JP5976132B2 - アクチュエータ - Google Patents

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、情報記録再生など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（Micro Electro Mechanical System）デバイスについての研究が活発に進められている。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スキャナが知られている。このようなＭＥＭＳスキャナは、可動板と、可動板を取り囲む枠状の支持枠と、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、可動板を遥動させるために、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から特許文献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な問題点が生ずる。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ずる。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な問題点が生ずる。

一方で、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ことが考えられる。しかしながら、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、可動板の中央付近にリブを形成する）と、逆に、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、応力が集中し易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ずることは避けにくい。

本発明は、例えば前述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することが可能なアクチュエータを提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１のアクチュエータは、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、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ており、前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、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、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって突き出し且つ当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を備えており、前記リブの少なくとも一部は、前記突出部分上に延伸するように前記表面上に形成されている。

上記課題を解決する第２のアクチュエータは、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、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ており、前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、前記可動部は、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって窪み且つ当該可動部の内部に向かって窪んだ空隙部分を備えており、前記リブの少なくとも一部は、前記空隙部分に隣接しながら延伸すると共に前記リブと前記回転軸との間に前記空隙部分が位置するように前記表面上に形成されている。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

上面側から観察した第１実施例の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第１実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 第１実施例の可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 第１実施例の可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 突出部分を備えていない比較例のアクチュエータにおける可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 突出部分を備えていない他の比較例のアクチュエータにおける可動部を示す下面図である。 第１実施例の可動部を示す下面図及び側面図である。 第１実施例の可動部の他の例を示す下面図である。 上面側から観察した第２実施例の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第２実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 第２実施例の可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 第２実施例の可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 第２実施例の可動部の他の例を示す下面図である。 第３実施例の可動部の下面の一部を拡大して示す下面図である。 上面側から観察した第４実施例の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第４実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。

以下、アクチュエータの実施形態について順に説明する。

（第１実施形態のアクチュエータ）
＜１＞
第１実施形態のアクチュエータは、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、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ており、前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、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、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって突き出し且つ当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を備えており、前記リブの少なくとも一部は、前記突出部分上に延伸するように前記表面上に形成されている。

第１実施形態のアクチュエータによれば、トーションバーによって懸架された可動部が遥動する。可動部は、例えば、トーションバーが伸長する方向（つまり、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遥動してもよい。

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、当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いてもよい。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。

可動部の表面には、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好ましい。

第１実施形態では特に、可動部は、突出部分を更に備えている。突出部分は、突出部分以外の他の領域部分（典型的には、周囲の領域部分）と比較して、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって（言い換えれば、可動部の中心から離れる方向に向かって）突き出している領域部分である。言い換えれば、突出部分は、突出部分を考慮することなく周囲の領域部分から想定される可動部の仮想的な外縁から、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突き出している領域部分である。

可動部は、このような突出部分を、トーションバーと可動部との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。尚、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分に対して所定距離以下の範囲に存在する領域部分を意味していてもよい。或いは、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」可動部の中央（例えば、可動部の表面の中心又は重心）よりも、トーションバーと可動部との接続部分に近い位置を意味していてもよい。但し、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分にできるだけ近い一方で、トーションバーと可動部との接続部分からある程度の間隔を隔てている位置を意味していることが好ましい。

第１実施形態では、リブの少なくとも一部は、可動部が備える突出部分上に延伸するように、可動部の表面に形成されている。つまり、リブの少なくとも一部は、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突出部分と共に突き出すように、可動部の表面に形成されている。尚、リブの少なくとも一部は、突出部分のうちの一部の領域部分上に延伸する形成されていてもよいし、突出部分の全体に渡って延伸するように形成されていてもよい。また、リブは、突出部分から、可動部の表面に沿った方向に向かって突き出し且つ可動部の外部に向かって更に突き出していてもよい。

このような第１実施形態のアクチュエータによれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、突出部分上にリブが延伸しているがゆえに、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を緩和することができる。

＜２＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、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に最も近接して形成されている前記リブに対応する位置において、前記突出部分を備えている。

この態様によれば、トーションバーと可動部との接続部分に最も近接して形成されているリブに加わる応力が大きくなりやすいことを考慮して、トーションバーと可動部との接続部分に最も近接して形成されているリブに対応する位置において、可動部が突出部分を備えている。このため、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

＜３＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記突出部分は、前記回転軸から離れる方向に向かって突き出す。

この態様によれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、突出部分が回転軸から離れる方向に向かって突き出す（言い換えれば、回転軸から離れる方向に向かって突き出す突出部分上にリブが延伸している）がゆえに、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。

＜４＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記突出部分は、前記回転軸に沿った方向に向かって突き出す。

この態様によれば、突出部分が回転軸に沿った方向に向かって突き出していない態様と比較して、可動板の慣性モーメント（つまり、回転軸周りの慣性モーメント）を相対的に小さくすることができる。

＜５＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記突出部分は、前記回転軸に近づく方向に向かって突き出す。

この態様によれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、加わる応力が大きくなりやすいトーションバーと可動部との接続部分からある程度の距離を隔てながら、可動部の平坦性を維持するリブを形成することができる。

＜６＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記突出部分の前記回転軸側の外縁から、前記回転軸から離れる方向に向かってシフトした位置に、前記リブの前記回転軸側の外縁が位置している。

この態様によれば、回転軸から見て、突出部分上には、回転軸に交わる（典型的には、直交する）方向に沿って、リブが形成されていない可動部の領域部分と、リブが形成される可動部の領域部分とがこの順に現れる。つまり、突出部分上には、リブが形成されていない領域部分がリブよりも回転軸側にある位置に確保された上で、リブが形成される。従って、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

＜７＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記突出部分と前記周囲の領域部分との間の境界部分の少なくとも一部は、面取り加工、湾曲加工、丸め加工又はフィレット加工がされている。

この態様によれば、可動部の遥動に伴う応力を、突出部分と周囲の領域部分との間の境界部分（例えば、面取り加工等がされている少なくとも一部の境界部分）に意図的に集中させることができる。その結果、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

加えて、突出部分と周囲の領域部分との間の境界部分が相対的に滑らかに湾曲しているがゆえに、当該境界部分の内部に極度に応力が集中してしまうことが好適に防止される。つまり、境界部分を含む可動部全体で見ると境界部分に応力を集中させつつも、境界部分に着目してみると境界部分内で応力を分散させることができる。

＜８＞
第１実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記可動部は、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって窪み且つ当該可動部の内部に向かって窪んだ空隙部分を備えており、前記リブの少なくとも一部は、前記空隙部分に隣接しながら延伸すると共に前記リブと前記回転軸との間に前記空隙部分が位置するように前記表面上に形成されている。

この態様によれば、可動部は、空隙部分を更に備えている。空隙部分は、空隙部分以外の他の領域部分（典型的には、周囲の領域部分）と比較して、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の内部に向かって（言い換えれば、可動部の中心に近づく方向に向かって）窪んだ領域部分である。言い換えれば、空隙部分は、空隙部分を考慮することなく周囲の領域部分から想定される可動部の仮想的な外縁から、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の内部に向かって窪んだ領域部分である。

可動部は、このような空隙部分を、トーションバーと可動部との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。尚、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分に対して所定距離以下の範囲に存在する領域部分を意味していてもよい。或いは、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、可動部の中央（例えば、可動部の表面の中心又は重心）よりも、トーションバーと可動部との接続部分に近い位置を意味していてもよい。但し、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分にできるだけ近い一方で、トーションバーと可動部との接続部分からある程度の間隔を隔てている位置を意味していることが好ましい。

尚、空隙部分は、可動部を構成する構造物を、可動部の表面に交わる（好ましくは、直交する）方向に沿って貫通していることが好ましい。つまり、空隙部分は、実質的には、可動部を構成する構造物が存在していない領域部分であることが好ましい。

この態様では、リブの少なくとも一部は、可動部が備える空隙部分に隣接しながら延伸するように、可動部の表面に形成されている。更に、リブの少なくとも一部は、リブと回転軸との間に空隙部分が位置するように、可動部の表面に形成される。つまり、リブの少なくとも一部は、回転軸から見て、空隙部分とリブとがこの順に位置するように形成される。尚、リブは、可動部の表面に沿った方向に向かって突き出し且つ可動部の外部に向かって突き出していてもよい。

ここで、空隙部分から見れば、空隙部分の周囲の領域部分（特に、空隙部分よりも回転軸側とは反対側の領域部分であり、リブが形成される領域部分）は、実質的には、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって（言い換えれば、可動部の中心から離れる方向に向かって）突き出している領域部分である。従って、リブは、実質的には、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突き出すように、可動部の表面に形成されていると言える。尚、リブは、空隙部分の一部に隣接するように形成されていてもよいし、空隙部分の全体に隣接するように形成されていてもよい。

従って、後に図面を用いて詳細に説明するように、空隙部分に隣接してリブが延伸しているがゆえに、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を緩和することができる。

特に、可動部が突出部分と空隙部分の双方を備えているがゆえに、可動部が突出部分と空隙部分のうちのいずれか一方のみを備えているアクチュエータと比較して、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を好適に緩和することができる。

（第２実施形態のアクチュエータ）
＜９＞
第２実施形態のアクチュエータは、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、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ており、前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、前記可動部は、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって窪み且つ当該可動部の内部に向かって窪んだ空隙部分を備えており、前記リブの少なくとも一部は、前記空隙部分に隣接しながら延伸すると共に前記リブと前記回転軸との間に前記空隙部分が位置するように前記表面上に形成されている。

第２実施形態のアクチュエータによれば、トーションバーによって懸架された可動部が遥動する。可動部は、例えば、トーションバーが伸長する方向（つまり、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遥動してもよい。

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、当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いてもよい。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。

可動部の表面には、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、可動部の表面から、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好ましい。

第２実施形態では特に、可動部は、空隙部分を更に備えている。空隙部分は、空隙部分以外の他の領域部分（典型的には、周囲の領域部分）と比較して、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の内部に向かって（言い換えれば、可動部の中心に近づく方向に向かって）窪んだ領域部分である。言い換えれば、空隙部分は、空隙部分を考慮することなく周囲の領域部分から想定される可動部の仮想的な外縁から、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の内部に向かって窪んだ領域部分である。

可動部は、このような空隙部分を、トーションバーと可動部との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。尚、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分に対して所定距離以下の範囲に存在する領域部分を意味していてもよい。或いは、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」可動部の中央（例えば、可動部の表面の中心又は重心）よりも、トーションバーと可動部との接続部分に近い位置を意味していてもよい。但し、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分にできるだけ近い一方で、トーションバーと可動部との接続部分からある程度の間隔を隔てている位置を意味していることが好ましい。

尚、空隙部分は、可動部を構成する構造物を、可動部の表面に交わる（好ましくは、直交する）方向に沿って貫通していることが好ましい。つまり、空隙部分は、実質的には、可動部を構成する構造物が存在していない領域部分であることが好ましい。

第２実施形態では、リブの少なくとも一部は、可動部が備える空隙部分に隣接しながら延伸するように、可動部の表面に形成されている。更に、リブの少なくとも一部は、リブと回転軸との間に空隙部分が位置するように、可動部の表面に形成される。つまり、リブの少なくとも一部は、回転軸から見て、空隙部分とリブとがこの順に位置するように形成される。尚、リブは、可動部の表面に沿った方向に向かって突き出し且つ可動部の外部に向かって突き出していてもよい。

ここで、空隙部分から見れば、空隙部分の周囲の領域部分（特に、空隙部分よりも回転軸側とは反対側の領域部分であり、リブが形成される領域部分）は、実質的には、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって（言い換えれば、可動部の中心から離れる方向に向かって）突き出している領域部分である。従って、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、リブは、実質的には、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突き出すように、可動部の表面に形成されていると言える。尚、リブは、空隙部分の一部に隣接するように形成されていてもよいし、空隙部分の全体に隣接するように形成されていてもよい。

このような第２実施形態のアクチュエータによれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、空隙部分に隣接してリブが延伸しているがゆえに、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を緩和することができる。

＜１０＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、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に最も近接して形成されている前記リブに対応する位置において、前記空隙部分を備えている。

この態様によれば、トーションバーと可動部との接続部分に最も近接して形成されているリブに加わる応力が大きくなりやすいことを考慮して、トーションバーと可動部との接続部分に最も近接して形成されているリブに対応する位置において、可動部が空隙部分を備えている。このため、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

＜１１＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記空隙部分は、前記回転軸に近づく方向に向かって窪む。

この態様によれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、空隙部分が回転軸に近づく方向に向かって窪むがゆえに、当該空隙部分に隣接して形成されるリブは、実質的には、回転軸から離れる方向に向かって突き出すように延伸していると言える。従って、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。

＜１２＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記空隙部分は、前記回転軸に沿った方向に向かって窪む。

空隙部分が回転軸に沿った方向に向かって窪んでいない態様と比較して、可動板の慣性モーメント（つまり、回転軸周りの慣性モーメント）を相対的に小さくすることができる。

＜１３＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記空隙部分は、前記回転軸から離れる方向に向かって窪む。

この態様によれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、加わる応力が大きくなりやすいトーションバーと可動部との接続部分からある程度の距離を隔てながら、可動部の平坦性を維持するリブを形成することができる。

＜１４＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記空隙部分の前記回転軸側とは反対側の外縁から、前記回転軸から離れる方向に向かってシフトした位置に、前記リブの前記回転軸側の外縁が位置している。

この態様によれば、回転軸から見て、回転軸に交わる（典型的には、直交する）方向に沿って、リブが形成されていない可動部の領域部分とリブが形成される可動部の領域部分とがこの順に現れる。つまり、リブが形成されていない可動部の領域部分がリブよりも回転軸側にある位置であって且つリブと空隙部分との間の位置に確保された上で、リブが形成される。従って、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

＜１５＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記空隙部分によって規定される前記可動部の外縁の少なくとも一部は、面取り加工、湾曲加工、丸め加工又はフィレット加工がされている。

この態様によれば、可動部の遥動に伴う応力を、空隙部分によって規定される可動部の外縁（例えば、面取り加工等がされている少なくとも一部の外縁）に意図的に集中させることができる。その結果、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。

加えて、空隙部分によって規定される可動部の外縁が相対的に滑らかに湾曲しているがゆえに、当該外縁の内部に極度に応力が集中してしまうことが好適に防止される。つまり、空隙部分を含む可動部全体で見ると、空隙部分によって規定される可動部の外縁に応力を集中させつつも、空隙部分によって規定される可動部の外縁に着目してみると、空隙部分によって規定される可動部の外縁内で応力を分散させることができる。

＜１６＞
第２実施形態のアクチュエータの他の態様では、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、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿って当該可動部の外部に突き出す突出部分を備えており、前記リブは、前記突出部分上に延伸するように前記表面上に形成されている。

この態様によれば、可動部は、突出部分を更に備えている。突出部分は、突出部分以外の他の領域部分（典型的には、周囲の領域部分）と比較して、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって（言い換えれば、可動部の中心から離れる方向に向かって）突き出している領域部分である。言い換えれば、突出部分は、突出部分を考慮することなく周囲の領域部分から想定される可動部の仮想的な外縁から、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突き出している領域部分である。

可動部は、このような突出部分を、トーションバーと可動部との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。尚、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分に対して所定距離以下の範囲に存在する領域部分を意味していてもよい。或いは、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」可動部の中央（例えば、可動部の表面の中心又は重心）よりも、トーションバーと可動部との接続部分に近い位置を意味していてもよい。但し、「トーションバーと可動部との接続部分の近傍」は、トーションバーと可動部との接続部分にできるだけ近い一方で、トーションバーと可動部との接続部分からある程度の間隔を隔てている位置を意味していることが好ましい。

この態様では、リブの少なくとも一部は、可動部が備える突出部分上に延伸するように、可動部の表面に形成されている。つまり、リブの少なくとも一部は、可動部の表面に沿った方向に向かって且つ可動部の外部に向かって突出部分と共に突き出すように、可動部の表面に形成されている。尚、リブの少なくとも一部は、突出部分のうちの一部の領域部分上に延伸する形成されていてもよいし、突出部分の全体に渡って延伸するように形成されていてもよい。また、リブは、突出部分から、可動部の表面に沿った方向に向かって突き出し且つ可動部の外部に向かって更に突き出していてもよい。

従って、後に図面を用いて詳細に説明するように、突出部分上にリブが延伸しているがゆえに、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を緩和することができる。

特に、可動部が突出部分と空隙部分の双方を備えているがゆえに、可動部が突出部分と空隙部分のうちのいずれか一方のみを備えているアクチュエータと比較して、可動部の遥動に伴ってリブと可動部との接続部分に加わる応力を好適に緩和することができる。言い換えれば、可動部の遥動に伴うリブと可動部との接続部分における応力の集中を好適に緩和することができる。

本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。

以上説明したように、第１実施形態のアクチュエータは、可動部と、支持部と、トーションバーとを備え、可動部の突出部分上に延伸するようにリブが形成されている。第２実施形態のアクチュエータは、可動部と、支持部と、トーションバーとを備え、可動部の空隙部分に隣接しながら延伸するようにリブが形成されている。トーションバーのうち回転軸から相対的に遠い第１バー部分の密度は、トーションバーのうち回転軸に相対的に近い第２バー部分の密度よりも小さい。従って、リブと可動部との接続部分に加わる応力を緩和することができる。

以下、実施例について図を参照しつつ説明する。

（１）第１実施例
以下、図１から図２を参照して、第１実施例のアクチュエータ１について説明する。図１は、上面側から観察した第１実施例のアクチュエータ１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第１実施例のアクチュエータ１の構成の一例を示す平面図である。尚、図１及び図２（更には、図３から図８）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、アクチュエータ１の説明を進める。

図１及び図２（ａ）に示すように、第１実施例のアクチュエータ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とを備えている。また、図１に示すように、可動部１２０の一方の面（例えば、上面又は表側の面）には、ミラー１２１が形成されている。また、図２に示すように、可動部１２０の他方の面（例えば、下面又は裏側の面）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。このときの形成プロセスとして、ＭＥＭＳプロセスが用いられることが好ましい。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、図１及び図２（ａ）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。例えば、外側支持体１１０の形状は、その一部が開口している枠形状となってもよい。

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（ａ）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２３０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、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、図１及び図２（ａ）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。例えば、内側支持体２１０の形状は、その一部が開口している枠形状となってもよい。

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（ａ）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。

図１に示すように、可動部１２０の上面には、レーザ光を反射するミラー１２１が形成される。ミラー１２１が上面に形成される可動部１２０は、例えば、板状の（言い換えれば、平面状の）部材であることが好ましい。

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好ましい。従って、図２（ａ）に示すように、可動部１２０の平坦性を維持するために、可動部１２０の下面（つまり、ミラー１２１が形成される面とは反対側の面）には、リブ１２３が形成される。

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の下面上を延伸するように形成されている。図２（ａ）に示す例では、リブ１２３は、可動部１２０の概ね中心を通過すると共に可動部１２０を支持する内側支持体２１０の回転軸（例えば、図２（ａ）のＸ軸）に沿って延伸する第１リブ部分１２３−１と、可動部１２０の概ね中心を通過すると共に可動部１２０の回転軸（例えば、図２（ａ）のＹ軸）に沿って延伸する第２リブ部分１２３−２と、第２リブ部分１２３−２の端部を起点として内側支持体２１０の回転軸（例えば、図２（ａ）のＸ軸）に沿って延伸する第３リブ部分１２３−３と、第３リブ部分１２３−３の端部を起点として可動部１２０の回転軸（例えば、図２（ａ）のＹ軸）に沿って延伸する第４リブ部分１２３−４とを含んでいる。このようなリブ１２３の延伸の態様は、内側支持体２１０の回転軸（Ｙ軸）及び可動部１２０の回転軸（Ｘ軸）に沿った方向における可動部１２０の剛性を極力確保しつつも、可動部１２０とトーションバー２３０との接続部分からリブ１２３を離すという観点から決定されている。

尚、図２（ａ）に示すリブ１２３の延伸の態様が一例であることは言うまでもない。従って、リブ１２３は、図２（ａ）に示す延伸の態様とは異なる態様で延伸してもよい。例えば、図２（ｂ）に示すように、リブ１２３は、可動部１２０の概ね中心に中心が一致する円形の第１リブ部分１２３−１と、当該第１リブ部分１２３−１を起点として可動部１２０の回転軸（例えば、図２（ｂ）のＹ軸）に沿って延伸する第２リブ部分１２３−２とを含んでいてもよい。

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１３０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遥動する。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遥動する。このとき、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遥動する。

一対のトーションバー２３０の夫々は、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遥動する。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、当該回転軸の周りで回転するように遥動する。

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、複数の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上では、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、実際には、駆動コイル１４０は、内側支持体２１０の表面上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。

このような第１実施例のアクチュエータ１が動作する（具体的には、可動部１２０が遥動する）場合には、まず、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。このとき駆動コイル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。このとき、可動部１２０は、複数の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、第１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、第１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。

第１実施例では特に、図１及び図２に示すように、可動部１２０は、一又は複数の突出部分（図１及び図２に示す例では、４つの突出部分）１２２を備えている。更に、図２に示すように、リブ１２３は、突出部分１２２上にまで延伸するように形成されている。

以下、図３を参照しながら、可動部１２０が備える突出部分１２２及び当該突出部分１２２上にまで延伸するリブ１２３について説明する。図３は、可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。

図３（ａ）に示すように、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の下面に沿った方向（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。言い換えれば、突出部分１２２は、可動部１２０の下面に沿った方向に向かって且つ可動部１２０の中心（例えば、第１リブ部分１２３−１と第２リブ部分１２３−２との交点）から離れる方向に向かって突き出している。更に言い換えれば、突出部分１２２は、突出部分１２２を備えていないと仮定した場合の可動部１２２の仮想的な外縁（図３（ａ）中の点線参照）から、可動部１２０の下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ている。つまり、可動部１２０の一部は、可動部１２０の下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。

尚、図３（ａ）に示す突出部分１２２の形状はあくまで一例である。従って、突出部分１２２は、突出部分１２２が周囲の領域部分と比較して突き出している（例えば、突出部分１２２を備えていないと仮定した場合の可動部１２２の仮想的な外縁から突き出している）限りは、どのような形状を有していてもよい。

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）ことが好ましい。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。但し、後に詳述するように、アクチュエータ１は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハから製造されることが多い。この場合、可動部１２０及び突出部分１２２は、ＳＯＩウェハの第１シリコン層（言い換えれば、デバイス層又は活性層）等から一体的に形成されることが好ましい。

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。言い換えれば、突出部分１２２の下面と可動部１２０の下面とが同一平面上に位置することが好ましい。但し、突出部分１２２は、可動部１２０と同一平面上に位置していなくともよい。尚、アクチュエータ１がＳＯＩウェハから製造される場合には、可動部１２０及び突出部分１２２がＳＯＩウェハの第１シリコン層等から一体的に形成されるがゆえに、可動部１２０と突出部分１２２とは同一平面上に位置することになる。

また、突出部分１２２の厚さと可動部１２０の厚さとが同一になることが好ましい。但し、突出部分１２２の厚さと可動部１２０の厚さとが同一でなくともよい。尚、アクチュエータ１がＳＯＩウェハから製造される場合には、可動部１２０及び突出部分１２２がＳＯＩウェハの第１シリコン層等から一体的に形成されるがゆえに、可動部１２０の厚さと突出部分１２２の厚さとは同一になる。

尚、図３（ａ）に示す例では、突出部分１２２は、可動部１２０の回転軸（図３（ａ）の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、湾曲加工又は丸め加工等）が行われることが好ましい。但し、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、湾曲加工又は丸め加工等）が行われていなくともよい。

図３（ａ）に示すように、リブ１２３は、突出部分１２２にまで延伸するように形成されている。言い換えれば、リブ１２３は、突出部分１２２以外の領域部分から突出部分１２２に向かって連続的に延伸するように形成されている。つまり、リブ１２３は、可動部１２０の下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出部分１２２と共に突き出すように形成されている。図３（ａ）に示す例では、リブ１２３は、リブ１２３が備える第４リブ部分１２３−４が突出部分１２２にまで延伸するように形成されている。

突出部分１２２上では、リブ１２３の回転軸側（トーションバー２３０側）の外縁は、突出部分１２２の回転軸側の外縁から離間している（離れている）ことが好ましい。つまり、可動部１２０の回転軸から見て（言い換えれば、トーションバー２３０から見て）、可動部１２０の回転軸に交わる（典型的には、直交する）方向に沿って、突出部分１２２のうちリブ１２３が形成されていない領域部分と突出部分１２２のうちリブ１２３が形成されている領域部分とがこの順に現れるように、リブ１２３が形成されていることが好ましい。

一方で、リブ１２３の回転軸側とは反対側の外縁は、突出部分１２２の回転軸側とは反対側の外縁から離間していなくともよい。但し、リブ１２３の回転軸側とは反対側の外縁は、突出部分１２２の回転軸側とは反対側の外縁から離間していてもよい。

尚、可動部１２０は、突出部分１２２を、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。言い換えれば、可動部１２０は、このような突出部分１２２を、リブ１２３のうちトーションバー２３０と可動部１２０との接続部分に近接する（或いは、最も近接する）リブ部分の延伸の態様に合わせて備えていることが好ましい。例えば、図３に示す例では、リブ１２３が備える４つのリブ部分のうちトーションバー２３０と可動部１２０との接続部分に近接する（或いは、最も近接する）のは、第４リブ部分１２３−４である。従って、図３（ａ）に示す例では、可動部１２０は、第４リブ部分１２３−４の延伸の態様に合わせて、突出部分１２２を備えている。具体的には、可動部１２０は、第４リブ部分１２３−４が延伸する方向に向かって突き出す突出部分１２２を備えている。

また、図３（ｂ）に示すように、リブ１２３は、突出部分１２２から、可動部１２０の下面に沿った方向（つまり、ＸＹ平面に沿った方向）に向かって且つ可動部１２０の外部に向かって更に突き出していてもよい。つまり、リブ１２３は、その一部が突出部分１２２から更に突き出た形状を有していてもよい。

このような第１実施例のアクチュエータ１によれば、突出部分１２２にまでリブ１２３が延伸しているがゆえに、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３の付け根（言い換えれば、リブ１２３と可動部１２０との接続部分）に加わる応力を緩和することができる。特に、可動部１２０の遥動に伴って、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分の近傍に位置するリブ１２３の付け根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１２０の遥動に伴うリブ１２３の付け根における応力の集中を緩和することができる。

以下、図４及び図５を参照しながら、リブ１２３の付け根に加わる応力の緩和について説明する。図４は、可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。図５は、突出部分１２２を備えていない比較例のアクチュエータにおける可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。

一般的に、一対のトーションバー２３０によって支持された可動部１２０が遥動する場合には、トーションバー２３０又は可動部１２０の硬さが急激に変化する領域部分に応力が集中しやすい傾向がある。ここで、トーションバー２３０又は可動部１２０は、トーションバー２３０又は可動部１２０の幅（具体的には、可動部１２０の回転軸に直交する方向に沿った長さ）が広くなるほど硬くなる傾向がある。

そうすると、図４に示すように、第１実施例のアクチュエータ１においては、トーションバー２３０から可動部１２０に向かう方向に沿って、当初はトーションバー２３０又は可動部１２０の幅が徐々に広くなっていく一方で（図４中の、幅Ａ及び幅Ｂ参照）、突出部分１２２が現れる位置において可動部１２０の幅が急激に広くなることが分かる（図４中の幅Ｃ参照）。つまり、突出部分１２２の回転軸側の外縁と当該突出部分１２２の周囲の領域部分との境界において、可動部１２０の幅が急激に広くなることが分かる（図４中の幅Ｃ参照）。従って、可動部１２０の遥動に伴う応力は、可動部１２０の幅が急激に広くなる位置（つまり、突出部分１２２の回転軸側の外縁と周囲の領域部分との境界であって、図４中の点線で示した丸印参照）に集中することになる。その結果、可動部１２０の遥動に伴う応力は、突出部分１２２の回転軸側の外縁と周囲の領域部分との境界から離れた位置に形成されているリブ１２３（或いは、当該リブ１２３の付け根）に集中することがない。つまり、突出部分１２２の回転軸側の外縁と周囲の領域部分との境界から離れた位置に形成されているリブ１２３（或いは、当該リブ１２３の付け根）に加わる応力が緩和される。

尚、参考までに、図５に示すように、突出部分１２２を備えていない比較例のアクチュエータでは、トーションバー２３０から可動部１２０に向かう方向に沿って、当初はトーションバー２３０又は可動部１２０の幅が徐々に広くなっていく。このような可動部１２０の幅が徐々に広くなる傾向は、リブ１２３が形成されている領域部分においても同様である。従って、比較例のアクチュエータでは、可動部１２０の幅が急激に変化する領域部分が存在しないがゆえに、リブ１２３（或いは、当該リブ１２３と可動部１２０又は突出部分１２２との接続部分）に加わる応力が緩和されにくい。

このように、第１実施例のアクチュエータ１によれば、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３の付け根に加わる応力を緩和することができる。

尚、参考までに、リブ１２３の付け根に加わる応力の緩和を重視すると、図６の左側の図面に示すように、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分から大きく離れた可動部１２０の領域部分に、リブ１２３（例えば、図６に示す例では、リング状のリブ１２３）が形成されればよいとも考えられる。しかしながら、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分から大きく離れた可動部１２０の領域部分にリブ１２３を形成すると、図６の右側の図面（特に、状態２及び状態３参照）に示すように、可動部１２０の平坦性を確保することが困難になってしまいかねない。しかるに、第１実施例のアクチュエータ１では、可動部１２０の平坦性を確保しつつもリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力を緩和することができるという実践上大変有用な効果が得られる。

また、上述したように、第１実施例のＭＥＭＳスキャナ１は、ＳＯＩウェハから製造されることが多い。この場合、図７に示すように、可動部１２０及びトーションバー２３０が第１シリコン層（言い換えれば、デバイス層又は活性層）１８１から形成される一方で、リブ１２３が第２シリコン層（言い換えれば、ハンドル層又は支持層）１８３から形成される。ここで、第１シリコン層１８１と第２シリコン層１８３との間には、ボックス層（言い換えれば、酸化膜層）１８２が存在している。ところが、ボックス層１８２は、第１シリコン層１８１及び第２シリコン層１８３と比較して脆いがゆえに、可動部１２０の遥動に伴う応力によって破壊されやすい。このようなボックス層１８２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。更には、アクチュエータ１の製造工程の関係上、図７の右側の図面に示すように、第２シリコン層１８３から形成されるリブ１２３の付け根には、ノッチが入りやすくなっている（但し、図７の中央の図面に示すように、通常は、第２シリコン層１８３から形成されるリブ１２３の付け根にノッチが入らないようにＭＥＭＳスキャナ１が製造される）。このようなノッチは、可動部１２０の遥動に伴う応力によるリブ１２３の可動部１２０からの剥離につながりかねない。しかるに、第１実施例では、リブ１２３の付け根に加わる応力の緩和が実現されるがゆえに、ボックス層１８２を介して第２シリコン層１８３（リブ１２３）と第１シリコン層１８１（可動部１２０）とが接続され且つリブ１２３の付け根にノッチが入っている場合であっても、リブ１２３の可動部１２０からの剥離が生じにくいという実践上大変有用な効果が得られる。

尚、上述の説明では、突出部分１２２が可動部１２０の回転軸（図３のＹ軸）に沿った方向に向かって突き出している例を用いて説明を進めた。しかしながら、図８（ａ）に示すように、突出部分１２２は、可動部１２０の回転軸から離れる方向に向かって突き出していてもよい。この場合であっても、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。

或いは、図８（ｂ）に示すように、突出部分１２２は、可動部１２０の回転軸に近づく方向に向かって突き出していてもよい。この場合であっても、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。更に、この場合には、突出部分１２２が可動部１２０の回転軸に近づく方向に向かって突き出していない場合と比較して、リブ１２３を、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分からできるだけ離れた領域部分に形成しやすくなる。この点からも、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。

（２）第２実施例
続いて、図９及び図１０を参照して、第２実施例のアクチュエータ２について説明する。図９は、上面側から観察した第２実施例のアクチュエータ２の構成の一例を示す平面図である。図１０は、下面側から観察した第２実施例のアクチュエータ２の構成の一例を示す平面図である。尚、図９及び図１０（更には、図１１から図１３）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、アクチュエータ２の説明を進める。また、第１実施例のアクチュエータ１が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明については省略する。

図９及び図１０に示すように、第２実施例のアクチュエータ２は、第１実施例のアクチュエータ１と比較して、可動部１２０が一又は複数の突出部分１２２に代えて一又は複数の空隙部分１２４を備えているという点で異なっている。加えて、第２実施例のアクチュエータ２は、第１実施例のアクチュエータ１と比較して、リブ１２３が空隙部分１２４に隣接しながら延伸するように形成されているという点で異なっている。第２実施例のアクチュエータ２のその他の構成要素については、第１実施例のアクチュエータ１のその他の構成要素と同一であってもよい。

以下、図１１を参照しながら、可動部１２０が備える空隙部分１２４及び当該空隙部分１２４に隣接しながら延伸するリブ１２３について説明する。図１１は、可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。

図１１に示すように、空隙部分１２４は、当該空隙部分１２４の周囲の領域部分（言い換えれば、空隙部分１２４に隣接する領域部分）と比較して窪んでいる領域部分である。より具体的には、空隙部分１２４は、可動部１２０の下面に沿った方向（つまり、ＸＹ平面に沿った方向）に向かって且つ可動部１２０の内部に向かって窪んでいる。言い換えれば、空隙部分１２４は、可動部１２０の下面に沿った方向に向かって且つ可動部１２０の中心（例えば、第１リブ部分１２３−１と第２リブ部分１２３−２との交点）に近づく方向に向かって窪んでいる。更に言い換えれば、空隙部分１２４は、空隙部分１２４を備えていないと仮定した場合の可動部１２２の仮想的な外縁（図１１中の点線参照）から、可動部１２０の下面に沿った方向に向かって且つ可動部１２０の内部に向かって窪んでいる。つまり、可動部１２０の一部は、可動部１２０の下面に沿った方向に向かって且つ可動部１２０の内部に向かって窪んでいる。

尚、図３に示す空隙部分１２４の形状はあくまで一例である。従って、空隙部分１２４は、空隙部分１２４が周囲の領域部分と比較して窪んでいる（或いは、空隙部分１２４を備えていないと仮定した場合の可動部１２２の仮想的な外縁から窪んでいる）限りは、どのような形状を有していてもよい。

また、空隙部分１２４は、可動部１２０を構成する構造物（例えば、アクチュエータ２がＳＯＩウェハから製造される場合には、ＳＯＩウェハの第１シリコン層）を、可動部１２０の下面に交わる（好ましくは、直交する）方向に沿って貫通していることが好ましい。つまり、空隙部分１２４は、実質的には、可動部１２０を構成する構造物が存在していない領域部分であることが好ましい。

尚、図１１に示す例では、空隙部分１２４は、可動部１２０の回転軸（図１１のＹ軸）に沿った方向に向かって窪んでいる。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、空隙部分１２４によって規定される可動部１２０の外縁のうちの少なくとも一部（図１１に示す例では、例えば、空隙部分１２４の頂点によって規定される可動部１２０の外縁の一部）は、角が丸めこまれるフィレット加工（或いは、面取り加工、湾曲加工又は丸め加工等）が行われることが好ましい。但し、空隙部分１２４によって規定される可動部１２０の外縁のうちの少なくとも一部は、角が丸めこまれるフィレット加工（或いは、面取り加工、湾曲加工又は丸め加工等）が行われていなくともよい。

図１１に示すように、リブ１２３は、空隙部分１２４に隣接しながら延伸するように形成されている。言い換えれば、リブ１２３は、空隙部分１２４に隣接する領域部分以外の領域部分から空隙部分１２４に隣接する領域部分に向かって連続的に延伸するように形成されている。図１１に示す例では、リブ１２３は、リブ１２３が備える第４リブ部分１２３−４が空隙部分１２４に隣接しながら延伸するように形成されている。

隣接しながら延伸するように形成されることに加えて又は代えて、リブ１２３は、可動部１２０の回転軸（図１１中のＹ軸）に交わる（典型的には、直交する）方向に沿って、可動部１２０の回転軸とリブ１２３との間に空隙部分１２４が位置するように形成されている。言い換えれば、リブ１２３は、リブ１２３と可動部１２０の回転軸との間の間隔（特に、可動部１２０の回転軸に交わる（典型的には、直交する）方向に沿った間隔）は、空隙部分１２４と可動部１２０の回転軸との間の間隔よりも大きくなるように形成されている。

尚、空隙部分１２４から見れば、リブ１２３（特に、第４リブ部分１２３−４）が形成されている領域部分は、実質的には、当該空隙部分１２４と比較して突き出している突出部分であるとも言える。従って、第２実施例においても、第１実施例と同様に、リブ１２３は、可動部１２０の下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すように形成されているとも言える。

加えて、リブ１２３の回転軸側（トーションバー２３０側）の外縁は、空隙部分１２４の回転軸側とは反対側の外縁から離間している（離れている）ことが好ましい。つまり、可動部１２０の回転軸から見て（言い換えれば、トーションバー２３０から見て）、可動部１２０の回転軸に交わる（典型的には、直交する）方向に沿って、空隙部分１２４と、リブ１２３が形成されていない可動部１２０の領域部分と、リブ１２３が形成されている可動部１２０の領域部分とがこの順に位置するように、リブ１２３が形成されていることが好ましい。

尚、可動部１２０は、空隙部分１２４を、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分の近傍に備えていることが好ましい。言い換えれば、可動部１２０は、このような空隙部分１２４を、リブ１２３のうちトーションバー２３０と可動部１２０との接続部分に近接する（或いは、最も近接する）リブ部分の延伸の態様に合わせて備えていることが好ましい。例えば、図１１に示す例では、リブ１２３が備える４つのリブ部分のうちトーションバー２３０と可動部１２０との接続部分に近接する（或いは、最も近接する）のは、第４リブ部分１２３−４である。従って、図１１に示す例では、可動部１２０は、第４リブ部分１２３−４の延伸の態様に合わせて、空隙部分１２４を備えている。具体的には、可動部１２０は、第４リブ部分１２３−４が延伸する方向に沿って窪む空隙部分１２４を備えている。

尚、第２実施例においても、第１実施例と同様に、リブ１２３は、可動部１２０から、可動部１２０の下面に沿った方向（つまり、ＸＹ平面に沿った方向）に向かって且つ可動部１２０の外部に向かって更に突き出していてもよい。つまり、リブ１２３は、その一部が可動部１２０から更に突き出た形状を有していてもよい。

このような第２実施例のアクチュエータ２によれば、第１実施例のアクチュエータ１が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。つまり、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３の付け根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１２０の遥動に伴うリブ１２３の付け根における応力の集中を緩和することができる。

以下、図１２を参照しながら、リブ１２３の付け根に加わる応力の緩和について説明する。図１２は、可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。

上述したように、一般的に、一対のトーションバー２３０によって支持された可動部１２０が遥動する場合には、トーションバー２３０又は可動部１２０の硬さが急激に変化する領域部分に応力が集中しやすい傾向がある。ここで、トーションバー２３０又は可動部１２０は、トーションバー２３０又は可動部１２０の幅（具体的には、可動部１２０の回転軸に直交する方向に沿った長さ）が広くなるほど硬くなる傾向がある。

そうすると、図１２に示すように、第２実施例のアクチュエータ２においては、トーションバー２３０から可動部１２０に向かう方向に沿って、当初はトーションバー２３０又は可動部１２０の幅が徐々に広くなっていく一方で（図１２中の、幅Ａ及び幅Ｂ参照）、空隙部分１２４がなくなる位置において可動部１２０の幅が急激に広くなることが分かる（図１２中の幅Ｃ参照）。つまり、空隙部分１２２の頂点において、可動部１２０の幅が急激に広くなることが分かる（図１２中の幅Ｃ参照）。従って、可動部１２０の遥動に伴う応力は、可動部１２０の幅が急激に広くなる位置（つまり、空隙部分１２４の頂点であって、図１２中の点線で示した丸印参照）に集中することになる。その結果、可動部１２０の遥動に伴う応力は、空隙部分１２４の頂点から離れた位置に形成されているリブ１２３（或いは、当該リブ１２３の付け根）に集中することがない。つまり、空隙部分１２４の頂点から離れた位置に形成されているリブ１２３（或いは、当該リブ１２３の付け根）に加わる応力が緩和される。

尚、上述したように、空隙部分１２４から見れば、リブ１２３（特に、第４リブ部分１２３−４）が形成されている領域部分は、実質的には、当該空隙部分１２４と比較して突き出している突出部分であるとも言える。そうすると、第２実施例のアクチュエータ２においてリブ１２３の付け根に加わる応力が緩和される理由は、第１実施例のアクチュエータ１においてリブ１２３の付け根に加わる応力が緩和される理由と実質的には同一であるとも言える。

尚、上述の説明では、空隙部分１２４が可動部１２０の回転軸（図１１のＹ軸）に沿った方向に向かって窪んでいる例を用いて説明を進めた。しかしながら、図１３（ａ）に示すように、空隙部分１２４は、可動部１２０の回転軸に近づく方向に向かって窪んでいてもよい。この場合であっても、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。

或いは、図１３（ｂ）に示すように、空隙部分１２４は、可動部１２０の回転軸から離れる方向に向かって窪んでいてもよい。この場合であっても、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。更に、この場合には、空隙部分１２４が可動部１２０の回転軸から離れる方向に向かって窪んでいない場合と比較して、リブ１２３を、トーションバー２３０と可動部１２０との接続部分からできるだけ離れた領域部分に形成しやすくなる。この点からも、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３と可動部１２０との接続部分に加わる応力が緩和される。

（３）第３実施例
続いて、図１４を参照して、第３実施例のアクチュエータ３について説明する。図１４は、第３実施例のアクチュエータ３が備える可動部１２０の下面の一部を拡大して示す下面図である。尚、第１実施例のアクチュエータ１又は第２実施例のアクチュエータ２が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明については省略する。

図１４に示すように、第３実施例のアクチュエータ３は、第１実施例のアクチュエータ１と比較して、可動部１２０が、一又は複数の突出部分１２２に加えて、一又は複数の空隙部分１２４を備えているという点で異なっている。言い換えれば、第３実施例のアクチュエータ３は、第２実施例のアクチュエータ２と比較して、可動部１２０が、一又は複数の空隙部分１２４に加えて、一又は複数の突出部分１２２を備えているという点で異なっている。第２実施例のアクチュエータ２のその他の構成要素については、第１実施例のアクチュエータ１のその他の構成要素と同一であってもよい。

このような第３実施例のアクチュエータ３によれば、第１実施例のアクチュエータ１及び第２実施例のアクチュエータ２が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。つまり、可動部１２０の遥動に伴ってリブ１２３の付け根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１２０の遥動に伴うリブ１２３の付け根における応力の集中を緩和することができる。

（４）第４実施例
続いて、図１５及び図１６を参照して、第４実施例のアクチュエータ４について説明する。図１５は、上面側から観察した第４実施例のアクチュエータ４の構成の一例を示す平面図である。図１６は、下面側から観察した第４実施例のアクチュエータ４の構成の一例を示す平面図である。尚、図１５及び図１６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、アクチュエータ４の説明を進める。尚、第１実施例のアクチュエータ１が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明については省略する。

図１５及び図１６に示すように、第４実施例のアクチュエータ４は、可動部１２０の２軸駆動を行う第１実施例のアクチュエータ１と比較して、可動部１２０の１軸駆動を行うという点で異なっている。具体的には、第４実施例のアクチュエータ４は、外側支持体１１０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とを備えている。また、図１５に示すように、可動部１２０の上面（例えば、表側の面）には、ミラー１２１が形成されている。また、図１５及び図１６に示すように、可動部１２０は、一又は複数の突出部分（図１５及び図１６に示す例では、４つの突出部分）１２２を備えている。また、図１６に示すように、可動部１２０の下面（例えば、裏側の面）には、突出部分１２２上にまで延伸するようにリブ１２３が形成されている。つまり、第４実施例のアクチュエータ４は、一対のトーションバー１３０と、内側支持体２１０とを備えていないという点で、第１実施例のアクチュエータ１とは異なる。

このような第４実施例のアクチュエータ４が動作する（具体的には、可動部１２０が遥動する）場合には、まず、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。このとき駆動コイル１４０に対して供給される制御電流は、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）を含む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が形成されている可動部１２０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、可動部１２０は、図１５及び図１６におけるＸ軸を回転軸として回転するように遥動する。

このように、第４実施例のアクチュエータ４によれば、可動部１２０の１軸駆動が行われる。そして、可動部１２０の１軸駆動を行うアクチュエータ４であっても、可動部１２０が突出部分１２２を備え且つ突出部分１２２上にまで延伸するようにリブ１２３が形成されているため、第１実施例のアクチュエータ１が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。

尚、第４実施例のアクチュエータ４においても、第２実施例のアクチュエータ２と同様に、可動部１２０は、一又は複数の突出部分１２２に代えて一又は複数の空隙部分１２４を備えていてもよい。或いは、第４実施例のアクチュエータ４においても、第３実施例のアクチュエータ２と同様に、可動部１２０は、一又は複数の突出部分１２２に加えて一又は複数の空隙部分１２４を備えていてもよい。

尚、第１実施例から第４実施例で説明した各構成の一部を適宜組み合わせてもよい。この場合であっても、第１実施例から第４実施例で説明した各構成の一部を適宜組み合わせることで得られるアクチュエータは、上述した各種効果を好適に享受することができる。

本発明は、前述した実施例に限られるものではなく、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。

１１０ 外側支持部
２１０ 内側支持部
１２０ 可動部
１２１ ミラー
１２２ 突出部分
１２３ リブ
１２４ 空隙部分
１３０ トーションバー
２３０ トーションバー
１４０ 駆動コイル
１５０ 配線
１６０ 永久磁石

Claims (16)

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、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
   を備えており、
   前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、
   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、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって突き出し且つ当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を備えており、
   前記リブの少なくとも一部は、前記突出部分上に延伸するように前記表面上に形成されている
   ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 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に最も近接して形成されている前記リブに対応する位置において、前記突出部分を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記突出部分は、前記回転軸から離れる方向に向かって突き出すことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記突出部分は、前記回転軸に沿った方向に向かって突き出すことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
5. 前記突出部分は、前記回転軸に近づく方向に向かって突き出すことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
6. 前記突出部分の前記回転軸側の外縁から、前記回転軸から離れる方向に向かってシフトした位置に、前記リブの前記回転軸側の外縁が位置していることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
7. 前記突出部分と前記周囲の領域部分との間の境界部分は、面取り加工、湾曲加工、丸め加工又はフィレット加工がされていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
8. 前記可動部は、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって窪み且つ当該可動部の内部に向かって窪んだ空隙部分を備えており、
   前記リブの少なくとも一部は、前記空隙部分に隣接しながら延伸すると共に前記リブと前記回転軸との間に前記空隙部分が位置するように前記表面上に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
9. 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、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
   を備えており、
   前記可動部の表面には、当該可動部の平坦性を維持するリブが形成されており、
   前記可動部は、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって窪み且つ当該可動部の内部に向かって窪んだ空隙部分を備えており、
   前記リブの少なくとも一部は、前記空隙部分に隣接しながら延伸すると共に前記リブと前記回転軸との間に前記空隙部分が位置するように前記表面上に形成されている
   ことを特徴とするアクチュエータ。
10. 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に最も近接して形成されている前記リブに対応する位置において、前記空隙部分を備えていることを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
11. 前記空隙部分は、前記回転軸に近づく方向に向かって窪むことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
12. 前記空隙部分は、前記回転軸に沿った方向に向かって窪むことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
13. 前記空隙部分は、前記回転軸から離れる方向に向かって窪むことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
14. 前記空隙部分の前記回転軸側とは反対側の外縁から、前記回転軸から離れる方向に向かってシフトした位置に、前記リブの前記回転軸側の外縁が位置していることを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
15. 前記空隙部分によって規定される前記可動部の外縁は、面取り加工、湾曲加工、丸め加工又はフィレット加工がされていることを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
16. 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、周囲の領域部分と比較して、前記表面に沿った方向に向かって突き出し且つ当該可動部の外部に向かって突き出す突出部分を備えており、
    前記リブの少なくとも一部は、前記突出部分上に延伸するように前記表面上に形成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。

Images