JP4507983B2

JP4507983B2 - Actuator

Info

Publication number: JP4507983B2
Application number: JP2005154469A
Authority: JP
Inventors: 友亮中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006330399A

Description

本発明は、アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator.

アクチュエータとしては、例えば、レーザープリンタ等に用いられるポリゴンミラー（回転多面体）が知られている。
しかし、このようなポリゴンミラーにおいて、より高解像度で品質のよい印字と高速印刷を達成するには、ポリゴンミラーの回転をさらに高速にしなければならない。現在のポリゴンミラーには高速安定回転を維持するためにエアーベアリングが使用されているが、今以上の高速回転を得るのは困難となっている。また、高速にするためには、大型のモーターが必要であり、危機の小型化の面で不利であるという問題がある。このようなポリゴンミラーを用いると、構造が複雑となり、コストが高くなるといった問題も生じる。 As an actuator, for example, a polygon mirror (rotating polyhedron) used in a laser printer or the like is known.
However, in such a polygon mirror, in order to achieve high-quality, high-quality printing and high-speed printing, the polygon mirror must be rotated at a higher speed. In current polygon mirrors, air bearings are used to maintain high-speed and stable rotation, but it is difficult to obtain higher-speed rotation. In addition, in order to increase the speed, a large motor is required, which is disadvantageous in terms of downsizing the crisis. When such a polygon mirror is used, there is a problem that the structure becomes complicated and the cost becomes high.

そこで、構造の比較的簡単なアクチュエータとして、ねじり振動子を用いたもの、より具体的には、板状の反射ミラーをその両側で１対のねじりバネによって回動可能に支持し、１対のねじりバネをねじれ変形させながら、反射ミラーを回動（振動）させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このようなアクチュエータにあっては、反射ミラーが肉薄である場合、各ねじりバネと反射ミラーとが１点で結合していると、反射ミラーが回動（振動）する際に、反射ミラーに生じる慣性力により、Ｓ字状に撓みやすい。このような反射ミラーの撓みは、反射ミラーの振れ角が大きいほど顕著となる。そして、反射ミラーの撓みが大きいと、光を正確に走査することができず、その結果、高解像度で品質のよい印字を達成することができない。 Therefore, an actuator using a torsional vibrator as a relatively simple actuator, more specifically, a plate-like reflecting mirror is rotatably supported by a pair of torsion springs on both sides thereof. A device that rotates (vibrates) a reflecting mirror while torsionally deforming a torsion spring has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
In such an actuator, when the reflection mirror is thin, if each torsion spring and the reflection mirror are coupled at one point, the reflection mirror is generated when the reflection mirror rotates (vibrates). Due to the inertial force, it is easy to bend into an S shape. Such bending of the reflection mirror becomes more significant as the deflection angle of the reflection mirror increases. If the deflection of the reflecting mirror is large, light cannot be scanned accurately, and as a result, high-resolution and high-quality printing cannot be achieved.

そこで、前述したような慣性力による反射ミラーの撓みを防止するために、特許文献１にかかるアクチュエータでは、各ねじりバネをその途中から２つに分岐し、各ねじりバネと反射ミラーとを２点で結合している。
しかし、特許文献１では、各ねじりバネをその途中から単に２つに分岐しているため、ねじりバネから２点支持部に伝達される力により、ねじりバネの分岐した部分がＳ字状に撓み、これに伴って、反射ミラーもＳ字状に撓んでしまう場合がある。 Therefore, in order to prevent the reflection mirror from bending due to the inertial force as described above, in the actuator according to Patent Document 1, each torsion spring is branched into two from the middle, and each of the torsion spring and the reflection mirror is divided into two points. Are combined.
However, in Patent Document 1, since each torsion spring is simply branched into two from the middle thereof, the branched portion of the torsion spring is bent into an S shape by the force transmitted from the torsion spring to the two-point support portion. Along with this, the reflection mirror may be bent in an S shape.

実公平５−１８７３０号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-18730

本発明の目的は、質量部の駆動時における撓み量を大幅に低減することができるアクチュエータを提供することにある。 The objective of this invention is providing the actuator which can reduce significantly the amount of bending at the time of the drive of a mass part.

このような目的は、下記の本発明により達成される。 Such an object is achieved by the present invention described below .

本発明のアクチュエータは、第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する第１の弾性連結部と、
略板状をなす第２の質量部と、
前記第１の質量部に対して前記第２の質量部を回動可能とするように、前記第１の質量部と前記第２の質量部とを連結する第２の弾性連結部とを有し、
前記第１の弾性連結部を捩り変形させながら、前記第１の質量部を回動させ、これに伴い、前記第２の弾性連結部を捩り変形させながら、前記第２の質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記第２の弾性連結部は、その途中から分岐して、前記第２の質量部の回動中心軸を介して対向する位置で前記第２の質量部に接続された２つの分岐部を有し、
前記各分岐部は、前記第２の弾性連結部の前記分岐部以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成された緩衝部を有することを特徴とする。
これにより、第２の弾性連結部から第２の質量部へ捩りモーメントが第２の質量部の回動中心軸から離れた位置で伝達されるので、駆動時の第２の弾性連結部の横断面形状の変化に伴う第２の質量部の撓みを抑えるとともに、第２の質量部の慣性力による撓みを抑えることができる。その際、第２の弾性連結部から第２の質量部に伝達される捩りトルクを緩衝部で低減して、駆動時の分岐部の撓みに伴う第２の質量部の撓みも抑えることができる。
また、前記緩衝部が前記第２の弾性連結部の前記分岐部以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されているので、第２の弾性連結部の捩り変形に対する第２の質量部の追従性を良好なものとしつつ、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減することができる。 The actuator of the present invention includes a first mass part,
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the support portion and the first mass portion so that the first mass portion can be rotated with respect to the support portion;
A second mass part having a substantially plate shape;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion can be rotated with respect to the first mass portion; And
The first mass portion is rotated while torsionally deforming the first elastic connecting portion, and the second mass portion is rotated while twisting and deforming the second elastic connecting portion accordingly. An actuator configured to cause
The second elastic coupling portion has two branch portions branched from the middle thereof and connected to the second mass portion at positions facing each other via a rotation center axis of the second mass portion. And
Each of the branch portions includes a buffer portion configured by a low spring constant portion having a lower spring constant than a spring constant of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion .
As a result, the torsional moment is transmitted from the second elastic connecting portion to the second mass portion at a position away from the rotation center axis of the second mass portion, so that the crossing of the second elastic connecting portion during driving is performed. While suppressing the bending of the 2nd mass part accompanying the change of surface shape, the bending by the inertial force of the 2nd mass part can be suppressed. At that time, the torsional torque transmitted from the second elastic connecting portion to the second mass portion can be reduced by the buffer portion, and the bending of the second mass portion accompanying the bending of the branching portion during driving can also be suppressed. .
In addition, since the buffer portion is composed of a low spring constant portion having a spring constant lower than the spring constant of the portion other than the branch portion of the second elastic connecting portion, the second elastic connecting portion is resistant to torsional deformation. While making the followability of the second mass part good, the bending of the second mass part during driving can be greatly reduced.

本発明のアクチュエータでは、前記第２の質量部は、その板面に光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータを光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。 In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the second mass portion is provided with a light reflecting portion on the plate surface.
Thereby, the actuator can be applied to an optical device such as an optical scanner, an optical attenuator, or an optical switch.

本発明のアクチュエータでは、前記各分岐部は、前記第２の質量部の回動中心軸と該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側で、前記第２の質量部に接続されていることが好ましい。
これにより、より確実に、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減することができる。 In the actuator according to the aspect of the invention, each of the branch portions may be located on the distal end side from the intermediate point between the rotation center axis of the second mass unit and the distal end from the rotation center axis. It is preferable that it is connected to the mass part.
Thereby, the bending of the 2nd mass part at the time of a drive can be reduced more reliably.

本発明のアクチュエータでは、前記第２の弾性連結部は、前記第２の質量部を介して、その両側に１対設けられ、前記１対の第２の弾性連結部がそれぞれ前記分岐部を有することが好ましい。
これにより、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減するとともに、第２の質量部をより高精度に駆動することができる。 In the actuator according to the aspect of the invention, a pair of the second elastic coupling portions are provided on both sides of the second mass portion, and the pair of second elastic coupling portions each have the branch portion. It is preferable.
As a result, it is possible to significantly reduce the bending of the second mass part during driving and to drive the second mass part with higher accuracy.

本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部の横断面積が、前記第２の弾性連結部の前記分岐部以外の部分の横断面積よりも小さいことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部の横断面積をＡとし、前記第２の弾性連結部の前記分岐部以外の部分の横断面積をＢとしたとき、１／４＜Ａ／Ｂ＜１の関係を満たすことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、かつ、より確実に、駆動時における第２の質量部の撓みを低減することができる。 In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that a cross-sectional area of the buffer portion is smaller than a cross-sectional area of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion.
Thereby, it is possible to significantly reduce the bending of the second mass portion during driving with a relatively simple configuration.
In the actuator of the present invention, when the transverse area of the buffer portion is A and the transverse area of the second elastic connecting portion other than the branching portion is B, a relationship of 1/4 <A / B <1 is satisfied. It is preferable to satisfy.
Thereby, it is possible to reduce the bending of the second mass portion during driving with a relatively simple configuration and more reliably.

本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部の厚さが、前記第２の弾性連結部の前記分岐部以外の部分の厚さよりも小さいことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部は、複数回折り曲げられた形状をなしていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部の撓みを大幅に低減することができる。 In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that a thickness of the buffer portion is smaller than a thickness of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion.
Thereby, it is possible to significantly reduce the bending of the second mass portion during driving with a relatively simple configuration.
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the buffer portion has a shape bent plural times.
Thereby, it is possible to significantly reduce the bending of the second mass portion during driving with a relatively simple configuration.

以下、本発明のアクチュエータの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のアクチュエータの第１実施形態を説明する。
図１は、本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すアクチュエータの第２の質量部と第２の弾性連結部との連結状態を説明するための部分拡大斜視図、図４は、図１に示すアクチュエータの電極の配置を示す平面図、図５は、印加する交流電圧の一例を示す図、図６は、印加した交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部の共振曲線を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図１および図４中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図２中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an actuator of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the actuator of the present invention will be described.
1 is a plan view showing a first embodiment of the actuator of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a second mass portion and a second portion of the actuator shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of the electrodes of the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing an example of an AC voltage to be applied. FIG. 6 is a graph showing the frequency of the applied AC voltage and the resonance curves of the first mass part and the second mass part. In the following, for convenience of explanation, the front side of the page in FIGS. 1 and 4 is referred to as “up”, the back side of the page is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. The upper side is called “upper”, the lower side is called “lower”, the right side is called “right”, and the left side is called “left”.

アクチュエータ１は、図１に示すような２自由度振動系を有する基体２を有しており、図２に示すように、この基体２の下部には、対向基板３が接合されている。
基体２は、１対の第１の質量部（駆動部）２１、２２と、１対の支持部２３、２４と、第２の質量部（可動部）２５と、１対の第１の弾性連結部２６、２７と、１対の第２の弾性連結部２８、２９とを備えている。このような基体２にあっては、左右対称な形状となるように、第２の質量部２５を中心とし、その左方に、第２の弾性連結部２８、第１の質量部２１、支持部２３が順次配設され、右方に、第２の弾性連結部２９、第１の質量部２２、支持部２４が順次配設されている。 The actuator 1 has a base 2 having a two-degree-of-freedom vibration system as shown in FIG. 1, and a counter substrate 3 is bonded to the lower part of the base 2 as shown in FIG.
The base body 2 includes a pair of first mass units (drive units) 21 and 22, a pair of support units 23 and 24, a second mass unit (movable unit) 25, and a pair of first elastic members. The connecting portions 26 and 27 and a pair of second elastic connecting portions 28 and 29 are provided. In such a base body 2, the second mass connecting portion 28, the first mass portion 21, and the support are provided on the left side of the second mass portion 25 so as to have a symmetrical shape. The parts 23 are sequentially arranged, and the second elastic connecting part 29, the first mass part 22, and the support part 24 are sequentially arranged on the right side.

１対の第１の質量部２１、２２は、それぞれ、板状をなし、互いにほぼ同一寸法でほぼ同一形状をなしている。
また、１対の質量部２１、２２の間には、第２の質量部２５が設けられており、１対の質量部２１、２２は、第２の質量部２５を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。 The pair of first mass portions 21 and 22 each have a plate shape, and have substantially the same dimensions and the same shape.
In addition, a second mass unit 25 is provided between the pair of mass units 21 and 22, and the pair of mass units 21 and 22 are substantially bilaterally symmetric about the second mass unit 25. It is provided to become.

第２の質量部２５は、板状をなし、その板面に光反射部２５１が設けられている。これにより、アクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
このような第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５にあっては、第１の質量部２１、２２が第１の弾性連結部２６、２７を介して支持部２３、２４に接続され、第２の質量部２５が第２の弾性連結部２８、２９を介して第１の質量部２１、２２に接続されている。 The second mass unit 25 has a plate shape, and a light reflection unit 251 is provided on the plate surface. Thereby, the actuator 1 can be applied to optical devices such as an optical scanner, an optical attenuator, and an optical switch.
In such first mass parts 21, 22 and second mass part 25, the first mass parts 21, 22 are connected to the support parts 23, 24 via the first elastic coupling parts 26, 27. The second mass part 25 is connected to the first mass parts 21 and 22 via the second elastic coupling parts 28 and 29.

第１の弾性連結部２６は、第１の質量部２１を支持部２３に対して回動可能とするように、第１の質量部２１と支持部２３とを連結している。これと同様に、第１の弾性連結部２７は、第１の質量部２２を支持部２４に対して回動可能とするように、第１の質量部２２と支持部２４とを連結している。
第２の弾性連結部２８は、第２の質量部２５を第１の質量部２１に対して回動可能とするように、第２の質量部２５と第１の質量部２１とを連結している。これと同様に、第２の弾性連結部２９は、第２の質量部２５を第１の質量部２２に対して回動可能とするように、第２の質量部２５と第１の質量部２２とを連結している。 The first elastic connecting portion 26 connects the first mass portion 21 and the support portion 23 so that the first mass portion 21 can be rotated with respect to the support portion 23. Similarly, the first elastic connecting portion 27 connects the first mass portion 22 and the support portion 24 so that the first mass portion 22 can rotate with respect to the support portion 24. Yes.
The second elastic connecting portion 28 connects the second mass portion 25 and the first mass portion 21 so that the second mass portion 25 can be rotated with respect to the first mass portion 21. ing. Similarly, the second elastic connecting portion 29 has the second mass portion 25 and the first mass portion so that the second mass portion 25 can be rotated with respect to the first mass portion 22. 22 is connected.

本発明にかかるアクチュエータ１では、第２の弾性連結部２８は、その途中から分岐した２つの分岐部２８１、２８２を有している。これと同様に、第２の弾性連結部２９は、その途中から分岐した２つの分岐部２９１、２９２を有している。
各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸を介して対向する位置で第２の質量部２５に接続されている。より具体的には、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸と該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側で、第２の質量部２５に接続されている。 In the actuator 1 according to the present invention, the second elastic connecting portion 28 has two branch portions 281 and 282 branched from the middle thereof. Similarly, the second elastic connecting portion 29 has two branch portions 291 and 292 branched from the middle thereof.
Each branch part 281, 282, 291, 292 is connected to the second mass part 25 at a position facing each other via the rotation center axis of the second mass part 25. More specifically, each of the branch portions 281, 282, 291, 292 is located on the distal end side from the intermediate point between the rotation center axis of the second mass unit 25 and the distal end from the rotation center axis. And connected to the second mass portion 25.

各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、図３に示すように、その途中に弾性連結部２８の他の部分よりも肉薄な肉薄部を有し、この肉薄部が、第２の弾性連結部２８、２９から第２の質量部２５に伝達されるねじりトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。
すなわち、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、その途中に、第２の弾性連結部２８、２９から第２の質量部２５に伝達されるねじりトルクを緩衝させる緩衝部を有する。この緩衝部は、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されている。 As shown in FIG. 3, each of the branch portions 281, 282, 291, 292 has a thin portion that is thinner than other portions of the elastic connecting portion 28 in the middle thereof, and this thin portion is the second elastic connecting portion. The buffer part which buffers the torsion torque transmitted to the 2nd mass part 25 from the parts 28 and 29 is comprised.
That is, each of the branch portions 281, 282, 291, and 292 has a buffer portion that buffers torsional torque transmitted from the second elastic connecting portions 28 and 29 to the second mass portion 25 in the middle thereof. This buffer part is comprised by the low spring constant part of a spring constant lower than the spring constant of parts other than the branch parts 281,282,291,292 of the 2nd elastic connection parts 28,29.

本実施形態では、このように、緩衝部（肉薄部）の厚さは、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の厚さよりも小さくなっているが、緩衝部（肉薄部）の幅は第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の幅とほぼ同じになっている。これにより、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積よりも小さくなっている。
なお、分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の途中が前述したような緩衝部を構成することができれば、緩衝部（肉薄部）の幅と、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の幅とは、異なっていてもよい。 In the present embodiment, as described above, the thickness of the buffer portion (thin portion) is smaller than the thickness of portions other than the branch portions 281, 282, 291, and 292 of the second elastic coupling portions 28 and 29. However, the width of the buffer portion (thin portion) is substantially the same as the width of the second elastic connecting portions 28, 29 other than the branch portions 281, 282, 291, 292. Thereby, the cross-sectional area of the buffer portion (thin portion) is smaller than the cross-sectional area of the second elastic connecting portions 28, 29 other than the branch portions 281, 282, 291, 292.
If the middle of the branch portions 281, 282, 291, and 292 can constitute the buffer portion as described above, the width of the buffer portion (thin portion) and the branch portion 281 of the second elastic connecting portions 28 and 29 are configured. , 282, 291 and 292 may have different widths.

各第１の弾性連結部２６、２７および各第２の弾性連結部２８、２９は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）として、第１の質量部２１、２２が支持部２３、２４に対して、また、第２の質量部２５が第１の質量部２１、２２に対して回動可能となっている。
このように、基体２は、第１の質量部２１、２２と第１の弾性連結部２６、２７とで構成された第１の振動系と、第２の質量部２５と第２の弾性連結部２８、２９とで構成された第２の振動系とを有する。すなわち、基体２は、第１の振動系および第２の振動系からなる２自由度振動系を有する。 The first elastic connecting portions 26 and 27 and the second elastic connecting portions 28 and 29 are provided coaxially, and the first mass portion 21, 22 is rotatable with respect to the support parts 23 and 24, and the second mass part 25 is rotatable with respect to the first mass parts 21 and 22.
As described above, the base body 2 includes the first vibration system including the first mass portions 21 and 22 and the first elastic coupling portions 26 and 27, and the second mass portion 25 and the second elastic coupling. And a second vibration system composed of the portions 28 and 29. That is, the base body 2 has a two-degree-of-freedom vibration system including a first vibration system and a second vibration system.

このような２自由度振動系は、基体２の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図２にて上下方向で基体２の上部に位置している。換言すれば、基体２には、基体２の全体の厚さよりも薄い部分が形成されており、この薄い部分に異形孔が形成されることにより、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５と第１の弾性連結部２６、２７と第２の弾性連結部２８、２９とが形成されている。 Such a two-degree-of-freedom vibration system is formed thinner than the entire thickness of the base 2 and is positioned above the base 2 in the vertical direction in FIG. In other words, the base 2 is formed with a portion thinner than the entire thickness of the base 2, and the odd-shaped holes are formed in the thin portion, whereby the first mass parts 21, 22 and the second mass are formed. The mass portion 25, the first elastic coupling portions 26 and 27, and the second elastic coupling portions 28 and 29 are formed.

本実施形態では、前記薄肉部の上面が支持部２３、２４の上面と同一面上に位置することにより、前記薄い部分の下方には、各質量部２１、２２、２５の回動のための空間（凹部）３０が形成されている。
このような基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４と、第１の弾性連結部２６、２７と、第２の弾性連結部２８、２９とが一体的に形成されている。 In the present embodiment, since the upper surface of the thin portion is located on the same plane as the upper surfaces of the support portions 23 and 24, the mass portions 21, 22, and 25 are rotated below the thin portions. A space (concave portion) 30 is formed.
Such a base body 2 is made of, for example, silicon as a main material, and includes first mass parts 21, 22, second mass parts 25, support parts 23, 24, and first elastic connection parts. 26 and 27 and the second elastic connecting portions 28 and 29 are integrally formed.

なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４と、第１の弾性連結部２６、２７と、第２の弾性連結部２８、２９を形成したものであってもよい。その際、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４の一部と、第１の弾性連結部２６、２７と、第２の弾性連結部２８、２９とが一体的となるように、これらを積層構造の基板の１つの層で構成するのが好ましい。 The base 2 is made of a substrate having a laminated structure such as an SOI substrate, the first mass parts 21, 22, the second mass part 25, the support parts 23, 24, the first elastic coupling part 26, 27 and second elastic connecting portions 28 and 29 may be formed. In that case, the 1st mass parts 21 and 22, the 2nd mass part 25, a part of support parts 23 and 24, the 1st elastic connection parts 26 and 27, the 2nd elastic connection parts 28, These are preferably constituted by one layer of a substrate having a laminated structure so that the substrate 29 and the substrate 29 are integrated.

前述したような基体２に接合した対向基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。
対向基板３の上面には、図２および図４に示すように、第２の質量部２５に対応する部分に開口部３１が形成されている。
この開口部３１は、第２の質量部２５が回動（振動）する際に、対向基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）３１を設けることにより、アクチュエータ１全体の大型化を防止しつつ、第２の質量部２５の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。 The counter substrate 3 bonded to the base 2 as described above is made of, for example, glass or silicon as a main material.
As shown in FIGS. 2 and 4, an opening 31 is formed in a portion corresponding to the second mass portion 25 on the upper surface of the counter substrate 3.
The opening 31 constitutes an escape portion that prevents contact with the counter substrate 3 when the second mass portion 25 rotates (vibrates). By providing the opening (escape portion) 31, the deflection angle (amplitude) of the second mass portion 25 can be set larger while preventing the actuator 1 from being enlarged.

なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも対向基板３の下面（第２の質量部２５と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち、逃げ部は、対向基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。また、空間３０の深さが第２の質量部２５の振れ角（振幅）に対し大きい場合などには、逃げ部を設けなくともよい。 Note that the relief portion as described above is not necessarily opened (opened) on the lower surface of the counter substrate 3 (the surface opposite to the second mass portion 25) as long as the above-described effect can be sufficiently exerted. May be. That is, the escape portion can also be configured by a recess formed on the upper surface of the counter substrate 3. Further, when the depth of the space 30 is larger than the deflection angle (amplitude) of the second mass portion 25, the escape portion need not be provided.

また、対向基板３の上面には、図４に示すように、第１の質量部２１に対応する部分に、一対の電極３２が第１の質量部２１の回動中心軸を中心にほぼ対称となるように設けられ、また、第１の質量部２２に対応する部分に、一対の電極３２が第１の質量部２２の回動中心軸を中心にほぼ対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態では、一対の電極３２が２組（合計４個）、設けられている。 Further, on the upper surface of the counter substrate 3, as shown in FIG. 4, a pair of electrodes 32 are substantially symmetrical about the rotation center axis of the first mass portion 21 in a portion corresponding to the first mass portion 21. In addition, a pair of electrodes 32 is provided in a portion corresponding to the first mass portion 22 so as to be substantially symmetrical about the rotation center axis of the first mass portion 22. . That is, in this embodiment, two pairs (a total of four) of the pair of electrodes 32 are provided.

第１の質量部２１、２２と各電極３２とは、図示しない電源に接続されており、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間に交流電圧（駆動電圧）を印加できるよう構成されている。
なお、第１の質量部２１、２２は、各電極３２と対向する面に、それぞれ、絶縁膜（図示せず）が設けられている。これにより、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間での短絡が発生するのが好適に防止される。
以上のような構成のアクチュエータ１は、次のようにして駆動する。 The first mass parts 21 and 22 and each electrode 32 are connected to a power source (not shown) so that an alternating voltage (drive voltage) can be applied between the first mass parts 21 and 22 and each electrode 32. It is configured.
In addition, the 1st mass parts 21 and 22 are each provided with the insulating film (not shown) in the surface facing each electrode 32. As shown in FIG. Thereby, it is prevented suitably that the short circuit between the 1st mass parts 21 and 22 and each electrode 32 occurs.
The actuator 1 having the above configuration is driven as follows.

すなわち、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間に、例えば、正弦波（交流電圧）等を印加する。具体的には、例えば、第１の質量部２１、２２をアースしておき、図４中上側の２つの電極３２に、図５（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、図４中下側の２つの電極３２に、図５（ｂ）に示すような波形の電圧を印加する。すると、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間に静電気力（クーロン力）が生じる。 That is, for example, a sine wave (AC voltage) or the like is applied between the first mass parts 21 and 22 and each electrode 32. Specifically, for example, the first mass parts 21 and 22 are grounded, and a voltage having a waveform as shown in FIG. 5A is applied to the upper two electrodes 32 in FIG. A voltage having a waveform as shown in FIG. 5B is applied to the two middle and lower electrodes 32. Then, an electrostatic force (Coulomb force) is generated between the first mass parts 21 and 22 and each electrode 32.

この静電気力により、第１の質量部２１、２２が、各電極３２の方へ引きつけられる力が正弦波の位相により変化し、第１の弾性連結部２６、２７を軸に、対向基板３の板面（図１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
そして、この第１の質量部２１、２２の振動（駆動）に伴って、第２の弾性連結部２８、２９を介して連結されている第２の質量部２５も、第２の弾性連結部２８、２９を軸に、対向基板３の板面（図１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。 Due to this electrostatic force, the force that the first mass portions 21 and 22 are attracted toward each electrode 32 changes depending on the phase of the sine wave, and the first elastic coupling portions 26 and 27 are used as the axes of the counter substrate 3. It vibrates (rotates) so as to be inclined with respect to the plate surface (paper surface in FIG. 1).
The second mass portion 25 connected via the second elastic connecting portions 28 and 29 in accordance with the vibration (drive) of the first mass portions 21 and 22 is also the second elastic connecting portion. With the axes 28 and 29 as axes, it vibrates (rotates) so as to be inclined with respect to the plate surface of the counter substrate 3 (paper surface in FIG. 1).

このとき、第２の弾性連結部２８、２９から第２の質量部２５へ捩りトルクが第２の質量部２５の回動中心軸から離れた位置で伝達されるので、駆動時の第２の弾性連結部２８、２９の横断面形状の変化に伴う第２の質量部２５の撓みを抑えるとともに、第２の質量部２５の慣性力による撓みを抑えることができる。その際、第２の弾性連結部２８、２９から第２の質量部２５に伝達されるねじりモーメントを分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の緩衝部で低減して、駆動時の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の撓みに伴う第２の質量部２５の撓みも抑えることができる。その結果、第２の質量部２５の撓みを大幅に低減して、第２の質量部２５の駆動時における平滑性を極めて高いものとすることができる。 At this time, since the torsional torque is transmitted from the second elastic connecting portions 28 and 29 to the second mass portion 25 at a position away from the rotation center axis of the second mass portion 25, the second mass at the time of driving. While suppressing the bending of the 2nd mass part 25 accompanying the change of the cross-sectional shape of the elastic connection parts 28 and 29, the bending by the inertial force of the 2nd mass part 25 can be suppressed. At that time, the torsional moment transmitted from the second elastic coupling portions 28, 29 to the second mass portion 25 is reduced by the buffer portions of the branch portions 281, 282, 291, 292, and the branch portions 281 at the time of driving, The bending of the second mass portion 25 accompanying the bending of 282, 291 and 292 can also be suppressed. As a result, the bending of the second mass unit 25 can be greatly reduced, and the smoothness when the second mass unit 25 is driven can be made extremely high.

したがって、アクチュエータ１にあっては、第２の質量部２５の振れ角を大きくしたり、第２の質量部２５の厚さを小さくしたりしても、第２の質量部２５の撓みを抑えて、高精度に駆動を行うことができる。
特に、本実施形態では、緩衝部（肉薄部）の厚さが、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の厚さよりも小さくなっているので、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。 Therefore, in the actuator 1, even if the deflection angle of the second mass unit 25 is increased or the thickness of the second mass unit 25 is decreased, the bending of the second mass unit 25 is suppressed. Thus, driving can be performed with high accuracy.
In particular, in the present embodiment, the thickness of the buffer portion (thin portion) is smaller than the thickness of portions other than the branch portions 281, 282, 291, 292 of the second elastic coupling portions 28, 29, With a relatively simple configuration, the bending of the second mass unit 25 during driving can be greatly reduced.

また、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積よりも小さくなっているので、この点でも、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
その際、緩衝部の横断面積をＡとし、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積をＢとしたとき、１／４＜Ａ／Ｂ＜１の関係を満たすのが好ましく、１／４＜Ａ／Ｂ＜１／２の関係を満たすのがより好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、かつ、より確実に、駆動時における第２の質量部２５の撓みを低減することができる。 In addition, since the cross-sectional area of the buffer portion (thin portion) is smaller than the cross-sectional area of the second elastic connecting portions 28, 29 other than the branch portions 281, 282, 291, 292, also in this respect, With a relatively simple configuration, the bending of the second mass unit 25 during driving can be greatly reduced.
At that time, when the cross-sectional area of the buffer portion is A and the cross-sectional area of the second elastic connecting portions 28, 29 other than the branch portions 281, 282, 291, 292 is B, 1/4 <A / B It is preferable that the relationship <1 is satisfied, and it is more preferable that the relationship 1/4 <A / B <1/2 is satisfied. Thereby, it is possible to reduce the bending of the second mass portion 25 during driving with a relatively simple configuration and more reliably.

また、前述した緩衝部は、第２の弾性連結部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されているので、第２の弾性連結部２８、２９のねじり変形に対する第２の質量部２５の追従性（応答性）を良好なものとしつつ、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。 Moreover, since the buffer part mentioned above is comprised by the low spring constant part of a spring constant lower than the spring constant of parts other than the branch parts 281,282,291,292 of the 2nd elastic connection parts 28,29, To significantly reduce the bending of the second mass portion 25 during driving while improving the followability (responsiveness) of the second mass portion 25 to the torsional deformation of the second elastic coupling portions 28 and 29. Can do.

また、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸と該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側で、第２の質量部２５に接続されているので、より確実に、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
また、第２の弾性連結部２８、２９は、第２の質量部２５を介して、その両側に１対設けられ、１対の第２の弾性連結部２８、２９がそれぞれ分岐部を有しているので、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減するとともに、第２の質量部２５をより高精度に駆動することができる。 In addition, each of the branch portions 281, 282, 291, 292 is located on the distal end side from the intermediate point between the rotation center axis of the second mass portion 25 and the distal end from the rotation center axis. Therefore, the bending of the second mass portion 25 during driving can be significantly reduced more reliably.
A pair of second elastic coupling portions 28 and 29 are provided on both sides of the second mass portion 25 via the second mass portion 25, and each of the pair of second elastic coupling portions 28 and 29 has a branch portion. Therefore, the bending of the second mass unit 25 during driving can be greatly reduced, and the second mass unit 25 can be driven with higher accuracy.

また、第１の質量部２１の回動中心軸からこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さをＬ_１とし、第１の質量部２２の回動中心軸からこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さをＬ_２とし、第２の質量部２５の回動中心軸からこれにほぼ垂直な方向での長さをＬ_３としたとき、本実施形態では、第１の質量部２１、２２が、それぞれ独立して設けられているため、第２の質量部２５の大きさ（長さＬ_３）にかかわらず、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５とが干渉せず、Ｌ_１およびＬ_２を小さくすることができる。これにより、第１の質量部２１、２２の回転角度（振れ角）を大きくすることができ、その結果、第２の質量部２５の回転角度を大きくすることができる。 Further, the length in the direction substantially perpendicular thereto from the pivoting central axis of the first mass portion 21 (longitudinal direction) and L _1, which in a substantially perpendicular from the pivoting central axis of the first mass portion 22 When the length in the direction (longitudinal direction) is L ₂ and the length in the direction substantially perpendicular to the rotation center axis of the second mass portion 25 is L ₃ , in the present embodiment, the first Since the mass parts 21 and 22 are provided independently of each other, the first mass parts 21 and 22 and the second mass are irrespective of the size (length L ₃ ) of the second mass part 25. The portion 25 does not interfere with each other, and L ₁ and L ₂ can be reduced. Thereby, the rotation angle (swing angle) of the first mass parts 21 and 22 can be increased, and as a result, the rotation angle of the second mass part 25 can be increased.

また、Ｌ_１およびＬ_２を小さくすることにより、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間の距離を小さくすることができ、これにより、静電気力が大きくなり、第１の質量部２１、２２と各電極３２に印加する交流電圧を小さくすることができる。
ここで、第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５の寸法は、それぞれ、Ｌ_１＜Ｌ_３かつＬ_２＜Ｌ_３なる関係を満足するよう設定されるのが好ましい。 In addition, by reducing L ₁ and L ₂ , the distance between the first mass parts 21 and 22 and each electrode 32 can be reduced, thereby increasing the electrostatic force and the first mass. The alternating voltage applied to the parts 21 and 22 and each electrode 32 can be reduced.
Here, it is preferable that the dimensions of the first mass parts 21 and 22 and the second mass part 25 are set so as to satisfy the relationship of L ₁ <L ₃ and L ₂ <L ₃ , respectively.

前記関係を満たすことにより、Ｌ_１およびＬ_２をより小さくすることができ、第１の質量部２１、２２の回転角度をより大きくすることができ、第２の質量部２５の回転角度をさらに大きくすることができる。
この場合、第２の質量部２５の最大回転角度が、２０°以上となるように構成されるのが好ましい。 By satisfying the above relationship, L ₁ and L ₂ can be made smaller, the rotation angle of the first mass parts 21 and 22 can be made larger, and the rotation angle of the second mass part 25 can be further increased. Can be bigger.
In this case, it is preferable that the maximum rotation angle of the second mass unit 25 is configured to be 20 ° or more.

また、このように、Ｌ_１およびＬ_２を小さくすることにより、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間の距離をより小さくすることができ、第１の質量部２１、２２と各電極３２に印加する交流電圧をさらに小さくすることができる。
これらによって、第１の質量部２１、２２の低電圧駆動と、第２の質量部２５の大回転角度での振動（回動）とを実現することができる。
このため、このようなアクチュエータ１を、例えばレーザープリンタや、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の装置に用いられる光スキャナに適用した場合には、より容易に装置を小型化することができる。 In addition, by reducing L ₁ and L ₂ in this way, the distance between the first mass parts 21 and 22 and the respective electrodes 32 can be further reduced, and the first mass parts 21 and 22 can be reduced. The AC voltage applied to each electrode 32 can be further reduced.
By these, the low voltage drive of the 1st mass parts 21 and 22 and the vibration (rotation) in the large rotation angle of the 2nd mass part 25 are realizable.
For this reason, when such an actuator 1 is applied to, for example, an optical scanner used in an apparatus such as a laser printer or a scanning confocal laser microscope, the apparatus can be more easily downsized.

なお、前述したように、本実施形態では、Ｌ_１とＬ_２とはほぼ等しく設定されているが、Ｌ_１とＬ_２とが異なっていてもよいことは言うまでもない。
ところで、このような質量部２１、２２、２５よりなる振動系（２自由度振動系）では、第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５の振幅（振れ角）と、印加する交流電圧の周波数との間に、図６に示すような周波数特性が存在している。 As described above, in the present embodiment, L ₁ and L ₂ are set to be substantially equal, but it goes without saying that L ₁ and L ₂ may be different.
By the way, in such a vibration system (two-degree-of-freedom vibration system) composed of the mass parts 21, 22, 25, the amplitude (deflection angle) of the first mass parts 21, 22 and the second mass part 25 is applied. A frequency characteristic as shown in FIG. 6 exists between the frequency of the AC voltage.

すなわち、かかる振動系は、第１の質量部２１、２２の振幅と、第２の質量部２５の振幅とが大きくなる２つの共振周波数ｆｍ_１［ｋＨｚ］、ｆｍ_３［ｋＨｚ］（ただし、ｆｍ_１＜ｆｍ_３）と、第１の質量部２１、２２の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ_２［ｋＨｚ］とを有している。
この振動系では、第１の質量部２１、２２と電極３２との間に印加する交流電圧の周波数Ｆが、２つの共振周波数のうち低いもの、すなわち、ｆｍ_１とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振幅を抑制しつつ、第２の質量部２５の振れ角（回転角度）を大きくすることができる。
なお、本明細書中では、Ｆ［ｋＨｚ］とｆｍ_１［ｋＨｚ］とがほぼ等しいとは、（ｆｍ_１−１）≦Ｆ≦（ｆｍ_１＋１）の条件を満足することを意味する。 That is, the vibration system has two resonance frequencies fm ₁ [kHz] and fm ₃ [kHz] (however, fm) in which the amplitude of the first mass parts 21 and 22 and the amplitude of the second mass part 25 are increased. ₁ <fm ₃ ) and one anti-resonance frequency fm ₂ [kHz] at which the amplitude of the first mass parts 21 and 22 is substantially zero.
In this vibration system, the frequency F of the AC voltage applied between the first mass parts 21 and 22 and the electrode 32 is set so as to be approximately equal to the lower one of the two resonance frequencies, that is, fm _1. Is preferred. Thereby, the deflection angle (rotation angle) of the 2nd mass part 25 can be enlarged, suppressing the amplitude of the 1st mass parts 21 and 22. FIG.
In this specification, F [kHz] and fm ₁ [kHz] being substantially equal means that the condition of (fm ₁ −1) ≦ F ≦ (fm ₁ +1) is satisfied.

第１の質量部２１、２２の平均厚さは、それぞれ、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第２の質量部２５の平均厚さは、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第１の弾性連結部２６、２７のばね定数ｋ_１は、１×１０^−４〜１×１０^４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０^−２〜１×１０^３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０^−１〜１×１０^２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。 The average thicknesses of the first mass parts 21 and 22 are each preferably 1 to 1500 μm, and more preferably 10 to 300 μm.
The average thickness of the second mass part 25 is preferably 1 to 1500 μm, and more preferably 10 to 300 μm.
The spring constant k ₁ of the first elastic coupling portions 26 and 27 is preferably 1 × 10 ⁻⁴ to 1 × 10 ⁴ Nm / rad, and is preferably 1 × 10 ⁻² to 1 × 10 ³ Nm / rad. Is more preferably 1 × 10 ⁻¹ to 1 × 10 ² Nm / rad. Thereby, the rotation angle (swing angle) of the second mass unit 25 can be further increased.

一方、第２の弾性連結部２８、２９のばね定数ｋ_２は、１×１０^−４〜１×１０^４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０^−２〜１×１０^３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０^−１〜１×１０^２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の振れ角をより大きくすることができる。 On the other hand, the spring constant k ₂ of the second elastic connecting portions 28 and 29 is preferably 1 × 10 ⁻⁴ to 1 × 10 ⁴ Nm / rad, and 1 × 10 ⁻² to 1 × 10 ³ Nm / rad. It is more preferable that it is 1 × 10 ⁻¹ to 1 × 10 ² Nm / rad. Thereby, the deflection angle of the second mass unit 25 can be further increased while suppressing the deflection angle of the first mass units 21 and 22.

また、第１の弾性連結部２６、２７のばね定数ｋ_１と第２の弾性連結部２８、２９のばね定数をｋ_２とは、ｋ_１＞ｋ_２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
さらに、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントをＪ_１とし、第２の質量部２５の慣性モーメントをＪ_２としたとき、Ｊ_１とＪ_２とは、Ｊ_１≦Ｊ_２なる関係を満足することが好ましく、Ｊ_１＜Ｊ_２なる関係を満足することがより好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。 Further, the spring constant _{k 1} of the first elastic connecting portions 26 and 27 and _{k 2} the spring constant of the second elastic connecting portions 28 and _29, preferably satisfies the k 1> _{k 2} the relationship. Thereby, the rotation angle (swing angle) of the second mass unit 25 can be further increased while suppressing the deflection angle of the first mass units 21 and 22.
Furthermore, the moment of inertia of the first mass portions 21 and 22 and _{J 1,} when the moment of inertia of the second mass 25 has a _{J 2,} and _{J 1} and _{J 2,} the _{J 1} ≦ _{J 2} the relationship It is preferable to satisfy, and it is more preferable to satisfy the relationship of J ₁ <J ₂ . Thereby, the rotation angle (swing angle) of the second mass unit 25 can be further increased while suppressing the deflection angle of the first mass units 21 and 22.

ところで、第１の質量部２１、２２と第１の弾性連結部２６、２７とからなる第１の振動系の固有振動数ω_１は、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントＪ_１と、第１の弾性連結部２６、２７のばね定数ｋ_１とにより、ω_１＝（ｋ_１／Ｊ_１）^１／２によって与えられる。一方、第２の質量部２５と第２の弾性連結部２８、２９とからなる第２の振動系の固有振動数ω_２は、第２の質量部２５の慣性モーメントＪ_２と、第２の弾性連結部２８、２９のばね定数ｋ_２とにより、ω_２＝（ｋ_２／Ｊ_２）^１／２によって与えられる。
このようにして求められる第１の振動系の固有振動数ω_１と第２の振動系の固有振動数ω_２とは、ω_１＞ω_２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。 Incidentally, the natural frequency ω ₁ of the first vibration system composed of the first mass parts 21 and 22 and the first elastic coupling parts 26 and 27 is equal to the inertia moment J _{1 of} the first mass parts 21 and 22. And ω ₁ = (k ₁ / J ₁ ) ^1/2 by the spring constant k _{1 of} the first elastic coupling portions 26 and 27. On the other hand, the natural frequency ω ₂ of the second vibration system including the second mass portion 25 and the second elastic coupling portions 28 and 29 is equal to the inertia moment J _{2 of} the second mass portion 25 and the second According to the spring constant k ₂ of the elastic connecting portions 28 and 29, ω ₂ = (k ₂ / J ₂ ) ^1/2 is given.
It is preferable that the natural frequency ω ₁ of the first vibration system and the natural frequency ω ₂ of the second vibration system obtained in this way satisfy the relationship ω ₁ > ω ₂ . Thereby, the rotation angle (swing angle) of the second mass unit 25 can be further increased while suppressing the deflection angle of the first mass units 21 and 22.

このようなアクチュエータ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図７、図８は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図７、図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 Such an actuator 1 can be manufactured as follows, for example.
7 and 8 are views (longitudinal sectional views) for explaining the manufacturing method of the actuator of the first embodiment. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 7 and 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

［Ａ１］まず、図７（ａ）に示すように、例えばシリコン基板５を用意する。
次に、シリコン基板５の一方の面に、図７（ｂ）に示すように、支持部２３、２４と各質量部２１、２２、２５と各弾性連結部２６、２７、２８、２９との形状（平面視形状）に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク６を形成する。
そして、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板５の他方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行う。これにより、図７（ｃ）に示すように、支持部２３、２４の形状に対応するように、レジストマスク７を形成する。なお、レジストマスク７の形成は、金属マスク６の形成よりも先に行ってもよい。 [A1] First, as shown in FIG. 7A, for example, a silicon substrate 5 is prepared.
Next, on one surface of the silicon substrate 5, as shown in FIG. 7B, the support portions 23, 24, the mass portions 21, 22, 25, and the elastic connection portions 26, 27, 28, 29 are arranged. For example, the metal mask 6 is formed of aluminum or the like so as to correspond to the shape (plan view shape).
Then, as shown in FIG. 7C, a photoresist is applied to the other surface of the silicon substrate 5, and exposure and development are performed. Thereby, as shown in FIG. 7C, the resist mask 7 is formed so as to correspond to the shapes of the support portions 23 and 24. The resist mask 7 may be formed before the metal mask 6 is formed.

次に、このレジストマスク７を介して、シリコン基板５の前記他方の面をエッチングした後、レジストマスク７を除去する。これにより、図７（ｄ）に示すように、支持部２３、２４に対応する部分以外の領域に凹部５１が形成される。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。 Next, after etching the other surface of the silicon substrate 5 through the resist mask 7, the resist mask 7 is removed. As a result, as shown in FIG. 7D, the recess 51 is formed in a region other than the portions corresponding to the support portions 23 and 24.
As an etching method, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light-assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are used in combination. be able to. Note that the same method can be used for etching in the following steps.

次に、金属マスク６を介して、シリコン基板５の前記一方の面側を、前記凹部５１に対応する部分が貫通するまでエッチングする。
そして、シリコン基板５の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の肉薄部に対応する部分をシリコン基板５の前記他方の面側からエッチングやレーザ加工等により肉薄化する。 Next, the one surface side of the silicon substrate 5 is etched through the metal mask 6 until a portion corresponding to the recess 51 penetrates.
Then, the portions corresponding to the thin portions of the branch portions 281, 282, 291, 292 of the silicon substrate 5 are thinned from the other surface side of the silicon substrate 5 by etching, laser processing, or the like.

そして、金属マスク６を除去した場合、この後、第２の質量部２５上に金属膜を成膜し、光反射部２５１を形成する。
なお、ここで、シリコン基板５に対しエッチングを行った後、金属マスク６は除去してもよく、除去せずに残存させてもよい。金属マスク６を除去しない場合、第２の質量部２５上に残存した金属マスク６は光反射部２５１として用いることができる。 Then, when the metal mask 6 is removed, a metal film is formed on the second mass portion 25 to form the light reflecting portion 251.
Here, after etching the silicon substrate 5, the metal mask 6 may be removed or may be left without being removed. When the metal mask 6 is not removed, the metal mask 6 remaining on the second mass portion 25 can be used as the light reflecting portion 251.

金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
以上の工程により、図７（ｅ）に示すように、支持部２３、２４と各質量部２１、２２、２５と各弾性連結部２６、２７、２８、２９とが一体的に形成された構造体、すなわち基体２が得られる。 Examples of the method for forming a metal film include vacuum plating, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, wet plating methods such as electrolytic plating and electroless plating, thermal spraying methods, and joining metal foils. . Note that the same method can also be used for forming a metal film in the following steps.
Through the above steps, as shown in FIG. 7 (e), the support portions 23, 24, the mass portions 21, 22, 25, and the elastic connection portions 26, 27, 28, 29 are integrally formed. The body, ie the substrate 2 is obtained.

［Ａ２］次に、図８（ｆ）に示すように、対向基板３を形成するための基板として、例えばシリコン基板９を用意する。
そして、シリコン基板９の一方の面に、開口部３１を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスクを形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板９の一方の面側をエッチングした後、図８（ｇ）に示すように、金属マスクを除去する。 [A2] Next, as shown in FIG. 8F, for example, a silicon substrate 9 is prepared as a substrate for forming the counter substrate 3.
Then, a metal mask is formed on one surface of the silicon substrate 9 with, for example, aluminum so as to correspond to a portion excluding the region where the opening 31 is formed.
Next, after etching one surface side of the silicon substrate 9 through the metal mask, the metal mask is removed as shown in FIG.

次に、シリコン基板９上に、図８（ｈ）に示すように、電極３２を形成し、対向基板３が得られる。
電極３２は、シリコン基板９に金属膜を成膜し、電極３２の形状に対応するマスクを介して金属膜をエッチングを行った後、マスクを除去することにより形成することができる。 Next, as shown in FIG. 8H, the electrode 32 is formed on the silicon substrate 9, and the counter substrate 3 is obtained.
The electrode 32 can be formed by forming a metal film on the silicon substrate 9, etching the metal film through a mask corresponding to the shape of the electrode 32, and then removing the mask.

次に、図８（ｉ）に示すように、前記工程［Ａ１］で得られた構造体の基体２と、前記工程［Ａ２］で得られた対向基板３とを直接接合により接合して、アクチュエータ１を得る。なお、基体２と対向基板３との間に可動イオンを含む硼珪酸ガラスのようなガラスを介在させ、これらを陽極接合により接合してもよい。また、シリコン基板９に代えてガラス基板を用いて、基体２と対向基板３とを陽極接合により接合することもできる。
以上のようにして、第１実施形態のアクチュエータ１が製造される。 Next, as shown in FIG. 8 (i), the base body 2 of the structure obtained in the step [A1] and the counter substrate 3 obtained in the step [A2] are bonded by direct bonding, An actuator 1 is obtained. Note that a glass such as borosilicate glass containing mobile ions may be interposed between the base 2 and the counter substrate 3, and these may be joined by anodic bonding. Further, it is possible to join the base 2 and the counter substrate 3 by anodic bonding using a glass substrate instead of the silicon substrate 9.
As described above, the actuator 1 of the first embodiment is manufactured.

＜第２実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第２実施形態について説明する。
図９は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図、図１０は、図９に示すアクチュエータの第２の質量部と第２の弾性連結部との連結状態を説明するための部分拡大斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図９中の紙面に対し手前側を「上」、紙面に対し奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」、図１０中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。 <Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the actuator of the present invention will be described.
FIG. 9 is a plan view showing a second embodiment of the actuator of the present invention, and FIG. 10 is a part for explaining the connection state between the second mass part and the second elastic connection part of the actuator shown in FIG. It is an expansion perspective view. In the following, for convenience of explanation, the front side of the paper surface in FIG. 9 is “up”, the back side is “down”, the right side is “right”, the left side is “left”, and the upper side in FIG. Is called "upper", the lower side is called "lower", the right side is called "right", and the left side is called "left".

以下、第２実施形態のアクチュエータについて、前述した第１実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、図９および図１０に示すように、第２の弾性連結部２８、２９に代えて第２の弾性連結部２８Ａ、２９Ａを有していて、第２の弾性連結部の構成が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。 Hereinafter, the actuator of the second embodiment will be described focusing on the differences from the actuator of the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.
As shown in FIGS. 9 and 10, the actuator 1A of the second embodiment includes second elastic connection portions 28A and 29A instead of the second elastic connection portions 28 and 29, and second elastic connection portions 28A and 29A. The actuator is substantially the same as the actuator 1 of the first embodiment except that the configuration of the connecting portion is different.

第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、図９に示すように、２自由度振動系を有する基体２Ａを有しており、その基体２Ａにおいて、第２の弾性連結部２８Ａは、その途中から分岐した２つの分岐部２８１Ａ、２８２Ａを有している。これと同様に、第２の弾性連結部２９Ａは、その途中から分岐した２つの分岐部２９１Ａ、２９２Ａを有している。
各分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａは、図９および図１０に示すように、その途中に、矩形に複数回折れ曲がった部分を有し、この部分が、第２の弾性連結部２８Ａ、２９Ａから第２の質量部２５に伝達されるねじりトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。このような緩衝部によっても、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。 As shown in FIG. 9, the actuator 1A of the second embodiment has a base 2A having a two-degree-of-freedom vibration system. In the base 2A, the second elastic coupling portion 28A branches off from the middle thereof. Two branch portions 281A and 282A are provided. Similarly, the second elastic coupling portion 29A has two branch portions 291A and 292A branched from the middle thereof.
As shown in FIGS. 9 and 10, each of the branch portions 281A, 282A, 291A, 292A has a portion bent in a rectangular shape in the middle thereof, and this portion is a second elastic connecting portion 28A, 29A. The buffer part which buffers the torsion torque transmitted to the 2nd mass part 25 from is comprised. Also with such a buffer part, the bending of the second mass part 25 during driving can be significantly reduced.

特に、このような緩衝部は、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。また、このような場合、アクチュエータの製造時において、前述した第１実施形態のような肉薄化を必要とせずに緩衝部を形成することができるので、アクチュエータの製造工程をより簡略化することができる。なお、分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａの緩衝部を、前述した第１実施形態のように肉薄化してもよい。この場合、第２の弾性連結部２８Ａ、２９Ａから第２の質量部２５に伝達されるねじりトルクをより効果的に緩衝させることができる。 In particular, such a buffer portion has a relatively simple configuration and can significantly reduce the bending of the second mass portion 25 during driving. In such a case, when manufacturing the actuator, the buffer portion can be formed without the need for thinning as in the first embodiment described above, so that the manufacturing process of the actuator can be further simplified. it can. Note that the buffer portions of the branch portions 281A, 282A, 291A, and 292A may be thinned as in the first embodiment described above. In this case, the torsion torque transmitted from the second elastic connecting portions 28A and 29A to the second mass portion 25 can be more effectively buffered.

なお、本実施形態では、分岐部を矩形に複数回折り曲げて緩衝部を構成した場合について説明したが、緩衝部を構成することができれば、これに限定されず、緩衝部を構成する分岐部の折り曲げ形状は任意である。また、本実施形態では、第２の質量部２５の板面にほぼ平行な面上で分岐部が複数回折り曲げられているが、これに限定されず、例えば、第２の質量部２５の板面に直角な面上で分岐部が複数回折り曲げられていてもよい。 In the present embodiment, the case where the buffer portion is configured by bending a plurality of branch portions into a rectangular shape has been described. However, if the buffer portion can be configured, the present invention is not limited to this, and the branch portion constituting the buffer portion is not limited thereto. The bent shape is arbitrary. Further, in the present embodiment, a plurality of branch portions are bent and bent on a surface substantially parallel to the plate surface of the second mass unit 25, but the present invention is not limited to this, and for example, the plate of the second mass unit 25 A plurality of branch portions may be bent and bent on a plane perpendicular to the plane.

＜参考例＞
次に、参考例のアクチュエータについて説明する。
図１１は、参考例のアクチュエータを示す平面図、図１２は、図１１におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１１中の紙面に対し手前側を「上」、紙面に対し奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」、図１２中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。 < Reference example >
Next, a description will be given of the actuator of the reference example.
FIG. 11 is a plan view showing an actuator of a reference example , and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the following, for convenience of explanation, the front side with respect to the paper surface in FIG. 11 is “up”, the back side with respect to the paper surface is “down”, the right side is “right”, the left side is “left”, and the upper side in FIG. Is called "upper", the lower side is called "lower", the right side is called "right", and the left side is called "left".

以下、参考例のアクチュエータについて、前述した第１実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
参考例のアクチュエータ１Ｂは、１自由度振動系のアクチュエータである以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
すなわち、図１１及び図１２に示すアクチュエータ１Ｂは、図１にて、前述の第１実施形態のアクチュエータ１の第１の質量部２１、２２および第１の弾性連結部２６、２７を省略し、第２の質量部２５を第２の弾性連結部２８、２９を介して支持部２３、２４に接続したような構成となっている。 Hereinafter, the actuator of the reference example will be described focusing on the differences from the actuator of the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.
The actuator 1B of the reference example is substantially the same as the actuator 1 of the first embodiment except that it is a one-degree-of-freedom vibration system actuator.
That is, the actuator 1B shown in FIGS. 11 and 12 omits the first mass portions 21 and 22 and the first elastic coupling portions 26 and 27 of the actuator 1 of the first embodiment described above in FIG. The second mass part 25 is configured to be connected to the support parts 23 and 24 via the second elastic coupling parts 28 and 29.

より具体的に説明すると、図１１及び図１２に示すアクチュエータ１Ｂは、１自由度振動系を有する基体２Ｂが対向基板３Ｂに接合されている。
基体２Ｂは、１対の支持部２３、２４と、質量部（可動部）２５Ｂと、１対の弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂとを備えている。このような基体２Ｂにあっては、左右対称な形状となるように、質量部２５Ｂを中心とし、その左方に、弾性連結部２８Ｂ、支持部２３が順次配設され、右方に、弾性連結部２９Ｂ、支持部２４が順次配設されている。 More specifically, in the actuator 1B shown in FIGS. 11 and 12, a base 2B having a one-degree-of-freedom vibration system is bonded to the counter substrate 3B.
The base body 2B includes a pair of support parts 23 and 24, a mass part (movable part) 25B, and a pair of elastic connection parts 28B and 29B. In such a base body 2B, an elastic connecting portion 28B and a support portion 23 are sequentially arranged on the left side of the mass portion 25B so as to have a symmetrical shape, and elastically on the right side. The connecting portion 29B and the support portion 24 are sequentially arranged.

質量部２５Ｂは、前述した第１実施形態の第２の質量部２５と同様に、板状をなし、その板面に光反射部２５１Ｂが設けられている。これにより、アクチュエータ１Ｂを光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
このような質量部２５Ｂは、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂを介して支持部２３、２４に接続されている。 The mass part 25B has a plate-like shape, similar to the second mass part 25 of the first embodiment described above, and the light reflecting part 251B is provided on the plate surface. Thereby, the actuator 1B can be applied to an optical device such as an optical scanner, an optical attenuator, or an optical switch.
Such a mass part 25B is connected to the support parts 23 and 24 via the elastic coupling parts 28B and 29B.

弾性連結部２８Ｂは、質量部２５Ｂを支持部２３に対して回動可能とするように、質量部２５Ｂと支持部２３とを連結している。これと同様に、弾性連結部２９Ｂは、質量部２５Ｂを支持部２４に対して回動可能とするように、質量部２５Ｂと支持部２４とを連結している。
参考例にかかるアクチュエータ１Ｂでは、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂは、弾性連結部２８Ｂは、その途中から分岐した２つの分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂを有している。これと同様に、第２の弾性連結部２９Ｂは、その途中から分岐した２つの分岐部２９１Ｂ、２９２Ｂを有している。 The elastic connecting portion 28B connects the mass portion 25B and the support portion 23 so that the mass portion 25B can be rotated with respect to the support portion 23. Similarly, the elastic connecting portion 29B connects the mass portion 25B and the support portion 24 so that the mass portion 25B can be rotated with respect to the support portion 24.
In the actuator 1B according to the reference example , the elastic coupling portions 28B and 29B have two branch portions 281B and 282B branched from the middle thereof. Similarly, the second elastic coupling portion 29B has two branch portions 291B and 292B branched from the middle thereof.

各分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂは、質量部２５Ｂの回動中心軸を介して対向する位置で質量部２５Ｂに接続されている。より具体的には、各分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂは、質量部２５Ｂの回動中心軸と、該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側で、質量部２５Ｂに接続されている。
各分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂは、図１２に示すように、前述した第１実施形態の各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２と同様、その途中に弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂよりも肉薄な肉薄部を有し、この肉薄部が、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂから質量部２５Ｂに伝達されるねじりトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。 Each branch part 281B, 282B, 291B, 292B is connected to the mass part 25B at a position facing each other via the rotation center axis of the mass part 25B. More specifically, each branch portion 281B, 282B, 291B, 292B is located on the distal end side from an intermediate point between the rotation center axis of the mass portion 25B and the distal end from the rotation center axis. It is connected to the mass part 25B.
As shown in FIG. 12, each of the branch portions 281B, 282B, 291B, and 292B is in the middle of the branch portions 281B, 282, 291, and 292 in the middle of the elastic connection portions 28B and 29B. The thin portion has a thin portion, and this thin portion constitutes a buffer portion that buffers the torsional torque transmitted from the elastic connecting portions 28B and 29B to the mass portion 25B.

このように、基体２Ｂは、質量部２５Ｂと弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂとで構成された１自由度振動系を有する。
このような１自由度振動系は、基体２Ｂの全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図１２にて上下方向で基体２Ｂの上部に位置している。
前述したような基体２に接合した対向基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。 As described above, the base body 2B has a one-degree-of-freedom vibration system including the mass portion 25B and the elastic coupling portions 28B and 29B.
Such a one-degree-of-freedom vibration system is formed thinner than the entire thickness of the base 2B, and is positioned above the base 2B in the vertical direction in FIG.
The counter substrate 3 bonded to the base 2 as described above is made of, for example, glass or silicon as a main material.

対向基板３Ｂの上面には、図１１および図１２に示すように、質量部２５に対応する部分に、一対の電極３２Ｂが質量部２５Ｂの回動中心軸を中心にほぼ対称となるように設けられている。
質量部２５Ｂと各電極３２Ｂとは、図示しない電源に接続されており、質量部２５Ｂと各電極３２Ｂとの間に交流電圧（駆動電圧）を印加できるよう構成されている。
なお、質量部２５Ｂは、各電極３２Ｂと対向する面に、絶縁膜（図示せず）が設けられている。これにより、質量部２５と各電極３２Ｂとの間での短絡が発生するのが好適に防止される。 On the upper surface of the counter substrate 3B, as shown in FIGS. 11 and 12, a pair of electrodes 32B is provided in a portion corresponding to the mass portion 25 so as to be substantially symmetrical about the rotation center axis of the mass portion 25B. It has been.
The mass part 25B and each electrode 32B are connected to a power source (not shown), and are configured so that an alternating voltage (drive voltage) can be applied between the mass part 25B and each electrode 32B.
The mass portion 25B is provided with an insulating film (not shown) on the surface facing each electrode 32B. Thereby, it is prevented suitably that the short circuit between the mass part 25 and each electrode 32B generate | occur | produces.

以上のような構成のアクチュエータ１Ｂは、次のようにして駆動する。
すなわち、質量部２５Ｂと各電極３２Ｂとの間に、例えば、正弦波（交流電圧）等を印加する。具体的には、例えば、質量部２５Ｂをアースしておき、図１１中上側の電極３２Ｂに、図５（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、図１１中下側の電極３２Ｂに、図５（ｂ）に示すような波形の電圧を印加する。すると、質量部２５Ｂと各電極３２Ｂとの間に静電気力（クーロン力）が生じる。 The actuator 1B configured as described above is driven as follows.
That is, for example, a sine wave (AC voltage) or the like is applied between the mass part 25B and each electrode 32B. Specifically, for example, the mass part 25B is grounded, a voltage having a waveform as shown in FIG. 5A is applied to the upper electrode 32B in FIG. 11, and the lower electrode 32B in FIG. A voltage having a waveform as shown in FIG. 5B is applied. Then, an electrostatic force (Coulomb force) is generated between the mass portion 25B and each electrode 32B.

この静電気力により、質量部２５Ｂが、各電極３２Ｂの方へ引きつけられる力が正弦波の位相により変化し、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂを軸に、対向基板３Ｂの板面（図１１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
このとき、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂから質量部２５Ｂへ捩りトルクが質量部２５Ｂの回動中心軸から離れた位置で伝達されるので、駆動時の弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂの横断面形状変化にともなう質量部２５Ｂの撓みを抑えるとともに、質量部２５Ｂの慣性力による撓みを抑えることができる。その際、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂから質量部２５Ｂに伝達されるねじりモーメントを分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂの緩衝部で低減して、分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂの撓みに伴う質量部２５Ｂの駆動時における撓みを抑えることができる。 Due to this electrostatic force, the force that the mass portion 25B is attracted toward each electrode 32B changes depending on the phase of the sine wave, and the plate surface of the counter substrate 3B (the paper surface in FIG. 11) with the elastic coupling portions 28B and 29B as axes. It vibrates (rotates) so as to be inclined with respect to
At this time, since the torsional torque is transmitted from the elastic connecting portions 28B and 29B to the mass portion 25B at a position away from the rotation center axis of the mass portion 25B, the cross-sectional shape changes of the elastic connecting portions 28B and 29B during driving. While suppressing the bending of the mass part 25B which accompanies, the bending by the inertial force of the mass part 25B can be suppressed. At that time, the torsional moment transmitted from the elastic connecting portions 28B, 29B to the mass portion 25B is reduced by the buffer portions of the branch portions 281B, 282B, 291B, 292B, and accompanying the bending of the branch portions 281B, 282B, 291B, 292B. The bending at the time of the drive of the mass part 25B can be suppressed.

特に、本参考例では、緩衝部（肉薄部）の厚さが、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂの分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ以外の部分の厚さよりも小さくなっているので、比較的簡単な構成で、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを大幅に低減することができる。
また、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂの分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ以外の部分の横断面積よりも小さくなっているので、この点でも、比較的簡単な構成で、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを大幅に低減することができる。 In particular, in this reference example , since the thickness of the buffer portion (thin portion) is smaller than the thickness of the elastic connecting portions 28B, 29B other than the branch portions 281B, 282B, 291B, 292B, it is relatively easy. With this configuration, it is possible to significantly reduce the bending of the mass portion 25B during driving.
Further, since the cross-sectional area of the buffer portion (thin portion) is smaller than the cross-sectional area of the elastic connecting portions 28B and 29B other than the branch portions 281B, 282B, 291B, and 292B, this is also relatively easy. With this configuration, it is possible to significantly reduce the bending of the mass portion 25B during driving.

また、緩衝部の横断面積をＡとし、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂの分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ以外の部分の横断面積をＢとしたとき、１／４＜Ａ／Ｂ＜１の関係を満たすのが好ましく、１／４＜Ａ／Ｂ＜１／２の関係を満たすのがより好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、かつ、より確実に、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを低減することができる。 Further, when the cross-sectional area of the buffer portion is A and the cross-sectional area of the elastic connecting portions 28B and 29B other than the branch portions 281B, 282B, 291B, and 292B is B, the relation of 1/4 <A / B <1. It is preferable to satisfy, and it is more preferable to satisfy the relationship of 1/4 <A / B <1/2. Thereby, it is possible to reduce the bending of the mass portion 25B during driving with a relatively simple configuration and more reliably.

また、前述した緩衝部は、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂの分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されているので、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂのねじり変形に対する質量部２５Ｂの追従性を良好なものとしつつ、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを大幅に低減することができる。
また、各分岐部２８１Ｂ、２８２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂは、質量部２５Ｂの回動中心軸と、該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側で、質量部２５Ｂに接続されているので、より確実に、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを大幅に低減することができる。 Moreover, since the buffer part mentioned above is comprised by the low spring constant part of a spring constant lower than the spring constant of parts other than branch part 281B, 282B, 291B, 292B of elastic connection part 28B, 29B, it is an elastic connection part. It is possible to significantly reduce the deflection of the mass portion 25B during driving while improving the followability of the mass portion 25B to the torsional deformation of 28B and 29B.
In addition, each of the branch portions 281B, 282B, 291B, 292B is located on the distal end side from the midpoint between the rotation center axis of the mass portion 25B and the distal end from the rotation center axis. Since it is connected, the bending of the mass portion 25B during driving can be significantly reduced more reliably.

また、弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂは、質量部２５Ｂを介して、その両側に１対設けられ、１対の弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂがそれぞれ分岐部を有しているので、駆動時における質量部２５Ｂの撓みを大幅に低減するとともに、質量部２５Ｂをより高精度に駆動することができる。
上述したようなアクチュエータ１〜１Ｂは、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。 The elastic connecting portions 28B and 29B are provided in a pair on both sides via the mass portion 25B, and each of the pair of elastic connecting portions 28B and 29B has a branch portion. While greatly reducing the deflection of 25B, the mass portion 25B can be driven with higher accuracy.
The actuators 1 to 1B as described above can be applied to various electronic devices, and the obtained electronic devices have high reliability.

以上説明したようなアクチュエータ１〜１Ｂは、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の光スキャナ、イメージング用ディスプレイ等に好適に適用することができる。
以上、本発明のアクチュエータについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のアクチュエータでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。 The actuators 1 to 1B as described above can be suitably applied to, for example, a laser printer, a barcode reader, an optical scanner such as a scanning confocal laser microscope, an imaging display, and the like.
The actuator of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the actuator of the present invention, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, and an arbitrary configuration can be added.

また、前述した第１、２実施形態および参考例では、質量部（または第１の質量部、第２の質量部）の回動軸線を通り支持基板の板面に直角な面に対しほぼ対称な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。また、アクチュエータの中心を通り質量部（または第１の質量部、第２の質量部）の回動軸線に直角な面に対しほぼ対称な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。 In the first and second embodiments and the reference examples described above, the plane is substantially symmetrical with respect to a plane that passes through the rotation axis of the mass section (or the first mass section and the second mass section) and is perpendicular to the plate surface of the support substrate. Although a structure having a simple shape has been described, it may be asymmetric. In addition, the structure has been described that is almost symmetrical with respect to a plane perpendicular to the rotation axis of the mass part (or the first mass part or the second mass part) through the center of the actuator. May be.

また、前述した第１、２実施形態では、第１の弾性連結部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。
また、前述した第１、２実施形態では、第２の弾性連結部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。
また、前述した第３実施形態では、弾性連結部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。 In the first and second embodiments described above, the first elastic coupling portion is described as having one pair. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, two or more pairs.
In the first and second embodiments described above, the second elastic coupling portion is described as having one pair. However, the present invention is not limited to this and may be, for example, two or more pairs.
In the above-described third embodiment, the pair of elastic coupling portions has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, two or more pairs may be used.

また、前述した実施形態では、光反射部が質量部または第２の質量部の上面（対向基板とは逆側の面）に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。
また、前述した実施形態では静電駆動方式により駆動するものについて説明したが、これに限定されない。例えば、２自由度振動系を有するアクチュエータの駆動方式としては、第１の質量部を回動させ、これに伴い、第２の弾性連結部を捩り変形させながら、第２の質量部を回動させることができるものであれば、前述したものに限定されず、例えば、圧電素子を用いた駆動方式であってもよい。また、１自由度振動系を有するアクチュエータの駆動方式としては、弾性連結部を捩り変形させながら、質量部を回動させることができるものであれば、前述したものに限定されず、例えば、圧電素子を用いた駆動方式であってもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the light reflecting portion is provided on the upper surface (the surface opposite to the counter substrate) of the mass portion or the second mass portion has been described. The structure provided may be sufficient and the structure provided in both surfaces may be sufficient.
Moreover, although what was driven by the electrostatic drive system was demonstrated in embodiment mentioned above, it is not limited to this. For example, as a driving method for an actuator having a two-degree-of-freedom vibration system, the second mass unit is rotated while the first mass unit is rotated and the second elastic coupling unit is twisted and deformed accordingly. However, the driving method using a piezoelectric element may be used, for example. The driving method of the actuator having a one-degree-of-freedom vibration system is not limited to the above-described one as long as the mass portion can be rotated while twisting and deforming the elastic coupling portion. A driving method using an element may be used.

本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment of the actuator of this invention. 図１中のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図１に示すアクチュエータの第２の質量部と第２の弾性連結部との連結状態を説明するための部分拡大斜視図である。FIG. 3 is a partially enlarged perspective view for explaining a connection state between a second mass portion and a second elastic connection portion of the actuator shown in FIG. 1. 図１に示すアクチュエータの電極の配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of the electrode of the actuator shown in FIG. 印加する交流電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the alternating voltage to apply. 印加した交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部の共振曲線を示すグラフある。It is a graph which shows the frequency of the applied alternating voltage, and the resonance curve of a 1st mass part and a 2nd mass part. 図１に示すアクチュエータの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the actuator shown in FIG. 図１に示すアクチュエータの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the actuator shown in FIG. 本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the actuator of this invention. 図９に示すアクチュエータの第２の質量部と第２の弾性連結部との連結状態を説明するための部分拡大斜視図である。FIG. 10 is a partially enlarged perspective view for explaining a connection state between a second mass part and a second elastic connection part of the actuator shown in FIG. 9. 参考例のアクチュエータを示す平面図である。It is a top view which shows the actuator of a reference example . 図１１中のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG.

Explanation of symbols

１、１Ａ、１Ｂ……アクチュエータ２、２Ａ、２Ｂ……基体２１、２２……第１の質量部２３、２４……支持部２５……第２の質量部２５Ｂ……質量部２５１、２５１Ｂ……光反射部２６、２７……第１の弾性連結部２８、２９……第２の弾性連結部２８Ｂ、２９Ｂ……弾性連結部２８１、２８１Ａ、２８１Ｂ、２８２、２８２Ａ、２８２Ｂ、２９１、２９１Ａ、２９１Ｂ、２９２、２９２Ａ、２９２Ｂ……分岐部３、３Ｂ……対向基板３０……空間３１……開口部３２、３２Ｂ……電極５……シリコン基板５１……凹部６……金属マスク７……レジストマスク９……シリコン基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B ... Actuator 2, 2A, 2B ... Base | substrate 21, 22 ... 1st mass part 23, 24 ... Support part 25 ... 2nd mass part 25B ... Mass part 251, 251B ... ... light reflection part 26, 27 ... 1st elastic connection part 28, 29 ... 2nd elastic connection part 28B, 29B ... elastic connection part 281,281A, 281B, 282,282A, 282B, 291,291A, 291B, 292, 292A, 292B ... Branch part 3, 3B ... Counter substrate 30 ... Space 31 ... Opening part 32, 32B ... Electrode 5 ... Silicon substrate 51 ... Recess 6 ... Metal mask 7 ... Resist mask 9 …… Silicon substrate

Claims

A first mass part;
A support part for supporting the first mass part;
A first elastic connecting portion that connects the support portion and the first mass portion so that the first mass portion can be rotated with respect to the support portion;
A second mass part having a substantially plate shape;
A second elastic connecting portion for connecting the first mass portion and the second mass portion so that the second mass portion can be rotated with respect to the first mass portion; And
The first mass portion is rotated while torsionally deforming the first elastic connecting portion, and the second mass portion is rotated while twisting and deforming the second elastic connecting portion accordingly. An actuator configured to cause
The second elastic coupling portion has two branch portions branched from the middle thereof and connected to the second mass portion at positions facing each other via a rotation center axis of the second mass portion. And
Each of the branch portions includes a buffer portion configured by a low spring constant portion having a lower spring constant than a spring constant of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion .

2. The actuator according to claim 1 , wherein the second mass portion is provided with a light reflecting portion on a plate surface thereof.

Each bifurcation in the distal end side than the intermediate point between the distal end from said second mass of the rotational axis and the pivoting central axis, connected to said second mass The actuator according to claim 1 or 2 .

It said second elastic connecting portions, via said second mass, a pair provided on both sides of claims 1 to 3 second elastic connecting portions of said pair having a respective said branch portion The actuator according to any one of the above.

The actuator according to any one of claims 1 to 4 , wherein a cross-sectional area of the buffer portion is smaller than a cross-sectional area of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion.

The cross-sectional area of the buffer portion is A, the cross-sectional area of the portion other than the branch portion of the second elastic connecting portions when the B, 1/4 <to claim 5 satisfying A / B <1 relationship The actuator described.

The actuator according to any one of claims 1 to 6 , wherein a thickness of the buffer portion is smaller than a thickness of a portion other than the branch portion of the second elastic coupling portion.

The buffer unit, the actuator according to any one to seventh claims 1 forms a plurality of times bent shape.