１および第２の環状開口は、前記ギヤ要素の前記中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられる前記第２の膜の領域を画定する、請求項２１に記載の方法。
前記第２の膜をパターン化し、前記第２の膜の領域内の第１の環状開口であって、前記第２の膜の領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域の上にあり、前記第１の環状開口は、前記第２の膜の中心領域を画定し、前記中心領域は、前記少なくとも１つのギヤ要素の前記中心領域に貼り付けられる、第１の環状開口と、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記第２の膜の領域内の第２の環状開口とを画定することと
をさらに含み、
前記第１および第２の環状開口は、前記ギヤ要素の前記中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられる前記第２の膜の領域を画定する、請求項２１に記載の方法。
【請求項31】
装置であって、前記装置は、
微小機械力伝達デバイスであって、前記微小機械力伝達デバイスは、
第１の本体フレームを備えている第１の本体であって、前記第１の本体フレームは、第１のチャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、前記ギヤ要素は、中心ギヤ要素領域を備えている、第１の本体と、
前記第１の本体フレームの表面に貼り付けられた第１の膜と
を備え、
前記膜は、前記チャンバを覆い、前記膜は、前記膜の中心領域を囲む環状開口を有し、前記膜の前記中心領域は、前記ギヤ要素の前記中心ギヤ要素領域に貼り付けられている、微小機械力伝達デバイスと、
マイクロ静電モータと
を備え、
前記マイクロ静電モータは、
第１および第２の面を有する第２の本体であって、前記第２の本体は、第２のチャンバと中心領域を有するロータとを画定する、第２の本体と、
前記第２の本体の前記第１の面を覆っている第２の膜と
を備え、
前記第２の膜は、間隙によって電気的に絶縁された間隔を置かれた電極の対を支持し、前記第２の膜は、前記膜の中心領域を画定する環状開口を有し、前記膜の前記中心領域は、前記ロータの前記中心領域に結合されている、装置。
微小機械力伝達デバイスであって、前記微小機械力伝達デバイスは、
第１の本体フレームを備えている第１の本体であって、前記第１の本体フレームは、第１のチャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、前記ギヤ要素は、中心ギヤ要素領域を備えている、第１の本体と、
前記第１の本体フレームの表面に貼り付けられた第１の膜と
を備え、
前記膜は、前記チャンバを覆い、前記膜は、前記膜の中心領域を囲む環状開口を有し、前記膜の前記中心領域は、前記ギヤ要素の前記中心ギヤ要素領域に貼り付けられている、微小機械力伝達デバイスと、
マイクロ静電モータと
を備え、
前記マイクロ静電モータは、
第１および第２の面を有する第２の本体であって、前記第２の本体は、第２のチャンバと中心領域を有するロータとを画定する、第２の本体と、
前記第２の本体の前記第１の面を覆っている第２の膜と
を備え、
前記第２の膜は、間隙によって電気的に絶縁された間隔を置かれた電極の対を支持し、前記第２の膜は、前記膜の中心領域を画定する環状開口を有し、前記膜の前記中心領域は、前記ロータの前記中心領域に結合されている、装置。
【請求項32】
前記ロータは、前記第２の本体の材料のディスクから成り、前記ディスクは、前記第２のチャンバ内に配置され、前記チャンバの内壁から物理的に間隔を置かれており、前記ディスクは、その第１の表面上に３つの互いに電気的に絶縁された電極の組を有し、前記電極の各々は、タブ部分を有し、前記中心部材から電気的に絶縁されている、請求項３１に記載の装置。
【請求項33】
シャフトが、前記第２の膜内の前記環状開口によって囲まれた前記膜層の部分によって提供されている、請求項３１に記載の装置。
【請求項34】
車軸が、前記環状開口によって囲まれた前記第２の膜層の部分によって提供され、前記ロータと前記ロータの中心領域とは、物理的に絶縁されている、請求項３１に記載の装置。
【請求項35】
前記第２の膜内の前記環状開口は、第１の環状開口であり、前記第２の膜は、前記第１の環状開口から間隔を置かれた前記第２の膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、前記第１および第２の環状開口は、前記車軸を提供するために、前記ロータに貼り付けられた前記第２の膜の領域を画定する、請求項３４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（優先権の主張）本願は、米国特許法§１１９（ｅ）号に基づいて、その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる２０１８年６月７日に出願され、「Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された仮米国特許出願第６２／６８１，７１５号、２０１８年６月７日に出願され、「Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された仮米国特許出願第６２／６８１，７２５号、２０１９年５月２１日に出願され、「Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された米国特許出願第１６／４１８，１０９号、および２０１９年５月２１日に出願され、「Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された米国特許出願第１６／４１８，２５４号の優先権を主張する。
【背景技術】
【0002】
本明細書は、小型静電モータとギヤおよびギヤ列等の微小力伝達デバイスとに関する。
【0003】
電気モータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機械である。種々のタイプの電気モータのみならず、そのようなモータを構築するために使用される種々の製作技法および技術が、存在する。モータタイプおよび製作技術の両方の選択は、性能、用途適合性、および費用検討事項によって決定される。殆どの電気モータは、ステータ（磁場を有する静止要素）と、回転し、電流を搬送する導体を有するロータとを含む。モータは、モータの磁場とロータの導体内で発生させられる電流との間の相互作用を通して動作する。
【0004】
別のタイプの電気モータは、静電モータである。静電モータは、電荷の誘引力と斥力とに基づく容量効果を使用して動作する。
【0005】
ギヤおよびそのようなデバイスを通した力伝達が、周知である。ギヤは、従動ギヤから駆動ギヤにトルクを伝えるために、別の機械部分の対応する歯と相互作用し得る部分に切り込まれた歯を有する機械部分である。ギヤ付きデバイスの組は、力の源の速度、トルク、および／または方向を変化させることができる。２つ以上のギヤの組が、トルクの変化を提供することができる。同一の形状を有し、順番に機能する２つの噛合ギヤ上の歯は、ギヤ列と称される。ギヤ列の一方のギヤが、他方より大きい場合、２つのギヤの回転速度およびトルクは、ギヤの直径に比例して異なるであろう。
【0006】
種々の技法および技術が、性能、用途適合性、および費用検討事項に従ってギヤを生産するために使用されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
ある側面によると、微小機械力伝達デバイスは、本体フレームを備えている本体であって、本体フレームは、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、ギヤ要素は、中心領域を備えている、本体と、本体フレームの表面に貼り付けられた膜であって、膜は、チャンバを覆い、膜は、中心領域を覆う膜の領域内に環状開口を有し、環状開口は、膜の中心領域を画定し、膜のその中心領域は、ギヤ要素の中心領域に貼り付けられている、膜とを含む。上記の側面は、他の特徴の中でもとりわけ、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含み得る。
【0008】
微小機械力伝達デバイスにおいて、少なくとも１つのギヤ要素は、シャフトに接続される。微小機械力伝達デバイスにおいて、シャフトは、環状開口によって囲まれている膜層の部分によって提供される。微小機械力伝達デバイスにおいて、少なくとも１つのギヤ要素は、車軸の周りに配置される。微小機械力伝達デバイスにおいて、中心領域は、少なくとも１つのギヤ要素から物理的に間隔を置かれ、その中心領域は、車軸を提供する。微小機械力伝達デバイスにおいて、中心領域の上の環状開口は、第１の環状開口であり、膜は、第１の環状開口から間隔を置かれた膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、第１および第２の環状開口は、車軸を提供するために、ギヤ要素の中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた膜の領域を画定する。
【0009】
微小機械力伝達デバイスは、膜の反対側の表面に貼り付けられたギヤ支持層をさらに含む。微小機械力伝達デバイスにおいて、ギヤ支持層は、本体フレームを備えている第２の本体をさらに含み、本体フレームは、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ支持要素を画定し、ギヤ支持要素は、ギヤの特徴にサイズおよび範囲において対応する特徴を有する。微小機械力伝達デバイスは、ギヤ本体に貼り付けられた第２の膜をさらに含み、第２の膜は、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域の上の第２の膜の領域内に第１の環状開口を有し、環状開口は、第２の膜上にシャフトを提供するために、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域に貼り付けられている第２の膜の中心領域を画定する。微小機械力伝達デバイスは、ギヤ本体に貼り付けられた第２の膜をさらに含み、第２の膜は、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域の上の第２の膜の領域内に第１の環状開口を有し、環状開口は、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域に貼り付けられている第２の膜の中心領域を画定し、第１の環状開口から間隔を置かれた第２の膜の領域内に第２の環状開口を有し、第１および第２の環状開口は、ギヤ要素の中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた第２の膜の領域を画定する。
【0010】
微小機械力伝達デバイスにおいて、膜は、第１の膜であり、微小機械力伝達デバイスは、本体フレームの反対側の表面に貼り付けられた第２の膜層をさらに含む。微小機械力伝達デバイスは、本体フレーム内の第１のギヤ要素と噛み合わせられている本体フレーム内に画定されるチャンバ内の第２のギヤ要素をさらに含む。微小機械力伝達デバイスにおいて、本体フレーム、膜、およびギヤ要素は、それぞれ、第１の本体フレーム、第１の膜、および第１のギヤ要素であり、デバイスは、チャンバおよび第２のギヤ要素を画定する第２の本体フレームを画定する第２の本体と、チャンバを覆っている第２の本体の第１の表面上の第２の膜とをさらに含む。
【0011】
微小機械力伝達デバイスにおいて、ギヤ要素は、第１のギヤ要素であり、デバイスは、第２のギヤ要素をさらに備え、第１のギヤおよび第２のギヤ要素の各々は、本体フレームと同一の材料から成り、第１および第２のギヤ要素の各々は、ギヤ歯を有し、第１のギヤ要素のギヤ歯は、第２のギヤ要素のギヤ歯と噛み合わせられている。
【0012】
微小機械力伝達デバイスにおいて、第１および第２のギヤは、第１の本体層内にあり、各々は、車軸の周りの幅狭いカラー部分に結合され、そのカラーは、第２の本体層にある。微小機械力伝達デバイスにおいて、少なくとも１つのギヤ要素を有する本体および膜は、第１の段を構成し、デバイスは、本体および膜の複数の追加の段をさらに含み、段のうちの少なくともいくつかは、２５ミクロン〜２５０ミクロンの範囲内の高さを有する。微小機械力伝達デバイスは、駆動装置段をさらに備えている。微小機械力伝達デバイスにおいて、駆動装置段は、モータを含む。微小機械力伝達デバイスにおいて、モータは、マイクロ静電モータである。微小機械力伝達デバイスは、プラテンを含む出力段をさらに含む。
【0013】
ある側面によると、微小機械力伝達デバイスを製造する方法であって、方法は、接着剤の層とともに主面を有する可撓性材料のシートをパターン化し、シートから、本体を画定することであって、本体は、チャンバを画定する本体壁と、本体の一部に繋がれた少なくとも１つのギヤ要素と、少なくとも１つのギヤ要素の中心部分とを有する、ことと、本体壁および中心部分の表面上に接着剤を提供することと、本体壁上に膜を提供し、チャンバを覆うことであって、膜は、本体壁および中心部分に付着させられる、ことと、中心要素に貼り付けられた膜の一部を囲う環状開口を形成することとを含む。上記の側面は、他の特徴の中でもとりわけ、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含み得る。
【0014】
方法において、少なくとも１つのギヤ要素は、シャフトに接続される。方法において、中心領域に貼り付けられている環状開口によって囲まれている膜層の部分は、シャフトを提供する。方法において、少なくとも１つのギヤ要素は、車軸の周りに配置される。方法において、シートをパターン化することは、シートをパターン化し、少なくとも１つのギヤ要素の残りの部分から物理的に間隔を置かれた中心領域を提供することをさらに含む。方法において、環状開口は、第１の環状開口であり、膜は、第１の環状開口から間隔を置かれた膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、第１および第２の環状開口は、車軸を提供するために、ギヤ要素の中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられた膜の領域を画定する。方法は、第２の本体層をパターン化し、ギヤ支持要素を形成することと、ギヤ支持要素を有するパターン化された第２の本体層を膜の対向する表面に貼り付けることとをさらに含む。方法において、第２の本体は、チャンバおよび少なくとも１つのギヤ支持要素を画定する本体フレームを画定するようにさらにパターン化され、ギヤ支持要素は、ギヤ要素の特徴にサイズおよび範囲において対応する特徴を有する。方法は、第２の膜をギヤ本体に貼り付けることと、第２の膜をパターン化し、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域の上の第２の膜の領域内に第１の環状開口を画定することであって、環状開口は、第２の膜上にシャフトを提供するために、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域に貼り付けられている第２の膜の中心領域を画定する、こととをさらに含む。方法は、第２の膜をギヤ本体に貼り付けることと、第２の膜をパターン化し、第２の膜の領域内の第１の環状開口であって、第２の膜の領域は、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域の上にあり、第１の環状開口は、第２の膜の中心領域を画定し、中心領域は、少なくとも１つのギヤ要素の中心領域に貼り付けられる、第１の環状開口と、第１の環状開口から間隔を置かれた第２の膜の領域内の第２の環状開口とを画定することとをさらに含み、第１および第２の環状開口は、ギヤ要素の中心領域の周囲の環状領域に貼り付けられる第２の膜の領域を画定する。
【0015】
ある側面によると、装置は、微小機械力伝達デバイスであって、第１の本体フレームを備えている第１の本体であって、第１の本体フレームは、第１のチャンバおよび少なくとも１つのギヤ要素を画定し、ギヤ要素は、中心ギヤ要素領域を備えている、第１の本体と、第１の本体フレームの表面に貼り付けられた第１の膜であって、膜は、チャンバを覆い、ギヤ要素の中心ギヤ要素領域に貼り付けられる膜の中心領域を囲む環状開口を有する、第１の膜とを含む微小機械力伝達デバイスと、マイクロ静電モータであって、第１および第２の面を有する第２の本体であって、第２の本体は、第２のチャンバおよび中心領域を有するロータを画定する、第２の本体と、第２の本体の第１の面を覆っている第２の膜であって、第２の膜は、間隙によって電気的に絶縁された間隔を置かれた電極の対を支持し、第２の膜は、ロータの中心領域に結合される膜の中心領域を画定する、環状開口を有する、第２の膜とを含むマイクロ静電モータとを含む。上記の側面は、他の特徴の中でもとりわけ、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含み得る。
【0016】
この装置において、ロータは、第２の本体の材料のディスクから成り、ディスクは、第２のチャンバ内に配置され、チャンバの内壁から物理的に間隔を置かれ、ディスクは、その第１の表面上に３つの互いに電気的に絶縁された電極の組を有し、電極の各々は、タブ部分を有し、中心部材から電気的に絶縁される。この装置において、シャフトが、第２の膜内の環状開口によって囲まれている膜層の部分によって提供される。この装置において、車軸が、環状開口によって囲まれた第２の膜層の部分によって提供され、ロータおよびロータの中心領域は、物理的に絶縁される。この装置において、第２の膜内の環状開口は、第１の環状開口であり、第２の膜は、第１の環状開口から間隔を置かれた第２の膜の領域内に第２の環状開口をさらに有し、第１および第２の環状開口は、車軸を提供するために、ロータに貼り付けられる第２の膜の領域を画定する。
【0017】
下で説明されるギヤ列（力伝達）デバイスは、マイクロ加工方法を使用して作製されることができ、種々の工業、医療、および生物学的用途のために、高速、低トルク静電モータまたは低速高トルク静電モータのいずれかとともに使用されることができる。ギヤ列デバイスは、比較的に安価な技法を使用して作成される。特定の実施形態において、下で説明されるギヤ列デバイスは、ロールツーロール製造技法を使用して作成される。加えて、種々の工業、医療、および生物学的用途が、ギヤ列（力伝達）デバイスをモータ以外の他のデバイスと併用し得る、または他のデバイスを伴わずに使用されることができる。
【0018】
下で説明されるマイクロ静電モータは、マイクロ加工方法を使用して作製されることができ、種々の工業、医療、および生物学的用途のために、高速、低トルクモータまたは低速高トルクモータのいずれかとして使用されることができる。下で説明されるマイクロ静電モータデバイスは、比較的に安価な技法を使用して作成される。特定の実施形態において、下で説明されるマイクロ静電モータデバイスは、ロールツーロール製造技法を使用して作成される。
【0019】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、付随する図面および下記の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点が、説明および図面、および請求項から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
（マイクロ静電モータ概観）本明細書に説明されるマイクロ静電モータは、安価なマイクロ加工方法を使用して作製され、種々の工業、商業、医療、および生物学的用途における電気エネルギーの機械エネルギーへの変換のために使用されることができる。マイクロ静電モータデバイスは、ミクロン／ミリメートルスケールで作成される。いくつかの製作技法が、開示される。
【0037】
従来の同期静電モータタイプは、入力、例えば、ステータ板とロータ板との間に印加される方形波電圧に応答して回転する可変コンデンサと見なされることができる。同期静電モータが、印加された方形波に対して同期した速度で回転すると、ロータは、方形波の１サイクルあたり半回転する。
【0038】
従来の非同期静電モータタイプにおいて、動作は、電場に表面上でトルクを働かせる表面上に誘発される電荷を生じる電場に依存する。この効果は、静止電極の異なる組における位相シフトさせられた電圧を使用して、静止電極の組に回転する磁場を電気的に結合することによって、非同期静電モータにおいて使用される。
【0039】
図１を参照すると、構築の段階におけるマイクロ静電モータデバイス１０が、示される。図１は、マイクロ静電モータデバイス１０の前側１０ａを示す。マイクロ静電モータデバイス１０は、キャリア層、例えば、ウェブ１１またはウェブ１１によって支持される層（下で議論されるロールツーロール処理に関して）上に示され、単一の円形チャンバ１２を含む。マイクロ静電モータデバイス１０のこの最初の議論は、マイクロ静電モータデバイス１０のある詳細および動作の原理を解説するであろう。マイクロ静電モータデバイス１０は、同期または非同期タイプのいずれかであり得る。
【0040】
マイクロ静電モータデバイス１０は、複数の外壁、例えば、４つの壁１４ａ−１４ｄと、円形チャンバ１２を画定する内部円形壁とを有する本体１４（ロールツーロール処理に関してウェブによって支持されるか、またはウェブの一部としてかのいずれかである）を含む。壁のうちの２つ、例えば、本体１４の壁１４ａ、１４ｃは、随意に、外部流体源および外部流体シンク（図示せず）からの流体進入または退出を提供するポート１５ａ、１５ｂを有することができる。動作時、随意のポート１５ａ、１５ｂのうちの１つは、流体流に対する入口としての機能を果たし、随意のポート１５ａ、１５ｂのうちの他のものは、流体流、例えば、モータの冷却のための空気に対する出口としての機能を果たす（ポートに対する入力対出力の割り当ては、モータのロータ部分の回転方向に従って決定される）。
【0041】
マイクロ静電モータデバイス１０は、中心回転可能ディスク１６（ディスク１６）も含み、中心回転可能ディスク１６は、本体層１４の材料から生産され、非導電性であり、中心回転可能ディスク１６は、３つの電気的に絶縁された金属電極１６ａ−１６ｃを支持する。この実装において、ディスク１６は、中心円筒形部材１８（部材１８）の周りに配置される平坦板またはプラテン（ディスク１６）であり、中心円筒形部材１８は、シャフト１８’（ディスク１６に取り付けられた自由回転可能部材）として使用されるか、または、車軸１８’’（回転しないが、それの周りにディスク１６がチャンバ内で回転する固定部材）として使用される。シャフト１８’としての部材１８の構造の詳細が、図４に記載され、車軸１８’’としての部材１８の構造の詳細が、図５に議論されるであろう。
【0042】
電気的に絶縁された電極１６ａ−１６ｃは、１２０度の物理的分離によって間隔を置かれる。電気的に絶縁された電極１６ａ−１６ｃは、ディスク１６上で電極をパターン化することによって提供される非伝導性チャネルによって間隔を置かれる。各絶縁された電極１６ａ−１６ｃは、導電性タブ突出部分、すなわち、それぞれ、タブ１７ａ−１７ｃを有する。電気的に絶縁された電極１６ａ−１６ｃおよび導電性タブ１７ａ−１７ｃを一緒に支持するディスク１６は、ロータとして機能する（および以降において、ロータ２０と称されるであろう）。
【0043】
車軸１８’’として構成されるとき、部材１８は、静止している部材１８の周りに回転するロータ２０を有する。車軸１８’’実装において、ロータ２０は、比較的に小さい間隙１９ａによって部材１８から物理的かつ電気的に絶縁され、間隙１９ａは、電極１６ａ−１６ｃを形成するために使用される金属がなく、ディスク１６を形成するために使用される材料がない。
【0044】
シャフト１８’として構成されるとき、部材１８は、部材１８に物理的に取り付けられたロータ２０を有し、比較的に小さい間隙１９ａによってシャフト１８’から電気的に絶縁された電極１６ａ−１６ｃを有し、間隙１９ａは、電極１６ａ−１６ｃを形成するために使用される金属がない。比較的に小さい間隙とは、間隙が、ロータ２０上の電極１６ａ−１６ｃが部材１８から電気的に絶縁されることを可能にするために十分なサイズであることを意味する。間隙１９ａの間隙サイズは、サイズが数マイクロメートルであり、中心コア１６ａが、部材１８に電気的に結合されないように、十分に大きい。
【0045】
ロータ２０は、導電性の電気的に絶縁されるタブ１７ａ−１７ｃを伴って、１２０度の分離によって間隔を置かれた複数の絶縁された電極１６ａ−１６ｃとして３つの電極を有するように示されるが、いくつかの実装において、３６０度／ｎに従って間隔を置かれるであろう４つ以上の電極および対応するタブが、存在することができ、ｎは、電極の数である。
【0046】
ブリッジ部材２５ａおよび２５ｂ、例えば、本体１４からパターン化され、製作プロセス中、本体１４にロータ２０を繋ぐために使用される要素も、図１に示される。製作中、ロータ２０に部材１８を繋ぐために使用されるブリッジ部材２７ａ、２７ｂ、および後側膜２８も、図１に示される。
【0047】
ここで図２を参照すると、図１のアセンブリは、ブリッジ部材２５ａおよび２５ｂおよびブリッジ部材２７ａ、２７ｂ（図１）が除去され、製作の後続段階において部材１８に取り付けられたロータ２０を残すように示される。第１の膜層２４も、図２に示され、第１の膜層２４は、モータ１０の前側１０ａを覆って配置され、金属化表面３７ａ（引き剥がされて示される）を支持し、その第１の膜層２４は、電極３６および３８を形成するようにパターン化される。
【0048】
部材１８とディスクとを繋ぐために使用されたブリッジ部材（図示せず）は、製作のこの段階に続いて除去された。
【0049】
ここで図３を参照すると、製作の後続段階におけるマイクロ静電モータデバイス１０が、示される。ロータ２０は、ブリッジ（除去される）とともに透視して示される。マイクロ静電モータデバイス１０は、本体１４を覆う膜層２４上に配置される電極３６、３８の対（ステータとして使用される）を含み、それらの電極は、間隙３５によって電気的に絶縁される。電極３６、３８の各々は、孔３６ａ、３８ａの対のうちの対応するものを有する。孔３６ａおよび３８ａは、それぞれ、電圧を電極３６および３８に供給するための電気接続を提供するための伝導性ビアを格納するであろう。
【0050】
第２の膜３７は、孔３７ａ、３７ｂの対を有する。孔３７ａおよび３７ｂは、ロータ２０が回転するときにタブ１７ａ−１７ｃが進行する円形経路と整列している。電極３６、３８の対は、互いに電気的に絶縁されることに加えて、本体１４上に配置される電極１６ａ−１６ｃおよびそれらの関連付けられたタブ１７ａ−１７ｃからも膜層２４によって電気的に絶縁される。図３において、タブ１７ａ−１７ｃは、下記の解説と併せて視認を容易にするために、暗めの二点鎖線において示される。電極３６および３８は、部材１８からも物理的かつ電気的に絶縁されるように、部材１８の周りの領域内でパターン化される。（シャフト実装）
【0051】
ここで図４、特に、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、シャフト実装が、示される。シャフト実装において、モータ１０の構築中、例えば、ロータ２０の構築に続いて、かつ膜層２４を追加することに先立って、接着層２３が、パターン化され、その一部２３ａ、２ｂが、本体１４の壁（図１に参照される）の上面上、かつロータ２０の中心の周りの領域（シャフト１８’を形成するであろうロータの中心の周りの領域）内に残っている。モータ１０を覆って提供される膜層２４は、本体１４の壁の上面と、ロータ２０の中心とに付着する。膜２４の他の部分は、モータ１０の他の部分、例えば、ロータ２０と接触するが、それに付着しない。したがって、ロータ２０は、自由に回転し、膜２４（および後側膜２８）によって１次元に制限される。膜層２４は、示されるように、環状隙間（すなわち、間隙１９ａ）を残すようにパターン化される。この環状隙間または間隙１９ａは、ロータ２０の中心に付着させられる膜２４の一部を自由に回転する状態のままにし、したがって、膜のその中心部分がシャフト１８’の一部を提供することを可能にする。
【0052】
図４Ｂにおいて、第２の接着層（図示せず）が、本体１４の壁の底面およびロータの中心領域上に残っている接着材料（図示せず）を有するようにパターン化される。第２の膜２８が、本体１４の壁の底面に付着し、モータ１０の後側上の中心領域内に付着するように配置される。第２の膜層２８は、例えば、本体１４の壁の底面と、ロータ２０の後側の中心とに付着する。第２の膜層２８は、第２の環状隙間を残すようにパターン化される。この第２の環状隙間２９ａは、ロータ２０の後側の中心に付着させられる膜２８の一部を自由に回転する状態のままにし、したがって、シャフト１８’をモータ１０の底部に対して支持する。第２の膜２８は、所望される場合、接地平面（示されるような）を支持することができる。前側および後側は、所望される場合、薄くされることができる。
【0053】
シャフト１８’を伴うモータ要素１０が、したがって、２つの本体膜層２４と２８との間に挟まれる本体層１４によって提供される。シャフト１８’は、モータ１０の一方または両方の主要な対向する表面まで、かつ（いくつかの実施形態において、それを通して）延びていることができる。（車軸実装）
【0054】
ここで図５および５Ａを参照すると、車軸実装において、モータ１０の構築中、本体層１４は、ロータ２０およびロータ２０から間隙１９ａを介して物理的に間隔を置かれる中心部材１８（図５Ａ参照）を提供するようにパターン化される。ロータ２０の構築に続き、膜２４’（あるパターン化差異を除いて、膜２４に機能的に類似する）の追加に先立つ。
【0055】
図５Ａにおいて、接着層（図示せず）が、本体１４の（図１に参照される）壁の上面上の接着剤の第１の領域２３ａ、中心部材１８上の接着剤の第２の領域２３ｂ、および接着材料の第２の領域２３ｂから間隔を置かれた接着剤の環状領域である第３の領域２３ｃを残すようにパターン化される。膜層２４’は、接着領域２３ａ−２３ｃを覆って配置される。膜層２４’は、接着材料を有する領域内、すなわち、本体１４の壁の上面に、ロータ２０の中心領域に（接着材料の第２の領域２３ｂに起因して）、および接着材料の環状領域である第３の領域１８ｃ内に付着する。膜２４’の他の部分は、モータ１０の他の部分、例えば、ロータ２０と接触するが、それに付着させられず、したがって、ロータ２０は、膜２４’によって制限されながら自由に回転する。
【0056】
図５Ａにおいて、別の接着層（図示せず）が、膜２４’上に提供される。膜層２４’は、（本体部材１４の）接着材料の第１の領域２３ａと第２の領域２３ｂとの間にある間隙１９ａと整列させられる第１の環状隙間１９ｂを残すようにパターン化される。膜層２４’は、示されるように、環状間隙１９ｂから間隔を置かれる第２の環状隙間１９ｃを残すようにさらにパターン化される。第１の環状隙間１９ｂは、（本体部材１４の）接着領域２３ｂを介して部材１８に付着させられる膜２４’の一部の周りに配置される。膜２４上の接着層（図示せず）は、領域４７ａ、４７ｂ、および４７ｃ上に接着材料を残すようにパターン化される。
【0057】
本体層４８が、パターン化された膜２４’上に配置され、本体層４８は、本体壁（参照されず）、本体層４８の環状部材部分４８ｂから間隙１９ｄによって間隔を置かれる中心部分４８ａ、および環状隙間１９ｃによって本体壁（参照されず）から間隔を置かれる環状部材部分４８ｂを残すようにパターン化される。部材１８は、ロータ２０から物理的に間隔を置かれるが、部材１８は、膜２４’（および対応する後側膜２８’）に付着させられるので、部材１８は、固定され、ロータ２０が、回転するときに回転しないであろう。したがって、この実装における部材１８は、車軸１８’’としての機能を果たす。
【0058】
車軸１８’’は、層４８の上部に層２４’および４８を通して支持される。車軸１８’’として、ロータ２０が、固定車軸１８’’の周りに回転するとき、モータ１０および車軸１８’’の配列は、（例えば、フィンまたはブレードをロータ要素２０に追加することによって）ファンまたは送風機要素を提供することができる。
【0059】
図５Ｂを参照すると、膜層２４’も、環状隙間１９ｄと環状隙間１９ｅとの間に本体層４８の環状領域４８ｂを残すようにパターン化されたので、環状領域４８ｂは、（接着領域４７ｃおよび１８ｃを介して）ロータ２０に付着させられる。この環状領域４８ｂは、固定車軸１８’’の周りの小さい（幅寸法の）カラー２１を効果的に残す。カラー２１は、ロータ２０の回転とともに回転する。カラー２１は、膜２４’および本体層４８からロータ２０を絶縁する。
【0060】
第２の接着層（図示せず）が、本体の壁の底面上に残っている接着材料を有するようにパターン化され、第２の膜２８’が、本体１４の壁の底面上に配置される。この第２の膜２８’（パターン化を除いて、図４Ａの膜２８に類似する）は、示されるように、中心部分上に接着領域のみを具備することができる。いくつかの実装において、車軸１８’’は、上で議論される処理を繰り返し、モータ１０の後側まで延長されることができる。車軸１８’’を伴うモータ要素１０が、したがって、２つの５ミクロン本体層の間に挟まれる本体層１４によって提供される。車軸１８’’は、モータ１０の一方または両方の主要な対向する表面まで延びていることができる。別の膜５２が、本体層上の適切にパターン化された接着領域を用いて本体層４８に貼り付けられることができる。
【0061】
車軸１８’’を有する組み立てられたモータ１０が、膜２４’、本体層１４、および膜２８’の上にある本体層４８とともに図５Ｂに示される。組み立てられたモータ１０（シャフト実装）の絵画的表現が、図６に示される。（動作原理）
【0062】
ロータ２０は、電極１６ａ−１６ｃを有し、それらは、ロータ２０が電極１６ａ−１６ｃと電極３６および３８との間で回転するとき、電荷を収集し、収集された電荷を放電する。したがって、事実上、電極１６ａ−１６ｃと電極３６および３８との間は、上で解説されるように、電荷を蓄積し、その電荷を放電するコンデンサ要素である。電荷は、動的であり、電極１６ａ−１６ｃと、電極３６および３８と、これらの電極間の誘電材料との組み合わせである事実上のコンデンサによって提供される静電容量に関連する。電極１６ａ−１６ｃと３６および３８との間の誘電材料の誘電率、これらの電極の重複の面積、および、これらの電極１６ａ−１６ｃおよび３６および３８の重複する対間の距離を考慮すると、これらのコンデンサは、以下のように与えられる、平行板コンデンサに関する公式によって少なくとも概算される静電容量を有するであろう。【数1】
【0063】
式中、Ｃは、ファラド単位における静電容量であり、Ａは、平方メートル単位における２つの電極の重複の面積であり、εｒは、電極の間の材料の誘電率（膜および流体の誘電率の和）であり、ε０は、電気的定数（ε０≒８．８５４×１０- １２ Ｆ・ｍ- １）であり、ｄは、メートル単位における板の間の分離であり、ｄは、Ａの最も小さい弦に対して十分に小さい。
【0064】
類似する目的のために使用される従来の静電モータと比較して、静電モータ１０は、より少ない材料を使用し得、したがって、より少ない応力を受ける。静電モータ１０は、ミクロン〜ミリメートルスケールにおけるサイズを有する。（非同期モータ動作）
【0065】
非同期モータとしてのモータ１０の動作が、以下のように解説されることができ、電極１６ａ−１６ｃと電極３６および３８との間に印加される電圧を考慮する。電極１６ａ−１６ｃと電極３６、３８との間に電位差を設置することは、例えば、電極１６ａ−１６ｃ、例えば、１６ａ上に正電荷、および、例えば、電極３６、３８、例えば、電極３８上に負電荷を生じさせるであろう。電極１６ａが、正電荷を有し、電極３８が、負電荷（１６ａ上の電荷に対して）を有すると、この発生は、反対電荷の誘引力によってロータ２０を回転させるであろう。ロータ２０が、最初に回転するとき、電極３８から電極１６ａを分離する材料の誘電性質に起因して、かつ電極３８の縁からの電極１６ａの相対距離に起因して、いかなる電極１６ａから電極３８への電荷の移動も、ない。
【0066】
しかしながら、誘引力またはトルクが、正荷電電極１６ａが負荷電電極３８に誘引されることに起因して生成されると、ロータ２０が（反時計回り方向に）回転することを引き起こし、正荷電電極１６ａが電極３８の下に引き寄せられることも引き起こす。この正荷電電極１６ａを持つロータ２０は、ある程度の勢いを有し、電極３８の下で進行し続けるであろう。
【0067】
しかしながら、電極１６ａ−１６ｃのうちの１つのタブ１７ａ−１７ｃのうちの１つが、その上に電極３６、３８のうちのそれぞれのものがある膜内の孔３７ａ、３７ｂのうちの１つと整列すると、その整列は、ロータ２０上の電極１６ａ−１６ｃのうちの対応するもののタブ１７ａ−１７ｃのうちの整列させられたものから、ステータ電極３６または３８への電荷の正味移動をもたらす。
【0068】
図３の状況において、電極３８が、電極３６に対して負であり、例えば、電極３６上で＋５００Ｖ、例えば、電極３８上で０Ｖであると仮定すると、電極１６ａのタブ１７ａが、孔３７ｂと整列した状態になると（それが、最初に荷電可能であったと仮定して）、電荷の正味移動が、孔３７ｂを通した電極１６ａから電極３８への電荷のアーク放電によって、タブ１７ａ（およびそれと付随して電極１６ａ）とステータ電極３８との間で起こる。タブ１７ａから電極３８への電荷のアーク放電によって提供される電荷のこの移動は、電極１６ａを正味負電荷の状態のままにし、それは、ここで電極１６ａを電極３８から離れるように、かつ正電荷である電極３６に向かってはじく。したがって、電極１６ａ−１６ｃが、電極３６、３８の下にある間、電極のタブが、電極の３６、３８内の孔３７ａ、３７ｂのうちの１つの下に来る（それは、放電および反発力をもたらす）まで、電荷差、したがって、誘引力が、存在する。
【0069】
電荷の移動は、電荷のアーク放電、例えば、１つの電極、例えば、正電荷を有する電極１６ａから、孔、例えば、孔３７ｂを通した、近傍の電極、例えば、孔３７ｂに近接しているタブ１７ａからの負電荷を有する電極３８へのアーク（図示せず）を介して起こる。アークは、タブ１７ａが孔３７ｂに十分に近接していることと、孔３７ｂが電極３６、３８から電極１６ａ−１６ｃを分離する材料の誘電率より低い低誘電率（例えば、空気のそれ）を有することとによって、電極１６ａ−１６ｃのうちのそれぞれのもの（本解説において、タブ１７ａを介した電極１６ａ）と電極３６、３８のうちの対応するもの（本解説において、電極３８）との間に生成される。
【0070】
アークは、電荷が、１つの電極から別の電極に移動させられるときに発生させられる。アークは、電極を分離する誘電体の破壊電圧が、克服されることを条件に起こる。５０〜５００オングストローム厚さの伝導性層を持つ５ミクロン厚さの膜を考慮すると、空気に関する絶縁破壊電圧は、１ミクロンあたり約３Ｖであり、したがって、空気に関して、約１５ボルトを超える任意の電圧が、タブ１７ａ−１７ｃのうちの１つが、孔３７ａまたは３７ｂのうちの１つの上に整列するとき、アークを生じさせるであろう。しかしながら、発生させられるアークは、モータ１０を構成する材料のうちのいずれかに悪影響を及ぼさないように、十分に低いエネルギーである（すなわち、極めて低い電流、したがって、極めて低い電力）。したがって、１５〜５００ボルトの印加電圧が、印加されることができる。より具体的に、１５〜２５０ボルト、より具体的に、２０〜５０ボルト等の範囲内の電圧が、使用されることができる。
【0071】
あえて言うなら、印加電圧は、上で規定される条件下のアーク放電を保証するために必要とされる最小電圧と、モータ１０の材料に対してある程度の有害効果を引き起こすであろう電圧である最大電圧との間であろう。したがって、他の電圧範囲も、本教示の範囲内であろう。（同期モータ動作）
【0072】
いくつかの実装において、モータ１０は、同期モータとして動作させられることができる。同期モータ例は、モータを可変（回転）コンデンサと見なすことができる。方形波電圧または正弦波が、電極１６ａ−１６ｃと電極３６および３８とを横断して印加される。モータ１０が、同期的に起動しているとき、ロータ２０は、電圧の１サイクルにおいて２分の１回転する。４分の１回転において、ロータ２０および電極１６ａ−１６ｃとステータ電極３６、３８とが、互いに接近しつつあるとき、例えば、電極１６ａ−１６ｃが正であり、ステータ電極３６、３８が負であることに起因して、互いに誘引し合う合う電圧が、その間に存在する。次の４分の１回転中、印加される電圧は、ゼロであるが、ロータ２０は、慣性に起因して回転し続ける。
【0073】
図７を参照すると、図４（シャフト１８’を有するシャフト実装）のモータ１０のうちの２つのスタックされた配列１０’が、スペーサ層４０（随意）とともに示される。スタックされた配列１０’は、図４の２つのモータ１０（各々が膜２４、２８を伴う本体層１４を有する）を含み、モータをシールするために提供される上部および底部キャップ（図示せず）またはケース（図示せず）を含むことができる。キャップは、パターン化されないが、完成されたモータ１０の上部および底部層に貼り付けられる追加の本体層であり得る。図５、すなわち、車軸実装の２つのモータ１０のスタックされた配列も、上部および底部キャップ（図示せず）またはケース（図示せず）とともに提供され得る。（微小機械力伝達デバイス概観）
【0074】
いくつかの実装において、マイクロ静電モータ１０（シャフトまたは車軸バージョンのいずれか）は、微小機械力伝達デバイスとともに使用されることができる。
【0075】
本明細書に説明される微小機械力伝達デバイスは、マイクロ加工方法を使用して作製される。本明細書に説明される微小機械力伝達デバイスは、ギヤタイプであり、概して、１つ以上のギヤを含む。複数のギヤが、ギヤ列を提供するために、単一のモジュール内で一緒に噛み合わせられることができる。ギヤは、種々のタイプの複雑なギヤ式配列を提供するために、（ギヤモジュールの）繰り返し可能層内に構築されることができる。これらの微小機械力伝達デバイスは、機械力伝達の種々の側面を遂行するために使用されることができる。例えば、微小機械力伝達デバイスは、回転速さを増加または減少させること、トルクを増加または減少させること、または入力される力の回転面を変化させること、または回転の方向を変化させること（すなわち、回転の方向を逆転させること）を行うために使用されることができる。入力される力は、上で言及される静電モータのいずれかのバージョンに、または他の源に由来することができる。これらの微小機械力伝達デバイスは、種々の工業、商業、医療、および生物学的用途における用途を見出すことができる。微小機械力伝達デバイスは、下で議論されるであろうロールツーロール処理技法を使用して、ミクロン／ミリメートルスケールで作成される。
【0076】
図８Ａおよび８Ｂを参照すると、構築の段階における微小機械力伝達デバイス１１０の第１の段１１０ａが、示される。微小機械力伝達デバイス１１０は、本明細書では入力ギヤと称される１つの従動ギヤから、本明細書では出力ギヤと称される別のギヤに機械力を伝達するギヤ列デバイスである。第１の段１１０ａは、出力ギヤ１１４と噛み合わせられる入力ギヤ１１２を含む。この例において、微小機械力伝達デバイス１１０（ギヤ列）の第１の段１１０ａは、回転速度を低減させ、入力ギヤ１１２における入力される力と出力ギヤ１１４からの出力される力との間のトルクを増加させる。しかしながら、回転速度を増加させ、入力ギヤと出力ギヤとの間のトルクを低減させるギヤ列が、代替として、出力ギヤより多い歯を有する入力ギヤによって構築され得る。
【0077】
微小機械力伝達デバイス１１０は、膜１４０上に支持されたギヤ本体フレーム１１６を含む。ギヤ本体フレーム１１６は、複数の壁、例えば、４つの壁１１６ａ−１１６ｄを有し、それらの壁１１６ａ−１１６ｄの内部部分は、内部チャンバ１１８を画定する。壁、例えば、壁１１６ａ−１１６ｄは、随意に、外部流体源および外部流体シンク（図示せず）からの流体進入または退出を提供するポートを有し得る。他の実施形態において、壁１１６ａ−１１６ｄは、示されるように、ポートを伴わない固体壁である。
【0078】
テザー部材１１３ａ、１１３ｂ、および１１５も、図８Ａに示される。これらのテザー部材は、ギヤ本体１１６からパターン化されるブリッジ要素であり、製作プロセス中にギヤ１１２および１１４をギヤ本体１１６に繋ぐために使用される。テザー（３つのみが示される）１１３ａ、１１３ｂ、１１５は、製造の初期段階中に移動可能な回転可能部分を定位置に保つために使用されるが、最終組立に先立って除去される。歯の間に間隙を含むチャンバ１１８の内部部分は、流体潤滑および機械的減衰を提供するために、低粘度の潤滑流体を用いて充填されることができる。第１のギヤ１１２は、テザー要素１１３ａ、１１３ｂの対を介して第２のギヤ１１４に繋がれる。第２のギヤ１１４は、テザー要素１１５によって、壁１１６ａ−１１６ｄのうちの１つ、例えば、ギヤ本体１１６の壁１１６ｄに繋がれる。
【0079】
図８Ｂを参照すると、本体層１１６が、ギヤ支持構造１２５を提供するようにパターン化される。第１のギヤ１１２は、シャフトまたは車軸のいずれか（図示せず）に結合され、第１のギヤ支持要素１２２によって支持され、第２のギヤ１１４は、ギヤ支持構造１２５の第２のギヤ支持要素１２４によって支持される。第１のギヤ支持要素１２２および第２のギヤ支持要素１２４は、下で議論されるであろうように、それらのギヤを支持するために、それぞれのギヤ１１２、１１４の下に位置付けられる。
【0080】
随意に、第２のギヤ１１４は、いくつかの事例において、機械的インターフェース１４２のシャフト（図示せず）または車軸（図示せず）のいずれかに結合され得るが、典型的に、随意の第２の機械的インターフェース（図示せず）が、第２のギヤ１１４に結合するために、デバイス１１０の上に位置付けられるであろう。
【0081】
機械的インターフェース１４２の一実装において、微小機械力伝達デバイス１１０は、ここで説明されるであろうように、モータ１０（図４、４Ａ、４Ｂ）のシャフト１８’に結合され、モータ１０から構築される。
【0082】
ここで図９を参照すると、図４、４Ａ、および４Ｂ（図４Ｂのビューが示される）のモータから開始して、膜層２４は、本体層１４の壁１４ａ−１４ｄ（図１）を覆う膜２４の周囲の接着領域１２９ａおよび中心領域１２９ｂを提供するようにパターン化された接着層（図示せず）を具備する。簡略化のために、ロータ、導体等は、示されるが、参照されない。本体１４の下側に、膜２８がある。
【0083】
本体層１２８が、膜２４の上に配置され、接着剤を有する領域１２９ａ、１２９ｂにおいて膜に付着する。本体層１２８は、提供されるであろうギヤに従って構成される適切なギヤ本体支持構造１２５（図８Ｂの支持構造１２５に類似する）を提供するようにパターン化される。ギヤ本体支持構造１２５は、ギヤ、例えば、１１２、１１４（図８）のそれらに類似するサイズの特徴を有する。本体層１２８は、本体層１２８の材料の中心領域を提供する環状間隙１２７を提供するようにパターン化される。（これは、各ギアに関して提供され、ギヤ１１２のみが、断面において示される。）接着層（図示せず）が、領域１２９ａおよび１２９ｂを提供するようにパターン化される。別の膜１３１が、パターン化された接着層１３２ａ、１３２ｂとともに本体層１２８上に提供され、ギヤ本体層１１６が続く（図８Ａおよび８Ｂ参照）。接着剤１２９ｂを有するそれと反対側の本体層１２８の中心領域の表面が、モータ１０のシャフト１８’に付着する。
【0084】
別の膜層、ギヤ本体支持体、膜、およびギヤ本体層（全てが適切なパターン化された接着層および間隙を伴う）の組み合わせが、垂直次元においてギヤ列を構築するために、図９に示されるそれの上に提供されることができる。加えて、膜、ギヤ支持体、ギヤ層、および膜のより多くのそのような組み合わせが、複雑なギヤ式構造を構築するために提供され得る。加えて、より多くのそのようなギヤが、対応するギヤ支持層特徴を伴う特定のギヤ本体層内に提供され得る。
【0085】
機械的インターフェース１４２の別の実装において、微小機械力伝達デバイス１１０は、ここで説明されるであろうように、モータ１０（図５、５Ａ、５Ｂ）の車軸１８’に結合され、モータ１０から構築される。
【0086】
ここで図１０を参照すると、図５、５Ａ、および５Ｂ（図５Ｂのビューが示される）のモータ１０から開始して、モータ１０は、車軸１８’’を伴う本体層１４、膜２４’、および膜２８’を含み、本体層４８は、本体層１４の壁１４ａ−１４ｄ（図１）の上に整列させられた本体層４８の周囲の接着領域１５２ａ、環状接着領域１５２ｂ、および中心領域１５２ｃを提供するようにパターン化された接着層（図示せず）を具備する。簡略化のために、ロータ、導体等は、示されるが、参照されない。パターン化された環状隙間（参照されず）を有する膜１５４’が、本体層４８の上に提供され、接着領域１５２ａ−１５２ｃにおいて本体層４８に付着する。
【0087】
いくつかの実装において、本体層１５８が、膜１５４’の上に配置され、接着剤を有する、示されるが参照されない領域内で膜２４’に付着する。本体層１５８は、ギヤ本体支持体を提供するようにパターン化される。ギヤ本体支持体は、提供されるであろうギヤの特徴に類似するサイズおよび範囲の特徴を有する。特徴は、本体層１５８の材料の中心領域１５９を提供する環状間隙１５７ａおよび１５７ｂを提供するようにパターン化される。（これは、各ギアに関して提供され、ギヤ１１２のみが、断面において示される。）いくつかの実装において、層４８は、ギヤ支持層として提供されることができ、その場合、本体層１５８は、使用されないであろう。
【0088】
示されない接着層が、領域１５９ａおよび１５９ｂを提供するようにパターン化される。別の膜１６０が、パターン化された接着層１６２ａ、中心領域１６２ｂ、および環状領域１６２ｃとともに本体層上に提供され、ギヤ本体層１１６が続く（図８Ａ、８Ｂ）。
【0089】
別の膜層、ギヤ本体支持体、膜、およびギヤ本体層（全てが適切なパターン化された接着層および間隙を伴う）の組み合わせが、垂直次元においてギヤ列を構築するために、図１０に示されるそれの上に提供されることができる。加えて、膜、ギヤ支持体、ギヤ層、および膜のより多くのそのような組み合わせが、複雑なギヤ式構造を構築するために提供され得る。加えて、より多くのそのようなギヤが、対応するギヤ支持層特徴を伴う特定のギヤ本体層内に提供され得る。
【0090】
ここで図１１を参照すると、微小機械力伝達デバイス１１０の第２の段１１１ｂが、構築の段階において示される。第２の段１１１ｂは、チャンバ１６７を封入する壁１６６ａ−１６６ｄを伴うギヤ本体１６６、および別のギア列を有し、別のギア列は、第３のギヤ１７２、例えば、駆動ギヤまたは入力ギヤからの機械力を第４のギヤ１７４、例えば、第２の段の従動または出力ギヤに伝達する。この例において、示される微小機械力伝達デバイス段１１１ｂは、さらに回転速度を低減させ、入力ギヤ１７２と出力ギヤ１７４との間のトルクを増加させる第２のギヤ列である。第２の段１１１ｂは、図９または図１０（シャフトまたは車軸バージョン）に関して議論される原理のいずれかを使用して提供され得る膜層（図示せず）と、ギヤ支持層（図示せず）と、ギヤ層１１１ｂとを含む。ギヤは、テザー（示されるが、参照されない）を用いて繋がれる。
【0091】
動作時、ギヤのうちの一方、例えば、ギヤ１７２は、入力または駆動ギヤとしての機能を果たし、他方のギヤ、例えば、ギヤ１７４は、出力または従動ギヤとしての機能を果たす。説明される微小機械力伝達デバイス１０において、入力ギヤ１７２は、第１の段１１１ａ（図１）から、微小機械力伝達デバイス１１０の出力ギヤ１１４から駆動され、力を第１の段１１１ａから、微小機械力伝達デバイス１１０の第２の異なる段１１１ｂに伝達する。ギヤ１７２、１７４は、車軸または回転シャフトのいずれかの周りに回転可能である。
【0092】
ここで図１２を参照すると、静電モータ１０とともに３つのギヤ層（絵画的に表わされるが、それぞれ、図８Ａ−１０に従って構築される）を有するスタックされた微小機械力伝達デバイス１１０’が、示される。二点鎖線は、隣接する段のギヤの間の段間接続点を表し、矢印は、回転方向を表す。段１（Ｓ１）は、図４または５のシャフトまたは車軸バージョン等のモータを含む駆動装置段である。段２および３（Ｓ２およびＳ３）の各々は、速度低減、トルク増加段であり、それらは、回転方向を逆転させる。段４（Ｓ４）は、段への入力における入力方向および速度と同一の出力における方向および速度を維持する緩衝装置段である。（製造）
【0093】
上で説明される特徴を有する静電モータ１０および微小機械力伝達デバイス１０は、ＭＥＭＳ処理技法およびいわゆるロールツーロール処理（Ｒ２Ｒ）処理等の種々の方法を使用して製造されることができる。静電モータ１０のための材料は、静電モータ１０によって提供されるべき特徴および静電モータ１０の製造の方法に基づいて選定される。下記は、静電モータ１０の異なる部分の材料を選定するためのいくつかの基準である。
【0094】
モータ力伝達デバイス本体−モータ本体１４（および本体２４および４４および力伝達本体）のために使用される材料は、要件によって定義され得る。一般に、材料は、チャンバを生産するようにその形状を保持するために十分に強い、または堅くある必要がある。いくつかの実装において、材料は、その特徴、例えば、ロータ２０およびチャンバ１２等が、画定および機械加工／現像され得るように、エッチング可能または感光性である。時として、材料が、静電モータ１０内の他の材料と良好に相互作用すること、例えば、それに付着することも、望ましい。さらに、材料は、非導電性である。好適な材料の例は、ＳＵ８（ネガティブ型エポキシレジスト）およびＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）レジストを含む。
【0095】
膜：この部分のための材料は、本体１４または力伝達本体とともに、それから種々の電極が提供される伝導性層を支持する弾性材料であり得る。したがって、材料は、弾性である場合、前後に曲がることまたは伸びることができるが、そのような弾性特性は、要求されない。膜材料は、ガスおよび液体を含む着目流体に対して不浸透性であり、非導電性であり、低または高破壊電圧特性のいずれかを有することができる。好適な材料の例は、窒化ケイ素およびテフロン（登録商標）を含む。堅い他の材料も、可能である。
【0096】
電極：電極の材料は、導電性である。電極は、大きい量の電流を伝導しないので、材料は、高電気シート抵抗を有することができるが、高抵抗特徴は、必ずしも望ましいわけではない。電極は、膜とともに曲がりおよび伸びを受け、したがって、材料は、疲労および故障を伴わずに曲がりおよび伸びに対処するために柔軟であることが、望ましい。加えて、電極材料および膜材料は、動作条件下で、良好に付着し、例えば、互いに剥離しない。好適な材料の例は、金および白金の非常に薄い層を含む。その他も、可能である。
【0097】
電気相互接続：静電容量測定回路からの電圧は、各チャンバの各膜上の電極に伝導される。これらの電極への電気伝導経路が、伝導性材料、例えば、金および白金を使用して構築されることができる。
【0098】
他の材料：ＭＥＭＳ処理が、マイクロ静電モータ１０を製造することにおいて使用されるとき、犠牲充填材料、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が、使用されることができる。犠牲充填材料は、Ｒ２Ｒ処理においても使用され得る。いくつかの実装において、溶剤が、製造プロセスにおいて使用され、それは、マイクロ静電モータ１０の種々の構築材料に対して追加の要件をもたらし得る。電気回路構成要素のうちのいくつかを膜上に印刷することが、可能であり得る。一般に、ある材料が、上で規定されたが、言及されるものに類似する性質を有する他の材料も、使用され得る。
【0099】
エンドプレート（図に図示せず）が、電極および膜等を周囲から保護するために、完成されたモータ１０の上方および下方に設置されることができる。完成されたモータ１０は、集積回路のために使用されるそれら等の種々のタイプの包装内に包装されることができる。
【0100】
上で言及されるように、ＭＥＭＳ処理（微小電気機械システム）等のいくつかのアプローチが、静電モータ１０を製作するために使用されることができるが、下で議論される技法は、他のタイプのデバイス／システムの形成にも適用され得るロールツーロール処理による製作に関する技法であろう。（マイクロ静電モータおよび微小機械力伝達デバイスを生産するためのロールツーロール処理）
【0101】
ロールツーロール処理ラインは、堆積、パターン化、および他の処理が行われる封入されたチャンバであるか、または、それを含み得るいくつかのステーションを備えていることができる。高レベルにおいて見られる処理は、したがって、加法的（必要な場所で正確に材料を追加すること）または減法的（不要な場所で材料を除去すること）であり得る。堆積処理は、必要に応じて、蒸発、スパッタリング、および／または化学蒸着（ＣＶＤ）、および印刷を含む。パターン化処理は、技法に応じて、パターン化される特徴の分解能に応じて、走査レーザおよび電子ビームパターン発生、機械加工、光リソグラフィ、グラビアおよびフレキソ（オフセット）印刷を含むことができる。インクジェット印刷およびスクリーン印刷が、導体等の機能性材料を堆積させるために使用されることができる。パンチング、インプリント、およびエンボス加工等の他の技法も、使用されることができる。
【0102】
元の未加工材料ロールは、可撓性材料のウェブである。ロールツーロール処理において、可撓性材料のウェブは、任意のそのような材料であり得、典型的に、ガラスまたはプラスチックまたはステンレス鋼である。これらの材料（またはその他）のうちのいずれかが、使用され得るが、プラスチックは、ガラスおよびステンレス鋼に優るより低い費用検討事項の利点を有する。具体的材料が、マイクロ静電モータ１０の用途に従って決定されるであろう。用途において、遭遇する温度に耐え得るテフロン（登録商標）（登録商標）および他のプラスチック等、遭遇する温度に耐え得るステンレス鋼または他の材料等の材料が、使用されるであろう。しかしながら、ステンレス鋼の場合、種々の要素間の電気的絶縁を確実にするための誘電体の必要性の検討事項が、存在するであろう。
【0103】
示される構造に関して、ロールツーロール処理ライン内のステーションは、要求される処理に従って設定される。したがって、端部キャップおよび上部キャップが、一実装において、ウェブまたはプラスチックシート上に形成され得るが、端部および上部キャップは、説明されるであろうように、マイクロ静電モータ１０スタックの形成後に提供される。
【0104】
ここで図１３を参照すると、モータ１０を提供するためのロールツーロール処理１８０を描写するフロー図が、示される（類似する処理が、微小機械力伝達デバイス１１０のために使用される）。非金属化５０ミクロン厚さのシート等の可撓性材料のシート（図示せず）が、主面上に両面接着剤を具備し１８２、それは、本体層１４（図１）として使用されるであろう。接着剤は、タイプ１８０１である。モータ１０の特定の実装に関して、材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。他の材料も、使用され得る。
【0105】
接着剤を伴うシートは、可動部分に対応するであろう全ての領域から接着剤を取り除くようにパターン化される１８４。したがって、例えば、シートの一部は、ロータ２０に対応し、部材１８部分（図１）は、接着剤の領域を有していない。マスク（図示せず）が、それらの特徴が形成されるであろうシートのエリアから接着剤を除去するためのレーザアブレーションステーションを構成するために使用される。
【0106】
シートは、図１に議論されるようなチャンバ１２および繋がれるロータ２０を画定または形成するためのレーザアブレーションステーションを構成するための別のマスク（図示せず）または直接書き込みを使用して、微細加工される１８６。ビアも、電気接続のために提供される。微細加工は、プラスチックを切除し、本体１４（図１）内にチャンバ１２、ロータ１６、および部材１８を形成する。
【0107】
部材１８が固定されないが、回転する実施形態において、（金属を通してであるが、本体層を通してではない）ロータ２０上の電極と部材１８との間の小さい間隙が、存在し、接着剤１８ａの層は、使用されない。部材１８が固定される実施形態において、（金属および本体層を通した）ロータ２０と部材１８との間の小さい間隙が、存在し、接着剤１８ａの層は、使用される。
【0108】
微細作成されたチャンバ１２、ロータ２０、および部材１８を伴うシートは、膜シートの対、例えば、１００Ａ厚さのＡｌの金属層を伴うＰＥＴの５ミクロン厚さのシートに両側で積層される１８８。シートは、それらのシートの金属層が本体から外向きに向いた状態で、膜シートに両側で積層され１８８、複合シートを提供する。
【0109】
膜シートは、膜によって支持されるパターン化された電極１６ａ−１６ｃおよびタブ１７ａ−１７ｃを形成し、本体１４のチャンバ１２内に配置されるロータ２０を提供するようにパターン化される１９０。ロータ２０は、部材１８に取り付けられ、両方がチャンバ１２内で自由に回転することを可能にする（図４）。シートは、金属層を用いてコーティングすることに先立って、またはそれに続いて、整列孔（図示せず）を提供するように機械作成される。
【0110】
パターン化された電極を支持するシートは、シートの両側に配置される事前作成されたシール層の対の間に積層される７１９２。シール層は、１８０１接着剤を有する５０ミクロンシートである。事前作成されたシール層は、電気接続のために電極アクセス切り欠きを切断するようにパターン化される７４。
【0111】
複合シートは、ロータ２０および部材１８等の可動部分を解放するための解放点を切断し、モータ１０を固定具に位置付けるために使用される整列ピン孔（図示せず）を切断し、シートアレイからモータを個片化するために使用されるステッチを切断するように処理される１９６。複合シートは、シート１７０の両側に配置される事前作成されたシール層の第２の対（層１８２のみが示される）とともに積層され１９８、シール層は、１８０１接着剤を有する５０ミクロンシートである。
【0112】
図１４Ａ−１４Ｄおよび１５Ａ−１５Ｆは、それぞれ、モータ１０上のシャフトおよび車軸実装に関するギヤ列を形成するためのロールツーロール処理の例示的な段階を示す。
【0113】
図１４Ａ−１４Ｄは、それぞれ、モータ本体上のパターン化された接着剤、パターン化された膜層、ギヤ支持層特徴を伴うパターン化された本体層、およびシャフトバージョンに関するテザーを伴うギヤの段を示す。
【0114】
特に、本体１４へのテザーを伴わない中心ディスク１６が、図１４Ａに示され、図１４Ｂにおいて、図１４Ａの配列を覆う膜層が、示される。図１４Ｃにおいて、４つのテザー２０２ａ−２０２ｄを有するテザー配列が、示され、４つのテザーは、中心ディスク１６の上のギヤ支持本体の壁にギヤ支持体を固定し、４つのテザー２００ａ−２００ｄは、ギヤ支持体にシャフトを繋ぐ。図１４Ｄにおいて、別のテザー配列が、示され、それは、ギヤモジュールの壁にギヤを固定し、図１４Ｃのギヤ支持体の上でギヤを支持する４つのテザー２１０ａ−２１０ｄを有する。
【0115】
図１５Ａ−１５Ｆは、それぞれ、モータ本体上のパターン化された接着剤、パターン化された膜層、ギヤ支持層特徴を伴うパターン化された本体層、カラー形成層、膜層、および車軸バージョンに関するテザーを伴うギヤの段を示す。
【0116】
特に、図１５Ａに示されるものは、本体１４へのテザーを伴わない中心ディスク１６であり、図１４Ｂにおいて、２つの環状間隙１９ｂ、１９ｃ（図５Ａ）を提供するようにパターン化される図１４Ａの配列を覆う膜層２４’が、示される。図１５Ｃにおいて、中心ディスク１６の上のギヤ本体の壁にギヤを固定する４つのテザー（参照されず）を有するテザー配列が、示される。図１５Ｄにおいて、切断された４つのテザー（参照されず）を有するテザー配列が、示される。図１５Ｅおよび１５Ｆにおいて、車軸実装の外部インターフェースの形成が、示される。
【0118】
上記の技法は、データファイルを生成するマシンビジョンシステムを使用することもでき、データファイルは、レーザアブレーションステーションをマスク（または直接書き込み）と整列させることにおいてレーザアブレーションシステムによって使用され、それによって、レーザアブレーションシステムからのレーザビームは、議論されるような本体の対応する部分との位置合わせにおいて使用されるマスクに従って特徴を提供する。電極は、電極および導体の部分ではない領域内の金属を切除し、シート上に絶縁された電極および導体を残すことによって形成される。
【0119】
治具または試験固定具（図示せず）が、整列ピン孔とともに使用されることができる。組立のための他のスタック技法も、整列ピン孔の有無を問わず、可能である。
【0120】
スタックされたモータ１０上のパターン化された電極を相互接続するためのビア導体が、キャステラ構造であり、すなわち、電極タブに接触する比較的に広い面積と、電極内の孔を通した比較的に狭い面積とを伴う導体を介して接続される。この配列は、電極部分を通した孔より大きい本体部分内の孔を有することによって提供される。これは、それぞれ、本体および電極のパターン化段階中に遂行されることができる。ビア導体は、孔の中への上で言及される伝導性インクの導入によって形成される。
【0121】
本明細書に説明される異なる実装の要素は、上で具体的に記載されない他の実施形態を形成するために組み合わせられ得る。要素は、それらの動作に悪影響を及ぼすことなく、本明細書に説明される構造から除外され得る。さらに、種々の別個の要素が、本明細書に説明される機能を実施するために、１つ以上の個々の要素に組み合わせられ得る。
【0122】
他の実施形態も、以下の請求項の範囲内である。例えば、レーザ溶接等、層を一緒に接着（すなわち、貼り付け）するための他の技法も、使用され得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図15E】
【図15F】
【国際調査報告】