(57)【要約】【課題】小型で低価格を実現する光偏向器の静電型アクチュエータを提供する。【解決手段】半導体基板に、バネを介して支持される可動部と、該可動部を挟む位置に固定部を備え、前記可動部の先端部にはミラーと揺動軸、前記可動部の後部と前記固定部に電極を形成し、該電極にはそれぞれ複数の櫛歯を有する櫛歯部を設け、前記可動部が前記半導体基板の上面に沿って揺動軸を中心に揺動駆動する駆動手段とを備えた静電型アクチェータとする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に、バネを介して支持される可動部と、該可動部を挟む位置に固定部を備え、前記可動部の先端部にはミラーと揺動軸、前記可動部の後部と前記固定部には電極を形成し、前記可動部が前記半導体基板の上面に沿って揺動軸を中心に揺動駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする静電型アクチェータ。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記可動部の後部に形成した電極と、該電極と対向する部位に設けられた固定部の電極との間に静電気力を発生させる手段とを有することを特徴とする請求項１記載の静電型アクチェータ。
【請求項３】
前記可動部の電極は、可動部の先端部側から後部側に向かって前記固定部の電極との間隔が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の静電型アクチェータ。
【請求項４】
前記可動部の電極には、複数の櫛歯を有する第一櫛歯部が設けられ、前記可動部を挟む位置に形成した固定部の電極には前記第一櫛歯部と対向する位置に、前記第一櫛歯部の各櫛歯間に挿入される複数の櫛歯を有する第二、第三櫛歯部が設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の静電型アクチェータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザー光を偏向走査するレーザースキャナまたは可変光減衰器等に利用する光偏向器の静電型アクチェータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機、レーザービームプリンタ、バーコードリーダ等の光学機器の走査装置や、光ディスクのトラッキング制御装置の光偏向装置や、レーザー光をスキャニングして映像を投影する表示装置などには光偏向器が使用されている。
【０００３】
一般に、機械的に光偏向を行う光偏向器としては、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、揺動型反射鏡（ガルバノミラー）等があるが、ガルバノミラー型のものはポリゴンミラー型のものに比べて機構が小型化でき、又、最近の半導体プロセス技術ではシリコン基板を用いたプレーナー型ガルバノミラーの試作例なども報告されており、さらに小型化、軽量化、低コスト化が期待できる。
【０００４】
プレーナー型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転トルクが生じる。この回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸（可動コイル保持部材）に、前記指針の代わりにミラー（反射鏡）を設けて構成されるものである。小型のプレーナー型ガルバノミラーとして、半導体を使用したものが提案されている。（例えば特許文献１参照）
【０００５】
図１は従来技術によるプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。シリコン基板１に、平板状の可動板２と該可動板２をシリコン基板１に対して揺動可能に支持する対をなす捻り棒ばね３とが中抜き状態で一体形成されている。前記可動板２の上面には平面コイル４を設け、該可動板２の下面には反射ミラー（不図示）を設けてある（以下、プレーナー型ガルバノミラーチップと言う）。パターン１ａを形成してあるシリコン基板１をベース基板５に接着剤６で固定する。パターン１ａとベース基板５上の配線パターン５ａとはワイヤー７により接続し、該配線パターン５ａは外部入力されるコネクター８と接続している。
【０００６】
ベース基板５にはレーザーの入反射用の窓９と、プレーナー型ガルバノミラーの位置出し固定用ネジ穴１０、位置出し穴１１を各２箇所ずつ設けている。
【０００７】
可動板２の平面コイル４に磁界を作用させるための対をなす永久磁石１２を、角状に中抜き形成されたヨーク１３の内壁にそれぞれ接着剤６で固定し、該永久磁石１２をシリコン基板１に対して揺動可能に軸支する対をなす捻り棒ばね３を挟んだ位置に配置するようにヨーク１３をベース基板５の上面に接着剤６で固定している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１７５００５号公報（第４−５頁、図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光偏向器として、プレーナー型ガルバノミラーは一般的に電磁駆動方式が多く、ガルバノミラーチップ以外に磁界を作用させるための対をなす永久磁石、ヨーク、ベース基板等の構成部品が必要であり、光偏向器の小型化及び低価格化を実施しようとした場合は困難な状態となってしまっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
半導体基板に、バネを介して支持される可動部と、該可動部を挟む位置に固定部を備え、前記可動部の先端部にはミラーと揺動軸、前記可動部の後部と前記固定部には電極を形成し、前記可動部が前記半導体基板の上面に沿って揺動軸を中心に揺動駆動する駆動手段とを備えた静電型アクチェータとする。
【００１１】
前記駆動手段は、前記可動部の後部に形成した電極と、該電極と対向する部位に設けられた固定部の電極との間に静電気力を発生させる手段とを有する静電型アクチェータとする。
【００１２】
前記可動部の電極は、可動部の先端部側から後部側に向かって前記固定部の電極との間隔が大きくなるように構成されている静電型アクチェータとする。
【００１３】
前記可動部の電極には、複数の櫛歯を有する第一櫛歯部が設けられ、前記可動部を挟む位置に形成した固定部の電極には前記第一櫛歯部と対向する位置に、前記第一櫛歯部の各櫛歯間に挿入される複数の櫛歯を有する第二、第三櫛歯部が設けられている静電型アクチェータとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施形態を示す静電型アクチュエータの斜視図である。図３も本発明の実施形態を示す静電型アクチュエータであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。半導体製造技術により、絶縁層２１を上下からシリコン結晶層２２，２３で挟み込んで形成した半導体基板の上側シリコン結晶層２２に、固定部２４からバネ２５を介して支持される可動部２６と、該可動部２６を挟む位置に固定部２７，２８を形成し、前記可動部２６の先端部にはミラー２９と揺動軸３０が形成されている。前記可動部２６の後部と前記固定部２７，２８には電極３１，３２，３３が形成され、可動部２６後部の電極３１と対向する位置に固定部２７，２８の電極３２，３３が配置されている。固定部２４，２７，２８及び揺動軸３０は絶縁層２１を介して下側シリコン結晶層２３に固定され、該固定部２４，２７，２８及び揺動軸３０以外はエッチングにより絶縁層２１を除去してあり、前記下側シリコン結晶層２３の上面に沿って、可動部２６は揺動軸３０を軸中心として揺動駆動する。
【００１５】
前記可動部２６の後部は、可動部２６の揺動駆動時に、可動部２６後部の電極３１が固定部２７，２８の電極３２，３３へ接触するのを回避すると共に可能な限り揺動角を得るため、固定部２７，２８に挟まれ始める位置のギャップ３７より可動部２６後部の後端位置のギャップ３８の方を広くした形状に形成されている。
【００１６】
前記可動部２６の電極３１には複数の櫛歯を有する第一櫛歯部３４が設けられ、前記可動部２６を挟む位置に形成した固定部２７，２８の電極３２，３３には前記第一櫛歯部３４と対向する位置に、前記第一櫛歯部３４の各櫛歯間に挿入される複数の櫛歯を有する第二櫛歯部３５、第三櫛歯部３６が設けられている。電極３１，３２，３３に櫛歯を有することにより電極３１，３２，３３の表面積が大きくなるため、可動部２６と固定部２７，２８の電極３１，３２，３３間に大きな静電気力を得やすくなる。
【００１７】
図４は本発明による静電型アクチュエータの揺動駆動状態を示す図である。揺動駆動する手段として、可動部４１の後部に形成した電極４２と、該電極４２と対向する位置に設けられた固定部４３，４４の電極４５，４６との間に静電気力を発生させることにより、可動部４１が固定部４３，４４間に対して反発及び引き寄せられ、揺動軸４７を軸中心として揺動駆動する。可動部４１の揺動によって、可動部４１の先端部に形成されたミラー４８も同時に揺動し、光偏向器として機能する。該揺動駆動時における各電極４２，４５，４６に対して電荷を印加する方法は、固定部４３，４４の電極４５，４６にはそれぞれ−電荷と＋電荷を常時印加しておき、可動部４１の電極４２には可動部の揺動に合わせて＋と−電荷を切り替える。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の様な静電型アクチェータは、１個の構成部品で機能すると共に、半導体製造技術により小型化する製造手段が容易である為、光偏向器の低価格化及び小型化も実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図
【図２】本発明の実施形態を示す静電型アクチュエータの斜視図
【図３】本発明の実施形態を示す静電型アクチュエータであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明による静電型アクチュエータの揺動駆動状態を示す図
【符号の説明】
１  シリコン基板
１ａ  パターン
２  可動板
３  捻り棒ばね
４  平面コイル
５  ベース基板
５ａ  配線パターン
６  接着剤
７  ワイヤー
８  コネクター
９  窓
１０  ネジ穴
１１  位置出し穴
１２  永久磁石
１３  ヨーク
２１  絶縁層
２２  シリコン結晶層
２３  シリコン結晶層
２４  固定部
２５  バネ
２６  可動部
２７  固定部
２８  固定部
２９  ミラー
３０  揺動軸
３１  電極
３２  電極
３３  電極
３４  第一櫛歯部
３５  第二櫛歯部
３６  第三櫛歯部
３７  ギャップ
３８  ギャップ
４１  可動部
４２  電極
４３  固定部
４４  固定部
４５  電極
４６  電極
４７  揺動軸
４８  ミラー
【図１】
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【図２】
2004294959.tif 000004
【図３】
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【図４】
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