JP2008216597A - アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 - Google Patents
アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低コスト化および小型化を図るとともに、駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、可動板をＸ軸およびＸ軸に直交するＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させる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１は、駆動部材２１１を備える第１の振動系２１と、可動板２２１を備える第２の振動系２２と、第１の接着剤層８１、８２を介して駆動部材２１１に固着された永久磁石６１と、永久磁石６１に対向するように設けられたコイル６２と、コイル６２に電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、駆動部材２１１に固着された第２の接着剤層７１、７２とを有し、電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とが重畳された電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させるように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】アクチュエータ１は、駆動部材２１１を備える第１の振動系２１と、可動板２２１を備える第２の振動系２２と、第１の接着剤層８１、８２を介して駆動部材２１１に固着された永久磁石６１と、永久磁石６１に対向するように設けられたコイル６２と、コイル６２に電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、駆動部材２１１に固着された第２の接着剤層７１、７２とを有し、電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とが重畳された電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させるように構成されている。
【選択図】図１
Description
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。
例えば、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、２次元的に光を走査する光スキャナが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の光スキャナは、枠状の外側可動板と、この外側可動板をＸ軸まわりに遥動（回動）可能に軸支する１対の第１のトーションバーと、外側可動板の内側に設けられた内側可動板と、この内側可動板をＸ軸に直交するＹ軸まわりに遥動可能に軸支する１対の第２のトーションバーとを備えるスキャナ本体と、外側可動板および内側可動板のそれぞれに設けられた１対の駆動コイルと、スキャナ本体を介して互いに対向するように設けられた１対の永久磁石とを有している。
しかし、このような光スキャナは、光スキャナ本体を介して互いに対向するように１対の永久磁石を設けているため、光スキャナの小型化を図ることが難しい。また、駆動コイルを外側可動板および内側可動板のそれぞれに１つずつ設けているため、低コスト化を図ることが難しい。
特許文献１の光スキャナは、枠状の外側可動板と、この外側可動板をＸ軸まわりに遥動（回動）可能に軸支する１対の第１のトーションバーと、外側可動板の内側に設けられた内側可動板と、この内側可動板をＸ軸に直交するＹ軸まわりに遥動可能に軸支する１対の第２のトーションバーとを備えるスキャナ本体と、外側可動板および内側可動板のそれぞれに設けられた１対の駆動コイルと、スキャナ本体を介して互いに対向するように設けられた１対の永久磁石とを有している。
しかし、このような光スキャナは、光スキャナ本体を介して互いに対向するように１対の永久磁石を設けているため、光スキャナの小型化を図ることが難しい。また、駆動コイルを外側可動板および内側可動板のそれぞれに１つずつ設けているため、低コスト化を図ることが難しい。
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図るとともに、駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、可動板をＸ軸およびＸ軸に直交するＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させる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。
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、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられた可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに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、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ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。
本発明のアクチュエータは、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられた可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに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、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ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。
本発明のアクチュエータでは、前記第１の接着剤層の接着剤および前記第２の接着剤層の接着剤は、それぞれ、硬化性樹脂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、前記第１の接着剤層によって、極めて強固に、前記駆動部材と前記永久磁石とを接着することができるとともに、前記第２の接着剤層を極めて強固に前記駆動部材に固着させることができる。
これにより、前記第１の接着剤層によって、極めて強固に、前記駆動部材と前記永久磁石とを接着することができるとともに、前記第２の接着剤層を極めて強固に前記駆動部材に固着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２の接着剤層は、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と反対側の面に固着されていることが好ましい。
これにより、簡単に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２の接着剤層は、複数設けられていることが好ましい。
これにより、効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
これにより、簡単に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２の接着剤層は、複数設けられていることが好ましい。
これにより、効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記永久磁石は、長手形状をなし、前記第１の接着剤層は、前記永久磁石の長手方向の両端部に１対設けられ、前記第２の接着剤層は、前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分を介して１対設けられていることが好ましい。
これにより、より確実に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
これにより、より確実に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分と、前記１対の第２の接着剤層を互いに結んだ線分との交点は、前記可動板の平面視にて、前記可動板の中央部に位置することが好ましい。
これにより、極めて効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分は、前記１対の第２の接着剤層を互いに結んだ線分に直交することが好ましい。
これにより、極めて効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
これにより、極めて効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分は、前記１対の第２の接着剤層を互いに結んだ線分に直交することが好ましい。
これにより、極めて効率的に、前記第１の接着剤層の収縮による前記駆動部材の撓みを相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記永久磁石は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を通り、かつ、前記Ｘ軸または前記Ｙ軸に対して３０〜６０度傾斜する線分に沿って設けられていることが好ましい。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しく、前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と異なっていることが好ましい。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
これにより、極めて円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２の電圧の周波数は、前記第１の電圧の周波数よりも大きいことが好ましい。
これにより、より確実かつより円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸まわりに前記第１の電圧の周波数で回動させつつ、前記Ｙ軸まわりに前記第２の電圧の周波数で回動させることができる。
これにより、より確実かつより円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸まわりに前記第１の電圧の周波数で回動させつつ、前記Ｙ軸まわりに前記第２の電圧の周波数で回動させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、前記永久磁石の直下に設けられていることが好ましい。
これにより、前記コイルから発生する磁界を効率的に前記永久磁石に作用させることができる。その結果、アクチュエータの省電力化および小型化を図ることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、前記可動板の平面視にて、前記駆動部材の外周を囲むように形成されていることが好ましい。
これにより、前記コイルと前記永久磁石との離間距離を極めて小さくすることができる。その結果、前記コイルから発生する磁界を効率的に前記永久磁石に作用させることができる。すなわち、アクチュエータの省電力化および小型化を図りつつ、前記可動板の回動角を大きくすることができる。
これにより、前記コイルから発生する磁界を効率的に前記永久磁石に作用させることができる。その結果、アクチュエータの省電力化および小型化を図ることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記コイルは、前記可動板の平面視にて、前記駆動部材の外周を囲むように形成されていることが好ましい。
これにより、前記コイルと前記永久磁石との離間距離を極めて小さくすることができる。その結果、前記コイルから発生する磁界を効率的に前記永久磁石に作用させることができる。すなわち、アクチュエータの省電力化および小型化を図りつつ、前記可動板の回動角を大きくすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記可動板は、前記永久磁石と反対側の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、アクチュエータを例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光学デバイスとして用いることができる。
これにより、アクチュエータを例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光学デバイスとして用いることができる。
本発明の光スキャナは、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成されていることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することのできる光スキャナを提供することができる。
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成されていることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することのできる光スキャナを提供することができる。
本発明の画像形成装置は、枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成された光スキャナを備えることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することの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。
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成された光スキャナを備えることを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、前記駆動部材の撓みを抑制し、円滑に、前記可動板を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸まわりに回動させ、２次元的に光を走査することの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。
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。
図１は、本発明のアクチュエータの好適な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中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータが備える第２の接着剤層を省略した場合の図１中Ｂ−Ｂ線断面図、図５は、図１に示すアクチュエータが備える駆動手段を示すブロック図、図６は、図５に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧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および図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
図１は、本発明のアクチュエータの好適な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中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータが備える第２の接着剤層を省略した場合の図１中Ｂ−Ｂ線断面図、図５は、図１に示すアクチュエータが備える駆動手段を示すブロック図、図６は、図５に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧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および図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
図１および図２に示すように、アクチュエータ１は、第１の振動系２１と第２の振動系２２とを備える基体２と、接合層４を介して基体２を支持する支持基板３と、支持基板３を介して基体２と対向する対向基板５と、第１の振動系２１および第２の振動系２２のそれぞれを駆動させる駆動手段６と、第１の振動系２１が備える駆動部材２１１の撓みを抑制する撓み抑制手段７とを備えている。
図１に示すように、基体２は、枠状の支持部２３と、支持部２３に支持された第１の振動系２１と、第１の振動系２１に支持された第２の振動系２２とを備えている。
図１に示すように、基体２は、枠状の支持部２３と、支持部２３に支持された第１の振動系２１と、第１の振動系２１に支持された第２の振動系２２とを備えている。
第１の振動系２１は、支持部２３の内側に設けられた枠状の駆動部材２１１と、駆動部材２１１を支持部２３に両持ち支持する１対の第１の軸部材２１２、２１３とで構成されている。また、第２の振動系２２は、枠状の駆動部材２１１の内側に設けられた可動板２２１と、可動板２２１を駆動部材２１１に両持ち支持する１対の第２の軸部材２２２、２２３とで構成されている。
すなわち、基体２は、可動板２２１と、１対の第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、１対の第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とで構成されている。
すなわち、基体２は、可動板２２１と、１対の第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、１対の第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とで構成されている。
駆動部材２１１は、図１の平面視（すなわち、可動板２２１の平面視）にて、円環状をなしている。ただし、駆動部材２１１の形状は、枠状をなしていれば、特に限定されない。駆動部材２１１の下面には、後述する１対の第１の接着剤層８１、８２を介して永久磁石６１が接合されている。一方、駆動部材２１１の上面には、撓み抑制手段７として、後述する１対の第２の接着剤層７１、７２が固着されている。このような駆動部材２１１は、１対の第１の軸部材２１２、２１３によって、支持部２３に両持ち支持されている。
第１の軸部材２１２、２１３のそれぞれは、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第１の軸部材２１２、２１３のそれぞれは、駆動部材２１１を支持部２３に対して回動可能とするように、駆動部材２１１と支持部２３とを連結している。このような第１の軸部材２１２、２１３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、駆動部材２１１が支持部２３に対して回動するように構成されている。
駆動部材２１１の内側に形成された可動板２２１は、その平面視にて、円状をなしている。ただし、可動板２２１の形状としては、駆動部材２１１の内側に形成することができれば、特に限定されない。この可動板２２１の上面には、光反射性を有する光反射部２２１ａが形成されている。このような可動板２２１は、１対の第２の軸部材２２２、２２３によって駆動部材２１１に両持ち支持されている。
第２の軸部材２２２、２２３のそれぞれは、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第２の軸部材２２２、２２３のそれぞれは、可動板２２１を駆動部材２１１に対して回動可能とするように、可動板２２１と駆動部材２１１とを連結している。このような第２の軸部材２２２、２２３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Ｙ」という）を中心として、可動板２２１が駆動部材２１１に対して回動するように構成されている。
なお、図１に示すように、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとは、互いに直交する軸である。すなわち、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとのなす角は、９０度である。また、駆動部材２１１の中心および可動板２２１の中心は、それぞれ、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとの交点上に位置している。
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２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３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。
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２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３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。
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２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３とを形成したものであってもよい。その際、可動板２２１と、第２の軸部材２２２、２２３と、駆動部材２１１と、第１の軸部材２１２、２１３と、支持部２３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。
図２に示すように、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。支持基板３は、可動板２２１の平面視にて、支持部２３とほぼ同一形状をなしている（すなわち、枠状をなしている）。ただし、支持基板３の形状については、基体２を支持することができれば、特に限定されない。また、支持部２３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。
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。
図２および図３に示すように、支持基板３を介して、基体２と対向するように板状の対向基板５が設けられている。このような対向基板５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。
対向基板５の上面には、永久磁石６１に磁界を作用させるためのコイル６２が設けられている。このコイル６２は、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。このような永久磁石６１と、コイル６２と、電圧印加手段６３とで可動板２２１を回動させる駆動手段６を構成している。
対向基板５の上面には、永久磁石６１に磁界を作用させるためのコイル６２が設けられている。このコイル６２は、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。このような永久磁石６１と、コイル６２と、電圧印加手段６３とで可動板２２１を回動させる駆動手段６を構成している。
図２に示すように、永久磁石６１は、長手形状をなしている。そして、永久磁石６１は、駆動部材２１１の下面に、１対の第１の接着剤層８１、８２を介して接合されている。つまり、永久磁石６１は、可動板２２１の反射部２２１ａと反対の面側に設けられている。これにより、光反射部２２１ａでの光走査が永久磁石６１によって阻害されてしまうことを確実に防止することができる。
永久磁石６１は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘと回動中心軸Ｙとの交点（以下、この交点を「交点Ｇ」ともいう）を通り、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜した線分（以下、この線分を「線分Ｊ」ともいう）に沿って設けられている。
このような永久磁石６１は、その長手方向の交点Ｇに対して一方の側がＳ極、他方の側がＮ極となっている。つまり、図１の平面視にて、永久磁石６１のＳ極とＮ極とを結ぶ線分が、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜している。なお、図２では、説明の便宜上、永久磁石６１の長手方向の紙面左側をＳ極とし、紙面右側をＮ極としたものについて図示しているが、この逆であってもよい。
このような永久磁石６１は、その長手方向の交点Ｇに対して一方の側がＳ極、他方の側がＮ極となっている。つまり、図１の平面視にて、永久磁石６１のＳ極とＮ極とを結ぶ線分が、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜している。なお、図２では、説明の便宜上、永久磁石６１の長手方向の紙面左側をＳ極とし、紙面右側をＮ極としたものについて図示しているが、この逆であってもよい。
このような線分Ｊの回動中心軸Ｘに対する傾斜角θは、３０〜６０度であるのが好ましく、４０〜５０度であるのがより好ましく、ほぼ４５度であるのがさらに好ましい。これにより、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに、可動板２２１を極めて円滑に回動させることができる。これに対し、傾斜角θが前記下限値未満であると、コイル６２に印加する電圧の強さなどによっては、円滑に、可動板２２１をＸ軸まわりに回動させることができない場合がある。一方、傾斜角θが前記上限値を超えると、コイル６２に印加する電圧の強さなどによっては、円滑に、可動板２２１をＹ軸まわりに回動させることができない場合がある。本実施形態では、線分Ｊは、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して４５度傾斜している。
また、図２に示すように、永久磁石６１の可動板２２１側の面には、凹部６１１が形成されている。この凹部６１１は、永久磁石６１と可動板２２１との接触を防止するための逃げ部である。このような凹部（逃げ部）６１１を形成することで、可動板２２１の回動中心軸Ｙまわりの回動を円滑に行うことができる。また、逃げ部を凹部６１１とすることで、極めて簡単に、永久磁石６１と可動板２２１との接触を防止することができる。だだし、逃げ部としては、可動板２２１と永久磁石６１との接触を防止することのできる空間を形成することができれば、特に限定されない。例えば、可動板２２１と永久磁石６１との接触を防止する空間を形成可能なスペーサを介して駆動部材２１１と永久磁石６１とを接合した場合や、第１の接着剤層８１、８２が可動板２２１と永久磁石６１との接触を防止する空間を形成可能な程度の厚さを有する場合などには、このような凹部６１１を形成しなくてもよい。
このような永久磁石６１としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。なお、このような硬磁性体を着磁してから駆動部材２１１の下面に設けてもよいし、硬磁性体を駆動部材２１１の下面に設けてから着磁してもよい。
次に、永久磁石６１と駆動部材２１１とを接合する１対の第１の接着剤層８１、８２について説明する。
図２に示すように、第１の接着剤層８１は、永久磁石６１の長手方向の左側の端部と駆動部材２１１との間に介在している。また、第１の接着剤層８２は、永久磁石６１の長手方向の右側の端部と駆動部材２１１との間に介在している。このことから、第１の接着剤層８１と第１の接着剤層８２とを結んだ線分は、線分Ｊと一致していると言える。
図２に示すように、第１の接着剤層８１は、永久磁石６１の長手方向の左側の端部と駆動部材２１１との間に介在している。また、第１の接着剤層８２は、永久磁石６１の長手方向の右側の端部と駆動部材２１１との間に介在している。このことから、第１の接着剤層８１と第１の接着剤層８２とを結んだ線分は、線分Ｊと一致していると言える。
第１の接着剤層８１、８２のそれぞれは、接着剤で構成されている。これにより、駆動部材２１１と永久磁石６１とを強固に接合（接着）することができる。このような接着剤の主材料としては、駆動部材２１１と永久磁石６１とを接合することができれば、特に限定されないが、硬化性樹脂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、より強固に駆動部材２１１と永久磁石６１とを接合することができる。
このような硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などが挙げられる。
このような硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても良い。これらの中でもエポキシ樹脂が特に好ましい。これにより、耐熱性および接着特性をより向上させることができる。
紫外線硬化性樹脂としては、例えば、アクリル系化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂、ウレタンアクリレートオリゴマーまたはポリエステルウレタンアクリレートオリゴマーを主成分とする紫外線硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルフェノール系樹脂の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
電子線硬化性樹脂としては、例えば、電子線硬化性アクリル樹脂、電子線硬化性ウレタンアクリレート、電子線硬化性ポリエステルアクリレート、電子線硬化性ウレタン樹脂、電子線硬化性エポキシアクリレート樹脂、カチオン硬化型樹脂等が挙げられる。
電子線硬化性樹脂としては、例えば、電子線硬化性アクリル樹脂、電子線硬化性ウレタンアクリレート、電子線硬化性ポリエステルアクリレート、電子線硬化性ウレタン樹脂、電子線硬化性エポキシアクリレート樹脂、カチオン硬化型樹脂等が挙げられる。
以上説明したような第１の接着剤層８１、８２は、接着剤の硬化に伴って収縮する性質を有している。そして、このような第１の接着剤層８１、８２の収縮によって、駆動部材２１１が撓んでしまう。具体的には、図４に示すように、駆動部材２１１のうちの、交点Ｇを通り、線分Ｊと直交する線分上に位置する部分が頂部となるように上方向へ湾曲してしまう。
そこで、本発明のアクチュエータにあっては、このような第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みを相殺または抑制する歪み抑制手段７を有している。歪み抑制手段７は、駆動部材２１１に固着された１対の第２の接着剤層７１、７２を備えている。
図１または図３に示すように、第２の接着剤層７１、７２は、駆動部材２１１の上面に固着されている。すなわち、第２の接着剤層７１、７２は、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１、８２と反対側の面に固着されている。
図１または図３に示すように、第２の接着剤層７１、７２は、駆動部材２１１の上面に固着されている。すなわち、第２の接着剤層７１、７２は、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１、８２と反対側の面に固着されている。
また、１対の第２の接着剤層７１、７２は、図１の平面視にて、線分Ｊを介して互いに対向するように設けられている。また、１対の第２の接着剤層７１、７２を互いに結ぶ線分と線分Ｊとの交点は、交点Ｇ上に位置している。つまり、１対の第２の接着剤層７１、７２の結ぶ線分と線分Ｊとの交点は、図１の平面視にて、可動板２２１の中央部に位置している。さらに、１対の第２の接着剤層７１、７２を互いに結ぶ線分は、図１の平面視にて、線分Ｊに直交している。このような部位に１対の第２の接着剤層７１、７２を固着させることで、図１の平面視にて、駆動部材２１１の重心を交点Ｇ上に保つことができる。
第２の接着剤層７１、７２は、それぞれ接着剤で構成されている。このような接着剤の主材料としては、駆動部材２１１に固着することができれば、特に限定されないが、硬化性樹脂を用いることが好ましい。これにより、第２の接着剤層７１、７２を駆動部材２１１上に強固に固着させることができる。このような硬化性樹脂としては、前述した第１の接着剤層８１、８２を構成する接着剤の主材料として挙げたものと同様であるため、その説明を省略する。
第２の接着剤層７１、７２を構成する接着剤は、第１の接着剤層８１、８２を構成する接着剤と同種の接着剤で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１の製造の簡易化および低コスト化を図ることができる。
このような第２の接着剤層７１、７２は、第１の接着剤層８１、８２と同様に、接着剤の硬化により収縮する性質を有している。そして、このような第２の接着剤層７１、７２を収縮させることで、駆動部材２１１の第２の接着剤層７１付近および第２の接着剤層７２付近のそれぞれを下方向へ撓ませることができる。その結果、第２の接着剤層７１、７２の収縮による駆動部材２１１の撓みと、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みとを相殺させることができる。つまり、駆動部材２１１の撓みを抑制することができる。
このような第２の接着剤層７１、７２は、第１の接着剤層８１、８２と同様に、接着剤の硬化により収縮する性質を有している。そして、このような第２の接着剤層７１、７２を収縮させることで、駆動部材２１１の第２の接着剤層７１付近および第２の接着剤層７２付近のそれぞれを下方向へ撓ませることができる。その結果、第２の接着剤層７１、７２の収縮による駆動部材２１１の撓みと、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みとを相殺させることができる。つまり、駆動部材２１１の撓みを抑制することができる。
また、第１の接着剤層８１、８２のそれぞれの面積（駆動部材２１１と接着している部分の面記）の合計面積をＳ１とし、第２の接着剤層７１、７２のそれぞれの面積（駆動部材２１１と接着している部分の面記）の合計面積をＳ２としたとき、Ｓ２／Ｓ１が、０．７〜１．３の関係を満たすことが好ましく、０．８〜１．２の関係を満たすことがより好ましく、０．９〜１．１の関係を満たすことがさらに好ましい。これにより、より確実に、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みを相殺することができる。
特に、本実施形態では、１対の第２の接着剤層７１、７２を駆動部材２１１の第１の接着剤層８１、８２と反対側の面に固着している。そのため、簡単に、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みを相殺することができる。
また、本実施形態では、１対の第２の接着剤層７１、７２が線分Ｊを介して互いに対向するように設けられている。これにより、駆動部材２１１の線分Ｊによって分割される２つの部分の両方の部分にて、駆動部材２１１を下方向へ撓ませることができる。これにより、より確実に、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みを相殺することができる。
また、本実施形態では、１対の第２の接着剤層７１、７２が線分Ｊを介して互いに対向するように設けられている。これにより、駆動部材２１１の線分Ｊによって分割される２つの部分の両方の部分にて、駆動部材２１１を下方向へ撓ませることができる。これにより、より確実に、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みを相殺することができる。
また、本実施形態では、１対の第２の接着剤層７１、７２を互いに結ぶ線分と線分Ｊとが直交し、かつ、１対の第２の接着剤層７１、７２を互いに結ぶ線分と線分Ｊとの交点が交点Ｇ上に位置するように、１対の第２の接着剤層７１、７２が固着されている。ここで、１対の第２の接着剤層７１、７２が固着されている部位は、前述したように（すなわち、図７に示すように）、第２の接着剤層７１、７２が固着されていない場合、第１の接着剤層８１、８２の収縮による撓みが大きくなる部位である。したがって、このような部位に、第２の接着剤層７１、７２を固着することで、極めて効率的に、第２の接着剤層７１、７２の収縮による駆動部材２１１の撓みと、第１の接着剤層８１、８２の収縮による駆動部材２１１の撓みとを相殺させることができる。
永久磁石６１の直下には、コイル６２が設けられている。これにより、コイル６２から発生する磁界を効率的に永久磁石６１に作用させることができる。その結果、アクチュエータ１の省電力化および小型化を図ることができる。
また、コイル６２は、図１に示すように、図１の平面視にて、駆動部材２１１の外周を囲むように形成されている。これにより、アクチュエータ１の駆動の際、駆動部材２１１とコイル６２との接触を防止することができる。その結果、コイル６２と永久磁石６１との離間距離を極めて小さくすることができ、コイル６２から発生する磁界を極めて効率的に永久磁石６１に作用させることができる。すなわち、アクチュエータ１の省電力化および小型化を図ることができる。なお、このようなコイル６２は、磁心に巻き付けられていてもよい。
以上のようなコイル６２は、図２に示すように、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。そして、電圧印加手段６３によりコイル６２に電圧が印加されることで、コイル６２から回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に直交する軸方向の磁束を有する磁界が発生する。
また、コイル６２は、図１に示すように、図１の平面視にて、駆動部材２１１の外周を囲むように形成されている。これにより、アクチュエータ１の駆動の際、駆動部材２１１とコイル６２との接触を防止することができる。その結果、コイル６２と永久磁石６１との離間距離を極めて小さくすることができ、コイル６２から発生する磁界を極めて効率的に永久磁石６１に作用させることができる。すなわち、アクチュエータ１の省電力化および小型化を図ることができる。なお、このようなコイル６２は、磁心に巻き付けられていてもよい。
以上のようなコイル６２は、図２に示すように、電圧印加手段６３と電気的に接続されている。そして、電圧印加手段６３によりコイル６２に電圧が印加されることで、コイル６２から回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に直交する軸方向の磁束を有する磁界が発生する。
電圧印加手段６３は、図３に示すように、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部６３１と、可動板２２１を回動中心軸Ｙまわりに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部６３２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳し、その電圧をコイル６２に印加する電圧重畳部６３３とを備えている。
第１の電圧発生部６３１は、図６（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（垂直走査用電圧）を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、鋸波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。ここで、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。
第１の電圧Ｖ１は、鋸波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。ここで、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。
本実施形態では、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、駆動部材２１１と１対の第１の軸部材２１２、２１３とで構成された第１の振動系２１のねじり共振周波数とは異なる周波数となるように調整されている。
一方、第２の電圧発生部６３２は、図６（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（水平走査用電圧）を発生させるものである。
一方、第２の電圧発生部６３２は、図６（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（水平走査用電圧）を発生させるものである。
第２の電圧Ｖ２は、正弦波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ１は効果的に光を主走査することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数（１／Ｔ２）は、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも大きいのが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも短いのが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数（１／Ｔ２）は、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも大きいのが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも短いのが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数と異なり、かつ、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を１０〜４０ｋＨｚとし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を６０Ｈｚ程度とすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。ただし、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数および第２の電圧Ｖ２の周波数のそれぞれの値、または、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動板２２１と１対の第２の軸部材２２２、２２３とで構成された第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しくなるように調整されている。つまり、第２の振動系２２は、そのねじり共振周波数が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動板２２１の回動中心軸Ｙまわりの回動角を大きくすることができる。
また、第１の振動系２１の共振周波数をｆ１とし、第２の振動系２２の共振周波数をｆ２としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＞ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ２≧１０ｆ１の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
以上のような第１の電圧発生部６３１および第２の電圧発生部６３２は、それぞれ、制御部Ｃに接続され、この制御部Ｃからの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部６３１および第２の電圧発生部６３２には、電圧重畳部６３３が接続されている。
この電圧重畳部６３３は、コイル６２に電圧を印加するための加算器６３３ａを備えている。加算器６３３ａは、第１の電圧発生部６３１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部６３２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル６２に印加するようになっている。
この電圧重畳部６３３は、コイル６２に電圧を印加するための加算器６３３ａを備えている。加算器６３３ａは、第１の電圧発生部６３１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部６３２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル６２に印加するようになっている。
以上のような構成のアクチュエータ１は、次のようにして駆動する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系２１のねじり共振周波数と異なる値に設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しく、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも大きくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が６０Ｈｚで、第２の電圧Ｖ２の周波数が１５ｋＨｚ）。
例えば、図６（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図６（ｂ）に示すような電圧Ｖ２とを電圧重畳部６３３にて重畳し、重畳した電圧をコイル６２に印加する。
すると、第１の電圧Ｖ１によって、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２に引き付けようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２から離間させようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
すると、第１の電圧Ｖ１によって、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２に引き付けようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２から離間させようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
ここで、図１の平面視にて、駆動部材２１１の回動中心軸Ｘに対して一方側に第１の接着剤層８１が位置し、他方側に第１の接着剤層８２が位置している。言い換えれば、１対の第１の接着剤層８１、８２は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｘを挟むようにして設けられている。そのため、前述したような磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、第１の軸部材２１２、２１３を捩れ変形させつつ、駆動部材２１１が可動板２２１とともに、第１の電圧Ｖ１の周波数で回動中心軸Ｘまわりに回動する。
なお、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第２の電圧Ｖ２の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第１の振動系２１の共振周波数は、第２の振動系２２の共振周波数よりも低く設計されている（例えば、第２の振動系２２の共振周波数の１／１０以下）。つまり、第１の振動系２１は、第２の振動系２２よりも振動しやすいように設計されているため、第１の電圧Ｖ１によって回動中心軸Ｘまわりに回動する。すなわち、第２の電圧Ｖ２によって、駆動部材２１１が回動中心軸Ｘまわりに回動してしまうことを防止することができる。
一方、第２の電圧Ｖ２によって、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２に引き付けようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、駆動部材２１１の第１の接着剤層８１付近をコイル６２から離間させようとするとともに、駆動部材２１１の第１の接着剤層８２付近をコイル６２に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
ここで、図１の平面視にて、駆動部材２１１の回動中心軸Ｙに対して一方側に第１の接着剤層８１が位置し、他方側に第１の接着剤層８２が位置している。言い換えれば、１対の第１の接着剤層８１、８２は、図１の平面視にて、回動中心軸Ｙを挟むようにして設けられている。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、第２の軸部材２２２、２２３を捩れ変形させつつ、可動板２２１が第２の電圧Ｖ２の周波数で回動中心軸Ｙまわりに回動する。
なお、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系２２のねじり共振周波数と等しい。そのため、第２の電圧Ｖ２によって、支配的に、可動板２２１を回動中心軸Ｙまわりに回動させることができる。つまり、第１の電圧Ｖ１によって、可動板２２１が回動中心軸Ｙまわりに回動してしまうことを防止することができる。
以上より、アクチュエータ１にあっては、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧のＶ２の周波数で回動させることができる。これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、駆動部材２１１の撓みを防止し、円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
以上より、アクチュエータ１にあっては、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル６２に印加することで、可動板２２１を回動中心軸Ｘまわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｙまわりに第２の電圧のＶ２の周波数で回動させることができる。これにより、低コスト化および小型化を図るとともに、駆動部材２１１の撓みを防止し、円滑に、可動板２２１を回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
特に、駆動源となる永久磁石とコイルのそれぞれの数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。
また、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２を適宜変更することで、基体２や永久磁石６１の設計を変更することなく、所望の振動特性を得ることができる。
また、アクチュエータ１は、駆動部材２１１に永久磁石６１を設け、永久磁石６１に対向するように対向基板５上にコイル６２を設けている。つまり、第１の振動系２１上には発熱体であるコイル６２が設けられていない。そのため、通電によってコイル６２から発生する熱による基体２の熱膨張を抑制することができる。その結果、アクチュエータ１は、長時間の連続使用であっても、所望の振動特性を発揮することができる。
また、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２を適宜変更することで、基体２や永久磁石６１の設計を変更することなく、所望の振動特性を得ることができる。
また、アクチュエータ１は、駆動部材２１１に永久磁石６１を設け、永久磁石６１に対向するように対向基板５上にコイル６２を設けている。つまり、第１の振動系２１上には発熱体であるコイル６２が設けられていない。そのため、通電によってコイル６２から発生する熱による基体２の熱膨張を抑制することができる。その結果、アクチュエータ１は、長時間の連続使用であっても、所望の振動特性を発揮することができる。
以上説明したようなアクチュエータ１は、光反射部２２１ａを備えているため、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光スキャナに好適に適用することができる。なお、本発明の光スキャナは、前述したアクチュエータと同様の構成であるため、その説明を省略する。
ここで、図７に基づき、画像形成装置の一例として、アクチュエータ１をイメージング用ディスプレイの光スキャナとして用いた場合を説明する。なお、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。また、回動中心軸ＸがスクリーンＳの横方向と平行であり、回動中心軸ＹがスクリーンＳの縦方向と平行である。
画像形成装置（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、複数のダイクロイックミラー９２、９２、９２と、アクチュエータ１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。
各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。
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。
各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。
このようなプロジェクタ９は、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、高原装置９１（赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３）から照出された光を複数のダイクロイックミラー９２、９２、９２で合成し、この合成された光がアクチュエータ１によって２次元走査され、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。
２次元走査の際、アクチュエータ１の可動板２２１の、回動中心軸Ｙまわりの回動により光反射部２２１ａで反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、アクチュエータ１の可動板２２１の、回動中心軸Ｘまわりの回動により光反射部２２１ａで反射した光がスクリーンＳの縦走行に走査（副走査）される。
なお、図７中では、ダイクロイックミラー９２で合成された光を一端、固定ミラーＭにて反射させてからアクチュエータ１による２次元走査を行っているが、反射ミラーＭを省略し、ダイクロイックミラー９２で合成された光を直接アクチュエータ１にて２次元走査させてもよい。
なお、図７中では、ダイクロイックミラー９２で合成された光を一端、固定ミラーＭにて反射させてからアクチュエータ１による２次元走査を行っているが、反射ミラーＭを省略し、ダイクロイックミラー９２で合成された光を直接アクチュエータ１にて２次元走査させてもよい。
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、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対しほぼ対称な形状をなしているが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、長手形状をなす永久磁石を用いたものについて説明したが、可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられていれば、その形状は特に限定されず、例えば、可動板の平面視して、円形をなしていてもよいし、正方形状をなしていてもよい。また、例えば、永久磁石をその両極を結ぶ線分方向にて狭持するように、１対のヨークを設け、このヨークによって磁束を導くように構成してもよい。
また、前述した実施形態では、長手形状をなす永久磁石を用いたものについて説明したが、可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられていれば、その形状は特に限定されず、例えば、可動板の平面視して、円形をなしていてもよいし、正方形状をなしていてもよい。また、例えば、永久磁石をその両極を結ぶ線分方向にて狭持するように、１対のヨークを設け、このヨークによって磁束を導くように構成してもよい。
また、前述した実施形態では、第１の接着剤層が１対設けられているものについて説明したが、永久磁石と駆動部材とを接合することができれば、その数は、特に限定されない。例えば、１つであってもよいし、３以上の複数であってもよい。
また、前述した実施形態では、第２の接着剤層が１対設けられているものについて説明したが、第１の接着剤層の収縮によって生じる駆動部材の撓みを相殺することができれば、その数は、特に限定されない。例えば、１つでもよいし、３以上の複数であってもよい。
また、前述した実施形態では、第２の接着剤層が１対設けられているものについて説明したが、第１の接着剤層の収縮によって生じる駆動部材の撓みを相殺することができれば、その数は、特に限定されない。例えば、１つでもよいし、３以上の複数であってもよい。
また、前述した実施形態では、１対の第１の接着剤層を結ぶ線分と、１対の第２の接着剤層を結ぶ線分とが直交し、かつ、その交点が、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙの交点と一致するものについて説明したが、駆動部材２１１の撓みを相殺することができれば、第２の接着剤層の配置は、特に限定されない。すなわち、１対の第１の接着剤層を結ぶ線分と、１対の第２の接着剤層を結ぶ線分とが直交していなくてもよいし、その交点が回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙの交点と一致していなくてもよい。
１‥‥‥アクチュエータ ２‥‥‥基体 ２１‥‥‥第１の振動系 ２１１‥‥‥駆動部材 ２１２、２１３‥‥‥第１の軸部材 ２２‥‥‥第２の振動系 ２２１‥‥‥可動板 ２２１ａ‥‥‥可動板 ２２２、２２３‥‥‥第２の軸部材 ２３‥‥‥支持部 ３‥‥‥支持基板 ４‥‥‥接合層 ５‥‥‥対向基板 ６‥‥‥駆動手段 ６１‥‥‥永久磁石 ６２‥‥‥コイル ６３‥‥‥電圧印加手段 ６３１‥‥‥第１の電圧発生部 ６３２‥‥‥第２の電圧発生部 ６３３‥‥‥電圧重畳部 ６３３ａ‥‥‥加算器 ７‥‥‥撓み抑制手段 ７１、７２‥‥‥第２の接着剤層 ８１、８２‥‥‥第１の接着剤層 ９‥‥‥画像形成装置（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 Ｃ‥‥‥制御部 Ｍ‥‥‥固定ミラー Ｓ‥‥‥スクリーン Ｘ、Ｙ‥‥‥回動中心軸
Claims (15)
- 枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられた可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに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。 - 前記第１の接着剤層の接着剤および前記第２の接着剤層の接着剤は、それぞれ、硬化性樹脂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。
- 前記第２の接着剤層は、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と反対側の面に固着されている請求項１または２に記載のアクチュエータ。
- 前記第２の接着剤層は、複数設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記永久磁石は、長手形状をなし、前記第１の接着剤層は、前記永久磁石の長手方向の両端部に１対設けられ、前記第２の接着剤層は、前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分を介して１対設けられている請求項４に記載のアクチュエータ。
- 前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分と、前記１対の第２の接着剤層を互いに結んだ線分との交点は、前記可動板の平面視にて、前記可動板の中央部に位置する請求項５に記載のアクチュエータ。
- 前記１対の第１の接着剤層を互いに結んだ線分は、前記１対の第２の接着剤層を互いに結んだ線分に直交する請求項５または６に記載のアクチュエータ。
- 前記永久磁石は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を通り、かつ、前記Ｘ軸または前記Ｙ軸に対して３０〜６０度傾斜する線分に沿って設けられている請求項５ないし７のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記第２の電圧の周波数が前記第２の振動系の共振周波数と等しく、前記第１の電圧の周波数が前記第１の振動系の共振周波数と異なっている請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記第２の電圧の周波数は、前記第１の電圧の周波数よりも大きい請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記コイルは、前記永久磁石の直下に設けられている請求項１ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記コイルは、前記可動板の平面視にて、前記駆動部材の外周を囲むように形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記可動板は、前記永久磁石と反対側の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１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成されていることを特徴とする光スキャナ。 - 枠状の駆動部材と、前記駆動部材をＸ軸まわりに回動可能とするように、前記駆動部材を両持ち支持する１対の第１の軸部材とで構成された第１の振動系と、
前記駆動部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、前記可動板を前記Ｘ軸に直交するＹ軸まわりに回動可能とするように、前記可動板を前記駆動部材に両持ち支持する１対の第２の軸部材とで構成された第２の振動系と、
接着剤で構成された第１の接着剤層を介して前記駆動部材に固着された永久磁石と、該永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える駆動手段と、
前記接着剤の硬化に伴う前記接着剤層の収縮によって生じる前記駆動部材の撓みを相殺または抑制する撓み抑制手段として、前記駆動部材の前記第１の接着剤層と異なる部位に固着された第２の接着剤層とを有し、
前記永久磁石は、前記可動板の平面視にて、両極を結ぶ線分が前記Ｘ軸および前記Ｙ軸のそれぞれの軸に対して傾斜するように設けられ、
前記電圧印加手段は、互いに周波数の異なる第１の交番電圧と第２の交番電圧とを発生させる電圧発生部と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第１の電圧の周波数で前記Ｘ軸まわりに回動させつつ、前記第２の電圧の周波数で前記Ｙ軸まわりに回動させ、前記光反射部で反射した光を２次元的に走査するように構成された光スキャナを備えることを特徴とする画像形成装置。
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| WO2013121774A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | 日本電気株式会社 | 光走査素子および画像表示装置 |
| US9759908B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-09-12 | Seiko Epson Corporation | Optical scanner, image display device, head mount display, and heads-up display |
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