JP2006311783A - アクチュエータおよびアクチュエータを有する光学装置及び当該アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基部20と、本体部11と、本体部11を基部20に対して移動可能に保持する保持部13と、を有する対象物30と、対象物30側から保持部13の形成方向に対して略直交する方向に延びている可動櫛歯部60と、基部20から保持部13の形成方向に対して略直交する方向に延びて、可動櫛歯部60とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されている固定櫛歯部80と、を備え、固定櫛歯部80は、定常的に駆動電圧をかける定常電圧付与固定櫛歯80Aと、電圧を調整してかけるための可変電圧付与固定櫛歯80Bと、から構成されている。
【選択図】図4
Description
電磁アクチュエータでは、駆動力は優れているものの、構造体に電流を流す配線が必要であること、電流を流すため熱が生じること、永久磁石を配置するためデバイスが大きくなってしまうことが欠点として挙げられる。
この固定櫛歯部は、定常電圧付与固定櫛歯と、可変電圧付与固定櫛歯から構成されている。定常電圧付与固定櫛歯は、定常的に駆動電圧をかけるための櫛歯である。可変電圧付与固定櫛歯は、電圧を調整してかけるための櫛歯である。
これにより、定常電圧付与固定櫛歯に対して定常的に駆動電圧をかけている状態で、可変電圧付与固定櫛歯に対して電圧を調整しながらかけることにより、可動櫛歯部は固定櫛歯部に対して静電引力により引き付けることができるとともに、電圧を調整してかけることにより、対象物および可動櫛歯部に与える駆動力を自由にコントロールすることができる。
第2の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の本体部を平面において移動させるために本体部から延びて形成されている。固定櫛歯部は、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されている。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。
第3の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の本体部を平面において移動させるために保持部から延びて形成されている。固定櫛歯部は、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されている。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。
第4の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の本体部を平面において移動させるために本体部から延びて形成されている。しかも別の可動櫛歯部は、対象物の保持部を中心として対象物を回転させるために保持部から延びて形成されている。固定櫛歯部は、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置にそれぞれ配置されている。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。対象物の本体部と可動櫛歯部は、対象物の保持部を中心として回転駆動力を与えることができる。
第5の発明の構成によれば、少なくとも1つの定常電圧付与固定櫛歯と、少なくとも1つの可変電圧付与固定櫛歯は、交互に間隔をあけて配列されている。
これにより、可変電圧付与固定櫛歯に対して電圧を調整してかけた場合であっても、固定櫛歯部と可動櫛歯部との間における静電引力を全体において均一に発生させることができる。
第6の発明の構成によれば、可変電圧付与固定櫛歯には、直流電圧を印加する。
これにより、直流電圧を可変電圧付与固定櫛歯に印加するだけで、可動櫛歯部と固定櫛歯部間における静電引力の値を微妙に調整することができ、対象物の本体部の駆動力の微小なコントロールを確実に行うことができる。
第7の発明の構成によれば、櫛歯部は、対象物の本体部の一方の側部と他方の側部とにそれぞれ配置されている。固定櫛歯部は、各可動櫛歯部に対応してそれぞれ配置されている。
これにより、可動櫛歯部は、一方の側部と他方の側部にそれぞれ配置されていることから、対象物の本体部は一方の側部と他方の側部のいずれの方向においても同様にして駆動力を与えることができる。
第8の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の保持部の一方の側部と他方の側部にそれぞれ配置されている。固定櫛歯部は、各可動櫛歯部に対応してそれぞれ配置されている。
これにより、対象物の保持部の一方の側部と他方の側部にそれぞれ可動櫛歯部が形成されていることから、対象物は対象物の保持部を中心として一方の側部側と他方の側部側においてそれぞれ同じように駆動力を与えることができる。
これにより、定常電圧付与固定櫛歯に対して定常的に駆動電圧をかけている状態で、可変電圧付与固定櫛歯に対して電圧を調整しながらかけることにより、可動櫛歯部は固定櫛歯部に対して静電引力により引き付けることができるとともに、電圧を調整してかけることにより、対象物および可動櫛歯部に与える駆動力を自由にコントロールすることができる。
第10の発明の構成によれば、基部の活性層に対して、本体部と保持部を有する対象物と、可動櫛歯部および固定櫛歯部を形成する。対象物は本体部と保持部を有しているが、この保持部は本体部を基部に対して移動可能に保持する部分である。可動櫛歯部は対象物側から保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びている。固定櫛歯部は、基部から保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びていて、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に形成される。
対象物と可動櫛歯部に対応するベース層と絶縁層の積層部分が除去されることにより、固定櫛歯部には、定常的に駆動電圧をかける定常電圧付与固定櫛歯と、電圧を調整してかけるための可変電圧付与固定櫛歯とを形成する。
これにより、次のようなアクチュエータを製造することができる。すなわち、定常電圧付与固定櫛歯に対して定常的に駆動電圧をかけている状態で、可変電圧付与固定櫛歯に対して電圧を調整しながらかけることにより、可動櫛歯部は固定櫛歯部に対して静電引力により引き付けることができるとともに、電圧を調整してかけることにより、対象物および可動櫛歯部に与える駆動力を自由にコントロールすることができる。
第11の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の本体部を平面において移動させるために本体部から延びて形成され、固定櫛歯部は、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置される。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。
第12の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の保持部を平面において移動させるために保持部から延びて形成され、固定櫛歯部は、可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置される。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。
第13の発明の構成によれば、可動櫛歯部は、対象物の本体部を平面において移動させるために本体部から延びて形成され、別の可動櫛歯部は、対象物の保持部を中心として対象物を回転するために保持部から延びて形成され、固定櫛歯部は可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置される。
これにより、対象物の本体部と可動櫛歯部は、平面内において静電引力により移動させることができる。しかも、対象物の本体部と可動櫛歯部は、対象物の保持部を中心として回転駆動力を与えることができる。
第14の発明の構成によれば、少なくとも1つの定常電圧付与固定櫛歯部と、少なくとも1つの可変電圧付与固定櫛歯は、交互に間隔をあけて配列される。
これにより、可変電圧付与固定櫛歯に対して電圧を調整してかけた場合であっても、固定櫛歯部と可動櫛歯部との間における静電引力を全体において均一に発生させることができる。
好ましい実施形態1
図1は、本発明のアクチュエータの好ましい実施形態を示す斜視図であり、また本発明による製造方法の好ましい実施形態により得られたアクチュエータの好ましい一例である。図2と図3は、図1のA−A線におけるアクチュエータ10の断面構造例を示し、図2はアクチュエータ10の作成途中であり、図3は完成したアクチュエータ10を示している。
図1を参照しながらアクチュエータ10の構造例について説明する。
アクチュエータ10は、概略的には基部20、対象物30、可動櫛歯部60および固定櫛歯部80を有している。
ベース層21はSi基板を使用することができる。絶縁層22は、ベース層21と活性層23の間に形成されており、ベース層21と活性層23の間の電気的な絶縁をとっている。対象物30、可動櫛歯部60および固定櫛歯部80は、活性層23により形成する。たとえばこれらの対象物30、可動櫛歯部60および固定櫛歯部80は、活性層23に対してレジスト膜を用いてドライエッチングにより形成することができる。この他に活性層23には複数の電極100,101が形成されている。
対象物30は、活性層23を用いて形成されているが、対象物30はミラー11と保持部13,13を有している。ミラー11の2つの端部は、保持部13,13により固定側部14に対して保持されている。保持部13はたとえば断面矩形状を有し、バーとも呼ぶことができる。ミラー11は対象物の本体部に相当する。
ミラー11の一方の側部11Aと他方の側部11Bには、それぞれ複数の可動櫛歯部60が、互いに反対方向に突出して形成されている。各可動櫛歯部60は、互いに平行であるが、間隔をおいて突出して形成されている。可動櫛歯部60の突出方向は、Y方向であり、保持部13の長手方向に対して直交する方向もしくは略直交する方向である。2つの保持部13は、X方向に沿って形成されている。各可動櫛歯部60は互いに一定の間隔をおいて突出して形成されていて、各可動櫛歯部60はX方向に沿って間隔をおいて並べて形成された櫛歯である。
定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは、各可動櫛歯部60に対して相互に間隔をおいて噛み合うような位置に配列されている。したがって、各定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは、Y方向に沿って、それぞれミラー11側に対して突出するようにして形成されている。定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは、保持部13の長手方向に対して略直交する方向である。
図2と図1に示すように、基部20を用意し、この基部20の活性層23に対して図1に示すような対象物30、可動櫛歯部60、固定櫛歯部80および電極100,101を形成する。
図6と図7は、本発明の好ましい実施形態2を示し、かつ本発明の製造方法の好ましい実施形態によって得られた別のアクチュエータの例である。図6はアクチュエータ10の形状を示す斜視図であり、図7はアクチュエータ10の配線例を示す平面図である。
図6と図7に示すアクチュエータ10は、基部20を有していて、基部20はベース層21、絶縁層22および活性層23を有している。図6と図7に示すアクチュエータ10の構成要素が、図1に示すアクチュエータ10の構成要素と略同じ構成要素である場合には同じ符号を記してその説明を用いることにする。
保持部13,13にはそれぞれ可動櫛歯部60が突出して形成されている。一方の保持部13の一方の側部にはたとえば6つの可動櫛歯部60が突出して形成され、他方の側部にはやはり6つの可動櫛歯部60が突出して形成されている。反対側の保持部13についても同様の構造である。
各可動櫛歯部60は、保持部13の長手方向に対して略直交する方向である。保持部13は、X方向に沿って形成されており、各可動櫛歯部60はY方向に突出して形成されている。
これらの可動櫛歯部60に対応するようにして、固定櫛歯部の定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bが交互に形成されている。各定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは、対応する可動櫛歯部60に対して噛み合うようにしてしかも相互に間隔をあけるようにして突出して形成されていることは、図1の実施形態の例と同様である。
この場合には、保持部13,13に対して可動櫛歯部60が形成されており、固定櫛歯部80がそれに対応して配置されている。このように保持部13に対して可動櫛歯部60を形成するのは、たとえばミラー11のサイズが小型であって、ミラー11の一方の側部と他方の側部に対して直接的に可動櫛歯部60を形成することができない場合に特に有効である。
図1と図6の実施形態では、図2に示すように可動櫛歯部60と固定櫛歯部80は、同一平面上において配列されていて、Z方向に関して凹凸の無いように形成することにより、ミラー11の移動の際には回転トルクは発生しない構造になっている。
図8と図9は、本発明のさらに好ましい実施形態を示し、かつ本発明の製造方法の好ましい実施形態により得られたさらに別のアクチュエータの例を示している。図8は、アクチュエータ10の構造を示す斜視図であり、図9は、図8のアクチュエータ10の配線構造例を示す平面図である。図8と図9に示すアクチュエータ10の構成要素が、図1と図6に示すアクチュエータ10の構成要素と略同じ構成要素である場合には同じ符号を記してその説明を用いることにする。
図8と図9に示すアクチュエータ10は、ミラー11をY方向に平面的に駆動するばかりでなく、ミラー11をθ方向に回転駆動できる構造のものである。
すなわち、アクチュエータ10は、対象物30のミラー11を、Y方向に沿って平面的に駆動するばかりでなく、ミラー11を保持部13,13を中心としてθに沿って回転駆動することができる。
図8のアクチュエータ10において特徴的なのは、保持部13,13に対応して配置されている可動櫛歯部60,60と定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bの構造である。
これに対して、図11に示すように、保持部13の付近における領域では、ベース層21と絶縁層22の領域21Sがエッチングにより除去されている。この領域21Sは、図10の領域21Tに比べて狭い領域である。しかも、可動櫛歯部60,60は、保持部13の一方の側部13Aと他方の側部13BにおいてそれぞれY方向に沿って反対方向に突出して形成されている。これらの可動櫛歯部60,60と、対応して配置されている固定櫛歯部80の定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは、Z方向に沿ってずれるようにして形成されている。
なお、図8における保持部13,13における回転駆動形式は、図6におけるアクチュエータ10に適用することにより、図6のアクチュエータ10はY方向における平面移動ではなく、ミラー11の回転移動のみを行うことも勿論可能である。
本発明のアクチュエータの各実施形態は、図2と図3に示すようなアクチュエータの製造方法により作られる。
レーザプリンタ1000は、レーザ光源1001、レンズ1002、アクチュエータ10、レンズ1003および感光体1010を有している。レーザ光源1001のレーザ光Lは、レンズ1002を通じてアクチュエータ10のミラー11により反射する。アクチュエータ10はたとえば回転駆動することにより、レーザ光Lはレンズ1003を通じて感光体1010に対して一次元的に走査することができる。走査されたレーザ光Lは、感光体1010において画像を形成するために静電潜像を形成する。
本発明の実施した各実施形態において、固定櫛歯部80は定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bを有している。たとえば図4に示すように、定常電圧付与固定櫛歯80Aと可変電圧付与固定櫛歯80Bは1つずつ交互に配列されている。しかしこれに限らず、配列される定常電圧付与固定櫛歯80Aの数と配列される可変電圧付与固定櫛歯80Bの数は2つ以上であっても勿論構わない。
固定櫛歯部80の数と可動櫛歯部60の数は図示した数に限るものではない。
可変電圧付与固定櫛歯80Bは、DC電圧発生部210から任意のDC電圧を供給されるようになっているが、これに限らず任意のAC電圧を供給するようにしても良い。また可変電圧付与固定櫛歯80Bに対しては、DC電圧発生部もしくはAC電圧発生部から電圧を供給しないようにすることも勿論可能である。
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
各実施形態の各要素は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
Claims (14)
- 基部と、
本体部と、前記本体部を前記基部に対して移動可能に保持する保持部と、を有する対象物と、
前記対象物側から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びている可動櫛歯部と、
前記基部から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びて、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されている固定櫛歯部と、を備え、
前記固定櫛歯部は、定常的に駆動電圧をかける定常電圧付与固定櫛歯と、電圧を調整してかけるための可変電圧付与固定櫛歯と、から構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部を平面において移動させるために前記本体部から延びて形成されており、
前記固定櫛歯部は、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部を平面において移動させるために前記保持部から延びて形成されており、
前記固定櫛歯部は、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部を平面において移動させるために前記本体部から延びて形成され、
しかも別の前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記保持部を中心として前記対象物を回転させるために前記保持部から延びて形成されており、
前記固定櫛歯部は、各前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 少なくとも1つの前記定常電圧付与固定櫛歯と、少なくとも1つの前記可変電圧付与固定櫛歯は、交互に間隔をあけて配列されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記可変電圧付与固定櫛歯には、直流電圧を印加することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部の一方の側部と、前記一方の側部とは反対側の他方の側部と、にそれぞれ配置されており、
前記固定櫛歯部は、各前記可動櫛歯部に対応してそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項2または請求項4に記載のアクチュエータ。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記保持部の一方の側部と、前記一方の側部とは反対側の他方の側部と、にそれぞれ配置されており、
前記固定櫛歯部は、各前記可動櫛歯部に対応してそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のアクチュエータ。 - 対象物を駆動するためのアクチュエータを有する光学装置であって、
前記アクチュエータは、
基部と、
本体部と、前記本体部を前記基部に対して移動可能に保持する保持部と、を有する前記対象物と、
前記対象物側から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びている可動櫛歯部と、
前記基部から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びて、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されている固定櫛歯部と、を備え、
前記固定櫛歯部は、定常的に駆動電圧をかける定常駆動電圧付与固定櫛歯と、電圧を調整してかけるための可変電圧付与固定櫛歯と、から構成されていることを特徴とするアクチュエータを有する光学装置。 - ベース層と、前記ベース層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された活性層とを有する基部の前記活性層に対して、本体部と前記本体部を基部に対して移動可能に保持する保持部とを有する対象物と、前記対象物側から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びている可動櫛歯部と、前記基部から前記保持部の形成方向に対して略直交する方向に延びて、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に固定櫛歯部と、を形成し、
前記対象物と前記可動櫛歯部に対応する前記ベース層と前記絶縁層の積層部分を除去することで、前記固定櫛歯部には、定常的に駆動電圧をかける定常電圧付与固定櫛歯と、電圧を調整してかけるための可変電圧付与固定櫛歯とを形成することを特徴とするアクチュエータの製造方法。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部を平面において移動させるために前記本体部から延びて形成され、
前記固定櫛歯部は、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されることを特徴とする請求項10に記載のアクチュエータの製造方法。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記保持部を平面において移動させるために前記保持部から延びて形成され、
前記固定櫛歯部は、前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されることを特徴とする請求項10に記載のアクチュエータの製造方法。 - 前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記本体部を平面において移動させるために前記本体部から延びて形成され、しかも別の前記可動櫛歯部は、前記対象物の前記保持部を中心として前記対象物を回転するために前記保持部から延びて形成され、前記固定櫛歯部は、各前記可動櫛歯部とは間隔をあけて噛み合わされる位置に配置されることを特徴とする請求項10に記載のアクチュエータの製造方法。
- 少なくとも1つの前記定常電圧付与固定櫛歯と、少なくとも1つの前記可変電圧付与固定櫛歯は、交互に間隔をあけて配列されることを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれかに記載のアクチュエータの製造方法。
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