(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とするアクチュエーター。
【数１】
0005640687.tif 000012
【請求項２】
前記１対の梁部材の前記他方の面側の端同士の間の距離をＷ２としたとき、下記式（２）を満たす請求項１に記載のアクチュエーター。
【数２】
0005640687.tif 000013
【請求項３】
前記可動板、前記支持部および前記１対の連結部は、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成されたものである請求項１または２に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
前記各梁部材は、その横断面形状が平行四辺形をなしている請求項３に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
前記各梁部材の横断面の外形は、シリコンの（１００）面に沿った１対の辺と、シリコンの（１１１）面に沿った１対の辺とで構成されている請求項４に記載のアクチュエーター。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のアクチュエーターを製造する方法であって、
板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板の一方の面上に、前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間に対応する第１の開口を有する第１のマスクを形成するとともに、前記シリコン基板の他方の面上に、前記１対の梁部材の前記他方の面側の端同士の間に対応する第２の開口を有する第２のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクおよび前記第２のマスクを介して前記シリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、前記可動板、前記支持部および前記１対の連結部を形成する工程とを有し、
前記第１の開口の幅をＷｍ１とし、前記シリコン基板の厚さをＴとしたときに、下記式（３）の関係を満たすことを特徴とするアクチュエーターの製造方法。
【数３】
0005640687.tif 000014
【請求項７】
前記第２の開口の幅をＷｍ２としたとき、下記式（４）を満たす請求項６に記載のアクチュエーターの製造方法。
【数４】
0005640687.tif 000015
【請求項８】
光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とする光スキャナー。
【数５】
0005640687.tif 000016
【請求項９】
光を出射する光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナーとを備え、
前記光スキャナーは、
光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とする画像形成装置。
【数６】
0005640687.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエーター、アクチュエーターの製造方法、光スキャナーおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエーターとしては、捩り振動子を構成する構造体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１には、可動板と、支持枠（支持部）と、可動板を支持枠に対して捩り回動可能に支持する１対の弾性支持部（連結部）とを有し、各弾性支持部が２本の棒（梁部材）で構成された光偏向器が開示されている。
このような可動板、支持枠および１対の弾性支持部は、主面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより一体形成される。
【０００３】
かかる異方性エッチングは、シリコン基板の両面にそれぞれ開口を有するマスクを形成した状態で、かかるマスクを介して行われる。このようにして形成された弾性支持部の各棒の横断面の外形は、シリコンの（１００）面に沿った１対の辺と、シリコンの（１１１）面に沿った１対の辺とで構成された平行四辺形をなす。
しかし、従来では、シリコン基板の表裏のマスクのアライメントのずれにより、弾性支持部の各棒の（１１１）面で構成されるべき１対の側面にそれぞれ段差が生じるとともに、一方の側面に形成された段差と、他方の側面に形成された段差とは、シリコン基板の厚さ方向での位置が一致してしまう。そのため、弾性支持部の各棒の一部に応力集中が生じやすく、破損を生じる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、駆動時の応力集中による破損を比較的簡単に防止することができるアクチュエーター、アクチュエーターの製造方法、光スキャナーおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエーターは、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とする。
【数１】
0005640687.tif 000002
このような本発明のアクチュエーターによれば、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、可動板、支持部および１対の連結部を形成する際に、シリコン基板の両面に形成したマスクの形成位置がずれ、それにより、各梁部材のシリコンの（１１１）面で構成されるべき１対の側面に段差が生じても、一方の側面に形成された段差と、他方の側面に形成された段差とをシリコン基板の厚さ方向にずらすことができる。そのため、可動板の回動時における各梁部材に生じる応力集中を緩和することができる。
このようにして、本発明のアクチュエーターは、駆動時の応力集中による破損を比較的簡単に防止することができる。
【０００７】
本発明のアクチュエーターでは、前記１対の梁部材の前記他方の面側の端同士の間の距離をＷ２としたとき、下記式（２）を満たすことが好ましい。
【数２】
0005640687.tif 000003
これにより、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、１対の梁部材で構成された連結部を簡単かつ確実に形成することができる。
【０００８】
本発明のアクチュエーターでは、前記可動板、前記支持部および前記１対の連結部は、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成されたものであることが好ましい。
このような異方性エッチングでは、シリコンの（１１１）面を利用して簡単かつ高精度に、可動板、支持部及び１対の連結部を形成することができる。
【０００９】
本発明のアクチュエーターでは、前記各梁部材は、その横断面形状が平行四辺形をなしていることが好ましい。
このような横断面形状をなす各梁部材は、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより簡単かつ確実に形成することができる。
本発明のアクチュエーターでは、前記各梁部材の横断面の外形は、シリコンの（１００）面に沿った１対の辺と、シリコンの（１１１）面に沿った１対の辺とで構成されていることが好ましい。
このような横断面形状をなす各梁部材は、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより簡単かつ確実に形成することができる。
【００１０】
本発明のアクチュエーターの製造方法は、本発明のアクチュエーターを製造する方法であって、
板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板の一方の面上に、前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間に対応する第１の開口を有する第１のマスクを形成するとともに、前記シリコン基板の他方の面上に、前記１対の梁部材の前記他方の面側の端同士の間に対応する第２の開口を有する第２のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクおよび前記第２のマスクを介して前記シリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、前記可動板、前記支持部および前記１対の連結部を形成する工程とを有し、
前記第１の開口の幅をＷｍ１とし、前記シリコン基板の厚さをＴとしたときに、下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする。
【数３】
0005640687.tif 000004
このような本発明のアクチュエーターの製造方法によれば、第１のマスクと第２のマスクとの位置関係がずれ、それにより、各梁部材のシリコンの（１１１）面で構成されるべき１対の側面に段差が生じても、一方の側面に形成された段差と、他方の側面に形成された段差とをシリコン基板の厚さ方向にずらすことができる。そのため、得られたアクチュエーターにおいて、可動板の回動時における各梁部材に生じる応力集中を緩和することができる。
【００１１】
本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記第２の開口の幅をＷｍ２としたとき、下記式（４）を満たすことが好ましい。
【数４】
0005640687.tif 000005
これにより、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、１対の梁部材で構成された連結部を簡単かつ確実に形成することができる。
【００１２】
本発明の光スキャナーは、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とする。
【数５】
0005640687.tif 000006
このような本発明の光スキャナーは、駆動時の応力集中による破損を比較的簡単に防止することができる。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、光を出射する光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナーとを備え、
前記光スキャナーは、
光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能に連結する１対の連結部とを有し、
前記各連結部は、１対の梁部材で構成され、
前記１対の梁部材間の距離は、前記可動板の回動中心軸に平行な方向からみたときに、前記可動板の一方の面側から他方の面側に向けて漸増しており、
前記１対の梁部材の前記一方の面側の端同士の間の距離をＷ１とし、前記１対の梁部材の前記可動板の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たし、
前記梁部材は、前記回動中心軸に垂直な方向に沿った断面で見たときに、前記梁部材の一方の側面に形成された段差と、前記梁部材の他方の側面に形成された段差とを有し、これらの段差が前記可動板の厚さ方向にずれていることを特徴とする。
【数６】
0005640687.tif 000007
このような画像形成装置は、長期に亘り光スキャナーが安定して駆動できるので、信頼性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る光スキャナーを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】図１に示す光スキャナーの製造方法を説明する断面図である。
【図６】図１に示す光スキャナーの製造方法を説明する断面図である。
【図７】図１に示す光スキャナーの製造方法を説明する断面図である。
【図８】図７（ｅ）に示すエッチング工程における連結部の形成（マスクずれのない場合）を説明するための図である。
【図９】図７（ｅ）に示すエッチング工程における連結部の形成（マスクずれのある場合）を説明するための図である。
【図１０】本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のアクチュエーター、アクチュエーターの製造方法、光スキャナーおよび画像形成装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明のアクチュエーターを光スキャナーに適用した場合を例に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光スキャナーの第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る光スキャナーを示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図３の部分拡大断面図、図５ないし図７は、それぞれ、図１に示す光スキャナーの製造方法を説明する断面図、図８は、図７（ｅ）に示すエッチング工程における連結部の形成（マスクずれのない場合）を説明するための図、図９は、図７（ｅ）に示すエッチング工程における連結部の形成（マスクずれのある場合）を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２〜９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１７】
図１に示すように、光スキャナー１は、振動系を有する基体２と、基体２を支持する支持体３と、基体２の振動系を振動させる駆動手段４とを有する。
また、基体２は、光反射部２１１が設けられた可動板２１と、可動板２１を支持する支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する１対の連結部２３、２４とを有している。
このような光スキャナー１では、駆動手段４の駆動力により、各連結部２３、２４を捩り変形させながら、可動板２１を回動させる。これにより、光反射部２１１で反射した光を所定の一方向に走査することができる。
【００１８】
以下、光スキャナー１を構成する各部を順次詳細に説明する。
［基体］
基体２は、前述したように、光反射部２１１が設けられた可動板２１と、可動板２１を支持する支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する１対の連結部２３、２４とを有する。
【００１９】
このような基体２は、シリコンを主材料として構成されており、可動板２１、支持部２２および連結部２３、２４が一体的に形成されている。より具体的には、基体２は、後に詳述するように、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成されたものである。このような異方性エッチングにより、シリコンの（１１１）面を利用して簡単かつ高精度に、可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４を形成することができる。
【００２０】
また、このような基体２の上面および下面は、それぞれ、シリコンの（１００）面で構成されている。また、支持部２２の内周面、可動板２１の側面、および、各連結部２３、２４の側面の主要部（平面視にて軸線ａに平行な部分および垂直な部分）は、それぞれ、シリコンの（１１１）面で構成されている。
また、シリコンは金属材料のような疲労がないので、基体２がシリコンを主材料として構成されていることにより、優れた振動特性を有する基体２が得られる。また、シリコンは後述するようにエッチングにより高精度な寸法精度で加工が可能であるので、シリコン基板を用いて基体２を形成することにより、所望の形状（所望の振動特性）を有する基体２を得ることができる。
【００２１】
以下、基体２についてさらに詳述する。
支持部２２は、図１に示すように、枠状をなしている。より具体的には、支持部２２は、四角環状をなしている。このような支持部２２は、１対の連結部２３、２４を介して可動板２１を支持する。なお、支持部２２の形状としては、１対の連結部２３、２４を介して可動板２１を支持することができれば、特に限定されず、例えば、各連結部２３、２４に対応して分割された形状をなしていてもよい。
このような支持部２２の内側には、可動板２１が設けられている。
【００２２】
可動板２１は、板状をなしている。また、本実施形態では、可動板２１は、平面視にて、矩形の４つの角部をそれぞれ欠損した形状（十字状）をなしている。これにより、可動板２１の上面の光反射部２１１の面積を十分なものとしつつ、可動板２１の回動時の慣性モーメントを低減することができる。
なお、可動板２１の平面視形状は、前述したものに限定されず、例えば、円形、楕円形、四角形、五角形、六角形等の多角形、異形状等であってもよい。
このような可動板２１の上面には、光反射性を有する光反射部２１１が設けられている。一方、可動板２１の下面には、後述する駆動手段４の永久磁石４１が設けられている。なお、永久磁石４１については、後に詳述する。
【００２３】
各連結部２３、２４は、長手形状をなしており、弾性変形可能に構成されている。また、連結部２３と連結部２４とは可動板２１を介して対称的に設けられている。このような連結部２３、２４は、それぞれ、可動板２１を支持部２２に対して回動可能とするように、可動板２１と支持部２２とを連結している。１対の連結部２３、２４は、軸線ａに沿って同軸的に設けられており、この軸線ａを回動中心軸として、可動板２１が支持部２２に対して回動する。
【００２４】
本実施形態では、図１に示すように、連結部２３は、１対の梁部材２３１、２３２で構成されている。同様に、連結部２４は、１対の梁部材２４１、２４２で構成されている。以下、連結部２３について代表的に説明し、連結部２４については、連結部２３と同様であるので、その説明を省略する。
各梁部材２３１、２３２は、軸線ａに沿って設けられているとともに、軸線ａを介して対向している。また、各梁部材２３１、２３２は、その横断面形状が平行四辺形をなしている。
【００２５】
より具体的には、各梁部材２３１、２３２の横断面の外形は、それぞれ、シリコンの（１００）に沿った１対の辺と、シリコンの（１１１）面に沿った１対の辺とで構成された平行四辺形をなしている。すなわち、梁部材２３１は、上面２３１１および下面２３１２がそれぞれシリコンの（１００）面で構成され、１対の側面２３１３、２３１４がそれぞれシリコンの（１１１）面で構成されている。同様に、梁部材２３２は、上面２３２１および下面２３２２がそれぞれシリコンの（１００）面で構成され、１対の側面２３２３、２３２４がそれぞれシリコンの（１１１）面で構成されている。ここで、側面２３１３、２３２４、２３２３、２３２４は、それぞれ、シリコンの（１００）面で構成されているので、基体２の上面または下面（すなわちシリコンの（１００）面）に対する傾斜角θが５４．７３°となっている。このような横断面形状をなす各梁部材２３１、２３２は、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板を異方性エッチングすることにより簡単かつ確実に形成することができる。
【００２６】
また、梁部材２３１、２３２は、軸線ａに平行な方向からみたときに（言い換えると、図４に示す断面でみたとき）、上下に延び軸線ａを通る線分に対して対称な形状をなしている。
また、図４に示す断面において、連結部２３全体の幅は、下側から上側に向けて拡がっている。また、図４に示す断面において、梁部材２３１と梁部材２３２との間の距離（隙間の幅）は、下側から上側に向けて拡がっている。
【００２７】
すなわち、１対の梁部材２３１、２３２間の距離は、可動板２１の回動中心軸に平行な方向からみたときに、可動板２１の一方の面側から他方の面側に向けて（本実施形態では下側から上側に向けて）漸増している。
そして、１対の梁部材２３１、２３２の下側の端同士の間の距離をＷ１とし、１対の梁部材２３１、２３２の可動板２１の厚さ方向での厚さをｔとしたとき、下記式（１）を満たす。
【００２８】
【数７】
0005640687.tif 000008
【００２９】
上記式（１）を満たすことにより、後述に詳述するように、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４を形成する際に、シリコン基板の両面に形成したマスクの形成位置がずれることにより、各梁部材２３１、２３２のシリコンの（１１１）面で構成されるべき１対の側面２３１３、２３１４、２３２３、２３２４に段差が生じても、一方の側面に形成された段差と、他方の側面に形成された段差とをシリコン基板の厚さ方向にずらすことができる（図９参照）。そのため、可動板２１の回動時における各梁部材２３１、２３２に生じる応力集中を緩和することができる。
このようにして、光スキャナー１は、駆動時の応力集中による破損を比較的簡単に防止することができる。
また、１対の梁部材２３１、２３２の上側の端同士の間の距離をＷ２としたとき、下記式（２）を満たす。
【００３０】
【数８】
0005640687.tif 000009
【００３１】
これにより、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板をその両面側から異方性エッチングすることにより、１対の梁部材２３１、２３２で構成された連結部２３を簡単かつ確実に形成することができる。
【００３２】
［支持体］
支持体３は、前述した基体２を支持する機能を有する。また、支持体３は、後述する駆動手段４のコイル４２を支持する機能をも有する。
この支持体３は、上方に開放する凹部３１を有する箱状をなしている。言い換えると、支持体３は、板状をなす板状部３２と、その板状部３２の上面の外周部に沿って設けられた枠状をなす枠状部３３とで構成されている。
【００３３】
このような支持体３の上面のうち凹部３１の外側の部分、すなわち、枠状部３３の上面には、前述した基体２の支持部２２の下面が接合されている。これにより、基体２の可動板２１および１対の連結部２３、２４と支持体３との間には、可動板２１の回動を許容する空間が形成されている。
このような支持体３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス、パイレックスガラス（「パイレックス」は登録商標）、テンパックスガラス等のガラス材料や、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料、ＬＴＣＣ（低温焼結セラミックス）等が挙げられる。
また、基体２と支持体３との接合方法としては、支持体３の構成材料、形状等に応じて適宜決められるものであり、特に限定されないが、接着剤を用いた方法、陽極接合法、直接接合法等が挙げられる。
【００３４】
［駆動手段］
駆動手段４は、永久磁石４１およびコイル４２を有し、前述した基体２の可動板２１を電磁駆動方式（より具体的にはムービングマグネット型の電磁駆動方式）により回動駆動させるものである。電磁駆動方式は、大きな駆動力を発生させることができる。そのため、電磁駆動方式を採用する駆動手段４によれば、低駆動電圧化を図りつつ、可動板２１の振れ角を大きくすることができる。
【００３５】
永久磁石４１は、可動板２１の下面に例えば接着剤を介して固定されている。また、永久磁石４１は、長手形状をなしており、平面視にて軸線ａに対して直交する方向に延在するように設けられている。このような永久磁石４１は、長手方向に磁化しており、長手方向の一方側がＳ極、他方側がＮ極となっている。永久磁石４１を軸線ａに対して直交する方向に延在するように設けることにより、永久磁石４１の両端部を軸線ａから離れたところに位置させることができる。そのため、コイル４２が発生する磁界の作用により、可動板２１により大きなトルクを与えることができる。
このような永久磁石４１としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの、硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。
【００３６】
コイル４２は、支持体３の凹部３１の底面３１１上に、可動板２１と対向するように設けられている。これにより、コイル４２が発生する磁界を永久磁石４１に効果的に作用させることができる。このコイル４２は、図示しない電源に電気的に接続されており、電源から周期的に変化する電圧（交番電圧、間欠的な直流等）が印加されるようになっている。
このような駆動手段４によって、次のように可動板２１が回動する。
【００３７】
まず、図示しない電源によりコイル４２に例えば交番電圧を印加する。これにより、コイル４２の上側（可動板２１側）がＮ極、下側がＳ極となる第１の磁界と、コイル４２の上側がＳ極、下側がＮ極となる第２の磁界とが、交互にかつ周期的に発生する。
第１の電界では、永久磁石４１のＮ極側がコイル４２に引きつけられ、反対にＳ極側がコイル４２から遠ざかるように、可動板２１が軸線ａを中心に図２にて反時計回りに回動する（第１の状態）。反対に、第２の電界では、永久磁石４１のＳ極側がコイル４２に引きつけられ、反対にＮ極側がコイル４２から遠ざかるように、可動板２１が軸線ａを中心に図２にて時計回りに回動する（第２の状態）。このような第１の状態と第２の状態とが交互に繰り返され、可動板２１が軸線ａを中心に回動する。
【００３８】
（アクチュエーターの製造方法）
以上のような光スキャナー１は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、本発明のアクチュエーターの製造方法の一例として、図５ないし図９に基づいて、光スキャナー１の製造方法を説明する。また、図５ないし図７は、それぞれ、図２に対応する断面で示されており、図８および図９は、それぞれ、図４に対応する断面で示されている。
光スキャナー１の製造方法は、基体２を形成する工程を有する。
基体２を形成する工程は、［Ａ］凹部２１２を形成する工程と、［Ｂ］可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４を形成する工程とを有する。
【００３９】
以下、各工程を順次詳細に説明する。
［Ａ］凹部２１２を形成する工程
−Ａ１−
まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板１０２を用意する。
このシリコン基板１０２は、後述するエッチングを経ることにより基体２となるものである。
具体的には、シリコン基板１０２は、その主面がシリコンの（１００）面で構成されたものである。
【００４０】
−Ａ２−
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板１０２の上面上に窒化膜５１を形成するとともに、シリコン基板１０２の下面上に窒化膜５２を形成する。
この窒化膜５１、５２は、それぞれ、例えば、ＳｉＮで構成されている。
また、窒化膜５１、５２の形成方法は、ぞれぞれ、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ等の気相成膜法を用いることができる。
また、窒化膜５１、５２の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下程度である。
なお、窒化膜５１、５２に代えて、ＳｉＯで構成された酸化膜を例えば熱酸化法により形成してもよい。
【００４１】
−Ａ３−
次に、図５（ｃ）に示すように、窒化膜５１上にレジスト膜６１を形成し、図５（ｄ）に示すように、窒化膜５２上にレジスト膜６２を形成する。
このレジスト膜６１、６２は、それぞれ、ポジ型またはネガ型のレジスト材料で構成されている。
−Ａ４−
次に、レジスト膜６２を露光および現像することにより、レジスト膜６２の凹部２１２の形成領域に対応した部分を除去する。これにより、図５（ｅ）に示すように、開口６２１を有するレジスト膜６２Ａを得る。
【００４２】
−Ａ５−
次に、レジスト膜６２Ａをマスクとして用いて、窒化膜５２の一部をエッチングにより除去する。これにより、図５（ｆ）に示すように、開口５２１を有する窒化膜５２Ａを得る。
上記エッチング（開口５２１の形成方法）としては、特に限定されないが、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング等が挙げられる。
【００４３】
−Ａ６−
次に、レジスト膜６１、６２Ａを除去する。これにより、図５（ｇ）に示すように、シリコン基板１０２は、その上面が窒化膜５１で覆われ、下面が窒化膜５２Ａで覆われた状態となる。
レジスト膜６１、６２の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。
【００４４】
−Ａ７−
次に、窒化膜５２Ａをマスクとして用いて、シリコン基板１０２をエッチングする。これにより、図６（ａ）に示すように、凹部２１２を有するシリコン基板１０２Ａを得る。
上記エッチング（凹部２１２の形成方法）としては、特に限定されないが、後述する可動板２１、支持部２２等の形成のためのエッチングと同様、異方性エッチングが好適に用いられる。
かかる異方性エッチングは、特に限定されないが、例えば、ＫＯＨ水溶液等を用いたウェットエッチングにより行うことができる。
【００４５】
−Ａ８−
次に、窒化膜５１、５２Ａを除去する。これにより、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１０２Ａの上面および下面が露出した状態となる。
窒化膜５１、５２Ａの除去方法としては、特に限定されないが、上記工程Ａ５と同様、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング等が挙げられる。
【００４６】
［Ｂ］可動板２１、支持部２２等を形成する工程
−Ｂ１−
次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板１０２Ａの上面上に窒化膜７１を形成するとともに、シリコン基板１０２Ａの下面上に窒化膜７２を形成する。
この窒化膜７１、７２は、それぞれ、例えば、ＳｉＮで構成されている。
また、窒化膜７１、７２の形成方法は、ぞれぞれ、特に限定されないが、上記工程Ａ２と同様、例えば、プラズマＣＶＤ等の気相成膜法を用いることができる。
また、窒化膜７１、７２の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上０．３μｍ以下程度である。
なお、窒化膜７１、７２に代えて、ＳｉＯで構成された酸化膜を例えば熱酸化法により形成してもよい。
【００４７】
−Ｂ２−
次に、図６（ｄ）に示すように、窒化膜７１上にレジスト膜８１を形成する。
このレジスト膜８１は、ポジ型またはネガ型のレジスト材料で構成されている。
−Ｂ３−
次に、レジスト膜８１を露光および現像することにより、レジスト膜８１の可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４の形成領域に対応した部分が残存するように、レジスト膜８１の一部を除去する。これにより、図６（ｅ）に示すように、開口８１１を有するレジスト膜８１Ａを得る。なお、図６（ｅ）では図示しないが、レジスト膜８１Ａには、１対の梁部材２３１、２３２の上端同士の間の隙間に対応して形成された開口も形成されている。
【００４８】
−Ｂ４−
次に、レジスト膜８１Ａをマスクとして用いて、窒化膜７１の一部をエッチングにより除去する。これにより、図６（ｆ）に示すように、開口７１１を有する窒化膜７１Ａを得る。なお、図６（ｆ）では図示しないが、窒化膜７１Ａには、１対の梁部材２３１、２３２の上端同士の間の隙間に対応して形成された開口も形成されている。
上記エッチング（開口７１１の形成方法）としては、特に限定されないが、上記工程Ａ５と同様、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング等が挙げられる。
【００４９】
−Ｂ５−
次に、レジスト膜８１Ａを除去する。これにより、図６（ｇ）に示すように、シリコン基板１０２Ａは、その上面が窒化膜７１Ａで覆われ、下面が窒化膜７２で覆われた状態となる。
レジスト膜８１Ａの除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。
【００５０】
−Ｂ６−
次に、図７（ａ）に示すように、窒化膜７２上にレジスト膜８２を形成する。
このレジスト膜８２は、ポジ型またはネガ型のレジスト材料で構成されている。
−Ｂ７−
次に、レジスト膜８２を露光および現像することにより、レジスト膜８２の可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４の形成領域に対応した部分が残存するように、レジスト膜８２の一部を除去する。これにより、図７（ｂ）に示すように、開口８２１を有するレジスト膜８２Ａを得る。なお、図７（ｂ）では図示しないが、レジスト膜８２Ａには、１対の梁部材２３１、２３２の下端同士の間の隙間に対応して形成された開口も形成されている。
【００５１】
−Ｂ８−
次に、レジスト膜８２Ａをマスクとして用いて、窒化膜７２の一部をエッチングにより除去する。これにより、図７（ｃ）に示すように、開口７２１を有する窒化膜７２Ａを得る。なお、図７（ｃ）では図示しないが、窒化膜７２Ａには、１対の梁部材２３１、２３２の下端同士の間の隙間に対応して形成された開口も形成されている。
上記エッチング（開口７２１の形成方法）としては、特に限定されないが、上記工程Ａ５と同様、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング等が挙げられる。
【００５２】
−Ｂ９−
次に、レジスト膜８２Ａを除去する。これにより、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板１０２Ａは、その上面が窒化膜７１Ａで覆われ、下面が窒化膜７２Ａで覆われた状態となる。
レジスト膜８２Ａの除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。
【００５３】
−Ｂ１０−
次に、窒化膜７１Ａ、７２Ａをマスクとして用いて、シリコン基板１０２Ａを異方性エッチングする。これにより、図７（ｅ）に示すように、基体２を得る。すなわち、本工程の異方性エッチングでは、第１のマスクである窒化膜７２Ａと第２のマスクである窒化膜７１Ａとを介してシリコン基板１０２Ａをその両面側から異方性エッチングすることにより、可動板２１、支持部２２および１対の連結部２３、２４を形成する。
上記異方性エッチング（基体２の形成方法）は、特に限定されないが、例えば、ＫＯＨ水溶液等を用いたウェットエッチングにより行うことができる。
ここで、かかる異方性エッチングによる連結部２３の形成について詳述する。なお、連結部２４の形成については、連結部２３の形成と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
図８に示すように、マスク（第２のマスク）として用いる窒化膜７１Ａは、連結部２３の梁部材２３１の上面の形成領域に対応して形成された部分７１２と、連結部２３の梁部材２３２の上面の形成領域に対応して形成された部分７１３とを有し、部分７１２と部分７１３との間には、開口（第２の開口）７１４が形成されている。この開口７１４は、１対の梁部材２３１、２３２の上端同士の間の隙間に対応して形成されている。
【００５５】
また、マスク（第１のマスク）として用いる窒化膜７２Ａは、連結部２３の梁部材２３１の下面の形成領域に対応して形成された部分７２２と、連結部２３の梁部材２３２の下面の形成領域に対応して形成された部分７２３とを有し、部分７２２と部分７２３との間には、開口７２４（第１の開口）が形成されている。この開口７２４は、１対の梁部材２３１、２３２の下端同士の間の隙間に対応して形成されている。
ここで、開口７２４の幅をＷｍ１とし、シリコン基板１０２Ａの厚さをＴとしたときに、下記式（３）の関係を満たす。
【００５６】
【数９】
0005640687.tif 000010
【００５７】
このような関係式を満たすことにより、第１のマスクである窒化膜７２Ａと第２のマスクである窒化膜７１Ａとの位置関係がずれ、それにより、各梁部材２３１、２３２のシリコンの（１１１）面で構成されるべき１対の側面に段差が生じても、一方の側面に形成された段差と、他方の側面に形成された段差とをシリコン基板の厚さ方向にずらすことができる。そのため、得られたアクチュエーターにおいて、可動板２１の回動時における各梁部材２３１、２３２に生じる応力集中を緩和することができる。
開口７１４の幅をＷｍ２としたとき、下記式（４）を満たす。
【００５８】
【数１０】
0005640687.tif 000011
【００５９】
これにより、板面がシリコンの（１００）面で構成されたシリコン基板１０２Ａをその両面側から異方性エッチングすることにより、１対の梁部材２３１、２３２で構成された連結部２３を簡単かつ確実に形成することができる。
以下、本工程の異方性エッチングにおける段差の発生について詳述する。
本工程における異方性エッチングに際し、マスクとして用いる窒化膜７１Ａ、７２Ａの形成位置がずれていない場合、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、開口７１１、７１４を介してシリコン基板１０２Ａの上面がエッチングされるとともに、開口７２１、７２４を介してシリコン基板１０２Ａの下面がエッチングされていき、１対の梁部材２３１、２３２が形成される。
この場合、開口７１４および開口７２４の幅方向での中心位置が互いに幅方向で一致しているので、図８（ｄ）に示すように、各梁部材２３１、２３２の各側面は、段差のない、シリコンの（１１１）面で構成された一定の傾斜面となる。
【００６０】
一方、本工程における異方性エッチングに際し、マスクとして用いる窒化膜７１Ａ、７２Ａの形成位置がずれている場合、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、開口７１１、７１４を介してシリコン基板１０２Ａの上面がエッチングされるとともに、開口７２１、７２４を介してシリコン基板１０２Ａの下面がエッチングされていき、１対の梁部材２３１、２３２が形成される。
【００６１】
この場合、開口７１４および開口７２４の幅方向での中心位置が互いに幅方向で異なるので、図９（ｄ）に示すように、梁部材２３１の一方の側面には段差２３１５が形成され、梁部材２３１の他方の側面には段差２３１６が形成される。また、これと同様に、梁部材２３２の一方の側面には段差２３２５が形成され、梁部材２３２の他方の側面には段差２３２６が形成される。
【００６２】
段差２３１６は、前述したようにマスクとして用いる窒化膜７２Ａの開口７２４の幅が前記式（３）を満たすように形成されているため、シリコン基板１０２Ａの厚さ方向での中央よりも窒化膜７２Ａ側（下側）に形成される。
これに対し、段差２３１５は、窒化膜７１Ａの開口７１１および窒化膜７２Ａの開口７２１の幅はシリコン基板１０２Ａの厚さに対して大きすぎるため、シリコン基板１０２Ａの厚さ方向での中央に形成される。
【００６３】
そのため、段差２３１５と段差２３１６とはシリコン基板１０２Ａの厚さ方向での位置が異なっている。同様に、段差２３２５と段差２３２６とはシリコン基板１０２Ａの厚さ方向での位置が異なっている。
このように、段差２３１５と段差２３１６とがシリコン基板１０２Ａの厚さ方向での位置が異なるため、可動板２１の回動時に梁部材２３１の厚さ方向での中央部に応力が集中するのを防止または抑制することができる。同様に、可動板２１の回動時に梁部材２３２の厚さ方向での中央部に応力が集中するのを防止または抑制することができる。その結果、駆動時の応力集中による連結部２３の破損を防止することができる。同様に、駆動時の応力集中による連結部２４の破損を防止することができる。
【００６４】
仮に、開口７２４の幅が前記式（３）を満たしていないと、段差２３１５、２３１６、２３２５、２３２６はいずれもシリコン基板１０２Ａの厚さ方向での中央に形成されることとなる。すなわち、段差２３１５、２３１６、２３２５、２３２６は互いにシリコン基板１０２Ａの厚さ方向での位置が同じになる。そのため、駆動時における応力集中による破損するおそれがある。
【００６５】
−Ｂ１１−
次に、窒化膜７１Ａ、７２Ａを除去する。これにより、図７（ｆ）に示すように、基体２の上面および下面が露出した状態となる。
窒化膜７１Ａ、７２Ａの除去方法としては、特に限定されないが、上記工程Ａ５と同様、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、ＣＦ４を用いたドライエッチング、熱りん酸によるウェットプロセス等が挙げられる。
【００６６】
次に、図７（ｇ）に示すように、可動板２１の下面に、接着剤を介して永久磁石４１を固定する。なお、可動板２１の下面に、接着剤を介して硬磁性体を固定し、その後、この硬磁性体を着磁することにより、永久磁石４１としてもよい。
また、可動板２１の上面に、金属膜を形成し、光反射部２１１を形成する。この金属膜の形成方法としては、特に限定されず、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。
【００６７】
また、図示しないが、支持体３上にコイル４２を設け、支持体３と基体２とを接合する。
以上の工程により、光スキャナー１が得られる。
以上説明したような光スキャナー１の製造方法によれば、前記式（３）を満たすので、得られた光スキャナー１（アクチュエーター）において、可動板２１の回動時における各梁部材２３１、２３２、２４１、２４２に生じる応力集中を緩和することができる。
以上説明したような光スキャナーは、例えば、プロジェクター、レーザープリンター、イメージング用ディスプレイ、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に好適に適用することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することができる。
【００６８】
（画像形成装置）
ここで、図１０に基づいて、本発明の画像形成装置の一例を説明する。
図１０は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。なお、以下では、説明の便宜上、スクリーンＳＣの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。
【００６９】
プロジェクター９は、レーザーなどの光を照出する光源装置９１と、クロスダイクロイックプリズム９２と、１対の本発明の光スキャナー９３、９４（例えば、光スキャナー１と同様の構成の光スキャナー）と、固定ミラー９５とを有している。
光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。
【００７０】
クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
このようなプロジェクター９は、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて照出された光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光が、光スキャナー９３、９４によって走査され、さらに固定ミラー９５によって反射され、スクリーンＳＣ上でカラー画像を形成するように構成されている。
【００７１】
ここで、光スキャナー９３、９４の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナー９３によって横方向に走査される（主走査）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナー９４によってさらに縦方向に走査される（副走査）。これにより、２次元カラー画像をスクリーンＳＣ上に形成することができる。このような光スキャナー９３、９４として本発明の光スキャナーを用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
【００７２】
ただし、プロジェクター９としては、光スキャナーにより光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー９５を省略してもよい。
このような画像形成装置は、前述したように長期に亘り光スキャナー９３、９４が安定して駆動できるので、信頼性に優れる。
【００７３】
以上、本発明のアクチュエーター、アクチュエーターの製造方法、光スキャナーおよび画像形成装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のアクチュエーター、光スキャナーおよび画像形成装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【００７４】
また、前述した実施形態では、本発明のアクチュエーターを光スキャナーに適用した場合を例に説明したが、本発明のアクチュエーターは、これに限定されず、例えば、光スイッチ、光アッテネータ等の他の光学デバイスに適用することも可能である。
また、前述した実施形態では、可動板を回動させる駆動手段がムービングマグネット型の電磁駆動方式を採用した構成を例に説明したが、かかる駆動手段は、ムービングコイル型の電磁駆動方式であってもよいし、また、静電駆動方式、圧電駆動方式等の電磁駆動方式以外の駆動方式を採用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１‥‥光スキャナー  ２‥‥基体  ３‥‥支持体  ４‥‥駆動手段  ９‥‥プロジェクター  ２１‥‥可動板  ２２‥‥支持部  ２３‥‥連結部  ２４‥‥連結部  ３１‥‥凹部  ３２‥‥板状部  ３３‥‥枠状部  ４１‥‥永久磁石  ４２‥‥コイル  ５１‥‥窒化膜  ５２‥‥窒化膜  ５２Ａ‥‥窒化膜  ６１‥‥レジスト膜  ６２‥‥レジスト膜  ６２Ａ‥‥レジスト膜  ７１‥‥窒化膜  ７１Ａ‥‥窒化膜  ７２‥‥窒化膜  ７２Ａ‥‥窒化膜  ８１‥‥レジスト膜  ８１Ａ‥‥レジスト膜  ８２‥‥レジスト膜  ８２Ａ‥‥レジスト膜  ９１‥‥光源装置  ９２‥‥クロスダイクロイックプリズム  ９３‥‥光スキャナー  ９４‥‥光スキャナー  ９５‥‥固定ミラー  １０２‥‥シリコン基板  １０２Ａ‥‥シリコン基板  ２１１‥‥光反射部  ２１２‥‥凹部  ２３１‥‥梁部材  ２３２‥‥梁部材  ２４１‥‥梁部材  ２４２‥‥梁部材  ３１１‥‥底面  ５２１‥‥開口  ６２１‥‥開口  ７１１‥‥開口  ７１２‥‥部分  ７１３‥‥部分  ７１４‥‥開口  ７２１‥‥開口  ７２２‥‥部分  ７２３‥‥部分  ７２４‥‥開口  ８１１‥‥開口  ８２１‥‥開口  ９１１‥‥赤色光源装置  ９１２‥‥青色光源装置  ９１３‥‥緑色光源装置  ２３１１‥‥上面  ２３１２‥‥下面  ２３１３、２３１４‥‥側面  ２３１５‥‥段差  ２３１６‥‥段差  ２３２１‥‥上面  ２３２２‥‥下面  ２３２３、２３２４‥‥側面  ２３２５‥‥段差  ２３２６‥‥段差
【図１】
0005640687.tif 000018
【図２】
0005640687.tif 000019
【図３】
0005640687.tif 000020
【図４】
0005640687.tif 000021
【図５】
0005640687.tif 000022
【図６】
0005640687.tif 000023
【図７】
0005640687.tif 000024
【図８】
0005640687.tif 000025
【図９】
0005640687.tif 000026
【図１０】
0005640687.tif 000027