(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することが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】本発明のアクチュエータは、可動板２１と、支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する１対の連結部２３、２４と、可動板２１を回動駆動させるための駆動手段とを有し、連結部２３は、可動板２１から延出する軸部材２３１と、軸部材２３１と支持部２２とを連結し、可動板２１側へ折り返すように形成された折り返し部２３２とを有している。【選択図】図１
2008170654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記各折り返し部は、前記可動板の回動中心軸を介して互いに対向するように設けられた長手形状をなす弾性変形可能な１対の弾性部材を有している請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記折り返し部は、前記軸部材と前記各弾性部材とを連結する駆動部材を有し、前記各弾性部材は、前記駆動部材よりも前記可動板側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】
前記各弾性部材の長手方向は、前記可動板の回動中心軸に対して平行である請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記１対の弾性部材間の離間距離は、前記可動板側から前記駆動部材側へ向けて漸減している請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記１対の弾性部材間の離間距離は、前記可動板側から前記駆動部材側へ向けて漸増している請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動手段は、磁性部材と、該磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記折り返し部または前記可動板に設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、
前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を回動させるように構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて各弾性部材と対向するように設けられた１対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されている請求項２ないし６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記可動板の板面には、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８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有していることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１１】
可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有してい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、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、反射ミラーと、反射ミラーを支持するための固定枠部と、反射ミラーをその両側で固定枠部に連結する１対のバネ部とを備えるアクチュエータが開示されている。そして、このような各バネ部は、反射ミラーと間隔を隔てて設けられた連結体と、反射ミラーと連結体とを連結する第１のバネ部と、第１のバネ部とは反対側で連結体と固定枠部とを連結する第２のバネ部を有している。
このようなアクチュエータは、例えば、雰囲気温度や、反射ミラーへ照出される光などによって昇温し第１のバネ部が熱膨張してしまう。すなわち、１対の第１のバネ部は、熱膨張によりその長手方向（回動中心軸に平行でかつ反射ミラーから離間する方向）へ伸張する。
【０００３】
しかし、特許文献１のアクチュエータでは、回動中心軸に平行でかつ反射ミラーから離間する方向への各連結体の変位が、第２のバネ部によって阻害されてしまう。そのため、各第１のバネ部が、熱膨張による変形を緩和するように所望の位置に対して変位（例えば、湾曲、座屈）し、反射ミラーがその厚さ方向へ変位してしまう。その結果、反射ミラーの回動中心軸がずれてしまい、所望の回動特性を発揮することができない。
また、特許文献１のアクチュエータを光スキャナとして用いた場合などには、反射ミラーの回動中心軸がずれることにより、光源から反射ミラーまでの光路長が変化してしまい、反射ミラーで反射した反射光を対象物の所望の位置に走査させることができない。すなわち、所望の走査特性を発揮することが難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することが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】
【０００６】
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、可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有していることを特徴とする。
これにより、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することができるアクチュエータを提供することができる。
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、前記各折り返し部は、前記可動板の回動中心軸を介して互いに対向するように設けられた長手形状をなす弾性変形可能な１対の弾性部材を有していることが好ましい。
これにより、熱膨張が生じた場合であっても、前記可動板の回動中心軸を一定に保つことが容易となる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記折り返し部は、前記軸部材と前記各弾性部材とを連結する駆動部材を有し、前記各弾性部材は、前記駆動部材よりも前記可動板側に設けられていることが好ましい。
これにより、可動板をより大きく回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記各弾性部材の長手方向は、前記可動板の回動中心軸に対して平行であることが好ましい。
これにより、前記駆動部材を円滑に変位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１対の弾性部材間の離間距離は、前記可動板側から前記駆動部材側へ向けて漸減していることが好ましい。
これにより、小型化を図りつつ、前記可動板を大きく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対の弾性部材間の離間距離は、前記可動板側から前記駆動部材側へ向けて漸増していることが好ましい。
これにより、小型化を図りつつ、前記可動板を大きく回動させることができる。また、アクチュエータの応答性を向上させることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記駆動手段は、磁性部材と、該磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記折り返し部または前記可動板に設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、
前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板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、アクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて各弾性部材と対向するように設けられた１対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることが好ましい。
本発明のアクチュエータでは、前記可動板の板面には、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、アクチュエータを光学デバイスに用いることができる。
【００１２】
本発明の光スキャナは、可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有していることを特徴とする。
これにより、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することができる光スキャナを提供することができる。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記１対の連結部を捩れ変形させて前記可動板を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、前記可動板から延出する軸部材と、該軸部材と前記支持部とを連結し、前記可動板側へ折り返すように形成された折り返し部とを有していることを特徴とする。
これにより、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することが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】
【００１４】
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。
＜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に示すアクチュエータが備える駆動手段を説明するための部分断面拡大図である。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。
【００１５】
アクチュエータ１は、図１に示すような２自由度振動系を有する基体２と、接合層４を介して基体２を支持する支持基板３とを有している。
基体２は、図１に示すように、可動板２１と、可動板２１を支持するための支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する１対の連結部２３、２４とを備えている。
連結部２３は、可動板２１から延出する軸部材２３１と、軸部材２３１と支持部２２とを連結し、可動板２１側へ折り返すように形成された折り返し部２３２とを有してしる。そして、このような折り返し部２３２は、軸部材２３１の長手方向での一端（可動板２１と反対側の端）に接続された駆動部材２３３と、駆動部材２３３と支持部２２とを連結する１対の弾性部材２３４、２３５とを備えている。
【００１６】
同様に、連結部２４は、可動板２１から延出する軸部材２４１と、軸部材２４１と支持部２２とを連結し、可動板２１側へ折り返すように形成された折り返し部２４２とを有してしる。そして、このような折り返し部２４２は、軸部材２４１の長手方向での一端（可動板２１と反対側の端）に接続された駆動部材２４３と、駆動部材２４３と支持部２２とを連結する１対の弾性部材２４４、２４５とを備えている。
【００１７】
すなわち、基体２は、可動板２１と、支持部２２と、軸部材２３１、２４１と、駆動部材２３３、２４３と、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５とを有している。以下、これらについて順次説明する。
可動板２１は、板状をなしている。そして、可動板２１の上面には、光反射性を有する光反射部２１１が設けられている。可動板２１の非駆動時での平面視（以下、単に「可動板２１の平面視」という）にて、このような可動板２１を介して互いに対向するように、１対の駆動部材２３３、２４３が設けられている。
【００１８】
１対の駆動部材２３３、２４３は、それぞれ板状をなしている。また、１対の駆動部材２３３、２４３は、図１にて、可動板２１を中心に左右対称となるように設けられている。このような駆動部材２３３、２４３は、互いに同一形状、同一寸法をなしている。ただし、１対の駆動部材２３３、２４３の形状は、特に限定されない。また、互いに同一形状、同一寸法をなしていなくてもよい。
駆動部材２３３の下面には、後述する永久磁石５１が設けられており、駆動部材２４３の下面には、後述する永久磁石５２が設けられている。そして、駆動部材２３３は、軸部材２３１を介して可動板２１に連結され、駆動部材２４３は、軸部材２４１を介して可動板２１に連結されている。
【００１９】
１対の軸部材２３１、２４１は、それぞれ長手形状をなし、弾性変形可能である。軸部材２３１は、可動板２１を駆動部材２３３に対して回動可能とするように、可動板２１と駆動部材２３３とを連結している。同様に、軸部材２４１は、可動板２１を駆動部材２４３に対して回動可能とするように、可動板２１と駆動部材２４３とを連結している。
このような１対の軸部材２３１、２４１は、互いに同軸的（同一直線状）に設けられている。そして、この軸（回動中心軸Ｘ）まわりに可動板２１が回動する。
【００２０】
可動板２１の平面視にて、可動板２１と１対の駆動部材２３３、２４３の外周を囲むように支持部２２が形成されている。このような支持部２２は、枠状の枠部２２１と、枠部２２１からその内側（枠部２２１で画成された空間内）へ突出する突出部２２２〜２２５とを有している。
回動中心軸Ｘと平行な方向にて、枠部２２１と駆動部材２３３との間には、空隙が形成されており、枠部２２１と駆動部材２４３との間には、空隙が形成されている。このような空隙は、後述する熱膨張による駆動部材２３３、２４３の変位を許容できるように形成されている。
【００２１】
突出部２２２、２２３は、可動板２１の平面視にて、可動板２１と駆動部材２３３との間に設けられている。また、突出部２２２、２２３は、可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられている。このような突出部２２２は、弾性部材２３４を介して駆動部材２３３に連結され、突出部２２３は、弾性部材２３５を介して駆動部材２３３に連結されている。
【００２２】
突出部２２４、２２５は、可動板２１の平面視にて、可動板２１と駆動部材２４３との間に設けられている。また、突出部２２４、２２５は、可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられている。このような突出部２２４は、弾性部材２４４を介して駆動部材２４３に連結され、突出部２２５は、弾性部材２４５を介して駆動部材２４３に連結されている。
【００２３】
ただし、支持部２２の形状については、連結部２３、２４を介して可動板２１を回動可能に支持することができれば、特に限定されず、例えば、枠部２２１が枠状をなしておらず、図１中の左右で分割しているようなものであってもよいし、枠部２２１を省略してもよい。また、枠部２２１の形状などによっては、突出部２２２〜２２５を省略してもよい。
【００２４】
弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５は、それぞれ長手形状をなし、弾性変形可能である。そして、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５は、それぞれ、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在している。
弾性部材２３４は、駆動部材２３３と突出部２２２とを連結し、同様に、弾性部材２３５は、駆動部材２３３と突出部２２３とを連結し、弾性部材２４４は、駆動部材２４３と突出部２２４とを連結し、弾性部材２４５は、駆動部材２４３と突出部２２５とを連結している。
このうち、１対の弾性部材２３４、２３５のそれぞれは、駆動部材２３３よりも可動板２１側に設けられている。さらに、１対の弾性部材２３４、２３５は、可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられている。
【００２５】
同様に、１対の弾性部材２４４、２４５のそれぞれは、駆動部材２４３よりも可動板２１側に設けられている。さらに、１対の弾性部材２４４、２４５は、可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられている。
このように、弾性部材２３４、２３５を駆動部材２３３よりも可動板２１側に設け、弾性部材２４４、２４５を駆動部材２４３よりも可動板２１側に設けることで、アクチュエータ１の小型化を図ることができる。さらに、後述するように、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮、維持することができる。
【００２６】
以上のような構成の基体２を備えるアクチュエータ１は、後述する駆動手段５により、１対の弾性部材２３４、２３５を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させて駆動部材２３３を回動中心軸Ｘまわりに回動させるとともに、１対の弾性部材２４４、２４５を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させて駆動部材２４３を回動中心軸Ｘまわりに回動させる。そして、このような１対の駆動部材２３３、２４３の回動によって、１対の軸部材２３１、２４１をそれぞれ捩り変形させて可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させるように構成されている。
【００２７】
このことから、基体２は、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５と１対の駆動部材２３３、２４３とで構成された第１の振動系と、１対の軸部材２３１、２４１と可動板２１とで構成された第２の振動系を有していると言える。すなわち、アクチュエータ１は、第１の振動系と第２の振動系とからなる２自由度振動系を有している。
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２１と、軸部材２３１、２４１と、駆動部材２３３、２４３と、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５と、支持部２２（枠部２２１および突出部２２２〜２２５）とが一体的に形成されている。このように、シリコンを主材料とすることにより、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。
【００２８】
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２１と、軸部材２３１、２４１と、駆動部材２３３、２４３と、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５と、支持部２２とを形成したものであってもよい。その際、可動板２１と、軸部材２３１、２４１と、駆動部材２３３、２４３と、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５と、支持部２２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。
【００２９】
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。
支持基板３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。また、支持基板３は、図２に示すように、板状の基台３１と、基台３１の上面に接合され、可動板２１の平面視での支持部２２の形状と一致するように形成された壁部３２とを有している。
【００３０】
基台３１の上面（基体２と対向する面）であって、永久磁石５１と対向する部位には、コイル５３が設けられおり、同様に、永久磁石５２と対向する部位には、コイル５４が設けられている。このようなコイル５３、５４は、それぞれ電源回路５５に接続されている。
だたし、支持基板３の形状としては、前述した振動系の駆動を阻害することなく基体２を支持することができれば、特に限定されない。例えば、支持基板３を基台３１と壁部３２との２部材で形成する必要はなく、１部材で形成してもよいし、３部材以上で形成してもよい。また、支持部２２の形状などによっては、支持基板３を省略してもよい。
【００３１】
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。
以上のようなアクチュエータ１は、次のようにして駆動する。なお、アクチュエータ１の駆動に際して、連結部２３と連結部２４との動作が同様であるため、連結部２３について代表して説明し、連結部２４については、その説明を省略する。
【００３２】
前述したように、駆動部材２３３の下面には、永久磁石５１が設けられている。この永久磁石５１は、可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘに対して直交する方向に磁化している。すなわち、永久磁石５１の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側がＳ極およびＮ極のうちの一方、弾性部材２３５側がＳ極およびＮ極のうちの他方となるように永久磁石５１が設けられている。なお、図３では、説明の便宜上、永久磁石５１の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側がＮ極、弾性部材２３５側がＳ極となっている場合について図示している。
【００３３】
コイル５３は、永久磁石５１に対向するように設けられている。そして、例えば、電源回路５５によりコイル５３へ交流電圧を印加すると、コイル５３により、可動板２１の厚さ方向の磁束を有する磁界が形成され、かつ、その磁界の向きが交互に切り替わる。
これにより、永久磁石５１の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分がコイル５３に接近する方向に変位するとともに、回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分がコイル５３から離間する方向へ変位する状態（この状態を「第１の状態」という）と、永久磁石５１の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分がコイル５３から離間する方向に変位するとともに、回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分がコイル５３に接近する方向へ変位する状態（この状態を「第２の状態」という）とが、交互に繰り返される。以上のような動作は、連結部２４についても、同様である。
このような第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すことにより、１対の弾性部材２３４、２３５を互いに反対方向へ曲げ変形させて駆動部材２３３を回動中心軸Ｘまわりに回動させることができる。そして、このような駆動部材２３３の回動により、軸部材２３１を捩れ変形させて可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させることができる。
【００３４】
以上より、永久磁石５１、５２と、コイル５３、５４と、電源回路５５とで、可動板２１を回動させるための駆動手段５を構成していると言える。このような駆動手段５を備えることで、アクチュエータ１の小型化および製造コストの削減を図ることができる。ただし、可動板２１を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、コイル５３を駆動部材２３３の下面に設け、基台３１のコイル５３に対向する部位に永久磁石５１を設けてもよい。
【００３５】
また、１対のコイル５３、５４に代えて、一端が永久磁石５１に、他端が永久磁石５２にそれぞれ対向するように設けられたヨークと、ヨークに巻きつけられたコイルを用い、コイルに電圧を印加することで、ヨークの両端部と、永久磁石５１、５２との間に電磁力を発生させ、駆動部材２３３を回動させるように構成されていてもよい。
また、電源回路５５は、例えば、アクチュエータ１が搭載される装置の電源を用いてもよい。すなわち、電源回路５５については、省略することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、電源回路５５によりコイル５３へ交流電圧を印加するものについて説明したが、可動板２１を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、電源回路５５によりコイル５３へ直流電圧を間欠的に印加するように構成されていてもよい。また、印加する電圧の波形についても特に限定されない。
以上、アクチュエータ１の構成について詳細に説明した。
【００３７】
このようなアクチュエータ１は、熱を受けることで昇温し、軸部材２３１、２４１が熱膨張してしまう場合がある。このような熱膨張の原因としては、例えば、雰囲気温度の変化や、アクチュエータ１自体の発熱（通電によるコイル５３、５４の発熱、光反射部２１１に照射された光の一部が熱に変換されることによる発熱）などが挙げられる。
ここで、前述したように、１対の弾性部材２３４、２３５が駆動部材２３３よりも可動板２１側に設けられているため（連結部２４についても同様）、軸部材２３１、２４１が熱膨張してしまった場合でも、回動中心軸Ｘを所望の位置に一定に保つことができる（すなわち、可動板２１の厚さ方向への変位を防止することができる）。
【００３８】
具体的には、軸部材２３１が熱膨張すると、軸部材２３１の長手方向での長さが長くなる。言い換えれば、軸部材２３１の温度が上昇するとともに軸部材２３１が長手方向へ向けて伸張することとなる。
一方、弾性部材２３４および弾性部材２３５のそれぞれの熱膨張により、駆動部材２３３が可動板２１から離間する方向へ変位する。このように、駆動部材２３３が可動板２１から離間する方向へ変位することで、熱膨張による軸部材２３１の長手方向への伸張を許容することができる。
【００３９】
すなわち、アクチュエータ１によれば、軸部材２３１が熱膨張した場合に、可動板２１の厚さ方向での変位を緩和することができる。そのため、アクチュエータ１は、熱膨張が起こった場合であっても、回動中心軸Ｘを一定に保ちつつ可動板２１を回動させることができ、所望の振動特性を発揮することができる。
また、このようなアクチュエータ１を光スキャナに用いた場合には、可動板２１の変位を防止することで、光源から光反射部２１１までの光路長（離間距離）および光反射部２１１から走査対象物までの光路長（離間距離）を所望の距離に保つことができる。その結果、アクチュエータ１は、熱膨張が起こった場合であっても、所望の走査特性を維持することができる。
【００４０】
また、アクチュエータ１では、１対の弾性部材２３４、２３５が回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられている。そのため、軸部材２３１および弾性部材２３４、２３５のそれぞれが熱膨張した場合であっても、回動中心軸Ｘを所望の位置に一定に保つことが容易となる。
また、アクチュエータ１では、１対の弾性部材２３４、２３５は、その長手方向が軸部材２３１の長手方向と平行となるように設けられている。そのため、軸部材２３１および弾性部材２３４、２３５のそれぞれが熱膨張した場合に、駆動部材２３３を可動板２１から離間する方向へ円滑に変位させることができる。
また、本実施形態では、永久磁石５１、５２とコイル５３、５４とを用いて可動板２１を回動駆動させている。コイル５３、５４は、通電により発熱し、軸部材２３１、２４１や、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５の熱膨張の一因となるものであるため、このような駆動手段５と基体２とを組み合わせることで、上述した効果がより顕著となる。
【００４１】
＜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４は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す部分拡大斜視図、図５は、図４中のＡ−Ａ線断面図である。なお、説明の便宜上、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４２】
以下、第２実施形態のアクチュエータ１Ａ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。
本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータ１Ａは、駆動手段５Ａ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。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
なお、駆動手段５Ａのうちの、連結部２３を捩れ変形させる手段と、連結部２４を捩れ変形させる手段とは、同様の構成であるため、連結部２３を捩れ変形させる手段について代表して説明し、連結部２４を捩れ変形させるための手段については、その説明を省略する。
【００４３】
駆動手段５Ａは、図５に示すように、弾性部材２３４の下面（支持基板３と対向する面）に接合された永久磁石５１１Ａと、弾性部材２３５の下面に接合された永久磁石５１２Ａと、永久磁石５１１Ａおよび永久磁石５１２Ａに対向するように設けられたコイル５３Ａとを有している。
永久磁石５１１Ａと永久磁石５１２Ａとは、それぞれ可動板２１の厚さ方向へ磁化している。さらに、永久磁石５１１Ａと永久磁石５１２Ａとは、コイル５３Ａに対して、互いに異極同士が対向するように設けられている。なお、図５では、説明の便宜上、永久磁石５１１Ａの上側をＮ極、下側をＳ極とし、永久磁石５１２Ａの上側をＳ極、下側をＮ極としたものについて図示している。
【００４４】
例えば、電源回路５５によりコイル５３Ａへ交流電圧を印加すると、コイル５３Ａにより、可動板２１の厚さ方向の磁束を有する磁界が形成され、かつ、その磁界の向きが交互に切り替わる。
これにより、永久磁石５１１Ａ（すなわち、弾性部材２３４）がコイル５３Ａに接近する方向に変位するとともに、永久磁石５１２Ａ（すなわち、弾性部材２３５）がコイル５３Ａから離間する方向へ変位する状態（この状態を「第１の状態」という）と、永久磁石５１１Ａがコイル５３Ａから離間する方向に変位するとともに、永久磁石５１２Ａがコイル５３Ａへ接近する方向へ変位する状態（この状態を「第２の状態」という）とが、交互に繰り返される。
【００４５】
このような第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すことにより、１対の弾性部材２３４、２３５を互いに反対方向へ曲げ変形させて駆動部材２３３を回動中心軸Ｘまわりに回動させることができる。そして、このような駆動部材２３３の回動により、軸部材２３１を捩れ変形させて可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させることができる。
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。
【００４６】
＜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６は、本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す上面図、図７は、図６中のＡ―Ａ線断面図である。なお、説明の便宜上、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
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。
【００４７】
本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータ１Ｂは、駆動手段５Ｂ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。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
すなわち、駆動手段５Ｂは、可動板２１の平面視にて、基台３１の上面であって弾性部材２３４に対向する部位に設けられた固定電極５６と、弾性部材２３５に対向する部位に設けられた固定電極５７と、弾性部材２４４に対向する部位に設けられた固定電極５８と、弾性部材２４５に対向する部位に設けられた固定電極５９とを有している。このような固定電極５６〜５９は、電源回路５５に接続されている。
このような駆動手段５Ｂは、次のようにして、可動板２１を回動させる。
【００４８】
まず、基体２をアースする。そして、電源回路５５により固定電極５６、５８に電圧を印加する状態（この状態を「第１の状態」という）と、固定電極５７、５９に電圧を印加する状態（この状態を「第２の状態」という）とを交互に繰り返す。
第１の状態では、弾性部材２３４と固定電極５６との間に静電力が発生し、弾性部材２３４が固定電極５６に接近するように変位する。これと同時に、弾性部材２４４と固定電極５８との間に静電力が発生し、弾性部材２４４が固定電極５８に接近するように変位する。
【００４９】
一方、第２の状態では、弾性部材２３５と固定電極５７との間に静電力が発生し、弾性部材２３５が固定電極５７に接近するように変位する。これと同時に、弾性部材２４５と固定電極５９との間に静電力が発生し、弾性部材２４５が固定電極５９に接近するように変位する。
このような第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すことにより、駆動部材２３３、２４３を回動中心軸Ｘまわりに回動させ、それに伴い、軸部材２３１、２４１を捩れ変形させて可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させる。
このような固定電極５６〜５９は、薄膜状または板状に形成することができるため、アクチュエータ１Ｂの小型化を図ることができる。
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。
【００５０】
＜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８は、本発明のアクチュエータの第４実施形態を示す上面図である。
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。
【００５１】
本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータ１Ｃは、弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃ、２４４Ｃ、２４５Ｃの配置が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
なお、１対の弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃと、１対の弾性部材２４４Ｃ、２４５Ｃとは、可動板２１を中心として左右対称に設けられているため、１対の弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃについて代表して説明し、１対の弾性部材２４４Ｃ、２４５Ｃについては、その説明を省略する。
【００５２】
１対の弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃは、互いの離間距離Ｌ１が可動板２１側から駆動部材２３３側へ向けて漸増するように設けられている。これにより、例えば、１対の弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃが、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在する場合（すなわち、第１実施形態）と比較して、弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃのそれぞれの長手方向での長さを長くすることができる。すなわち、アクチュエータ１の小型化を図りつつ、駆動部材２３３の振角（回動角）を大きくすることができる。
【００５３】
また、可動板２１の平面視にて、１対の弾性部材２３４Ｃ、２３５Ｃを駆動部材２３３の回動中心軸Ｘから遠位の端部に接続することができ、駆動部材２３３の応答性を向上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。
【００５４】
＜第５実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第５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５実施形態を示す上面図である。
以下、第５実施形態のアクチュエータ１Ｄ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。
【００５５】
本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄは、連結部２３Ｄ、２４Ｄの構成が異なる以外は、第２実施形態のアクチュエータ１Ａとほぼ同様である。また、前述した第２実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
なお、連結部２３Ｄと連結部２４Ｄとは、同様の構成であるため、連結部２３Ｄについて代表して説明し、連結部２４Ｄについては、その説明を省略する。
連結部２３Ｄは、可動板２１と間隔を隔てて設けられた駆動部材２３３Ｄと、駆動部材２３３Ｄと可動板２１とを連結する軸部材２３１と、駆動部材２３３Ｄと支持部２２とを連結する１対の弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄとを備えている。
【００５６】
１対の弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄは、互いの離間距離Ｌ２が可動板２１側から駆動部材２３３Ｄ側へ向けて漸減するように設けられている。これにより、例えば、１対の弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄのそれぞれが、回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在する場合（すなわち、第１実施形態）と比較して、弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄのそれぞれの長手方向での長さを長くすることができる。すなわち、弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄの曲げ変形量を大きくすることができる。そのため、アクチュエータ１の小型化を図りつつ、駆動部材２３３Ｄの振角（回動角）を大きくすることができる。
【００５７】
また、駆動部材２３３Ｄと弾性部材２３４Ｄとの境界部と、駆動部材２３３Ｄと弾性部材２３５Ｄとの境界部との離間距離を第１実施形態のアクチュエータ１と比較して小さくすることができる。そのため、駆動部材２３３Ｄの回動角を大きくすることができ、可動板２１の回動角を大きくすることができる。
このような第５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。
以上、本発明のアクチュエータの好適な実施例について説明した。以上のようなアクチュエータは、例えば、加速度センサ、角速度センサなどのＭＥＭＳ応用センサや、光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに用いることができる。
【００５８】
本発明の光スキャナは、本発明のアクチュエータと同様の構成である。なお、本発明の光スキャナの実施形態としては、前述した実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。このような光スキャナは、例えば、プロジェクタ、レーザープリンタ、イメージング用ディスプレイ、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に好適に適用することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することができる。
【００５９】
具体的に、図１１に示すようなプロジェクタ９について説明する。なお、説明の便宜上、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。
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、クロスダイクロイックプリズム９２と、１対の本発明の光スキャナ９３、９４（例えば、アクチュエータ１と同様の構成の光スキャナ）と、固定ミラー９５とを有している。
【００６０】
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。
クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、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。
【００６１】
このようなプロジェクタ９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、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照出された光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光が、光スキャナ９３、９４によって走査され、さらに固定ミラー９５によって反射され、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。
【００６２】
ここで、光スキャナ９３、９４の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナ９３によって横方向に走査される（主走査）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナ９４によってさらに縦方向に走査される（副走査）。これにより、２次元カラー画像をスクリーンＳ上に形成することができる。このような光スキャナ９３、９４として本発明の光スキャナを用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
【００６３】
以上、本発明の光学デバイス、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、本発明の光学デバイス、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。
また、前述した実施形態では、アクチュエータは、可動板２１を中心にほぼ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。
【００６４】
また、前述した実施形態では、折り返し部は、駆動部材と、１対の弾性部材とを備えるものについて説明したが、熱膨張による軸部材の伸張を許容し、可動板の厚さ方向への変位を緩和することができれば、これに限定されない。例えば、駆動部材を省略し、１対の弾性部材で構成されていてもよい。この場合には、各弾性部材が、軸部材の先端部と支持部とを連結するように構成される。また、弾性部材は、１対である必要はなく、１つの弾性部材を備えるものであってもよく、３つ以上の弾性部材を備えていてもよい。
また、前述した実施形態では、磁石とコイルとを用いて可動板を回動させるアクチュエータ（磁気駆動）、および電極間の静電気力を用いて可動板を回動させるもの（静電駆動）について説明したが、可動板を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、圧電素子を用いて可動板を回動させるもの（圧電駆動）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態を示すである。
【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を説明するための部分断面拡大図である。
【図４】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す部分拡大斜視図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す上面図である。
【図７】図６中のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明のアクチュエータの第４実施形態を示す上面図である。
【図９】本発明のアクチュエータの第５実施形態を示す上面図である。
【図１０】本発明の光スキャナを用いた画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ‥‥‥アクチュエータ  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥可動板  ２１１‥‥‥光反射部  ２２‥‥‥支持部  ２２１‥‥‥枠部  ２２２〜２２５‥‥‥突出部  ２３、２３Ｄ、２４、２４Ｄ‥‥‥連結部  ２３１、２４１‥‥‥軸部材  ２３２、２４２‥‥‥折り返し部  ２３３、２３３Ｄ、２４３‥‥‥駆動部材  ２３４、２３４Ｃ、２３４Ｄ、２３５、２３５Ｃ、２３５Ｄ、２４４、２４４Ｃ、２４４Ｄ、２４５、２４５Ｃ、２４５Ｄ‥‥‥弾性部材  ３‥‥‥支持基板  ３１‥‥‥基台  ３２‥‥‥壁部  ４‥‥‥接合層  ５、５Ａ、５Ｂ‥‥‥駆動手段  ５１、５１１Ａ、５１２Ａ、５２‥‥‥永久磁石  ５３、５４、５３Ａ‥‥‥コイル  ５５‥‥‥電源回路  ５６〜５９‥‥‥固定電極  ９‥‥‥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‥‥‥クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）  ９３、９４‥‥‥光スキャナ  ９５‥‥‥固定ミラー  Ｓ‥‥‥スクリーン  Ｘ‥‥‥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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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