(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができるアクチュエータを提供すること。【解決手段】本発明のアクチュエータ１は、第２の質量部２５の平面視にて、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに直角な方向における第２の弾性部２８、２９の片側に偏在しつつ、回動中心軸Ｘに沿って延在する長手形状をなすピエゾ抵抗素子４１、４２を有し、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化に基づいて、第２の質量部２５の挙動を検知する。【選択図】図１
2007326205.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、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、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、
前記挙動検出手段は、前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の弾性部上に設けられたピエゾ抵抗素子を備え、該ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて、前記質量部の回動中心軸に直角な方向における前記弾性部の片側に偏在しつつ、前記回動中心軸に沿って延在する長手形状をなしていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の一方の面側にて各前記弾性部上に設けられており、１対の前記ピエゾ抵抗素子は、互いに前記弾性部の異なる側に偏在しているとともに、差動増幅回路に接続されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
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、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、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、
前記挙動検出手段は、前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の弾性部上に設けられたピエゾ抵抗素子を備え、該ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて、前記質量部の回動中心軸に対し傾斜する方向に延在する長手形状をなしていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の一方の面側にて各前記弾性部上に設けられており、１対の前記ピエゾ抵抗素子は、互いの長手方向が前記回動中心軸に対し同方向に傾斜しているとともに、差動増幅回路に接続されている請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記挙動検知手段は、１対の抵抗素子を有し、該１対の抵抗素子は、前記１対の前記ピエゾ抵抗素子とともに、ブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路の出力を前記差動増幅回路で増幅するように構成されている請求項２または４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記１対の抵抗素子は、前記ピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件で、かつ、外力を受けない位置に設置されている請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記１対の抵抗素子は、前記支持部上に設けられている請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記制御手段は、前記差動増幅回路の出力値を、抵抗素子およびピエゾ抵抗素子のうちの少なくとも１つの素子の抵抗値を用いて補正し、その補正後の値に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御する請求項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】
各前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の回動中心軸方向における前記弾性体のほぼ全域に亘って設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
各前記ピエゾ抵抗素子は、その長手方向での前記質量部側の一端が前記質量部と前記弾性部との境界部によりも若干前記質量部側に位置している請求項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】
各前記弾性部は、第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する弾性変形可能な第１の弾性部と、前記質量部を第２の質量部としこれを前記第１の質量部に対して回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する弾性変形可能な第２の弾性部とを有し、前記駆動手段が、前記第１の弾性部を捩れ変形させながら前記第１の質量部を回動させ、これに伴い、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部を回動させるように構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記ピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部上に設けられている請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記質量部の平面視にて、前記弾性部の前記回動中心軸に直角な方向での長さをＡとし、前記ピエゾ抵抗素子の短手方向での長さをＢとしたときに、Ｂ／Ａは、０．５以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記質量部は、光反射部が設けられている請求項１ないし１３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーザープリンタやディスプレイ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、質量部を捩りバネにより支持した構造を有している。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、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】
特許文献１にかかるアクチュエータにあっては、直線状をなす捩りバネ上に、長手形状をなす歪ゲージが形成されている。そして、捩りバネを捩れ変形させながら質量部を回動させ、歪ゲージの抵抗値の変化量に基づき、質量部の回動角を検知する。このような検知結果に基づいて質量部を回動駆動することにより、質量部の挙動を所望のものとすることができる。特に、特許文献１では、捩りバネの幅方向での中央部のみに、歪ゲージをその長手方向を質量部の回動中心軸に沿うように設けている。また、このような歪みゲージは、その長手方向での両端部に電極を設けた比較的簡単な構成とすることができる。
しかしながら、特許文献１にかかるアクチュエータでは、捩りバネの幅方向での中央部のみに歪ゲージを設けているため、歪ゲージの抵抗値変化が小さく、検知精度が低くなってしまうという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１９２８０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、比較的簡単な構成で、高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができるアクチュエータ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、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、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、
前記挙動検出手段は、前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の弾性部上に設けられたピエゾ抵抗素子を備え、該ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて、前記質量部の回動中心軸に直角な方向における前記弾性部の片側に偏在しつつ、前記回動中心軸に沿って延在する長手形状をなしていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量を大きくすることができる。そのため、高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができる。その際、１つのピエゾ抵抗素子あたりの電極数を２つとし、比較的簡単な配線とすることができるため、アクチュエータの構成を比較的簡単なものとしつつ、質量部の挙動検知を実現することができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の一方の面側にて各前記弾性部上に設けられており、１対の前記ピエゾ抵抗素子は、互いに前記弾性部の異なる側に偏在しているとともに、差動増幅回路に接続されていることが好ましい。
これにより、質量部の回動に伴って、一方のピエゾ抵抗素子の抵抗値が増加し、他方のピエゾ抵抗素子の抵抗値が減少するように変化する。そのため、１対のピエゾ抵抗素子のそれぞれに電圧を印加すると、質量部の回動に伴って、一方のピエゾ抵抗素子に印加された電圧値が減少し、他方のピエゾ抵抗素子に印加された電圧値が増加する。したがって、これらの電圧値を差動増幅回路にて増幅することにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化として高精度に捉え、より高精度に質量部の挙動を検知することができる。
【０００９】
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、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、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、
前記挙動検出手段は、前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の弾性部上に設けられたピエゾ抵抗素子を備え、該ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、前記質量部の挙動を検知するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて、前記質量部の回動中心軸に対し傾斜する方向に延在する長手形状をなしていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量を大きくすることができる。そのため、高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができる。その際、１つのピエゾ抵抗素子あたりの電極数を２つとし、比較的簡単な配線とすることができるため、アクチュエータの構成を比較的簡単なものとしつつ、質量部の挙動検知を実現することができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の一方の面側にて各前記弾性部上に設けられており、１対の前記ピエゾ抵抗素子は、互いの長手方向が前記回動中心軸に対し同方向に傾斜しているとともに、差動増幅回路に接続されていることが好ましい。
これにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化として高精度に（高感度で）検知することができる。その結果、より高精度に質量部の挙動を検知することができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記挙動検知手段は、１対の抵抗素子を有し、該１対の抵抗素子は、前記１対の前記ピエゾ抵抗素子とともに、ブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路の出力を前記差動増幅回路で増幅するように構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化として高精度に（高感度で）検知することができる。
【００１３】
本発明のアクチュエータでは、前記１対の抵抗素子は、前記ピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件で、かつ、外力を受けない位置に設置されていることが好ましい。
これにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗値の温度依存性を補償して、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化としてより高精度に（高感度で）検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記１対の抵抗素子は、前記支持部上に設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータのパッケージングを優れたものとしつつ、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化としてより高精度に（高感度で）検知することができる。
【００１４】
本発明のアクチュエータでは、前記制御手段は、前記差動増幅回路の出力値を、抵抗素子およびピエゾ抵抗素子のうちの少なくとも１つの素子の抵抗値を用いて補正し、その補正後の値に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御することが好ましい。
これにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗値の温度依存性をより確実に補償して、ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を電圧値変化としてさらに高精度に（高感度で）検知することができる。また、ピエゾ抵抗素子や抵抗素子の抵抗値変化はアクチュエータの温度変化に応じたものとなる（すなわち、ピエゾ抵抗素子や抵抗素子が温度検知素子を兼ねる）ため、温度変化に伴う質量部の共振周波数の変動分に応じて差動増幅回路の出力値を補正して、質量部を所望の挙動とすることができる。
【００１５】
本発明のアクチュエータでは、各前記ピエゾ抵抗素子は、前記質量部の回動中心軸方向における前記弾性体のほぼ全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量の幅をさらに大きくして、質量部の挙動を極めて高感度に検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、各前記ピエゾ抵抗素子は、その長手方向での前記質量部側の一端が前記質量部と前記弾性部との境界部によりも若干前記質量部側に位置していることが好ましい。
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量の幅をさらに大きくして、質量部の挙動を極めて高感度に検知することができる。
【００１６】
本発明のアクチュエータでは、各前記弾性部は、第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する弾性変形可能な第１の弾性部と、前記質量部を第２の質量部としこれを前記第１の質量部に対して回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する弾性変形可能な第２の弾性部とを有し、前記駆動手段が、前記第１の弾性部を捩れ変形させながら前記第１の質量部を回動させ、これに伴い、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の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、駆動電圧を低減しつつ、質量部の振れ角を大きいものとすることができる。
【００１７】
本発明のアクチュエータでは、前記ピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部上に設けられていることが好ましい。
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量を大きくして、質量部の挙動を高精度に検知することができる。これは、一般に、第２の質量部の振れ角は第１の質量部の振れ角よりも大きく、また、第２の弾性部の捩れ変形量は第１の弾性部の捩れ変形量よりも大きいからである。
【００１８】
本発明のアクチュエータでは、前記質量部の平面視にて、前記弾性部の前記回動中心軸に直角な方向での長さをＡとし、前記ピエゾ抵抗素子の短手方向での長さをＢとしたときに、Ｂ／Ａは、０．５以下であることが好ましい。
これにより、質量部の回動に伴うピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量を大きくして、質量部の挙動を高精度に検知することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部は、光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータを光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光学デバイスに適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のアクチュエータ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、本発明のアクチュエータの第１実施形態を説明する。
図１は、本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す平面図、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１に示すアクチュエータの第２の質量部および第２の弾性部を示す部分拡大斜視図、図５は、図１に示すアクチュエータの制御系の概略構成を示す図、図６は、図１に示すアクチュエータの第２の弾性部に生じる歪を説明するための図、図７は、図１に示すアクチュエータにおける第２の質量部の挙動検出を説明するための図、図８は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、図９は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧として交流電圧を用いた場合における交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部のそれぞれの振幅との関係を示すグラフである。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中および図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００２０】
アクチュエータ１は、図１ないし図３に示すような２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。
基体２は、１対の第１の質量部（駆動部）２１、２２と、１対の支持部２３、２４と、第２の質量部（可動部）２５と、１対の第１の弾性部２６、２７と、１対の第２の弾性部２８、２９と、１対の電極３２、３３とを備えている。ここで、第１の質量部２１、２２と第１の弾性部２６、２７と第２の弾性部２８、２９とは、質量部である第２の質量部２５を支持部２３、２４に対し回動可能とするように、第２の質量部２５と支持部２３、２４とを連結する１対の弾性部である。
【００２１】
このようなアクチュエータ１にあっては、１対の電極３２、３３に電圧を印加することにより、１対の第１の弾性部２６、２７を捩れ変形させながら１対の第１の質量部２１、２２を回動させ、これに伴って、１対の第２の弾性部２８、２９を捩れ変形させながら第２の質量部２５を回動させる。このとき、１対の第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５は、それぞれ、図１に示す回動中心軸Ｘを中心にして回動する。
【００２２】
１対の第１の質量部２１、２２は、それぞれ、板状をなし、互いにほぼ同一寸法でほぼ同一形状をなしている。
また、第１の質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘに直角な方向での両端部（回動中心軸Ｘからの遠位側の両端部）には、櫛歯状をなす櫛歯状電極部２１１、２１２が設けられている。これと同様に、第１の質量部２２の平面視にて回動中心軸Ｘに直角な方向での両端部（回動中心軸Ｘからの遠位側の両端部）には、櫛歯状をなす櫛歯状電極部２２１、２２２が設けられている。
また、１対の第１の質量部２１、２２の間には、第２の質量部２５が設けられており、１対の第１の質量部２１、２２は、図１における平面視にて、第２の質量部２５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。
【００２３】
第２の質量部２５は、板状をなし、その板面に光反射部２５１が設けられている。これにより、アクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
このような第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５にあっては、第１の質量部２１、２２が第１の弾性部２６、２７を介して支持部２３、２４に接続され、第２の質量部２５が第２の弾性部２８、２９を介して第１の質量部２１、２２に接続されている。
【００２４】
第１の弾性部２６は、第１の質量部２１を支持部２３に対して回動可能とするように、第１の質量部２１と支持部２３とを連結している。これと同様に、第１の弾性部２７は、第１の質量部２２を支持部２４に対して回動可能とするように、第１の質量部２２と支持部２４とを連結している。
第２の弾性部２８は、第２の質量部２５を第１の質量部２１に対して回動可能とするように、第２の質量部２５と第１の質量部２１とを連結している。これと同様に、第２の弾性部２９は、第２の質量部２５を第１の質量部２２に対して回動可能とするように、第２の質量部２５と第１の質量部２２とを連結している。
【００２５】
各第１の弾性部２６、２７および各第２の弾性部２８、２９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、第１の質量部２１、２２が支持部２３、２４に対して、また、第２の質量部２５が第１の質量部２１、２２に対して回動可能となっている。
このように、基体２は、第１の質量部２１、２２と第１の弾性部２６、２７とで構成された第１の振動系と、第２の質量部２５と第２の弾性部２８、２９とで構成された第２の振動系とを有する。すなわち、基体２は、第１の振動系および第２の振動系からなる２自由度振動系を有する。
【００２６】
前述した第２の弾性部２８の上面には、その長手方向に沿ってピエゾ抵抗素子４１が設けられている。これと同様に、第２の弾性部２９の上面には、その長手方向に沿ってピエゾ抵抗素子４２が設けられている。
より具体的には、ピエゾ抵抗素子４１は、第２の質量部２５の平面視にて、回動中心軸Ｘに直角な方向における第２の弾性部２８の片側（電極３３側）に偏在しつつ、回動中心軸Ｘに沿って延在する長手形状をなしている。また、ピエゾ抵抗素子４１は、回動中心軸Ｘ方向における第２の弾性部２８のほぼ全域に亘って設けられている。このようなピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２８の捩れ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。
【００２７】
これと同様に、ピエゾ抵抗素子４２は、第２の質量部２５の平面視にて、回動中心軸Ｘに直角な方向における第２の弾性部２９の片側（電極３２側）に偏在しつつ、回動中心軸Ｘに沿って延在する長手形状をなしている。また、ピエゾ抵抗素子４１は、回動中心軸Ｘ方向における第２の弾性部２９のほぼ全域に亘って設けられている。このようなピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２９の捩れ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。
【００２８】
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２は、その抵抗値が第２の質量部２５の回動に伴って大きく変化する。そのため、これらピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量に基づいて、第２の質量部２５（質量部）の挙動を高精度に検知し、第２の質量部２５（質量部）の挙動を所望のものとすることができる。なお、第２の質量部２５の挙動検知に関しては、後に詳述する。
【００２９】
また、支持部２３の上面には、ピエゾ抵抗素子である抵抗素子４３が設けられている。これと同様に、支持部２４の上面には、ピエゾ抵抗素子である抵抗素子４４が設けられている。
この１対の抵抗素子４３、４４は、ピエゾ抵抗素子４１、４２の温度条件とほぼ同等の温度条件で、かつ、外力（第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５の回動による応力）を受けない位置に設置されている。
【００３０】
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４は、後述する検知回路１１のブリッジ回路１１１（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このような検知回路１１は、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化に応じた信号（電圧）を出力する。ここで、抵抗素子４３、４４は、ピエゾ抵抗素子４１、４２とほぼ同等の温度特性を有している。そのため、検知回路１１は、ピエゾ抵抗素子４１、４２の温度特性によらず、ピエゾ抵抗素子４１、４２の変形量に応じた信号（電圧）を安定して出力することができる。
【００３１】
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ボロンなどの不純物をドープしたシリコンで構成されている。より具体的には、例えば、基体２がｎ型のシリコンで構成されている場合、高濃度（例えば不純物濃度１．０×１０１８〜１．０×１０２０ｃｍ−３）で不純物を拡散させることで、ピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４を、それぞれ、ｐ＋型の拡散抵抗層として形成することができる。また、本実施形態では、図示しないが、図２にて基体２の上面のうちピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４以外の部分には、シリコン酸化膜などの絶縁層が形成され、この絶縁層上に各素子から検知回路１１への配線が形成されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗素子４１、４２を第２の弾性部２８、２９の一部として一体的に形成されているが、第２の弾性部２８、２９と別体として形成されていてもよい。また、抵抗素子４３、４４を支持部２３、２４の一部として一体的に形成されているが、支持部２３、２４と別体として形成されていてもよい。また、抵抗素子４３、４４としては、それぞれ、ピエゾ抵抗素子以外の抵抗素子を用いることもできる。
【００３３】
このような２自由度振動系は、基体２の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図２および図３にて上下方向で基体２の上部に位置している。換言すれば、基体２には、基体２の全体の厚さよりも薄い部分が形成されており、この薄い部分に異形孔が形成されることにより、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５と第１の弾性部２６、２７と第２の弾性部２８、２９とが形成されている。
【００３４】
本実施形態では、前記薄肉部の上面が支持部２３、２４の上面と同一面上に位置することにより、前記薄い部分の下方には、各質量部２１、２２、２５の回動のための空間（凹部）３０が形成されている。
このような基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４と、第１の弾性部２６、２７と、第２の弾性部２８、２９とが一体的に形成されている。
【００３５】
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４と、第１の弾性部２６、２７と、第２の弾性部２８、２９と、電極３２、３３とを形成したものであってもよい。その際、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２５と、支持部２３、２４の一部と、第１の弾性部２６、２７と、第２の弾性部２８、２９とが一体的となるように、これらを積層構造の基板の１つの層で構成するのが好ましい。
【００３６】
また、電極３２、３３は、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５と支持部２３、２４と第１の弾性部２６、２７と第２の弾性部２８、２９とに対し、離間している。これにより、電極３２、３３は、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５と支持部２３、２４と第１の弾性部２６、２７と第２の弾性部２８、２９に対し電気的に絶縁されている。
また、電極３２は、前述した第１の質量部２１の櫛歯状電極部２１１に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３２１と、第１の質量部２２の櫛歯状電極部２２１に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３２２とが形成されている。
【００３７】
これと同様に、電極３３は、前述した第１の質量部２１の櫛歯状電極部２１２に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３３１と、第１の質量部２２の櫛歯状電極部２２２に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３３２とが形成されている。
ここで、櫛歯状電極部２１１は、櫛歯状電極部３２１に対し、上下方向に初期変位しているのが好ましい。これと同様に、櫛歯状電極部２１２は櫛歯状電極部３３１に対し、櫛歯状電極部２２１は櫛歯状電極部３２２に対し、櫛歯状電極部２２２は櫛歯状電極部３３２に対し、上下方向に初期変位しているのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の回動駆動の開始を簡単にすることができる。
電極３２、３３は、後述する電源回路１２に接続されており、電極３２、３３に交流電圧（駆動電圧）を印加できるよう構成されている。
【００３８】
前述したような基体２に接合した支持基板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。
支持基板３の上面には、図２および図３に示すように、第２の質量部２５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、第２の質量部２５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全体の大型化を防止しつつ、第２の質量部２５の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００３９】
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（第２の質量部２５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、空間３０の深さが第２の質量部２５の振れ角（振幅）に対し大きい場合などには、逃げ部を設けなくともよい。
【００４０】
ここで、アクチュエータ１の制御系を説明する。
本実施形態にかかるアクチュエータ１は、図５に示すように、前述したピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４を含む検知回路１１（挙動検知手段）と、電極３２、３３に電圧を印加する電源回路１２と、検知回路１１の出力信号に応じて電源回路１２の駆動を制御する制御回路１３（制御手段）とを有している。
【００４１】
検知回路１１（挙動検知手段）は、ピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４で構成されたブリッジ回路１１１と、ブリッジ回路１１１の出力を増幅する差動増幅回路１１２（差動アンプ）とを有している。このように構成された検知回路１１は、ピエゾ抵抗素子４１、４２の歪み量（変形量）に応じた信号を出力するようになっている。すなわち、検知回路１１は、前述した第２の弾性部２８、２９上に設けられたピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化に基づいて、第２の質量部２５の挙動を検知するように構成されている。
【００４２】
電源回路１２は、駆動電圧として交流電圧を電極３２、３３に印加するように構成されている。ここで、電極３２、３３および電源回路１２は、第１の質量部２１、２２を回動駆動させる駆動手段を構成する。
制御回路１３は、検知回路１１の出力信号に基づき、電源回路１２の駆動を制御するように構成されている。より具体的には、制御回路１３は、差動増幅回路１１２の出力値を、抵抗素子４３、４４およびピエゾ抵抗素子４１、４２のうちの少なくとも１つの素子の抵抗値を用いて補正し、その補正後の値に基づいて、電源回路１２を制御するように構成されている。
【００４３】
以上のような構成のアクチュエータ１は、次のようにして駆動する。
すなわち、電極３２、３３に、例えば、正弦波（交流電圧）等を印加する。具体的には、例えば、第１の質量部２１、２２をアースしておき、電極３２に、図８（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、電極３３に、図８（ｂ）に示すような波形の電圧を印加する。すなわち、電極３２と電極３３とに交互に電圧を印加する。すると、電極３２と第１の質量部２１、２２との間（より具体的には、櫛歯状電極部３２１と櫛歯状電極部２１１との間、および、櫛歯状電極部３２２と櫛歯状電極部２２１との間）と、電極３３と第１の質量部２１、２２との間（より具体的には、櫛歯状電極部３３１と櫛歯状電極部２１２との間、および、櫛歯状電極部３３２と櫛歯状電極部２２２との間）とに交互に静電引力が生じる。
【００４４】
この静電気力により、第１の弾性部２６、２７を軸に（すなわち、回動中心軸Ｘまわりに）、支持基板３の板面（図１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
そして、この第１の質量部２１、２２の振動（駆動）に伴って、第２の弾性部２８、２９を介して連結されている第２の質量部２５も、第２の弾性部２８、２９を軸に（すなわち、回動中心軸Ｘまわりに）、支持基板３の板面（図１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
【００４５】
このとき、捩れ変形する第２の弾性部２８では、その幅方向（平面視にて回動中心軸Ｘに直角な方向）での端部にて主に、回動中心軸Ｘ方向での歪が生じる。これにより、ピエゾ抵抗素子４１、４２が引張応力または圧縮応力を受ける。以下、ピエゾ抵抗素子４１、４２に作用する圧縮応力および引張応力について、図６および図７に基づき詳細に説明する。なお、図６では、説明の便宜上、ピエゾ抵抗素子４１、４２の図示を省略している。
【００４６】
より具体的には、例えば、図６に示すように、非駆動状態にある第２の質量部２５を、第２の弾性部２８を捩れ変形させながら、回動中心軸Ｘを中心として回動させると、第２の弾性部２８の回動中心軸Ｘ方向での歪み量は、第２の弾性部２８の幅方向での中央部では極めて少なく、中央部よりも端部のほうが大きい。また、第２の弾性部２８の回動中心軸Ｘ方向での歪みは、第２の弾性部２８の幅方向での両端部で互いに反対方向になっている。また、第２の弾性部２８の幅方向での端部における回動中心軸Ｘ方向での歪み量は、第２の弾性部２８と第２の質量部２５との境界部付近で最大となる。
【００４７】
これと同様に、非駆動状態にある第２の質量部２５を、第２の弾性部２９を捩れ変形させながら、回動中心軸Ｘを中心として回動させると、第２の弾性部２９の回動中心軸Ｘ方向での歪み量は、第２の弾性部２９の幅方向での中央部では極めて少なく、中央部よりも端部のほうが大きい。また、第２の弾性部２９の回動中心軸Ｘ方向での歪みは、第２の弾性部２９の幅方向での両端部で互いに反対方向になっている。また、第２の弾性部２９の幅方向での端部における回動中心軸Ｘ方向での歪み量は、第２の弾性部２９と第２の質量部２５との境界部付近で最大となる。
【００４８】
前述したような第２の弾性部２８の幅方向での端部における回動中心軸Ｘ方向での歪みと、第２の弾性部２９の幅方向での端部における回動中心軸Ｘ方向での歪みとは、互いに反対方向となっている。
したがって、図７（ａ）に示すように第２の質量部２５が回動しているとき、第２の弾性部２８上に設けられたピエゾ抵抗素子４１の抵抗値と、第２の弾性部２９上に設けられたピエゾ抵抗素子４２の抵抗値とは、一方が増加し、他方が減少する。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示すように（図７（ａ）での回動方向と反対方向に）第２の質量部２５が回動しているとき、第２の弾性部２８上に設けられたピエゾ抵抗素子４１の抵抗値と、第２の弾性部２９上に設けられたピエゾ抵抗素子４２の抵抗値とは、前記一方が減少し、前記他方が増加する。すなわち、図７（ｂ）での抵抗値変化は、前述した図７（ａ）での抵抗値変化とは反対となる。
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化は、第２の弾性部２８の捩れ変形量（第２の質量部２５の回動量）に応じたものとなる。
【００５０】
このように第２の質量部２５の回動に伴ってピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値が変化すると、その変化量に応じて、図５に示す検知回路１１の出力信号（電圧値）も変化する。
すなわち、検知回路１１からの出力信号は、第２の質量部２５の挙動（例えば、回動角、振幅、振動数など）に対応したものとなる。
したがって、制御回路１３は、検知回路１１からの出力信号に基づき、電源回路１２の駆動を制御して、第２の質量部２５の挙動を所望のものとすることができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１は、前述したように、ピエゾ抵抗素子４１、４２が平面視にて回動中心軸Ｘからずれた位置に偏在しつつ回動中心軸Ｘに沿って延在する長手形状をなしているため、第２の質量部２５の回動に伴うピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量を大きくすることができる。そのため、高精度に第２の質量部２５の挙動を検知し、第２の質量部２５の挙動を所望のものとすることができる。その際、ピエゾ抵抗素子４１、４２の１つあたりの電極数を２つとし、比較的簡単な配線とすることができるため、アクチュエータ１の構成を比較的簡単なものとしつつ、質量部の挙動検知を実現することができる。
これに対し、仮に、ピエゾ抵抗素子４１（ピエゾ抵抗素子４２）を平面視にて第２の弾性部２８（第２の弾性部２９）の幅方向での中央部のみに設けると、前述したように回動軸線Ｘ方向での歪み量が極めて小さいため、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化が小さく、第２の質量部２５の挙動を高精度に検出することができない。
【００５２】
また、仮に、ピエゾ抵抗素子４１（ピエゾ抵抗素子４２）を平面視にて第２の弾性部２８（第２の弾性部２９）の長手方向での一部または全域にて幅方向での全域に設けると、ピエゾ抵抗素子４１（ピエゾ抵抗素子４２）の幅方向での両端部での応力が反対方向となり、その抵抗値変化が相殺されてしまうため、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化が小さく、第２の質量部２５の挙動を高精度に検出することができない。
【００５３】
特に、本実施形態では、１対のピエゾ抵抗素子４１、４２は、平面視にて回動中心軸Ｘに対して互いに異なる側に偏在しているとともに、差動増幅回路１１２に接続されているため、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を電圧値変化として高精度に（高感度で）検知することができる。その結果、より高精度に第２の質量部２５の挙動を検知することができる。本実施形態では、１対のピエゾ抵抗素子４１、４２と１対の抵抗素子４３、４４とでブリッジ回路１１１を構成し、ブリッジ回路１１１の出力を差動増幅回路１１２で増幅することで、検知回路１１の構成を比較的簡単なものとしている。
【００５４】
また、１対の抵抗素子４３、４４は、ピエゾ抵抗素子４１、４２の温度条件とほぼ同等の温度条件で、かつ、外力を受けない位置（第２の質量部２５の回動による応力を受けない位置、具体的には支持部２３、２４上）に設置されているため、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の温度依存性を補償して、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を電圧値変化としてより高精度に（高感度で）検知することができる。また、１対の抵抗素子４３、４４を支持部２３、２４上に設けているため、アクチュエータ１のパッケージングを優れたものとしつつ、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を電圧値変化としてより高精度に（高感度で）検知することができる。
【００５５】
また、制御回路１３は、差動増幅回路１１２の出力値を抵抗素子４３、４４またはピエゾ抵抗素子の抵抗値を用いて補正し、その補正後の値に基づいて、電源回路１２の駆動（駆動手段の駆動）を制御するため、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の温度依存性をより確実に補償して、ピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を電圧値変化としてさらに高精度に（高感度で）検知することができる。また、ピエゾ抵抗素子４１、４２や抵抗素子４３、４４の抵抗値変化はアクチュエータ１の温度変化に応じたものとなる（すなわち、ピエゾ抵抗素子４１、４２や抵抗素子４３、４４が温度検知素子を兼ねる）ため、温度変化に伴う第２の質量部２５の共振周波数の変動分に応じて差動増幅回路１１２の出力値を補正して、第２の質量部２５を所望の挙動とすることができる。
【００５６】
また、ピエゾ抵抗素子４１は回動中心軸Ｘ方向における第２の弾性部２８のほぼ全域に亘って設けられ、また、ピエゾ抵抗素子４２は回動中心軸Ｘ方向における第２の弾性部２９のほぼ全域に亘って設けられているため、第２の質量部２５の回動に伴うピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量の幅をさらに大きくして、第２の質量部２５の挙動を極めて高感度に検知することができる。
【００５７】
また、ピエゾ抵抗素子４１は、その長手方向での第２の質量部２５側の一端が第２の質量部２５と第２の弾性部２８との境界部によりも若干第２の質量部２５側に位置しているのが好ましい。これと同様に、ピエゾ抵抗素子４２は、その長手方向での第２の質量部２５側の一端が第２の質量部２５と第２の弾性部２９との境界部によりも若干第２の質量部２５側に位置しているのが好ましい。これにより、第２の質量部２５の回動に伴うピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量の幅をさらに大きくして、第２の質量部の挙動を極めて高感度に検知することができる。
【００５８】
また、平面視にて、第２の弾性部２８の回動中心軸Ｘに直角な方向での長さをＡとし、ピエゾ抵抗素子４１の短手方向での長さをＣとしたときに、Ｃ／Ａは、０．５以下である。また、第２の弾性部２９とピエゾ抵抗素子４２との関係も、第２の弾性部２８とピエゾ抵抗素子４１との関係と同様となっている。これにより、第２の質量部２５の回動に伴うピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量を大きくして、第２の質量部２５の挙動を高精度に検知することができる。
【００５９】
また、第１の質量部２１の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さ（最大長）をＬ１とし、第１の質量部２２の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さ（最大長）をＬ２とし、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さ（最大長）をＬ３としたとき、本実施形態では、第１の質量部２１、２２が、それぞれ独立して設けられているため、第２の質量部２５の大きさ（長さＬ３）にかかわらず、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２５とが干渉せず、Ｌ１およびＬ２を小さくすることができる。これにより、第１の質量部２１、２２の回転角度（振れ角）を大きくすることができ、その結果、第２の質量部２５の回転角度を大きくすることができる。
【００６０】
また、第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５の寸法は、それぞれ、Ｌ１＜Ｌ３かつＬ２＜Ｌ３なる関係を満足するよう設定されるのが好ましい。
前記関係を満たすことにより、Ｌ１およびＬ２をより小さくすることができ、第１の質量部２１、２２の回転角度をより大きくすることができ、第２の質量部２５の回転角度をさらに大きくすることができる。
この場合、第２の質量部２５の最大回転角度が、２０°以上となるように構成されるのが好ましい。
これらによって、第１の質量部２１、２２の低電圧駆動と、第２の質量部２５の大回転角度での振動（回動）とを実現することができる。
【００６１】
このため、このようなアクチュエータ１を、例えばレーザープリンタや、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の装置に用いられる光スキャナに適用した場合には、より容易に装置を小型化することができる。
なお、前述したように、本実施形態では、Ｌ１とＬ２とはほぼ等しく設定されているが、Ｌ１とＬ２とが異なっていてもよいことは言うまでもない。
【００６２】
ところで、このような質量部２１、２２、２５の振動系（２自由度振動系）では、第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５の振幅（振れ角）と、印加する交流電圧の周波数との間に、図９に示すような周波数特性が存在している。
すなわち、かかる振動系は、第１の質量部２１、２２の振幅と、第２の質量部２５の振幅とが大きくなる２つの共振周波数ｆｍ１［ｋＨｚ］、ｆｍ３［ｋＨｚ］（ただし、ｆｍ１＜ｆｍ３）と、第１の質量部２１、２２の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
【００６３】
この振動系では、電極３２、３３に印加する交流電圧の周波数Ｆが、２つの共振周波数のうち低いもの、すなわち、ｆｍ１とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振幅を抑制しつつ、第２の質量部２５の振れ角（回転角度）を大きくすることができる。
なお、本明細書中では、Ｆ［ｋＨｚ］とｆｍ１［ｋＨｚ］とがほぼ等しいとは、（ｆｍ１−１）≦Ｆ≦（ｆｍ１＋１）の条件を満足することを意味する。
【００６４】
第１の質量部２１、２２の平均厚さは、それぞれ、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第２の質量部２５の平均厚さは、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第１の弾性部２６、２７のばね定数ｋ１は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００６５】
一方、第２の弾性部２８、２９のばね定数ｋ２は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の振れ角をより大きくすることができる。
【００６６】
また、第１の弾性部２６、２７のばね定数ｋ１と第２の弾性部２８、２９のばね定数をｋ２とは、ｋ１＞ｋ２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
さらに、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントをＪ１とし、第２の質量部２５の慣性モーメントをＪ２としたとき、Ｊ１とＪ２とは、Ｊ１≦Ｊ２なる関係を満足することが好ましく、Ｊ１＜Ｊ２なる関係を満足することがより好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００６７】
ところで、第１の質量部２１、２２と第１の弾性部２６、２７とからなる第１の振動系の固有振動数ω１は、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントＪ１と、第１の弾性部２６、２７のばね定数ｋ１とにより、ω１＝（ｋ１／Ｊ１）１／２によって与えられる。一方、第２の質量部２５と第２の弾性部２８、２９とからなる第２の振動系の固有振動数ω２は、第２の質量部２５の慣性モーメントＪ２と、第２の弾性部２８、２９のばね定数ｋ２とにより、ω２＝（ｋ２／Ｊ２）１／２によって与えられる。
このようにして求められる第１の振動系の固有振動数ω１と第２の振動系の固有振動数ω２とは、ω１＞ω２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００６８】
以上のように２自由度振動系を有するアクチュエータ１は、駆動電圧を低減しつつ、第２の質量部２５の振れ角を大きいものとすることができる。特に、本実施形態のアクチュエータ１は、前述したような櫛歯状電極部２１１、２１２、２２１、２２２、３２１、３２２、３３１、３３２を用いて第１の質量部２１、２２を回動させるように構成されているので、平行平板型の電極を用いて第１の質量部２１、２２を回動するものに比し、第１の質量部２１、２２の回動角を大きくし、これに伴って、第２の質量部２５の回動角を大きくすることができる。
【００６９】
また、２自由度振動系を有するアクチュエータ１は、前述したように、一般に、第２の質量部２５の振れ角は第１の質量部２１、２２の振れ角よりも大きく、また、第２の弾性部２８、２９の捩れ変形量は第１の弾性部２６、２７の捩れ変形量よりも大きいため、ピエゾ抵抗素子４１、４２が第２の弾性部上に設けられていると、第２の質量部２５の回動に伴うピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量を大きくして、第２の質量部２５の挙動を高精度に検知することができる。
【００７０】
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１０、図１１は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータ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１０、図１１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００７１】
［Ａ１］  まず、図１０（ａ）に示すように、例えばシリコン基板５（ｎ型の単結晶シリコン基板）を用意する。
次に、シリコン基板５の一方の面に、図１０（ｂ）に示すように、支持部２３、２４と各質量部２１、２２、２５と各弾性部２６、２７、２８、２９と電極３２、３３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６を形成する。なお、このとき、金属マスク６は、図示しないが、支持部２３、２４に対応する部分と電極３２、３３に対応する部分とは互いに連結した形状とする。
そして、図１０（ｃ）に示すように、シリコン基板５の他方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って、空間３０の平面視形状と同様の形状をなす開口を有するレジストマスク７を形成する。なお、レジストマスク７の形成は、金属マスク６の形成よりも先に行ってもよい。
【００７２】
次に、このレジストマスク７を介して、シリコン基板５の前記他方の面をエッチングした後、レジストマスク７を除去する。これにより、図１０（ｄ）に示すように、空間３０の平面視に対応する領域に凹部５１が形成される。
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、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。
【００７３】
次に、金属マスク６を介して、シリコン基板５の前記一方の面側を、前記凹部５１に対応する部分が貫通するまでエッチングする。
そして、金属マスク６を除去した場合、この後、第２の質量部２５上に金属膜を成膜し、光反射部２５１を形成する。
なお、ここで、シリコン基板５に対しエッチングを行った後、金属マスク６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６を除去しない場合、第２の質量部２５上に残存した金属マスク６は光反射部２５１として用いることができる。
【００７４】
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。
また、支持部２３、２４および第２の弾性部２８、２９に対応する部分に、ボロンなどの不純物をドープして、ピエゾ抵抗素子４１、４２および抵抗素子４３、４４を形成する。
以上の工程により、図１０（ｅ）に示すように、支持部２３、２４と各質量部２１、２２、２５と各弾性部２６、２７、２８、２９と電極３２、３３が一体的に形成された構造体が得られる。なお、支持部２３、２４と電極３２、３３との間の部分を、後述する工程にて除去する。
【００７５】
［Ａ２］  次に、図１１（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９を用意する。
そして、シリコン基板９の一方の面に、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を形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板９の一方の面側をエッチングした後、金属マスクを除去し、図１１（ｂ）に示すように、開口部３１を形成する。すなわち、支持基板３が得られる。
【００７６】
［Ａ３］  次に、図１１（ｃ）に示すように、前記工程［Ａ１］で得られた構造体と、前記工程［Ａ２］で得られた支持基板３とを直接接合により接合した後に、前記構造体の支持部２３、２４と電極３２、３３との間の部分を除去して、アクチュエータ１を得る。なお、基体２と支持基板３との間に可動イオンを含む硼珪酸ガラスのようなガラスを介在させ、これらを陽極接合により接合してもよい。また、シリコン基板９に代えてガラス基板を用いて、基体２と支持基板３とを陽極接合により接合することもできる。
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。
【００７７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第２実施形態について説明する。
図１２は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図、図１３は、図１２に示すアクチュエータの第２の質量部および第２の弾性部を示す部分拡大斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１２中の紙面に対し手前側を「上」、紙面に対し奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」、図１２中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００７８】
以下、第２実施形態のアクチュエータについて、前述した第１実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態のアクチュエータは、図１２および図１３に示すように、ピエゾ抵抗素子４１、４２の配置が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
【００７９】
第２実施形態のアクチュエータでは、図１１および図１２に示すように、ピエゾ抵抗素子４１、４２がそれぞれその長手方向を回動中心軸Ｘに対し傾斜させるように配置されている。また、ピエゾ抵抗素子４１の長手方向と、ピエゾ抵抗素子４２の長手方向とは、互いにほぼ同方向となっている。
より具体的には、ピエゾ抵抗素子４１は、第２の質量部２５の平面視にて、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し傾斜する方向（すなわち第２の弾性部２８の対角線上）に延在する長手形状をなしている。このようなピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２８の捩れ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。
これと同様に、ピエゾ抵抗素子４２は、第２の質量部２５の平面視にて、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し傾斜する方向（すなわち第２の弾性部２９の対角線上）に延在する長手形状をなしている。このようなピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２９の捩れ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。
【００８０】
第２の弾性部２８、２９は、それぞれ、平面視で長方形をなしているが、その１対の対角線方向で引張応力または圧縮応力を生じる。したがって、前述したピエゾ抵抗素子４１、４２は、その抵抗値が第２の質量部２５の回動に伴って大きく変化する。そのため、これらピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値の変化量に基づいて、第２の質量部２５（質量部）の挙動を高精度に検知し、第２の質量部２５（質量部）の挙動を所望のものとすることができる。
以上説明したような第２実施形態のアクチュエータによっても、前述した第１実施形態のアクチュエータ１と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
上述したようなアクチュエータは、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
また、以上説明したようなアクチュエータは、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の光スキャナ、イメージング用ディスプレイ等に好適に適用することができる。
【００８２】
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。
例えば、前述した実施形態では、ピエゾ抵抗素子を１対有するアクチュエータを説明したが、ピエゾ抵抗素子は、１つであっても、３つ以上であってもよい。また、ピエゾ抵抗素子の設置位置は、前述した実施形態のものに限られず、第１の弾性部２６、２７や第１の質量部２１、２２上であってよい。また、複数のピエゾ抵抗素子を有する場合、複数のピエゾ抵抗素子は、平面視にて質量部（第２の質量部２５）に対し非対称に配置されていてもよい。
【００８３】
また、前述した実施形態では、２自由動振動系のアクチュエータ（すなわち、質量部として第１の質量部２１、２２および第２の質量部２５を有し、弾性部として第１の弾性部２６、２７および第２の弾性部２８、２９を有するもの）について説明したが、１自由度または３自由度以上の振動系のアクチュエータにも本発明を適用することができる。
また、前述した実施形態では、光反射部が第２の質量部の上面（支持基板とは逆側の面）に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。
【００８４】
また、前述した実施形態では静電駆動方式により駆動するものについて説明したが、これに限定されない。例えば、２自由度振動系を有するアクチュエータの駆動方式としては、第１の質量部を回動させ、これに伴い、第２の弾性部を捩れ変形させながら、第２の質量部を回動させることができるものであれば、前述したものに限定されず、例えば、圧電素子を用いた駆動方式や、磁力を用いた駆動方式などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態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１に示すアクチュエータの第２の質量部および第２の弾性部を示す部分拡大斜視図である。
【図５】図１に示すアクチュエータの制御系の概略構成を示す図である。
【図６】図１に示すアクチュエータの第２の弾性部に生じる歪を説明するための図である。
【図７】図１に示すアクチュエータにおける第２の質量部の挙動検出を説明するための図である。
【図８】図１に示すアクチュエータの駆動電圧の電圧波形の一例を示す図である。
【図９】図１に示すアクチュエータの駆動電圧として交流電圧を用いた場合における交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部のそれぞれの振幅との関係を示すグラフある。
【図１０】図１に示すアクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１に示すアクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図である。
【図１３】図１１に示すアクチュエータの第２の質量部および第２の弾性部を示す部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００８６】
１……アクチュエータ  １１……検知回路  １１１……ブリッジ回路  １１２……差動増幅回路  １２……電源回路  １３……制御回路  ２……基体  ２１、２２……第１の質量部  ２１１、２１２、２２１、２２２……櫛歯状電極部  ２３、２４……支持部  ２５……第２の質量部  ２５１……光反射部  ２６、２７……第１の弾性部  ２８、２９……第２の弾性部  ３……支持基板  ３０……空間  ３１……開口部  ３２、３３……電極  ３２１、３２２、３３１、３３２……櫛歯状電極部  ４１、４２……ピエゾ抵抗素子  ４３、４４……抵抗素子  ５……シリコン基板  ５１……凹部  ６……金属マスク  ７……レジストマスク  ９……シリコン基板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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