专利名称：致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种致动器；更具体地说，本发明涉及一种采用两自由度振动系统类型的致动器。
背景技术：
例如，已知一种多角镜(旋转多面体)，作为设置在激光打印机中的致动器。在这种打印机中，为了获得更高分辨率和更高质量的打印输出，以及更快速度的打印，需要以更高的速度旋转多角镜。目前，空气轴承被用于稳定地高速旋转多角镜。然而，存在一个问题很难以比目前可获得的速度更快地旋转多角镜。此外，虽然需要更大的电机用于以更高的速度旋转多角镜，使用这种更大的电机引起了另一个问题很难减小其中使用多角镜的装置的尺寸。此外，使用这种多角镜引起了另一个问题装置的结构必然会变得复杂，从而导致制造成本的增加。
另一方面，自从致动器领域中研制的早期阶段，已经提出了如图8所示的单自由度扭转振动器。由于这种振动器使用彼此平行布置的平坦电极，因此它可具有十分简单的结构(例如，参见K.E.Pelersen″″，IBMJ，Res.Develop.，Vol.24(1980)，P.631)。此外，还提出了一种通过修改上述扭转振动器以具有悬臂结构而获得的单自由度静电驱动型振动器(例如参见Kawamura et al.″Research in micromechanics using Si″，Proceedings of the Japan Society for Precision Engineering AutumnConference(1986)，P.753)。
图8显示了这种单自由度静电驱动型扭转振动器。在图8中所示的扭转振动器中，由单晶硅制成的活动电极板1300在其端部固定部1300a处，通过隔离片1200，被固定到玻璃基片1000的两端。活动电极板1300包括通过较窄扭转条1300b由端部固定部1300a支撑的活动电极部1300c。此外，固定电极1400被设置在玻璃基片1000上以便通过预定电极间隔与活动电极部1300c相对。具体而言，固定电极1400与活动电极部1300c经其间的电极间隔平行设置。经开关1600和电源1500，固定电极1400被连接到活动电极板1300。
在具有上述结构的扭转振动器中，当电压施加到活动电极部1300c和固定电极1400时，由于静电吸引力，活动电极部1300c围绕扭转杆1300b的轴旋转。由于静电吸引力与电极间隔的平方成反比，因此此类静电致动器优选在活动电极部1300c和固定电极1400之间具有很小的电极间隔。然而，在上述此种单自由度扭转振动器中，用作活动部的活动电极部1300c也配置有电极。因此，如果电极间隔变得太小，活动电极部1300c的活动范围(旋转角度)必定受到限制。另一方面，为了扩大活动电极部1300c的活动范围，需要扩大电极间隔，而这又需要大的驱动电压。也就是，上述此种单自由度扭转振动器存在很难同时实现低压驱动和大位移的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够以较大的旋转角度或较大的偏转角度驱动的致动器。
为了实现上述目的，本发明提出一种致动器。本发明的致动器包括彼此相间隔的一对驱动部；在所述一对驱动部之间设置的活动部；一对用于支撑所述一对驱动部和活动部的支撑部；一对第一弹性连接部，所述第一弹性连接部将所述一对驱动部分别连接到所述一对支撑部，以便每个所述驱动部能够相对于所述支撑部旋转；和一对第二弹性连接部，所述第二弹性连接部将所述活动部分别连接到所述一对驱动部，以便所述活动部能够根据所述一对驱动部的旋转而旋转，其中通过施加交流电压，所述一对驱动部的每个围绕所述致动器的旋转中心轴旋转，从而所述活动部围绕所述致动器的所述旋转中心轴旋转；和其中所述第一弹性连接部的每个的扭转刚度大于所述第二弹性连接部的每个的扭转刚度。
上述技术方案可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)。此外，由于活动部被设置在所述一对驱动部之间，因此可以以较大的扭矩操作所述活动部。
在根据本发明的所述致动器中，所述一对第一弹性连接部的每个的截面惯性矩优选大于所述第二弹性连接部的每个的截面惯性矩。
这可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述一对第一弹性连接部的每个由两个连接部件构成，所述两个连接部件的每个与所述旋转中心轴间隔预定距离。
这可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)。此外，可以稳定所述驱动部的驱动(旋转操作)。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，通过使所述两个连接部件的每个弯曲变形，所述一对驱动部的每个被构成，以围绕所述旋转中心轴旋转。
这可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)。此外，可以稳定所述驱动部的驱动(旋转操作)。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述一对第二弹性连接部的每个相对于旋转中心轴被同轴地设置。
这使得所述活动部可以稳定地旋转。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述一对驱动部的每个利用通过施加交流电压产生的库仑力驱动。
这使得可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述致动器还包括被设置以便以预定距离与所述一对驱动部相间隔的对向基片；多个电极，所述多个电极分别被设置在对应于所述一对驱动部的位置的所述对向基片上的位置处；其中利用通过在所述多个电极的每个和对应的所述驱动部之间施加交流电压产生的库仑力，所述一对驱动部的每个被驱动。
这使得所述驱动部稳定地驱动。
在根据本发明的致动器中，优选方式是，所述多个电极包括两对电极，而所述两对电极的每对被设置在对应于沿实质垂直于所述旋转中心轴的方向的相应驱动部的两端的对向基片上的位置处。
这使得所述驱动部可以更稳定地驱动。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述对向基片在对应于所述活动部的部分具有开口。
因此，可以设置所述活动部的旋转角度(偏转角)。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述一对支撑部、所述活动部、所述一对驱动部、所述一对第一弹性连接部和所述一对第二弹性连接部通过对基部材料进行蚀刻处理形成。
这使得可以形成(获得)所述支撑部、所述活动部、所述驱动部、所述第一弹性连接部和所述第二弹性连接部。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述基部材料由硅形成。
这使得可以容易地形成这种具有传导性的结构。此外，可以获得能够稳定驱动的所述活动部。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述致动器还包括设置在所述活动部上的光反射部。
虽然本发明的致动器能够应用于多种类型的装置，但优选本发明的致动器被应用于例如光学扫描仪。在这种情况中，可以改变照射到设有所述光反射部的致动器的光的光路。
在根据本发明的所述致动器中，优选地方式是，所述致动器是采用两自由度振动系统的类型，而交流电压的频率被设置以实质上与所述两自由度振动系统的共振频率的较低的共振频率相同，其中在共振频率处，所述一对驱动部和所述活动部共振。
因此，可以扩大所述活动部的旋转角度(偏转角)，而抑制每个所述驱动部的振幅。
在根据本发明的所述致动器中，优选方式是，所述一对第一弹性连接部和所述一对第二弹性连接部的至少一个包括压阻元件。
因此，例如，可以检测所述活动部的旋转角度和旋转频率。此外，可以使用检测结果用于活动部姿态的控制。
参照附图，通过对本发明的优选实施例的下述详细描述，本发明的前述和其它目的、特征和优点将会更加明显。
图1是显示根据本发明的致动器的实施例的平面视图。
图2为沿图1中直线A-A的横断面视图。
图3是显示图1中所示的致动器的电极布置的平面视图。
图4是显示施加到图1中所示的致动器上的交流电压的实例图。
图5是显示施加的交流电压的频率与驱动部和活动部的共振曲线的曲线图。
图6是用于说明制造根据本发明的致动器的一种方法的图。
图7是显示第一弹性连接部的一个可选实例的平面视图。
图8是显示传统致动器的透视图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明的致动器的一个优选实施例。
首先，将描述根据本发明的致动器的实施例。图1是显示根据本发明的致动器的实施例的平面视图。图2为沿图1中直线A-A的横断面视图。图3是显示图1中所示的致动器的电极布置的平面视图。图4是显示施加到图1中所示的致动器的交流电压的实例的图。图5是显示施加的交流电压的频率和驱动部和活动部的共振曲线的曲线图。在使用图1和图3的下述描述中，为了描述方便，应该注意图1和图3中的上侧、下侧、左侧和右侧将分别称为“上侧”、“下侧”、“左侧”和“右侧”。
图1和图2中所示的致动器100包括一对驱动部1和11；活动部2；和一对支撑部3。在致动器100中，活动部2位于其中央，而驱动部1，11被分别设置在活动部2的一侧(图1和2中右侧)和另一侧(图1和2中的左侧)。驱动部1，11和活动部2的每个具有实质板形。
此外，一个支撑部3被布置在图1和2中的驱动部1的右侧处；而另一支撑3被布置在图1和2中的驱动部11的左侧。在当前实施例中，如图1和2所示，驱动部1，11具有实质彼此相同的形状和尺寸，且被对称地设置在活动部2的两端处。在当前实施例的活动部2的上部表面(更确切地说，与面对将在后面描述的对向基片6的表面相对的活动部2的表面)上，设置光反射部21。
此外，如图1所示，致动器100包括一对第一弹性连接部4，4；和一对第二弹性连接部5，5。该一对第一弹性连接部4，4将驱动部1，11分别连接到支撑部3，3，，这样驱动部1，11的每个能够相对于相应的支撑部3旋转。该一对第二弹性连接部5，5将活动部2分别连接到驱动部1，11，这样活动部2能够根据驱动部1，11的旋转而旋转。
换言之，经第二弹性连接部5，5，活动部2被分别连接到驱动部1，11；而经第一弹性连接部4，4，驱动部1，11被分别连接到支撑部3，3。在这一点上，该一对第二弹性连接部5，5具有彼此实质相同的形状和大小。在这种情况中，第一弹性连接部4，4的每个的旋转中心轴和第二弹性连接部5，5的每个的旋转中心轴被同轴地设置以构成用于驱动部1，11和活动部2的旋转的中心轴(即，旋转轴41)，。
第一弹性连接部4，4的每个由两个连接部件42，42构成，每个都以一致的间隔(以预定距离)与中心轴41相隔开。两个连接部件42，42具有实质上彼此相同的形状和尺寸，而当驱动部1，11被驱动时，连接部件42，42的每个被变形以主要被弯曲。
此外，如图1所示，在第二弹性连接部5，5的每个的宽度(沿实质垂直于旋转中心轴41的方向的第二弹性连接部5，5的每个的两个端部之间的长度)被定义为a，而沿同一方向的两个连接部件42，42的每个的宽度被定义为b，则其宽度被形成以便a和b实质上彼此相同。
此外，如图2所示，在第一弹性连接部4，4的每个的厚度(其沿上下方向的长度)被定义为c；而沿同一方向的第二弹性连接部5，5的每个的厚度被定义为d，则其厚度被形成以便c和d实质上彼此相同。
此外，在沿图1的左右方向的连接部件42的每个的长度被定义为e，而沿同一方向的第二弹性连接部5，5的每个的长度被定义为f，则其长度被形成以便e和f实质上彼此相同。
如后面所述，驱动部1，11、活动部2、支撑部3，3、第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5例如由作为主要材料的硅形成，并且优选，它们被形成为一个单元。
此外，如图2所示，当前实施例的致动器100包括对向基片6。该对向基片6被设置以便与驱动部1，11和活动部2相对。对向基片6例如由多种玻璃材料或硅作为主要材料形成，并被连接(支撑)到支撑部3，3。
如图2和图3所示，在对向基片6中，开口61形成在对应于活动部2的位置处的位置处。开口61用作退出部(或间隙部)，用于防止当活动部2旋转时，对向基片6与活动部2接触。通过设置开口(退出部)61，可以将活动部2的偏斜角度(振幅)设置得更大，同时防止整个致动器100被制造得更大。
关于这一点，退出部无需是在对向基片6的下表面(更确切地说，与活动部2相对的表面)处开口的开口，只要它具有可以有效地实现上述效果的结构。例如，退出部可以由对向基片6的上表面上形成的凹陷部构成。
此外，在该实施例中，如图2和3所示，在对向基片6的上部表面(即，面对驱动部1，11的表面)上，在对应于驱动部1，11的两个端部的位置的位置处，分别设置有两对电极7。两对电极7被设置以便相对于包括旋转中心轴41(即，驱动部1，11的旋转轴)且垂直于对向基片6的表面，每对电极7中的两个电极7实质上彼此对称。
两对电极7经电源(图中未示出)分别被连接到驱动部1，11，以便交流电压(驱动电压)能够被施加到驱动部1，11和两对电极7之间。有关这一点，绝缘膜(图中未示出)分别被设置在驱动部1，11的表面(更确切地说，面对电极7的驱动部1，11的表面)上。这使得可以防止在驱动部1，11和每个电极7之间发生短路。
具有上述结构的致动器100构成了具有两个振动系统的两自由度振动类型的致动器，其中驱动部1，11和第一弹性连接部4，4构成了第一振动系统，而活动部2和第二弹性连接部5，5构成了第二振动系统。
这种致动器100驱动如下。也就是，当例如正弦波(交流电压)或相类似电压被施加在驱动部1，11的每个和相应的电极7之间时，更具体地，例如，当驱动部1，11被接地，而具有如图4A所示的单相半波整流的波形的电压信号被施加到图3中上侧处的两上电极7，7，而具有如图4B所示的与图4A中所示的波型具有180度相位差的波形的电压信号被施加到图3中下侧处的两个电极7，7时，在驱动部1，11与相应的电极7，7之间分别产生库仑力(静电力)。
库仑力强度依正弦波的相位变化而变化。连接部件42，42的每个被变形以便利用库仑力主要弯曲。虽然弯曲应力被施加到连接部件42，42的每个(弯曲变形主要在连接部件42，42的每个自身中产生)，作为第一弹性连接部4，4(第一振动系统)整体，主要产生相对于扭转中心轴41的扭转变形。这使得驱动部1，11围绕旋转中心轴41(第一弹性连接部4，4的中心轴)旋转(振动)。
然后，随着驱动部1，11的振动(驱动)，第二弹性连接部5，5接收这种扭转变形以主要要被扭转变形。经第二弹性连接部5，5被连接到驱动部1，11的活动部2也围绕(第二弹性连接部5，5的)旋转中心轴41旋转(振动)。
接下来，将典型地使用第一弹性连接部4和在图1的右侧的第二弹性连接部5，说明第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5的截面惯性矩与其扭转刚度的关系。
使用第一和第二弹性连接部4和5的每个的形状和横断面面积，确定第一弹性连接部4和第二弹性连接部5的截面惯性矩(难变形系数)。
通过将第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5的形状、布置和尺寸设置为如上所述，相对于旋转中心轴41的第一弹性连接部4的截面惯性矩能够被设置为比相对于旋转中心轴41的第二弹性连接部5的截面惯性矩更大的预定值。
另一方面，第一弹性连接部4和第二弹性连接部5的每个的扭转刚度分别表示为其弹性模量与其截面惯性矩的乘积。
通过将第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5的形状、布置和尺寸设置为如上所述的形状、布置和尺寸，相对于旋转中心轴41的第一弹性连接部4的扭转刚度能够被设置为比第二弹性连接部5相对于旋转中心轴41的扭转刚度更大的预定值。这使其可以扩大活动部2的旋转角度(偏转角)，同时防止驱动部1振动。
此外，由于第一弹性连接部4，4的每个由两个连接部件42，42构造，因此与第一弹性连接部4，4的每个由一个连接部42构成的情况相比，可以减小在连接部件42，42的每个与驱动部1，11的每个之间的接触部分处产生的应力。这使得可以可靠地防止驱动部1，11的每个的弹性变形。因此，可以减小或防止除驱动部1，11的扭转振动之外的任何振动，从而其旋转操作能够被平稳地进行。
此外，通过在驱动该驱动部1，11时主要产生连接部件42，42的每个的弯曲变形，也可以获得下述效果。
(1)由于能够更可靠地防止驱动部1，11的每个的弹性变形，因此可以更平稳地执行驱动部1，11的旋转操作。这使得可以获得致动器100，该致动器100具有活动部2相对于驱动部1，11的驱动的很好的随动能力(响应特性)和优异振动特征(动作特性)。
(2)由于与扭转变形在连接部件42，42的每个中产生的情况相比，第一弹性连接部4的扭转刚度能够被进一步扩大，因此可以进一步扩大活动部2的旋转角度(偏转角度)。
有关这一点，沿实质上垂直于旋转轴41的方向的驱动部1的一个端部12与驱动部1上的旋转中心轴41之间的长度(距离)被定义为L1；沿实质上垂直于旋转轴41的方向的驱动部11的一个端部12与驱动部11上的旋转中心轴41之间的长度(距离)被定义为L2；而沿实质上垂直于旋转中心轴41的方向的活动部2的端部13与活动部2上的旋转中心轴41之间的长度(距离)被定义为L3。由于该实施例中，驱动部1，11被彼此独立地设置，因此驱动部1，11不干涉活动部2。因此，不管活动部2的尺寸(更确切地说，长度L3)如何，都可以使长度L1和L2更小。这使得可以扩大驱动部1，11的每个的旋转角度(偏转角)，而从而可以扩大活动部2的旋转角度。
此外，通过使长度L1和L2更小，可以使各个驱动部1，11与相应的电极7的每个之间的距离更小。这使得可以扩大静电力，而因此可以减小每个驱动部1，11与每个电极7之间施加的交流电压。有关这一点，优选地，长度L1，L2和L3(更确切地说，驱动部1，11和活动部2的尺寸)被设置以满足关系L1＜L3和L2＜L3。
通过满足上述关系，可以使长度L1和L2更小。这使得可以扩大驱动部1，11的旋转角度(偏转角)，而从而可以进一步扩大活动部2的旋转角度(偏转角度)。在这种情况中，优选活动部2的最大偏移角度被设置为20°或更大。
此外，通过以这种方式使长度L1，L2更小，可以进一步减小每个驱动部1，11和每个对应的电极7之间的距离，而因此，可以进一步减小施加在每个驱动部1，11和每个对应的电极7之间的交流电压。因此，可以实现(获得)用于驱动部1，11的低压驱动，和具有大旋转角度的活动部2的位移(旋转)。
例如，在上述这种致动器100被应用到用于诸如激光打印机、共焦扫描激光显微镜的装置中的光扫描仪的情况下，可以更容易地使该装置更小。
有关这一点，如上所述，虽然在本实施例中，长度L1和L2被设置以便具有实质相同的尺寸，但是无疑长度L1可以不同于长度L2。
应该指出在驱动部1，11和活动部2的振幅(偏转角度)与施加的交流电压的频率之间，这种两个自由度振动型致动器100具有如图5所示的频率特征。也就是，由驱动部1，11和第一弹性连接部4，4的第一振动系统和活动部2和第二弹性连接部5，5的第二振动系统组成的两自由度振动系统具有两个共振频率fm1(kHz)和fm3(kHz)(其中，fm1＜fm3)，在此处驱动部1，11和活动部2的振幅变得很大，并且两自由度振动系统具有一个反共振频率fm2(kHz)，在此处驱动部1，11的振幅实质为0。
在该致动器100中，优选施加在每个驱动部1，11和对应电极7之间的交流电压的频率F被设置为实质上与两个共振频率的较低频率相同，更确切地说，频率F被设置为与fm1实质上相同。通过使将被施加的交流电压的频率F(kHz)实质上与fm1(kHz)相同，可以增加活动部2的旋转角度(偏转角度)，同时驱动部1，11的振动得到抑制。有关这一点，在本说明书中，应该指出F(kHz)实质上与fm1(kHz)相同的事实意味着F和fm1满足关系(fm1-1)≤F≤(fm1+1).
优选每个驱动部1，11的平均厚度在1到1500μm的范围内，而更优选在10到300μm的范围内。类似地，优选活动部2的平均厚度在1到1500μm的范围内，而更优选它在10到300μm的范围内。
此外，优选每个第一弹性连接部4，4的弹簧常数k1在1×10-4到1×104Nm/rad的范围内，而更优选它在1×10-2到1×103Nm/rad的范围内。此外更优选它在1×10-1到1×102Nm/rad的范围内。类似地，优选每个第二弹性连接部5，5的弹簧常数k2在1×10-4到1×104Nm/rad的范围内，而更优选它在1×10-2到1×103Nm/rad的范围内。此外更优选它在1×10-1到1×102Nm/rad的范围内。通过将每个第一弹性连接部4，4的弹簧常数k1和每个第二弹性连接部5，5的弹簧常数k2设置为上面给出的范围内的预定值，可以进一步增加活动部2的旋转角度(偏转角度)，而每个驱动部1，11的振动得到抑制。
此外，优选方式是，在每个第一弹性连接部4，4的弹簧常数定义为k1并且每个第二弹性连接部5，5的弹簧常数定义为k2的情况下，k1和k2满足关系式k1＞k2。这可以进一步增加活动部2的旋转角度(偏转角)，而每个驱动部1，11的振动得到抑制。
有关这一点，通过假定两个连接部件42，42以整体方式形成，计算每个第一弹性连接部4，4的扭转刚度的值、截面惯性矩和弹簧常数k1。
此外，在每个驱动部1，11的转动惯量被定义为J1而活动部2的转动惯量被定义为J2的情况中，优选J1和J2满足关系式J1≤J2；而更优选它们满足关系式J1＜J2；这可以进一步增加活动部2的旋转角度(偏转角)，而每个驱动部1，11的振动得到抑制。
现在，由驱动部1，11和第一弹性连接部4，4组成的第一振动系统的固定频率ω1可以利用下述公开确定ω1＝(k1/J1)1/2；其中J1表示每个驱动部1，11的转动惯量，而k1表示每个第一弹性连接部4，4的弹簧系数。类似地，由活动部2和第二弹性连接部5，5组成的第二振动系统的固定频率ω2可以利用下述公式确定ω2＝(k2/J2)1/2；其中J2表示活动部2的转动惯量，而k2表示每个第二弹性连接部5，5的弹簧系数。
此外，优选以上述方式确定的第一振动系统的固定频率ω1和第二振动系统的固定频率ω2满足关系ω1＞ω2。这可以进一步增加活动部2的旋转角度(偏转角)，而每个驱动部1，11的振动得到抑制。
有关这一点，在当前实施例的致动器100中，优选致动器100在其该一对第一弹性连接部4，4和该一对第二弹性连接部5，5的至少一个中具有压阻元件。例如，这使得可以检测旋转角度和旋转频率。此外，也可以使用检测结果以控制活动部2的姿态。
例如，这种致动器100能够如下地被制造。
图6是用于说明根据该实施例的制造致动器100的一种方法的图(纵断面视图)。在使用图6的下述描述中，为了描述方便，应该注意图6中的上侧和下侧将分别称为“上侧”、“下侧”。
<A1>首先，如图6A所示，准备硅基片(第一底部材料)30。
接下来，光刻胶被涂在硅基片30的上表面上，然后对带有光刻胶的硅基片30执行曝光和显影。因此，如图6B所示，抗蚀剂掩模32被形成以便对应于支撑部3，3的形状。
具有抗蚀剂掩模32的硅基片30的表面接受蚀刻处理，然后抗蚀剂掩模32被去除。因此，如图6C所示，在对应于支撑部3，3的部分以外的区域形成了凹部300。
对于蚀刻方法，例如，可以提到诸如等离子蚀刻法、反应离子蚀刻法、光束蚀刻(beam etching)法和照相辅助(photo-assist)蚀刻法的多种物理蚀刻法和诸如湿式蚀刻法的多种化学蚀刻法。在这种情况中，可以使用其中的一类蚀刻法或两类或三类蚀刻法。
有关这一点，类似的蚀刻法能够用于将在后面描述的每种蚀刻处理。
接下来，光刻胶被再次涂在硅基片30的上表面上，然后对带有光刻胶的硅基片30执行曝光和显影。因此，如图6D所示，当从图2中的下侧观看硅基片30时，抗蚀剂掩模32被形成以对应于驱动部1，11、活动部2、支撑部3，3、第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5的形状。
具有抗蚀剂掩模33的硅基片30的表面接受蚀刻处理，直到由蚀刻处理形成的凹部穿过硅基片30，然后抗蚀剂掩模33被去除。因此，如图6E所示，获得了其中形成驱动部1，11、活动部2、支撑部3，3、第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5的结构。
然后，金属膜被形成在活动部2上以形成其上的光反射部。
对于形成金属膜的方法，可以提及诸如等离子CVD法、热CVD法和后来的CVD(later CVD)法的多种化学气相淀积(CVD)法，诸如真空蒸发法、阴极溅镀法(一种低温阴极溅镀法)和离子电镀法的多种干法镀敷法，诸如电解电镀法和无电电镀法的各种湿性镀敷方法，喷射法、溶胶凝胶法、金属有机淀积(MOD)法和金属箔的结合。
有关这一点，形成金属膜的类似方法能够用于将在后面描述的每种金属膜形成的方法。
<A2>接下来，如图6F所示，硅基片60被制备用于形成对向基片6。
铝或相类似物制成的金属掩膜形成在硅基片60的一个表面上，在将形成开口61处的区域以外的部分。
接下来，具有金属掩模的硅基片60的所述一个表面接受蚀刻处理，直到由蚀刻处理形成的凹部穿过硅基片60，然后金属掩模被去除。因此，如图6G所示，获得了其中已经形成开口61的对向基片6。
接下来，如图6H所示，四个电极7形成在对向基片6上。通过在其中已形成开口61的对向基片6的表面上，形成对应于电极7的位置的金属膜和掩膜，并在带掩膜的对向基片6接受蚀刻处理后，去除掩膜，可以形成电极7。
有关这一点，电极7可以在形成开口61之前形成。
<A3>接下来，如图6I所示，通过例如直接结合法(directbonding)、其中使用包含钠离子(Na+)的玻璃材料的阳极结合法(anodicbonding)等，在上述步骤<A1>获得的基片50的支撑部3，3被结合到在步骤<A2>获得的对向基片6。
在玻璃基片被用作用于形成对向基片6的基片的情况中，为了形成开口61，除上述蚀刻方法外，例如也可以使用喷丸法、喷沙处理、激光束处理等。此外，在这种情况中，为了将对向基片6结合到基片20，例如可以使用阳极结合法等。
如上所述，制造了当前实施例的致动器100。
在这点上，虽然在形成本实施例的致动器100的方法中，从其凹部300侧对硅基片30进行蚀刻处理，整体地形成驱动部1，11、活动部2、支撑部3，3、第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5，但形成致动器100的方法并不局限于此。例如，可以从与其凹部300侧相对的一侧，使硅基片30接受蚀刻处理，整体形成驱动部1，11、活动部2、支撑部3，3、第一弹性连接部4，4和第二弹性连接部5，5。
根据优选实施例的上述致动器100能够优选地被应用于光学扫描仪，以用于例如激光打印机、条码读取器、共焦扫描激光显微镜等，或用于成像的显示器。
虽然参照如图所示的实施例已对根据本发明的致动器100进行了描述，但本发明并不局限于此。
此外，只要获得相同或相类似的功能，可以对本发明的致动器100的每个部分进行多种改动和增加。
此外，在上述实施例中，尽管已描述在根据本发明的致动器100中，光反射部21被设置在活动部2的一个表面上，但是该光反射部21也可以例如设置在活动部2的相对的表面上，或可设置在活动部2的两个表面上。
此外，在上述实施例致动器100中，虽然已描述电极7被设置在对向基片6上，但是在根据本发明的致动器100中，该光电极7也可以设置在驱动部1上，或可分别设置在对向基片6和驱动部1上。
此外，在上述实施例的致动100中，虽然已描述两对电极7被分别设置在对应于驱动部1，11的位置处，但是根据本发明的致动器100并不局限于此。例如，一个或三个或更多个电极7可以设置在每个对应的位置处。
有关这一点，在一个电极7被设置在对应于驱动部1，11的位置的每一处的情况下，优选被加入偏移电压且其中最小电位为地电位的正弦波(交流电压)被施加到该一个电极7。
此外，在上述实施例的致动器100中，虽然已描述绝缘膜被设置在作为面对电极7的表面的每个驱动部1，11的表面上，为防止出现短路，但是在根据本发明的致动器100中，例如，绝缘膜也可以被设置在每个电极7的表面上，或也可以设置在驱动部1，11和电极7两者的表面上。
此外，在上述实施例致动器100中，虽然已描述该一对驱动部1，11被设置，但是在根据本发明的致动器100中，例如，一个驱动部可以被设置以包围活动部。
此外，在上述实施例的致动器100中，每个第一弹性连接部4，4的特征可能主要是弯曲变形(更确切地说，第一弹性连接部4，4可具有弯曲特征)。例如，弹性连接部4，4可以具有弯曲变形和扭转变形的双重特征。
此外，只要第一弹性连接部4的扭转刚度被设置为比第二弹性连接部5的扭转刚度更大的预定值，第一弹性连接部4的形状、布置、尺寸和材料并不局限于图中所示的(上述的)形状、布置、尺寸和材料。
图7是显示第一弹性连接部的一个可选实例的平面视图。对于第一弹性连接部4的结构，其中第一弹性连接部4的扭转刚度比第二弹性部5的扭转刚度更大，作为实例可以提及下述情况(a)到(j)。
也就是，这些情况包括(a)连接部件42(第一弹性连接部4)的宽度a比第二弹性连接部5的宽度b更宽的情况；(b)连接部件42的长度e比第二弹性连接部5的长度f更短的情况；(c)一个或多个通孔形成在连接部件42中的情况；(d)两个连接部件42从相对于旋转中心轴41同轴设置的主连接部件42的两侧表面朝向驱动部1(或11)延伸地设置的情况；(e)两个或多个连接部件(图7E中两个)被布置在旋转中心轴41的两侧的每个处的情况；(f)相对于旋转中心轴41，每个连接部件42的一端位于其另一端的相对侧处(两个连接部件42被设置以彼此交叉而交叉点被设置在旋转中心轴41上)的情况；(g)多对连接部件42被形成以便其中一对连接部件42彼此交叉的情况；(h)和(i)每个连接部件42的一部分或整体是弯曲的或弧形的情况；和(j)当从致动器100的顶部观看时，一个连接部件42具有实质H形的情况。在情况(a)到(j)中的一种或两种或多种结构可以组合为连接部件42。
权利要求
1.一种致动器，包括彼此相间隔的一对驱动部；在所述一对驱动部之间设置的活动部；用于支撑所述一对驱动部和所述活动部的一对支撑部；一对第一弹性连接部，所述第一弹性连接部将所述一对驱动部分别连接到所述一对支撑部，以便每个所述驱动部能够相对于所述支撑部旋转；和一对第二弹性连接部，所述第二弹性连接部将所述活动部分别连接到所述一对驱动部，以便所述活动部能够根据所述一对驱动部的旋转而旋转，其中通过施加交流电压，所述一对驱动部的每个围绕所述致动器的旋转中心轴旋转，从而所述活动部围绕所述致动器的所述旋转中心轴旋转；和其中所述第一弹性连接部的每个的扭转刚度大于所述第二弹性连接部的每个的扭转刚度。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对第一弹性连接部的每个的截面惯性矩大于所述第二弹性连接部的每个的截面惯性矩。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对第一弹性连接部的每个由两个连接部件构成，所述两个连接部件的每个与所述旋转中心轴间隔预定距离。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中所述一对驱动部的每个被构成，以通过使所述两个连接部件的每个弯曲变形而围绕所述旋转中心轴旋转。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对第二弹性连接部的每个相对于所述旋转中心轴被同轴地设置。
6.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对驱动部的每个利用通过施加所述交流电压产生的库仑力驱动。
7.根据权利要求1所述的致动器，还包括被设置以便与所述一对驱动部相间隔预定距离的对向基片；和多个电极，所述多个电极分别被设置在对应于所述一对驱动部的位置的所述对向基片上的位置处；其中利用通过在所述多个电极的每个和对应的所述驱动部之间施加交流电压产生的库仑力，所述一对驱动部的每个被驱动。
8.根据权利要求7所述的致动器，其中所述多个电极包括两对电极，而所述两对电极的每对被设置在对应于沿实质垂直于所述旋转中心轴的方向的相应驱动部的两端的对向基片上的位置处。
9.根据权利要求7所述的致动器，其中所述对向基片在对应于所述活动部的部分具有开口。
10.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对支撑部、所述活动部、所述一对驱动部、所述一对第一弹性连接部和所述一对第二弹性连接部通过对基部材料进行蚀刻处理形成。
11.根据权利要求10所述的致动器，其中所述基部材料由硅形成。
12.根据权利要求1所述的致动器，还包括设置在所述活动部上的光反射部。
13.根据权利要求1所述的致动器，其中所述致动器是采用两自由度振动系统的类型，而交流电压的频率被设置以实质上与所述两自由度振动系统的共振频率的较低的共振频率相同，其中在共振频率处，所述一对驱动部和所述活动部共振。
14.根据权利要求1所述的致动器，其中所述一对第一弹性连接部和所述一对第二弹性连接部的至少一个包括压阻元件。
全文摘要
一种致动器(100)包括一对彼此相间隔的驱动部(1，11)；在驱动部之间设置的活动部(2)；一对用于支撑驱动部(1，11)和活动部(2)的支撑部(3，3)；一对第一弹性连接部(4，4)，第一弹性连接部将驱动部分别连接到支撑部(3，3)，以便每个驱动部能够相对于支撑部(3，3)旋转；和一对第二弹性连接部(5，5)，第二弹性连接部将活动部分别连接到驱动部，这样活动部能够根据驱动部(1，11)的旋转而旋转。在这种情况中，通过施加交流电压，驱动部的每个围绕致动器的旋转中心轴(41)旋转，从而活动部围绕致动器的旋转中心轴旋转。此外，第一弹性连接部的每个的扭转刚度大于第二弹性连接部的每个的扭转刚度。
文档编号G03G15/00GK1790181SQ20051013697
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者与田光宏, 伊藤弘和 申请人:精工爱普生株式会社