JP2009122304A - アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動板の撓みを抑制し、所望の回動特性を発揮す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、可動板２１と、可動板２１を回動可能に支持する支持部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とを有し、１対の連結部２３、２４を捩り変形させつつ可動板２１を回動させるよう構成されている。さらに、アクチュエータ１は、可動板２１の回動により発生する慣性力を相殺して可動板２１の撓みを抑制する撓み抑制手段５を有している。
【選択図】図２

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（光偏向器）として、特許文献１に示すような光スキャナが知られている。
特許文献１の光スキャナは、鏡面部が設けられた走査ミラーと、この走査ミラーを回動可能に支持する支持部材とを有している。また、走査ミラーの下面には、薄膜状の永久磁石が設けられていて、この永久磁石と対向するようにコイルが配置されている。
このような光スキャナは、コイルに交流電圧を印加することにより発生する磁界を永久磁石に作用させることで、支持部材を捩り変形させつつ、走査ミラーを回動させるよう構成されている。

しかし、このような光スキャナは、走査ミラーの回動中、走査ミラーが慣性力によってその厚さ方向に撓んでしまう。このような撓みによって、走査ミラーに不本意な振動が発生してしまい、これにより、特許文献１の光スキャナでは、所望の回動特性を発揮することが難しい。また、鏡面部が走査ミラーとともに撓んでしまうため、特許文献１の光スキャナでは、鏡面部で反射した光を対象物の所望の位置に走査することが難しい。

特開平９−２４３９４２号公報

本発明の目的は、可動板の撓みを抑制し、所望の回動特性を発揮す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、可動板と、
前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動させる駆動手段と、
前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ前記可動板を回動させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、可動板の撓みを抑制でき、アクチュエータは、所望の回動特性を発揮することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記撓み抑制手段は、前記可動板の該可動板の回動中心軸から離間し、互いに異なる複数の位置に、それぞれ、その撓みと反対方向の力を付与するよう構成されていることが好ましい。
これにより、可動板の撓みを効果的に相殺することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記撓み抑制手段は、前記可動板に設けられ、前記可動板の回動中心軸と略平行な線分に沿って延在する複数の配線と、前記複数の配線にそれぞれ独立して電圧を印加する電圧印加手段と、前記可動板の平面視にて、前記可動板付近に、前記可動板の回動中心軸に対して略直交する方向の磁界を発生させる磁界発生手段とを有し、前記電圧印加手段によって前記複数の配線にそれぞれ電圧を印加し、前記磁界の作用により前記各配線に、前記可動板の慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するような力を発生させることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、可動板の撓みを相殺するような力を発生させることができ、効果的に可動板の撓みを抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記複数の配線は、前記可動板の回動中心軸に対して一方側と他方側とに分かれるように設けられていて、前記電圧印加手段は、前記可動板の前記一方側と前記他方側とで反対向きの前記力が発生するように、前記複数の配線にそれぞれ電圧を印加することが好ましい。
これにより、可動板の回動中心軸に対して一方側と他方側とで、反対方向の力を付与することができ、比較的簡単に、可動板の撓みを抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記一方側に設けられた配線と前記他方側に設けられた配線とに、それぞれ、１８０°位相のずれた交番電圧を印加するよう構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、可動板の回動中心軸に対して一方側と他方側とに、それぞれ反対方向の力を付与することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記可動板の回動と同期的に前記交番電圧を印加することが好ましい。
これにより、可動板の撓みを効果的に抑制することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記交番電圧のピークは、前記可動板の回動のピークとほぼ一致していることが好ましい。
これにより、撓みを抑制するための力を、可動板の撓みが大きくなるにつれて強くすることができ、よって、可動板の撓みをより効果的に抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記複数の配線のうちの少なくとも１つは、前記可動板の回動中心軸と該回動中心軸から遠位に位置する縁部との中間付近に位置する中間部配線であることが好ましい。
可動板の回動中心軸と該回動中心軸から遠位に位置する縁部との中間付近が最も撓みの大きい部分であるため、この位置に中間部配線を設け、この中間部配線にローレンツ力を発生させることで、より効果的に可動板の撓みを抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記複数の配線には、前記中間部配線よりも前記回動中心軸側に設けられた回動中心軸側配線および前記中間部配線よりも前記縁部側に設けられた縁部側配線が含まれていることが好ましい。
これにより、可動板に配線を均一的に設けることができ、よって、可動板の全域に均一的に力を付与することができるため、可動板の撓みを効果的に抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記中間部配線に対して、前記回動中心軸側配線と前記縁部側配線よりも大きい電圧を印加することが好ましい。
中間部配線付近の撓みが最も大きいため、中間部配線で発生する力を遠位端側配線および回動中心軸側配線で発生する力よりも大きくすることにより、可動板の撓みをより効率的に抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記複数の配線は、前記可動板の回動中心軸に対して対称的に設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、可動板に回動中心軸に対して対称的な力を付与することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記複数の配線は、前記可動板の同じ面側に設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの製造を簡略化することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記可動板は、複数の層が積層してなる積層体で構成されており、
前記複数の配線は、それぞれ、前記積層体の互いに異なる層間に形成されていることが好ましい。
これにより、可動板の平面視にて、配線同士のピッチを小さくすることが容易となる。そのため、可動板に配線をより多く形成することができ、可動板の撓みをより効果的に抑制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記磁界発生手段は、前記可動板の平面視にて、前記可動板の回動中心軸に直交する方向に前記可動板を介して対向配置された１対の永久磁石を有し、前記１対の永久磁石は、対向する面側同士が互いに異なる極性となっていることが好ましい。
これにより、極めて簡単な構成で可動板付近に、可動板の平面にて回動中心軸と直交する方向の磁界を発生させることができる。

本発明のアクチュエータでは、前記駆動手段の構成物の少なくとも一部は、前記撓み抑制手段の構成物と共用されていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの部品点数を削減することができ、アクチュエータの製造の簡易化および低コスト化を図ることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記可動板には、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、光反射部で反射した光を対象物に走査（照射）することができ、アクチュエータを光スキャナとして用いることができる。

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た可動板と、
前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動させる駆動手段と、
前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ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させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、可動板とともに光反射部の撓みを抑制でき、光スキャナは、所望の走査特性を発揮することができる。

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た可動板と、
前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
前記可動板を回動させる駆動手段と、
前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ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させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう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、優れた描画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。

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実施形態について説明する。
図１は、本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す模式的斜視図、図２は、図１に示すアクチュエータが備える撓み抑制手段を示す図、図３は、撓み抑制手段が備える電圧印加手段を示すブロック図、図４は、電圧印加手段で発生する電圧の一例を示す図、図５は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図６は、図１に示すアクチュエータが備える可動板の撓みを示す模式的側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１、図５、図６中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図２の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１に示すように、互いに直交する３軸をそれぞれ、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。

図１に示すように、アクチュエータ１は、基体２と、スペーサ部材４を介して基体２と接合された対向基板３とを有している。また、図２に示すように、アクチュエータ１は、基体２が備える可動板２１の撓みを抑制する撓み抑制手段５を有している。
撓み抑制手段５は、可動板２１の下面（対向基板３側の面）に設けられた複数（６本）の配線５１〜５６と、配線５１〜５６にそれぞれ独立して電圧を印加する電圧印加手段６と、基体２を介してｙ軸方向に対向配置された１対の永久磁石７１、７２（磁界発生手段７）とを有している。このような撓み抑制手段５は、可動板２１を回動させる駆動手段を兼ねている。
このようなアクチュエータ１によれば、可動板２１の撓みを抑制することができ、所望の振動（回動）特性を発揮することができる。

以下、これらについて順次説明する。
図１に示すように、基体２は、可動板２１と、可動板２１を回動可能に支持する支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する連結部２３、２４とで構成されている。
可動板２１は、ｘ−ｙ平面にて、ｙ軸方向を長手とする略長方形状をなしている。可動板２１は、その上面（対向基板３と反対側の面）に光反射性を有する光反射部２１１を備えている。光反射部２１１は、例えば、Ａｌ、Ｎｉ等の金属膜で構成されている。これにより、光反射部２１１で反射した光を対象物に走査（照射）することができ、アクチュエータ１を光スキャナとして用いることができる。

支持部２２は、ｘ−ｙ平面にて、枠状をなしている。このような支持部２２は、可動板２１の外周を囲むように形成されている。
連結部２３、２４は、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部２３、２４は、それぞれ、弾性変形可能である。このような１対の連結部２３、２４は、同軸的に設けられており、この軸（回動中心軸Ｘ）を中心として、可動板２１が支持部２２に対して回動する。
このような基体２の下面には、配線５１〜５６間の短絡を防止するために、図示しない絶縁層が形成されている。このような絶縁層としては、絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、ＳｉＯ_２などを主材料として構成されている。

以上説明したような基体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、支持部２２と、１対の連結部２３、２４とが一体的に形成されている。例えば、シリコン基板を用意し、このシリコン基板を可動板２１と、支持部２２と、連結部２３、２４のそれぞれの平面視形状に対応するようにエッチングすることにより、可動板２１と、支持部２２と、連結部２３、２４とが一体的に形成された基体２を簡単に得ることができる。また、このように、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２１と、支持部２２と、連結部２３、２４とを形成したものであってもよい。その際、可動板２１と、支持部２２と、連結部２３、２４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。また、ＳＯＩ基板によれば、ＳｉＯ_２層を前記絶縁層として利用することができ、基体２の製造工程を簡略化することができる。

対向基板３は、板状をなしている。このような対向基板３は、例えば、例えば、各種ガラス、各種セラミックス、シリコン、ＳｉＯ_２などで構成されている。このような対向基板３は、基体２の形状などによっては、省略してもよい。
スペーサ部材４は、ｘ−ｙ平面にて枠状をなしている。また、スペーサ部材４は、ｘ−ｙ平面にて、支持部２２の形状とほぼ等しくなっている。スペーサ部材４は、その上面と下面が、それぞれ、基体２と対向基板３とに接合されている。接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、基体２、対向基板３、スペーサ部材４の構成材料などによっては、陽極接合、直接接合などにより接合してもよい。
このようなスペーサ部材４は、例えば、各種ガラス、各種セラミックス、シリコン、ＳｉＯ_２などで構成されている。なお、スペーサ部材４は、基体２または対向基板３と一体的に形成されていてもよい。また、対向基板３およびスペーサ部材４は、基体２の形状などによっては、省略してもよい。

次に、撓み抑制手段５について説明する。
前述したように、撓み抑制手段５は、配線５１〜５６と、電圧印加手段６と、１対の永久磁石７１、７２とを有している。このような撓み抑制手段５は、可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させる駆動手段を兼ねている。言い換えれば、配線５１〜５６、電圧印加手段６および永久磁石７１、７２が、撓み抑制手段と駆動手段とに共用されている。これにより、アクチュエータ１の部品点数を削減することができ、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。

図２に示すように、配線５１〜５６は、全て可動板２１の下面に設けられている。このように全ての配線５１〜５６を同一面上に設けることにより、アクチュエータ１の製造を簡略化することができる。また、配線５１〜５６を光反射部２１１と反対側の面に設けることにより、配線５１〜５６によって光走査が阻害されてしまうことを確実に防止することができる。

また、配線５１〜５６は、それぞれ、ｘ軸方向に延在するように（すなわち、回動中心軸Ｘと平行な線分に沿って）設けられている。このような配線５１〜５６の図２中左側の端は、それぞれ、連結部２３を経由して支持部２２に導かれ、図２中右側の端は、それぞれ、連結部２４を経由して支持部２２に導かれている。このような配線５１〜５６は、それぞれ、その両端にて端子を介して電圧印加手段６と接続している。

また、配線５１〜５６のうち、配線５１〜５３は、可動板２１の永久磁石７１側に設けられており、配線５４〜５６は、可動板２１の永久磁石７２側に設けられている。そのため、後述するように、配線５１〜５６にそれぞれ独立して電圧を印加することにより、可動板２１の回動中心軸Ｘに対して永久磁石７１側と永久磁石７２側とに、それぞれ、可動板２１を回動させる力と可動板２１の撓みを抑制する力とを付与することができる。その結果、可動板２１を円滑に回動させることができるとともに、可動板２１の撓みを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、配線５１と配線５４、配線５２と配線５５、および配線５３と配線５６は、それぞれ、回動中心軸Ｘを介して対称的に設けられている。そのため、後述するように、配線５１と配線５４、配線５２と配線５５、および配線５３と配線５６に、それぞれ、対称的な電圧を印加することにより、可動板２１の回動中心軸Ｘに対して永久磁石７１側と永久磁石７２側とに、それぞれ、反対方向の力を付与することができ、可動板２１を回動中心軸に対して対称的に回動させつつ、可動板２１の撓みを効果的に抑制することができる。すなわち、アクチュエータ１は、比較的簡単な構成で、所望の回動特性を発揮することができる。
なお、配線５１〜５６は、回動中心軸Ｘに対して対称的に設けられているため、以下では、説明の便宜上、配線５１〜５３について代表して説明し、配線５４〜５６については、その説明を省略する。

可動板２１の下面において、回動中心軸Ｘから遠位に位置する遠位端２１２と回動中心軸Ｘとのほぼ中間に配線（中間部配線）５２が設けられている。当該部分は、可動板２１の最も撓みの大きい部分であるため、このように配線５２を設け、配線５２から可動板２１の慣性力を相殺するような力（ローレンツ力）を発生させることにより、効率的に可動板２１の撓みを抑制することができる。

また、配線５２と回動中心軸Ｘの間には、配線（回動中心軸側配線）５１が設けられており、配線５２と遠位端２１２との間には、配線（遠位端側配線）５３が設けられている。これにより、可動板２１の下面に配線を均一的に設けることができ、よって、可動板２１の全域に均一的に力を付与することができる。そのため、可動板２１を効率的かつ安定的に回動させることができるとともに、可動板２１の撓みを効果的に抑制することができる。

本実施形態では、回動中心軸Ｘと配線５１との離間距離をＬ_１とし、配線５１と配線５２との離間距離をＬ_２とし、配線５２と配線５３との離間距離Ｌ_３とし、配線５３と遠位端２１２との離間距離Ｌ_４としたとき、Ｌ_１とＬ_２とＬ_３とＬ_４とが、互いにほぼ等しくなっている。これにより、前記効果がより顕著なものとなる。
また、本実施形態では、可動板２１のｘ−ｙ平面での形状が長方形状であるため、配線５１〜５３をそれぞれ、ｘ軸方向に比較的長く延在させることができる。これにより、配線５１〜５３のそれぞれから発生するローレンツ力を比較的大きくすることができる。その結果、可動板２１を効率的に回動させることができ、アクチュエータ１の省電力化を図ることができる。

永久磁石７１、７２（磁界発生手段７）は、ｙ軸方向にて可動板２１を介して対向して設けられている。このような永久磁石７１、７２は、対向する面側同士が互いに反対の極性となっていて、これにより、１対の永久磁石７１、７２間に、図２に示すようなｙ軸方向の磁界Ｈが発生する。このように永久磁石７１、７２を配置することにより、極めて簡単に、可動板２１付近に、ｙ軸方向の磁界Ｈを発生させることができる。なお、本実施形態では、図２に示すように、永久磁石７１の可動板２１側の面側がＳ極、反対の面側がＮ極となっており、永久磁石７２の可動板２１側の面側がＳ極、反対の面側がＮ極となっている。

永久磁石７１、７２のｘ軸方向の長さは、それぞれ、可動板２１のｘ軸方向の長さとほぼ等しくなっていて、永久磁石７１と永久磁石７２とで形成された（挟まれた）空間内に可動板２１の全域が位置している。言い換えれば、永久磁石７１と永久磁石７２とで形成された空間内には、連結部２３、２４が位置していない。これにより、配線５１〜５６に電圧を印加したときに、配線５１〜５６の連結部２３、２４上に位置する部分に、磁界Ｈが作用してしまうことを防止し、可動板２１のポンピング（回動を除くｚ軸方向への不本意な変位）を効果的に防止することができる。

また、永久磁石７１、７２の上面は、それそれ、可動板２１よりも上側に位置し、永久磁石７１、７２の下面は、それぞれ、可動板２１よりも下側に位置している。これにより、可動板２１の回動に伴って、配線５１〜５６がｚ軸方向に変位しても、配線５１〜５６に磁界Ｈを確実に作用させることができる。その結果、可動板２１を円滑に回動させることができるとともに、可動板２１の撓みを効果的に抑制することができる。
このような永久磁石７１、７２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、アルニコ磁石などを用いることができる。

図３に示すように、電圧印加手段６は、配線５１〜５６に対応するように、駆動電圧発生部と撓み抑制電圧発生部と電圧重畳部とをそれぞれ６つずつ備えている。このような駆動電圧発生部および撓み抑制電圧発生部は、それぞれ、制御部８に接続され、この制御部８からの信号に基づき駆動する。
駆動電圧発生部６１１〜６１６は、それぞれ、可動板２１を回動させるための電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を発生させる。また、撓み抑制電圧発生部６２１〜６２６は、それぞれ、可動板２１の撓みを抑制するための電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を発生させる。

電圧重畳部６３１は、配線５１に電圧を印加するための加算器６３１ａを備えている。加算器６３１ａは、駆動電圧発生部６１１から電圧Ｖ１１を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２１から電圧Ｖ２１を受け、これらの電圧を重畳し配線５１に印加するようになっている。

電圧重畳部６３２は、配線５２に電圧を印加するための加算器６３２ａを備えている。加算器６３２ａは、駆動電圧発生部６１２から電圧Ｖ１２を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２２から電圧Ｖ２２を受け、これらの電圧を重畳し配線５２に印加するようになっている。
電圧重畳部６３３は、配線５３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、駆動電圧発生部６１３から電圧Ｖ１３を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２３から電圧Ｖ２３を受け、これらの電圧を重畳し配線５３に印加するようになっている。

電圧重畳部６３４は、配線５４に電圧を印加するための加算器６３４ａを備えている。加算器６３４ａは、駆動電圧発生部６１４から電圧Ｖ１４を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２４から電圧Ｖ２４を受け、これらの電圧を重畳し配線５４に印加するようになっている。
電圧重畳部６３５は、配線５５に電圧を印加するための加算器６３５ａを備えている。加算器６３５ａは、駆動電圧発生部６１５から電圧Ｖ１５を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２５から電圧Ｖ２５を受け、これらの電圧を重畳し配線５５に印加するようになっている。

電圧重畳部６３６は、配線５６に電圧を印加するための加算器６３６ａを備えている。加算器６３６ａは、駆動電圧発生部６１６から電圧Ｖ１６を受けるとともに、撓み抑制電圧発生部６２６から電圧Ｖ２６を受け、これらの電圧を重畳し配線５６に印加するようになっている。
このように、電圧印加手段６は、配線５１〜５６にそれぞれ独立して電圧を印加できるように構成されている。

まず、駆動電圧発生部６１１〜６１６で発生する電圧Ｖ１１〜Ｖ１６について説明する。図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、電圧Ｖ１１〜Ｖ１６は、互いに同じ波形（周期および強さ）の交番電圧である。このうち、電圧Ｖ１１〜Ｖ１３は、互いに位相が同じである。また、電圧Ｖ１４〜Ｖ１６は、互いに位相が同じであり、かつ、電圧Ｖ１１〜Ｖ１３に対して１８０°位相がずれている。このような電圧Ｖ１１〜Ｖ１６の周期としては、特に限定されず、例えば、４０Ｈｚ〜４０ＫＨｚであることが好ましい。

ここで、仮に、撓み抑制電圧発生部６２１〜６２６で電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を発生させずに、配線５１〜５６に電圧Ｖ１１〜Ｖ１６のみを印加すると、配線５１〜５６（配線５１〜５６内を流れる電流）と磁界Ｈとの相互作用により、図５（ａ）に示すように、可動板２１の永久磁石７１側に下向きのローレンツ力Ｆ_１が発生するとともに、永久磁石７２側に上向きのローレンツ力Ｆ_２が発生する第１状態と、図５（ｂ）に示すように、可動板２１の永久磁石７１側に上向きのローレンツ力Ｆ_３が発生するとともに、永久磁石７２側に下向きのローレンツ力Ｆ_４が発生する第２状態とが交互に切り換わる。
このように、第１状態と第２状態とを交互に切り換えることで、連結部２３、２４を捩り変形させつつ、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、このようなアクチュエータ１においては、可動板２１の形状を変化させずに（すなわち、板面を撓ませずに）、可動板２１を回動させることが理想的である。その理由としては、可動板２１が撓んでしまうと、その撓みにより可動板２１に不本意な振動が発生したり、可動板２１とともに光反射部２１１が撓んでしまい、光反射部２１１で反射した光を対象物の所望の位置に走査することが困難となったりし、所望の振動特性を発揮することが困難となるからである。

しかしながら、前述したような可動板２１の駆動用の電圧Ｖ１１〜Ｖ１６のみを配線５１〜５６に印加した場合には、可動板２１が慣性力によってその厚さ方向に撓んでしまう。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図４中時刻ｔ１（すなわち、可動板２１が反時計回りの回動から時計回りの回動へ移行する時）での可動板２１の状態を示す側面図、図４中時刻ｔ２（すなわち、可動板２１が時計回りの回動から反時計回りの回動へ移行する時）での可動板２１の状態を示す側面図である。同図中、鎖線で図示されている可動板２１’は、可動板２１に撓みが発生していないと仮定した場合の状態（すなわち理想的な状態）を示している。

図６（ａ）の状態と図６（ｂ）の状態は、回動中心軸Ｘを含むｘ−ｙ平面に対して対称であるため、以下では、図６（ａ）の状態について代表して説明し、図６（ｂ）の状態については、その説明を省略する。
図６（ａ）を見ると、可動板２１は、可動板２１’と比較して回動中心軸Ｘに対して左側の部分が上側に撓み、右側の部分が下側に撓んでいる。また、可動板２１は、回動中心軸Ｘに対して対称的に撓んでいる。このような撓みは、可動板２１の回動角に比例するようにして大きくなる。

ここで、配線５１と配線５１’との離間距離をＬ_５１とし、配線５２と配線５２’との離間距離をＬ_５２とし、配線５３と配線５３’との離間距離をＬ_５３としたとき、Ｌ_５１とＬ_５３とは、互いにほぼ等しい。また、Ｌ_５２は、Ｌ_５１、Ｌ_５３よりも長い。したがって、可動板２１は、配線５２付近（すなわち、回動中心軸Ｘと遠位端２１２の中間付近）が最も大きく上側へ撓んでいると言える。

これと同様に、配線５４と配線５４’との離間距離をＬ_５４とし、配線５５と配線５５’との離間距離をＬ_５５とし、配線５６と配線５６’との離間距離をＬ_５６としたとき、Ｌ_５４とＬ_５６は、互いにほぼ等しい。また、Ｌ_５５は、Ｌ_５４、Ｌ_５６よりも長い。したがって、可動板２１は、配線５５付近（すなわち、回動中心軸Ｘと遠位端２１２の中間付近）が最も大きく下側へ撓んでいると言える。

以上のような可動板２１の撓みを抑制するように、撓み抑制電圧発生部６２１〜６２６から、配線５１〜５６に印加する所望の電圧が発生する。
例えば、図６（ａ）では、撓み抑制電圧発生部６２１〜６２６は、それぞれ、配線５１〜５３から、それぞれ下側へ向けたローレンツ力（すなわち、撓みと反対方向の力）が発生し、配線５４〜５６から、それぞれ上側へ向けたローレンツ力（すなわち、撓みと反対方向の力）が発生するような電圧Ｖ２１〜Ｖ２６を発生させる。これにより、可動板２１の慣性力と前記ローレンツ力とが相殺され、可動板２１の撓みが抑制される。その結果、可動板２１の状態が可動板２１’とほぼ等しくなり、アクチュエータ１は、所望の振動特性を発揮することができる。

特に、配線５２付近の撓みが最も大きいため、配線５２から発生するローレンツ力を配線５１、５３から発生するローレンツ力よりも大きくすることにより、可動板２１の撓みがより確実に抑制される。なお、可動板２１の右側についても、これと同様に、配線５５から発生するローレンツ力を配線５４、５６から発生するローレンツ力よりも大きくすることが好ましい。

撓み抑制電圧発生部６２１は、配線５１から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ａ）に示す電圧Ｖ２１を発生させる。電圧Ｖ２１は、電圧Ｖ１１と位相が同じ交番電圧である。また、電圧Ｖ２１の強さ（ピークでの電圧値）は、電圧Ｖ１１よりも弱い。
電圧Ｖ２１の強さとしては、可動板２１の回動速度、形状などによっても異なるが、電圧Ｖ１１の強さの０．１〜０．５倍程度であるこが好ましく、０．１〜０．３倍程度であることがより好ましい。これにより、配線５１付近において、可動板２１を回動させるための力を電圧Ｖ１１によって支配的に発生させることができ、可動板２１を円滑に回動させることができる。

撓み抑制電圧発生部６２２は、配線５２から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ｂ）に示す電圧Ｖ２２を発生させる。電圧Ｖ２２は、電圧Ｖ１２と位相が同じ正交番電圧である。また、電圧Ｖ２２の強さは、電圧Ｖ１２よりも弱く、かつ、電圧Ｖ２１よりも強い。
電圧Ｖ２２の強さとしては、可動板２１の回動速度、形状などによっても異なるが、電圧Ｖ１２の強さの０．１〜０．５倍程度であるこが好ましく、０．１〜０．３倍程度であることがより好ましい。これにより、配線５２付近において、可動板２１を回動させるための力を電圧Ｖ１１によって支配的に発生させることができ、可動板２１を円滑に回動させることができる。
また、電圧Ｖ２２の強さとしては、可動板２１の回動速度、形状などによっても異なるが、電圧Ｖ２１の強さの１．１〜２．０倍程度であるこが好ましく、１．３〜１．７倍程度であるこがより好ましい。これにより、前述したように、可動板２１の最も撓みの大きい部分である配線５２付近の撓みをより効果的に抑制することができる。

撓み抑制電圧発生部６２３は、配線５３から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ｃ）に示す電圧Ｖ２３を発生させる。電圧Ｖ２３は、電圧Ｖ１３と位相が同じ交番電圧である。また、電圧Ｖ２３は、電圧Ｖ２１と同一の電圧である。
撓み抑制電圧発生部６２４は、配線５４から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ｄ）に示す電圧Ｖ２４を発生させる。電圧Ｖ２４は、電圧Ｖ１４と位相が同じ交番電圧である。また、電圧Ｖ２４は、電圧Ｖ２１の位相を１８０°ずらした電圧と一致する。

撓み抑制電圧発生部６２５は、配線５５から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ｅ）に示す電圧Ｖ２５を発生させる。電圧Ｖ２５は、電圧Ｖ１５と位相が同じ交番電圧である。また、電圧Ｖ２５は、電圧Ｖ２２の位相を１８０°ずらした電圧と一致する。
撓み抑制電圧発生部６２６は、配線５６から前記のようなローレンツ力が発生するように、図４（ｆ）に示す電圧Ｖ２６を発生させる。電圧Ｖ２６は、電圧Ｖ１６と位相が同じ交番電圧である。また、電圧Ｖ２６は、電圧Ｖ２３の位相を１８０°ずらした電圧と一致する。

以上のように、電圧Ｖ２１〜Ｖ２３と、電圧Ｖ２４〜Ｖ２６とを１８０°位相のずれた交番電圧とすることにより、比較的簡単に、可動板２１の回動中心軸Ｘに対して永久磁石７１側と永久磁石７２とに、それぞれ反対方向のローレンツ力を付与することができる。よって、比較的簡単に、可動板２１の撓みを抑制することができる。
また、電圧Ｖ２１〜２６は、それぞれ、可動板２１の回動と同期して印加されているため、可動板２１の撓みを効果的に抑制することができる。

また、電圧Ｖ２１〜２６のピークは、それぞれ、電圧Ｖ１１〜Ｖ１６のピーク（すなわち、可動板２１の回動のピーク）とほぼ一致している。これにより、撓みを抑制するための力を、可動板２１の撓みが大きくなるにつれて強くすることができ、可動板２１の撓みをより効果的に抑制することができる。
以上のような構成の撓み抑制手段５によれば、可動板２１の撓みを相殺するような力を比較的簡単な構成で発生させることができ、効果的に可動板２１の撓みを抑制することができる。その結果、アクチュエータ１は、所望の振動特性を発揮することができる。

＜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７は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す模式的断面図である。なお、説明の便宜上、図７中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」と言う。また、図７に示すように、互いに直交する３軸をそれぞれ、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。また、図７中では、説明の便宜上、本実施形態のアクチュエータが備える基体以外については、図示を省略している。また、図７中では、見易くするため、基体のｙ軸方向を短縮し、基体のｚ軸方向（厚さ方向）を誇張して模式的に図示しており、ｙ軸方向とｚ軸方向の比率は実際とは異なる。

以下、第２実施形態のアクチュエータについて、前述した実施形態のアクチュエータとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータ１Ａは、基体２の構成および配線５１〜５６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。

図７に示すように、基体２は、７つの層２ａ〜２ｇが、上側からこの順で積層した積層体で構成されている。層２ａは、例えばシリコンを主材料として構成されている。これにより、アクチュエータ１Ａは、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。
その他の層２ｂ〜２ｇは、それぞれ、絶縁性を有している。層２ｂ〜２ｇの構成材料としては、絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２、各種樹脂材料などを好適に用いることができる。

配線５１〜５６は、それぞれ、積層体の互いに異なる層間に形成されている。具体的には、層２ａと層２ｂとの間に配線５１が形成され、層２ｂと層２ｃとの間に配線５２が形成され、層２ｃと層２ｄとの間に配線５３が形成され、層２ｄと層２ｅとの間に配線５４が形成され、層２ｅと層２ｆとの間に配線５５が形成され、層２ｆと層２ｇとの間に配線５６が形成されている。このように配線５１〜５６を形成することで、配線５１〜５６を互いに絶縁することができる。その結果、配線５１〜５６のショートが防止でき、アクチュエータ１の信頼性が向上する。

また、配線５１〜５６をそれぞれ積層体の互いに異なる層間に形成することで、ｘ−ｙ平面で見たときに、配線同士（例えば配線５１、５２）のピッチ（離間距離）を小さくすることが容易となる。そのため、可動板２１に配線をより多く形成することができる。その結果、可動板２１をより円滑に回動させることができるとともに、可動板２１の撓みをより効果的に相殺することができる。

なお、例えば、層２ａを形成するためのシリコン基板の下面に、配線５１を形成し、その後、シリコン基板の下面に、液化したポリイミドなどの樹脂材料をスピンコートにより塗布し、乾燥、固化させて層２ｂを形成することで、配線５１を層２ａと層２ｂとの層間に形成することができる。配線５２〜５６についても、それぞれ配線５１と同様にして、前記層間に形成することができる。
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。

以上、各実施形態に示したアクチュエータは、光反射部を備えているため、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８に基づき、画像形成装置の一例として、第１実施形態で示したアクチュエータ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、１対のアクチュエータ１、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。

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、光源装置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ダイクロイックミラー９２で合成し、この合成された光がアクチュエータ１、１によって２次元的に走査され、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。

具体的には、１対のアクチュエータ１、１は、回動中心軸が互いに直交するよう配置されている。そして、ダイクロイックミラー９２で合成された光が、１つ目のアクチュエータ１によってスクリーンＳの横方向に走査（主走査）され、この主走査された光が、２つ目のアクチュエータ１によってさらにスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。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。

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、各実施形態を好適に組み合わせることもできる。

また、前述した実施形態では、撓み抑制手段が駆動手段を兼ねているものについて説明したが、これに限定されず、駆動手段を撓み抑制手段とは別途設けてもよい。この場合の駆動手段としては、可動板を回動させることができれば、特に限定されず、例えば、圧電素子を用いた圧電駆動であってもよいし、静電引力を利用した静電駆動であってもよいし、磁力を利用した磁気駆動であってもよい。

また、前述した実施形態では、撓み抑制手段が６本の配線を有しているものについて説明したが、配線の数は、特に限定されず、例えば、６本未満であってもよいし、７本以上であってもよい。また、配線の配置としては、特に限定されず、可動中心軸に対して一方側と他方側とで、配線の数が異なっていてもよいし、回動中心軸に対して対称的に設けられていなくてもよい。

また、前述した実施形態では、撓み抑制手段が駆動手段を兼ねているものについて説明したが、これに限定されず、駆動手段を撓み抑制手段とは別途設けてもよい。この場合の駆動手段としては、可動板を回動させることができれば、特に限定されず、例えば、圧電素子を用いた圧電駆動であってもよいし、静電引力を利用した静電駆動であってもよいし、磁力を利用した磁気駆動であってもよい。

本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す模式的斜視図である。 図１に示すアクチュエータが備える撓み抑制手段を示す図である。 撓み抑制手段が備える電圧印加手段を示すブロック図である。 電圧印加手段で発生する電圧の一例を示す図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すアクチュエータが備える可動板の撓みを示す模式的側面図である。 本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す模式的断面図である。 本願発明の画像形成装置の一例を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ……アクチュエータ ２……基体 ２ａ〜２ｇ……層 ２１……可動板 ２１１……光反射部 ２１２……遠位端 ２２……支持部 ２３、２４……連結部 ３……対向基板 ４……スペーサ部材 ５……撓み抑制手段 ５１〜５６……配線 ６……電圧印加手段 ６１１〜６１６……駆動電圧発生部 ６２１〜６２６……撓み抑制電圧発生部 ６３１〜６３６……電圧重畳部 ６３１ａ〜６３６ａ……加算器 ７……磁界発生手段 ７１、７２……永久磁石 ８……制御部 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 Ｓ……スクリーン

Claims (18)

1. 可動板と、
   前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
   前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
   前記可動板を回動させる駆動手段と、
   前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
   前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ前記可動板を回動させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記撓み抑制手段は、前記可動板の該可動板の回動中心軸から離間し、互いに異なる複数の位置に、それぞれ、その撓みと反対方向の力を付与するよう構成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記撓み抑制手段は、前記可動板に設けられ、前記可動板の回動中心軸と略平行な線分に沿って延在する複数の配線と、前記複数の配線にそれぞれ独立して電圧を印加する電圧印加手段と、前記可動板の平面視にて、前記可動板付近に、前記可動板の回動中心軸に対して略直交する方向の磁界を発生させる磁界発生手段とを有し、前記電圧印加手段によって前記複数の配線にそれぞれ電圧を印加し、前記磁界の作用により前記各配線に、前記可動板の慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するような力を発生させる請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記複数の配線は、前記可動板の回動中心軸に対して一方側と他方側とに分かれるように設けられていて、前記電圧印加手段は、前記可動板の前記一方側と前記他方側とで反対向きの前記力が発生するように、前記複数の配線にそれぞれ電圧を印加する請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記電圧印加手段は、前記一方側に設けられた配線と前記他方側に設けられた配線とに、それぞれ、１８０°位相のずれた交番電圧を印加するよう構成されている請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記電圧印加手段は、前記可動板の回動と同期的に前記交番電圧を印加する請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記交番電圧のピークは、前記可動板の回動のピークとほぼ一致している請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記複数の配線のうちの少なくとも１つは、前記可動板の回動中心軸と該回動中心軸から遠位に位置する縁部との中間付近に位置する中間部配線である請求項３ないし７のいずれかに記載のアクチュエータ。
9. 前記複数の配線には、前記中間部配線よりも前記回動中心軸側に設けられた回動中心軸側配線および前記中間部配線よりも前記縁部側に設けられた縁部側配線が含まれている請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記電圧印加手段は、前記中間部配線に対して、前記回動中心軸側配線と前記縁部側配線よりも大きい電圧を印加する請求項９に記載のアクチュエータ。
11. 前記複数の配線は、前記可動板の回動中心軸に対して対称的に設けられている請求項３ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
12. 前記複数の配線は、前記可動板の同じ面側に設けられている請求項３ないし１１のいずれかに記載のアクチュエータ。
13. 前記可動板は、複数の層が積層してなる積層体で構成されており、
    前記複数の配線は、それぞれ、前記積層体の互いに異なる層間に形成されている請求項３ないし１１のいずれかに記載のアクチュエータ。
14. 前記磁界発生手段は、前記可動板の平面視にて、前記可動板の回動中心軸に直交する方向に前記可動板を介して対向配置された１対の永久磁石を有し、前記１対の永久磁石は、対向する面側同士が互いに異なる極性となっている請求項３ないし１３のいずれかに記載のアクチュエータ。
15. 前記駆動手段の構成物の少なくとも一部は、前記撓み抑制手段の構成物と共用されている請求項１ないし１４のいずれかに記載のアクチュエータ。
16. 前記可動板には、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１５のいずれかに記載のアクチュエータ。
17. 光反射性を有する光反射部を備えた可動板と、
    前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
    前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
    前記可動板を回動させる駆動手段と、
    前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
    前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ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させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう構成されていることを特徴とする光スキャナ。
18. 光反射性を有する光反射部を備えた可動板と、
    前記可動板を回動可能に支持する支持部と、
    前記可動板と前記支持部とを連結する１対の連結部と、
    前記可動板を回動させる駆動手段と、
    前記可動板の撓みを抑制する撓み抑制手段とを有し、
    前記駆動手段によって、前記１対の連結部を捩り変形させつつ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させつつ、前記撓み抑制手段によって、前記可動板の回動により発生する慣性力を相殺して前記可動板の撓みを抑制するよう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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