JP5092406B2 - アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 - Google Patents
アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
特許文献1には、反射ミラーと、反射ミラーを支持するための固定枠部と、反射ミラーをその両側で固定枠部に連結する1対のバネ部とを備えるアクチュエータが開示されている。そして、このような各バネ部は、反射ミラーと間隔を隔てて設けられた連結体と、反射ミラーと連結体とを連結する第1のバネ部と、第1のバネ部とは反対側で連結体と固定枠部とを連結する第2のバネ部を有している。
このようなアクチュエータは、例えば、雰囲気温度や、反射ミラーへ照出される光などによって昇温し第1のバネ部が熱膨張してしまう。すなわち、1対の第1のバネ部は、熱膨張によりその長手方向(回動中心軸に平行でかつ反射ミラーから離間する方向)へ伸張する。
また、特許文献1のアクチュエータを光スキャナとして用いた場合などには、反射ミラーの回動中心軸がずれることにより、光源から反射ミラーまでの光路長が変化してしまい、反射ミラーで反射した反射光を対象物の所望の位置に走査させることができない。すなわち、所望の走査特性を発揮することが難しい。
本発明のアクチュエータは、可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも前記可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することができるアクチュエータを提供することができる。
本発明のアクチュエータは、可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも前記可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
前記弾性部材の前記他端は、前記複数の突出部のうちの対応する突出部に連結することが好ましい。
これにより、アクチュエータを光学デバイスに用いることができる。
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することができる光スキャナを提供することができる。
本発明の光スキャナは、光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮することができる光スキャナを備えた画像形成装置を提供することができる。
本発明の画像形成装置は、光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成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、回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を回動させるように構成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、回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の光スキャナは、光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の光スキャナは、光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナと、を含み、
前記光スキャナは、
光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナと、を含み、
前記光スキャナは、
光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とする。
<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に示すアクチュエータが備える駆動手段を説明するための部分断面拡大図である。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中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
基体2は、図1に示すように、可動板21と、可動板21を支持するための支持部22と、可動板21と支持部22とを連結する1対の連結部23、24とを備えている。
連結部23は、可動板21から延出する軸部材231と、軸部材231と支持部22とを連結し、可動板21側へ折り返すように形成された折り返し部232とを有してしる。そして、このような折り返し部232は、軸部材231の長手方向での一端(可動板21と反対側の端)に接続された駆動部材(連結部材)233と、駆動部材233と支持部22とを連結する1対の弾性部材234、235とを備えている。
可動板21は、板状をなしている。そして、可動板21の上面には、光反射性を有する光反射部211が設けられている。可動板21の非駆動時での平面視(以下、単に「可動板21の平面視」という)にて、このような可動板21を介して互いに対向するように、1対の駆動部材233、243が設けられている。
駆動部材233の下面には、後述する永久磁石51が設けられており、駆動部材243の下面には、後述する永久磁石52が設けられている。そして、駆動部材233は、軸部材231を介して可動板21に連結され、駆動部材243は、軸部材241を介して可動板21に連結されている。
このような1対の軸部材231、241は、互いに同軸的(同一直線状)に設けられている。そして、この軸(回動中心軸X)まわりに可動板21が回動する。
回動中心軸Xと平行な方向にて、枠部221と駆動部材233との間には、空隙が形成されており、枠部221と駆動部材243との間には、空隙が形成されている。このような空隙は、後述する熱膨張による駆動部材233、243の変位を許容できるように形成されている。
弾性部材234は、駆動部材233と突出部222とを連結し、同様に、弾性部材235は、駆動部材233と突出部223とを連結し、弾性部材244は、駆動部材243と突出部224とを連結し、弾性部材245は、駆動部材243と突出部225とを連結している。
このうち、1対の弾性部材234、235のそれぞれは、駆動部材233よりも可動板21側に設けられている。さらに、1対の弾性部材234、235は、可動板21の平面視にて、回動中心軸Xを介して互いに対向するように、かつ、回動中心軸Xに対して対称的に設けられている。
このように、弾性部材234、235を駆動部材233よりも可動板21側に設け、弾性部材244、245を駆動部材243よりも可動板21側に設けることで、アクチュエータ1の小型化を図ることができる。さらに、後述するように、環境温度に対する影響を緩和または防止し、所望の振動特性を発揮、維持することができる。
このような基体2は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、可動板21と、軸部材231、241と、駆動部材233、243と、弾性部材234、235、244、245と、支持部22(枠部221および突出部222〜225)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。
支持基板3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。また、支持基板3は、図2に示すように、板状の基台31と、基台31の上面に接合され、可動板21の平面視での支持部22の形状と一致するように形成された壁部32とを有している。
だたし、支持基板3の形状としては、前述した振動系の駆動を阻害することなく基体2を支持することができれば、特に限定されない。例えば、支持基板3を基台31と壁部32との2部材で形成する必要はなく、1部材で形成してもよいし、3部材以上で形成してもよい。また、支持部22の形状などによっては、支持基板3を省略してもよい。
以上のようなアクチュエータ1は、次のようにして駆動する。なお、アクチュエータ1の駆動に際して、連結部23と連結部24との動作が同様であるため、連結部23について代表して説明し、連結部24については、その説明を省略する。
これにより、永久磁石51の回動中心軸Xに対して弾性部材234側の部分がコイル53に接近する方向に変位するとともに、回動中心軸Xに対して弾性部材235側の部分がコイル53から離間する方向へ変位する状態(この状態を「第1の状態」という)と、永久磁石51の回動中心軸Xに対して弾性部材234側の部分がコイル53から離間する方向に変位するとともに、回動中心軸Xに対して弾性部材235側の部分がコイル53に接近する方向へ変位する状態(この状態を「第2の状態」という)とが、交互に繰り返される。以上のような動作は、連結部24についても、同様である。
このような第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すことにより、1対の弾性部材234、235を互いに反対方向へ曲げ変形させて駆動部材233を回動中心軸Xまわりに回動させることができる。そして、このような駆動部材233の回動により、軸部材231を捩れ変形させて可動板21を回動中心軸Xまわりに回動させることができる。
また、電源回路55は、例えば、アクチュエータ1が搭載される装置の電源を用いてもよい。すなわち、電源回路55については、省略することができる。
以上、アクチュエータ1の構成について詳細に説明した。
ここで、前述したように、1対の弾性部材234、235が駆動部材233よりも可動板21側に設けられているため(連結部24についても同様)、軸部材231、241が熱膨張してしまった場合でも、回動中心軸Xを所望の位置に一定に保つことができる(すなわち、可動板21の厚さ方向への変位を防止することができる)。
一方、弾性部材234および弾性部材235のそれぞれの熱膨張により、駆動部材233が可動板21から離間する方向へ変位する。このように、駆動部材233が可動板21から離間する方向へ変位することで、熱膨張による軸部材231の長手方向への伸張を許容することができる。
また、このようなアクチュエータ1を光スキャナに用いた場合には、可動板21の変位を防止することで、光源から光反射部211までの光路長(離間距離)および光反射部211から走査対象物までの光路長(離間距離)を所望の距離に保つことができる。その結果、アクチュエータ1は、熱膨張が起こった場合であっても、所望の走査特性を維持することができる。
また、アクチュエータ1では、1対の弾性部材234、235は、その長手方向が軸部材231の長手方向と平行となるように設けられている。そのため、軸部材231および弾性部材234、235のそれぞれが熱膨張した場合に、駆動部材233を可動板21から離間する方向へ円滑に変位させることができる。
また、本実施形態では、永久磁石51、52とコイル53、54とを用いて可動板21を回動駆動させている。コイル53、54は、通電により発熱し、軸部材231、241や、弾性部材234、235、244、245の熱膨張の一因となるものであるため、このような駆動手段5と基体2とを組み合わせることで、上述した効果がより顕著となる。
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4は、本発明のアクチュエータの第2実施形態を示す部分拡大斜視図、図5は、図4中のA−A線断面図である。なお、説明の便宜上、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本発明の第2実施形態にかかるアクチュエータ1Aは、駆動手段5A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。また、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
なお、駆動手段5Aのうちの、連結部23を捩れ変形させる手段と、連結部24を捩れ変形させる手段とは、同様の構成であるため、連結部23を捩れ変形させる手段について代表して説明し、連結部24を捩れ変形させるための手段については、その説明を省略する。
永久磁石511Aと永久磁石512Aとは、それぞれ可動板21の厚さ方向へ磁化している。さらに、永久磁石511Aと永久磁石512Aとは、コイル53Aに対して、互いに異極同士が対向するように設けられている。なお、図5では、説明の便宜上、永久磁石511Aの上側をN極、下側をS極とし、永久磁石512Aの上側をS極、下側をN極としたものについて図示している。
これにより、永久磁石511A(すなわち、弾性部材234)がコイル53Aに接近する方向に変位するとともに、永久磁石512A(すなわち、弾性部材235)がコイル53Aから離間する方向へ変位する状態(この状態を「第1の状態」という)と、永久磁石511Aがコイル53Aから離間する方向に変位するとともに、永久磁石512Aがコイル53Aへ接近する方向へ変位する状態(この状態を「第2の状態」という)とが、交互に繰り返される。
このような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明のアクチュエータの第3実施形態について説明する。
図6は、本発明のアクチュエータの第3実施形態を示す上面図、図7は、図6中のA―A線断面図である。なお、説明の便宜上、図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第3実施形態のアクチュエータ1B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。
すなわち、駆動手段5Bは、可動板21の平面視にて、基台31の上面であって弾性部材234に対向する部位に設けられた固定電極56と、弾性部材235に対向する部位に設けられた固定電極57と、弾性部材244に対向する部位に設けられた固定電極58と、弾性部材245に対向する部位に設けられた固定電極59とを有している。このような固定電極56〜59は、電源回路55に接続されている。
このような駆動手段5Bは、次のようにして、可動板21を回動させる。
第1の状態では、弾性部材234と固定電極56との間に静電力が発生し、弾性部材234が固定電極56に接近するように変位する。これと同時に、弾性部材244と固定電極58との間に静電力が発生し、弾性部材244が固定電極58に接近するように変位する。
このような第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すことにより、駆動部材233、243を回動中心軸Xまわりに回動させ、それに伴い、軸部材231、241を捩れ変形させて可動板21を回動中心軸Xまわりに回動させる。
このような固定電極56〜59は、薄膜状または板状に形成することができるため、アクチュエータ1Bの小型化を図ることができる。
このような第3実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明のアクチュエータの第4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4実施形態を示す上面図である。
以下、第4実施形態のアクチュエータ1C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。
なお、1対の弾性部材234C、235Cと、1対の弾性部材244C、245Cとは、可動板21を中心として左右対称に設けられているため、1対の弾性部材234C、235Cについて代表して説明し、1対の弾性部材244C、245Cについては、その説明を省略する。
このような第4実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明のアクチュエータの第5実施形態について説明する。
図9は、本発明のアクチュエータの第5実施形態を示す上面図である。
以下、第5実施形態のアクチュエータ1D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。
なお、連結部23Dと連結部24Dとは、同様の構成であるため、連結部23Dについて代表して説明し、連結部24Dについては、その説明を省略する。
連結部23Dは、可動板21と間隔を隔てて設けられた駆動部材233Dと、駆動部材233Dと可動板21とを連結する軸部材231と、駆動部材233Dと支持部22とを連結する1対の弾性部材234D、235Dとを備えている。
このような第5実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明のアクチュエータの好適な実施例について説明した。以上のようなアクチュエータは、例えば、加速度センサ、角速度センサなどのMEMS応用センサや、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用いることができる。
プロジェクタ9は、レーザーなどの光を照出する光源装置91と、クロスダイクロイックプリズム92と、1対の本発明の光スキャナ93、94(例えば、アクチュエータ1と同様の構成の光スキャナ)と、固定ミラー95とを有している。
クロスダイクロイックプリズム92は、4つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
まず、クロスダイクロイックプリズム92で合成された光は、光スキャナ93によって横方向に走査される(主走査)。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナ94によってさらに縦方向に走査される(副走査)。これにより、2次元カラー画像をスクリーンS上に形成することができる。このような光スキャナ93、94として本発明の光スキャナを用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
また、前述した実施形態では、アクチュエータは、可動板21を中心にほぼ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、磁石とコイルとを用いて可動板を回動させるアクチュエータ(磁気駆動)、および電極間の静電気力を用いて可動板を回動させるもの(静電駆動)について説明したが、可動板を回動させることができれば、これに限定されず、例えば、圧電素子を用いて可動板を回動させるもの(圧電駆動)であってもよい。
Claims (15)
- 可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも前記可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて前記可動板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、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも前記可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を回動させるように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記支持部は、前記連結部材と前記可動板との間に、かつ前記軸部材を挟んで対向して設けられた複数の突出部を有し、
前記弾性部材の前記他端は、前記複数の突出部のうちの対応する突出部に連結することを特徴とする請求項1または2に記載のアクチュエータ。 - 前記軸部材または前記弾性部材の熱膨張が起こった際に、前記連結部材が前記可動板から離間する方向に変位することを許容するように構成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記可動板の板面には、光反射性を有する光反射部が設けられている請求項1ないし4のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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するように構成された光スキャナであって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を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。 - 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持するための支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記可動板と前記支持部とを連結する1対の連結部と、
前記可動板を回動駆動させるための駆動手段とを有し、
前記駆動手段を作動することで、前記1対の連結部を捩れ変形させて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し、対象物に画像を形成するように構成されている光スキャナを備えた画像形成装置であって、
前記各連結部は、
前記可動板から延出する軸部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部に連結する連結部材と、
前記連結部材よりも可動板側に前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、を有し、
前記各弾性部材は、一端が前記連結部材に連結し、他端が前記支持部に連結し、
前記各弾性部材の長手方向は、前記軸部材の延出方向に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を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。 - 回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を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。 - 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を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。 - 光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナと、を含み、
前記光スキャナは、
光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、磁性部材と、前記磁性部材に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記磁性部材および前記コイルのうち、一方が前記連結部材、前記弾性部材または前記可動板のいずれかに設けられ、他方が前記一方に対向するように設けられ、前記コイルへの通電により、前記磁性部材に磁界を作用させて、前記可動板を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。 - 光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナと、を含み、
前記光スキャナは、
光反射性を有する光反射部と、
前記光反射部を備え、かつ回動中心軸まわりに回動可能な可動板と、
前記可動板から前記回動中心軸に沿って延出する1対の軸部材と、
前記軸部材を挟んで設けられ、かつ直線状の長手形状を有する弾性変形可能な1対の弾性部材と、
前記軸部材の前記可動板側と反対側の端部と前記1対の弾性部材の端部とを連結する連結部材と、
前記弾性部材の前記連結部材と反対側の端部を支持する支持部と、
前記弾性部材を変形させる駆動手段と、を有し、
前記弾性部材の長手方向は、前記回動中心軸に対して平行であり、
前記駆動手段は、前記可動板の厚さ方向にて前記各弾性部材と対向するように設けられた1対の固定電極を有し、前記各弾性部材と、その弾性部材に対応する前記固定電極との間に電圧を印加することで、前記各弾性部材を曲げ変形させて前記可動板を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。
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