(57)【要約】【課題】共振周波数を変更し、安定した駆動を行うことができるアクチュエータを提供すること。【解決手段】本発明にかかるアクチュエータ１は、板状をなす質量部２１と、質量部２１を支持するための１対の支持部２２、２３と、質量部２１を支持部２２、２３に対し回動可能に連結する弾性変形可能な１対の弾性部２４、２５と、質量部２１を回動駆動する駆動手段とを有し、前記駆動手段を作動することにより、弾性部２４、２５を捩れ変形させながら、支持部２２、２３に対して質量部２１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、１対の支持部２２、２３同士の位置関係を変更する変更手段４を有し、変更手段４により１対の支持部２２、２３同士の位置関係を変更することにより、１対の弾性部２４、２５に生じる張力を変更して、各弾性部２４、２５のバネ定数を変更するように構成されている。【選択図】図１
2008017617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための１対の支持部と、
前記支持部に対し前記質量部の姿勢および／または位置を変化可能に連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部の姿勢および／または位置を変化させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することにより、前記弾性部を変形させながら、前記支持部に対して前記質量部の姿勢および／または位置を変化させるように構成されたアクチュエータであって、
前記１対の支持部同士の位置関係を変更する変更手段を有し、
前記変更手段により前記１対の支持部同士の位置関係を変更することにより、前記１対の弾性部に生じる張力を変更して、各前記弾性部のバネ定数を変更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。
【請求項２】
前記質量部の面に平行な面を有する基板を有し、
前記１対の支持部は、前記基板上に設けられている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記１対の支持部は、前記基板に対して、それぞれ前記質量部の面に垂直な方向での移動が規制され、かつ、前記１対の支持部のうちの少なくとも一方の支持部が前記質量部の面と平行な方向へ移動するように設けられている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記基板に対して移動可能に設けられている前記支持部の移動方向は、前記質量部の回動中心軸とほぼ平行な方向である請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記１対の支持部のうちの一方の支持部が前記基板に対して移動するように設けられ、
前記１対の支持部のうちの他方の支持部が前記基板に対して固定的に設けられ、
前記変更手段は、雄ネジを有するスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記一方の支持部を移動させるように構成されている請求項２ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記スクリュ軸は、前記他方の支持部に回転可能に支持されている請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記変更手段は、前記１対の支持部を互いに離隔する方向または接近する方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させるように構成されている請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
各前記支持部は、前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、逆ネジが形成されたスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記１対の支持部をそれぞれ離隔する方向または接近する方向へ移動させるように構成されている請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための１対の支持部と、
前記支持部に対し前記質量部の姿勢および／または位置を変化可能に連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部の姿勢および／または位置を変化させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することにより、前記弾性部を変形させながら、前記支持部に対して前記質量部の姿勢および／または位置を変化させるように構成されたアクチュエータであって、
各前記弾性部は、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の連結部材を有し、
各前記支持部は、
前記１対の連結部材のうちの一方の連結部材を介して前記質量部を支持する第１の支持部材と、
前記１対の連結部材のうちの他方の連結部材を介して前記質量部を支持する第２の支持部材とを有し、
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更する変更手段を有し、
前記変更手段により、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更することにより、前記１対の弾性部に生じる張力を変更して、各前記弾性部のバネ定数を変更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。
【請求項１０】
前記質量部の面に平行な面を有する基板を有し、
前記１対の支持部は、前記基板上に設けられている請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記質量部の面に直角な方向での移動を規制するように設けられ、かつ、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの少なくとも一方が前記質量部の面と平行な方向へ移動するように設けられている請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの一方が前記基板に対して移動するように設けられ、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの他方が、前記基板に対して固定的に設けられ、
前記変更手段は、雄ネジを有するスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記第１の支持部材または前記第２の支持部材の一方が前記スクリュ軸方向へ移動するように構成されている請求項１０または１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記スクリュ軸は、前記他方の第１の支持部材または前記第２の支持部材に回転可能に支持されている請求項１２に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材を互いに前記質量部の回動中心軸に対称な方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させる請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
各前記支持部において、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材が前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、逆ネジが形成されたスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材を互いに離隔する方向または接近する方向へ移動させるように構成されている請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の移動方向は、前記質量部の面上にて、前記質量部の回動中心軸に対して直角な方向である請求項１５に記載のアクチュエータ。
【請求項１７】
各前記弾性部は、板状の第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する第１の弾性部と、前記第１の質量部に対して前記質量部を回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する第２の弾性部とを有し、
前記駆動手段が、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質量部を回動させるように構成されている請求項１ないし１６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１８】
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１７のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このような捩り振動子で構成されたアクチュエータにあっては、その共振周波数で駆動すると、安定的に駆動することができる。そのため、アクチュエータを設置する機器の種類などの使用目的に応じた周波数で共振するようにアクチュエータを設計する必要がある。
しかしながら、特許文献１にかかるアクチュエータにあっては、使用目的ごとに設計を行っていたため、一旦製造した後は一定の共振周波数でしか駆動させることができない。したがって、使用目的ごとに製造ラインを設けなければならず、アクチュエータの高コスト化を招いていた。
【０００４】
特許文献２には、製造後に共振周波数を変更させることのできるアクチュエータが開示されている。特許文献２にかかるアクチュエータは、振動子と捩りバネとを備える基板と、この基板を下方から支持する支持基板とを有している。このようなアクチュエータには、支持基板の面上であって、振動子に対応する部分に１対の導電層が設けられている。そして、この伝導層と振動子の間に静電引力を付与して、振動子を支持基板側（すなわち、振動子の面に対して垂直な方向）に変位させることで、振動子の共振周波数を変更するように構成されている。
【０００５】
しかし、特許文献２のような共振周波数を変更する手段を光走査により描画を行うためのアクチュエータに応用した場合には、レーザーなどの光を照射する光源とその光を反射させる振動子との距離が変化してしまう。これにより、光源から照射された光を振動子の回動により、走査対象の所望の走査位置に照射させることが困難となる。その結果、アクチュエータが所望の回動特性（振動特性）を発揮することができないという問題が生じる。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９２４０９号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、共振周波数を変更し、安定した駆動を行うことができるアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための１対の支持部と、
前記支持部に対し前記質量部の姿勢および／または位置を変化可能に連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部の姿勢および／または位置を変化させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することにより、前記弾性部を変形させながら、前記支持部に対して前記質量部の姿勢および／または位置を変化させるように構成されたアクチュエータであって、
前記１対の支持部同士の位置関係を変更する変更手段を有し、
前記変更手段により前記１対の支持部同士の位置関係を変更することにより、前記１対の弾性部に生じる張力を変更して、各前記弾性部のバネ定数を変更するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、アクチュエータの製造後においても各前記弾性部のバネ定数を変化させ、前記質量部の共振周波数を所望の値に変更することができる。したがって、アクチュエータの製造時に、アクチュエータを設置する機器の種類などの使用目的ごとに製造ラインを設ける必要がなくなる。その結果、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
また、アクチュエータの製造時にて、前記質量部の質量や、前記各弾性部のばね定数が設計値からずれてしまっても、前記変更手段により、前記各弾性部のばね定数を変更することにより、アクチュエータを所望の共振周波数で駆動させることができる。そのため、高精度な加工技術を要することなく安価な加工方法にてアクチュエータを製造することができる。この点からも、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記質量部の面に平行な面を有する基板を有し、
前記１対の支持部は、前記基板上に設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの強度（剛性など）を高めることができ、前記質量部を前記１対の支持部に対して安定的に回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記１対の支持部は、前記基板に対して、それぞれ前記質量部の面に垂直な方向での移動が規制され、かつ、前記１対の支持部のうちの少なくとも一方の支持部が前記質量部の面と平行な方向へ移動するように設けられていることが好ましい。
これにより、各前記支持部の前記質量部の面に垂直な方向での移動を規制しつつ、前記１対の支持部の位置関係を変更することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記基板に対して移動可能に設けられている前記支持部の移動方向は、前記質量部の回動中心軸とほぼ平行な方向であることが好ましい。
これにより、前記質量部の回動中心軸を一定に保ちつつ、前記変更手段によって前記１対の支持部の位置関係を変更することができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記１対の支持部のうちの一方の支持部が前記基板に対して移動するように設けられ、
前記１対の支持部のうちの他方の支持部が前記基板に対して固定的に設けられ、
前記変更手段は、雄ネジを有するスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記一方の支持部を移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、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に前記１対の支持部の位置関係を変更することができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記スクリュ軸は、前記他方の支持部に回転可能に支持されていることが好ましい。
これにより、前記スクリュ軸をより安定的に回転させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記変更手段は、前記１対の支持部を互いに離隔する方向または接近する方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移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、前記基板に対して、前記質量部の位置を一定に保ちつつ、各前記弾性部のばね定数を変更することができる。
【００１３】
本発明のアクチュエータでは、各前記支持部は、前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、逆ネジが形成されたスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記１対の支持部をそれぞれ離隔する方向または接近する方向へ移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、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に前記１対の支持部を互いに離隔する方向または接近する方向へ、かつ、等しい距離移動させることができる。
【００１４】
本発明のアクチュエータは、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための１対の支持部と、
前記支持部に対し前記質量部の姿勢および／または位置を変化可能に連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部の姿勢および／または位置を変化させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することにより、前記弾性部を変形させながら、前記支持部に対して前記質量部の姿勢および／または位置を変化させるように構成されたアクチュエータであって、
各前記弾性部は、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の連結部材を有し、
各前記支持部は、
前記１対の連結部材のうちの一方の連結部材を介して前記質量部を支持する第１の支持部材と、
前記１対の連結部材のうちの他方の連結部材を介して前記質量部を支持する第２の支持部材とを有し、
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更する変更手段を有し、
前記変更手段により、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更することにより、前記１対の弾性部に生じる張力を変更して、各前記弾性部のバネ定数を変更するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、アクチュエータの製造後においても各前記弾性部のバネ定数を変化させ、前記質量部の共振周波数を所望の値に変更することができる。したがって、アクチュエータの製造時に、アクチュエータを設置する機器の種類などの使用目的ごとに製造ラインを設ける必要がなくなる。その結果、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
また、アクチュエータの製造時にて、前記質量部の質量や、各前記弾性部のばね定数が設計値からずれてしまっても、前記変更手段により、各前記弾性部のばね定数を変更することにより、アクチュエータを所望の共振周波数で駆動させることができる。そのため、高精度な加工技術を要することなく安価な加工方法にてアクチュエータを製造することができる。この点からも、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
【００１６】
本発明のアクチュエータでは、前記質量部の面に平行な面を有する基板を有し、
前記１対の支持部は、前記基板上に設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの強度（剛性など）を高めることができ、前記質量部を前記１対の支持部に対して安定的に回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記質量部の面に直角な方向での移動を規制するように設けられ、かつ、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの少なくとも一方が前記質量部の面と平行な方向へ移動するように設けられていることが好ましい。
これにより、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の前記質量部の面に垂直な方向での移動を規制しつつ、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更することができる。
【００１７】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの一方が前記基板に対して移動するように設けられ、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材のうちの他方が、前記基板に対して固定的に設けられ、
前記変更手段は、雄ネジを有するスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記第１の支持部材または前記第２の支持部材の一方が前記スクリュ軸方向へ移動するように構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に前記第１の支持部材または前記第２の支持部材の一方を移動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記スクリュ軸は、前記他方の第１の支持部材または前記第２の支持部材に回転可能に支持されていることが好ましい。
これにより、前記スクリュ軸をより安定的に回転させることができる。
【００１８】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材を互いに前記質量部の回動中心軸に対称な方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させることが好ましい。
これにより、前記質量部の回動中心軸を一定に保ちつつ、前記変更手段によって前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との位置関係を変更することができる。
【００１９】
本発明のアクチュエータでは、各前記支持部において、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材が前記基板に対して移動するように設けられ、
前記変更手段は、逆ネジが形成されたスクリュ軸と、
前記スクリュ軸の回転に追従して移動する従属部とを有し、
前記スクリュ軸を回転することにより、前記従属部の移動に伴って、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材を互いに離隔する方向または接近する方向へ移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、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とを反対方向へ、かつ、等しい距離移動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の移動方向は、前記質量部の面上にて、前記質量部の回動中心軸に対して直角な方向であることが好ましい。
これにより、より高精度に各前記弾性部のばね定数を変更することができる。
【００２０】
本発明のアクチュエータでは、各前記弾性部は、板状の第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する第１の弾性部と、前記第１の質量部に対して前記質量部を回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する第２の弾性部とを有し、
前記駆動手段が、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、前記弾性部にかかる応力を少なくしつつ、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、優れた走査性を発揮するアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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実施形態を示す斜視図、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電極の配置を示す平面図、図５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６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。
【００２２】
アクチュエータ１は、図１または図２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を支持する対向基板３とを有している。
基体２は、質量部（可動部）２１と、１対の支持部２２、２３と、１対の弾性部２４、２５とを備えている。
弾性部２４は、第１の質量部（以下「駆動部」という）２４１と、第１の弾性部２４２と、第２の弾性部２４３とを備え、これと同様に、弾性部２５は、第１の質量部（以下「駆動部」という）２５１と、第１の弾性部２５２と、第２の弾性部２５３とを備えている。すなわち、基体２は、質量部２１と、１対の支持部２２、２３と、１対の駆動部２４１、２５１と、１対の第１の弾性部２４２、２５２と、１対の第２の弾性部２４３、２５３とを備えている。
【００２３】
このようなアクチュエータ１にあっては、後述する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２４２、２５２を捩れ変形させながら、１対の駆動部２４１、２５１を回動させ、これに伴って、１対の第２の弾性部２４３、２５３を捩れ変形させながら質量部２１を回動させる。このとき、１対の駆動部２４１、２５１および質量部２１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。
また、このようなアクチュエータ１にあっては、後述する変更手段４により、１対の支持部２２、２３の互いの位置関係を変更することにより、各弾性部２４、２５に生じる張力を変更し、各弾性部２４、２５のバネ定数を変更することができる。
【００２４】
１対の駆動部２４１、２５１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、１対の駆動部２４１、２５１の間には、質量部２１が設けられており、１対の駆動部２４１、２５１は、質量部２１における平面視にて、質量部２１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。同様に、１対の第１の弾性部２４２、２５２は、質量部２１における平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられており、１対の第２の弾性部２４３、２５３は、質量部２１における平面視にて、質量部２１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、１対の支持部２２、２３は、質量部２１における平面視にて、質量部２１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。すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、質量部２１における平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。
【００２５】
質量部２１は、板状をなし、その板面に光反射部２１１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。
このような駆動部２４１、２５１および質量部２１にあっては、駆動部２４１が第１の弾性部２４２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２４３を介して駆動部２４１に接続されている。これと同様に、駆動部２５１が第１の弾性部２５２を介して支持部２３に接続され、質量部２１が第２の弾性部２５３を介して駆動部２５１に接続されている。
また、弾性部２４のうち、第１の弾性部２４２および第２の弾性部２４３は、弾性変形（主として捩れ変形）可能な棒状部材である。これと同様に、弾性部２５のうち、第１の弾性部２５２および第２の弾性部２５３は、弾性変形可能な棒状部材である。
【００２６】
第１の弾性部２４２は、駆動部２４１を支持部２２に対して回動可能とするように、駆動部２４１と支持部２２とを連結している。これと同様に、第１の弾性部２５２は、駆動部２５１を支持部２３に対して回動可能とするように、駆動部２５１と支持部２３とを連結している。
【００２７】
第２の弾性部２４３は、質量部２１を駆動部２４１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２４１とを連結している。これと同様に、第２の弾性部２５３は、質量部２１を駆動部２５１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２５１とを連結している。
このような第１の弾性部２４２、２５２および第２の弾性部２４３、２５３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、駆動部２４１が支持部２２に対して回動可能となっており、また、駆動部２５１が支持部２３に対して回動可能となっている。さらに、質量部２１が駆動部２４１、２５１に対して回動可能となっている。
【００２８】
このように、基体２は、駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２とで構成された第１の振動系と、質量部２１と第２の弾性部２４３、２５３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にて上下方向で基体２の上部に位置している。言い換えすれば、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、質量部２１と駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２と第２の弾性部２４３、２５３とが形成されている。
【００２９】
本実施形態では、前記薄肉部の上面が支持部２２、２３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、質量部２１および駆動部２４１、２５１の回動のための空間（凹部）２８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、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３とが一体的に形成されている。
【００３０】
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３と、電極３２、３３とを形成したものであってもよい。その際、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３の一部と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３とが一体的となるように、これらを積層構造基板の１つの層で構成するのが好ましい（例えば、ＳＯＩ基板の一方のＳｉ層）。
【００３１】
このような基体２に対して、スクリュ軸４１が、図１に示すように、支持部２２および支持部２３に係合するように設けられている。
具体的には、棒状のスクリュ軸４１は、図２に示すように、雄ネジ部４１１と、雄ネジ部４１１と逆ネジの関係にある雄ネジ部４１２とを有する。一方、支持部２２には、雄ネジ部４１１の回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４２が形成され、同様に、支持部２２には、雄ネジ部４１２の回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４３が形成されている。そして、雄ネジ部４１１と雌ネジ４２とが螺合し、かつ、雄ネジ部４１２と雌ネジ４３とが螺合するようにスクリュ軸４１が回転可能に設けられている。
【００３２】
また、スクリュ軸４１は、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在するよう設けられているため、支持部２２および支持部２３は、回動中心軸Ｘと平行な方向（図１中の矢印方向）へ移動する。
また、スクリュ軸４１は、回動中心軸Ｘ（すなわち、弾性部２４、２５）の直下に設けられているため、質量部２１および駆動部２４１、２５１の振動角を大きくすることができる。
【００３３】
本実施形態のアクチュエータでは、従属部４２および従属部４３は、雌ネジで構成されている。これにより、スクリュ軸４１の回転に対する追従性を向上させることができる。なお、スクリュ軸４１の回転に追従することができれば従属部４２、４３の構成は、本実施形態に限定させず、例えば、単なる突起のようなものであってもよい。この場合には、アクチュエータ１の製造の簡易化を図ることができる。
なお、本実施形態では、雌ネジ（従属部）４２、４３を支持部２２、２３に設けているが、スクリュ軸４１の回転による従属部４２、４３の移動に伴って、支持部２２、２３の位置を変更することができれば、これに限定されず、例えば、支持部２２、２３と固定的に設けられた図示しない部材に従属部４２、４３が設けられていてもよい。
【００３４】
このような基体２は、図１に示すように、支持基板３上に設けられている。
支持基板３は、質量部２１の面に平行な面を有しており、支持部２２、２３が支持基板３上に設けられている。このように、基体２を支持基板３上に設けることにより、アクチュエータ１（特に支持部２２、２３）の強度（剛性など）を高めることができ、質量部２１を１対の支持部２２、２３に対して安定的に回動させることができる。その結果、アクチュエータ１は、優れた回動特性を発揮することができる。
【００３５】
具体的には、支持基板３には、開口部３１とガイド溝３５、３６が形成されている。
開口部３１は、質量部２１に対応する部分に形成されており、質量部２１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、質量部２１の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００３６】
なお、前述したような開口部（逃げ部）３１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（質量部２１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２８の深さが質量部２１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。
【００３７】
次にガイド溝３５、３６について説明するが、ガイド溝３５とガイド溝３６とは同様の構成であるため、ガイド溝３５を代表して説明し、ガイド溝３６は、その説明を省略する。
ガイド溝３５は、図１に示すように、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在するように設けられている。また、ガイド溝３５の横断面は、図３に示すように、支持基板３の下面（基体２と反対側の面）から上面（基体２側の面）に向けてガイド溝３５の幅が漸減している。
【００３８】
このようなガイド溝３５には、ガイド溝３５の形状に対応した部分を有する支持部２２が、ガイド溝３５の延在方向へ移動できるように設けられている。すなわち、支持部２２は、支持基板３に対して、質量部２１の面に垂直な方向での移動が規制され、かつ、支持部２２が、質量部２１の面と平行な方向へ移動するように設けられている。これにより、支持部２２をガイド溝３５Ｂに沿って移動させることができ、支持部２２を所望の方向へ、正確に移動させることができる。また、支持部２２の質量部２１の面に垂直な方向での移動を規制しつつ、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更することができる。例えば、光スキャナにアクチュエータ１を組み込んだ場合などには、光源と光反射部２１１との行路長をほぼ一定に保ちつつ、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更し、弾性部２４、２５のバネ定数を変更することができる。その結果、アクチュエータ１の設置位置を変更せずに、走査対象の所望の走査位置に光を照射させることができ、かつ、アクチュエータ１を所望の共振周波数で駆動することができる。
【００３９】
また、ガイド溝３５は、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在している。そのため、支持部２２の移動方向は、回動中心軸Ｘとほぼ平行な方向となっている。これにより、回動中心軸Ｘを一定に保ちつつ、変更手段４によって支持部２２と支持部２３との位置関係を変更することができる。言い換えすれば、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更し、各弾性部２４、２５のばね定数を変化させても、質量部２１の回動中心軸Ｘがずれない。
【００４０】
なお、本実施形態では、支持基板３に凹状の溝（ガイド溝３５）を形成して、支持部２２の移動をガイドするよう構成されているが、支持部２２の移動をガイドすることができれば、これに限定されず、例えば、支持基板３に凸状の突起を形成し、その突起に対応するような溝を支持部２２の下面に形成するようなものであってもよい。また、ガイド溝３５は、省略してもよい。
【００４１】
支持基板３の上面（図２にて、基体２側の面）には、図３に示すように、駆動部２４１に対応する部分に、１対の電極３２が回動中心軸Ｘを中心にほぼ対称となるように設けられている。これと同様に、駆動部２５１に対応する部分に、１対の電極３３が回動中心軸Ｘを中心にほぼ対象となるように設けられている。すなわち、本実施形態では、１対の電極が２組、計４個設けられている。
【００４２】
駆動部２４１と電極３２とは、図示しない電源に接続さており、駆動部２４１と電極３２との間に交流電圧（駆動電圧）を印加できるように構成されている。これと同様に、駆動部２５１と電極３３とは、図示しない電源に接続されており、駆動部２５１と電極３３との間には交流電圧（駆動電圧）を印加できるように構成されている。
なお、駆動部２４１の電極３２に対抗する面には、図示しない絶縁膜が設けられており、これと同様に、駆動部２５１の電極３３に対向する面には、図示しない絶縁膜が設けられている。これにより、駆動部２４１と電極３２の間および／または駆動部２５１と電極３３の間で短絡が発生することを好適に防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、電極３２および電極３３は、それぞれ、絶縁膜３４を介して、支持基板３に設けられている。これにより、電極３２および電極３３と支持基板３との間で絶縁性を確保することができる。また、このような絶縁膜３４は、電極３２と駆動部２４１とのギャップ（距離）、電極３３と駆動部２５１とのギャップを調整する役割も有している。
【００４４】
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と駆動部２４１との間および電極３３と駆動部２５１との間に、例えば、正弦波（交流電圧）等を印加する。具体的には、例えば、まず、１対の駆動部２４１、２５１をアースしておく。この状態にて、１対の電極３２、３３のうち、図３中上側の電極に図４（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、図３中下側の電極に図４（ｂ）に示すような波形の電圧を印加する。すると、電極３２と駆動部２４１との間および電極３３と駆動部２５１との間に静電気力（クーロン力）が生じ、１対の駆動部２４１、２５１が、それぞれ電極３２、３３の方へ引き付けられる。
【００４５】
このような静電気力（すなわち、１対の駆動部２４１、２５１が、それぞれ電極３２、３３の方へ引き付けられる力）は、正弦波の位相により変化し、回動中心軸Ｘを軸に基体２の板面に対して傾斜するように振動（回動）する。
そして、この１対の駆動部２４１、２５１の回動に伴って、第２の弾性部２４３、２５３を介して連結されている質量部２１も、回動中心軸Ｘを軸に、基体２の板面に傾斜するように振動（回動）する。
【００４６】
次に、駆動部２４１、２５１と、質量部２１との関係について詳述する。
駆動部２４１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、駆動部２５１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、質量部２１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、駆動部２４１、２５１が、それぞれ独立して設けられているため、質量部２１の大きさ（長さＬ３）にかかわらず、駆動部２４１、２５１と質量部２１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、駆動部２４１、２５１の回転角度（振れ角）を大きくすることができ、その結果、質量部２１の回転角度を大きくすることができる。
また、駆動部２４１、２５１および質量部２１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。
【００４７】
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、駆動部２４１、２５１の回転角度をより大きくすることができ、質量部２１の回転角度をさらに大きくすることができる。
この場合、質量部２１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、駆動部２４１、２５１の低電圧駆動と、質量部２１の大回転角度での振動（回動）とを実現することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、このような質量部２１および駆動部２４１、２５１の振動系（２自由度振動系）では、駆動部２４１、２５１および質量部２１の振幅（振れ角）と、印加する交流電圧の周波数との間に、図６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、駆動部２４１、２５１の振幅と、質量部２１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、駆動部２４１、２５１の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
【００５０】
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、駆動部２４１、２５１の振幅を抑制しつつ、質量部２１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。
駆動部２４１、２５１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。
質量部２１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。
【００５１】
第１の弾性部２４２、２５２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、質量部２１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２４３、２５３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、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の振れ角をより大きくすることができる。
【００５２】
また、第１の弾性部２４２、２５２のばね定数ｋ１と第２の弾性部２４３、２５３のばね定数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、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１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、駆動部２４１、２５１の慣性モーメントをＪ１とし、質量部２１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、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００５３】
ところで、駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２とからなる第１の振動系の固有振動数ω１は、駆動部２４１、２５１の慣性モーメントＪ１と、第１の弾性部２４２、２５２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、質量部２１と第２の弾性部２４３、２５３とからなる第２の振動系の固有振動数ω２は、質量部２１の慣性モーメントＪ２と、第２の弾性部２４３、２５３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、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００５４】
以上のようなアクチュエータ１は、前述したように、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更する変更手段４を有する。以下、変更手段４について詳述する。
変更手段４は、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更することにより、１対の弾性部２４、２５に生じる張力を変更して、各弾性部２４、２５のバネ定数を変更するように構成されている。これにより、アクチュエータ１の製造後においても各弾性部２４、２５のバネ定数を変化させ、質量部２１および駆動部２４１、２５１の共振周波数を所望の値に変更することができる。したがって、アクチュエータ１の製造時に、アクチュエータ１を設置する機器の種類などの使用目的ごとに製造ラインを設ける必要がなくなる。その結果、アクチュエータ１の低コスト化を図ることができる。
【００５５】
また、アクチュエータ１の製造時にて、質量部２１および／または駆動部２４１、２５１の質量や、第１の弾性部２４２、２５２および／または第２の弾性部２４３、２５３のばね定数が設計値からずれてしまっても、変更手段４により、第１の弾性部２４２、２５２および／または第２の弾性部２４３、２５３のばね定数を変更することにより、アクチュエータ１を所望の共振周波数で駆動させることができる。そのため、高精度な加工技術を要することなく安価な加工方法にてアクチュエータ１を製造することができる。この点からも、アクチュエータ１の低コスト化を図ることができる。
【００５６】
また、変更手段４は、支持部２２と支持部２３とを互いに離隔する方向または接近する方向（以下、単に「反対方向」ともいう）へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させるように構成されている。これにより、支持基板３に対して、質量部２１の位置を一定に保ちつつ、各弾性部２４、２５のばね定数を変更することができる。言い換えすれば、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更し、各弾性部２４、２５のばね定数を変化させても、支持基板３に対する質量部２１の位置が変化しない。
【００５７】
このような変更手段４は、スクリュ軸４１と、雌ネジ（従属部）４２と、雌ネジ（従属部）４３とを有し、スクリュ軸４１を回転することにより、雌ネジ４２、４３を移動させ、それに伴い、支持部２２と支持部２３とを互いに離隔する方向または接近する方向へ移動させるように構成されている。このような構成とすることにより、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に支持部２２と支持部２３とを反対方向へ、かつ、等しい距離移動させることができる。
【００５８】
また、スクリュ軸４１と雌ネジ（従属部）４２、４３とを有する変更手段４を用いることにより、各弾性部２４、２５のばね定数が設定値となるような支持部２２と支持部２３との位置関係を容易に保つことができる。具体的には、変更手段４は、前述したように、スクリュ軸４１を回転させることにより、支持部２２と支持部２３とを互いに反対方向へ移動させ、支持部２２と支持部２３との位置関係を変更するよう構成されている。したがって、スクリュ軸４１を回転させ、所望のばね定数となったところでスクリュ軸４１の回転を停止させれば、支持部２２と支持部２３との位置関係は維持される。この状態では、支持部２２および支持部２３には、質量部２１側へ向け引っ張られる力が加わることとなる。これにより、雄ネジ部４１１と雌ネジ（従属部）４２との螺合部および雄ネジ部４１２と雌ネジ（従属部）４３との螺合部にフリクションが生じることとなる。このようなフリクションが生じることにより、スクリュ軸４１の回転を規制（阻止）し、その結果、支持部２２と支持部２３との位置関係を長期間維持することができる。すなわち、各弾性部２４、２５のばね定数を所望の値に長期間保つことができる。
また、スクリュ軸４１を用いることで、支持部２２と支持部２３の位置関係の微細な調整が可能となる。
【００５９】
なお、これとは別途、支持部２２と支持部２３との位置関係を維持する維持手段を設けてもよい。これにより、各弾性部２４、２５のばね定数が所望の値となる支持部２２と支持部２３との位置関係をより確実に長期間維持することができる。このような維持手段としては、支持部２２と支持部２３との位置関係を維持することができれば、特に限定されないが、例えば、支持部２２と支持部２３との位置関係を定めた後、対向基板の下面から、くいなどのストッパを打ち込み、支持部２２、２３と対向基板３とを固定するものであってもよく、接着剤などにより支持部２２、２３と対向基板３とを固定するものであってもよい。
【００６０】
また、アクチュエータ１の製造に関して、各弾性部２４、２５のばね定数が所望の値よりも若干小さくなるように設定するのが好ましい。これにより、アクチュエータ１の製造後において、各弾性部２４、２５のばね定数を設定値とすることが容易となる。このような観点からすれば、変更手段４は、支持部２２と支持部２３の離間距離を遠ざける方向へ支持部２２と支持部２３とを移動させることで、各弾性部２４、２５に加わる張力を大きくし、各弾性部２４、２５のバネ定数を上昇させるように構成されているともいえる。
【００６１】
＜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７は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す斜視図、図８は、図７中のＡ−Ａ断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図９の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１０の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００６２】
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、支持部２２Ａが、支持基板３Ａに対して固定的に設けられている以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
すなわち、支持部２２Ａは、支持基板３Ａに対して固定的に設けられており、一方、支持部２３Ａは、支持基板３Ａに対して移動するように設けられている。具体的には、支持部２２Ａと対向基板３Ａとは、例えば、陽極接合などにより接合されている。一方、支持部２３Ａは、対向基板３Ａに設けられたガイド溝３６Ａに沿って（図７中の矢印方向へ）移動できるように支持されている。
【００６３】
このような支持部２２Ａおよび支持部２３Ａには、棒状のスクリュ軸４１Ａが係合されている。具体的には、スクリュ軸４１Ａは、図８に示すように、雄ネジ部４１２Ａを有する。一方、支持部２３Ａには、雄ネジ部４１２Ａの回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４３Ａが形成されている。そして、雄ネジ部４１２Ａと雌ネジ４３Ａとが螺合するようにスクリュ軸４１Ａが設けられている。ここで、支持部２２Ａは、スクリュ軸４１Ａを回転可能に支持している。
【００６４】
変更手段４Ａは、スクリュ軸４１Ａと、雌ネジ（従属部）４３Ａとを有し、スクリュ軸４１Ａを回転することにより、雌ネジ（従属部）４３Ａの移動に伴い、支持部２３Ａがスクリュ軸４１Ａの延在方向へ移動するように構成されている。このような構成とすることにより、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に支持部２３Ａを移動させることができる。すなわち、支持部２２Ａと支持部２３Ａとの位置関係を簡単に、かつ、高精度に変更することがでる。
【００６５】
また、前述したように、スクリュ軸４１Ａは、支持部２２Ａに回転可能に支持されているため、スクリュ軸４１Ａをより安定的に回転させることができる。
なお、本実施形態では、支持部２２Ａを支持基板３Ａに対して固定的に設けているが、これに限定されず、支持部２３Ａを支持基板３Ａに固定的に設け、支持部２２Ａを支持基板３に対して移動可能に設けてもよい。
【００６６】
なお、本実施形態では、スクリュ軸４１Ａは、支持部２２Ａに回転可能に支持されているが、スクリュ軸４１Ａを安定的に回転させることができれば、これに限定されず、例えば、支持基板３Ａと固定的に設けられた部材に支持されていてもよい。
このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６７】
＜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９は、本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す斜視図、図１０は、図９中のＡ−Ａ断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図９の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１０の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００６８】
以下、第３実施形態のアクチュエータ１Ｂについて、前述した第１実施形態のアクチュエータ１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対の支持部２２Ｂ、２３Ｂの構成および１対の第１の弾性部２４２Ｂ、２５２Ｂの構成が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｂは、図９に示すような２自由度振動系を有する基体２Ｂと、この基体２Ｂを支持する支持基板３Ｂとを有している。
【００６９】
第１の弾性部２４２Ｂは、回動中心軸Ｘを介して互いに対向する１対の連結部材２４４Ｂ、２４５Ｂを有し、これと同様に、第１の弾性部２５２Ｂは、回動中心軸Ｘを介して互いに対向する１対の連結部材２５４Ｂ、２５５Ｂを有している。本実施形態では、第１の弾性部２４２Ｂが、１対の連結部材２４４Ｂ、２４５Ｂで構成されており、これと同様に、第１の弾性部２５２Ｂが、１対の連結部材２５４Ｂ、２５５Ｂで構成されている。
【００７０】
また、支持部２２Ｂは、第１の支持部材２２１Ｂと第２の支持部材２２２Ｂとで構成され、これと同様に、支持部２３Ｂは、第１の支持部材２３１Ｂと第２の支持部材２３２Ｂとで構成されている。
具体的には、支持部２２Ｂは、連結部材２４４Ｂを介して駆動部２４１Ｂを支持する第１の支持部材２２１Ｂと、連結部材２４５Ｂを介して駆動部２４１Ｂを支持する第２の支持部材２２２Ｂとで構成されている。これと同様に、支持部２３Ｂは、連結部材２５４Ｂを介して駆動部２５１Ｂを支持する第１の支持部材２３１Ｂと、連結部材２５５Ｂを介して駆動部２５１Ｂを支持する第２の支持部材２３２Ｂとで構成されている。
なお、以下、説明の便宜上、第１の支持部材２２１Ｂを単に「支持部材２２１Ｂ」といい、第１の支持部材２３１Ｂを単に「支持部材２３１Ｂ」といい、第２の支持部材２２２Ｂを単に「支持部材２２２Ｂ」といい、第２の支持部材２３２Ｂを単に「支持部材２３２Ｂ」という。
【００７１】
このようなアクチュエータ１Ｂは、１対の駆動部２４１Ｂ、２５１Ｂの間に質量部２１Ｂが設けられており、１対の駆動部２４１Ｂ、２５１Ｂは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂ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、１対の第１の弾性部２４２Ｂ、２５２Ｂは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂ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。さらに、１対の連結部材２４４Ｂ、２４５Ｂは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、回動中心軸Ｘに対して、ほぼ対称となるように設けられており、これと同様に、１対の連結部材２５４Ｂ、２５５Ｂは、質量部２１における平面視にて、回動中心軸Ｘに対して、ほぼ対称となるように設けられている。
【００７２】
また、１対の第２の弾性部２４３Ｂ、２５３Ｂは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂ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、１対の支持部２２Ｂ、２３Ｂは、質量部２１における平面視にて、質量部２１Ｂ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。すなわち、支持部材２２１Ｂと支持部材２３１Ｂとは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂを中心として、ほぼ左右対称となるように設けられており、これと同様に、支持部材２２２Ｂと支持部材２３２Ｂとは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂ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。さらに、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、回動中心軸Ｘに対して、ほぼ対称となるように設けられており、これと同様に、支持部材２３１Ｂと支持部材２３２Ｂとは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、回動中心軸Ｘに対して、ほぼ対称となるように設けられている。
すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｂは、質量部２１Ｂにおける平面視にて、質量部２１Ｂを中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。
【００７３】
このような基体２Ｂに対して、スクリュ軸４１Ｂが、図１０に示すように、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂに係合するように設けられている。これと同様に、スクリュ軸４１Ｂが、支持部材２３１Ｂおよび支持部材２３２Ｂに係合するように設けられている。すなわち、１対のスクリュ軸４１Ｂが支持部２２Ｂ、２３Ｂに係合している。
なお、支持部２２Ｂと支持部２３Ｂとは、同様の構成であるため、支持部２２Ｂについて代表して説明し、支持部２３Ｂについては、その説明を省略する。
【００７４】
具体的には、棒状のスクリュ軸４１Ｂは、図１０に示すように、雄ネジ部４１１Ｂと、雄ネジ部４１１Ｂと逆ネジの関係にある雄ネジ部４１２Ｂとを有する。一方、支持部材２２１Ｂには、雄ネジ部４１１Ｂの回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４２Ｂが形成され、同様に、支持部材２２２Ｂには、雄ネジ部４１２Ｂの回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４３Ｂが形成されている。そして、雄ネジ部４１１Ｂと雌ネジ４２Ｂとが螺合し、かつ、雄ネジ部４１２Ｂと雌ネジ４３Ｂとが螺合するようにスクリュ軸４１Ｂが設けられている。
【００７５】
また、スクリュ軸４１Ｂは、質量部２１Ｂの面上にて回動中心軸Ｘと直角な方向へ延在するよう設けられているため、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂは、回動中心軸Ｘと平行な方向（図９中の矢印方向）へ移動する。
このような基体２Ｂは、図９および図１０に示すように、支持基板３Ｂ上に設けられている。
【００７６】
支持基板３Ｂは、質量部２１Ｂの面に平行な面を有しており、１対の支持部２２Ｂ、２３Ｂが支持基板３Ｂ上に設けられている。すなわち、支持部材２２１Ｂ、２２２Ｂ、２３１Ｂ、２３２Ｂが支持基板３Ｂ上に設けられている。このように、基体２Ｂを支持基板３Ｂ上に設けることにより、アクチュエータ１Ｂ（特に支持部２２Ｂ、２３Ｂ）の強度（剛性など）を高めることができ、質量部２１Ｂを１対の支持部２２Ｂ、２３Ｂに対して安定的に回動させることができる。その結果、アクチュエータ１Ｂは、優れた回動特性を発揮することができる。
【００７７】
支持基板３Ｂには、ガイド溝３５Ｂ、３６Ｂが形成されている。ここで、ガイド溝３５Ｂおよびガイド溝３６Ｂは、同様の構成であるため、ガイド溝３５Ｂについて代表して説明し、ガイド溝３６Ｂについては、その説明を省略する。
ガイド溝３５Ｂは、図１０に示すように、平面視にて、回動中心軸Ｘと直角な方向へ延在するように設けられている。また、ガイド溝３５Ｂの横断面形状は、支持基板３Ｂの下面から上面に向けてガイド溝３５Ｂの幅が漸減する形状をなしている。
【００７８】
このようなガイド溝３５Ｂには、ガイド溝３５Ｂの形状に対応した部分を有する支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂが、ガイド溝３５Ｂの延在方向へ移動するように支持されている。すなわち、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂは、支持基板３Ｂに対して、質量部２１Ｂの面に垂直な方向での移動が規制され、かつ、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂが、質量部２１の面と平行な方向へ移動するように設けられている。これにより、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂをガイド溝３５Ｂに沿って移動させることができ、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂを所望の方向へ、正確に移動させることができる。また、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂの質量部２１Ｂの面に垂直な方向での移動を規制しつつ、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係を変更することができる。例えば、光スキャナにアクチュエータ１Ｂを組み込んだ場合などには、レーザーなどの光源と光反射部２１１との行路長をほぼ一定に保ちつつ、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係を変更し、弾性部２４Ｂ、２５Ｂのバネ定数を変更することができる。その結果、アクチュエータ１Ｂの設置位置を変更せずに、走査対象の所望の走査位置に光を照射させることができ、かつ、アクチュエータ１Ｂを所望の共振周波数で駆動することができる。
【００７９】
次に、変更手段４Ｂについて詳述する。
変更手段４Ｂは、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係および／または支持部材２３１Ｂと支持部材２３２Ｂとの位置関係を変更することにより、１対の弾性部２４Ｂ、２５Ｂに生じる張力を変更して、各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのバネ定数を変更するように構成されている。これにより、アクチュエータ１Ｂの製造後においても各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのバネ定数を変化させ、質量部２１Ｂおよび駆動部２４１Ｂ、２５１Ｂの共振周波数を所望の値に変更することができる。したがって、アクチュエータ１Ｂの製造時に、アクチュエータ１Ｂを設置する機器の種類などの使用目的ごとに製造ラインを設ける必要がなくなる。その結果、アクチュエータ１Ｂの低コスト化を図ることができる。
【００８０】
また、アクチュエータ１Ｂの製造時にて、質量部２１Ｂおよび／または駆動部２４１Ｂ、２５１Ｂの質量や、第１の弾性部２４２Ｂ、２５２Ｂおよび／または第２の弾性部２４３Ｂ、２５３Ｂのばね定数が設計値からずれてしまっても、変更手段４Ｂにより、第１の弾性部２４２Ｂ、２５２Ｂおよび／または第２の弾性部２４３Ｂ、２５３Ｂのばね定数を変更することにより、アクチュエータ１Ｂを所望の共振周波数で駆動させることができる。そのため、高精度な加工技術を要することなく安価な加工方法にてアクチュエータ１Ｂを製造することができる。この点からも、アクチュエータ１Ｂの低コスト化を図ることができる。
【００８１】
さらに、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとを互いに質量部２１Ｂの回動中心軸Ｘに対称な方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させるように変更手段４Ｂが構成されている。これにより、回動中心軸Ｘを一定に保ちつつ、変更手段４Ｂによって支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係との位置関係を変更することができる。言い換えすれば、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係を変更し、各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのばね定数を変化させても、回動中心軸Ｘがずれない。
これと同様に、支持部材２３１Ｂと支持部材２３２Ｂとを互いに質量部２１Ｂの回動中心軸Ｘに対称な方向へ、かつ、ほぼ等しい距離移動させるように変更手段４Ｂが構成されている。
【００８２】
次に変更手段４Ｂの具体的構成について説明するが、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係を変更する手段と、支持部材２３１Ｂと支持部材２３２Ｂとの位置関係を変更する手段とが、同様の構成であるため、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとの位置関係を変更する手段を代表して説明し、支持部材２３１Ｂと支持部材２３２Ｂとの位置関係を変更する手段については、その説明を省略する。
【００８３】
変更手段４Ｂは、スクリュ軸４１Ｂと、雌ネジ（従属部）４２Ｂと、雌ネジ（従属部）４３Ｂとを有し、スクリュ軸４１Ｂを回転することにより、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂを反対方向へ移動させるように構成されている。このような構成とすることにより、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂとを反対方向へ、かつ、等しい距離移動させることができる。
【００８４】
また、前述したように、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂの移動方向は、質量部２１Ｂの面上にて、質量部２１Ｂの回動中心軸Ｘに対して直角な方向である。これにより、より高精度に各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのばね定数を変更することができる。具体的には、弾性部２４Ｂ（ここでは特に、１対の連結部２４４Ｂ、２４５Ｂ）は、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在しているのに対し、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂは、質量部２１Ｂの面上にて、質量部２１Ｂの回動中心軸Ｘに対して直角な方向へ移動する。そのため、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂの移動量（すなわち、支持部材２２１Ｂと支持部材２２２Ｂの離間距離の変化）に対する、弾性部２４Ｂに加わる張力の変化量が、例えば、第１実施形態で説明したアクチュエータ１などに比べて小さい。したがって、各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのばね定数をより細かく（微細に）、かつ、正確に設定することができる。
【００８５】
また、支持部材２２１Ｂおよび支持部材２２２Ｂの移動距離の変化量と、支持部材２３１Ｂおよび支持部材２３２Ｂの移動距離の変化量とが等しいことが好ましい。言い換えすれば、支持部材２２１Ｂと支持部材２３１Ｂが、質量部２１Ｂの面上にて回動中心軸Ｘに対して直角な方向の線に対して対称に移動し、かつ、支持部材２２２Ｂと支持部材２３２Ｂとが、質量部２１Ｂの面上にて回動中心軸Ｘに対して直角な方向の線に対して対称に移動することが好ましい。これにより、支持基板３Ｂに対して、質量部２１Ｂの位置を一定に保ちつつ、各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのばね定数を変更することができる。言い換えすれば、支持部材２２１Ｂと支持部材２２１Ｂとの位置関係および支持部材２３１Ｂと支持部材２３１Ｂとの位置関係を変更し、各弾性部２４Ｂ、２５Ｂのばね定数を変化させても、支持基板３Ｂに対する質量部２１Ｂの位置が変化しない。この場合には、例えば、支持部材２２１Ｂと支持部材２３１Ｂとを一体的に形成し、同様に、支持部材２２２Ｂと支持部材２３２Ｂとを一体的に形成してもよい。
このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００８６】
＜第４実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第４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４実施形態を示す斜視図、図１２は、図１１中のＡ−Ａ線断面図である。
以下、第４実施形態のアクチュエータ１Ｃについて、前述した第１実施形態のアクチュエータ１ないし第３実施形態のアクチュエータ１Ｂ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４実施形態のアクチュエータ１Ｃは、支持部材２２１Ｃおよび支持部材２３１Ｃが、支持基板３Ｃに対して固定的に設けられている以外は、第３実施形態のアクチュエータ１Ｃとほぼ同様である。
【００８７】
次に、１対の支持部２２Ｃ、２３Ｃについて説明するが、本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｃは、質量部２１に対して左右対称であり、支持部２２Ｃと支持部２３Ｃとは、同様の構成であるため、支持部２２Ｃについて代表して説明し、支持部２３Ｃについては、その説明を省略する。
支持部２２Ｃは、支持部材２２１Ｃと支持部材２２２Ｃとで成されている。このうち、支持部材２２１Ｃは、例えば陽極接合などにより支持基板３Ｃに接合されている。一方、支持部材２２２Ｃは、支持基板３Ｃに形成されたガイド溝３５Ｃに沿って移動するように支持基板３Ｃに支持されている。
【００８８】
このような支持部材２２１Ｃおよび支持部材２２２Ｃには、棒状のスクリュ軸４１Ｃが係合されている。具体的には、スクリュ軸４１Ａは、図１１に示すように、雄ネジ部４１２Ｃを有する。一方、支持部材２２１Ｃには、雄ネジ部４１２Ｃの回転に追従して移動する雌ネジ（従属部）４２Ｃが形成されている。そして、雄ネジ部４１２Ｃと雌ネジ４２Ｃとが螺合するようにスクリュ軸４１Ｃが回転可能に設けられている。ここで、支持部材２２１Ｃは、スクリュ軸４１Ｃを回転可能に支持している。
【００８９】
次に変更手段４Ｃの具体的構成について説明するが、支持部材２２１Ｃと支持部材２２２Ｃとの位置関係を変更する手段と、支持部材２３１Ｃと支持部材２３２Ｃとの位置関係を変更する手段とは、同様の構成であるため、支持部材２２１Ｃと支持部材２２２Ｃとの位置関係を変更する手段を代表して説明し、支持部材２３１Ｃと支持部材２３２Ｃとの位置関係を変更する手段については、その説明を省略する。
【００９０】
変更手段４Ｃは、スクリュ軸４１Ｃと、雌ネジ（従属部）４３Ｃとを有し、スクリュ軸４１Ｃを回転することにより、雌ネジ（従属部）４３Ｃの移動に伴って、支持部材２２２Ｃがスクリュ軸４１Ｃの延在方向へ移動するように構成されている。このような構成とすることにより、比較的簡単な構成で、かつ、高精度に支持部材２２２Ｃを移動させることができる。すなわち、支持部材２２１Ｃと支持部材２２２Ｃとの位置関係を簡単に、かつ、高精度に変更することがでる。
また、前述したように、スクリュ軸４１Ｃは、支持部材２２１Ｃに回転可能に支持されているため、スクリュ軸４１Ｃをより安定的に回転させることができる。
このような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９１】
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、前述した実施形態では、第２の弾性部が棒状（直線状）をなしていたが、駆動部の回動に伴って捩れ変形し、質量部を回動駆動させることができるものであれば、第２の弾性部の形状は任意である。例えば、第２の弾性部は湾曲していてもよい。
【００９２】
また、前述した実施形態では、アクチュエータの中心を通り質量部や駆動部の回動中心軸に直角な面に対しほぼ対称（左右対称）な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、光反射部が質量部の上面（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。
【００９３】
また、前述した実施形態では、２自由度振動系について説明したが、例えば１自由度振動系のアクチュエータに用いてもよい。この場合には、例えば、１対の弾性部のそれぞれは、弾性変形可能な棒状部材で構成されているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、１対の弾性部を捩り変形させて、支持部に対して質量部が回動中心軸を中心に回動するアクチュエータについて説明したが、支持部に対して質量部の位置および／または姿勢が変化するように構成されているアクチュエータであれば、特に限定されない。例えば、質量部が面と平行な方向へ往復移動するように構成されたアクチュエータでもよく、また、弾性部が捩れ変形しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】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である。
【図５】印加する交流電圧の一例を示す図である。
【図６】印加した交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部の共振曲線を示すグラフある。
【図７】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７中のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す斜視図である。
【図１２】図１１中のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ‥‥‥アクチュエータ  ２、２Ａ、２Ｂ‥‥‥基体  ２１、２１Ｂ‥‥‥質量部  ２１１‥‥‥光反射部  ２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ‥‥‥支持部  ２２１Ｂ、２２１Ｃ、２３１Ｂ、２３１Ｃ‥‥‥第１の支持部材（支持部材）  ２２２Ｂ、２２２Ｃ、２３２Ｂ、２３２Ｃ‥‥‥第２の支持部材（支持部材）  ２４、２５‥‥‥弾性部  ２４１、２４１Ｂ、２５１、２５１Ｂ‥‥‥第１の質量部（駆動部）  ２４２、２５２‥‥‥第１の弾性部  ２４３、２５３‥‥‥第２の弾性部  ２４４Ｂ、２４５Ｂ、２５４Ｂ、２５５Ｂ‥‥‥連結部材  ２８‥‥‥空間  ３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ‥‥‥支持基板  ３１‥‥‥開口部  ３２、３３‥‥‥電極  ３４‥‥‥絶縁膜  ３５、３５Ｂ、３５Ｃ、３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ‥‥‥ガイド溝  ４、４Ａ、４Ｂ‥‥‥変更手段  ４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ‥‥‥スクリュ軸  ４１１、４１１Ｂ、４１２、４１２Ａ、４１２Ｂ、４１２Ｃ‥‥‥雄ネジ部  ４２、４２Ｂ、４２Ｃ、４３、４３Ａ、４３Ｂ‥‥‥雌ネジ（従属部）  Ｘ‥‥‥回動中心軸
【図１】
2008017617.tif 000003
【図２】
2008017617.tif 000004
【図３】
2008017617.tif 000005
【図４】
2008017617.tif 000006
【図５】
2008017617.tif 000007
【図６】
2008017617.tif 000008
【図７】
2008017617.tif 000009
【図８】
2008017617.tif 000010
【図９】
2008017617.tif 000011
【図１０】
2008017617.tif 000012
【図１１】
2008017617.tif 000013
【図１２】
2008017617.tif 000014