(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ、低速駆動を行うことのできるアクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置を提供すること。【解決手段】質量部２１と、質量部２１を支持するための支持部２４と、質量部２１を支持部２４に対し回動可能とするように質量部２１と支持部２４とを連結する１対の連結部（弾性部）２２、２３と、質量部２１を回動駆動させるための駆動手段４とを有し、駆動手段４を作動させることにより、連結部（弾性部）２２、２３を捩れ変形させながら、質量部２１を回動させるように構成されたアクチュエータ１であって、弾性部２２、２３は、それぞれ、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする。【選択図】図１
2008046511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記樹脂部は、前記弾性部の長手方向でのほぼ全域にわたり形成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記支持部は、前記弾性部の樹脂部と一体化され、該樹脂部と同一の材料で構成された樹脂部を有する請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記質量部は、前記弾性部の樹脂部と一体化され、該樹脂部と同一の材料で構成された樹脂部を有する請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記質量部は、シリコンを主材料として構成された板状をなすシリコン部を有し、
前記シリコン部は、前記質量部の樹脂部と接合している請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記シリコン部の、前記質量部の樹脂部側の面には、前記質量部の駆動および／または挙動を検知するための半導体回路が形成されている請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段を有し、
前記挙動検知手段は、
前記弾性部上に設けられた応力検知素子と、
前記応力検知素子に接続された増幅回路とを有し、
前記増幅回路からの信号に基づいて前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記半導体回路には、前記増幅回路が含まれている請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記駆動手段は、
前記質量部の樹脂部の前記シリコン部と反対の側の面上に設けられたコイルと、
前記コイルに電圧を印加するための電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記コイルへ電圧を印加することで、前記質量部を回動させるように構成されている請求項５ないし７のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂である請求項１ないし８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記質量部は、光反射性を有する光反射部を有する請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であり、
前記質量部は、シリコンを主材料として構成された板状のシリコン部と、前記シリコン部の一方の面側に設けられ、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部とを有し、
前記シリコン部の前記樹脂部側の面には、前記質量部の駆動および／または挙動を検知するための半導体回路が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１２】
光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように、弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を変形させながら、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１３】
光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように、弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を変形させながら、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーザープリンタ等にて光走査により描画を行うための光スキャナとして、捩り振動子で構成されたアクチュエータを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、１自由度振動系の捩り振動子を備えるアクチュエータが開示されている。このようなアクチュエータは、１自由度振動系の捩り振動子として、質量部と、固定枠部と、質量部を固定枠部に対して回動可能に連結する１対の捩りバネを有している。そして、質量部が、その両側から１対の捩りバネにより支持されている構造を有している。そして、質量部上には光反射性を有する光反射部が設けられており、１対の捩りバネを捩れ変形させながら質量部を回動駆動させて、光反射部で光を反射し走査する。これにより、光走査により描画を行うことができる。
【０００３】
このようなアクチュエータは、シリコン基板（シリコンウエハ）をエッチングすることにより、質量部と１対の捩りバネと固定枠部とが一体的に形成されている。このようなアクチュエータにおいて、質量部を低速駆動させたい場合には、走査周波数を低くしなければならず、その方法としては、例えば、（１）捩りバネの長手方向での長さを長くする、（２）質量部の質量を大きくするなどが挙げられる。
しかし、特許文献１にかかるアクチュエータにおいて、上記のような方法を用いた場合には、アクチュエータの大型化を招くこととなる。すなわち、アクチュエータの小型化を図りつつ、低速駆動させることが困難であるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、低速駆動を行うことのできるアクチュエータ、光スキャナ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は、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする。
これにより、前記弾性部の長手方向での長さを抑えつつ、前記弾性部のねじりバネ定数を低くすることができる。したがって、前記質量部の質量を大きくしなくても、前記質量部を低速で回動させることができる。その結果、小型化を図りつつ、低速駆動（低周波数駆動）を行うことのできるアクチュエータを提供することができる。
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、前記樹脂部は、前記弾性部の長手方向でのほぼ全域にわたり形成されていることが好ましい。
これにより、前記弾性部の長手方向での長さを抑えつつ、前記弾性部のねじりバネ定数をより低くすることができる。その結果、より小型で、かつ、より低速で駆動を行うことができるアクチュエータを提供することができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記支持部は、前記弾性部の樹脂部と一体化され、該樹脂部と同一の材料で構成された樹脂部を有することが好ましい。
これにより、アクチュエータの機械的強度を向上させることができる。その結果、アクチュエータの耐久性が向上し、長期間にわたって安定した駆動を行うことができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部は、前記弾性部の樹脂部と一体化され、該樹脂部と同一の材料で構成された樹脂部を有することが好ましい。
これにより、アクチュエータの機械的強度を向上させることができる。その結果、アクチュエータの耐久性が向上し、長期間にわたって安定した駆動を行うことができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記質量部は、シリコンを主材料として構成された板状をなすシリコン部を有し、
前記シリコン部は、前記質量部の樹脂部と接合していることが好ましい。
これにより、前記質量部に反り、歪み、撓みなどが発生してしまうことを抑制することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記シリコン部の、前記質量部の樹脂部側の面には、前記質量部の駆動および／または挙動を検知するための半導体回路が形成されていることが好ましい。
これにより、前記質量部の駆動および／または挙動条件（回動速度、回動角、温度など）を把握することができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段を有し、
前記挙動検知手段は、
前記弾性部上に設けられた応力検知素子と、
前記応力検知素子に接続された増幅回路とを有し、
前記増幅回路からの信号に基づいて前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記半導体回路には、前記増幅回路が含まれていることが好ましい。
これにより、前記増幅回路と前記応力検知素子との間の距離を小さくすることができ、ノイズの発生を抑制することができる。その結果、より正確に前記質量部の挙動を検知することができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記駆動手段は、
前記質量部の樹脂部の前記シリコン部と反対の側の面上に設けられたコイルと、
前記コイルに電圧を印加するための電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記コイルへ電圧を印加することで、前記質量部を回動させるように構成されていることが好ましい。
これにより、前記質量部の樹脂部が絶縁層として機能するため、前記コイルの配線間での短絡を防止することができる。また、前記コイルと前記半導体回路との間での短絡を防止することができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
これにより、前記弾性部の樹脂部などの変質、変性を抑制することができ、長期間にわたり、所望の回動特性を維持（発揮）することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部は、光反射性を有する光反射部を有することが好ましい。
これにより、アクチュエータを光学デバイスとして用いることができる。
【００１３】
本発明のアクチュエータは、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であり、
前記質量部は、シリコンを主材料として構成された板状のシリコン部と、前記シリコン部の一方の面側に設けられ、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部とを有し、
前記シリコン部の前記樹脂部側の面には、前記質量部の駆動および／または挙動を検知するための半導体回路が形成されていることを特徴とする。
これにより、小型で、かつ、低速駆動（低周波数駆動）を行うことのできるアクチュエータを提供することができる。
【００１４】
本発明の光スキャナは、光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように、弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を変形させながら、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナであって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする。
これにより、前記弾性部の長手方向での長さを抑えつつ、前記弾性部のねじりバネ定数を低くすることができる。したがって、前記質量部の質量を大きくしなくても、前記質量部を低速で回動させることができる。その結果、小型化を図りつつ、低速駆動（低周波数駆動）を行うことのできる光スキャナを提供することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を前記支持部に対し回動可能とするように、弾性変形可能な弾性部を備えるとともに、前記質量部と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を変形させながら、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部の前記弾性部は、長手形状をなし、その長手方向での少なくとも一部が、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部であることを特徴とする。
これにより、小型で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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の光学デバイス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。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光学デバイスの第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の光学デバイスの第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、駆動手段を説明するための図、図４は、駆動手段を説明するための図、図５は、半導体回路を説明するための概略図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図２、図４中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１７】
アクチュエータ１は、図１に示すような１自由度振動系を有する基体２と、この基体２を支持する支持基板３とを有している。
さらに、アクチュエータ１は、質量部２１を回動させるための駆動手段４と、質量部２１の挙動を検知するための挙動検知手段５とを有している。
基体２は、質量部（可動部）２１と、１対の連結部２２、２３と、支持部２４とを備えている。
【００１８】
このようなアクチュエータ１にあっては、後述するコイル４３に電圧を印加することにより１対の連結部２２、２３を捩れ変形させながら、質量部２１を回動させるように構成されている。このとき、１対の連結部２２、２３は、図１に示す回動中心軸Ｘを中心にして回動する。
このような１対の連結部２２、２３は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。さらに、アクチュエータ１は、平面視にて、回動中心軸Ｘに対して対称となるように形成されている。
【００１９】
質量部２１は、シリコンを主材料として構成された板状のシリコン部２１１と、シリコン部２１１の下面（支持基板３と対向する側の面）に設けられた板状の樹脂部２１２と、シリコン部２１１の上面（樹脂部２１２と反対側の面）に設けられた光反射部２１３とを有している。すなわち、質量部２１は、シリコン部２１１と、樹脂部２１２と、光反射部２１３とが、シリコン部２１１の面の厚さ方向へ積層した積層構造を有している。言い換えすれば、質量部２１は、シリコン部２１１を樹脂部２１２と光反射部２１３とで挟み込むようにして形成されている。
【００２０】
シリコン部２１１を構成するシリコンの硬度は、一般に、樹脂材料の硬度に比べて高い（すなわち、ゆがみにくい）ため、質量部２１の機械的強度を向上させることができる。これにより、質量部２１の反り、歪み、撓みなどを抑制することができる。また、半導体であるシリコンを主材料としてシリコン部２１１を構成することで、後述する半導体回路を質量部２１（シリコン部２１１）に形成することができる。
【００２１】
シリコン部２１１の下面（樹脂部２１２側の面）上には、増幅回路（半導体回路）５２が形成されている。
また、樹脂部２１２の下面（シリコン部２１１と反対の面）上には、後述するコイル４３が形成されている。
このような質量部２１は、樹脂部２１２が連結部２２、２３を介して支持部２４に接続されていることにより支持部２４に支持されている。
【００２２】
連結部２２は、棒状（長手形状）をなす弾性変形可能な弾性部（弾性部材）で構成され、連結部２３は、棒状をなす弾性変形可能な弾性部（弾性部材）で構成されている。したがって、以下、説明の便宜上、「連結部２２」を「弾性部２２」ともいい、「連結部２２」を「弾性部２２」ともいう。
弾性部２２は、質量部２１を支持部２４に対して回動可能とするように、樹脂部２１２と支持部２４とを連結している。これと同様に、弾性部２３は、質量部２１を支持部２４に対して回動可能とするように、樹脂部２１２と支持部２４とを連結している。このような弾性部２２および弾性部２３は、互いに同一形状かつ同一寸法となっている。
また、弾性部２２の下面（支持基板３に対向する面）には、後述する応力検知素子５１が設けられている。
弾性部２２、２３は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）Ｘとして、質量部２１が支持部２４に対して回動可能となっている。
【００２３】
このような弾性部２２、２３は、その長手方向の全域にわたり、樹脂材料を主材料として構成されている。これにより、例えば、アクチュエータの構成材料として通常用いられるシリコンを主材料として弾性部２２、２３を形成した場合に比べ、弾性部２２、２３の剛性を低くすることができる。すなわち、弾性部２２、２３を捩れ変形させやすくすることができる。これにより、弾性部２２、２３の長手方向での長さを抑えつつ、１対の弾性部２２、２３のねじりバネ定数を低くすることができる（すなわち、駆動周波数を低く設定することができる）。したがって、質量部２１の質量を大きくしなくても、低速で駆動させることができる。その結果、アクチュエータ１の小型化を図りつつ、アクチュエータ１の低速駆動を行うことができる。
【００２４】
このような、弾性部２２、２３は、図２に示すように、質量部２１の樹脂部２１２および支持部２４と一体化している。言い換えすれば、弾性部２２、２３は、樹脂部２１２および支持部２４と一体的に形成されている。ここで、質量部２１の回動時にて、最も応力が集中する部分は、各弾性部２２、２３と樹脂部２１２との境界部および、各弾性部２２、２３と支持部２４との境界部である。
【００２５】
したがって、弾性部２２、２３と樹脂部２１２と支持部２４とを一体化することで、弾性部２２、２３と樹脂部２１２と支持部２４とが別体として形成されている場合（すなわち、弾性部２２と樹脂部２１２との接合部が弾性部２２と樹脂部２１２境界部に存在する場合）に比べ、機械的強度を向上させることができる。その結果、アクチュエータ１の耐久性が向上し、アクチュエータ１は、長期間にわたって安定した駆動を行うことができる。
また、弾性部２２、２３と樹脂部２１２と支持部２４とは、同一の樹脂材料で形成されている。これにより、製造工程の簡易化を図ることができる。
【００２６】
弾性部２２、２３と樹脂部２１２と支持部２４とを構成する樹脂材料としては、質量部２１を回動させることができれば、特に限定されないが、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂を用いることができる。この中でも、特に、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れ、硬く、変質・変性しにくい性質を持つ。そのため、熱硬化性樹脂を用いることにより、アクチュエータ１は、長期間にわたり、所望の回動特性を維持（発揮）することができる。また、アクチュエータ１を光学デバイスとして用いた場合などには、光反射部２１３で反射しきれなかった光により質量部２１が昇温してしまうことが考えられるが、このような場合であっても、熱硬化性樹脂は優れた耐熱性を有しているため、弾性部２２、２３などが変質・変性してしまうことを抑制することができる。その結果、アクチュエータ１は、長時間、連続的に使用される場合であっても、所望の走査特性を維持（発揮）することができる。
このような熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂などを好適に用いることができる。
【００２７】
以上のような基体２は、図１および図２に示すように、支持基板３に支持されている。
支持基板３は、その上面（基体２に対向する側の面）であって、支持部２４に対向する位置に１対の凸部３２、３３が形成されている。言い換えすれば、支持基板３の上面には凹部３０が形成されている。そして、その凸部３２、３３の上面と支持部２４の下面とを接合させることにより、支持基板３は、基体２を支持している。
【００２８】
さらに、凹部３０の底面には質量部２１に対応する部分に開口部３１が形成されている。この開口部３１は、質量部２１が回動（振動）する際に、支持基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）３１を設けることにより、アクチュエータ１の全体の大型化を防止しつつ、質量部２１の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００２９】
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも支持基板３の下面（基体２と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち、逃げ部は、支持基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。また、凹部３０の深さ（凸部３２、３３の高さ）が質量部２１の振れ角（振幅）に対し大きい場合などには、開口部３１を設けなくともよい。
このような支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。
【００３０】
次に、質量部２１を回動させるための駆動手段４について詳述する。
駆動手段４は、図３に示すように、樹脂部２１２に設けられたのコイル４３と、コイル４３に電圧を印加するための交流電源（電圧印加手段）４４と、質量部２１を介して、回動中心軸Ｘに直角な方向に対向するように設けられた１対の磁石（磁極）４１、４２とを有している。このような駆動手段４は、交流電源４４からコイル４３へ交流電圧を印加することで、質量部２１を支持部２４に対して振動（回動）させるように構成されている。
【００３１】
コイル４３は、樹脂部２１２の下面（シリコン部２１１と反対側の面）上に設けられている。これにより、樹脂部２１２が絶縁層として機能するため、コイル４３の配線間での短絡を防止することができる。また、例えば、シリコン部２１１上にコイル４３を設ける場合には、シリコン部２１１上に絶縁層（酸化膜層）などを形成する必要があるが、本発明にかかるアクチュエータ１では、このような工程を別途設ける必要がない（省くことができる）。このような観点からみれば、アクチュエータ１の製造工程の簡易化を図ることができる。
【００３２】
また、コイル４３は、質量部２１の平面視にて、回動中心軸Ｘに対してほぼ対称となるようにパターニングされている。これにより、コイル４３を設けることによる、回動中心軸Ｘのぶれを抑制することができる。その結果、質量部２１を安定的に回動させることができる。
また、コイル４３は、樹脂部２１２の面の全域にわたり、渦巻き状にパターニングされている。
【００３３】
コイル４３を形成する電線（配線）の両端部のうちの一方は、支持部２４に設けられた端子４３１に接続され、他方は、支持部２４に設けられた端子４３２に接続されている。この端子４３１、４３２は、それぞれ、支持基板３の外部に露出している。
そして、端子４３１、４３２には交流電源４４が接続されており、この交流電源４４からコイル４３へ交流電圧を印加することにより、コイル４３から磁界を発生させることができる。
【００３４】
磁石４１と４２とは、磁石４１の磁石４２と対向する側の面と、磁石４２の磁石４１と対向する側の面とが、互いに異なる磁極となるように設けられている。
このような磁石４１、４２としては、特に限定されないが、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、アルニコ磁石などの永久磁石を好適に用いることができる。
【００３５】
以上のような構成の駆動手段４は、次のようにして質量部２１を回動（駆動）させる。
なお、説明の便宜上、図４に示すように、磁石４１の磁石４２と対向する側の面をＳ極とし、磁石４２の磁石４１と対向する側の面をＮ極とした場合について代表して説明する。また、図４について、紙面上側を「上」とし、紙面下側を「下」とする。
まず、交流電源４４により、端子４３１から端子４３２へ向けてコイル４３に電流を流した場合（以下「第１の状態」という）について説明する。この場合、質量部２１の回動中心軸Ｘよりも磁石４２側の部分には、図４にて下方向の電磁力が作用する。一方、質量部２１の回動中心軸Ｘよりも磁石４１側の部分には、図４にて上方向の電磁力が作用する。これにより、質量部２１は、図４にて、回動中心軸Ｘを軸として反時計回り（左回り）に回転する。
【００３６】
反対に、交流電源４４により、端子４３２から端子４３１へ向けてコイル４３に電流を流した場合（以下「第２の状態」という）、質量部２１のうち、回動中心軸Ｘよりも磁石４２側では、図４にて上方向の電磁力が発生する。一方、質量部２１のうち、回動中心軸Ｘよりも磁石４１側では、図４にて下方向の電磁力が発生する。これにより、質量部２１は、図４にて、回動中心軸Ｘを軸として時計回り（右回り）に回転する。
【００３７】
そして、このような第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すことにより、弾性部２２、２３を捩れ変形させながら、質量部２１を支持部２４に対して回動させることができる。
さらに、電圧印加手段として交流電源４４を用いることで、第１の状態と第２の状態とを周期的に、かつ、円滑に切り換えることができ、質量部２１を円滑に回動させることができる。ただし、電圧印加手段としては、コイル４３に電圧を印加することができれば、本実施形態（交流電源４４）に限定されず、例えば、直流電源を用いてもよい。この場合には、例えば、コイル４３に直流電圧を間欠的に印加することで、質量部２１を支持部２４に対して回動させることができる。
【００３８】
次に、挙動検知手段５について、図５に基づいて詳述する。なお、図５は、図１中Ｃ−Ｃ線から見た断面図であるが、説明の便宜上、支持基板３および樹脂部２１２を省略している。
挙動検知手段５は、図５に示すように、弾性部２２の下面に設けられた応力検知素子５１と、シリコン部２１１に形成され、応力検知素子５１に電気的に接続された増幅回路（半導体回路）５２とを有している。また、支持部２４には、入力端子５２１と出力端子５２２とが形成されており、これらは、それぞれ増幅回路５２と電気的に接続されている。また、入力端子５２１および出力端子５２２は、それぞれ、支持基板３の外部へ露出するように設けられている。なお、応力検知素子５１としては、ピエゾ抵抗素子などを好適に用いることができる。
【００３９】
このような挙動検知手段５は、増幅回路５２からの信号に基づいて質量部２１の挙動を検知するように構成されている。具体的には、応力検知素子５１は、変形量に対応して抵抗値が変化する性質を有する。このような応力検知素子５１を捩れ変形する弾性部２２上に設けることで、弾性部２２の捩れ変形の程度に対応して（すなわち質量部２１の回動角に対応して）、応力検知素子５１の抵抗値が変化することとなる。
【００４０】
応力検知素子５１の抵抗値が変化することで、応力検知素子５１に流れる電流値（電気信号）が変化し、その電気信号の変化を増幅回路５２で増幅し、増幅後の信号に基づいて、質量部２１の挙動を検知する。これにより、より正確に質量部２１の挙動を検知することができる。
なお、応力検知素子５１の抵抗値変化に基づく電流値（電気信号）の変化は、微弱であるため、本実施形態のように、増幅回路５２により電気信号を増幅させることで、質量部２１の挙動をより正確に検知することができる。
【００４１】
増幅回路５２は、シリコン部２１１の樹脂部２１２側の面上に形成されているため、シリコン部２１１の下面を有効利用することができる。その結果、アクチュエータ１の小型化を図ることができる。ここで、このような増幅回路５２をシリコン部２１１上に形成すると、質量部２１の質量が大きくなり、その分回動速度が低下する。このような観点からしても、アクチュエータ１は、小型を図りつつ、低速駆動を行うことができる。
【００４２】
また、増幅回路５２は、応力検知素子５１の近傍に形成されている。すなわち、増幅回路５２と応力検知素子５１との間の距離が極めて小さい。これにより、増幅回路５２と応力検知素子５１とを接続する配線の長さを短くすることができるため、ノイズの発生を抑制することができる。この結果、より正確に質量部２１の挙動を検知することができる。
また、樹脂部２１２は、コイル４３と増幅回路５２とを電気的に絶縁する絶縁層としても機能する。これにより、例えば、コイル４３と増幅回路５２とを絶縁する絶縁層を別途形成しなくてもよいため、アクチュエータ１の製造工程の簡略化を図ることができる。また、コイル４３と増幅回路５２とを確実に絶縁することができる。
以上のように、増幅回路５２として機能する半導体回路について説明したが、半導体回路としては、質量部２１の駆動および／または挙動（回動速度や回動角など）を検知するための半導体回路であれば特に限定されず、例えば、駆動のためのドライバ回路であってもよいし、アクチュエータ１の温度を検知する温度検知用の回路であってもよい。
【００４３】
このようなアクチュエータ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図６ないし図８は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータ１の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図６ないし図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
また、基体２を得る工程を［Ａ１］とし、支持基板３を得る工程を［Ａ２］とし、基体２と支持基板３からアクチュエータ１を得る工程を［Ａ３］とする。
【００４４】
［Ａ１］まず、図６（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板６０を用意する。
次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板６０の上面のシリコン部２１１に対応する位置に増幅回路（半導体回路）５２を形成する。
次に、図６（ｃ）に示すように、例えば、ポリイミドなどの液化した樹脂材料をスピンコートにより塗布し、乾燥、固化させることにより、シリコン基板６０の上面（増幅回路５２が形成された面）の全域にわたって、樹脂層（樹脂部）７０を形成する。さらに、増幅回路５２に配線するための貫通穴７１を形成する。
【００４５】
次に、樹脂層７０の上面に、例えば、Ｃｕ、Ａｌなどの金属膜を形成する（図示せず）。この金属膜をコイル４３および増幅回路５２の配線のパターニング形状（平面視形状）に対応するようにエッチングする。さらに応力検知素子５１を所定の位置に形成する。これにより、図６（ｄ）に示すように、樹脂層７０の上面にコイル４３等が形成された複合基板を得ることができる。
金属膜の成膜方法としては、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。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
【００４６】
次に、図６（ｅ）に示すように、樹脂部７０の上面（コイル４３が形成されている面）に、シリコン部２１１と、支持部２４と、弾性部２２、２３との形状（平面視形状）に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク８０を形成する。また、シリコン基板６０の下面（樹脂部７０とは反対側の面）に、シリコン部２１１の形状（平面視形状）に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク８１を形成する。
【００４７】
次に、金属マスク８０を介して、シリコン基板６０および樹脂部７０をエッチングした後、金属マスク８０を除去する。これにより、図７（ａ）に示すように、シリコン部２１１と支持部２４と１対の弾性部２２、２３との形状にエッチングされた、樹脂部７０とシリコン基板６０との積層体が得られる。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法を用いることができる。
【００４８】
次に、金属マスク８１を介して、シリコン基板６０を除去するようにエッチングした後、金属マスク８１を除去する。これにより、図７（ｂ）に示すように、その長手方向の全域にわたって樹脂部７０で構成された弾性部２２、２３を形成することができる。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
【００４９】
この後、図７（ｃ）に示すように、シリコン部２１１上に金属膜を成膜し、光反射部２１３を形成する。これにより、樹脂部２１２と弾性部２２、２３と支持部２４とが一体的に形成された基体２が得られる。なお、ここで、シリコン基板６０に対しエッチングを行った後、金属マスク８１は除去してもよく、除去せずに残存させてもよい。金属マスク８１を除去しない場合、シリコン部２１１上に残存した金属マスク８１は光反射部２１３として用いることができる。
【００５０】
［Ａ２］次に、図８（ａ）に示すように、支持基板３を形成するための基板として、例えばシリコン基板６１を用意する。
そして、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板６１の一方の面（下面）に、開口部３１を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク８２を形成する。また、シリコン基板６１の他方の面（上面）に、凹部３０に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク８３を形成する。
【００５１】
次に、この金属マスク８３を介して、凹部３０に対応する深さまで貫通するようにシリコン基板６１をエッチングした後、金属マスク８３を除去する。次に、金属マスク８２を介してシリコン基板６１を貫通するまでエッチングをした後、金属マスク８２を除去する。これにより、図８（ｃ）に示すように、凹部３０および開口部３１が形成された支持基板３が得られる。
【００５２】
［Ａ３］次に、図８（ｄ）に示すように、前記工程［Ａ１］で得られた基体２と、前記工程［Ａ２］で得られた支持基板３とを例えば接着剤により接合し、アクチュエータ１を得る。
以上のようにして、第１実施形態のアクチュエータ１が製造される。
以上説明したようなアクチュエータ１は光反射部２１３を備えているため、例えば、光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどに適用することができる。
【００５３】
本発明にかかる光スキャナは、本発明にかかるアクチュエータ１と同様に、質量部と、光反射部と、支持部と、１対の弾性部と、駆動手段とを有している。このような光スキャナは、前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を変形させながら、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査するものである。また、光スキャナの駆動手段は、アクチュエータ１の駆動手段４と同様である。これにより、小型化を図りつつ、低速駆動を行うことのできる光スキャナを提供することができる。
【００５４】
このような光スキャナは、例えば、レーザープリンタ、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。
以上、本発明のアクチュエータについて、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１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。
【００５５】
また、前述した実施形態では、アクチュエータの中心を通り質量部や駆動部の回動軸線Ｘに直角な面に対しほぼ対称（左右対称）な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、渦巻き状をなすコイルについて説明したが、質量部を回動させるための磁界を発生させることができれば、特に限定されない。また、コイルの形状は、回動中心軸Ｘに対して、非対称でもよい。
【００５６】
また、前述した本実施形態では、弾性部が、その長手方向の全域にわたって、樹脂材料を主成分として構成されているものについて説明したが、弾性部のねじりバネ定数を低くすることができれば、これに限定されず、例えば、その長手方向の一部が樹脂を主材料として構成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、各連結部が１つの弾性部で構成されているものについて説明したが、質量部を回動させることができれば、これに限定されない。
【００５７】
また、各連結部における弾性部の数、配置、形状は任意である。例えば、
（１）平面視にて、回動中心軸を介して互いに対向するように設けられた１対の弾性部で構成されているものであってもよい。この場合には、例えば、各弾性部が、その長手方向の全域にわたって樹脂材料で構成されていてもよいし、いずれか一方の弾性部が、その長手方向の全域にわたって樹脂材料で構成されていてもよい。
（２）また、各連結部の弾性部が、その長手方向の途中で分岐しているものであってもよい。この場合、例えば、弾性部の一端から分岐部までをシリコンで構成し、分岐部か他端までを樹脂材料で構成してもよい。
（３）また、各連結部が、回動中心軸上に延在する第１の弾性部と、この中心軸部材を介して互いに対向する１対の第２の弾性部とを有していてもよい。この場合、例えば、第１の弾性部をシリコンで構成し、各第２の弾性部を樹脂材料で構成してもよい。
【００５８】
また、前述した実施形態では、１自由度振動系について説明したが、質量部を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、２自由度振動系であってもよい。具体的には、各連結部が、板状の駆動部と、前記駆動部と支持部とを連結する第１の弾性部と、前記駆動部と質量部とを連結する第２の弾性部とで構成されていてもよい。この場合には、樹脂材料を主成分として構成された樹脂部は、第１の弾性部および／または第２の弾性部に形成されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】駆動手段を説明するための図である。
【図４】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】挙動検知手段および半導体回路を説明するための図である。
【図６】本発明のアクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図７】本発明のアクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図８】本発明のアクチュエータの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６０】
１‥‥‥アクチュエータ  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥質量部  ２１１‥‥‥シリコン部  ２１２‥‥‥樹脂部  ２１３‥‥‥光反射部  ２２、２３‥‥‥連結部（弾性部）  ２４‥‥‥支持部  ３‥‥‥支持基板  ３０‥‥‥凹部（空間）  ３１‥‥‥開口部（逃げ部）  ３２、３３‥‥‥凸部  ４‥‥‥駆動手段  ４１、４２‥‥‥磁石（磁極）  ４３‥‥‥コイル  ４３１、４３２‥‥‥端子（電極）  ４４‥‥‥交流電源（電圧印加手段）  ５‥‥‥挙動検知手段  ５１‥‥‥応力検知素子  ５２‥‥‥増幅回路（半導体回路）  ５２１‥‥‥入力端子（電極）  ５２２‥‥‥出力端子（電極）  ６０、６１‥‥‥シリコン基板  ７０‥‥‥樹脂部（樹脂層）  ７１‥‥‥貫通穴  ８０、８１、８２、８３‥‥‥金属マスク  Ｘ‥‥‥回動中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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