CN101261363A - 执行机构、光扫描器及图像形成装置 - Google Patents

执行机构、光扫描器及图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可实现低成本化及小型化的、可使可动板绕X轴及与X轴垂直的Y轴中的每个轴旋转的执行机构、光扫描器及图像形成装置。执行机构1包括：第一振动系统(21)，具有驱动部件(211)；第二振动系统(22)，具有可动板(221)；驱动单元(6)，包括被设置在驱动部件(211)上的永久磁铁(61)、线圈(62)、以及电压施加单元(63)；以及隔离部件(81、82)，介于驱动部件(211)和永久磁铁(61)之间，以便形成用于防止与可动板(221)干涉的空间(83)，由电压施加单元(63)将频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压叠加后的电压施加给线圈(62)，从而可使可动板(221)绕X轴及Y轴中的每个轴旋转。

Description

执行机构、光扫描器及图像形成装置
技术领域
本发明涉及执行机构、光扫描器及图像形成装置。
背景技术
例如，作为用于在打印机等中通过光扫描进行描绘的光扫描器，公开有对光进行二维扫描的光扫描器(例如，参照专利文献1)。
专利文献1的光扫描器包括：扫描器主体，该扫描器主体包括框状的外侧可动板、可绕X轴摇动(旋转)地轴支承该外侧可动板的一对第一扭杆、被设置在外侧可动板的内侧的内侧可动板、以及可绕与X轴垂直的Y轴摇动地轴支承该内侧可动板的一对第二扭杆；一对驱动线圈，分别设置在外侧可动板及内侧可动板上；以及一对永久磁铁，隔着扫描器主体，相互相对地设置。
但是，由于这样的光扫描器通过光扫描器主体以相互对置的方式设置有一对永久磁铁，所以，难以实现光扫描器的小型化。而且，由于分别在外侧可动板及内侧可动板上各设置一个驱动线圈，所以难以实现低成本化。
专利文献1：日本特开平8-322227号公报
发明内容
本发明鉴于上述问题，目的在于提供可实现低成本化及小型化的、可使可动板绕X轴及与X轴垂直的Y轴中的每个轴旋转的执行机构、光扫描器及图像形成装置。
通过以下所述的本发明来实现上述目的。
根据本发明的执行机构，其包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承上述驱动部件，以便使上述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在上述驱动部件的内侧；以及一对第二轴部件，将上述可动板双支承于上述驱动部件，以便使上述可动板可绕与上述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于上述驱动部件；线圈，与上述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向上述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在上述驱动部件和上述永久磁铁之间，以便形成用于防止与上述可动板的干涉的空间，
其中，将上述永久磁铁设置成：在俯视上述可动板的情况下，用于连接两极的线段相对于上述X轴及上述Y轴的每个轴倾斜，
上述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加上述第一交变电压和上述第二交变电压，上述电压施加单元通过向上述线圈施加由上述电压叠加部叠加的电压，以上述第一交变电压的频率使上述可动板绕上述X轴旋转、且以上述第二交变电压的频率使上述可动板绕上述Y轴旋转。
由此，可以提供一种可实现低成本化及小型化的、同时可使上述可动板绕上述X轴及上述Y轴中的每个轴旋转的执行机构。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述隔离部件与上述驱动部件一体形成。
由此，可以实现简化执行机构的制造。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述驱动部件包括SOI基板的一个Si层，上述隔离部件包括上述SOI基板的SiO2层及另一个Si层中的至少SiO2层。
由此，可以更可靠地将上述隔离部件形成在上述驱动部件上的所期望的位置上。
在本发明的执行机构中，优选方式是，设置有一对上述隔离部件。
由此，可以将上述一对隔离部件用作上述永久磁铁的定位部。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述第二交变电压的频率等于上述第二振动系统的共振频率，上述第一交变电压的频率与上述第一振动系统的共振频率不同。
由此，可以极其顺利地使上述可动板绕上述X轴及上述Y轴中的每个轴转动。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述第二交变电压的频率大于上述第一交变电压的频率。
由此，可以更可靠且更顺利地使上述可动板以上述第一电压的频率绕X轴转动、以第二电压的频率绕Y轴旋转。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述永久磁铁形成长条状，经过上述X轴和上述Y轴的交点，且沿着相对于上述X轴或者上述Y轴倾斜30～60度的线段设置上述永久磁铁。
由此，可以极其顺利地使上述可动板绕上述X轴及上述Y轴中的每个轴转动。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述线圈被设置在上述永久磁铁的正下面。
由此，可以有效地将由上述线圈产生的磁场作用于上述永久磁铁。其结果是，可以实现执行机构的省电化及小型化。
在本发明的执行机构中，优选方式是，在上述可动板的俯视图中，上述线圈形成为包围上述驱动部件的外围。
由此，可以使上述线圈和上述永久磁铁的间隔距离非常小。其结果是，可以有效地将由上述线圈产生的磁场作用于上述永久磁铁。即，可以实现执行机构的省电化及小型化，并可增大上述可动板的转动角。
在本发明的执行机构中，优选方式是，上述可动板包括在与上述永久磁铁相反的一侧的面上具有光反射性的光反射部。
由此，可将执行机构用于例如激光打印机、条形码阅读器、激光共聚焦扫描显微镜、成像用显示器等图像形成装置所具有的光学设备。
根据本发明的光扫描器，其包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承上述驱动部件，以便使上述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在上述驱动部件的内侧，包括具有光反射性的光反射部；以及一对第二轴部件，将上述可动板双支承于上述驱动部件，以便使上述可动板可绕与上述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于上述驱动部件；线圈，与上述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向上述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在上述驱动部件和上述永久磁铁之间，以便形成用于防止与上述可动板的干涉的空间，
其中，将上述永久磁铁设置成：在俯视上述可动板的情况下，用于连接两极的线段相对于上述X轴及上述Y轴的每个轴倾斜，
上述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加上述第一交变电压和上述第二交变电压，上述电压施加单元通过向上述线圈施加由上述电压叠加部叠加的电压，以上述第一交变电压的频率使上述可动板绕上述X轴旋转、且以上述第二交变电压的频率使上述可动板绕上述Y轴旋转，对由上述光反射部反射的光进行二维扫描。
由此，可以提供一种可以实现低成本化及小型化且可使上述可动板绕相互垂直的2轴(上述X轴及上述Y轴)中的每个轴旋转、并可对光进行二维扫描的光扫描器。
根据本发明的一种包括光扫描器的图像形成装置，该光扫描器包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承上述驱动部件，以便使上述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在上述驱动部件的内侧，包括具有光反射性的光反射部；以及一对第二轴部件，将上述可动板双支承于上述驱动部件，以便使上述可动板可绕与上述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于上述驱动部件；线圈，与上述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向上述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在上述驱动部件和上述永久磁铁之间，以便形成用于防止与上述可动板的干涉的空间，
其中，将上述永久磁铁设置成：在俯视上述可动板的情况下，用于连接两极的线段相对于上述X轴及上述Y轴的每个轴倾斜，
上述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加上述第一交变电压和上述第二交变电压，上述电压施加单元通过向上述线圈施加由上述电压叠加部叠加的电压，以上述第一交变电压的频率使上述可动板绕上述X轴旋转、且以上述第二交变电压的频率使上述可动板绕上述Y轴旋转，对由上述光反射部反射的光进行二维扫描。
由此，可以提供一种包括光扫描器的图像形成装置，其中，该光扫描器可以实现低成本化及小型化、且可使上述可动板绕相互垂直的两个轴(上述X轴及上述Y轴)中的每个轴转动、并可对光进行二维扫描。
附图说明
图1是表示本发明的执行机构的优选实施例的立体图；
图2是图1中的A-A线的剖面图；
图3是表示具备如图1所示的执行机构的驱动单元的电压施加单元的框图；
图4是在如图3所示的第一电压产生部及第二电压产生部中产生的电压的示意图；
图5是用于说明如图1所示的执行机构的制作方法的图；以及
图6是表示本发明的图像形成装置的概略图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的执行机构、光扫描器及图像形成装置的优选实施例进行说明。
图1是表示本发明的执行机构的优选实施例的俯视图，图2是图1中的A-A线的剖面图，图3是表示具备如图1所示的执行机构的驱动单元的框图，图4是在如图3所示的第一电压产生部及第二电压产生部中产生的电压的示意图。此外，下面，为了便于说明，将图1中纸面的读者侧称为“上”，将图1中纸面的里侧称为“下”，将右侧称为“右”，将左侧称为“左”，将图2中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”，将右侧称为“右”，将左侧称为“左”。
如图1所示，执行机构1包括具备第一振动系统21和第二振动系统22的基体2。此外，如图2所示，执行机构1包括：支承基板3，用于支承基体2；对置基板5，隔着支承基板3与基体2对置；驱动单元6，分别驱动第一振动系统21和第二振动系统22；以及隔离部件81、82，用于形成空间83。
如图1所示，基体2包括：框状的支承部23；第一振动系统21，由支承部23所支承；以及第二振动系统22，由第一振动系统21所支承。
第一振动系统21包括：框状的驱动部件211，被设置在支承部23的内侧；以及一对第一轴部件212、213，用于将驱动部件211双支承于支承部23。而且，第二驱动系统22包括：可动板221，被设置在框状的驱动部件211的内侧；以及一对第二轴部件222、223，用于将可动板221双支承于驱动部件211上。
即，基体2包括可动板221、一对第二轴部件222和223、驱动部件211、一对第一轴部件212和213、支承部23。
在俯视图1(即，俯视可动板221)的情况下，驱动部件211呈圆环状。但是，只要驱动部件211的形状是框状，则并没有特别的限定。而且，在该驱动部件211的下面通过隔离部件81、82设置有后述的永久磁铁61。这样的驱动部件211通过一对第一轴部件212、213被双支承于支承部23。
第一轴部件212、213中的每个轴部件形成长条状，且可弹性变形。第一轴部件212、213中的每个轴部件连接驱动部件211和支承部23，以便使驱动部件211相对于支承部23可以转动。这样的第一轴部件212、213被设置成相互同轴，以该轴(下面称为“转动中心轴X”)为中心，驱动部件211相对于支承部23转动。
在俯视图1的情况下，形成在驱动部件211的内侧的可动板221形成圆形。但是，只要可动板221的形状可形成在驱动部件211的内侧即可，并没有特别的限定。而且，在可动板221的上表面(与对置基板5相反一侧的表面)形成有具有光反射性的光反射部221a。这样的可动板221通过一对第二轴部件222、223被双支承于驱动部件211。
第二轴部件222、223中的各轴部件形成长条状，且可弹性变形。第二轴部件222、223中的各轴部件连接可动板221和驱动部件211，以便使可动板221相对于驱动部件211可转动。这样的第二轴部件222、223被设置成相互同轴，以该轴(下面称为“转动中心轴Y”)为中心，可动板221相对于驱动部件211旋转。
此外，如图1所示，转动中心轴X和转动中心轴Y是相互垂直的轴。即，转动中心轴X和转动中心轴Y所成的角为90度。而且，在俯视图1的情况下，驱动部件211的中心及可动板221的中心中的各中心位于转动中心轴X和转动中心轴Y的交点上。
这样的基体2例如以硅为主要材料而构成，且与可动板221、第二轴部件222和223、驱动部件211、第一轴部件212和213、支承部23一体形成。由于以硅为主要材料，可以实现卓越的转动特性，同时，可以发挥卓越的可靠性。而且，可以进行微细处理(加工)，从而可以实现执行机构1的小型化。
此外，基体2也可以通过具有SOI基板等的层压结构的基板来形成可动板221、第二轴部件222和223、驱动部件211、第一轴部件212和213、支承部23。此时，优选在层压结构基板的一层来一体构成可动板221、第二轴部件222和223、驱动部件211、第一轴部件212和213、支承部23。
这样的基体2由支承基板3所支承。这样的支承基板3例如以玻璃或硅为主要材料构成。在俯视可动板221的情况下，支承基板3形成与支承部23大致相同的形状。但是，关于支承基板3的形状，只要可以支承基体2即可，并没有特别的限定。而且，也可以根据支承部23的形状省略支承基板3。作为这样的支承基板3和基体2的接合方法，并没有特别的限定，例如，可以使用粘接剂接合，也可以通过阳极接合法进行接合。而且，也可以例如在基体2和支承基板3之间介入以SiO2为主要材料构成的SiO2层。
如图2所示，以通过支承基板3与基体2相对的方式设置板状的对置基板5。这样的对置基板5例如以玻璃或硅为主要材料而构成。
在对置基板5的上表面，设置有用于对永久磁铁61产生磁场的线圈62。如图2所示，该线圈62电连接于电压施加单元63。由这样的永久磁铁61、线圈62、电压施加单元63来构成驱动单元6。
如图1及图2所示，永久磁铁61形成长条状。而且，永久磁铁61通过隔离部件(spacer)81、82接合于驱动部件211的下表面(与对置基板5相对的一侧的面)。即，永久磁铁61被设置成在与可动板221的光反射部221a相反的一侧的面上。由此，通过永久磁铁61，可以可靠地防止方、妨碍在光反射部221a上的光扫描。
作为隔离部件81、82和永久磁铁61的接合方法，并没有特别的限定，例如，可以由粘接剂来接合隔离部件81、82和永久磁铁61。
而且，在俯视图1的情况下，通过转动中心轴X和转动中心轴Y的交点(下面，将该交点称为“交点G”)、且沿着相对于转动中心轴X及转动中心轴Y中的各轴倾斜的线段(下面，将该线段称为“线段J”)设置永久磁铁61。
在俯视图1的情况下，这样的永久磁铁61相对于该长度方向的交点G，一侧为S极，另一侧为N极。即，连接永久磁铁61的S极和N极的线段(即，线段J)相对于转动中心轴X及转动中心轴Y中的各轴倾斜。此外，在图2中，为了便于说明，图示了将永久磁铁61的长度方向的纸面左侧作为S极，将纸面右侧作为N极的情况。
优选这样的线段J相对于转动中心轴X的倾斜角θ为30～60度，更为优选为40～50度，最为优选为大约45度。由于这样地设置永久磁铁61，从而可以极其顺利地使可动板221绕转动中心轴X及转动中心轴Y中的每个轴旋转。与此相对，当倾斜角θ小于上述下限值时，存在由于施加给线圈62的电压强度等而无法顺利地使可动板221绕X轴旋转的情况。另一方面，当倾斜角θ超过上述上限值时，存在由于施加给线圈62的电压强度等而无法顺利地使可动板221绕Y轴旋转的情况。
在本实施例中，线段J相对于转动中心轴X及转动中心轴Y中的各轴倾斜45度角。
作为这样的永久磁铁61，并没有特别的限定，例如，优选使用将钕磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、粘结磁体等硬磁性体磁化后的磁铁。
此外，也可以隔着隔离部件81、82将已经被磁化的硬磁性体(即，永久磁铁)设置在驱动部件211上，从而将其作为永久磁铁61。还可以隔着隔离部件81、82将硬磁性体设置在驱动部件211上，然后再将该硬磁性体磁化，从而将其作为永久磁铁61。
在这样的永久磁铁61和驱动部件211之间，介入一对隔离部件81、82。当执行机构1驱动时，一对隔离部件81、82形成用于防止永久磁铁61和可动板221干涉的空间83。由于形成这样的空间83，可以使可动板221极其顺利地绕转动中心轴X转动。而且，由于使用隔离部件81、82，可以非常简单地形成空间83，所以可以实现简化执行机构1的制造。
而且，一对隔离部件81、82还可以作为用于确定永久磁铁61在驱动部件211上的固定位置的定位部而发挥作用。即，隔离部件81、82也可以作为设置永久磁铁61时的标记而发挥作用。由此，可以更准确地将永久磁铁61设置在所希望的位置上。
尤其是，在执行机构1中，隔离部件81的永久磁铁61的宽度方向(即，在俯视图1的情况下，与线段J垂直的方向)上的长度大致等于永久磁铁61的宽度，且隔离部件82的永久磁铁61的宽度方向上的长度大致等于永久磁铁61的宽度。因此，隔离部件81、82作为永久磁铁61的定位部件而极其有效地发挥作用。
作为这样的隔离部件81、82的材料，并没有特别的限定，例如。优选适用玻璃、硅、陶瓷、各种金属材料、各种热硬化树脂、各种热塑性树脂等，其中，各种金属材料包括Li、Be、B、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ag、Au、Pt、Pd等。
在本实施例中，如图2所示，隔离部件81包括：基部811，以SiO2为主要材料而构成；以及前端部812，以硅为主要材料而构成。同样地，隔离部件82包括：基部821，以SiO2为主要材料而构成；以及前端部822，以硅为主要材料而构成。由于如上所述构成各隔离部件81、82，从而可以极其简单地一体形成隔离部件81、82和驱动部件211。
具体而言，如后述的执行机构1的制作方法所述，例如，由SOI基板的一侧的Si层形成基体2，并由SiO2层形成基部811、812，由另一侧的Si层来形成前端部812、822，因此，可以将隔离部件81、82和驱动部件211一体形成。但是，隔离部件81、82也可以仅由例如SOI基板的SiO2层形成。
而且，如上所述，通过与驱动部件211一体形成隔离部件81、82，从而可以更准确地在驱动部件211上的所希望的位置上形成隔离部件81、82。
在隔着上述隔离部件81、82而设置在驱动部件211上的永久磁铁61的正下面设置有线圈62。即，以分别与可动板221及驱动部件211的下表面相对的方式设置线圈62。这样，可以有效地将从线圈62产生的磁场作用于永久磁铁61。由此，可以实现执行机构1的省电和小型化。
而且，如图1所示，在俯视图1的情况下，线圈62形成为包围驱动部件211的外周。如上所述，由于形成线圈62，从而当执行机构1驱动时，可以可靠地防止驱动部件211和线圈62相接触。由此，可以使线圈62和永久磁铁61之间的间隔距离非常小。其结果是，可有效地将从线圈62产生的磁场作用于永久磁铁61。即，可以实现执行机构1的省电和小型化，并可增大可动板221的旋转角(振幅)。
这样的线圈62与电压施加单元63电连接。而且，由于通过电压施加单元63向线圈62施加电压，从而由线圈62产生磁场，该磁场具有与转动中心轴X及转动中心轴Y中的每个轴垂直的轴方向的磁通。此外，这样的线圈62例如也可以被缠绕在磁心上。
如图3所示，电压施加单元63包括：第一电压产生部631，生成用于使可动板221绕中心轴X旋转的第一电压V1；第二电压产生部632，生成用于使可动板221绕中心轴Y旋转的第二电压V2；以及电压叠加部633，用于叠加第一电压V1和第二电压V2，并将该叠加后的电压施加给线圈62。
如图4(a)所示，第一电压产生部631用于生成以周期T1周期性变化的第一电压V1(垂直扫描用电压)。
第一电压V1形成锯齿波这样的波形。因此，执行机构1可以对光进行有效地垂直扫描(副扫描)。此外，第一电压V1的波形并不仅限于此。在此，第一电压V1的频率(1/T1)只要是适用于垂直扫描的频率即可，并没有特别限定，但是优选为30～80Hz(60Hz的程度)。
在本实施例中，将第一电压V1的频率调整为与由驱动部件211和一对第一轴部件212、213构成的第一振动系统21的扭转共振频率不同的频率。
另一方面，如图4(b)所示，第二电压产生部632用于生成以与周期T1不同的周期T2周期性变化的第二电压V2(水平扫描用电压)。
第二电压V2形成正弦波这样的波形。因此，执行机构1可以对光进行有效地主扫描。此外，第二电压V2的波形并不仅限于此。
优选这样的第二电压V2的频率大于第一电压V1的频率。即，优选周期T2小于周期T1。由此，可以使可动板221以第一电压V1的频率更可靠、且更顺利地绕转动中心轴X旋转，并可以使可动板221以第二电压V2的频率绕转动中心轴Y旋转。
而且，只要第二电压V2的频率与第一电压V1的频率不同、且是适用于水平扫描的频率即可，并没有特别的限定，但是优选为10～40kHz。这样，将第二电压V2的频率设定为10～40kHz，并如上所述，将第一电压V1的频率设定为60Hz程度，从而可以使可动板221以适用于在显示器上进行描绘的频率绕相互垂直的两个轴(转动中心轴X及转动中心轴Y)中的各轴旋转。但是，只要可以使可动板221绕转动中心轴X及转动中心轴Y中的各轴进行旋转，则对于第一电压V1的频率与第二电压V2的组合，并没有特别的限定。
在本实施例中，将第二电压V2的频率设定为与由可动板221和一对第二轴部件222、223构成的第二振动系统22的扭转共振频率相等。即，将第二振动系统22设计(制造)成其扭转共振频率为适用于水平扫描的频率。由此，可以增大可动板221绕转动中心轴Y的转动角。
而且，当第一振动系统21的共振频率设定为f1[Hz]、第二振动系统22的共振频率设定为f2[Hz]时，优选f1和f2满足f2＞f1的关系，更为优选其满足f2≥10f1的关系。由此，可以使可动板221更顺利地以第一电压V1的频率绕转动中心轴X旋转、以第二电压V2的频率绕转动中心轴Y旋转。
这样的第一电压产生部631及第二电压产生部632分别连接于控制部7，并根据来自该控制部7的信号而进行驱动。电压叠加部633被连接于上述第一电压产生部631及第二电压产生部632。
该电压叠加部633包括用于对线圈62施加电压的加法器633a。加法器633a从第一电压产生部631接受第一电压V1，同时，从第二电压产生部632接受第二电压V2，并叠加这些电压，施加给线圈62。
如上所述构成的执行机构1进行以下的驱动。此外，在本实施例中，如上所述，将第一电压V1的频率设定为与第一振动系统21的扭转共振频率不同的值，将第二电压V2的频率设定成与第二振动系统22的扭转共振频率相等、且大于第一电压V1的频率(例如，第一电压V1的频率为60Hz，且第二电压V2的频率为15KHz)。
例如，在电压叠加部633中叠加如图4(a)所示的第一电压V1和如图4(b)所示的第二电压V2，并将叠加后的电压施加给线圈62。
于是，根据第一电压V1，交替转换以下两个磁场：将驱动部件211的隔离部件81附近吸引到线圈62的同时使驱动部件211的隔离部件82附近与线圈62分离的磁场(将该磁场称为“磁场A1”)、以及使驱动部件211的隔离部件81附近与线圈62分离的同时将驱动部件211的隔离部件82的附近吸引到线圈62的磁场(将该磁场称为“磁场A2”)。
在此，在俯视图1的情况下，相对于驱动部件211的转动中心轴X，隔离部件81位于一侧，而隔离部件82位于驱动部件211的另一侧。换言之，在俯视图1的情况下，隔着转动中心轴X设置一对隔离部件81、82。因此，通过交替转换上述的磁场A1和磁场A2，使第一轴部件212、213挠曲变形，且驱动部件211与可动板221一起以第一电压V1的频率绕转动中心轴X转动。
此外，与第二电压V2的频率相比，将第一电压V1的频率设定得极低。而且，将第一振动系统21的共振频率设定得小于第二振动系统22的共振频率(例如，小于等于第二振动系统22的共振频率的1/10)。即，由于将第一振动系统21设计得比第二振动系统22更易振动，所以第一振动系统21根据第一电压V1绕转动中心轴X旋转。即，根据第二电压V2，可以防止驱动部件211绕转动中心轴X旋转。
另一方面，根据第二电压V2，交替转换将驱动部件211的隔离部件81附近吸引到线圈62的同时使驱动部件211的隔离部件82附近与线圈62分离的磁场(将该磁场称为“磁场B1”)、以及使驱动部件211的隔离部件81附近与线圈62分离的同时将驱动部件211的隔离部件82的附近吸引到线圈62的磁场(将该磁场称为“磁场B2”)。
在此，在俯视图1的情况下，相对于驱动部件211的转动中心轴Y，隔离部件81位于一侧，而隔离部件82位于另一侧。换言之，在俯视图1的情况下，隔着转动中心轴Y设置一对隔离部件81、82。因此，通过交替转换磁场B1和磁场B2，使第二轴部件222、223挠曲变形、且可动板221以第二电压V2的频率绕转动中心轴Y旋转。
此外，第二电压V2的频率等于第二振动系统22的扭转共振频率。因此，根据第二电压V2，可以使可动板221有控制性地绕转动中心轴Y旋转。即，根据第一电压V1，可以防止可动板221绕转动中心轴Y旋转。
如上所述，对于执行机构1而言，通过将叠加第一电压V1和第二电压V2后的电压施加给线圈62，可以使可动板221以第一电压V1的频率绕转动中心轴X旋转、以第二电压V2的频率绕转动中心轴Y旋转。由此，可以实现低成本化及小型化，并使可动板221可极为顺利地绕转动中心轴X及转动中心轴Y中的各个轴旋转。
尤其是，由于可以分别减少作为驱动源的永久磁铁和线圈数量，所以可以实现简单且小型的结构。
而且，通过适当地改变第一电压V1和第二电压V2，可以获得想要的振动特性，而无需改变基体2和永久磁铁61的设计。
而且，在执行机构1中，在驱动部件211上设置永久磁铁61，且以与永久磁铁61相对的方式在对置基板5上设置线圈62。即，不在第一振动系统21上设置作为散热体的线圈62。因此，可以抑制由于通电而由线圈62产生的热导致基体2的热膨胀。其结果是，即使长时间的连续使用执行机构1，也可发挥希望的振动特性。
上述执行机构1例如可以如下所述地进行制作。
图5是分别对执行机构1的制作方法进行说明的示图(与图1中的A-A线的纵向剖面图相对应的示图)。此外，为了便于说明，将图5中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。
首先，如图5(a)所示，准备用于形成基体2和隔离部件81、82的SOI基板100。这样的基板100形成层压有Si层100a、SiO2层100b、和Si层100c的层叠结构。而且，如图5(b)所示，在Si层100a的上表面形成有抗蚀剂掩膜M1的同时，在Si层100c的下表面形成有抗蚀剂掩膜M2，其中，该抗蚀剂掩膜M1形成与可动板221、第二轴部件222和223、驱动部件211、第一轴部件212和213、和支承部23的俯视形状相对应的形状，该抗蚀剂掩膜M2形成与隔离部件81、82的俯视形状相对应的形状。
接着，通过抗蚀剂掩膜M1，对Si层100a进行蚀刻。然后，去除抗蚀剂掩膜M1。由此，如图5(c)所示，可以获得将可动板221、第二轴部件222和223、驱动部件211、第一轴部件213、支承部23一体形成的Si层100a。此外，此时，SiO2层100b作为蚀刻的阻碍层(stop layer)而发挥作用。作为这样的蚀刻法，可以组合使用例如等离子蚀刻、反应性离子蚀刻、光束蚀刻(beam etching)、光辅助蚀刻(light assist etching)等物理蚀刻法、湿法蚀刻等化学蚀刻法中的一种或两种以上。此外，后面各工序中的蚀刻也可以使用同样的方法。
接下来，通过抗蚀剂掩膜M2对Si层100c进行蚀刻。然后，去除抗蚀剂掩膜M2。由此，如图5(d)所示，可以获得形成有隔离部件81的前端部812和隔离部件82的前端部822的Si层100c。此时，SiO2层100b作为蚀刻的阻碍层而发挥作用。
然后，去除与隔离部件81、82的俯视形状相对应的部分，并去除SiO2层，从而可以获得如图5(e)所示的形成有隔离部件81的基部811和隔离部件82的基部821的SiO2层100b。即，可以获得与驱动部件211一体形成的隔离部件81、82。由此，由于使用SOI基板，从而可以极其简单地将隔离部件81、82与驱动部件211一体形成。
然后，如图5(f)所示，在可动板221的上表面形成金属膜，并形成光反射部221a。作为这样的金属膜的形成方法，列举有真空蒸镀法、溅射(低温溅射)法、离子镀法等干式镀法、电镀法、非电解镀法等湿式镀法、喷镀法、金属箔的接合等。
接下来，如图5(g)所示，将在隔离部件81、82的下表面形成长条状的硬磁性体接合于驱动部件211。而且，通过使这样的硬磁性体磁化，获得永久磁铁61。由此，隔离部件81、82介于驱动部件211和永久磁铁61之间，从而形成空间83。
另一方面，通过对硅基板分别进行蚀刻来形成支承基板3及对置基板5(未图示)。作为这样的支承基板3及对置基板5的各个制作方法与上述的、由SOI基板100形成基体2等方法相同，所以省略对其的说明。此外，在对置基板5的上固定有线圈62。
最后，如图5(h)所示，通过接合将基体2、一体形成隔离部件81、82的SOI基板100、支承基板3、对置基板5进行接合，可以获得执行机构1。作为接合方法，并没有特别的限定，例如，可以使用粘接剂进行接合，也可以通过阳极接合而进行接合。
由于如上所述的执行机构1包括光反射部221a，所以，优选适用于例如激光打印机、条形码阅读器、激光共聚焦扫描显微镜、成像用显示器等图像形成装置所包括的光扫描器。此外，本发明的光扫描器是与上述执行机构相同的结构，所以省略其说明。
在此，根据图6，作为图像形成装置的一例，对将执行机构1用作成像用显示器的光扫描器的情况进行说明。此外，将屏幕S的长度方向称为“横向”，将与长度方向垂直的方向称为“纵向”。而且，转动中心轴X与屏幕S的横向平行，转动中心轴Y与屏幕S的纵向平行。
图像形成装置(投影器)9包括用于射出激光等光的光源装置91、多个分色镜92、92、92、以及执行机构1。
光源装置91包括照射出红光的红色光源装置911、照射出蓝光的蓝色光源装置912、照射出绿光的绿色光源装置913。
各分色镜92是一种光学元件，用于合成分别从红色光源装置911、蓝色光源装置912、绿色光源装置913照射出的光。
这样的投影器9根据来自未图示的主计算机的图像信息，在分色镜92中合成从光源装置91(红色光源装置911、蓝色光源装置912、绿色光源装置913)照射出的光，并通过执行机构1对该合成的光进行二维扫描，在屏幕S上形成彩色图像。
当进行二维扫描时，由于执行机构1的可动板221绕转动中心轴Y转动，所以沿屏幕S的横向扫描(主扫描)被光反射部221a反射的光。另一方面，由于执行机构1的可动板221绕转动中心轴X转动，所以沿屏幕S的纵向扫描(副扫描)被光反射部221a反射的光。
此外，在图6中，在通过执行机构1对被分色镜92合成的光进行二维扫描之后，通过固定镜M使该光反射，然后在屏幕S上形成图像，但是，也可以省略固定镜M，而将通过执行机构1进行二维扫描的光直接照射在屏幕S上。
以上，根据图示的实施例，对本发明的执行机构、光扫描器及图像形成装置进行了说明。但是本发明并不仅限于此。例如，在本发明的执行机构、光扫描器及图像形成装置中，可以将各部分的结构置换为可以发挥同样功能的任意结构，而且，也可以附加任意的结构。
而且，虽然在上述实施例中，执行机构相对于Y轴及X轴中的各轴大致形成对称形状，但是也可以不对称。
此外，虽然在上述实施例中，对使用形成长条状的永久磁铁的情况进行了说明，但是在俯视可动板的情况下，只要连接两极的线段相对于Y轴及X轴中的每个轴倾斜即可，对其形状并没有特别的限定。例如，在俯视可动板的情况下，也可以形成圆形，还可以形成正方形。而且，例如，也可以构成为：设置一对磁轭(yoke)，以便在连接该两极的线段方向上夹持永久磁铁，并通过该磁轭来引导磁通。
附图标记
1执行机构             2基体
21第一振动系统        221驱动部件
212、213第一轴部件    22第二振动系统
221可动板             221a光反射部
222、223第二轴部件    23支承部
3支承基板             5对置基板
6驱动单元             61永久磁铁
62线圈                63电压施加单元
631第一电压产生部     632第二电压产生部
633电压叠加部         633a加法器
7控制部               81、82隔离部件
811、821基部          812、822前端部
83空间                9图像形成装置(投影器)
91光源装置            911红色光源装置
912蓝色光源装置       913绿色光源装置
92分色镜              100SOI基板
100a、100c Si层       100b SiO2层
K固定镜               M1、M2抗蚀剂掩膜
S屏幕                 X、Y转动中心轴

Claims (12)

1.一种执行机构，其特征在于，包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承所述驱动部件，以便使所述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在所述驱动部件的内侧；以及一对第二轴部件，将所述可动板双支承于所述驱动部件，以便使所述可动板可绕与所述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于所述驱动部件；线圈，与所述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向所述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在所述驱动部件和所述永久磁铁之间，以便形成用于防止与所述可动板的干涉的空间，
其中，将所述永久磁铁设置成：在所述可动板的俯视图中，用于连接两极的线段相对于所述X轴及所述Y轴的每个轴倾斜，
所述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加所述第一交变电压和所述第二交变电压，所述电压施加单元通过向所述线圈施加由所述电压叠加部叠加的电压，以所述第一交变电压的频率使所述可动板绕所述X轴旋转、且以所述第二交变电压的频率使所述可动板绕所述Y轴旋转。
2.根据权利要求1所述的执行机构，其特征在于，
所述隔离部件与所述驱动部件一体形成。
3.根据权利要求2所述的执行机构，其特征在于，
所述驱动部件包括SOI基板的一个Si层，所述隔离部件包括所述SOI基板的SiO2层及另一个Si层中的至少SiO2层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的执行机构，其特征在于，设置一对所述隔离部件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的执行机构，其特征在于，
所述第二交变电压的频率等于所述第二振动系统的共振频率，所述第一交变电压的频率与所述第一振动系统的共振频率不同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的执行机构，其特征在于，
所述第二交变电压的频率大于所述第一交变电压的频率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的执行机构，其特征在于，
所述永久磁铁形成长条状，经过所述X轴和所述Y轴的交点，且沿着相对于所述X轴或者所述Y轴倾斜30～60度的线段设置所述永久磁铁。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的执行机构，其特征在于，
所述线圈被设置在所述永久磁铁的正下面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的执行机构，其特征在于，
在俯视所述可动板的情况下，所述线圈形成为包围所述驱动部件的外周。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的执行机构，其特征在于，
所述可动板包括在与所述永久磁铁相反的一侧的面上具有光反射性的光反射部。
11.一种光扫描器，其特征在于，包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承所述驱动部件，以便使所述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在所述驱动部件的内侧，包括具有光反射性的光反射部；以及一对第二轴部件，将所述可动板双支承于所述驱动部件，以便使所述可动板可绕与所述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于所述驱动部件；线圈，与所述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向所述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在所述驱动部件和所述永久磁铁之间，以便形成用于防止与所述可动板的干涉的空间，
其中，将所述永久磁铁设置成：在俯视所述可动板的情况下，用于连接两极的线段相对于所述X轴及所述Y轴的每个轴倾斜，
所述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加所述第一交变电压和所述第二交变电压，所述电压施加单元通过向所述线圈施加由所述电压叠加部叠加的电压，以所述第一交变电压的频率使所述可动板绕所述X轴旋转、且以所述第二交变电压的频率使所述可动板绕所述Y轴旋转，对由所述光反射部反射的光进行二维扫描。
12.一种包括光扫描器的图像形成装置，其特征在于，所述光扫描器包括：
第一振动系统，包括：框状的驱动部件；以及一对第一轴部件，用于双支承所述驱动部件，以便使所述驱动部件可绕X轴旋转；
第二振动系统，包括：可动板，设置在所述驱动部件的内侧，包括具有光反射性的光反射部；以及一对第二轴部件，将所述可动板双支承于所述驱动部件，以便使所述可动板可绕与所述X轴垂直的Y轴旋转；
驱动单元，包括：永久磁铁，设置于所述驱动部件；线圈，与所述永久磁铁相对地设置；以及电压施加单元，向所述线圈施加电压；以及
隔离部件，夹在所述驱动部件和所述永久磁铁之间，以便形成用于防止与所述可动板的干涉的空间，
其中，将所述永久磁铁设置成：在俯视所述可动板的情况下，用于连接两极的线段相对于所述X轴及所述Y轴的每个轴倾斜，
所述电压施加单元包括：电压产生部，用于产生频率互不相同的第一交变电压和第二交变电压；以及电压叠加部，用于叠加所述第一交变电压和所述第二交变电压，所述电压施加单元通过向所述线圈施加由所述电压叠加部叠加的电压，以所述第一交变电压的频率使所述可动板绕所述X轴旋转、且以所述第二交变电压的频率使所述可动板绕所述Y轴旋转，对由所述光反射部反射的光进行二维扫描。
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