(57)【要約】【課題】光の横方向の斜め入射を行った場合に、大きな入射角でも、反射面を有する可動子を取り囲む様に配置される可動子で入射光が遮られることを防止できる光偏向装置を提供する。【解決手段】光偏向装置は、支持部101と、振動部と、振動部を駆動する駆動手段120を有する。振動部は、ねじり軸107を中心にねじり振動する第1可動子104と第2可動子105を有すると共に、第1可動子104と第2可動子105を直列に連結する第1ねじりバネ102と第2ねじりバネ103を有する。第1可動子104は、複数の第1ねじりバネ102で支持部101に支持されると共に、ねじり軸107に近い側から遠い側へと伸びて材料部を全面的に貫通するか、またはねじり軸107から遠い側の一部の材料部を残して空間を形成する空白部108を有して、第2可動子105を取り囲む様に配置される。第2可動子105は、反射面を有すると共に、複数の第2ねじりバネ103で第1可動子104に支持される。【選択図】図1
2008058752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を偏向走査する光偏向装置であって、
支持部と、振動部と、振動部を駆動する駆動手段を有し、
振動部は、単一のねじり軸を中心にねじり振動する第1可動子と第2可動子を有すると共に、第1可動子と支持部を連結する第1ねじりバネと、第1可動子と第2可動子を連結する第2ねじりバネを有し、前記第１ねじりバネと前記第2ねじりバネは一直線上に配置されており、
第1可動子は、前記ねじり軸に近い側から遠い側へと伸びて材料部を全面的に貫通して空間を形成する空白部、または前記ねじり軸から遠い側の一部の材料部を残して空間を形成する空白部を有して、第2可動子を取り囲む様に配置されることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記第1可動子は、当該第1可動子を挟んで対向した複数の第1ねじりバネで支持部に支持され、
前記第2可動子は、当該第2可動子を挟んで対向した複数の第2ねじりバネで第1可動子に支持されることを特徴とする請求項1に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記第1可動子は、前記ねじり軸と平行に伸びる部分を少なくとも1つ持つ多角枠形状であり、前記空白部は、多角枠形状の第1可動子の前記ねじり軸と平行に伸びる部分の一部を除去して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記第1可動子は、前記ねじり軸と平行に伸びる部分を少なくとも1つ持つ多角枠形状であり、前記空白部は、多角枠形状の第1可動子の前記ねじり軸と平行に伸びる部分を全体的に除去して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記ねじり軸を通り、静止時の前記第2可動子に垂直な平面を基準として、第1可動子の両側の慣性モーメントが等しくなる様に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1つに記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記ねじり軸を通り、静止時の前記第2可動子に垂直な平面を基準として、前記第1可動子の空白部が存在する側に重りが付加されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1つに記載の光偏向装置。
【請求項７】
前記振動部は、前記ねじり軸回りに、基準周波数となる1次の固有振動モードと、基準周波数の2倍の周波数となる2次の固有振動モードを有しており、
前記駆動手段は、基本周波数と、基本周波数の2倍の周波数で前記振動部を駆動することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1つに記載の光偏向装置。
【請求項８】
光源と、請求項1乃至7の何れか1つに記載の光偏向装置と、感光体とを有し、
光源は、前記第1可動子の空白部のある側の方向から第2可動子の反射面に光が入射する様に、配置され、
光源からの光を光偏向装置により偏向し、該光の少なくとも一部を感光体上に入射することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向装置、それを用いた画像形成装置などに関する。この光偏向装置は、例えば、光の偏向走査によって画像を投影するプロジェクションディスプレイや、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置に好適に利用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光偏向装置として、反射面を持つ可動子を正弦振動させて光を偏向する光走査系ないし光走査装置が種々提案されている。正弦振動を行う可動子を使用した光走査系は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、次の様な特徴がある。すなわち、大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、特に半導体プロセスによって製造されるＳｉ単結晶からなる可動子は理論上金属疲労が無く耐久性にも優れていること、等の特徴がある。
【０００３】
一方、正弦振動を行う可動子によって反射・偏向された光は、回転多面鏡を使用した光偏向装置による場合に比べ、偏向走査の角速度が一定とならず、余弦的に変化する。特に、偏向走査の両端に向かうにつれて偏向走査の角速度は減少する。そのため、被走査面上で等速走査が必要な応用には、結像光学系（結像レンズ）としてａｒｃｓｉｎレンズを用いることが多い。ａｒｃｓｉｎレンズを用いる場合、走査中心に対して走査端部の主走査方向のＦナンバーが変化してしまうという特性がある。したがって、走査中心部と走査端部との被走査面上におけるスポット径が不均一になってしまう。
【０００４】
以上の様な課題を改善するため、次の様な装置が提案されている（特許文献1参照）。図11は、特許文献1に開示された光偏向装置を示す概略図である。この光偏向装置は、可動子14、16と、それらを連結して弾性支持するねじりバネ18と、可動子16と機械的な接地面24を弾性支持するねじりバネ20を有する。これら全ての要素は、ねじり軸26を中心として駆動手段22、23（回転子22と固定子23）によりねじり振動させられる。また、可動子14は、光を偏向するための反射面を有しており、可動子14のねじり振動によって、光源からの光を偏向走査する。この光偏向装置は、ねじり軸26を中心としたねじり振動について、基準周波数となる1次の固有振動モードと、基準周波数の略3倍の周波数となる2次の固有振動モードを有している。駆動手段22、23は、この1次の固有振動モードの周波数と、これに対して同位相で3倍の周波数の2つの周波数で光偏向装置を駆動する。したがって、光偏向装置は、1次の固有振動モードに加えて、2次の固有振動モードで同時にねじり振動する。そのため、可動子14で反射された光の偏向走査の変位角は、この2つの振動モードの重ね合わせとなり、正弦波ではなく略三角波状に変化する。よって、偏向走査の角速度は、変位角が正弦波であったときと比べ、略等角速度となる領域が広く存在するため、偏向走査の全域に対する利用可能な領域を大きくできる。
【０００５】
また、次の様な装置も提案されている（特許文献2参照）。この装置は、基準周波数となる1次の固有振動モードと基準周波数の略2倍の周波数となる2次の固有振動モードを有した光偏向装置である。図12は、特許文献2に開示された光偏向装置を示す概略図である。この光偏向装置は、可動子31、32をねじりバネ33、34で直列に連結して支持基板35で可動に支持するときに、ねじれだけでなく、撓みの振動モードが生じやすくなるという点を解決している。そのために、図12に示す様に、基本周波数の略2倍の周波数となる2次の固有振動モードを有した可動子が一体となっている。
【特許文献１】米国特許第4859846号公報
【特許文献２】特開2005−208578号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図12において、ねじりバネ34に垂直に交差し、静止時の第2可動子32の面に交差する平面36上を通り、第2可動子32の反射面を有する側に入射することを横方向の斜め入射と呼ぶ。光を横方向の斜め入射としたとき、入射角θｉｎ（0＜θｉｎ＜90°）とすると、第2可動子32と同時に振動している第1可動子31に入射光の一部が遮られてしまうことがある。
【０００７】
そこで、静止時の第2可動子32の面と垂直な方向から第2可動子32の反射面を有する側に入射させること（以下、垂直入射と呼ぶ）が行われる。これによって、第1可動子31により入射光が蹴られるのを回避することができる。
【０００８】
しかし、垂直入射の場合、ハーフミラーを1枚用いて光の走査領域外に光出射用光源を置く必要がある。それにより、垂直入射の場合は、横方向の斜め入射の場合よりも、コストがかかってしまいやすく、また、光偏向装置のサイズが大きくなってしまいやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、光を偏向走査する本発明の光偏向装置は、次の様な特徴を有する。すなわち、本発明の光偏向装置は、支持部と、振動部と、振動部を駆動する駆動手段を有する。振動部は、単一のねじり軸を中心にねじり振動する第1可動子と第2可動子を有すると共に、第1可動子と支持部を連結する第1ねじりバネと、第1可動子と第2可動子を連結する第2ねじりバネを有し、第１ねじりバネと第2ねじりバネは一直線上に配置されている。第1可動子は、第1ねじりバネで支持部に支持されると共に、前記ねじり軸に近い側から遠い側へと伸びて材料部を全面的に貫通して空間を形成する空白部、または前記ねじり軸から遠い側の一部の材料部を残して空間を形成する空白部を有して、第2可動子を取り囲む様に配置される。そして、第2可動子は、反射面を有すると共に、第2ねじりバネで第1可動子に支持される。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、光源と、上記光偏向装置と、感光体とを有する。そして、光源は、第1可動子の空白部のある側の方向から第2可動子の反射面に光が入射する様に、配置され、光源からの光を光偏向装置により偏向し、該光の少なくとも一部を感光体上に入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反射面を有する第2可動子を取り囲む様に配置される第1可動子が上記空白部を有するので、光の横方向の斜め入射を行った場合に、たとえ大きな入射角でも、入射光が第1可動子で遮られることを防止できる様になる。したがって、ハーフミラーを介さずに、反射面を有する第2可動子へ光を入射できる光偏向装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施の形態を明らかにすべく、実施例を説明する。
【００１３】
（第1の実施例）
図1乃至図5を用いて、本発明の第1の実施例による光偏向装置を説明する。図1（ａ）は本実施例の光偏向装置の上面図であり、図1（ｂ）はその断面図である。図1に示す如く、本実施例の光偏向装置は、2つの可動子104、105と、2つの可動子104、105を直列に連結する一直線（ねじり軸107）上に配置された2種類のねじりバネ102、103を有する。2つの可動子は、中央部に形成され反射面を有した四角形状の第2可動子105と、反射面を囲む様に配置された四角枠形状の外枠部である第1可動子104である。
【００１４】
ここで、第1可動子104のねじり軸107と平行に伸びる部分の一部は取り除かれて、2種類のねじりバネ102、103のねじり軸107に近い側から遠い側へと伸びて全面的に材料部を貫通する空間を形成する空白部108となっている。本実施例の光偏向装置は、更に、反射面を有する第2可動子105を駆動するための駆動手段を有する。駆動手段の構成は、図1（ｂ）に示されている。
【００１５】
より詳細には、図1（ａ）に示す如く、反射面を有する第2可動子105は、2本の第2ねじりバネ103で支持されている。第1可動子104は、その内側で2本の第2ねじりバネ103を支持しており、2本の第1ねじりバネ102で支持されている。支持基板101は、その内側で2本の第1ねじりバネ102を支持している。
【００１６】
第1可動子104は上記空白部108を有するので、ねじり軸107に垂直で第2可動子105に交差する平面106をとった場合に、平面106は、ねじり軸107を挟んで空白部108の反対側にある第1可動子104の一部のみと交差する。
【００１７】
図1（ａ）、（ｂ）は、光が平面106に沿って空白部108のある側の方向から、第2可動子105に横方向の斜め入射している様子を示す。空白部108は平面106と図示の如く交差するので、空白部108のある側から光を横方向の斜め入射する場合、入射光が第1可動子104により遮られるのを回避できる。この横方向の光斜め入射用空白部108を形成する手段としては、例えば、空白部108となるべき部分にレーザ光を当てて材料部を除いて空白部108を形成するレーザ加工がある。また、この空白部108が形成された第1可動子104を持つ振動系を予め作製しておいてもよい。
【００１８】
図1（ｂ）を用いて、第2可動子105を駆動させる駆動手段を説明する。図1（ｂ）は、図1（ａ）の平面106で切断した断面を示している。第2可動子105の上面には光反射膜、下面には永久磁石111が接着されている。支持基板101は、透磁率の高い材料で作成されたヨーク109に接着されている。ヨーク109の永久磁石111に相対する部分には、透磁率の高い材料で作成されたコア112が配置され、コア112の周囲にはコイル110が周回されている。永久磁石111、コイル110、コア112、ヨーク109は、駆動手段である電磁アクチュエータ120を構成しており、コイル110に電流を流すと、永久磁石111にトルクが作用し、第2可動子105を振動させる。ここで、永久磁石111は、第2可動子105ではなく、第1可動子105の下面に接着されてもよいし、或いは、両方の可動子に接着されてもよい。永久磁石111を第2可動子105に設けない場合、その光反射膜の平坦性を、より良好に担保することができる。
【００１９】
上記構成の光偏向装置の駆動原理の一例を説明する。本光偏向装置の振動部は、ねじり軸107を中心としたねじり振動について、基準周波数となる周波数ｆ0の1次の固有振動モードと、基準周波数の略2倍の周波数となる2次の固有振動モードを有している2自由度振動系として扱うことができる。図1（ｂ）に示すコイル110を含む電磁アクチュエータ120は、この1次の固有振動モードの周波数と、これに対して同位相で略2倍の周波数の2つの周波数で光偏向装置の振動部を駆動することができる。
【００２０】
この駆動の様子を詳しく説明する。図3は、横軸を時間ｔとして、第2可動子105の周波数ｆ0のねじり振動の変位角を説明する図である（本明細書においては、可動子の往復振動の変位角と、光偏向装置によって偏向走査される光の変位角とは定数分が異なるのみであるので、等価的に扱う）。図3は、特に第2可動子105のねじり振動の1周期Ｔ0に相当する部分を示している（−Ｔ0／2＜Ｘ＜Ｔ0／2）。
【００２１】
曲線61は、コイル110を駆動する駆動信号のうち、基準周波数ｆ0の成分を示しており、最大振幅±φ1の範囲で往復振動し、時間ｔ、角周波数ｗ0＝2πｆ0として、次の式1で表される正弦振動である。
θ1＝φ1sin[ｗ0ｔ]          （式1）
【００２２】
一方、曲線62は、基準周波数ｆ0の2倍の周波数成分を示しており、最大振幅±φ2の範囲で振動し、次の式2で表される正弦振動である。
θ2＝φ2sin[2ｗ0ｔ]          （式2）
【００２３】
曲線63は、この様な駆動の結果生じる第2可動子105のねじり振動の変位角を示している。光偏向装置は、前述の様に基準周波数ｆ0とその2倍の2ｆ0付近にそれぞれ調整された周波数ｆ1の固有振動モードと周波数ｆ2の2次の固有振動モードをねじり軸107中心のねじり振動について有している。そのため、光偏向装置には、上記θ1、θ2の駆動信号に励起された共振が夫々生じる。つまり、曲線63の第2可動子105の変位角は、2つの正弦振動の重ね合わせの振動となり、次の式3で表される鋸波状の振動となる。
θ＝θ1＋θ2＝φ1sin[ｗ0ｔ]＋φ2sin[2ｗ0ｔ]          （式3）
【００２４】
図4は、図3の曲線61、63、直線64を微分した曲線61ａ、63ａ、直線64ａを示しており、これらの曲線の角速度を説明している。基準周波数ｆ0の正弦振動の角速度である曲線61ａと比べ、第2可動子105の鋸波状の往復振動の角速度を示す曲線63ａは、区間Ｎ−Ｎ’において、極大点の角速度Ｖ1、極小点の角速度Ｖ2を最大・最小とする範囲に角速度が収まっている。したがって、光偏向装置による光の偏向走査を利用する応用において、等角速度走査である直線64ａからの角速度の許容誤差以内にＶ1、Ｖ2が存在するならば、区間Ｎ−Ｎ’は実質的な等角度走査とみなすことができる。この様に、鋸波状の往復振動によって、偏向走査の角速度は、変位角が正弦波であったときと比べ、実質的な等角速度となる領域を広く設定できるため、偏向走査の全域に対する利用可能な領域を大きくできる。
【００２５】
上記説明では、特に2つの固有振動モードの周波数が略2倍の関係を説明したが、これを略3倍にした場合は、重ね合わせの振動の形状は略三角波となる。この場合、偏向走査の往復で略等角速度の領域が現れるため、往復で等角速度を利用する応用に特に好適となる。
【００２６】
ここで、従来例の光偏向装置と比較しつつ、本実施例の光偏向装置において光を横方向の斜め入射できる入射角の範囲を説明する。図2（ａ）、（ｂ）は、2種類の光偏向装置における、ねじり軸23ａ及びねじり軸23ｂに垂直で第2可動子22ａ及び第2可動子22ｂに交差する平面（上記平面106に相当）による断面図である。図2（ａ）は従来例の光偏向装置である。図2（ａ’）は、図2（ａ）の光偏向装置の斜視図である。図2（ｂ）は本実施例の光偏向装置である。
【００２７】
図2（ａ）の光偏向装置において、第2可動子22ａがねじり振動するとき、第1可動子21ａもねじり振動している。このとき、一定程度以上傾いた横方向の斜め入射している入射光24ａが、ねじり振動している第1可動子21ａによりブロックされてしまうことを図2（ａ）、（ａ’）は示している。尚、図2（ａ）、（ａ’）において、26ａは支持基板を示し、25ａは垂直入射の光を示している。
【００２８】
これに対して、図2（ｂ）の本実施例の光偏向装置においては、第2可動子22ｂと第1可動子21ｂが振動しているとき、横方向の斜め入射する入射光24ｂは第1可動子21ｂにブロックされない。
【００２９】
第2可動子を取り囲む第1可動子にブロックされない斜め入射光の角度について説明する。図5は、図12の従来例を示す光偏向装置の平面36における断面図である。ここでは、第1可動子41と第2可動子42が、或る機械偏向角を持ってねじり振動している状態を示している。このとき、斜め入射する光43を含む上記平面36における各部の大きさを次の符号で表す。θ1は第1可動子41の機械偏向角（0＜θ1＜90°）とする。θ2は第2可動子42の機械偏向角（0＜θ2＜90°）とする。θｉｎは、横方向の斜め入射したときの光43の入射角（0＜θｉｎ＜90°）とする。ｍ1は、ねじり軸44を基準として第1可動子41の内端までの幅の最小幅とする。ｍ2は、ねじり軸44を基準として第2可動子42の外端までの幅の最大幅（ｍ1＞ｍ2）とする。この場合、次式4を満たす様に入射角θｉｎが設定されていないと、斜め入射光43が第1可動子41の材料部でブロックされる現象が生じる。
【００３０】
【数４】
2008058752.tif 000003
【００３１】
しかし、本実施例の光偏向装置においては、第1可動子に上記の如き空白部が形成されているので、式4でｍ1が無限大となる。したがって、0＜θｉｎ＜90°の範囲で式4は成立して、柔軟な角度でもって光を横方向の斜め入射させることができる。
【００３２】
以上の様に、本実施例の光偏向装置を使用することで、従来の共振型光偏向装置では実行でき難かった光の横方向の斜め入射を大きな自由度で行うことができる。それにより、ハーフミラーが不要となり、よって、コストが比較的安くなり、光偏向装置の小型化も可能となる。
【００３３】
ところで、前記空白部は、ねじり軸107に近い側から遠い側へと伸びて材料部を全面的に貫通しているが、ねじり軸107から遠い側の一部の材料部を残して空間を形成する空白部としてもよい。こうした構成（上記式4においてｍ1を大きくすることを意味する）でも、光の横方向の斜め入射の入射角θｉｎの式4を満足させる範囲が広がって、その自由度を一定程度大きくすることができる。また、ねじり軸107を挟んで前記空白部の反対側にも別の空白部を設けて、第2可動子の反射面で反射された光が、第1可動子で、より確実に蹴られない様にしてもよい。この場合、光入射側の空白部が、材料部を全面的に貫通した空白部であれば、反対側の別の空白部は、ねじり軸107から遠い側の一部の材料部を残した空白部でなければならない。光入射側の空白部が、ねじり軸107から遠い側の一部の材料部を残した空白部であれば、反対側の別の空白部は、材料部を貫通した空白部であってもよいし、一部の材料部を残した空白部であってもよい。
【００３４】
また、反射面を有する第2可動子を取り囲む様に配置される第1可動子は複数あってもよい。その場合、全ての第1可動子に上記の如き空白部が設けられるが、一番外側を取り囲む第1可動子の空白部以外は、材料部を全面的に貫通する空白部である必要がある。また、上記実施例では、可動子は四角形状または四角枠状の形態であったが、これらは、例えば、円形状または円形枠状の形態、多角形状または多角枠状の形態などを採ってもよい。形状は、場合に応じて、適切なものを採用すればよい。例えば、第1可動子が、前記ねじり軸と平行に伸びる部分を少なくとも1つ持つ多角枠形状であり、前記空白部が、多角枠形状の第1可動子の前記ねじり軸と平行に伸びる部分の一部または全部を除去して形成されている形態も可能である。この場合、反射面を有する第2可動子への横方向の斜め入射光は、多角枠形状の第1可動子の前記ねじり軸と平行に伸びる部分或いは前記ねじり軸に対して直角な方向から入射させるのが好適である。上記実施例及び後述の実施例では、その様に入射させている。また、上記実施例では、可動子は複数のねじりバネでねじり振動可能に支持されているが、単一のねじりバネでねじり振動可能に支持される形態も可能である。更に、駆動手段は、第1可動子と第2可動子の少なくとも一方にトルクを印加して振動部を駆動する電磁アクチュエータであったが、静電的に可動子を駆動する手段であったり、ピエゾ素子を用いて可動子を駆動する手段などであったりしてもよい。
【００３５】
（第2の実施例）
図6は第2の実施例の構成を示す上面図である。本実施例では、ねじり軸207を通り第2可動子205に垂直に交差する平面を基準とする横方向の光斜め入射用空白部208がある側の第1可動子204に慣性モーメント調節用の重り210を2つ設けている。それにより、横方向の光斜め入射用空白部208で減少したねじり軸207の回りの空白部208側の慣性モーメントを補っている。ここでは、空白部208は、支持基板201と第1可動子204で夫々支持される2種類のねじりバネ202、203のねじり軸207に近い側から伸びて全面的に材料部を貫通する空間を、ねじり軸207に沿って広い範囲で形成されている。すなわち、四角形状の第2可動子205を取り囲む四角枠形状の第1可動子204において、空白部208は、四角枠形状の第1可動子204のねじり軸207と平行に伸びる部分を全体的に除去して形成されている。その他は第1の実施例と同じである。
【００３６】
次に、慣性モーメント調整用の重り210のサイズを決定するための計算式を示す。図7（ｂ）は、図7（ａ）の点線部Ａの斜視図である。ここで、図7（ａ）、（ｂ）において、次の様に符号を決める。ａｗは、慣性モーメント調整用の重り210のｘ方向長さとする。ｈｗは、そのｙ方向長さとする。ｂｗは、そのｚ方向厚みとする。ａは、横方向の光斜め入射用空白部208のｘ方向長さとする。ｈ1は、そのｙ方向長さとする。ｂは、そのｚ方向厚みとする。ｌｗは、軸207から慣性モーメント調整用の重り210までの長さとする。ρは、シリコンの密度とする。ρｗは、重り210の密度とする。Ｉ1は、横方向の光斜め入射用空白部208に材料部があったとして、その慣性モーメントとする。Ｉｗは、慣性モーメント調整用の重り210の慣性モーメントとする。このとき、次式5の2つの式が成り立つ。
【００３７】
【数５】
2008058752.tif 000004
【００３８】
ここで、式5の2つの式を等しいとすれば、ねじり軸207の回りで第1可動子204のこの軸207の両側の慣性モーメントを等しくすることができる。例えば、ｈｗ、ｂｗ、ρｗを定数とすると、Ｉ1＝Ｉｗを満たすときのａｗを求めれば慣性モーメント調整用の重り210のサイズが決定される。
【００３９】
以上の様に、ねじり軸207を通り第2可動子205に垂直に交差する平面を基準として、両側の第1可動子204の慣性モーメントを等しくすることによって、より安定したねじり振動が可能となり、振動のゆらぎが抑えられる。
【００４０】
（第3の実施例）
図8は第3の実施例の構成を示す上面図である。本実施例でも、第1可動子304に、横方向の光斜め入射用空白部308が形成されている。それと共に、ねじり軸307を通り第2可動子305に垂直に交差する平面を基準として、第1可動子304の慣性モーメントが等しくなる様に、第1可動子304の一部を取り除いた慣性モーメント調整用の空白部309を空白部308の反対側に形成している。ここでも、支持基板301と第1可動子304で夫々で支持される2種類のねじりバネ302、303により、第1可動子304と第2可動子305は振動可能に支持されている。その他は第1の実施例と同じである。ただし、ここでは、第1可動子304は、横方向の光斜め入射用空白部308のみで完全に空間が貫通して伸びて、材料部が途切れている。
【００４１】
次に、慣性モーメント調整用の空白部309のサイズを決定するための計算式を示す。ここで、図9において、次の様に符号を決める。ａは、横方向の光斜め入射用空白部308のｘ方向長さとする。ｈ2は、そのｙ方向長さとする。ｌは、軸307から横方向の光斜め入射用空白部308までの長さとする。ｂは、そのｚ方向厚みとする（図7（ｂ）参照）。ρはシリコンの密度とする。ａｓは、慣性モーメント調整用の空白部309のｘ方向長さとする。ｈｓは、そのｙ方向長さとする。Ｉ2は、横方向の光斜め入射用空白部308に材料部があったとして、その慣性モーメントとする。Ｉｓは、慣性モーメント調整用の空白部309に材料部があったとして、その慣性モーメントとする。このとき、次式6の2つの式が成り立つ。
【００４２】
【数６】
2008058752.tif 000005
【００４３】
ここで、式6の2つの式を等しいとすれば、ねじり軸307の回りで第1可動子304のこの軸307の両側の慣性モーメントを等しくすることができる。例えば、ｈｓを定数とすると、Ｉ1＝Ｉｓを満たすときのａｓを求めれば慣性モーメント調整用の空白部309のサイズが決定される。
【００４４】
本実施例でも、以上の様に、ねじり軸307を通り第2可動子305に垂直に交差する平面を基準として、両側の第1可動子304の慣性モーメントを等しくすることによって、より安定したねじり振動が可能となり、振動のゆらぎが抑えられる。さらに、第1可動子304の面積がより減少することで、第1可動子304が受ける空気抵抗も減少し、振動のゆらぎがより抑えられる。
【００４５】
（第4の実施例）
図10は、本発明の光偏向装置を用いた光学機器である第4の実施例による画像形成装置の基本的な構成を示す斜視図である。図10において、1001はレーザ光源であり、1002はレンズであり、1005は書き込みレンズであり、1006はドラム状感光体である。書き込みレンズ1005、レンズ1002の間には、光偏向装置1004が配置されている。光偏向装置1004としては、上記実施例に示された光偏向装置を使用することができる。
【００４６】
本実施例の画像形成装置は、光偏向装置1004によりドラム状感光体1006の回転中心10Ａと平行な1次元方向に光を走査する光スキャナ装置として機能する。すなわち、レーザ光源1001から出射されたレーザ光1003は、レンズ1002を通り、光偏向装置1004により1次元的に走査される。一方、ドラム状感光体1006は回転中心10Ａの回りで等速回転している。そして、ドラム状感光体1006は図示しない帯電器により表面が一様に帯電されているので、光偏向装置1004による走査とドラム状感光体1006の回転とに基づき、ドラム状感光体1006の表面に光のパターンが形成される。こうして、ドラム状感光体1006の表面に静電潜像が形成される。更に、図示しない現像器により、ドラム状感光体1006の表面の静電潜像に対応したパターンのトナー像が形成され、これを図示しない用紙に転写・定着することで可視画像を形成することができる。
【００４７】
本実施例の画像形成装置に上記実施例に示された光偏向装置を使用することで、光を横方向の斜め入射することができる。すなわち、光源1001は、光偏向装置1004の第1可動子の空白部のある側の方向から第2可動子の反射面に光が入射する様に、配置され、光源1001からの光1003を光偏向装置1004により偏向し、該光の少なくとも一部を感光体1006上に入射している。それにより、ハーフミラーが不要となり、コスト削減、サイズ小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第1の実施例の光偏向装置を説明する図である。
【図２】第1の実施例を代表とする本発明の効果を説明する図である。
【図３】第1の実施例の光偏向装置によって偏向走査された光の変位角を示す図である。
【図４】第1の実施例の光偏向装置によって偏向走査された光の角速度を示す図である。
【図５】従来例の光偏向装置における入射光の第1可動子によるケラレを説明する図である。
【図６】本発明の第2の実施例の光偏向装置を説明する上面図である。
【図７】第2の実施例の光偏向装置を説明する図である。
【図８】本発明の第3の実施例の光偏向装置を説明する上面図である。
【図９】第3の実施例の光偏向装置を説明する図である。
【図１０】本発明の第4の実施例の画像形成装置を説明する図である。
【図１１】従来例の光偏向装置を示す図である。
【図１２】他の従来例の光偏向装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
21ｂ、104、204、304  振動部（第1可動子）
22ｂ、105、205、305  振動部（第2可動子）
23ｂ  ねじり軸
24ｂ  横方向の斜め入射光
26ａ、101、201、301  支持部（支持基板）
102、202、302  振動部（第1ねじりバネ）
103、203、303  振動部（第2ねじりバネ）
106  断面平面
107、207、307  ねじり軸
108、208、308  空白部（横方向の光斜め入射用空白部）
120  駆動手段（電磁アクチュエータ）
210  慣性モーメント調節用重り
309  慣性モーメント調節用空白部
1001  光源
1003  光
1004  光偏向装置
1006  感光体
【図１】
2008058752.tif 000006
【図２】
2008058752.tif 000007
【図３】
2008058752.tif 000008
【図４】
2008058752.tif 000009
【図５】
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【図６】
2008058752.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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