专利名称：致动器、光扫描仪以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及致动器、光扫描仪以及图像形成装置。
背景技术：
作为致动器，公知有使用了扭转振子的致动器(例如，参照专利文献I)。例如，在专利文献I中公开了光偏转器，其具有可动板(可动部)、支承架(支承部)、以及将可动板支承为相对支承架能够扭转转动(摆动)的I对弹性支承部(连结部)，各弹性支承部由2根棒(梁部件)构成。
这样的可动板、支承架以及I对弹性支承部通过对主面由硅的(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻而一体形成。另外，在专利文献I的光偏转器中，可动板形成为俯视呈八边形。形成这样的俯视形状的可动板存在能够使偏离转动(摆动)轴的位置的可动板的重量减小，并能够减小惯性力矩的优点。但俯视形状呈八边形的可动板存在制造困难的问题。特别是这样的可动板在使用上述的各向异性蚀刻来制造的情况下，由于可动板与结晶面的关系，而存在形状控制难，形状的差别大的问题。专利文献I :日本专利特开201079243号公报
发明内容
本发明的目的在于提供致动器、光扫描仪以及图像形成装置，它们在制造中的可动部的形状差别与以往相比减小，从而能够减小可动部摆动时的惯性力矩。这样的目的通过下述的本发明实现。在本发明的致动器中，其特征在于，具有可动部，其能够绕摆动轴进行摆动；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样的本发明的致动器，能够减小制造中的可动部的形状差别，减小可动部摆动时的惯性力矩。在本发明的致动器中，优选上述观察时的上述可动部的外形主要由与上述摆动轴平行的线和与上述摆动轴垂直的线构成。由此，能够减小制造中的可动部的形状差别。在本发明的致动器中，优选上述可动部、上述支承部以及上述连结部通过各向异性蚀刻硅基板而形成。由此，减小形状差别，从而能够容易地形成可动部、支承部以及连结部。在本发明的致动器中，优选上述可动部的第二表面由硅的(100)面构成。
由此，对第二表面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而使形状差别减小，能够容易地形成可动部、支承部以及连结部。在本发明的致动器中，优选上述可动部的侧面主要由硅的(111)面构成。由此，对板面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而能够将硅的(111)面作为蚀刻的停止层利用，使形状差别减小，从而容易地形成可动部、支承部以及连结部。在本发明的致动器中，优选在上述可动部的侧面形成有槽，该槽在与上述可动部的第二表面正交的剖面上呈V字形。
由此，能够减小可动部的惯性力矩。而且，对第二表面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而能够将硅的(111)面作为蚀刻的停止层来利用，减小形状差别，容易地形成可动部。在本发明的致动器中，优选上述连结部的表面由硅的(100)面以及(111)面构成。由此，能够将硅的(111)面作为蚀刻的停止层来利用，减小形状差别，容易地形成连结部。在本发明的致动器中，优选上述连结部具有2个梁状的梁部件。由此，由于能够使连结部的长度变短，因此，能够使设备整体的大小变小。在本发明的致动器中，优选上述梁部件的与上述摆动轴垂直的剖面形成为平行四边形，上述2个梁部件间的距离从上述可动部的上述第一表面朝向上述第二表面逐渐增加。这样的连结部，通过对硅基板进行各向异性蚀刻，能够与观察时形状为十字状或者形成为将四方形的四个角去掉了矩形而成的形状的可动部一起容易地形成。在本发明的致动器中，优选上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为梯形。这样的连结部，通过对硅基板进行各向异性蚀刻，能够与观察时形状为十字状或者形成为将四方形的四个角去掉矩形而成的形状的可动部一起容易地形成。在本发明的致动器中，优选上述可动部形成为在上述观察时相对于上述摆动轴对称的形状。由此，能够使可动部的重心位于可动部的摆动轴上，并能够使可动部的摆动顺畅。在本发明的致动器中，优选上述可动部形成为在上述观察时相对于通过上述可动部的中心且与上述摆动轴垂直的线对称的形状。由此,可动部的设计变得容易。本发明的致动器的特征在于，具有可动部，其能够绕摆动轴摆动；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样的本发明的致动器，能够使制造中的可动部的形状差别减小，减小可动部摆动时的惯性力矩。本发明的光扫描仪的特征在于，具有可动部，其能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样构成的光扫描仪，能够减小制造中的可动部的形状差别，减小可动部摆动时的惯性力矩。本发明的光扫描仪的特征在于，具有可动部，其能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，
上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样构成的光扫描仪，能够减小制造的可动部的形状差别，减小可动部的摆动时的惯性力矩。本发明的图像形成装置的特征在于，具备射出光的光源和扫描来自上述光源的光的光扫描仪，上述光扫描仪具有可动部，其能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样构成的图像形成装置，能够减小制造中的可动部的形状差别，减小可动部摆动时的惯性力矩。因此，能够廉价获得高品质的图像。本发明的图像形成装置的特征在于，具备射出光的光源和扫描来自上述光源的光的光扫描仪，上述光扫描仪具有可动部，其能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。根据这样构成的图像形成装置，能够使制造中的可动部的形状差别减小，减小可动部摆动时的惯性力矩。因此，能够廉价获得高品质的图像。
图I是表示本发明的第I实施方式的光扫描仪(致动器)的俯视图。图2是图I中的A-A线剖视图。图3是用于说明图I所示的光扫描仪所具备的可动板的俯视图。图4是图I中的B-B线剖视图。图5是图4的局部放大剖视图。图6是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图。图7是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图。图8是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图。 图9是用于说明图8(e)所示的蚀刻工序中的连结部的形成(没有掩模偏移的情况)的图。图10是用于对图8(e)所示的蚀刻工序中的连结部的形成(有掩模偏移的情况)进行说明的图。图11是表不本发明的第2实施方式的光扫描仪的俯视图。图12是图11中的B-B线局部放大剖视图。图13是用于说明本发明的第3实施方式的扫描仪所具备的可动板的俯视图。图14是用于说明本发明的第4实施方式的扫描仪所具备的可动板的俯视图。图15是表示本发明的图像形成装置的构成的一个例子的概要图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的致动器、光扫描仪以及图像形成装置的优选的实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，以将本发明的致动器用于光扫描仪的情况为例进行说明。第I实施方式首先，对本发明的光扫描仪的第I实施方式进行说明。图I是表示本发明的第I实施方式的光扫描仪(致动器)的俯视图，图2是图I中的A-A线剖视图，图3是用于说明图I所示的光扫描仪所具备的可动板的俯视图，图4是图I中的B-B线剖视图，图5是图4的部局放大剖视图。图6是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图，图7是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图。图8是对图I所示的光扫描仪的制造方法进行说明的剖视图，图9是用于说明图8(e)所示的蚀刻工序中的连结部的形成(没有掩模偏移的情况)的图，图10是用于对图8(e)所示的蚀刻工序中的连结部的形成(有掩模偏移的情况)进行说明的图。此外，以下为便于说明，将图2、4 10中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。如图I所示，光扫描仪I具备有振动系统的基体2、支承基体2的支承体3、以及使基体2的振动系统振动的驱动部4。另外，基体2具有设置有光反射部211的可动板(可动部)21 ;与可动板21连结的I对连结部23、24 ;以及支承I对连结部23、24的支承部22。也可以说支承部22经由连结部23、24支承可动板21，还可以说I对连结部23、24连结可动板21和支承部22。在这样的光扫描仪I中，利用驱动部4的驱动力，使各连结部23、24扭转变形的同时，使可动板21绕沿连结部23、24的规定的轴(转动中心轴)转动(摆动)。由此，能够使在光反射部211处反射的光在规定的一个方向上扫描。以下，依次对构成光扫描仪I的各部进行详细说明。基体如上所述，基体2具有设置有光反射部211的可动板21、支承可动板21的支承部22、以及连结可动板21和支承部22的I对连结部23、24。这样的基体2以硅为主要材料构成，可动板21、支承部22以及连结部23、24 —体形成。更具体而言，如后面详细所述那样，基体2通过对板面由硅的(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻而形成。通过这样的各向异性蚀刻，将硅的(111)面作为蚀刻停止层来利用，能够简单并高精度地形成可动板21、支承部22以及I对连结部23、24。而且，作为硅 基板，一般使用单晶硅基板。另外，这样的基体2的上表面以及下表面分别由硅的(100)面构成。另外，支承部22的内表面、可动板21的侧面、以及各连结部23、24的侧面的与轴线X平行的部分分别由硅的(111)面构成。另外，由于硅重量轻且具有跟SUS同样的刚性，因此，以硅为主要材料构成基体2，从而能够得到具有良好的振动特性的基体2。另外，如后所述，由于硅能够通过蚀刻以高精度的尺寸精度进行加工，因此，使用硅基板形成基体2，从而能够得到具有所希望的形状(所希望的振动特性)的基体2。以下，对基体2进行更加详细地叙述。如图I所示，支承部22形成为框状。更具体而言，支承部22形成为四方环状。这样的支承部22经由I对连结部23、24支承可动板21。而且，作为支承部22的形状，若能够经由I对连结部23、24支承可动板21，则不进行特别限定，例如，也可以形成与各连结部23、24对应地分割的形状。在这样的支承部22的内侧设置有可动板21。可动板21形成为板状。而且，在本实施方式中，可动板21形成为在可动板21的板厚方向上观察时使四方形(在本实施方式中为正方形)的4个角部分别缺损的形状(十字状)。由此，能够充分确保可动板21的上表面的光反射部211的面积(光反射区域)，且能够减小可动板21在转动时的惯性力矩。另外，如后面详细所述，对硅基板进行各向异性蚀刻，从而能够简单且高精度地形成这样的可动板21。若更具体地进行说明，则如图3所示，可动板21构成为包括主体部212、在与轴线X平行的方向上从该主体部212向两侧突出的I对突出部213、214、以及在与轴线X垂直的方向(与线Y平行的方向)上从主体部212向两侧突出的I对突出部215、216。由此，可动板21形成为俯视呈十字状。而且，在可动板21的沿外周延伸的方向中的突出部213和突出部215之间形成有缺损部251。而且，在可动板21的沿外周延伸的方向中的突出部213和突出部216之间形成有缺损部252。而且，在可动板21的沿外周延伸的方向中的突出部214和突出部216之间形成有缺损部254。而且，在可动板21的沿外周延伸的方向中的突出部214和突出部215之间形成有缺损部253。换句话说，在从可动板21的板厚方向观察时，沿可动板21的外周以如下顺序排列地设置有缺损部251、突出部213、缺损部252、突出部216、缺损部254、突出部214、缺损部253、突出部215。另外，缺损部251和缺损部252经由突出部213而对置。而且，缺损部252和缺损部254经由突出部216而对置。而且，缺损部253和缺损部254经由突出部214而对置。而且，缺损部251和缺损部253经由突出部215而对置。这样的突出部213 216以及缺损部251 254在从可动板21的板厚方向观察时分别形成为四方形。此外，在图1、3中，是以各缺损部251 254的俯视形状形成为正方形的状态为一个例子进行了图示。另外，突出部213 216以及缺损部251 254的俯视形状的角部可以带有弧度。此外，由于可动板21的十字状的外形的角部不仅有规定的结晶面还有多种结晶面，因此存在严格来说角部不成直角，严格来说突出部213 216以及缺损部251 254不是四方形的情况。但在本实施方式中，包含上述状态并视各缺损部251 254为四方形。 从这样的可动板21的板厚方向观察时的外形主要由与可动板21的转动中心轴(轴线X)平行的线、和与可动板21的转动中心轴(摆动轴轴线X)垂直的线(线Y)构成。由此，如后所述，对硅基板进行各向异性蚀刻，从而能够简单且高精度地形成可动板21。而且，在可动板21的十字状的外形的角部不仅有规定的结晶面而且有多种结晶面。因此，存在从可动板21的板厚方向观察时的角部的外形未必成为与轴线X或者线Y平行的线的情况。即，在从可动板21的板厚方向观察时的外形至少除了上述的可动板21的角部之外，都是由与轴线X平行的线和与线Y平行的线构成。另外，可动板21形成为俯视时相对可动板21的转动中心轴(轴线X)对称的形状。由此，能够简单地使可动板21的重心位于可动板21的转动中心轴上，并能够使可动板21的转动顺利进行。而且，可动板21形成为相对于俯视时通过可动板21的中心P且与可动板21的转动中心轴(轴线X)垂直的线Y对称的形状。由此，可动板的设计变得容易。另外，可动板21的板面由硅的(100)面构成。由此,如后所述,对板面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而能够简单且高精度地形成可动板21、支承部22以及I对连结部23、24。另外，可动板21的侧面主要由硅的(111)面构成。由此，如后所述，对板面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而将硅的(111)面作为蚀刻的停止层来利用，能够简单且高精度地形成可动板21、支承部22以及I对连结部23、24。此外，在从可动板21的板厚方向观察的外形的角部中，可动板21的侧面包含(111)面以外的结晶面。因此，可动板21的侧面至少除了该角部中的侧面之外，都是由硅的(111)面构成。另外，在可动板21的侧面上形成有槽217，该槽217在与可动板21的板面正交的横剖面上呈V字状。由此，能够减小可动板21的惯性力矩。另外，对板面由(100)面构成的硅基板进行各向异性蚀刻，从而将硅的(111)面作为蚀刻的停止层来利用，能够简单且高精度地形成这样的槽。另外，在将可动板21的、从板厚方向观察时的与转动中心轴(轴线X)垂直的方向(以下也称“线Y方向”)的长度设为A，将可动板21的、与转动中心轴(轴线X)平行的方向(以下也称“轴线X方向”)的长度设为B，将各缺损部251 254的、沿线Y方向延伸的长度设为a，将各缺损部251 254的、沿轴线X方向延伸的长度设为b时，分别满足下述式(A)、(B)。
权利要求
1.一种致动器，其特征在于，具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动； 连结部，该连结部从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，该支承部支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
2.根据权利要求I所述的致动器，其特征在干， 上述观察时的上述可动部的外形主要由与上述摆动轴平行的线和与上述摆动轴垂直的线构成。
3.根据权利要求I或2所述的致动器，其特征在干， 上述可动部、上述支承部以及上述连结部，通过各向异性蚀刻硅基板而形成。
4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在干， 上述可动部的第二表面由硅的100面构成。
5.根据权利要求3或4所述的致动器，其特征在干， 上述可动部的侧面主要由硅的111面构成。
6.根据权利要求5所述的致动器，其特征在干， 在上述可动部的侧面形成有槽，该槽在与上述可动部的第二表面正交的剖面上呈V字状。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的致动器，其特征在干， 上述连结部的表面由硅的100面以及111面构成。
8.根据权利要求I至7中任意一项所述的致动器，其特征在干， 上述连结部具有2个梁状的梁部件。
9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在干， 上述梁部件的与上述摆动轴垂直的剖面形成为平行四边形， 上述2个梁部件间的距离从上述可动部的上述第一表面朝向上述第二表面逐渐增加。
10.根据权利要求I所述的致动器，其特征在干， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为梯形。
11.根据权利要求I至10中任意一项所述的致动器，其特征在干， 上述可动部形成为在上述观察时相对于上述摆动轴対称的形状。
12.根据权利要求I至11中任意一项所述的致动器，其特征在干， 上述可动部形成为在上述观察时相对于通过上述可动部的中心且与上述摆动轴垂直的线对称的形状。
13.—种致动器，其特征在于，具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动； 连结部，其从上述可动部延伸出来，且随着上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，其支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
14.ー种光扫描仪,其特征在于,具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部； 连结部，该连结部从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，该支承部支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
15.—种光扫描仪,其特征在于,具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部； 连结部，该连结部从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，该支承部支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
16.一种图像形成装置，其特征在于，具备 射出光的光源；和 扫描来自上述光源的光的光扫描仪， 上述光扫描仪具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部； 连结部，该连结部从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，该支承部支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
17.一种图像形成装置，其特征在于，具备 射出光的光源；和 扫描来自上述光源的光的光扫描仪， 上述光扫描仪具有 可动部，该可动部能够绕摆动轴摆动且具备具有光反射性的光反射部； 连结部，该连结部从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及 支承部，该支承部支承上述连结部， 上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时，将四方形的四个角的部分分别去掉了矩形而成的形状， 上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
全文摘要
本发明提供致动器、光扫描仪以及图像形成装置。该致动器具备可动部，其能够绕摆动轴摆动；连结部，其从上述可动部延伸出来，且伴随上述可动部的摆动而扭转变形；以及支承部，其支承上述连结部，上述可动部形成为从上述可动部的厚度方向观察时呈十字状，上述连结部的与上述摆动轴垂直的剖面形成为，该连结部的宽度从上述可动部的第一表面朝向与上述第一表面对置的第二表面逐渐增加的形状。
文档编号B81B3/00GK102736244SQ20121009812
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年4月6日
发明者日野真希子, 沟口安志 申请人:精工爱普生株式会社