JP2002010612A - 電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器 - Google Patents
電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】磁束の漏れを少なくして消費電力を少なくする
ことができ、エネルギー効率を向上させることが可能と
なり、また発生力を大きくすることが可能となる電磁ア
クチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電
磁アクチュエータを用いた光偏向器を提供する。 【解決手段】電磁アクチュエータにおいて、前記固定子
がコア部にコイルを周回させた固定コアによって形成さ
れ、かつ前記可動子がコア部にコイルを周回させた可動
コアによって形成されると共に、これら固定コアと可動
コアとを空隙を介して磁気的に結合し、前記固定コアま
たは前記可動コアのコア部に周回させた少なくともいず
れか一方のコイルに、電流印加手段を介して通電して前
記固定子に対して前記可動子が変位するように構成す
る。
ことができ、エネルギー効率を向上させることが可能と
なり、また発生力を大きくすることが可能となる電磁ア
クチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電
磁アクチュエータを用いた光偏向器を提供する。 【解決手段】電磁アクチュエータにおいて、前記固定子
がコア部にコイルを周回させた固定コアによって形成さ
れ、かつ前記可動子がコア部にコイルを周回させた可動
コアによって形成されると共に、これら固定コアと可動
コアとを空隙を介して磁気的に結合し、前記固定コアま
たは前記可動コアのコア部に周回させた少なくともいず
れか一方のコイルに、電流印加手段を介して通電して前
記固定子に対して前記可動子が変位するように構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁アクチュエー
タ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュ
エータを用いた光偏向器に関し、特に、従来の電磁アク
チュエータに比べてエネルギー効率が高く、発生力を大
きくすることができるマイクロマシニング技術で作製可
能なマイクロ電磁アクチュエータ及びその作製方法の実
現を目指すものである。
タ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュ
エータを用いた光偏向器に関し、特に、従来の電磁アク
チュエータに比べてエネルギー効率が高く、発生力を大
きくすることができるマイクロマシニング技術で作製可
能なマイクロ電磁アクチュエータ及びその作製方法の実
現を目指すものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロマシニング技術を利用し
て作製されたアクチュエータは、静電力を利用したもの
や、圧電現象を利用したものが主流であった。しかし、
近年、磁性体材料をマイクロマシニング技術で利用する
ことが容易になるにつれ、電磁力を用いたアクチュエー
タも開発されるようになってきている。
て作製されたアクチュエータは、静電力を利用したもの
や、圧電現象を利用したものが主流であった。しかし、
近年、磁性体材料をマイクロマシニング技術で利用する
ことが容易になるにつれ、電磁力を用いたアクチュエー
タも開発されるようになってきている。
【０００３】図１０は、ハードディスクのヘッドの位置
決め用の電磁リニアアクチュエータの例である（米国特
許第５，７２４，０１５号明細書）。図１０のアクチュ
エータは、基板（不図示）上に、コア１００４ａ、１０
０４ｂと、コアを周回するコイル１００５ａ、１００５
ｂが固定されており、可動子１００３が、バネ１００７
で、コア１００４ａ、１００４ｂに対して相対的に可動
できるように支持されている。これらの構造は、マイク
ロマシニング技術で基板上に作製される。
決め用の電磁リニアアクチュエータの例である（米国特
許第５，７２４，０１５号明細書）。図１０のアクチュ
エータは、基板（不図示）上に、コア１００４ａ、１０
０４ｂと、コアを周回するコイル１００５ａ、１００５
ｂが固定されており、可動子１００３が、バネ１００７
で、コア１００４ａ、１００４ｂに対して相対的に可動
できるように支持されている。これらの構造は、マイク
ロマシニング技術で基板上に作製される。
【０００４】このアクチュエータは、コイル１００５ａ
に通電すると、可動子１００３がコア１００４ａに引き
寄せられることで、可動子１００３が図中で左側に変位
する。また逆に、コイル１００５ｂに通電すると、可動
子１００３が図中で右側に変位する。このアクチュエー
タの発生力Ｆ1は、下式で与えられる。
に通電すると、可動子１００３がコア１００４ａに引き
寄せられることで、可動子１００３が図中で左側に変位
する。また逆に、コイル１００５ｂに通電すると、可動
子１００３が図中で右側に変位する。このアクチュエー
タの発生力Ｆ1は、下式で与えられる。
【０００５】ただし、μ0は真空の透磁率、Ｎ1はコイル
の巻数、ｉ1はコイル１００５ａ、ｂに流す電流、ｗ1は
磁極の幅、ｔ1は磁極の厚さ、ｘ1はギヤップの長さであ
る。また、このアクチュエータの変位は、バネ１００７
のバネ定数をｋ1とすると、 の関係から求められる。
の巻数、ｉ1はコイル１００５ａ、ｂに流す電流、ｗ1は
磁極の幅、ｔ1は磁極の厚さ、ｘ1はギヤップの長さであ
る。また、このアクチュエータの変位は、バネ１００７
のバネ定数をｋ1とすると、 の関係から求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うなアクチュエータは、磁束の漏れが大きいため、エネ
ルギー効率が悪いという点に問題があり、また固定子の
みにコイルを設ける構造のため、コイルの巻数に制限が
有り、発生力が弱いという点等に問題があった。そこ
で、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、
磁束の漏れを少なくして消費電力を少なくすることがで
き、エネルギー効率を向上させることが可能となり、ま
た発生力を大きくすることが可能となる電磁アクチュエ
ータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチ
ュエータを用いた光偏向器を提供することを目的とする
ものである。
うなアクチュエータは、磁束の漏れが大きいため、エネ
ルギー効率が悪いという点に問題があり、また固定子の
みにコイルを設ける構造のため、コイルの巻数に制限が
有り、発生力が弱いという点等に問題があった。そこ
で、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、
磁束の漏れを少なくして消費電力を少なくすることがで
き、エネルギー効率を向上させることが可能となり、ま
た発生力を大きくすることが可能となる電磁アクチュエ
ータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチ
ュエータを用いた光偏向器を提供することを目的とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（１８）のように構成した
電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方
法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器を提供する
ものである。 （１）固定子に対して可動子を支持手段によって変位可
能に支持するように構成した電磁アクチュエータであっ
て、前記固定子がコア部にコイルを周回させた固定コア
によって形成され、かつ前記可動子がコア部にコイルを
周回させた可動コアによって形成されると共に、これら
固定コアと可動コアとを空隙を介して磁気的に結合し、
前記固定コアまたは前記可動コアのコア部に周回させた
少なくともいずれか一方のコイルに、電流印加手段を介
して通電して前記固定子に対して前記可動子が変位する
ように構成したことを特徴とする電磁アクチュエータ。 （２）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、電気的に結合されていることを特
徴とする上記（１）に記載の電磁アクチュエータ。 （３）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、相互に異なる磁極となるようにこ
れら各コアに周回されていることを特徴とする上記
（１）または上記（２）に記載の電磁アクチュエータ。 （４）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、同一の磁極となるようにこれら各
コアに周回されていることを特徴とする上記（１）また
は上記（２）に記載の電磁アクチュエータ。 （５）前記固定コアと前記可動コアとを空隙を介して磁
気的に結合する構成が、これら固定コアと可動コアとが
前記磁気的に結合される位置において、前記固定子に対
する前記可動子の変位方向に該固定子及び可動子がそれ
ぞれ凹凸部を有し、これらの凹凸部が互いに空隙を介し
て噛み合うように構成されていることを特徴とする上記
（１）〜（４）のいずれかに記載の電磁アクチュエー
タ。 （６）前記固定子が、基板上に配置されることを特徴と
する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電磁アクチ
ュエータ。 （７）前記固定コアにおいて、前記コイルを周回させた
コア部と前記可動コアと磁気的に結合する凹凸部を有す
るコア部とが、一体形成されていることを特徴とする上
記（５）または上記（６）に記載の電磁アクチュエー
タ。 （８）前記可動コアにおいて、前記コイルを周回させた
コア部、前記固定コアと磁気的に結合する凹凸部を有す
るコア部、及び前記支持手段が、一体形成されているこ
とを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記載の
電磁アクチュエータ。 （９）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を変
位可能に支持する少なくとも一つの平板バネを平行に組
み合わせた平行ヒンジバネであることを特徴とする上記
（１）〜（８）のいずれかに記載の電磁アクチュエー
タ。 （１０）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を
変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネであるこ
とを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の
電磁アクチュエータ。 （１１）前記固定子の凹凸部と前記可動子の凹凸部が、
前記バネの移動方向に平行なくし歯状であることを特徴
とする上記（９）または上記（１０）に記載の電磁アク
チュエータ。 （１２）前記固定コアと前記可動コアとを空隙を介して
磁気的に結合する構成が、これら固定コアと可動コアと
が前記磁気的に結合される位置において、これらコアの
端部が平面部で形成され、これらの平面部が互いに空隙
を介して対向するように構成されていることを特徴とす
る上記（１）または上記（２）に記載の電磁アクチュエ
ータ。 （１３）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を
変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネであるこ
とを特徴とする上記（１２）に記載の電磁アクチュエー
タ。 （１４）ミラー部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１）〜（１３）
のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおける可動子
によって構成されていることを特徴とする光偏向器。 （１５）レンズ部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１）〜（１３）
のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおける可動子
によって構成されていることを特徴とする光偏向器。 （１６）固定子に対して可動子を支持手段によって変位
可能に支持する構成を備え、前記固定子をコア部にコイ
ルを周回させた固定コアによって形成し、かつ前記可動
子がコア部にコイルを周回させた可動コアによって形成
すると共に、これら固定コアと可動コアとを空隙を介し
て磁気的に結合し、前記固定コアまたは前記可動コアの
コア部に周回させた少なくともいずれか一方のコイル
に、電流印加手段を介して通電して前記固定子に対して
前記可動子を変位するようにした電磁アクチュエータの
作製方法であって、基板上にフォトリソグラフィーとメ
ッキとにより可動子と固定子と支持手段を形成する工程
と、前記基板を裏面よりエッチングし、可動子の下部の
基板を除去して該可動子を前記支持手段によって支持す
るようにする形状部を形成する工程と、を少なくとも有
することを特徴とする電磁アクチュエータの作製方法。 （１７）前記基板が、シリコン基板であることを特徴と
する上記（１６）に記載の電磁アクチュエータの作製方
法。 （１８）前記基板を裏面よりエッチングする工程が、前
記シリコン基板を異方性エッチングする工程であること
を特徴とする上記（１７）に記載の電磁アクチュエータ
の作製方法。
成するため、つぎの（１）〜（１８）のように構成した
電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方
法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器を提供する
ものである。 （１）固定子に対して可動子を支持手段によって変位可
能に支持するように構成した電磁アクチュエータであっ
て、前記固定子がコア部にコイルを周回させた固定コア
によって形成され、かつ前記可動子がコア部にコイルを
周回させた可動コアによって形成されると共に、これら
固定コアと可動コアとを空隙を介して磁気的に結合し、
前記固定コアまたは前記可動コアのコア部に周回させた
少なくともいずれか一方のコイルに、電流印加手段を介
して通電して前記固定子に対して前記可動子が変位する
ように構成したことを特徴とする電磁アクチュエータ。 （２）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、電気的に結合されていることを特
徴とする上記（１）に記載の電磁アクチュエータ。 （３）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、相互に異なる磁極となるようにこ
れら各コアに周回されていることを特徴とする上記
（１）または上記（２）に記載の電磁アクチュエータ。 （４）前記固定コアに周回するコイルと前記可動コアに
周回するコイルとが、同一の磁極となるようにこれら各
コアに周回されていることを特徴とする上記（１）また
は上記（２）に記載の電磁アクチュエータ。 （５）前記固定コアと前記可動コアとを空隙を介して磁
気的に結合する構成が、これら固定コアと可動コアとが
前記磁気的に結合される位置において、前記固定子に対
する前記可動子の変位方向に該固定子及び可動子がそれ
ぞれ凹凸部を有し、これらの凹凸部が互いに空隙を介し
て噛み合うように構成されていることを特徴とする上記
（１）〜（４）のいずれかに記載の電磁アクチュエー
タ。 （６）前記固定子が、基板上に配置されることを特徴と
する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電磁アクチ
ュエータ。 （７）前記固定コアにおいて、前記コイルを周回させた
コア部と前記可動コアと磁気的に結合する凹凸部を有す
るコア部とが、一体形成されていることを特徴とする上
記（５）または上記（６）に記載の電磁アクチュエー
タ。 （８）前記可動コアにおいて、前記コイルを周回させた
コア部、前記固定コアと磁気的に結合する凹凸部を有す
るコア部、及び前記支持手段が、一体形成されているこ
とを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記載の
電磁アクチュエータ。 （９）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を変
位可能に支持する少なくとも一つの平板バネを平行に組
み合わせた平行ヒンジバネであることを特徴とする上記
（１）〜（８）のいずれかに記載の電磁アクチュエー
タ。 （１０）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を
変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネであるこ
とを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の
電磁アクチュエータ。 （１１）前記固定子の凹凸部と前記可動子の凹凸部が、
前記バネの移動方向に平行なくし歯状であることを特徴
とする上記（９）または上記（１０）に記載の電磁アク
チュエータ。 （１２）前記固定コアと前記可動コアとを空隙を介して
磁気的に結合する構成が、これら固定コアと可動コアと
が前記磁気的に結合される位置において、これらコアの
端部が平面部で形成され、これらの平面部が互いに空隙
を介して対向するように構成されていることを特徴とす
る上記（１）または上記（２）に記載の電磁アクチュエ
ータ。 （１３）前記支持手段が、前記固定子に対して可動子を
変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネであるこ
とを特徴とする上記（１２）に記載の電磁アクチュエー
タ。 （１４）ミラー部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１）〜（１３）
のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおける可動子
によって構成されていることを特徴とする光偏向器。 （１５）レンズ部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１）〜（１３）
のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおける可動子
によって構成されていることを特徴とする光偏向器。 （１６）固定子に対して可動子を支持手段によって変位
可能に支持する構成を備え、前記固定子をコア部にコイ
ルを周回させた固定コアによって形成し、かつ前記可動
子がコア部にコイルを周回させた可動コアによって形成
すると共に、これら固定コアと可動コアとを空隙を介し
て磁気的に結合し、前記固定コアまたは前記可動コアの
コア部に周回させた少なくともいずれか一方のコイル
に、電流印加手段を介して通電して前記固定子に対して
前記可動子を変位するようにした電磁アクチュエータの
作製方法であって、基板上にフォトリソグラフィーとメ
ッキとにより可動子と固定子と支持手段を形成する工程
と、前記基板を裏面よりエッチングし、可動子の下部の
基板を除去して該可動子を前記支持手段によって支持す
るようにする形状部を形成する工程と、を少なくとも有
することを特徴とする電磁アクチュエータの作製方法。 （１７）前記基板が、シリコン基板であることを特徴と
する上記（１６）に記載の電磁アクチュエータの作製方
法。 （１８）前記基板を裏面よりエッチングする工程が、前
記シリコン基板を異方性エッチングする工程であること
を特徴とする上記（１７）に記載の電磁アクチュエータ
の作製方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本発明の実施の形態においては、上記構
成を適用して、可動子と固定子の両方がコイル及びコア
を有し、可動子と固定子を磁気的に結合するように配置
することで、可動子と固定子の両方で一つのトロイダル
型のコイルを形成することができ、磁束の漏れを少なく
することが可能となる。そのため、消費電流を小さくす
ることができ、エネルギー効率が向上する。また、可動
子と固定子の両方にコイルを設けているため、コイルの
巻数を多くすることができ、発生力を大きくすることが
できる。
いて説明する。本発明の実施の形態においては、上記構
成を適用して、可動子と固定子の両方がコイル及びコア
を有し、可動子と固定子を磁気的に結合するように配置
することで、可動子と固定子の両方で一つのトロイダル
型のコイルを形成することができ、磁束の漏れを少なく
することが可能となる。そのため、消費電流を小さくす
ることができ、エネルギー効率が向上する。また、可動
子と固定子の両方にコイルを設けているため、コイルの
巻数を多くすることができ、発生力を大きくすることが
できる。
【０００９】また、上記構成を適用して、固定コイルと
可動コイルとを電気的に結合することで、電気回路を簡
単にすることができ、作製が容易となる。また、固定子
の凹凸部と前記可動子の凹凸部とが互いに空隙を介して
噛み合うように配置して構成することで、アクチュエー
タに発生する力が、ギャップの２乗に逆比例して減少す
ることがなく、コイルに通電した電流による一定の条件
によって決定することが可能となり、従来の電磁アクチ
ュエータに比べて制御が極めて容易となる。
可動コイルとを電気的に結合することで、電気回路を簡
単にすることができ、作製が容易となる。また、固定子
の凹凸部と前記可動子の凹凸部とが互いに空隙を介して
噛み合うように配置して構成することで、アクチュエー
タに発生する力が、ギャップの２乗に逆比例して減少す
ることがなく、コイルに通電した電流による一定の条件
によって決定することが可能となり、従来の電磁アクチ
ュエータに比べて制御が極めて容易となる。
【００１０】また、上記構成を適用して、電磁アクチュ
エータを基板上に作製することで、固定子と可動子との
空隙を精密に位置決めすることが容易となる。また、コ
ア、固定子、可動子、支持手段等を、一体形成する構成
を採ることで、これらを作製時に一括して作ることが可
能となる。また、支持手段を平行ヒンジバネで構成する
ことで、摩擦やガタの無い直動支持を行うことができ
る。さらに、コイルヘの通電方法を制御することで、引
き合い型及び反発形の両方の電磁アクチュエータを提供
することができる。また、上記した構成の電磁アクチュ
エータを用いて光偏向器を構成することで、マイクロマ
シニングで作製することができ、エネルギー効率が良
く、偏向角を大きくとることができる。
エータを基板上に作製することで、固定子と可動子との
空隙を精密に位置決めすることが容易となる。また、コ
ア、固定子、可動子、支持手段等を、一体形成する構成
を採ることで、これらを作製時に一括して作ることが可
能となる。また、支持手段を平行ヒンジバネで構成する
ことで、摩擦やガタの無い直動支持を行うことができ
る。さらに、コイルヘの通電方法を制御することで、引
き合い型及び反発形の両方の電磁アクチュエータを提供
することができる。また、上記した構成の電磁アクチュ
エータを用いて光偏向器を構成することで、マイクロマ
シニングで作製することができ、エネルギー効率が良
く、偏向角を大きくとることができる。
【００１１】また、上記した電磁アクチュエータの作製
方法を適用して、可動子と固定子と支持手段とを基板上
にフォトリソグラフィーとメッキとにより形成すること
で、組み立てを不要とすることができる。また、高精度
な位置決めが可能となり、可動子と固定子との空隙を極
めて狭くすることが可能である。また、一度に大量に作
製することが可能であり、低コストである。また、基板
にシリコン基板を用いることで、シリコン基板の異方性
エッチングを行うことができ、高精度に基板に開口部を
形成することができる。
方法を適用して、可動子と固定子と支持手段とを基板上
にフォトリソグラフィーとメッキとにより形成すること
で、組み立てを不要とすることができる。また、高精度
な位置決めが可能となり、可動子と固定子との空隙を極
めて狭くすることが可能である。また、一度に大量に作
製することが可能であり、低コストである。また、基板
にシリコン基板を用いることで、シリコン基板の異方性
エッチングを行うことができ、高精度に基板に開口部を
形成することができる。
【００１２】以下に、本発明の実施の形態における電磁
アクチュエータの構成について説明する。図１は本実施
の形態の電磁アクチュエータの典型的な構成例である。
図１において、固定子１０２は固定コア１０４ｂと固定
コイル１０５ｂとから構成されている。基板１０１の上
には、固定子１０２と支持部１０６が固定されている。
可動子１０３は両端を平行ヒンジバネ１０７で保持され
ており、また、平行ヒンジバネ１０７は、支持部１０６
で保持されている。このように構成することにより、可
動子１０３は、基板１０１に対して平行移動自由に弾性
的に支持される。
アクチュエータの構成について説明する。図１は本実施
の形態の電磁アクチュエータの典型的な構成例である。
図１において、固定子１０２は固定コア１０４ｂと固定
コイル１０５ｂとから構成されている。基板１０１の上
には、固定子１０２と支持部１０６が固定されている。
可動子１０３は両端を平行ヒンジバネ１０７で保持され
ており、また、平行ヒンジバネ１０７は、支持部１０６
で保持されている。このように構成することにより、可
動子１０３は、基板１０１に対して平行移動自由に弾性
的に支持される。
【００１３】また、固定子１０２は両端がくし歯状にな
っており、可動子１０３と磁気的に接続されるように配
置されている。さらに、固定コア１０４ｂには固定コイ
ル１０５ｂが、可動コア１０４ａには可動コイル１０５
ａが周回している。固定コイル１０５ｂ、可動コイル１
０５ａ、電流源１０８は直列に接続されており、電流源
１０８により、アクチュエータの動作を制御する。
っており、可動子１０３と磁気的に接続されるように配
置されている。さらに、固定コア１０４ｂには固定コイ
ル１０５ｂが、可動コア１０４ａには可動コイル１０５
ａが周回している。固定コイル１０５ｂ、可動コイル１
０５ａ、電流源１０８は直列に接続されており、電流源
１０８により、アクチュエータの動作を制御する。
【００１４】次に、他の実施形態として、くし形引き合
い型電磁アクチュエータについて説明する。図２はこの
実施形態の動作原理を説明する図である。固定子５０２
と可動子５０３の両端がくし形になっている。また、固
定子５０２は固定コイル５０５ｂと固定コア５０４ｂと
から、可動子５０３は可動コイル５０５ａと可動コア５
０４ａとから構成されている。固定子５０２と可動子５
０３の両方にコイル及びコアが設けられていることを特
徴としている。
い型電磁アクチュエータについて説明する。図２はこの
実施形態の動作原理を説明する図である。固定子５０２
と可動子５０３の両端がくし形になっている。また、固
定子５０２は固定コイル５０５ｂと固定コア５０４ｂと
から、可動子５０３は可動コイル５０５ａと可動コア５
０４ａとから構成されている。固定子５０２と可動子５
０３の両方にコイル及びコアが設けられていることを特
徴としている。
【００１５】電流源５０８と可動コイル５０５ａ、固定
コイル５０５ｂは電気的に直列に接続されている。可動
コア５０４ａはバネ定数ｋのバネ５０７に弾性的に支持
されている。可動コイル５０５ａ及び固定コイル５０５
ｂは銅やアルミニウム等の低抵抗な金属で構成され、可
動コア５０４ａ及び固定コア５０４ｂとは電気的に絶縁
されている。また、可動コア５０４ａ及び固定コア５０
４ｂはニッケル、鉄、パーマロイ等の強磁性体から構成
されている。電流源５０８から可動コイル５０５ａ、固
定コイル５０５ｂに電流を流すと、可動コイル５０５
ａ、固定コイル５０５ｂ中に矢印の方向に磁束が発生す
る。この磁束は、矢印で示した方向に可動コア５０４
ａ、くし歯間のエアギャップ５１０ａ、固定コア５０４
ｂ、くし歯間のエアギャップ５１０ｂの順に磁気回路を
周回し、可動子５０３が固定子５０２に相対的に引き寄
せられる。
コイル５０５ｂは電気的に直列に接続されている。可動
コア５０４ａはバネ定数ｋのバネ５０７に弾性的に支持
されている。可動コイル５０５ａ及び固定コイル５０５
ｂは銅やアルミニウム等の低抵抗な金属で構成され、可
動コア５０４ａ及び固定コア５０４ｂとは電気的に絶縁
されている。また、可動コア５０４ａ及び固定コア５０
４ｂはニッケル、鉄、パーマロイ等の強磁性体から構成
されている。電流源５０８から可動コイル５０５ａ、固
定コイル５０５ｂに電流を流すと、可動コイル５０５
ａ、固定コイル５０５ｂ中に矢印の方向に磁束が発生す
る。この磁束は、矢印で示した方向に可動コア５０４
ａ、くし歯間のエアギャップ５１０ａ、固定コア５０４
ｂ、くし歯間のエアギャップ５１０ｂの順に磁気回路を
周回し、可動子５０３が固定子５０２に相対的に引き寄
せられる。
【００１６】ここで、くし歯間のエアギャップの磁気抵
抗Ｒｇ（ｘ）は、 で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、ｄはエア
ギャップの距離、ｔはくし歯の厚さ、ｎはギャップの
数、ｘは可動子の変位、ｘ0は初期状態のオーバーラッ
プ長さである。また、エアギャップ部以外の部分の磁気
抵抗をＲとすると、磁気回路全体のポテンシャルエネル
ギＷと、エアギャップ部に生じる発生力Ｆは、 となる。ここで、Ｎはコイル５０５ａ、５０５ｂの巻数
の和、ｉはコイル５０５ａ、５０５ｂに流れる電流であ
る。
抗Ｒｇ（ｘ）は、 で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、ｄはエア
ギャップの距離、ｔはくし歯の厚さ、ｎはギャップの
数、ｘは可動子の変位、ｘ0は初期状態のオーバーラッ
プ長さである。また、エアギャップ部以外の部分の磁気
抵抗をＲとすると、磁気回路全体のポテンシャルエネル
ギＷと、エアギャップ部に生じる発生力Ｆは、 となる。ここで、Ｎはコイル５０５ａ、５０５ｂの巻数
の和、ｉはコイル５０５ａ、５０５ｂに流れる電流であ
る。
【００１７】ここで、可動コア５０４ａと固定コア５０
４ｂを、透磁率が真空の透磁率に比べて十分大きい材質
で作製するとすると、Ｒ→０となり、発生力Ｆは、 で与えられる。これより、本発明のアクチュエータで
は、発生力Ｆが、コイルの巻数Ｎの２乗に比例すること
がわかる。実際には、透磁率は無限大にはなり得ないの
で、発生力Ｆは、変位ｘにより変動が生じることになる
が、図１０で示したアクチュエータに比べると、その割
合はごくわずかである。
４ｂを、透磁率が真空の透磁率に比べて十分大きい材質
で作製するとすると、Ｒ→０となり、発生力Ｆは、 で与えられる。これより、本発明のアクチュエータで
は、発生力Ｆが、コイルの巻数Ｎの２乗に比例すること
がわかる。実際には、透磁率は無限大にはなり得ないの
で、発生力Ｆは、変位ｘにより変動が生じることになる
が、図１０で示したアクチュエータに比べると、その割
合はごくわずかである。
【００１８】このとき、アクチュエータの静的な変位
は、バネ力と発生力の釣り合いから、平行ヒンジバネの
バネ定数をｋとすると、 の関係から求められる。また、このくし形引き合い型の
電磁アクチュエータは可動コイル５０５ａまたは固定コ
イル５０５ｂの巻く方向を変更することで、平板反発形
の電磁アクチュエータとして利用することができる。
は、バネ力と発生力の釣り合いから、平行ヒンジバネの
バネ定数をｋとすると、 の関係から求められる。また、このくし形引き合い型の
電磁アクチュエータは可動コイル５０５ａまたは固定コ
イル５０５ｂの巻く方向を変更することで、平板反発形
の電磁アクチュエータとして利用することができる。
【００１９】さらに、他の実施形態である平板引き合い
型の電磁アクチュエータを図３を用いて説明する。図３
において、固定子２０２と可動子２０３の両端が平板に
なっている。また、固定子２０２は固定コイル２０５ｂ
と固定コア２０４ｂとから、可動子２０３は可動コイル
２０５ａと可動コア２０４ａとから構成されている。固
定子２０２と可動子２０３の両方にコイル及びコアが設
けられていることを特徴としている。電流源２０８と、
可動コイル２０５ａと、固定コイル２０５ｂとは電気的
に直列に接続されている。可動子２０３はバネ定数ｋの
バネ２０７に弾性的に支持されている。可動コイル２０
５ａ及び固定コイル２０５ｂは銅やアルミニウム等の低
抵抗な金属で構成され、可動コア２０４ａ及び固定コア
２０４ｂとは電気的に絶縁されている。また、可動コア
２０４ａ及び固定コア２０４ｂはニッケル、鉄、パーマ
ロイ等の強磁性体から構成されている。電流源２０８か
ら可動コイル２０５ａ、固定コイル２０５ｂに電流を流
すと、可動コイル２０５ａ、固定コイル２０５ｂ中に磁
束が発生する。この磁束は、矢印で示した方向に可動コ
ア２０４ａ、平板間のエアギャップ２１０ａ、固定コア
２０４ｂ、平板間のエアギャップ２１０ｂの順に磁気回
路を周回し、可動子２０３が固定子２０２に相対的に引
き寄せられる。
型の電磁アクチュエータを図３を用いて説明する。図３
において、固定子２０２と可動子２０３の両端が平板に
なっている。また、固定子２０２は固定コイル２０５ｂ
と固定コア２０４ｂとから、可動子２０３は可動コイル
２０５ａと可動コア２０４ａとから構成されている。固
定子２０２と可動子２０３の両方にコイル及びコアが設
けられていることを特徴としている。電流源２０８と、
可動コイル２０５ａと、固定コイル２０５ｂとは電気的
に直列に接続されている。可動子２０３はバネ定数ｋの
バネ２０７に弾性的に支持されている。可動コイル２０
５ａ及び固定コイル２０５ｂは銅やアルミニウム等の低
抵抗な金属で構成され、可動コア２０４ａ及び固定コア
２０４ｂとは電気的に絶縁されている。また、可動コア
２０４ａ及び固定コア２０４ｂはニッケル、鉄、パーマ
ロイ等の強磁性体から構成されている。電流源２０８か
ら可動コイル２０５ａ、固定コイル２０５ｂに電流を流
すと、可動コイル２０５ａ、固定コイル２０５ｂ中に磁
束が発生する。この磁束は、矢印で示した方向に可動コ
ア２０４ａ、平板間のエアギャップ２１０ａ、固定コア
２０４ｂ、平板間のエアギャップ２１０ｂの順に磁気回
路を周回し、可動子２０３が固定子２０２に相対的に引
き寄せられる。
【００２０】ここで、平板間のエアギャップ一つの磁気
抵抗はｘ／μ0ｔｗで与えられ、一本の磁路がエアギャ
ップを２回通ることから、平板間のエアギャップ二つの
磁気抵抗Ｒｇ（ｘ）は、 で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、ｔは平板
部の厚さ、ｗは平板部の幅、ｘは可動子の変位、ｘ0は
初期状態のエアギャップの長さである。また、エアギャ
ップ部以外の部分の磁気抵抗をＲとすると、磁気回路全
体のポテンシャルエネルギＷと、エアギャップ部に生じ
る発生力Ｆは、 となる。ここで、Ｎは可動コイル２０５ａと固定コイル
２０５ｂの巻数の和、ｉは可動コイル２０５ａと固定コ
イル２０５ｂに流れる電流である。ここで、可動コア２
０４ａと固定コア２０４ｂを、透磁率が真空の透磁率に
比べて十分大きい材質で作製するとすると、Ｒ→０とな
り、発生力Ｆは、 で与えられる。これより、本実施の形態のアクチュエー
タでは、発生力Ｆが、コイルの巻数Ｎの２乗に比例する
ことがわかる。
抵抗はｘ／μ0ｔｗで与えられ、一本の磁路がエアギャ
ップを２回通ることから、平板間のエアギャップ二つの
磁気抵抗Ｒｇ（ｘ）は、 で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、ｔは平板
部の厚さ、ｗは平板部の幅、ｘは可動子の変位、ｘ0は
初期状態のエアギャップの長さである。また、エアギャ
ップ部以外の部分の磁気抵抗をＲとすると、磁気回路全
体のポテンシャルエネルギＷと、エアギャップ部に生じ
る発生力Ｆは、 となる。ここで、Ｎは可動コイル２０５ａと固定コイル
２０５ｂの巻数の和、ｉは可動コイル２０５ａと固定コ
イル２０５ｂに流れる電流である。ここで、可動コア２
０４ａと固定コア２０４ｂを、透磁率が真空の透磁率に
比べて十分大きい材質で作製するとすると、Ｒ→０とな
り、発生力Ｆは、 で与えられる。これより、本実施の形態のアクチュエー
タでは、発生力Ｆが、コイルの巻数Ｎの２乗に比例する
ことがわかる。
【００２１】このとき、アクチュエータの静的な変位
は、バネ力と発生力の釣り合いから、平行ヒンジバネの
バネ定数をｋとすると、 の関係から求められる。また、この平板引き合い型の電
磁アクチュエータは可動コイル２０５ａまたは固定コイ
ル２０５ｂの巻く方向を変更することで、平板反発形の
電磁アクチュエータとしても利用することができる。
は、バネ力と発生力の釣り合いから、平行ヒンジバネの
バネ定数をｋとすると、 の関係から求められる。また、この平板引き合い型の電
磁アクチュエータは可動コイル２０５ａまたは固定コイ
ル２０５ｂの巻く方向を変更することで、平板反発形の
電磁アクチュエータとしても利用することができる。
【００２２】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図４は本発明の実施例１のリニアアクチュ
エータを説明する図である。図４において、固定子１０
２は固定コア１０４ｂと固定コイル１０５ｂとから構成
されている。基板１０１の上には、固定子１０２と支持
部１０６が固定されている。可動子１０３は両端を平行
ヒンジバネ１０７で保持されており、また、平行ヒンジ
バネ１０７は、支持部１０６で保持されている。このよ
うに構成することにより、可動子１０３は、基板１０１
に対して平行移動自由に弾性的に支持される。
エータを説明する図である。図４において、固定子１０
２は固定コア１０４ｂと固定コイル１０５ｂとから構成
されている。基板１０１の上には、固定子１０２と支持
部１０６が固定されている。可動子１０３は両端を平行
ヒンジバネ１０７で保持されており、また、平行ヒンジ
バネ１０７は、支持部１０６で保持されている。このよ
うに構成することにより、可動子１０３は、基板１０１
に対して平行移動自由に弾性的に支持される。
【００２３】また、固定子１０２は両端がくし歯状にな
っており、可動子１０３と磁気的に接続されるように配
置されている。さらに、固定コア１０４ｂには固定コイ
ル１０５ｂが、可動コア１０４ａには可動コイル１０５
ａが周回している。固定コイル１０５ｂ、可動コイル１
０５ａ、電流源１０８は直列に接続されており、電流源
１０８により、アクチュエータの動作を制御する。
っており、可動子１０３と磁気的に接続されるように配
置されている。さらに、固定コア１０４ｂには固定コイ
ル１０５ｂが、可動コア１０４ａには可動コイル１０５
ａが周回している。固定コイル１０５ｂ、可動コイル１
０５ａ、電流源１０８は直列に接続されており、電流源
１０８により、アクチュエータの動作を制御する。
【００２４】次に、本実施例のアクチュエータの作製方
法について述べる。本実施例では、固定子１０２、可動
子１０３、可動コア１０４ａ、固定コア１０４ｂ、可動
コイル１０５ａ、固定コイル１０５ｂ、支持部１０６、
平行ヒンジバネ１０７をマイクロマシニング技術で作製
した。また、可動コイル１０５ａと固定コイル１０５ｂ
は、コイル下面配線１１４、コイル側面配線１１５、コ
イル上面配線１１６の順番で作製した。
法について述べる。本実施例では、固定子１０２、可動
子１０３、可動コア１０４ａ、固定コア１０４ｂ、可動
コイル１０５ａ、固定コイル１０５ｂ、支持部１０６、
平行ヒンジバネ１０７をマイクロマシニング技術で作製
した。また、可動コイル１０５ａと固定コイル１０５ｂ
は、コイル下面配線１１４、コイル側面配線１１５、コ
イル上面配線１１６の順番で作製した。
【００２５】以下、図５を用いて、さらに詳しく説明す
る。図５の（ａ）〜（ｌ）において、図の左側と右側の
各部分は、それぞれ、図５におけるＡ−Ａ’とＢ−Ｂ’
の各断面図である。まず、基板１０１上に、コイル下面
配線１１４として、銅を蒸着により成膜し、パターニン
グする（図５ａ）。次に、下面配線−コア絶縁層１１７
としてポリイミドを塗布し、パターンニングする（図５
ｂ）。次に、電気メッキを行うための種電極層１１１と
してクロムを蒸着した上に、金を蒸着する（図５ｃ）。
次に、フォトレジスト層１１２を塗布する（図５ｄ）。
本実施例では、厚塗りに適したＳＵ‐８（Ｍｉｃｒｏ
Ｃｈｅｍ製）を使用し、膜厚を３００μｍとする。次
に、フォトレジスト層１１２を、露光および現像し、パ
ターンニングを行う（図５ｅ）。この行程で除去された
部分が、固定子１０２、可動子１０３、可動コア１０４
ａ、固定コア１０４ｂ、支持部１０６、平行ヒンジバネ
１０７、コイル側面配線１１５の雌型となる。次に、種
電極層１１１に電圧を印加しながら、パーマロイ層１１
３の電気メッキを行う（図５ｆ）。
る。図５の（ａ）〜（ｌ）において、図の左側と右側の
各部分は、それぞれ、図５におけるＡ−Ａ’とＢ−Ｂ’
の各断面図である。まず、基板１０１上に、コイル下面
配線１１４として、銅を蒸着により成膜し、パターニン
グする（図５ａ）。次に、下面配線−コア絶縁層１１７
としてポリイミドを塗布し、パターンニングする（図５
ｂ）。次に、電気メッキを行うための種電極層１１１と
してクロムを蒸着した上に、金を蒸着する（図５ｃ）。
次に、フォトレジスト層１１２を塗布する（図５ｄ）。
本実施例では、厚塗りに適したＳＵ‐８（Ｍｉｃｒｏ
Ｃｈｅｍ製）を使用し、膜厚を３００μｍとする。次
に、フォトレジスト層１１２を、露光および現像し、パ
ターンニングを行う（図５ｅ）。この行程で除去された
部分が、固定子１０２、可動子１０３、可動コア１０４
ａ、固定コア１０４ｂ、支持部１０６、平行ヒンジバネ
１０７、コイル側面配線１１５の雌型となる。次に、種
電極層１１１に電圧を印加しながら、パーマロイ層１１
３の電気メッキを行う（図５ｆ）。
【００２６】次に、フォトレジスト層１１２と種電極層
１１１をドライエッチングで除去する（図５ｇ）。次
に、エポキシ樹脂１１９を塗布し、上面を機械的に研磨
して平坦化する（図５ｈ）。次に、可動コア１０４ａ、
固定コア１０４ｂの上面に上面配線−コア絶縁層１１８
としてポリイミドを塗布し、パターニングする（図５
ｉ）。次に、上面配線−コア絶縁層１１８の上面にコイ
ル上面配線１１６として銅を蒸着し、パターンニングす
る（図５ｊ）。次に、エボキシ樹脂１１９を除去する
（図５ｋ）。最後に、基板１０１を裏面から異方性エッ
チングを行い、可動子１０３を支持部１０６のみで支え
るようにする（図５ｌ）。
１１１をドライエッチングで除去する（図５ｇ）。次
に、エポキシ樹脂１１９を塗布し、上面を機械的に研磨
して平坦化する（図５ｈ）。次に、可動コア１０４ａ、
固定コア１０４ｂの上面に上面配線−コア絶縁層１１８
としてポリイミドを塗布し、パターニングする（図５
ｉ）。次に、上面配線−コア絶縁層１１８の上面にコイ
ル上面配線１１６として銅を蒸着し、パターンニングす
る（図５ｊ）。次に、エボキシ樹脂１１９を除去する
（図５ｋ）。最後に、基板１０１を裏面から異方性エッ
チングを行い、可動子１０３を支持部１０６のみで支え
るようにする（図５ｌ）。
【００２７】以上のように構成された本実施例の電磁ア
クチュエータは、可動子と固定子の両方で一つのトロイ
ダル型のコイルを形成し、磁束の漏れが少ないので、エ
ネルギー効率が良い。また、可動子及び固定子にコイル
及びコアを設けているので、コイルの巻数を多くできる
ので、発生力を大きくすることができる。
クチュエータは、可動子と固定子の両方で一つのトロイ
ダル型のコイルを形成し、磁束の漏れが少ないので、エ
ネルギー効率が良い。また、可動子及び固定子にコイル
及びコアを設けているので、コイルの巻数を多くできる
ので、発生力を大きくすることができる。
【００２８】［実施例２］図６は、本発明の実施例２の
反射型光偏向器を説明する概略図である。図６におい
て、固定子３０２は固定コア３０４ｂと固定コイル３０
５ｂとから構成されている。基板３０１の上には、固定
子３０２と支持部３０６が固定されている。可動子３０
３は、両端を平行ヒンジバネ３０７で保持されており、
また平行ヒンジバネ３０７は、支持部３０６で保持され
ている。このように構成することにより、可動子３０３
は、基板３０１に対して平行移動自由に弾性的に支持さ
れる。ミラー３１１は、可動子３０３上に設置されてい
る。また、固定子３０２は両端がくし歯状になってお
り、可動子３０３と磁気的に接続されるように配置され
ている。さらに、固定コア３０４ｂには固定コイル３０
５ｂが、可動コア３０４ａには可動コイル３０５ａが周
回している。可動コイル３０５ａ、固定コイル３０５
ｂ、電流源３０８は直列に接続されており、電流源３０
８により、アクチュエータの動作を制御する。固定子３
０２と可動子３０３には、くし歯状の突起が出ており、
それらは互い違いに噛み合うように配置されている。こ
れらの構造は、実施例１と同様のプロセスで作製するこ
とができる。
反射型光偏向器を説明する概略図である。図６におい
て、固定子３０２は固定コア３０４ｂと固定コイル３０
５ｂとから構成されている。基板３０１の上には、固定
子３０２と支持部３０６が固定されている。可動子３０
３は、両端を平行ヒンジバネ３０７で保持されており、
また平行ヒンジバネ３０７は、支持部３０６で保持され
ている。このように構成することにより、可動子３０３
は、基板３０１に対して平行移動自由に弾性的に支持さ
れる。ミラー３１１は、可動子３０３上に設置されてい
る。また、固定子３０２は両端がくし歯状になってお
り、可動子３０３と磁気的に接続されるように配置され
ている。さらに、固定コア３０４ｂには固定コイル３０
５ｂが、可動コア３０４ａには可動コイル３０５ａが周
回している。可動コイル３０５ａ、固定コイル３０５
ｂ、電流源３０８は直列に接続されており、電流源３０
８により、アクチュエータの動作を制御する。固定子３
０２と可動子３０３には、くし歯状の突起が出ており、
それらは互い違いに噛み合うように配置されている。こ
れらの構造は、実施例１と同様のプロセスで作製するこ
とができる。
【００２９】図７は、本実施例の動作を説明する図であ
る。図７において、３１２は、半導体レーザ、３１３
は、レーザ光を示している。半導体レーザ３１２は、レ
ーザ光３１３がミラー３１１に当たるように配置されて
いる。半導体レーザ３１２は、基板３０１上にあっても
よいし、他の場所にあっても構わない。可動コイル３０
５ａ、固定コイル３０５ｂに通電すると可動子３０３が
固定子３０２に引き寄せられる。図７（ａ）は、可動コ
イル３０５ａ、固定コイル３０５ｂに通電していない時
の様子を示し、図７（ｂ）は、可動コイル３０５ａ、固
定コイル３０５ｂに通電している時の様子を示してい
る。これらより、可動コイル３０５ａ、固定コイル３０
５ｂに通電することにより、レーザ光３１３の向きが変
わる様子がわかる。本実施例の電磁アクチュエータは、
磁束の漏れが少ないので、従来の電磁アクチュエータに
比べて、エネルギー効率が良いという特徴がある。ま
た、可動子及び固定子にコイル及びコアを設けているた
め、コイルの巻数を多くでき、発生力を大きくすること
ができるという特徴がある。それゆえ、本実施例の電磁
アクチュエータを用いることで、エネルギー効率が良
く、偏向角の大きな、マイクロマシニング技術で作製す
ることができる反射型光偏向器を提供することができ
る。
る。図７において、３１２は、半導体レーザ、３１３
は、レーザ光を示している。半導体レーザ３１２は、レ
ーザ光３１３がミラー３１１に当たるように配置されて
いる。半導体レーザ３１２は、基板３０１上にあっても
よいし、他の場所にあっても構わない。可動コイル３０
５ａ、固定コイル３０５ｂに通電すると可動子３０３が
固定子３０２に引き寄せられる。図７（ａ）は、可動コ
イル３０５ａ、固定コイル３０５ｂに通電していない時
の様子を示し、図７（ｂ）は、可動コイル３０５ａ、固
定コイル３０５ｂに通電している時の様子を示してい
る。これらより、可動コイル３０５ａ、固定コイル３０
５ｂに通電することにより、レーザ光３１３の向きが変
わる様子がわかる。本実施例の電磁アクチュエータは、
磁束の漏れが少ないので、従来の電磁アクチュエータに
比べて、エネルギー効率が良いという特徴がある。ま
た、可動子及び固定子にコイル及びコアを設けているた
め、コイルの巻数を多くでき、発生力を大きくすること
ができるという特徴がある。それゆえ、本実施例の電磁
アクチュエータを用いることで、エネルギー効率が良
く、偏向角の大きな、マイクロマシニング技術で作製す
ることができる反射型光偏向器を提供することができ
る。
【００３０】［実施例３］図８は、本発明の実施例２の
透過型光偏向器を説明する概略図である。図８におい
て、固定子４０２は固定コア４０４ｂと固定コイル４０
５ｂとから構成されている。基板４０１の上には、固定
子４０２と支持部４０６が固定されている。可動子４０
３は、両端を平行ヒンジバネ４０７で保持されており、
また平行ヒンジバネ４０７は、支持部４０６で保持され
ている。このように構成することにより、可動子４０３
は、基板４０１に対して平行移動自由に弾性的に支持さ
れる。
透過型光偏向器を説明する概略図である。図８におい
て、固定子４０２は固定コア４０４ｂと固定コイル４０
５ｂとから構成されている。基板４０１の上には、固定
子４０２と支持部４０６が固定されている。可動子４０
３は、両端を平行ヒンジバネ４０７で保持されており、
また平行ヒンジバネ４０７は、支持部４０６で保持され
ている。このように構成することにより、可動子４０３
は、基板４０１に対して平行移動自由に弾性的に支持さ
れる。
【００３１】レンズ４１１は、可動子４０３上に設置さ
れ、レーザ光が透過するようになっている。また、固定
子４０２は両端がくし歯状になっており、可動子４０３
と磁気的に接続されるように配置されている。さらに、
固定コア４０４ｂには固定コイル４０５ｂが、可動コア
４０４ａには可動コイル４０５ａが周回している。可動
コイル４０５ａ、固定コイル４０５ｂ、電流源４０８は
直列に接続されており、電流源４０８により、アクチュ
エータの動作を制御する。固定子４０２と可動子４０３
には、くし歯状の突起が出ており、それらは互い違いに
噛み合うように配置されている。これらの構造は、実施
例２と同様のプロセスで作製することができる。
れ、レーザ光が透過するようになっている。また、固定
子４０２は両端がくし歯状になっており、可動子４０３
と磁気的に接続されるように配置されている。さらに、
固定コア４０４ｂには固定コイル４０５ｂが、可動コア
４０４ａには可動コイル４０５ａが周回している。可動
コイル４０５ａ、固定コイル４０５ｂ、電流源４０８は
直列に接続されており、電流源４０８により、アクチュ
エータの動作を制御する。固定子４０２と可動子４０３
には、くし歯状の突起が出ており、それらは互い違いに
噛み合うように配置されている。これらの構造は、実施
例２と同様のプロセスで作製することができる。
【００３２】図９は、本実施例の動作を説明する図であ
る。図９において、４１２は、半導体レーザ、４１３
は、レーザ光を示している。半導体レーザ４１２は、レ
ーザ光４１３がミラー４１１に当たるように配置されて
いる。半導体レーザ４１２は、基板４０１上にあっても
よいし、他の場所にあっても構わない。可動コイル４０
５ａ、固定コイル４０５ｂに通電すると可動子４０３が
固定子４０２にから遠ざけられる。図９（ａ）は、可動
コイル４０５ａ、固定コイル４０５ｂに通電していない
時の様子を示し、図９（ｂ）は、可動コイル４０５ａ、
固定コイル４０５ｂに通電している時の様子を示してい
る。これらより、可動コイル４０５ａ、固定コイル４０
５ｂに通電することにより、レーザ光４１３の向きが変
わる様子がわかる。本実施例の電磁アクチュエータを用
いることで、エネルギー効率が良く、偏向角の大きな、
マイクロマシニング技術で作製することができる透過型
光偏向器を提供することができる。
る。図９において、４１２は、半導体レーザ、４１３
は、レーザ光を示している。半導体レーザ４１２は、レ
ーザ光４１３がミラー４１１に当たるように配置されて
いる。半導体レーザ４１２は、基板４０１上にあっても
よいし、他の場所にあっても構わない。可動コイル４０
５ａ、固定コイル４０５ｂに通電すると可動子４０３が
固定子４０２にから遠ざけられる。図９（ａ）は、可動
コイル４０５ａ、固定コイル４０５ｂに通電していない
時の様子を示し、図９（ｂ）は、可動コイル４０５ａ、
固定コイル４０５ｂに通電している時の様子を示してい
る。これらより、可動コイル４０５ａ、固定コイル４０
５ｂに通電することにより、レーザ光４１３の向きが変
わる様子がわかる。本実施例の電磁アクチュエータを用
いることで、エネルギー効率が良く、偏向角の大きな、
マイクロマシニング技術で作製することができる透過型
光偏向器を提供することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明の電磁ア
クチュエータによると、従来の電磁アクチュエータに比
べて、磁束の漏れが少ないため、消費電力が少なく、エ
ネルギー効率を向上させることが可能となる。また、本
発明の電磁アクチュエータによると、可動子と固定子の
両方に、コイル及びコアを設けているため、コイルの巻
数が多く、発生力を大きくすることができる。また、本
発明によると、ミラーとミラーに機械的に接続された電
磁アクチュエータからなる反射型光偏向器を、マイクロ
マシニングで作製することができ、偏向角が大きく、エ
ネルギー効率が良い反射型光偏向器を実現することがで
きる。また、本発明によると、レンズとレンズに機械的
に接続された電磁アクチュエータからなる透過型光偏向
器を、マイクロマシニングで作製することができ、偏向
角が大きく、エネルギー効率が良い透過型光偏向器を実
現することができる。
クチュエータによると、従来の電磁アクチュエータに比
べて、磁束の漏れが少ないため、消費電力が少なく、エ
ネルギー効率を向上させることが可能となる。また、本
発明の電磁アクチュエータによると、可動子と固定子の
両方に、コイル及びコアを設けているため、コイルの巻
数が多く、発生力を大きくすることができる。また、本
発明によると、ミラーとミラーに機械的に接続された電
磁アクチュエータからなる反射型光偏向器を、マイクロ
マシニングで作製することができ、偏向角が大きく、エ
ネルギー効率が良い反射型光偏向器を実現することがで
きる。また、本発明によると、レンズとレンズに機械的
に接続された電磁アクチュエータからなる透過型光偏向
器を、マイクロマシニングで作製することができ、偏向
角が大きく、エネルギー効率が良い透過型光偏向器を実
現することができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例を説明する図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施の形態の他の例を説明する図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施の形態の他の例を説明する図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例１のくし形引き合い型電磁アク
チュエータを説明する図である。
チュエータを説明する図である。
【図５】本発明の実施例１の作製方法を説明する図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施例２の反射型光偏向器を説明する
図である。
図である。
【図７】本発明の実施例２の反射型光偏向器の動作を説
明する図である。
明する図である。
【図８】本発明の実施例３の透過型光偏向器を説明する
図である。
図である。
【図９】本発明の実施例３の透過型光偏向器の動作を説
明する図である。
明する図である。
【図１０】従来技術のマイクロ電磁アクチュエータを説
明する図である。
明する図である。
１０１、３０１、４０１：基板 １０２、２０２、５０２、３０２、４０２：固定子 １００３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３：
可動子 １０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ、５０４ａ：
可動コア １０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ：
固定コア １０５ａ、２０５ａ、３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ：
可動コイル １０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ、４０５ｂ、５０５
ｂ、：固定コイル １００４ａ、１００４ｂ：コア １００５ａ、１００５ｂ：コイル ２１０ａ、２１０ｂ、５１０ａ、５１０ｂ：エアギャッ
プ １０６、３０６、４０６：支持部 １０７、３０７、４０７：平行ヒンジバネ ２０７、５０７、１００７：バネ １０８、２０８、３０８、４０８、５０８：電流源 １１１：種電極層 １１２：フォトレジスト層 １１３：パーマロイ層 １１４：コイル下面配線 １１５：コイル側面配線 １１６：コイル上面配線 １１７：下面配線−コア絶縁層 １１８：上面配線−コア絶縁層 １１９：エポキシ樹脂 ３１１：ミラー ３１２：半導体レーザ ３１３：レーザ光 ４１１：レンズ
可動子 １０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ、５０４ａ：
可動コア １０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ：
固定コア １０５ａ、２０５ａ、３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ：
可動コイル １０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ、４０５ｂ、５０５
ｂ、：固定コイル １００４ａ、１００４ｂ：コア １００５ａ、１００５ｂ：コイル ２１０ａ、２１０ｂ、５１０ａ、５１０ｂ：エアギャッ
プ １０６、３０６、４０６：支持部 １０７、３０７、４０７：平行ヒンジバネ ２０７、５０７、１００７：バネ １０８、２０８、３０８、４０８、５０８：電流源 １１１：種電極層 １１２：フォトレジスト層 １１３：パーマロイ層 １１４：コイル下面配線 １１５：コイル側面配線 １１６：コイル上面配線 １１７：下面配線−コア絶縁層 １１８：上面配線−コア絶縁層 １１９：エポキシ樹脂 ３１１：ミラー ３１２：半導体レーザ ３１３：レーザ光 ４１１：レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 26/10 １０５ Ｇ０２Ｂ 26/10 １０５Ｚ Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｚ (72)発明者 八木 隆行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 加藤 貴久 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AB24 AC04 AZ01 AZ08 2H045 AB73 AC01 AF02 5E048 AA08 AB10 AC10 AD07 5H633 BB09 BB11 GG02 GG03 GG04 HH14 JA02
Claims (18)
- 【請求項１】固定子に対して可動子を支持手段によって
変位可能に支持するように構成した電磁アクチュエータ
であって、 前記固定子がコア部にコイルを周回させた固定コアによ
って形成され、かつ前記可動子がコア部にコイルを周回
させた可動コアによって形成されると共に、これら固定
コアと可動コアとを空隙を介して磁気的に結合し、 前記固定コアまたは前記可動コアのコア部に周回させた
少なくともいずれか一方のコイルに、電流印加手段を介
して通電して前記固定子に対して前記可動子が変位する
ように構成したことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 【請求項２】前記固定コアに周回するコイルと前記可動
コアに周回するコイルとが、電気的に結合されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項３】前記固定コアに周回するコイルと前記可動
コアに周回するコイルとが、相互に異なる磁極となるよ
うにこれら各コアに周回されていることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項４】前記固定コアに周回するコイルと前記可動
コアに周回するコイルとが、同一の磁極となるようにこ
れら各コアに周回されていることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項５】前記固定コアと前記可動コアとを空隙を介
して磁気的に結合する構成が、これら固定コアと可動コ
アとが前記磁気的に結合される位置において、前記固定
子に対する前記可動子の変位方向に該固定子及び可動子
がそれぞれ凹凸部を有し、これらの凹凸部が互いに空隙
を介して噛み合うように構成されていることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁アクチュエ
ータ。 - 【請求項６】前記固定子が、基板上に配置されることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁ア
クチュエータ。 - 【請求項７】前記固定コアにおいて、前記コイルを周回
させたコア部と前記可動コアと磁気的に結合する凹凸部
を有するコア部とが、一体形成されていることを特徴と
する請求項５または請求項６に記載の電磁アクチュエー
タ。 - 【請求項８】前記可動コアにおいて、前記コイルを周回
させたコア部、前記固定コアと磁気的に結合する凹凸部
を有するコア部、及び前記支持手段が、一体形成されて
いることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記
載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項９】前記支持手段が、前記固定子に対して可動
子を変位可能に支持する少なくとも一つの平板バネを平
行に組み合わせた平行ヒンジバネであることを特徴とす
る請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁アクチュエ
ータ。 - 【請求項１０】前記支持手段が、前記固定子に対して可
動子を変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネで
あることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記
載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項１１】前記固定子の凹凸部と前記可動子の凹凸
部が、前記バネの移動方向に平行なくし歯状であること
を特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電磁ア
クチュエータ。 - 【請求項１２】前記固定コアと前記可動コアとを空隙を
介して磁気的に結合する構成が、これら固定コアと可動
コアとが前記磁気的に結合される位置において、これら
コアの端部が平面部で形成され、これらの平面部が互い
に空隙を介して対向するように構成されていることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュ
エータ。 - 【請求項１３】前記支持手段が、前記固定子に対して可
動子を変位可能に支持する所定バネ定数を有するバネで
あることを特徴とする請求項１２に記載の電磁アクチュ
エータ。 - 【請求項１４】ミラー部を可動子によって可動するよう
にした光偏向器において、前記可動子が請求項１〜１３
のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータにおける可
動子によって構成されていることを特徴とする光偏向
器。 - 【請求項１５】レンズ部を可動子によって可動するよう
にした光偏向器において、前記可動子が請求項１〜１３
のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータにおける可
動子によって構成されていることを特徴とする光偏向
器。 - 【請求項１６】固定子に対して可動子を支持手段によっ
て変位可能に支持する構成を備え、前記固定子をコア部
にコイルを周回させた固定コアによって形成し、かつ前
記可動子がコア部にコイルを周回させた可動コアによっ
て形成すると共に、これら固定コアと可動コアとを空隙
を介して磁気的に結合し、 前記固定コアまたは前記可動コアのコア部に周回させた
少なくともいずれか一方のコイルに、電流印加手段を介
して通電して前記固定子に対して前記可動子を変位する
ようにした電磁アクチュエータの作製方法であって、 基板上にフォトリソグラフィーとメッキとにより可動子
と固定子と支持手段を形成する工程と、 前記基板を裏面よりエッチングし、可動子の下部の基板
を除去して該可動子を前記支持手段によって支持するよ
うにする形状部を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴とする電磁アクチュエー
タの作製方法。 - 【請求項１７】前記基板が、シリコン基板であることを
特徴とする請求項１６に記載の電磁アクチュエータの作
製方法。 - 【請求項１８】前記基板を裏面よりエッチングする工程
が、前記シリコン基板を異方性エッチングする工程であ
ることを特徴とする請求項１７に記載の電磁アクチュエ
ータの作製方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2000180907A JP3492288B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器 |
| US09/871,637 US6674350B2 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-04 | Electromagnetic actuator, optical scanner and method of preparing electromagnetic actuator |
| EP01114326A EP1164601A3 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-13 | Electromagnetic actuator, its manufacturing method, and optical scanner using the same actuator |
| US10/669,001 US6920681B2 (en) | 2000-06-16 | 2003-09-24 | Method of preparing an electromagnetic actuator using a substrate |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002010612A true JP2002010612A (ja) | 2002-01-11 |
| JP3492288B2 JP3492288B2 (ja) | 2004-02-03 |
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|---|---|---|---|
| JP2000180907A Expired - Fee Related JP3492288B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1164601A3 (ja) |
| JP (1) | JP3492288B2 (ja) |
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| TWI412786B (zh) * | 2010-07-23 | 2013-10-21 | Cheng Uei Prec Ind Co Ltd | 雷射掃描裝置 |
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