(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ、圧電素子を用いて可動板の挙動検知と回動駆動とを効率的に行う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】アクチュエータは、１対の圧電素子５１、５２（１対の圧電素子５３、５４）と、１対の圧電素子５１、５２に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段６と、圧電素子５１、５２の電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて可動板の挙動を検知する挙動検知手段７と、挙動検知手段７の検知結果に基づいて、電圧印加手段６の作動を制御する制御部８とを有している。【選択図】図３
2008178173.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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ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たアクチュエータであって、
前記１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段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】
前記挙動検知手段は、前記圧電素子の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部と、該起電力検出部で検出された前記起電力に基づいて前記可動板の挙動を解析する解析部と、前記圧電素子から前記起電力検出部への起電力の入力を必要時に遮断する切換部と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】
前記切換部は、前記１対の圧電素子のうちの一方の圧電素子の変形により生じる起電力の前記起電力検出部への入力を遮断するタイミングと、他方の圧電素子の変形により生じる起電力の前記起電力検出部への入力を開始するタイミングとが実質的に一致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】
前記電圧印加手段は、所望の電圧波形を発生させる電圧波形発生部と、前記電圧波形発生部により発生した電圧波形に対応する電圧を前記各圧電素子に印加するドライバとを有している請求項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】
前記ドライバは、前記１対の圧電素子のうちの一方の圧電素子への電圧印加の終了時と他方の圧電素子への電圧印加の開始時との間、および、前記他方の圧電素子への電圧印加の終了時と前記一方の圧電素子への電圧印加の開始時との間に、所定の時間間隔を設けて、前記１対の圧電素子に交互に電圧を印加する請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記電圧印加手段の作動を制御する制御部を有する請求項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】
前記圧電素子は、前記各弾性部材にその長手方向に沿って接合され、前記弾性部材の長手方向へ伸縮することにより、前記各弾性部材を前記曲げ変形させる請求項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】
前記圧電素子は、前記各弾性部材に接触するように設けられ、前記可動板の厚さ方向へ伸縮することにより、前記各弾性部材を前記曲げ変形させる請求項１ないし６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記可動板は、その板面に、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８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ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１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段とを有していることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１１】
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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ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１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段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、反射ミラーを固定枠部に対して回動可能に連結する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、途中で２本に分岐した構造をなしている。具体的には、各バネ部は、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、固定枠部と連結体とを連結する第２のバネ部を有している。さらに、第２のバネ部は、反射ミラーの回動中心軸に対して、互いに対向するように設けられた１対の弾性体で構成されている。
【０００３】
各第２のバネ部には、圧電素子が接合されており、この圧電素子は、各第２のバネ部の長手方向へ伸縮する。このような圧電素子は、平面視にて、それが接合されている第２のバネ部の全域を覆うように形成され、かつ、各圧電素子の第２のバネ部側の面の全域が、第２のバネ部と接合している。そして、アクチュエータは、この圧電素子に電圧を印加し、その圧電素子を伸縮させることで、各第２のバネ部を曲げ変形させ、それに伴い、第１のバネ部を捩れ変形させて反射ミラーを回動させ、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。
【０００４】
一般に、このようなアクチュエータは、反射ミラーの挙動（例えば、回動角）を検知し、その検知結果に基づいて、圧電素子に電圧を印加するように構成されている。しかし、特許文献１のアクチュエータにおいては、各第２のバネ部に接合された圧電素子は、反射ミラーを回動させるための駆動源にのみ用いられている。そのため、反射ミラーの挙動を検知するためには、圧電素子とは別に、反射ミラーの挙動を検知する挙動検知手段（例えばフォトダイオードなど）を設ける必要がある。そのため、アクチュエータの大型化、設計自由度の低下、高コスト化などを招いてしまう。
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、圧電素子を用いて可動板の挙動検知と回動駆動とを効率的に行う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】
【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、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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ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たアクチュエータであって、
前記１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段とを有していることを特徴とする。
これにより、小型化および省電力化を図りつつ、前記１対の圧電素子を用いて前記可動板の挙動検知と回動駆動とを効率的に行うことのできるアクチュエータを提供することができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記挙動検知手段は、前記圧電素子の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部と、該起電力検出部で検出された前記起電力に基づいて前記可動板の挙動を解析する解析部と、前記圧電素子から前記起電力検出部への起電力の入力を必要時に遮断する切換部とを有していることが好ましい。
これにより、簡単な構成で前記可動板の挙動を検知することができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記切換部は、前記１対の圧電素子のうちの一方の圧電素子の変形により生じる起電力の前記起電力検出部への入力を遮断するタイミングと、他方の圧電素子の変形により生じる起電力の前記起電力検出部への入力を開始するタイミングとが実質的に一致するように構成されていることが好ましい。
これにより、前記起電力検出部によって、前記１対の圧電素子のうちのいずれかの圧電素子の変形により生じる起電力をアクチュエータの駆動時間の全域にわたって検出することができる。そのため、極めて正確に前記可動板の挙動を検知することができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、所望の電圧波形を発生させる電圧波形発生部と、前記電圧波形発生部により発生した電圧波形に対応する電圧を前記各圧電素子に印加するドライバとを有していることが好ましい。
これにより、簡単な構成で所望の電圧を前記１対の圧電素子に印加することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記ドライバは、前記１対の圧電素子のうちの一方の圧電素子への電圧印加の終了時と他方の圧電素子への電圧印加の開始時との間、および、前記他方の圧電素子への電圧印加の終了時と前記一方の圧電素子への電圧印加の開始時との間に、所定の時間間隔を設けて、前記１対の圧電素子に交互に電圧を印加することが好ましい。
これにより、省電力化を図りつつ、円滑に前記可動板を回動させることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記電圧印加手段の作動を制御する制御部を有することが好ましい。
これにより、前記挙動検知手段の検知結果に基づいて前記電圧印加手段を作動させることができるため、前記可動板の挙動を所望のものとすることができる。すなわち所望の振動特性を発揮す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。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記圧電素子は、前記各弾性部材にその長手方向に沿って接合され、前記弾性部材の長手方向へ伸縮することにより、前記各弾性部材を前記曲げ変形させることが好ましい。
本発明のアクチュエータでは、前記圧電素子は、前記各弾性部材に接触するように設けられ、前記可動板の厚さ方向へ伸縮することにより、前記各弾性部材を前記曲げ変形させることが好ましい。
本発明のアクチュエータでは、前記可動板は、その板面に、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、アクチュエータを光スキャナ等の光学デバイスに用いることができる。
【００１３】
本発明の光スキャナは、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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ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１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段とを有していることを特徴とする。
これにより、小型化および省電力化を図りつつ、前記１対の圧電素子を用いて前記可動板の挙動検知と回動駆動とを効率的に行う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、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連結部とを有し、
前記各連結部は、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１対の弾性部材を備え、前記１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ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１対の弾性部材のそれぞれに対応するように設けられた１対の圧電素子と、
前記１対の圧電素子に電圧を交互にかつ周期的に印加する電圧印加手段と、
前記各圧電素子の前記電圧が印加されていない状態での変形により生じる起電力に基づいて前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段とを有していることを特徴とする。
これにより、小型化および省電力化を図りつつ、前記１対の圧電素子を用いて前記可動板の挙動検知と回動駆動とを効率的に行うことのできる光スキャナを備えているため、優れた描画特性を発揮することのできる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。
＜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Ａ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すアクチュエータの駆動および挙動検知を説明するブロック図、図４は、図１に示すアクチュエータの駆動を示すタイミングチャート、図５は、図１中Ｂ−Ｂ線断面図であり、アクチュエータの回動を説明する図である。
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および図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１６】
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、２自由度振動系を駆動させるための駆動源として、かつ、２自由度振動系の挙動を検知するための検知素子として機能する圧電素子５１〜５４とを有している。さらに、アクチュエータ１は、図３に示すように、圧電素子５１〜５４に電圧を印加する電圧印加手段６と、圧電素子５１〜５４から生じる起電力に基づいて２自由度振動系の挙動を検知する挙動検出手段７と、挙動検出手段７による検出結果に基づいて電圧印加手段６の作動を制御する制御部８とを有している。以下、これらについて、具体的に説明する。
【００１７】
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と間隔を隔てて設けられた駆動部材２３１と、駆動部材２３１と可動板２１とを連結する軸部材２３２と、駆動部材２３１と支持部２２とを連結する１対の弾性部材２３３、２３４とを備えている。
【００１８】
同様に、連結部２４は、可動板２１と間隔を隔てて設けられた駆動部材２４１と、駆動部材２４１と可動板２１とを連結する軸部材２４２と、駆動部材２４１と支持部２２とを連結する１対の弾性部材２４３、２４４とを備えている。
すなわち、基体２は、可動板２１と、軸部材２３２、２４２と、駆動部材２３１、２４１と、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４と、支持部２２とを有している。以下、これらについて順次説明する。
【００１９】
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。このような可動板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、可動板２１を介して互い対向するように駆動部材２３１、２４１が設けられている。
１対の駆動部材２３１、２４１は、可動板の平面視にて、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。また、１対の駆動部材２３１、２４１は、互いに同一寸法かつ同一形状をなしており、それぞれ、板状をなしている。ただし、駆動部材２３１、２４１の形状などについては、これに限定されず、例えば、棒状をなしていてもよい。また、１対の駆動部材２３１、２４１が、互いに同一形状をなしていなくてもよい。
このような駆動部材２３１は、軸部材２３２を介して可動板２１に連結され、１対の弾性部材２３３、２４４を介して支持部２２に連結されている。同様に、駆動部材２４１は、軸部材２４２を介して可動板２１に連結され、１対の弾性部材２４３、２４４を介して支持部２２に連結されている。
【００２０】
軸部材２３２、２４２のそれぞれは、長手形状をなし、弾性変形可能である。そして、軸部材２３２は、可動板２１を駆動部材２３１に対して回動可能とするように、可動板２１と駆動部材２３１とを連結している。同様に、軸部材２４２は、可動板２１を駆動部材２４１に対して回動可能とするように、可動板２１と駆動部材２４１とを連結している。このような１対の軸部材２３２、２４２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、可動板２１が駆動部材２３１、２４１に対して回動する。
【００２１】
弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４のそれぞれは、長手形状をなし、弾性変形可能である。このような弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４は、それぞれ回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在するように設けられている。また、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４は、互いに同一寸法かつ同一形状をなしている。
この中でも、１対の弾性部材２３３、２３４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。同様に、１対の弾性部材２４３、２４４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。
【００２２】
そして、このような弾性部材２３３の上面には、圧電素子５１が接合されている。同様に、弾性部材２３４の上面には圧電素子５２が、弾性部材２４３の上面には圧電素子５３が、弾性部材２４４の上面には圧電素子５４が、それぞれ接合されている。圧電素子５１〜５４については、後に詳述する。
支持部２２は、枠状をなし、可動板２１の平面視にて、可動板２１、軸部材２３２、２４２、駆動部材２３１、２４１、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４の外周を囲むように設けられている。ただし、支持部２２の形状としては、可動板２１を支持することができれば、これに限定されない。
【００２３】
以上のような基体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２３２、２４２と、駆動部材２３１、２４１と、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４と、支持部２２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。
【００２４】
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２３２、２４２、駆動部材２３１、２４１と、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４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２３２、２４２と、駆動部材２３１、２４１と、弾性部材２３３、２３４、２４３、２４４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。
【００２５】
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。そして、支持基板３は、枠状をなし、可動板２１の平面視にて、支持部２２とほぼ同一形状をなしている。なお、支持基板３の形状については、特に限定されず、例えば、図１でいう左右に分割した形状であってもよいし、枠状をなしておらず、支持基板３の上面に凹部が形成されているようなものであってもよい（すなわち、支持基板３は、その下面で開口していなくてもよい）。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。
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。
【００２６】
次に、アクチュエータ１の駆動手段および挙動検知手段について説明する。
アクチュエータ１は、図３に示すように、圧電素子５１〜５４に電圧を印加する電圧印加手段６と、圧電素子５１〜５４の変形により生じる起電力に基づいて可動板２１の挙動を検知する挙動検知手段７と、挙動検知手段７の検知結果に基づいて電圧印加手段６の作動を制御する制御部８とを有している。なお、図３中（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは、図４中（ａ）〜（ｆ）の波形（信号）に対応するものである。
まず、圧電素子５１〜５４について説明するが、圧電素子５１〜５４は、互いに同様の構成を有しているため、圧電素子５１について代表して説明し、圧電素子５２〜５４については、その説明を省略する。
【００２７】
圧電素子５１は、弾性部材２３３の上面の全域を覆うように、かつ、弾性部材２３３と支持部２２との境界部を跨ぐように、弾性部材２３３に接合されている。そして、圧電素子５１は、通電により弾性部材２３３の長手方向へ伸縮する。
このような圧電素子５１は、図２に示すように、圧電材料を主材料として構成された圧電体層５１１と、この圧電体層５１１を挟持する１対の電極５１２、５１３とを有している。
【００２８】
圧電体層５１１を構成するための圧電材料としては、例えば、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、その他、各種のものが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。このような材料で圧電体層５１１を構成することにより、より高い周波数でアクチュエータ１を駆動することができる。
【００２９】
電極５１２は、圧電体層５１１の下面の全域を覆うように、かつ、その一部が支持部２２上で露出するように形成されている。
一方、電極５１３は、圧電体層５１１の上面の全域を覆うように形成されている。そして、電極５１３は、例えばワイヤーボンディングで形成された配線を介して、支持部２２に設けられた端子（図示せず）に接続されている。
【００３０】
このような電極５１２、５１３、前記端子を構成するための材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されない。
このような圧電素子５１は、外力によりその伸縮方向（すなわち、分極方向）へ伸張されることで正電圧と負電圧のうちの一方の電圧（起電力）を発生し、伸縮方向へ収縮されることで正電圧と負電圧のうちの他方の電圧を発生する性質を有している。
【００３１】
以上のような圧電素子５１は、例えば、ＣＶＤ、スパッタリング、水熱合成、ゾルゲル、微粒子吹き付けなどの薄膜形成法を用いて、弾性部材２３３上に直接形成してもよく、また、弾性部材２３３（基体２）とは別体として製造された圧電素子（例えば、バルクの圧電素子）を樹脂材料（接着剤）などを介して弾性部材２３３上に接合してもよい。
ただし、圧電素子５１の構成としては、弾性部材２３３の長手方向に伸縮することができれば、これに限定されない。また、前記端子は、支持部２２に形成されていなくてもよいし、省略してもよい。
このような圧電素子５１〜５４のそれぞれは、電圧印加手段６および挙動検知手段７のそれぞれに接続されている。
【００３２】
電圧印加手段６は、圧電素子５１に電圧を印加することで弾性部材２３３を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させ、圧電素子５２に電圧を印加することで弾性部材２３４を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させ、圧電素子５３に電圧を印加することで弾性部材２４３を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させ、圧電素子５４に電圧を印加することで弾性部材２４４を可動板２１の厚さ方向へ曲げ変形させるように構成されている。
【００３３】
図３に示すように、電圧印加手段６は、制御部８により作動を制御され、圧電素子５１〜５４に印加する電圧の波形を発生させる電圧波形発生部６１と、電圧波形発生部６１から出力された電圧波形の信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部６２〜６５と、Ｄ／Ａ変換部６２で変換されたアナログ信号に対応する電圧を圧電素子５１に印加するドライバ６６と、Ｄ／Ａ変換部６３で変換されたアナログ信号に対応する電圧を圧電素子５２に印加するドライバ６７と、Ｄ／Ａ変換部６４で変換されたアナログ信号に対応する電圧を圧電素子５３に印加するドライバ６８と、Ｄ／Ａ変換部６５で変換されたアナログ信号に対応する電圧を圧電素子５４に印加するドライバ６９とを有している。
【００３４】
ここで、アクチュエータ１では、ドライバ６６が圧電素子５１に印加する電圧とドライバ６８が圧電素子５３に印加する電圧とが同様であり、ドライバ６７が圧電素子５２に印加する電圧とドライバ６９が圧電素子５４に印加する電圧とが同様であるため、ドライバ６６、６７について代表して説明し、ドライバ６８、６９についてはその説明を省略する。
【００３５】
ドライバ６６、６７のそれぞれは、例えば、制御部８から発信されるクロックパルスに基づいて駆動する。
ドライバ６６は、例えば、図４（ａ）に示すような電圧を圧電素子５１に印加する。すなわち、ドライバ６６は、圧電素子５１に間欠的にかつ周期的に電圧を印加する。また、ドライバ６６による圧電素子５１への電圧印加時間は、可動板２１の回動周期（すなわち、ドライバ６６の電圧印加周期）のほぼ１／４である。
ドライバ６７は、例えば、図４（ｄ）に示すような電圧を圧電素子５２に印加する。すなわち、ドライバ６７は、圧電素子５２に間欠的にかつ周期的に電圧を印加する。また、ドライバ６７による圧電素子５２への電圧印加時間は、可動板２１の回動周期（すなわち、ドライバ６７の電圧印加周期）のほぼ１／４である。
【００３６】
このように、電圧印加手段６は、ドライバ６６、６７により圧電素子５１、５２に交互に電圧を印加するように構成されている。また、ドライバ６６による圧電素子５１への電圧印加の終了時とドライバ６７による圧電素子５２への電圧印加の開始時との間には、所定の時間間隔が設けられている。この時間間隔は、可動板２１の回動周期のほぼ１／４である。また、ドライバ６７による圧電素子５２への電圧印加の終了時とドライバ６６による圧電素子５１への電圧印加の開始時との間には、所定の時間間隔が設けられている。この時間間隔も、可動板２１の回動周期のほぼ１／４である。
【００３７】
ドライバ６６、６８により、図４（ａ）に示す電圧を圧電素子５１、５３に印加するとともに、ドライバ６７、６９により、図４（ｄ）に示す電圧を圧電素子５２、５４に印加する。これにより、アクチュエータ１は、以下のように駆動する。なお、アクチュエータ１の駆動時での、連結部２３の挙動（変形）と連結部２４の挙動とは、可動板２１の平面視にて、可動板の中心と交わり、回動中心軸Ｘに直交する線分に対してほぼ対称であるため、説明の便宜上、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。また、説明の便宜上、ドライバ６６による圧電素子５１への電圧印加の開始時を「Ｔ１」とし、ドライバ６６による圧電素子５１への電圧印加の終了時を「Ｔ２」とし、ドライバ６７による圧電素子５２への電圧印加の開始時を「Ｔ３」とし、ドライバ６７による圧電素子５２への電圧印加の終了時を「Ｔ４」とする。
【００３８】
１．Ｔ１−Ｔ２間
Ｔ１−Ｔ２間では、圧電素子５１には、電圧が印加されており、圧電素子５２には、電圧が印加されていない。したがって、圧電素子５１が弾性部材２３３の長手方向へ伸張し、それに伴い、弾性部材２３３の長手方向での駆動部材２３１側の端部が下側へ変位する。すなわち、弾性部材２３３が下側へ向けて曲げ変形する。
【００３９】
一方、弾性部材２３４は、弾性部材２３３の前記曲げ変形の反動により、その長手方向での駆動部材２３１側の端部が上側へ向けて変位する。すなわち、弾性部材２３４が上側へ向けて曲げ変形する。このとき、圧電素子５２は、弾性部材２３４の曲げ変形と共に、その長手方向に収縮するように変形する。
これにより、図５（ａ）に示すように、駆動部材２３１が回動中心軸Ｘまわりに、かつ、図５にて反時計回りに傾斜する。駆動部材２３１が傾斜することで、軸部材２３２が捩れ変形し可動板２１が回動中心軸Ｘまわりに、かつ、図５にて反時計回りに傾斜する。
【００４０】
２．Ｔ２−Ｔ３間
Ｔ２−Ｔ３間では、圧電素子５１、５２のそれぞれには、電圧が印加されていない。そのため、弾性部材２３３、２３４のそれぞれは、自らが有する弾性力により、曲げ変形が起こっていない状態（すなわち、外力が付与されていない状態：中立状態）へ戻るように変位する（いわゆる、スプリングバック）。これにより、駆動部材２３１は、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ１の非駆動時での駆動部材２３１の位置と一致するように変位する。
【００４１】
３．Ｔ３−Ｔ４間
Ｔ３−Ｔ４間では、圧電素子５１には、電圧が印加されておらず、圧電素子５２には、電圧が印加されている。これにより、圧電素子５２が弾性部材２３４の長手方向へ伸張し、それに伴い、弾性部材２３４の長手方向での駆動部材２３１側の端部が下側へ向けて変位する。すなわち、弾性部材２３４が下側へ向けて曲げ変形する。
【００４２】
一方、弾性部材２３３は、弾性部材２３４の前記曲げ変形の反動により、その長手方向での駆動部材２３１側の端部が上側へ向けて変位する。このとき、圧電素子５１は、弾性部材２３３の曲げ変形と共に、その長手方向に収縮するように変形する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、駆動部材２３１が回動中心軸Ｘまわりに、かつ、図５にて時計回りに傾斜する。駆動部材２３１が傾斜することで、軸部材２３２が捩れ変形し可動板２１が回動中心軸Ｘまわりに、かつ、図５にて時計回りに傾斜する。
【００４３】
４．Ｔ４−Ｔ１間
Ｔ４−Ｔ１間では、圧電素子５１および圧電素子５２のそれぞれには、電圧が印加されていない。そのため、弾性部材２３３、２３４のそれぞれは、自らが有する弾性力により、曲げ変形が起こっていない状態（中立状態）へ戻るように変位する。これにより、駆動部材２３１は、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ１の非駆動時での駆動部材２３１の位置と一致するように変位する。
【００４４】
電圧印加手段６は、ドライバ６６、６７による以上のような電圧印加を繰り返すことで、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。ここで、アクチュエータ１は、弾性部材２３３、２３４と駆動部材２３１とで構成された第１の振動系と、軸部材２３２と可動板２１とで構成された第２の振動系とを有しているといえる。すなわち、アクチュエータ１は、２自由度振動系を有しているといえる。これにより、可動板２１の回動角を大きくすることができる。
【００４５】
また、前述したように、Ｔ１−Ｔ２間、Ｔ２−Ｔ３間、Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ１間のそれぞれの時間は、可動板２１の駆動周期のほぼ１／４である。これにより、弾性部材２３３、２３４の弾性力によるスプリングバックを効果的に用いて、可動板２１を極めて円滑に回動させることができる。また、圧電素子５１、５２への電圧印加時間を短くすることができるため、アクチュエータ１の省電力化を図ることができる。ただし、ドライバ６６、６７による圧電素子５１、５２への電圧印加（例えば、波形、印加時間、周波数）については、圧電素子５１、５２に交互に電圧を印加することができれば、特に限定されない。
【００４６】
次に、挙動検知手段７について詳述する。
図３に示すように、挙動検知手段７は、圧電素子５１の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部７１１と、圧電素子５１と起電力検出部７１１との間に設けられた切換部７３と、起電力検出部７１１で検出された起電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７２１と、圧電素子５２の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部７１２と、圧電素子５２と起電力検出部７１２との間に設けられた切換部７４と、起電力検出部７１２で検出された起電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７２２と、圧電素子５３の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部７１３と、圧電素子５３と起電力検出部７１３との間に設けられた切換部７５と、起電力検出部７１３で検出された起電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７２３と、圧電素子５４の変形により生じる起電力を検出する起電力検出部７１４と、圧電素子５４と起電力検出部７１４との間に設けられた切換部７６と、起電力検出部７１４で検出された起電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７２４と、Ａ／Ｄ変換部７２１〜７２４のそれぞれから入力されたデジタル信号に基づいて可動板２１の挙動を解析する解析部７７とを有している。
【００４７】
以下、これらについて順次説明する。ただし、圧電素子５１の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するライン（すなわち、切換部７３と起電力検出部７１１とＡ／Ｄ変換部７２１）と、圧電素子５３の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインとが同様の構成であり、また、圧電素子５２の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインと、圧電素子５４の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインとが同様の構成であるため、圧電素子５１の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインと圧電素子５２の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインについて代表して説明し、圧電素子５３の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインと圧電素子５４の変形により生じる起電力を解析部７７に入力するラインについては、その説明を省略する。
【００４８】
切換部７３は、圧電素子５１と起電力検出部７１１との間に設けられたスイッチ素子７３１と、スイッチ素子７３１を駆動するドライバ７３２とを有している。
スイッチ素子７３１は、圧電素子５１の変形により生じる起電力が起電力検出部７１１へ入力されるＯＮ状態と、この入力が遮断（阻止）されるＯＦＦ状態とを切換可能となっている。
【００４９】
ドライバ７３２は、電圧印加手段６のドライバ６６によって、圧電素子５１に電圧が印加されている時には、スイッチ素子７３１をＯＦＦ状態とするように作動する。これにより、圧電素子５１に電圧が印加されることにより発生するノイズを起電力検出部７１１で検知してしまうことを防止することができる。そのため、起電力検出部７１１にて、圧電素子５１の変形により生じる起電力をより正確に検出することができる。
【００５０】
このようなドライバ７３２は、ドライバ６６の駆動と同期して（すなわち、制御部８から発信されるクロックパルスに基づいて）スイッチ素子７３１のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるように作動する。
具体的には、ドライバ７３２は、図４（ｂ）に示すように、Ｔ２−Ｔ３間でスイッチ素子７３１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え（以下、この切換時を「Ｔａ」とする）、Ｔ４−Ｔ１間でスイッチ素子７３１をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える（以下、この切換時を「Ｔｂ」とする）。
【００５１】
ドライバ７３２がこのようなタイミングでスイッチ素子７３１のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることで、起電力検出部７１１によって、圧電素子５１が変形していない状態（すなわち、実質的に起電力が発生していない状態）と、圧電素子５１の変形量が最大となる状態（すなわち、起電力が最大となる状態）とを含めて、圧電素子５１の変形により生じる起電力を検出することができる。これにより、起電力検出部７１１は、圧電素子５１の変形により生じる起電力の立ち上がりから、その起電力が最大値となるまでを検出することができる。そのため、挙動検知手段７は、可動板２１の挙動をより正確に検知することができる。
【００５２】
同様に、切換部７４は、圧電素子５２と起電力検出部７１２との間に設けられたスイッチ素子７４１と、スイッチ素子７４１を駆動させるドライバ７４２とを有している。
スイッチ素子７４１は、圧電素子５２の変形により生じる起電力が起電力検出部７１２へ入力されるＯＮ状態と、この入力が遮断（阻止）されるＯＦＦ状態とを切換可能となっている。
【００５３】
ドライバ７４２は、電圧印加手段６のドライバ６７によって、圧電素子５２に電圧が印加されている時には、スイッチ素子７４１をＯＦＦ状態とするように作動する。このようなドライバ７４２は、ドライバ６７の駆動と同期して（すなわち、制御部８から発信されるクロックパルスに基づいて）スイッチ素子７４１のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるように作動する。
具体的には、ドライバ７４２は、ドライバ７３２の駆動周期に対して１８０度ずれて駆動する。すなわち、ドライバ７４２は、図４（ｅ）に示すように、Ｔｂでスイッチ素子７４１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え、Ｔａでスイッチ素子７４１をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。
【００５４】
ドライバ７４２がこのようなタイミングでスイッチ素子７４１のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることで、起電力検出部７１２によって、圧電素子５２が変形していない状態と、圧電素子５１の変形量が最大となる状態とを含めて、圧電素子５２の変形により生じる起電力を検出することができる。これにより、起電力検出部７１２は、圧電素子５２の変形により生じる起電力の立ち上がりから、その起電力が最大値となるまでを検出することができる。そのため、挙動検知手段７は、可動板２１の挙動をより正確に検知することができる。
【００５５】
前述したように、スイッチ素子７３１は、ＴｂにてＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わり、スイッチ素子７４１は、ＴｂにてＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わる。また、スイッチ素子７３１は、ＴａにてＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わり、スイッチ素子７４１は、ＴａにてＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わる。
すなわち、スイッチ素子７３１がＯＦＦ状態になる時とスイッチ素子７４１がＯＮ状態となる時とが実質的に一致し、かつ、スイッチ部７４１がＯＦＦ状態になる時とスイッチ素子７３１がＯＮ状態となる時とが実質的に一致する。これにより、起電力検出部７１１、７１２によって、圧電素子５１、５２のうちのいずれかの圧電素子の変形により生じる起電力をアクチュエータ１の駆動時間の全域にわたって検出することができる。
【００５６】
スイッチ素子７３１がＯＮ状態のときには、圧電素子５１の変形により生じる起電力が起電力検出部７１１に入力される。このとき、起電力検出部７１１には、図３（ｃ）に示すようなアナログ信号が入力される。
起電力検出部７１１は、図示しない増幅回路を備えており、この増幅回路にて図３（ｃ）に示すアナログ信号を増幅する。増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部７２１に入力され、デジタル信号に変換される。このようなＡ／Ｄ変換の方法としては、特に限定されず、積分型、逐次比較型、前並列型、ΔΣ型などの方法を好適に用いることができる。
【００５７】
そして、Ａ／Ｄ変換部７２１にて変換されたデジタル信号が解析部７７に入力される。このようなデジタル信号は、例えば、４ビット、８ビット、１６ビットなどの信号で、アナログ信号に対応した多階調の信号である。
一方、スイッチ素子７４１がＯＮ状態のときには、圧電素子５２の変形により生じる起電力が起電力検出部７１２に入力される。このとき、起電力検出部７１２には、図３（ｆ）に示すようなアナログ信号が入力される。
【００５８】
起電力検出部７１２は、図示しない増幅回路を備えており、この増幅回路にて図３（ｆ）に示すアナログ信号を増幅する。増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部７２２に入力され、デジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号が解析部７７に入力される。
解析部７７は、入力されたデジタル信号を解析し、可動板２１の挙動を検知する。このような解析部７７は、例えば、制御部８が発信するクロックパルスに基づいて、入力されたデジタル信号がＡ／Ｄ変換部７２１から出力された信号（すなわち、圧電素子５１の変形により生じた起電力）であるのか、Ａ／Ｄ変換部７２２から出力された信号（すなわち、圧電素子５２の変形により生じた起電力）であるのかを特定する。
【００５９】
可動板２１の挙動の解析方法としては、起電力検出部７１１、７１２で検出された起電力の値を演算処理することで、圧電素子５１、５２の変形量（可動板２１の厚さ方向での、圧電素子５１、５２の駆動部材２３１側の端の変位量）を算出し、その算出結果から可動板２１の挙動を検知してもよい。例えば、８ビットのデジタル出力を使う場合であれば、２５６レベルの基準電圧を用いて、起電力検出部７１１、７１２で検出された起電力がどのレベルより高く、どのレベルより低いかを判定し、その判定結果から可動板２１の挙動を解析することができる。
以上のようにして検知された可動板２１の挙動は、制御部８に入力される。
【００６０】
制御部８は、挙動検知手段７により検知された可動板２１の挙動に基づいて、電圧印加手段６の電圧波形発生部６１の作動を制御するように構成されている。すなわち、制御部８は、フィードバック制御を行うように構成されている。
制御部８は、挙動検知手段７により検知された可動板２１の挙動と、所望の可動板２１の挙動とを比較し、その誤差に基づいて電圧波形発生部６１の作動を制御し、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧を調整する。
【００６１】
例えば、可動板２１の駆動周波数が所望の駆動周波数よりも低い場合には、制御部８は、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧の周波数を高くしていくように電圧波形発生部６１の作動を制御する。そして、制御部８は、挙動検知手段７で検知された可動板２１の駆動周波数と所望の駆動周波数とが一致したところで、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧の周波数を一定に保つように電圧波形発生部６１の作動を制御する。
【００６２】
また、例えば、可動板２１の回動角が所望の回動角よりも小さい場合には、制御部８は、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧の電圧値を高くしていくように電圧波形発生部６１の作動を制御する。そして、制御部８は、挙動検知手段７で検知した可動板２１の回動角と所望の回動角とが一致したところで、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧の電圧値を一定に保つように電圧波形発生部６１の作動を制御する。
【００６３】
また、例えば、可動板２１の回動が回動中心軸Ｘの対して対称でない場合には、制御部８は、圧電素子５１、５３に印加する電圧の電圧値および圧電素子５２、５４に印加する電圧の電圧値のうちの一方の電圧値を大きくまたは小さくするように電圧波形発生部６１の作動を制御する。そして、制御部８は、挙動検知手段７で検知した可動板２１の回動が回動中心軸Ｘに対して対称となったところで、前記一方の電圧値を一定に保つように電圧波形発生部６１の作動を制御する。
【００６４】
また、例えば、制御部８は、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧の波形を変形するように電圧波形発生部６１の作動を制御したり、可動板２１の駆動周期に対する圧電素子５１〜５４のそれぞれの電圧印加時間を変更するように電圧印加発生部６１の作動を制御したりすることもできる。
以上のように、制御部８が電圧波形発生部６１の作動を制御することで、アクチュエータ１は、所望の回動特性を発揮することができる。
【００６５】
電圧波形発生部６１は、制御部８からの前述したような命令（信号）を受けて、圧電素子５１〜５４のそれぞれに印加する電圧を発生させる。圧電素子５１に印加する電圧の信号は、Ｄ／Ａ変換部６２でアナログ信号に変換された後、ドライバ６６から圧電素子５１に印加される。同様に、圧電素子５２に印加する電圧の信号は、Ｄ／Ａ変換部６３でアナログ信号に変換された後、ドライバ６７から圧電素子５２に印加され、圧電素子５３に印加する電圧の信号は、Ｄ／Ａ変換部６４でアナログ信号に変換された後、ドライバ６８から圧電素子５３に印加され、圧電素子５４に印加する電圧の信号は、Ｄ／Ａ変換部６５でアナログ信号に変換された後、ドライバ６９から圧電素子５４に印加される。
【００６６】
アクチュエータ１は、以上のような圧電素子５１〜５４と、電圧印加手段６と、挙動検知手段７と、制御部８とを備えることにより、圧電素子５１〜５４を用いて、可動板２１の回動駆動および可動板２１の挙動検知のそれぞれを極めて効率的に行うことができる。また、１対の圧電素子５１、５２により、可動板２１の回動駆動と可動板２１の挙動検知とを行うことができるため、アクチュエータ１の小型化および省電力化を図ることができる。また、製造工程の簡易化、設計自由度の向上、低コスト化を図ることができる。
【００６７】
以上、本発明のアクチュエータの第１実施形態について説明した。本実施形態では、切換部７３がスイッチ素子７３１とドライバ７３２とを備えるものについて説明したが、圧電素子５１の変形により発生する起電力の起電力検出部７１１への入力を必要時に遮断することができれば、特に限定されない。
また、本実施形態では、切換部７３が圧電素子５１と起電力検出部７１１との間に設けられているものについて説明したが、これに限定されず、例えば、起電力検出部７１１とＡ／Ｄ変換部７２１との間に設けられていてもよく、Ａ／Ｄ変換部７２１と解析部７７との間に設けられていてもよい。このように切換部７３が設けられていても、上述した効果と同様の効果を発揮することができる。
【００６８】
＜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６は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す上面図、図７は、図６中のＡ−Ａ線断面図、図８は、図６に示すアクチュエータが備える圧電素子の拡大図である。なお、説明の便宜上、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００６９】
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、圧電素子５５〜５８の構成および配置、支持基板３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。
【００７０】
図７に示すように、支持基板３Ａは、板状の基台３１Ａと、基台３１Ａ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３２Ａとを有している。
そして、このような基台３１Ａの上面であって、弾性部材２３３に対向する部位には、圧電素子５５が接合されている。同様に、基台３１Ａの上面であって、弾性部材２３４に対向する部位には圧電素子５６が、弾性部材２４３に対向する部位には圧電素子５７が、弾性部材２４４に対向する部位には圧電素子５８が、それぞれ接合されている。
以下、圧電素子５５〜５８について説明するが、圧電素子５５〜５８は、互いに同様の構成および配置であるため、圧電素子５５について代表して説明し、圧電素子５６〜５８については、その説明を省略する。
【００７１】
圧電素子５５は、可動板２１の厚さ方向（すなわち、図７中の上下方向）での下端面が支持基板３Ａの基台３１Ａと接合し、上端面が弾性部材２３３の下面と接触するように設けられている。そして、圧電素子５５は、可動板２１の厚さ方向へ伸縮する。
このような圧電素子５５は、図８に示すように、圧電性を有する複数の圧電体層５５１と、各圧電体層５５１に電圧を印加するための複数の電極層５５２とが可動板２１の厚さ方向に交互に積層されている。すなわち、圧電素子５５は、可動板２１の厚さ方向に伸縮する積層型の圧電素子である。このような圧電素子５５は、駆動電圧を低減しつつ、変位量を大きくすることができる。
【００７２】
複数の圧電体層５５１は、隣接する圧電体層５５１の分極方向が互いに反対方向となるように形成されている。すなわち、複数の圧電体層５５１のうちの基台３１Ａ側から奇数番目の圧電体層５５１の分極方向は、偶数番目の圧電体層５５１の分極方向と反対方向となっている。これにより、より確実に、駆動電圧を低減しつつ、圧電素子５５の変位量を大きくすることができる。なお、本明細書において、「分極方向」とは、圧電体層に電界も応力も加えない状態において、圧電体層の一方の面付近に正電荷、他方の面付近に負電荷が過剰に存在しているとき（自発分極または残留分極のとき）、圧電体層の負電荷が過剰に存在している面から、正電荷が過剰に存在している面へ向かう方向を言う。
【００７３】
そして、各電極層５５２は、隣接する圧電体層５５１同士の間に介挿されている。また、隣接する２つの電極層５５２が重なり領域（活性領域）をもつように複数の電極層５５２が形成されている。複数の電極層５５２のうち、支持基板３側から奇数番目の電極層５５２は、圧電素子５５の側面に設けられた共通電極５５３と接続されており、支持基板３側から偶数番目の電極層５５２は、圧電素子５５の共通電極５５３が設けられた面と対向する面に設けられた共通電極５５４と接続されている。
【００７４】
そして、共通電極５５３と共通電極５５４との間に電圧を印加することにより、前記重なり領域にて各圧電体層５５１に電圧を印加することができる。その結果、各圧電体層５５１が可動板２１の厚さ方向へ伸縮する。
だたし、圧電素子５５の構造は、可動板２１の厚さ方向へ伸縮することができれば、特に限定されない。また、共通電極５５３、５５４は、圧電素子５５の側面に設けられていなくてもよく、例えば基台３１Ａに形成されていてもよい。
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。
【００７５】
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１、１Ａ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。
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。
【００７６】
具体的に、図９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、ダイクロイックミラー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。
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。
【００７７】
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ダイクロイックミラー９２で合成し、この合成された光が、光スキャナ９３、９４によって走査されてスクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
具体的には、まず、ダイクロイックミラー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。
【００７８】
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。
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。
また、前述した実施形態では、１対の連結部が可動板をその両側から支持（両持ち支持）するものについて説明したが、これに限定されず、１つの連結部で可動板をその片側で支持（片持ち支持）するように構成されているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【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に示すアクチュエータが備える電圧印加手段および挙動検知手段を説明するブロック図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの駆動を示すタイミングチャートである。
【図５】図１中のＢ−Ｂ線断面図であり、アクチュエータの駆動を説明するための図である。
【図６】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す上面図である。
【図７】図７中のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図７に示すアクチュエータが備える圧電素子の部分断面拡大図である。
【図９】本発明のアクチュエータを用いた画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、１Ａ‥‥‥アクチュエータ  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥可動板  ２１１‥‥‥光反射部  ２２‥‥‥支持部  ２３、２４‥‥‥連結部  ２３１、２４１‥‥‥駆動部材  ２３２、２４２‥‥‥軸部材  ２３３、２３４、２４３、２４４‥‥‥弾性部材  ３、３Ａ‥‥‥支持基板  ３１Ａ‥‥‥基台  ３２Ａ‥‥‥壁部  ４‥‥‥接合層  ５１〜５８‥‥‥圧電素子  ５１１、５５１‥‥‥圧電体層  ５１２、５１３‥‥‥電極  ５５２‥‥‥電極層  ５５３、５５４‥‥‥共通電極  ６‥‥‥電圧印加手段  ６１‥‥‥電圧波形発生部  ６２〜６５‥‥‥Ｄ／Ａ変換部  ６６〜６９‥‥‥ドライバ  ７‥‥‥挙動検知手段  ７１１〜７１４‥‥‥起電力検出部  ７２１〜７２４‥‥‥Ａ／Ｄ変換部  ７３〜７６‥‥‥切換部  ７３１、７４１‥‥‥スイッチ素子  ７３２、７４２‥‥‥ドライバ  ７７‥‥‥解析部  ８‥‥‥制御部  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‥‥‥ダイクロイックミラー  ９３、９４‥‥‥光スキャナ  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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