(57)【要約】【課題】低コスト化および小型化を図りつつ、可動板をＸ軸およびＸ軸に直交するＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることのできるアクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置を提供すること。【解決手段】アクチュエータ１は、駆動部材２１１を備える第１の振動系２１と、可動板２２１を備える第２の振動系２２と、駆動部材２１１に設けられた永久磁石６１と、コイル６２と、電圧印加手段６３とを備える駆動手段６とを有し、永久磁石６１は、両極を結ぶ線分がＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、電圧印加手段６３により、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とが重畳された電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１を第１の電圧の周波数でＸ軸まわりに回動させつつ、第２の電圧の周波数でＹ軸まわりに回動させるように構成されている。【選択図】図１
2008216921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられた可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ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】
前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と等しいか、または、前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しい請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しく、前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と異なっている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第２の電圧の周波数は、前記第１の電圧の周波数よりも大きい請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記永久磁石は、長手形状をなし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を通り、かつ、前記Ｘ軸または前記Ｙ軸に対して３０〜６０度傾斜する線分に沿って設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記永久磁石には、前記可動板との接触を防止する逃げ部が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記逃げ部は、前記永久磁石の前記可動板側の面に形成された凹部である請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記コイルは、前記永久磁石の直下に設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記コイルは、前記可動板の平面視にて、前記駆動部材の外周を囲むように形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記可動板は、前記永久磁石とは反対側の面に光反射性を有する光反射部を備えている請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成されていることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１２】
枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成された光スキャナを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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、２次元的に光を走査する光スキャナが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の光スキャナは、枠状の外側可動板と、この外側可動板をＸ軸まわりに遥動（回動）可能に軸支する１対の第１のトーションバーと、外側可動板の内側に設けられた内側可動板と、この内側可動板をＸ軸に直交するＹ軸まわりに遥動可能に軸支する１対の第２のトーションバーとを備えるスキャナ本体と、外側可動板および内側可動板のそれぞれに設けられた１対の駆動コイルと、スキャナ本体を介して互いに対向するように設けられた１対の永久磁石とを有している。
しかし、このような光スキャナは、光スキャナ本体を介して互いに対向するように１対の永久磁石を設けているため、光スキャナの小型化を図ることが難しい。また、駆動コイルを外側可動板および内側可動板のそれぞれに１つずつ設けているため、低コスト化を図ることが難しい。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２２２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図りつつ、可動板をＸ軸およびＸ軸に直交するＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることのできるアクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられた可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させるように構成されていることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることのできるアクチュエータを提供することができる。
【０００６】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と等しいか、または、前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しいことが好ましい。
これにより、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しく、前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と異なっている好ましい。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記第２の電圧の周波数は、前記第１の電圧の周波数よりも大きいことが好ましい。
これにより、より確実かつより円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸まわりに前記第１の電圧の周波数で回動させつつ、前記Ｙ軸まわりに前記第２の電圧の周波数で回動させることができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記永久磁石は、長手形状をなし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を通り、かつ、前記Ｘ軸または前記Ｙ軸に対して３０〜６０度傾斜する線分に沿って設けられていることが好ましい。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記永久磁石には、前記可動板との接触を防止する逃げ部が形成されていることが好ましい。
これにより、より円滑に、前記可動板を前記Ｙ軸まわり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、前記逃げ部は、前記永久磁石の前記可動板側の面に形成された凹部であることが好ましい。
これにより、極めて簡単に前記逃げ部を形成することができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、前記永久磁石の直下に設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの省電力化および小型化を図ることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、前記可動板の平面視にて、前記駆動部材の外周を囲むように形成されていることが好ましい。
これにより、前記コイルと前記永久磁石との離間距離を極めて小さくすることができる。その結果、前記コイルから発生する磁界を効率的に前記永久磁石に作用させることができる。すなわち、アクチュエータの省電力化および小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記可動板は、前記永久磁石とは反対側の面に光反射性を有する光反射部を備えていることが好ましい。
これにより、アクチュエータを例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光学デバイスとして用いることができる。
【００１３】
本発明の光スキャナは、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成されていることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することのできる光スキャナを提供することができる。
【００１４】
本発明の画像形成装置は、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
前記駆動部材に設けられた永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられており、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成された光スキャナを備えることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することのできる光スキャナを備えた画像形成装置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】
【００１５】
以下、本発明のアクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置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。
図１は、本発明のアクチュエータの好適な実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すアクチュエータが備える駆動手段を示すブロック図、図４は、図３に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。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中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１６】
図１に示すように、アクチュエータ１は、第１の振動系２１と第２の振動系２２とを備える基体２を備えている。さらに、図２に示すように、アクチュエータ１は、接合層４を介して基体２を支持する支持基板３と、支持基板３を介して基体２と対向する対向基板５と、第１の振動系２１および第２の振動系２２のそれぞれを駆動させる駆動手段６とを備えている。
【００１７】
図１に示すように、基体２は、枠状の支持部２３と、支持部２３に支持された第１の振動系２１と、第１の振動系２１に支持された第２の振動系２２とを備えている。
第１の振動系２１は、支持部２３の内側に設けられた枠状の駆動部材２１１と、駆動部材２１１を支持部２３に両持ち支持する１対の第１の軸部材２１２、２１３とで構成されている。また、第２の振動系２２は、駆動部材２１１の内側に設けられた可動板２２１と、可動板２２１を駆動部材２１１に両持ち支持する１対の第２の軸部材２２２、２２３とで構成されている。
【００１８】
すなわち、基体２は、可動板２２１と、１対の第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、１対の第２の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とで構成されている。
駆動部材２１１は、図１の平面視（すなわち、可動板２２１の平面視）にて、円環状をなしている。ただし、駆動部材２１１の形状は、枠状をなしていれば、特に限定されない。そして、この駆動部材２１１の下面には、後述する永久磁石６１が設けられている。このような駆動部材２１１は、１対の第１の軸部材２１２、２１３によって支持部２３に両持ち支持されている。
【００１９】
第１の軸部材２１２、２１３のそれぞれは、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第１の軸部材２１２、２１３のそれぞれは、駆動部材２１１を支持部２３に対して回動可能とするように、駆動部材２１１と支持部２３とを連結している。このような、第１の軸部材２１２、２１３は、互いに同軸的に設けられており、この軸（以下、「回動中心軸Ｘ」という）を中心として、駆動部材２１１が支持部２３に対して回動するように構成されている。
駆動部材２１１の内側に形成された可動板２２１は、その平面視にて、円形状をなしている。だたし、可動板２２１の形状は、特に限定されない。また、可動板２２１の上面には、光反射性を有する光反射部２２１ａが形成されている。このような可動板２２１は、１対の第２の軸部材２２２、２２３によって、駆動部材２１１に両持ち支持されている。
【００２０】
第２の軸部材２２２、２２３のそれぞれは、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第２の軸部材２２２、２２３のそれぞれは、可動板２２１を駆動部材２１１に対して回動可能とするように、可動板２２１と駆動部材２１１とを連結している。このような第２の軸部材２２２、２２３は、互いに同軸的に設けられており、この軸（以下、「回動中心軸Ｙ」という）を中心として、可動板２２１が駆動部材２１１に対して回動するように構成されている。
【００２１】
なお、図１に示すように、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとは、互いに直交する軸である。すなわち、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとのなす角は、９０度である。また、駆動部材２１１の中心および可動板２２１の中心のそれぞれは、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとの交点上に位置している。
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、可動板２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とが一体的に形成されている。シリコンを主材料とすることで、優れた回動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な処理（加工）が可能であり、アクチュエータ１の小型化を図ることができる。
【００２２】
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、可動板２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とを形成したものであってもよい。その際、可動板２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３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。
【００２３】
図２に示すように、以上のような基体２は、接合層４を介して支持基板３と接合している。このような支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。支持基板３は、可動板２２１の平面視にて、支持部２３とほぼ同一形状をなしている（すなわち、枠状をなしている）。ただし、支持基板３の形状については、基体２を支持することができれば、特に限定されない。また、支持部２３の形状などによっては、支持基板３を省略してもよい。
支持基板３と基体２との間に形成された接合層４は、例えば、ガラス、シリコン、またはＳｉＯ２を主材料として構成されている。ただし、このような接合層４は、省略してもよい。すなわち、基体２と支持基板３とが直接接合されているものであってよい。
【００２４】
図２に示すように、支持基板３を介して、基体２と対向するように対向基板５が設けられている。このような対向基板５は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。
対向基板５の上面には、永久磁石６１に磁界を作用させるためのコイル６２が設けられている。このコイル６２は、図２に示すように、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。このような永久磁石６１と、コイル６２と、電圧印加手段６３とで駆動手段６を構成している。
【００２５】
図２に示すように、永久磁石６１は、長手形状をなしている。そして、永久磁石６１は、接着層８１、８２を介して、駆動部材２１１の下面に接合されている。すなわち、永久磁石６１は、可動板２２１の光反射部２２１ａと反対の面側に設けられている。これにより、永久磁石６１によって、光反射部２２１ａでの光走査が阻害されてしまうことを防止することができる。
【００２６】
また、永久磁石６１は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとの交点（以下、この交点を「交点Ｇ」ともいう）を通り、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜した線分（以下、この線分を「線分Ｊ」ともいう）に沿って設けられている。
このような永久磁石６１は、その長手方向の交点Ｇに対して一方の側がＳ極、他方の側がＮ極となっている。つまり、永久磁石６１のＳ極とＮ極とを結ぶ線分（すなわち、線分Ｊ）が、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜している。なお、図２では、説明の便宜上、永久磁石６１の長手方向の紙面左側をＳ極とし、紙面右側をＮ極としたものについて図示している。
【００２７】
図１の平面視にて、線分Ｊの回動中心軸Ｘに対する傾斜角θは、３０〜６０度であるのが好ましく、４０〜５０度であるのがより好ましく、ほぼ４５度であるのがさらに好ましい。このように永久磁石６１を設けることで、極めて円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。これに対し、傾斜角θが前記下限値未満であると、コイル６２に印加される電圧の強さなどによっては、円滑に、可動板２２１をＸ軸まわりに回動させることができない場合がある。一方、傾斜角θが前記上限値を超えると、コイル６２に印加される電圧の強さなどによっては、円滑に、可動板２２１をＹ軸まわりに回動させることができない場合がある。
【００２８】
本実施形態では、線分Ｊは、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して４５度傾斜している。
また、図２に示すように、永久磁石６１の可動板２２１側の面（すなわち、上面）には、凹部６１１が形成されている。この凹部６１１は、永久磁石６１と可動板２２１との接触を防止するための逃げ部である。このような凹部（逃げ部）６１１を形成することで、可動板２２１の回動中心軸Ｙまわりの回動を円滑に行うことができる。また、逃げ部を凹部６１１とすることで、極めて簡単に永久磁石６１と可動板２２１との接触を防止することができる。だだし、逃げ部としては、可動板２２１と永久磁石６１との接触を防止することができれば、とくに限定されず、例えば、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に直交する方向へ形成された貫通孔であってもよい。また、例えば、接着層８１、８２が、可動板２２１と永久磁石６１との接触を防止することができる程度の厚さを有する場合などには、このような凹部６１１を省略してもよい。
【００２９】
このような永久磁石６１としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。
なお、既に着磁された硬磁性体（すなわち、永久磁石）を駆動部材２１１の下面に設けることで永久磁石６１としてもよいし、硬磁性体を駆動部材２１１に設けてから、その硬磁性体を着磁することで永久磁石６１としてもよい。
【００３０】
永久磁石６１と駆動部材２１１とを接合するための接着層８１、８２は、例えば、接着剤で構成されている。これにより、駆動部材２１１と永久磁石６１とを強固に接着（接合）することができる。だたし、永久磁石６１を駆動部材２１１の下面に設けることができれば、接着層８１、８２を構成する材料は特に限定されない。また、永久磁石６１と駆動部材２１１との接合方法などにとっては、接着層８１、８２を省略してもよい。
【００３１】
永久磁石６１の直下には、コイル６２が設けられている。すなわち、可動板２２１および駆動部材２１１のそれぞれの下面と対向するように、コイル６２が設けられている。このように、コイル６２を永久磁石６１の直下に設けることで、コイル６２から発生する磁界を効率的に永久磁石６１に作用させることができる。これにより、アクチュエータ１の省電力化および小型化を図ることができる。
【００３２】
また、図１に示すように、コイル６２は、図１の平面視にて、駆動部材２１１の外周を囲むように形成されている。このようにコイル６２を形成することで、アクチュエータ１の駆動の際、駆動部材２１１とコイル６２との接触を確実に防止することができる。これにより、コイル６２と永久磁石６１との離間距離を極めて小さくすることができ、コイル６２から発生する磁界を効率的に永久磁石６１に作用させることができる。すなわち、アクチュエータ１の省電力化および小型化を図ることができる。このようなコイル６２は、例えば、磁心に巻き付けられていてもよい。
このようなコイル６２は、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。そして、電圧印加手段６３によりコイル６２に電圧が印加されることで、コイル６２から回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に直交する軸方向の磁束を有する磁界が発生する。
【００３３】
図３に示すように、電圧印加手段６３は、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部６３１と、可動板２２１を回動中心軸Ｙまわりに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部６３２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳し、その電圧をコイル６２に印加する電圧重畳部６３３とを備えている。
【００３４】
第１の電圧発生部６３１は、図４（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（垂直走査用電圧）を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、鋸波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。ここで、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。
【００３５】
本実施形態では、第１の電圧Ｖ１の周波数は、駆動部材２１１と１対の第１の軸部材２１２、２１３とで構成された第１の振動系２１のねじり共振周波数と異なる周波数となるように調整されている。
一方、第２の電圧発生部６３２は、図４（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（水平走査用電圧）を発生させるものである。
【００３６】
第２の電圧Ｖ２は、正弦波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ１は効果的に光を主走査することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも大きいのが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも短いのが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
【００３７】
また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数と異なり、かつ、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を１０〜４０ｋＨｚとし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を６０Ｈｚ程度とすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。ただし、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数、第２の電圧Ｖ２の周波数、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせなどは、特に限定されない。
【００３８】
本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動板２２１と１対の第２の軸部材２２２、２２３とで構成された第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しくなるように調整されている。つまり、第２の振動系２２は、そのねじり共振周波数が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動板２２１の回動中心軸Ｙまわりの回動角を大きくすることができる。
【００３９】
また、第１の振動系２１の共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系２２の共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＞ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ２≧１０ｆ１の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
【００４０】
このような第１の電圧発生部６３１および第２の電圧発生部６３２は、それぞれ、制御部７に接続され、この制御部７からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部６３１および第２の電圧発生部６３２には、電圧重畳部６３３が接続されている。
この電圧重畳部６３３は、コイル６２に電圧を印加するための加算器６３３ａを備えている。加算器６３３ａは、第１の電圧発生部６３１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部６３２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル６２に印加するようになっている。
【００４１】
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。なお、本実施形態では、前述したように、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系２１のねじり共振周波数と異なる値に設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しく、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも大きくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が６０Ｈｚで、第２の電圧Ｖ２の周波数が１５ｋＨｚ）。
【００４２】
例えば、図４（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図４（ｂ）に示すような電圧Ｖ２とを電圧重畳部６３３にて重畳し、重畳した電圧をコイル６２に印加する。
すると、第１の電圧Ｖ１によって、駆動部材２１１の接着層８１付近をコイル６２に引き付けようとするとともに、駆動部材２１１の接着層８２付近をコイル６２から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、駆動部材２１１の接着層８１付近をコイル６２から離間させようとするとともに、駆動部材２１１の接着層８２付近をコイル６２に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
【００４３】
ここで、図１の平面視にて、駆動部材２１１の回動中心軸Ｘに対して一方側に接着層８１が位置し、他方側に接着層８２が位置している。言い換えれば、１対の第１の接着層８１、８２は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘを挟むようにして駆動部材２１１に設けられている。そのため、前述したような磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、第１の軸部材２１２、２１３を捩れ変形させつつ、駆動部材２１１が可動板２２１とともに、第１の電圧Ｖ１の周波数で回動中心軸Ｘまわりに回動する。
【００４４】
なお、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第２の電圧Ｖ２の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第１の振動系２１の共振周波数は、第２の振動系２２の共振周波数よりも低く設計されている（例えば、第２の振動系２２の共振周波数の１／１０以下）。つまり、第１の振動系２１は、第２の振動系２２よりも振動しやすいように設計されているため、第１の電圧Ｖ１によって回動中心軸Ｘまわりに回動する。すなわち、第２の電圧Ｖ２によって、駆動部材２１１が回動中心軸Ｘまわりに回動してしまうことを防止することができる。
【００４５】
一方、第２の電圧Ｖ２によって、駆動部材２１１の接着層８１付近をコイル６２に引き付けようとするとともに、駆動部材２１１の接着層８２付近をコイル６２から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、駆動部材２１１の接着層８１付近をコイル６２から離間させようとするとともに、駆動部材２１１の接着層８２付近をコイル６２に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
【００４６】
ここで、図１の平面視にて、駆動部材２１１の回動中心軸Ｙに対して一方側に接着層８１が位置し、他方側に接着層８２が位置している。言い換えれば、１対の第１の接着層８１、８２は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｙを挟むようにして駆動部材２１１に設けられている。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、第２の軸部材２２２、２２３を捩れ変形させつつ、可動板２２１が第２の電圧Ｖ２の周波数（１５ｋＨｚ）で回動中心軸Ｙまわりに回動する。
なお、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しい。そのため、第２の電圧Ｖ２によって、支配的に、可動板２２１を回動中心軸Ｙまわりに回動させることができる。つまり、第１の電圧Ｖ１によって、可動板２２１が回動中心軸Ｙまわりに回動してしまうことを防止することができる。
【００４７】
以上より、アクチュエータ１にあっては、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧のＶ２の周波数で回動させることができる。これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、極めて円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【００４８】
特に、駆動源となる永久磁石とコイルのそれぞれの数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。
また、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２を適宜変更することで、基体２や永久磁石６１の設計を変更することなく、所望の振動特性を得ることができる。
また、アクチュエータ１は、駆動部材２１１に永久磁石６１を設け、永久磁石６１に対向するように対向基板５上にコイル６２を設けている。つまり、第１の振動系２１上には発熱体であるコイル６２が設けられていない。そのため、通電によってコイル６２から発生する熱による基体２の熱膨張を抑制することができる。その結果、アクチュエータ１は、長時間の連続使用であっても、所望の振動特性を発揮することができる。
【００４９】
以上説明したようなアクチュエータ１は、光反射部２２１ａを備えているため、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光スキャナに好適に適用することができる。なお、本発明の光スキャナは、前述したアクチュエータと同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００５０】
ここで、図５に基づき、画像形成装置の一例として、アクチュエータ１をイメージング用ディスプレイの光スキャナとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンＳの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、回動中心軸ＸがスクリーンＳの横方向と平行であり、回動中心軸ＹがスクリーンＳの縦方向と平行である。
【００５１】
画像形成装置（プロジェクタ）９は、レーザーなどの光を照出する光源装置９１と、複数のダイクロイックミラー９２、９２、９２と、アクチュエータ１とを有している。
光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。
各ダイクロイックミラー９２は、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
【００５２】
このようなプロジェクタ９は、図示しないホストコンピュータからの画像情報に基づいて、高原装置９１（赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３）から照出された光をダイクロイックミラー９２で合成し、この合成された光がアクチュエータ１によって２次元走査され、スクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
【００５３】
２次元走査の際、アクチュエータ１の可動板２２１の、回動中心軸Ｙまわりの回動により光反射部２２１ａで反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、アクチュエータ１の可動板２２１の、回動中心軸Ｘまわりの回動により光反射部２２１ａで反射した光がスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。
なお、図５中では、ダイクロイックミラー９２で合成された光をアクチュエータ１によって２次元的に走査した後、その光を固定ミラーＭで反射させてからスクリーンＳに画像を形成するように構成されているが、固定ミラーＭを省略し、アクチュエータ１によって２次元的に走査された光を直接スクリーンＳに照射してもよい。
【００５４】
以上、本発明のアクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置について、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、光スキャナおよび画像形成装置では、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。
【００５５】
また、前述した実施形態では、アクチュエータは、Ｙ軸およびＸ軸のそれぞれの軸に対しほぼ対称な形状をなしているが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、長手形状をなす永久磁石を用いたものについて説明したが、可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分がＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられていれば、その形状は特に限定されず、例えば、可動板の平面視して、円形をなしていてもよいし、正方形状をなしていてもよい。また、例えば、永久磁石をその両極を結ぶ線分方向にて狭持するように、１対のヨークを設け、このヨークによって磁束を導くように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のアクチュエータの好適な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に示すアクチュエータが備える駆動手段の電圧印加手段を示すブロック図である。
【図４】図３に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。
【図５】本発明の画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１‥‥‥アクチュエータ  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥第１の振動系  ２１１‥‥‥駆動部材  ２１２、２１３‥‥‥第１の軸部材  ２２‥‥‥第２の振動系  ２２１‥‥‥可動板  ２２１ａ‥‥‥光反射部  ２２２、２２３‥‥‥第２の軸部材  ２３‥‥‥支持部  ３‥‥‥支持基板  ４‥‥‥接合層  ５‥‥‥対向基板  ６‥‥‥駆動手段  ６１‥‥‥永久磁石  ６１１‥‥‥凹部  ６２‥‥‥コイル  ６３‥‥‥電圧印加手段  ６３１‥‥‥第１の電圧発生部  ６３２‥‥‥第２の電圧発生部  ６３３‥‥‥電圧重畳部  ６３３ａ‥‥‥加算器  ７‥‥‥制御部  ８１、８２‥‥‥接着層  ９‥‥‥画像形成装置（プロジェクタ）  ９１‥‥‥光源装置  ９１１‥‥‥赤色光源装置  ９１２‥‥‥青色光源装置  ９１３‥‥‥緑色光源装置  ９２‥‥‥ダイクロイックミラー  Ｍ‥‥‥固定ミラー  Ｓ‥‥‥スクリーン  Ｘ、Ｙ‥‥‥回動中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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