(57)【要約】【課題】省電力化および小型化を図りつつ、質量部の回動角を大きく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】支持部２２は、第１の質量部２１の外周を囲むように枠状をなし、第１の質量部２１を駆動する駆動手段は、第１の質量部２１の回動中心軸Ｘから離間した位置で第１の質量部２１に設けられた強磁性体２９１と、第１の質量部２１を平面視したときに強磁性体２９１の外周を囲んで周回するように第１の質量部２１の回動中心軸Ｘおよび支持部２２に沿って形成されたコイル２８と、コイル２８に電圧を印加する電源回路５とを備え、電源回路５の作動により、コイル２８が磁界を発生させ、コイル２８に対し強磁性体２９１を変位させて、第１の質量部２１を回動させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の前記枠状の内側に設けられた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を回動させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部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、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を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】
前記強磁性体は、軟磁性体材料を主材料として構成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記コイルへ直流を間欠的に印加するように構成されている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１の質量部に対し、その一方の面側に前記コイルが設けられ、他方の面側に前記強磁性体が設けられている請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の質量部と前記１対の第１の弾性部と前記第２の質量部と前記１対の第２の弾性部と前記支持部とは、一体的に形成されている請求項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】
前記コイルは、単層の金属層で構成されている請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記強磁性体は、前記平面視にて、前記コイルの中央部付近に配置されている請求項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】
前記強磁性体は、前記離間した位置において、前記第１の質量部の回動中心軸方向でのほぼ全域に亘って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】
前記第２の質量部は、光反射性を有する光反射部を備える請求項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】
枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備えた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を駆動させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部を回動させ、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、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を回動させ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１１】
枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備えた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を駆動させる駆動手段と、
前記光反射部に向け光を照射する光照射手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を主走査および／または副走査し、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を回動させるように構成され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】
レーザープリンタ等に用いられ、光走査により描画を行う光スキャナとして、小型化を図ることなどの目的から、ねじり振動子で構成された構造体を有する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。）。
例えば、特許文献１にかかるアクチュエータは、枠状部材と、枠状部材を両持ち支持する１対の捩りバネと、枠状部材の内側に設けられた板状部材（反射ミラー）と、板状部材を枠状部材に対し両持ち支持する１対の捩りバネとを有し、これらが２自由度の振動系を構成している。かかるアクチュエータにあっては、前述したような振動系を構成する構造体が支持基板に支持されている。
【０００３】
また、かかるアクチュエータは、枠状部材の回動中心軸から離間した位置で枠状部材に設けられた永久磁石と、この永久磁石に対向するように支持基板上に設けられたコイル（電磁石）とを有している。そして、このコイルに電圧を印加することにより、枠状部材を振動させ、これに伴って、板状部材を振動させる。
このようなアクチュエータにあっては、枠状部材の回動角（振幅）を抑えつつ、板状部材の回動角（振幅）を大きくすることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかるアクチュエータでは、前述したように支持基板上にコイルが設けられているため、永久磁石と基板との接触や、枠状部材とコイルとの接触が生じない程度の回動角で、枠状部材を回動させなければならない。
そのため、枠状部材の回動角を大きくするには、永久磁石とコイルとの間の距離を大きくしなければならず、これに伴い、コイルに流す電流を大きくする必要がある。その結果、消費電力の増大を招いてしまう。また、永久磁石とコイルとの間の距離を大きくすると、アクチュエータの大型化を招いてしまう。また、コイルと永久磁石が別々の基板上に配置されることになるため実装時にアライメントが必要になり生産コストの増加を招く。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７５０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、省電力化および小型化を図りつつ、振れ角を大きく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】
【０００７】
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、枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の前記枠状の内側に設けられた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を回動させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部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、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を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、第１の質量部の回動を妨げることなく、コイルと強磁性体との間の距離を小さくすることができる。そのため、アクチュエータの小型化および省電力化を図りつつ、第１の質量部の回動角（振れ角）を大きくし、ひいては、第２の質量部の回動角（振れ角）を大きくすることができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記強磁性体は、軟磁性体材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、材料の選択範囲が広く設計の自由度を増すことができる。
本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記コイルへ直流を間欠的に印加するように構成されていることが好ましい。
これにより、電圧印加手段の構成を比較的簡単なものとし、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の質量部に対し、その一方の面側に前記コイルが設けられ、他方の面側に前記強磁性体が設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ正確に、コイルと強磁性体とを第１の質量部の厚さ方向に離間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の質量部と前記１対の第１の弾性部と前記第２の質量部と前記１対の第２の弾性部と前記支持部とは、一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、一枚の基板を加工することにより、簡単に、これらの構造体を製造することができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、単層の金属層で構成されていることが好ましい。
これにより、コイルを成膜により簡単に形成することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記強磁性体は、前記平面視にて、前記コイルの中央部付近に配置されていることが好ましい。
これにより、コイルから発生した磁界を強磁性体に対し効果的に作用させることができる。その結果、より省電力化および小型化を図りつつ、振れ角をより大きくすることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記強磁性体は、前記離間した位置において、前記第１の質量部の回動中心軸方向でのほぼ全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、コイルから発生した磁界を強磁性体に対し効果的に作用させることができる。その結果、より省電力化および小型化を図りつつ、振れ角をより大きくすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２の質量部は、光反射性を有する光反射部を備えることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに適用することができる。
【００１２】
本発明の光スキャナは、枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備えた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を駆動させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部を回動させ、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、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を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、省電力化および小型化を図りつつ、第２の質量部の回動角を大きく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、枠状をなす第１の質量部と、
前記第１の質量部を支持するための支持部と、
前記第１の質量部を前記支持部に対して支持するように連結されてなる１対の第１の弾性部と、
前記第１の質量部の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備えた第２の質量部と、
前記第２の質量部を前記第１の質量部に対して支持するように連結されてなる１対の第２の弾性部と、
前記第１の質量部を駆動させる駆動手段と、
前記光反射部に向け光を照射する光照射手段とを有し、
前記駆動手段の作動により、前記１対の第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、前記１対の第２の弾性部を捩れ変形させながら前記第２の質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を主走査および／または副走査し、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記支持部は、前記第１の質量部の外周を囲むように枠状をなし、
前記駆動手段は、前記第１の質量部の回動中心軸から離間した位置で前記第１の質量部に設けられた強磁性体と、前記第１の質量部を平面視したときに前記強磁性体の外周を囲んで周回するように前記第１の質量部の回動中心軸および前記支持部に沿って形成されたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の作動により、前記コイルが磁界を発生させ、前記コイルに対し前記強磁性体を変位させて、前記第１の質量部を回動させるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、省電力化および小型化を図りつつ、第２の質量部の回動角を大きくすることができる画像形成装置を提供することができる。特に、第２の質量部の回動角を大きくすることができるため、対象物と光スキャナとの距離を小さくしつつ、対象物に対し光を広範囲で主走査および／または副走査することができる。その結果、画像形成装置の小型化を図ることができる。また、本発明の画像形成装置をイメージングディスプレイのような表示装置に適用した場合には、対象物と光スキャナとの距離を小さくして、画像形成装置の大型化を抑制しつつ、表示領域であるスクリーン（対象物）の大きさを大きくすることができる。
【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に備えられたコイルを説明するための図、図４は、図１に示すアクチュエータにおける第１の質量部および第２の質量部の振幅と印加電圧の周波数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中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１６】
図１および図２に示すアクチュエータ１は、２自由度振動系を有する基体２と、この基体２を支持する支持体３とを有している。
基体２は、図１に示すように、枠状をなす第１の質量部２１と、第１の質量部２１を支持するための支持部２２と、第１の質量部２１と支持部２２とを連結する１対の第１の弾性部２３、２４と、第１の質量部２１の内側に設けられた第２の質量部２５と、第１の質量部２１と第２の質量部２５とを連結する１対の第２の弾性部２６、２７とを有している。
【００１７】
本実施形態では、基体２は、左右対称な形状となるように形成されている。
第１の質量部２１は、枠状（より具体的には四角環状）をなしている。そして、第１の質量部２１には、その回動中心軸Ｘから離間した位置に強磁性体２９１が設けられている。本実施形態では、強磁性体２９１は、図２にて第１の質量部２１の右側の端部の上面付近に設けられ、回動中心軸Ｘに平行に延在している。
【００１８】
強磁性体２９１は、薄膜状をなし、強磁性体材料を主材料として構成されている。
強磁性体材料としては、特に限定されず、各種軟磁性体材料や各種硬磁性体材料を用いることができるが、本実施形態では、強磁性体２９１は、例えば、Ｆｅ、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、アモルファス、センダストなど）、軟磁性フェライトなどの軟磁性体材料を主材料として構成されている。
【００１９】
また、強磁性体２９１は、第１の質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘから離間した位置において、回動中心軸Ｘ方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、後述するコイル２８から発生した磁界を強磁性体２９１に対し効果的に作用させることができる。その結果、より省電力化および小型化を図りつつ、第１の質量部２１および第２の質量部２５の振れ角をより大きくすることができる。
このような枠状をなす第１の質量部２１の内側には、第１の質量部２１に対し離間した状態で、第２の質量部２５が設けられている。
【００２０】
第２の質量部２５は、板状をなし、その板面（上面）に光反射部２５１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。
このような第１の質量部２１および第２の質量部２５にあっては、第１の質量部２１が１対の第１の弾性部２３、２４を介して支持部２２に接続され、第２の質量部２５が第２の弾性部２６、２７を介して第１の質量部２１に接続されている。
【００２１】
１対の第１の弾性部２３、２４は、それぞれ、弾性変形可能であるとともに、第１の質量部２１を支持部２２に対して回動可能とするように、第１の質量部２１と支持部２２とを連結している。すなわち、１対の第１の弾性部２３、２４は、弾性変形可能であり、第１の質量部２１を支持部２２に対し両持ち支持するように連結している。
１対の第２の弾性部２６、２７は、それぞれ、弾性変形可能であり、第２の質量部２５を第１の質量部２１に対して回動可能とするように、第２の質量部２５と第１の質量部２１とを連結している。すなわち、１対の第２の弾性部２６、２７は、弾性変形可能であり、第２の質量部２５を第１の質量部２１に対し両持ち支持するように連結している。
【００２２】
各第１の弾性部２３、２４および各第２の弾性部２６、２７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、第１の質量部２１が支持部２２に対して、また、第２の質量部２５が第１の質量部２１に対して回動可能となっている。
このように、基体２は、第１の質量部２１と１対の第１の弾性部２３、２４とで構成された第１の振動系と、第２の質量部２５と第２の弾性部２６、２７とで構成された第２の振動系とからなる２自由度振動系を有する。
【００２３】
このような２自由度振動系を有する基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されている。また、基体２は、第１の質量部２１と、第２の質量部２５と、支持部２２と、第１の弾性部２３、２４と、第２の弾性部２６、２７とが一体的に形成されている。これにより、アクチュエータ１の製造に際し、一枚の基板を加工することにより、簡単に、これらの構造体を製造することができる。
【００２４】
また、前述したような２自由度振動系を支持するための支持部２２は、第１の質量部２１の外周を囲むように枠状をなしている。
また、支持部２２の下面付近には、図１に示すように、回動中心軸Ｘと、図２にて回動中心軸Ｘに対し支持部２２の右側の部分とに沿って、コイル２８が設けられている。このコイル２８は、前述した第２の質量部２５の光反射部２５１とは反対側の面に設けられているため、光反射部２５１の設計の自由度が低下することもない。
このコイル２８は、図１に示すように、と、第１の質量部２１を平面視（以下、単に「平面視」とも言う。）したときに、前述した強磁性体２９１の外周を囲んで周回するように第１の質量部２１の回動中心軸Ｘおよび支持部２２（前述した右側の部分）に沿って形成されている。
【００２５】
より具体的には、コイル２８は、回動中心軸Ｘに沿って延在する第１の部分２８１と、支持部２２の回動中心軸Ｘを介してその片側の部分に形成された第２の部分２８２とを有している。そして、第１の部分２８１は、その一方の端が第２の部分２８２に接続され、他方の端に端子２８３が接続されている。また、第２の部分２８２は、第１の部分２８１と接続されている側とは反対側の端に、端子２８４が接続されている。
【００２６】
また、平面視にて、コイル２８は、その中央部の開口部分に強磁性体２９１が位置するように形成されている。すなわち、強磁性体２９１は、平面視にて、コイル２８の中央部付近に配置されている。これにより、コイル２８から発生した磁界を強磁性体２９１に対し効果的に作用させることができる。その結果、より省電力化および小型化を図りつつ、振れ角をより大きくすることができる。
【００２７】
このような１対の端子２８３、２８４は、図３に示すように、電圧印加手段である電源回路５に接続されている。この電源回路５は、１対の端子２８３、２８４を介してコイル２８へ間欠的に直流を印加（すなわち、周期的に電圧をオン・オフ）するように構成されている。
なお、電源回路５は、コイル２８に交流を印加するものであってもよい。この場合、強磁性体２９１は、硬磁性体材料を主材料として構成されているのが好ましく、また、強磁性体２９１がその厚さ方向に磁化（着磁）されているのが好ましい。
【００２８】
また、このコイル２８は、Ａｌ、Ｃｕなどの金属で構成された単層の金属層で構成されている。これにより、コイル２８を一回の成膜で形成して、アクチュエータ１の製造を簡単化することができる。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。また、コイル２８を比較的薄いものとすることができるので、アクチュエータ１の振動特性に対するコイル２８の影響を少なくし、アクチュエータ１の設計を簡単化することができる。
このような基体２の支持部２２の下面には、支持体３が接合されている。
【００２９】
支持体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。なお、基体２と支持体３とは、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た接合層を介して接合されていてもよい。
支持体３は、基板３１と、この基板３１の上面に接合された枠体３２とを備え、凹部３３を有するトレイ状をなしている。なお、基板３１と枠体３２とは、一体的に形成されていてもよい。また、支持体３の形状は、前述したものに限定されず、枠体３２の剛性などによっては、基板３１を省略したような形状であってもよい。また、基体２の支持体３の剛性や形状などによっては、支持体３を省略することができる。
このような支持体３にあっては、枠体３２の上面が基体２の支持部２２の下面と接合されることにより、支持体３が基体２をその下方から支持している。
【００３０】
そして、凹部３３は、基体２の２自由度振動系の振動、すなわち第１の質量部２１および第２の質量部２５の回動が回動（振動）する際に、支持体３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。凹部（逃げ部）３３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、第１の質量部２１および第２の質量部２５の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
このようなアクチュエータ１にあっては、コイル２８と電源回路５と強磁性体２９１とが、第１の質量部２１を回動させる駆動手段を構成している。
このような駆動手段は、次のようにして作動し、アクチュエータ１を駆動する。
【００３１】
電源回路５がコイル２８に間欠的（断続的）に直流を印加することにより、間欠的（断続的）にコイル２８が第１の質量部２１の厚さ方向に磁界を発生させる。
このような磁界により、強磁性体２９１とコイル２８との間に間欠的に吸引力が生じる。
これにより、強磁性体２９１がコイル２８に対して第１の質量部２１の厚さ方向に変位し、これに伴い、第１の弾性部２３、２４が捩れ変形しながら、第１の質量部２１が支持部２２に対し回動（振動）する。
【００３２】
そして、この第１の質量部２１の振動（駆動）に伴って、第２の弾性部２６、２７を介して連結されている第２の質量部２５も、第２の弾性部２６、２７を軸に、支持体３の板面（図１における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
このようなアクチュエータ１にあっては、第１の質量部２１を回動させる駆動手段を前述したようなコイル２８と電源回路５と強磁性体２９１とで構成したため、第１の質量部２１の回動を妨げることなく、コイル２８と強磁性体２９１との間の距離を小さくすることができる。そのため、アクチュエータ１の小型化および省電力化を図りつつ、第１の質量部２１の回動角（振れ角）を大きくし、ひいては、第２の質量部２５の回動角（振れ角）を大きくすることができる。
【００３３】
特に、コイル２８および強磁性体２９１が第１の質量部２１の厚さ方向に互いに離間し、強磁性体２９１が軟磁性体材料を主材料として構成されているため、強磁性体２９１を着磁する必要がなく、アクチュエータ１の製造が簡単化することができる。
また、電圧印加手段である電源回路５がコイル２８へ直流を間欠的に印加するように構成されているため、電源回路５の構成を比較的簡単なものとし、アクチュエータ１の低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、第１の質量部２１に対し、その一方の面側にコイル２８が設けられ、他方の面側に強磁性体２９１が設けられているため、第１の質量部２１や第２の質量部２５の回動を妨げることはないし、比較的簡単かつ正確に、コイル２８と強磁性体２９１とを第１の質量部２１の厚さ方向に適度に離間させることができる。
このようなアクチュエータ１にあっては、第２の質量部２５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。
【００３５】
ところで、このような２自由度振動系では、第１の質量部２１および第２の質量部２５の振幅（振れ角）と、コイル２８に印加する電圧の周波数（電圧のオン・オフの周波数）との間に、図４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、第１の質量部２１の振幅と、第２の質量部２５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、第１の質量部２１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。
【００３６】
この振動系では、コイル２８に印加する電圧の周波数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、第１の質量部２１の振幅を抑制しつつ、第２の質量部２５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。
【００３７】
第１の質量部２１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。
第２の質量部２５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。
第１の弾性部２３、２４のばね定数ｋ１は、１×１０−３〜１×１０５Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００３８】
一方、第２の弾性部２６、２７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、第１の質量部２１の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の振れ角をより大きくすることができる。
【００３９】
また、第１の弾性部２３、２４のばね定数をｋ１、第２の弾性部２６、２７のばね定数をｋ２としたとき、ｋ１＞ｋ２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５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、第１の質量部２１の慣性モーメントをＪ１とし、第２の質量部２５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、第１の質量部２１の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００４０】
ところで、第１の質量部２１と第１の弾性部２３、２４とからなる第１の振動系の固有振動数ω１は、第１の質量部２１の慣性モーメントＪ１と、第１の弾性部２３、２４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、第２の質量部２５と第２の弾性部２６、２７とからなる第２の振動系の固有振動数ω２は、第２の質量部２５の慣性モーメントＪ２と、第２の弾性部２６、２７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、第１の質量部２１の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２５の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第２実施形態を説明する。
図５は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図、図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図である。
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。
【００４２】
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、図５および図６に示すように、コイルの形状および電源回路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。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａでは、図５および図６に示すように、平面視にて回動中心軸Ｘに対し対称となるように形成されたコイル２８Ａが回動中心軸Ｘおよび支持部２２に沿って形成されている。
【００４３】
より具体的には、コイル２８Ａは、回動中心軸Ｘに沿って延在する第１の部分２８１と、支持部２２の回動中心軸Ｘを介してその両側の部分にそれぞれ形成された１対の第２の部分２８２、２８５とを有している。そして、第１の部分２８１は、その一方の端が１対の第２の部分２８２、２８５のぞれぞれに接続され、他方の端に端子２８３が接続されている。また、１対の第２の部分２８２、２８５は、それぞれ、第１の部分２８１と接続されている側とは反対側の端に、端子２８４、２８６が接続されている。
【００４４】
電源回路５は、端子２８３、２８４を介して、第１の部分２８１および第２の部分２８２で構成されたコイルに間欠的に直流を印加するとともに、これと交互に、第１の部分２８１および第２の部分２８５で構成されたコイルに間欠的に直流を印加するように構成されている。
すなわち、電源回路５は、第１の部分２８１および第２の部分２８２で構成されたコイルと、第１の部分２８１および第２の部分２８５で構成されたコイルとに交互に電圧を印加するように構成されている。
このようなアクチュエータ１Ａにあっては、コイル２８Ａと電源回路５と強磁性体２９１、２９２とが、第１の質量部２１を回動させる駆動手段を構成している。
【００４５】
以上のような本実施形態のアクチュエータ１Ａは、前述した第１の実施形態のアクチュエータ１と同様の効果の効果に加えて、前述したような駆動手段を有しているため、回動中心軸Ｘのブレを防止して、第１の質量部２１および第２の質量部２５を円滑に回動させることができる。
以上説明したようなアクチュエータ１、１Ａは、例えば、光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどに適用することができる。
【００４６】
アクチュエータ１、１Ａを光スキャナとして用いた場合、アクチュエータ１、１Ａ（本発明にかかる光スキャナ）は、光反射部２５１で反射した光を走査する。このような本発明にかかる光スキャナは、第２の質量部２５の回動角を大きくすることができるため、対象物（例えば感光体やスクリーン）とアクチュエータ１（光スキャナ）との間の距離を小さくすることができる。
このような光スキャナは、例えば、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。
【００４７】
光スキャナとして用いたアクチュエータ１、１Ａを備えた画像形成装置（本発明にかかる画像形成装置）は、第２の質量部２５の回動角を大きくすることができるため、対象物（例えば、後述する感光体１１やスクリーン１９７）とアクチュエータ１（光スキャナ）との間の距離を小さくしつつ、対象物に対し光を広範囲で主走査および／または副走査することができる。その結果、画像形成装置の小型化を図ることができる。また、本発明の画像形成装置をイメージングディスプレイのような表示装置に適用した場合には、対象物（後述するスクリーン１９７）とアクチュエータ１（光スキャナ）との間の距離を小さくして、画像形成装置の大型化を抑制しつつ、表示領域であるスクリーン（対象物）の大きさを大きくすることができる。
【００４８】
以下、本発明の光スキャナを備えた画像形成装置の具体例を説明する。
まず、電子写真方式を採用するプリンタに本発明を適用した例を説明する。
図７は、本発明の光スキャナを備える画像形成装置（プリンタ）の一例を示す全体構成の模式的断面図である。
図７に示す画像形成装置１０（プリンタ）は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって、トナーからなる画像を紙やＯＨＰシートなどの記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図７に示すように、図示矢印方向に回転する感光体１１を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット１２、露光ユニット１３、現像ユニット１４、転写ユニット１５、クリーニングユニット１６が配設されている。また、画像形成装置１０は、図７にて、下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ１７が設けられ、上部に、定着装置１８が設けられている。
【００４９】
感光体１１は、例えば、円筒状の導電性基材（図示せず）の外周面に感光層（図示せず）を形成してなり、その軸線まわりに回転可能となっている。
帯電ユニット１２は、コロナ帯電などにより感光体１１の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット１３は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体１１上に、レーザーを選択的に照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００５０】
より具体的に説明すると、露光ユニット１３は、図８に示すように、光スキャナであるアクチュエータ１と、レーザー光源１３１と、コリメータレンズ１３２と、ｆθレンズ１３３とを有している。
このような露光ユニット１３にあっては、レーザー光源１３１からコリメータレンズ１３２を介してアクチュエータ１（光反射部２５１）にレーザー光Ｌが照射される。そして、光反射部２５１で反射したレーザー光Ｌがｆθレンズを介して感光体１１上に照射される。
【００５１】
その際、アクチュエータ１の駆動（第２の質量部２５の回動中心軸Ｘまわりの回動）により、光反射部２５１で反射した光（レーザーＬ）は、感光体１１の軸線方向に走査（主走査）される。一方、感光体１１の回転により、光反射部２５１で反射した光（レーザーＬ）は、感光体１１の周方向に走査（副走査）される。また、レーザー光源１３１から出力されるレーザー光Ｌの強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
このようにして露光ユニット１３は、感光体１１上を選択的に露光して画像形成（描画）を行う。
【００５２】
現像ユニット１４は、４つの現像装置１４１、１４２、１４３、１４４と、これらの現像装置を保持する保持体１４５を有し、保持体１４５を軸１４６まわりに回転させることにより、各現像装置を感光体１１に選択的に対向させるようになっている。ここで、現像装置１４１はブラック（Ｋ）トナー用の現像装置、現像装置１４２はマゼンタ（Ｍ）トナー用の現像装置、現像装置１４３はシアン（Ｃ）トナー用の現像装置、現像装置１４４はイエロー（Ｙ）トナー用の現像装置である。
【００５３】
転写ユニット１５は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト１５１と、この中間転写ベルト１５１を張架する３つのローラ（一次転写ローラ１５２、従動ローラ１５３、駆動ローラ１５４）と、中間転写ベルト１５１を介して駆動ローラ１５４に対向する二次転写ローラ１５５とを有している。
中間転写ベルト１５１は、駆動ローラ１５４の回転により、一次転写ローラ１５２および従動ローラ１５３を従動回転させながら、図７に示す矢印方向に、感光体１１とほぼ同じ周速度にて回転駆動されるようになっている。
【００５４】
一次転写ローラ１５２は、感光体１１に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト１５１に転写するための装置である。
二次転写ローラ１５５は、中間転写ベルト１５１上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置１８は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。
【００５５】
クリーニングユニット１６は、一次転写ローラ１５２と帯電ユニット１２との間で感光体１１の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード１６１を有し、一次転写ローラ１５２によって中間転写ベルト１５１上にトナー像が転写された後に、感光体１１上に残存するトナーをクリーニングブレード１６１により掻き落として除去するための装置である。
このような画像形成装置１０にあっては、まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体１１、現像ユニット１４に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト１５１が回転を開始する。そして、感光体１１は、回転しながら、帯電ユニット１２により順次帯電される。
【００５６】
感光体１１の帯電された領域は、感光体１１の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット１３によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
感光体１１上に形成された潜像は、感光体１１の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像のための現像装置１４４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体１１上にイエロートナー像が形成される。このとき、現像ユニット１４は、現像装置１４４が、前記現像位置にて感光体１１と対向している。
【００５７】
感光体１１上に形成されたイエロートナー像は、感光体１１の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体１１と一次転写ローラ１５２との対向部）に至り、一次転写ローラ１５２によって、中間転写ベルト１５１に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ１５２には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ１５５は、中間転写ベルト１５１から離間している。
【００５８】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト１５１に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト１５１上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ１７から、給紙ローラ１７１、レジローラ１７２によって二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ１５５と駆動ローラ１５４との対向部）へ搬送される。
【００５９】
中間転写ベルト１５１上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト１５１の回転に伴って二次転写位置に至り、二次転写ローラ１５５によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ１５５は中間転写ベルト１５１に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置１８によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、片面プリントの場合には、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対１７３によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
【００６０】
一方、感光体１１は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット１６のクリーニングブレード１６１によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット１６内の残存トナー回収部に回収される。
両面プリントの場合には、定着装置１８によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対１７３により挟持した後に、排紙ローラ対１７３を反転駆動するとともに、搬送ローラ対１７４、１７６を駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路１７５を通じて表裏反転して二次転写位置へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００６１】
次に、イメージングディスプレイ（表示装置）に本発明を適用した例を説明する。
図９は、本発明の画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す概略図である。
図９に示す画像形成装置１９は、光スキャナであるアクチュエータ１と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光源１９１、１９２、１９３と、クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）１９４と、ガルバノミラー１９５と、固定ミラー１９６と、スクリーン１９７とを備えている。
【００６２】
このような画像形成装置１９にあっては、光源１９１、１９２、１９３からクロスダイクロイックプリズム１９４を介してアクチュエータ１（光反射部２５１）に各色の光が照射される。このとき、光源１９１からの赤色の光と、光源１９２からの緑色の光と、光源１９３からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム１９４にて合成される。
そして、光反射部２５１で反射した光（３色の合成光）は、ガルバノミラー１９５で反射した後に、固定ミラー１９６で反射し、スクリーン１９７上に照射される。
【００６３】
その際、アクチュエータ１の駆動（第２の質量部２５の回動中心軸Ｘまわりの回動）により、光反射部２５１で反射した光は、スクリーン１９７の横方向に走査（主走査）される。一方、ガルバノミラー１９５の軸線Ｙまわりの回転により、光反射部２５１で反射した光は、スクリーン１９７の縦方向に走査（副走査）される。また、各色の光源１９１、１９２、１９３から出力される光の強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
【００６４】
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等では、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、アクチュエータの中心を通り質量部や駆動部の回動軸線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、光反射部が第２の質量部の上面（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、その逆に設けられている構成であってもよい。
【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実施形態を示す平面図である。
【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に備えられたコイルを説明するための図である。
【図４】図１に示すアクチュエータにおける第１の質量部および第２の質量部の振幅と印加電圧の周波数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明にかかるアクチュエータの第２実施形態を示す平面図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ銭断面図である。
【図７】本発明の光スキャナを備える画像形成装置（プリンタ）の一例を示す模式的断面図である。
【図８】図７の画像形成装置に備えられた露光ユニットの概略構成を示す図である。
【図９】本発明の光スキャナを備える画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ‥‥‥アクチュエータ  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥第１の質量部  ２２‥‥‥支持部  ２３、２４‥‥‥第１の弾性部  ２５‥‥‥第２の質量部  ２５１‥‥‥光反射部  ２６、２７‥‥‥第２の弾性部  ２８、２８Ａ‥‥‥コイル  ２８１‥‥‥第１の部分  ２８２、２８５‥‥‥第２の部分  ２８３、２８４、２８６‥‥‥端子  ２９１、２９２‥‥‥強磁性体  ３‥‥‥支持体  ３１‥‥‥基板  ３２‥‥‥枠体  ３３‥‥‥凹部  ５‥‥‥電源回路（電圧印加手段）  １０‥‥‥画像形成装置  １１‥‥‥感光体  １２‥‥‥帯電ユニット  １３‥‥‥露光ユニット  １４‥‥‥現像ユニット  １５‥‥‥転写ユニット  １６‥‥‥クリーニングユニット  １７‥‥‥給紙トレイ  １８‥‥‥定着装置  １３１‥‥‥レーザー光源  １３２‥‥‥コリメータレンズ  １３３‥‥‥ｆθレンズ  １４１〜１４４‥‥‥現像装置  １４５‥‥‥保持体  １４６‥‥‥軸  １５１‥‥‥中間転写ベルト  １５２‥‥‥一次転写ローラ  １５３‥‥‥従動ローラ  １５４‥‥‥駆動ローラ  １５５‥‥‥二次転写ローラ  １６１‥‥‥クリーニングブレード  １７１‥‥‥給紙ローラ  １７２‥‥‥レジローラ  １７３‥‥‥排紙ローラ対  １７４、１７６‥‥‥搬送ローラ対  １７５‥‥‥搬送路  １９１〜１９３‥‥‥光源  １９４‥‥‥クロスダイクロイックプリズム  １９５‥‥‥ガルバノミラー  １９６‥‥‥固定ミラー  １９７‥‥‥スクリーン  ２５１‥‥‥光反射部  Ｐ‥‥‥記録媒体  Ｘ‥‥‥回動中心軸
【図１】
2008076570.tif 000003
【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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