JP2007307662A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】、小型化を図りつつ、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、弾性部（第１の弾性部２６、２７、第２の弾性部２８、２９）を捩れ変形させながら、質量部（第１の質量部２１、２２、第２の質量部２５）を回動させるように構成されたものであって、第２の弾性部２８、２９は、その少なくとも一部に、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部２８１、２８２、２９１、２９２を備え、曲げ変形部２８１、２８２、２９１、２９２上に設けられたピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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
【解決手段】本発明のアクチュエータ１は、弾性部（第１の弾性部２６、２７、第２の弾性部２８、２９）を捩れ変形させながら、質量部（第１の質量部２１、２２、第２の質量部２５）を回動させるように構成されたものであって、第２の弾性部２８、２９は、その少なくとも一部に、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部２８１、２８２、２９１、２９２を備え、曲げ変形部２８１、２８２、２９１、２９２上に設けられたピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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
Description
本発明は、アクチュエータに関するものである。
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、質量部をその両側で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。
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、質量部をその両側で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。
特に、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その長手方向に沿って、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。このとき、歪ゲージの抵抗値の変化は捩りバネの捩れ変形に伴うせん断応力によるものである。
しかしながら、特許文献１にかかるアクチュエータでは、前述したように直線状をなす捩りバネ上に歪ゲージを設けているため、せん断応力を検出するタイプの歪ゲージを用いると、１つの歪ゲージにつき電極端子が４つとなり、配線が複雑になってしまい、捩れバネの幅を細く形成するのが難しくなる。その結果、デバイス全体の形状が大きくなってしまうことがある。
本発明の目的は、小型化を図りつつ、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。
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、少なくとも１つの質量部と、
前記質量部を回動可能とするように支持する少なくとも１つの弾性部と、
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、
前記弾性部は、その少なくとも一部に、前記質量部の回動中心軸に対し直角な方向成分をもって延在し、前記弾性部全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を備え、
前記挙動検知手段は、前記曲げ変形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いることを特徴とする。
これにより、弾性部の捩れ変形量に対する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、質量部の回動角が小さくても、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。その結果、挙動検知手段の検知精度や検知感度を向上させ、小型化を図りつつ、質量部の挙動を高精度に検知して、質量部の挙動を所望のものとすることができる。
本発明のアクチュエータは、少なくとも１つの質量部と、
前記質量部を回動可能とするように支持する少なくとも１つの弾性部と、
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、
前記弾性部は、その少なくとも一部に、前記質量部の回動中心軸に対し直角な方向成分をもって延在し、前記弾性部全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を備え、
前記挙動検知手段は、前記曲げ変形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いることを特徴とする。
これにより、弾性部の捩れ変形量に対する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、質量部の回動角が小さくても、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。その結果、挙動検知手段の検知精度や検知感度を向上させ、小型化を図りつつ、質量部の挙動を高精度に検知して、質量部の挙動を所望のものとすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部として、１対の第１の質量部と、該１対の質量部間に設けられた第２の質量部とを有するとともに、前記弾性部として、各前記第１の質量部を回動可能とするように支持する１対の第１の弾性部と、各前記第１の質量部と前記第２の質量部とを連結し、前記第２の質量部を回動可能とするように支持する１対の第２の弾性部とを有し、前記駆動手段の作動により、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、本発明を２自由度振動系のアクチュエータに適用することができる。
これにより、本発明を２自由度振動系のアクチュエータに適用することができる。
本発明のアクチュエータでは、各前記第１の質量部は、前記回動中心軸からの遠位側の両端部に、それぞれ、櫛歯状電極部が設けられ、前記駆動手段は、前記質量部の各前記櫛歯状電極部に間隙を隔てて噛み合うように、固定配置された櫛歯状電極部を備える電極を有し、前記電極の前記櫛歯状電極部と前記質量部の前記櫛歯状電極部との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記第１の質量部を回動させることが好ましい。
これにより、平行平板型の電極を用いて第１の質量部を回動するものに比し、第１の質量部の回動角を大きくし、これに伴って、第２の質量部の回動角を大きくすることができる。
これにより、平行平板型の電極を用いて第１の質量部を回動するものに比し、第１の質量部の回動角を大きくし、これに伴って、第２の質量部の回動角を大きくすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記曲げ変形部は、各前記第２の弾性部に設けられていることが好ましい。
２自由度振動系のアクチュエータは、一般に、第２の質量部の回動角が第１の質量部の回動角よりも大きく、第２の弾性部の変形量は第１の弾性部の変形量よりも大きい。そのため、第２の弾性部に曲げ変形部を設けると、ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量の幅を大きくすることができる。その結果、挙動検知手段の検知精度や検知感度をより優れたものとすることができる。
２自由度振動系のアクチュエータは、一般に、第２の質量部の回動角が第１の質量部の回動角よりも大きく、第２の弾性部の変形量は第１の弾性部の変形量よりも大きい。そのため、第２の弾性部に曲げ変形部を設けると、ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量の幅を大きくすることができる。その結果、挙動検知手段の検知精度や検知感度をより優れたものとすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記弾性部は、その途中から分岐した２つの分岐部を有し、各前記分岐部は、前記質量部の回動中心軸を介して対向する位置で前記質量部に接続されるとともに、前記分岐部の少なくとも一部が前記曲げ変形部を構成することが好ましい。
これにより、弾性部から質量部へ捩りモーメントが質量部の回動中心軸から離れた位置で伝達されるので、駆動時の弾性部の横断面形状の変化に伴う質量部の撓みを抑えるとともに、質量部の慣性力による撓みを抑えることができる。
これにより、弾性部から質量部へ捩りモーメントが質量部の回動中心軸から離れた位置で伝達されるので、駆動時の弾性部の横断面形状の変化に伴う質量部の撓みを抑えるとともに、質量部の慣性力による撓みを抑えることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記分岐部は、その途中に、前記弾性部から前記質量部に伝達される捩りモーメントを緩衝させる緩衝部を有していることが好ましい。
これにより、曲げ変形部の曲げ変形量を大きくするとともに、弾性部から質量部に伝達される捩りトルクを緩衝部で低減して、駆動時の分岐部の撓みに伴う質量部の撓みも抑えることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部は、前記弾性部の前記分岐部以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されていることが好ましい。
これにより、弾性部の捩れ変形に対する質量部の追従性を良好なものとしつつ、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
これにより、曲げ変形部の曲げ変形量を大きくするとともに、弾性部から質量部に伝達される捩りトルクを緩衝部で低減して、駆動時の分岐部の撓みに伴う質量部の撓みも抑えることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部は、前記弾性部の前記分岐部以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されていることが好ましい。
これにより、弾性部の捩れ変形に対する質量部の追従性を良好なものとしつつ、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部の横断面積は、前記弾性部の前記分岐部以外の部分の横断面積よりも小さいことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部は、複数回折れ曲がるように形成された折曲部であることが好ましい。
これにより、アクチュエータの製造時に、比較的簡単に、緩衝部を形成することができる。
これにより、比較的簡単な構成で、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記緩衝部は、複数回折れ曲がるように形成された折曲部であることが好ましい。
これにより、アクチュエータの製造時に、比較的簡単に、緩衝部を形成することができる。
本発明のアクチュエータでは、各前記分岐部は、前記質量部の前記回動中心軸と該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側の部分に接続されていることが好ましい。
これにより、より確実に、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
これにより、より確実に、駆動時における質量部の撓みを大幅に低減することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記弾性部は、その途中に、複数回折れ曲がるように形成された折曲部を有し、該折曲部の少なくとも一部が前記曲げ変形部を構成することが好ましい。
これにより、弾性部の長さを抑えつつ、弾性部のバネ定数を小さくすることができる。その結果、質量部の回動角を大きくして、質量部の挙動を所望のものとすることができる。
これにより、弾性部の長さを抑えつつ、弾性部のバネ定数を小さくすることができる。その結果、質量部の回動角を大きくして、質量部の挙動を所望のものとすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記ピエゾ抵抗素子は、前記曲げ変形部の部分のうち、前記質量部の回動に伴う曲げ変形量の最も大きい部分上に設けられていることが好ましい。
これにより、弾性部の変形量や質量部の回動角に対するピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量をより大きくして、挙動検知手段の検知精度や検知感度を向上させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部には、光反射性を有する光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに適用することができる。
これにより、弾性部の変形量や質量部の回動角に対するピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化量をより大きくして、挙動検知手段の検知精度や検知感度を向上させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記質量部には、光反射性を有する光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに適用することができる。
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７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８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。
＜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７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８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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明にかかるアクチュエータ１では、第２の弾性部２８は、その途中から分岐した２つの分岐部２８１、２８２を有している。これと同様に、第２の弾性部２９は、その途中から分岐した２つの分岐部２９１、２９２を有している。
このような各分岐部２８１、２８２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するもの（曲げ変形部）である。これと同様に、各分岐部２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するもの（曲げ変形部）である。
このような各分岐部２８１、２８２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するもの（曲げ変形部）である。これと同様に、各分岐部２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するもの（曲げ変形部）である。
各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘを介して対向する位置で第２の質量部２５に接続されている。より具体的には、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘと該回動中心軸Ｘからの遠位端との中間点より前記遠位端側で、第２の質量部２５に接続されている。
各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、図４に示すように、その途中に弾性部２８の他の部分よりも肉薄な肉薄部を有し、この肉薄部が、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５に伝達される捩りトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。
すなわち、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、その途中に、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５に伝達される捩りトルクを緩衝させる緩衝部を有する。この緩衝部は、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されている。
各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、図４に示すように、その途中に弾性部２８の他の部分よりも肉薄な肉薄部を有し、この肉薄部が、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５に伝達される捩りトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。
すなわち、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、その途中に、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５に伝達される捩りトルクを緩衝させる緩衝部を有する。この緩衝部は、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されている。
本実施形態では、このように、緩衝部（肉薄部）の厚さは、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の厚さよりも小さくなっているが、緩衝部（肉薄部）の幅は第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の幅とほぼ同じになっている。
これにより、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積よりも小さくなっている。なお、前述したような機能を有する緩衝部を分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の途中に設ける場合、緩衝部（肉薄部）の幅と、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の幅とは、異なっていてもよい。
これにより、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積よりも小さくなっている。なお、前述したような機能を有する緩衝部を分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の途中に設ける場合、緩衝部（肉薄部）の幅と、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の幅とは、異なっていてもよい。
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。
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。
前述した第２の弾性部２８において、分岐部２８１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、分岐部２８２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、分岐部２９１の上面には、その長手方向に沿ってピエゾ抵抗素子４３が設けられ、分岐部２９２の上面には、その長手方向に沿ってピエゾ抵抗素子４４が設けられている。
すなわち、各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、前述した曲げ変形部上に設けられている。
すなわち、各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、前述した曲げ変形部上に設けられている。
各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、前記曲げ変形部の部分のうち、第２の質量部２５の回動に伴う曲げ変形量の最も大きい部分上に設けられている。より具体的には、各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の長手方向（回動中心軸Ｘに直角な方向）でのほぼ中央部の上面に設けられている。
ピエゾ抵抗素子４１、４２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、また、ピエゾ抵抗素子４３、４４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。
ピエゾ抵抗素子４１、４２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、また、ピエゾ抵抗素子４３、４４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。
より具体的には、ピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２８の捩れ変形に伴う分岐部２８１の曲げ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。また、ピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２８の捩れ変形に伴う分岐部２８２の曲げ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。また、ピエゾ抵抗素子４３は、第２の弾性部２９の捩れ変形に伴う分岐部２９１の曲げ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。また、ピエゾ抵抗素子４４は、第２の弾性部２９の捩れ変形に伴う分岐部２９２の曲げ変形により、引張応力または圧縮応力を受ける。
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、後述するようにブリッジ回路（ホイーストンブリッジ回路）である検知回路１１を構成している。このようなピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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。
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４のそれぞれの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、不純物をドープしたシリコンを用いることができる。
なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４を分岐部２８１、２８２、２９１、２９２上に別体として形成しているが、分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の一部として一体的に形成されていてもよい。
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４のそれぞれの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、不純物をドープしたシリコンを用いることができる。
なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４を分岐部２８１、２８２、２９１、２９２上に別体として形成しているが、分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の一部として一体的に形成されていてもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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、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。
検知回路１１（挙動検知手段）は、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４で構成されたホイートストンブリッジ回路１１１と、ホイートストンブリッジ回路１１１の出力を増幅する作動アンプ１１２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、４３、４４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、前述した曲げ変形部（分岐部２８１、２８２、２９１、２９２）上に設けられたピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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。
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。
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。
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７（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、電極３３に、図７（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。
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７（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、電極３３に、図７（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。
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。
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。
このとき、分岐部２８１、２８２が第２の弾性部２８の捩れ変形により主として曲げ変形し、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、また、分岐部２９１、２９２が第２の弾性部２９の捩れ変形により主として曲げ変形し、これにより、ピエゾ抵抗素子４３、４４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に基づき詳細に説明する。なお、ピエゾ抵抗素子４３、４４に作用する圧縮応力および引張応力については、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と同様である。
より具体的には、例えば、図６（ａ）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の分岐部２８１、２８２は、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示すように、回動中心軸Ｘを中心として略Ｓ字状に撓む。
したがって、図６（ｂ）に示すように第２の質量部２５が回動しているとき、分岐部２８１の上面には圧縮応力が生じ、分岐部２８２の上面には引張応力が生じる。そのため、分岐部２８１上に設けられたピエゾ抵抗素子４１の抵抗値と、分岐部２８２上に設けられたピエゾ抵抗素子４２の抵抗値とのうち、一方が増加し、他方が減少する。
したがって、図６（ｂ）に示すように第２の質量部２５が回動しているとき、分岐部２８１の上面には圧縮応力が生じ、分岐部２８２の上面には引張応力が生じる。そのため、分岐部２８１上に設けられたピエゾ抵抗素子４１の抵抗値と、分岐部２８２上に設けられたピエゾ抵抗素子４２の抵抗値とのうち、一方が増加し、他方が減少する。
また、図６（ｃ）に示すように第２の質量部２５が回動しているとき、分岐部２８１の上面には引張応力が生じ、分岐部２８２の上面には圧縮応力が生じる。そのため、分岐部２８１上に設けられたピエゾ抵抗素子４１の抵抗値と、分岐部２８２上に設けられたピエゾ抵抗素子４２の抵抗値とのうち、前記一方が減少し、前記他方が増加する。
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（より具体的には、分岐部２８１、２８２の曲げ変形量）に応じたものとなる。
これと同様に、ピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値の変化は、第２の弾性部２９の捩れ変形量（より具体的には、分岐部２９１、２９２の曲げ変形量）に応じたものとなる。
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（より具体的には、分岐部２８１、２８２の曲げ変形量）に応じたものとなる。
これと同様に、ピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値の変化は、第２の弾性部２９の捩れ変形量（より具体的には、分岐部２９１、２９２の曲げ変形量）に応じたものとなる。
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、４３、４４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。
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。
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１は、前述したような曲げ変形部（分岐部２８１、２８２、２９１、２９２）上に設けられたピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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ので、第２の弾性部２８、２９の捩れ変形量に対するピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量を大きくすることができる。そのため、第２の質量部２５の回動角が小さくても、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量を大きくすることができる。その結果、小型化を図りつつ（配線の複雑なピエゾ抵抗素子を用いなくても）、第２の質量部２５の挙動検知の精度や感度を向上させ、第２の質量部２５の挙動を高精度に検知して、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。
特に、各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、前述した曲げ変形部の部分のうち、第２の質量部２５の回動に伴う曲げ変形量の最も大きい部分上に設けられているので、第２の弾性部２８、２９の変形量や第２の質量部２５の回動角に対するピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量をより大きくして、第２の質量部２５の挙動検知の精度や感度を向上させることができる。
また、前述したような曲げ変形部は、各第２の弾性部２８、２９に設けられているので、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量の幅を大きくすることができる。その結果、第２の質量部２５の挙動検知の精度や感度をより優れたものとすることができる。これは、２自由度振動系のアクチュエータが、一般に、第２の質量部２５の回動角が第１の質量部２１、２２の回動角よりも大きく、また、第２の弾性部２８、２９の変形量が第１の弾性部２６、２７の変形量よりも大きいからである。
また、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。
ここで、本実施形態では、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５へ捩りトルクが第２の質量部２５の回動中心軸Ｘから離れた位置で伝達されるので、駆動時の第２の弾性部２８、２９の横断面形状の変化に伴う第２の質量部２５の撓みを抑えるとともに、第２の質量部２５の慣性力による撓みを抑えることができる。その際、第２の弾性部２８、２９から第２の質量部２５に伝達される捩りモーメントを分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の緩衝部で低減して、駆動時の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の撓みに伴う第２の質量部２５の撓みも抑えることができる。その結果、第２の質量部２５の撓みを大幅に低減して、第２の質量部２５の駆動時における平滑性を極めて高いものとすることができる。
したがって、アクチュエータ１にあっては、第２の質量部２５の振れ角を大きくしたり、第２の質量部２５の厚さを小さくしたりしても、第２の質量部２５の撓みを抑えて、高精度に駆動を行うことができる。
特に、本実施形態では、緩衝部（肉薄部）の厚さが、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の厚さよりも小さくなっているので、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
特に、本実施形態では、緩衝部（肉薄部）の厚さが、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の厚さよりも小さくなっているので、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
また、緩衝部（肉薄部）の横断面積が、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積よりも小さくなっているので、この点でも、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
その際、緩衝部の横断面積をＡとし、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積をＢとしたとき、１／４＜Ａ／Ｂ＜１の関係を満たすのが好ましく、１／４＜Ａ／Ｂ＜１／２の関係を満たすのがより好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、かつ、より確実に、駆動時における第２の質量部２５の撓みを低減することができる。
その際、緩衝部の横断面積をＡとし、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分の横断面積をＢとしたとき、１／４＜Ａ／Ｂ＜１の関係を満たすのが好ましく、１／４＜Ａ／Ｂ＜１／２の関係を満たすのがより好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、かつ、より確実に、駆動時における第２の質量部２５の撓みを低減することができる。
また、前述した緩衝部は、第２の弾性部２８、２９の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されているので、第２の弾性部２８、２９の捩れ変形に対する第２の質量部２５の追従性（応答性）を良好なものとしつつ、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
また、各分岐部２８１、２８２、２９１、２９２は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘと該回動中心軸Ｘからの遠位端との中間点より前記遠位端側で、第２の質量部２５に接続されているので、より確実に、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。
また、第２の弾性部２８、２９は、第２の質量部２５を介して、その両側に１対設けられ、１対の第２の弾性部２８、２９がそれぞれ分岐部を有しているので、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減するとともに、第２の質量部２５をより高精度に駆動することができる。
また、第２の弾性部２８、２９は、第２の質量部２５を介して、その両側に１対設けられ、１対の第２の弾性部２８、２９がそれぞれ分岐部を有しているので、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減するとともに、第２の質量部２５をより高精度に駆動することができる。
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での長さを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。
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。
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。
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。
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。
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８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***振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
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***振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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９、図１０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９、図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［Ａ１］ まず、図９（ａ）に示すように、例えばシリコン基板５を用意する。
次に、シリコン基板５の一方の面に、図９（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９（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。
図９、図１０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９、図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［Ａ１］ まず、図９（ａ）に示すように、例えばシリコン基板５を用意する。
次に、シリコン基板５の一方の面に、図９（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９（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。
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９（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。
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。
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、シリコン基板５の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の肉薄部に対応する部分をシリコン基板５の前記他方の面側からエッチングやレーザー加工等により肉薄化する。
そして、シリコン基板５の分岐部２８１、２８２、２９１、２９２の肉薄部に対応する部分をシリコン基板５の前記他方の面側からエッチングやレーザー加工等により肉薄化する。
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。
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。
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。
以上の工程により、図９（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。
以上の工程により、図９（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。
［Ａ２］ 次に、図１０（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１０（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。
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１０（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。
［Ａ３］ 次に、図１０（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。
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。
＜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１１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１２は、図９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１１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。
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１１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１２は、図９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１１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。
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１Ａは、図１１および図１２に示すように、第２の弾性部２８、２９に代えて第２の弾性部２８Ａ、２９Ａを有していて、第２の弾性部の構成が異なるとともに、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、図１１および図１２に示すように、第２の弾性部２８、２９に代えて第２の弾性部２８Ａ、２９Ａを有していて、第２の弾性部の構成が異なるとともに、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４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。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、図１１に示すように、２自由度振動系を有する基体２Ａを有しており、その基体２Ａにおいて、第２の弾性部２８Ａは、その途中から分岐した２つの分岐部２８１Ａ、２８２Ａを有している。これと同様に、第２の弾性部２９Ａは、その途中から分岐した２つの分岐部２９１Ａ、２９２Ａを有している。
各分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａは、その途中に、図１１での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部を有している。
このような折曲部の一部は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を構成する。
各分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａは、その途中に、図１１での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部を有している。
このような折曲部の一部は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を構成する。
また、この折曲部は、第２の弾性部２８Ａ、２９Ａから第２の質量部２５に伝達される捩りトルクを緩衝させる緩衝部を構成する。このような緩衝部によっても、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。また、このような折曲部（緩衝部）は、アクチュエータの製造時に、比較的簡単に形成することができる。
特に、このような緩衝部は、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。また、このような場合、アクチュエータの製造時において、前述した第１実施形態のような肉薄化を必要とせずに緩衝部を形成することができるので、アクチュエータの製造工程をより簡略化することができる。なお、分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａの緩衝部を、前述した第１実施形態のように肉薄化してもよい。この場合、第２の弾性部２８Ａ、２９Ａから第２の質量部２５に伝達される捩りトルクをより効果的に緩衝させることができる。
特に、このような緩衝部は、比較的簡単な構成で、駆動時における第２の質量部２５の撓みを大幅に低減することができる。また、このような場合、アクチュエータの製造時において、前述した第１実施形態のような肉薄化を必要とせずに緩衝部を形成することができるので、アクチュエータの製造工程をより簡略化することができる。なお、分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａの緩衝部を、前述した第１実施形態のように肉薄化してもよい。この場合、第２の弾性部２８Ａ、２９Ａから第２の質量部２５に伝達される捩りトルクをより効果的に緩衝させることができる。
なお、本実施形態では、分岐部を矩形に複数回折り曲げて緩衝部を構成した場合について説明したが、緩衝部を構成することができれば、これに限定されず、緩衝部を構成する分岐部の折り曲げ形状は任意である。また、本実施形態では、第２の質量部２５の板面にほぼ平行な面上で分岐部が複数回折り曲げられているが、これに限定されず、例えば、第２の質量部２５の板面に直角な面上で分岐部が複数回折り曲げられていてもよい。
このような分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａ上に、対応するピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４が設けられている。
より具体的に説明すると、本実施形態では、分岐部２８１Ａの回動中心軸Ｘに直角な方向成分をもって延びる部分のうち、最も回動中心軸Ｘに近い部分にピエゾ抵抗素子４１が取り付けられている。
より具体的に説明すると、本実施形態では、分岐部２８１Ａの回動中心軸Ｘに直角な方向成分をもって延びる部分のうち、最も回動中心軸Ｘに近い部分にピエゾ抵抗素子４１が取り付けられている。
これと同様に、分岐部２８２Ａの回動中心軸Ｘに直角な方向成分をもって延びる部分のうち、最も回動中心軸Ｘに近い部分にピエゾ抵抗素子４２が取り付けられている。また、分岐部２９１Ａの回動中心軸Ｘに直角な方向成分をもって延びる部分のうち、最も回動中心軸Ｘに近い部分にピエゾ抵抗素子４３が取り付けられている。また、分岐部２９２Ａの回動中心軸Ｘに直角な方向成分をもって延びる部分のうち、最も回動中心軸Ｘに近い部分にピエゾ抵抗素子４４が取り付けられている。
このような分岐部２８１Ａ、２８２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａは、第２の弾性部２８、２９が捩れ変形する際に、回動中心軸Ｘに近い側ほど変形量が大きいため、前記近い部分にピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４を取り付けることにより、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量の幅を大きくし、第２の質量部２５の挙動の検知精度を向上させることができる。すなわち、第２の弾性部２８、２９の変形量や第２の質量部２５の回動角に対するピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量をより大きくして、第２の質量部２５の挙動検知の精度や感度を向上させることができる。
以上説明したような第２実施形態のアクチュエータ１Ａ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。
以上説明したような第２実施形態のアクチュエータ１Ａ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。
＜第３実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第３実施形態について説明する。
図１３は、本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す平面図、図１４は、図１３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１３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１４中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
次に、本発明のアクチュエータの第３実施形態について説明する。
図１３は、本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す平面図、図１４は、図１３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１３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１４中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第３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３実施形態のアクチュエータ１Ｂは、１自由度振動系のアクチュエータである以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
第３実施形態のアクチュエータ１Ｂは、１自由度振動系のアクチュエータである以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
図１３及び図１４に示すアクチュエータ１Ｂは、第１の質量部２１、２２に対し第２の質量部２５を回動可能とするように、第１の質量部２１と第２の質量部２５とを連結する第２の弾性部２８Ｂ、および、第１の質量部２２と第２の質量部２５とを連結する第２の弾性部２９Ｂを備えている。
第２の弾性部２８Ｂは、その途中に、図１３での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部２８１Ｂを有している。これと同様に、第２の弾性部２９Ｂは、その途中に、図１３での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部２９１Ｂを有している。このような折曲部２８１Ｂ、２９１Ｂの一部は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を構成する。
第２の弾性部２８Ｂは、その途中に、図１３での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部２８１Ｂを有している。これと同様に、第２の弾性部２９Ｂは、その途中に、図１３での平面視にて、矩形に複数回折れ曲がった折曲部２９１Ｂを有している。このような折曲部２８１Ｂ、２９１Ｂの一部は、第２の質量部２５の回動中心軸Ｘに対し直角な方向成分をもって延在し、第２の弾性部２８、２９全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を構成する。
このような折曲部２８１Ｂ、２９１Ｂを設けると、第２の弾性部２８、２９の長さを抑えつつ、第２の弾性部２８、２９のバネ定数を小さくすることができる。その結果、構造全体のサイズを小さくすることができる。
そして、第２の弾性部２８Ｂの折曲部２８１Ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子４１が設けられ、折曲部２８１Ｂの下面には、ピエゾ抵抗素子４２が設けられている。これと同様に、第２の弾性部２９Ｂの折曲部２９１Ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子４３が設けられ、折曲部２９１Ｂの下面には、ピエゾ抵抗素子４４が設けられている。
そして、第２の弾性部２８Ｂの折曲部２８１Ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子４１が設けられ、折曲部２８１Ｂの下面には、ピエゾ抵抗素子４２が設けられている。これと同様に、第２の弾性部２９Ｂの折曲部２９１Ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子４３が設けられ、折曲部２９１Ｂの下面には、ピエゾ抵抗素子４４が設けられている。
特に、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、前述した曲げ変形部の部分のうち、第２の質量部２５の回動に伴う曲げ変形量の最も大きい部分上に設けられている。より具体的には、ピエゾ抵抗素子４１、４２は、折曲部２８１Ｂの回動中心軸Ｘ付近に設けられ、ピエゾ抵抗素子４３、４４は、折曲部２９１Ｂの回動中心軸Ｘ付近に設けられている。これにより、第２の弾性部２８、２９の変形量や第２の質量部２５の回動角に対するピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の抵抗値の変化量をより大きくして、第２の質量部２５の挙動検知の精度や感度を向上させることができる。
以上説明したような第３実施形態のアクチュエータ１Ｂによっても、前述した第１実施形態のアクチュエータ１Ｂと同様の効果を得ることができる。
上述したようなアクチュエータ１〜１Ｂ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。
以上説明したようなアクチュエータ１〜１Ｂ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。
上述したようなアクチュエータ１〜１Ｂ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。
以上説明したようなアクチュエータ１〜１Ｂ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。
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。
また、曲げ変形部は、弾性部全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するものであれば、前述した実施形態に限定されず、形状、位置、大きさ等は任意である。例えば、前述した実施形態において、曲げ変形部を第１の弾性部２６、２７に設けてもよい。
また、曲げ変形部は、弾性部全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形するものであれば、前述した実施形態に限定されず、形状、位置、大きさ等は任意である。例えば、前述した実施形態において、曲げ変形部を第１の弾性部２６、２７に設けてもよい。
また、前述した第１〜３実施形態では、第１の弾性部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。
また、前述した第１〜３実施形態では、第２の弾性部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。
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、前述した第１〜３実施形態では、第２の弾性部を１対有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、２対以上であってもよい。
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。
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。
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。
１、１Ａ、１Ｂ……アクチュエータ １１……検知回路 １１１……ホイートストンブリッジ回路 １１２……作動アンプ １２……電源回路 １３……制御回路 ２、２Ａ、２Ｂ……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、２８Ａ、２８Ｂ、２９、２９Ａ、２９Ｂ……第２の弾性部 ２８１、２８１Ａ、２８２、２８２Ａ、２９１、２９１Ａ、２９２、２９２Ａ……分岐部 ２８１Ｂ、２９１Ｂ……折曲部 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、４３、４４……ピエゾ抵抗素子 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
Claims (13)
- 少なくとも１つの質量部と、
前記質量部を回動可能とするように支持する少なくとも１つの弾性部と、
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、
前記弾性部は、その少なくとも一部に、前記質量部の回動中心軸に対し直角な方向成分をもって延在し、前記弾性部全体の捩れ変形に伴って主として曲げ変形する曲げ変形部を備え、
前記挙動検知手段は、前記曲げ変形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いることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記質量部として、１対の第１の質量部と、該１対の質量部間に設けられた第２の質量部とを有するとともに、前記弾性部として、各前記第１の質量部を回動可能とするように支持する１対の第１の弾性部と、各前記第１の質量部と前記第２の質量部とを連結し、前記第２の質量部を回動可能とするように支持する１対の第２の弾性部とを有し、前記駆動手段の作動により、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に記載のアクチュエータ。
- 各前記第１の質量部は、前記回動中心軸からの遠位側の両端部に、それぞれ、櫛歯状電極部が設けられ、前記駆動手段は、前記質量部の各前記櫛歯状電極部に間隙を隔てて噛み合うように、固定配置された櫛歯状電極部を備える電極を有し、前記電極の前記櫛歯状電極部と前記質量部の前記櫛歯状電極部との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記第１の質量部を回動させる請求項２に記載のアクチュエータ。
- 前記曲げ変形部は、各前記第２の弾性部に設けられている請求項２または３に記載のアクチュエータ。
- 前記弾性部は、その途中から分岐した２つの分岐部を有し、各前記分岐部は、前記質量部の回動中心軸を介して対向する位置で前記質量部に接続されるとともに、前記分岐部の少なくとも一部が前記曲げ変形部を構成する請求項４に記載のアクチュエータ。
- 前記分岐部は、その途中に、前記弾性部から前記質量部に伝達される捩りモーメントを緩衝させる緩衝部を有している請求項５に記載のアクチュエータ。
- 前記緩衝部は、前記弾性部の前記分岐部以外の部分のバネ定数よりも低いバネ定数の低バネ定数部で構成されている請求項６に記載のアクチュエータ。
- 前記緩衝部の横断面積は、前記弾性部の前記分岐部以外の部分の横断面積よりも小さい請求項７に記載のアクチュエータ。
- 前記緩衝部は、複数回折れ曲がるように形成された折曲部である請求項７または８に記載のアクチュエータ。
- 各前記分岐部は、前記質量部の前記回動中心軸と該回動中心軸からの遠位端との中間点より前記遠位端側の部分に接続されている請求項５ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記弾性部は、その途中に、複数回折れ曲がるように形成された折曲部を有し、該折曲部の少なくとも一部が前記曲げ変形部を構成する請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記ピエゾ抵抗素子は、前記曲げ変形部の部分のうち、前記質量部の回動に伴う曲げ変形量の最も大きい部分上に設けられている請求項１ないし１１のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記質量部には、光反射性を有する光反射部が設けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
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| JP2006139605A JP2007307662A (ja) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | アクチュエータ |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010136356A3 (de) * | 2009-05-27 | 2011-04-14 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches bauteil und herstellungsverfahren für ein mikromechanisches bauteil |
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| US9335543B2 (en) | 2013-10-29 | 2016-05-10 | Seiko Epson Corporation | Optical scanner, image display device, head mount display, and heads-up display |
-
2006
- 2006-05-18 JP JP2006139605A patent/JP2007307662A/ja active Pending
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