JP2008044068A - Actuator, optical device, optical scanner, and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ、光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an actuator, an optical device, an optical scanner, and an image forming apparatus.
近年、シリコンで構成された基部上に、半導体製造プロセスを利用したマイクロマシニング技術により、振動を発生するための構造を形成したアクチュエータが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
従来、このようなアクチュエータとしては、例えば、特許文献1に開示されているように、基板に固定された固定電極と、複数の梁で構成された弾性部を介して基板に支持された可動電極とを有し、これらの間に電圧を印加することにより、可動電極と固定電極との間に静電引力を生じさせ、弾性部を変形させながら可動電極を変位させるものが知られている。
In recent years, an actuator has been proposed in which a structure for generating vibration is formed on a base portion made of silicon by a micromachining technique using a semiconductor manufacturing process (see, for example, Patent Document 1).
Conventionally, as such an actuator, for example, as disclosed in Patent Document 1, a fixed electrode fixed to a substrate, and a movable electrode supported on the substrate via an elastic portion constituted by a plurality of beams And applying an electric voltage between them to generate an electrostatic attractive force between the movable electrode and the fixed electrode, thereby displacing the movable electrode while deforming the elastic portion.
かかるアクチュエータにあっては、可動電極および固定電極のそれぞれが櫛歯状をなし、これらが互いに噛み合うように配設されている。また、可動電極および固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を有し、可動電極がその電極指の長手方向に変位する。従来では、可動電極および固定電極のそれぞれの各電極指は、その長手方向の全域にわたり一定の幅を有している。そのため、可動電極の変位に伴って、可動電極と固定電極との噛み合い量が増すに従い、可動電極と固定電極との間に生じる静電引力は急激に上昇する。
このようなことから、駆動電圧の比較的大きい場合、駆動電圧を僅かに変化させただけでも可動電極の変位量が極めて大きくなる。したがって、可動電極を所望量だけ正確に変位させることが難しい。また、駆動回路の構成が複雑化するという問題もある。
In such an actuator, each of the movable electrode and the fixed electrode has a comb shape, and is arranged so as to mesh with each other. Each of the movable electrode and the fixed electrode has a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode fingers. Conventionally, each electrode finger of the movable electrode and the fixed electrode has a certain width over the entire region in the longitudinal direction. For this reason, as the amount of meshing between the movable electrode and the fixed electrode increases with the displacement of the movable electrode, the electrostatic attractive force generated between the movable electrode and the fixed electrode rapidly increases.
For this reason, when the driving voltage is relatively large, the displacement amount of the movable electrode becomes extremely large even if the driving voltage is slightly changed. Therefore, it is difficult to accurately displace the movable electrode by a desired amount. There is also a problem that the configuration of the drive circuit is complicated.
本発明の目的は、比較的簡単かつ高精度に、所望の状態で駆動することができるアクチュエータ、光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an actuator, an optical device, an optical scanner, and an image forming apparatus that can be driven in a desired state relatively easily and with high accuracy.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエータは、基部と、
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させるように構成されているアクチュエータであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする。
これにより、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇を抑えることができる。そのため、可動電極と固定電極との間に印加する電圧が比較的大きい場合であっても、電圧の変更による可動電極の変位量の微調整が容易となり、比較的簡単かつ高精度に、可動電極の変位量を所望のものとすることができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The actuator of the present invention includes a base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic part that movably supports the movable electrode with respect to the base part,
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger while deforming the elastic portion. An actuator configured as follows:
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode It is characterized by increasing the distance.
Thereby, the raise of the ratio of the displacement amount of the movable electrode with respect to the voltage applied between a movable electrode and a fixed electrode can be suppressed. Therefore, even when the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is relatively large, fine adjustment of the displacement amount of the movable electrode by changing the voltage is facilitated, and the movable electrode is relatively simple and highly accurate. The amount of displacement can be made as desired.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極と前記可動電極との間に印加する電圧に対する前記可動電極の変位量の比をほぼ一定とするように、前記固定電極および前記可動電極が形成されていることが好ましい。
これにより、可動電極と固定電極との間に電圧を印加するための駆動回路の構成を簡単なものとすることができる。
In the actuator of the present invention, the fixed electrode and the movable electrode are formed so that a ratio of a displacement amount of the movable electrode to a voltage applied between the fixed electrode and the movable electrode is substantially constant. Is preferred.
Thereby, the structure of the drive circuit for applying a voltage between a movable electrode and a fixed electrode can be simplified.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極および前記可動電極のうち、一方における電極指が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、他方における電極指が、その長手方向でのほぼ全域で一定の幅を有することが好ましい。
これにより、可動電極および固定電極の一方の設計を簡単にすることができる。その結果、アクチュエータの設計を簡単にすることができる。
In the actuator of the present invention, the electrode finger on one of the fixed electrode and the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the electrode finger on the other side is in the longitudinal direction. It is preferable to have a constant width over almost the entire area.
Thereby, the design of one of the movable electrode and the fixed electrode can be simplified. As a result, the actuator design can be simplified.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極における電極指が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記可動電極における電極指が、その長手方向でのほぼ全域で一定の幅を有することが好ましい。
これにより、可動電極の設計を簡単にすることができる。その結果、アクチュエータの設計をより簡単にすることができる。
In the actuator according to the present invention, the electrode finger in the fixed electrode has a portion in which the width gradually decreases from the distal end side toward the proximal end side, and the electrode finger in the movable electrode is constant over almost the entire region in the longitudinal direction. It preferably has a width.
Thereby, the design of the movable electrode can be simplified. As a result, the actuator design can be simplified.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極および前記可動電極のうちの少なくとも一方における電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が連続的に漸減する部分を有することが好ましい。
これにより、可動電極を円滑に変位させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極および前記可動電極のうちの少なくとも一方における電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が段階的に漸減する部分を有することが好ましい。
これにより、可動電極や固定電極の設計を簡単にすることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode finger in at least one of the fixed electrode and the movable electrode has a portion in which the width gradually decreases from the distal end side toward the proximal end side.
Thereby, a movable electrode can be displaced smoothly.
In the actuator of the present invention, it is preferable that the electrode fingers in at least one of the fixed electrode and the movable electrode have a portion whose width gradually decreases from the distal end side toward the proximal end side.
Thereby, design of a movable electrode or a fixed electrode can be simplified.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極および前記可動電極のうちの少なくとも一方における電極指は、その先端側から基端側へ向け厚さが漸減する部分を有することが好ましい。
これにより、電極指の幅の最大値と最小値との差を小さくして、電極指の機械的強度の低下を防止しつつ、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇を抑えることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode finger in at least one of the fixed electrode and the movable electrode has a portion whose thickness gradually decreases from the distal end side toward the proximal end side.
As a result, the difference between the maximum value and the minimum value of the width of the electrode finger is reduced, and the mechanical strength of the electrode finger is prevented from being lowered, while the movable electrode relative to the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is reduced. An increase in the displacement amount ratio can be suppressed.
本発明のアクチュエータでは、前記固定電極および前記可動電極のうちの少なくとも一方における各電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有することが好ましい。
これにより、各電極指の幅の最大値と最小値との差を小さくして、各電極指の機械的強度の低下を防止しつつ、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇をより確実に抑えることができる。
In the actuator of the present invention, it is preferable that each electrode finger in at least one of the fixed electrode and the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side toward the proximal end side.
As a result, the difference between the maximum value and the minimum value of the width of each electrode finger is reduced, and the mechanical strength of each electrode finger is prevented from being lowered, while the movable relative to the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is prevented. An increase in the ratio of the displacement amount of the electrode can be suppressed more reliably.
本発明の光学デバイスは、基部と、
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光の向きを変更し得るように構成されている光学デバイスであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする。
これにより、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇を抑えることができる。そのため、可動電極と固定電極との間に印加する電圧が比較的大きい場合であっても、電圧の変更による可動電極の変位量の微調整が容易となり、比較的簡単かつ高精度に、可動電極の変位量を所望のものとすることができる。その結果、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の向きに変更することができる。
The optical device of the present invention comprises a base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. , An optical device configured to change the direction of the light reflected by the light reflecting portion,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode It is characterized by increasing the distance.
Thereby, the raise of the ratio of the displacement amount of the movable electrode with respect to the voltage applied between a movable electrode and a fixed electrode can be suppressed. Therefore, even when the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is relatively large, fine adjustment of the displacement amount of the movable electrode by changing the voltage is facilitated, and the movable electrode is relatively simple and highly accurate. The amount of displacement can be made as desired. As a result, the light reflected by the light reflecting portion can be changed to a desired direction with relatively simple and high accuracy.
本発明の光スキャナは、基部と、
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成されている光スキャナであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする。
これにより、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇を抑えることができる。そのため、可動電極と固定電極との間に印加する電圧が比較的大きい場合であっても、電圧の変更による可動電極の変位量の微調整が容易となり、比較的簡単かつ高精度に、可動電極の変位量を所望のものとすることができる。その結果、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の状態で走査することができる。
The optical scanner of the present invention includes a base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. An optical scanner configured to scan the light reflected by the light reflecting section,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode It is characterized by increasing the distance.
Thereby, the raise of the ratio of the displacement amount of the movable electrode with respect to the voltage applied between a movable electrode and a fixed electrode can be suppressed. Therefore, even when the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is relatively large, fine adjustment of the displacement amount of the movable electrode by changing the voltage is facilitated, and the movable electrode is relatively simple and highly accurate. The amount of displacement can be made as desired. As a result, it is possible to scan the light reflected by the light reflecting portion in a desired state with relatively simple and high accuracy.
本発明の画像形成装置は、基部と、
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする。
これにより、可動電極と固定電極との間に印加する電圧に対する可動電極の変位量の比の上昇を抑えることができる。そのため、可動電極と固定電極との間に印加する電圧が比較的大きい場合であっても、電圧の変更による可動電極の変位量の微調整が容易となり、比較的簡単かつ高精度に、可動電極の変位量を所望のものとすることができる。その結果、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の状態で走査して、優れた画像を形成することができる。
An image forming apparatus of the present invention includes a base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. An image forming apparatus including an optical scanner configured to scan the light reflected by the light reflecting unit,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode It is characterized by increasing the distance.
Thereby, the raise of the ratio of the displacement amount of the movable electrode with respect to the voltage applied between a movable electrode and a fixed electrode can be suppressed. Therefore, even when the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode is relatively large, fine adjustment of the displacement amount of the movable electrode by changing the voltage is facilitated, and the movable electrode is relatively simple and highly accurate. The amount of displacement can be made as desired. As a result, an excellent image can be formed by scanning the light reflected by the light reflecting portion in a desired state with relatively simple and high accuracy.
以下、本発明におけるアクチュエータを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態にかかるアクチュエータを図1ないし図6に基づき説明する。なお、以下の説明では、本発明のアクチュエータをマイクロレゾネータに適用する場合を例に説明する。
Hereinafter, an actuator according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, an actuator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, a case where the actuator of the present invention is applied to a microresonator will be described as an example.
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可動電極および固定電極の電極指を説明するための拡大平面図、図4は、図1に示すアクチュエータの動作時における可動電極および固定電極の作用を説明するための図、図5は、図1に示すアクチュエータの動作時における印加電圧(駆動電圧)と可動電極の変位量との関係を示すグラフである。 1 is a plan view showing a first embodiment of the actuator of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an electrode of a movable electrode and a fixed electrode of the actuator shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged plan view for explaining the finger, FIG. 4 is a diagram for explaining the action of the movable electrode and the fixed electrode during the operation of the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram during the operation of the actuator shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between an applied voltage (driving voltage) and the displacement amount of a movable electrode.
図1および図2に示すように、本実施形態にかかるアクチュエータ1は、基部2と、この基部2に固定された一対の固定電極31、32と、固定電極31、32同士の間で振動可能に設けられた可動部4とを有している。
可動部4は、各固定電極31、32に対向する可動電極41、42と、基部2に固定された固定部45、46と、各可動電極41、42と各固定部45、46とを連結する梁部(弾性部)43、44と、可動電極41と可動電極42とを連結する連結部47とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 1 according to this embodiment can vibrate between a
The movable part 4 connects the
可動電極41は、櫛歯状をなすものであり、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指411を有している。これと同様に、可動電極42は、櫛歯状をなすものであり、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指421を有している。
各電極指411および各電極指421は、それぞれ、図3に示すように、その長手方向でのほぼ全域に亘って一定の幅を有している。なお、後述する電極指311、321と同様に、各電極指411および各電極指421は、その先端側から基端側へ向けて幅が漸減する部分を有していてもよい。
The
As shown in FIG. 3, each
固定部45は、基部2の上面に支持部51を介して固定されている。これと同様に、固定部46は、基部2の上面に支持部52を介して固定されている。このように固定部45、46が設けられているため、固定部45、46は、基部2に対し支持部51、52の厚さ分だけ離間している。
梁部43は、前述したような固定部45側を固定端とする梁433、434と、これらの梁433、434の自由端(固定部45と反対側の端)同士を連結する梁435と、梁435と可動電極41とを連結する梁431と、梁435と可動電極42とを連結する梁432とで構成されている。このように複数の梁431、432、433、434、435で構成された梁部43は、基部2の上面に沿って弾性変形可能となっている。
The fixing
The
梁433は、その一端(固定端)が固定部45に固定された片持ち梁であり、基部2の面に沿って曲げ変形する機能を有する。これと同様に、梁434は、その一端(固定端)が固定部46に固定された片持ち梁であり、基部2の面に沿って曲げ変形する機能を有する。
このような梁433、434は、それぞれ、その長手方向の全域に亘ってほぼ同じ幅を有している。
The
Each of the
梁435は、前述した梁433、434の自由端に固定され、図1にて上下方向に変位可能になっている。
梁431、432は、それぞれ、前述した梁435の端部に固定され、図1にて上下方向に曲げ変形しながら変位可能となっている。また、梁431には、前述した可動電極41が固定され、梁432には、可動電極42が固定されている。
The
Each of the
このような梁431、432は、それぞれ、その長手方向の全域に亘ってほぼ同じ幅を有している。
このような梁部43と同様に、梁部44は、前述したような固定部46側を固定端とする梁443、444と、これらの梁443、444の自由端(固定部46と反対側の端)同士を連結する梁445と、梁445と可動電極41とを連結する梁441と、梁445と可動電極42とを連結する梁442とで構成されている。このように複数の梁441、442、443、444、445で構成された梁部44は、基部2の上面に沿って弾性変形可能となっている。また、梁部44は、梁部43と梁部44とが図1にて左右対称となるように形成されている。
Each of the
Similar to the
また、可動電極41と可動電極42とを連結する連結部47は、可動電極41、42間の距離を固定する機能を有するものである。これにより、可動電極41、42間の距離を維持しながら、梁部44の変形により可動電極41、42を変位させることができる。
このような可動部4にあっては、可動部4を構成する各部のうち、各可動電極41、42、各梁部43、44、および連結部47が、基部2に対し間隔を隔てた状態(浮いた状態)となっている。
The connecting
In such a movable part 4, among the parts constituting the movable part 4, the
一方、固定電極31は、櫛歯状をなすものであり、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指311と、各電極指311を支持するための固定部312とを有している。
そして、固定部312は、支持部53を介して基部2に固定されている。これにより、複数の電極指311は、基部2に対し間隔を隔てた状態(浮いた状態)となっている。ここで、支持部53の厚さは、前述した支持部51、52のそれぞれの厚さとほぼ同じである。
On the other hand, the fixed
The fixing
複数の電極指311は、それぞれ、前述したような固定部312から基部2の上面に沿って突出形成されている。
そして、複数の電極指311は、前述した可動電極41の複数の電極指411と噛み合うように配置されている。すなわち、電極指311と電極指411とが交互に位置するように配置されている。
各電極指311は、図3に示すように、その先端側から基端側へ向けて幅が漸減する部分313を有している。この部分313は、本実施形態では、電極指311の長手方向でのほぼ全域に亘っている。すなわち、各電極指311は、その先端から基端へ向けて幅が漸減している。また、各電極指311の部分313は、その幅が連続的に変化している。
Each of the plurality of
The plurality of
As shown in FIG. 3, each
これと同様に、固定電極32は、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指321と、各電極指321を支持するための固定部322とを有している。ここで、各電極指321も、前述した電極指311と同様に、その先端側から基端側へ向けて幅が漸減する部分を有している。
固定部322は、支持部54を介して基部2に固定されている。これにより、複数の電極指321は、基部2に対し間隔を隔てた状態(浮上した状態)となっている。ここで、支持部54の厚さは、前述した支持部51、52のそれぞれの厚さとほぼ同じである。
Similarly, the fixed
The fixing
複数の電極指321は、それぞれ、前述したような固定部322から基部2の上面に沿って突出形成されている。
そして、複数の電極指321は、前述した可動電極42の複数の電極指421と噛み合うように配置されている。すなわち、電極指321と電極指421とが交互に位置するように配置されている。
Each of the plurality of
The plurality of
このようなアクチュエータ1では、固定電極31と可動電極41との間に電圧を印加すると、両電極31、41間に静電引力が発生し、可動電極41が固定電極31に接近するように移動する。
一方、固定電極32と可動電極42との間に電圧を印加すると、両電極32、42間に静電引力が発生し、可動電極42が固定電極32に向かって移動する。
In such an actuator 1, when a voltage is applied between the fixed
On the other hand, when a voltage is applied between the fixed
したがって、固定電極31と可動電極41との間、および、固定電極32と可動電極42との間に、交互に電圧を印加することにより、可動電極41、42が往復動(振動)する。このとき、可動電極41、42間の距離は連結部47により一定に維持されつつ、可動電極41、42は連結部47の長手方向に往復動する。
このようなアクチュエータ1では、可動電極42と固定電極32との間に印加する電圧(以下、単に「印加電圧」とも言う。)に応じて、可動電極41と固定電極31との噛み合い量、および、可動電極42と固定電極32との噛み合い量が変化する。
そして、その振動周波数を可動部4の共振周波数とすると、可動部4を効率よく振動させることができる。このとき、共振周波数は、可動部4の質量(主に可動電極41、42、連結部47の合計質量)と、梁部43、44のバネ定数で定まる変位に対する復元力によって定まる。
Therefore, by alternately applying a voltage between the fixed
In such an actuator 1, the amount of engagement between the
And if the vibration frequency is made into the resonant frequency of the movable part 4, the movable part 4 can be vibrated efficiently. At this time, the resonance frequency is determined by the restoring force against the displacement determined by the mass of the movable portion 4 (mainly the total mass of the
ここで、図4に基づいて、固定電極31、32および可動電極41、42の作用を詳細に説明する。なお、以下では、固定電極31および可動電極41の作用について代表的に説明し、固定電極32および可動電極42の作用に関しては固定電極31および可動電極41の作用と同様であるので、その説明を省略する。また、以下では、固定電極31の複数の電極指311のうち互いに隣接する2つの電極指311と、可動電極41の複数の電極指411のうち前記2つの電極指311間に配設された電極指411とのついて代表的に説明する。
Here, the operation of the fixed
アクチュエータ1が非駆動状態にあるとき、すなわち、可動電極41と固定電極31との間および可動電極42と固定電極32との間に電圧が印加されていないとき、電極指411と電極指311との重なり量、すなわち、可動電極41と固定電極31との噛み合い量は、図4(a)に示すように、L1である。また、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間の距離は、D1である。また、電極指311の先端に向けて、可動電極41と固定電極31との間の距離は漸減するようになっている。
When the actuator 1 is in a non-driven state, that is, when no voltage is applied between the
このような状態で、固定電極31と可動電極41との間に電圧を印加すると、これらの間に静電引力を生じるが、主に、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間に生じる静電引力と、固定電極31の電極指311の先端と可動電極41の電極指411との間に生じる静電引力とにより、電極指411がその先端方向へ変位する。これにより、可動電極41と固定電極31との噛み合い量が増す。
When a voltage is applied between the fixed
可動電極41と固定電極31との噛み合い量が増して、その噛み合い量が、図4(b)に示すように、L2(L2>L1)となったとき、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間の距離は、D1よりも大きいD2となる。また、本実施形態では、固定電極31の電極指311の先端と可動電極41の電極指411との間の距離は変化しない。
When the meshing amount of the
そして、さらに可動電極41と固定電極31との噛み合い量が増して、その噛み合い量が、図4(c)に示すように、L3(L3>L2)となったとき、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間の距離は、D2よりも大きいD3となる。また、本実施形態では、固定電極31の電極指311の先端と可動電極41の電極指411との間の距離は変化しない。
Further, when the meshing amount of the
このようにアクチュエータ1にあっては、固定電極31における電極指311が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分313を有しているため、固定電極31と可動電極42との噛み合い量が増すに従い、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間の距離が大きくなる。
これにより、可動電極41と固定電極31との間に印加する電圧に対する可動電極41の変位量の比の上昇を抑えることができる。そのため、可動電極41と固定電極31との間に印加する電圧が比較的大きい場合であっても、電圧の変更による可動電極41の変位量の微調整が容易となり、比較的簡単かつ高精度に、可動電極41の変位量を所望のものとすることができる。
Thus, in the actuator 1, the
Thereby, an increase in the ratio of the displacement amount of the
ここで、図5に示すように、印加電圧に対する可動電極41、42の変位量の比をほぼ一定とするように、固定電極31および可動電極41が形成されているが好ましい。これにより、印加電圧を発生させるための駆動回路(電源回路)の構成を簡単なものとすることができる。例えば、駆動回路として、商用電源と同様の電圧波形の電圧を発生するものを用いることができ、この場合でも、単に電圧値を変更するだけで可動電極41、42の変位量を簡単に微調整することができる。すなわち、印加電圧の制御を容易なものとすることができる。
Here, as shown in FIG. 5, it is preferable that the fixed
特に、本実施形態では、前述したように、固定電極31における電極指311が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、可動電極41における電極指411が、その長手方向でのほぼ全域で一定の幅を有しているため、可動電極41の設計を簡単にすることができる。その結果、アクチュエータ1の設計をより簡単にすることができる。
なお、固定電極31および可動電極41のうちの少なくとも一方における電極指が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有していれば、本発明の効果を得ることができるが、固定電極31および可動電極41のうち、一方における電極指が、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、他方における電極指が、その長手方向でのほぼ全域で一定の幅を有していと、可動電極41および固定電極31の一方の設計を簡単にすることができる。その結果、アクチュエータ1の設計を簡単にすることができる。
In particular, in the present embodiment, as described above, the
In addition, if the electrode finger in at least one of the fixed
また、固定電極31における電極指311の部分313は、その先端側から基端側へ向け幅が連続的に漸減しているため、可動電極41の変位に伴う可動電極41と固定電極31との間の静電引力の増加量(変位に伴う)を一定にすることができる。その結果、可動電極41を円滑に変位させることができる。
また、本実施形態では、固定電極31における各電極指311がその先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分313を有しているので、各電極指311の幅の最大値と最小値との差を小さくして、各電極指311の機械的強度の低下を防止しつつ、可動電極41と固定電極31との間に印加する電圧に対する可動電極41の変位量の比の上昇をより確実に抑えることができる。
In addition, since the width of the
In the present embodiment, each
また、固定電極31および可動電極41のうちの少なくとも一方における電極指は、その先端側から基端側へ向け厚さが漸減する部分を有するのが好ましい。これにより、電極指の幅の最大値と最小値との差を小さくして、電極指の機械的強度の低下を防止しつつ、可動電極41と固定電極31との間に印加する電圧に対する可動電極41の変位量の比の上昇を抑えることができる。
以上説明したようなアクチュエータ1にあっては、比較的簡単かつ高精度に、所望の状態で駆動することができる。
Moreover, it is preferable that the electrode finger in at least one of the fixed
The actuator 1 as described above can be driven in a desired state with relatively simple and high accuracy.
<アクチュエータの製造方法>
次に、前述したアクチュエータ1を製造する場合の一例を図6に基づき説明する。
図6は、図1および図2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。なお、図6は、図1中のA−A線断面に対応する断面を示している。
<Actuator manufacturing method>
Next, an example of manufacturing the actuator 1 described above will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the actuator shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 6 shows a cross section corresponding to the cross section taken along line AA in FIG.
また、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態のアクチュエータ1の製造方法は、[1]3層構成の基板を用意する工程と、[2]その基板の一層目をエッチング(第1のエッチング)する工程と、[3]その基板の2層目をエッチング(第2のエッチング)する工程とを有する。以下、各工程を順次説明する。
In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The manufacturing method of the actuator 1 of this embodiment includes [1] a step of preparing a three-layer substrate, [2] a step of etching the first layer of the substrate (first etching), and [3] the substrate. And etching the second layer (second etching). Hereinafter, each process is demonstrated one by one.
[1]基板の用意
まず、図6(a)に示すように、基部101上に、後述する第1のエッチングにより実質的にエッチングされない第2の層102と、第1のエッチングによりエッチングされる第1の層103とがこの順で積層されてなる3層構成の基板10を用意する。
この基板10を構成する各層のうち、第1の層103は、前述したアクチュエータ1の可動部4および各固定電極31、32に、第2の層102は、各支持部51、52、53、54に加工される部分であり、基部101は、基部2となる部分である。
[1] Preparation of Substrate First, as shown in FIG. 6A, a
Of the layers constituting the
この基板10としては、各層101、102、103の組み合わせで各種のものが挙げられるが、特に、主としてSiで構成された基部101上に、主としてSiO2で構成された第2の層と、主としてSiで構成された第1の層(活性層)103とがこの順で積層されてなるSOI基板が好適である。以下では、基板10としてSOI基板を用いる場合を例に説明する。
Examples of the
基板10としてSOI基板を用いることにより、第1の層103の厚さが比較的厚いものを作製することができるようになる。このため、形成される各電極指311、321、411、421の厚さを大きくすることができるので、各電極指311、321、411、421の断面積(長手方向に対して垂直な方向での面積)を大きくすることができる。これにより、アクチュエータ1では、静電容量を大きくすることができ、その結果、印加電圧に対する可動部4の変位量を増大させることができる。
By using an SOI substrate as the
また、各電極指311、321、411、421の厚さを大きく設定することができるので、必要とする断面積を確保しつつ、その幅を小さくすることができる。これにより、各固定電極31、32、41、42の小型化、ひいては、アクチュエータ1全体の小型化を図ることができる。また、簡単に、高精度なアクチュエータ1を得ることができる。
Moreover, since the thickness of each
第1の層103の厚さ(平均)は、特に限定されないが、0.2〜100μm程度であるのが好ましく、20〜60μm程度であるのがより好ましい。第1の層103の厚さが薄過ぎると、第1の層103の構成材料等によっては、アクチュエータ1において、可動部4の印加電圧に対する変位量を十分に大きくするのが困難となるおそれがあり、一方、第1の層103の厚さを前記上限値を超えて大きくしても、それ以上の効果の増大が期待できないばかりでなく、エッチングを深く垂直に行うことが難しくなる。
The thickness (average) of the
[2]第1のエッチング
次に、図6(b)に示すように、前述したような基板10に対し、可動部4を形成する。
具体的には、まず、基板10の第1の層103上(第2の層102と反対側)のエッチング領域内に、例えばフォトリソグラフィー法等を用いて、可動部(構造体)4に対応する形状のマスクを形成する。
[2] First Etching Next, as shown in FIG. 6B, the movable portion 4 is formed on the
Specifically, first, in the etching region on the first layer 103 (opposite side of the second layer 102) of the
次に、形成されたマスクを用いて、第1の層103に対してエッチングを施す。このとき、第2の層102は、第1のエッチングにより実質的にエッチングされないものであり、第1のエッチングに際して、その侵攻を阻止するストップ層として機能する。
第1のエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等のうちの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が、ドライエッチング、特に、反応性イオンエッチングを用いるのが好適である。
Next, the
For the first etching, for example, reactive ion etching, plasma etching, beam etching, dry etching such as optically assisted etching, wet etching, etc. can be used alone or in combination of two or more. It is preferable to use dry etching, particularly reactive ion etching.
第1のエッチングとしてドライエッチングを用いることにより、第1の層103のパターニングを寸法精度よく行うことができる。特に、第1のエッチングとして反応性イオンエッチングを用いることにより、第1の層103に対して異方性の高いエッチングを行うことができる。
本工程[2]により、前述したマスクに対応する形状に第1の層103がパターニング(加工)され、可動部4および各固定電極31、32が形成される。
By using dry etching as the first etching, the
By this step [2], the
次に、前述のマスクを除去する。第2のエッチングに先立って、マスクを除去することにより、後述する工程[3]において、ウェットエッチングを用いる場合には、マスク材料(レジスト材料や、金属材料)の溶解によるエッチング液の汚染を防止または抑制することができる。
このマスクの除去方法としては、例えば、マスクがレジスト材料で構成される場合には、レジスト剥離液、マスクが金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液等を用いることができる。
Next, the aforementioned mask is removed. By removing the mask prior to the second etching, when wet etching is used in step [3] to be described later, contamination of the etching solution due to dissolution of the mask material (resist material or metal material) is prevented. Or it can be suppressed.
As a method for removing the mask, for example, when the mask is made of a resist material, a resist stripping solution is used. When the mask is made of a metal material, a metal stripping solution such as a phosphoric acid solution is used. be able to.
[3]第2のエッチング
次に、図6(c)に示すように、第2の層102に対して、第1の層103が実質的にエッチングされず、第2の層102をエッチング可能な第2のエッチングを施す。これにより、第2の層102の一部を除去する。
この第2のエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等のうちの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が、ウェットエッチングを用いるのが好適である。
[3] Second Etching Next, as shown in FIG. 6C, the
For the second etching, for example, one or more of reactive ion etching, plasma etching, beam etching, dry etching such as light-assisted etching, wet etching, and the like can be used. It is preferable to use wet etching.
第2のエッチングとしてウェットエッチングを用いることにより、第2の層102を等方的にエッチングすることができる。このため、前記工程[2]において加工されて残存する第1の層103直下の第2の層102も効率よく除去することができる。
このウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えばフッ酸等が挙げられる。
このようなエッチング液に基板10を浸漬すると、まず、残存する第1の層103(可動部4および各固定電極31、32)によって覆われていない第2の層102は、上面からエッチングが開始し、等方的にエッチングが進行する。
By using wet etching as the second etching, the
As an etchant used for this wet etching, for example, hydrofluoric acid or the like can be given.
When the
次に、可動部4および各固定電極31、32の直下の第2の層102も、それぞれ、露出した側面側からエッチングが進行して、徐々に除去される。
そして、第2の層102が除去されていくことにより、基部101と第1の層103との間には、間隙が形成されていく。
ここで、固定部45、46は、それぞれ、平面視において、各可動電極41、42および各梁部43、44を構成する帯状体の面積(最大)より面積が大きく設定されている。このため、これらの面積の差により、固定部45、46以外の部分(各可動電極41、42および各梁部43、44)の直下の第2の層102がほぼ完全に除去された時点では、各固定部45、46の直下の第2の層102の一部が残存した状態となる。
Next, the
Then, by removing the
Here, each of the fixed
このような時点(状態)で、第2のエッチングを終了すると、残存した第2の層102が支持部51、52となり、この支持部51、52を介して、可動部4は、各固定部45、46において基部101(基部2)に、それぞれ固定される。一方、可動部4の他の部分は、基部101から浮いた状態となる。
その後、必要に応じて、可動部4の一部を除去したり、可動部4に材料を付加したりすることにより、可動部4の質量やバネ定数を調整する。
以上のような工程を経て、アクチュエータ1が製造される。
When the second etching is completed at this time (state), the remaining
Thereafter, the mass of the movable part 4 and the spring constant are adjusted by removing a part of the movable part 4 or adding a material to the movable part 4 as necessary.
The actuator 1 is manufactured through the steps as described above.
<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7は、本発明のアクチュエータの第2実施形態を示す部分拡大平面図、図8は、図7に示すアクチュエータの固定電極および可動電極の作用を説明するための図である。
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は、図7に示すように、固定電極の電極指の形状が異なる以外は、第1実施形態のアクチュエータ1とほぼ同様である。
第2実施形態のアクチュエータでは、図7に示すように、前述した第1実施形態における電極指311に代えて、電極指311Aを有している。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the actuator of the present invention will be described.
FIG. 7 is a partially enlarged plan view showing a second embodiment of the actuator of the present invention, and FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the fixed electrode and the movable electrode of the actuator shown in FIG.
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 FIG. 7, the actuator of the second embodiment is substantially the same as the actuator 1 of the first embodiment except that the shape of the electrode fingers of the fixed electrode is different.
As shown in FIG. 7, the actuator of the second embodiment has an
電極指311Aは、その先端側から基端側へ向け幅が段階的に漸減する部分313Aを有している。このように電極指311Aの幅を段階的に変化させるように構成すると、固定電極31の設計を簡単にすることができる。なお、図7では、電極指311Aの幅が2段階で変化しているが、3段階以上でもよい。
このようなアクチュエータにあっては、アクチュエータ1が非駆動状態にあるとき、電極指411と電極指311Aとの重なり量は、図8(a)に示すように、L1である。また、電極指411の先端と電極指311Aとの間の距離は、D1である。
The
In such a actuator, when the actuator 1 is in a non-driven state, the amount of overlap between the
電極指411と電極指311Aとの重なり量が増して、図8(b)に示すように、L2(L2>L1)となったとき、すなわち、非駆動状態からの重なり量の変化が少ないとき、電極指411の先端と電極指311Aとの間の距離は、D1のままである。
そして、さらに電極指411と電極指311Aとの重なり量が増して、図8(c)に示すように、L3(L3>L2)となったとき、すなわち、非駆動状態からの重なり量の変化がある程度大きくなったとき、可動電極41の電極指411の先端と固定電極31の電極指311との間の距離は、D1よりも大きいD3となる。
When the overlap amount between the
Further, when the amount of overlap between the
以上説明したような第2実施形態のアクチュエータにあっても、前述した第1実施形態のアクチュエータ1と同様に、比較的簡単かつ高精度に、所望の状態で駆動することができる。
前述したような実施形態にかかるマイクロレゾネータ(アクチュエータ)は、パーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、携帯電話機、ディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ等の電子機器に適用することができる。
The actuator according to the second embodiment as described above can be driven in a desired state relatively easily and with high accuracy, like the actuator 1 according to the first embodiment described above.
The microresonator (actuator) according to the above-described embodiment is, for example, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), a laptop type in addition to a personal computer (mobile type personal computer), a mobile phone, and a digital still camera. Personal computers, TVs, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game machines, word processors, workstations, video phones, security TV monitors, Electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure meter, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (eg, vehicle, aircraft) Ship total S), can be applied to electronic equipment such as a flight simulator.
また、本発明のアクチュエータは、前述したマイクロレゾネータに限らず、例えばMEMS応用のセンサ(圧力、加速度、角速度、姿勢)等の各種振動子や、光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータ等の光学デバイスなどに適用することができる。
ここで、前述したような本発明にかかるアクチュエータの可動電極に、光反射性を有する光反射部が支持され、光反射部で反射した光の向きを変更し得るように構成されたもの、すなわち、本発明にかかる光学デバイスは、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の向きに変更することができる。
The actuator of the present invention is not limited to the above-described microresonator, but various vibrators such as sensors (pressure, acceleration, angular velocity, attitude) for MEMS application, optical devices such as optical scanners, optical switches, optical attenuators, etc. Can be applied to.
Here, the movable electrode of the actuator according to the present invention as described above supports a light reflecting portion having light reflectivity, and is configured to change the direction of light reflected by the light reflecting portion, that is, The optical device according to the present invention can change the light reflected by the light reflecting portion to a desired direction with relatively simple and high accuracy.
また、前述したような本発明にかかるアクチュエータの可動電極に、光反射性を有する光反射部が支持され、光反射部で反射した光を走査するように構成されたもの、すなわち、本発明にかかる光スキャナは、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の状態で走査することができる。
このような光スキャナは、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、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に好適に適用することができる。
Further, a light reflecting portion having light reflectivity is supported on the movable electrode of the actuator according to the present invention as described above, and configured to scan the light reflected by the light reflecting portion, that is, according to the present invention. Such an optical scanner can scan the light reflected by the light reflecting portion in a desired state with relatively simple and high accuracy.
Such an optical scanner can be suitably applied to an image forming apparatus such as a laser printer, a barcode reader, a scanning confocal laser microscope, and an imaging display.
このような光スキャナを備えた画像形成装置は、比較的簡単かつ高精度に、光反射部で反射した光を所望の状態で走査して、優れた画像を形成することができる。
以上、本発明のアクチュエータについて説明したが、本発明は、これら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を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
An image forming apparatus including such an optical scanner can form an excellent image by scanning light reflected by the light reflecting portion in a desired state with relatively simple and high accuracy.
Although the actuator of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these.
For example, each unit constituting the actuator of the present invention can be replaced with any one that exhibits the same function, or other configurations can be added.
1……アクチュエータ 2……基部 31、32……固定電極 311、311A、321……電極指 312、322……固定部 313、313A……部分 4……可動部 41、42……可動電極 411、421……電極指 43、44……梁部 431、432、433、434、435、441、442、443、444、445……梁 45、46……固定部 47……連結部 51、52、53、54……支持部 10……基板 101……基部 102……エッチング停止材(第2の層) 103……被エッチング層(第1の層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (11)
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させるように構成されているアクチュエータであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とするアクチュエータ。 The base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic part that movably supports the movable electrode with respect to the base part,
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger while deforming the elastic portion. An actuator configured as follows:
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode An actuator characterized by increasing the distance.
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光の向きを変更し得るように構成されている光学デバイスであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする光学デバイス。 The base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. , An optical device configured to change the direction of the light reflected by the light reflecting portion,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode An optical device characterized by increasing the distance.
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成されている光スキャナであって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする光スキャナ。 The base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. An optical scanner configured to scan the light reflected by the light reflecting section,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode An optical scanner characterized by increasing the distance.
前記基部に対し固定された少なくとも1つの固定電極と、
各前記固定電極に対応して設けられ、前記基部に対し変位可能な可動電極と、
前記基部に対し前記可動電極を変位可能に支持する弾性変形可能な弾性部と、
前記可動電極に支持され、光反射性を有する光反射部とを有し、
前記可動電極および前記固定電極は、それぞれ、櫛歯状をなすように並設された複数の電極指を備え、前記可動電極の複数の電極指と前記固定電極の複数の電極指とが互いに噛み合うように配設されており、
前記固定電極と前記可動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせ、前記弾性部を変形させながら、前記可動電極をその電極指の長手方向に変位させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記固定電極および/または前記可動電極における複数の電極指のうちの少なくとも1つの電極指は、その先端側から基端側へ向け幅が漸減する部分を有し、前記固定電極と前記可動電極との噛み合い量が増すに従い、前記固定電極の電極指の先端と前記可動電極の電極指との間の距離、および/または、前記可動電極の電極指の先端と前記固定電極の電極指との間の距離を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
The base,
At least one fixed electrode fixed to the base;
A movable electrode provided corresponding to each of the fixed electrodes and displaceable with respect to the base;
An elastically deformable elastic portion for movably supporting the movable electrode with respect to the base portion;
A light reflecting portion supported by the movable electrode and having light reflectivity;
Each of the movable electrode and the fixed electrode includes a plurality of electrode fingers arranged in parallel so as to form a comb-tooth shape, and the plurality of electrode fingers of the movable electrode and the plurality of electrode fingers of the fixed electrode mesh with each other. Are arranged as follows,
By applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic attractive force is generated between them, and the elastic part is deformed, and the movable electrode is displaced in the longitudinal direction of the electrode finger. An image forming apparatus including an optical scanner configured to scan the light reflected by the light reflecting unit,
At least one of the plurality of electrode fingers in the fixed electrode and / or the movable electrode has a portion whose width gradually decreases from the distal end side to the proximal end side, and the fixed electrode, the movable electrode, As the amount of engagement increases, the distance between the tip of the electrode finger of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode and / or the tip of the electrode finger of the movable electrode and the electrode finger of the fixed electrode An image forming apparatus characterized in that the distance is increased.
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---|---|---|---|
JP2006221754A JP2008044068A (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Actuator, optical device, optical scanner, and image formation device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015073338A (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | Optical module |
-
2006
- 2006-08-16 JP JP2006221754A patent/JP2008044068A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2015073338A (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | Optical module |
US10221061B2 (en) | 2013-10-01 | 2019-03-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical module |
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