(57)【要約】【課題】可動板の質量を増やすことなく、配線が比較的な動歪補正手段を備えた光偏向器を提供する。【解決手段】可動板２０１の裏面に動歪補正手段として、動歪補正用圧電素子２２０、２３０、２３１を設ける。そして、駆動梁２０４の裏面の駆動用圧電素子２１０の上部電極、下部電極をトーション梁２０３を通し、動歪補正用圧電素子２２０の上部電極、下部電極には電極逆転部２４０、２５０を介して接続し、動歪補正用圧電素子２３０、２３１の上部電極、下部電極にはそのまま接続する。可動板２０１上の動歪は、トーション梁２０３と平行な方向では駆動梁２０４の反り変形と同じ方向に発生し、トーション梁に直交する方向では駆動梁２０４の反り変形と逆方向に発生する。該動歪は、駆動用圧電素子２１０と同位相及び逆位相で動歪補正用圧電素子２２０、２３０を駆動することで軽減される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有する可動板と、前記可動板を揺動可能に支持するトーション梁と、前記トーション梁に揺動駆動力を作用させる揺動駆動手段とを具備する光偏向器において、
前記可動板上に、該可動板の動歪を補正する動歪補正手段が設けられ、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が共通の電極を通して駆動されることを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が同位相又は逆位相で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
前記揺動駆動手段の電極が電極逆転部を通して前記動歪補正手段の電極に接続されて、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が逆位相で駆動されることを特徴とする請求項２に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁に平行となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項５】
前記動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁と直交していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項６】
前記動歪補正手段は複数設けられ、ある動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁に平行となっており、他の動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁と直交していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項７】
前記動歪補正手段は、前記可動板の外周に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項８】
前記動歪補正手段は圧電素子で構成されていること特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項９】
前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段がともに圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項１０】
光源と、光源からの光ビームを偏向させる請求項１乃至９のいずれか１項記載の光偏向器と、偏向された光ビームを被走査面にスポット状に結像する結像光学系とを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光走査装置と、光ビームの走査により潜像を形成する感光体と、潜像をトナーで顕像化する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
光源と、
前記光源からの光ビームを画像信号に応じて変調する変調器と、
前記光ビームを略平行光とするコリメート光学系と、
前記略平行光とされた光ビームを偏向して投影面に投射する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光偏向器とを有することを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型ガルバノミラーを用い、レーザ光等の光ビームを偏向・走査する光偏向器に関し、さらに、この光偏向器を備えた光走査装置、この光走査装置を光書込みユニットとして備える画像形成装置、この光偏向器を投影面の走査ユニットとして備える画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン技術を用いた、小型ガルバノミラーによる光偏向器（光走査装置）は、ポリゴンミラーや従来型のガルバノミラーに較べて省電力化、小型化や高速化の可能性があり、駆動部分の形成もシリコンウエハーを素材として、半導体微細加工技術を用いて大量で安価に形成できる可能性があるため実用化が期待されている。
【０００３】
図２３に、この種の光偏向器の従来の構成例を示す。図２３において、１０は表面にミラー面を有する可動板であり、該可動板１０がトーション梁２０ａ，２０ｂにより揺動可能に支持され、厚み方向に反りを発生する駆動梁３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが、それぞれ一端がトーション梁２０ａ，３０ａに接続され、他端が固定部（固定ベース）４０に接続されてカンチレバーを形成している。駆動梁３０ａ，３０ｃと３０ｂ，３０ｄとにそれぞれ逆方向の反りを発生させ、該反りの方向を交互に切り替えることにより、ミラー面を有する可動板１０は図２４（ａ），（ｂ）のように揺動する。駆動梁３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの駆動には、電磁力によるもの、静電力によるもの、あるいは圧電素子によるものなどが知られている。なお、図２３の構成は一例にすぎず、他にも種々の構成のものが提案されている。
【０００４】
ところで、このようなマイクロマシン技術を用いた光偏向器では、小型化、高速化などに伴い、駆動時のミラー面に動歪が発生し、ミラー面の光学特性を劣化させてしまうことが課題の一つとなっている。このような課題を解決するために、従来よりいくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、フレーム、梁及びミラー一部を一体成形し、このミラー部の裏面全体に、帯状、マトリクス状、ハニカム状などの複数の凹凸部を形成して剛性を高め、ミラー部の動歪を抑制することが記載されている。また、特許文献２には、反射ミラーの反射面と反対側の面に、一帯に圧電素子を設け、この圧電素子に反射ミラーの撓みを打ち消す方向の力を発生させて、能動的に反射ミラーの動歪を補正することが記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、動歪が生じない領域まで凹凸部を設けているため、可動部であるミラー部が重くなり、慣性モーメントも増大し、ミラー部の偏向角を大きくするには駆動に大きなエネルギーが必要になる。特許文献２の場合も、反射ミラーの反射面と反対側の面に、一帯に動歪補正用の圧電素子を設けるため、同様の問題がある。また、特許文献２の場合、製造工程が複雑で、動歪補正のための制御も複雑である。さらに、特許文献２の従来の構成では、反射ミラーを支持するトーション梁上に、反射ミラーの揺動駆動用の配線と動歪補正用の配線を施す必要があるため、設計自由度が低く、特に、反射ミラーを２軸駆動させる場合には、配線が非常に困難になるなどの問題もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の光偏向器の上述したような問題を解決し、反射面を有する可動板の重量を増やすことなく、反射面の動歪を抑制でき、また、動歪補正用の配線も容易で設計自由度が増す、簡易な構成の光偏向器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、このような光偏向器を用いることで、小型で高速、光学特性の良い光走査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、このような光走査装置を用いて良好な画像を形成する画像形成装置、さらには良好な画像を投影する画像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の光偏向器は、反射面を有する可動板と、前記可動板を揺動可能に支持するトーション梁と、前記トーション梁に揺動駆動力を作用させる揺動駆動手段とを具備する光偏向器において、前記可動板上に、該可動板の動歪を補正する動歪補正手段が設けられ、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が共通の電極を通して駆動されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光偏向器において、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が同位相又は逆位相で駆動されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光偏向器において、前記揺動駆動手段の電極が電極逆転部を通して前記動歪補正手段の電極に接続されて、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段が逆位相で駆動されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁に平行となっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁と直交していることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記動歪補正手段は複数設けられ、ある動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁に平行となっており、他の動歪補正手段は、その長手方向が前記トーション梁と直交していることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記動歪補正手段は、前記可動板の外周に沿うように設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記動歪補正手段は圧電素子で構成されていること特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光偏向器において、前記揺動駆動手段と前記動歪補正手段がともに圧電素子で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明の光走査装置は、光源と、光源からの光ビームを偏向させる請求項１乃至９のいずれか１項記載の光偏向器と、偏向された光ビームを被走査面にスポット状に結像する結像光学系とを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明の画像形成装置は、請求項１０記載の光走査装置と、光ビームの走査により潜像を形成する感光体と、潜像をトナーで顕像化する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明の画像投影装置は、光源と、前記光源からの光ビームを画像信号に応じて変調する変調器と、前記光ビームを略平行光とするコリメート光学系と、前記略平行光とされた光ビームを偏向して投影面に投射する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光偏向器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光偏向器によれば、可動板の質量を増やすことなく、配線が比較的容易な動歪補正手段を設けることができる。また、揺動駆動手段と動歪補正手段が一緒に同位相または逆位相で駆動されることで、簡易な構成で揺動駆動手段と動歪補正手段を制御することができる。さらに、動歪補正手段を、トーション梁と平行及び／又は直交するように、さらには可動板の外周に沿うように設けることで、可動板上の動歪分布に応じて、効果的に動歪を補正することができる。
本発明の光走査装置によれば、このような光偏向装置を用いることで、小型でも高速、光学特性（ビームスポット特性）の良い光走査装置を提供することができる。また、本発明の画像形成装置によれば、このような光走査装置を用いることで、良好な画像を形成することでき、さらに、本発明の画像投影装置によれば、スクリーン上に良好な画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の光偏向器の概略構成図である。
【図２】実施例１の可動板の裏側を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】実施例１の可動板の揺動の様子を示す図である。
【図５】実施例１の可動板の動歪の分布を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の光偏向器の概略構成図である。
【図７】実施例２の可動板の裏側を示す図である。
【図８】実施例２の駆動梁とトーション梁の接続部の断面図である。
【図９】実施例２の可動板上の動歪補正用圧電素子と電極逆転部の接続部の平面図及び断面図である。
【図１０】実施例２の可動板の揺動の様子を示す図である。
【図１１】実施例２の可動板の動歪の分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３の光偏向器の概略構成図である。
【図１３】実施例３の可動板の裏側を示す図である。
【図１４】実施例３の裏側の第１の駆動用圧電素子と動歪補正用圧電素子の詳細図である。
【図１５】実施例３の駆動梁の反り変形の様子を示す図である。
【図１６】実施例３の可動板の動歪の分布を示す図である。
【図１７】実施例３の動歪補正用圧電素子の配置の別の例を示す図である。
【図１８】本発明の光偏向器を用いた光走査装置の一例の全体構成図である。
【図１９】図１８の光走査装置の光偏向器と駆動手段の接続を示す図である。
【図２０】図１８の光走査装置を光書込みユニットとして実装した画像形成装置の一例の全体構成図である。
【図２１】本発明の光偏向器を用いた画像投影装置の一例の全体斜視図である。
【図２２】図２１の画像投影装置を駆動系も含めて示した概略構成図である。
【図２３】従来の光偏向器の一例の概略構成図である。
【図２４】図２３の可動板の揺動の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す光偏向器は一例にすぎず、本発明の光偏向器は、後述の特許請求の範囲内において種々の構成、変形を採用することが可能である。
【実施例１】
【００２４】
図１に、本発明の光偏向器の実施例１の概略構成を示す。本実施例では、反射面を有する可動板の揺動は電磁駆動され、動歪補正は圧電駆動される。図１において、可動板１０１は片面（表面）に反射面１０２を有している。この可動板１０１は、トーション梁１０３を介して固定枠１０４に対して揺動可能に支持されている。トーション梁１０３は、可動板１０１の重心線（図中、破線で示す）から所定の距離だけオフセットした位置で可動板１０１を支持している。固定枠１０４はベース１０５に支持され、ベース１０５には駆動用の永久磁石１０６が設けられている。
【００２５】
図２に可動板１０１の反射面１０２とは反対側の面（裏面）を示す。図２に示すように、可動板１０１の裏面には、揺動駆動手段としてのコイル状の駆動用電極１１１と、該駆動用電極１１１に並列接続された動歪補正手段としての動歪補正用圧電素子１１２とが設けられている。動歪補正用圧電素子１１２は、長手方向がトーション梁１０３に平行に配置されている。
【００２６】
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図を示したものである。可動板１０１の裏面にはトーション梁１０３から延長して接着層１１０が形成されて、該接着層１１０に駆動用電極１１１が形成され、絶縁膜１１６で覆われている。動歪補正用圧電素子１１２は、接着層１１０上に、下部電極１１３、圧電材料１１４、上部電極１１５、絶縁膜１１６が積層された構造となっている。ここで、下部電極１１３は駆動用電極１１１の一端に直接接続されるが（駆動用電極がそのまま下部電極となる）、上部電極１１５は、電極接続部１１７を介して駆動用電極１１１の他端と接続される。電極接続部１１７は、絶縁膜１１６に開口を設けて形成される。
【００２７】
可動板１０１は、ベース１０５上の永久磁石１０６と該可動板１０１の裏面のコイル状の駆動用電極１１１との間に働く電磁力によって、トーション梁１０３に平行な軸周りに揺動する。この揺動の際、トーション梁１０３には可動板１０１に垂直な方向に撓むため、可動板１０１にはトーション梁１０３の延長上を中心に大きな動歪が発生する。
【００２８】
図４に可動板１０１の揺動の様子、図５に可動板１０１上の動歪の分布を示す。図５の動歪分布は、図４のＺ軸方向の変位の方向を符号で、大きさを符号の密度で示している。
【００２９】
図５に示すように、図１のような構成の光偏向器では、可動板１０１は中央下部が窪み、トーション梁１０３の付け根付近が出っ張るような動歪が発生する。可動板１０１の揺動角が大きくなるにつれ、可動板１０１の動歪も大きくなるため、動歪は揺動と同位相で発生する。
【００３０】
本実施例では、このような動歪を効果的に補正するために、図２に示したように、動歪補正用圧電素子１１２は、長手方向がトーション梁１０３の延長上に設けられている。該動歪補正用圧電素子１１２の上部電極１１５と下部電極１１３の間に電圧が印加されると、圧電材料１１４が、圧電特性（ピエゾ特性）により、可動板１０１の面内方向に伸縮することで反り変形する。この反り変形は可動板１０１の揺動による動歪と逆方向に起こることによって、動歪が低減する。
【００３１】
動歪補正用圧電素子１１２は、コイル状の駆動電極１１１と並列で接続されており、同位相で駆動される。前述したように、動歪は揺動駆動と同位相で起こるため、効果的に動歪を低減することができる。また、トーション梁１０３上での揺動駆動用の配線と動歪補正用の配線は共通であるので、トーション梁１０３上の配線を増やすことなく、動歪補正用圧電素子１１２を設けることができる。このため、配線設計が簡単になる。
【実施例２】
【００３２】
図６に、本発明の光偏向器の実施例２の概略構成を示す。本実施例では、可動板の揺動、動歪補正が共に圧電駆動される。図６において、可動板２０１は片面（表面）に反射面２０２を有している。この可動板２０１はトーション梁２０３に揺動可能に支持され、トーション梁２０３は、可動板２０２とは反対側の端部が駆動梁２０４に接続されている。駆動梁２０４は、長手方向がトーション梁２０３の長手方向とは直交する方向になるように配置され、一端がトーション梁２０３の端部に接続されると共に、もう一方の端部は固定部２０５に接続されている。すなわち、本実施例では、駆動梁２０４は、トーション梁２０３の片側にのみ配置され、この駆動梁２０４で可動板２０１とトーション梁２０３とを固定部２０５に対して片持ち支持した構成となっている。このような構成とすることで、小型で、大きな揺動角を得ることが可能になる。
【００３３】
図７に、可動板２０１とトーション梁２０３と駆動梁２０４の裏側を示す。駆動梁２０４は、揺動駆動手段としての駆動用圧電素子２１０を有している。該駆動用圧電素子２１０は、後述するように駆動梁片面に接着層、下部電極、圧電材料、上部電極が積層された平板状のユニモルフ構造となっている。可動板１０１上には、動歪補正手段として、長手方向がトーション梁２０３と平行な動歪補正用圧電素子２２０、長手方向がトーション梁２０３と直交する一対の動補正用圧電素子２３０、２３１が設けられている。動歪補正用圧電素子２２０、２３０、２３１は、駆動用圧電素子２１０と同様に、接着層、下部電極、圧電材料、上部電極の積層構造となっている。後述するように、駆動用圧電素子２１０から延長された上部電極及び下部電極は、動歪補正用圧電素子２２０に対しては、電極逆転部２４０、２５０により、駆動用圧電素子２１０からの上部電極が該動歪補正用圧電素子２２０の下部電極へ、また、駆動用圧電素子２１０からの下部電極が該動歪補正用圧電素子２２０の上部電極へそれぞれ接続される。一方、動歪補正用圧電素子２３０、２３１に対しては、駆動用圧電素子２１０からの上部電極及び下部電極が、該動歪補正用圧電素子２３０、２３１の上部電極及び下部電極にそのまま接続される。
【００３４】
図８に、駆動梁２０４とトーション梁２０３の接続部の拡大断面図を示す。図８に示すように、駆動用圧電素子２１０は、駆動梁２０４の片面（裏面）に、接着層２１１、下部電極２１２、圧電材料２１３、上部電極２１４が積層されて構成されている（ユニモルフ構造）。そして、トーション梁２０３の部分で圧電材料２１３のかわりに絶縁膜２１５が積層されて、接着層２１１、下部電極２１２、絶縁膜２１５、上部電極２１４が可動板２０１まで延びている。
【００３５】
図９に、可動板２０１上の動歪補正用圧電素子２２０と電極逆転部２４０との接続部の拡大図を示す。なお、電極逆転部２５０側の接続部も同様である。図９中、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。図９において、２１２と２１４はトーション梁２０３から延びてきた下部電極と上部電極、２２１と２２２と２２３は動歪補正用圧電素子２２０の下部電極と圧電材料と上部電極、２４１と２４２は電極逆転部２４０を構成する電極接続部である。図９（ｂ）に示すように、トーション梁２０３から延びてきた上部電極２１４は、電極接続部２４１を介して、動補正用圧電素子２２０の下部電極２２１と接続される。また、図９（ｃ）に示すように、トーション梁２０３から延びてきた下部電極２１２は、電極接続部２４２を介して、動補正用圧電素子２２０の上部電極２２３と接続される。
【００３６】
なお、動補正用圧電素子２３０、２３１に対しては、トーション梁２０３から延びてきた上部電極２１４と下部電極２１２を、そのまま該動補正用圧電素子２３０、２３１の上部電極と下部電極とすればよい。その構成は図８と同様であるので、詳細は省略する。
【００３７】
本実施例において、駆動用圧電素子２１０の上部電極と下部電極の間に電圧を印加すると、駆動梁２０４全体が反り変形する。この駆動梁２０４の反り変形によってトーション梁２０３の軸回りに捩りが発生し、可動板２０１が揺動する。この揺動の際、可動板２０１に動歪が発生する。
【００３８】
図１０に可動板２０１の揺動の様子、図１１に可動板２０１上の動歪の様子を示す。図１１に示すように、動歪は、トーション梁２０３と平行な方向では駆動梁２０４の反り変形と同じ方向に発生し、トーション梁２０３に直交する方向では駆動梁２０４の反り変形と逆方向に発生する。
【００３９】
本実施例では、可動板２０１に設けた２方向の動歪補正用圧電素子２２０、２３０、２３１により、可動板２０１上のトーション梁２０３の平行な方向の動歪とトーション梁２０３に直交する方向の動歪を効果的に低減することが可能である。すなわち、長手方向がトーション梁２０３と平行な動歪補正用圧電素子２２０は電極逆転部２４０、２５０により駆動用圧電素子２１０と逆位相で駆動されるため、駆動梁２０４の反り変形と逆方向に反るように駆動される。したがって、駆動梁２０４の反り変形と同じ方向に発生するトーション梁２０３と平行な方向の動歪が低減する。また、長手方向がトーション梁２０３と直交する動歪補正用圧電素子２３０、２３１は、駆動用圧電素子２１０と同位相で駆動されるため、駆動梁２０４の反り変形と同一方向に反るように駆動される。したがって、駆動梁２０４の反り変形と逆方向に発生するトーション梁２０３に直交する方向の動歪が低減する。
【００４０】
このように、本実施例では、簡単な構成で、可動板の二方向の且つ逆位相で発生する動歪を効果的に補正することが可能である。
【００４１】
なお、図８、図９ではトーション梁２０３上に上部電極と下部電極の両方を配線するとしたが、例えば、図７において、左側のトーション梁２０３には駆動用圧電素子２１０からの上部電極のみを配線し、右側のトーション梁２０３には下部電極のみを配線するようにしてもよい。この場合、左側のトーション梁２０３からの上部電極を電極逆転部２４０で動歪補正用圧電素子２２０の下部電極に接続し、右側のトーション梁２０３からの下部電極を電極逆転部２５０で動歪補正用圧電素子２２０の上部電極に接続する。また、動歪補正用圧電素子２３０、２３１については、左側のトーション梁２０３からの上部電極と右側のトーション梁２０３からの下部電極をそのまま、該動歪補正用圧電素子２３０、２３１の上部電極と下部電極にする。これにより、トーション梁２０３上の配線を簡単化でき、配線設計が簡易になる。また、電極逆転部２４０、２５０の構成も簡単になる。
【実施例３】
【００４２】
図１２に、本発明の光偏向器の実施例３の全体構成図を示す。本実施例では、二軸方向の光を偏向する光偏向器の揺動、動歪が共に圧電駆動される。図１２において、可動板３０１は片面（表面）に反対面３０２を有している。この可動板３０１は第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂに揺動可能に支持されている。第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂは、可動板３０１と反対側の端部が第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂの中央部に接続されている。第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂは長手方向が第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂの長手方向と直交する方向になるように配置され、該第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂの両端は可動枠３０５に接続されている。さらに、可動枠３０５は、第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂに揺動可能に支持されている。第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂの軸と第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂの軸は直交している。この第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂは、可動枠３０５と反対側の端部が第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂの中央部に接続されている。第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂは、長手方向が第２のトーション梁の長手方向と直交する方向になるように配置され、該第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂの両端は固定部３０８に接続されている。
【００４３】
図１３に、図１２の光偏向器の裏側を示す。第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂには、それぞれ第１のトーション梁の長手方向３０３ａ，３０３ｂを挟んで、揺動駆動手段として、それぞれ第１の駆動用圧電素子３１０ａと３１０ｂ、３１０ｃと３１０ｄが設けられている。同様に、第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂには、それぞれ第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂを挟んで、揺動駆動手段として、それぞれ第２の駆動用圧電素子３１１ａと３１１ｂ、３１１ｃと３１１ｄが設けられている。可動板３０１には、動歪補正手段として、該可動板の外周に沿うように、二つの動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂが設けられている。第１の駆動用圧電素子３１０ａ〜３１０ｄ、第２の駆動用圧電素子３１１ａ〜３１１ｄ及び動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂはいずれも、接着層、下部電極、圧電材料、上部電極が積層された構成となっている。
【００４４】
図１４に第１の駆動用圧電素子３１０ａ〜３１０ｄと動歪補正用圧電素子３１２ａ３１２ｂの配線の様子を示す。第１の駆動用圧電素子３１０ａ，３１０ｃの上部電極、下部電極が第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂを通して一方の動歪補正用圧電素子３１２ａの上部電極、下部電極に接続される。また、第１の駆動用圧電素子３１０ｂ，３１０ｄの上部電極、下部電極が第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂを通して他方の動歪補正用圧電素子３１２ｂの上部電極、下部電極に接続される。
【００４５】
本実施例の場合も、例えば、第１の駆動用圧電素子３１０ａ，３１０ｂから上部電極のみを動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂの上部電極に接続し、第１の駆動用圧電素子３１０ｃ，３１０ｄから下部電極のみを動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂの下部電極に接続することでもよい。これにより、第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂ上の配線が簡単化される。
【００４６】
第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂ上の第１の駆動用圧電素子３１０ａと３１０ｂ、３１０ｃと３１０ｄは、互いに逆位相で駆動される。ここで、該第１の駆動用圧電素子の３１０ａと３１０ｃ同士、３１０ｂと３１０ｄ同士は、それぞれ同位相の関係にある。これにより、第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂは図１５のように反り変形する。この第１の駆動梁３０４ａ，３０４ｂの反り変形により、第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂが捩じれ、可動板３０１が第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂの軸周りに揺動する。同様に、第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂ上の第２の駆動用圧電素子３１１ａと３１１ｂ、３１１ｃと３１１ｄが、互いに逆位相で駆動される。該第２の駆動用圧電素子の３１１ａと３１１ｃ同士、３１１ｂと３１１ｄ同士は、それぞれ同位相の関係にある。これにより、第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂも、図１５と同様の反り変形をする。この第２の駆動梁３０７ａ，３０７ｂの反り変形により、第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂが捩じれ、可動枠３０５が該第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂの軸周りに揺動する。これにより、可動板３０１が、該第２のトーション梁３０６ａ，３０６ｂの長手方向と平行な軸周りに揺動される。こうして、可動板３０１は、二軸方向に揺動する。
【００４７】
図１６に、可動板３０１が揺動したときの該可動板３０１上の動歪を示す。図１６に示すように、図１２のような二軸駆動の光偏向器の場合、可動板３０１には第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂの軸対称に逆位相の動歪が発生する。
【００４８】
本実施例では、二つの動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂが可動板３０１の外周に沿うように設けられている。ここで、動歪補正用圧電素子３１２ａは第１の駆動用圧電素子３１０ａ，３１０ｃと同位相で駆動され、また、動歪補正用圧電素子３１２ｂは第１の駆動用圧電素子３１０ｂ，３１０ｄと同位相で駆動される。該第１の駆動用圧電素子の３１０ａ，３１０ｃと３１０ｂ．３１０ｄとでは、位相が逆の関係にある。このため、二つの動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂは、可動板３０１の外周に沿って第１のトーション梁３０３ａ，３０３ｂに軸対称に、それぞれ逆方向に反るように駆動される。そして、該動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂの反り方向は、動歪を打ち消す方向である。
【００４９】
本実施例により、可動板３０１の動歪の変化率の大きな可動板外周の動歪を効率的に低減することが可能になる。
【００５０】
なお、可動板３０１の寸法によっては、該可動板３０１の外周に沿うように動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂを設けると、揺動時に膜変形を起こすことが考えられる。この場合には、図１７に示すように、可動板３０１の外径から内側にある程度オフセットした形状の動歪補正用圧電素子３１２ａ，３１２ｂを設けることで、膜振動に寄与する面積が小さくなり、動歪を低減することができる。
【実施例４】
【００５１】
本実施例は、実施例１、２などの１軸方向に光を偏向する光偏向器を用いて画像形成装置の光書き込みユニットとしての光走査装置を提供するものである。
【００５２】
図１８に本実施例の光走査装置の全体構成図、図１９に該光走査装置に用いる光偏向器と駆動手段の接続図を示す。
【００５３】
図１８において、レーザ素子１０２０からのレーザ光は、コリメータレンズ系１０２１を経た後、光偏向器１０２２により偏向される。この光偏向器１０２２として、実施例１、２などの構成の光偏向器が用いられる。光偏向器１０２２で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ１０２３ａと第二レンズ１０２３ｂ、反射ミラー１０２３ｃからなる走査光学系１０２３を経て感光ドラム等のビーム走査面１０２２に照射される。
【００５４】
図１９に示すように、光偏向器１０２２は駆動手段１０２４と電気的に連結されている。この駆動手段１０２４が、光偏向器１０２２の揺動駆動手段、動歪補正手段に駆動電圧を印加する。これにより、光偏向器１０２２のミラー部が揺動してレーザ光が偏向され、ビーム走査面１０２２上が光走査される。同時に、ミラー部の動歪が補正される。
【００５５】
本発明の光偏向器を利用した光走査装置は写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光書込ユニットの構成部材として最適である。
【実施例５】
【００５６】
本実施例は、実施例４の光走査装置を光書込みユニットの構成部材として実装した画像形成装置を提供するものである。
【００５７】
図２０に本実施例の画像形成装置の一例の全体構成図を示す。図２０において、１００１が光書込みユニットであり、レーザビームを被走査面に出射して画像を書き込む。１００２は光書込みユニット１００１による走査対象としての被走査面を提供する像担持体としての感光体ドラムである。
【００５８】
光書込みユニット１００１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム１００２の表面（被走査面）を同ドラムの軸方向に走査する。感光体ドラム１００２は矢印１００３方向に回転駆動され、帯電手段１００４により帯電された表面に、光書込みユニット１００１により光走査されることによって、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段１００５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写手段１００６で記録紙１００７に転写される。転写されたトナー像は定着手段１００８によって記録紙１００７に定着される。感光体ドラム１００２の転写手段１００６対向部を通過した感光体ドラムの表面部分はクリーニング部１００９で残留トナーを除去される。
【００５９】
なお、感光体ドラム１００２に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能である。また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。
【００６０】
光書込みユニット１００１は記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームを発するレーザ素子としての光源部１０２０と、レーザビームを変調する光源駆動手段１５００と、実施例１、２などの本発明の１軸方向にレーザビームを偏向する光偏向器１００２と、この光偏向器１０２２のミラー基板のミラー面に光源部１０２０からの、記録信号によって変調されたレーザビーム（光ビーム）を結像させるための結像光学系１０２１と、ミラー面で反射・偏向された１本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム１００２の表面（被走査面）に結像させるための手段である走査光学系１０２３などから構成される。光偏向器１０２２は、その駆動のための集積回路（駆動手段）１０２４とともに回路基板１０２５に実装された形で光書込みユニット１００１に組み込まれている。
【００６１】
光偏向器１０２２は、従来の回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。また、光偏向器１０２２のミラー基板の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。さらに、光偏向器１０２２は、回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
【００６２】
なお、記録紙１００７の搬送機構、感光体ドラム１００２の駆動機構、現像手段１００５、転写手段１００６などの制御手段、光源部１０２０の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため図２０では省略されている。
【実施例６】
【００６３】
本実施例は、実施例３のような２軸方向に光を偏向する光偏向器を実装した画像投影装置を提供するものである。
【００６４】
図２１に本実施例の画像投影装置の全体構成図を示す。図２１において、筐体２０００に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる３波長のレーザ光を出射するレーザ光源２００１−Ｒ，２００１−Ｇ，２００１−Ｂが取り付けられ、これらレーザ光源２００１−Ｒ，２００１−Ｇ，２００１−Ｂの出射端近傍には、該レーザ光源２００１−Ｒ，２００１−Ｇ，２００１−Ｂからの出射光を略平行光に集光する集光レンズ２００２−Ｒ，２００２−，００２−Ｂが配置されている。集光レンズ２００２−Ｒ，２００２−，００２−Ｂで略平行になったＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光は、ミラー２００３やハーフミラー２００４を経て、合成プリズム２００５によって合成され、光偏向器２００６のミラー面に入射される。光偏向器２００６には、実施例３のような２軸方向に光を偏向する構成の光偏向器（二次元反射角度可変ミラー）が使用される。光偏向器２００６のミラー面に入射した合成レーザ光は、光偏向器２００６によって二次元偏向走査されて投影面に投射され、画像を投影する。
【００６５】
図２２は、本実施例の画像投影装置の制御系も含めた概略構成図である。なお、図２２では、３波長のレーザ光源や集光レンズは一つにまとめて示し、また、ミラー、ハーフミラー、合成プリズムは省略してある。
【００６６】
画像情報に応じて画像生成部２０１１で画像信号を生成し、この画像信号が変調器２０１２を介して光源駆動回路２０１３に送られると共に、スキャナ駆動回路２０１４に画像同期信号が送られる。スキャナ駆動回路２０１４は、画像同期信号に応じて駆動信号を光偏向器２００６に与える。この駆動信号によって、光偏向器２００６のミラー部２０１０は、直交した２つの方向に所定角度（例えば１０deg程度）の振幅で共振振動し、入射したレーザ光が二次元偏向走査される。一方、レーザ光源２００１から出射されるレーザ光は、光源駆動回路２０１３により、光偏向器２００６の二次元偏向走査のタイミングに合わせて強度変調されており、これによって、投影面２００７に二次元の画像情報が投影される。強度変調はパルス幅を変調してもよいし、振幅を変調してもよい。変調器２０１２は画像信号をパルス幅変調あるいは振幅変調し、この変調された信号を光源駆動回路２０１３によりレーザ光源２００１を駆動できる電流に変調してレーザ光源２００１を駆動する。
【００６７】
ここで、光偏向手段には、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを使用することもできるが、本発明の実施例３のような構成の光偏向器（二次元反射角度可変ミラー）２００６は、回転走査ミラーに比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像投影装置の省電力に有利である。また、光偏向器２００６のミラー基板の振動時の風切り音は回転走査ミラーに比べて小さいため、画像投影装置の静粛性の改善に有利である。さらに光偏向器２００６は、回転走査ミラーに比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、したがって、画像投影装置の小型化に有利である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１    可動板
１０２    反射面
１０３    トーション梁
１０４    固定部
１０５  ベース
１０６    永久磁石
１１１    駆動用電極
１１２    動歪補正用圧電素子
２０１    可動板
２０２    反射面
２０３    トーション梁
２０４    駆動梁
２０５    固定部
２１０    駆動用圧電素子
２２０，２３０  動歪補正用圧電素子
２４０，２５０  電極逆転部
３０１    可動板
３０２    反射面
３０３ａ，３０３ｂ  第１のトーション梁
３０４ａ，３０４ｂ  第１の駆動梁
３０５  駆動枠
３０６ａ，３０６ｂ  第２のトーション梁
３０７ａ，３０７ｂ  第２の駆動梁
３０８    固定部
３１０ａ〜３１０ｄ  第１の駆動用圧電素子
３１１ａ〜３１１ｄ  第２の駆動用圧電素子
３１２ａ，３１２ｂ  動歪補正用圧電素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８７０９号公報
【図１】
2011017916.tif 000003
【図２】
2011017916.tif 000004
【図３】
2011017916.tif 000005
【図４】
2011017916.tif 000006
【図５】
2011017916.tif 000007
【図６】
2011017916.tif 000008
【図７】
2011017916.tif 000009
【図８】
2011017916.tif 000010
【図９】
2011017916.tif 000011
【図１０】
2011017916.tif 000012
【図１１】
2011017916.tif 000013
【図１２】
2011017916.tif 000014
【図１３】
2011017916.tif 000015
【図１４】
2011017916.tif 000016
【図１５】
2011017916.tif 000017
【図１６】
2011017916.tif 000018
【図１７】
2011017916.tif 000019
【図１８】
2011017916.tif 000020
【図１９】
2011017916.tif 000021
【図２０】
2011017916.tif 000022
【図２１】
2011017916.tif 000023
【図２２】
2011017916.tif 000024
【図２３】
2011017916.tif 000025
【図２４】
2011017916.tif 000026