JP2009195053A - Actuator - Google Patents

Actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2009195053A
JP2009195053A JP2008034488A JP2008034488A JP2009195053A JP 2009195053 A JP2009195053 A JP 2009195053A JP 2008034488 A JP2008034488 A JP 2008034488A JP 2008034488 A JP2008034488 A JP 2008034488A JP 2009195053 A JP2009195053 A JP 2009195053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
piezoelectric element
electrode
actuator
electrode layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008034488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Kagami
克巳 各務
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2008034488A priority Critical patent/JP2009195053A/en
Publication of JP2009195053A publication Critical patent/JP2009195053A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator in which a plurality of layers of piezoelectric elements and electrodes are stacked, and the respective piezoelectric elements are displaced for improved driving force of the actuator. <P>SOLUTION: First electrode layers 5A-5D, first piezoelectric element layers 6A and 6B, second electrode layers 7A-7D, second piezoelectric element layers 8A and 8B, and third electrode layers 9A-9D are sequentially stacked in a predetermined region on a base material 4. When driving an actuator 1, the second electrode layer 7A is grounded while the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A are applied with AC voltages in antiphases respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の電極層及び圧電素子層を積層したアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator in which a plurality of electrode layers and piezoelectric element layers are stacked.

従来より、シリコン等の弾性を有する材料を用いて形成された基材に圧電素子等を積層して構成されたアクチュエータが種々提案されている。
例えば、特許文献1に記載のアクチュエータでは、矩形状に形成された枠体の中央部に反射ミラー部が配置され、この反射ミラー部の両側部と枠体とは、それぞれ2本の弾性部で連結されて本体部が形成されている。また、この本体部の反射ミラー部の両側部における2本の弾性部と枠体とを跨いで上部電極、圧電素子及び下部電極が形成されている。そして、この上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加することによって、反射ミラー部を反射面に対して垂直方向に駆動することができるように構成される。
特開2006−320089号公報(段落(0060)〜(0063)、図4)
Conventionally, various actuators have been proposed in which a piezoelectric element or the like is laminated on a base material formed using an elastic material such as silicon.
For example, in the actuator described in Patent Document 1, a reflection mirror part is arranged at the center of a rectangular frame, and both sides of the reflection mirror part and the frame are two elastic parts. Connected to form a main body. In addition, an upper electrode, a piezoelectric element, and a lower electrode are formed across the two elastic parts and the frame body on both sides of the reflection mirror part of the main body part. And it is comprised so that a reflective mirror part can be driven to a perpendicular | vertical direction with respect to a reflective surface by applying a drive voltage between this upper electrode and a lower electrode.
JP 2006-320089 A (paragraphs (0060) to (0063), FIG. 4)

ここで、上記アクチュエータにおいて、上部電極、圧電素子及び下部電極を形成する際には、予め所定形状に成形したシリコン基材の所定領域に対して、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することにより形成する。そして、下部電極を接地し、上部電極に交流電圧を印加する。それによって、下部電極層と上部電極層との間にある圧電素子層を変位させる。
ここで、図17は圧電素子層の変位動作を説明した説明図である。図17(A)に示すように、下部電極を接地し、上部電極にも電圧を印加していない場合には圧電素子層301には応力が生じずに変位も行われない。
一方、上部電極にプラス電圧を付加する場合には、図17(B)に示すように、圧電素子層301に電界が印加されることによって、圧電素子層301は上部電極や下部電極に垂直な方向に延びる。このとき、圧電素子層301は上部電極及び下部電極に平行な面内においては等方的に縮むように変位を起こす。
また、上部電極にマイナス電圧を付加する場合には、図17(C)に示すように、圧電素子層301に電界が印加されることによって、圧電素子層301は上部電極や下部電極に垂直な方向に縮む。このとき、圧電素子層301は上部電極及び下部電極に平行な面内においては等方的に伸びるように変位を起こす。
一方、反射ミラー部の形成された基材302は電圧印加によって膨張も収縮もしないので、上面に形成された圧電素子層301の上部電極及び下部電極に平行な面内の伸び(縮み)により、下方へ(上方へ)曲げ変形を起こす。これによって、基材302に形成された反射ミラー部が反射面に対して垂直方向に変位することとなる。
Here, in the above actuator, when the upper electrode, the piezoelectric element, and the lower electrode are formed, the lower electrode layer, the piezoelectric element layer, and the upper electrode layer are applied to a predetermined region of the silicon base material that is previously formed into a predetermined shape. It forms by laminating in order. Then, the lower electrode is grounded and an AC voltage is applied to the upper electrode. Thereby, the piezoelectric element layer between the lower electrode layer and the upper electrode layer is displaced.
Here, FIG. 17 is an explanatory view for explaining the displacement operation of the piezoelectric element layer. As shown in FIG. 17A, when the lower electrode is grounded and no voltage is applied to the upper electrode, no stress is generated in the piezoelectric element layer 301 and no displacement is performed.
On the other hand, when a positive voltage is applied to the upper electrode, as shown in FIG. 17B, an electric field is applied to the piezoelectric element layer 301 so that the piezoelectric element layer 301 is perpendicular to the upper electrode and the lower electrode. Extend in the direction. At this time, the piezoelectric element layer 301 is displaced so as to shrink isotropically in a plane parallel to the upper electrode and the lower electrode.
When a negative voltage is applied to the upper electrode, as shown in FIG. 17C, an electric field is applied to the piezoelectric element layer 301 so that the piezoelectric element layer 301 is perpendicular to the upper electrode and the lower electrode. Shrink in the direction. At this time, the piezoelectric element layer 301 is displaced so as to extend isotropically in a plane parallel to the upper electrode and the lower electrode.
On the other hand, since the base material 302 on which the reflection mirror portion is formed does not expand or contract by voltage application, the expansion (contraction) in the plane parallel to the upper electrode and the lower electrode of the piezoelectric element layer 301 formed on the upper surface Causes bending deformation downward (upward). As a result, the reflecting mirror portion formed on the base material 302 is displaced in the direction perpendicular to the reflecting surface.

ここで、上記特許文献1に記載のアクチュエータでは、電界を付加する電極が圧電素子を挟んで一組のみ形成されており、変位される圧電素子はその一組の電極間に配置される一層の圧電素子のみであった。従って、圧電素子の変位量が小さく、アクチュエータの駆動力を十分に確保することができなかった。   Here, in the actuator described in Patent Document 1, only one set of electrodes to which an electric field is applied is formed across the piezoelectric element, and the displaced piezoelectric element is a single layer disposed between the set of electrodes. It was only a piezoelectric element. Therefore, the displacement amount of the piezoelectric element is small, and the driving force of the actuator cannot be secured sufficiently.

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数層の圧電素子と電極とを積層させて各圧電素子を変位させることにより、アクチュエータの駆動力を向上させたアクチュエータを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the driving force of the actuator has been improved by stacking a plurality of layers of piezoelectric elements and electrodes and displacing each piezoelectric element. An object is to provide an actuator.

前記目的を達成するため請求項1に係るアクチュエータは、少なくとも2本一対の梁を備える支持部と、前記支持部を介して揺動可能に支持される可動部とを有し、電圧を印加することによって前記可動部を揺動させるアクチュエータであって、前記支持部上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第1層電極と、前記第1層電極上に積層された圧電素子層から形成される第1層圧電素子と、前記第1層圧電素子上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第2層電極と、前記第2層電極上に積層された圧電素子層から形成される第2層圧電素子と、前記第2層圧電素子上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第3層電極と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an actuator according to claim 1 includes a support portion including at least two pairs of beams, and a movable portion that is swingably supported via the support portion, and applies a voltage. An actuator for swinging the movable part by the first layer electrode formed from an electrode layer laminated separately for each beam on the support part, and laminated on the first layer electrode A first layer piezoelectric element formed from a piezoelectric element layer, a second layer electrode formed from an electrode layer laminated separately on each beam on the first layer piezoelectric element, and on the second layer electrode A second layer piezoelectric element formed from stacked piezoelectric element layers; and a third layer electrode formed from an electrode layer stacked separately on each beam on the second layer piezoelectric element. Features.

また、請求項2に係るアクチュエータは、請求項1に記載のアクチュエータにおいて、前記支持部は平板形状を有し、前記第1層電極、前記第1層圧電素子、前記第2層電極、前記第2層圧電素子及び前記第3層電極は前記支持部の両面に形成することを特徴とする。   The actuator according to claim 2 is the actuator according to claim 1, wherein the support portion has a flat plate shape, and the first layer electrode, the first layer piezoelectric element, the second layer electrode, and the first layer electrode. The two-layer piezoelectric element and the third layer electrode are formed on both surfaces of the support portion.

また、請求項3に係るアクチュエータは、請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータにおいて、前記第1層圧電素子及び前記第2層圧電素子が梁毎に分離して積層された圧電素子層から形成されることを特徴とする。   An actuator according to claim 3 is the actuator according to claim 1 or 2, wherein the first layer piezoelectric element and the second layer piezoelectric element are separated from each other by a beam and stacked. It is formed.

また、請求項4に係るアクチュエータは、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記第2層電極を接地するとともに、前記第1層電極と前記第3層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする。   An actuator according to a fourth aspect is the actuator according to any one of the first to third aspects, wherein the second layer electrode is grounded and the first layer electrode and the third layer electrode are respectively grounded. An antiphase voltage is applied.

また、請求項5に係るアクチュエータは、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記一対の梁の内、一方の梁に接続される前記第1層電極と他方の梁に接続される前記第1層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする。   An actuator according to claim 5 is the actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the first layer electrode connected to one of the pair of beams and the other beam are connected to each other. A voltage having an opposite phase is applied to each of the connected first layer electrodes.

また、請求項6に係るアクチュエータは、請求項5に記載のアクチュエータにおいて、前記支持部は前記可動部を隔てて互いに対向する位置にそれぞれ一対の梁を備え、各対の梁に接続された前記第1層電極と前記第3層電極とにそれぞれ電圧を印加することを特徴とする。   The actuator according to claim 6 is the actuator according to claim 5, wherein the support portion includes a pair of beams at positions facing each other across the movable portion, and is connected to each pair of beams. A voltage is applied to each of the first layer electrode and the third layer electrode.

また、請求項7に係るアクチュエータは、請求項6に記載のアクチュエータにおいて、前記2対の梁の内、前記可動部を中心に対称に位置する一方の梁に接続する前記第1層電極と他方の梁に接続する前記第1層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする。   An actuator according to a seventh aspect is the actuator according to the sixth aspect, wherein the first layer electrode connected to one of the two pairs of beams symmetrically about the movable portion and the other of the two pairs of beams A voltage having an opposite phase is applied to each of the first layer electrodes connected to the beam.

また、請求項8に係るアクチュエータは、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記第3層電極上に、圧電素子層からなる上部圧電素子と梁毎に分離して積層された電極層からなる上部電極とを交互に積層することを特徴とする。   An actuator according to an eighth aspect is the actuator according to any one of the first to seventh aspects, wherein the upper piezoelectric element made of a piezoelectric element layer and a beam are separated and laminated on the third layer electrode. It is characterized in that upper electrodes made of the formed electrode layers are alternately laminated.

更に、請求項9に係るアクチュエータは、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記上部圧電素子を挟んで配置される前記各上部電極にそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする。   Furthermore, the actuator according to claim 9 is the actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein a voltage having an opposite phase is applied to each of the upper electrodes arranged with the upper piezoelectric element interposed therebetween. It is characterized by.

請求項1に記載のアクチュエータによれば、第1層電極と第2層電極と間にある第1層圧電素子を変位させるとともに、第2層電極と第3層電極と間にある第2層圧電素子を変位させることにより、可動部の揺動変位量を大きくし、アクチュエータの駆動力を向上させることが可能となる。   According to the actuator of claim 1, the first layer piezoelectric element located between the first layer electrode and the second layer electrode is displaced, and the second layer located between the second layer electrode and the third layer electrode. By displacing the piezoelectric element, it is possible to increase the swing displacement amount of the movable part and improve the driving force of the actuator.

また、請求項2に記載のアクチュエータによれば、可動部を支持する支持部の両面に対して圧電素子を形成し、両面の圧電素子をそれぞれ変位させることによって、支持部に対して生じる応力を増加させ、アクチュエータの駆動力を更に向上させることが可能となる。   According to the actuator of the second aspect, the piezoelectric element is formed on both surfaces of the support portion that supports the movable portion, and the stress generated on the support portion is reduced by displacing the piezoelectric elements on both surfaces. It is possible to increase the driving force of the actuator further.

また、請求項3に記載のアクチュエータによれば、梁毎に分離して圧電素子を形成し、梁毎に圧電素子をそれぞれ変位させることによって、可動部の揺動変位量を大きくすることができる。   According to the actuator of the third aspect, the swing displacement amount of the movable portion can be increased by forming the piezoelectric element separately for each beam and displacing the piezoelectric element for each beam. .

また、請求項4に記載のアクチュエータによれば、第1層圧電素子の変位方向と第2層圧電素子の変位方向を同方向とすることにより、支持部に対して生じる応力を増加させ、可動部の揺動変位量をより大きくすることができる。   According to the actuator of the fourth aspect, by causing the displacement direction of the first layer piezoelectric element and the displacement direction of the second layer piezoelectric element to be the same direction, it is possible to increase the stress generated on the support portion and The swing displacement amount of the part can be further increased.

また、請求項5に記載のアクチュエータによれば、一対の梁に対してそれぞれ逆方向への応力を付与するので、支持部によって支持される可動部の揺動変位量をより大きくすることができる。   Further, according to the actuator of the fifth aspect, since the stress in the opposite direction is applied to each of the pair of beams, the swing displacement amount of the movable portion supported by the support portion can be further increased. .

また、請求項6に記載のアクチュエータによれば、可動部を中心に左右方向から支持する梁部に対して、支持する各梁に対して応力を付与するので、支持部によって支持される可動部の揺動変位量を大きくすることができる。   Further, according to the actuator of claim 6, since the stress is applied to each beam to be supported with respect to the beam portion supported from the left and right directions around the movable portion, the movable portion supported by the support portion. Can be increased.

また、請求項7に記載のアクチュエータによれば、可動部中心に対称に位置する梁部に対してそれぞれ逆方向への応力を付与するので、支持部によって支持される可動部の揺動変位量を大きくすることができる。   In addition, according to the actuator of the seventh aspect, stress in the opposite direction is applied to each of the beam portions that are symmetrically located at the center of the movable portion, so that the swing displacement amount of the movable portion supported by the support portion Can be increased.

また、請求項8に記載のアクチュエータによれば、積層する圧電素子層と電極層を更に増やすことによって、電極間にある多数の圧電素子を変位させ、可動部の揺動変位量をより大きくすることが可能となる。従って、アクチュエータの駆動力を向上させることが可能となる。   Further, according to the actuator of the eighth aspect, by further increasing the piezoelectric element layers and electrode layers to be stacked, a large number of piezoelectric elements between the electrodes are displaced, and the swing displacement amount of the movable portion is further increased. It becomes possible. Therefore, it becomes possible to improve the driving force of the actuator.

更に、請求項9に記載のアクチュエータによれば、積層する多数の圧電素子について、圧電素子の変位方向を同方向とすることにより、支持部に対して生じる応力を増加させ、可動部の揺動変位量をより大きくすることができる。   Furthermore, according to the actuator of the ninth aspect, by causing the piezoelectric elements to be displaced in the same direction for a large number of stacked piezoelectric elements, the stress generated on the support portion is increased, and the movable portion is swung. The amount of displacement can be increased.

以下、本発明に係るアクチュエータについて具体化した第1〜第4実施例に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, the actuator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on first to fourth embodiments.

(第1実施例)
[アクチュエータの概略構成]
先ず、第1実施例に係るアクチュエータ1の概略構成について図1に基づき説明する。図1はアクチュエータ1の概略構成を模式的に示す分解斜視図である。
図1に示すように、アクチュエータ1は、本体部2がベース3に装着されて構成されている。
(First embodiment)
[Schematic structure of actuator]
First, a schematic configuration of the actuator 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a schematic configuration of the actuator 1.
As shown in FIG. 1, the actuator 1 is configured by mounting a main body 2 on a base 3.

先ず、本体部2について詳細に説明する。本体部2は、シリコン等、弾性を有する材料を用いて形成された基材4に、後述の第1電極層5A〜5D、第1圧電素子層6A、6B、第2電極層7A〜7D、第2圧電素子層8A、8B、第3電極層9A〜9Dが積層されることによって構成される。尚、第1電極層5A〜5Dはアクチュエータ1の第1層電極を構成し、第1圧電素子層6A、6Bはアクチュエータ1の第1層圧電素子を構成し、第2電極層7A〜7Dはアクチュエータ1の第2層電極を構成し、第2圧電素子層8A、8Bはアクチュエータ1の第2層圧電素子を構成し、第3電極層9A〜9Dはアクチュエータ1の第3層電極を構成する。また、本体部2の積層後の厚さは、約30μm〜200μmとする。   First, the main body 2 will be described in detail. The main body 2 is formed on a base material 4 formed using an elastic material such as silicon. First electrode layers 5A to 5D, first piezoelectric element layers 6A and 6B, second electrode layers 7A to 7D, which will be described later, The second piezoelectric element layers 8A and 8B and the third electrode layers 9A to 9D are stacked. The first electrode layers 5A to 5D constitute the first layer electrode of the actuator 1, the first piezoelectric element layers 6A and 6B constitute the first layer piezoelectric element of the actuator 1, and the second electrode layers 7A to 7D The second layer electrode of the actuator 1 is constituted, the second piezoelectric element layers 8A and 8B constitute the second layer piezoelectric element of the actuator 1, and the third electrode layers 9A to 9D constitute the third layer electrode of the actuator 1. . Moreover, the thickness after lamination | stacking of the main-body part 2 shall be about 30 micrometers-200 micrometers.

更に、本体部2は、図1の上部に示すように、光が通過し得る貫通孔11を有した薄板長方形状を成している。また、本体部2は、反射面12が形成された平面視略円形の反射ミラー部13と、反射ミラー部13を揺動可能に支持する一対の梁部14A、14Bと、外側に本体部2を固定する固定枠16とを備えている。尚、反射ミラー部13と梁部14A、14Bとから構成される部分を振動体15という。   Further, as shown in the upper part of FIG. 1, the main body 2 has a thin plate rectangular shape having a through hole 11 through which light can pass. The main body 2 includes a reflecting mirror portion 13 having a substantially circular shape in plan view on which the reflecting surface 12 is formed, a pair of beam portions 14A and 14B that swingably support the reflecting mirror portion 13, and the main body portion 2 on the outside. And a fixing frame 16 for fixing the. A portion composed of the reflection mirror portion 13 and the beam portions 14A and 14B is referred to as a vibrating body 15.

ここで、反射ミラー部13は、梁部14A、14Bによって固定枠16に対して揺動可能に支持された可動部である。そして、反射ミラー部13は後述のように第2層電極を接地するとともに第1層電極及び第3層電極に電圧を印加することによって、その対称中心線である揺動軸17を中心として揺動される。尚、反射ミラー部13は、円形に限らず、四角形、多角形等であってもよい。   Here, the reflection mirror part 13 is a movable part supported so as to be swingable with respect to the fixed frame 16 by the beam parts 14A and 14B. The reflection mirror 13 grounds the second layer electrode and applies a voltage to the first layer electrode and the third layer electrode as will be described later, thereby swinging around the swing axis 17 that is the symmetrical center line. Moved. The reflection mirror unit 13 is not limited to a circle, but may be a quadrangle, a polygon, or the like.

また、梁部14A、14Bは、平板形状を備え、反射ミラー部13の揺動軸17上の両側面部から外側方向に同一面上に延び、その反射ミラー部13を固定枠16に接合することにより、反射ミラー部13を揺動可能に支持する支持部である。尚、第1実施例のアクチュエータ1では、反射ミラー部13の両側面部から一対の梁部14A、14Bがそれぞれ互いに逆向きに延び出している。   The beam portions 14 </ b> A and 14 </ b> B have a flat plate shape, extend from both side surface portions on the swing shaft 17 of the reflection mirror portion 13 to the same surface in the outer direction, and join the reflection mirror portion 13 to the fixed frame 16. Thus, it is a support part that supports the reflection mirror part 13 in a swingable manner. In the actuator 1 of the first embodiment, a pair of beam portions 14A and 14B extend in opposite directions from both side surface portions of the reflection mirror portion 13, respectively.

そして、一方の(図1中、左側の)梁部14Aは、揺動軸17上に配置された1個のミラー側板ばね部18Aと、該揺動軸17に対して直角方向の対称位置に配置される一対の枠側板ばね部19A、19Bと、それらミラー側板ばね部18Aと一対の枠側板ばね部19A、19Bとを互いに接続する接続部20Aとから構成されている。   One beam portion 14 </ b> A (on the left side in FIG. 1) is in a symmetrical position in a direction perpendicular to the one mirror side leaf spring portion 18 </ b> A disposed on the swing shaft 17 and the swing shaft 17. It is comprised from a pair of frame side leaf | plate spring parts 19A and 19B arrange | positioned, and the connection part 20A which connects these mirror side leaf | plate spring parts 18A and a pair of frame side leaf | plate spring parts 19A and 19B mutually.

また、他方の(図1中、右側の)梁部14Bは、揺動軸17上に配置された1個のミラー側板ばね部18Bと、該揺動軸17に対して直角方向の対称位置に配置される一対の枠側板ばね部19C、19Dと、それらミラー側板ばね部18Bと一対の枠側板ばね部19C、19Dとを互いに接続する接続部20Bとから構成されている。   The other beam portion 14B (on the right side in FIG. 1) is in a symmetrical position in a direction perpendicular to the one mirror side leaf spring portion 18B disposed on the swing shaft 17 and the swing shaft 17. It is comprised from a pair of frame side leaf | plate spring parts 19C and 19D arrange | positioned, and the connection part 20B which mutually connects these mirror side leaf | plate spring parts 18B and a pair of frame side leaf | plate spring parts 19C and 19D.

従って、図1の上部に示すように、一対の枠側板ばね部19A、19Bと一対の枠側板ばね部19C、19Dとは、反射ミラー部13を挟んで、各枠側板ばね部19A、19D、各枠側板ばね部19B、19Cが、それぞれ揺動軸方向に対向するように配置されている。つまり、一対の枠側板ばね部19A、19Bと一対の枠側板ばね部19C、19Dとは、反射ミラー部13を挟んで、各枠側板ばね部19A、19C、各枠側板ばね部19B、19Dが、それぞれ対角方向に対向するように配置されている。   Therefore, as shown in the upper part of FIG. 1, the pair of frame side leaf spring portions 19A, 19B and the pair of frame side leaf spring portions 19C, 19D sandwich the reflection mirror portion 13 and each frame side leaf spring portion 19A, 19D, Each frame side leaf | plate spring part 19B, 19C is arrange | positioned so that it may each oppose a rocking | fluctuation axis direction. In other words, the pair of frame side leaf springs 19A and 19B and the pair of frame side leaf springs 19C and 19D sandwich the reflection mirror part 13, and each frame side leaf spring 19A and 19C and each frame side leaf spring 19B and 19D. These are arranged so as to face each other diagonally.

また、各梁部14A、14Bにおいては、各ミラー側板ばね部18A、18Bが、反射ミラー部13のうち揺動軸17上において互いに対向する一対の縁の一方から、対応する各接続部20A、20Bまで延びている。また、各接続部20A、20Bは、揺動軸17と直交する方向に延びている。さらに、各梁部14A、14Bにおいては、一対の枠側板ばね部19A、19Bと一対の枠側板ばね部19C、19Dとが、対応する各接続部20A、20Bの端部から、揺動軸17に対して平行に固定枠16まで延びている。   Moreover, in each beam part 14A, 14B, each mirror side leaf | plate spring part 18A, 18B corresponds to each connection part 20A corresponding from one of a pair of edges which mutually oppose on the rocking | fluctuation axis | shaft 17 among the reflective mirror parts 13. It extends to 20B. Further, each of the connecting portions 20 </ b> A and 20 </ b> B extends in a direction orthogonal to the swing shaft 17. Furthermore, in each beam part 14A, 14B, a pair of frame side leaf | plate spring part 19A, 19B and a pair of frame side leaf | plate spring part 19C, 19D are the rocking | fluctuation shaft 17 from the edge part of each corresponding connection part 20A, 20B. It extends to the fixed frame 16 in parallel to.

また、梁部14Aにおいては、一対の枠側板ばね部19A、19Bのそれぞれから固定枠16に渡って、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第1電極層5A、5Bが形成されている。また、各一対の第1電極層5A、5Bは、揺動軸17を挟んで梁部14Aを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。
一方、梁部14Bにおいては、一対の枠側板ばね部19C、19Dのそれぞれから固定枠16に渡って、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第1電極層5C、5Dが形成されている。また、各一対の第1電極層5C、5Dは、揺動軸17を挟んで梁部14Bを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。
Further, in the beam portion 14A, a pair of first electrodes laminated in a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm as described later from the pair of frame side leaf spring portions 19A and 19B to the fixed frame 16. Layers 5A and 5B are formed. Each pair of first electrode layers 5A and 5B is formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14A with the swing shaft 17 interposed therebetween.
On the other hand, in the beam portion 14B, a pair of first electrodes laminated in a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm as described later from the pair of frame side leaf spring portions 19C and 19D to the fixed frame 16. Layers 5C and 5D are formed. Each pair of first electrode layers 5C and 5D is formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14B with the swing shaft 17 interposed therebetween.

また、一対の第1電極層5A、5Bの上側には、一対の枠側板ばね部19A、19Bのそれぞれから該各第1電極層5A、5Bの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように1μm〜3μmの厚さで積層された第1圧電素子層6Aが形成されている。従って、第1圧電素子層6Aは固定枠16上から各枠側板ばね部19A、19B上に延出されて形成され、各一対の第1電極層5A、5B間の分離部分を覆うように形成されている。   In addition, a predetermined gap is formed on the upper side of the pair of first electrode layers 5A and 5B from the outer peripheral portion of each of the first electrode layers 5A and 5B on the fixed frame 16 side from each of the pair of frame-side leaf spring portions 19A and 19B. Thus, as described later, the first piezoelectric element layer 6A laminated with a thickness of 1 μm to 3 μm is formed. Accordingly, the first piezoelectric element layer 6A is formed so as to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19A and 19B, and to cover the separation portion between the pair of first electrode layers 5A and 5B. Has been.

また、一対の第1電極層5C、5Dの上側には、一対の枠側板ばね部19C、19Dのそれぞれから該各第1電極層5C、5Dの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように1μm〜3μmの厚さで積層された第1圧電素子層6Bが形成されている。従って、第1圧電素子層6Bは固定枠16上から各枠側板ばね部19C、19D上に延出されて形成され、各一対の第1電極層5C、5D間の分離部分を覆うように形成されている。   Further, a predetermined gap is formed on the upper side of the pair of first electrode layers 5C and 5D from the outer peripheral portion of the first electrode layers 5C and 5D on the fixed frame 16 side from each of the pair of frame side leaf spring portions 19C and 19D. As described later, the first piezoelectric element layer 6B laminated with a thickness of 1 μm to 3 μm is formed as will be described later. Accordingly, the first piezoelectric element layer 6B is formed to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19C and 19D, and to cover the separation portion between the pair of first electrode layers 5C and 5D. Has been.

また、第1圧電素子層6Aの上側には、一対の枠側板ばね部19A、19Bのそれぞれから該第1圧電素子層6Aの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第2電極層7A、7Bが形成されている。また、一対の第2電極層7A、7Bは、揺動軸17を挟んで梁部14Aを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。   Further, on the upper side of the first piezoelectric element layer 6A, a predetermined gap is formed from each of the pair of frame side leaf spring parts 19A and 19B with the outer peripheral part on the fixed frame 16 side of the first piezoelectric element layer 6A. Thus, a pair of second electrode layers 7A and 7B laminated with a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm are formed. The pair of second electrode layers 7A and 7B are formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14A with the swing shaft 17 interposed therebetween.

また、第1圧電素子層6Bの上側には、一対の枠側板ばね部19C、19Dのそれぞれから該第1圧電素子層6Bの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第2電極層7C、7Dが形成されている。また、一対の第2電極層7C、7Dは、揺動軸17を挟んで梁部14Bを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。   Further, on the upper side of the first piezoelectric element layer 6B, a predetermined gap is formed from each of the pair of frame side leaf spring portions 19C and 19D with the outer peripheral portion on the fixed frame 16 side of the first piezoelectric element layer 6B. Thus, a pair of second electrode layers 7C and 7D are formed which are stacked with a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm. In addition, the pair of second electrode layers 7C and 7D are formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14B with the swing shaft 17 interposed therebetween.

また、一対の第2電極層7A、7Bの上側には、一対の枠側板ばね部19A、19Bのそれぞれから該各第2電極層7A、7Bの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように1μm〜3μmの厚さで積層された第2圧電素子層8Aが形成されている。従って、第2圧電素子層8Aは固定枠16上から各枠側板ばね部19A、19B上に延出されて形成され、各一対の第2電極層7A、7B間の分離部分を覆うように形成されている。   Further, a predetermined gap is formed on the upper side of the pair of second electrode layers 7A and 7B from the outer peripheral portion of the second electrode layers 7A and 7B on the fixed frame 16 side from the pair of frame side leaf spring portions 19A and 19B, respectively. Thus, as described later, the second piezoelectric element layer 8A laminated with a thickness of 1 μm to 3 μm is formed. Accordingly, the second piezoelectric element layer 8A is formed to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19A and 19B, and to cover the separation portion between each pair of the second electrode layers 7A and 7B. Has been.

また、一対の第2電極層7C、7Dの上側には、一対の枠側板ばね部19C、19Dのそれぞれから該各第2電極層7C、7Dの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように1μm〜3μmの厚さで積層された第2圧電素子層8Bが形成されている。従って、第2圧電素子層8Bは固定枠16上から各枠側板ばね部19C、19D上に延出されて形成され、各一対の第2電極層7C、7D間の分離部分を覆うように形成されている。
尚、第2圧電素子層8A、8Bは、第1圧電素子層6A、6Bより形成領域を大きくする。それによって、電極の被覆性を高める。
In addition, a predetermined gap is formed on the upper side of the pair of second electrode layers 7C and 7D from the outer peripheral portion of the second electrode layers 7C and 7D on the fixed frame 16 side from the pair of frame side leaf spring portions 19C and 19D, respectively. Thus, as described later, the second piezoelectric element layer 8B laminated with a thickness of 1 μm to 3 μm is formed. Accordingly, the second piezoelectric element layer 8B is formed so as to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19C, 19D, and to cover the separation portion between the pair of second electrode layers 7C, 7D. Has been.
The second piezoelectric element layers 8A and 8B have a larger formation area than the first piezoelectric element layers 6A and 6B. Thereby, the coverage of the electrode is increased.

また、第2圧電素子層8Aの上側には、一対の枠側板ばね部19A、19Bのそれぞれから該第2圧電素子層8Aの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第3電極層9A、9Bが形成されている。また、一対の第3電極層9A、9Bは、揺動軸17を挟んで梁部14Aを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。   Further, on the upper side of the second piezoelectric element layer 8A, a predetermined gap is formed from each of the pair of frame side leaf spring portions 19A, 19B with the outer peripheral portion on the fixed frame 16 side of the second piezoelectric element layer 8A. Thus, a pair of third electrode layers 9A and 9B are formed which are stacked with a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm. Further, the pair of third electrode layers 9A and 9B are formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14A with the swing shaft 17 interposed therebetween.

また、第2圧電素子層8Bの上側には、一対の枠側板ばね部19C、19Dのそれぞれから該第2圧電素子層8Bの固定枠16側の外周部と所定隙間を形成するように、後述のように0.2μm〜0.6μmの厚さで積層された一対の第3電極層9C、9Dが形成されている。また、一対の第2電極層7C、7Dは、揺動軸17を挟んで梁部14Bを構成する2本の梁毎に分離して形成されている。   Further, on the upper side of the second piezoelectric element layer 8B, a predetermined gap is formed from each of the pair of frame side leaf spring portions 19C, 19D with the outer peripheral portion on the fixed frame 16 side of the second piezoelectric element layer 8B. Thus, a pair of third electrode layers 9C and 9D are formed which are stacked with a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm. In addition, the pair of second electrode layers 7C and 7D are formed separately for each of the two beams constituting the beam portion 14B with the swing shaft 17 interposed therebetween.

従って、第1電極層5A〜5Dと第2電極層7A〜7Dと第3電極層9A〜9Dとの固定枠16上に形成された部分にワイヤボンディングして、各枠側板ばね部19A〜19Dに駆動電圧を印加し、または、発生した発生電圧を検出することが可能となる。つまり、各枠側板ばね部19A〜19Dに負荷を与えることなく、駆動電圧を印加し、また、発生電圧を検出することが可能となる。尚、アクチュエータ1の具体的な駆動方法については後述する。   Accordingly, wire bonding is performed to the portions of the first electrode layers 5A to 5D, the second electrode layers 7A to 7D, and the third electrode layers 9A to 9D formed on the fixed frame 16, and the frame-side leaf spring portions 19A to 19D. It is possible to apply a drive voltage to or to detect the generated voltage. That is, it is possible to apply a driving voltage and detect a generated voltage without applying a load to each of the frame side leaf spring portions 19A to 19D. A specific driving method of the actuator 1 will be described later.

一方、上記の本体部2の構成に対応して、ベース3は、図1の下部に示すように、本体部2との装着状態において固定枠16が装着されるべき装着部22と、振動体15と対向する凹部23とを有するように構成されている。尚、凹部23は、本体部2をベース3に装着した状態において、振動体15が振動によって変位してもベース3と干渉しない形状を有する。   On the other hand, as shown in the lower part of FIG. 1, the base 3 corresponds to the above-described configuration of the main body 2. 15 and the recessed part 23 which opposes. The recess 23 has a shape that does not interfere with the base 3 even when the vibrating body 15 is displaced by vibration in a state where the main body 2 is mounted on the base 3.

[アクチュエータの製造方法]
次に、アクチュエータ1の本体部2の製造方法について図2乃至図9に基づいて説明する。
図2は固定枠16、反射ミラー部13及び各梁部14A、14Bの作製を示す説明図である。図3は第1層電極の作製を示す説明図である。図4は第1層圧電素子の作製を示す説明図である。図5は第2層電極の作製を示す説明図である。図6は第2層圧電素子の作製を示す説明図である。図7は第3層電極の作製を示す説明図である。図8は図7のX1−X1矢視断面を示す模式図である。図9は図7のX2−X2矢視断面を示す模式図である。
[Actuator manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the main body 2 of the actuator 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an explanatory view showing the production of the fixed frame 16, the reflection mirror portion 13, and the beam portions 14A and 14B. FIG. 3 is an explanatory view showing the production of the first layer electrode. FIG. 4 is an explanatory view showing the production of the first layer piezoelectric element. FIG. 5 is an explanatory view showing the production of the second layer electrode. FIG. 6 is an explanatory view showing the fabrication of the second layer piezoelectric element. FIG. 7 is an explanatory view showing the production of the third layer electrode. FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross section taken along arrow X1-X1 in FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a cross section taken along arrow X2-X2 of FIG.

先ず、図2に示すように、厚さ約30μm〜200μmの薄長四角形のシリコンからなる基材4上において、貫通孔11の部分を除いた部分にレジスト膜を形成し、マスキングを行う。続いて、マスキング後にエッチング処理を行い、貫通孔11を形成した後、レジスト膜を切除する。これにより、固定枠16、反射ミラー部13及び各梁部14A、14Bを構成する各ミラー側板ばね部18A、18B、各枠側板ばね部19A〜19D、各接続部20A、20Bが形成される。   First, as shown in FIG. 2, a resist film is formed on a portion of the base 4 made of thin rectangular silicon having a thickness of about 30 μm to 200 μm, excluding the portion of the through holes 11, and masking is performed. Subsequently, after the masking, an etching process is performed to form the through hole 11, and then the resist film is removed. Thereby, each mirror side leaf | plate spring part 18A, 18B, each frame side leaf | plate spring part 19A-19D, and each connection part 20A, 20B which comprise the fixed frame 16, the reflective mirror part 13, and each beam part 14A, 14B are formed.

次に、図3に示すように、固定枠16と各枠側板ばね部19A〜19Dとの上側の各第1電極層5A〜5Dを形成する部分を除いた部分にレジスト膜を形成してマスキングを行う。続いて、マスキング後に、チタン(Ti)を0.05μm積層する。次に、白金(Pt)や金(Au)等を0.2μm〜0.6μm積層して各第1電極層5A〜5Dを形成する。その後、レジスト膜を除去する。これにより、図3、図8及び図9に示すように、各第1電極層5A〜5Dが各枠側板ばね部19A〜19Dから固定枠16に渡って、それぞれ梁毎に分離された状態で形成される。   Next, as shown in FIG. 3, a resist film is formed and masked at portions other than the portions where the first electrode layers 5 </ b> A to 5 </ b> D on the upper side of the fixed frame 16 and the frame-side leaf spring portions 19 </ b> A to 19 </ b> D are formed. I do. Subsequently, after masking, 0.05 μm of titanium (Ti) is laminated. Next, platinum (Pt), gold (Au), or the like is laminated by 0.2 μm to 0.6 μm to form the first electrode layers 5A to 5D. Thereafter, the resist film is removed. Thereby, as shown in FIGS. 3, 8, and 9, the first electrode layers 5 </ b> A to 5 </ b> D are separated from each frame side leaf spring portion 19 </ b> A to 19 </ b> D to the fixed frame 16 for each beam. It is formed.

尚、一対の第1電極層5A、5Bと一対の第1電極層5C、5Dは、それぞれ連続した状態で形成後、分割するようにしても良い。具体的には、第1電極層5A、5Bと第1電極層5C、5Dとを、それぞれ連続した状態で形成後、揺動軸17に沿って、それぞれ所定幅の分離孔を各第1層電極の揺動軸17方向全幅に渡って形成するようにレジスト膜を形成してマスキングする。その後、エッチングして、一対の第1電極層5A、5Bと一対の第1電極層5C、5Dに分割した後、レジスト膜を除去する。また、各第1電極層5A〜5Dをシャドウマスク法でなく、エッチング法によって形成してもよい。   Note that the pair of first electrode layers 5A and 5B and the pair of first electrode layers 5C and 5D may be divided after being formed in a continuous state. Specifically, after the first electrode layers 5A and 5B and the first electrode layers 5C and 5D are formed in a continuous state, separation holes each having a predetermined width are formed along the swing shaft 17 in the first layers. A resist film is formed and masked so as to be formed over the entire width in the direction of the swing axis 17 of the electrode. Then, after etching and dividing into a pair of first electrode layers 5A and 5B and a pair of first electrode layers 5C and 5D, the resist film is removed. Moreover, you may form each 1st electrode layer 5A-5D not by the shadow mask method but by the etching method.

続いて、図4に示すように、各第1圧電素子層6A、6Bを形成する部分を除いた部分にレジスト膜を形成してマスキングする。その後、PZT等の圧電素子を1μm〜3μm積層して各第1電極層5A、5Bと各第1電極層5C、5Dとの上側に各第1圧電素子層6A、6Bを形成する。その後、レジスト膜を除去する。また、レジスト膜によるマスキング法だけでなく、シャドウマスク法によって形成してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 4, a resist film is formed and masked on a portion excluding the portion where the first piezoelectric element layers 6A and 6B are formed. Thereafter, piezoelectric elements such as PZT are laminated by 1 μm to 3 μm to form the first piezoelectric element layers 6A and 6B above the first electrode layers 5A and 5B and the first electrode layers 5C and 5D. Thereafter, the resist film is removed. Further, not only a masking method using a resist film but also a shadow mask method may be used.

これにより、図4、図8及び図9に示すように、第1圧電素子層6Aが固定枠16上から各枠側板ばね部19A、19B上に延出されて形成され、各一対の第1電極層5A、5B間の分離部分を覆うように形成される。また、第1圧電素子層6Bが固定枠16上から各枠側板ばね部19C、19D上に延出されて形成され、各一対の第1電極層5C、5D間の分離部分を覆うように形成される。   As a result, as shown in FIGS. 4, 8, and 9, the first piezoelectric element layer 6A is formed by extending from the fixed frame 16 onto the frame-side plate spring portions 19A, 19B, and each pair of first elements It forms so that the isolation | separation part between electrode layer 5A, 5B may be covered. Further, the first piezoelectric element layer 6B is formed to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19C, 19D, and is formed so as to cover the separation portion between the pair of first electrode layers 5C, 5D. Is done.

その後、図5に示すように、各第1圧電素子層6A、6Bの上側に、各枠側板ばね部19A〜19Dから固定枠16に渡って各第2電極層7A〜7Dを形成するように、各第2電極層7A〜7Dを形成する表面部分を除いた部分にレジスト膜を形成してマスキングする。続いて、マスキング後に、チタン(Ti)を0.05μm積層する。次に、白金(Pt)や金(Au)等を0.2μm〜0.6μm積層して各第2電極層7A〜7Dを形成する。その後、レジスト膜を除去する。これにより、図5、図8及び図9に示すように、各第2電極層7A〜7Dが各枠側板ばね部19A〜19Dから固定枠16に渡って、それぞれ梁毎に分離された状態で形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 5, the second electrode layers 7 </ b> A to 7 </ b> D are formed on the upper sides of the first piezoelectric element layers 6 </ b> A and 6 </ b> B from the frame-side plate spring portions 19 </ b> A to 19 </ b> D to the fixed frame 16. Then, a resist film is formed and masked on a portion excluding the surface portion on which the second electrode layers 7A to 7D are formed. Subsequently, after masking, 0.05 μm of titanium (Ti) is laminated. Next, platinum (Pt), gold (Au), or the like is laminated by 0.2 μm to 0.6 μm to form the second electrode layers 7A to 7D. Thereafter, the resist film is removed. As a result, as shown in FIGS. 5, 8, and 9, the second electrode layers 7 </ b> A to 7 </ b> D are separated from each frame side leaf spring portion 19 </ b> A to 19 </ b> D to the fixed frame 16 for each beam. It is formed.

尚、一対の第2電極層7A、7Bと一対の第2電極層7C、7Dについても、前記した第1電極層5A〜5Dと同様に、それぞれ連続した状態で形成後、分割するようにしても良い。   Note that the pair of second electrode layers 7A and 7B and the pair of second electrode layers 7C and 7D are also formed in a continuous state and then divided in the same manner as the first electrode layers 5A to 5D. Also good.

続いて、図6に示すように、各第2圧電素子層8A、8Bを形成する部分を除いた部分にレジスト膜を形成してマスキングする。その後、PZT等の圧電素子を1μm〜3μm積層して各第2電極層7A、7Bと各第2電極層7C、7Dとの上側に各第2圧電素子層8A、8Bを形成する。その後、レジスト膜を除去する。また、レジスト膜によるマスキング法だけでなく、シャドウマスク法によって形成してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 6, a resist film is formed and masked on portions excluding the portions where the second piezoelectric element layers 8 </ b> A and 8 </ b> B are formed. Thereafter, piezoelectric elements such as PZT are laminated by 1 μm to 3 μm to form the second piezoelectric element layers 8A and 8B above the second electrode layers 7A and 7B and the second electrode layers 7C and 7D. Thereafter, the resist film is removed. Further, not only a masking method using a resist film but also a shadow mask method may be used.

これにより、図6、図8及び図9に示すように、第2圧電素子層8Aが固定枠16上から各枠側板ばね部19A、19B上に延出されて形成され、各一対の第2電極層7A、7B間の分離部分を覆うように形成される。また、第2圧電素子層8Bが固定枠16上から各枠側板ばね部19C、19D上に延出されて形成され、各一対の第2電極層7C、7D間の分離部分を覆うように形成される。   As a result, as shown in FIGS. 6, 8 and 9, the second piezoelectric element layer 8A is formed to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19A and 19B. It forms so that the isolation | separation part between electrode layer 7A, 7B may be covered. Further, the second piezoelectric element layer 8B is formed to extend from the fixed frame 16 onto the frame side leaf spring portions 19C, 19D, and is formed so as to cover the separation portion between the pair of second electrode layers 7C, 7D. Is done.

その後、図7に示すように、各第2圧電素子層8A、8Bの上側に、各枠側板ばね部19A〜19Dから固定枠16に渡って各第3電極層9A〜9Dを形成するように、各第3電極層9A〜9Dを形成する表面部分を除いた部分にレジスト膜を形成してマスキングする。続いて、マスキング後に、チタン(Ti)を0.05μm積層する。次に、白金(Pt)や金(Au)等を0.2μm〜0.6μm積層して各第3電極層9A〜9Dを形成する。その後、レジスト膜を除去する。これにより、図7〜図9に示すように、各第3電極層9A〜9Dが各枠側板ばね部19A〜19Dから固定枠16に渡って、それぞれ梁毎に分離された状態で形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the third electrode layers 9 </ b> A to 9 </ b> D are formed on the upper side of the second piezoelectric element layers 8 </ b> A and 8 </ b> B from the frame-side plate spring portions 19 </ b> A to 19 </ b> D to the fixed frame 16. Then, a resist film is formed and masked on a portion excluding the surface portion on which the third electrode layers 9A to 9D are formed. Subsequently, after masking, 0.05 μm of titanium (Ti) is laminated. Next, platinum (Pt), gold (Au), or the like is laminated by 0.2 μm to 0.6 μm to form the third electrode layers 9A to 9D. Thereafter, the resist film is removed. As a result, as shown in FIGS. 7 to 9, the third electrode layers 9 </ b> A to 9 </ b> D are formed in a state of being separated for each beam from the frame side leaf spring portions 19 </ b> A to 19 </ b> D to the fixed frame 16. .

尚、一対の第3電極層9A、9Bと一対の第3電極層9C、9Dについても、前記した第1電極層5A〜5Dと同様に、それぞれ連続した状態で形成後、分割するようにしても良い。   Note that the pair of third electrode layers 9A and 9B and the pair of third electrode layers 9C and 9D are also formed in a continuous state and then divided in the same manner as the first electrode layers 5A to 5D. Also good.

また、上述したアクチュエータ1の製造方法においては、電極材料、圧電素子材料を交互に堆積させて、第1電極層5A〜5D、第1圧電素子層6A、6B、第2電極層7A〜7D、第2圧電素子層8A、8B、第3電極層9A〜9Dを順に積層し、各第1層電極、第1層圧電素子、第2層電極、第2層圧電素子、第3層電極を順に形成する物理気相成長法(PVD:Physical Vapor Deposition)を採用した。物理気相成長法には、例えば、真空中に不活性ガスを導入しながら基板とターゲット間に直流電圧あるいは交流電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされたターゲット物質を基板に成膜させるスパッタリングあるいはナノサイズの微粒子を吹付けることによって成膜を行うAD法もある。但し、これに限らず、化学気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)によって、第1電極層、第1圧電素子層、第2電極層、第2圧電素子層、第3電極層のうち、少なくとも一つの層を形成してもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the actuator 1 mentioned above, electrode material and piezoelectric element material are deposited alternately, and 1st electrode layer 5A-5D, 1st piezoelectric element layer 6A, 6B, 2nd electrode layer 7A-7D, The second piezoelectric element layers 8A and 8B and the third electrode layers 9A to 9D are sequentially stacked, and the first layer electrode, the first layer piezoelectric element, the second layer electrode, the second layer piezoelectric element, and the third layer electrode are sequentially stacked. The physical vapor deposition method (PVD: Physical Vapor Deposition) to be formed was adopted. In the physical vapor deposition method, for example, an inert gas is introduced into a vacuum while a DC voltage or an AC voltage is applied between the substrate and the target, and the ionized inert gas is collided with the target to be blown off. There is also an AD method in which film formation is performed by sputtering a material to form a film on a substrate or spraying nano-sized fine particles. However, the present invention is not limited to this, and the first electrode layer, the first piezoelectric element layer, the second electrode layer, the second piezoelectric element layer, and the third electrode layer are formed by chemical vapor deposition (CVD). At least one layer may be formed.

[駆動方法]
次に、アクチュエータ1の駆動方法について説明する。尚、アクチュエータ1の駆動は、前記したように基材4に積層された各電極に電圧が印加されることにより行われ、圧電素子の伸縮に伴って反射ミラー部13が揺動駆動される。図10は第1実施例に係るアクチュエータ1の駆動方法を示した図である。また、図10に示す断面図はアクチュエータ1における図7のX2−X2付近の矢視断面である。
[Driving method]
Next, a method for driving the actuator 1 will be described. The actuator 1 is driven by applying a voltage to each electrode laminated on the substrate 4 as described above, and the reflection mirror unit 13 is driven to swing as the piezoelectric element expands and contracts. FIG. 10 is a diagram illustrating a driving method of the actuator 1 according to the first embodiment. Further, the cross-sectional view shown in FIG. 10 is a cross-sectional view of the actuator 1 in the vicinity of X2-X2 in FIG.

ここで、第1実施例に係るアクチュエータ1では、第1電極層5A、第2電極層7A、第3電極層9Aに電圧を印加することにより、枠側板ばね部19A、19B上に形成された第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aが駆動源として機能し、振動体15を揺動軸17の回りに捩り振動させて、反射ミラー部13を揺動軸17の回りに揺動させる。
尚、第1電極層5B、第2電極層7B、第3電極層9Bに電圧を印加しても良い。また、第1電極層5C、第2電極層7C、第3電極層9Cや第1電極層5D、第2電極層7D、第3電極層9Dに電圧を印加して、枠側板ばね部19C、19D上に形成された第1圧電素子層6B及び第2圧電素子層8Bを駆動源として機能させても良い。
Here, in the actuator 1 according to the first example, the voltage is applied to the first electrode layer 5A, the second electrode layer 7A, and the third electrode layer 9A, thereby being formed on the frame-side leaf spring portions 19A and 19B. The first piezoelectric element layer 6 </ b> A and the second piezoelectric element layer 8 </ b> A function as drive sources, torsionally vibrate the vibrating body 15 about the swing shaft 17, and swing the reflection mirror unit 13 about the swing shaft 17. Let
A voltage may be applied to the first electrode layer 5B, the second electrode layer 7B, and the third electrode layer 9B. Further, a voltage is applied to the first electrode layer 5C, the second electrode layer 7C, the third electrode layer 9C, the first electrode layer 5D, the second electrode layer 7D, and the third electrode layer 9D, so that the frame side leaf spring portion 19C, The first piezoelectric element layer 6B and the second piezoelectric element layer 8B formed on 19D may function as a drive source.

以下に、各電極に対する電圧の印加方法についてより詳細に説明する。具体的には、枠側板ばね部19A上に形成された第1電極層5Aと第3電極層9Aとに駆動回路(図示せず)を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Aは接地される。尚、第1電極層5Aと第3電極層9Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。
また、第1電極層5Aと第3電極層9Aに印加する交番電圧の振幅は同じ大きさであっても良いし、異なる大きさとしても良い。
Hereinafter, a method for applying a voltage to each electrode will be described in more detail. Specifically, a predetermined drive voltage (for example, about 1V to 40V) is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A formed on the frame side leaf spring portion 19A via a drive circuit (not shown). )) Is applied. On the other hand, the second electrode layer 7A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A.
Further, the amplitudes of the alternating voltages applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A may be the same or different.

それにより、枠側板ばね部19A上に形成された第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aには、その印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される(図17参照)。また、第1電極層5Aと第3電極層9Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aに生じる変位の方向は常に一致する。   As a result, the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A formed on the frame side leaf spring portion 19A are displaced in the direction orthogonal to the direction of application, that is, in the length direction (see FIG. 17). In addition, since opposite phase voltages are applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A, the directions of displacement generated in the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A always coincide.

そして、第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aに生じた同方向の変位により、各枠側板ばね部19Aは、固定枠16側を固定端とし、反射ミラー部13側を自由端として、各変位が上向きであるか下向きであるかにより、各自由端が上向き又は下向きに変位する。その結果、反射ミラー部13は、揺動軸17の回りに揺動される。   Then, due to the displacement in the same direction generated in the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A, each frame side leaf spring portion 19A has the fixed frame 16 side as a fixed end and the reflection mirror portion 13 side as a free end. Depending on whether each displacement is upward or downward, each free end is displaced upward or downward. As a result, the reflection mirror unit 13 is swung around the swing shaft 17.

以上説明した通り、第1実施例に係るアクチュエータ1では、基材4上の所定領域に第1電極層5A〜5D、第1圧電素子層6A、6B、第2電極層7A〜7D、第2圧電素子層8A、8B及び第3電極層9A〜9Dを順に積層し、アクチュエータ1を駆動する際には第2電極層7Aを接地するとともに、第1電極層5Aと第3電極層9Aとに逆位相の交番電圧を印加するので、第1層電極と第2層電極と間にある第1層圧電素子と第2層電極と第3層電極と間にある第2層圧電素子を同方向に変位させることにより、可動部の揺動変位量を大きくし、アクチュエータの駆動力を向上させることが可能となる。   As described above, in the actuator 1 according to the first embodiment, the first electrode layers 5A to 5D, the first piezoelectric element layers 6A and 6B, the second electrode layers 7A to 7D, and the second electrode The piezoelectric element layers 8A and 8B and the third electrode layers 9A to 9D are sequentially stacked, and when the actuator 1 is driven, the second electrode layer 7A is grounded, and the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A are connected to each other. Since the reverse phase alternating voltage is applied, the first layer piezoelectric element between the first layer electrode and the second layer electrode and the second layer piezoelectric element between the second layer electrode and the third layer electrode are in the same direction. By displacing them, the swing displacement amount of the movable part can be increased, and the driving force of the actuator can be improved.

(第2実施例)
次に、第2実施例に係るアクチュエータ51について図11に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図10の第1実施例に係るアクチュエータ1の構成と同一符号は、前記第1実施例に係るアクチュエータ1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
(Second embodiment)
Next, an actuator 51 according to a second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals as those of the actuator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 denote the same or corresponding parts as those of the actuator 1 according to the first embodiment. .

この第2実施例に係るアクチュエータ51の概略構成は、第1実施例に係るアクチュエータ1とほぼ同じ構成である。しかしながら、第2実施例に係るアクチュエータ51は、第3電極層9A〜9Dの上に更に第3圧電素子層と第4電極層とが順に積層されている点で第1実施例に係るアクチュエータ1と異なっている。   The schematic configuration of the actuator 51 according to the second embodiment is substantially the same as that of the actuator 1 according to the first embodiment. However, the actuator 51 according to the second embodiment is similar to the actuator 1 according to the first embodiment in that a third piezoelectric element layer and a fourth electrode layer are sequentially stacked on the third electrode layers 9A to 9D. Is different.

[アクチュエータの概略構成]
第2実施例に係るアクチュエータ51は、第1実施例に示したアクチュエータ1に対して、更に第3圧電素子層52A、第4電極層53A、53Bが積層されることによって構成される。ここで、図11に示す断面図は第2実施例のアクチュエータ51における図7のX2−X2付近の矢視断面に相当する図面である。尚、図示は省略するが第3電極層9C、9Dの上にも第3圧電素子層及び第4電極層が同様にして積層されている。
[Schematic structure of actuator]
The actuator 51 according to the second embodiment is configured by further stacking a third piezoelectric element layer 52A and fourth electrode layers 53A, 53B on the actuator 1 shown in the first embodiment. Here, the cross-sectional view shown in FIG. 11 is a drawing corresponding to the cross-section taken along the arrow line X2-X2 of FIG. 7 in the actuator 51 of the second embodiment. Although illustration is omitted, the third piezoelectric element layer and the fourth electrode layer are similarly laminated on the third electrode layers 9C and 9D.

[アクチュエータの概略構成及び駆動方法]
次に、第2実施例のアクチュエータ51の駆動方法について説明する。尚、アクチュエータ51の駆動は、第1実施例と同様に基材4に積層された各電極に電圧が印加されることにより行われ、圧電素子の伸縮に伴って反射ミラー部13が揺動駆動される。図11は第2実施例に係るアクチュエータ51の駆動方法を示している。
[Schematic structure and driving method of actuator]
Next, a method for driving the actuator 51 of the second embodiment will be described. The actuator 51 is driven by applying a voltage to each electrode laminated on the base material 4 as in the first embodiment, and the reflection mirror 13 is driven to swing as the piezoelectric element expands and contracts. Is done. FIG. 11 shows a driving method of the actuator 51 according to the second embodiment.

ここで、第2実施例に係るアクチュエータ51では、第1電極層5A、第2電極層7A、第3電極層9A、第4電極層53Aに電圧を印加することにより、枠側板ばね部19A、19B上に形成された第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A及び第3圧電素子層52Aが駆動源として機能し、振動体15を揺動軸17の回りに捩り振動させて、反射ミラー部13を揺動軸17の回りに揺動させる。
尚、第1電極層5B、第2電極層7B、第3電極層9B、第4電極層53Bに電圧を印加しても良い。
Here, in the actuator 51 according to the second embodiment, by applying a voltage to the first electrode layer 5A, the second electrode layer 7A, the third electrode layer 9A, and the fourth electrode layer 53A, the frame side leaf spring portion 19A, The first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, and the third piezoelectric element layer 52A formed on 19B function as a drive source, and torsionally vibrate the vibrating body 15 around the swing shaft 17, thereby reflecting The mirror unit 13 is swung around the swing shaft 17.
A voltage may be applied to the first electrode layer 5B, the second electrode layer 7B, the third electrode layer 9B, and the fourth electrode layer 53B.

以下に、各電極に対する電圧の印加方法についてより詳細に説明する。具体的には、枠側板ばね部19A上に形成された第1電極層5Aと第3電極層9Aと第4電極層53Aに駆動回路(図示せず)を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Aは接地される。尚、第1電極層5Aと第3電極層9Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。また、第3電極層9Aと第4電極層53Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧(即ち、第1電極層5Aと第4電極層53Aには同位相の交番電圧)が印加される。
また、第1電極層5Aと第3電極層9Aと第4電極層53Aに印加する各交番電圧の振幅は全て同じ大きさであっても良いし、一箇所又は全箇所異なる大きさとしても良い。尚、図11に示すように第3電極層9Aに印加する交番電圧の振幅をΔV´とすると、第4電極層53Aに印加される電圧は、擬似的に第3電極層9AをGNDとみなすことにより、第3電極層9Aに印加される電圧分のオフセット電圧(V+ΔV´)で振幅ΔV´´からなる交番電圧となる。
Hereinafter, a method for applying a voltage to each electrode will be described in more detail. Specifically, a predetermined drive voltage (for example, about approximately) is applied to the first electrode layer 5A, the third electrode layer 9A, and the fourth electrode layer 53A formed on the frame side leaf spring portion 19A via a drive circuit (not shown). An alternating voltage of 1 to 40 V) is applied. On the other hand, the second electrode layer 7A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A. In addition, an alternating voltage having a phase shifted by 180 ° (that is, an alternating voltage having the same phase is applied to the first electrode layer 5A and the fourth electrode layer 53A) is applied to the third electrode layer 9A and the fourth electrode layer 53A. Is done.
Further, the amplitudes of the alternating voltages applied to the first electrode layer 5A, the third electrode layer 9A, and the fourth electrode layer 53A may all be the same, or may be different from each other at one place or all places. . As shown in FIG. 11, when the amplitude of the alternating voltage applied to the third electrode layer 9A is ΔV ′, the voltage applied to the fourth electrode layer 53A is considered as a pseudo GND of the third electrode layer 9A. As a result, an offset voltage (V + ΔV ′) corresponding to the voltage applied to the third electrode layer 9A becomes an alternating voltage having an amplitude ΔV ″.

そして、図11に示す交番電圧を各電極層に印加すると、第3圧電素子層52Aにおける電界状態は図12に示すように変位する。ここで、ΔV、ΔV´、ΔV´´は交流であるので、時間に対してそれぞれ0〜ΔV、0〜ΔV´、0〜ΔV´´で変化する。
従って、図12の(1)に示すようにΔV´=0の場合には、第3圧電素子層52Aに印加される電界は0となる。
また、図12の(2)に示すように0〜ΔV´の場合には、第3圧電素子層52Aに印加される電界は負の電界となる。
また、図12の(3)に示すようにΔV´の場合には、第3圧電素子層52Aに印加される電界は負の電界で且つ最大値となる。
また、図12の(4)に示すようにΔV´〜0の場合には、第3圧電素子層52Aに印加される電界は正の電界となる。
そして、第3圧電素子層52Aにおける電界状態は(1)→(2)→(3)→(4)→(1)→・・・の順で繰り返し変化する。
When the alternating voltage shown in FIG. 11 is applied to each electrode layer, the electric field state in the third piezoelectric element layer 52A is displaced as shown in FIG. Here, since ΔV, ΔV ′, and ΔV ″ are alternating currents, they change from 0 to ΔV, 0 to ΔV ′, and 0 to ΔV ″, respectively, with respect to time.
Therefore, as shown in (1) of FIG. 12, when ΔV ′ = 0, the electric field applied to the third piezoelectric element layer 52A is zero.
Further, as shown in (2) of FIG. 12, in the case of 0 to ΔV ′, the electric field applied to the third piezoelectric element layer 52A is a negative electric field.
In addition, as shown in (3) of FIG. 12, in the case of ΔV ′, the electric field applied to the third piezoelectric element layer 52A is a negative electric field and has a maximum value.
Also, as shown in FIG. 12 (4), in the case of ΔV′˜0, the electric field applied to the third piezoelectric element layer 52A is a positive electric field.
The electric field state in the third piezoelectric element layer 52A repeatedly changes in the order of (1) → (2) → (3) → (4) → (1) →.

それにより、枠側板ばね部19A上に形成された第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A及び第3圧電素子層52Aには、その印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される(図17参照)。また、第1電極層5Aと第3電極層9Aには逆位相の電圧を印加し、且つ第3電極層9Aと第4電極層53Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A及び第3圧電素子層52Aに生じる変位の方向は常に一致する。   Thereby, the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, and the third piezoelectric element layer 52A formed on the frame side leaf spring portion 19A are oriented in the direction orthogonal to the application direction, that is, in the length direction. A displacement is generated (see FIG. 17). In addition, a reverse phase voltage is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A, and a reverse phase voltage is applied to the third electrode layer 9A and the fourth electrode layer 53A. The directions of displacement generated in the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, and the third piezoelectric element layer 52A always coincide with each other.

そして、第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A及び第3圧電素子層52Aに生じた同方向の変位により、各枠側板ばね部19Aは、固定枠16側を固定端とし、反射ミラー部13側を自由端として、各変位が上向きであるか下向きであるかにより、各自由端が上向き又は下向きに変位する。その結果、反射ミラー部13は、揺動軸17の回りに揺動される。   Then, due to the displacement in the same direction generated in the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, and the third piezoelectric element layer 52A, each frame side leaf spring portion 19A has the fixed frame 16 side as a fixed end, and a reflection mirror. With the portion 13 side as a free end, each free end is displaced upward or downward depending on whether each displacement is upward or downward. As a result, the reflection mirror unit 13 is swung around the swing shaft 17.

(第3実施例)
次に、第3実施例に係るアクチュエータ101について図13に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図10の第1実施例に係るアクチュエータ1の構成と同一符号は、前記第1実施例に係るアクチュエータ1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
(Third embodiment)
Next, an actuator 101 according to a third embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals as those of the actuator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 denote the same or corresponding parts as those of the actuator 1 according to the first embodiment. .

この第3実施例に係るアクチュエータ101の概略構成は、第1実施例に係るアクチュエータ1とほぼ同じ構成である。しかしながら、第3実施例に係るアクチュエータ101は、第3電極層9A〜9Dの上に更に第3圧電素子層と第4電極層と第4圧電素子層と第5電極層とが順に積層されている点で第1実施例に係るアクチュエータ1と異なっている。   The schematic configuration of the actuator 101 according to the third embodiment is substantially the same as that of the actuator 1 according to the first embodiment. However, in the actuator 101 according to the third embodiment, a third piezoelectric element layer, a fourth electrode layer, a fourth piezoelectric element layer, and a fifth electrode layer are sequentially stacked on the third electrode layers 9A to 9D. The actuator 1 is different from the actuator 1 according to the first embodiment.

[アクチュエータの概略構成]
第3実施例に係るアクチュエータ101は、第2実施例に示したアクチュエータ51に対して、更に第4圧電素子層102A、第5電極層103A、103Bが積層されることによって構成される。ここで、図13に示す断面図は第3実施例のアクチュエータ101における図7のX2−X2付近の矢視断面に相当する図面である。尚、図示は省略するが第3電極層9C、9Dの上にも第4圧電素子層及び第5電極層が同様にして積層されている。
[Schematic structure of actuator]
The actuator 101 according to the third embodiment is configured by further laminating a fourth piezoelectric element layer 102A and fifth electrode layers 103A and 103B to the actuator 51 shown in the second embodiment. Here, the cross-sectional view shown in FIG. 13 is a drawing corresponding to the cross-section taken along the line X2-X2 in FIG. 7 in the actuator 101 of the third embodiment. Although not shown, the fourth piezoelectric element layer and the fifth electrode layer are similarly laminated on the third electrode layers 9C and 9D.

[アクチュエータの概略構成及び駆動方法]
次に、第3実施例のアクチュエータ101の駆動方法について説明する。尚、アクチュエータ101の駆動は、第1実施例と同様に基材4に積層された各電極に電圧が印加されることにより行われ、圧電素子の伸縮に伴って反射ミラー部13が揺動駆動される。図13は第3実施例に係るアクチュエータ101の駆動方法を示している。
[Schematic structure and driving method of actuator]
Next, a method for driving the actuator 101 according to the third embodiment will be described. The actuator 101 is driven by applying a voltage to each electrode stacked on the substrate 4 as in the first embodiment, and the reflection mirror 13 is driven to swing as the piezoelectric element expands and contracts. Is done. FIG. 13 shows a driving method of the actuator 101 according to the third embodiment.

ここで、第3実施例に係るアクチュエータ101では、第1電極層5A、第2電極層7A、第3電極層9A、第4電極層53A、第5電極層103Aに電圧を印加することにより、枠側板ばね部19A、19B上に形成された第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A、第3圧電素子層52A及び第4圧電素子層102Aが駆動源として機能し、振動体15を揺動軸17の回りに捩り振動させて、反射ミラー部13を揺動軸17の回りに揺動させる。
尚、第1電極層5B、第2電極層7B、第3電極層9B、第4電極層53B、第5電極層103Bに電圧を印加しても良い。
Here, in the actuator 101 according to the third example, by applying a voltage to the first electrode layer 5A, the second electrode layer 7A, the third electrode layer 9A, the fourth electrode layer 53A, and the fifth electrode layer 103A, The first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, the third piezoelectric element layer 52A, and the fourth piezoelectric element layer 102A formed on the frame side leaf spring portions 19A and 19B function as a drive source, and the vibrating body 15 is The reflection mirror unit 13 is swung around the swinging shaft 17 by torsionally vibrating around the swinging shaft 17.
A voltage may be applied to the first electrode layer 5B, the second electrode layer 7B, the third electrode layer 9B, the fourth electrode layer 53B, and the fifth electrode layer 103B.

以下に、各電極に対する電圧の印加方法についてより詳細に説明する。具体的には、枠側板ばね部19A上に形成された第1電極層5Aと第3電極層9Aと第4電極層53Aと第5電極層103Aに駆動回路(図示せず)を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Aは接地される。尚、第1電極層5Aと第3電極層9Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。また、第3電極層9Aと第4電極層53Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧(即ち、第1電極層5Aと第4電極層53Aには同位相の交番電圧)が印加される。また、第4電極層53Aと第5電極層103Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧(即ち、第3電極層9Aと第5電極層103Aには同位相の交番電圧)が印加される。
また、第1電極層5Aと第3電極層9Aと第4電極層53Aと第5電極層103Aに印加する各交番電圧の振幅は全て同じ大きさであっても良いし、複数箇所又は全箇所異なる大きさとしても良い。尚、図13に示すように第3電極層9Aに印加する交番電圧の振幅をΔV´とすると、第4電極層53Aに印加される電圧は、擬似的に第3電極層9AをGNDとみなすことにより、第3電極層9Aに印加される電圧分のオフセット電圧(V+ΔV´)で振幅ΔV´´からなる交番電圧となる。また、第5電極層103Aに印加される電圧は、擬似的に第4電極層53AをGNDとみなすことにより、第4電極層53Aに印加される電圧分のオフセット電圧(V+ΔV´+ΔV´´)で振幅ΔV´´´をもつ交番電圧となる。
Hereinafter, a method for applying a voltage to each electrode will be described in more detail. Specifically, the first electrode layer 5A, the third electrode layer 9A, the fourth electrode layer 53A, and the fifth electrode layer 103A formed on the frame-side leaf spring portion 19A are predetermined via a drive circuit (not shown). An alternating voltage of a drive voltage (for example, about 1 V to 40 V) is applied. On the other hand, the second electrode layer 7A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A. In addition, an alternating voltage having a phase shifted by 180 ° (that is, an alternating voltage having the same phase is applied to the first electrode layer 5A and the fourth electrode layer 53A) is applied to the third electrode layer 9A and the fourth electrode layer 53A. Is done. The fourth electrode layer 53A and the fifth electrode layer 103A are applied with alternating voltages having opposite phases with a phase shift of 180 ° (that is, the third electrode layer 9A and the fifth electrode layer 103A have the same phase alternating voltage). Is done.
In addition, the amplitudes of the alternating voltages applied to the first electrode layer 5A, the third electrode layer 9A, the fourth electrode layer 53A, and the fifth electrode layer 103A may all be the same, or may be a plurality of locations or all locations. It may be a different size. As shown in FIG. 13, when the amplitude of the alternating voltage applied to the third electrode layer 9A is ΔV ′, the voltage applied to the fourth electrode layer 53A is considered as a pseudo GND of the third electrode layer 9A. As a result, an offset voltage (V + ΔV ′) corresponding to the voltage applied to the third electrode layer 9A becomes an alternating voltage having an amplitude ΔV ″. In addition, the voltage applied to the fifth electrode layer 103A is an offset voltage (V + ΔV ′ + ΔV ″) corresponding to the voltage applied to the fourth electrode layer 53A by simulating the fourth electrode layer 53A as GND. Becomes an alternating voltage having an amplitude ΔV ′ ″.

それにより、枠側板ばね部19A上に形成された第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A、第3圧電素子層52A及び第4圧電素子層102Aには、その印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される(図17参照)。また、第1電極層5Aと第3電極層9Aには逆位相の電圧を印加し、第3電極層9Aと第4電極層53Aには逆位相の電圧を印加し、且つ第4電極層53Aと第5電極層103Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A、第3圧電素子層52A及び第4圧電素子層102Aに生じる変位の方向は常に一致する。   Accordingly, the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, the third piezoelectric element layer 52A, and the fourth piezoelectric element layer 102A formed on the frame side leaf spring portion 19A have directions orthogonal to the application direction. That is, a displacement in the length direction is generated (see FIG. 17). In addition, an antiphase voltage is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A, an antiphase voltage is applied to the third electrode layer 9A and the fourth electrode layer 53A, and the fourth electrode layer 53A is applied. And the fifth electrode layer 103A are applied with voltages having opposite phases, so that the displacement generated in the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, the third piezoelectric element layer 52A, and the fourth piezoelectric element layer 102A. The directions always match.

そして、第1圧電素子層6A、第2圧電素子層8A、第3圧電素子層52A及び第4圧電素子層102Aに生じた同方向の変位により、各枠側板ばね部19Aは、固定枠16側を固定端とし、反射ミラー部13側を自由端として、各変位が上向きであるか下向きであるかにより、各自由端が上向き又は下向きに変位する。その結果、反射ミラー部13は、揺動軸17の回りに揺動される。   Each frame-side leaf spring portion 19A is moved to the fixed frame 16 side by the displacement in the same direction generated in the first piezoelectric element layer 6A, the second piezoelectric element layer 8A, the third piezoelectric element layer 52A, and the fourth piezoelectric element layer 102A. The free end is displaced upward or downward depending on whether each displacement is upward or downward, with the fixed end as the fixed end and the reflecting mirror portion 13 side as the free end. As a result, the reflection mirror unit 13 is swung around the swing shaft 17.

以上説明した通り、第2実施例及び第3実施例に係るアクチュエータ101では、第1実施例と比較して、積層する圧電素子層と電極層を更に増やすことによって、電極間にある多数の圧電素子層を変位させ、反射ミラー部13の揺動変位量をより大きくすることが可能となる。従って、アクチュエータの駆動力を向上させることが可能となる。
また、第3圧電素子層52Aを挟んで配置される第3電極層9A及び第4電極層53Aに逆位相の電圧を印加するとともに、第4圧電素子層102Aを挟んで配置される第4電極層53A及び第5電極層103Aに逆位相の電圧を印加するので、積層する多数の圧電素子層について、圧電素子層の変位方向を同方向とすることができる。従って、梁に対して生じる応力を増加させ、反射ミラー部13の揺動変位量をより大きくすることができる。
As described above, in the actuator 101 according to the second and third embodiments, as compared with the first embodiment, the piezoelectric element layers and electrode layers to be stacked are further increased, so that a large number of piezoelectric elements between the electrodes can be obtained. It is possible to displace the element layer and increase the amount of oscillation displacement of the reflection mirror unit 13. Therefore, it becomes possible to improve the driving force of the actuator.
In addition, the third electrode layer 9A and the fourth electrode layer 53A disposed with the third piezoelectric element layer 52A interposed therebetween are applied with voltages having opposite phases, and the fourth electrode disposed with the fourth piezoelectric element layer 102A interposed therebetween. Since voltages having opposite phases are applied to the layer 53A and the fifth electrode layer 103A, the displacement directions of the piezoelectric element layers can be made the same for a large number of stacked piezoelectric element layers. Accordingly, the stress generated on the beam can be increased, and the amount of swing displacement of the reflection mirror portion 13 can be increased.

(第4実施例)
次に、第4実施例に係るアクチュエータ151について図14に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図10の第1実施例に係るアクチュエータ1の構成と同一符号は、前記第1実施例に係るアクチュエータ1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
(Fourth embodiment)
Next, an actuator 151 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals as those of the actuator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 denote the same or corresponding parts as those of the actuator 1 according to the first embodiment. .

この第4実施例に係るアクチュエータ151の概略構成は、第1実施例に係るアクチュエータ1とほぼ同じ構成である。しかしながら、第4実施例に係るアクチュエータ151は、圧電素子層についても電極層と同様に梁部14A、14Bを構成する2本の梁毎に分離して形成し、更に、分離した各圧電素子層に対して異なる方向に電界を印加する点で異なっている。   The schematic configuration of the actuator 151 according to the fourth embodiment is substantially the same as that of the actuator 1 according to the first embodiment. However, in the actuator 151 according to the fourth embodiment, the piezoelectric element layer is also formed separately for each of the two beams constituting the beam portions 14A and 14B in the same manner as the electrode layer, and each separated piezoelectric element layer is formed. Is different in that an electric field is applied in different directions.

[アクチュエータの概略構成]
第4実施例に係るアクチュエータ151は、第1実施例に示したアクチュエータ1における第1圧電素子層6Aが第1右側圧電素子層152Aと第1左側圧電素子層152Bとに分割して構成され、第2圧電素子層8Aが第2右側圧電素子層153Aと第2左側圧電素子層153Bとに分割して構成される。ここで、図14に示す断面図は第4実施例のアクチュエータ151における図7のX2−X2付近の矢視断面に相当する図面である。尚、図示は省略するが第1圧電素子層6B及び第2圧電素子層8Bについても同様に梁毎に分割して構成されている。
[Schematic structure of actuator]
The actuator 151 according to the fourth example is configured by dividing the first piezoelectric element layer 6A in the actuator 1 shown in the first example into a first right piezoelectric element layer 152A and a first left piezoelectric element layer 152B, The second piezoelectric element layer 8A is divided into a second right piezoelectric element layer 153A and a second left piezoelectric element layer 153B. Here, the cross-sectional view shown in FIG. 14 is a drawing corresponding to an arrow cross-section in the vicinity of X2-X2 of FIG. 7 in the actuator 151 of the fourth embodiment. Although not shown, the first piezoelectric element layer 6B and the second piezoelectric element layer 8B are similarly divided for each beam.

[アクチュエータの概略構成及び駆動方法]
次に、第4実施例のアクチュエータ151の駆動方法について説明する。尚、アクチュエータ151の駆動は、第1実施例と同様に基材4に積層された各電極に電圧が印加されることにより行われ、圧電素子の伸縮に伴って反射ミラー部13が揺動駆動される。図14は第4実施例に係るアクチュエータ151の駆動方法を示している。
[Schematic structure and driving method of actuator]
Next, a method for driving the actuator 151 of the fourth embodiment will be described. The actuator 151 is driven by applying a voltage to each electrode laminated on the substrate 4 as in the first embodiment, and the reflecting mirror 13 is driven to swing as the piezoelectric element expands and contracts. Is done. FIG. 14 shows a driving method of the actuator 151 according to the fourth embodiment.

ここで、第4実施例に係るアクチュエータ151では、第1電極層5A、第2電極層7A、第3電極層9Aに電圧を印加すると同時に、第1電極層5B、第2電極層7B、第3電極層9Bにも電圧を印加することにより、枠側板ばね部19A、19B上に形成された第1右側圧電素子層152A、第1左側圧電素子層152B、第2右側圧電素子層153A及び第2左側圧電素子層153Bが駆動源として機能し、振動体15を揺動軸17の回りに捩り振動させて、反射ミラー部13を揺動軸17の回りに揺動させる。   Here, in the actuator 151 according to the fourth example, a voltage is applied to the first electrode layer 5A, the second electrode layer 7A, and the third electrode layer 9A, and at the same time, the first electrode layer 5B, the second electrode layer 7B, By applying a voltage also to the three-electrode layer 9B, the first right piezoelectric element layer 152A, the first left piezoelectric element layer 152B, the second right piezoelectric element layer 153A and the first right piezoelectric element layer 153A formed on the frame side leaf springs 19A and 19B 2 The left piezoelectric element layer 153B functions as a drive source, torsionally vibrates the vibrating body 15 around the swing shaft 17, and swings the reflection mirror portion 13 around the swing shaft 17.

以下に、各電極に対する電圧の印加方法についてより詳細に説明する。具体的には、枠側板ばね部19A上に形成された第1電極層5Aと第3電極層9Aに駆動回路(図示せず)を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Aは接地される。尚、第1電極層5Aと第3電極層9Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。
更に、枠側板ばね部19B上に形成された第1電極層5Bと第3電極層9Bに駆動回路を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Bは接地される。尚、第1電極層5Bと第3電極層9Bには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。また、第1電極層5Aと第1電極層5Bには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧(即ち、第3電極層9Aと第3電極層9Bにも逆位相の交番電圧)が印加される。
また、第1電極層5A、第1電極層5B、第3電極層9A及び第3電極層9Bに印加する各交番電圧の振幅は全て同じ大きさであっても良いし、複数箇所又は全箇所異なる大きさとしても良い。
Hereinafter, a method for applying a voltage to each electrode will be described in more detail. Specifically, a predetermined drive voltage (for example, about 1 V to 40 V) is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A formed on the frame side leaf spring portion 19A via a drive circuit (not shown). ) Is applied. On the other hand, the second electrode layer 7A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A.
Further, an alternating voltage of a predetermined drive voltage (for example, about 1 V to 40 V) is applied to the first electrode layer 5B and the third electrode layer 9B formed on the frame side leaf spring portion 19B via a drive circuit. . On the other hand, the second electrode layer 7B is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5B and the third electrode layer 9B. In addition, an alternating voltage having a phase shifted by 180 ° (that is, an alternating voltage having an opposite phase also applied to the third electrode layer 9A and the third electrode layer 9B) is applied to the first electrode layer 5A and the first electrode layer 5B. Is done.
Further, the amplitudes of the alternating voltages applied to the first electrode layer 5A, the first electrode layer 5B, the third electrode layer 9A, and the third electrode layer 9B may all be the same, or may be a plurality of locations or all locations. It may be a different size.

それにより、枠側板ばね部19A上に形成された第1右側圧電素子層152A及び第2右側圧電素子層153Aには、その印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される(図17参照)。また、第1電極層5Aと第3電極層9Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1右側圧電素子層152A及び第2右側圧電素子層153Aに生じる変位の方向は常に一致する。
一方、枠側板ばね部19B上に形成された第1左側圧電素子層152B及び第2左側圧電素子層153Bにも、同じくその印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される。但し、第1電極層5Aと第1電極層5Bには逆位相の電圧を印加していることから、第1右側圧電素子層152A及び第2右側圧電素子層153Aと第1左側圧電素子層152B及び第2左側圧電素子層153Bに生じる変位の方向は常に逆方向となる。
As a result, the first right piezoelectric element layer 152A and the second right piezoelectric element layer 153A formed on the frame side leaf spring portion 19A are displaced in the direction orthogonal to the application direction, that is, in the length direction. (See FIG. 17). In addition, since opposite phase voltages are applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A, the directions of the displacements generated in the first right piezoelectric element layer 152A and the second right piezoelectric element layer 153A are always the same. To do.
On the other hand, the first left piezoelectric element layer 152B and the second left piezoelectric element layer 153B formed on the frame side leaf spring portion 19B are also displaced in the direction perpendicular to the direction of application, that is, in the length direction. . However, since voltages having opposite phases are applied to the first electrode layer 5A and the first electrode layer 5B, the first right piezoelectric element layer 152A, the second right piezoelectric element layer 153A, and the first left piezoelectric element layer 152B are applied. And the direction of the displacement generated in the second left piezoelectric element layer 153B is always the opposite direction.

そして、第1右側圧電素子層152A及び第2右側圧電素子層153Aと第1左側圧電素子層152B及び第2左側圧電素子層153Bに生じた互いに逆方向の変位により、枠側板ばね部19Aと枠側板ばね部19Bはそれぞれ上向き又は下向きに互い違いに変位する。その結果、反射ミラー部13は、揺動軸17の回りに、より大きく揺動される。   The frame-side leaf spring portion 19A and the frame are then moved by displacements in opposite directions generated in the first right-side piezoelectric element layer 152A, the second right-side piezoelectric element layer 153A, the first left-side piezoelectric element layer 152B, and the second left-side piezoelectric element layer 153B. The side leaf spring portions 19B are alternately displaced upward or downward. As a result, the reflection mirror unit 13 is swung more largely around the swing shaft 17.

尚、上記第4実施例では隣り合う梁の電極にそれぞれ逆位相の交番電圧を印加することと(図15のパターン1)により反射ミラー部13の揺動を大きくすることとしているが、図15のパターン2〜パターン4に示す他の駆動方法によっても、その目的は達成可能である。   In the fourth embodiment, the reflection mirror unit 13 is increased in swinging by applying an alternating voltage having an opposite phase to the electrodes of adjacent beams (pattern 1 in FIG. 15). The object can also be achieved by other driving methods shown in Patterns 2 to 4.

例えば、パターン2に示すように、反射ミラー部13中心に対称に位置する梁Aと梁Dの電極に同位相の交番電圧を付加することにより、梁Aと梁Dにそれぞれ同方向への応力を付与することができる、従って、反射ミラー部13の揺動変位量を大きくすることができる。
また、パターン3に示すように、反射ミラー部13中心に対角に位置する梁Aと梁Cの電極に逆位相の交番電圧を付加することにより、梁Aと梁Cにはそれぞれ逆方向への応力を付与することができる、従って、反射ミラー部13の揺動変位量を大きくすることができる。
また、パターン4に示すように、隣り合う梁Aと梁Bの電極に逆位相の交番電圧を付加し、反射ミラー部13中心に対称に位置する梁Aと梁Dの電極に同位相の交番電圧を付加し、且つ反射ミラー部13中心に対角に位置する梁Aと梁Cの電極に逆位相の交番電圧を付加することにより、梁Aと梁Bにそれぞれ同方向への応力を付与するとともに、梁Cと梁Dにはそれぞれ逆方向への応力を付与することができる、従って、反射ミラー部13の揺動変位量を更に大きくすることができる。
For example, as shown in the pattern 2, by applying an alternating voltage having the same phase to the electrodes of the beam A and the beam D that are symmetrically positioned at the center of the reflection mirror unit 13, stresses in the same direction are applied to the beam A and the beam D, respectively. Therefore, the amount of rocking displacement of the reflecting mirror unit 13 can be increased.
Further, as shown in the pattern 3, by applying an alternating voltage having an opposite phase to the electrodes of the beam A and the beam C diagonally located at the center of the reflection mirror portion 13, the beam A and the beam C are respectively reversed in directions. Therefore, the amount of oscillation displacement of the reflecting mirror unit 13 can be increased.
Further, as shown in the pattern 4, an alternating voltage having an opposite phase is applied to the electrodes of the adjacent beams A and B, and the alternating electrodes having the same phase are applied to the electrodes of the beams A and D that are symmetrically positioned at the center of the reflection mirror portion 13. Stress is applied to beam A and beam B in the same direction by applying a voltage and applying an alternating voltage of opposite phase to the electrodes of beam A and beam C located diagonally at the center of the reflecting mirror 13. At the same time, stresses in the opposite directions can be applied to the beams C and D, respectively. Therefore, the amount of oscillation displacement of the reflecting mirror unit 13 can be further increased.

以上説明した通り、第4実施例に係るアクチュエータ151では、第1実施例と比較して、圧電素子層を梁毎に分割し、隣り合う梁の第1電極層及び第3電極層にそれぞれ逆位相の交番電圧を付加することにより、一対の梁に対してそれぞれ逆方向への応力を付与することができるので、反射ミラー部13の揺動変位量をより大きくすることができる。
(第5実施例)
次に、第5実施例に係るアクチュエータ201について図16に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図10の第1実施例に係るアクチュエータ1の構成と同一符号は、前記第1実施例に係るアクチュエータ1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
As described above, in the actuator 151 according to the fourth embodiment, compared to the first embodiment, the piezoelectric element layer is divided for each beam, and the first electrode layer and the third electrode layer of the adjacent beams are respectively reversed. By applying the alternating voltage of the phase, stress in the opposite direction can be applied to each of the pair of beams, so that the swing displacement amount of the reflection mirror unit 13 can be further increased.
(5th Example)
Next, an actuator 201 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals as those of the actuator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 denote the same or corresponding parts as those of the actuator 1 according to the first embodiment. .

この第5実施例に係るアクチュエータ201の概略構成は、第1実施例に係るアクチュエータ1とほぼ同じ構成である。しかしながら、第5実施例に係るアクチュエータ201は、基材4の両面に対して電極層と圧電素子層とが順に積層されている点で第1実施例に係るアクチュエータ1と異なっている。   The schematic configuration of the actuator 201 according to the fifth embodiment is substantially the same as that of the actuator 1 according to the first embodiment. However, the actuator 201 according to the fifth embodiment is different from the actuator 1 according to the first embodiment in that an electrode layer and a piezoelectric element layer are sequentially laminated on both surfaces of the substrate 4.

[アクチュエータの概略構成]
第5実施例に係るアクチュエータ201は、第1実施例に示したアクチュエータ1に対して、更に基材4の裏側面に対して第1電極層202A、202Bと、第1圧電素子層203Aと、第2電極層204A、204B、第2圧電素子層205Aと、第3電極層206A、206Bが積層されることによって構成される。ここで、図16に示す断面図は第5実施例のアクチュエータ201における図7のX2−X2付近の矢視断面に相当する図面である。尚、図示は省略するが枠側板ばね部19C、19D側の基材4の裏側面にも第1電極層と第1圧電素子層と第2電極層と第2圧電素子層と第3電極層が同様にして積層されている。
[Schematic structure of actuator]
The actuator 201 according to the fifth embodiment has the first electrode layers 202A and 202B, the first piezoelectric element layer 203A, and the actuator 1 shown in the first embodiment, further on the back side surface of the substrate 4. The second electrode layers 204A and 204B, the second piezoelectric element layer 205A, and the third electrode layers 206A and 206B are laminated. Here, the cross-sectional view shown in FIG. 16 is a drawing corresponding to the cross-section taken along the arrow line X2-X2 in FIG. 7 in the actuator 201 of the fifth embodiment. Although not shown, the first electrode layer, the first piezoelectric element layer, the second electrode layer, the second piezoelectric element layer, and the third electrode layer are also provided on the back side surface of the base 4 on the frame side leaf spring portions 19C and 19D. Are stacked in the same manner.

[アクチュエータの概略構成及び駆動方法]
次に、第5実施例のアクチュエータ201の駆動方法について説明する。尚、アクチュエータ201の駆動は、第1実施例と同様に基材4に積層された各電極に電圧が印加されることにより行われ、圧電素子の伸縮に伴って反射ミラー部13が揺動駆動される。図16は第5実施例に係るアクチュエータ201の駆動方法を示している。
[Schematic structure and driving method of actuator]
Next, a method for driving the actuator 201 of the fifth embodiment will be described. The actuator 201 is driven by applying a voltage to each electrode stacked on the substrate 4 as in the first embodiment, and the reflecting mirror 13 is driven to swing as the piezoelectric element expands and contracts. Is done. FIG. 16 shows a driving method of the actuator 201 according to the fifth embodiment.

ここで、第5実施例に係るアクチュエータ201では、第1電極層5A、第2電極層7A、第3電極層9Aに電圧を印加すると同時に、第1電極層202A、第2電極層204A、第3電極層206Aにも電圧を印加することにより、枠側板ばね部19A上に形成された第1圧電素子層6A、203A及び第2圧電素子層8A、205Aが駆動源として機能し、振動体15を揺動軸17の回りに捩り振動させて、反射ミラー部13を揺動軸17の回りに揺動させる。
尚、第1電極層5B、第2電極層7B、第3電極層9Bや第1電極層202B、第2電極層204B、第3電極層206Bに電圧を印加しても良い。
Here, in the actuator 201 according to the fifth example, a voltage is applied to the first electrode layer 5A, the second electrode layer 7A, and the third electrode layer 9A, and at the same time, the first electrode layer 202A, the second electrode layer 204A, By applying a voltage also to the three-electrode layer 206A, the first piezoelectric element layers 6A and 203A and the second piezoelectric element layers 8A and 205A formed on the frame side leaf spring portion 19A function as a drive source, and the vibrating body 15 Is torsionally oscillated around the oscillating shaft 17 to oscillate the reflecting mirror portion 13 about the oscillating shaft 17.
A voltage may be applied to the first electrode layer 5B, the second electrode layer 7B, the third electrode layer 9B, the first electrode layer 202B, the second electrode layer 204B, and the third electrode layer 206B.

以下に、各電極に対する電圧の印加方法についてより詳細に説明する。具体的には、枠側板ばね部19Aの表面側上に形成された第1電極層5Aと第3電極層9Aに駆動回路(図示せず)を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層7Aは接地される。尚、第1電極層5Aと第3電極層9Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。
更に、枠側板ばね部19Aの裏面側上に形成された第1電極層202Aと第3電極層206Aに駆動回路を介して所定駆動電圧(例えば、約1V〜40Vである。)の交番電圧が印加される。一方、第2電極層204Aは接地される。尚、第1電極層202Aと第3電極層206Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧が印加される。また、第1電極層5Aと第1電極層202Aには位相を180°ずらした逆位相の交番電圧(即ち、第3電極層9Aと第3電極層206Aにも逆位相の交番電圧)が印加される。
また、第1電極層5A、第1電極層202A、第3電極層9A及び第3電極層206Aに印加する各交番電圧の振幅は全て同じ大きさであっても良いし、複数箇所又は全箇所異なる大きさとしても良い。
Hereinafter, a method for applying a voltage to each electrode will be described in more detail. Specifically, a predetermined drive voltage (for example, about 1V to 40V) is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A formed on the surface side of the frame side leaf spring portion 19A via a drive circuit (not shown). The alternating voltage is applied. On the other hand, the second electrode layer 7A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A.
Further, an alternating voltage of a predetermined drive voltage (for example, about 1 V to 40 V) is applied to the first electrode layer 202A and the third electrode layer 206A formed on the back side of the frame side leaf spring portion 19A via a drive circuit. Applied. On the other hand, the second electrode layer 204A is grounded. Note that an alternating voltage having an opposite phase with a phase shifted by 180 ° is applied to the first electrode layer 202A and the third electrode layer 206A. Further, an alternating voltage having an opposite phase with a phase shift of 180 ° (that is, an alternating voltage having an opposite phase also to the third electrode layer 9A and the third electrode layer 206A) is applied to the first electrode layer 5A and the first electrode layer 202A. Is done.
In addition, the amplitudes of the alternating voltages applied to the first electrode layer 5A, the first electrode layer 202A, the third electrode layer 9A, and the third electrode layer 206A may all be the same, or may be a plurality of locations or all locations. It may be a different size.

それにより、枠側板ばね部19Aの表面側上に形成された第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aには、その印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される(図17参照)。また、第1電極層5Aと第3電極層9Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aに生じる変位の方向は常に一致する。
一方、枠側板ばね部19Aの裏面側上に形成された第1圧電素子層203A及び第2圧電素子層205Aにも、同じくその印加方向と直交する向き、即ち、長さ方向の変位が発生される。また、第1電極層5Aと第1電極層202Aには逆位相の電圧を印加していることから、第1圧電素子層203A及び第2圧電素子層205Aに生じる変位の方向は、第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aに生じる変位の方向と常に一致する。
As a result, the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A formed on the surface side of the frame side leaf spring portion 19A are displaced in the direction perpendicular to the direction of application, that is, in the length direction. (See FIG. 17). In addition, since opposite phase voltages are applied to the first electrode layer 5A and the third electrode layer 9A, the directions of displacement generated in the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A always coincide.
On the other hand, the first piezoelectric element layer 203A and the second piezoelectric element layer 205A formed on the back side of the frame side leaf spring portion 19A are also displaced in the direction perpendicular to the direction of application, that is, in the length direction. The In addition, since voltages having opposite phases are applied to the first electrode layer 5A and the first electrode layer 202A, the direction of displacement generated in the first piezoelectric element layer 203A and the second piezoelectric element layer 205A is the first piezoelectric layer. It always coincides with the direction of displacement generated in the element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A.

そして、第1圧電素子層6A及び第2圧電素子層8Aと第1圧電素子層203A及び第2圧電素子層205Aに生じた同方向の変位により、各枠側板ばね部19Aは、固定枠16側を固定端とし、反射ミラー部13側を自由端として、各変位が上向きであるか下向きであるかにより、各自由端が上向き又は下向きに変位する。その結果、反射ミラー部13は、揺動軸17の回りに揺動される。   Each frame-side leaf spring portion 19A is moved to the fixed frame 16 side by the displacement in the same direction generated in the first piezoelectric element layer 6A and the second piezoelectric element layer 8A and the first piezoelectric element layer 203A and the second piezoelectric element layer 205A. The free end is displaced upward or downward depending on whether each displacement is upward or downward, with the fixed end as the fixed end and the reflecting mirror portion 13 side as the free end. As a result, the reflection mirror unit 13 is swung around the swing shaft 17.

以上説明した通り、第5実施例に係るアクチュエータ201では、第1実施例と比較して、反射ミラー部13を支持する梁の両面に対して圧電素子層や電極層を形成し、両面の圧電素子層をそれぞれ変位させることによって、梁に対して生じる応力を増加させ、アクチュエータの駆動力を更に向上させることが可能となる。   As described above, in the actuator 201 according to the fifth embodiment, compared to the first embodiment, the piezoelectric element layer and the electrode layer are formed on both surfaces of the beam supporting the reflection mirror unit 13, and both surfaces of the piezoelectric device are piezoelectric. By displacing each element layer, the stress generated on the beam can be increased, and the driving force of the actuator can be further improved.

第1実施例に係るアクチュエータの概略構成を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically schematic structure of the actuator which concerns on 1st Example. 固定枠、反射ミラー部及び各はり部の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a fixed frame, a reflective mirror part, and each beam part. 第1層電極の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a 1st layer electrode. 第1層圧電素子の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a 1st layer piezoelectric element. 第2層電極の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a 2nd layer electrode. 第2層圧電素子の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a 2nd layer piezoelectric element. 第3層電極の作製を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows preparation of a 3rd layer electrode. 図7のX1−X1矢視断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the X1-X1 arrow cross section of FIG. 図7のX2−X2矢視断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the X2-X2 arrow cross section of FIG. 第1実施例に係るアクチュエータの駆動方法を示した図である。It is the figure which showed the drive method of the actuator which concerns on 1st Example. 第2実施例に係るアクチュエータの概略構成及び駆動方法を示した図である。It is the figure which showed schematic structure and the drive method of the actuator which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係るアクチュエータの第3圧電素子層における電界状態を示した図である。It is the figure which showed the electric field state in the 3rd piezoelectric element layer of the actuator which concerns on 2nd Example. 第3実施例に係るアクチュエータの概略構成及び駆動方法を示した図である。It is the figure which showed schematic structure and the drive method of the actuator which concerns on 3rd Example. 第4実施例に係るアクチュエータの概略構成及び駆動方法を示した図である。It is the figure which showed schematic structure and the drive method of the actuator which concerns on 4th Example. 第4実施例に係るアクチュエータの他の駆動方法を示した図である。It is the figure which showed the other drive method of the actuator which concerns on 4th Example. 第5実施例に係るアクチュエータの概略構成及び駆動方法を示した図である。It is the figure which showed schematic structure and the drive method of the actuator which concerns on 5th Example. アクチュエータの基本となる駆動機構を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the drive mechanism used as the basis of an actuator.

符号の説明Explanation of symbols

1、51、101、151、201 アクチュエータ
4 基材
5A〜5D、202A、202B 第1電極層
6A、6B、203A 第1圧電素子層
7A〜7D、204A、204B 第2電極層
8A、8B、205A 第2圧電素子層
9A〜9D、206A、206B 第3電極層
13 反射ミラー部
14A、14B 梁部
52A 第3圧電素子層
53A、53B 第4電極層
102A 第4圧電素子層
103A、103B 第5電極層
152A 第1右側圧電素子層
152B 第1左側圧電素子層
153A 第2右側圧電素子層
153B 第2左側圧電素子層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51, 101, 151,201 Actuator 4 Base material 5A-5D, 202A, 202B 1st electrode layer 6A, 6B, 203A 1st piezoelectric element layer 7A-7D, 204A, 204B 2nd electrode layer 8A, 8B, 205A Second piezoelectric element layer 9A to 9D, 206A, 206B Third electrode layer 13 Reflection mirror part 14A, 14B Beam part 52A Third piezoelectric element layer 53A, 53B Fourth electrode layer 102A Fourth piezoelectric element layer 103A, 103B Fifth electrode Layer 152A First right piezoelectric element layer 152B First left piezoelectric element layer 153A Second right piezoelectric element layer 153B Second left piezoelectric element layer

Claims (9)

少なくとも2本一対の梁を備える支持部と、前記支持部を介して揺動可能に支持される可動部とを有し、電圧を印加することによって前記可動部を揺動させるアクチュエータであって、
前記支持部上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第1層電極と、
前記第1層電極上に積層された圧電素子層から形成される第1層圧電素子と、
前記第1層圧電素子上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第2層電極と、
前記第2層電極上に積層された圧電素子層から形成される第2層圧電素子と、
前記第2層圧電素子上に梁毎に分離して積層された電極層から形成される第3層電極と、を有することを特徴とするアクチュエータ。
An actuator that has a support part including at least two pairs of beams, and a movable part that is swingably supported via the support part, and that swings the movable part by applying a voltage;
A first layer electrode formed of an electrode layer laminated separately on each beam on the support;
A first layer piezoelectric element formed from a piezoelectric element layer laminated on the first layer electrode;
A second layer electrode formed from an electrode layer laminated separately for each beam on the first layer piezoelectric element;
A second layer piezoelectric element formed from a piezoelectric element layer laminated on the second layer electrode;
An actuator comprising: a third layer electrode formed from an electrode layer laminated separately on each beam on the second layer piezoelectric element.
前記支持部は平板形状を有し、
前記第1層電極、前記第1層圧電素子、前記第2層電極、前記第2層圧電素子及び前記第3層電極は前記支持部の両面に形成することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
The support portion has a flat plate shape,
The said 1st layer electrode, the said 1st layer piezoelectric element, the said 2nd layer electrode, the said 2nd layer piezoelectric element, and the said 3rd layer electrode are formed in both surfaces of the said support part. Actuator.
前記第1層圧電素子及び前記第2層圧電素子が梁毎に分離して積層された圧電素子層から形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータ。   3. The actuator according to claim 1, wherein the first layer piezoelectric element and the second layer piezoelectric element are formed of piezoelectric element layers that are stacked separately for each beam. 4. 前記第2層電極を接地するとともに、前記第1層電極と前記第3層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアクチュエータ。   The actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the second layer electrode is grounded, and voltages having opposite phases are applied to the first layer electrode and the third layer electrode, respectively. . 前記一対の梁の内、一方の梁に接続される前記第1層電極と他方の梁に接続される前記第1層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のアクチュエータ。   2. A voltage having an opposite phase is applied to the first layer electrode connected to one of the pair of beams and the first layer electrode connected to the other beam, respectively. The actuator according to claim 4. 前記支持部は前記可動部を隔てて互いに対向する位置にそれぞれ一対の梁を備え、
各対の梁に接続された前記第1層電極と前記第3層電極とにそれぞれ電圧を印加することを特徴とする請求項5に記載のアクチュエータ。
The support part includes a pair of beams at positions facing each other across the movable part,
The actuator according to claim 5, wherein a voltage is applied to each of the first layer electrode and the third layer electrode connected to each pair of beams.
前記2対の梁の内、前記可動部を中心に対称に位置する一方の梁に接続する前記第1層電極と他方の梁に接続する前記第1層電極とにそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。   Among the two pairs of beams, voltages having opposite phases are applied to the first layer electrode connected to one beam positioned symmetrically with respect to the movable portion and the first layer electrode connected to the other beam, respectively. The actuator according to claim 6. 前記第3層電極上に、圧電素子層からなる上部圧電素子と梁毎に分離して積層された電極層からなる上部電極とを交互に積層することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のアクチュエータ。   8. The upper piezoelectric element made of a piezoelectric element layer and the upper electrode made of an electrode layer laminated separately for each beam are alternately laminated on the third layer electrode. The actuator according to any one of the above. 前記上部圧電素子を挟んで配置される前記各上部電極にそれぞれ逆位相の電圧を印加することを特徴とする請求項8に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 8, wherein a voltage having an opposite phase is applied to each of the upper electrodes arranged with the upper piezoelectric element interposed therebetween.
JP2008034488A 2008-02-15 2008-02-15 Actuator Pending JP2009195053A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008034488A JP2009195053A (en) 2008-02-15 2008-02-15 Actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008034488A JP2009195053A (en) 2008-02-15 2008-02-15 Actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009195053A true JP2009195053A (en) 2009-08-27

Family

ID=41076560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008034488A Pending JP2009195053A (en) 2008-02-15 2008-02-15 Actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009195053A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012014666A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 日本電気株式会社 Optical scanning device and image display device
US8314531B2 (en) 2009-09-18 2012-11-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric actuator driver circuit
JP2016040987A (en) * 2014-08-13 2016-03-24 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric drive device and drive method of the same, robot and drive method of the robot
US9753199B2 (en) 2012-04-11 2017-09-05 Seiko Epson Corporation Variable wavelength interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8314531B2 (en) 2009-09-18 2012-11-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric actuator driver circuit
WO2012014666A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 日本電気株式会社 Optical scanning device and image display device
CN103038694A (en) * 2010-07-29 2013-04-10 日本电气株式会社 Optical scanning device and image display device
US9158108B2 (en) 2010-07-29 2015-10-13 Nec Corporation Optical scanning device and image display device
US9753199B2 (en) 2012-04-11 2017-09-05 Seiko Epson Corporation Variable wavelength interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus
JP2016040987A (en) * 2014-08-13 2016-03-24 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric drive device and drive method of the same, robot and drive method of the robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3065611B1 (en) Micromirror device and manufacturing method thereof
WO2011161943A1 (en) Optical reflection element
US9091856B2 (en) Optical reflecting element
JP4069160B2 (en) Ultrasonic actuator
JP5157499B2 (en) Optical scanner
JP6451078B2 (en) Optical scanning device
JP2013007779A (en) Optical deflector
JP2006167859A (en) Actuator
EP3712674A1 (en) Optical device
WO2009147886A1 (en) Optical scanner
JPWO2019009392A1 (en) Optical device
JP2014023207A (en) Rotary actuator
JP2009195053A (en) Actuator
JP2013160891A (en) Oscillation mirror element and electronic apparatus with projector function
JP2009210955A (en) Optical scanner
JPWO2012111332A1 (en) Meander type vibrator and optical reflection element
JP5157459B2 (en) Optical scanner
JP2013160892A (en) Oscillation mirror element, method of manufacturing oscillation mirror element, and electronic equipment having projector function
JP5850245B2 (en) Optical scanner
JP2006167860A (en) Actuator
JP2010187196A (en) Vibrating piece, method for manufacturing the same, and vibrator
WO2009088058A1 (en) Optical scanner and optical scanner manufacturing method
JP6037691B2 (en) Rotary actuator
JP2009169195A (en) Optical scanner, and method of manufacturing optical scanner
JP2007312600A (en) Piezoelectric element and ultrasonic actuator