アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置
【課題】低コスト化および小型化を図りつつ、質量部を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができるアクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】電源回路５は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２を発生する第１の電圧発生部５１と、第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２を発生する第２の電圧発生部５２と、第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２と第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２とを重畳する電圧重畳部５３とを備え、電圧重畳部５３で重畳された電圧を各圧電素子４１、４２、４３、４４に印加することにより、質量部をこれを支持する１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させるように構成されている。
【解決手段】電源回路５は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２を発生する第１の電圧発生部５１と、第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２を発生する第２の電圧発生部５２と、第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２と第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２とを重畳する電圧重畳部５３とを備え、電圧重畳部５３で重畳された電圧を各圧電素子４１、４２、４３、４４に印加することにより、質量部をこれを支持する１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ等に用いられる光スキャナとしては、マイクロマシニング技術によりＳｉ基板を加工して製造した、捩り振動子を有する構造体を用いたものが知られている。このような構造体を用いた光スキャナは、ポリゴンミラーに比し高速で光走査を行うことができるという利点がある。
例えば、特許文献１にかかるアクチュエータは、板状の反射ミラーを１対のバネ部により両持ち支持しており、各バネ部はその途中で分岐し、その分岐部に圧電体が設けられている。このようなアクチュエータは、各圧電体に電圧を印加することにより、分岐部を曲げ変形させて１対のバネ部全体を捩れ変形させながら、反射ミラーを回動させる。
【０００３】
しかしながら、このようなアクチュエータにあっては、１対のバネ部に沿った１軸のみを回動中心軸とし反射ミラーを回動させるものである。そのため、このようなアクチュエータを光スキャナとして用いた場合、主走査または副走査のいずれか一方向にしか光を走査することができない。したがって、主走査および副走査を行うためには、２つのアクチュエータが必要となり、高コスト化および大型化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図りつつ、質量部を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができるアクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエータは、質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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りつつ、質量部を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記第１の電圧発生部が互いに１８０°位相のずれた２種の前記第１の電圧を発生し、前記電圧重畳部が前記各第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳し、前記電圧重畳部で重畳された２つの電圧を１対の前記圧電素子に対応して印加するように構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記振動部は、前記少なくとも１対の梁部に支持されているとともに、前記１対の弾性部を介して前記質量部を支持し、前記質量部の外周を囲むように枠状をなす枠体を有することが好ましい。
これにより、より低電力でかつより円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対設けられていることが好ましい。
これにより、より円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２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、前記質量部は、板状をなしており、前記質量部を平面視したときに、前記２対の梁部は、前記質量部の中心に対して点対称となるように設けられていることが好ましい。
これにより、より簡単な構成でかつより円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記各梁部は、長手形状をなし、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、前記梁部を曲げ変形させることが好ましい。
これにより、より低電圧でかつより大きな回動角で、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記各梁部は、前記第１の軸線に平行に延在していることが好ましい。
これにより、アクチュエータの小型化を図りつつ、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、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの小型化を図りつつ、質量部の回動角を大きくすることができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の周波数は、前記第２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、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２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、前記第１の周波数が、前記質量部と前記振動部とで構成される振動系のねじり共振周波数と一致していることが好ましい。
これにより、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに共振駆動させることができるため、質量部を低電力で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ていることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、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。
【００１３】
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質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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、１つの光スキャナで主走査および副走査を行うことができ、その結果、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００１４】
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質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光反射部に光を照射する光照射手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査して、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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、１つの光スキャナで主走査および副走査を行うことができ、その結果、低コスト化および小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかるアクチュエータを示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの制御系の構成を示すブロック図ある。
【図５】図４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。
【図６】本発明の画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す概略図である。
【図７】図７に示す画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のアクチュエータ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、本発明の実施形態にかかるアクチュエータを示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図、図３は、図１中のＣ−Ｃ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータの制御系の構成を示すブロック図、図５は、図４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、図６は、図１に示すアクチュエータの各圧電素子に印加する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。
【００１７】
アクチュエータ１は、図１ないし図３に示すように、１自由度振動系を含む振動部２１を有する基体２と、基体２を支持する支持基板３とを有している。基体２の振動部２１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、１自由度振動系を含む振動部２１と、この振動部２１を支持する２対の梁部２２、２３、２４、２５と、これら梁部２２、２３、２４、２５を介して振動部２１を支持する支持部２６とを有している。
【００１８】
振動部２１は、質量部２１１と、この質量部２１１を両持ち支持する１対の弾性部２１２、２１３と、１対の弾性部２１２、２１３を支持する枠体２１４とを有している。
質量部２１１は、板状（本実施形態では円板状）をなし、その上面（支持基板３とは反対側の面）付近に、光反射性を有する光反射部（ミラー部）２１５を備えている。これにより、アクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
【００１９】
このような質量部２１１は、１対の弾性部２１２、２１３を介して枠体２１４に支持されている。
枠体２１４は、質量部２１１の外周を囲むように枠状（本実施形態では略四角環状）をなしている。すなわち、枠体２１４は、枠状をなし、その内側には、質量部２１１に対し離間した状態で、質量部２１１が設けられている。
【００２０】
１対の弾性部２１２、２１３は、それぞれ、質量部２１１を枠体２１４に対し回動可能とするように連結している。より具体的には、１対の弾性部２１２、２１３は、弾性変形可能であり、それぞれ長手形状をなすとともに互いに同軸的に設けられており、質量部２１１を両持ち支持している。このような１対の弾性部２１２、２１３は、これらを回動中心軸として第１の軸線Ｘまわりに捩れ変形することにより、質量部２１１を枠体２１４に対して回動させることができる。すなわち、振動部２１は、質量部２１１および１対の弾性部２１２、２１３で構成された１自由度振動系を有している。
【００２１】
このような振動部２１の枠体２１４は、２対の梁部２２、２３、２４、２５を介して支持部２６に支持されている。すなわち、枠体２１４および２対の梁部２２、２３、２４、２５は、振動系を構成している。
２対の梁部２２、２３、２４、２５は、振動部２１を介して、一方の側に１対の梁部２２、２３が設けられ、他方の側に１対の梁部２４、２５が設けられている。
【００２２】
そして、これらの梁部２２、２３、２４、２５は、振動部２１の質量部２１１の平面視にて、質量部２１１の中心に対し点対称となるように設けられている。
支持部２６は、前述した振動部２１の外周を囲むように形成されている。
そして、１対の梁部２２、２３は、それぞれ、振動部２１（より具体的には枠体２１４）と支持部２６とを連結している。これと同様に、１対の梁部２４、２５は、それぞれ、振動部２１（より具体的には枠体２１４）と支持部２６とを連結している。
【００２３】
各梁部２２、２３、２４、２５は、弾性変形可能であり、長手形状をなすとともに、質量部２１１の回動中心軸Ｘに平行に延在している。このような２対の梁部２２、２３、２４、２５にあっては、梁部２２、２５と梁部２３、２４とを互いに反対方向に曲げ変形させることにより、枠体２１４を第２の軸線（回動中心軸）Ｙまわりに回動させることができ、また、梁部２２、２３と梁部２４、２５とを互いに反対方向に曲げ変形させることにより、枠体２１４を第１の軸線Ｘまわりに回動させることができる。
【００２４】
このような振動部２１を有する基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、振動部２１と梁部２２、２３、２４、２５と支持部２６とが一体的に形成されている。
そして、このような振動部２１を駆動するために、梁部２２上には圧電素子４１、梁部２３上には圧電素子４２、梁部２４上には圧電素子４３、梁部２５上には圧電素子４４が設けられている。
【００２５】
ここで、圧電素子４１、４２と圧電素子４２、４３とは、前述した１対の梁部２２、２３と１対の梁部２４、２５との関係と同様に、振動部２１の質量部２１１の平面視にて、質量部２１１の中心に対し点対称となるように設けられている。以下、圧電素子４１、４２について代表的に詳述するが、圧電素子４３、４４については圧電素子４１、４２と同様である。
【００２６】
圧電素子４１は、梁部２２の上面に接合され、梁部２２の長手方向に伸縮するように構成されている。これにより、圧電素子４１は、その伸縮により、梁部２２を上下方向に曲げ変形させることができる。また、圧電素子４２は、梁部２３の上面に接合され、梁部２３の長手方向に伸縮するように構成されている。これにより、圧電素子４２は、その伸縮により、梁部２３を上下方向に曲げ変形させる。
【００２７】
言い換えすれば、圧電素子４１は、梁部２２の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、梁部２２を曲げ変形させる。これにより、比較的簡単な構成で、より確実に、圧電素子４１により梁部２２を曲げ変形させることができる。これと同様に、圧電素子４２は、梁部２３の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、梁部２３を曲げ変形させる。これにより、比較的簡単な構成で、より確実に、圧電素子４２により梁部２３を曲げ変形させることができる。
【００２８】
このような圧電素子４１、４２は、それぞれ、例えば、いずれも図示しないが、圧電材料を主材料として構成された圧電体層と、この圧電体層を挟持する１対の電極とを有している。
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素子４１の圧電体層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。
【００２９】
また、圧電素子４１は、梁部２２の上面のほぼ全体を覆うように設けられている。したがって、圧電素子４１は、梁部２２の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、圧電素子４１の作動により、梁部２２をより大きく曲げ変形させることができる。これと同様に、圧電素子４２は、梁部２３の上面のほぼ全体を覆うように設けられている。したがって、圧電素子４２は、梁部２３の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、圧電素子４２の作動により、梁部２３をより大きく曲げ変形させることができる。
【００３０】
このような圧電素子４１、４２は、ともに基体２の上面に設けられているので、互いに伸縮動を交互に行う（一方を伸張させ他方を収縮させる）ように動作させると、１対の梁部２２、２３を互いに逆方向に曲げ変形させることができる。
前述した圧電素子４１、４２と同様に、圧電素子４３、４４は構成されている。このような圧電素子４３、４４は、前述した圧電素子４１、４２と同様に、ともに基体２の上面に設けられているので、互いに伸縮動を交互に行う（一方を伸張させ他方を収縮させる）ように動作させると、１対の梁部２４、２５を互いに逆方向に曲げ変形させることができる。
【００３１】
このような圧電素子４１、４２、４３、４４は、図示しない配線を介して、後述する電源回路５に接続されていて（図５参照）、電力の供給を受けるようになっている。なお、電源回路５については、後に詳述する。
前述したような基体２を支持するための支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されており、基体２に接合されている。なお、支持基板３と基体２とは、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た接合層を介して接合されていてもよい。
【００３２】
支持基板３には、図２および図３に示すように、振動部２１に対応する部分に開口部３１が形成されている。
この開口部３１は、振動部２１が振動する際に、支持基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）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、振動部２１（質量部２１１や枠体２１４）の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００３３】
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも支持基板３の下面（振動部２１と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち、逃げ部は、支持基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。
ここで、圧電素子４１、４２、４３、４４に電圧を印加する電圧印加手段である電源回路５について、図４および図５に基づいて説明する。
【００３４】
電源回路５は、図４に示すように、質量部２１１を第１の軸線Ｘまわりに回動させるための第１の電圧を発生させる第１の電圧発生部５１と、質量部２１１を第２の軸線Ｙまわりに回動させるための第２の電圧を発生させる第２の電圧発生部５２と、第１の電圧と第２の電圧を重畳して圧電素子４１、４２、４３、４４に印加する電圧重畳部５３とを備えている。
【００３５】
第１の電圧発生部５１は、図５（ａ）〜（ｄ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する電圧（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１の電圧発生部５１は、第１の周波数（１／Ｔ１）で周期的に変化する２種の第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２を発生するものである。
より具体的に説明すると、第１の電圧発生部５１は、圧電素子４１、４２にそれぞれ印加する水平走査用電圧（水平走査駆動信号）として、図５（ａ）、（ｂ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１１を発生する。
【００３６】
第１の電圧Ｖ１１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１の電圧Ｖ１１の波形は、これに限定されない。
ここで、第１の周波数（１／Ｔ１）は、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。また、第１の周波数は質量部２１１と弾性部２１２、２１３とで構成される振動系のねじり共振周波数と略一致させるように設定することが好ましい。つまり、質量部２１１と弾性部２１２、２１３とで構成される振動系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されていることが好ましい。
また、第１の電圧発生部５１は、圧電素子４３、４４にそれぞれ印加する水平走査用電圧（水平走査駆動信号）として、図５（ｃ）、（ｄ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１２を発生する。この第１の電圧Ｖ１２は、第１の電圧Ｖ１１と同一波形であるが、第１の電圧Ｖ１１に対し１８０°位相がずれている。
【００３７】
一方、第２の電圧発生部５２は、図５（ａ）〜（ｄ）の左側に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する電圧（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２の電圧発生部５２は、第１の周波数（１／Ｔ１）と異なる２種の第２の周波数（１／Ｔ２）で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２を発生するものである。
より具体的に説明すると、第２の電圧発生部５２は、圧電素子４１、４３にそれぞれ印加する垂直走査用電圧（垂直走査駆動信号）として、図５（ａ）、（ｃ）の左側に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１を発生する。
【００３８】
第２の電圧Ｖ２１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は効果的に光を副走査することができる。なお、第２の電圧Ｖ２１の波形は、これに限定されない。
ここで、第２の周波数（１／Ｔ２）は、第１の周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、第１の周波数（１／Ｔ１）よりも小さいのが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いのが好ましい。
【００３９】
また、第２の周波数（１／Ｔ２）は、４０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。これにより、ディスプレイでの描画に適した周波数で、質量部２１１を互いに直交する２軸（第１の軸線Ｘおよび第２の軸線Ｙ）のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
また、第２の電圧発生部５１は、圧電素子４２、４４にそれぞれ印加する垂直走査用電圧（垂直走査駆動信号）として、図５（ｂ）、（ｄ）の左側に示すように、周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２２を発生する。この第２の電圧Ｖ２２は、第２の電圧Ｖ２１をある基準電圧に対して反転した同一波形である。
【００４０】
このような第１の電圧発生部５１および第２の電圧発生部５２は、それぞれ、制御部（同期信号生成回路）６に接続され、この制御部６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５１および第２の電圧発生部５２には、電圧重畳部５３が接続されている。この電圧重畳部５３は、圧電素子４１に電圧を印加するための加算器５３１と、圧電素子４２に電圧を印加するための加算器５３２と、圧電素子４３に電圧を印加するための加算器５３３と、圧電素子４４に電圧を印加するための加算器５３４とを備えている。
【００４１】
加算器５３１は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１１を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２１を受け、これらを重畳し圧電素子４１に印加するようになっている。
また、加算器５３２は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１１を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２２を受け、これらを重畳し圧電素子４２に印加するようになっている。
【００４２】
また、加算器５３３は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１２を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２１を受け、これらを重畳し圧電素子４３に印加するようになっている。
また、加算器５３４は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１２を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２２を受け、これらを重畳し圧電素子４４に印加するようになっている。
【００４３】
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５（ａ）に示すような電圧Ｖ１１とＶ２１を重畳して圧電素子４１に印加するとともに、図５（ｂ）に示すような電圧Ｖ１１とＶ２２を重畳して圧電素子４２に印加する。これと同期して、図５（ｃ）に示すような電圧Ｖ１２とＶ２１を重畳して圧電素子４３に印加するとともに、図５（ｄ）に示すような電圧Ｖ１２とＶ２２を重畳して圧電素子４４に印加する。
【００４４】
すると、第１の周期（１／Ｔ１）で、圧電素子４１、４２を伸張させるとともに圧電素子４３、４４を収縮させる状態と、圧電素子４１、４２を収縮させるとともに圧電素子４３、４４を伸長させる状態とを交互に繰り返しながら、第２の周期（１／Ｔ２）で、圧電素子４１、４３を伸張させるとともに圧電素子４２、４４を収縮させる状態と圧電素子４１、４３を収縮させるとともに、圧電素子４２、４４を伸長させる状態とを交互に繰り返す。
【００４５】
言い換えると、第２の周期（１／Ｔ２）で、圧電素子４１、４３の伸縮可能な範囲（変位可能な長さ）に対する圧電素子４２、４４の伸張可能な範囲（変位可能な長さ）の比を変化させながら、第１の周期（１／Ｔ１）で、圧電素子４１、４２と圧電素子４３、４４とを互いに反対方向に伸張させる。
このように圧電素子４１〜４４が作動することにより、各梁部２２、２３、２４、２５が主に曲げ変形しながら、質量部２１１は、第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動（振動）しつつ、第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（（１／Ｔ２）で回動（振動）する。
【００４６】
以上のように、アクチュエータ１にあっては、電圧重畳部５３で重畳された電圧を各圧電素子４１、４２、４３、４４に印加することにより、質量部２１１を、１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ、第１の軸線Ｘに直交する第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させる。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、質量部２１１を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【００４７】
特に、駆動源となる圧電素子の数を少なく（本実施形態では４つ）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の電圧および第２の電圧を適宜変更することで、基体２や圧電素子４１、４２、４３、４４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、質量部２１１の外周を囲むように枠状をなす枠体２１４が２対の梁部２２、２３、２４、２５に支持されているとともに１対の弾性部２１２、２１３を介して質量部２１１を支持しているため、より低電力でかつより円滑に、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００４８】
さらに、梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対設けられているため、より円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
また、質量部２１１を平面視したときに、２対の梁部２２、２３、２４、２５が質量部２１１の中心に対して点対称となるように設けられているため、より簡単な構成でかつより円滑に、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００４９】
さらに、各圧電素子４１、４２、４３、４４が対応する梁部２２、２３、２４、２５の長手方向に沿って延在しその延在方向に伸縮することにより梁部２２、２３、２４、２５を曲げ変形させるため、より低電圧でかつより大きな回動角で、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００５０】
また、各梁部２２、２３、２４、２５が第１の軸線Ｘに平行に延在しているため、アクチュエータ１をより小型なものとしつつ、質量部２１１の回動角を大きくすることができる。
さらに、各圧電素子４１、４２、４３、４４が対応する梁部２２、２３、２４、２５の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられているため、アクチュエータ１をさらに小型化なものとしつつ、質量部２１１の回動角を大きくすることができる。
【００５１】
以上説明したようなアクチュエータ１は、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。
ここで、図６および図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。
【００５２】
図６は、本発明の画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す概略図、図７は、図６に示す画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、画像形成装置１０は、光スキャナであるアクチュエータ１と、このアクチュエータ１に光を照射する光照射装置７とを備え、光照射装置７からの光をアクチュエータ１で主走査および副走査することにより、スクリーン９上に画像を形成（描画）する。
【００５３】
なお、スクリーン９は、画像形成装置１０の本体に備えられたものであっても別体であってもよい。また、スクリーン９の表面（視認側の面）に光照射装置７からの光を照射し表示してもよいし、スクリーン９の裏面（視認側の面とは反対側の面）に光照射装置７からの光を照射し表面に透過させ表示してもよい。
光照射装置７は、図７に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光源７１、７２、７３と、クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）７４と、ミラー７５と、レンズ７６とを備えている。
【００５４】
光源７１は、赤色の光を発するものであり、光源７１を駆動するための光源ドライバー８１に接続されている。また、光源７２は、緑色の光を発するものであり、光源７２を駆動するための光源ドライバー８２に接続されている。また、光源７３は、青色の光を発するものであり、光源７３を駆動するための光源ドライバー８３に接続されている。
各駆動ドライバー８１、８２、８３は、制御部６Ａに接続されていて、この制御部６Ａからの信号に基づき作動する。ここで、制御部６Ａは、図示しないホストコンピュータから画像情報（画像信号）を受け、この画像情報に応じて、各駆動ドライバー８１、８２、８３を作動させる。また、制御部６Ａは、図示しない検知手段によって検知されたアクチュエータ１（質量部２１１）の挙動情報に基づき電源回路５の駆動を制御するようになっている。
【００５５】
このような画像形成装置１０にあっては、光源７１、７２、７３からクロスダイクロイックプリズム７４、ミラー７５、およびレンズ７６を介してアクチュエータ１（光反射部２１５）に各色の光が照射される。このとき、光源７１からの赤色の光と、光源７２からの緑色の光と、光源７３からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム７４にて合成される。また、各色の光源７１、７２、７３から出力される光の強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
【００５６】
そして、光反射部２１５で反射した光（３色の合成光）は、スクリーン１９７上に照射される。
その際、アクチュエータ１の質量部２１１の第１の軸線Ｘまわりの回動により、光反射部２１５で反射した光は、スクリーン９の横方向に走査（主走査）される。一方、アクチュエータ１の質量部２１１の第２の軸線Ｙまわりの回動により、光反射部２１５で反射した光は、スクリーン９の縦方向に走査（副走査）される。
【００５７】
このようにして画像形成装置１０は、スクリーン９上を画像形成（描画）を行う。このような画像形成装置１０にあって、アクチュエータ１を１つ設けるだけで、２次元走査、すなわち主走査（水平走査）および副走査（垂直走査）を行うことができ、低コスト化および小型化を図ることができる。
以上、本発明のアクチュエータについて、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。
【００５８】
例えば、前述した実施形態では、アクチュエータ１が２対の梁部を備えたもの説明したが、互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに質量部を回動させることができれば、梁部は１対であっても３対以上であってもよい。
また、梁の形状、大きさ、配置なども、互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに質量部を回動させることができれば、前述した実施形態のものに限定されない。
【００５９】
また、前述した実施形態では、圧電素子が梁部の上面のみに接合されているが、圧電素子が梁部の下面に接合されていてもよく、複数の梁部間において圧電素子が梁部の上面に接合されているものと下面に接合されているものとが混在していてもよい。このような場合、複数の圧電素子が第１の軸線および／または第２の軸線に対し対称に設けられているのが好ましい。これにより、位相差をもった複数種の電圧を第１の電源発生部および第２の電源発生部で発生させる必要がなくなり、第１の電源発生部および第２の電源発生部の構成を簡単にすることができる。
【００６０】
また、前述した実施形態では、平面視にて第１の軸線や第２の軸線に対しほぼ対称（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（支持基板とは逆側の面）に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１……アクチュエータ ２……基体 ２１……振動部 ２１１……質量部 ２１２、２１３……弾性部 ２１４……枠体 ２１５……光反射部 ２２、２３、２４、２５……梁部 ２６……支持部 ３……支持基板 ３１……開口部 ４１、４２、４３、４４……圧電素子 ５……電源回路 ５１……第１の電圧発生部 ５２……第２の電圧発生部 ５３……電圧重畳部 ５３１、５３２、５３３、５３４……加算器 ６、６Ａ……制御部 ７……光照射装置 ７１、７２、７３……光源 ７４……クロスダイクロイックプリズム ７５……ミラー ７６……レンズ ８１、８２、８３……駆動ドライバー ９……スクリーン １０……画像形成装置 Ｘ……第１の軸線 Ｙ……第２の軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ等に用いられる光スキャナとしては、マイクロマシニング技術によりＳｉ基板を加工して製造した、捩り振動子を有する構造体を用いたものが知られている。このような構造体を用いた光スキャナは、ポリゴンミラーに比し高速で光走査を行うことができるという利点がある。
例えば、特許文献１にかかるアクチュエータは、板状の反射ミラーを１対のバネ部により両持ち支持しており、各バネ部はその途中で分岐し、その分岐部に圧電体が設けられている。このようなアクチュエータは、各圧電体に電圧を印加することにより、分岐部を曲げ変形させて１対のバネ部全体を捩れ変形させながら、反射ミラーを回動させる。
【０００３】
しかしながら、このようなアクチュエータにあっては、１対のバネ部に沿った１軸のみを回動中心軸とし反射ミラーを回動させるものである。そのため、このようなアクチュエータを光スキャナとして用いた場合、主走査または副走査のいずれか一方向にしか光を走査することができない。したがって、主走査および副走査を行うためには、２つのアクチュエータが必要となり、高コスト化および大型化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図りつつ、質量部を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができるアクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエータは、質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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りつつ、質量部を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、前記電圧印加手段は、前記第１の電圧発生部が互いに１８０°位相のずれた２種の前記第１の電圧を発生し、前記電圧重畳部が前記各第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳し、前記電圧重畳部で重畳された２つの電圧を１対の前記圧電素子に対応して印加するように構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記振動部は、前記少なくとも１対の梁部に支持されているとともに、前記１対の弾性部を介して前記質量部を支持し、前記質量部の外周を囲むように枠状をなす枠体を有することが好ましい。
これにより、より低電力でかつより円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対設けられていることが好ましい。
これにより、より円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２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、前記質量部は、板状をなしており、前記質量部を平面視したときに、前記２対の梁部は、前記質量部の中心に対して点対称となるように設けられていることが好ましい。
これにより、より簡単な構成でかつより円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記各梁部は、長手形状をなし、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、前記梁部を曲げ変形させることが好ましい。
これにより、より低電圧でかつより大きな回動角で、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記各梁部は、前記第１の軸線に平行に延在していることが好ましい。
これにより、アクチュエータの小型化を図りつつ、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、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータの小型化を図りつつ、質量部の回動角を大きくすることができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、前記第１の周波数は、前記第２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、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２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、前記第１の周波数が、前記質量部と前記振動部とで構成される振動系のねじり共振周波数と一致していることが好ましい。
これにより、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに共振駆動させることができるため、質量部を低電力で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ていることが好ましい。
これにより、本発明のアクチュエータを光スキャナ、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。
【００１３】
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質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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、１つの光スキャナで主走査および副走査を行うことができ、その結果、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００１４】
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質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光反射部に光を照射する光照射手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査して、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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、１つの光スキャナで主走査および副走査を行うことができ、その結果、低コスト化および小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかるアクチュエータを示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの制御系の構成を示すブロック図ある。
【図５】図４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。
【図６】本発明の画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す概略図である。
【図７】図７に示す画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のアクチュエータ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、本発明の実施形態にかかるアクチュエータを示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図、図３は、図１中のＣ−Ｃ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータの制御系の構成を示すブロック図、図５は、図４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、図６は、図１に示すアクチュエータの各圧電素子に印加する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。
【００１７】
アクチュエータ１は、図１ないし図３に示すように、１自由度振動系を含む振動部２１を有する基体２と、基体２を支持する支持基板３とを有している。基体２の振動部２１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、１自由度振動系を含む振動部２１と、この振動部２１を支持する２対の梁部２２、２３、２４、２５と、これら梁部２２、２３、２４、２５を介して振動部２１を支持する支持部２６とを有している。
【００１８】
振動部２１は、質量部２１１と、この質量部２１１を両持ち支持する１対の弾性部２１２、２１３と、１対の弾性部２１２、２１３を支持する枠体２１４とを有している。
質量部２１１は、板状（本実施形態では円板状）をなし、その上面（支持基板３とは反対側の面）付近に、光反射性を有する光反射部（ミラー部）２１５を備えている。これにより、アクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
【００１９】
このような質量部２１１は、１対の弾性部２１２、２１３を介して枠体２１４に支持されている。
枠体２１４は、質量部２１１の外周を囲むように枠状（本実施形態では略四角環状）をなしている。すなわち、枠体２１４は、枠状をなし、その内側には、質量部２１１に対し離間した状態で、質量部２１１が設けられている。
【００２０】
１対の弾性部２１２、２１３は、それぞれ、質量部２１１を枠体２１４に対し回動可能とするように連結している。より具体的には、１対の弾性部２１２、２１３は、弾性変形可能であり、それぞれ長手形状をなすとともに互いに同軸的に設けられており、質量部２１１を両持ち支持している。このような１対の弾性部２１２、２１３は、これらを回動中心軸として第１の軸線Ｘまわりに捩れ変形することにより、質量部２１１を枠体２１４に対して回動させることができる。すなわち、振動部２１は、質量部２１１および１対の弾性部２１２、２１３で構成された１自由度振動系を有している。
【００２１】
このような振動部２１の枠体２１４は、２対の梁部２２、２３、２４、２５を介して支持部２６に支持されている。すなわち、枠体２１４および２対の梁部２２、２３、２４、２５は、振動系を構成している。
２対の梁部２２、２３、２４、２５は、振動部２１を介して、一方の側に１対の梁部２２、２３が設けられ、他方の側に１対の梁部２４、２５が設けられている。
【００２２】
そして、これらの梁部２２、２３、２４、２５は、振動部２１の質量部２１１の平面視にて、質量部２１１の中心に対し点対称となるように設けられている。
支持部２６は、前述した振動部２１の外周を囲むように形成されている。
そして、１対の梁部２２、２３は、それぞれ、振動部２１（より具体的には枠体２１４）と支持部２６とを連結している。これと同様に、１対の梁部２４、２５は、それぞれ、振動部２１（より具体的には枠体２１４）と支持部２６とを連結している。
【００２３】
各梁部２２、２３、２４、２５は、弾性変形可能であり、長手形状をなすとともに、質量部２１１の回動中心軸Ｘに平行に延在している。このような２対の梁部２２、２３、２４、２５にあっては、梁部２２、２５と梁部２３、２４とを互いに反対方向に曲げ変形させることにより、枠体２１４を第２の軸線（回動中心軸）Ｙまわりに回動させることができ、また、梁部２２、２３と梁部２４、２５とを互いに反対方向に曲げ変形させることにより、枠体２１４を第１の軸線Ｘまわりに回動させることができる。
【００２４】
このような振動部２１を有する基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、振動部２１と梁部２２、２３、２４、２５と支持部２６とが一体的に形成されている。
そして、このような振動部２１を駆動するために、梁部２２上には圧電素子４１、梁部２３上には圧電素子４２、梁部２４上には圧電素子４３、梁部２５上には圧電素子４４が設けられている。
【００２５】
ここで、圧電素子４１、４２と圧電素子４２、４３とは、前述した１対の梁部２２、２３と１対の梁部２４、２５との関係と同様に、振動部２１の質量部２１１の平面視にて、質量部２１１の中心に対し点対称となるように設けられている。以下、圧電素子４１、４２について代表的に詳述するが、圧電素子４３、４４については圧電素子４１、４２と同様である。
【００２６】
圧電素子４１は、梁部２２の上面に接合され、梁部２２の長手方向に伸縮するように構成されている。これにより、圧電素子４１は、その伸縮により、梁部２２を上下方向に曲げ変形させることができる。また、圧電素子４２は、梁部２３の上面に接合され、梁部２３の長手方向に伸縮するように構成されている。これにより、圧電素子４２は、その伸縮により、梁部２３を上下方向に曲げ変形させる。
【００２７】
言い換えすれば、圧電素子４１は、梁部２２の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、梁部２２を曲げ変形させる。これにより、比較的簡単な構成で、より確実に、圧電素子４１により梁部２２を曲げ変形させることができる。これと同様に、圧電素子４２は、梁部２３の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、梁部２３を曲げ変形させる。これにより、比較的簡単な構成で、より確実に、圧電素子４２により梁部２３を曲げ変形させることができる。
【００２８】
このような圧電素子４１、４２は、それぞれ、例えば、いずれも図示しないが、圧電材料を主材料として構成された圧電体層と、この圧電体層を挟持する１対の電極とを有している。
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素子４１の圧電体層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。
【００２９】
また、圧電素子４１は、梁部２２の上面のほぼ全体を覆うように設けられている。したがって、圧電素子４１は、梁部２２の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、圧電素子４１の作動により、梁部２２をより大きく曲げ変形させることができる。これと同様に、圧電素子４２は、梁部２３の上面のほぼ全体を覆うように設けられている。したがって、圧電素子４２は、梁部２３の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、圧電素子４２の作動により、梁部２３をより大きく曲げ変形させることができる。
【００３０】
このような圧電素子４１、４２は、ともに基体２の上面に設けられているので、互いに伸縮動を交互に行う（一方を伸張させ他方を収縮させる）ように動作させると、１対の梁部２２、２３を互いに逆方向に曲げ変形させることができる。
前述した圧電素子４１、４２と同様に、圧電素子４３、４４は構成されている。このような圧電素子４３、４４は、前述した圧電素子４１、４２と同様に、ともに基体２の上面に設けられているので、互いに伸縮動を交互に行う（一方を伸張させ他方を収縮させる）ように動作させると、１対の梁部２４、２５を互いに逆方向に曲げ変形させることができる。
【００３１】
このような圧電素子４１、４２、４３、４４は、図示しない配線を介して、後述する電源回路５に接続されていて（図５参照）、電力の供給を受けるようになっている。なお、電源回路５については、後に詳述する。
前述したような基体２を支持するための支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されており、基体２に接合されている。なお、支持基板３と基体２とは、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た接合層を介して接合されていてもよい。
【００３２】
支持基板３には、図２および図３に示すように、振動部２１に対応する部分に開口部３１が形成されている。
この開口部３１は、振動部２１が振動する際に、支持基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）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、振動部２１（質量部２１１や枠体２１４）の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００３３】
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも支持基板３の下面（振動部２１と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち、逃げ部は、支持基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。
ここで、圧電素子４１、４２、４３、４４に電圧を印加する電圧印加手段である電源回路５について、図４および図５に基づいて説明する。
【００３４】
電源回路５は、図４に示すように、質量部２１１を第１の軸線Ｘまわりに回動させるための第１の電圧を発生させる第１の電圧発生部５１と、質量部２１１を第２の軸線Ｙまわりに回動させるための第２の電圧を発生させる第２の電圧発生部５２と、第１の電圧と第２の電圧を重畳して圧電素子４１、４２、４３、４４に印加する電圧重畳部５３とを備えている。
【００３５】
第１の電圧発生部５１は、図５（ａ）〜（ｄ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する電圧（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１の電圧発生部５１は、第１の周波数（１／Ｔ１）で周期的に変化する２種の第１の電圧Ｖ１１、Ｖ１２を発生するものである。
より具体的に説明すると、第１の電圧発生部５１は、圧電素子４１、４２にそれぞれ印加する水平走査用電圧（水平走査駆動信号）として、図５（ａ）、（ｂ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１１を発生する。
【００３６】
第１の電圧Ｖ１１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１の電圧Ｖ１１の波形は、これに限定されない。
ここで、第１の周波数（１／Ｔ１）は、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。また、第１の周波数は質量部２１１と弾性部２１２、２１３とで構成される振動系のねじり共振周波数と略一致させるように設定することが好ましい。つまり、質量部２１１と弾性部２１２、２１３とで構成される振動系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されていることが好ましい。
また、第１の電圧発生部５１は、圧電素子４３、４４にそれぞれ印加する水平走査用電圧（水平走査駆動信号）として、図５（ｃ）、（ｄ）の右側に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１２を発生する。この第１の電圧Ｖ１２は、第１の電圧Ｖ１１と同一波形であるが、第１の電圧Ｖ１１に対し１８０°位相がずれている。
【００３７】
一方、第２の電圧発生部５２は、図５（ａ）〜（ｄ）の左側に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する電圧（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２の電圧発生部５２は、第１の周波数（１／Ｔ１）と異なる２種の第２の周波数（１／Ｔ２）で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１、Ｖ２２を発生するものである。
より具体的に説明すると、第２の電圧発生部５２は、圧電素子４１、４３にそれぞれ印加する垂直走査用電圧（垂直走査駆動信号）として、図５（ａ）、（ｃ）の左側に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２１を発生する。
【００３８】
第２の電圧Ｖ２１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は効果的に光を副走査することができる。なお、第２の電圧Ｖ２１の波形は、これに限定されない。
ここで、第２の周波数（１／Ｔ２）は、第１の周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、第１の周波数（１／Ｔ１）よりも小さいのが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いのが好ましい。
【００３９】
また、第２の周波数（１／Ｔ２）は、４０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。これにより、ディスプレイでの描画に適した周波数で、質量部２１１を互いに直交する２軸（第１の軸線Ｘおよび第２の軸線Ｙ）のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
また、第２の電圧発生部５１は、圧電素子４２、４４にそれぞれ印加する垂直走査用電圧（垂直走査駆動信号）として、図５（ｂ）、（ｄ）の左側に示すように、周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２２を発生する。この第２の電圧Ｖ２２は、第２の電圧Ｖ２１をある基準電圧に対して反転した同一波形である。
【００４０】
このような第１の電圧発生部５１および第２の電圧発生部５２は、それぞれ、制御部（同期信号生成回路）６に接続され、この制御部６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５１および第２の電圧発生部５２には、電圧重畳部５３が接続されている。この電圧重畳部５３は、圧電素子４１に電圧を印加するための加算器５３１と、圧電素子４２に電圧を印加するための加算器５３２と、圧電素子４３に電圧を印加するための加算器５３３と、圧電素子４４に電圧を印加するための加算器５３４とを備えている。
【００４１】
加算器５３１は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１１を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２１を受け、これらを重畳し圧電素子４１に印加するようになっている。
また、加算器５３２は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１１を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２２を受け、これらを重畳し圧電素子４２に印加するようになっている。
【００４２】
また、加算器５３３は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１２を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２１を受け、これらを重畳し圧電素子４３に印加するようになっている。
また、加算器５３４は、第１の電圧発生部５１から第１の電圧Ｖ１２を受けるとともに、第２の電圧発生部５２から第２の電圧Ｖ２２を受け、これらを重畳し圧電素子４４に印加するようになっている。
【００４３】
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５（ａ）に示すような電圧Ｖ１１とＶ２１を重畳して圧電素子４１に印加するとともに、図５（ｂ）に示すような電圧Ｖ１１とＶ２２を重畳して圧電素子４２に印加する。これと同期して、図５（ｃ）に示すような電圧Ｖ１２とＶ２１を重畳して圧電素子４３に印加するとともに、図５（ｄ）に示すような電圧Ｖ１２とＶ２２を重畳して圧電素子４４に印加する。
【００４４】
すると、第１の周期（１／Ｔ１）で、圧電素子４１、４２を伸張させるとともに圧電素子４３、４４を収縮させる状態と、圧電素子４１、４２を収縮させるとともに圧電素子４３、４４を伸長させる状態とを交互に繰り返しながら、第２の周期（１／Ｔ２）で、圧電素子４１、４３を伸張させるとともに圧電素子４２、４４を収縮させる状態と圧電素子４１、４３を収縮させるとともに、圧電素子４２、４４を伸長させる状態とを交互に繰り返す。
【００４５】
言い換えると、第２の周期（１／Ｔ２）で、圧電素子４１、４３の伸縮可能な範囲（変位可能な長さ）に対する圧電素子４２、４４の伸張可能な範囲（変位可能な長さ）の比を変化させながら、第１の周期（１／Ｔ１）で、圧電素子４１、４２と圧電素子４３、４４とを互いに反対方向に伸張させる。
このように圧電素子４１〜４４が作動することにより、各梁部２２、２３、２４、２５が主に曲げ変形しながら、質量部２１１は、第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動（振動）しつつ、第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（（１／Ｔ２）で回動（振動）する。
【００４６】
以上のように、アクチュエータ１にあっては、電圧重畳部５３で重畳された電圧を各圧電素子４１、４２、４３、４４に印加することにより、質量部２１１を、１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ、第１の軸線Ｘに直交する第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させる。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、質量部２１１を互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。
【００４７】
特に、駆動源となる圧電素子の数を少なく（本実施形態では４つ）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の電圧および第２の電圧を適宜変更することで、基体２や圧電素子４１、４２、４３、４４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、質量部２１１の外周を囲むように枠状をなす枠体２１４が２対の梁部２２、２３、２４、２５に支持されているとともに１対の弾性部２１２、２１３を介して質量部２１１を支持しているため、より低電力でかつより円滑に、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００４８】
さらに、梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対設けられているため、より円滑に、質量部を１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに第１の周波数で回動させつつ第２の軸線まわりに第２の周波数で回動させることができる。
また、質量部２１１を平面視したときに、２対の梁部２２、２３、２４、２５が質量部２１１の中心に対して点対称となるように設けられているため、より簡単な構成でかつより円滑に、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００４９】
さらに、各圧電素子４１、４２、４３、４４が対応する梁部２２、２３、２４、２５の長手方向に沿って延在しその延在方向に伸縮することにより梁部２２、２３、２４、２５を曲げ変形させるため、より低電圧でかつより大きな回動角で、質量部２１１を１対の弾性部２１２、２１３に沿った第１の軸線Ｘまわりに第１の周波数（１／Ｔ１）で回動させつつ第２の軸線Ｙまわりに第２の周波数（１／Ｔ２）で回動させることができる。
【００５０】
また、各梁部２２、２３、２４、２５が第１の軸線Ｘに平行に延在しているため、アクチュエータ１をより小型なものとしつつ、質量部２１１の回動角を大きくすることができる。
さらに、各圧電素子４１、４２、４３、４４が対応する梁部２２、２３、２４、２５の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられているため、アクチュエータ１をさらに小型化なものとしつつ、質量部２１１の回動角を大きくすることができる。
【００５１】
以上説明したようなアクチュエータ１は、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。
ここで、図６および図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。
【００５２】
図６は、本発明の画像形成装置（イメージングディスプレイ）の一例を示す概略図、図７は、図６に示す画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、画像形成装置１０は、光スキャナであるアクチュエータ１と、このアクチュエータ１に光を照射する光照射装置７とを備え、光照射装置７からの光をアクチュエータ１で主走査および副走査することにより、スクリーン９上に画像を形成（描画）する。
【００５３】
なお、スクリーン９は、画像形成装置１０の本体に備えられたものであっても別体であってもよい。また、スクリーン９の表面（視認側の面）に光照射装置７からの光を照射し表示してもよいし、スクリーン９の裏面（視認側の面とは反対側の面）に光照射装置７からの光を照射し表面に透過させ表示してもよい。
光照射装置７は、図７に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光源７１、７２、７３と、クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）７４と、ミラー７５と、レンズ７６とを備えている。
【００５４】
光源７１は、赤色の光を発するものであり、光源７１を駆動するための光源ドライバー８１に接続されている。また、光源７２は、緑色の光を発するものであり、光源７２を駆動するための光源ドライバー８２に接続されている。また、光源７３は、青色の光を発するものであり、光源７３を駆動するための光源ドライバー８３に接続されている。
各駆動ドライバー８１、８２、８３は、制御部６Ａに接続されていて、この制御部６Ａからの信号に基づき作動する。ここで、制御部６Ａは、図示しないホストコンピュータから画像情報（画像信号）を受け、この画像情報に応じて、各駆動ドライバー８１、８２、８３を作動させる。また、制御部６Ａは、図示しない検知手段によって検知されたアクチュエータ１（質量部２１１）の挙動情報に基づき電源回路５の駆動を制御するようになっている。
【００５５】
このような画像形成装置１０にあっては、光源７１、７２、７３からクロスダイクロイックプリズム７４、ミラー７５、およびレンズ７６を介してアクチュエータ１（光反射部２１５）に各色の光が照射される。このとき、光源７１からの赤色の光と、光源７２からの緑色の光と、光源７３からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム７４にて合成される。また、各色の光源７１、７２、７３から出力される光の強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
【００５６】
そして、光反射部２１５で反射した光（３色の合成光）は、スクリーン１９７上に照射される。
その際、アクチュエータ１の質量部２１１の第１の軸線Ｘまわりの回動により、光反射部２１５で反射した光は、スクリーン９の横方向に走査（主走査）される。一方、アクチュエータ１の質量部２１１の第２の軸線Ｙまわりの回動により、光反射部２１５で反射した光は、スクリーン９の縦方向に走査（副走査）される。
【００５７】
このようにして画像形成装置１０は、スクリーン９上を画像形成（描画）を行う。このような画像形成装置１０にあって、アクチュエータ１を１つ設けるだけで、２次元走査、すなわち主走査（水平走査）および副走査（垂直走査）を行うことができ、低コスト化および小型化を図ることができる。
以上、本発明のアクチュエータについて、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。
【００５８】
例えば、前述した実施形態では、アクチュエータ１が２対の梁部を備えたもの説明したが、互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに質量部を回動させることができれば、梁部は１対であっても３対以上であってもよい。
また、梁の形状、大きさ、配置なども、互いに直交する２軸のそれぞれの軸まわりに質量部を回動させることができれば、前述した実施形態のものに限定されない。
【００５９】
また、前述した実施形態では、圧電素子が梁部の上面のみに接合されているが、圧電素子が梁部の下面に接合されていてもよく、複数の梁部間において圧電素子が梁部の上面に接合されているものと下面に接合されているものとが混在していてもよい。このような場合、複数の圧電素子が第１の軸線および／または第２の軸線に対し対称に設けられているのが好ましい。これにより、位相差をもった複数種の電圧を第１の電源発生部および第２の電源発生部で発生させる必要がなくなり、第１の電源発生部および第２の電源発生部の構成を簡単にすることができる。
【００６０】
また、前述した実施形態では、平面視にて第１の軸線や第２の軸線に対しほぼ対称（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（支持基板とは逆側の面）に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１……アクチュエータ ２……基体 ２１……振動部 ２１１……質量部 ２１２、２１３……弾性部 ２１４……枠体 ２１５……光反射部 ２２、２３、２４、２５……梁部 ２６……支持部 ３……支持基板 ３１……開口部 ４１、４２、４３、４４……圧電素子 ５……電源回路 ５１……第１の電圧発生部 ５２……第２の電圧発生部 ５３……電圧重畳部 ５３１、５３２、５３３、５３４……加算器 ６、６Ａ……制御部 ７……光照射装置 ７１、７２、７３……光源 ７４……クロスダイクロイックプリズム ７５……ミラー ７６……レンズ ８１、８２、８３……駆動ドライバー ９……スクリーン １０……画像形成装置 Ｘ……第１の軸線 Ｙ……第２の軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記第１の電圧発生部が互いに１８０°位相のずれた２種の前記第１の電圧を発生し、前記電圧重畳部が前記各第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳し、前記電圧重畳部で重畳された２つの電圧を１対の前記圧電素子に対応して印加す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。
【請求項３】
前記振動部は、前記少なくとも１対の梁部に支持されているとともに、前記１対の弾性部を介して前記質量部を支持し、前記質量部の外周を囲むように枠状をなす枠体を有する請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対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。
【請求項５】
前記質量部は、板状をなしており、前記質量部を平面視したときに、前記２対の梁部は、前記質量部の中心に対して点対称となる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。
【請求項６】
前記各梁部は、長手形状をなし、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、前記梁部を曲げ変形させる請求項１ないし５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記各梁部は、前記第１の軸線に平行に延在している請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている請求項６または７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも大きい請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の周波数が、前記質量部と前記振動部とで構成される振動系のねじり共振周波数と一致している請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記質量部は、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１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で回動させるように構成されていることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１３】
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光反射部に光を照射する光照射手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査して、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で回動させるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で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。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記第１の電圧発生部が互いに１８０°位相のずれた２種の前記第１の電圧を発生し、前記電圧重畳部が前記各第１の電圧と前記第２の電圧とを重畳し、前記電圧重畳部で重畳された２つの電圧を１対の前記圧電素子に対応して印加す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。
【請求項３】
前記振動部は、前記少なくとも１対の梁部に支持されているとともに、前記１対の弾性部を介して前記質量部を支持し、前記質量部の外周を囲むように枠状をなす枠体を有する請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記梁部は、前記振動部を介してその両側にそれぞれ１対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。
【請求項５】
前記質量部は、板状をなしており、前記質量部を平面視したときに、前記２対の梁部は、前記質量部の中心に対して点対称となる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。
【請求項６】
前記各梁部は、長手形状をなし、前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向に沿って延在し、その延在方向に伸縮することにより、前記梁部を曲げ変形させる請求項１ないし５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記各梁部は、前記第１の軸線に平行に延在している請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記各圧電素子は、対応する前記梁部の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている請求項６または７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも大きい請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の周波数が、前記質量部と前記振動部とで構成される振動系のねじり共振周波数と一致している請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記質量部は、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１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査するように構成された光スキャナであって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で回動させるように構成されていることを特徴とする光スキャナ。
【請求項１３】
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支持する１対の弾性部とを備えた振動部と、
前記振動部を支持する曲げ変形可能な少なくとも１対の梁部と、
前記各梁部上に接合された圧電素子と、
前記各圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光反射部に光を照射する光照射手段とを有し、
前記電圧印加手段が前記各圧電素子に電圧を印加することにより、前記各梁部を曲げ変形させ、これに伴い、前記振動部を駆動させ、前記光反射部で反射した光を走査して、対象物上に画像を形成するように構成された画像形成装置であって、
前記電圧印加手段は、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧を発生する第１の電圧発生部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧を発生する第２の電圧発生部と、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各圧電素子に印加することにより、前記質量部を前記１対の弾性部に沿った第１の軸線まわりに前記第１の周波数で回動させつつ前記第１の軸線に直交する第２の軸線まわりに前記第２の周波数で回動させるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１８９２（Ｐ２０１３−１１８９２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７４７４３（Ｐ２０１２−１７４７４３）
【出願日】平成２４年８月７日（２０１２．８．７）
【分割の表示】特願２０１２−１４３３７６（Ｐ２０１２−１４３３７６）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＰＳＯＮ
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月７日（２０１２．８．７）
【分割の表示】特願２０１２−１４３３７６（Ｐ２０１２−１４３３７６）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＰＳＯＮ
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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