WO2014192123A1

WO2014192123A1 - 剛体構造体

Info

Publication number: WO2014192123A1
Application number: PCT/JP2013/065089
Authority: WO
Inventors: 健二郎藤本; 高橋　宏和; 山村　雄一; 満小荒井; 友崇矢部
Original assignee: パイオニア株式会社; パイオニア・マイクロ・テクノロジー株式会社
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-04
Also published as: JP2017151461A; JPWO2014192193A1; EP3006395A1; US20160122178A1; EP3006395B1; EP3006395A4; JP6805225B2; JP2019091048A; WO2014192193A1

Abstract

　剛体構造体（１０１）は、第１支持層（１０）及び第１活性層（２０）の積層構造を有する第１剛体部（１１０）と、第２支持層及び第２活性層の積層構造を有する第２剛体部（１２０）と、第１剛体部及び第２剛体部を互いに弾性的に連結するバネ部（２１０）とを備え、バネ部は、第１支持層及び第２支持層と同一の層を含んで形成されている。これにより、バネ部の破損耐性を向上させることができ、信頼性の高い装置を実現することが可能となる。

Description

剛体構造体

　本発明は、例えばミラー等の被駆動物を回転させるＭＥＭＳスキャナ等に利用される剛体構造体の技術分野に関する。

　例えば、ディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生などの多様な技術分野において、半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）デバイスについての研究が活発に進められている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、例えば、光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を具現するディスプレイ分野、または所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み込むスキャニング分野では、微小構造のミラー剛体構造体（光スキャナないしはＭＥＭＳスキャナ）が注目されている。

　ミラー剛体構造体では、コイルと磁石を用いてミラーを駆動する構成が一般的である。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によってミラーに対して回転方向の力が加えられ、その結果、ミラーが回転させられる（例えば、特許文献１から３参照）。

特開２００８－２０３４９７号公報米国特許出願公開第２０１１／０１９９１７２号明細書特開２０１１－１８０３２２号公報

　ミラーを駆動する場合には、コイルにおいて発生した駆動力が、例えばバネ状の接続部材等を介してミラーへと伝達される。しかしながら、このような駆動力を伝達する接続部材は、例えば比較的細い形状を含む部材や積層構造を有する部材として構成されるため、駆動力伝達時の応力集中により破損してしまうおそれがある。このような接続部材の破損は、上述した特許文献１から３に記載された装置においても十分に発生する可能性があり、装置の信頼性を低下させてしまう原因となる。

　本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、接続部材の破損を効果的に防止することが可能な剛体構造体（即ち、ＭＥＭＳスキャナ）を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するために、剛体構造体は、第１支持層及び第１活性層の積層構造を有する第１剛体部と、第２支持層及び第２活性層の積層構造を有する第２剛体部と、前記第１剛体部及び前記第２剛体部を互いに弾性的に連結するバネ部とを備え、前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層を含んで形成されている。

　本発明のこのような作用及び利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。

実施例に係るＭＥＭＳスキャナを表側から見た場合の構成を示す平面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナを裏側から見た場合の構成を示す平面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナの積層構造を示す断面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナにおける第１ベースの動作の態様を概念的に示す断面図（その１）である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナにおける第１ベースの動作の態様を概念的に示す断面図（その２）である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナの動作の態様を概念的に示す側面図である。比較例に係るＭＥＭＳスキャナにおける支持層の境界周辺の構成を示す拡大断面図である。実施例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。第１変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。第２変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。第３変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。

　以下、剛体構造体に係る実施形態について順に説明する。

　本実施形態の剛体構造体は、第１支持層及び第１活性層の積層構造を有する第１剛体部と、第２支持層及び第２活性層の積層構造を有する第２剛体部と、前記第１剛体部及び前記第２剛体部を互いに弾性的に連結するバネ部とを備え、前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層を含んで形成されている。

　本実施形態の剛体構造体によれば、第１剛体部と第２剛体部とが、バネ部によって互いに弾性的に連結されている。ここで第１剛体部は、例えばＭＥＭＳスキャナにおける駆動力を発生させるコイル部を含む部材等として構成されるものであり、第１支持層及び第１活性層の積層構造を有する。他方で第２剛体部は、例えばＭＥＭＳスキャナを構成するミラーの支持部材等として構成されるものであり、第２支持層及び第２活性層の積層構造を有する。なお、第１剛体部及び第２剛体部は、支持層及び活性層以外の層を含んで構成されてもよい。

　第１剛体部における第１支持層及び第１活性層、並びに第２剛体部における第２支持層及び第２活性層の各々は、例えばシリコンを含む層として形成される。なお、第１支持層と第２支持層との間、及び第２支持層と第２活性層との間は、互いに絶縁されていることが好ましい。

　第１剛体部及び第２剛体部は、例えばＭＥＭＳスキャナとして構成される剛体構造体の駆動時において、一方の剛体部からバネ部を介して伝達される駆動力により他方の剛体部が駆動される。即ち、バネ部は、第１剛体部及び第２剛体部を互いに接続する接続部材として機能すると共に、一方の剛体部において発生した駆動力を他方の剛体部へと伝達する伝達部材としても機能する。よって、バネ部には、弾性的な部材でありつつも、適度な硬さを有する部材であることが求められる。

　ここで本実施形態では特に、上述したバネ部が、第１剛体部における第１支持層及び第２剛体部における第２支持層と同一の層を含んで形成されている。なお、ここでの「同一の層」とは、同一の材料で完全に一体的に構成された層でなくともよく、例えば製造工程における同一の工程において製造される層のように、実質的に同一の層とみなせる層であればよい。

　上述した構成によれば、接続部材及び伝達部材であるバネ部が、第１剛体部及び第２剛体部に含まれる層（即ち、第１支持層及び第２支持層）と同一の層を含んで構成されるため、駆動時におけるバネ部の破損を効果的に防止できる。即ち、バネ部が、第１剛体部及び第２剛体部に含まれる層とは異なる層によって構成される場合と比べて、破損耐性の高い構成を実現できる。

　また、一般的な支持層は、活性層と比べて厚みがあるため、バネ部が第１活性層及び第２活性層と同一の層によって構成される場合と比べると、バネ部の硬さの設計上の自由度が高い。従って、適切な硬さを有するバネ部を好適に実現できる。

　なお、本実施形態に係るバネ部は、上述した第１支持層及び第２支持層と同一の層を含んでいれば十分であるが、加えて第１剛体部における第１活性層及び第２剛体部における第２活性層と同一の層を含んで構成されてもよい。また、第１剛体部及び第２剛体部が絶縁層のような他の層を含んで構成される場合には、バネ部もまた該他の層を含んで構成されてよい。

　本実施形態に係る剛体構造体の一態様では、前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層のみで形成されている。

　この態様によれば、バネ部が単一の層として構成されているため、例えば支持層と同一の層と他の層（例えば、活性層）との境界部分に駆動時の応力が集中することで、バネ部が破損してしまうことを防止できる。即ち、バネ部の破損耐性を更に高めることが可能である。

　なお、上述した効果を十分に得るためにも、バネ部は全ての部分が単一の層として構成されることが好ましい。ただし、バネ部が部分的に単一の層として構成される場合であっても、上述した効果は相応に得られる。

　本実施形態に係る剛体構造体の他の態様では、前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方は、前記第１支持層及び前記第１活性層間又は前記第２支持層及び前記第２活性層間に絶縁層を有しており、前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層に加えて、前記絶縁層と同一の層を含んで形成されている。

　この態様によれば、第１剛体部における第１支持層及び第１活性層間、又は第２剛体部における第２支持層及び第２活性層間に、支持層と活性層との間を電気的に絶縁するための絶縁層が設けられている。絶縁層は、例えばＳｉＯ_２等の酸化膜によって構成される。

　本態様では、第１剛体部及び第２剛体部を接続するバネ部が、第１支持層及び第２支持層と同一の層に加えて、上述した絶縁層と同一の層を含んで構成される。このため、製造工程において、バネ部における絶縁層のみを除去するような工程を行わずに済む。即ち、製造工程の高度複雑化を防止しつつ、破損耐性の高いバネ部を実現できる。

　本実施形態に係る剛体構造体の他の態様では、前記バネ部は、前記第１剛体部及び第２剛体部の連結方向に延びる第１部分と、前記連結方向に交わる方向に延びる第２部分とを有する。

　この態様によれば、バネ部が、互いに異なる方向に延びる第１部分及び第２部分を有するため、応力の集中を低減させ、破損耐性を効果的に高めることができる。具体的には、連結方向に交わる方向に延びる第２部分が曲がる（ねじれる）ことによって、破損を効果的に防止できる。

　また本態様では、連結方向に交わる方向に延びる第２部分の長さを調整することによって、バネ部の硬さを調整することができる。よって、適切な硬さを有するバネ部を好適に実現できる。

　上述したバネ部が第１部分及び第２部分を有する態様では、前記第１部分は、前記第２部分よりも太く形成されていてもよい。

　この場合、連結方向に延びる第１部分が比較的太く形成されるため、接続部材としての強度を効果的に高めることができる。一方で、連結方向に交わる方向に延びる第２部分が比較的細く形成されるため、より曲がり易くなり、効果的に破損耐性を高めることができる。

　或いは、バネ部が第１部分及び第２部分を有する態様では、前記第１部分は、前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方に接続された接続部分を有しており、前記接続部分は、前記接続部分ではない部分よりも太く形成されていてもよい。

　この場合、バネ部の第１部分において、応力の集中し易い接続部分が太く形成されるため、効果的に破損耐性を高めることができる。

　本実施形態に係る剛体構造体の他の態様では、前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方における前記バネ部と接続される部分は、少なくとも部分的に前記第１活性層又は前記第２活性層を有さない領域を含んでいる。

　この態様によれば、応力の集中し易い接続部分が、少なくとも部分的に活性層を有さない領域を含むように形成される。ここで特に、活性層が存在する領域は、支持層と活性層との境界部分に応力が集中するため、破損し易くなってしまう。よって、接続部分に活性層が存在しないように構成すれば、破損耐性を効果的に高めることが可能である。

　本実施形態に係る剛体構造体の他の態様では、前記第１剛体部及び前記第２剛体部を互いに電気的に接続する配線を含む他のバネ部を更に備える。

　この態様によれば、上述した支持層と同一の層を含んで構成されるバネ部とは別に、配線を含む他のバネ部が設けられる。このため、主要な接続部分として機能するバネ部の破損耐性を高めつつ、他のバネ部で第１剛体部及び第２剛体部の電気的接続を好適に実現できる。

　なお、他のバネ部は、バネ部と比べて柔らかく（例えば、より細く、より全長が長くなるように）構成されることが好ましい。

　本実施形態に係る剛体構造体の他の態様では、前記第１剛体部は、該第１剛体部に駆動力を付与する駆動力付与部を有し、前記第２剛体部は、前記第１剛体部から前記バネ部を介して伝達される駆動力により駆動される被駆動部を有する。

　この態様によれば、第１剛体部は、例えばコイル部を含んでなる駆動力付与部を有するものとして構成される。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界の相互作用により、第１剛体部に駆動力が付与される。第１剛体部に付与された駆動力は、バネ部を介して第２剛体部へと伝達される。

　他方で第２剛体部は、例えばミラー等の被駆動部を有するものとして構成される。被駆動部は、バネ部を介して伝達される駆動力により駆動される。ここで特に、本態様のバネ部は、上述したように破損耐性が高くなるように構成されている。従って、第１剛体部から第２剛体部へと駆動力を伝達する部材として機能する場合であっても、破損が効果的に防止される。

　上述した駆動力付与部及び被駆動部を有する態様では、前記第１剛体部は、第１ベース部と、該第１ベース部上に配置される前記駆動力付与部とを有し、前記駆動力付与部から付与される駆動力により、前記第１ベース部が第１の方向に沿った軸を回転軸として回転可能とされており、前記第２剛体部は、第２ベース部と、該第２ベースに弾性的に接続された被駆動部とを有し、前記バネ部を介して伝達される駆動力により、前記被駆動部が前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿った軸を回転軸として回転可能とされていてもよい。

　この場合、第１剛体部は、例えばフレーム部材として構成される第１ベースと、コイル部等の駆動力付与部とを有するように構成される。そして、その駆動時には、駆動力付与部から付与される駆動力によって、第１ベース部が第１の方向に沿った軸を回転軸として回転される。第１ベース部の回転による駆動力は、バネ部により第２剛体部へと伝達される。

　他方で第２剛体部は、例えばフレーム部材として構成される第２ベースと、ミラー等の被駆動部とを有するように構成される。第２ベースは、第１ベース部からバネ部を介して伝達される駆動力により回転される。そして、第２ベースに弾性的に接続された被駆動部は、第２ベース部の回転により、第１の方向とは異なる第２の方向に沿った軸を回転軸として回転される。即ち、被駆動部は、最初に駆動力付与部から付与される駆動力による回転方向（即ち、第１の方向）とは異なる方向（即ち、第２の方向）に回転される。

　上述したように、回転による駆動力を伝達する場合には、バネ部にも比較的大きな応力がかかることになる。しかしながら本態様のバネ部は、上述したように破損耐性が高くなるように構成されている。従って、回転による駆動力を伝達する場合であっても、破損が効果的に防止される。

　以下、図面を参照しながら、剛体構造体の実施例について説明する。尚、以下では、剛体構造体をＭＥＭＳスキャナに適用した例について説明する。

　＜ＭＥＭＳスキャナの構成＞
　初めに、図１から図３を参照して、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の構成について説明する。ここに、図１は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１を表側から見た場合の構成を示す平面図であり、図２は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１を裏側から見た場合の構成を示す平面図である。また図３は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の積層構造を示す断面図である。

　図１及び図２に示すように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、第１ベース１１０と、第２ベース１２０と、バネ部２１０と、配線バネ部２２０と、コイル３００と、ミラー４００と、トーションバー４５０とを備えて構成されている。

　第１ベース１１０は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第１ベース１１０は、図中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図中のＸ軸方向（つまり、Ｙ軸方向に直交する方向）に延伸する２つの辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。なお、図１及び図２に示す例では、第１ベース１１０は、正方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、長方形等の矩形の形状や円形の形状等）を有していてもよい。また、第１ベースは、枠形状に限定されるものでものない。

　第１ベース１１０は、不図示の基板ないしは支持部材等に対して固定されている（言い換えれば、ＭＥＭＳスキャナ１０１という系の内部においては固定されている）。或いは、第１ベース１１０は、不図示のサスペンション等によって吊り下げられていてもよい。

　第１ベース上には、コイル３００が配置されている。コイル３００は、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅等）から構成される複数の巻き線である。本実施例では、コイル３００は、第１ベース１１０に沿った正方形の形状を有している。但し、コイル３００は、任意の形状（例えば、長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状）を有していてもよい。

　コイル３００には、図示せぬ電源端子等を介して、電源から制御電流が供給される。尚、電源は、ＭＥＭＳスキャナ１０１自身が備えている電源であってもよいし、ＭＥＭＳスキャナ１０１の外部に用意される電源であってもよい。コイル３００の周辺には、図示せぬ磁石が配置されており、コイル３００に制御電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によって回転方向の力が加えられ、その結果、コイル３００が設けられている第１ベース１１０が、磁界と制御電流の方向に応じた方向に回転させられる。コイル３００は、「駆動力付与部」の一具体例である。

　第２ベース部１２０は、第１ベース部１１０と同様に、内部に空隙を備える枠形状を有している。そして、第２ベース１２０の空隙内には、ミラー４００が配置されている。ミラー４００は、トーションバー４５０によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。

　トーションバー４５０は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。トーションバー４５０は、図１中Ｙ軸方向に延伸するように配置される。言い換えれば、トーションバー４５０は、Ｙ軸方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸方向に延伸する短手を有する形状を有している。トーションバー４５０の一方の端部は、第２ベース１１０に接続される。また、トーションバー４５０の他方の端部は、ミラー４００に接続される。このため、ミラー４００は、トーションバー１２０の弾性によって、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転可能となる。ミラー４００は、「被駆動部」の一具体例である。

　第１ベース１１０及び第２ベース１２０間は、バネ部２１０によって互いに連結されている。バネ部２１０は、第１ベース１１０においてコイル３００から得られた駆動力を、第２ベースに伝達する機能を有している。また、第１ベース１１０及び第２ベース１２０間には、配線バネ部２２０が設けられている。配線バネ部２２０は、第１ベース１１０及び第２ベース１２０の電気的接続を実現するために設けられている。具体的には、配線バネ部２２０には、第１ベース１１０のコイル３００と、第２ベース１２０の配線５００とを接続するための接続配線２２５が配置されている。

　図３に示すように、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、支持層１０、活性層２０、ＢＯＸ層３０及び金属層４０の積層構造によって構成されている。ただし、他の層を含む積層構造とされても構わない。

　支持層１０及び活性層２０の各々は、例えばシリコン等を含んで構成されている。ＢＯＸ層３０は、例えばＳｉＯ_２等の酸化膜等によって構成されており、支持層１０及び活性層２０間に配置されている。ＢＯＸ層３０は、「絶縁層」の一具体例であり、支持層１０と活性層２０とを絶縁している。金属層４０は、例えば導電率の高い金属等を含んで構成されており、活性層２０上に配置されている。金属層４０は、第１ベース１１０におけるコイル３００や、第２ベース１２０における配線５００、配線バネ部２２０における接続配線２２５等を構成している。

　ここで本実施例では特に、支持層１０は、第１ベース１１０から、バネ部２１０及び第２ベース１２０に至るまで延在するように形成されている（具体的には、図２を参照）。一方で、活性層２０、ＢＯＸ層３０及び金属層４０は、第１ベース１１０及び第２ベース１２０には夫々形成されているものの、バネ部２１０には形成されていない。言い換えれば、バネ部２１０は、支持層２０のみによって構成されている。また、バネ部２１０は、第１ベース１１０の支持層１０及び第２ベース１２０の支持層と一体的に構成されている。なお、バネ部２１０には活性層２０が形成されていないが、配線バネ部２２０には活性層２０が形成されている（図１を参照）。このため、第１ベース１１０と第２ベース１２０の電気的接続を実現できる。

　＜ＭＥＭＳスキャナの動作＞
　次に、図４から図６を参照して、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作について説明する。ここに図４及び図５は夫々、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１における第１ベースの動作の態様を概念的に示す断面図である。また図６は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作の態様を概念的に示す側面図である。なお、図４以降の図では、説明の便宜上、図１から図３等に記載したＭＥＭＳスキャナ１０１を構成する詳細な部材について、適宜省略して簡略的に図示している。

　本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作時には、まず、コイル３００に制御電流が供給される。制御電流は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として第１ベース１１０を回転させるための電流成分（つまり、Ｙ軸駆動用制御電流）を含んでいる。

　図４に示すように、コイル３００には、磁石によりＸ軸マイナス方向の磁界が付与されている。従って、コイル３００には、コイル３００に供給されているＸ軸駆動用制御電流とコイル３００に付与されているＹ軸駆動用磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。

　ここで、図１における時計周りの方向に流れるＹ軸駆動用制御電流がコイル３００に供給された場合について説明する。この場合、図４（ａ）に示すコイル３００の２つの長辺のうちの右側（つまり、図１では上側）の長辺には、図４（ａ）における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図４（ａ）に示すように、コイル３００の２つの長辺のうちの左側（つまり、図１では下側）の長辺には、図４（ａ）における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。言い換えれば、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、偶力となるローレンツ力が発生する。従って、コイル３００は、図４（ａ）における時計周りの方向に向かって回転する。

　一方で、制御電流が交流電流であるため、コイル３００に対して図１における反時計周りの方向にＹ軸駆動用制御電流が供給される場合も生ずる。この場合、図４（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺のうちの右側（つまり、図１では上側）の長辺には、図４（ｂ）における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図４（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺のうちの左側（つまり、図１では下側）の長辺には、図４（ｂ）における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。言い換えれば、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、偶力となるローレンツ力が発生する。従って、コイル３００は、図４（ｂ）における半時計周りの方向に向かって回転する。

　このようなローレンツ力によって、コイル３００は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転する（より具体的には、回転するように往復駆動する）。

　他方、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作時には、Ｘ軸方向に沿った軸を回転軸として第１ベース１１０を回転させるための電流成分（つまり、Ｘ軸駆動用制御電流）を含む制御電流がコイル３００に供給される。

　図５に示すように、コイル３００には、磁石によりＹ軸プラス方向の磁界が付与されている。従って、コイル３００には、コイル３００に供給されているＸ軸駆動用制御電流とコイル３００に付与されているＸ軸駆動用磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。

　ここで、図１における時計周りの方向に流れるＸ軸駆動用制御電流がコイル３００に供給された場合について説明する。この場合、図５（ａ）に示すコイル３００の２つの長辺のうちの右側の長辺には、図５（ａ）における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図５（ａ）に示すように、コイル３００の２つの長辺のうちの左側の長辺には、図５（ａ）における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。言い換えれば、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、偶力となるローレンツ力が発生する。従って、コイル３００は、図５（ａ）における反時計周りの方向に向かって回転する。

　一方で、制御電流が交流電流であるため、コイル３００に対して図１における反時計周りの方向にＸ軸駆動用制御電流が供給される場合も生ずる。この場合、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺のうちの右側の長辺には、図５（ｂ）における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺のうちの左側の長辺には、図５（ｂ）における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。言い換えれば、Ｙ軸方向に沿って対向するコイル３００の２つの長辺には、偶力となるローレンツ力が発生する。従って、コイル３００は、図５（ｂ）における時計周りの方向に向かって回転する。

　このようなローレンツ力によって、コイル３００は、Ｘ軸方向に沿った軸を回転軸として回転する（より具体的には、回転するように往復駆動する）。

　以上説明したコイル３００の回転動作は、第１ベース１１０からバネ部２１０を介して第２ベース１２０へと伝達される。これにより、第２ベース１２０が駆動される。即ち、第２ベース１２０は、第１ベース１１０におけるコイル３００に付与された駆動力によって駆動される。

　図６に示すように、特にコイル３００がＸ軸方向に沿った軸を回転軸とする回転動作（図５参照）を行う場合には、ミラー４００が、Ｘ軸方向に沿った軸を回転軸とする回転方向に大きく駆動される。

　具体的には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１ベース１１０が時計周りの方向に回転する場合、第２ベース１２０は反時計周りの方向に回転する。これにより、図６（ａ）のように、第２ベース１２０に配置されたミラー４００は、反時計周りの方向（即ち、第２ベース１２０と同じ回転方向）に大きく回転する。或いは図６（ｂ）のように、第２ベース１２０に配置されたミラー４００は、時計周りの方向（即ち、第２ベース１２０と異なる回転方向）に大きく回転する。なお、図６（ａ）のような回転をさせるか、或いは図６（ｂ）のような回転をさせるかは、各部バネの硬さ等の設計によって選択できる。

　一方、図６（ｃ）に示すように、第１ベース１１０が反時計周りの方向に回転する場合、第２ベース１２０は時計周りの方向に回転する。これにより、第２ベース１２０に配置されたミラー４００は、時計周りの方向（即ち、第２ベース１２０と同じ回転方向）に大きく回転する。

　＜ＭＥＭＳ駆動時の応力集中＞
　次に、既出の図６に加えて図７を参照して、ＭＥＭＳスキャナの駆動時に発生し得る問題点について説明する。ここに図７は、比較例に係るＭＥＭＳスキャナにおける支持層の境界周辺の構成を示す拡大断面図である。

　図６に示すようなＭＥＭＳスキャナ１０１の駆動において、第１ベース１１０のコイル３００で発生した駆動力は、バネ部２１０を介して、第２ベース１２０のミラー４００に伝達される。よって、図６を見ても分かるように、バネ部２１０は、駆動によって大きく変形することになる。バネ部２１０の形状や硬さは、駆動の共振モードの態様やその共振周波数に大きく影響するため、求められるデバイスの特性を満たすために適した形状、硬さにすることが望まれる。また、バネ部２１０は、強度に関する要件（例えば、駆動による変形等で破損しないような強度）も満たすことが望まれる。

　ここで特に、バネ部２１０と、第１ベース１１０及び第２ベース１２０との境界周辺には、駆動力を伝達する場合に応力が集中し易い。よって、一定以上の強度を有さないバネ部２１０は、第１ベース１１０及び第２ベース１２０との境界周辺において、駆動時に破損してしまうおそれがある。

　ここで図７に示すように、支持層１０が一体的に形成されていない比較例を考える。即ち、本実施例（図３参照）のように、支持層１０が第１ベース１１０からバネ部２１０、第２ベース１２０に至るまで延在するよう形成されておらず、部分的に支持層が存在しない例を考える。

　このような比較例では、支持層１０が一体的に形成されていないため、図に示すような支持層１０の境界が存在することになる。そして、この支持層１０の境界部分では、加工の都合上、図の破線で囲う領域のようなノッチが入りやすい。よって、応力に対して更に弱い形状となってしまう。

　これに対し、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１では、図３等に示したように、応力が集中し易いバネ部２１０が、第１ベース１１０及び第２ベース１２０の支持層１０と同じ層によって一体的に構成されている。よって、上述したような応力集中による破損を効果的に防止することができる。

　また、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１では、図３等に示したように、バネ部２１０が支持層１０のみで構成されているため、例えば支持層１０と他の層（例えば、活性層２０やＢＯＸ層３０）との境界部分に駆動時の応力が集中することで、バネ部が破損してしまうことを効果的に防止できる。ただし、バネ部２１０が単一の層で構成されない場合（例えば、ＢＯＸ層３０等を含む場合）であっても、バネ部２１０が第１ベース１１０及び第２ベース１２０の支持層１０と同じ層によって一体的に構成されている限り、破損耐性を向上させる効果は相応に得られる。

　＜バネ部の具体的構成＞
　次に、図８を参照して、本実施例に係るバネ部２１０の具体的な構成について詳細に説明する。ここに図８は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。

　図８に示すように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１のバネ部２１０は、Ｘ軸方向に沿う方向に延在する部分（以下、適宜「第１部分」と称する）と、Ｙ軸方向に沿う方向に延在する部分（以下、適宜「第２部分」と称する）とを夫々有している。具体的には、第１ベース１１０及び第２ベース１２０の各々には、第１部分が夫々接続されており、これら２つの第１部分間に第２部分が設けられている。

　このような形状とすれば、バネ部２１０が互いに異なる方向に延びる第１部分及び第２部分を有するため、応力の集中を低減でき、破損耐性を効果的に高めることができる。具体的には、連結方向に交わる方向（即ち、Ｙ軸方向に沿った方向）に延びる第２部分が曲がる（ねじれる）ことによって、破損を効果的に防止できる。

　また本実施例では特に、上述した第１部分の幅Ｌ１は、第２部分の幅Ｌ２より太くなるように形成されている。このようにすれば、連結方向（即ち、Ｘ軸方向に沿った方向）に延びる第１部分が比較的太く形成されるため、接続部材としての強度を効果的に高めることができる。一方で、連結方向に交わる方向（即ち、Ｙ軸方向に沿った方向）に延びる第２部分が比較的細く形成されるため、より曲がり易くなり、効果的に破損耐性を高めることができる。

　加えて本実施例では、バネ部２１０と、第１ベース１１０及び第２ベース１２０の各々との接続部分において、活性層２０が部分的に存在しない領域が設けられている（図中の破線で囲った領域を参照）。この場合、応力の集中し易い接続部分に、破損耐性の低い活性層２０の境界が存在してしまうことを防止できる、従って、より効果的に破損耐性を高めることが可能である。

　以上説明したように、本実施例に係るバネ部２１０によれば、駆動時における破損を効果的に抑制できる。

　なお、バネ部２１０の構造は、図８で示すものに限られる訳ではない。以下では、図９から図１１を参照して、上述したバネ部の変形例について説明する。ここに図９は、第１変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図であり、図１０は、第２変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。また図１１は、第３変形例に係るＭＥＭＳスキャナのバネ部の構成を示す拡大平面図である。

　図９に示すように、第１変形例に係るバネ部２１１は、第１部分における第１ベース１１０及び第２ベース１２０との接続部分周辺が、より太くなるように形成されている（図中の破線で囲った領域を参照）。このように構成すれば、第１部分の中でも特に応力の集中し易い接続部分が太く形成されるため、効果的に破損耐性を高めることができる。

　図１０に示すように、第２変形例に係るバネ部２１２は、２つのバネ部が一体的に構成されている。即ち、図１等において、ＭＥＭＳスキャナ１０１をＸ軸方向に沿った方向で見た場合に、対照的な位置に配置される２つのバネ部が、１つのバネ部として構成されている。具体的には、第１ベース１１０から延びる１つの第１部分、及び第２ベース１２０から延びる２つの第１部分が、１つの第２部分によって互いに連結されている。このように構成した場合であっても、第１部分及び第２部分を上述した各種構成とすることで、破損耐性を高める効果を得ることができる。

　図１１に示すように、第３変形例に係るバネ部２１３は、第１変形例に係るバネ部２１１と同様の形状として構成されている。一方で、第３変形例では、配線バネ部２２３の幅Ｌ３が、バネ部２１３の第２部分の幅Ｌ２よりも小さい幅Ｌ３を有するように構成されている。また、配線バネ部２２３を延ばした場合の全長は、バネ部２１３を延ばした場合の全長より長くなるように構成されている。このような構成によれば、配線バネ部２２３の硬さを柔らかくすることができる。よって、バネ部２１３とは異なり、活性層２０のみで構成される配線バネ部２２３の破損耐性を、効果的に高めることができる。

　尚、本実施例及び第１変形例から第３変形例で説明した各構成の一部を適宜組み合わせてもよい。この場合であっても、上述した各種構成に対応する各種効果を好適に享受することができる。

　本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う剛体構造体もまた本発明の技術思想に含まれる。

　１０　支持層
　２０　活性層
　３０　ＢＯＸ層
　４０　金属層
　１０１　ＭＥＭＳスキャナ
　１１０　第１ベース
　１２０　第２ベース
　２１０　バネ部
　２２０　配線バネ部
　２２５　接続配線
　３００　コイル
　４００　ミラー
　４５０　トーションバー
　５００　配線

Claims

　第１支持層及び第１活性層の積層構造を有する第１剛体部と、
　第２支持層及び第２活性層の積層構造を有する第２剛体部と、
　前記第１剛体部及び前記第２剛体部を互いに弾性的に連結するバネ部と
　を備え、
　前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層を含んで形成されている
　ことを特徴とする剛体構造体。
　前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層のみで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方は、前記第１支持層及び前記第１活性層間又は前記第２支持層及び前記第２活性層間に絶縁層を有しており、
　前記バネ部は、前記第１支持層及び前記第２支持層と同一の層に加えて、前記絶縁層と同一の層を含んで形成されている
　ことを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記バネ部は、
　前記第１剛体部及び第２剛体部の連結方向に延びる第１部分と、
　前記連結方向に交わる方向に延びる第２部分と
　を有することを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記第１部分は、前記第２部分よりも太く形成されていることを特徴とする請求項４に記載の剛体構造物。
　前記第１部分は、前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方に接続された接続部分を有しており、
　前記接続部分は、前記接続部分ではない部分よりも太く形成されている
　ことを特徴とする請求項４に記載の剛体構造体。
　前記第１剛体部及び前記第２剛体部の少なくとも一方における前記バネ部と接続される部分は、少なくとも部分的に前記第１活性層又は前記第２活性層を有さない領域を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記第１剛体部及び前記第２剛体部を互いに電気的に接続する配線を含む他のバネ部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記第１剛体部は、該第１剛体部に駆動力を付与する駆動力付与部を有し、
　前記第２剛体部は、前記第１剛体部から前記バネ部を介して伝達される駆動力により駆動される被駆動部を有する
　ことを特徴とする請求項１に記載の剛体構造体。
　前記第１剛体部は、第１ベース部と、該第１ベース部上に配置される前記駆動力付与部とを有し、前記駆動力付与部から付与される駆動力により、前記第１ベース部が第１の方向に沿った軸を回転軸として回転可能とされており、
　前記第２剛体部は、第２ベース部と、該第２ベースに弾性的に接続された被駆動部とを有し、前記バネ部を介して伝達される駆動力により、前記被駆動部が前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿った軸を回転軸として回転可能とされている
　ことを特徴とする請求項９に記載の剛体構造体。