(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】アクチュエータ１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圧電素子５１〜５４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
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【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圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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】
前記各折り返し部は、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】
前記各連結部における、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】
前記各連結部における、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】
前記圧電素子は、前記各連結部の前記各弾性部材に、その長手方向に沿って接合され、前記各圧電素子は、対応する前記弾性部材の長手方向へ伸縮し、当該伸縮により、前記弾性部材を曲げ変形するよう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８】
前記各圧電素子は、その圧電素子が接合された前記弾性部材の幅よりも大きい幅を有し、前記弾性部材の幅方向の全域を含むように接合されている請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記圧電素子は、前記各弾性部材に対応するように設けられ、
前記各圧電素子は、伸縮方向の一端部が対応する前記弾性部材に接触しており、前記可動板の厚さ方向へ伸縮することにより、前記弾性部材を曲げ変形させるよう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１０】
前記各圧電素子は、その圧電素子に対応する前記弾性部材の長手方向における前記駆動部材と反対側の端部と接合し、前記支持部を兼ねている請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記各連結部において、前記１対の弾性部材は、第１弾性部材と、該第１弾性部材よりも前記軸部材との離間距離が小さい第２弾性部材とで構成されており、
前記圧電素子は、前記各連結部の前記第１弾性部材に接合され、前記各圧電素子は、対応する前記弾性部材の長手方向に伸縮し、当該伸縮により前記第１弾性部材を曲げ変形させることにより、前記第２弾性部材が捩れ変形しながら前記駆動部材を変位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１２】
前記第２弾性部材は、前記回動中心軸近傍に設けられている請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
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１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
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１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させる圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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１５】
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１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させる圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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、可動板の回動中心軸を一定に保つことが容易となる。
本発明のアクチュエータでは、前記各折り返し部は、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、熱膨張が生じた場合、駆動部材を円滑に変位させることができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記各連結部における、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、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、前記各連結部における、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、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。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記圧電素子は、前記各連結部の前記各弾性部材に、その長手方向に沿って接合され、前記各圧電素子は、対応する前記弾性部材の長手方向へ伸縮し、当該伸縮により、前記弾性部材を曲げ変形するよう構成されていることが好ましい。
これにより、各弾性部材をその長手方向全域にわたって均一に曲げ変形させることができる。その結果、各弾性部材へのストレスを軽減しつつ、各弾性部材をより効率的に曲げ変形させることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記各圧電素子は、その圧電素子が接合された前記弾性部材の幅よりも大きい幅を有し、前記弾性部材の幅方向の全域を含むように接合されていることが好ましい。
これにより、弾性部材を大きく曲げ変形させることができる。また、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記圧電素子は、前記各弾性部材に対応するように設けられ、
前記各圧電素子は、伸縮方向の一端部が対応する前記弾性部材に接触しており、前記可動板の厚さ方向へ伸縮することにより、前記弾性部材を曲げ変形させるよう構成されていることが好ましい。
これにより、圧電素子の伸縮により大きい駆動力を各弾性部材に伝達することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記各圧電素子は、その圧電素子に対応する前記弾性部材の長手方向における前記駆動部材と反対側の端部と接合し、前記支持部を兼ね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。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記各連結部において、前記１対の弾性部材は、第１弾性部材と、該第１弾性部材よりも前記軸部材との離間距離が小さい第２弾性部材とで構成されており、
前記圧電素子は、前記各連結部の前記第１弾性部材に接合され、前記各圧電素子は、対応する前記弾性部材の長手方向に伸縮し、当該伸縮により前記第１弾性部材を曲げ変形させることにより、前記第２弾性部材が捩れ変形しながら前記駆動部材を変位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、圧電素子の数が少なくて済み、アクチュエータの低コスト化を図ることができる。
【００１３】
本発明のアクチュエータでは、前記第２弾性部材は、前記回動中心軸近傍に設けられていることが好ましい。
これにより、１対の軸部材の形状を簡単なものとしつつ、可動板の回動中心軸のブレを抑えることができる。
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。
【００１４】
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１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させる圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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。
【００１５】
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１対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させる圧電素子とを有し、
通電により前記圧電素子を伸縮させることで、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】
【００１６】
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圧電素子に印加する電圧の波形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。
【００１７】
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とで構成されている。
【００１８】
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とで構成されている。
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。
【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。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。
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。
このような駆動部材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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の図１中左側の部位と駆動部材２３３との間には、空隙が形成されており、枠部２２１の図１右左側の部位と駆動部材２４３との間には、空隙が形成されている。このような空隙は、後述するような、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。
【００２２】
突出部２２２、２２３は、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。
【００２３】
突出部２２４、２２５は、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
このような弾性部材２３４の上面には、後述する圧電素子５１が接合されている。同様に、弾性部材２３５の上面には圧電素子５２が、弾性部材２４４の上面には圧電素子５３が、弾性部材２４５の上面には圧電素子５４が、それぞれ接合されている。このような圧電素子５１〜５４は、可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させるための駆動源である。
【００２８】
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、通電により圧電素子５１〜５４を伸縮させることで、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。
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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枠状をなしている。
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は、その下面（基体２とは反対側の面）で開放されていなくてもよい。すなわち、支持基板３の上面に凹部が形成されているものであってもよい。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。
【００３２】
次に、可動板２１を回動させるための駆動源である圧電素子５１〜５４について説明する。ただし、圧電素子５１〜５４については、互いに同様の構成を有しているため、圧電素子５２について代表して説明し、圧電素子５１、５３、５４については、その説明を省略する。
圧電素子５２は、弾性部材２３５の上面の全域を覆うように、かつ、弾性部材２３５と支持部２２（突出部２２３）との境界部を跨ぐように、弾性部材２３５に接合されている。そして、圧電素子５２は、図示しない電源回路に接続されており、この電源回路からの通電により、弾性部材２３５の長手方向へ伸縮する。
このような圧電素子５２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５２１と、この圧電体層５２１を挟持する１対の電極５２２、５２３とを有している。
【００３３】
圧電体層５２１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５２１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。
【００３４】
電極５２２は、圧電体層５２１の下面の全域を覆うように、かつ、その一部が突出部２２３上で露出するように形成されている。そして、この電極５２２が弾性部材２３５および突出部２２３のそれぞれに接合されている。
一方、電極５２３は、圧電体層５２１の上面の全域を覆うように形成されている。そして、電極５２３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、突出部２２３に設けられた端子５２４に接続している。
このような電極５２２、５２３（端子５２４）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。
【００３５】
以上のような圧電素子５２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２３５上に直接形成してもよく、また、弾性部材２３５（基体２）とは別体として製造された圧電素子（例えば、バルク品）を樹脂材料（接着剤）などを介して弾性部材２３５上に接合してもよい。
ただし、圧電素子５２の構成としては、弾性部材２３５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。例えば、端子５２４は、突出部２２３に形成されていなくてもよいし、省略してもよい。
【００３６】
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。
例えば、図３（ａ）に示すような電圧を圧電素子５１、５３に印加するとともに、図３（ｂ）に示すような電圧を圧電素子５２、５４に印加する。すなわち、圧電素子５１、５３に電圧を印加する状態（この状態を「第１の状態」という）と、圧電素子５２、５４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。
なお、連結部２３の捩り変形と、連結部２４の捩り変形は、互いに同様であるため、連結部２３の捩り変形について代表して説明し、連結部２４の捩り変形については、その説明を省略する。
【００３７】
まず、第１の状態について説明する。通電により圧電素子５１を伸張状態とすることで、弾性部材２３４の長手方向での駆動部材２３３側の端部が下側（支持基板３側）へ向けて変位する。一方、弾性部材２３５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２３３側の端部が上側（支持基板３と反対側）へ向けて変位する。
これにより、駆動部材２３３のうちの回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分が下側へ変位し、回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分が上側へ変位することとなる。すなわち、駆動部材２３３が回動中心軸Ｘまわりに傾斜することとなる。
【００３８】
次に、第２の状態について説明する。通電により圧電素子５２を伸張状態とすることで、弾性部材２３５の長手方向での駆動部材２３３側の端部が下側へ向けて変位する。一方、弾性部材２３４は、弾性部材２３５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２３３側の端部が上側へ向けて変位する。
これにより、駆動部材２３３のうちの回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分が下側へ変位し、回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分が上側へ変位することとなる。すなわち、駆動部材２３３が回動中心軸Ｘまわりに傾斜することとなる。
【００３９】
以上のような、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。
なお、本実施形態では、圧電素子５１、５３に電圧を印加する状態と、圧電素子５２、５４に電圧を交互に印加する状態とを交互に繰り返すことで可動板２１を回動させ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、とくに限定されない。例えば、圧電素子５１、５３と、圧電素子５２、５４とに、位相の１８０度ずれた（すなわち、逆位相の）交流電圧を断続的に印加するものであってもよい。
【００４０】
以上、アクチュエータ１の構成について詳細に説明した。
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自体の発熱などが挙げられる。
特に、本発明のアクチュエータでは、通電により発熱する性質を有する圧電素子を駆動源として用いている。そのため、このような圧電素子の発熱により、アクチュエータ１が熱膨張してしまう。
また、例えば、アクチュエータ１を光スキャナとして用いた場合には、光反射部２１１に照射された光の一部が反射されずに熱に変換されることで、アクチュエータ１が熱膨張してしまう。
【００４１】
このような熱膨張が起こると、特に、長手形状をなす軸部材２３１、２４１、および、長手形状をなす弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５のそれぞれが、その長手方向へ伸張しようとする。
ここで、前述したように、アクチュエータ１では、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などが熱膨張してしまった場合でも、その熱膨張による変形を許容し、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）。
【００４２】
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の変形（すなわち、長手方向への伸張）を許容することができる。
【００４３】
そのため、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、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。
【００４４】
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、可動板２１を回動駆動させる駆動源として圧電素子５１〜５４を用いている。圧電素子は、通電により発熱するものであるため、圧電素子５１〜５４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。
【００４５】
＜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実施形態を示す上面図、図５は、図４中のＢ−Ｂ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。
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。
【００４６】
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５１Ａ〜５４Ａの形状が異なる以外は、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、圧電素子５１Ａ〜５４Ａは、互いに同様の形状をなしているため、圧電素子５１Ａについて代表して説明し、圧電素子５２Ａ〜５４Ａについては、その説明を省略する。
【００４７】
圧電素子５１Ａは、図４および図５に示すように、弾性部材２３４の幅（可動板２１の平面視にて、回動中心軸Ｘに対して直行する方向での長さ）よりも大きい幅を有し、弾性部材２３４の幅方向の全域を覆うように弾性部材２３４に接合されている。
このように、弾性部材２３４の幅よりも大きい幅を有する圧電素子５１Ａを用いることにより、アクチュエータ１の製造時において、弾性部材２３４に対する圧電素子５１Ａの接合位置が設定位置に対して弾性部材２３４の幅方向へずれてしまった場合でも、圧電素子５１Ａが弾性部材２３４の幅方向での全域を含むように接合されていれば、圧電素子５１Ａの伸縮によって、所望の駆動力を弾性部材２３４に伝達することができる（すなわち、弾性部材２３４の曲げ変形量を所望のものとすることができる）。
【００４８】
すなわち、圧電素子５１Ａを弾性部材２３４に接合する際に、接合位置の微調整を行わなくても、所望の振動特性を発揮することができるため、アクチュエータ１Ａの製造の簡易化および実装時間（製造時間）の短縮を図ることできる。このような効果は、基体２とは別に圧電素子５１Ａを製造し、その後、樹脂材料（接着剤）などを介して圧電素子５１Ａを弾性部材２３４に接合するような工程を含む場合に特に顕著となる。
【００４９】
また、圧電素子５２Ａ〜５４Ａについても同様であるため、このような圧電素子５１Ａ〜５４Ａを用いることにより、極めて容易に、弾性部材２３４、２３５、２４４、２４５の曲げ変形量をほぼ等しくすることができる。
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。
【００５０】
＜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Ｃ−Ｃ線断面図、図８は、圧電素子を説明するための図、図９は、圧電素子に印加する電圧の一例を示す図である。なお、説明の便宜上、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００５１】
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。
本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータ１Ｂ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。
【００５２】
支持基板３Ｂは、板状の基台３１と、基台３１の上面に接合され、可動板２１の平面視における、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。
そして、このような基台３１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５５が、弾性部材２３５に対向する部位には圧電素子５６が、弾性部材２４４に対向する部位には圧電素子５７が、弾性部材２４５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。
【００５３】
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。
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３の基台３１と接合され、上端面が弾性部材２３４の下面と接合されている。そして、圧電素子５５は、可動板２１の厚さ方向（すなわち、図７中の矢印方向）へ伸縮する。
【００５４】
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。
【００５５】
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３１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。
【００５６】
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、基台３１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、基台３１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。
【００５７】
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３１に形成されていてもよい。
【００５８】
このような圧電素子５５〜５８を備えるアクチュエータ１Ｂは、例えば、次のようにして可動板２１をＸ軸まわりに回動させる。
例えば、図９（ａ）に示すような電圧を圧電素子５５、５７に印加するとともに、図９（ｂ）に示すような電圧を圧電素子５６、５８に印加する。すなわち、互いに位相の１８０°ずれた電圧を圧電素子５５、５７と、圧電素子５６、５８とに印加する。すると、圧電素子５５、５７を伸張状態とするとともに、圧電素子５６、５８を収縮状態とする状態（この状態を「第１の状態」とする）と、圧電素子５５、５７を収縮状態とするとともに、圧電素子５６、５８を伸張状態とする状態（この状態を「第２の状態」とする）とを交互に繰り返す。
【００５９】
次に、第１の状態および第２の状態のそれぞれの状態での連結部２３、２４の変形について図７に基づいて、具体的に説明するが、連結部２３と連結部２４との変形は同様であるため、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。
第１の状態では、圧電素子５５を伸張状態、圧電素子５６を収縮状態としているため、弾性部材２３４の長手方向での駆動部材２３３側の端部が上側へ変位し、弾性部材２３５の長手方向での駆動部材２３３側の端部が下側へ変位する。
これにより、駆動部材２３３の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分が上側へ変位し、駆動部材２３３の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分が下側へ変位する。すなわち、駆動部材２３３は、回動中心軸Ｘを中心として傾斜する。
【００６０】
一方、第２の状態では、圧電素子５５を収縮状態、圧電素子５６を伸張状態としているため、弾性部材２３４の長手方向での駆動部材２３３側の端部が下側へ変位し、弾性部材２３５の長手方向での駆動部材２３３側の端部が上側へ変位する。
これにより、駆動部材２３３の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３４側の部分が下側へ変位し、駆動部材２３３の回動中心軸Ｘに対して弾性部材２３５側の部分が上側へ変位する。すなわち、駆動部材２３３は、回動中心軸Ｘを中心として傾斜する。
【００６１】
以上のような、第１の状態と第２の状態とを繰り返すことにより、駆動部材２３３を回動させ、それに伴い、軸部材２３１を捩り変形させて可動板２１を回動させることができる。
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。
【００６２】
＜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１０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、図１１は、図１０中のＤ−Ｄ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。
【００６３】
本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータ１Ｃは、基体２Ｃの構成、支持基板３の形状、および圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃの配置が異なる以外は、第３実施形態のアクチュエータ１Ｂとほぼ同様である。また、前述した第３実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
基体２Ｃは、可動板２１Ｃと、圧電素子５５Ｃ、５６Ｃのそれぞれと可動板２１Ｃとを連結する連結部２３Ｃと、圧電素子５７Ｃ、５８Ｃのそれぞれと可動板２１Ｃとを連結する連結部２４Ｃとを有している。
【００６４】
連結部２３Ｃは、可動板２１Ｃと間隔を隔てて設けられた駆動部材２３３Ｃと、駆動部材２３３Ｃと可動板２１Ｃとを連結する軸部材２３１Ｃと、駆動部材２３３Ｃと圧電素子５５Ｃとを連結する弾性部材２３４Ｃと、駆動部材２３３Ｃと圧電素子５６Ｃとを連結する弾性部材２３５Ｃとを有している。
同様に、連結部２４Ｃは、可動板２１Ｃと間隔を隔てて設けられた駆動部材２４３Ｃと、駆動部材２４３Ｃと可動板２１Ｃとを連結する軸部材２４１Ｃと、駆動部材２４３Ｃと圧電素子５７Ｃとを連結する弾性部材２４４Ｃと、駆動部材２４３Ｃと圧電素子５８Ｃとを連結する弾性部材２４５Ｃとを有している。
【００６５】
支持基板３Ｃは、板状をなしており、その上面に、圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃがそれぞれ接合されている。
圧電素子５５Ｃは、図１１に示すように、支持基板３Ｃの上面であって、弾性部材２３４Ｃの長手方向における駆動部材２３３Ｃと反対側の端部に対向する位置に設けられている。そして、このような圧電素子５５Ｃは、可動板２１Ｃの厚さ方向へ伸縮する。圧電素子５５Ｃは、その伸縮方向での一端面（下端面）にて支持基板３Ｃと接合し、他端面（上端面）にて弾性部材２３４Ｃの長手方向における駆動部材２３３Ｃと反対側の端部と接合している。すなわち、圧電素子５５Ｃは、その伸縮方向にて弾性部材２３４Ｃと支持基板３Ｃとを連結するように設けられている。
【００６６】
圧電素子５６Ｃ〜５８Ｃにつていも、圧電素子５５Ｃと同様に、支持基板３Ｃの上面に設けられている。すなわち、圧電素子５６Ｃは、その伸縮方向にて弾性部材２３５Ｃと支持基板３Ｃとを連結するように設けられており、圧電素子５７Ｃは、その伸縮方向にて弾性部材２４４Ｃと支持基板３Ｃとを連結するように設けられており、圧電素子５８Ｃは、その伸縮方向にて弾性部材２４５Ｃと支持基板３Ｃとを連結するように設けられている。
そして、このような圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃのそれぞれを通電により伸縮させることで、可動板２１Ｃを回動させるように構成されている。なお、圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃへの電圧の印加や、それに伴う可動板２１Ｃの回動については、前述した第３実施例と同様であるため、その説明を省略する。
以上より、駆動源である圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃは、基体２Ｃを支持する支持部を兼ねていると言える。このように、圧電素子５５Ｃ〜５８Ｃが基体２Ｃを支持する支持部を兼ねることで、アクチュエータ１Ｃの小型化を図ることができる。
【００６７】
以上、第４実施形態のアクチュエータ１Ｃについて説明したが、例えば、可動板２１Ｃの平面視にて、基体２Ｃの外周を囲むように形成された枠部を備えるものであってもよい。
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。
【００６８】
＜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１２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４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。
【００６９】
本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄは、弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄ、２４４Ｄ、２４５Ｄ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２３４Ｄ、２３５Ｄと、１対の弾性部材２４４Ｄ、２４５Ｄとは、可動板２１の平面視にて、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２３４Ｄ、２３５Ｄについて代表して説明し、１対の弾性部材２４４Ｄ、２４５Ｄについては、その説明を省略する。
【００７０】
１対の弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄ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２３４Ｄ、２３５Ｄ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、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。
【００７１】
また、可動板２１の平面視にて、１対の弾性部材２３４Ｄ、２３５Ｄ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。
【００７２】
＜第６実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明のアクチュエータの第６実施形態を示す上面図である。
以下、第６実施形態のアクチュエータ１Ｅ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。
【００７３】
本発明の第６実施形態にかかるアクチュエータ１Ｅは、連結部２３Ｅ、２４Ｅ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、連結部２３Ｅと連結部２４Ｅとは、同様の構成であるため、連結部２３Ｅについて代表して説明し、連結部２４Ｅについては、その説明を省略する。
【００７４】
連結部２３Ｅは、可動板２１と間隔を隔てて設けられた駆動部材２３３Ｅと、駆動部材２３３Ｅと可動板２１とを連結する軸部材２３１と、駆動部材２３３Ｅと支持部２２とを連結する１対の弾性部材２３４Ｅ、２３５Ｅとを備えている。
１対の弾性部材２３４Ｅ、２３５Ｅは、互いの離間距離Ｌ２が可動板２１側から駆動部材２３３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２３４Ｅ、２３５Ｅ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２３４Ｅ、２３５Ｅ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２３４Ｅ、２３５Ｅ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２３３Ｅの振角（回動角）を大きくすることができる。
【００７５】
また、駆動部材２３３Ｅと弾性部材２３４Ｅとの境界部と、駆動部材２３３Ｅと弾性部材２３５Ｅ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２３３Ｅ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６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。
【００７６】
＜第７実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第７実施形態について説明する。
図１４は、本発明のアクチュエータの第７実施形態を示す上面図、図１５は、図１４中Ｅ−Ｅ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１４、図１５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第７実施形態のアクチュエータ１Ｆ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。
【００７７】
本発明の第７実施形態にかかるアクチュエータ１Ｆは、折り返し部２３２Ｆ、２４２Ｆ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。
図１４に示すように、折り返し部２３２Ｆ、２４２Ｆは、可動板２１を中心として左右対称に設けられている。
【００７８】
折り返し部２３２Ｆは、軸部材２３１の左側の端部と接続された駆動部材２３３Ｆと、駆動部材２３３Ｆと突出部２２３とを連結する第１弾性部材２３５Ｆと、駆動部材２３３Ｆと突出部２２２とを連結する第２弾性部材２３４Ｆとで構成されている。
これと同様に、折り返し部２４２Ｆは、軸部材２３１の右側の端部と接続された駆動部材２４３Ｆと、駆動部材２４３Ｆと突出部２２５とを連結する第１弾性部材２４５Ｆと、駆動部材２４３Ｆと突出部２２４とを連結する第２弾性部材２４４Ｆとで構成されている。
また、アクチュエータ１Ｆは、第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆにそれぞれ接合された１対の圧電素子５１Ｆ、５２Ｆを有している。
【００７９】
このようなアクチュエータ１Ｆにあっては、圧電素子５１Ｆ、５２Ｆの駆動により各第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆを曲げ変形させ、これに伴って、各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆが捩れ変形しながら各駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆを回動させる。このような駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆの回動により、各軸部材２３１、２４１は、捩りモーメントを与えられる。
【００８０】
各駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆは、可動板２１の板面に平行でかつ回動中心軸Ｘに直交する方向に延在する長手形状をなしていて、その長手方向の中央よりも上側で、軸部材２３１、２４１と接続している。
各第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆは、主として曲げ変形するように構成されたものであり、回動中心軸Ｘに略平行な方向に延在する長手形状をなしている。また、このような第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆは、互いに回動中心軸Ｘに対して図１４中下側に位置している。
【００８１】
そして、第１弾性部材２３５Ｆは、その右側の端が突出部２２３に固定され、左側の端が駆動部材２３３Ｆの下端部に連結され、弾性変形可能に構成されている。これと同様に、第１弾性部材２４５Ｆは、その左側の端が突出部２２５に固定され、右側の端が駆動部材２４３Ｆの下端部に連結され、弾性変形可能に構成されている。
一方、各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆは、主として捩れ変形するように構成されたものであり、回動中心軸Ｘに略平行な方向に延在する長手形状をなしている。各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆは、捩れ変形しやすくするために、その幅が第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆの幅よりも小さくなっている。
【００８２】
また、このような第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆは、互いに回動中心軸Ｘに対して図１４中上側に位置している。さらに、各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆは、回動中心軸Ｘの近傍に配置されている。
そして、第２弾性部材２３４Ｆは、その右側の端が突出部２２２に固定され、左側の端が駆動部材２３３Ｆの上端部に連結され、弾性変形可能に構成されている。これと同様に、第２弾性部材２４４Ｆは、その左側の端が突出部２２４に固定され、右側の端が駆動部材２４３Ｆの上端部に連結され、弾性変形可能に構成されている。
このような各第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆおよび各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆは、それぞれ対応する駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆに対し可動板２１側（すなわち内側）に位置している。
【００８３】
また、折り返し部２３２Ｆにおいて、第１弾性部材２３５Ｆと軸部材２３１との離間距離（図１４中Ｌ３）は、第２弾性部材２３４Ｆと軸部材２３１との離間距離（図１４中Ｌ４）よりも大きくなっている。
同様に、折り返し部２４２Ｆにおいて、第１弾性部材２４５Ｆと軸部材２４１との離間距離は、第２弾性部材２４４Ｆと軸部材２４１との離間距離よりも大きくなっている。
【００８４】
圧電素子５１Ｆは、第１弾性部材２３５Ｆ上に接合され、その長手方向に伸縮するように配置されている。一方、圧電素子５２Ｆは、第１弾性部材２４５Ｆ上に接合され、その長手方向に伸縮するように配置されている。これにより、圧電素子５１Ｆ、５２Ｆは、回動中心軸Ｘに対しその片側（図１４中下側）に偏在するようにして配置されていると言える。
このような圧電素子５１Ｆ、５２Ｆの構成については、第１実施形態で説明した圧電素子５２と同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００８５】
以上のような構成のアクチュエータ１Ｆは、例えば次のようにして駆動する。なお、アクチュエータ１Ｆは、可動板２１に対して左右対称となるように構成されているため、以下の説明では、アクチュエータ１Ｆの左側部分（つまり折り返し部２３２Ｆ）を代表して説明する。
アクチュエータ１Ｆの作動にあっては、圧電素子５１Ｆに周期的に変化する電圧が印加される。かかる電圧は、例えば、交流であってもよいし、間欠的な直流であってもよい。
【００８６】
前述したように、圧電素子５１Ｆ、５２Ｆがともに回動中心軸Ｘに対しその片側に偏在するようにして配置されているため、１対の圧電素子５１Ｆ、５２Ｆの伸張／収縮のタイミングが互いに同じになるように、各圧電素子５１Ｆ、５２Ｆに電圧を印加する。これにより、圧電素子５１Ｆ、５２Ｆを駆動する駆動回路や電源回路（図示せず）の構成を簡単なものとすることができる。
【００８７】
また、各圧電素子５１Ｆ、５２Ｆに印加する電圧は、可動板２１および１対の軸部材２３１、２４１で構成された捩り振動子の捩り共振周波数に等しい周波数で周期的に変化する電圧であるのが好ましい。これにより、第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆおよび第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆの変形量や、駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆおよび圧電素子５１Ｆ、５２Ｆの変位量を抑えつつ、可動板２１の回動角を大きくすることができる。すなわち、低電圧駆動を可能としつつ、可動板２１の回動角を大きくすることができる。
このような電圧が印加された圧電素子５１Ｆは、その長手方向（第１弾性部材２３５Ｆの長手方向）に伸縮する。すなわち、圧電素子５１Ｆは、伸張状態と収縮状態とを前記電圧の周期で交互に繰り返す。
【００８８】
より具体的には、圧電素子５１Ｆは、電圧が印加されていないとき、図１５（ａ）に示すように収縮状態であり、第１弾性部材２３５Ｆは、曲げ変形して（下方に撓んで）おらず、第２弾性部材２３４Ｆも捩れ変形していない。一方、圧電素子５１Ｆは、電圧が印加されているとき、図１５（ｂ）に示すように、伸張状態であり、第１弾性部材２３５Ｆは下方に撓むようにして曲げ変形される。このような第１弾性部材２３５Ｆの変形により、駆動部材２３３Ｆの図１５中左側の端部は下方へ変位する。その際、駆動部材２３３Ｆの右側の端部が第２弾性部材２３４Ｆにより支持されているため、図１５（ｂ）に示すように、駆動部材２３３Ｆの右側の端部の位置はほとんど変化せず、駆動部材２３３Ｆの姿勢は傾斜するように変化（変位）する。なお、所定周期で圧電素子５１Ｆの伸張状態と収縮状態とを交互に繰り返すと、圧電素子５１Ｆに電圧が印加されていないときに、捩り変形された第２弾性部材２３４Ｆや、曲げ変形された第１弾性部材２３５Ｆの反力により、第２弾性部材２３４Ｆが図示の状態とは逆方向に捩れるとともに、第１弾性部材２３５Ｆが上方に撓むように曲げ変形される。
このように駆動部材２３３Ｆの姿勢が変化すると、その変化に伴って軸部材２３１の横断面での姿勢が傾くように変化して、軸部材２３１に捻りトルクが与えられる。
このような捻りトルクにより、軸部材２３１が捩れ変形しながら、可動板２１が回動中心軸Ｘまわりに回動する。
【００８９】
このようなアクチュエータ１Ｆによれば、前述した第１実施形態のアクチュエータ１と同様の効果に加え、可動板２１の回動中心軸Ｘのブレを抑えつつ、各軸部材２３１、２４１に、１つの圧電素子で捩りモーメントを与えて、可動板２１を回動させることができ、部品点数を削減することができる。
【００９０】
特に、捩れ変形する各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆの近傍に回動中心軸Ｘが位置しているため、可動板２１の回動中心軸Ｘに対し駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆの片側（図１４中下側の部分）だけに駆動力を作用させても、可動板２１の回動中心軸Ｘのブレを防止することができる。そのため、圧電素子５１Ｆ、５２Ｆの可動板２１の回動に必要な圧電素子の数が少なくて済む（本実施形態では２つである）ため、アクチュエータ１Ｆの低コスト化を図ることができる。しかも、このように圧電素子の数が少ないと、各圧電素子の取り付け位置のズレや寸法誤差などによる影響を受けにくく、可動板２１を円滑に回動させるのが簡単になる。
【００９１】
また、各駆動部材２３３Ｆ、２４３Ｆの回動に際し、各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆが捩れ変形し（捩れ変形を主とし）、各第１弾性部材２３５Ｆ、２４５Ｆが曲げ変形する（曲げ変形を主とする）ため、この点でも、可動板２１の回動中心軸Ｘのブレを防止することができる。
さらに、各第２弾性部材２３４Ｆ、２４４Ｆが回動中心軸Ｘ近傍に設けられているため、１対の軸部材２３１、２４１の形状を簡単なものとしつつ、可動板２１の回動中心軸Ｘのブレを抑えることができる。
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。
【００９２】
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。
【００９３】
具体的に、図１６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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
ただし、プロジェクタ９としては、光スキャナにより光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー９５を省略してもよい。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】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圧電素子に印加する電圧の波形の一例を示す図である。
【図４】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す上面図である。
【図５】図４中のＢ−Ｂ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Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図８】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。
【図９】図６に示すアクチュエータが備える圧電素子に印加する電圧の波形の一例を示す図である。
【図１０】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１１】図６中のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】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１３】本発明のアクチュエータの第６実施形態を示す上面図である。
【図１４】本発明のアクチュエータの第６実施形態を示す上面図である。
【図１５】図１４中のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１６】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】
【０１００】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ‥‥‥アクチュエータ  ２、２Ｃ‥‥‥基体  ２１、２１Ｃ‥‥‥可動板  ２１１‥‥‥光反射部  ２２‥‥‥支持部  ２２１‥‥‥枠部  ２２２〜２２５‥‥‥突出部  ２３、２３Ｃ、２３Ｅ、２４、２４Ｃ、２４Ｅ‥‥‥連結部  ２３１、２３１Ｃ、２４１、２４１Ｃ‥‥‥軸部材  ２３２、２３２Ｆ、２４２、２４２Ｆ‥‥‥折り返し部  ２３３、２３３Ｃ、２３３Ｅ、２３３Ｆ、２４３、２４３Ｃ、２４３Ｆ‥‥‥駆動部材  ２３４、２３４Ｃ、２３４Ｄ、２３４Ｅ、２３４Ｆ、２３５、２３５Ｃ、２３５Ｄ、２３５Ｅ、２４４、２４４Ｃ、２４４Ｄ、２４４Ｆ、２４５、２４５Ｃ、２４５Ｄ、２４５Ｆ‥‥‥弾性部材  ２３４Ｆ、２４４Ｆ……第２弾性部材  ２３５Ｆ、２４５Ｆ……第１弾性部材  ３、３Ｂ、３Ｃ‥‥‥支持基板  ３１‥‥‥基台  ３２‥‥‥壁部  ４‥‥‥接合層  ５１〜５４、５１Ａ〜５４Ａ、５１Ｆ、５２Ｆ、５５〜５８、５５Ｃ〜５８Ｃ‥‥‥圧電素子  ５２１‥‥‥圧電体層  ５２２、５２３‥‥‥電極  ５２４‥‥‥端子  ５５１‥‥‥圧電体層  ５５２‥‥‥電極層  ５５３、５５４‥‥‥共通電極  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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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