JP4260470B2 - プレーナ型アクチュエータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーナ型アクチュエータに関し、特に、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術で製造する2次元走査型のプレーナ型アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のプレーナ型アクチュエータは、レーザ光等の光ビームの偏向走査等に利用され、電磁力を利用する電磁型や静電力を利用する静電型等がある。
【0003】
以下に、電磁型のアクチュエータの例を説明する。
プレーナ型電磁アクチュエータとしては、図10に示すものがある。
この2次元走査型のプレーナ型電磁アクチュエータは、シリコン基板の外側固定部1に外側トーションバー2で枠状の外側可動板3を回動可能に軸支し、外側可動板3に外側トーションバー2と軸方向が直交する内側トーションバー4で回動可能に平板状の内側可動板5を軸支する。これら外側固定部1、外側及び内側トーションバー2,4及び外側及び内側可動板3,5は、半導体基板で一体に形成する。外側可動板3には、通電により磁界を発生する第2駆動コイル6(図では模式的に1本線で示す)を形成し、第2駆動コイル6は、外側固定部1に形成した一対の外側電極端子7A,7Aに外側トーションバー2の一方を介して電気的に接続する。内側可動板5には、中央部に反射ミラー8を形成し、その周縁部に通電により磁界を発生する第1駆動コイル9(図では模式的に1本線で示す)を形成する。第1駆動コイル9は、内側トーションバー4の一方から外側可動板3部分を通り、外側トーションバー2の他方側を介して外側固定部1の一対の内側電極端子10A,10Bに電気的に接続する。更に、互いに対をなす静磁界発生手段(例えば永久磁石)を、外側及び内側トーションバー2,4の軸方向とそれぞれ平行な各可動板3,5の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用するよう可動板周囲に設ける。図10の例では、一対の永久磁石11A,11B〜14A,14Bを、外側固定部1の上下に接合する、例えばガラス等からなる上側絶縁基板15及び下側絶縁基板16に、静磁界が第1及び第2駆動コイル6,9を外側及び内側可動板3,5と平行な方向に横切るよう上下に位置をずらすようにして配置してある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
このような構成の電磁アクチュエータは、第1及び第2駆動コイル6,9に電流を流すことにより発生する磁界と、永久磁石11A,11B〜14A,14Bの作る静磁界との相互作用により外側及び内側可動板3,5を駆動する。
【0005】
即ち、外側及び内側可動板3,5の両側では、永久磁石11A,11B〜14A,14Bによって外側及び内側可動板3,5の平面に沿って第1及び第2駆動コイル6,9を横切るような方向に静磁界を形成する。この静磁界中の第1及び第2駆動コイル6,9に電流を流すと、外側及び内側可動板3,5の両端に、フレミングの左手の法則に従った方向に電磁力が作用して外側及び内側可動板3,5が回動する。外側及び内側可動板3,5が回動するとトーションバー2,4が捩じられてばね反力が発生し、電磁力とばね反力が釣り合う位置まで外側及び内側可動板3,5が回動する。外側及び内側可動板3,5の回動角は第1及び第2駆動コイル6,9に流れる電流に比例し、電流を制御することで外側及び内側可動板3,5の回動角を制御できる。そして、第1及び第2駆動コイル6,9に流す交流電流の周波数を、外側及び内側トーションバー2,4の材質、形状等で規定される共振周波数と同じ周波数とすることにより、その電流値における最大の回動角が得られる。これにより、反射ミラー8に入射するレーザ光等の光の反射方向を自由に制御でき、外側及び内側可動板3,5を連続的に反復動作させることで、レーザ光のスキャニング等、光の走査が可能となる。
【0006】
【特許文献1】
特許第2722314号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザ光等の光を2次元走査してレーザレーダ等の物体検知や絵や文字等の画像表示を行うには、ラスタ走査で行うのが一般的であり、この場合、水平走査と垂直走査の周波数比は大きい方がよい。しかしながら、上述した従来のプレーナ型アクチュエータは、外側と内側のトーションバー2,4が同一の材料(半導体基板材料と同じシリコン)で形成されているため、断面形状等を異ならせたとしてもその剛性を大きく変化させることが難しい。このため、外側可動板3と内側可動板5の共振周波数比を大きくとれず、ラスタ走査しようとすると走査軌跡がリサージュ曲線になってしまう。そのため、従来のプレーナ型アクチュエータで物体検知や画像表示を行おうとすると、リサージュ曲線を制御する必要があるが、リサージュ曲線はわずかな周波数の違いにより曲線形状が大きく変わるため制御が難しいという問題がある。
【0008】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、外側可動板と内側可動板の共振周波数比を大きくでき、光の偏向走査等に利用する場合にラスタ走査を可能とするプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このために、請求項1の発明は、外側可動板を外側固定部に外側トーションバーで回動可能に軸支して備えた外側可動部と、内側可動板を内側固定部に内側トーションバーで回動可能に軸支して備えた内側可動部と、前記各可動板を駆動する駆動手段とを備え、前記外側可動部と内側可動部とを剛性の異なる材料で形成すると共に、前記外側トーションバーの軸方向と前記内側トーションバーの軸方向とが直交するように前記内側可動部を前記外側可動部の外側可動板に固定して構成した。
【0010】
このような構成により、外側可動部と内側可動部とを剛性の異なる材料で形成し、外側可動部の外側可動板を外側固定部に外側トーションバーで軸支し、駆動手段で外側可動板を内側可動部と共に回動し、内側可動部の内側可動板を内側固定部に外側トーションバーの軸方向と直交する内側トーションバーで軸支し、駆動手段で内側可動板を回動する。これにより、外側可動板と内側可動板との駆動周波数比を大きくすることを可能にする。
【0011】
本発明のプレーナ型アクチュエータは、具体的には請求項2のように、前記外側可動部と内側可動部のいずれか一方を、剛性を決定する主材料としてシリコンを用いて形成し、他方を、剛性を決定する主材料として前記シリコンより剛性の低い材料を用いて形成する構成とするとよい。この場合、請求項3のように、前記内側可動部をシリコンで形成し、前記外側可動部をシリコンより剛性の低い材料で形成してもよく、この場合、請求項4に記載のように前記外側可動部をプラスチックで形成するとよい。
【0012】
また、請求項5のように前記内側可動部を、前記外側可動板の上面に貼り付けた構成とした。または、請求項6のように前記内側可動部を、前記外側可動板に嵌め込んで構成してもよい。この場合、請求項7のように内側可動板が回動時に前記外側可動板に接触しないように該外側可動板の前記内側可動板に対応した部位に逃部を設けるとよい。
【0013】
請求項8においては、前記駆動手段は、前記各可動板にそれぞれ敷設した駆動コイルと、前記各駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記各可動板をそれぞれ駆動する構成とした。この場合、請求項9のように前記内側可動板に敷設した駆動コイルを、前記外側可動板の回動軸線近傍部から前記外側トーションバーを経由して外部に引出すようにするとよい。このとき、請求項10のように前記内側可動板に敷設した駆動コイルの中継端子を、前記外側可動板の回動軸線近傍部で前記内側固定部と前記外側可動板とに設け、該各中継端子をそれぞれワイヤボンディングしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図10の従来技術と同一要素については同一符号を用いて説明する。
図1は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示し、光スキャナーに適用した場合の概略構成図であり、図2は、図1の分解斜視図である。
図1において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータは、光のラスタ走査を可能とするものであり、内側可動部16と、外側可動部17と、駆動手段としての第1駆動コイル9及び第2駆動コイル6並びに静磁界発生手段18A,18B,19A,19Bと、を備えて構成している。
【0015】
そして、上記内側可動部16を、外側可動板17の中央部にそれぞれの回動軸が直交するようにして接着固定し、内側可動部16の後述する内側可動板5に敷設した第1駆動コイル9と、外側可動部17の後述する外側可動板3に敷設した第2駆動コイル6とにそれぞれ電流を流し、これらの電流と上記外側可動部17の外側に配置した上記静磁界発生手段18A〜19Bの静磁界との相互作用により発生する電磁力で、内側可動板5及び外側可動板3を回動させるようにしている。
以下、図1及び図2を参照して本実施形態の構成を詳細に説明する。
【0016】
上記内側可動部16は、光ビームを走査するものであり、内側可動板5を、該内側可動板5の外側に設けた内側固定部20に内側トーションバー4で回動可能に軸支して構成しており、例えば、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術を適用して、剛性の大きい(例えば、ヤング率が190GPa程度)シリコン基板を上記内側固定部20及び内側トーションバー4並びに内側可動板5以外の部分が上下方向に貫通するように異方性エッチングして形成される。
【0017】
上記内側可動板5の表面には、該内側可動板5の周縁部に沿って第1駆動コイル9が敷設されている。この第1駆動コイル9は、コイルを流れる電流と後述の静磁界発生手段18A,18Bから発生する静磁界との相互作用により内側トーションバー4に平行な内側可動板5の対辺近傍部の第1駆動コイル9部分に電磁力を発生させ、内側可動板5を回動させるものであり、第1引出線21により内側トーションバー4を経由して内側固定部20上に設けた第1中継端子22A,22Aに接続している。この第1中継端子22A,22Aは、図2に示すように、内側トーションバー4の軸線に直交する内側可動板5の中心線X近傍部に設けられている。なお、上記中心線Xは、後述する外側可動部17の外側トーションバー2の軸線と略一致するものである。なお、内側可動板5の中央部表面には、光ビームを反射する反射ミラー8が設けられる。反射ミラー8は、例えば、アルミニウムを真空蒸着等により薄膜形成したものである。
【0018】
上記外側可動部17は、外側可動板3を該外側可動板3の外方に設けた外側固定部1に外側トーションバー2で回動可能に軸支して構成しており、例えば、上記内側可動部16のシリコン基板よりも剛性が小さいプラスチック材料で金型成型またはプラスチックの板材を打ち抜き加工して一体的に形成される。上記プラスチック材料としては、例えばポリイミドの材料を適用することができる。なお、プラスチックの剛性は、ガラスファイバーやカーボンファイバー、金属繊維といったフィラー材を添加して調整することができる。
【0019】
また、上記外側可動部17は、外側可動板3の上面中央部で図2中に破線で示す枠P内に、外側トーションバー2の軸方向に対して内側トーションバー4の軸方向が直交するように内側可動部16を接着して保持しており、外側可動板3を内側可動板5の回動方向と直交する方向に内側可動部16と一体的に回動させることにより、内側可動板5の回動とあいまって内側可動板5の反射ミラー8で反射される光を二次元方向に走査できるようにしている。なお、内側可動部16は、外側可動部17の外側可動板3に接着するのではなく、内側可動部16を金型内に装填した後、プラスチック樹脂を注入して外側可動部17を形成するインサート成型により、図3に示すように、両可動部を一体的に形成してもよい。または、外側可動部17をシリコンで形成し、プラスチック樹脂で形成した内側可動部16を外側可動部17の外側可動板3に嵌め込んで固定するアウトサート成型により両可動部を一体化させてもよい。
【0020】
また、上記外側可動板3の中央部で、上記内側可動板5に対応した部位には、該内側可動板5が回動時に外側可動板3に接触しないように逃部23が設けられている。該逃部23は、図2に示すように、穴部でも貫通孔であってもよく、また、図4に示すように、内側可動板5の回動軸Yを挟んで両側に設けた溝24A,24Aであってもよい。また、内側可動板5の回動角度が小さくて外側可動板3に接触する虞がない場合には、上記逃部23は設けなくてもよい。なお、外側可動板3に逃部23として貫通孔を設けた場合には、反射ミラー8は内側可動板5の裏面に設けてもよい。
【0021】
そして、図2に示すように、上記外側可動板3には、周縁部に沿って第2駆動コイル6が敷設されている。該第2駆動コイル6は、コイルを流れる電流と後述の静磁界発生手段19A,19Bから発生する静磁界との相互作用により外側トーションバー2に平行な外側可動板3の対辺近傍部の第2駆動コイル6部分に電磁力を発生させ、該外側可動板3を回動させるものであり、第2引出線25により一方の外側トーションバー2を経由して上記外側固定部1に設けた外側電極端子7A,7Aに接続している。また、上記外側可動板3において、外側トーションバー2の回動軸線近傍部には、上記第1駆動コイル9の第1中継端子22A,22Aと対向して第2中継端子26A,26Aが設けられており、第3引出線27により他方の外側トーションバー2を経由して上記外側固定部1に設けた内側電極端子10A,10Aに接続している。そして、上記第1中継端子22A,22Aと第2中継端子26A,26Aとを、図1に示すように、例えば金等のボンディングワイヤWでワイヤボンディングして接続する。なお、第1及び第2中継端子22A,22A,26A,26Aは、外側可動板3の回動時にボンディングワイヤWが受けるモーメントを小さくでき、ボンディングワイヤWの断線を抑制できることから外側トーションバー2の回動軸線近傍部に設ける方が好ましいが、必ずしも外側トーションバー2の回動軸線近傍部に限定されるものではない。
【0022】
また、外側可動部17の外側固定部1の外側には、それぞれ静磁界発生手段18A,18B,19A,19Bが、外側可動板3及び内側可動板5を間にして互いに反対磁極を対向させて配置されている。この静磁界発生手段18A,18B,19A,19Bは、例えば、一対の永久磁石であり、静磁界発生手段18A,18Bは、内側トーションバー4の軸方向に平行な内側可動板5の対辺近傍部の第1駆動コイル9部分を流れる電流に、また静磁界発生手段19A,19Bは、外側トーションバー2の軸方向に平行な外側可動板3の対辺近傍部の第2駆動コイル6部分を流れる電流にそれぞれ直交する、外側及び内側可動板3,5の面に平行な静磁界を作用させて電磁力を発生させるように機能する。
【0023】
このような構成のプレーナ型アクチュエータによれば、シリコンからなる剛性の高い内側可動部16を高い共振周波数で駆動し、プラスチックからなる剛性の小さい外側可動部17を低い共振周波数で駆動することが可能となり、内側可動部16と外側可動部17との共振周波数比を大きくすることができる。したがって、内側可動部16と外側可動部17とを駆動制御してレーザ光のラスタ走査が容易に可能となり、レーザ光等を利用した物体検知や画像表示のための光走査装置に好適なプレーナ型アクチュエータが提供できる。また、ポリイミドは剛性が低く、小さい力で所定の位置に可動板を停止させることが可能であるので、外側可動板3をステップ的に回動動作させることが可能となり、レーザ光の水平走査が可能となる。また、ポリイミドは耐衝撃性が良好であり、外側トーションバー2の破壊等に対する耐久性を向上できる。また、内側可動部16が剛性の高いシリコンで形成されているので、内側可動板5の反り等の変形を抑制でき、光スキャナーに適用した場合には、光の走査精度を向上することができる。さらに、内側可動部をシリコンで形成し、外側可動部をプラスチックで形成した場合には、内側可動部の形状が小さいので1枚のシリコン基板から作る内側可動部の取り数が増え、製造コストを低減できる。また、形状の大きい外側可動部もプラスチック材料で金型成型または打ち抜き加工して容易に製造することができ、製造コストを低減できる。したがって、安価なプレーナ型アクチュエータが提供できる。なお、内側可動部16をプラスチックで構成し、外側可動部17をシリコンで構成してもよい。
【0024】
次に、本発明によるプレーナ型アクチュエータの製造方法を説明する。
先ず、図5及び図6を参照してシリコンからなる内側可動部16の製造方法を説明する。なお、図5は一連の製造工程のうち、第1駆動コイル9の形成工程までを示し、図6はシリコン基板のエッチング工程を示している。そして、いずれの図も図2のA−O−B線断面図で示している。
【0025】
先ず、図5に示すように、工程(a)においては、SOI(Silicon On Insulator)ウエハのシリコン基板27を準備する。例えばシリコン基板27は100μmの厚みを有するシリコン活性層27aと、1μmの厚みを有するSiO2の中間層27bと、400μmの厚みを有するシリコン支持基板27cを積層した構成を有するものである。
【0026】
次に、工程(b)においては、シリコン基板27の上下面を熱酸化し1μm程度のSiO2の絶縁層27d,27eを形成する。そして、シリコン活性層27a側の絶縁層27d上に第1駆動コイル9の1層目駆動コイル9aを形成する。1層目駆動コイル9aの形成方法は、先ず、シリコン基板27のほぼ全面に、例えば良電導性の金属としてアルミニウムの薄膜を2μm程度の厚みでスパッタリング等の真空成膜技術により形成する。次に、その上にレジストを塗布し、内側可動板5に相当する部分に、1層目駆動コイル9a及び2層目駆動コイルとの電気的接続をとるための第1コンタクト部9bに相当する部分のレジストを残して、コイル形状のレジストのパターンを形成する。そして、これをマスクとして上記アルミニウムの薄膜をエッチングした後、レジストを除去して1層目駆動コイル9a及び第1コンタクト部9bを形成する。エッチングはエッチング液を使用して行うウエットエッチングまたは反応性ガスを使用して行うドライエッチングのいずれも適用できる。
【0027】
また、工程(c)においては、上記1層目駆動コイル9aの上に感光性ポリイミドの第1絶縁層28aを2μm程度の厚さで形成する。この場合、上記第1コンタクト部9b上、及び内側トーションバー4に相当する部分の第1引出線21及び内側固定部20に相当する部分の図示省略の第1中継端子22A,22A(図2参照)に相当する部分を除いて、第1絶縁層28aが形成される。さらに、工程(b)と同様にして、シリコン基板27の全面にアルミニウムの薄膜を2μm程度成膜し、これをエッチングして2層目駆動コイル9c、第2コンタクト部9d、第1引出線21及び図示省略の第1中継端子22A,22A(図2参照)を形成する。
【0028】
次に、工程(d)において、工程(c)と同様にして上記2層目駆動コイル9c、第2コンタクト部9d及び第1引出線21の上部を覆って感光性ポリイミドの第2絶縁層28bを形成する。これは、2層目駆動コイル9c及び第1引出線21の腐食防止を目的とする保護膜となるものである。
【0029】
次に、図6に示すように、シリコン基板27がエッチングされる。
先ず、工程(a)では、シリコン基板27の内側可動板5、内側トーションバー4及び内側固定部20に相当する部分をレジストマスクで覆い、シリコン基板27のSiO2の絶縁層27dをエッチングして除去する。さらに、SiO2の絶縁層27dが除かれ剥き出しとなったシリコン活性層27aを厚み方向に異方性エッチングする。この場合、エッチングはSiO2の中間層27bでストップし、図5に示すように凹部29が形成され、内側可動板5及び内側トーションバー4並びに内側固定部20に相当する部分がシリコン支持基板27cで繋がった状態の内側可動部16が形成される。
【0030】
さらに工程(b)では、シリコン基板27の下面側で内側固定部20に相当する部分をレジストでマスクしSiO2の絶縁層27eをエッチングして除去する。さらに露出したシリコン基板27の支持基板27cをSiO2の中間層27b部まで厚み方向に異方性エッチングする。そして、このエッチングによって露出したSiO2の中間層27bをエッチングして除去すれば、図6の凹部29がシリコン基板27の上下方向に貫通する。そして、内側可動板5の上面中央部にアルミニウム等の反射膜を真空成膜し反射ミラー8を形成すると、図2に示す内側可動部16が形成される。
【0031】
次に、図7〜9を参照して、外側可動部17の製造工程を説明する。
先ず、図7に示すように、成形金型29にポリイミドの樹脂30を流し込み80℃で乾燥させた後に、400℃で8時間焼成して硬化させる。成型の型は、焼成後に外側トーションバー2部の厚み及び外側可動板3部分の厚みが所定の厚みとなるように、約10倍の厚みでできている。そして、焼成後に室温に戻すことで成型金型とポリイミド基板との熱膨張率の差により脱型する。
【0032】
または、図8に示すように、プラスチックの板材31を打ち抜き加工して外側可動部17となるポリイミド基板32を切り出してもよい。なお、図7及び8には、外側可動板3に設ける逃部23が図示省略されているが、金型成型する際または打ち抜き加工する際に同時に形成してもよい。
【0033】
次に、ポリイミド基板32の上面に、第2駆動コイル6を形成する。この第2駆動コイル6の形成は、図9に示す製造工程により第1駆動コイル9と同様にして行われる。なお、いずれの図も図2のC−O’−D線断面図で示している。
【0034】
先ず、工程(a)においては、ポリイミド基板32のほぼ全面に例えば良電導性の金属としてアルミニウムの薄膜を2μm程度の厚みでスパッタリング等の真空成膜技術によりまたは銅をめっきにより形成する。次に、その上にレジストを塗布し、外側可動板3の上面に、1層目駆動コイル6a、2層目駆動コイルとの電気的接続をとるための第1コンタクト部6b及び図示省略の第2中継端子26A,26A(図2参照)に相当する部分のレジストを残して、コイル形状のレジストのパターンを形成する。そして、これをマスクとして上記アルミニウムの薄膜をエッチングした後、レジストを除去して1層目駆動コイル6a、第1コンタクト部6b及び図示省略の第2中継端子26A,26Aを形成する。
【0035】
次に、工程(b)においては、上記1層目駆動コイル6aの上に感光性ポリイミドの第1絶縁層33aを2μm程度の厚さで形成する。この場合、上記第1コンタクト部6b上と、図示省略の第2中継端子26A,26Aに相当する部分と、外側トーションバー2から外側固定部1に至る図示省略の第2及び第3引出線25,27に相当する部分と、外側固定部1上の図示省略の外側及び内側電極端子7A,7A,10A,10A(図2参照)に相当する部分とを除いて、第1絶縁層33aが形成される。さらに、工程(a)と同様にして、ポリイミド基板32の全面にアルミニウム等の薄膜を2μm程度成膜し、これをエッチングして2層目駆動コイル6cと、第2コンタクト部6dと、図示省略の第2及び第3引出線25,27と、図示省略の外側及び内側電極端子7A,7A,10A,10A(図2参照)を形成する。
【0036】
そして、工程(c)において、工程(b)と同様にして上記2層目駆動コイル6cと、第2コンタクト部6dと、第2及び第3引出線25,27の上部を覆って感光性ポリイミドの第2絶縁層33bを形成する。これにより、外側可動部17が形成される。
【0037】
このようにして形成された内側可動部16と外側可動部17とは図2中矢印Q方向に接着され、内側可動部16が外側可動板3の中央部で図2中破線枠P内に固定して保持される。さらに、図1に示すように第1及び第2中継端子22A,22A,26A,26AをボンディングワイヤWでワイヤボンディングして第1駆動コイル9に通電可能とし、その後、外側可動部17の外側固定部1の外方部に、それぞれ静磁界発生手段18A〜19Bを、外側可動板3と内側可動板5とを間にして互いに反対磁極を対向させて配置する。こうして、図1に示すプレーナ型アクチュエータが完成する。
【0038】
また、第2駆動コイル6は、上述のようにプラスチック基板32に形成する方法に限定されず、第2駆動コイル6等の配線をプラスチックの板材31の所定位置に予め形成しておき、これを打ち抜き加工して第2駆動コイル6等の配線を備えた外側可動部17を製造してもよい。
【0039】
さらに、各駆動コイルは前述のように各駆動部を形成する際に個別に形成するものに限られず、内側駆動部16と外側駆動部17とを一体化した後に各駆動コイルを形成してもよい。
【0040】
さらにまた、本発明のプレーナ型アクチュエータは、上述の電磁駆動するものに限られず、静電駆動するものであってもよく、また上述の光スキャナーに限定されず、可動板が直交する二軸の下で回動するプレーナ型アクチュエータであればいかなるものでもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のプレーナ型アクチュエータによれば、内側可動部と外側可動部とをそれぞれ剛性の異なる材料で形成し一体化して構成したことにより、内側可動板と外側可動板とを周波数比の大きいそれぞれ異なる共振周波数で駆動することができる。従って、光スキャナーに適用した場合、内側可動部と外側可動部とを駆動制御してレーザ光のラスタ走査を容易に行うことができる。
【0042】
また、光スキャナーに適用した場合、内側または外側可動部のいずれか一方を剛性の小さいプラスチック材料で形成することにより、小さい力で所定の位置に可動板を停止させることが可能となり、外側可動板をステップ的に回動動作させることができ、レーザ光の水平走査が可能となる。
【0043】
さらに、内側可動部をシリコンで形成し、外側可動部をプラスチックで形成した場合には、内側可動部の形状が小さいので1枚のシリコン基板から作る内側可動部の取り数が増え、製造コストを低減できること、また、形状の大きい外側可動部もプラスチック材料で金型成型または打ち抜き加工して容易に製造することができ、製造コストを低減できること、さらには、個別に製造した内側可動部と外側可動部を接合するようにしているので最終製品の製造歩留まりが向上すること等から安価なプレーナ型アクチュエータを提供することができる。
【0044】
さらにまた、内側可動部をシリコンで形成し、外側可動部をプラスチックで形成した場合には、内側可動板の反り等の変形を抑制でき、光スキャナーに適用したとき光の走査精度が向上し、また外側トーションバーがプラスチックであるので破壊等に対する耐久性を向上することができる。
【0045】
そして、二次元走査型のプレーナ型アクチュエータをシリコンとプラスチックとの複合構造としているのでシリコン材料のみで製造する場合に比べ、耐振動性、耐衝撃性が向上し、製造歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるプレーナ型アクチュエータの実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図2】 図1の分解斜視図である。
【図3】 内側可動部と外側可動部とを一体化する他の方法を示す中心断面である。
【図4】 外側可動部に形成した逃部の他の構成例を示す中心断面図である。
【図5】 内側可動部の製造工程のうち、駆動コイルの製造工程を示す説明図である。
【図6】 内側可動部の製造工程のうち、シリコン基板のエッチング工程を示す説明図である。
【図7】 外側可動部の製造方法で、金型成型による製造方法を示す説明図である。
【図8】 図6の他の製造方法を示す説明図である。
【図9】 外側可動部の製造工程のうち、駆動コイルの製造工程を示す説明図である。
【図10】 従来技術になる二次元走査型のプレーナ型アクチュエータの構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1…外側固定部
2…外側トーションバー
3…外側可動板
4…内側トーションバー
5…内側可動板
6,9…駆動コイル
16…内側可動部
17…外側可動部
18A〜19B…静磁界発生手段
20…内側固定部
22A,26A…中継端子
23…逃部
Claims (10)
- 外側可動板を外側固定部に外側トーションバーで回動可能に軸支して備えた外側可動部と、
内側可動板を内側固定部に内側トーションバーで回動可能に軸支して備えた内側可動部と、
前記各可動板を駆動する駆動手段と
を備え、前記外側可動部と内側可動部とを剛性の異なる材料で形成すると共に、前記外側トーションバーの軸方向と前記内側トーションバーの軸方向とが直交するように前記内側可動部を前記外側可動部の外側可動板に固定して構成したことを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。 - 前記外側可動部と内側可動部のいずれか一方を、剛性を決定する主材料としてシリコンを用いて形成し、他方を、剛性を決定する主材料として前記シリコンより剛性の低い材料を用いて形成する構成としたことを特徴とする請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記内側可動部をシリコンで形成し、前記外側可動部をシリコンより剛性の低い材料で形成したことを特徴とする請求項2に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記外側可動部をプラスチックで形成したことを特徴とする請求項3に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記内側可動部を、前記外側可動板の上面に接着した構成としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記内側可動部を、前記外側可動板に嵌め込んで構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 内側可動板が回動時に前記外側可動板に接触しないよう、該外側可動板の前記内側可動板に対応した部位に逃部を設けたことを特徴とする請求項1〜6に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記駆動手段は、前記各可動板にそれぞれ敷設した駆動コイルと、前記各駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより発生する電磁力により前記各可動板をそれぞれ駆動する構成であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記内側可動板に敷設した駆動コイルを、前記外側可動板の回動軸線近傍部から前記外側トーションバーを経由して外部に引出すように構成したことを特徴とする請求項8に記載のプレーナ型アクチュエータ。
- 前記内側可動板に敷設した駆動コイルの中継端子を、前記外側可動板の回動軸線近傍部で前記内側固定部と前記外側可動板とに設け、該各中継端子をそれぞれワイヤボンディングしたことを特徴とする請求項9に記載のプレーナ型アクチュエータ。
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