JP2005177876A - Microstructure and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロマシンの分野に関するものである。より詳しくは、ねじり軸中心にねじり振動する部材を有するマイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等に関するものである。 The present invention relates to the field of micromachines. More specifically, the present invention relates to a microactuator, a micro optical deflector, and the like that have a member that vibrates in the torsion axis.
近年において半導体デバイスの高集積化に代表されるようにマイクロエレクトロニクスの発展に伴い、様々な機器が高機能化と共に小型化されてきている。マイクロマシンデバイス(例えば、ねじり軸中心にねじり振動する部材を有するマイクロ光偏向器、マイクロ力学量センサ、マイクロアクチュエータ等)を利用した装置も同様で、例えば、光偏向器を用いて光走査を行う、レーザビームプリンタ、ヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置、バーコードリーダ等の入力デバイスの光取り入れ装置等においても高機能化、小型化がなされ、更に、より一層の小型化によって、例えば、持ち運びに容易な形態とした製品への応用が望まれている。さて、このような携帯型製品への応用を筆頭に、マイクロマシンデバイスには、実用への応用に向けて、一層の小型化に加え、外部振動などのノイズに対するねじり振動の安定性や耐衝撃性などの高性能化が特に要求されている。 In recent years, as represented by high integration of semiconductor devices, with the development of microelectronics, various devices have been miniaturized with high functionality. The same applies to an apparatus using a micromachine device (for example, a micro optical deflector having a member that vibrates torsionally in the center of a torsion axis, a micro mechanical quantity sensor, a micro actuator, or the like). For example, optical scanning is performed using the optical deflector. Laser beam printers, image display devices such as head-mounted displays, and light input devices for input devices such as bar code readers are also highly functional and miniaturized, and further miniaturization makes it easy to carry, for example. Application to products in various forms is desired. Now, with the application to such portable products at the top, for micromachine devices, in addition to further miniaturization for practical application, the stability and impact resistance of torsional vibration against noise such as external vibration There is a particular demand for higher performance.
これらの要求に対する提案として、例えば、非特許文献1が開示されている。
For example, Non-Patent
(従来例)
図10は、非特許文献1にて開示された第2の従来例のハードディスクヘッド用ジンバルの上面図である。このジンバルは、ハードディスクヘッド用サスペンションの先端に取り付けられ、磁気ヘッドにロールとピッチの動きを弾性的に許容させるためのものである。ジンバル2020は、内側にロールトーションバー2022、2024で回転自由に支持された支持枠2031を有している。また、支持枠2031の内側には、ピッチトーションバー2026、2028で回転自由に支持されたヘッド支持体2030が形成されている。ロールトーションバー2022、2024とピッチトーションバー2026、2028のねじれの軸(図29の直交する鎖線参照)は、互いに直交しており、それぞれ、ヘッド支持体2030のロールとピッチの動きを担当している。
(Conventional example)
FIG. 10 is a top view of the hard disk head gimbal of the second conventional example disclosed in
図11は、図10中の切断線2006における断面図である。図11に示すように、トーションバー2022の断面形状はT字形状をしており、また、ジンバル2020はリブを有する構造になっている。
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a
図11に示すように、このT字断面を有するトーションバーは、円断面や長方形断面のような断面形状を有するトーションバーと比べて、断面二次極モーメントが小さいわりに、断面二次モーメントが大きいという特徴がある。そのため、比較的ねじれやすい割に、撓みにくいトーションバーを提供できる。つまり、ねじれ方向に十分なコンプライアンスを確保しながら、ねじれの軸に垂直な方向には剛性の高いトーションバーを提供できる。 As shown in FIG. 11, the torsion bar having the T-shaped cross section has a large cross-sectional secondary moment, although the cross-sectional secondary pole moment is small, compared to a torsion bar having a cross-sectional shape such as a circular cross section or a rectangular cross section. There is a feature. For this reason, it is possible to provide a torsion bar that is not easily bent while being relatively easily twisted. That is, it is possible to provide a torsion bar having high rigidity in a direction perpendicular to the torsion axis while ensuring sufficient compliance in the torsion direction.
こうして、このT字断面を有するトーションバーを用いることで、ロール、ピッチ方向に十分なコンプライアンスを持ち、その他の方向には十分な剛性を有し、より小型化が可能なマイクロジンバルを提供できる可能性がある。
しかしながら、上記従来例は以下にのべる問題があった。 However, the conventional example has the following problems.
1.T字形状断面を有するトーションバーは、捩れたときに図11の2050の部分において応力の集中が生じるために壊れやすい。
1. A torsion bar having a T-shaped cross section is fragile due to stress concentration at the
2.T字形状断面を有するトーションバーは、ねじりの中心と重心軸の中心が一致していない。そのため、揺動時にねじれの軸に垂直な方向の加振力を生じてしまう。そのため、駆動時に不要な動きが生じてしまう。 2. In the torsion bar having a T-shaped cross section, the center of torsion and the center of the center of gravity axis do not coincide. Therefore, an excitation force in a direction perpendicular to the torsion axis is generated during the swinging. Therefore, an unnecessary movement occurs during driving.
3.ポリシリコンは、単結晶シリコンに比べて内部損失が大きいため、機械的なQ値が低くなってしまう。そのため、機械的な共振を利用して駆動する際に、振動振幅を大きくできない。また、損失が大きいためエネルギー効率が低い。 3. Since polysilicon has a larger internal loss than single crystal silicon, the mechanical Q value is lowered. Therefore, the vibration amplitude cannot be increased when driving using mechanical resonance. In addition, energy efficiency is low due to large loss.
本発明の目的は、この様な問題点を解決した、軸回りに揺動する部材を有するマイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等に適用できるマイクロマシンないしマイクロ構造体、その製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a micromachine or a micro structure that can be applied to a microactuator having a member that swings around an axis, a micro optical deflector, and the like, and a method for manufacturing the same. .
よって本発明は、支持基板と可動板からなり、該可動板が弾性支持部によって前記支持基板に対してねじり軸を中心にねじり振動自在に支持されているマイクロ構造体であって、前記弾性支持部は、少なくとも2つ以上の貫通孔を有し、該貫通孔は前記ねじり軸方向に配列していることを特徴とするマイクロ構造体を提供する。 Accordingly, the present invention is a microstructure comprising a support substrate and a movable plate, and the movable plate is supported by an elastic support portion so as to be capable of torsional vibration about the torsion axis. The part has at least two or more through holes, and the through holes are arranged in the torsional axis direction.
また、本発明は、シリコン基板の両面にマスク層を成膜する工程、前記マスク層のうち第1の面のマスク層を支持基板、弾性支持部、可動板の外形部分を残して除去すると共に前記弾性支持部の貫通孔の部分のマスク層を除去する工程、前記シリコン基板をドライエッチング加工を行うことにより、前記シリコン基板を支持基板、弾性支持部及び可動板に分離すると共に、前記弾性支持部に貫通孔を形成する工程、前記シリコン基板のマスク層を除去する工程、を含むことを特徴とするマイクロ構造体の製造方法を提供する。 The present invention also includes a step of forming a mask layer on both surfaces of the silicon substrate, and removing the mask layer on the first surface of the mask layer, leaving the outer portions of the support substrate, the elastic support portion, and the movable plate. Removing the mask layer in the through-hole portion of the elastic support portion; performing dry etching on the silicon substrate to separate the silicon substrate into a support substrate, an elastic support portion, and a movable plate; And a step of forming a through hole in the portion, and a step of removing the mask layer of the silicon substrate.
以上説明したように本発明のマイクロ構造体は、前記弾性支持部に、ねじり軸方向に配列された複数の貫通孔を形成することにより、ねじり易く、可動板を並進振動させる方向(ねじり軸に垂直な方向)へはたわみ難い形態とすることができ、外乱などによる不要振動が少ない、安定なねじり振動で駆動するマイクロ構造体とすることが可能となる。 As described above, the microstructure of the present invention is easily twisted by forming a plurality of through holes arranged in the direction of the torsional axis in the elastic support portion, and in the direction in which the movable plate is caused to translate and vibrate (on the torsional axis). It is possible to obtain a micro structure that is driven by stable torsional vibration with less unnecessary vibration due to disturbance or the like.
また、弾性支持部のねじり軸と垂直な断面には、鋭い切欠部分が存在しないため、ねじり振動の際に弾性支持部への応力集中を緩和することができ、弾性支持部の破断を防ぎ、マイクロ構造体を広変位角化(もしくは小型化)、長寿命化することが可能となる。 In addition, since there is no sharp notch in the cross section perpendicular to the torsion axis of the elastic support part, stress concentration on the elastic support part can be relaxed during torsional vibration, preventing breakage of the elastic support part, It is possible to increase the displacement angle (or downsizing) and extend the life of the microstructure.
そのため、大きな偏向角でも小型で、不要振動の少ない、長寿命のマイクロ構造体を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize a micro structure having a long life with a small deflection angle and less unnecessary vibration.
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
(全体の説明、ミラー)
図1は、本発明の第1の実施形態のマイクロ光偏向器の構成を示す斜視図である。図1においてマイクロ光偏向器1は支持基板2に可動板6の両端が2本の弾性支持部3で支持された構造となっている。弾性支持部3は可動板6をC軸(つまり、ねじり軸)を中心に弾性的にE方向にねじれ振動自在に支持するものである。また、弾性支持部3には、図1に示すように、凹部5が形成されている。更に、可動板6の一方の面は反射面4となっていて、可動板6のE方向のねじれにより反射面4に入射する入射光を所定変位角偏向するものである。
(First embodiment)
(Overall description, mirror)
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the micro optical deflector according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the micro
そして、マイクロ構造体の一例であるマイクロ光偏向器1は、駆動手段を設けることで可動板6をねじり振動させることができるのでマイクロ構造体と駆動手段とによりアクチュエータを提供することができる。駆動手段は支持基板と可動板とを相対的に駆動させるもので本実施形態においては、後述するマグネットやコイルである。マグネットやコイルを用いる場合、電磁アクチュエータを提供することができる。
The micro
(マグネット)
さらに、可動板6には、反射面4が形成される面と反対側(以下裏面と称す)に、永久磁石7、例えばサマリウム-鉄-窒素を含む希土類系の永久磁石、が設置されている。そして、永久磁石7はねじり軸を挟んで異極に着磁されている。
(magnet)
Further, the
(一体形成、ミラー基板)
これら支持基板2、可動板6、反射面4、弾性支持部3及び凹部5は、共に半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術により単結晶シリコンで一体的に形成されている。
(Integrated, mirror substrate)
The
(コイル基板の説明)
また、永久磁石7と所望の距離をおいて近傍に磁気発生手段であるコイル9が配置されるようにコイル基板8が支持基板2と平行に設置されている。コイル9は図1のようにコイル基板8の面上に、渦巻状に例えば銅を電気メッキすることにより一体形成されている。
(Description of coil substrate)
In addition, a
(動作)
図2を用いて、本実施形態のマイクロ光偏向器1の動作を説明する。図2は、図1のマイクロ光偏向器1のA-A線での断面図である。図2に示すように永久磁石7はねじり軸を挟んで異極となるように着磁されており、その向きは例えば図示の通りである。コイル9に通電することにより磁束Φが通電する電流の向きに関係して、例えば図2の向きに発生する。永久磁石7の磁極には、この磁束に関係した方向にそれぞれ吸引及び反発力が発生し、ねじり軸を中心に弾性支持された可動板6にトルクTが働く。同様にして、コイル9に通電する電流の向きを反対にすれば、反対向きにトルクTが働く。したがって、図2に示すように、コイル9に通電する電流に応じて、任意の角度、可動板6を駆動することが可能である。
(Operation)
The operation of the micro
(共振)
更に、コイル9に交流電流を通電することにより、可動板6を連続的にねじり振動させることが可能である。このとき、交流電流の周波数を可動板6の共振周波数とほぼ一致させ、可動板6を共振させると、少ない投入エネルギーで更に大きな角変位が得られる。
(resonance)
Further, the
(スケール)
本実施形態のマイクロ光偏向器1は、例えば、可動板6の共振周波数である19kHz、機械的な変位角±10°で駆動する。支持基板2、可動板6、弾性支持部3は全て等しい厚さ150μmで構成され、可動板6のB方向(図1のA−A方向)の幅が1.3mm、ねじり軸方向の長さが1.1mmで実施される。つまり、可動板の面積は数mm2程度の面積(特に2mm2以下の面積)であり、この可動板付き支持基板はマイクロ構造体である。
(scale)
The micro
(弾性支持部の詳しい構成の説明)
以下、本発明の特徴である弾性支持部3と貫通孔5A、5Bについて詳しく説明する。
(Description of detailed configuration of elastic support part)
Hereinafter, the elastic support part 3 and the through
図3は、支持基板2を反射面4の形成面からみた斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
図3に示すように本実施形態では、弾性支持部3に貫通孔5A、5Bが形成されている。また、可動板6を支持する2本の弾性支持部3には、可動板6をはさんで図3のように鏡像の関係で貫通孔5A、5Bがそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, through holes 5 </ b> A and 5 </ b> B are formed in the elastic support portion 3. Further, the two elastic support portions 3 that support the
そこで、以下では図4(a)(b)を用いて、図3の破線で囲んだ弾性支持部3、貫通孔5A、5Bについて説明を行う。図4(a)は図3の破線で囲んだ弾性支持部3を特に拡大した斜視図、図4(b)は図4(a)のS−S線での断面図である。図4(a)、(b)には、直交する3つの軸A、B、Cが図示されており、そのうちC軸は、ねじり軸である。
Therefore, hereinafter, the elastic support portion 3 and the through
図4(a)に示すように、貫通孔5A、5Bは、ねじり軸(つまり、C軸)を横切るように貫通孔5Aと5Bの間にリブ状の梁部を残して、ねじり軸方向に配列されている。したがって、弾性支持部3は、貫通孔5A、5Bが形成されない部分に着目すると、実質的に3本の梁部を組み合わせた構造をしている。
As shown in FIG. 4A, the through
また、図4(b)に示すように、貫通孔5A、5Bにより、弾性支持部3の断面は、3つのA軸方向に扁平な長方形形状が平行に並んだ形態となっている。したがって、これらの長方形要素では、図中A軸の並進方向へ、撓みにくい構造となっている。また、図4(b)に示した断面と、図4(a)A軸、B軸に垂直な断面での断面2次極モーメントを比べると、図4(b)での断面の断面2次極モーメントがはるかに小さくなっている。したがって、弾性支持部3は、C軸まわりにだけねじり易い。
Further, as shown in FIG. 4B, the cross section of the elastic support portion 3 has a shape in which three flat rectangular shapes are arranged in parallel in the A-axis direction by the through
加えて、図4(a)に示したように、貫通孔5Aと5Bの間に残されたリブ状の梁部は、C軸に対して傾斜して構成されているので、弾性支持部3は、B軸の並進方向へも撓みにくい構造となっている。
In addition, as shown in FIG. 4A, the rib-like beam portion left between the through
以上のように、本実施の形態による弾性支持部3は、C軸まわりのコンプライアンスのみが低くなっており、C軸まわりにねじり易く、他方向へは撓みにくい構造となっている。 As described above, the elastic support portion 3 according to the present embodiment has a low compliance only around the C axis, is easily twisted around the C axis, and is not easily bent in the other direction.
(断面に応力集中部が無い事)
さらに、図4(b)に示したように、弾性支持部3の断面は複数の長方形形状が平行に並んだ構造となっているため、C軸まわりにねじれたときに応力集中が生じる鋭い切欠部分が存在しない。したがって、弾性支持部3の破断を防ぐことができる。これは、弾性支持部3を長くすることなく、破断しないでねじることができる角(以下許容ねじり角)を大きできることを示しており、所望の変位角を達成するのに、より短い長さの弾性支持部3で構成することができる。(または、ある長さの弾性支持部3を用いてより大きな変位角を達成することができる。)
(マイクロ光偏向器での利点)
本実施形態で、弾性支持部にねじり軸に沿って複数の貫通孔を配列して形成することにより、弾性支持部のねじり軸まわりのコンプライアンスのみ低く、他方向へは撓みにくい構造とすることができる。このような弾性支持部で構成される本実施形態のマイクロ光偏向器は、ねじり易く、外部からの振動や衝撃に対して不要振動や変位をねじり軸に垂直方向に生じない構成とすることができる。
(There should be no stress concentration in the cross section)
Furthermore, as shown in FIG. 4B, the elastic support portion 3 has a structure in which a cross section of a plurality of rectangular shapes are arranged in parallel, so that a sharp notch in which stress concentration occurs when twisted around the C axis. There is no part. Therefore, breakage of the elastic support portion 3 can be prevented. This indicates that an angle that can be twisted without breaking without increasing the length of the elastic support portion 3 (hereinafter referred to as an allowable torsion angle) can be increased, and a shorter length can be achieved to achieve a desired displacement angle. The elastic support portion 3 can be used. (Or, a larger displacement angle can be achieved by using a certain length of the elastic support 3.)
(Advantages of micro optical deflector)
In this embodiment, by forming a plurality of through holes arranged along the torsion axis in the elastic support part, only the compliance around the torsion axis of the elastic support part is low and the structure is difficult to bend in the other direction. it can. The micro optical deflector according to the present embodiment configured with such an elastic support portion is easy to twist, and is configured so that unnecessary vibration and displacement are not generated in the direction perpendicular to the torsion axis in response to external vibration or impact. it can.
加えて、ねじり軸に垂直な断面形状に応力集中を引き起こす切欠部分が存在しないため、弾性支持部の破断を防ぎ、マイクロ光偏向器を広偏向角化、小型化、長寿命化することができる。 In addition, since there is no notch portion that causes stress concentration in the cross-sectional shape perpendicular to the torsion axis, it is possible to prevent breakage of the elastic support portion and to widen the deflection angle, miniaturization, and life of the micro optical deflector. .
このような効果は、本実施形態の弾性支持部、貫通孔の断面形状のみに限定されるわけではなく、任意の弾性支持部、貫通孔を用いて本発明の目的を達成することができる。 Such an effect is not limited only to the elastic support portion and the cross-sectional shape of the through hole of the present embodiment, and the object of the present invention can be achieved using any elastic support portion and the through hole.
更に、本実施形態のように、単結晶シリコンで一体に支持基板2、可動板6、弾性支持部3、貫通孔5A、5Bを形成することにより、機械的なQ値が大きなマイクロ光偏向器とすることができる。これは、共振駆動したときに投入エネルギーあたりの振動振幅が大きくなることを示しており、本発明のマイクロ光偏向器は、大きな偏向角で、小型・省電力なものとすることができる。
Further, as in the present embodiment, the micro optical deflector having a large mechanical Q value is formed by integrally forming the
(製造プロセス全体)
本実施形態の支持基板2、弾性支持部3、可動板6、貫通孔部5A、5Bの製造方法を説明する。図7(a)〜(d)は本実施形態における支持基板2、弾性支持部3、可動板6、貫通孔5A、5Bのドライエッチングによる製造方法を示す工程図である。特に図7(a)−1と示すように、添え字の−1で示した図は、図1のA−A線での断面、添え字の−2で示した図は、図4(a)のR―R線の断面での同じ工程の概略図を示している。まず、図7(a)に示すように熱酸化等により平板状のシリコン基板104の両面に酸化シリコンのマスク層101を成膜する。
(Whole manufacturing process)
The manufacturing method of the
次に、図7(b)に示すように反射面4が形成される面のマスク層101を支持基板2、可動板6、弾性支持部3、貫通孔5A、5Bの形成予定部分の外形に応じてパターニングする。このパターニングは通常のフォトリソグラフと酸化シリコンを侵食する溶液(例えばHF、NH4Fの混合液等)を用いたウェットエッチング加工によって行う。
Next, as shown in FIG. 7B, the
次いで、図7(c)に示すようにICP−RIE(Inductively Coupled Plasma−Reactive Ion Etching)装置を用いてドライエッチングによりシリコン基板104を貫通加工し、図7(c)−1に示すような形状の支持基板2、可動板6を形成する。この時、図7(c)−2に示したように、同時に、弾性支持部3、貫通孔5A、5Bも形成する。
Next, as shown in FIG. 7C, the
次に、図7(d)に示すように酸化シリコンのマスク層101を除去し、更に反射面4として高反射率を有する金属(例えば、アルミニウム等)を真空蒸着する。以上の製造方法により、支持基板2、可動板6、反射面4、弾性支持部3、及び貫通孔5A、5Bが一体に形成される。
Next, as shown in FIG. 7D, the silicon
その後、サマリウム-鉄-窒素を含む希土類系の粉体を接合材料と混ぜたペースト状の磁性体を可動板6の裏面に形成する。このとき、例えば、シルクスクリーン印刷を用いて可動板6の裏面のみに磁性体を形成できる。最後に、磁場中で加熱処理をした後、着磁(着磁方向は図2を参照)を行って永久磁石7を形成し、図1のマイクロ光偏向器1が完成する。
Thereafter, a paste-like magnetic body in which a rare earth-based powder containing samarium-iron-nitrogen is mixed with a bonding material is formed on the back surface of the
(製法からくる効果)
本実施形態のマイクロ光偏向器1の製造方法によれば、可動板6、弾性支持部3、貫通孔5A、5Bのすべての構造を1回のエッチングで加工することができるので、非常に安価に大量に製造可能である。また、設計変更等に対してもフォトリソグラフのマスクパターンで対応可能となるため、マイクロ光偏向器を益々安価に、開発期間を短く製造可能となる。
(Effects from manufacturing method)
According to the manufacturing method of the micro
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態のマイクロ光偏向器の構成を示す斜視図である。本実施例のマイクロ光偏向器21は基本的な駆動原理は第1の実施形態のマイクロ光偏向器1とほぼ同様である。また、第1の実施形態と同様の製造工程によって、単結晶シリコンで一体に形成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the micro optical deflector according to the second embodiment of the present invention. The micro
(図1と違う点)
図1との違いは、弾性支持部3、貫通孔5A、5B、5C、5Dの構造であり、ここでは、特にこの点について説明する。なお、図5では、図1と同一部分は同一符号を付している。図5に示すように本実施形態では、弾性支持部3に4つの貫通孔5A、5B、5C、5Dがねじり軸方向へ配列して形成されている。また可動板6を支持する2本の弾性支持部3は同一の形状である。
(Differences from Fig. 1)
The difference from FIG. 1 is the structure of the elastic support portion 3 and the through
そこで、以下では図6(a)(b)を用いて、図5の破線で囲んだ弾性支持部3、貫通孔5A、5B、5C、5Dについて説明を行う。図6(a)は図5の破線で囲んだ弾性支持部3を特に拡大した上面図、図6(b)は図6(a)のS−S線での断面図である。
Therefore, hereinafter, the elastic support portion 3 and the through
図6(a)、(b)には、直交する3つの軸A、B、Cが図示されており、そのうちC軸は、ねじり軸である。 FIGS. 6A and 6B show three orthogonal axes A, B, and C, and the C axis is a torsion axis.
図6(a)に示すように、貫通孔5A、5B、5C、5Dは、ねじり軸(つまり、C軸)を横切るようにリブ状の梁部を残して、ねじり軸方向に配列されている。したがって、弾性支持部3は、貫通孔5A、5B、5C、5Dが形成されない部分に着目すると、実質的に4本の梁部を組み合わせた構造をしている。
As shown in FIG. 6A, the through
(断面形状の説明)
図6(b)に示すように、貫通孔5A、5B、5C、5Dにより弾性支持部3の断面形状は、複数のA軸方向に扁平な長方形が、平行に並んだ形態となっている。したがって、これらの長方形要素では、図中A軸の並進方向へ、撓みにくい構造となっている。また、A軸、B軸に垂直な断面での断面2次極モーメントを比べると、図6(b)での断面の断面2次極モーメントがはるかに小さくなっている。したがって、弾性支持部3は、C軸まわりにだけねじり易い。
(Explanation of cross-sectional shape)
As shown in FIG. 6 (b), the cross-sectional shape of the elastic support portion 3 by the through
(それぞれのリブ状シリコン部分の効果)
また、貫通孔5A、5B、5C、5Dは図6(a)に示すように、それぞれ隣接する貫通孔との間に残るリブ状の梁部がねじり軸とは傾斜して、X字状の形態となっている。したがって、弾性支持部3は、B軸の並進方向へも撓みにくい構造となっている。
(Effect of each rib-like silicon part)
In addition, as shown in FIG. 6A, the through
(テーパーの説明)
更に、図6(a)に示すように、弾性支持部3はねじり軸と垂直方向への幅が異なっている。図中W1は可動板6との接続部分の幅、W2は中央部分付近の幅、W3は支持基板2との接続部分の幅を表している。本実施形態では、図に示すように、W2<W1,W3の関係が成り立っており、弾性支持部3は中央部分から、可動板6、支持基板2との接続部分へ向かうほど連続的に幅が大きくなっている。したがって、幅が一定であるときと比べてB軸の並進方向へより撓みにくい構造となっている。
(Description of taper)
Furthermore, as shown in FIG. 6A, the elastic support portion 3 has a width in a direction perpendicular to the torsion axis. In the figure, W1 represents the width of the connection portion with the
(第1の実施形態との差分の効果)
以上のように、本実施の形態による弾性支持部3は、第1の実施形態と同様にC軸まわりのコンプライアンスのみが低くなっており、C軸まわりにねじり易く、他方向へは撓みにくい構造となっている。加えて、本実施の形態では、弾性支持部3の幅が上記のように変化連続的に変化しており、B軸の並進方向への撓みをより防止する構造とできる。
(Effect of difference from the first embodiment)
As described above, the elastic support portion 3 according to the present embodiment has a low compliance only around the C axis as in the first embodiment, and is easily twisted around the C axis and is not easily bent in the other direction. It has become. In addition, in the present embodiment, the width of the elastic support portion 3 is changed and continuously changed as described above, and a structure that further prevents the B-axis from being bent in the translational direction can be obtained.
(第3の実施形態)
図8は上記マイクロ光偏向器を用いた光学機器の実施形態を示す図である。ここでは光学機器として画像表示装置を示している。図12において、201は第1の実施形態のマイクロ光偏向器を偏向方向が互いに直交するように2個配置したマイクロ光偏向器群21であり、本実施形態では水平・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用いている。202はレーザ光源である。203はレンズ或いはレンズ群であり、204は書き込みレンズまたはレンズ群、205は投影面である。レーザ光源202から入射し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マイクロ光偏向器群201により2次元的に走査する。この走査されたレーザ光は書き込みレンズ204により投影面205上に画像を形成する。つまり、本実施形態の画像表示装置はディスプレイに適用できる。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of an optical apparatus using the micro light deflector. Here, an image display device is shown as an optical apparatus. In FIG. 12,
(第4の実施形態)
図9は上記マイクロ光偏向器を用いた光学機器の他の実施形態を示す図である。ここでは、光学機器として電子写真方式の画像形成装置を示している。図9において、201は第1の実施形態のマイクロ光偏向器であり、本実施形態では入射光を1次元に走査する光スキャナ装置として用いている。202はレーザ光源である。203はレンズあるいはレンズ群であり、204は書き込みレンズ或いはレンズ郡、206は感光体である。レーザ光源から射出されたレーザ光は、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、マイクロ光偏向器201により1次元的に走査する。この走査されたレーザ光は書き込みレンズ204により、感光体206上へ画像を形成する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of an optical apparatus using the micro light deflector. Here, an electrophotographic image forming apparatus is shown as an optical apparatus. In FIG. 9,
感光体206は図示しない帯電器により一様に帯電されており、この上に光を走査することによりその部分に静電潜像を形成する。次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部分にトナー像を形成し、これを例えば図示しない用紙に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。
The
1、21 マイクロ光偏向器
2 支持基板
3 弾性支持部
4 反射面
5A、5B、5C、5D 貫通孔
6 可動板
7 永久磁石
8 コイル基板
9 コイル
101 マスク層
102 アルミ層
103 フォトレジスト層
104 シリコン基板
201 マイクロ光偏向器群
202 レーザ光源
203 レンズ
204 書き込みレンズ
205 投影面
206 感光体
2006 切断線
2020 ジンバル
2022 ロールトーションバー
2024 ロールトーションバー
2026 ピッチトーションバー
2028 ピッチトーションバー
2030 ヘッド支持体
2031 支持枠
DESCRIPTION OF
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