專利名稱：致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及致動(dòng)器(actuator)，尤其涉及使用兩個(gè)自由度震動(dòng)系統(tǒng)的類型的致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
例如，已知有多角鏡(旋轉(zhuǎn)多角體)作為設(shè)置在激光打印機(jī)中的致動(dòng)器。在這樣的打印機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)較高的分辨率和高質(zhì)量的打印輸出以及高速打印。目前，空氣軸承被用于以高速穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)多角鏡。然而，存在的問題在于以比當(dāng)前可以實(shí)現(xiàn)的速度高的多的速度旋轉(zhuǎn)多角鏡是困難的。另外，盡管需要較大的電動(dòng)機(jī)以按照較高的速度旋轉(zhuǎn)多角鏡，但是，使用這樣的較大的電動(dòng)機(jī)造成的問題在于，縮小使用多棱鏡的設(shè)備的尺寸是困難的。另外，使用這樣的較大的電動(dòng)機(jī)造成的另一個(gè)問題在于，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，從而導(dǎo)致制造成本增加。
另一方面，由于致動(dòng)器領(lǐng)域的初步研究，已經(jīng)提出如圖10所示的單自由度的扭矩振動(dòng)器。因?yàn)檫@種致動(dòng)器使用彼此平行設(shè)置的平板電極，所以其能夠使用相當(dāng)簡單的結(jié)構(gòu)(例如，參見K.E.Petersen“Silicon TorsinalScanning Mirror”，IBMJ.Res.Develop.，Vol.24(1980)，P.631)。另外，同樣提出，通過更改上述的扭矩振動(dòng)器以具有懸臂結(jié)構(gòu)，從而獲得的單自由度靜電驅(qū)動(dòng)型振動(dòng)器(例如，參見Kawamura et al.“Research inmicromechanics using Si”，Proceedings of the Japan Society for PrecisionEngineering Autumn Conference(1986)，P.753)。
圖10示出了單自由度靜電驅(qū)動(dòng)型扭矩振動(dòng)器。在圖10示出的扭矩振動(dòng)器中，由單晶硅制成的可移動(dòng)電極板300在其端固定部300a處通過隔離物200固定至玻璃基板1000?？梢苿?dòng)的電極板300包括可移動(dòng)的電機(jī)部300c，其通過狹窄扭矩棒300b由末端固定部300a支撐。另外，固定電極400設(shè)置在玻璃基板1000上，以通過預(yù)定電極間隔與可移動(dòng)電極部300c相對(duì)。特別地，固定電極400與可移動(dòng)的電極部300c通過它們之間的電極間隔與可移動(dòng)電極部300c。固定電極400經(jīng)由開關(guān)600和電源500連接至可移動(dòng)電極板300。
在具有上述結(jié)構(gòu)的扭矩振動(dòng)器，當(dāng)電壓施加在可移動(dòng)電極部300c和固定電極400兩端時(shí)，可移動(dòng)電極部300c由于靜電吸引力而圍繞扭矩棒300b的軸旋轉(zhuǎn)。由于靜電吸引力與電極間隔的平方成反比例，對(duì)于這種類型的靜電致動(dòng)器優(yōu)選在可移動(dòng)的電極部300c和固定電極400之間具有較小的電極間隔。然而，在這樣的上述的單自由度扭矩振動(dòng)器中，起到可移動(dòng)部作用的可移動(dòng)電極部300c同樣設(shè)置有電極。因此，如果電極間隔變得相當(dāng)小，可移動(dòng)電極部300c的可移動(dòng)范圍(旋轉(zhuǎn)范圍)必然受到限制。另一方面，為了擴(kuò)大可移動(dòng)電極部300c的可移動(dòng)范圍，有必要加寬電極間隔，這樣反過來需要加大的驅(qū)動(dòng)電壓。也就是，上述的這樣的單自由度扭矩振動(dòng)器所產(chǎn)生的問題在于很難實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)和大的位移。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供具有可移動(dòng)部的致動(dòng)器，其能夠以較低電壓驅(qū)動(dòng)大扭矩，其中，可移動(dòng)部能夠以較大的旋轉(zhuǎn)角度或較大偏轉(zhuǎn)角度移動(dòng)(或旋轉(zhuǎn))。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種致動(dòng)器，具有旋轉(zhuǎn)中心軸，所述致動(dòng)器包括框架，具有絕緣性能；一對(duì)彼此隔開的可移動(dòng)梳狀電極，其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都具有側(cè)表面，且設(shè)置有至少一組第一電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置在其側(cè)表面上；可移動(dòng)部，設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極之間；一對(duì)支撐部，設(shè)置在所述框架上，用于支撐這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極和所述可移動(dòng)部；至少一對(duì)固定梳狀電極，設(shè)置在所述框架上分別相應(yīng)于這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的部分處，所述至少一對(duì)固定梳狀電極設(shè)置有一組第二電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置，以便與相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒協(xié)作關(guān)聯(lián)；至少一對(duì)第一彈性連接部，分別將這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極連接至這對(duì)支撐部，從而每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極能關(guān)于相應(yīng)的支撐部繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；以及至少一對(duì)第二彈性連接部，分別將所述可移動(dòng)部連接至這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，從而隨著可移動(dòng)梳狀電極的旋轉(zhuǎn)，所述可移動(dòng)部能繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都由通過在每個(gè)固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間施加交流電壓產(chǎn)生的庫侖力驅(qū)動(dòng)，由此可移動(dòng)部旋轉(zhuǎn)，以及其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒和相應(yīng)的至少一對(duì)固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒配置為使得在固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒的至少一部分與相應(yīng)的固定梳狀電極的第二電極齒的一部分重疊。
由于至少一對(duì)固定梳狀電極鄰近相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極，所以，可以以低電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，并以較大扭矩操作可移動(dòng)梳狀電極。另外，可以實(shí)現(xiàn)能夠以較大旋轉(zhuǎn)角度(偏轉(zhuǎn)角度)移動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))可移動(dòng)部。另外，由于致動(dòng)器設(shè)置有框架，可以加固(增強(qiáng))致動(dòng)器的強(qiáng)度。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選的是，在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸觀看時(shí)可移動(dòng)梳狀電極和相應(yīng)的固定梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒的至少部分與相應(yīng)的固定梳狀電極的第二電極齒的一部分重疊。
這使得可以輕易地旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)梳狀，可以以低電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，第一電極齒的每個(gè)的尖端和第二電極齒的每個(gè)的尖端彼此完全重疊。
這使得可以改善致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)效率，以低電壓驅(qū)動(dòng)該致動(dòng)器。另外，可以產(chǎn)生加大的扭矩。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，第一電極齒的每個(gè)都在垂直于框架的方向上具有第一寬度，且第二電極齒的每個(gè)都在垂直于框架的方向上具有第二寬度，其中在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸看時(shí)第一電極齒的每個(gè)的第一寬度比第二電極齒的每個(gè)的第二寬度大。
這使得可以在維持可移動(dòng)梳狀電極的同時(shí)振動(dòng)(旋轉(zhuǎn))可移動(dòng)梳狀電極。因此，可以延長致動(dòng)器的壽命。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，在第一電極齒的每個(gè)的第一寬度定義為A(μm)和第二電極齒的每個(gè)的第二寬度定義為B(μm)的情形下，A和B滿足關(guān)系式1.0≤A/B≤3.0。
這使得可以提高致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)效率，因此，可以低電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，第一電極齒的每個(gè)都在其寬度方向上具有上下邊沿，且第二電極齒的每個(gè)都在其寬度方向上具有上下邊沿，其中在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸看時(shí)，在第一電極齒和第二電極齒之間沒有施加交流電壓的情形下，第一電極齒的每個(gè)的上邊沿或下邊沿與第二電極齒的每個(gè)的相應(yīng)邊沿彼此對(duì)準(zhǔn)。
這使得可以進(jìn)一步改善致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)效率，因此，可以以低電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，通過使第一基底材料經(jīng)受預(yù)定工藝形成至少一對(duì)固定梳狀電極和這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極。
這使得可以實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，其中，固定梳狀電極和可移動(dòng)梳狀電極輕易地形成。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，通過使與第一基底材料相同的基底材料經(jīng)受預(yù)定工藝，形成這對(duì)支撐部、可移動(dòng)部、至少一對(duì)第一彈性連接部和至少一對(duì)第二彈性連接部。
這使得可以實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，其中，支撐部、可移動(dòng)部、第一彈性連接部、以及第二彈性連接部輕易形成。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，通過使第一基底材料經(jīng)受圖樣化分別形成至少一對(duì)固定梳狀電極和這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，從而至少一組第一電極齒的每個(gè)不會(huì)與相應(yīng)的第二齒接觸。
這使得可以容易地制造均具有理想形狀和精確尺寸的可移動(dòng)梳狀電極和固定梳狀電極。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，第一基底材料由硅制成。
這使得可以形成具有導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)。另外，可以獲得能夠輕易地穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)的可移動(dòng)部。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，所述框架由層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述層壓結(jié)構(gòu)包括由氧化硅制成的中間層和由硅制成并且層壓在中間層上的第二基底材料。
這使得可以容易地形成具有這樣的結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，所述框架在相應(yīng)于可移動(dòng)部和/或這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的部分處設(shè)置有開口。
因此，在可移動(dòng)部和/或可移動(dòng)梳狀電極被移動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)，可以防止可移動(dòng)部和/或可移動(dòng)梳狀電極與框架接觸。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都具有電極基底和至少一組第一電極齒，且至少一組第一電極齒沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的電極基底的一個(gè)末端處。
這使得可以高效地移動(dòng)可移動(dòng)梳狀電極。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，至少一組第一電極齒包括兩組第一電極齒，其中兩組第一電極齒的每組沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向分別設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的電極基底的兩端。
這使得可以以更大的扭矩操縱可移動(dòng)梳狀電極。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，一個(gè)或多個(gè)通孔在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)中形成。
因此，由于可以減少每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極的質(zhì)量，致動(dòng)器可以高速驅(qū)動(dòng)(也就是，以較高的頻率驅(qū)動(dòng))。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，致動(dòng)器進(jìn)一步包括設(shè)置在可移動(dòng)部上的反光部。
盡管本發(fā)明的致動(dòng)器可以應(yīng)用到各種類型的裝置上，優(yōu)選地是，例如，本發(fā)明的致動(dòng)器可以應(yīng)用到光學(xué)掃描器。在這種情況下，可以改變傳送給設(shè)置有光反射部的致動(dòng)器的光的光路徑。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，在第一彈性連接部的彈性系數(shù)定義為k1和第二彈性連接部的彈性系數(shù)定義為k2的情況下，k1和k2滿足關(guān)系式k1＞k2。
這使得可以進(jìn)一步擴(kuò)大可移動(dòng)部的反射角(旋轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制各可移動(dòng)梳狀的反射角。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，致動(dòng)器屬于采用具有二維自由度的振動(dòng)系統(tǒng)的類型，且交流電壓的頻率設(shè)定為大致等于這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部在此頻率共振的具有二維自由度的振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率的較低共振頻率。
因此，這使得可以提供具有高速和大反射角(振幅)并且以低電壓操縱的致動(dòng)器。另外，通過具有這樣的機(jī)構(gòu)，可以擴(kuò)大可移動(dòng)部的反射角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制各可移動(dòng)梳狀的反射角。
在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中，優(yōu)選地是，這對(duì)第一彈性連接部和這對(duì)第二彈性連接部的至少一個(gè)包括壓阻元件。
因此，例如，可以檢測(cè)可移動(dòng)部的旋轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)頻率。另外，可以使用檢測(cè)結(jié)果，以控制可移動(dòng)部的姿態(tài)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種致動(dòng)器，具有旋轉(zhuǎn)中心軸，所述致動(dòng)器包括框架，具有絕緣性能；可移動(dòng)梳狀電極，設(shè)置有一組第一電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置在其側(cè)表面上，所述可移動(dòng)梳狀電極具有開口；可移動(dòng)部，設(shè)置在可移動(dòng)梳狀電極的開口中；一對(duì)支撐部，設(shè)置在所述框架上，用于支撐可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部；兩個(gè)固定梳狀電極，沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向設(shè)置在所述框架上相應(yīng)于可移動(dòng)梳狀電極的位置處，這兩個(gè)固定梳狀電極的每個(gè)都設(shè)置有一組第二電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置，以便與可移動(dòng)梳狀電極的至少一組第一電極齒協(xié)作關(guān)聯(lián)；至少一對(duì)第一彈性連接部，分別將可移動(dòng)梳狀電極連接至這對(duì)支撐部，從而可移動(dòng)梳狀電極能關(guān)于這對(duì)支撐部繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；以及至少一對(duì)第二彈性連接部，分別將所述可移動(dòng)部連接至可移動(dòng)梳狀電極，從而隨著可移動(dòng)梳狀電極的旋轉(zhuǎn)，所述可移動(dòng)部能繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，其中可移動(dòng)梳狀電極由通過在每個(gè)固定梳狀電極和可移動(dòng)梳狀電極之間施加交流電壓產(chǎn)生的庫侖力驅(qū)動(dòng)，由此可移動(dòng)部旋轉(zhuǎn)，以及其中可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒和固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒配置為使得在可移動(dòng)梳狀電極和固定梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒的至少一部分與固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒的一部分重疊。


參考附圖，通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述或其它目的、特征、以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的致動(dòng)器的平面圖。
圖2是沿圖1中A-A線的截面圖。
圖3是沿圖1中B-B線的截面圖。
圖4是圖2中示出的第一和第二電極齒的部分的放大截面圖。
圖5是示出將要施加給圖1示出的致動(dòng)器的交流電壓的實(shí)例的示意圖。
圖6是示出所施加的交流電壓的頻率以及可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部的諧振曲線的曲線圖。
圖7是制造致動(dòng)器的方法的工藝圖的實(shí)例。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第二實(shí)施例的平面圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第二實(shí)施例的平面圖。
圖10是示出傳統(tǒng)制動(dòng)器的透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考

根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第一實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的致動(dòng)器的平面圖。圖2是沿圖1中A-A線的截面圖。圖3是沿圖1中B-B線的截面圖。在使用圖1的以下描述中，為了便于描述，應(yīng)當(dāng)注意，圖1中的上側(cè)、下側(cè)、右側(cè)、以及左側(cè)將分別被稱之為“上側(cè)”、“下側(cè)”、“右側(cè)”、以及“左側(cè)”。
如圖1和2所示，致動(dòng)器100包括一對(duì)可移動(dòng)梳狀電極(第一塊部)1和11；可移動(dòng)部(第二塊部)2；一對(duì)支撐部3，用于支撐可移動(dòng)部2和可移動(dòng)塊部3，用于支撐可移動(dòng)部2和可移動(dòng)梳狀電極1、11；以及框架，包括絕緣部(支撐基板)8和下基板9。
在致動(dòng)器100中，如圖1所示，可移動(dòng)部2設(shè)置在其中央，可移動(dòng)梳狀電極1、11分別設(shè)置在可移動(dòng)部2的一個(gè)端側(cè)(圖1中的右側(cè))和另一側(cè)(圖1中的左側(cè))。也就是，可移動(dòng)梳狀電極1、11分別設(shè)置在可移動(dòng)部2的兩側(cè)?？梢苿?dòng)梳狀電極1、11基本具有相同的形狀和尺寸，基本上相對(duì)于可移動(dòng)部2對(duì)稱(線)設(shè)置。
另外，如果圖1所示，一個(gè)或多個(gè)通孔14形成在各個(gè)移動(dòng)梳狀電極1、11上。在圖1示出的實(shí)例中，兩個(gè)通孔14可形成在各移動(dòng)梳狀電極1、11。在此方面，當(dāng)從以上圖2中的上側(cè)觀察時(shí)，通孔14的形狀或尺寸根據(jù)作為目標(biāo)的可移動(dòng)部2的驅(qū)動(dòng)頻率適當(dāng)設(shè)置。
另外，一個(gè)支撐部3設(shè)置在圖1中的可移動(dòng)梳狀電極1的右側(cè)處。而另一個(gè)支撐物3設(shè)置在圖1中的可移動(dòng)梳狀電極11的左側(cè)處。
兩個(gè)固定梳狀電極73、74設(shè)置在對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)梳狀電極1的位置處。換言之，固定梳狀電極73設(shè)置在圖1中的可移動(dòng)梳狀電極1的上側(cè)處，而固定梳狀電極74設(shè)置在圖1中可移動(dòng)梳狀電極1的下側(cè)處。
以相同的方式，兩個(gè)固定梳狀電極75、76設(shè)置在對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)梳狀電極11的位置。換言之，固定梳狀電極75設(shè)置在圖1中的可移動(dòng)梳狀電極1的上側(cè)處，而固定梳狀電極76設(shè)置在圖1中可移動(dòng)梳狀電極1的下側(cè)處。
在這種情況下，可移動(dòng)梳狀電極1和兩個(gè)固定梳狀電極73、74構(gòu)成一組梳狀電極6，同時(shí)，可移動(dòng)梳狀電極1和兩個(gè)固定梳狀電極75、76構(gòu)成一組梳狀電極7。也就是，致動(dòng)器100設(shè)置有兩組梳狀電極6、7。
在本實(shí)施例的可移動(dòng)部3的上表面，設(shè)置有反光部21，用于有效地反射入射光。
另外，如圖1所示，制動(dòng)器100包括一對(duì)第一彈性連接部4、4和一對(duì)第二彈性連接部5、5。該對(duì)第一彈性連接部4、4將可移動(dòng)梳狀電極1、11分別連接至支撐部3、3，使得每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極1、11均可以相對(duì)于對(duì)應(yīng)的支撐部3旋轉(zhuǎn)。該對(duì)第二彈性連接部5、5分別將可移動(dòng)部2連接至可移動(dòng)梳狀電極1、11，使得可移動(dòng)部2可根據(jù)可移動(dòng)梳狀電極1的旋轉(zhuǎn)。換言之，可移動(dòng)部2經(jīng)由第二彈性連接部5、5分別連接至可移動(dòng)梳狀電極1、11，可移動(dòng)梳狀電極1、11經(jīng)由第一彈性連接部4、4分別連接至支撐部3、3。在這種情況下，每個(gè)第一彈性連接部4、4的旋轉(zhuǎn)中心軸和每個(gè)第二彈性連接部5、5的旋轉(zhuǎn)中心軸同軸設(shè)置，已構(gòu)成用于可移動(dòng)梳狀電極1、11和可移動(dòng)部2(也就是旋轉(zhuǎn)軸)41的旋轉(zhuǎn)的中心軸。
優(yōu)選地是，可移動(dòng)梳狀電極1、11、可移動(dòng)部2、支撐部3、3、第一彈性連接部4、4、以及第二彈性連接部5、5一體形成。
可移動(dòng)梳狀電極1、11、可移動(dòng)部2、支撐部3、3、第一彈性連接部4、4、以及第二彈性連接部5、5、以及固定梳狀電極73、74、75、以及76通過將相同的材料(第一基本材料)進(jìn)行預(yù)定處理以構(gòu)成結(jié)構(gòu)10形成。
該結(jié)構(gòu)10具有導(dǎo)電性，例如，其由硅或類似物制成。
如圖2和3所示，每個(gè)支撐部3、3和固定梳狀電極73、74、75、以及76經(jīng)由具有絕緣屬性的絕緣部(支撐基板)連接(固定)至下基板9，并由絕緣部8和下基板9支撐。
例如，該絕緣部8由硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物或類似物制成。另外，例如，下基板9由硅或類似物制成。
如圖2和3所示，絕緣部8和下基板9具有開口60。開口60設(shè)置在對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)梳狀電極1、11以及可移動(dòng)部2的位置處。開口60起到退出部的作用，用于防止下基板9在可移動(dòng)部2旋轉(zhuǎn)時(shí)與可移動(dòng)部2接觸。通過提供開口(退出部)60，可以設(shè)置可移動(dòng)部2的反射角(振幅)到較大，同時(shí)防止整個(gè)致動(dòng)器100被制造的比較大。
圖4是圖2中示出的第一和第二電極齒的部分的放大截面圖。在使用圖4的以下描述中，為了描述方便，應(yīng)當(dāng)注意圖1中的上側(cè)、下側(cè)、右側(cè)、以及左側(cè)將分別被稱之為“上側(cè)”、“下側(cè)”、“右側(cè)”、以及“左側(cè)”。
此后，將參考圖1和4對(duì)梳狀電極6、7進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，由于梳狀電極6的配置與梳狀電極7的配置類似，下面將對(duì)梳狀電極6進(jìn)行典型地描述。
另外，由于固定梳狀電極73的配置與固定梳狀電極74的配置類似，將典型地描述固定梳狀電極73和可移動(dòng)梳狀電極1的配置和關(guān)系。
如圖4所示，可移動(dòng)梳狀電極1設(shè)置有可移動(dòng)電極(電極基底)55，以及多個(gè)形成在電極基底55上的電極齒(至少一組第一電極齒)51，位于一個(gè)端部，基本上垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41，并排以預(yù)定間隔設(shè)置在電極基底55的側(cè)表面上(在圖1中的右-左方向)。
另外，固定梳狀電極73設(shè)置有固定電極(電極基底)77、以及多個(gè)形成在電極基底77上的電極齒(至少一組第一電極齒)71，并排以預(yù)定間隔設(shè)置在電極基底77的側(cè)表面上(在圖1中的右-左方向)，以與可移動(dòng)梳狀電極1的(一組)第一電極齒協(xié)作。
如圖1所示，多個(gè)(也就是兩組)第一電極齒51在基本上垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41的方向上設(shè)置在可移動(dòng)梳狀電極1的兩個(gè)端側(cè)，也就是，這兩組第一電極齒51設(shè)置在圖1中的可移動(dòng)梳狀電極1的上側(cè)和下側(cè)。另外，當(dāng)從致動(dòng)器100的上方觀察時(shí)，每個(gè)第二電極齒71以預(yù)定間隔位于相應(yīng)的相鄰兩個(gè)第一電極齒51之間。換言之，第二電極齒71和第一電極齒51交替設(shè)置以彼此嚙合。
如圖4所示，電極基底55的寬度(圖4中上下方向的長度)和電極基底77的寬度被形成為基本上彼此相同。在沒有交流電壓施加到它們之間的情況下，電極基底55的上表面基本上對(duì)應(yīng)于電極基底77的上表面。同樣，電極基底55的下表面基本上對(duì)應(yīng)于電極77的下表面。
并且，每個(gè)第二電極齒51的寬度(圖4中的上下方向上的長度)形成為等于電極基底77的寬度。
另一方面，每個(gè)第二電極齒71的寬度(圖4中的上下方向上的長度)形成為小于電極基底77的寬度。也就是，在每個(gè)第一電極齒51的寬度被限定為L4，每個(gè)第二電極齒71的寬度被限定為L5時(shí)，L4和L5滿足關(guān)系L4＜L5。
在這種情況下，如圖4所示，在沒有交流電壓施加到它們之間的情況下，當(dāng)從旋轉(zhuǎn)中央軸41(以下，同樣稱之為“軸方向”)觀察時(shí)，每個(gè)第一電極齒51的尖端511完全與每個(gè)第二電極齒71的尖端711交迭。更特別地，尖端511和尖端711交迭使得電極基底51的下表面512的位置(在其寬度方向的一端)基本上對(duì)應(yīng)于電極基底71的下表面712的位置(在其寬度方向的一端)。因此，可以擴(kuò)大每個(gè)第一電極齒51在其寬度方向的長度的中點(diǎn)h4和每個(gè)第一電極齒71在其寬度方向的長度的中點(diǎn)h5之間的距離。因此，可以以低電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器100，并擴(kuò)大可移動(dòng)梳狀電極1的旋轉(zhuǎn)角度(偏轉(zhuǎn)角)。
在此方面，優(yōu)選地是，在每個(gè)第一電極齒51的寬度(第一寬度)L4被定義為A(μm)，每個(gè)第一電極齒71的寬度(第一寬度)L5被定義為B(μm)時(shí)，A和B滿足關(guān)系1.0≤A/B≤3.0。更優(yōu)選地，A和B滿足關(guān)系1.2≤A/B≤2.0。這使得可以改善致動(dòng)器100的驅(qū)動(dòng)效率，可以以低電壓驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)梳狀電極1。
在致動(dòng)器100中，通過調(diào)節(jié)每個(gè)第一和第二電極齒51和71的寬度、間隔、厚度等，可以理想地設(shè)置致動(dòng)器100的驅(qū)動(dòng)屬性。
具有上述結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器100構(gòu)成兩個(gè)自由度振動(dòng)式致動(dòng)器，其具有兩個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，其中可移動(dòng)梳狀電極1、11和第一彈性連接部4、4構(gòu)成第一振動(dòng)系統(tǒng)，可移動(dòng)部2和第二彈性連接部5、5構(gòu)成第二振動(dòng)系統(tǒng)。
下面，將描述本實(shí)施例中的致動(dòng)器100的操縱。
圖5是示出將要施加給圖1示出的致動(dòng)器的交流電壓的實(shí)例的示意圖。這樣的致動(dòng)器100驅(qū)動(dòng)如下。
即，例如，正弦波(交流電壓)等施加在每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極1、11和相應(yīng)的固定可移動(dòng)梳狀電極73、74、75、和/或76之間，更特別地，例如，可移動(dòng)梳狀電極1、11可接地，具有如圖5A示出的單相半波整流波形的電壓信號(hào)被施加給處于圖1的上側(cè)的兩個(gè)固定梳狀電極73、75，具有如圖5B所示的波形的電壓信號(hào)，與圖5A示出的波形有180度的相位差，施加給處于圖1的下側(cè)的兩個(gè)固定梳狀電極74、76。因此，庫侖力(靜電力)在可移動(dòng)梳狀電極1、11和相應(yīng)的電極73和74、75和76之間分別產(chǎn)生。吸引可移動(dòng)梳狀電極1到固定梳狀電極73或74的庫侖力的強(qiáng)度和吸引可移動(dòng)梳狀電極1到固定梳狀電極75或76的庫侖力的強(qiáng)度隨正弦波的相位而改變。每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極1、11圍繞旋轉(zhuǎn)中央軸41相對(duì)于第一彈性連接部4、4振動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。經(jīng)由第二彈性連接部5、5連接至可移動(dòng)梳狀電極1、11的可移動(dòng)部2根據(jù)可移動(dòng)梳狀電極1、11的轉(zhuǎn)動(dòng)(移動(dòng))圍繞旋轉(zhuǎn)中央軸41而振動(dòng)。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例中的致動(dòng)器100，由于固定梳狀電極73和74、75和76分別靠近可移動(dòng)梳狀電極1、11，可以實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器100，其中，可移動(dòng)梳狀電極1、11可以低電壓驅(qū)動(dòng)，更大的扭矩以可移動(dòng)部2的大轉(zhuǎn)動(dòng)角度(偏轉(zhuǎn)角度)施加到可移動(dòng)梳狀電極1、11上。
并且，由于施加給固定梳狀電極73和75的相位和振幅基本上同施加給固定梳狀電極74和76的相位和振幅相同，可以同步振動(dòng)(旋轉(zhuǎn))可移動(dòng)梳狀電極1、11。這使得可以穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)部2。
另外，由于使用梳狀電極6、7驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器100，施加給可移動(dòng)梳狀電極1、11的庫侖力(驅(qū)動(dòng)力)不會(huì)隨著通孔14的提供而減少。在這種情況下，由于可以降低可移動(dòng)梳狀電極1、11的質(zhì)量，則可以以高速(也就是，高頻率)驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)梳狀電極1、11(以及可移動(dòng)部2)。另外，由于可以減少可移動(dòng)梳狀電極1、11(以及可移動(dòng)部2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1，所以，可以進(jìn)一步擴(kuò)大可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)。
在此方面，下面將描述可移動(dòng)梳狀電極1、11的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1。
在此方面，可移動(dòng)梳狀電極1上的旋轉(zhuǎn)中心軸41和可移動(dòng)梳狀電極1的一個(gè)端部12在大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41的方向上的長度(距離)定義為L1。可移動(dòng)梳狀電極1上的旋轉(zhuǎn)中心軸41和可移動(dòng)梳狀電極11的一個(gè)端部12在大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41的方向上的長度(距離)定義為L2，且可移動(dòng)部2上的旋轉(zhuǎn)中心軸41和可移動(dòng)部2的一個(gè)端部13在大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41的方向上的長度(距離)定義為L3。由于在本實(shí)施例中彼此獨(dú)立地提供可移動(dòng)梳狀電極1、11，所以可移動(dòng)梳狀電極1、11在可移動(dòng)部2中不互擾。因此，不管可移動(dòng)部2尺寸(即，長度L3)如何，都可能使得長度L1和L2較小。這使得可能擴(kuò)大可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，因此可能擴(kuò)大可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角。
在此情形下，優(yōu)選的是，將可移動(dòng)部2的最大偏轉(zhuǎn)角設(shè)定為20°或更大。
因此，可能實(shí)現(xiàn)(獲得)用于可移動(dòng)梳狀電極1、11的低壓驅(qū)動(dòng)和可移動(dòng)部2以大的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行移位(旋轉(zhuǎn))。
例如，在上述致動(dòng)器100應(yīng)用于待應(yīng)用在激光打印機(jī)、條形碼閱讀器、共焦掃描激光顯微鏡等中的光掃描器的情形下，可能更容易地使設(shè)備較小。
在此方面，如上所述，盡管將長度L1和L2設(shè)定為與本實(shí)施例中大體相同的尺寸，但無疑，長度L1也可與長度L2不同。
圖6是示出所施加的交流電壓的頻率以及可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部的諧振曲線的曲線圖。
應(yīng)指出，兩個(gè)自由度振動(dòng)型致動(dòng)器100具有如圖6中所示的在可移動(dòng)梳狀電極1、11和可移動(dòng)部2的振幅(偏轉(zhuǎn)角)和施加的交流電壓的頻率之間的頻率特征。即，兩個(gè)自由度振動(dòng)系統(tǒng)包括由可移動(dòng)梳狀電極(第一塊部)1、11和第一彈性連接部4、4組成的第一振動(dòng)系統(tǒng)和由可移動(dòng)部(第二塊部)2和第二彈性連接部5、5組成的第二振動(dòng)系統(tǒng)，并且具有使得可移動(dòng)梳狀電極1、11和可移動(dòng)部2的振幅變得較大的兩個(gè)諧振頻率fm1(kHz)和fm3(kHz)(這里，fm1＜fm3)和使得可移動(dòng)梳狀電極1、11的振幅變得大致為零的一個(gè)反共振頻率fm2(kHz)。
在此致動(dòng)器100中，優(yōu)選的是，將待施加在可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)和相應(yīng)的固定梳狀電極73、74、75、和76之間的交流電壓的頻率F設(shè)定為大致等于兩個(gè)諧振頻率的較小諧振頻率，即，將頻率F設(shè)定為大致等于fm1。通過將待施加的交流電壓的頻率F(khz)設(shè)定為大致等于fm1(kHz)，可能增大可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制可移動(dòng)梳狀電極1、11的振動(dòng)。在此方面，應(yīng)指出，在本說明書中，F(xiàn)(kHz)大致等于fm1(kHz)意味著F和fm1滿足關(guān)系(fm1-1)≤F≤(fm1+1)。
優(yōu)選的是，可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的頻率寬度在1到1,500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地，它在10到300μm的范圍內(nèi)。類似地，優(yōu)選的是，可移動(dòng)部2的平均寬度在1到1,500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地，它在10到300μm的范圍內(nèi)。
第一彈性連接部4、4的每個(gè)的彈性系數(shù)(k1)優(yōu)選在1×10-4到1×104Nm/rad的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地，在1×10-2到1×103Nm/rad的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選地，在1×10-1到1×102Nm/rad的范圍內(nèi)。通過將第一彈性連接部4、4(k1)的每個(gè)的彈性系數(shù)(k1)設(shè)為在上述范圍內(nèi)的值，可能進(jìn)一步增加可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)。
類似地，第二彈性連接部5、5的每個(gè)的彈性系數(shù)(k2)優(yōu)選在1×10-4到1×104Nm/rad的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地，在1×10-2到1×103Nm/rad的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選地，在1×10-1到1×102Nm/rad的范圍內(nèi)。通過將第二彈性連接部5、5的每個(gè)的彈性系數(shù)(k2)設(shè)為在上述范圍內(nèi)的值，可能進(jìn)一步增加可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的振動(dòng)。
在將第一彈性連接部4、4的每個(gè)的彈性系數(shù)定義為k1和將第二彈性連接部5、5的每個(gè)的彈性系數(shù)定義為k2的情況下，優(yōu)選的是k1和k2滿足關(guān)系式k1＞k2。這使得可能進(jìn)一步增加可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的振動(dòng)。
進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，在可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義為J1和可移動(dòng)部2的每個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義為J2的情形下，J1和J2滿足關(guān)系式J1＜J2。這使得可能進(jìn)一步增加可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的振動(dòng)。
現(xiàn)在，在J1表示可移動(dòng)梳狀電極1、11的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和k1表示第一彈性連接部4、4的每個(gè)的彈性系數(shù)的情況下，可根據(jù)公式ω1＝(k1/J1)1/2確定第一振動(dòng)系統(tǒng)ω1的固有頻率。在J2表示可移動(dòng)部2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和k2表示第二彈性連接部5、5的每個(gè)的彈性系數(shù)的情況下，可根據(jù)公式ω2＝(k2/J2)1/2確定第二振動(dòng)系統(tǒng)ω2的固有頻率。
優(yōu)選的是，以上述方式確定的第一振動(dòng)系統(tǒng)ω1的固有頻率和第二振動(dòng)系統(tǒng)ω2的固有頻率滿足關(guān)系式ω1＞ω2。這使得可能進(jìn)一步增加可移動(dòng)部2的旋轉(zhuǎn)角(偏轉(zhuǎn)角)，同時(shí)抑制可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的振動(dòng)。
在此方面，在本實(shí)施例的致動(dòng)器100中，優(yōu)選的是，致動(dòng)器100具有在這對(duì)第一彈性連接部4、4和這對(duì)第二彈性連接部5、5的至少一個(gè)中的壓阻元件。這使得舉例來說可能檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)頻率。進(jìn)一步地，也可能利用檢測(cè)結(jié)果來控制可移動(dòng)部2的姿勢(shì)。
在此方面，在本實(shí)施例中，即使已經(jīng)描述了已經(jīng)將具有圖5A中所示的波形的交流電壓時(shí)施加給固定梳狀電壓73、75和具有圖5B中所示的波形的交流電壓施加給固定梳狀電壓74、76作為實(shí)例進(jìn)行了描述，但施加的電壓不限于此。例如，具有如圖5C中所示的波形的交流電壓可施加給固定梳狀電壓73、75，且具有圖5D中所示的波形的交流電壓可施加給固定梳狀電極74、76。
在此方面，圖5C中所示的交流電壓是正弦波電壓，其中預(yù)定補(bǔ)償電壓施加到這里，從而將最小電壓設(shè)定為接地電勢(shì)。并且，圖5D中所示的交流電壓是正弦波電壓，此正弦波電壓與如圖5C中的波形有相位差180度。
并且，在本實(shí)施例的致動(dòng)器100中，即使已經(jīng)描述了可移動(dòng)梳狀電極1和固定梳狀電極73、74構(gòu)成一組梳狀電極6。本發(fā)明不限于此。例如，可移動(dòng)梳狀電極1和固定梳狀電極73可構(gòu)成一組梳狀電極，或可移動(dòng)梳狀電極1和固定梳狀電極74可構(gòu)成一組梳狀電極(可移動(dòng)梳狀電極11和固定梳狀電極75、76和梳狀電極7之間的關(guān)系大致相同)。在此情形下，優(yōu)選的是，在可移動(dòng)梳狀電極1和固定梳狀電極73或74之間施加補(bǔ)償電壓施加給的正弦波等，其中最小電壓是接地電勢(shì)。
接著，將參看附圖描述制造如圖1至2中所示的制動(dòng)器100的方法的一個(gè)實(shí)例。圖7是制造致動(dòng)器的方法的流程圖的實(shí)例。在此實(shí)例中，通過以下步驟制造致動(dòng)器100。
在圖7中，為了更易理解，將描述其中形成兩個(gè)第一電極齒51和第二電極齒71的實(shí)例。在以下使用圖7的描述中，為了便于描述，應(yīng)指出，將圖7中的上側(cè)、下側(cè)、右側(cè)、和左側(cè)分別稱之為“上側(cè)”、“下側(cè)”、“右側(cè)”、和“左側(cè)”。并且，將圖7中的“上下方向”稱之為“厚度方向”。
<1>首先，如圖7A中所示，準(zhǔn)備SOI(絕緣體硅)基板(層壓結(jié)構(gòu))50。SOI基板50包括由硅制成的有源層(第一基底材料)70、由氧化硅制成并且層壓在有源層70上的絕緣層(中間層)80、以及由硅制成并且層壓在絕緣層80上的基底層(第二基底材料)90。其中氧化硅膜在一個(gè)主表面上形成的兩個(gè)硅基板可被結(jié)合和用作SOI基板50，或市場(chǎng)產(chǎn)品(通用物品)可用作SOI基板50。通過特別使用這種市場(chǎng)產(chǎn)品，可能易于以低價(jià)格制備具有高的表面均勻度、均勻厚度和理想厚度的優(yōu)良的層壓結(jié)構(gòu)。并且，可能將為其它設(shè)備的基底材料制備的基地材料用作致動(dòng)器100的基底材料。
<2>接著，如圖7B中所示，舉例來說使用鋁等分別在SOI基板50的上表面和下表面上形成掩模層61、62(掩模步驟)，接著利用光刻等使具有掩模層61、62的SOI基板50經(jīng)受圖樣化，例如以便形成開口。在從圖7B中的上側(cè)看時(shí)SOI基板50的上表面上的開口形狀相應(yīng)于待形成的結(jié)構(gòu)10的形狀。并且，在從圖7B中的下側(cè)看時(shí)SOI基板50的下表面上的開口形狀相應(yīng)于待形成的開口60的形狀。
<3>接著，如圖7C中所示，將光致抗蝕劑有選擇地涂覆到SOI襯底50的上表面上，接著對(duì)具有光致抗蝕劑的SIO基板50執(zhí)行暴露和顯影。這樣，形成用作用于干蝕刻工藝的掩模的光致抗蝕劑63的圖樣。
<4>接著，如圖7D中所示，將光致抗蝕劑63用作掩模，從SOI基板50的上表面半道使有源層70經(jīng)受干蝕刻工藝。接著，消除有源層70的上表面上的光致抗蝕劑63。
例如，可將例如等離子體蝕刻法等各種物理蝕刻法、反應(yīng)離子蝕刻法、光束蝕刻法、和光致抗蝕劑蝕刻法用作蝕刻方法。在此情形下，可利用它們中的一種蝕刻法或兩種或更多種蝕刻法。
在此方面，在稍后將描述的蝕刻工藝<5>和<6>的每個(gè)中使用類似的蝕刻方法。
<5>接著，如圖7E中所示，使有源層70從SOI基板50的上表面經(jīng)受使用掩模層61的蝕刻工藝，直到達(dá)到絕緣層80。這樣，形成包括第一電極齒51和第二電極齒71的結(jié)構(gòu)10，其中第一電極齒51和第二電極齒71在厚度方向上具有梯級(jí)，并且彼此分離。
<6>接著，如圖7F中所示，使基底層90從SOI基板50的下表面經(jīng)受使用掩模層62的蝕刻工藝，直到達(dá)到絕緣層80。
<7>接著，如圖7G中所示，消除掩模層61、62，之后使絕緣層80經(jīng)受使用氟化酸的蝕刻工藝。這樣，形成開口60。
<8>最終，如圖7H中所示，在結(jié)構(gòu)10上不同于可移動(dòng)部2的表面的表面上形成掩模，并且將鋁、金等沉積在可移動(dòng)部2的表面上，以形成反光部(金屬反射膜)21。
就形成反光部21的方法而言，可以使用例如真空蒸發(fā)法、濺射法(低溫濺射法)、和離子電鍍法等各種干鍍法、例如電解電鍍法、化學(xué)鍍法、噴霧法、和金屬箔接合等各種濕鍍法。
在此方面，如果在步驟<7>不消除相應(yīng)于可移動(dòng)部2的掩模層61的部分，而是留下此部分，則不要求步驟<8>。
如上所述，制造第一實(shí)施例的致動(dòng)器100。
如上面所說明的，根據(jù)制造第一實(shí)施例的致動(dòng)器100的方法，由于通過使有源層(通用基底材料，即，第一基底材料)經(jīng)受預(yù)定工藝形成可移動(dòng)梳狀電極1、11、可移動(dòng)部2、支撐部3、3、第一彈性連接部4、4、第二彈性連接部5、5、和固定梳狀電極73、74、75、和76，所以可能易于制造它們。特別地，可能易于制造可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76。
并且，由于從圖7的上側(cè)(即，從一個(gè)方向)利用預(yù)定工藝形成可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76，所以可能制造分別具有理想的形狀和尺寸的可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76。
此外，由于與從SOI基板50的兩個(gè)表面執(zhí)行工藝的情形相比可能減少制造方法的步驟，所以可能更容易地制造可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76。
并且，由于可精確制造分別具有理想形狀和尺寸的可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76，所以可能縮短可移動(dòng)梳狀電極1、11、和固定梳狀電極73、74、75、和76在軸向上的間隔。這樣，可能使得致動(dòng)器100較小。此外，可能制造能以更低電壓驅(qū)動(dòng)并且具有大扭矩的致動(dòng)器。
(第二實(shí)施例)接著，將描述根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第二實(shí)施例。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第二實(shí)施例的平面圖。此后，將就第一和第二實(shí)施例的區(qū)別描述圖8中所示的致動(dòng)器100，因此將省略對(duì)相同部分的描述。
如圖8中所示，本實(shí)施例的致動(dòng)器100包括兩對(duì)第一彈性連接部4’、4”、和兩對(duì)第二彈性連接部5’、5”。這兩對(duì)第一彈性連接部4’、4”分別將可移動(dòng)梳狀電極1、11連接到支撐部3、3，從而可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)都能關(guān)于相應(yīng)的支撐部3旋轉(zhuǎn)。這兩對(duì)第二彈性連接部5’、5”分別將可移動(dòng)部2連接到可移動(dòng)梳狀電極1、11，從而可移動(dòng)部2能隨著可移動(dòng)梳狀電極1、11的旋轉(zhuǎn)(移位)而旋轉(zhuǎn)。
由于這種結(jié)構(gòu)，可能更可靠地抑制可移動(dòng)部2在垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸41的方向上的運(yùn)動(dòng)。在此情形下，即，在致動(dòng)器100包括與本實(shí)施例相同的兩對(duì)第一彈性連接部4’、4”、和兩對(duì)第二彈性連接部5’、5”的情形下，根據(jù)連接在支撐部3的其中之一和驅(qū)動(dòng)部1、11的其中之一之間的兩對(duì)彈性連接部4’、4”等同于第一實(shí)施例的大體上在與此第二實(shí)施例的兩個(gè)彈性連接部4’相同的位置的單個(gè)彈性連接部4的假定，確定其彈性常數(shù)k1和k2。
(第三實(shí)施例)接著，將描述根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第三實(shí)施例。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第三實(shí)施例的平面圖。此后，將就第一和第三實(shí)施例的區(qū)別描述圖9中所示的致動(dòng)器100，因此將省略對(duì)相同部分的描述。在本實(shí)施例的致動(dòng)器100中，一個(gè)可移動(dòng)梳狀電極111以圓形方式繞可移動(dòng)部2形成。換言之，可移動(dòng)梳狀電極111由電極基座底和多個(gè)第一電極齒51構(gòu)成，且開口112設(shè)置在可移動(dòng)梳狀電極111的中央部分中?？梢苿?dòng)部2設(shè)置在可移動(dòng)梳狀電極111的開口112內(nèi)。
由于這種結(jié)構(gòu)，致動(dòng)器100可具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。并且，在本實(shí)施例中，可省略在圖9中的上側(cè)的固定梳狀電極73和相應(yīng)的電極齒51，并且可選地，可省略在圖9中的下側(cè)的固定梳狀電極74和相應(yīng)的電極齒51。
上面基于此優(yōu)選實(shí)施例描述的致動(dòng)器100可優(yōu)選應(yīng)用于待應(yīng)用在激光打印機(jī)、條形碼閱讀器、共焦掃描激光顯微鏡等中的光掃描器、或用于成像的顯示器等。
盡管已經(jīng)參看附圖中所示的實(shí)施例描述了根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器100，但本發(fā)明不限于此。例如，只要能實(shí)現(xiàn)相同或相似功能，則可能對(duì)本發(fā)明的致動(dòng)器100的每個(gè)部分作出多種改變和添加。
并且，盡管已經(jīng)描述了，上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的每個(gè)都具有一對(duì)或兩對(duì)第一彈性連接部4或4’，但根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器100不限于此，舉例來說也可具有三對(duì)或更多對(duì)第一彈性連接部4或4’。
類似地，盡管已經(jīng)描述了上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的每個(gè)都具有一對(duì)或兩對(duì)第二彈性連接部5或5’，但根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器100不限于此，舉例來說也可具有三對(duì)或更多對(duì)第二彈性連接部5或5’。
此外，盡管已經(jīng)描述了反光部21設(shè)置在上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的每個(gè)中沒有面對(duì)下部基板8的可移動(dòng)部2的表面上，但反光部21也可設(shè)置在可移動(dòng)部2的相對(duì)表面上，或舉例來說可設(shè)置在可移動(dòng)部2的兩個(gè)表面上。
并且，盡管已經(jīng)描述了，在上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的每個(gè)中，第一彈性連接部4或4’和第二彈性連接部5或5’具有附圖中所示的形狀，但在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器100中，其形狀不限于此，它們舉例來說也可具有曲柄形狀或分支形狀。
并且，支撐部3、3可一體形成。
此外，盡管已經(jīng)描述了，在上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的每個(gè)中，通孔14在可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)中形成，但是在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器100中，其結(jié)構(gòu)不限于此。例如，凹部可在可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)中形成，以便形成可移動(dòng)梳狀電極1、11。
并且，盡管已經(jīng)描述了，在上述實(shí)施例的致動(dòng)器100的制造方法中，致動(dòng)器100一體形成，但致動(dòng)器100不限于一體形成的整體。例如，結(jié)構(gòu)10(即，可移動(dòng)梳狀電極1、11或111，可移動(dòng)部2，支撐部3、3，第一彈性連接部4、4、或4’、4’，和第二彈性連接部5、5、或5’、5’)和下部基板9可分開形成，并且此結(jié)構(gòu)10可通過由玻璃等制成的襯墊結(jié)合至下部基板9。
此外，盡管已經(jīng)描述了第一電極齒51的尖端511完全用第二電極齒71的尖端711覆蓋，但它們不限于此。第一電極齒71的尖端711可完全用第二電極齒51的尖端511覆蓋。
在此情形下，優(yōu)選的是，每個(gè)第一電極齒51的寬度L4和每個(gè)第二電極齒71的寬度L5滿足關(guān)系式0.3≤L4/L5(A/B)≤1.0，更優(yōu)選地，L4和L5滿足關(guān)系式0.5≤L4/L5(A/B)≤0.8。
并且，可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的表面或固定梳狀電極73、74、75、和76的每個(gè)的表面、或二者都可經(jīng)受絕緣工藝。這使得可能防止可移動(dòng)梳狀電極1、11的每個(gè)的表面或固定梳狀電極73、74、75、和76的每個(gè)的表面發(fā)生短路。
權(quán)利要求
1.一種致動(dòng)器，具有旋轉(zhuǎn)中心軸，所述致動(dòng)器包括框架，具有絕緣性能；一對(duì)彼此隔開的可移動(dòng)梳狀電極，其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都具有側(cè)表面，且設(shè)置有至少一組第一電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置在其側(cè)表面上；可移動(dòng)部，設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極之間；一對(duì)支撐部，設(shè)置在所述框架上，用于支撐這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極和所述可移動(dòng)部；至少一對(duì)固定梳狀電極，設(shè)置在所述框架上分別相應(yīng)于這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的位置處，所述至少一對(duì)固定梳狀電極的每個(gè)設(shè)置有一組第二電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置，以便與相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒協(xié)作關(guān)聯(lián)；至少一對(duì)第一彈性連接部，分別將這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極連接至這對(duì)支撐部，從而每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極能關(guān)于相應(yīng)的支撐部繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；以及至少一對(duì)第二彈性連接部，分別將所述可移動(dòng)部連接至這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，從而隨著可移動(dòng)梳狀電極的旋轉(zhuǎn)，所述可移動(dòng)部能繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都由通過在每個(gè)固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間施加交流電壓產(chǎn)生的庫侖力驅(qū)動(dòng)，由此可移動(dòng)部旋轉(zhuǎn)，以及其中這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒和相應(yīng)的至少一對(duì)固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒配置為使得在固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒的至少一部分與相應(yīng)的固定梳狀電極的第二電極齒的一部分重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸觀看時(shí)可移動(dòng)梳狀電極和相應(yīng)的固定梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下每個(gè)可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒的至少部分與相應(yīng)的固定梳狀電極的第二電極齒的一部分重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的致動(dòng)器，其中第一電極齒的每個(gè)的尖端和第二電極齒的每個(gè)的尖端之一彼此完全重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中第一電極齒的每個(gè)都在垂直于框架的方向上具有第一寬度，且第二電極齒的每個(gè)都在垂直于框架的方向上具有第二寬度，其中在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸觀看時(shí)第一電極齒的每個(gè)的第一寬度比第二電極齒的每個(gè)的第二寬度大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器，其中，在第一電極齒的每個(gè)的第一寬度定義為A(μm)和第二電極齒的每個(gè)的第二寬度定義為B(μm)的情形下，A和B滿足關(guān)系式1.0≤A/B≤3.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器，其中，第一電極齒的每個(gè)都在其寬度方向上具有上下邊沿，且第二電極齒的每個(gè)都在其寬度方向上具有上下邊沿，其中在從致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸觀看時(shí)，在第一電極齒和第二電極齒之間沒有施加交流電壓的情形下，第一電極齒的每個(gè)的上邊沿或下邊沿與第二電極齒的每個(gè)的相應(yīng)邊沿大體彼此對(duì)準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，通過使第一基底材料經(jīng)受預(yù)定工藝形成至少一對(duì)固定梳狀電極和這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中，通過使與第一基底材料相同的基底材料經(jīng)受預(yù)定工藝，形成這對(duì)支撐部、可移動(dòng)部、至少一對(duì)第一彈性連接部和至少一對(duì)第二彈性連接部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中，通過使第一基底材料經(jīng)受圖樣化分別形成至少一對(duì)固定梳狀電極和這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，從而至少一組第一電極齒的每個(gè)不會(huì)與相應(yīng)的第二齒接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中，第一基底材料由硅制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，所述框架由層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述層壓結(jié)構(gòu)包括由氧化硅制成的中間層和由硅制成并且層壓在中間層上的第二基底材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，所述框架在相應(yīng)于可移動(dòng)部和/或這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的部分處設(shè)置有開口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都具有電極基底和至少一組第一電極齒，且至少一組第一電極齒沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的電極基底的一個(gè)末端處。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的致動(dòng)器，其中，所述至少一組第一電極齒包括兩組第一電極齒，其中兩組第一電極齒的每組沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向分別設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的電極基底的兩端。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，一個(gè)或多個(gè)通孔在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)中形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，進(jìn)一步包括設(shè)置在可移動(dòng)部上的反光部。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，在第一彈性連接部的彈性系數(shù)定義為k1和第二彈性連接部的彈性系數(shù)定義為k2的情況下，k1和k2滿足關(guān)系式k1＞k2。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，致動(dòng)器屬于采用具有二維自由度的振動(dòng)系統(tǒng)的類型，且交流電壓的頻率設(shè)定為大致等于這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部在此頻率共振的具有二維自由度的振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率的較低共振頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，這對(duì)第一彈性連接部和這對(duì)第二彈性連接部的至少一個(gè)包括壓阻元件。
20.一種致動(dòng)器，具有旋轉(zhuǎn)中心軸，所述致動(dòng)器包括框架，具有絕緣性能；一對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，設(shè)置有一組第一電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置在其側(cè)表面上，所述可移動(dòng)梳狀電極具有開口；可移動(dòng)部，設(shè)置在可移動(dòng)梳狀電極的開口中；一對(duì)支撐部，設(shè)置在所述框架上，用于支撐可移動(dòng)梳狀電極和可移動(dòng)部；兩個(gè)固定梳狀電極，沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的方向設(shè)置在所述框架上相應(yīng)于可移動(dòng)梳狀電極的位置處，這兩個(gè)固定梳狀電極的每個(gè)都設(shè)置有一組第二電極齒，所述電極齒以預(yù)定間隔并排設(shè)置，以便與可移動(dòng)梳狀電極的至少一組第一電極齒協(xié)作關(guān)聯(lián)；至少一對(duì)第一彈性連接部，分別將可移動(dòng)梳狀電極連接至這對(duì)支撐部，從而可移動(dòng)梳狀電極能關(guān)于這對(duì)支撐部繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；以及至少一對(duì)第二彈性連接部，分別將所述可移動(dòng)部連接至可移動(dòng)梳狀電極，從而隨著可移動(dòng)梳狀電極的旋轉(zhuǎn)，所述可移動(dòng)部能繞致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，其中可移動(dòng)梳狀電極由通過在每個(gè)固定梳狀電極和可移動(dòng)梳狀電極之間施加交流電壓產(chǎn)生的庫侖力驅(qū)動(dòng)，由此可移動(dòng)部旋轉(zhuǎn)，以及其中可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒和固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒配置為使得在可移動(dòng)梳狀電極和固定梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下可移動(dòng)梳狀電極的第一電極齒的至少一部分與固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒的一部分重疊。
全文摘要
一種致動(dòng)器，包括框架；一對(duì)彼此隔開的可移動(dòng)梳狀電極；設(shè)置在這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極之間的可移動(dòng)部；一對(duì)支撐部；至少一對(duì)固定梳狀電極，設(shè)置在框架上分別相應(yīng)于這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的位置處；至少一對(duì)第一彈性連接部，分別將這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極連接至這對(duì)支撐部；至少一對(duì)第二彈性連接部，分別將可移動(dòng)部連接至這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極，這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)都由通過在每個(gè)固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間施加交流電壓產(chǎn)生的庫侖力驅(qū)動(dòng)，由此可移動(dòng)部旋轉(zhuǎn)，這對(duì)可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒和相應(yīng)的至少一對(duì)固定梳狀電極的每個(gè)的第二電極齒配置為使得在固定梳狀電極和相應(yīng)的可移動(dòng)梳狀電極之間沒有施加交流電壓的情形下可移動(dòng)梳狀電極的每個(gè)的第一電極齒的至少一部分與相應(yīng)的固定梳狀電極的第二電極齒的一部分重疊。
文檔編號(hào)H04N1/04GK1800906SQ20051013697
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者與田光宏 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社