JP2008164873A - 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】耐衝撃性に優れたアクチュエータ、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】本発明のアクチュエータ１は、可動板２２と、可動板２２を回動可能に支持する弾性変形可能な１対の軸部材２３、２４と、各軸部材２３、２４を変形させながら可動板２２を回動させる駆動手段と、可動板２２および／または軸部材２３、２４が所定量以上変位したときに可動板２２および／または軸部材２３、２４に接触して、可動板２２および軸部材２３、２４の変位を所定範囲内に規制する規制部材６１、６２、６３とを有し、規制部材６１、６２、６３は、高分子材料を主材料として構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置に関するものである。

マイクロマシニング技術によりＳｉ基板を加工することにより製造された構造体を用いたアクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。かかるアクチュエータは、例えば、加速度センサのような振動式センサや、光スキャナのような光学デバイス等に用いることができる。
例えば、特許文献１には、可動部と、その可動部を支持するビームと、そのビーム上に設けられたピエゾ抵抗とを有し、そのピエゾ抵抗の抵抗値変化に基づき、加速度や姿勢などを検知する振動式センサが開示されている。

かかる振動式センサは、シリコンやガラスで構成されたストッパが可動部に対向していて、可動部が過剰に変位するのを規制するようになっている。これにより、振動式センサが衝撃を受けた場合であっても、可動部の可動範囲を所定範囲内に維持し、可動部やビームの過剰変位による損傷を防止することができる。
しかしながら、特許文献１にかかる振動式センサにあっては、ストッパの構成材料であるガラスやシリコンが比較的高い硬度を有するため、可動部がストッパに接触した際に、その衝撃により可動部が損傷する可能性がある。

特開２００６−２９８２７号公報

本発明の目的は、耐衝撃性に優れたアクチュエータ、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弾性変形可能な少なくとも１つの軸部材と、
前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させる駆動手段と、
前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とする。

これにより、可動板や軸部材が過剰に変位しようとしても、規制部材が可動板や軸部材に接触して、可動板や軸部材の変位量を所定範囲内に維持することができる。特に、規制部材が樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されているため、可動板や軸部材が規制部材に接触した際、可動板や軸部材が受ける衝撃を吸収して、可動板や軸部材の損傷を確実に防止することができる。すなわち、本発明のアクチュエータは、耐衝撃性に優れている。

本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、その表面付近に、金属を主材料として構成された金属膜が形成されていることが好ましい。
これにより、可動板や軸部材が規制部材に接触したときに、規制部材を構成する樹脂が可動板や軸部材に転写・付着するのを防止することができる。そのため、可動板および軸部材により構成される振動子の共振周波数などの振動特性が変化してしまうのを防止することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、前記可動板および／または前記各軸部材に向けて突出形成されていることが好ましい。
これにより、必要個所のみに規制部材を形成して、高分子材料の使用量を低減し、アクチュエータの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、前記規制部材は、その基端から先端に向けて横断面積が漸減していることが好ましい。
これにより、規制部材の基端側の部分の機械的強度を優れたものとすることで規制部材の耐久性を向上させつつ、規制部材の先端側の部分の弾性を優れたものとすることで可動板や軸部材が受ける衝撃を効果的に吸収することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、その先端面が湾曲凸面であることが好ましい。
これにより、規制部材の先端側の部分の弾性を優れたものとしつつ、当該先端側の部分の耐久性を向上させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、略半球状をなしていることが好ましい。
これにより、規制部材の形成を比較的簡単なものとすることができる。

本発明のアクチュエータでは、前記可動板および前記１対の軸部材を含んで構成された振動系を収容するハウジングを有し、前記規制部材は、前記ハウジングに固定されていることが好ましい。
これにより、規制部材を固定するための部材としてハウジングを有効利用して、アクチュエータの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、前記ハウジングは、前記可動板の両面にそれぞれ対向して設けられた２つの基板を備え、前記規制部材は、前記２つの基板のうちの少なくとも一方の基板の面上に設けられていることが好ましい。
これにより、各種成膜法を用いて比較的簡単にかつ高精度に規制部材を形成することができる。特に、規制部材が略半球状をなすものである場合、インクジェット法を用いることで、所望の形状・大きさ・位置に規制部材を比較的簡単にかつ高精度に形成することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、前記２つの基板のうちの少なくとも一方の基板の面上に、平面視にて前記回動中心軸に対し実質的に対称な配置となるように複数設けられていることが好ましい。
これにより、規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板や軸部材の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記規制部材は、前記２つの基板のそれぞれに設けられていることが好ましい。
これにより、規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板や軸部材の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記少なくとも１つの規制部材は、前記可動板の厚さ方向での変位を規制するように前記軸部材に対向して設けられた第１の規制部材と、前記可動板の回動角を規制するように前記可動板の板面に対向して設けられた第２の規制部材とを備えることが好ましい。
これにより、規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板や軸部材の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、前記第２の規制部材は、前記可動板の前記光反射部とは反対側の面に対向して設けられていることが好ましい。
これにより、光反射部に対する入射光および反射光の光路を妨げることなく、可動板や軸部材の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。

本発明のアクチュエータでは、前記可動板の板面には、光反射性を有する光反射部が設けられ、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または偏向するように構成され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。

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少なくとも１つの軸部材と、
前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させることにより、前記光反射部で反射した光を走査させる駆動手段と、
前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とする。
これにより、優れた耐衝撃性を有する光スキャナを提供することができる。

本発明の画像形成装置は、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少なくとも１つの軸部材と、
前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させることにより、前記光反射部で反射した光を走査させて、対象物上に画像を形成させる駆動手段と、
前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とする。
これにより、優れた耐衝撃性を有す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に示すアクチュエータの平面図、図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図２中のＣ−Ｃ線断面図、図５および図６は、それぞれ、図１に示すアクチュエータに備えられた規制部材の配置を説明するための図、図７は、図１に示すアクチュエータに備えられた規制部材の作用を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２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ないし図４に示すように、振動系を有する基体２と、この基体２の振動系を駆動するための圧電素子３１、３２、３３、３４と、基体２を支持する支持体４とを有し、これらはハウジング５内に収容されている。特に、ハウジング５の内壁には、基体２の振動系の振動を所定範囲内に規制する複数の規制部材（ストッパ）６１、６２、６３が設けられている。
かかるアクチュエータ１にあっては、通電により圧電素子３１、３２、３３、３４を伸縮させることにより、基体２の振動系に回動中心軸Ｘまわりの振動（回動）を生じさせる。

以下、アクチュエータ１を構成する各部を順次説明する。
振動系を有する基体２は、図１および図２に示すように、枠状をなす支持部材２１と、この支持部材２１の内側に設けられた可動板２２と、可動板２２を回動中心軸Ｘまわりに回動可能に支持する１対の軸部材２３、２４と、１対の軸部材２３、２４にそれぞれ対応して連結された１対の駆動部材２５、２６と、駆動部材２５と支持部材２１とを連結する１対の変形部材２７、２８と、駆動部材２６と支持部材２１とを連結する１対の変形部材２９、３０とを有している。本実施形態では、基体２は、平面視したときに、左右対称な形状となるように形成されている。

支持部材２１は、枠状（より具体的には四角環状）をなしている。
このような支持部材２１の内側には、支持部材２１に対し離間した状態で、可動板２２が設けられている。
可動板２２は、板状をなし、その板面（上面）に光反射部２２１が設けられている。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。

本実施形態では、可動板２２の平面視形状が円形である。すなわち、可動板２２は、円板状をなしている。そのため、可動板２２の慣性モーメントを抑えつつ、光反射部２２１の光反射に利用可能な面積を大きくすることができる。なお、可動板２２の平面視形状は、光学デバイスの設計などに応じて決定されるものであり、前述したような円板状に限定されず、例えば、４角形、５角形などの多角形状や、楕円形状、長円形状などであってもよい。

このような可動板２２は、回動中心軸Ｘに沿って設けられた１対の軸部材２３、２４に支持されている。
このように可動板２２を回動可能に支持する各軸部材２３、２４は、回動中心軸Ｘに沿って長手形状をなし、回動中心軸Ｘまわりに捩れ変形可能となっている。
軸部材２３は、その長手方向での一端（右側の端）が可動板２２に接続され、他端（左側の端）が駆動部材２５に接続されている。これと同様に、軸部材２４は、その長手方向での一端（左側の端）が可動板２２に接続され、他端が駆動部材２６に接続されている。

言い換えすれば、可動板２２は、軸部材２３を介して駆動部材２５に支持されているとともに、軸部材２４を介して駆動部材２６に支持されている。
各駆動部材２５、２６は、可動板２２の板面に平行でかつ回動中心軸Ｘに対し直角な方向に延在する長手形状をなしている。
また、駆動部材２５は、その長手方向での中央部で、前述した軸部材２３を支持している。これと同様に、駆動部材２６は、その長手方向での中央部で、軸部材２４を支持している。したがって、駆動部材２５および駆動部材２６のそれぞれの長手方向での中央部が、可動板２２の回動中心軸Ｘ上に位置している。

このような駆動部材２５は、その長手方向での両端部にて、１対の変形部材２７、２８を介して支持部材２１に支持されている。これと同様に、駆動部材２６は、その長手方向での両端部にて、１対の変形部材２９、３０を介して支持部材２１に支持されている。
各変形部材２７、２８は、回動中心軸Ｘに略平行な方向に延在する長手形状をなし、主として曲げ変形するように構成されている。本実施形態では、各変形部材２７、２８は、駆動部材２５に対し可動板２２とは反対側（すなわち外側）に位置している。

このような変形部材２７、２８と同様に、各変形部材２９、３０は、回動中心軸Ｘに略平行な方向に延在する長手形状をなし、主として曲げ変形するように構成されている。本実施形態では、各変形部材２９、３０は、駆動部材２６に対し可動板２２とは反対側（すなわち外側）に位置している。
以上説明したような基体２にあっては、可動板２２および軸部材２３、２４が第１の振動系を構成し、駆動部材２５、２６と変形部材２７、２８、２９、３０と圧電素子３１、３２、３３、３４とが第２の振動系を構成し、これらの振動系は２自由度振動系を構成している。したがって、第２の振動系の振幅が小さくても、第１の振動系の振幅を大きくすることができる。すなわち、各駆動部材２５、２６および各圧電素子３１、３２、３３３、３４の変位量や各変形部材２７、２８、２９、３０の曲げ変形量が小さくても、可動板２２の回動角を大きくすることができる。

また、基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されている。そして、基体２は、支持部材２１と可動板２２と軸部材２３、２４と駆動部材２５、２６と変形部材２７、２８、２９、３０とが一体的に形成されている。
以上説明したような基体２の上面には、各軸部材２３、２４を捩れ変形させながら可動板２２を回動させる駆動手段である圧電素子３１、３２、３３、３４が接合されている。

より具体的に説明すると、前述した変形部材２７上には、その長手方向（延在方向）に伸縮する圧電素子３１が接合され、変形部材２８上には、その長手方向（延在方向）に伸縮する圧電素子３２が接合されている。これにより、各変形部材２７、２８を曲げ変形させることができる。
これと同様に、変形部材２９上には、その長手方向（延在方向）に伸縮する圧電素子３３が接合され、変形部材３０上には、その長手方向（延在方向）に伸縮する圧電素子３４が接合されている。これにより、各変形部材２９、３０を曲げ変形させることができる。

このような圧電素子３１、３２、３３、３４は、それぞれ、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）などの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対の電極とで構成されている。
このような圧電素子３１、３２、３３、３４は、図示しない電源回路に接続されていて、周期的に変化する電圧が印加されるようになっている。これにより、圧電素子３１、３２、３３、３４を伸縮させることができる。

一方、基体２の支持部材２１の下面には、例えばシリコンやガラス等を主材料として構成された支持体４が接合されている。
支持体４は、支持部材２１の下面に接合され、環状をなしており、その内側の空間が、基体２の振動系が振動する際、すなわち可動板２２が回動（振動）する際に、支持体４に接触するのを防止する逃げ部（空間）を形成する。なお、基体２と支持体４とが一体的に形成されていてもよいし、支持体４を省略することも可能である。

以上説明したような基体２と圧電素子３１、３２、３３、３４と支持体４とで構成された構造体を収容するハウジング５は、前述した支持体４の下面に接合された基板５１と、基板５１の上面に接合され基体２および支持体４等を囲むように枠状をなす枠体５２と、枠体５２の上面に接合され、枠体５２の上側の開口を覆う基板５３とを備えている。
基板５１は、支持体４を介して基体２を支持する機能を有する。このような基板５１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン、ガラス、金属などが挙げられる。

枠体５２は、基板５１と基板５３との間に、基体２および支持体４等を収容するための空間を形成するスペーサとしての機能を有する。
基板５３は、可動板２２の光反射部２２１に対向するように設けられており、光反射部２２１に対し入射光および反射光が通過可能となるように、光透過性を有している。このような基板５３の構成材料は、用いる光の波長によって異なり、特に限定されないが、例えば、シリコン、ガラス等が挙げられる。

このようなハウジング５の内壁面には、図３および図４に示すように、前述した可動板２２の厚さ方向での変位を規制するように軸部材２３、２４に対向するように突出形成された略半球状をなす１対の第１の規制部材６１および１対の第１の規制部材６３が設けられているとともに、可動板２２の回動角を規制するように可動板２２の板面に対向するように突出形成された略半球状をなす１対の第２の規制部材６２が設けられている。これらの規制部材は、可動板２２や軸部材２３、２４が過剰に変位しようとしても、可動板２２や軸部材２３、２４に接触して、可動板２２や軸部材２３、２４の変位量を所定範囲内に維持することができる。

より具体的に説明すると、１対の第１の規制部材６１、６３は、可動板２２の厚さ方向（すなわち図上下方向）の変位を所定範囲内に規制する機能を有する。
１対の第１の規制部材６１は、可動板２２が下方に所定量以上変位しようとしたときに、１対の軸部材２３、２４に接触して、可動板２２の変位量を所定範囲内に規制する。なお、１対の第１の規制部材６１のうち一方の規制部材６１を省略しても、前述した機能と同様の機能を発揮することができる。ただし、前述したように規制部材６１を１対設けることで、可動板２２の過剰な変位（不本意な変位）をより安定かつ確実に防止することができる。

特に、第１の規制部材６１は、樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されている。これにより、軸部材２３、２４が第１の規制部材６１に接触した際、可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を吸収して、可動板２２や軸部材２３、２４の損傷を確実に防止することができる。
第１の規制部材６１を構成する高分子材料としては、特に限定されないが、例えば、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂、ゴム等が挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ、１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のブタジエン系ゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）等のジエン系特殊ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、アクリル系ゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）等のオレフィン系ゴム、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）等のウレタン系ゴム、、ヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ、ＧＣＯ、ＥＧＣＯ）等のエーテル系ゴム、多硫化ゴム（Ｔ）等のポリスルフィド系ゴム、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＺ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）等の各種ゴムや、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合（ブレンド）して用いることができる。

また、第１の規制部材６１の形成方法としては、特に限定されず、例えば、各種成膜法を用いることができる。かかる形成方法として、特に、インクジェット、フォトリソグラフィを用いると、簡単かつ高精度に形成することができる。
また、各第１の規制部材６１の表面付近には、金属を主材料として構成された金属膜７１（薄膜）が形成されている。これにより、軸部材２３、２４が第１の規制部材６１に接触したときに、第１の規制部材６１を構成する樹脂が軸部材２３、２４に転写・付着するのを防止することができる。そのため、可動板２２および１対の軸部材２３、２４により構成される振動子の共振周波数などの振動特性が変化してしまうのを防止することができる。また、金属膜７１の膜厚を薄くすることで、第１の規制部材６１の弾性を損なうことなく、軸部材２３、２４への樹脂の付着を防止することができる。さらに、金属膜７１により第１の規制部材６１が覆われているため、第１の規制部材６１の構成材料の選択の幅を大きくすることができ、例えば、より弾性に優れた高分子材料を第１の規制部材６１の構成材料として用いることができる。
この金属膜７１の構成材料としては、特に限定されず、各種金属を用いることができるが、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等が好適に用いられる。
また、この金属膜７１の形成方法としては、特に限定されず、各種成膜方法を用いることができるが、蒸着やスパッタリング等が好適に用いられる。

第１の規制部材６１は、前述したように突出形成されたものであるため、必要個所のみに形成すればよく、高分子材料の使用量を低減し、アクチュエータ１の低コスト化を図ることができる。
また、第１の規制部材６１は、その基端から先端に向けて横断面積が漸減している。そのため、第１の規制部材６１の基端側の部分の機械的強度を優れたものとすることで第１の規制部材６１の耐久性を向上させつつ、第１の規制部材６１の先端側の部分の弾性を優れたものとすることで可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を効果的に吸収することができる。

また、第１の規制部材６１は、その先端面が湾曲凸面である。そのため、第１の規制部材６１の先端側の部分の弾性を優れたものとしつつ、当該先端側の部分の耐久性を向上させることができる。
また、第１の規制部材６１は、前述したように略半球状をなしているため、第１の規制部材６１の形成を比較的簡単なものとすることができる。

１対の第１の規制部材６３は、可動板２２が上方に所定量以上変位しようとしたときに、１対の軸部材２３、２４に接触して、可動板２２の変位量を所定範囲内に規制する。なお、１対の第１の規制部材６３のうち一方の規制部材６３を省略しても、前述した機能と同様の機能を発揮することができる。ただし、前述したように規制部材６３を１対設けることで、可動板２２の過剰な変位をより安定かつ確実に防止することができる。

この第１の規制部材６３も、前述した第１の規制部材６１と同様、樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されている。これにより、軸部材２３、２４が第１の規制部材６３に接触した際、可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を吸収して、可動板２２や軸部材２３、２４の損傷を確実に防止することができる。
また、各第１の規制部材６３の表面には、前述した第１の規制部材６１と同様、金属を主材料として構成された金属膜７３が形成されている。
また、第１の規制部材６３は、前述したように略半球状をなしており、前述したような第１の規制部材６１の形状に関する効果と同様の効果を発揮することができる。

一方、１対の第２の規制部材６２は、可動板２２の回動角を所定範囲内に規制する機能を有する。
１対の第２の規制部材６２は、可動板２２が所定量以上回動しようとしたときに、１対の第２の規制部材６２のうちの一方の規制部材６２が可動板２２（より具体的には回動軸線Ｘから遠位の端部）に接触して、可動板２２の回動角を所定範囲内に規制する。

特に、第２の規制部材６２も、前述した第１の規制部材６１と同様、樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されている。これにより、可動板２２が第２の規制部材６２に接触した際、可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を吸収して、可動板２２や軸部材２３、２４の損傷を確実に防止することができる。
また、各第２の規制部材６２の表面には、前述した第１の規制部材６１と同様、金属を主材料として構成された金属膜７２が形成されている。これにより、可動板２２が第２の規制部材６２に接触したときに、第２の規制部材６２を構成する樹脂が可動板２２に転写・付着するのを防止することができる。そのため、可動板２２および１対の軸部材２３、２４により構成される振動子の共振周波数などの振動特性が変化してしまうのを防止することができる。

また、第２の規制部材６２は、前述したように略半球状をなしており、前述したような第１の規制部材６１の形状に関する効果と同様の効果を発揮することができる。
以上説明したような規制部材（６１〜６３）にあっては、可動板２２および１対の軸部材２３、２４を含んで構成された振動系を収容するハウジング５に第１の規制部材６１、６３および第２の規制部材６２が固定されているため、これらの規制部材を固定するための部材としてハウジング５を有効利用して、アクチュエータ１の低コスト化を図ることができる。

また、各規制部材６１、６２、６３は、基板５１または基板５３の面上に設けられているため、各種成膜法を用いて比較的簡単にかつ高精度にこれらの規制部材を形成することができる。特に、本実施形態のように規制部材が略半球状をなすものである場合、インクジェット法を用いることで、所望の形状・大きさ・位置に規制部材を比較的簡単にかつ高精度に形成することができる。

また、これらの規制部材は、基板５１または基板５３の面上に、平面視にて回動中心軸Ｘに対し実質的に対称な配置となるように複数設けられている。これにより、これらの規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板２２や軸部材２３、２４の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。
また、規制部材は２つの基板５１、５３のそれぞれに設けられているため、規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板２２や軸部材２３、２４の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。

また、前述したような可動板２２の厚さ方向での変位を規制する第１の規制部材６１、６３と可動板２２の回動角を規制する第２の規制部材６２とが設けられていると、規制部材の構成を簡単化しつつ、可動板２２や軸部材２３、２４の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。
また、第２の規制部材６２が可動板２２の光反射部２２１とは反対側の面に対向して設けられているため、光反射部２２１に対する入射光および反射光の光路を妨げることなく、可動板２２や軸部材２３、２４の変位を所定範囲内により確実に規制することができる。

以上説明したように構成されたアクチュエータ１は、次のようにして作動する。
例えば、圧電素子３１、３３と圧電素子３２、３４とに交互に電圧を印加する。かかる電圧としては、交番電流や、間欠的な直流などの周期的に変化するものを用いることができる。

このような周期的に変化する電圧を印加すると、圧電素子３１、３３と圧電素子３２、３４とは、一方が伸張するとともに他方が収縮する。そのため、１対の変形部材２７、８および１対の変形部材２８、３０とは、それぞれ、互いに反対方向に曲げ変形する。
これにより、駆動部材２５、２６が回動中心軸Ｘまわりに回動し、これに伴って、各軸部材２３、２４が捩れ変形して、可動板２２が回動中心軸Ｘまわりに回動（振動）する。

以上説明したようなアクチュエータ１によれば、駆動時または非駆動時に可動板２２や軸部材２３、２４が過剰に変位しようとしても、前述したような第１の規制部材６１、６３および第２の規制部材６２が可動板２２や軸部材２３、２４に接触して、可動板２２や軸部材２３、２４の変位量を所定範囲内に維持することができる。特に、これらの規制部材が樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されているため、可動板２２や軸部材２３、２４が規制部材に接触した際、可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を吸収して、可動板２２や軸部材２３、２４の損傷を確実に防止することができる。すなわち、本発明のアクチュエータ１は、耐衝撃性に優れている。

＜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８は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図、図９（ａ）は、図８中のＡ−Ａ線断面図、図９（ｂ）は、図８中のＢ−Ｂ線断面図、図１０は、図８中のＣ−Ｃ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図８中の紙面に対し手前側を「上」、紙面に対し奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図９中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。

以下、第２実施形態のアクチュエータについて、前述した第１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。
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、規制部材の配置や大きさが異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
図８に示すアクチュエータ１Ａは、前述した第１実施形態のアクチュエータ１に加えて、可動板２２および軸部材２３、２４が可動板２２の板面に平行で回動中心軸Ｘに直角な方向での変位を所定範囲内に規制する第３の規制部材６４を有する。

本実施形態（基体２Ａ）では、１対の変形部材２７、２８および１対の変形部材２９、３０をそれぞれ支持する１対の支持部材２１Ａが支持体４Ａに支持されている。そして、第３の規制部材６４は、支持体４Ａ上に設けられている。
支持体４Ａは、各支持部材２１Ａの下面に接合された第１の部分４１Ａと、１対の第１の部分４１Ａ同士を連結する１対の第２の部分４２Ａとで構成されている。１対の第２の部分４２Ａは、それぞれ板状をなし、互いの板面が可動板２２および１対の軸部材２３、２４を介して互いに対向するように設けられている。そして、各第２の部分４２Ａの可動板２２側（すなわち１対の軸部材２３、２４側）の面上に、１対の第３の規制部材６４が設けられている。

１対の第３の規制部材６４は、可動板２２が前述した各第２の部分４２Ａへ向けて所定量以上変位しようとしたときに、可動板２２に接触して、可動板２２の変位量を所定範囲内に規制する。なお、１対の第３の規制部材６４のうち一方の規制部材６４を省略しても、前述した機能と同様の機能を発揮することができる。ただし、前述したように規制部材６４を１対設けることで、可動板２２の過剰な変位をより安定かつ確実に防止することができる。

この第３の規制部材６４も、前述した第１の規制部材６１と同様、樹脂、ゴム、エラストマー等の高分子材料を主材料として構成されている。これにより、可動板２２が第３の規制部材６４に接触した際、可動板２２や軸部材２３、２４が受ける衝撃を吸収して、可動板２２や軸部材２３、２４の損傷を確実に防止することができる。
また、各第３の規制部材６４の表面には、前述した第１の規制部材６１と同様、金属を主材料として構成された金属膜７４が形成されている。

また、第３の規制部材６４は、前述したように略半球状をなしており、前述したような第１の規制部材６１の形状に関する効果と同様の効果を発揮することができる。
また、アクチュエータ１Ａは、前述した第１実施形態のアクチュエータ１の１対の第２の規制部材６２に代えて、可動板２２の回動角を所定範囲内に規制する１つの第２の規制部材６２Ａを有する。

第２の規制部材６２Ａは、平面視にて、可動板２２の中心とほぼ同一中心となるように配置されている。このような第２の規制部材６２Ａは、可動板２２が所定量以上回動したときに、可動板２２の下面と接触して、可動板２２の回動角を所定範囲内に規制する。また、第２の規制部材６２Ａは、可動板２２が下方に所定量以上変位したときに、可動板２２の下面と接触して、可動板２２の下方への変位量を所定範囲内に規制することもできる。また、第２の規制部材６２Ａの表面にも、金属膜７２Ａが形成されている。

以上説明したようなアクチュエータ１Ａによっても、前述した第１実施形態のアクチュエータ１と同様の効果を得ることができる。
ここで、以上説明したようなアクチュエータ１、１Ａを光スキャナとして用いた場合について説明する。
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。この場合、光反射部２２１で反射した光を主走査および／または副走査して、対象物上に画像を形成する。本発明の光スキャナを備えた画像形成装置、すなわち、本発明の画像形成装置は、優れた耐衝撃性を有する。

以下、本発明の光スキャナを備えた画像形成装置の具体例を説明する。
まず、電子写真方式を採用するプリンタに本発明を適用した例を説明する。
図１１は、本発明の光スキャナを備える画像形成装置（プリンタ）の一例を示す全体構成の模式的断面図、図１２は、図１１に示す画像形成装置に備えられた露光ユニットの概略構成を示す図である。

図１１に示す画像形成装置１１０（プリンタ）は、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、トナーからなる画像を紙やＯＨＰシートなどの記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１１０は、図１１に示すように、図示矢印方向に回転する感光体１１１を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット１１２、露光ユニット１１３、現像ユニット１１４、転写ユニット１１５、クリーニングユニット１１６が配設されている。また、画像形成装置１１０は、図１１にて、下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ１１７が設けられ、上部に、定着装置１１８が設けられている。

このような画像形成装置１１０にあっては、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１１１、現像ユニット１１４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１５１が回転を開始する。そして、感光体１１１は、回転しながら、帯電ユニット１１２により順次帯電される。
感光体１１１の帯電された領域は、感光体１１１の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット１１３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１１１上に形成された潜像は、感光体１１１の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像のための現像装置１４４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１１１上にイエロートナー像が形成される。このとき、現像ユニット１１４は、現像装置１４４が選択的に前記現像位置にて感光体１１１と対向している。なお、この選択は、保持体１４５の軸１４６まわりの回転により、現像装置１４１〜１４４の相対位置関係を維持しつつそれぞれの位置を変えることで行う。

感光体１１１上に形成されたイエロートナー像は、感光体１１１の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体１１１と一次転写ローラ１５２との対向部）に至り、一次転写ローラ１５２によって、中間転写ベルト１５１に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ１５２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１５５は、中間転写ベルト１５１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１５１に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト１５１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１１７から、給紙ローラ１７１、レジローラ１７２によって二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ１５５と駆動ローラ１５４との対向部）へ搬送される。
中間転写ベルト１５１上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト１５１の回転に伴って二次転写位置に至り、二次転写ローラ１５５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１５５は中間転写ベルト１５１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。また、中間転写ベルト１５１は、駆動ローラ１５４を回転させることで一次転写ローラ１５２および従動ローラ１５３を従動回転させながら回転する。
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１１８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、片面プリントの場合には、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対１７３によって画像形成装置１１０の外部へ排出される。

一方、感光体１１１は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット１１６のクリーニングブレード１６１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１１６内の残存トナー回収部に回収される。
両面プリントの場合には、定着装置１１８によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対１７３により挟持した後に、排紙ローラ対１７３を反転駆動するとともに、搬送ローラ対１７４、１７６を駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路１７５を通じて表裏反転して二次転写位置へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。

このような画像形成装置に備えられた露光ユニット１１３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１１１上に、レーザーを選択的に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。
より具体的に説明すると、露光ユニット１１３は、図１２に示すように、光スキャナであるアクチュエータ１と、レーザー光源１３１と、コリメータレンズ１３２と、ｆθレンズ１３３とを有している。

露光ユニット１１３にあっては、レーザー光源１３１からコリメータレンズ１３２を介してアクチュエータ１（光反射部２２１）にレーザー光Ｌが照射される。そして、光反射部２２１で反射したレーザー光Ｌがｆθレンズを介して感光体１１１上に照射される。
その際、アクチュエータ１の駆動（可動板２２の回動中心軸Ｘまわりの回動）により、光反射部２２１で反射した光（レーザーＬ）は、感光体１１１の軸線方向に走査（主走査）される。一方、感光体１１１の回転により、光反射部２２１で反射した光（レーザーＬ）は、感光体１１１の周方向に走査（副走査）される。また、レーザー光源１３１から出力されるレーザー光Ｌ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。
このようにして露光ユニット１１３は、感光体１１１上を選択的に露光して画像形成（描画）を行う。

次に、イメージングディスプレイ（表示装置）に本発明を適用した例を説明する。
図１３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である。
図１３に示す画像形成装置１１９は、光スキャナであるアクチュエータ１と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光源１９１、１９２、１９３と、クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）１９４と、ガルバノミラー１９５と、固定ミラー１９６と、スクリーン１９７とを備えている。

このような画像形成装置１１９にあっては、光源１９１、１９２、１９３からクロスダイクロイックプリズム１９４を介してアクチュエータ１（光反射部２２１）に各色の光が照射される。このとき、光源１９１からの赤色の光と、光源１９２からの緑色の光と、光源１９３からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム１９４にて合成される。
そして、光反射部２２１で反射した光（３色の合成光）は、ガルバノミラー１９５で反射した後に、固定ミラー１９６で反射し、スクリーン１９７上に照射される。

その際、アクチュエータ１の駆動（可動板２２の回動中心軸Ｘまわりの回動）により、光反射部２２１で反射した光は、スクリーン１９７の横方向に走査（主走査）される。一方、ガルバノミラー１９５の軸線Ｙまわりの回転により、光反射部２２１で反射した光は、スクリーン１９７の縦方向に走査（副走査）される。また、各色の光源１９１、１９２、１９３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。

このようにして画像形成装置１１９は、スクリーン１９７上に画像形成（描画）を行う。
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。

例えば、前述した実施形態では、可動板２２が１対の軸部材２３、２４によって両持ち支持されていたが、軸部材２３および軸部材２４のいずれか一方を省略して、可動板２２を片持ち支持した構成にも本発明は適用可能である。また、可動板２２を支持する各部の形状や大きさ等の形態は前述したものに限定されないのは言うまでもない。
また、前述した実施形態では可動板２２の変位を規制する規制部材が複数設けられているものを説明したが、規制部材の数は１つであってもよく、また、規制部材の数は前述したものに限定されない。

また、規制部材が可動板や軸部材の過剰な変位を規制できれば、規制部材の形状、配置、大きさ等も前述したものに限定されない。
また、規制部材の構成材料によっては、規制部材の表面付近に金属膜を形成しなくてもよい。
また、可動板を回動させる駆動手段は、前述した圧電素子３１〜３４に限定されず、他の圧電駆動方式であってもよいし、静電駆動方式や電磁駆動方式であってもよい。
また、前述した実施形態では、本発明のアクチュエータを光学デバイスに適用した例を説明したが、これに限定されず、例えば、マイクロレゾネータ、ＭＥＭＳ応用のセンサ（圧力、加速度、角速度、姿勢）等の各種振動子などにも本発明のアクチュエータを適用することができる。この場合、可動板上の光反射部を省略することができる。

本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示すアクチュエータの平面図である。 （ａ）は、図２中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。 図２中のＣ−Ｃ線断面図である。 図１に示すアクチュエータに備えられた規制部材の配置を説明するための図である。 図１に示すアクチュエータに備えられた規制部材の配置を説明するための図である。 図１に示すアクチュエータに備えられた規制部材の作用を説明するための図である。 本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す平面図である。 （ａ）は、図８中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図８中のＢ−Ｂ線断面図である。 図８中のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の画像形成装置（プリンタ）の一例を示す全体構成の模式的断面図である。 図６に示す画像形成装置に備えられた露光ユニットの概略構成を示す図である。 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。

符号の説明

１、１Ａ……アクチュエータ ２、２Ａ……基体 ２１、２１Ａ……支持部材 ２２……可動板 ２２１……光反射部 ２３、２４……軸部材 ２５、２６……駆動部材 ２７、２８、２９、３０……変形部材 ３１、３２、３３、３４……圧電素子 ４、４Ａ……支持体 ４１Ａ……第１の部分、４２Ａ……第２の部分 ５……ハウジング ５１、５３……基板 ５２……枠体 ６１、６３……第１の規制部材（規制部材） ６２、６２Ａ……第２の規制部材（規制部材） ６４……規制部材 ７１、７２、７２Ａ、７３、７４……金属膜 １１０……画像形成装置 １１１……感光体 １１２……帯電ユニット １１３……露光ユニット １１４……現像ユニット １１５……転写ユニット １１６……クリーニングユニット １１７……給紙トレイ １１８……定着装置 １１９……画像形成装置 １３１……レーザー光源 １３２……コリメータレンズ １３３……ｆθレンズ １４１〜１４４……現像装置 １４５……保持体 １４６……軸 １５１……中間転写ベルト １５２……一次転写ローラ １５３……従動ローラ １５４……駆動ローラ １５５……二次転写ローラ １６１……クリーニングブレード １７１……給紙ローラ １７２……レジローラ １７３……排紙ローラ対 １７４、１７６……搬送ローラ対 １７５……搬送路 １９１、１９２、１９３……光源 １９４……クロスダイクロイックプリズム １９５……ガルバノミラー １９６……固定ミラー １９７……スクリーン Ｐ……記録媒体

Claims (15)

1. 可動板と、
   前記可動板を回動可能に支持する弾性変形可能な少なくとも１つの軸部材と、
   前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させる駆動手段と、
   前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
   前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記規制部材は、その表面付近に、金属を主材料として構成された金属膜が形成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記規制部材は、前記可動板および／または前記各軸部材に向けて突出形成されている請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記規制部材は、その基端から先端に向けて横断面積が漸減している請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記規制部材は、その先端面が湾曲凸面である請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記規制部材は、略半球状をなしている請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記可動板および前記１対の軸部材を含んで構成された振動系を収容するハウジングを有し、前記規制部材は、前記ハウジングに固定されている請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記ハウジングは、前記可動板の両面にそれぞれ対向して設けられた２つの基板を備え、前記規制部材は、前記２つの基板のうちの少なくとも一方の基板の面上に設けられている請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記規制部材は、前記２つの基板のうちの少なくとも一方の基板の面上に、平面視にて前記回動中心軸に対し実質的に対称な配置となるように複数設けられている請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記規制部材は、前記２つの基板のそれぞれに設けられている請求項８または９に記載のアクチュエータ。
11. 前記少なくとも１つの規制部材は、前記可動板の厚さ方向での変位を規制するように前記軸部材に対向して設けられた第１の規制部材と、前記可動板の回動角を規制するように前記可動板の板面に対向して設けられた第２の規制部材とを備える請求項１ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
12. 前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、前記第２の規制部材は、前記可動板の前記光反射部とは反対側の面に対向して設けられている請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 前記可動板の板面には、光反射性を有する光反射部が設けられ、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または偏向するように構成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
14. 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少なくとも１つの軸部材と、
    前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させることにより、前記光反射部で反射した光を走査させる駆動手段と、
    前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
    前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とする光スキャナ。
15. 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少なくとも１つの軸部材と、
    前記軸部材を変形させながら前記可動板を回動させることにより、前記光反射部で反射した光を走査させて、対象物上に画像を形成させる駆動手段と、
    前記可動板および／または前記軸部材が所定量以上変位したときに前記可動板および／または前記軸部材に接触して、前記可動板および前記軸部材の変位を所定範囲内に規制する少なくとも１つの規制部材とを有し、
    前記規制部材は、高分子材料を主材料として構成されていることを特徴とする画像形成装置。

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