JP2015014753A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータにおいて、リブと可動板との接続部分に加わる応力を緩和する。【解決手段】アクチュエータ（１）は、平面状の可動部（１２０）と、可動部を支持するための支持部（２１０）と、長手方向に沿った回転軸を中心として可動部が揺動可能なように、長手方向に沿って可動部と支持部とを接続するトーションバー（２３０）と、を備える。可動部の一の表面には、反射部（１２１）が形成されており、可動部の該一の表面とは反対側の他の表面には、当該可動部の平坦性を維持する一又は複数のリブ（１２３）が形成されている。一又は複数のリブに含まれる第１リブは、他の表面上の、反射部の外縁とトーションバーとの間の領域に対応する領域に形成されている。第１リブのトーションバー側の側面は、他の表面上で平面的に見て、反射部側に凸となるように湾曲している。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばミラー等が設けられた可動部を駆動するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）スキャナ等のアクチュエータの技術分野に関する。

例えばディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生等の多様な技術分野において、半導体プロセス技術によって製造されるＭＥＭＳデバイスについての研究が活発にすすめられている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、レーザ光のスキャニングに用いられるＭＥＭＳスキャナは、可動板と、該可動板を取り囲の枠状の支持枠と、可動板を支持枠に対して揺動可能に軸支するトーションバーとを備えている。

このようなＭＥＭＳスキャナでは、可動板を揺動させるために、トーションバーに応力（例えば、トーションバーをねじる応力）が加えられることが多い。ところが、トーションバーにねじれの応力が加わる際には、当該応力は、トーションバーのみならず、可動板の一部又は全部にも加わることが多い。このような可動板に加わる応力は、可動板の変形につながる。

しかしながら、可動板の変形は、当該可動板上に形成されるミラー等の変形にもつながる。このようなミラー等の変形は、レーザ光のスキャニングの精度の悪化につながるため、好ましいとは言い難い。そこで、このような可動板の変形を抑える（つまり、可動部の平坦性を維持する）ために、可動部の表面（典型的には、ミラーが形成される面とは反対側の面）に、凸状のリブを形成する技術が提案されている（例えば特許文献１乃至３参照）。

特開２００３−１７２８９７号公報 特開２００７−３１０３４２号公報 特開２００５−３０８８２０号公報

しかしながら、リブが可動板に形成されることで可動板の変形を抑えることができるものの、リブと可動板との接続部分（言い換えれば、リブの付け根）に加わる応力が大きくなってしまいかねないという技術的問題点が生じる。言い換えれば、リブと可動板との接続部分に応力が集中してしまいかねないという技術的問題点が生じる。その結果、このような応力の増加がリブや可動板の破壊（或いは、可動板からのリブの剥離）を引き起こしかねないという技術的問題点が生じる。

他方で、トーションバーにねじれの応力が加わる際に可動板にも加わる応力は、当該応力が加わる領域部分がトーションバーに近いほど大きくなる傾向にある。このため、リブと可動板との接続部分への応力の集中を避けるための一つの対応策として、トーションバーからできるだけ離れた領域部分にリブを形成する（例えば、可動部の中央付近にリブを形成する）と、可動板の変形を抑えることが困難になってしまいかねない。

そこで、リブと可動板との接続部分への応力の集中を避けつつも可動板の変形を抑えるという観点から見れば、応力が集中しやすいトーションバーと可動板との接続部分を避けながら、可動板の回転軸方向に沿って伸長するリブを形成する対応策が考えられる。しかしながら、このような対応策を採用したとしても、リブの端部付近において、リブと可動板との接続部分への応力の集中が生じることは避けにくい。

本発明は、例えば上記問題願に鑑みてなされたものであり、リブと可動板との接続部分に加わる応力を緩和することができるアクチュエータを提供することを課題とする。

本発明のアクチュエータは、上記課題を解決するために、平面状の可動部と、当該可動部を支持するための支持部と、長手方向に沿った回転軸を中心として前記可動部が揺動可能なように、前記長手方向に沿って前記可動部と前記支持部とを接続するトーションバーと、を備え、前記可動部の一の表面には、反射部が形成されており、前記可動部の前記一の表面とは反対側の他の表面には、当該可動部の平坦性を維持する一又は複数のリブが形成されており、前記一又は複数のリブに含まれる第１リブは、前記他の表面上の、前記反射部の外縁と前記トーションバーとの間の領域に対応する領域に形成されており、前記第１リブの前記トーションバー側の側面は、前記他の表面上で平面的に見て、前記反射部側に凸となるように湾曲している。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

上面側から観察した実施例に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 下面側から観察した実施例に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 リブが形成されていない場合に可動部に加わる応力の応力分布の一例を示す概念図である。 実施例に係る可動部近傍を拡大して示す拡大平面図及び拡大側面図である。 実施例に係るリブの一部を拡大して示す拡大図である。 リブの形状と該リブに加わる応力との一例を示す概念図である。 図６に示したリブが形成された可動部に加わる応力のシミュレーション結果の一例である。 リブの形状と該リブに加わる応力との他の例を示す概念図である。 図８に示したリブが形成された可動部に加わる応力のシミュレーション結果の一例である。

本発明のアクチュエータに係る実施形態について説明する。

実施形態に係るアクチュエータは、平面状の可動部と、該可動部を支持するための支持部と、長手方向に沿った回転軸を中心として可動部が揺動可能なように、長手方向に沿って可動部と支持部とを接続するトーションバーと、を備える。可動部の一の表面には、反射部が形成されており、可動部の該一の表面とは反対側の他の表面には、当該可動部の平坦性を維持する一又は複数のリブが形成されている。一又は複数のリブに含まれる第１リブは、反射部の外縁とトーションバーとの間の領域に対応する他の表面上の領域に形成されている。該第１リブは、他の表面上で平面的に見て、反射部側に凸となるように湾曲している。

当該アクチュエータでは、トーションバーによって懸架された可動部が揺動する。該可動部は、例えばトーションバーが伸長する方向（即ち、トーションバーの長手方向）に沿った軸を回転軸として回転するように揺動されてもよい。

このような可動部の回転を実現するために、トーションバーは、該トーションバーの長手方向に沿って可動部と支持部とを接続する。このとき、トーションバーは、可動部と支持部とを直接的に接続してもよい。或いは、トーションバーは、可動部と支持部とを間接的に（言い換えれば、間に任意の部材を介在させた上で）接続してもよい。

可動部の一の表面には、例えばレーザ光を反射可能なミラー等である反射部が形成されている。可動部の他の表面には、一又は複数のリブが形成されている。リブは、主として、可動部の平坦性を維持する（言い換えれば、可動部の変形を抑制する又は可動部の剛性を維持する）目的で形成される。このような目的を達成するために、リブは、可動部の他の表面に対して凸状の形状を有している（言い換えれば、可動部の法線方向に向かって突き出す形状を有している）ことが望ましい。

本実施形態では特に、一又は複数のリブに含まれる第１リブは、他の表面上における、反射部の外縁とトーションバーとの間の領域に対応する領域（言い換えれば、トーションバーと可動部との接続部分）に形成されている。そして、該第１リブは、他の表面上で平面的に見て、反射部側に凸となるように湾曲している。

このように、トーションバーと可動部との接続部分に第１リブを設けることにより、当該アクチュエータの駆動時における反射部の撓みを抑えることができる。特に、トーションバーが比較的大きく歪んだ場合であっても、第１リブにより反射面の歪みを大幅に抑制することができる。加えて、第１リブが、可動部の他の表面上で平面的に見て、反射部側に凸となるように湾曲していることにより、当該第１リブと可動部との接続部に加わる応力を抑制し、該第１リブが破壊されることを抑制することができる。

実施形態に係るアクチュエータの一態様では、可動部の他の表面上で平面的に見て、第１リブのトーションバー側の側面は、回転軸から離れた部分において凹である。尚、第１リブの回転軸から離れた部分の曲率（凹の程度）は、典型的には、該第１リブにおける回転軸近傍の部分の曲率よりも大きい。

第１リブの曲率が大きい程、第１リブと可動部との接続部に応力が加わりにくくなる。上記のように、第１リブのトーションバー側の側面を回転軸から離れた部分において凹とする（つまり、第１リブにおける回転軸から離れた部分の曲率を比較的大きくする）ことにより、第１リブの端部近傍への応力を低減することができる。この結果、第１リブが応力により破壊されることを好適に抑制することができる。

実施形態に係るアクチュエータの他の態様では、可動部の他の表面上で平面的に見て、第１リブのトーションバー側の側面は、回転軸近傍においてトーションバー側に向かって凸である。

本願発明者の研究によれば、可動部上で平面的に見て、該可動部の回転軸上から回転半径方向へ少し離れた部分に応力が加わりやすいことが判明している。このため、上記のように、第１リブの回転軸近傍のトーションバー側の側面を、トーションバー側に向かって凸とすることにより、第１リブの応力が加わりやすい部分の曲率を比較的大きくすることができる。この結果、第１リブに加わる応力を低減することができ、実用上非常に有利である。

実施形態に係るアクチュエータの他の態様では、可動部は、トーションバーと該可動部との接続部分の近傍において、周辺部分と比較して、可動部の他の表面に沿って、当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を有し、第１リブの一部は、突出部分上に延伸するように他の表面上に形成されている。

このように構成すれば、突出部分に第１リブの一部が延伸しているため、可動部の揺動に伴って、第１リブと可動部との接続部に加わる応力を緩和することができる。言い換えれば、可動部の揺動に伴う第１リブと可動部との接続部における応力の集中を緩和することができる。

実施形態に係るアクチュエータの他の態様では、可動部の他の表面上の、一の表面上の反射部が形成された領域に対応する領域に、一又は複数のリブに含まれる第２リブが形成されている。

このように構成すれば可動部の変形を抑制することができ、実用上非常に有利である。尚、第１リブ及び第２リブは互いに接続されていてよい。

本発明のアクチュエータに係る実施例を、図面を参照して説明する。

（アクチュエータの全体構成）
実施例に係るアクチュエータの全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、上面側から観察した実施例に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。図２は、下面側から観察した実施例に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。尚、図１及び図２では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される仮想的な３次元空間を用いながら実施例に係るアクチュエータの説明を進める。

図１及び図２において、アクチュエータ１は、例えばレーザ光のスキャニングに用いられるプレーナ型電磁駆動アクチュエータ（即ち、ＭＥＭＳスキャナ）である。アクチュエータ１は、外側支持体１１０と、一対のトーションバー１３０と、内側支持体２１０と、一対のトーションバー２３０と、可動部１２０と、駆動コイル１４０と、一対の永久磁石１６０と、一対の電源端子１７０とを備えて構成されている。

また、図１に示すように、可動部１２０の上面又は表側の面（本発明に係る“一の表面”に相当）には、ミラー１２１が形成されている。図２に示すように、可動部１２０の下面又は裏側の面（本発明に係る“他の表面”に相当）には、リブ１２３が形成されている。

外側支持体１１０、一対のトーションバー１３０、内側支持体２１０、一対のトーションバー２３０、可動部１２０及びリブ１２３は、例えばシリコン基板等の非磁性基板から一体的に形成されている。即ち、外側支持体１１０、一対のトーションバー１３０、内側支持体２１０、一対のトーションバー２３０及び可動部１２０は、例えばシリコン基板等の非磁性基板の一部が除去されることにより間隙が形成されることで形成されている。この時の形成プロセスとして、ＭＥＭＳプロセスが用いられることが望ましい。

尚、シリコン基板に代えて、任意の弾性材料から、外側支持体１１０、一対のトーションバー１３０、内側支持体２１０、一対のトーションバー２３０、可動部１２０及びリブ１２３が一体的に形成されてもよい。

外側支持体１１０は、内側支持体２１０を取り囲むような枠形状を有している。外側支持体１１０は、内側支持体２１０の両側に位置する（言い換えれば、内側支持体２１０の両側から当該内側支持体２１０を挟み込む）一対のトーションバー１３０によって内側支持体２１０と接続されている。

尚、本実施例では、外側支持体１１０の形状が枠形状となる例を示しているが、外側支持体１１０の形状が枠形状に限定されないことは言うまでもない。外側支持体１１０の形状は、例えば、その一部が開口している枠形状であってもよい。

内側支持体２１０は、可動部１２０を取り囲むような枠形状を有している。内側支持体２１０は、一対のトーションバー１３０が伸長する方向（つまり、一対のトーションバー１３０の長手方向であり、図１及び図２中Ｘ軸の方向）に沿った回転軸を中心に揺動可能なように一対のトーションバー１３０によって外側支持体１１０に軸支されている。

内側支持体２１０は、更に、可動部１２０の両側に位置する（言い換えれば、可動部１２０の両側から当該可動部１２０を挟み込む）一対のトーションバー１３０によって可動部１２０と接続されている。

内側支持体２１０の上面には、図１に示すように、駆動コイル１４０が形成されている。但し、駆動コイル１４０は、内側支持体２１０の内部又は下面に形成されてもよい。

尚、本実施例にでは、内側支持体２１０の形状が枠形状となる例を示しているが、内側支持体２１０の形状が枠形状に限定されないことは言うまでもない。内側支持体２１０の形状は、例えば、その一部が開口している枠形状であってもよい。

可動部１２０は、一対のトーションバー２３０が伸長する方向（つまり、一対のトーションバー２３０の長手方向であって、図１及び図２中Ｙ軸の方向）に沿った回転軸を中心に揺動可能なように一対のトーションバー２３０によって内側支持体２１０に軸支されている。

可動部１２０は、一又は複数の突出部分（図１及び図２では、４つの突出部分）１２２を有している。突出部分１２２は、当該突出部分１２２の周囲の領域部分（言い換えれば、突出部分１２２に隣接する領域部分）と比較して突き出している領域部分である。より具体的には、突出部分１２２は、可動部１２０の表面に沿った方向（つまり、ＸＹ平面に沿った方向）に向かって且つ可動部１２０の外部に向かって突き出している。

突出部分１２２は、可動部１２０と一体化されている（言い換えれば、同一の構造物から一体的に形成されている）ことが望ましい。但し、突出部分１２２は、可動部１２０に対して事後的に付加された（言い換えれば、接続された又は取り付けられた）構造を有していてもよい。また、突出部分１２２は、可動部１２０と同一平面上に位置することが好ましい。突出部分１２２の厚さと可動部１２０の厚さとが同一となることが好ましい。

尚、図１及び図２に示す例では、突出部分１２２は、可動部１２０の回転軸（つまり、Ｙ軸）に沿った方向に向かって突き出している。これは、回転軸周りの可動部１２０の慣性モーメントの増大を抑制するためである。

また、突出部分１２２と当該突出部分１２２の周囲の領域部分との境界は、角が丸めこまれるフィレット加工（或いは、面取り加工、湾曲加工、丸め加工等）が施されることが望ましい。

可動部１２０の上面には、上述の如く、レーザ光を反射するミラー１２１が形成されている。ここで、可動部１２０は、例えば板状（言い換えれば、平面状）の部材であることが望ましい。

また、ミラー１２１がレーザ光を好適に反射するためには、ミラー１２１の平坦性が維持されていることが好ましい。ミラー１２１の平坦性が維持されるためには、可動部１２０の平坦性が維持されていることが必要である。このため、本実施例では、可動部１２０の平坦性を維持するために、該可動部１２０の下面（つまり、ミラー１２１が形成された面とは反対側の面）にリブ１２３が形成されている。

リブ１２３は、可動部１２０の平坦性を確保することができる所望の態様で可動部１２０の下面に形成されている。本実施例では、リブ１２３は、可動部１２０とトーションバー２３０との接続部近傍において、Ｘ軸方向に延びる第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２と、ミラー１２１の形状（ここでは円形）に対応する形状を有する第３リブ部分１２３−３と、を含んでいる。

このようなリブ１２３の態様は、Ｘ軸及びＹ軸各々に沿った方向における可動部１２０の剛性を極力確保する観点から決定されている。尚、図２に示すリブ１２３の態様が一例であることは言うまでもない。

一対のトーションバー１３０は、内側支持体２１０が外側支持体１１０に対して揺動可能なように、内側支持体２１０と外側支持体１１０とを接続する。一対のトーションバー１３の弾性によって、内側支持体２１０は、一対のトーションバー１３０が伸長する方向に沿った軸を回転軸として回転するように揺動する。つまり、内側支持体２１０は、図１及び図２におけるＸ軸を回転軸として、当該回転軸の周りで回転するように揺動する。

ここで、可動部１２０は、一致のトーションバー２３０を介して内側支持体２１０に接続されている。従って、内側支持体２１０の揺動に伴って可動部１２０は、実質的には、図１及び図２におけるＸ軸を回転軸として、当該回転軸の周りで回転するように揺動する。

一対のトーションバー２３０各々は、可動部１２０が内側支持体２１０に対して揺動可能なように、可動部１２０と内側支持体２１０とを接続する。一対のトーションバー２３０の弾性によって、可動部１２０は、一対のトーションバー２３０が伸長する方向に沿った軸を回転軸として回転するように揺動する。つまり、可動部１２０は、図１及び図２におけるＹ軸を回転軸として、当該回転軸回りで回転するように揺動する。

駆動コイル１４０は、例えば、内側支持体２１０の上で延伸するコイルである。駆動コイル１４０は、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅等）を用いて形成されてもよい。また、駆動コイル１４０は、めっきプロセスやスパッタリング法等の半導体製造プロセスを用いて形成されてもよい。或いは、駆動コイル１４０は、外側支持体１１０、一対のトーションバー１３０、内側支持体２１０、一対のトーションバー２３０、可動部１２０及びリブ１２３を形成するためのシリコン基板に対してインプラント法を用いて埋め込まれてもよい。

尚、図１では、図面の見やすさを重視して、駆動コイル１４０の外形を簡略化して記載してあるが、駆動コイル１４０は、実際には、内側支持体２１０の表面に形成された一又は複数の巻き線によって構成されている。

駆動コイル１４０には、外側支持体１１０上に形成されている一対の電源端子１７０及び当該一対の電源端子１７０と駆動コイル１４０とを電気的に接続するための配線１５０であって、且つ、一対のトーションバー１３０上に形成された配線１５０を介して、電源から制御電流が供給される。

制御電流は、内側支持体２１０及び可動部１２０を遥動させるための制御電流であって、典型的には、内側支持体２１０が遥動する周波数と同期した周波数の信号成分及び可動部１２０が遥動する周波数と同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。尚、電源は、アクチュエータ１自身が備えている電源であってもよいし、アクチュエータ１の外部に用意される電源であってもよい。

一対の永久磁石１６０は、外側支持体１１０の外部に取り付けられている。但し、一対の永久磁石１６０は、駆動コイル１４０に対して所定の静磁界を印加することができる限りは、どのような箇所に取り付けられてもよい。

一対の永久磁石１６０は、駆動コイル１４０に対して所定の静磁界を印加することができるように、その磁極の向きが適切に設定されていることが好ましい。尚、一対の永久磁石１６０には、静磁界の強度を高めるために、ヨークが付加されていてもよい。

（アクチュエータの動作）
上述の如く構成されたアクチュエータ１が動作する（具体的には、可動部１２０が遥動する）場合には、先ず、電源から、電源端子１７０及び配線１５０を介して、駆動コイル１４０に対して制御電流が供給される。この時駆動コイル１４０に対して供給される制御電流は、内側支持体２１０を遥動させるための信号（具体的には、内側支持体２１０の遥動の周期に同期した信号）と可動部１２０を遥動させるための信号（具体的には、可動部１２０の遥動の周期に同期した信号）とが重畳された電流であることが好ましい。

一方で、駆動コイル１４０には、一対の永久磁石１６０によって静磁界が印加されている。従って、駆動コイル１４０には、一対の永久磁石１６０から印加される静磁界と駆動コイル１４０に供給される制御電流との電磁相互作用に起因した力（つまり、ローレンツ力）が生ずる。

その結果、駆動コイル１４０が形成されている内側支持体２１０は、一対の永久磁石１６０から印加される静磁界と駆動コイル１４０に供給される制御電流との電磁相互作用に起因したローレンツ力によって遥動する。つまり、内側支持体２１０は、図１におけるＸ軸を回転軸として回転するように遥動する。ここで、可動部１２０は、一対のトーションバー２３０を介して内側支持体２１０に接続されている。従って、内側支持体２１０の遥動に伴って、可動部１２０は、実質的には、図１におけるＸ軸を回転軸として、当該回転軸の周りで回転するように遥動する。

加えて、一対の永久磁石１６０から印加される静磁界と駆動コイル１４０に供給される制御電流との電磁相互作用に起因したローレンツ力は、慣性力として可動部１２０に伝達される。その結果、可動部１２０は、図１におけるＹ軸を回転軸として回転するように遥動する。

このように、本実施例のアクチュエータ１によれば、可動部１２０の２軸駆動が行われる。

尚、本実施例では、ローレンツ力そのものを用いて内側支持体２１０を遥動させ且つローレンツ力を慣性力として用いて可動部１２０を遥動させることで、可動部１２０の２軸駆動が行われている。しかしながら、可動部１２０を遥動させるローレンツ力を発生させるための駆動コイルを、可動部１２０上に形成してもよい。この場合には、一対のトーションバー２３０には（更には、内側支持体２１０や一対のトーションバー１３０や外側支持体１１０）には、外側支持体１１０上の電源端子１７０から可動部１２０上の駆動コイルにつながる配線が形成されることが好ましい。

（リブの詳細な説明）
実施例に係るリブ１２３について、図３乃至図５を参照して説明を加える。

先ず、可動部１２０に加わる応力について、図３を参照して説明する。図３は、リブが形成されていない場合に可動部に加わる応力の応力分布の一例を示す概念図である。尚、図３では、色が濃い程、応力が高いことを示している。

アクチュエータが、上述の如く動作し、可動部が２軸駆動される場合、該可動部にリブが形成されていなければ、該可動部の応力分布は、例えば図３のようになる。即ち、可動部の回転軸（図３における一点鎖線）から少し離れた領域に応力が加わる。

可動部に形成されたミラー（図１参照）の平坦性を維持するためには、先ず、図３において点線円で示した部分の応力を低減する必要がある。加えて、図３に示すように、可動部とトーションバーとの接続部分近傍は、比較的高い応力が加わるので、可動部と、該可動部上に形成されるリブとの接続部に加わる応力を低減する必要がある。

そこで、本実施例では、図４に示すように、可動部１２０の下面（即ち、可動部１２０の図２に示した側の表面）上の、ミラー１２１の外縁（図４における破線参照）とトーションバー２３０との間の領域に対応する領域に、第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２が形成されている。第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２は、可動部１２０上で平面的に見て、ミラー１２１側に凸となるように湾曲している。

このような第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２を設けることにより、ミラー１２１に加わる応力（図３において点線円で示した部分に加わる応力）を大幅に抑制することができる。

ところで、アクチュエータ１（即ち、ＭＥＭＳスキャナ）は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハから製造されることが多い。また、リブ１２３は、例えばシリコンから構成されることが多い。他方で、可動部１２０及びトーションバー２３０（言い換えれば、デバイス層又は活性層）と、リブ１２３（言い換えれば、ハンドル層又は支持層）と、の間には、ボックス層（言い換えれば、酸化膜層）１８０が存在している（図４の右側図参照）。

このボックス層１８０は、可動部１２０やリブ１２３と比較して脆いため、可動部１２０の揺動に伴う応力によって破壊されやすい。ボックス層１８０の破壊は、リブ１２３の可動部１２０からの剥離につながりかねない。

更に、図３において、トーションバーと可動部との接続部分では、幅方向（つまり、トーションバーから可動部に向かう方向と交わる方向：図３における左右方向）の距離が急激に長くなる。従って、可動部の揺動に伴う応力は、トーションバーと可動部との接続部分に集中することとなる。

そこで本実施例では、上述の如く、可動部１２０に突出部分１２２を設け、該突出部分１２２上に延伸するように第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２各々の一部を形成している。突出部分１２２には、可動部１２０の揺動に伴う応力が加わりにくい。

このため、該突出部分１２２上に形成されている第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２各々の一部（言い換えれば、第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２各々の付け根）に、可動部１２０の揺動に伴う応力が集中することがない。即ち、第１リブ部分１２３−１及び第２リブ部分１２３−２各々の付け根に加わる、可動部１２０の揺動に伴う応力が緩和される。

この結果、ボックス層１８０に加わる、可動部１２０の揺動に伴う応力も緩和され、リブ１２３の可動部１２０からの剥離を抑制することができ、実用上非常に有利な効果が得られる。

本願発明者の研究によると、以下の事項が判明している。即ち、リブに応力が加わる方向（ここでは、トーションバー２３０から可動部１２０に向かう方向）と反対方向に向かってリブが凸であると、応力が集中しやすい。他方、リブに応力が加わる方向に向かってリブが凸であると（言い換えれば、リブに応力が加わる方向と反対方向にリブが凹であると）、リブに応力が加わりにくい。そして、リブにより部分的に囲まれた領域は、該リブの曲率が大きい程、応力により変形しにくくなる。

そこで本実施例では、図５に示すように、第２リブ部分１２３−２における比較的応力が集中する部分の曲率を比較的大きくしている（第１リブ部分１２３−１も同様）。ここで特に、応力が比較的小さい部分については、第２リブ部分１２３−２のトーションバー２３０側の壁面をトーションバー２３０側に向かって凸としている。この結果、比較的応力が集中する部分の曲率を可能な限り大きくしつつ、第２リブ部分１２３−２を、可動部１２０とトーションバー２３０との接続部分の所定位置に形成することができる。

（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果について、図６乃至図９を参照して説明を加える。図６は、リブの形状と該リブに加わる応力との一例を示す概念図である。図７は、図６に示したリブが形成された可動部に加わる応力のシミュレーション結果の一例である。図８は、図６と同趣旨の、リブの形状と該リブに加わる応力との他の例を示す概念図である。図９は、図８に示したリブが形成された可動部に加わる応力のシミュレーション結果の一例である。

図６に示すように、突出部分１２２上に延伸するようにリブ（図６における斜線部分）の一部を形成することにより、該リブの一部に加わる応力が低減されることがわかる。ここで特に、可動部１２０のフィレット加工された部分に応力が集中されるように、図６において点線円Ｃ１及びＣ２で囲われたリブの部分の曲率は可能な限り大きいことが望ましい。

他方で、リブの、トーションバー２３０の幅方向（即ち、図６の左右方向）に延伸する部分については、点線円Ｃ３及びＣ４で囲われた部分に、比較的応力が加わってしまう。この点については、シミュレーションによっても同様の結果が得られている（図７における破線円参照）。

そこで、リブの、図６において点線円Ｃ３及びＣ４で囲われた部分へ加わる応力を低減するために、図８に示すように、リブのトーションバー２３０側の側面のうち、加わる応力が比較的少ない部分を、トーションバー２３０側に向かって凸とする（図８における点線円Ｃ５、Ｃ６及びＣ７参照）。

この結果、リブの、図６において点線円Ｃ３及びＣ４で囲われた部分の曲率が比較的大きくなり、該部分へ加わる応力を低減することができる。この点については、シミュレーションによっても同様の結果が得られている（図９参照）。

ここで特に、図９に示したシミュレーション結果では、リブのトーションバー２３０側の側面に加わる応力が概ね均一となっていることがわかる。従って、可動部１２０の揺動に伴う応力によって、リブ１２３が可動部１２０から剥離することを好適に抑制することができる。

尚、本実施例に係る「第１リブ部分１２３−１」及び「第２リブ部分１２３−２」は、本発明に係る「第１リブ」の一例である。本実施例に係る「内側支持体２１０」、「トーションバー２３０」、「ミラー１２１」及び「第３リブ部分１２３−３」は、夫々、本発明に係る「支持部」、「トーションバー」、「反射部」及び「第２リブ」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うアクチュエータもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…アクチュエータ、１１０…外側支持体、１２０…可動部、１２１…ミラー、１２２…突出部分、１２３…リブ、１３０、２３０…トーションバー、１４０…駆動コイル、１５０…配線、１６０…永久磁石、２１０…内側支持体

Claims (5)

1. 平面状の可動部と、
   当該可動部を支持するための支持部と、
   長手方向に沿った回転軸を中心として前記可動部が揺動可能なように、前記長手方向に沿って前記可動部と前記支持部とを接続するトーションバーと、
   を備え、
   前記可動部の一の表面には、反射部が形成されており、
   前記可動部の前記一の表面とは反対側の他の表面には、当該可動部の平坦性を維持する一又は複数のリブが形成されており、
   前記一又は複数のリブに含まれる第１リブは、前記他の表面上の、前記反射部の外縁と前記トーションバーとの間の領域に対応する領域に形成されており、
   前記第１リブの前記トーションバー側の側面は、前記他の表面上で平面的に見て、前記反射部側に凸となるように湾曲している
   ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記他の表面上で平面的に見て、前記第１リブの前記トーションバー側の側面は、前記回転軸から離れた部分において凹であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記他の表面上で平面的に見て、前記第１リブの前記トーションバー側の側面は、前記回転軸近傍において前記トーションバー側に向かって凸であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記可動部は、前記トーションバーと前記可動部との接続部分の近傍において、周辺部分と比較して、前記他の表面に沿って、当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を有し、
   前記第１リブの一部は、前記突出部分上に延伸するように前記他の表面上に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記他の表面上の、前記一の表面上の前記反射部が形成された領域に対応する領域に、前記一又は複数のリブに含まれる第２リブが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。