JP4720701B2 - アクチュエータ、アクチュエータの製造方法、光スキャナおよび画像形成装置 - Google Patents
アクチュエータ、アクチュエータの製造方法、光スキャナおよび画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、アクチュエータ、アクチュエータの製造方法、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、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、１自由度振動系の捩り振動子を備えるアクチュエータが開示されている。このアクチュエータは、反射ミラーと、反射ミラーを支持するための固定枠部と、反射ミラーを固定枠部に対して回動可能に連結する１対のバネ部とを備えている。
特許文献１には、１自由度振動系の捩り振動子を備えるアクチュエータが開示されている。このアクチュエータは、反射ミラーと、反射ミラーを支持するための固定枠部と、反射ミラーを固定枠部に対して回動可能に連結する１対のバネ部とを備えている。
各バネ部は、連結体と、反射ミラーと連結体とを連結する第１のバネ部と、固定枠部と連結体とを連結する第２のバネ部を有している。さらに、第２のバネ部は、反射ミラーの回動中心軸に対して、互いに対向するように設けられた１対の弾性体で構成されている。すなわち、各バネ部は、途中で２本に分岐した構造をなしている。
各第２のバネ部には、その長手方向に伸縮するように圧電素子（駆動源）が接合されている。各圧電素子は、平面視にて、それが接合されている第２のバネ部の幅と等しい幅を有する長手形状をなしている。そして、アクチュエータは、この圧電素子に電圧を印加し、その圧電素子を伸縮させることで、各第２のバネ部を曲げ変形させ、それに伴い、第１のバネ部を捩れ変形させて反射ミラーを回動させ、光を反射し走査する。これにより、光走査により描画を行うことができる。
各第２のバネ部には、その長手方向に伸縮するように圧電素子（駆動源）が接合されている。各圧電素子は、平面視にて、それが接合されている第２のバネ部の幅と等しい幅を有する長手形状をなしている。そして、アクチュエータは、この圧電素子に電圧を印加し、その圧電素子を伸縮させることで、各第２のバネ部を曲げ変形させ、それに伴い、第１のバネ部を捩れ変形させて反射ミラーを回動させ、光を反射し走査する。これにより、光走査により描画を行うことができる。
特許文献１では、各第２のバネ部に圧電素子を形成する方法として、ＣＶＤ、スパッタリング、水熱合成、ゾルゲル、微粒子吹き付け等の薄膜形成法が用いられている。このような方法では、圧電素子の厚さ（膜厚）を大きくすることが困難であり、大きな駆動力を発生させることができないという問題がある。
また、圧電素子の幅が第２のバネ部の幅と等しいので、仮に、圧電素子を別途製造し、各第２のバネ部に接合する方法を用いても、圧電素子の接合位置が設定位置に対してずれてしまうと、本来圧電素子と接合する部分が露出してしまいアクチュエータの振動特性が、大幅にずれるという問題がある。また、このずれを防止するためには、各第２のバネ部に対する圧電素子の接合位置を微調整しなければならず、アクチュエータの製造の困難化、高コスト化を招いてしまう。
その結果、文献１にかかるアクチュエータでは、製造の簡易化を図りつつ、振動特性の設定値からのずれを防止することができないという問題がある。
また、圧電素子の幅が第２のバネ部の幅と等しいので、仮に、圧電素子を別途製造し、各第２のバネ部に接合する方法を用いても、圧電素子の接合位置が設定位置に対してずれてしまうと、本来圧電素子と接合する部分が露出してしまいアクチュエータの振動特性が、大幅にずれるという問題がある。また、このずれを防止するためには、各第２のバネ部に対する圧電素子の接合位置を微調整しなければならず、アクチュエータの製造の困難化、高コスト化を招いてしまう。
その結果、文献１にかかるアクチュエータでは、製造の簡易化を図りつつ、振動特性の設定値からのずれを防止することができないという問題がある。
本発明の目的は、製造の容易化を図りつつ振動特性の設定値からのずれを防止することができるアクチュエータ、そのアクチュエータの製造方法、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、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部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、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
本発明のアクチュエータは、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部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、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
これにより、アクチュエータの製造において、前記弾性部材に対して前記圧電素子を接合する位置が設定位置とずれてしまっても、アクチュエータの共振周波数および回動角などの振動特性の設定値からのずれを防止することができる。すなわち、アクチュエータは、前記質量部を安定的に回動させることができる。また、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、その接合位置の微細な調整が必要なく、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータを量産する場合など、複数のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記連結部は、板状の駆動部と、前記駆動部を前記支持部に対して回動可能に連結する弾性変形可能な第１の弾性部と、前記質量部を前記駆動部に対して回動可能に連結する弾性変形可能な第２の弾性部とを有し、
前記第１の弾性部は、前記１対の弾性部材で構成され、
前記駆動手段の作動により前記圧電素子を伸縮させ、その圧電素子が接合された前記弾性部材を曲げ変形させながら前記駆動部を回動させ、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記質量部を回動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、前記駆動部の回動角を小さくしつつ、前記質量部の回動角を大きくすることができる。
前記第１の弾性部は、前記１対の弾性部材で構成され、
前記駆動手段の作動により前記圧電素子を伸縮させ、その圧電素子が接合された前記弾性部材を曲げ変形させながら前記駆動部を回動させ、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記質量部を回動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、前記駆動部の回動角を小さくしつつ、前記質量部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、前記各弾性部材のそれぞれに、前記圧電素子が接合していることが好ましい。
これにより、すべての前記弾性部材を前記圧電素子により曲げ変形させることができるため、前記質量部を円滑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、前記各圧電素子は、前記各圧電素子が接合された前記弾性部材の長手方向に伸縮するように設けられていることが好ましい。
これにより、前記弾性部材の曲げ変形の程度を大きくすることができる。
これにより、すべての前記弾性部材を前記圧電素子により曲げ変形させることができるため、前記質量部を円滑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、前記各圧電素子は、前記各圧電素子が接合された前記弾性部材の長手方向に伸縮するように設けられていることが好ましい。
これにより、前記弾性部材の曲げ変形の程度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、前記各圧電素子は、伸縮方向を長手方向とする長手形状をなし、
前記各圧電素子の長手方向での長さは、それが接合された前記弾性部材の長手方向での長さよりも大きく、
前記各圧電素子は、平面視にて、それが接合された前記弾性部材の全域を覆うように設けられていることが好ましい。
これにより、前記圧電素子の伸縮方向での長さを長くすることができるため、前記弾性部材の曲げ変形の程度をより大きくすることができる。その結果、前記質量部を大きく回動させることができる。
前記各圧電素子の長手方向での長さは、それが接合された前記弾性部材の長手方向での長さよりも大きく、
前記各圧電素子は、平面視にて、それが接合された前記弾性部材の全域を覆うように設けられていることが好ましい。
これにより、前記圧電素子の伸縮方向での長さを長くすることができるため、前記弾性部材の曲げ変形の程度をより大きくすることができる。その結果、前記質量部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、前記各圧電素子は、伸縮方向を径方向とする円盤状をなすことが好ましい。
これにより、アクチュエータの製造において、前記圧電素子の接合向きなどの微調整をしなくても、前記圧電素子を前記弾性部材の長手方向へ伸縮させることができる。その結果、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。
これにより、アクチュエータの製造において、前記圧電素子の接合向きなどの微調整をしなくても、前記圧電素子を前記弾性部材の長手方向へ伸縮させることができる。その結果、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記各圧電素子の直径は、それが接合された前記弾性部材の長手方向での長さより大きく、
前記各圧電素子は、平面視にて、前記弾性部材の全域を覆うように設けられていることが好ましい。
これにより、前記各圧電素子の伸縮方向での長さを長くすることができるため、その前記圧電素子が接合している前記弾性部材の曲げ変形の程度を大きくすることができる。その結果、前記質量部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、前記質量部は、光反射性を有する光反射部を備えることが好ましい。
これにより、アクチュエータを光学デバイスとして用いることができる。
前記各圧電素子は、平面視にて、前記弾性部材の全域を覆うように設けられていることが好ましい。
これにより、前記各圧電素子の伸縮方向での長さを長くすることができるため、その前記圧電素子が接合している前記弾性部材の曲げ変形の程度を大きくすることができる。その結果、前記質量部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、前記質量部は、光反射性を有する光反射部を備えることが好ましい。
これにより、アクチュエータを光学デバイスとして用いることができる。
本発明のアクチュエータの製造方法は、本発明のアクチュエータを製造する方法であって、
前記シリコン基板をエッチングすることにより前記質量部と前記連結部と前記支持部とを形成する工程と、
前記弾性部材の設置面に、前記圧電素子を接合する工程とを含むことを特徴とする。
これにより、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、その接合位置の微細な調整が必要なく、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータを量産する場合など、複数のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
前記シリコン基板をエッチングすることにより前記質量部と前記連結部と前記支持部とを形成する工程と、
前記弾性部材の設置面に、前記圧電素子を接合する工程とを含むことを特徴とする。
これにより、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、その接合位置の微細な調整が必要なく、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータを量産する場合など、複数のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
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、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させて、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナであって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させて、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナであって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
これにより、光スキャナの製造において、前記弾性部材に対して前記圧電素子を接合する位置が、設定位置とずれてしまっても、光スキャナの共振周波数および回動角などの振動特性が設定値からずれてしまうことを抑制することができる。すなわち、光スキャナは、前記質量部を安定的に回動させることができる。また、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、微細な調整をする必要がなく、光スキャナの製造の簡易化を図ることができる。また、この光スキャナを量産する場合など、複数の光スキャナ間での個体差を抑制することができる。
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、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする。
以下、本発明のアクチュエータ、アクチュエータの製造方法、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中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、図５は、図１に示す光学デバイスの駆動電圧として交流電圧を用いた場合における交流電圧の周波数と、質量部および駆動部のそれぞれの振幅との関係を示すグラフである。
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。
＜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中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、図５は、図１に示す光学デバイスの駆動電圧として交流電圧を用いた場合における交流電圧の周波数と、質量部および駆動部のそれぞれの振幅との関係を示すグラフである。
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。
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、基体２を接合層５を介して支持する支持基板３と、基体２の２自由度振動系を駆動するための圧電素子４１、４２、４３、４４とを有している。
基体２は、質量部２１と、支持部２２と、１対の連結部２４、２５とを備えている。
また、連結部２４は、駆動部２４１と、第１の弾性部２４２と、第２の弾性部２４３とを備え、これと同様に、連結部２５は、駆動部２５１と、第１の弾性部２５２と、第２の弾性部２５３とを備えている。
すなわち、基体２は、質量部２１と、支持部２２と、１対の駆動部２４１、２５１と、１対の第１の弾性部２４２、２５２と、１対の第２の弾性部２４３、２５３とを備えている。
基体２は、質量部２１と、支持部２２と、１対の連結部２４、２５とを備えている。
また、連結部２４は、駆動部２４１と、第１の弾性部２４２と、第２の弾性部２４３とを備え、これと同様に、連結部２５は、駆動部２５１と、第１の弾性部２５２と、第２の弾性部２５３とを備えている。
すなわち、基体２は、質量部２１と、支持部２２と、１対の駆動部２４１、２５１と、１対の第１の弾性部２４２、２５２と、１対の第２の弾性部２４３、２５３とを備えている。
さらに、第１の弾性部２４２は、質量部２１の平面視にて、質量部２１の回動中心軸Ｘを介して互いに対向するように設けられた１対の弾性部材２４２１、２４２２で構成されている。これと同様に、第１の弾性部２５２は、質量部２１の平面視にて、質量部２１の回動中心軸Ｘを介して互いに対抗するように設けられた１対の弾性部材２５２１、２５２２で構成されている。
このようなアクチュエータ１にあっては、後述する圧電素子４１、４２に電圧を印加することにより、１対の弾性部材２４２１、２４２２を互いに反対方向へ曲げ変形させて駆動部２４１を回動させ、これと同時に、後述する圧電素子４３、４４に電圧を印加することにより、１対の弾性部材２５２１、２５２２を互いに反対方向へ曲げ変形させて駆動部２５１を回動させ、これに伴い、１対の第２の弾性部２４３、２５３を捩り変形させながら質量部２１を回動させる。この時、１対の駆動部２４１、２５１および質量部２１は、それぞれ、図１に示す回動中心軸Ｘを中心にして回動する。
１対の駆動部２４１、２５１は、それぞれ、板状をなし、互いに同一寸法で同一形状をなしている。
１対の駆動部２４１、２５１の間には、質量部２１が設けられており、１対の駆動部２４１、２５１は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。同様に、１対の第１の弾性部２４２、２５２は、平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられており、１対の第２の弾性部２４３、２５３は、平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。
１対の駆動部２４１、２５１の間には、質量部２１が設けられており、１対の駆動部２４１、２５１は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。同様に、１対の第１の弾性部２４２、２５２は、平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられており、１対の第２の弾性部２４３、２５３は、平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。
質量部２１の上面（支持基板３と反対側の面）には、光反射性を有する光反射部２１１が設けられている。
質量部２１および駆動部２４１、２５１にあっては、駆動部２４１が第１の弾性部２４２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２４３を介して駆動部２４１に接続されている。これと同様に、駆動部２５１が第１の弾性部２５２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２５３を介して駆動部２５１に接続されている。
質量部２１および駆動部２４１、２５１にあっては、駆動部２４１が第１の弾性部２４２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２４３を介して駆動部２４１に接続されている。これと同様に、駆動部２５１が第１の弾性部２５２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２５３を介して駆動部２５１に接続されている。
第１の弾性部２４２において、弾性部材２４２１、２４２２は、それぞれ、駆動部２４１を支持部２２に対して回動可能とするように、駆動部２４１と支持部２２とを連結している。また、弾性部材２４２１と弾性部材２４２２とは、平面視にて、回動中心軸Ｘに対して対称となるように設けられている。
これと同様に、第１の弾性部２５２において、弾性部材２５２１、２５２２は、それぞれ、駆動部２５１を支持部２２に対して回動可能とするように、駆動部２５１と支持部２２とを連結している。また、弾性部材２５２１と弾性部材２５２２とは、平面視にて、回動中心軸Ｘに対して対称となるように設けられている。
弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２は、それぞれ弾性変形可能な棒状部材（長手形状）であり、互いに、同一形状かつ同一寸法をなしている。また、弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２は、それぞれ、質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在している。
これと同様に、第１の弾性部２５２において、弾性部材２５２１、２５２２は、それぞれ、駆動部２５１を支持部２２に対して回動可能とするように、駆動部２５１と支持部２２とを連結している。また、弾性部材２５２１と弾性部材２５２２とは、平面視にて、回動中心軸Ｘに対して対称となるように設けられている。
弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２は、それぞれ弾性変形可能な棒状部材（長手形状）であり、互いに、同一形状かつ同一寸法をなしている。また、弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２は、それぞれ、質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘと平行な方向へ延在している。
第２の弾性部２４３は、質量部２１を駆動部２４１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２４１とを連結している。これと同様に、第２の弾性部２５３は、質量部２１を駆動部２５１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２５１とを連結している。このような第２の弾性部２４３、２５３は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）Ｘとして、質量部２１が駆動部２４１、２５１に対して回動可能となっている。
以上より、基体２は、駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２とで構成された第１の振動系と、質量部２１と第２の弾性部２４３、２５３とで構成された第２の振動系とを有する。すなわち、基体２は、第１の振動系および第２の振動系からなる２自由度振動系を有する。
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、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３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。
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、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３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。
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３とを形成したものであってもよい。その際、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２の一部と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３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。
前述したような基体２を支持するための支持基板３は、接合層５を介して基体２に接合されている。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。また、接合層５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。
前述したような基体２を支持するための支持基板３は、接合層５を介して基体２に接合されている。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。また、接合層５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。
本実施形態の支持基板３は、図１に示すように、枠状をなし、質量部２１の平面視にて、支持部２２と同一形状をなしている。すなわち、支持基板３は、その内側に空間（開口部）３１を有している。この開口部３１は、質量部２１および駆動部２４１、２５１が回動する際に、支持基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。このような開口部３１を設けることにより、アクチュエータ１全体の大型化を防止しつつ、質量部２１の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。ただし、支持基板３の形状については、これに限定されず、例えば、図１でいう左右に分割した形状であってもよいし、空間３１が支持基板３の下面で開口していなくてもよい。
次に、質量部２１を回動させるための駆動手段４について説明する。
駆動手段４は、圧電素子４１、４２、４３、４４を有している。圧電素子４１は弾性部材２４２１に接合され、圧電素子４２は、弾性部材２４２２に接合され、圧電素子４３は、弾性部材２５２１に接合され、圧電素子４４は、弾性部材２５２２に接合されている。すなわち、各弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２のそれぞれに圧電素子が接合されている。これにより、すべての弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２のそれぞれに力を均等に加えて曲げ変形させることができ、回動中心軸Ｘを一定に保ちつつ駆動部２４１、２５１を円滑に回動させることができる。その結果、アクチュエータ１は、優れた回動特性を発揮することができる。このような、圧電素子４１、４２、４３、４４は、互いに同一形状かつ同一寸法である。
駆動手段４は、圧電素子４１、４２、４３、４４を有している。圧電素子４１は弾性部材２４２１に接合され、圧電素子４２は、弾性部材２４２２に接合され、圧電素子４３は、弾性部材２５２１に接合され、圧電素子４４は、弾性部材２５２２に接合されている。すなわち、各弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２のそれぞれに圧電素子が接合されている。これにより、すべての弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２のそれぞれに力を均等に加えて曲げ変形させることができ、回動中心軸Ｘを一定に保ちつつ駆動部２４１、２５１を円滑に回動させることができる。その結果、アクチュエータ１は、優れた回動特性を発揮することができる。このような、圧電素子４１、４２、４３、４４は、互いに同一形状かつ同一寸法である。
以下、圧電素子４１、４２、４３、４４について詳述するが、圧電素子４１、４２、４３、４４は、互いに同様の構成であるため、圧電素子４１について代表して説明し、その他の圧電素子４２、４３、４４については、その説明を省略する。また、説明の便宜上、弾性部材２４２１の圧電素子４１を接合するための面（上面）を「設置面」といい、圧電素子４１の弾性部材２４２１に接合するための面を「接合面」という。
圧電素子４１は、長手方向を伸縮方向とする長手形状をなしている。
具体的には、圧電素子４１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４１１と、この圧電体層４１１を挟持する１対の電極４１２、４１３とを有している。そして、図２にて下側に位置する電極４１２が弾性部材２４２１の設置面に接合されている。すなわち、電極４１２の下面が圧電素子４１の接合面である。
具体的には、圧電素子４１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４１１と、この圧電体層４１１を挟持する１対の電極４１２、４１３とを有している。そして、図２にて下側に位置する電極４１２が弾性部材２４２１の設置面に接合されている。すなわち、電極４１２の下面が圧電素子４１の接合面である。
こ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４１１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。
電極４１２は、圧電体層４１１よりも長尺となっている。一方。電極４１３は、圧電体層４１１の長さとほぼ同じ長さになっている。そして、電極４１３は、例えばワイヤーボンディングにより形成された配線を介して、支持部２２上に設けられた端子４１４に接続されている。このような電極４１２および端子４１４は、図示しない電源（電圧印加手段）に接続されている。
電極４１２と電極４１３（端子４１４）との間に電圧を印加すると、圧電体層４１１は、その圧電効果により、圧電素子４１の長手方向に伸縮する。
このような圧電素子４１は、図３に示すように、弾性部材２４２１の幅（質量部２１の平面視にて、回動中心軸Ｘに直角な方向での長さをいう。以下同じ）よりも大きい幅を有し、弾性部材２４２１の幅方向の全域を覆うように弾性部材２４２１に接合されている。具体的には、圧電素子４１（電極４１２）は、弾性部材２４２１の設置面の幅よりも大きい幅を有する接合面を有し、その接合面は、弾性部材２４２１の設置面の幅方向での全域を覆うようにその設置面に接合されている。圧電素子４２、４３、４４についても圧電素子４１と同様であるため、これにより、アクチュエータ１の製造において、弾性部材２４２１に対する圧電素子４１の接合位置が、設定位置とずれてしまっても（特に、幅方向へのずれ）、アクチュエータ１の共振周波数および回動角などの振動特性（以下、単に「振動特性」ともいう）が、設定値からずれてしまうことを防止することができる。すなわち、アクチュエータ１は、質量部２１を安定的に回動させることができる。また、圧電素子４１を弾性部材２４２１に接合する際に、その接合位置を微細に調整する必要がなく、アクチュエータ１の製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータ１を量産する場合など、個々のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
このような圧電素子４１は、図３に示すように、弾性部材２４２１の幅（質量部２１の平面視にて、回動中心軸Ｘに直角な方向での長さをいう。以下同じ）よりも大きい幅を有し、弾性部材２４２１の幅方向の全域を覆うように弾性部材２４２１に接合されている。具体的には、圧電素子４１（電極４１２）は、弾性部材２４２１の設置面の幅よりも大きい幅を有する接合面を有し、その接合面は、弾性部材２４２１の設置面の幅方向での全域を覆うようにその設置面に接合されている。圧電素子４２、４３、４４についても圧電素子４１と同様であるため、これにより、アクチュエータ１の製造において、弾性部材２４２１に対する圧電素子４１の接合位置が、設定位置とずれてしまっても（特に、幅方向へのずれ）、アクチュエータ１の共振周波数および回動角などの振動特性（以下、単に「振動特性」ともいう）が、設定値からずれてしまうことを防止することができる。すなわち、アクチュエータ１は、質量部２１を安定的に回動させることができる。また、圧電素子４１を弾性部材２４２１に接合する際に、その接合位置を微細に調整する必要がなく、アクチュエータ１の製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータ１を量産する場合など、個々のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
圧電素子４１は、弾性部材２４２１の長手方向に伸縮するように、弾性部材２４２１に接合されている。これにより、弾性部材２４２１の曲げ方向以外への歪みを防止することができる。そのため、圧電素子４１によって弾性部材２４２１を円滑に所望の方向へ曲げ変形させることができる。また、弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２についても同様であるため、質量部２１を回動中心軸Ｘ上で安定的に回動させることができる。
さらに、圧電素子４１の中心を通りその長手方向に延びる線分と、弾性部材２４２１の中心を通りその長手方向に延びる線分とが、平面視にて一致するように、圧電素子４１が、弾性部材２４２１に接合されている。これにより、圧電素子４１によって弾性部材２４２１をより円滑に所望の方向へ曲げ変形させることができる。圧電素子４２、圧電素子４３、圧電素子４４についても同様である。
圧電素子４１の接合面の長手方向での長さは、弾性部材２４２１の設置面の長手方向での長さよりも長く、かつ、圧電素子４１の接合面が、弾性部材２４２１の設置面の全域を覆うように、圧電素子４１が弾性部材２４２１に接合されている。これにより、圧電素子４１の伸縮方向での長さを長くすることができるため、弾性部材２４２１の曲げ変形の程度を大きくすることができる。弾性部材２４２２、２５２１、２５２２についても同様であるため、駆動部２４１、２５１の回動角を大きくすることができ、その結果、質量部２１を大きく回動させることができる。
圧電素子４１は、弾性部材２４２１と支持部２２との連結部を跨ぐように設けられている。これにより、圧電素子４１の駆動力を弾性部材２４２１により効率的に伝達することができる。その結果、駆動電圧をより低減するとともに、弾性部材２４２１をより大きく曲げ変形させることができる。
圧電素子４１は、弾性部材２４２１と支持部２２との連結部を跨ぐように設けられている。これにより、圧電素子４１の駆動力を弾性部材２４２１により効率的に伝達することができる。その結果、駆動電圧をより低減するとともに、弾性部材２４２１をより大きく曲げ変形させることができる。
平面視にて、圧電素子４１の接合面（電極４１２）の質量部２１側の端の位置と、弾性部材２４２１の設置面の質量部２１側の端の位置とが一致するように、圧電素子４１が、弾性部材２４２１に接合されている。これにより、圧電素子４１の伸縮によって、駆動部２４１に歪み、反りなどが発生してしまうことを防止することができる。弾性部材２４２２、２５２１、２５２２についても同様であるため、駆動部２４１、２５１を安定的に回動させることができ、それに伴い、質量部２１を安定的に回動させることができる。
また、圧電素子４１の幅は、弾性部材２４２１の幅の１０１〜１１５％であるのが好ましく、１０５〜１１０％であるのがより好ましい。これにより、圧電素子４１の接合（取付け）を容易とし、かつ、圧電素子４１の接合位置がずれることによるアクチュエータ１の振動特性の設定値からのずれをより効果的に防止することができる。これに対し、圧電素子の幅が前記下限値未満であると、圧電素子４１の形状、寸法などによっては、接合位置の微調整が必要となり、アクチュエータ１の製造の困難化が生じてしまう。一方、圧電素子の幅が前記上限値を超えると、圧電素子４１の形状、寸法などによっては、圧電素子４１と並設される圧電素子４２との位置的関係で圧電素子４１の接合が困難となる場合や、圧電素子４１による弾性部材２４２１の曲げ変形が不安定となり所望の振動特性を発揮することができない場合がある。
以上、圧電素子４１について詳述したが、これと同様の構成を有する圧電素子４２が、弾性部材２４２２の設置面（上面）に接合されている。
第１の弾性部２４２について説明すれば、圧電素子４１および圧電素子４２をそれぞれ後述するようなタイミングで伸縮させ、弾性部材２４２１と弾性部材２４２２とを互いに反対方向へ曲げ変形することにより、駆動部２４１を回動させるとこができ、それに伴って、第２の弾性部２４３を捩れ変形させ、質量部２１を回動させることができる。
第１の弾性部２４２について説明すれば、圧電素子４１および圧電素子４２をそれぞれ後述するようなタイミングで伸縮させ、弾性部材２４２１と弾性部材２４２２とを互いに反対方向へ曲げ変形することにより、駆動部２４１を回動させるとこができ、それに伴って、第２の弾性部２４３を捩れ変形させ、質量部２１を回動させることができる。
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。
例えば、図４（ａ）に示すような電圧を圧電素子４１、４３に印加するとともに、図４（ｂ）に示すような電圧を圧電素子４２、４４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４１、４２と圧電素子４２、４４とに印加する。すると、圧電素子４１、４３を伸張状態（すなわち、弾性部材２４２１および弾性部材２５２１が、図２にて下方向へ曲げ変形している状態）とするとともに、圧電素子４２、４４を収縮状態とする状態（すなわち、弾性部材２４２２および弾性部材２５２２が、図２にて上方向へ曲げ変形している状態）と、圧電素子４１、４３を収縮状態とするとともに、圧電素子４２、４４を伸長状態とする状態とを交互に繰り返す。
例えば、図４（ａ）に示すような電圧を圧電素子４１、４３に印加するとともに、図４（ｂ）に示すような電圧を圧電素子４２、４４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４１、４２と圧電素子４２、４４とに印加する。すると、圧電素子４１、４３を伸張状態（すなわち、弾性部材２４２１および弾性部材２５２１が、図２にて下方向へ曲げ変形している状態）とするとともに、圧電素子４２、４４を収縮状態とする状態（すなわち、弾性部材２４２２および弾性部材２５２２が、図２にて上方向へ曲げ変形している状態）と、圧電素子４１、４３を収縮状態とするとともに、圧電素子４２、４４を伸長状態とする状態とを交互に繰り返す。
これにより、第１の弾性部２４２、２５２が全体として捩れ変形して、駆動部２４１、２５１を回動させ、それに伴い、第２の弾性部２４３、２５３を捩れ変形させ質量部２１を回動させる。
このとき、弾性部材２４２１、２４２２が、互いに反対方向へ曲げ変形することにより第１の弾性部２４２が全体として捩り変形する。同様に、弾性部材２５２１、２５２２が、互いに反対方向へ曲げ変形することにより第１の弾性部２５２が全体として捩り変形する。そのため、第１の弾性部２４２、２５２に生じる応力を低減することができる。そのため、駆動部２４１、２５１を大きな振れ角で駆動することができる。
このとき、弾性部材２４２１、２４２２が、互いに反対方向へ曲げ変形することにより第１の弾性部２４２が全体として捩り変形する。同様に、弾性部材２５２１、２５２２が、互いに反対方向へ曲げ変形することにより第１の弾性部２５２が全体として捩り変形する。そのため、第１の弾性部２４２、２５２に生じる応力を低減することができる。そのため、駆動部２４１、２５１を大きな振れ角で駆動することができる。
また、圧電素子４１、４２、４３、４４により駆動力を得るため、低電圧駆動であっても比較的大きな駆動力で駆動することができる。そのため、低電圧駆動であっても、第１の弾性部２４２、２５２のバネ定数を高めて、高周波で駆動することができる
そして、駆動部２４１、２５１の回動に伴って、質量部２１も回動中心軸Ｘを軸に、支持部２２に対して傾斜するように振動（回動）する。
そして、駆動部２４１、２５１の回動に伴って、質量部２１も回動中心軸Ｘを軸に、支持部２２に対して傾斜するように振動（回動）する。
ところで、このような質量部２１および駆動部２４１、２５１の振動系（２自由度振動系）では、駆動部２４１、２５１および質量部２１の振幅（振れ角）と、印加する交流電圧の周波数との間に、図５に示すような周波数特性が存在している。
すなわち、かかる振動系は、駆動部２４１、２５１の振幅と、質量部２１の振幅とが大きくなる２つの共振周波数ｆｍ１［ｋＨｚ］、ｆｍ３［ｋＨｚ］（ただし、ｆｍ１＜ｆｍ３）と、駆動部２４１、２５１の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
すなわち、かかる振動系は、駆動部２４１、２５１の振幅と、質量部２１の振幅とが大きくなる２つの共振周波数ｆｍ１［ｋＨｚ］、ｆｍ３［ｋＨｚ］（ただし、ｆｍ１＜ｆｍ３）と、駆動部２４１、２５１の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
この振動系では、圧電素子４１、４２、４３、４４に印加する交流電圧の周波数Ｆが、２つの共振周波数のうち低いもの、すなわち、ｆｍ１とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振幅を抑制しつつ、質量部２１の振れ角（回転角度）を大きくすることができる。
なお、本明細書中では、Ｆ［ｋＨｚ］とｆｍ１［ｋＨｚ］とがほぼ等しいとは、（ｆｍ１−１）≦Ｆ≦（ｆｍ１＋１）の条件を満足することを意味する。
なお、本明細書中では、Ｆ［ｋＨｚ］とｆｍ１［ｋＨｚ］とがほぼ等しいとは、（ｆｍ１−１）≦Ｆ≦（ｆｍ１＋１）の条件を満足することを意味する。
次に、アクチュエータ１の、本発明にかかる製造方法について詳述する。
図６は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータ１の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
アクチュエータ１の製造方法としては、シリコン基板６をエッチングすることにより質量部２１と連結部２４、２５と支持部２２とを形成する工程［Ａ１］と、圧電素子を弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２の設置面に接合する工程［Ａ２］とを含んでいる。これにより、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、その接合位置の微細な調整が必要なく、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータを量産する場合など、複数のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
図６は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータ１の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
アクチュエータ１の製造方法としては、シリコン基板６をエッチングすることにより質量部２１と連結部２４、２５と支持部２２とを形成する工程［Ａ１］と、圧電素子を弾性部材２４２１、２４２２、２５２１、２５２２の設置面に接合する工程［Ａ２］とを含んでいる。これにより、前記圧電素子を前記弾性部材に接合する際に、その接合位置の微細な調整が必要なく、アクチュエータの製造の簡易化を図ることができる。また、アクチュエータを量産する場合など、複数のアクチュエータ間での個体差を抑制することができる。
また、本発明の製造方法のように、圧電素子を基体２とは別個に別体として形成した後に弾性部材に接合することで、例えば、ＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜形成法により圧電素子を形成した場合に比べ、圧電素子（圧電体層）の厚さを大きくすることができるため、圧電素子４１〜４４は、より大きな駆動力を発揮することができる。
また、このような成膜形成法により圧電素子を形成する場合、弾性部材の幅よりも大きい幅を有する圧電素子を形成することは、例えば、エチング処理を詳細に管理しなければならず、非常に困難でかつ手間がかかる。このような観点から見ても、本発明にかかるアクチュエータ１の製造方法によれば、簡単に、弾性部材よりも幅の大きい圧電素子を設けることができる。
また、このような成膜形成法により圧電素子を形成する場合、弾性部材の幅よりも大きい幅を有する圧電素子を形成することは、例えば、エチング処理を詳細に管理しなければならず、非常に困難でかつ手間がかかる。このような観点から見ても、本発明にかかるアクチュエータ１の製造方法によれば、簡単に、弾性部材よりも幅の大きい圧電素子を設けることができる。
［Ａ１］まず、図６（ａ）に示すように、Ｓｉ層６１、ＳｉＯ２層６２、Ｓｉ層６３が順次積層されたＳＯＩ基板（シリコン基板）６を用意する。
次に、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板６のＳｉ層６１の上面に、質量部２１、支持部２２、連結部２４、２５の平面視形状に対応する形状をなすレジストマスク７１を形成する。一方、ＳＯＩ基板６のＳｉ層６３の下面に、支持部２２（空間３１）の平面視形状に対応する形状をなすレジストマスク７２を形成する。
そして、このレジストマスク７１を介して、ＳＯＩ基板６をエッチングする。その後、レジストマスク７１を除去する。同様に、レジストマスク７２を介して、ＳＯＩ基板６をエッチングする。このとき、ＳＯＩ基板６の中間層たるＳｉＯ２層は、前記エッチングのストップ層として機能する。
次に、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板６のＳｉ層６１の上面に、質量部２１、支持部２２、連結部２４、２５の平面視形状に対応する形状をなすレジストマスク７１を形成する。一方、ＳＯＩ基板６のＳｉ層６３の下面に、支持部２２（空間３１）の平面視形状に対応する形状をなすレジストマスク７２を形成する。
そして、このレジストマスク７１を介して、ＳＯＩ基板６をエッチングする。その後、レジストマスク７１を除去する。同様に、レジストマスク７２を介して、ＳＯＩ基板６をエッチングする。このとき、ＳＯＩ基板６の中間層たるＳｉＯ２層は、前記エッチングのストップ層として機能する。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの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。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
その後、ＳｉＯ２層を除去し、図６（ｃ）に示すように、質量部２１と支持部２２と連結部２４、２５とを一体的に形成することができる。
さらに、図６（ｄ）に示すように、質量部２１の上面に金属膜を形成し、光反射部２１１を形成する。金属膜（光反射部２１１）の形成方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。
さらに、図６（ｄ）に示すように、質量部２１の上面に金属膜を形成し、光反射部２１１を形成する。金属膜（光反射部２１１）の形成方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。
［Ａ２］一方、弾性部材２４２１の幅よりも大きい幅を有する圧電素子４１、４２、４３、４４を用意する。このような圧電素子４１〜４４の形成方法としては、とくに限定されず、例えば、圧電体層４１１を用意し、その一方の面に薄膜状の電極４１２を接合し、他方の面に薄膜状の電極４１３を接合することにより圧電素子４１を形成してもよく、薄膜状の電極４１２を用意し、その面上に圧電体層４１１を薄膜形成法により形成し、その圧電体層の電極４１２と反対側の面に電極４１３を形成することにより圧電素子４１を形成してもよい。圧電素子４２、４３、４４についても同様である。
次に、図６（ｅ）に示すように、圧電素子４１を［Ａ１］で得られた基体２の弾性部材２４２１の上面（設置面）に接合する。接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤により接合してもよい。圧電素子４２、４３、４４についても同様に、圧電素子４２を弾性部材２４２２に接合し、圧電素子４３を弾性部材２５２１に接合し、圧電素子４４を弾性部材２５２２に接合する。
以上のようにして、第１実施形態のアクチュエータ１が製造される。なお、圧電素子４１〜４４は、工程［Ａ１］の前に容易しておいてもよい。
以上のようにして、第１実施形態のアクチュエータ１が製造される。なお、圧電素子４１〜４４は、工程［Ａ１］の前に容易しておいてもよい。
＜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実施形態を示す図ある。
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。
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実施形態を示す図ある。
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。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、圧電素子４１Ａ〜４４Ａ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。
以下、圧電素子４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａについて上述するが、圧電素子４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａは、互いに同様の構成であるため、圧電素子４１Ａについて代表して説明し、その他の圧電素子４２Ａ、４３Ａ、４４Ａについては、その説明を省略する。
以下、圧電素子４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａについて上述するが、圧電素子４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａは、互いに同様の構成であるため、圧電素子４１Ａについて代表して説明し、その他の圧電素子４２Ａ、４３Ａ、４４Ａについては、その説明を省略する。
圧電素子４１Ａは、伸縮方向を径方向とする円盤状をなしている。これにより、アクチュエータ１Ａの製造時にて、圧電素子４１Ａの接合向きなどの微調整をしなくても、圧電素子４１Ａを弾性部材２４２１の長手方向へ伸縮させることができ、製造工程の簡易化を図ることができる。
圧電素子４１Ａの直径は、弾性部材２４２１の長手方向での長さより大きく、圧電素子４１Ａは、弾性部材２４２１の設置面の全域を覆うように弾性部材２４２１に接合している。これにより、圧電素子４１Ａの伸縮方向での長さを長くすることができるため、弾性部材２４２１の曲げ変形の程度を大きくすることができる。弾性部材２４２２、２５２１、２５２２についても同様であるため、駆動部２４１、２５１の回動角を大きくすることができ、その結果、質量部２１を大きく回動させることができる。
圧電素子４１Ａは、その中心が、弾性部材２４２１の中心を通りその長手方向に延びる線分に、平面視にて一致するように、弾性部材２４２１に接合している。
圧電素子４１Ａの直径は、弾性部材２４２１の長手方向での長さより大きく、圧電素子４１Ａは、弾性部材２４２１の設置面の全域を覆うように弾性部材２４２１に接合している。これにより、圧電素子４１Ａの伸縮方向での長さを長くすることができるため、弾性部材２４２１の曲げ変形の程度を大きくすることができる。弾性部材２４２２、２５２１、２５２２についても同様であるため、駆動部２４１、２５１の回動角を大きくすることができ、その結果、質量部２１を大きく回動させることができる。
圧電素子４１Ａは、その中心が、弾性部材２４２１の中心を通りその長手方向に延びる線分に、平面視にて一致するように、弾性部材２４２１に接合している。
以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
（実施例１）
シリコン基板をエッチングすることにより基体および支持部材を製造し、その後、圧電素子を各弾性部材に接合することにより、図１に示すアクチュエータと同様のアクチュエータを製造した。なお、製造したアクチュエータは、（１）質量部の直径が１０００μｍ、厚さが１００μｍ、（２）各第２の弾性部の長さが１０００μｍ、幅が６０μｍ、厚さが１００μｍ、（３）各弾性部材の長さが１０００μｍ、幅が２００μｍ、厚さが１００μｍ、（４）駆動部の回動中心軸Ｘと平行な方向での長さが３００μｍ、質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘと直角な方向での長さが１０００μｍ、厚さが１００μｍ、（５）互いに対向する１対の弾性部材の中心間距離が６００μｍ、（６）圧電素子の長さが１２００μｍ、幅が２２０μｍ、厚さが１００μｍであった。
そして、圧電素子の中心を通りその長手方向に延びる線分と弾性部材の中心を通りその長手方向に延びる線分とが、平面視にて一致するように（この位置を「設定位置」とする）、各圧電素子を弾性部材に接合してアクチュエータを製造した。
（実施例１）
シリコン基板をエッチングすることにより基体および支持部材を製造し、その後、圧電素子を各弾性部材に接合することにより、図１に示すアクチュエータと同様のアクチュエータを製造した。なお、製造したアクチュエータは、（１）質量部の直径が１０００μｍ、厚さが１００μｍ、（２）各第２の弾性部の長さが１０００μｍ、幅が６０μｍ、厚さが１００μｍ、（３）各弾性部材の長さが１０００μｍ、幅が２００μｍ、厚さが１００μｍ、（４）駆動部の回動中心軸Ｘと平行な方向での長さが３００μｍ、質量部２１の平面視にて回動中心軸Ｘと直角な方向での長さが１０００μｍ、厚さが１００μｍ、（５）互いに対向する１対の弾性部材の中心間距離が６００μｍ、（６）圧電素子の長さが１２００μｍ、幅が２２０μｍ、厚さが１００μｍであった。
そして、圧電素子の中心を通りその長手方向に延びる線分と弾性部材の中心を通りその長手方向に延びる線分とが、平面視にて一致するように（この位置を「設定位置」とする）、各圧電素子を弾性部材に接合してアクチュエータを製造した。
（実施例２）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘから離隔する方向（外側）へ５μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にアクチュエータを製造した。
（実施例３）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘから離隔する方向（外側）へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にアクチュエータを製造した。
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘから離隔する方向（外側）へ５μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にアクチュエータを製造した。
（実施例３）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘから離隔する方向（外側）へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にアクチュエータを製造した。
（実施例４）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに接近する方向（内側）へ５μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例５）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに接近する方向（内側）へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを製造した。
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに接近する方向（内側）へ５μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例５）
複数の圧電素子のうちの１つの圧電素子を設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに接近する方向（内側）へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例６）
すべての圧電素子をそれぞれ設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに離隔する方向へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様である。
（実施例７）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例２と同様にしてアクチュエータを製造した。
すべての圧電素子をそれぞれ設定位置に対して、幅方向へかつ回動中心軸Ｘに離隔する方向へ１０μｍずらして接合した以外は、実施例１と同様である。
（実施例７）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例２と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例８）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例３と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例９）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例４と同様にしてアクチュエータを製造した。
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例３と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例９）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例４と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例１０）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例５と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例１１）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例６と同様にしてアクチュエータを製造した。
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例５と同様にしてアクチュエータを製造した。
（実施例１１）
幅が２４０μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例６と同様にしてアクチュエータを製造した。
（比較例１）
幅が２００μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例３と同様にしてアクチュエータを製造した。
（比較例２）
幅が２００μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例６と同様にしてアクチュエータを製造した。
幅が２００μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例３と同様にしてアクチュエータを製造した。
（比較例２）
幅が２００μｍの圧電素子を用いた以外は、実施例６と同様にしてアクチュエータを製造した。
以上のような実施例１〜１１および比較例１〜２について、共振周波数および回動角を測定した。共振周波数の測定方法としては、各圧電素子に印加する電圧の周波数をＦＦＴアナラーザーにより変更しながら、質量部２１の振幅を周波数ＬＤＶ（レーザードップラーベロシティ流速計）で測定することにより、質量部２１の共振周波数を測定した。一方、回動角の測定方法としては、各圧電素子に所望の電圧を印加して質量部を回動駆動させ、光反射部へレーザを照射し、光反射部で反射された反射光の軌跡（偏向角）を測定することで、回動角を算出した。その結果を表１に示す。
表１より、以下のことが明らかである。
まず、共振周波数の測定結果について説明する。
実施例２〜実施例６のそれぞれの共振周波数が、１０００５Ｈｚ〜１００６５Ｈｚの範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で６０Ｈｚのずれしか発生しなかった。
まず、共振周波数の測定結果について説明する。
実施例２〜実施例６のそれぞれの共振周波数が、１０００５Ｈｚ〜１００６５Ｈｚの範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で６０Ｈｚのずれしか発生しなかった。
実施例７〜実施例１１のぞれぞれの共振周波数が、１００１０Ｈｚ〜１０１２５Ｈｚの範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で１１５Ｈｚのずれしか発生しなかった。
実施例３、実施例８および比較例１のそれぞれの共振周波数と実施例１の共振周波数とを比較した場合、（１）実施例３と実施例１との共振周波数の誤差は６５Ｈｚであり、（２）実施例８と実施例１との共振周波数の誤差は１２５Ｈｚであり、（３）比較例１と実施例１との共振周波数の誤差は２７５Ｈｚであった。
実施例３、実施例８および比較例１のそれぞれの共振周波数と実施例１の共振周波数とを比較した場合、（１）実施例３と実施例１との共振周波数の誤差は６５Ｈｚであり、（２）実施例８と実施例１との共振周波数の誤差は１２５Ｈｚであり、（３）比較例１と実施例１との共振周波数の誤差は２７５Ｈｚであった。
同様に、実施例６、実施例１１および比較例２のそれぞれの共振周波数と実施例１の共振周波数とを比較した場合、（１）実施例６と実施例１との共振周波数の誤差は１１Ｈｚであり、（２）実施例１１と実施例１との共振周波数の誤差は３３Ｈｚであり、（３）比較例２と実施例１との共振周波数の誤差は１２５Ｈｚであった。
すなわち、本発明のアクチュエータは、圧電素子の接合位置が弾性部材の幅方向にずれても、共振周波数が設定値（実施例１）からずれてしまうことを防止することができた。また、圧電素子の幅は、弾性部材の幅の１０５〜１１５％であることが好ましかった。
すなわち、本発明のアクチュエータは、圧電素子の接合位置が弾性部材の幅方向にずれても、共振周波数が設定値（実施例１）からずれてしまうことを防止することができた。また、圧電素子の幅は、弾性部材の幅の１０５〜１１５％であることが好ましかった。
次に、質量部の回動角の測定結果について説明する。
実施例２〜実施例６のそれぞれの回動角が、１１．６度〜１２．４度の範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で０．８度のずれしか発生しなかった。
実施例７〜実施例１１のそれぞれの回動角が、１１．４度〜１２．４度の範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で１．０度のずれしか発生しなかった。
実施例３、実施例８および比較例１のそれぞれの回動角と実施例１の回動角とを比較した場合、（１）実施例３と実施例１との回動角の誤差は０．８度であり、（２）実施例８と実施例１との回動角の誤差は１．０度であり、（３）比較例１と実施例１との回動角の誤差は１．２度であった。
実施例２〜実施例６のそれぞれの回動角が、１１．６度〜１２．４度の範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で０．８度のずれしか発生しなかった。
実施例７〜実施例１１のそれぞれの回動角が、１１．４度〜１２．４度の範囲内に収まった。すなわち、圧電素子の接合位置が幅方向にずれても、最大で１．０度のずれしか発生しなかった。
実施例３、実施例８および比較例１のそれぞれの回動角と実施例１の回動角とを比較した場合、（１）実施例３と実施例１との回動角の誤差は０．８度であり、（２）実施例８と実施例１との回動角の誤差は１．０度であり、（３）比較例１と実施例１との回動角の誤差は１．２度であった。
同様に、実施例６、実施例１１および比較例２のそれぞれの回動角と実施例１の回動角とを比較した場合、（１）実施例６と実施例１との回動角の誤差は０．４度であり、（２）実施例１１と実施例１との回動角の誤差は１．０度であり、（３）比較例２と実施例１との回動角の誤差は２．７度であった。
すなわち、本発明のアクチュエータは、圧電素子の接合位置が弾性部材の幅方向にずれても、回動角が設定値（実施例１）からずれてしまうことを防止することができた。また、圧電素子の幅は、弾性部材の幅の１０５〜１１５％であることが好ましかった。
すなわち、本発明のアクチュエータは、圧電素子の接合位置が弾性部材の幅方向にずれても、回動角が設定値（実施例１）からずれてしまうことを防止することができた。また、圧電素子の幅は、弾性部材の幅の１０５〜１１５％であることが好ましかった。
以上、本発明にかかるアクチュエータについて説明したが、本発明にかかるアクチュエータは、光反射部を備えているため、例えば、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適用することができる。
本発明にかかる光スキャナは、本発明にかかるアクチュエータと同様に、質量部と、光反射部と、支持部と、１対の弾性部材を備える弾性部を有する１対の連結部と、各弾性部材に設けられた圧電素子とを有している。このような光スキャナは、前記圧電素子を伸縮させることにより、それが接合している前記弾性部材を曲げ変形させることで弾性部を変形させ、それに伴い質量部を回動させ、光反射部で反射した光を走査するものである。各圧電素子の構成は、本発明にかかるアクチュエータと同様であり、その共振周波数などの振動特性の設定値からのずれを防止することができるため、所望の振動特性を発揮することができる。これにより、質量部を安定的に回動させることができ、本発明にかかるアクチュエータは、走査対象物の所望の走査位置に光を走査させることができる。すなわち、優れた走査特性を発揮することができる。
このような光スキャナは、例えば、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。
本発明にかかる光スキャナは、本発明にかかるアクチュエータと同様に、質量部と、光反射部と、支持部と、１対の弾性部材を備える弾性部を有する１対の連結部と、各弾性部材に設けられた圧電素子とを有している。このような光スキャナは、前記圧電素子を伸縮させることにより、それが接合している前記弾性部材を曲げ変形させることで弾性部を変形させ、それに伴い質量部を回動させ、光反射部で反射した光を走査するものである。各圧電素子の構成は、本発明にかかるアクチュエータと同様であり、その共振周波数などの振動特性の設定値からのずれを防止することができるため、所望の振動特性を発揮することができる。これにより、質量部を安定的に回動させることができ、本発明にかかるアクチュエータは、走査対象物の所望の走査位置に光を走査させることができる。すなわち、優れた走査特性を発揮することができる。
このような光スキャナは、例えば、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。
具体的に、図８に示すようなレーザープリンタについて説明する。
図８に示す本実施形態のレーザープリンタ８は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このようなレーザープリンタ８は、図８に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体８１を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット８２、露光ユニット８３、現像ユニット８４、一次転写ローラ８５１、クリーニングユニット８６が配設されている。また、レーザープリンタ８は、図８にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８７が設けられ、その給紙トレイ８７に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８８、定着装置８９が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。
図８に示す本実施形態のレーザープリンタ８は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このようなレーザープリンタ８は、図８に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体８１を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット８２、露光ユニット８３、現像ユニット８４、一次転写ローラ８５１、クリーニングユニット８６が配設されている。また、レーザープリンタ８は、図８にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８７が設けられ、その給紙トレイ８７に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８８、定着装置８９が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。
感光体８１は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図７中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット８２は、コロナ帯電などにより感光体８１の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット８３は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体（感光ドラム）８１上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。具体的には、露光ユニット８３は、図９に示すように、本発明にかかる光スキャナ１Ｂと、光スキャナ１Ｂの光反射部２１１へ光を照射する光源８３１と、光源８３１から照射された光を光反射部２１１へ収光する収光レンズ８３２と、光反射部２１１により反射された光の速度を変換するためのｆθレンズ８３３とを有している。これにより、露光ユニット８３は、走査対象物（感光体８１）の所望の走査位置に光を走査（照射）することができ、所望の潜像を形成することができる。その結果、本発明にかかる画像形成装置は、優れた描画特性を発揮することができる。なお、露光ユニット８３の構成としては、これに限定されない。
現像ユニット８４は、ブラック現像装置８４１と、マゼンタ現像装置８４２と、シアン現像装置８４３と、イエロー現像装置８４４との４つの現像装置を有し、感光体８１に対向するように、回転可能となっている。
帯電ユニット８２は、コロナ帯電などにより感光体８１の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット８３は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体（感光ドラム）８１上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。具体的には、露光ユニット８３は、図９に示すように、本発明にかかる光スキャナ１Ｂと、光スキャナ１Ｂの光反射部２１１へ光を照射する光源８３１と、光源８３１から照射された光を光反射部２１１へ収光する収光レンズ８３２と、光反射部２１１により反射された光の速度を変換するためのｆθレンズ８３３とを有している。これにより、露光ユニット８３は、走査対象物（感光体８１）の所望の走査位置に光を走査（照射）することができ、所望の潜像を形成することができる。その結果、本発明にかかる画像形成装置は、優れた描画特性を発揮することができる。なお、露光ユニット８３の構成としては、これに限定されない。
現像ユニット８４は、ブラック現像装置８４１と、マゼンタ現像装置８４２と、シアン現像装置８４３と、イエロー現像装置８４４との４つの現像装置を有し、感光体８１に対向するように、回転可能となっている。
次に、このように構成されたレーザープリンタ８の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体８１、現像ユニット８４に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト８５２が回転を開始する。そして、感光体８１は、回転しながら、帯電ユニット８２により順次帯電される。
感光体８１の帯電された領域は、感光体８１の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット８３によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体８１、現像ユニット８４に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト８５２が回転を開始する。そして、感光体８１は、回転しながら、帯電ユニット８２により順次帯電される。
感光体８１の帯電された領域は、感光体８１の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット８３によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
感光体８１上に形成された潜像は、感光体８１の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置８４４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体８１上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット８４は、イエロー現像装置８４４が、前記現像位置にて感光体８１と対向している。
感光体８１上に形成されたイエロートナー像は、感光体８１の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体８１と一次転写ローラ８５１との対向部）に至り、一次転写ローラ８５１によって、中間転写ベルト８５２に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ８５１には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８８は、中間転写ベルト８５２から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト８５２に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト８５２上にはフルカラートナー像が形成される。
感光体８１上に形成されたイエロートナー像は、感光体８１の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体８１と一次転写ローラ８５１との対向部）に至り、一次転写ローラ８５１によって、中間転写ベルト８５２に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ８５１には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８８は、中間転写ベルト８５２から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト８５２に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト８５２上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８７から二次転写ローラ８８へ搬送される。
中間転写ベルト８５２上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト８５２の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８８と駆動ローラ８５３との対向部）に至り、二次転写ローラ８８によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８８は中間転写ベルト８５２に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
中間転写ベルト８５２上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト８５２の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８８と駆動ローラ８５３との対向部）に至り、二次転写ローラ８８によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８８は中間転写ベルト８５２に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置８９によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、レーザープリンタ８の外部へ排出される。
一方、感光体８１は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット８６のクリーニングブレード８６１によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット８６内の残存トナー回収部に回収される。
一方、感光体８１は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット８６のクリーニングブレード８６１によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット８６内の残存トナー回収部に回収される。
以上、本発明のアクチュエータ、アクチュエータの製造方法、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、弾性部材が直線状をなしていたが、１対の弾性部材を互いに逆方向に曲げ変形させることにより、駆動部を回動させることができれば、弾性部材の形状は任意である。
また、前述した実施形態では、弾性部材が直線状をなしていたが、１対の弾性部材を互いに逆方向に曲げ変形させることにより、駆動部を回動させることができれば、弾性部材の形状は任意である。
また、前述した実施形態では、各弾性部材のそれぞれに圧電素子が接合しているものについて説明したが、質量部を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、各連結部の１対の弾性部材のうちの一方のみに圧電素子が接合しているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、各圧電素子が弾性部材の上面（光反射部側の面）に接合されているものについて説明したが、１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ変形させることができれば、これに限定されず、例えば、各圧電素子が弾性部材の下面に接合しているものであってもよいし、上面に接合している圧電素子と、下面に接合している圧電素子とが混在しているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、各圧電素子が弾性部材の上面（光反射部側の面）に接合されているものについて説明したが、１対の弾性部材を互いに反対方向へ曲げ変形させることができれば、これに限定されず、例えば、各圧電素子が弾性部材の下面に接合しているものであってもよいし、上面に接合している圧電素子と、下面に接合している圧電素子とが混在しているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、平面視にて、各弾性部材の全域を覆うように圧電素子が接合されているが、各弾性部材の幅方向での全域を覆うように接合していれば、これに限定されない。
また、前述した実施形態では、アクチュエータの中心を通り質量部や１対の駆動部の回動軸線に直角な面に対しほぼ対称（左右対称）な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、光反射部が質量部の上面に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆に設けられている構成であってもよい。すなわち、光反射部が質量部の裏面に設けられているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、アクチュエータの中心を通り質量部や１対の駆動部の回動軸線に直角な面に対しほぼ対称（左右対称）な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、光反射部が質量部の上面に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆に設けられている構成であってもよい。すなわち、光反射部が質量部の裏面に設けられているものであってもよい。
１、１Ａ‥‥‥アクチュエータ １Ｂ‥‥‥光スキャナ ２‥‥‥基体 ２１‥‥‥質量部 ２１１‥‥‥光反射部 ２２‥‥‥支持部 ２４、２５‥‥‥連結部 ２４１、２５１‥‥‥駆動部 ２４２、２５２‥‥‥第１の弾性部 ２４２１、２４２２、２５２１、２５２２‥‥‥弾性部材 ２４３、２５３‥‥‥第２の弾性部 ３‥‥‥支持基板 ３１‥‥‥空間（開口部） ４‥‥‥駆動手段 ４１、４１Ａ、４２、４２Ａ、４３、４３Ａ、４４、４４Ａ‥‥‥圧電素子 ４１１‥‥‥圧電体層 ４１２、４１３‥‥‥電極 ４１４‥‥‥端子 ５‥‥‥接合層 ６‥‥‥シリコン基板 ６１、６３‥‥‥Ｓｉ層 ６２‥‥‥ＳｉＯ２層 ７１、７２‥‥‥レジストマスク ８‥‥‥レーザープリンタ ８１‥‥‥感光体 ８２‥‥‥帯電ユニット ８３‥‥‥露光ユニット ８３１‥‥‥光源 ８３２‥‥‥収光レンズ ８３３‥‥‥ｆθレンズ ８４‥‥‥現像ユニット ８４１‥‥‥ブラック現像装置 ８４２‥‥‥マゼンタ現像装置 ８４３‥‥‥シアン現像装置 ８４４‥‥‥イエロー現像装置 ８５１‥‥‥一次転写ローラ ８５２‥‥‥中間転写ベルト ８５３‥‥‥駆動ローラ ８６‥‥‥クリーニングユニット ８６１‥‥‥クリーニングブレード ８７‥‥‥給紙トレイ ８８‥‥‥二次転写ローラ ８９‥‥‥定着装置 Ｐ‥‥‥記録媒体 Ｘ‥‥‥回動中心軸
Claims (11)
- 板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部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、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記連結部は、板状の駆動部と、前記駆動部を前記支持部に対して回動可能に連結する弾性変形可能な第１の弾性部と、前記質量部を前記駆動部に対して回動可能に連結する弾性変形可能な第２の弾性部とを有し、
前記第１の弾性部は、前記１対の弾性部材で構成され、
前記駆動手段の作動により前記圧電素子を伸縮させ、その圧電素子が接合された前記弾性部材を曲げ変形させながら前記駆動部を回動させ、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されている請求項１に記載のアクチュエータ。 - 前記各弾性部材のそれぞれに、前記圧電素子が接合している請求項１または２に記載のアクチュエータ。
- 前記各圧電素子は、前記各圧電素子が接合された前記弾性部材の長手方向に伸縮するように設けられている請求項３に記載のアクチュエータ。
- 前記各圧電素子は、伸縮方向を長手方向とする長手形状をなし、
前記各圧電素子の長手方向での長さは、それが接合された前記弾性部材の長手方向での長さよりも大きく、
前記各圧電素子は、平面視にて、それが接合された前記弾性部材の全域を覆うように設けられている請求項４に記載のアクチュエータ。 - 前記各圧電素子は、伸縮方向を径方向とする円盤状をなす請求項３に記載のアクチュエータ。
- 前記各圧電素子の直径は、それが接合された前記弾性部材の長手方向での長さより大きく、
前記各圧電素子は、平面視にて、前記弾性部材の全域を覆うように設けられている請求項６に記載のアクチュエータ。 - 前記質量部は、光反射性を有する光反射部を備える請求項１ないし７のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータを製造する方法であって、
前記シリコン基板をエッチングすることにより前記質量部と前記連結部と前記支持部とを形成する工程と、
前記弾性部材の設置面に、前記圧電素子を接合する工程とを含むことを特徴とするアクチュエータの製造方法。 - 光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させて、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナであって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする光スキャナ。 - 光反射性を有する光反射部を備え、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部の回動中心軸を介して互いに対向する１対の弾性変形可能な長手形状をなす弾性部材を有する弾性部を備え、前記質量部を前記支持部に対して回動可能に連結する連結部と、
圧電体層と、該圧電体層を狭持するよう設けられた一対の電極とを有し、前記１対の弾性部材の少なくとも一方に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段から前記圧電素子へ電圧を印加することで、前記圧電素子を伸縮させ、前記弾性部を変形させ、前記質量部を回動させ、前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記弾性部材は、前記圧電素子が設けられる設置面を有し、
前記圧電体層および各前記電極は、それぞれ、前記圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅よりも大きい幅を有し、
前記圧電素子は、該圧電素子が設けられている前記弾性部材の前記設置面の幅方向の全域を覆うように前記弾性部材に接合されていることを特徴とする画像形成装置。
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