JP2004009261A - 電磁アクチュエータ、電磁アクチュエータを用いた光偏向器、及び光偏向器を用いた画像表示装置、画像形成装置、並びにその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定な駆動、駆動の微妙な調整等が可能な制御性に優れた電磁アクチュエータである。
【解決手段】電磁アクチュエータは、可動板１０９と、可動板１０９を回転中心の周りで揺動可能に支持する弾性支持部１０７と、弾性支持部１０７を支持する支持基板１０１と、可動板１０９を揺動させる揺動手段とを備える。揺動手段は、可動板１０９に敷設された可動コア１０６と、支持基板１０１の表面に設置されるコア部１０４ａにコイル１０５ａを周回させた第一固定コア１０２ａと、支持基板１０１の裏面に設置されるコア部１０４ｂにコイルを周回させた第二固定コア１０２ｂとを含み、第一固定コア１０２ａと第二固定コア１０２ｂとのそれぞれは、可動コア１０６と空隙を介して磁気的に結合している。
【選択図】　　　図１

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、電磁アクチュエータを用いた光偏向器、及び光偏向器を用いた画像表示装置、画像形成装置、並びにその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体プロセスを利用して、シリコン等の基板上に電磁アクチュエータを作製する試みがなされている。電磁アクチュエータを半導体プロセスを用いて作製すると、固定子と可動子と電磁コイルとを一括で作製でき、接合や接着をする工程が不要であり、固定子と可動子と電磁コイルとを高精度にアライメントできる。また、一度に大量に作製可能な為、低コスト化が見込める。
【０００３】
基板上に作製される電磁アクチュエータの応用例の一つとして光偏向器がある。光偏向器はレーザビームプリンタ等の画像形成装置やヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置や、バーコードリーダ等の画像入力装置に用いられる。
【０００４】
基板上に作製される電磁アクチュエータを光偏向器に応用した例として、特開２０００−２３５１５２号公報に開示のものがある。図１０は、特開２０００−２３５１５２号公報に実施例の１つとして記載されている光偏向器を示す上面図である。これは、トーションビーム光偏向器であり、レーザ光を２次元走査する偏向器として用いられる。このトーションビーム光偏向器は、内側のｙ軸方向偏向部１００３と外側のｘ軸方向偏向部１００４とから構成されている。内側のｙ軸方向偏向部１００３は、溝部１００２を有する基板１００１と、軸部１００５によって揺動可能に支持され表面に硬磁性を示す薄膜が成膜されている可動板１００６と、可動板１００６を揺動させる一対の薄膜電磁石部１００７と、可動板１００６上に設けられたミラー１００８から構成されている。可動板１００６と薄膜電磁石部１００７の形成面は厚み方向に僅かにずらしてある。薄膜電磁石部１００７にｙ軸方向偏向部１００３の構造的な共振周波数である６０ｋＨｚの交流を通電することで生じる磁界と、可動板１００６に形成された硬磁性薄膜に生ずる磁界との間に生ずるクーロン力で可動板１００６を揺動させ、照射された光をミラー１００８により偏向させる。機械的な共振を利用した駆動方法のため、低消費電力を実現することができる。外側のｘ軸方向偏向部１００４は、ｙ軸方向偏向部１００３と同様の構造であり、駆動方法も同様である。この光偏向器の駆動周波数は６０ｋＨｚ（ｙ軸）、６０Ｈｚ（ｘ軸）、可動板１００６の変形角度は±１３．６７°（ｙ方向）である。
【０００５】
また、半導体プロセスと永久磁石を用いて電磁アクチュエータの小型化を試み、これを光偏向器に応用したものもある。永久磁石を用いることで比較的容易に磁界を形成でき、可動子の軽量化を図ることで高速動作が期待できる。その一例として、特開平７−１７５００５号公報に開示されたものがある。図１１は、特開平７−１７５００５号公報に実施例の１つとして記載されている光偏向器を示す上面図である。この光偏向器は、ミラーを有する平板状の可動板が２つのねじりバネにより、基板に対して揺動可能に支持されている。図１１において、８０１はガルバノミラー、８０２はシリコン基板、８０３は上側ガラス、８０４は下側ガラス、８０５は可動板、８０６はねじりバネ、８０７は平面コイル、８０８は全反射ミラー、８０９はコンタクトパッド、８１０Ａ，８１０Ｂ，８１１Ａ，８１０Ｃは永久磁石をそれぞれ示している。前記可動板８０５には、周縁部に、通電により磁界を発生する駆動用平面コイル８０７が敷設されており、前記ねじりバネ８０６の軸方向と平行な前記駆動平面コイルの両側部分のみに静磁界を与えるよう、半導体基板の上下面に、互いに対をなす永久磁石８１０Ａ，８１０Ｂ；８１１Ａ，８１０Ｃが上下ガラス基板８０３，８０４を介して設置されている。この光偏向器では、駆動用平面コイル８０７に通電し、平面コイル８０７を流れる電流と永久磁石８１０Ａ，８１０Ｂ；８１１Ａ，８１０Ｃによる磁束密度の方向により、フレミングの左手の法則に従った方向にローレンツ力Ｆ（不図示）が働き、可動板８０５を揺動させるモーメントが発生する。可動板８０５が揺動すると、ねじりバネ８０６のバネ剛性により、バネ反力Ｆ’（不図示）が発生する。平面コイル８０７に流す電流を交流として連続的に反復動作すれば、光反射面を有する可動板８０５が揺動し、これにより反射光が走査される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光偏向器は何れも以下に示すような問題点を有している。
図１０に示した特開２０００−２３５１５２号公報の光偏向器においては、高速動作を実現しているが、薄膜電磁石部１００７を構成するコアがスパッタで成膜される薄膜であるため、断面積を大きくすることには限界がある。そのため、薄膜電磁石部１００７に大きな電流を流すと磁束が飽和することは必至であり、変形角度をさらに大きくすることが難しい。また、可動板１００６と薄膜電磁石部１００７の形成面の厚み方向のずれが僅かであり、この点からも変形角度をさらに大きくすることが難しい。さらに、可動板１００６に対してクーロン力が発生するのは、主に１つの揺動方向のみであり、逆の揺動方向への駆動は軸部１００５のバネ反力に依っている。そのため、２つの揺動方向に対して安定に駆動することが難しい。
【０００７】
図１１に示した特開平７−１７５００５号公報の光偏向器においては、光を走査する際の光の振れ角を大きくしようとすると、上下ガラス基板８０３，８０４と可動板８０５との距離を大きくしなければならない。そのため、永久磁石８１０Ａ，８１０Ｂ；８１１Ａ，８１０Ｃと駆動用平面コイル８０７との相対的な距離が大きくなり、そうなると、平面コイル８０７における磁束密度は小さくなり、駆動に大きな電流を必要とすることになる。また、静磁界を与えるために、永久磁石８１０Ａ，８１０Ｂ；８１１Ａ，８１０Ｃを基板外に設置する必要があり、更なる小型化を図ることは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の技術における問題を解決し、制御性に優れた、すなわち安定な駆動、駆動の微妙な調整等が可能な電磁アクチュエータ、電磁アクチュエータを用いた光偏向器、及び光偏向器を用いた画像表示装置、画像形成装置、並びにその製法を提供することにある。大きな変位が可能で高速動作が可能であり、エネルギー効率が高く、安価な電磁アクチュエータを提供することもできる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電磁アクチュエータは、上記課題を解決するものとして、可動板と、可動板を回転中心の周りでの揺動が可能なように支持する弾性支持部と、弾性支持部を支持する支持基板と、可動板を揺動させる揺動手段とを備えた電磁アクチュエータであって、揺動手段は、可動板に敷設された可動コアと、支持基板の表面に設置されるコア部にコイルを周回させた第一固定コアと、支持基板の裏面に設置されるコア部にコイルを周回させた第二固定コアとを含み、第一固定コアと第二固定コアとのそれぞれは、可動コアと空隙を介して磁気的に結合していることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明の光偏向器は、上記課題を解決するものとして、上記電磁アクチュエータを用いた光偏向器であって、可動板は入射光を偏向させる偏向部を有することを特徴とする。偏向部は、例えば、ミラー、レンズ、或いは回折格子を有する。偏向部をミラーで構成する場合、作製が容易で、可動部分の質量が小さい光偏向器を提供できる。偏向部をレンズで構成する場合、偏向角の大きい透過型の光偏向器を提供できると共に、光の入射方向に対して光の偏向範囲を光偏向器の反対側に持って来られるので、装置各部の設計配置上の自由度が高まる。また、偏向部を回折格子で構成する場合は、入射光を複数のビームとして偏向することができる。
【００１１】
これらの構成のように、支持基板の表面及び裏面に、コア部にコイルを周回させた少なくとも１つの固定コアを設置して、各コイルに流す電流を目的に応じて柔軟に変化させることにより、可動コアを有する可動板に対して、可動板の変位角に依らず、可動板の動作を制御するための駆動力を与え続ける様なことも可能であり、制御性良く非常に安定した駆動を実現できる。また、支持基板の両面に固定コアを設置しているため、支持基板の大きさを有効に使用することができる。
【００１２】
上記基本構成に基づいて、以下の様な態様が可能である。
可動コアは、可動板の回転中心から離間して位置する部分を有し得る。エネルギー効率を高くするのには、こうした構成が好適であるが、可動コアは種々の形態で可動板に配置でき、それに応じて固定コアも種々の形態で支持基板の表面及び裏面に設置できる。
【００１３】
第一固定コアと第二固定コアは、支持基板に対して対称な位置に設置され得る。この構成のように、支持基板の表裏で同一の位置に固定コアを設置することで、支持基板の大きさを有効に使用することができ、固定コアが単一の場合と比較して、デバイスの設置面積は大きくならない。
【００１４】
可動板と弾性支持部と支持基板とは、同一部材から形成され得る。この構成のように、可動板と弾性支持部とを同一部材から形成することで、組み立て工程が不要であり、低コストで作製できる。また、可動板と支持基板とのアライメントが不要であり、ロット間のばらつきが少なくなる。
【００１５】
可動コアと第一固定コア及び第二固定コアとは、空隙を介して対向配置され、揺動手段が非動作状態にある中立位置において、支持基板に対して平行であって第一固定コア及び第二固定コアとを支持基板に垂直な方向に二等分する面は、それぞれ、支持基板に対して平行であって可動コアを支持基板に垂直な方向に二等分する面から支持基板に垂直な方向に互いに反対方向に対称的或いは非対称的にずれている様にできる。この構成のように、可動コアと固定コアとを、空隙を介して対向配置し、可動コアを支持基板に垂直な方向に二等分する面と、固定コアを支持基板に垂直な方向に二等分する面とが異なっていることにより、効果的に基板の法線方向に力を発生できる電磁アクチュエータ或いは光偏向器を形成できる。また、可動コアと固定コアそれぞれの対向面の支持基板法線方向のオーバーラップ長さを適切に決定することで、大ストロークかつ大発生力を実現できる。
【００１６】
第一固定コア又は第二固定コアの両端部はそれぞれ対向する向きに配置されている様にできる。また、第一固定コア又は第二固定コアの両端部はそれぞれ同一平面内に配置されている様にもできる。これらの構成のようにすることで、磁束の漏れを低減し、高効率に発生力を得ることが可能である。また、可動コアが強磁性体で形成される場合、発生力は固定コアと可動コア間の空隙のパーミアンスによって決まり、そのため、前者の形態では、可動コアと固定コアとで、トロイダル型のコアを形成することができ、磁束の漏れが極めて少なくなる。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。後者の形態では、可動コアの最も長い辺全てを磁路の幅として構成できるため、効果的に大きな発生力を得ることができる。
【００１７】
第一固定コア及び第二固定コアと可動コアとのそれぞれが凹凸部を有し、第一固定コア及び第二固定コアの凹凸部と可動コアの凹凸部とが、可動板の揺動を許容するようにして空隙を介して互いに噛み合うように配置されている様にできる。この構成のようにすることで、電磁アクチュエータ或いは光偏向器に発生する力が、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或いは光偏向器に比べて制御が極めて容易となる。また、固定コアと可動コアとが接触することなく、ギャップを小さくすることが可能となり、発生する力を大きくできる。
【００１８】
可動板の側面側に少なくとも１つの可動コアが設置されている様にできる。この構成のように、可動板の側面側に可動コアを設置することで、揺動手段の設置位置の自由度が高まり、磁束の漏れの少ない構造を実現できる。そのため、消費電力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、固定コアと可動コアの対向面のずれを大きくとることができ、可動板に対する支持基板垂直方向の発生力が得やすく、大ストロークを実現しやすい。
【００１９】
可動板と弾性支持部との少なくとも何れか一方が単結晶シリコンよりなる様にできる。この構成のようにすることで、弾性支持部の減衰係数が小さくなるため、共振で利用した場合に大きなＱ値を得ることができる。また、金属材料のような繰り返し変形による疲労破壊が起きないので、長寿命の電磁アクチュエータ或いは光偏向器を構成可能となる。
【００２０】
可動コアは強磁性体よりなり得る。また、可動コアは永久磁石よりなり得る。前者の構成のように、可動コアを強磁性体で構成することにより、可動子の制御性の良い電磁アクチュエータ或いは光偏向器を提供できる。また、これは半導体プロセスで作り易い構造である。後者の構成のように、可動コアを永久磁石で構成することにより吸引力と反発力を効果的に利用できるので、エネルギー効率の良い電磁アクチュエータ或いは光偏向器を提供できる。
【００２１】
また、上記構成の第一の光偏向器の支持基板として、上記構成の第二の光偏向器の偏向部を除いた可動板が使用されており、第一の光偏向器の回転中心と第二の光偏向器の回転中心とが互いに直交している光偏向器を構成することもできる。この構成のように、電磁アクチュエータを入れ子構造にすることで、入射光を２次元に偏向できる。
【００２２】
また、上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、上記課題を解決するものとして、光源と、光源から発せられた光を偏向させる上記の光偏向器と、光偏向器により偏向された光が投影される画像表示面とを有することを特徴とする。この構成のように、上記の光偏向器を画像表示装置に応用することで、制御性が良く非常に小型で安価な画像表示装置を提供できる。
【００２３】
また、上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するものとして、光源と、光源から発せられた光を偏向させる上記の光偏向器と、光偏向器により偏向された光が投影される感光性材料とを有することを特徴とする。この構成のように、上記の光偏向器を画像形成装置に応用することで、制御性が良く非常に小型で安価な画像表示装置を提供できる。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明の電磁アクチュエータまたは光偏向器を作製する方法は、上記課題を解決するものとして、基板に溝を形成する工程と、溝に可動コアを形成する工程と、基板を用いて可動板と弾性支持部と支持基板とを形成する工程と、支持基板の表面に第一固定コアを形成する工程と、支持基板の裏面に第二固定コアを形成する工程とを有することを特徴とする。この構成のように電磁アクチュエータまたは光偏向器を作製することで、可動板の側面側に可動コアを、支持基板の表面に第一固定コアを、支持基板の裏面に第二固定コアをそれぞれ容易且つ精度良く作製することができる。また、可動板と弾性支持部とを一度に作製できる。さらに、可動板と支持基板とのアライメントが不要であり、組み立て工程が不要であり、低コストで作製できる。
【００２５】
上記作製方法において、基板を用いて可動板と弾性支持部と支持基板とを形成する工程は、基板の一部を用いて可動板と弾性支持部とを形成することにより基板の他部を用いて支持基板を形成する工程とでき、工程は反応性イオンエッチング、またはアルカリ溶液を用いたエッチングを含んでなされ得る。前者のように、反応性イオンエッチングを行うことで、精度良く、安定して可動板と弾性支持部の形状を形成することができる。後者のように、アルカリ溶液を用いたシリコン結晶面のエッチング速度差による異方性エッチングを行うことで、精度良く、安定して可動板と弾性支持部の形状を形成することができ、また、エッチングレートが反応性イオンエッチングと比較して速いため、時間を短縮でき、コストダウンに繋がる。
【００２６】
また、前記溝に可動コアを形成する工程はメッキによりなされ得る。このように可動コアをメッキで作製することにより、蒸着やスパッタリングと比較して、厚く、高速に可動コアを形成できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２８】
［実施形態１］
図１は本発明による光偏向器の第１の実施形態の構成を示す図である。図１において、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面である。図１において、第一固定子１０２ａは、第一固定コア１０４ａとそれを周回する第一コイル１０５ａとから構成され、基板１０１の表面に固定されている。また、第二固定子１０２ｂは、第二固定コア１０４ｂとそれを周回する第二コイル（不図示）とから構成され、基板１０１の裏面に固定されている。本実施形態の特徴は、第一固定子１０２ａと第二固定子１０２ｂが支持基板１０１に対して対称な位置に固定されていることである。第一固定子１０２ａと第二固定子１０２ｂは、揺動手段の一部分（可動板１０９から離間して位置する部分）を構成する。
【００２９】
第一電流源１０８ａと第一コイル１０５ａ、第二電流源１０８ｂと第二コイル１０５ｂはそれぞれ電気的に直列に接続されている。可動子１０３は、可動板１０９と可動コア１０６と偏向部１１１とから構成され、ねじりばね部１０７により支持基板１０１に対して揺動自由に支持されている。ねじりばね部１０７は弾性支持部を構成しており、可動板１０９を回転中心（ねじりばね部１０７の伸長方向：図１（ａ）の上下方向）の回りでの揺動が可能なように支持している。このねじりばね部１０７を回転中心として、可動板１０９と可動コア１０６と偏向部１１１が一体となって一方向に回転（揺動）する。従って、このねじりばね部１０７を回転中心軸ということができる。このねじりばね部１０７が弾性を有する場合、可動板１０９と可動コア１０６と偏向部１１１が一体となって一方向に回転すると、ねじりばね部１０７がその方向と反対の回転方向に反力を生じ易く、従って揺動（往復運動）が容易となる。尚、可動コア１０６は揺動手段の一部を構成している。揺動手段は、具体的には、この可動コア１０６と固定コア１０４ａ、１０４ｂ及びコイル１０５ａ、１０５ｂから成っており、すなわち揺動手段はそれ自体が揺動するか否かに係らず揺動を生起させるための部材からなるものである。
【００３０】
本実施形態では、１つの可動コア１０６が可動板１０９の側面に設置されている。可動コア１０６は可動板１０９の表面及び裏面に１つずつ配置される構成でもよい。可動コア１０６が設置されている可動板１０９の側面は、可動板１０９の回転中心（揺動中心）から隔てられた最も遠い位置にある。各固定コア１０４ａ、１０４ｂは、両端部において可動コア１０６の側面と対向する対向側面を備えており、該２つの対向端面は可動コア１０６の側面と略平行な同一平面内にある。
【００３１】
揺動手段が非動作状態にある中立位置において、ｘ軸方向に関して第一固定コア１０４ａを二等分する面（ｘ軸方向と直交する面）１３４ａとｘ軸方向に関して第二固定コアを二等分する面（ｘ軸方向と直交する面）１３４ｂは、それぞれ、ｘ軸方向に関して可動コア１０６を二等分する面（ｘ軸方向と直交する面）１３６からｘ軸方向に互いに反対方向にずれているが、そのずれの程度は若干異なっている（図１（ｂ）では対称的にずれているように見えるが、実際にはこの様になっている）。第一固定コア１０４ａと可動コア１０６の対向面間、第二固定コア１０４ｂと可動コア１０６の対向面間には、それぞれ、適当なオーバーラップ長さｘ０が設定されている。
【００３２】
偏向部１１１はミラーやレンズや回折格子等の光学素子で構成される。可動コア１０６は、可動板１０９の支持基板１０１に対して略垂直な面に設置されている。また、支持基板１０１とねじりばね部１０７と可動子１０３とは、半導体プロセスにより、一体で形成されている。第一コイル１０５ａ及び第二コイル１０５ｂは銅やアルミニウムのように低抵抗な金属で構成され、第一固定コア１０４ａ及び第二固定コア１０４ｂとはそれぞれ電気的に絶縁されている。また、第一固定コア１０４ａと第二固定コア１０４ｂと可動コア１０６は、強磁性体であるニッケル、鉄、コバルト、又はその合金等から構成されている。また、第一固定コア１０４ａと第二固定コア１０４ｂ及び第一コイル１０５ａと第二コイル１０５ｂは、それぞれ、それらの間にポリイミドやベンゾシクロブテン等からなる絶縁膜を介在させたり、空中配線を構成することにより、電気的に絶縁されている。
【００３３】
他の構成として、可動コア１０６に永久磁石を用いてもよい。永久磁石はサマリウムコバルト、ネオジウム鉄ボロン等の硬磁性体を着磁した材料から構成され、その磁極の向きはねじりばね部１０７の方向と平行に配置する。この場合、第一コイル１０５ａと第二コイル１０５ｂの巻く方向を逆に構成し、第一コイル１０５ａと第二コイル１０５ｂとを電気的に直列に接続して１つの電流源に繋げた構成による駆動を行うこともできる。なぜなら、この場合、電流の方向がいずれであっても第一固定コア１０４ａと第二固定コア１０４ｂの同側の端部は必ず逆の極性に励磁されるので、永久磁石である可動コア１０６は第一固定コア１０４ａと第二固定コア１０４ｂから、夫々、吸引力と反発力或いは反発力と吸引力を受けてねじりばね部１０７を中心軸として揺動させられるからである。また、この場合、上記中立位置における上記ずれを対称的にしてもよい。なぜなら、可動板１０９を中立位置から始動するに際して、可動コア１０６に固定コアから吸引力と反発力の両方を働かさせられるので、この様に対称的に設計しても始動がスムーズにできるからである。これに対して、可動コア１０６に強磁性体を用いた上記の場合には、可動コア１０６に固定コアから吸引力しか働かさせられないので、始動をスムーズにできる様にする為には上記中立位置におけるずれを非対称的にするのがよい。
【００３４】
次に、図１（ａ）、（ｂ）の構成であって可動コア１０６が強磁性体で構成される場合の揺動運動について説明する。（ｂ）における可動板１０９の反時計回りの揺動を説明する。まず、電流源１０８ａから矢印の方向に第一コイル１０５ａに電流を流すと、第一コイル１０５ａ中に白抜きの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第一固定コア１０４ａ、エアギャップ、可動コア１０６ａ、エアギャップの順に磁気回路を周回し、エアギャップが狭くなる方向（可動コア１０６と第一固定コア１０４ａとのオーバーラップ量を増加させる方向でもある）、つまり、基板１０１の法線方向に、可動コア１０６が第一固定コア１０４ａ側に引き寄せられ、可動子１０３がねじりばね部１０７を中心軸として反時計回りに揺動する。反対に、（ｂ）における可動板１０９の時計回りの揺動は、電流源１０８ｂから第二コイル１０５ｂに電流を流して第二コイル１０５ｂ中に磁束を発生させて生起させる。従って、第一コイル１０５ａ及び第二コイル１０５ｂへの電流を適当に制御すれば、可動子１０３にねじりばね部１０７を中心軸として往復揺動運動させられる。
【００３５】
ここで、この駆動原理について図１を用いて説明する。可動コア１０６と第一固定コア１０４ａ間のエアギャップのパーミアンスＰ_ｇ（ｘ）は、
Ｐ_ｇ＝μ_０ｗ・（ｘ＋ｘ_０）／（２δ）　　　（１）
で与えられる。ここで、μ_０は真空の透磁率、δはエアギャップの距離、ｗは第一固定コア１０４ａの幅、ｘは可動コア１０６の変位、ｘ_０は初期状態（中立位置）のオーバーラップ長さである。
【００３６】
磁気回路を構成する空隙以外のパーミアンスをＰとすると、磁気回路全体のポテンシャルエネルギＷは、
Ｗ＝１／２・（１／Ｐ＋１／Ｐ_ｇ）^−１・（Ｎｉ）^２（２）
で与えられる。ここで、Ｎは第一コイル１０５ａの巻数、ｉは第一コイル１０５ａに流れる電流である。
【００３７】
比透磁率が十分大きな磁性材料で、可動コア１０６と第一固定コア１０４ａを構成すると、Ｐ_ｇと比べＰはほぼ無限大とみなすことができる。したがって、空隙部に生じる発生力Ｆは、
Ｆ＝−ｄＷ／ｄｘ＝−μ_０ｗ／（２δ）・（Ｎｉ）^２（３）
で与えられる。これにより、この構成の光偏向器では、発生力Ｆが、第一コイル１０５ａの巻数Ｎ、電流ｉの２乗に比例することが分かる。
【００３８】
可動コア１０６は、図１のように、可動子１０３においてねじりばね部１０７を中心軸とした回転力が発生する位置に配置されているため、この発生力Ｆにより可動子１０３が揺動する。
【００３９】
一方、可動子１０３が回動することによりねじりばね部１０７が捩じられ、これによって発生するねじりばね部１０７のバネ反力Ｆ’と可動子１０３の変位角ψとの関係は、
ψ＝（（Ｆ’・Ｌ）・ｌ）／（２・Ｇ・Ｉ_ｐ）　　　（４）
で与えられる。ここでＧは横弾性係数、Ｌはねじりばね部１０７の中心軸から力点までの距離、ｌはねじりばね部１０７の長さ、Ｉ_ｐは断面二次極モーメントである。そして、発生力Ｆとバネ反力Ｆ’が釣り合う位置まで可動子１０３が揺動する。したがって、数式（４）のＦ’に数式（３）のＦを代入すれば、可動子１０３の変位角ψは第一コイル１０５ａに流れる電流ｉの２乗に比例することが分かる。
【００４０】
したがって、第一コイル１０５ａに流す電流を制御することにより、反時計回りの揺動について、可動子１０３の変位角ψを制御することができる。同様に、第二コイル１０５ｂに電流を流すことで、時計回りの揺動について、可動子１０３の変位角ψを制御できる。つまり、第一コイル１０５ａ又は第二コイル１０５ｂの何れかまたは両方に、可動子１０３の揺動に合わせて電流を流すことで、可動子１０３の変位角ψによらず、可動子１０３に駆動力を与えることができ、非常に安定した駆動が制御性良く可能となる。こうして、ミラー１１１に入射する光の反射方向を自由に制御でき、連続的に反復動作すれば光走査を行うことができる。可動コア１０６を永久磁石で形成する場合は、互いに反対側からの吸引力と反発力（共にクーロン力）も使えるのでコイルに流す電流量を少なくできる等の違いはあるが、おおまかには同様な駆動原理である。
【００４１】
次に、図１におけるＡ−Ａ’断面を表す図２を用いて作製プロセスの実施形態を説明する。但し、プロセスを分かり易くするために、寸法、とくに上下方向の寸法は誇張して示してある。
【００４２】
先ず、図２（ａ）に示すように、材料が単結晶シリコンである基板１０１（厚さ２００μｍ）に、熱酸化炉等を用いて、二酸化シリコン（マスク）１１０を１μｍ程度成膜し、フッ化水素酸等によるウエットエッチング又はフッ素系ガスによる反応性イオンエッチング等を用いて、両面についてパターニングする。パターニングされた表面の二酸化シリコン１１０をエッチングマスクとして、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いて、基板１０１を表面から５０μｍ程度エッチングして溝１０１’を形成する。
【００４３】
次に、図２（ｂ）に示すように、エッチングマスクとして用いた二酸化シリコン（マスク）１１０をフッ化水素酸等によるウエットエッチング又は反応性イオンエッチングで除去したあと（裏面の二酸化シリコン（マスク）１１０はそのまま）、熱酸化炉、スパッタ、ＣＶＤ等で、二酸化シリコン（絶縁層）を成膜する。その上に電気メッキのシード電極（下）１２３として、チタンを５０Å程度成膜した後、金又は銅等を１０００Å程度、蒸着、スパッタ等で成膜する。その上にフォトレジスト（下）１１５を１５μｍ程度成膜後、パターニングし、メッキのマスクとする。
【００４４】
次に、図２（ｃ）に示すように、電気銅メッキ又は無電解銅メッキを行い、銅を１０μｍ程度成膜し、下配線１２０を形成する。続いて、フォトレジスト（下）１１５を除去し、シード電極（下）１２３（但し露出した部分のみ）を反応性イオンエッチング又はイオンミーリングを用いて除去する。その上に、ポリイミド、ベンゾシクロブテン等の絶縁膜（下）（不図示）を成膜し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の強アルカリ溶液によるウエットエッチング又は反応性イオンエッチング等を用いてパターニングする。パターニングにより、コンタクトホール（下）（不図示）を下配線１２０の端部にコイル１巻について左右１つずつ形成する。
【００４５】
次に、図２（ｄ）に示すように、電気メッキのシード電極（中）１２４として、チタン又はクロム等を５０Å程度成膜した後、金又は銅等を１０００Å程度、蒸着、スパッタ等で成膜する。その上にフォトレジスト（中）１１６を５５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、フォトレジスト（中）１１６に厚膜に適したフォトレジストであるＳＵ−８（ＭＩＣＲＯＣＨＥＭ　ＣＯＲＰ．製）を用いた。
【００４６】
次に、図２（ｅ）に示すように、フォトレジスト（中）１１６を電気メッキのマスクとして、電気メッキ又は無電解メッキを行い、強磁性体である鉄、ニッケル、コバルト、或いはそれらの合金等を成膜して、固定コア１０４ａ及び可動コア１０６ａを形成する。膜厚はオーバーラップ量ｘ_０が０＜ｘ_０＜５０μｍになるようにする。次に、加熱したＮ−メチルピロリドンを用いてフォトレジスト（中）１１６を除去する。そして、シード電極（中）１２４（但し露出した部分のみ）を反応性イオンエッチング又はイオンミーリング等で除去する。
【００４７】
次に、図２（ｆ）に示すように、ポリイミド、ベンゾシクロブテン等の絶縁膜（上）（不図示）を成膜し、パターニングすることでコンタクトホール（上）（不図示）を下配線１２０上のコンタクトホール（下）に対応する位置に形成する。そして、電気メッキのシード電極（上）１２５として、チタンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸着等で成膜する。その上に、フォトレジスト（上）１１７を１５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、フォトレジスト（上）１１７として、膜厚に適したフォトレジストであるＡＺ　Ｐ４６２０（Ｈｏｅｃｈｓｔ製）を用いた。フォトレジスト（上）１１７をマスクとして銅メッキを行い、銅を１０μｍ程度成膜して、上配線１２２を形成する。これにより、上配線１２２と下配線１２０とがコンタクトホール（上）及びコンタクトホール（下）を介して接続されて、第一コイル１０５ａが形成される。尚、上配線１２２の所に描いてある波線は、上配線１２２が螺旋状になっているので同一断面内では上配線１２２のこの部分が紙面垂直方向にずれていることを示す。
【００４８】
次に、図２（ｇ）に示すように、フォトレジスト（上）１１７及びシード電極（上）１２５（但し露出した部分のみ）を除去する。
【００４９】
次に、図３（ａ）に示すように、パターニングされた二酸化シリコン１１０をエッチングマスクとして、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いて、基板１０１を裏面から１００μｍ程度エッチングする。そして、フォトレジスト１１８を１０μｍ程度成膜後、パターニングし、エッチングのマスクとする（ここでは二酸化シリコン１１０はそのままにしてあるが、上記表面上のものの様に除去してもよい）。ここでも、フォトレジスト１１８には、膜厚に適したフォトレジストであるＡＺ　Ｐ４６２０（Ｈｏｅｃｈｓｔ製）を用いた。
【００５０】
次に、図３（ｂ）に示すように、パターニングされたフォトレジスト１１８をエッチングマスクとして、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いて、基板１０１を裏面から５０μｍ程度エッチングして溝１０１”を形成する。その後、フォトレジスト１１８を除去する。
【００５１】
次に、図３（ｃ）に示すように、裏面についても、前記図２（ｃ）〜（ｆ）の工程を行い、固定コア１０４ｂ及び可動コア１０６ｂ等を作製する。
【００５２】
次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト１１９を１０μｍ程度成膜後、パターニングし、エッチングのマスクとする。ここでも、フォトレジスト１１９には、膜厚に適したフォトレジストであるＡＺ　Ｐ４６２０（Ｈｏｅｃｈｓｔ製）を用いた。
【００５３】
次に、図３（ｅ）に示すように、パターニングされたフォトレジスト１１９をエッチングマスクとして、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いて、基板１０１を裏面から１００μｍ程度エッチングすることで、可動板１０９及びねじりばね部（不図示）を形成する。その後、フォトレジスト１１９を除去する。最後に偏向部１１１を可動子１０３上に設置する。
【００５４】
以上の説明では、可動コアが可動板の側面上に形成されているものとしているが、側面上ではなく側面に近接して形成することもできる。例えば、上記図３（ｅ）の工程において基板１０１を貫通するエッチングを行なう際に、可動コアの固定コアに面する側面を露出させずに、即ち該可動コアの側面上にも可動板が存在するようにパターニングすることにより、可動板の側面よりねじりばね部に近い位置に（但し該側面に近接して）可動コアを設置することができる。尚、可動コアは、図１に示すように必ずしも可動板を貫通する必要はなく、図３に示すように可動板の上記溝１０１’、１０１”の底部を適宜の厚さに残存させて、溝内に位置するものとしてもよい。
【００５５】
［実施形態２］
図４は本発明の光偏向器の第２の実施形態を示す上面図である。本実施形態は、固定コア１０４の形状が実施形態１と異なる。即ち、固定コア１０４は両端部において可動コア１０６の両端面と対向する対向端面を備えており、該２つの対向端面は互いに対向する向きに配置されている。固定コア１０４と可動コア１０６との間のエアギャップが可動コア１０６の両端部において形成されており、可動コア１０６と固定コア１０４とでトロイダル型のコアを形成している。その他は、実質的に実施形態１と同じである。
【００５６】
［実施形態３］
図５は本発明の光偏向器の第３の実施形態を示す図である。図５において、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。本実施形態における基本的な構成、駆動方法及び作製方法も前述の実施形態１と実質的に同一である。図５において、第一固定子２０２ａは、第一固定コア２０４ａとそれを周回する第一コイル２０５ａとから構成され、基板２０１の表面に固定されている。また、第二固定子２０２ｂは、第二固定コア２０４ｂとそれを周回する第二コイル（不図示）とから構成され、基板２０１の裏面に固定されている。第一固定子２０２ａと第二固定子２０２ｂは支持基板２０１に対して対称な位置に固定されている。第一固定子２０２ａと第二固定子２０２ｂは、揺動手段の一部分（可動板２０９から離間して位置する部分）を構成する。第一電流源２０８ａと第一コイル２０５ａ、第二電流源２０８ｂと第二コイル（不図示）はそれぞれ電気的に直列に接続されている。可動子２０３は、可動板２０９と可動コア２０６と偏向部２１１とから構成され、ねじりばね部２０７により支持基板２０１に対して揺動自由に支持されている。
【００５７】
図５において、固定コア２０４ａ、２０４ｂと可動コア２０６はくし歯形状を有し、可動コア２０６が可動板２０９の側面に設置されていることを特徴としている。但し、図５では、簡単の為、くし歯の数を少なく表示している。また、固定子２０２ａ、２０２ｂ及び可動子２０３のくし歯の部分の寸法は、例えば、くし歯の長さ２００μｍ、くし歯の幅２５μｍ、くし歯間の空隙２５μｍである。固定子２０２ａ、２０２ｂ及び可動子２０３の夫々におけるくし歯の配列ピッチは、例えば、１００μｍである。固定子２０２ａ、２０２ｂのくし歯を除く部分の寸法Ｓ１及びＳ２の大きさは、例えば、Ｓ１＝８ｍｍ、Ｓ２＝１０ｍｍである。
【００５８】
以上のように構成された本実施形態の光偏向器は、コイル２０５ａ、２０５ｂの何れかまたは両方に、可動子２０３の揺動に合わせて電流を流すことで、可動子２０３の変位角によらず、可動子２０３に駆動力を与えることができ、非常に安定した駆動が可能となる。また、固定コア２０４のくし歯による凹凸部と可動コア２０６のくし歯による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されていることで、固定コア２０４と可動コア２０６が機械的に干渉することが無く、ストロークを大きくとれる。また、可動コア２０６が可動板２０９の側面に設置されているため、固定コア２０４と可動コア２０６の対向面の厚み方向のずれを大きくとることができ、可動子２０３の変形角度を大きくとり易い。また、固定コア２０４と可動コア２０６とで、最大対向面積を大きくすることができ、磁束の漏れの少ない構造が実現でき、エネルギー効率が良い。
【００５９】
［実施形態４］
図６は本発明の光偏向器の第４の実施形態を示す図である。図６において、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。本実施形態における基本的な構成、駆動方法及び作製方法も前述の実施形態１と実質的に同一である。図６において、３０１は支持基板、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄは固定子、３０３は可動子、３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄは固定コア、３０５ａ、３０５ｃはコイル、３０６は可動コア、３０７はねじりばね部、３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄは電流源、３０９は可動板、３１１は偏向部をそれぞれ示している。実施形態４は、支持基板３０１上の一つの可動子３０３に対して、その両側において、表面に２つの対向する固定子３０２ａ、３０２ｃと電流源３０８ｂ、３０８ｃ、裏面に２つの対向する固定子３０２ｂ、３０２ｄと電流源３０８ａ、３０８ｄを配置した構成となっている。固定子３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄのそれぞれは実施形態１に述べた固定子１０２と同一の構成となっている。
【００６０】
可動コア３０６は、可動板３０９の両側（可動板の回転中心の両側）にそれぞれ固定コア３０４ａ〜ｄと対向するように配置されている。また、２つの可動コア３０６は、可動板３０９の側面にねじりばね部３０７と平行に配置されていることを特徴としている。電流源３０８ａ〜ｄは１つのコイル３０５ａ〜ｄにつき１つずつ備えられ、対応するコイル３０５ａ〜ｄに独立して電流を流すことができる。可動子３０３には偏向部３１１が設置されている。
【００６１】
駆動方法は次の様になる。電流源３０８ａ、３０８ｄを用いて、まずコイル３０５ａ、３０５ｄの２つのみに電流を流すと、可動子３０３がねじりばね部３０７を中心軸として反時計回り（図６（ｂ）参照）に揺動し、流す電流を制御することにより、可動子３０３の変位角を制御できる。一方、コイル３０５ｂ、３０５ｃの２つのみに電流を流すと、可動子３０３はねじりばね部３０７を中心軸として時計回りに揺動する。つまり、可動子３０３の揺動に合わせて電流を流すことで、可動子３０３の変位角に依らず、可動子３０３に連続的に駆動力を与えることができ、非常に制御性が良く安定した駆動が可能となる。また、変位センサ（不図示）を用いて、可動子３０３の変位を検知し、電流源３０８ａ〜ｄから流す電流を変化させ、可動子３０３の動きを制御すること（各電流源３０８ａ〜ｄから電流を流すタイミングを調整して可動子３０３の動きを抑制することを含む）も可能である。
【００６２】
以上のように構成された本実施形態の光偏向器は、可動子３０３の揺動に合わせてコイル３０５ａ〜ｄに電流を流すことで、可動子３０３の変位角ψによらず、可動子３０３に適正な駆動力を与えることができ、非常に安定した駆動が可能となる。また、２つの可動コア３０６が可動子３０９の側面に設置されているため、可動板３０９の上下方向及び左右方向の重量バランスが良く、非駆動時に可動板３０９の支持基板３０１に対する傾きを容易に無くすことができる。また、固定コア３０４が可動子３０３の両側に設置されているため、駆動中の可動板３０９の変位に関わらず（即ち、可動子３０３の揺動の位相の如何に係らず）、何れかの固定コア３０４ａ〜ｄから、対応する可動コア３０６に対して電磁力を与えることができ、非常に安定した駆動が可能になる。
【００６３】
［実施形態５］
図７は本発明の光偏向器の実施形態５を説明する上面図である。本実施形態では、前述の実施形態１の光偏向器を２段に形成しており、２次元偏向が可能である（即ち、互いに異なる方向の回転中心の回りでの揺動が可能である）。即ち、本実施形態は２つの光偏向器（大）４２１及び光偏向器（小）４２２を有している。
【００６４】
光偏向器（大）４２１において、第一固定子４０２ａは、第一固定コア４０４ａとそれを周回する第一コイル４０５ａとから構成され、第一基板４０１ａ上に固定されている。また、第二固定子（不図示）は、第二固定コア（不図示）とそれを周回する第二コイル（不図示）とから構成され、基板４０１の裏面に固定されている。第一電流源４０８ａと第一コイル４０５ａ、第二電流源４０８ｂと第二コイルはそれぞれ電気的に直列に接続されている。第一可動子４０３ａ（第二基板４０１ｂでもある）は、第一可動板４０９ａと第一可動コア４０６ａを含み、第一ねじりばね部４０７ａにより第一支持基板４０１ａに対して第１の方向（図７における上下方向）の回りで揺動自由に支持されている。第一可動コア４０６ａは、第一可動板４０９ａの側面に第一固定コア４０４ａ及び第二固定コアと対向するように配置されている。また、第一可動コア４０６ａは、第一可動板４０９ａの側面に第一ねじりばね部４０７ａと平行に設置されている。
【００６５】
光偏向器（小）４２２は、光偏向器（大）４２１の第一可動子４０３ａを支持基板として用いて形成されている（但し、光偏向器（大）４２１の偏向部は除外されている）。即ち、光偏向器（小）４２２においては、第三固定子４０２ｃは、第三固定コア４０４ｃとそれを周回する第三コイル４０５ｃとから構成され、第一可動子４０３ａ上に固定されている。また、第四固定子（不図示）は、第四固定コア（不図示）とそれを周回する第四コイル（不図示）とから構成され、第一可動子４０３ａの裏面に固定されている。第三電流源４０８ｃと第三コイル４０５ｃ、第四電流源４０８ｄと第四コイルはそれぞれ電気的に直列に接続されている。第二可動子４０３ｂは、第二可動板４０９ｂと第二可動コア４０６ｂと偏向部４１１を含み、第二ねじりばね部４０７ｂにより第一可動板４０９ａに対して上記第１の方向と直交する第２の方向（図７における左右方向）の回りで揺動自由に支持されている。第二可動コア４０６ｂは、第二可動板４０９ｂの側面に第三固定コア４０４ｃ及び第四固定コアと対向するように配置されている。また、第二可動コア４０６ｂは、第二可動板４０９ｂの側面に第二ねじりばね部４０７ｂと平行に設置されている。
【００６６】
以上の様に、光偏向器（小）４２２は光偏向器（大）４２１の第一可動子４０３ａ上に配置される入れ子構造となっている。光偏向器（小）４２２の第二可動子４０３ｂ上にはミラー４１１が設置されている。それぞれ２つの電流源４０８を含む２組の電流源は、それぞれが光偏向器（大）４２１と光偏向器（小）４２２とを独立に駆動できる。従って、不図示の半導体レーザ等の光源から発生した光をミラー等からなる光偏向部４１１に当てることで、その反射光を上記第１の方向の回りと第２の方向の回りとで２次元に偏向することができる。
【００６７】
光偏向器（大）４２１及び光偏向器（小）４２２としては、上記実施形態２や実施形態３の光偏向器を用いることもできる。光偏向器（大）４２１及び光偏向器（小）４２２の一方と他方とで、上記実施形態１乃至３のうちの互いに異なる光偏向器を組み合わせて用いてもよい。また、光偏向器４１１として、ミラーの代わりにレンズや回折格子のような光学素子を設置してもよい。
【００６８】
以上のように構成された本実施形態の光偏向器は、エネルギー効率の良い、非常に制御性が良く安定した駆動が可能な２次元光偏向器である。
【００６９】
［実施形態６］
図８は本発明の光偏向器を用いた光学機器である本発明による画像表示装置の基本的な構成を示す模式図である。図８において、５０２はレーザ光源であり、５０３はレンズ或いはレンズ群であり、５０４は書き込みレンズまたはレンズ群であり、５０５は投影面（画像表示面）である。２つのレンズ或いはレンズ群５０３、５０４の間には、光偏向器群５０１が配置されている。光偏向器群５０１は、２つの光偏向器５０１ａ、５０１ｂを備えており、レーザ光源５０２からレンズ或いはレンズ群５０３を経て到来する光が光偏向器５０１ａにより第１方向の回りでの偏向作用を受け、光偏向器５０１ａにより偏向された光が光偏向器５０１ｂにより第１方向と直交する第２方向の回りでの偏向作用を受けて、書き込みレンズまたはレンズ群５０４を経て投影面５０５上へと投影されて画像を形成する。光偏向器５０１ａ、５０１ｂとしては、上記実施形態１乃至３に示された光偏向器を使用することができ、その偏向部としてミラー、レンズ、回折格子等の光学素子を用いられる。
【００７０】
以上の様に、本実施形態の画像表示装置は、光偏向器を偏向方向が互いに直交するように２個配置した光偏向器群５０１を用いており、水平・垂直方向に入射光をラスタスキャンする光スキャナ装置として機能する。ここにおいて、レーザ光源５０２から入射されたレーザ光は、光走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けており、光偏向器群５０１により２次元的に走査されることで、投影面５０５上に画像を形成する。
【００７１】
本実施形態において、光偏向器群５０１として上記実施形態４の光偏向器を使用してもよい。その場合にも、同様な画像表示を行なえる。
【００７２】
［実施形態７］
図９は本発明の光偏向器を用いた光学機器である本発明による画像形成装置の基本的な構成を示す模式図である。図９において、６０２はレーザ光源であり、６０３はレンズ或いはレンズ群であり、６０４は書き込みレンズまたはレンズ群であり、６０６はドラム状感光体（画像表示面）である。２つのレンズ或いはレンズ群６０３、６０４の間には、光偏向器６０１が配置されている。光偏向器６０１としては、上記実施形態１乃至３に示された光偏向器を使用することができ、その偏向部としてミラー、レンズ、回折格子等の光学素子を用いられる。
【００７３】
以上の様に、本実施形態の画像形成装置は、光偏向器によりドラム状感光体６０６の回転中心Ｃと平行な一次元方向に光を走査する光スキャナ装置として機能する。ここにおいて、レーザ光源６０２から入射されたレーザ光は、光走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けており、光偏向器６０１により一次元的に走査される。一方、ドラム状感光体６０６は回転中心Ｃの回りで所要の回転速度で回転している。そして、感光体６０６は図示しない帯電器により表面が一様に帯電されている。従って、光偏向器６０１による走査と感光体６０６の回転とに基づき、感光体６０６の表面に光がパターン状に入射されることになり、その光入射部分と光非入射部分とで静電潜像を形成される。図示しない現像器により、感光体６０６の表面の静電潜像に対応したパターンのトナー像を形成し、これを例えば図示しない用紙に転写・定着することで可視画像を形成することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の電磁アクチュエータ、光偏向器によると、従来の電磁アクチュエータ、光偏向器に比べて、制御性の良い安定な駆動が可能になる。また、本発明の光偏向器を用いて、制御性の良い安定な駆動が可能な画像表示装置、画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の光偏向器の実施形態１を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態１の作製プロセスを説明する断面図である。
【図３】図３は図２の作製プロセスに続く実施形態１の作製プロセスを説明する断面図である。
【図４】図４は本発明の光偏向器の実施形態２を説明する上面図である。
【図５】図５は本発明の光偏向器の実施形態３を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図６】図６は本発明の光偏向器の実施形態４を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図７】図７は本発明の光偏向器の実施形態５を説明する上面図である。
【図８】図８は本発明の画像表示装置の実施形態を説明する模式図である。
【図９】図９は本発明の画像形成装置の実施形態を説明する模式図である。
【図１０】図１０は第１の従来技術を説明する上面図である。
【図１１】図１１は第２の従来技術を説明する上面図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１：支持基板
１０１’、１０１”：溝
１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４０２ａ：第一固定子
１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ：第二固定子
３０２ｃ、４０２ｃ：第三固定子
３０２ｄ：第四固定子
１０３、２０３、３０３、４０３ａ、４０３ｂ：可動子（第１可動子、第２可動子）
１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ：第一固定コア
１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ：第二固定コア
３０４ｃ、４０４ｃ：第三固定コア
３０４ｄ：第四固定コア
１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ、４０５ａ：第一コイル
３０５ｃ、４０５ｃ：第三コイル
１０６、１０６、２０６、３０６、４０６ａ、４０６ｂ：可動コア（第１コア、第２コア）
１０７、２０７、３０７、４０７ａ、４０７ｂ：ねじりばね部（第１ねじりばね部、第２ねじりばね部）
１０８ａ、２０８ａ、３０８ａ、４０８ａ：第一電流源
１０８ｂ、２０８ｂ、３０８ｂ、４０８ｂ：第二電流源
１０８ｃ、２０８ｃ、３０８ｃ、４０８ｃ：第三電流源
１０８ｄ、２０８ｄ、３０８ｄ、４０８ｄ：第四電流源
１０９、２０９、３０９：可動板
１１０：二酸化シリコン（マスク）
１１１、２１１、３１１、４１１：ミラー（偏向部）
１１５：フォトレジスト（下）
１１６：フォトレジスト（中）
１１７：フォトレジスト（上）
１１８、１１９：フォトレジスト
１２０：下配線
１２２：上配線
１２３：シード電極（下）
１２４：シード電極（中）
１２５：シード電極（上）
１３４ａ、１３４ｂ、１３６：面
４２１：光偏向器（大）
４２２：光偏向器（小）
５０１（５０１ａ、５０１ｂ）：光偏向器群
５０２、６０２：レーザ光源
５０３、６０３：レンズ或いはレンズ群
５０４、６０４：書き込みレンズまたはレンズ群
５０５：投影面
６０１：光偏向器
６０６：感光体
８０１：ガルバノミラー
８０２：シリコン基板
８０３：上側ガラス
８０４：下側ガラス
８０６：ねじりバネ
８０７：平面コイル
８０８：全反射ミラー
８０９：コンタクトパット
８１０Ａ、８１０Ｂ、８１１Ａ、８１０Ｃ：永久磁石
１００２：溝部
１００３：ｙ軸方向偏向部
１００４：ｘ軸方向偏向部
１００５：軸部
１００７：薄膜電磁石部
１００８：ミラー

Claims (21)

1. 可動板と、前記可動板を回転中心の周りでの揺動が可能なように支持する弾性支持部と、前記弾性支持部を支持する支持基板と、前記可動板を揺動させる揺動手段とを備えた電磁アクチュエータであって、
   前記揺動手段は、前記可動板に敷設された可動コアと、前記支持基板の表面に設置されるコア部にコイルを周回させた第一固定コアと、前記支持基板の裏面に設置されるコア部にコイルを周回させた第二固定コアとを含み、
   前記第一固定コアと前記第二固定コアとのそれぞれは、前記可動コアと空隙を介して磁気的に結合していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記可動コアは、前記可動板の回転中心から離間して位置する部分を有す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。
3. 前記第一固定コアと前記第二固定コアとが、前記支持基板に対して対称な位置に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記可動板と前記弾性支持部と前記支持基板とが、同一部材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記可動コアと前記第一固定コア及び第二固定コアとが、それぞれ空隙を介して対向配置され、前記揺動手段が非動作状態にある中立位置において、前記支持基板に対して平行であって前記第一固定コア及び前記第二固定コアとを前記支持基板に垂直な方向に二等分する面は、それぞれ、前記支持基板に対して平行であって前記可動コアを前記支持基板に垂直な方向に二等分する面から前記支持基板に垂直な方向に互いに反対方向にずれていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記第一固定コア又は前記第二固定コアの両端部がそれぞれ対向する向きに配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁アクチュエータ。
7. 前記第一固定コア又は前記第二固定コアの両端部がそれぞれ同一平面内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁アクチュエータ。
8. 前記第一固定コア及び第二固定コアと前記可動コアとのそれぞれが凹凸部を有し、前記第一固定コア及び第二固定コアの凹凸部と前記可動コアの凹凸部とが、前記可動板の揺動を許容するようにして空隙を介して互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
9. 前記可動板の側面側に少なくとも１つの前記可動コアが設置されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記可動板と前記弾性支持部との少なくとも何れか一方が単結晶シリコンよりなることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
11. 前記可動コアが強磁性体よりなることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
12. 前記可動コアが永久磁石よりなることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
13. 請求項１乃至１２の何れかに記載の電磁アクチュエータを用いた光偏向器であって、前記可動板は入射光を偏向させる偏向部を有することを特徴とする光偏向器。
14. 前記偏向部がミラー、レンズ、或いは回折格子を有することを特徴とする請求項１３に記載の光偏向器。
15. 請求項１３または１４に記載の第一の光偏向器の前記支持基板として、請求項１３または１４に記載の第二の光偏向器の前記偏向部を除いた前記可動板が使用されており、前記第一の光偏向器の前記回転中心と前記第二の光偏向器の前記回転中心とが互いに直交していることを特徴とする光偏向器。
16. 光源と、前記光源から発せられた光を偏向させる請求項１３乃至１５の何れかに記載の光偏向器と、前記光偏向器により偏向された光が投影される画像表示面とを有することを特徴とする画像表示装置。
17. 光源と、前記光源から発せられた光を偏向させる請求項１３乃至１５の何れかに記載の光偏向器と、前記光偏向器により偏向された光が投影される感光性材料とを有することを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１乃至１２の何れかに記載の電磁アクチュエータまたは請求項１３乃至１５の何れかに記載の光偏向器を作製する方法であって、基板に溝を形成する工程と、前記溝に前記可動コアを形成する工程と、前記基板を用いて前記可動板と前記弾性支持部と前記支持基板とを形成する工程と、前記支持基板の表面に第一固定コアを形成する工程と、前記支持基板の裏面に第二固定コアを形成する工程とを有することを特徴とする電磁アクチュエータまたは光偏向器の作製方法。
19. 前記基板を用いて前記可動板と前記弾性支持部と前記支持基板とを形成する工程は、前記基板の一部を用いて前記可動板と前記弾性支持部とを形成することにより前記基板の他部を用いて前記支持基板を形成する工程であり、該工程は反応性イオンエッチングを含んでなされることを特徴とする請求項１８に記載の電磁アクチュエータまたは光偏向器の作製方法。
20. 前記基板を用いて前記可動板と前記弾性支持部と前記支持基板とを形成する工程は、前記基板の一部を用いて前記可動板と前記弾性支持部とを形成することにより前記基板の他部を用いて前記支持基板を形成する工程であり、該工程はアルカリ溶液を用いたエッチングを含んでなされることを特徴とする請求項１８に記載の電磁アクチュエータまたは光偏向器の作製方法。
21. 前記溝に前記可動コアを形成する工程はメッキによりなされることを特徴とする請求項１８乃至２０の何れかに記載の電磁アクチュエータまたは光偏向器の作製方法。

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