專利名稱：執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置。
背景技術：
例如，作為用于在打印機等中通過光掃描進行描繪的光掃描器，公開有對光進行 二維掃描的光掃描器(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1的光掃描器包括掃描器主體，該掃描器主體包括框狀的外側可動板、 可繞X軸搖動(旋轉)地軸支承該外側可動板的一對第一扭桿、被設置在外側可動板的內 側的內側可動板、以及可繞與X軸垂直的Y軸搖動地軸支承該內側可動板的一對第二扭桿； 一對驅動線圈，分別設置在外側可動板及內側可動板上；以及一對永久磁鐵，隔著掃描器主 體，相互相對地設置。但是，由于這樣的光掃描器通過光掃描器主體以相互對置的方式設置有一對永久 磁鐵，所以，難以實現(xiàn)光掃描器的小型化。而且，由于分別在外側可動板及內側可動板上各 設置一個驅動線圈，所以難以實現(xiàn)低成本化。專利文獻1 日本特開平8-322227號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供可實現(xiàn)低成本化及小型化的、可使可動板繞X 軸及與X軸垂直的Y軸中的每個軸旋轉的執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置。通過以下所述的本發(fā)明來實現(xiàn)上述目的。根據(jù)本發(fā)明的光掃描器，其包括第一振動系統(tǒng)，包括框狀的驅動部件；以及一 對第一軸部件，用于在第一軸上支承上述驅動部件；第二振動系統(tǒng)，包括可動板，設置在 上述驅動部件的內側，包括具有光反射性的光反射部；以及一對第二軸部件，在與上述第 一軸正交的第二軸上將上述可動板支承于上述驅動部件；長條狀的永久磁鐵，設置于上述 驅動部件；線圈，與上述永久磁鐵相對地設置；電壓施加部，向上述線圈施加電壓；以及隔 離部件，夾在上述驅動部件和上述永久磁鐵之間，其中，將上述永久磁鐵設置成在俯視上 述可動板的情況下，上述永久磁鐵的長度方向相對于上述第一軸及上述第二軸的每個軸傾 斜，上述電壓施加部通過向上述線圈施加電壓，使上述可動板繞上述第一軸旋轉、且使上述 可動板繞上述第二軸旋轉，對由上述光反射部反射的光進行二維掃描。由此，可以提供一種可以實現(xiàn)低成本化及小型化且可使上述可動板繞相互垂直的 2軸(上述第一軸及上述第二軸)中的每個軸旋轉、并可對光進行二維掃描的光掃描器。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述隔離部件與上述驅動部件一體形成。由此，可以實現(xiàn)簡化光掃描器的制造。
在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述驅動部件包括SOI基板的一個Si層， 上述隔離部件至少包括上述SOI基板的SiO2層及上述SOI基板的另一個Si層這兩層中的 SiO2 層。由此，可以更可靠地將上述隔離部件形成在上述驅動部件上的所期望的位置上。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，設置有一對上述隔離部件。由此，可以將上述一對隔離部件用作上述永久磁鐵的定位部。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述第二交變電壓的頻率等于上述第二振 動系統(tǒng)的共振頻率，上述第一交變電壓的頻率與上述第一振動系統(tǒng)的共振頻率不同。由此，可以極其順利地使上述可動板繞上述第一軸及上述第二軸中的每個軸轉 動。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述第二交變電壓的頻率大于上述第一交 變電壓的頻率。由此，可以更可靠且更順利地使上述可動板以上述第一電壓的頻率繞第一軸轉 動、以第二電壓的頻率繞第二軸旋轉。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述永久磁鐵經(jīng)過上述第一軸和上述第二 軸的交點，且沿著相對于上述第一軸或者上述第二軸傾斜30 60度的線段設置上述永久 磁鐵。由此，可以極其順利地使上述可動板繞上述第一軸及上述第二軸中的每個軸轉動。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，上述線圈被設置在上述永久磁鐵的正下面。由此，可以有效地將由上述線圈產(chǎn)生的磁場作用于上述永久磁鐵。其結果是，可以 實現(xiàn)光掃描器的省電化及小型化。在本發(fā)明的光掃描器中，優(yōu)選方式是，在上述可動板的俯視圖中，上述線圈形成為 包圍上述驅動部件的外圍。由此，可以使上述線圈和上述永久磁鐵的間隔距離非常小。其結果是，可以有效地 將由上述線圈產(chǎn)生的磁場作用于上述永久磁鐵。即，可以實現(xiàn)光掃描器的省電化及小型化， 并可增大上述可動板的轉動角。


圖1是表示本發(fā)明的執(zhí)行機構的優(yōu)選實施例的立體圖；圖2是圖1中的A-A線的剖面圖；圖3是表示具備如圖1所示的執(zhí)行機構的驅動單元的電壓施加單元的框圖；圖4是在如圖3所示的第一電壓產(chǎn)生部及第二電壓產(chǎn)生部中產(chǎn)生的電壓的示意 圖；圖5是用于說明如圖1所示的執(zhí)行機構的制作方法的圖；以及圖6是表示本發(fā)明的圖像形成裝置的概略圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置的優(yōu)選實施例進
4行說明。圖1是表示本發(fā)明的執(zhí)行機構的優(yōu)選實施例的俯視圖，圖2是圖1中的A-A線的 剖面圖，圖3是表示具備如圖1所示的執(zhí)行機構的驅動單元的框圖，圖4是在如圖3所示的 第一電壓產(chǎn)生部及第二電壓產(chǎn)生部中產(chǎn)生的電壓的示意圖。此外，下面，為了便于說明，將 圖1中紙面的讀者側稱為“上”，將圖1中紙面的里側稱為“下”，將右側稱為“右”，將左側稱 為“左”，將圖2中的上側稱為“上”，將下側稱為“下”，將右側稱為“右”，將左側稱為“左”。如圖1所示，執(zhí)行機構1包括具備第一振動系統(tǒng)21和第二振動系統(tǒng)22的基體2。 此外，如圖2所示，執(zhí)行機構1包括支承基板3，用于支承基體2 ；對置基板5，隔著支承基 板3與基體2對置；驅動單元6，分別驅動第一振動系統(tǒng)21和第二振動系統(tǒng)22 ；以及隔離部 件81、82，用于形成空間83。如圖1所示，基體2包括框狀的支承部23 ；第一振動系統(tǒng)21，由支承部23所支 承；以及第二振動系統(tǒng)22，由第一振動系統(tǒng)21所支承。第一振動系統(tǒng)21包括框狀的驅動部件211，被設置在支承部23的內側；以及一 對第一軸部件212、213，用于將驅動部件211雙支承于支承部23。而且，第二驅動系統(tǒng)22 包括可動板221，被設置在框狀的驅動部件211的內側；以及一對第二軸部件222、223，用 于將可動板221雙支承于驅動部件211上。S卩，基體2包括可動板221、一對第二軸部件222和223、驅動部件211、一對第一軸 部件212和213、支承部23。在俯視圖1(即，俯視可動板221)的情況下，驅動部件211呈圓環(huán)狀。但是，只要 驅動部件211的形狀是框狀，則并沒有特別的限定。而且，在該驅動部件211的下面通過隔 離部件81、82設置有后述的永久磁鐵61。這樣的驅動部件211通過一對第一軸部件212、 213被雙支承于支承部23。第一軸部件212、213中的每個軸部件形成長條狀，且可彈性變形。第一軸部件 212,213中的每個軸部件連接驅動部件211和支承部23，以便使驅動部件211相對于支承 部23可以轉動。這樣的第一軸部件212、213被設置成相互同軸，以該軸(下面稱為“轉動 中心軸X”)為中心，驅動部件211相對于支承部23轉動。在俯視圖1的情況下，形成在驅動部件211的內側的可動板221形成圓形。但是， 只要可動板221的形狀可形成在驅動部件211的內側即可，并沒有特別的限定。而且，在可 動板221的上表面(與對置基板5相反一側的表面)形成有具有光反射性的光反射部221a。 這樣的可動板221通過一對第二軸部件222、223被雙支承于驅動部件211。第二軸部件222、223中的各軸部件形成長條狀，且可彈性變形。第二軸部件222、 223中的各軸部件連接可動板221和驅動部件211，以便使可動板221相對于驅動部件211 可轉動。這樣的第二軸部件222、223被設置成相互同軸，以該軸(下面稱為“轉動中心軸 Y”)為中心，可動板221相對于驅動部件211旋轉。此外，如圖1所示，轉動中心軸X和轉動中心軸Y是相互垂直的軸。S卩，轉動中心 軸X和轉動中心軸Y所成的角為90度。而且，在俯視圖1的情況下，驅動部件211的中心 及可動板221的中心中的各中心位于轉動中心軸X和轉動中心軸Y的交點上。這樣的基體2例如以硅為主要材料而構成，且與可動板221、第二軸部件222和 223、驅動部件211、第一軸部件212和213、支承部23 —體形成。由于以硅為主要材料，可以實現(xiàn)卓越的轉動特性，同時，可以發(fā)揮卓越的可靠性。而且，可以進行微細處理(加工)， 從而可以實現(xiàn)執(zhí)行機構1的小型化。此外，基體2也可以通過具有SOI基板等的層壓結構的基板來形成可動板221、第 二軸部件222和223、驅動部件211、第一軸部件212和213、支承部23。此時，優(yōu)選在層壓 結構基板的一層來一體構成可動板221、第二軸部件222和223、驅動部件211、第一軸部件 212和213、支承部23。這樣的基體2由支承基板3所支承。這樣的支承基板3例如以玻璃或硅為主要材 料構成。在俯視可動板221的情況下，支承基板3形成與支承部23大致相同的形狀。但是， 關于支承基板3的形狀，只要可以支承基體2即可，并沒有特別的限定。而且，也可以根據(jù) 支承部23的形狀省略支承基板3。作為這樣的支承基板3和基體2的接合方法，并沒有特 別的限定，例如，可以使用粘接劑接合，也可以通過陽極接合法進行接合。而且，也可以例如 在基體2和支承基板3之間介入以SiO2為主要材料構成的SiO2層。如圖2所示，以通過支承基板3與基體2相對的方式設置板狀的對置基板5。這樣 的對置基板5例如以玻璃或硅為主要材料而構成。在對置基板5的上表面，設置有用于對永久磁鐵61產(chǎn)生磁場的線圈62。如圖2所 示，該線圈62電連接于電壓施加單元63。由這樣的永久磁鐵61、線圈62、電壓施加單元63 來構成驅動單元6。如圖1及圖2所示，永久磁鐵61形成長條狀。而且，永久磁鐵61通過隔離部件 (spacer)81、82接合于驅動部件211的下表面(與對置基板5相對的一側的面)。S卩，永久 磁鐵61被設置成在與可動板221的光反射部221a相反的一側的面上。由此，通過永久磁 鐵61，可以可靠地防止方、妨礙在光反射部221a上的光掃描。作為隔離部件81、82和永久磁鐵61的接合方法，并沒有特別的限定，例如，可以由 粘接劑來接合隔離部件81、82和永久磁鐵61。而且，在俯視圖1的情況下，通過轉動中心軸X和轉動中心軸Y的交點(下面，將 該交點稱為“交點G”)、且沿著相對于轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的各軸傾斜的線段 (下面，將該線段稱為“線段J”)設置永久磁鐵61。在俯視圖1的情況下，這樣的永久磁鐵61相對于該長度方向的交點G，一側為S 極，另一側為N極。S卩，連接永久磁鐵61的S極和N極的線段(即，線段J)相對于轉動中 心軸X及轉動中心軸Y中的各軸傾斜。此外，在圖2中，為了便于說明，圖示了將永久磁鐵 61的長度方向的紙面左側作為S極，將紙面右側作為N極的情況。優(yōu)選這樣的線段J相對于轉動中心軸X的傾斜角θ為30 60度，更為優(yōu)選為 40 50度，最為優(yōu)選為大約45度。由于這樣地設置永久磁鐵61，從而可以極其順利地使 可動板221繞轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的每個軸旋轉。與此相對，當傾斜角θ小于 上述下限值時，存在由于施加給線圈62的電壓強度等而無法順利地使可動板221繞X軸旋 轉的情況。另一方面，當傾斜角θ超過上述上限值時，存在由于施加給線圈62的電壓強度 等而無法順利地使可動板221繞Y軸旋轉的情況。在本實施例中，線段J相對于轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的各軸傾斜45度角。作為這樣的永久磁鐵61，并沒有特別的限定，例如，優(yōu)選使用將釹磁鐵、鐵氧體磁 鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、粘結磁體等硬磁性體磁化后的磁鐵。
此外，也可以隔著隔離部件81、82將已經(jīng)被磁化的硬磁性體(即，永久磁鐵)設置 在驅動部件211上，從而將其作為永久磁鐵61。還可以隔著隔離部件81、82將硬磁性體設 置在驅動部件211上，然后再將該硬磁性體磁化，從而將其作為永久磁鐵61。在這樣的永久磁鐵61和驅動部件211之間，介入一對隔離部件81、82。當執(zhí)行機 構1驅動時，一對隔離部件81、82形成用于防止永久磁鐵61和可動板221干涉的空間83。 由于形成這樣的空間83，可以使可動板221極其順利地繞轉動中心軸X轉動。而且，由于使 用隔離部件81、82，可以非常簡單地形成空間83，所以可以實現(xiàn)簡化執(zhí)行機構1的制造。而且，一對隔離部件81、82還可以作為用于確定永久磁鐵61在驅動部件211上的 固定位置的定位部而發(fā)揮作用。即，隔離部件81、82也可以作為設置永久磁鐵61時的標記 而發(fā)揮作用。由此，可以更準確地將永久磁鐵61設置在所希望的位置上。尤其是，在執(zhí)行機構1中，隔離部件81的永久磁鐵61的寬度方向(即，在俯視圖1 的情況下，與線段J垂直的方向)上的長度大致等于永久磁鐵61的寬度，且隔離部件82的 永久磁鐵61的寬度方向上的長度大致等于永久磁鐵61的寬度。因此，隔離部件81、82作 為永久磁鐵61的定位部件而極其有效地發(fā)揮作用。作為這樣的隔離部件81、82的材料，并沒有特別的限定，例如。優(yōu)選適用玻璃、硅、 陶瓷、各種金屬材料、各種熱硬化樹脂、各種熱塑性樹脂等，其中，各種金屬材料包括Li、Be、 B、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、 Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、 Ag、Au、Pt、Pd 等。在本實施例中，如圖2所示，隔離部件81包括基部811，以SiO2為主要材料而構 成；以及前端部812，以硅為主要材料而構成。同樣地，隔離部件82包括基部821，以SiO2 為主要材料而構成；以及前端部822，以硅為主要材料而構成。由于如上所述構成各隔離部 件81、82，從而可以極其簡單地一體形成隔離部件81、82和驅動部件211。具體而言，如后述的執(zhí)行機構1的制作方法所述，例如，由SOI基板的一側的Si層 形成基體2，并由SiO2層形成基部811、812，由另一側的Si層來形成前端部812、822，因此， 可以將隔離部件81、82和驅動部件211 —體形成。但是，隔離部件81、82也可以僅由例如 SOI基板的SiO2層形成。而且，如上所述，通過與驅動部件211 —體形成隔離部件81、82，從而可以更準確 地在驅動部件211上的所希望的位置上形成隔離部件81、82。在隔著上述隔離部件81、82而設置在驅動部件211上的永久磁鐵61的正下面設 置有線圈62。S卩，以分別與可動板221及驅動部件211的下表面相對的方式設置線圈62。 這樣，可以有效地將從線圈62產(chǎn)生的磁場作用于永久磁鐵61。由此，可以實現(xiàn)執(zhí)行機構1 的省電和小型化。而且，如圖1所示，在俯視圖1的情況下，線圈62形成為包圍驅動部件211的外周。 如上所述，由于形成線圈62，從而當執(zhí)行機構1驅動時，可以可靠地防止驅動部件211和線 圈62相接觸。由此，可以使線圈62和永久磁鐵61之間的間隔距離非常小。其結果是，可 有效地將從線圈62產(chǎn)生的磁場作用于永久磁鐵61。即，可以實現(xiàn)執(zhí)行機構1的省電和小型 化，并可增大可動板221的旋轉角(振幅)。這樣的線圈62與電壓施加單元63電連接。而且，由于通過電壓施加單元63向線圈62施加電壓，從而由線圈62產(chǎn)生磁場，該磁場具有與轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的 每個軸垂直的軸方向的磁通。此外，這樣的線圈62例如也可以被纏繞在磁心上。如圖3所示，電壓施加單元63包括第一電壓產(chǎn)生部631，生成用于使可動板221 繞中心軸X旋轉的第一電壓Vl ；第二電壓產(chǎn)生部632，生成用于使可動板221繞中心軸Y旋 轉的第二電壓V2 ；以及電壓疊加部633，用于疊加第一電壓Vl和第二電壓V2，并將該疊加 后的電壓施加給線圈62。如圖4(a)所示，第一電壓產(chǎn)生部631用于生成以周期Tl周期性變化的第一電壓 Vl (垂直掃描用電壓)。第一電壓Vl形成鋸齒波這樣的波形。因此，執(zhí)行機構1可以對光進行有效地垂直 掃描(副掃描)。此外，第一電壓Vl的波形并不僅限于此。在此，第一電壓Vl的頻率(1/ Tl)只要是適用于垂直掃描的頻率即可，并沒有特別限定，但是優(yōu)選為30 80Hz (60Hz的程 度)。在本實施例中，將第一電壓Vl的頻率調整為與由驅動部件211和一對第一軸部件 212,213構成的第一振動系統(tǒng)21的扭轉共振頻率不同的頻率。另一方面，如圖4(b)所示，第二電壓產(chǎn)生部632用于生成以與周期Tl不同的周期 T2周期性變化的第二電壓V2(水平掃描用電壓)。第二電壓V2形成正弦波這樣的波形。因此，執(zhí)行機構1可以對光進行有效地主掃 描。此外，第二電壓V2的波形并不僅限于此。優(yōu)選這樣的第二電壓V2的頻率大于第一電壓Vl的頻率。S卩，優(yōu)選周期T2小于周 期Tl。由此，可以使可動板221以第一電壓Vl的頻率更可靠、且更順利地繞轉動中心軸X 旋轉，并可以使可動板221以第二電壓V2的頻率繞轉動中心軸Y旋轉。而且，只要第二電壓V2的頻率與第一電壓Vl的頻率不同、且是適用于水平掃描的 頻率即可，并沒有特別的限定，但是優(yōu)選為10 40kHz。這樣，將第二電壓V2的頻率設定為 10 40kHz，并如上所述，將第一電壓Vl的頻率設定為60Hz程度，從而可以使可動板221 以適用于在顯示器上進行描繪的頻率繞相互垂直的兩個軸(轉動中心軸X及轉動中心軸Y) 中的各軸旋轉。但是，只要可以使可動板221繞轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的各軸進 行旋轉，則對于第一電壓Vl的頻率與第二電壓V2的組合，并沒有特別的限定。在本實施例中，將第二電壓V2的頻率設定為與由可動板221和一對第二軸部件 222、223構成的第二振動系統(tǒng)22的扭轉共振頻率相等。即，將第二振動系統(tǒng)22設計(制 造)成其扭轉共振頻率為適用于水平掃描的頻率。由此，可以增大可動板221繞轉動中心 軸Y的轉動角。而且，當?shù)谝徽駝酉到y(tǒng)21的共振頻率設定為[Hz]、第二振動系統(tǒng)22的共振頻率 設定為f2[Hz]時，優(yōu)選&和4滿足f2>f\的關系，更為優(yōu)選其滿足GSlOf1W關系。由 此，可以使可動板221更順利地以第一電壓Vl的頻率繞轉動中心軸X旋轉、以第二電壓V2 的頻率繞轉動中心軸Y旋轉。這樣的第一電壓產(chǎn)生部631及第二電壓產(chǎn)生部632分別連接于控制部7，并根據(jù)來 自該控制部7的信號而進行驅動。電壓疊加部633被連接于上述第一電壓產(chǎn)生部631及第 二電壓產(chǎn)生部632。該電壓疊加部633包括用于對線圈62施加電壓的加法器633a。加法器633a從第
8一電壓產(chǎn)生部631接受第一電壓VI，同時，從第二電壓產(chǎn)生部632接受第二電壓V2，并疊加 這些電壓，施加給線圈62。如上所述構成的執(zhí)行機構1進行以下的驅動。此外，在本實施例中，如上所述，將 第一電壓Vl的頻率設定為與第一振動系統(tǒng)21的扭轉共振頻率不同的值，將第二電壓V2的 頻率設定成與第二振動系統(tǒng)22的扭轉共振頻率相等、且大于第一電壓Vl的頻率(例如，第 一電壓Vl的頻率為60Hz，且第二電壓V2的頻率為15KHz)。例如，在電壓疊加部633中疊加如圖4(a)所示的第一電壓Vl和如圖4 (b)所示的 第二電壓V2，并將疊加后的電壓施加給線圈62。于是，根據(jù)第一電壓VI，交替轉換以下兩個磁場將驅動部件211的隔離部件81 附近吸引到線圈62的同時使驅動部件211的隔離部件82附近與線圈62分離的磁場(將 該磁場稱為“磁場Al”)、以及使驅動部件211的隔離部件81附近與線圈62分離的同時將 驅動部件211的隔離部件82的附近吸引到線圈62的磁場(將該磁場稱為“磁場A2”)。在此，在俯視圖1的情況下，相對于驅動部件211的轉動中心軸X，隔離部件81位 于一側，而隔離部件82位于驅動部件211的另一側。換言之，在俯視圖1的情況下，隔著轉 動中心軸X設置一對隔離部件81、82。因此，通過交替轉換上述的磁場Al和磁場A2，使第 一軸部件212、213撓曲變形，且驅動部件211與可動板221 —起以第一電壓Vl的頻率繞轉 動中心軸X轉動。此外，與第二電壓V2的頻率相比，將第一電壓Vl的頻率設定得極低。而且，將第 一振動系統(tǒng)21的共振頻率設定得小于第二振動系統(tǒng)22的共振頻率(例如，小于等于第二 振動系統(tǒng)22的共振頻率的1/10)。S卩，由于將第一振動系統(tǒng)21設計得比第二振動系統(tǒng)22 更易振動，所以第一振動系統(tǒng)21根據(jù)第一電壓Vl繞轉動中心軸X旋轉。即，根據(jù)第二電壓 V2，可以防止驅動部件211繞轉動中心軸X旋轉。另一方面，根據(jù)第二電壓V2，交替轉換將驅動部件211的隔離部件81附近吸引到 線圈62的同時使驅動部件211的隔離部件82附近與線圈62分離的磁場(將該磁場稱為 “磁場B 1”)、以及使驅動部件211的隔離部件81附近與線圈62分離的同時將驅動部件 211的隔離部件82的附近吸引到線圈62的磁場(將該磁場稱為“磁場B2”)。在此，在俯視圖1的情況下，相對于驅動部件211的轉動中心軸Y，隔離部件81位 于一側，而隔離部件82位于另一側。換言之，在俯視圖1的情況下，隔著轉動中心軸Y設置 一對隔離部件81、82。因此，通過交替轉換磁場Bl和磁場B2，使第二軸部件222、223撓曲 變形、且可動板221以第二電壓V2的頻率繞轉動中心軸Y旋轉。此外，第二電壓V2的頻率等于第二振動系統(tǒng)22的扭轉共振頻率。因此，根據(jù)第二 電壓V2，可以使可動板221有控制性地繞轉動中心軸Y旋轉。即，根據(jù)第一電壓Vl，可以防 止可動板221繞轉動中心軸Y旋轉。如上所述，對于執(zhí)行機構1而言，通過將疊加第一電壓Vl和第二電壓V2后的電壓 施加給線圈62，可以使可動板221以第一電壓Vl的頻率繞轉動中心軸X旋轉、以第二電壓 V2的頻率繞轉動中心軸Y旋轉。由此，可以實現(xiàn)低成本化及小型化，并使可動板221可極為 順利地繞轉動中心軸X及轉動中心軸Y中的各個軸旋轉。尤其是，由于可以分別減少作為驅動源的永久磁鐵和線圈數(shù)量，所以可以實現(xiàn)簡 單且小型的結構。
而且，通過適當?shù)馗淖兊谝浑妷篤l和第二電壓V2，可以獲得想要的振動特性，而 無需改變基體2和永久磁鐵61的設計。而且，在執(zhí)行機構1中，在驅動部件211上設置永久磁鐵61，且以與永久磁鐵61相 對的方式在對置基板5上設置線圈62。即，不在第一振動系統(tǒng)21上設置作為散熱體的線圈 62。因此，可以抑制由于通電而由線圈62產(chǎn)生的熱導致基體2的熱膨脹。其結果是，即使 長時間的連續(xù)使用執(zhí)行機構1，也可發(fā)揮希望的振動特性。上述執(zhí)行機構1例如可以如下所述地進行制作。圖5是分別對執(zhí)行機構1的制作方法進行說明的示圖(與圖1中的A-A線的縱向 剖面圖相對應的示圖)。此外，為了便于說明，將圖5中的上側稱為“上”，將下側稱為“下”。首先，如圖5(a)所示，準備用于形成基體2和隔離部件81、82的SOI基板100。這 樣的基板100形成層壓有Si層100a、SiO2層100b、和Si層IOOc的層疊結構。而且，如圖 5(b)所示，在Si層IOOa的上表面形成有抗蝕劑掩膜Ml的同時，在Si層IOOc的下表面形 成有抗蝕劑掩膜M2，其中，該抗蝕劑掩膜Ml形成與可動板221、第二軸部件222和223、驅動 部件211、第一軸部件212和213、和支承部23的俯視形狀相對應的形狀，該抗蝕劑掩膜M2 形成與隔離部件81、82的俯視形狀相對應的形狀。接著，通過抗蝕劑掩膜M1，對Si層IOOa進行蝕刻。然后，去除抗蝕劑掩膜Ml。由 此，如圖5(c)所示，可以獲得將可動板221、第二軸部件222和223、驅動部件211、第一軸 部件213、支承部23 —體形成的Si層100a。此外，此時，SiO2層IOOb作為蝕刻的阻礙層 (stop layer)而發(fā)揮作用。作為這樣的蝕刻法，可以組合使用例如等離子蝕刻、反應性離子 蝕刻、光束蝕刻(beam etching)、光輔助蝕刻(light assist etching)等物理蝕刻法、濕法 蝕刻等化學蝕刻法中的一種或兩種以上。此外，后面各工序中的蝕刻也可以使用同樣的方 法。接下來，通過抗蝕劑掩膜M2對Si層IOOc進行蝕刻。然后，去除抗蝕劑掩膜M2。 由此，如圖5(d)所示，可以獲得形成有隔離部件81的前端部812和隔離部件82的前端部 822的Si層100c。此時，SiO2層IOOb作為蝕刻的阻礙層而發(fā)揮作用。然后，去除與隔離部件81、82的俯視形狀相對應的部分，并去除SiO2層，從而可以 獲得如圖5 (e)所示的形成有隔離部件81的基部811和隔離部件82的基部821的SiO2層 100b。即，可以獲得與驅動部件211—體形成的隔離部件81、82。由此，由于使用SOI基板， 從而可以極其簡單地將隔離部件81、82與驅動部件211 —體形成。然后，如圖5(f)所示，在可動板221的上表面形成金屬膜，并形成光反射部221a。 作為這樣的金屬膜的形成方法，列舉有真空蒸鍍法、濺射(低溫濺射)法、離子鍍法等干式 鍍法、電鍍法、非電解鍍法等濕式鍍法、噴鍍法、金屬箔的接合等。接下來，如圖5(g)所示，將在隔離部件81、82的下表面形成長條狀的硬磁性體接 合于驅動部件211。而且，通過使這樣的硬磁性體磁化，獲得永久磁鐵61。由此，隔離部件 81,82介于驅動部件211和永久磁鐵61之間，從而形成空間83。另一方面，通過對硅基板分別進行蝕刻來形成支承基板3及對置基板5 (未圖示)。 作為這樣的支承基板3及對置基板5的各個制作方法與上述的、由SOI基板100形成基體 2等方法相同，所以省略對其的說明。此外，在對置基板5的上固定有線圈62。最后，如圖5(h)所示，通過接合將基體2、一體形成隔離部件81、82的SOI基板100、支承基板3、對置基板5進行接合，可以獲得執(zhí)行機構1。作為接合方法，并沒有特別的 限定，例如，可以使用粘接劑進行接合，也可以通過陽極接合而進行接合。由于如上所述的執(zhí)行機構1包括光反射部221a，所以，優(yōu)選適用于例如激光打印 機、條形碼閱讀器、激光共聚焦掃描顯微鏡、成像用顯示器等圖像形成裝置所包括的光掃描 器。此外，本發(fā)明的光掃描器是與上述執(zhí)行機構相同的結構，所以省略其說明。在此，根據(jù)圖6，作為圖像形成裝置的一例，對將執(zhí)行機構1用作成像用顯示器的 光掃描器的情況進行說明。此外，將屏幕S的長度方向稱為“橫向”，將與長度方向垂直的方 向稱為“縱向”。而且，轉動中心軸X與屏幕S的橫向平行，轉動中心軸Y與屏幕S的縱向平 行。圖像形成裝置(投影器)9包括用于射出激光等光的光源裝置91、多個分色鏡92、 92、92、以及執(zhí)行機構1。光源裝置91包括照射出紅光的紅色光源裝置911、照射出藍光的藍色光源裝置 912、照射出綠光的綠色光源裝置913。各分色鏡92是一種光學元件，用于合成分別從紅色光源裝置911、藍色光源裝置 912、綠色光源裝置913照射出的光。這樣的投影器9根據(jù)來自未圖示的主計算機的圖像信息，在分色鏡92中合成從光 源裝置91 (紅色光源裝置911、藍色光源裝置912、綠色光源裝置913)照射出的光，并通過 執(zhí)行機構1對該合成的光進行二維掃描，在屏幕S上形成彩色圖像。當進行二維掃描時，由于執(zhí)行機構1的可動板221繞轉動中心軸Y轉動，所以沿屏 幕S的橫向掃描(主掃描)被光反射部221a反射的光。另一方面，由于執(zhí)行機構1的可動 板221繞轉動中心軸X轉動，所以沿屏幕S的縱向掃描(副掃描)被光反射部221a反射的 光。此外，在圖6中，在通過執(zhí)行機構1對被分色鏡92合成的光進行二維掃描之后，通 過固定鏡M使該光反射，然后在屏幕S上形成圖像，但是，也可以省略固定鏡M,而將通過執(zhí) 行機構1進行二維掃描的光直接照射在屏幕S上。以上，根據(jù)圖示的實施例，對本發(fā)明的執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置進行了 說明。但是本發(fā)明并不僅限于此。例如，在本發(fā)明的執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置中， 可以將各部分的結構置換為可以發(fā)揮同樣功能的任意結構，而且，也可以附加任意的結構。而且，雖然在上述實施例中，執(zhí)行機構相對于Y軸及X軸中的各軸大致形成對稱形 狀，但是也可以不對稱。此外，雖然在上述實施例中，對使用形成長條狀的永久磁鐵的情況進行了說明，但 是在俯視可動板的情況下，只要連接兩極的線段相對于Y軸及χ軸中的每個軸傾斜即可，對 其形狀并沒有特別的限定。例如，在俯視可動板的情況下，也可以形成圓形，還可以形成正 方形。而且，例如，也可以構成為設置一對磁軛(yoke)，以便在連接該兩極的線段方向上 夾持永久磁鐵，并通過該磁軛來引導磁通。附圖標記1執(zhí)行機構2基體21第一振動系統(tǒng)221驅動部件212、213第一軸部件22第二振動系統(tǒng)
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221可動板222、223 第二軸部件3支承基板6驅動單元62 線圈631第一電壓產(chǎn)生部633電壓疊加部7控制部811、821 基部83 空間91光源裝置912藍色光源裝置92分色鏡IOOaUOOc Si 層K固定鏡S 屏幕
221a光反射部 23支承部 5對置基板 61永久磁鐵 63電壓施加單元 632第二電壓產(chǎn)生部 633a加法器 81、82隔離部件 812,822前端部 9圖像形成裝置(投影器) 911紅色光源裝置 913綠色光源裝置 100 SOI基板 100b SiO2 層 M1、M2抗蝕劑掩膜 X、Y轉動中心軸。
權利要求
一種光掃描器，其特征在于，包括第一振動系統(tǒng)，包括框狀的驅動部件；以及一對第一軸部件，用于在第一軸上支承所述驅動部件；第二振動系統(tǒng)，包括可動板，設置在所述驅動部件的內側，包括具有光反射性的光反射部；以及一對第二軸部件，在與所述第一軸正交的第二軸上將所述可動板支承于所述驅動部件；長條狀的永久磁鐵，設置于所述驅動部件；線圈，與所述永久磁鐵相對地設置；電壓施加部，向所述線圈施加電壓；以及隔離部件，夾在所述驅動部件和所述永久磁鐵之間，其中，將所述永久磁鐵設置成在所述可動板的俯視圖中，所述永久磁鐵的長度方向相對于所述第一軸及所述第二軸的每個軸傾斜，所述電壓施加部通過向所述線圈施加電壓，使所述可動板繞所述第一軸及所述第二軸旋轉，對由所述光反射部反射的光進行二維掃描。
2.根據(jù)權利要求1所述的光掃描器，其特征在于，所述隔離部件與所述驅動部件一體 形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的光掃描器，其特征在于，所述驅動部件包括SOI基板的一個Si層，所述隔離部件至少包括所述SOI基板的SiO2 層和所述SOI基板的另一個Si層這兩層中所述的SiO2層。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于，設置一對所述隔離部件。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于，所述電壓施加部向所述線圈施加將第一交變電壓和第二交變電壓疊加的所述電壓， 所述第二交變電壓的頻率等于所述第二振動系統(tǒng)的共振頻率，所述第一交變電壓的頻 率與所述第一振動系統(tǒng)的共振頻率不同。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于， 所述第二交變電壓的頻率大于所述第一交變電壓的頻率。
7.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于，所述永久磁鐵經(jīng)過所述第一軸和所述第二軸的交點，且沿著相對于所述第一軸或者所 述第二軸傾斜30 60度的線段設置所述永久磁鐵。
8.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于， 所述線圈被設置在所述永久磁鐵的正下面。
9.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光掃描器，其特征在于，在俯視所述可動板的情況下，所述線圖形成為包圍所述驅動部件的外周。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可實現(xiàn)低成本化及小型化的、可使可動板繞X軸及與X軸垂直的Y軸中的每個軸旋轉的執(zhí)行機構、光掃描器及圖像形成裝置。光掃描器包括第一振動系統(tǒng)(21)，包括框狀的驅動部件(211)；以及一對第一軸部件(212，213)，用于在第一軸上支承驅動部件；第二振動系統(tǒng)(22)，包括可動板(221)，設置在驅動部件的內側，包括具有光反射性的光反射部(221a)；以及一對第二軸部件(222，223)，在與第一軸正交的第二軸上將可動板支承于驅動部件；長條狀的永久磁鐵(61)，設置于驅動部件；線圈(62)，與永久磁鐵相對地設置；電壓施加部(63)，向線圈施加電壓；以及隔離部件(81，82)，夾在驅動部件和永久磁鐵之間，其中，將永久磁鐵設置成在可動板的俯視圖中，永久磁鐵的長度方向相對于第一軸及第二軸的每個軸傾斜，電壓施加部通過向線圈施加電壓，使可動板繞第一軸及第二軸旋轉，對由光反射部反射的光進行二維掃描。
文檔編號H02K33/18GK101887168SQ20101022744
公開日2010年11月17日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權日2007年3月7日
發(fā)明者溝口安志 申請人:精工愛普生株式會社