(57)【要約】【課題】安定した駆動を行いながらも、省スペースな圧電アクチュエータ装置の提供。【解決手段】所定の回転軸Ｏに対して回転運動可能な可動部１１と、可動部１１を支持する、Ｙ方向と交差するＸ方向に伸び蛇行するように連続して形成された複数の梁部１３を有する一対の蛇行状梁部１２ａ、１２ｂと、複数の梁部１３に設けられ、梁部１３を変形させる複数の第１圧電部２１と、を有し、可動部１１は、複数の梁部１３の変形により回転軸Ｏを中心に回転運動し、一対の蛇行状梁部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、当該蛇行状梁部１２ａ、１２ｂの可動部１１側に形成されたＹ方向に伸びる支持梁部１４ａ、１４ｂを備え、該支持梁部１４ａ、１４ｂの端部が、回転軸Ｏ上とは異なる位置であって、可動部１１のＹ方向の重心Ｏ’に対し対称な位置で可動部１１と接続される圧電アクチュエータ装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸に対して回転運動可能な可動部と、
前記可動部を支持する、前記回転軸方向と交差する方向に伸び蛇行するように連続して形成された複数の梁部を有する一対の蛇行状梁部と、
前記複数の梁部に設けられ、前記梁部を変形させる複数の第１圧電部と、
を有し、
前記可動部は、前記複数の梁部の変形により前記回転軸を中心に回転運動し、
前記一対の蛇行状梁部のそれぞれは、当該蛇行状梁部の前記可動部側に形成された前記回転軸方向に伸びる支持梁部を備え、
該支持梁部の端部が、前記回転軸上とは異なる位置であって、前記可動部の前記回転軸方向の重心に対し対称な位置で前記可動部と接続される圧電アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記支持梁部は、当該支持梁部に反りを発生させる第２圧電部を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第２圧電部と、前記梁部のうち可動部に最も近い梁部に設けられた第１圧電部とが一体に形成されることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項４】
前記支持梁部の反り量と前記支持梁部に接続される梁部の反り量との和が、前記梁部のうち前記可動部から最も離れた梁部の反り量と等しくなるように、前記第２圧電部が配置されていることを特徴とする請求項２、３に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項５】
前記和が前記梁部のうち前記可動部から最も離れた梁部の反り量と等しくなるように、前記第２圧電部の前記回転軸方向の長さが決定されることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項６】
前記和が前記梁部のうち前記可動部から最も離れた梁部の反り量と等しくなるように、前記支持梁部の前記回転軸に直交する方向における前記第２圧電部の幅が決定されることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項７】
前記蛇行状梁部および前記可動部の外周部を取り囲むように形成された枠部を有し、
前記枠部は、前記回転軸に直行する方向において前記支持梁部と同じ位置を占める凸部を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載の圧電アクチュエータ装置と、当該圧電アクチュエータ装置の前記可動部に設けられた反射面と、を有し、
前記圧電アクチュエータ装置に入射した光線を、前記反射面で反射することで走査させる光偏向器。
【請求項９】
請求項８に記載の光偏向器を有し、前記反射面で反射された前記光線を投影面に結像させることで画像を表示する画像投影装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光偏向器を用いた光走査装置と、前記光走査装置によって潜像を形成される感光体と、を有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、圧電アクチュエータ装置、光偏向器、当該光偏向器を用いた画像投影装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン技術を用いた圧電アクチュエータ装置において、所定の回転軸を中心に駆動される部分である可動部は、小さなエネルギーで高速、大振幅の回転振幅を得ることが求められる。
【０００３】
こうした圧電アクチュエータ装置において、可動部を支持するための梁部を蛇行させることで、梁部を省スペース化しながらもバネ剛性を下げて、小さなエネルギーで高速、大振幅の回転振幅を得る技術が知られている（例えば特許文献１〜６参照）。
【０００４】
しかしながら、蛇行した梁部と可動部とを回転軸上にある支持部で接続した場合には、蛇行する方向と支持方向とが直交するため、可動部の周りに無駄な空隙部分が存在してしまい、スペースの利用効率が下がるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、安定した駆動を行いながらも、省スペースな圧電アクチュエータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明における圧電アクチュエータ装置は、所定の回転軸に対して回転運動可能な可動部と、前記可動部を支持する、前記回転軸方向と交差する方向に伸び蛇行するように連続して形成された複数の梁部を有する一対の蛇行状梁部と、前記複数の梁部に設けられ、前記梁部を変形させる複数の第１圧電部と、を有し、前記可動部は、前記複数の梁部の変形により前記回転軸を中心に回転運動し、前記一対の蛇行状梁部のそれぞれは、当該蛇行状梁部の前記可動部側に形成された前記回転軸方向に伸びる支持梁部を備え、該支持梁部の端部が、前記回転軸上とは異なる位置であって、前記可動部の前記回転軸方向の重心に対し対称な位置で前記可動部と接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧電アクチュエータ装置によれば、安定した駆動を行いながらも、無用な空隙を省いてスペースの利用効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における圧電アクチュエータ装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示した圧電アクチュエータ装置の動作時の変形の一例を示す模式的な斜視図である。
【図３】図１に示した圧電アクチュエータ装置の梁部の回動動作の一例を示す模式的な側面図である。
【図４】図１に示した支持梁部の構成の一例を示す平面図である。
【図５】図１に示した支持梁部の第１の変形例を示す平面図である。
【図６】図１に示した支持梁部の第２の変形例を示す平面図である。
【図７】図１に示した圧電アクチュエータ装置を用いた光偏向器の一例を示す平面図である。
【図８】図７に示した光偏向器を用いた画像投影装置の一例を示す模式的な斜視図である。
【図９】図１に示した圧電アクチュエータ装置を用いた画像形成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、第１の実施形態における圧電アクチュエータ装置である振動ミラー１０の概略を示す。なお、振動ミラー１０に入射する光束Ｌの光軸方向をＺ方向、振動ミラー１０の回転軸Ｏとして、回転軸Ｏと平行な方向をＸ方向、回転軸Ｏと直交する方向をＹ方向とする。
【００１０】
振動ミラー１０は、入射する光束Ｌを反射する反射部であり、回転軸Ｏを中心に回転運動可能な可動部としてのミラー部１１と、ミラー部１１を支持する複数の梁部１３を備えた一対の蛇行状梁部１２ａ、１２ｂと、を有している。
振動ミラー１０は、各梁部１３の−Ｚ方向側の面に設けられた圧電素子である第１圧電部２１と、ミラー部１１及び蛇行状梁部１２ａ、１２ｂを囲繞するように形成された枠部５０と、を有している。
【００１１】
ミラー部１１は、光束Ｌが照射される領域に形成された反射率の高い部分である反射面１１ａを有している。ミラー部１１の回転軸Ｏの軸上に、ミラー部１１の重心を重心Ｏ’と定めると、反射面１１ａの重心と光束Ｌの中心とは、重心Ｏ’と一致するように設けられている。
ミラー部１１は、略矩形の形状をした板状の部材であり、蛇行状梁部１２ａ、１２ｂに対向する辺において、後述する支持梁部１４ａ、１４ｂに対向する隅と反対側の隅に、曲率Ｒで丸められた曲端部１１１、１１２を有している。具体的には、曲端部１１１、１１２は、ミラー部１１の矩形形状における４つの頂点のうち、＋Ｘ方向側かつ−Ｙ方向側にある頂点と、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向にある頂点とに形成された曲率を有する端部である。
言い換えると、曲端部１１１の、重心Ｏ’を中心として点対称の位置に、曲端部１１２が設けられている。
【００１２】
蛇行状梁部１２ａ、１２ｂは、それぞれミラー部１１の−Ｙ方向側と、＋Ｙ方向側とに、それぞれが互いに重心Ｏ’と対称になるように配置されている。
蛇行状梁部１２ａ、１２ｂは、それぞれ蛇行状梁部１２ａ、１２ｂの最もミラー部１１側の梁部１３の端部に接続され、Ｘ方向において回転軸Ｏとは重ならないように、かつＹ方向と平行に設けられた一対の支持梁部１４ａ、１４ｂを有している。
蛇行状梁部１２ａ、１２ｂは、各梁部１３の少なくとも一方の端部に設けられて、互いに隣り合う梁部１３を互いに接続するためのＹ方向に平行な屈曲部１６を有している。
ミラー部１１の−Ｙ方向側に配置された蛇行状梁部１２ａを形成する複数の梁部１３は、Ｘ軸に平行に、本実施形態では８つ設けられている。以降の説明では、特にその位置を区別する必要がある場合には、最も−Ｙ方向側にある梁部１３ａから順に、梁部１３ａ〜ｈとする。
支持梁部１４ａは、蛇行状梁部１２ａの最もミラー部１１側すなわち＋Ｙ方向側に設けられている。支持梁部１４ａとミラー部１１とは、重心Ｏ’を通り回転軸Ｏに直交する直線上にある接合点Ａにおいて一体に接合されている。
【００１３】
蛇行状梁部１２ａと蛇行状梁部１２ｂとが重心Ｏ’と対称であるから、ミラー部１１の＋Ｙ方向側に配置された蛇行状梁部１２ｂについても、蛇行状梁部１２ａの構成とその方向のみが異なるだけで同様の構成を有している。
すなわち、蛇行状梁部１２ｂの最もミラー部１１側すなわち−Ｙ方向側には、支持梁部１４ｂが設けられている。また、支持梁部１４ｂとミラー部１１とは、重心Ｏ’を通り回転軸Ｏに直交する直線上にある接合部Ｂにおいて一体に接合されている。接合部Ａと接合部Ｂとは、重心Ｏ’に対して対称であり、本実施形態ではさらに、接合部ＡＢを結んだ線がＸ軸と平行である。
以降の説明では、特に必要がない限り、蛇行状梁部１２ａについてのみ説明を行い、重心Ｏ’を中心に蛇行状梁部１２ａに回転対称な蛇行状梁部１２ｂの説明を適宜省略する。
【００１４】
梁部１３ａは、一方の端部、すなわち−Ｘ方向側の端部を枠部５０と連結して支持されている。
梁部１３ａはまた、他方の端部、すなわち＋Ｘ方向側の端部を、Ｙ方向に平行に伸びた屈曲部１６に連結されている。
梁部１３ｂ〜ｈは、両端を屈曲部１６に連結されている。言い換えると、隣り合う２つの梁部１３の間を連結するように、屈曲部１６が配置されている。
【００１５】
支持梁部１４ａは、その一方の端部すなわち＋Ｙ方向側の端部がミラー部１１と連結されることで、ミラー部１１を支持する支持部材である。
支持梁部１４ａの他方の端部すなわち−Ｙ方向側の端部は、梁部１３ｈの−Ｘ方向側の端部に連結されている。
支持梁部１４ａはまた、その−Ｚ方向側の面に形成された支持梁部１４ａを変形させるための圧電素子である第２圧電部２２を有している。
【００１６】
枠部５０は、振動ミラー１０の筐体たる不動部である。
枠部５０は、回転軸Ｏに直交するＸ方向において、支持梁部１４ａ、１４ｂと同じ位置を占める２つの凸部５１を有している。それぞれの凸部５１は、Ｙ方向において、支持梁部１４ａより＋Ｙ側と、支持梁部１４ｂより−Ｙ側とに配置されている。
凸部５１は、ミラー部１１がＸＹ平面に水平な水平状態において、ミラー部１１と、２つの蛇行状梁部１２ａ、１２ｂとに囲繞された突出部分である。凸部５１は、支持梁部１４ａ、１４ｂによって、ミラー部１１と枠部５０との間に生じる不要な空間を埋めるように形成される。
具体的には、ミラー部１１と凸部５１との間に形成される空隙の幅と、支持梁部１４ａと凸部５１との間に形成される空隙の幅と、梁部１３ｉと凸部５１との間に形成される空隙の幅とは、何れも等しくなるように設けられている。
【００１７】
第１圧電部２１は、電極と、当該電極によって印加された電圧に応じて伸縮する圧電体膜と、を有している。
第１圧電部２１は、圧電体膜が伸縮することで、連結された各梁部１３に＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に凸の反りを生じさせることで、梁部１３を変形させる。
【００１８】
第２圧電部２２は、電極と、当該電極によって印加された電圧に応じて伸縮する圧電体膜と、を有している。
第２圧電部２２は、圧電体膜が伸縮することで、支持梁部１４ａに＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に凸の反りを生じさせることで、支持梁部１４ａを変形させる。
【００１９】
かかる振動ミラー１０の動作について図２を用いて説明する。
振動ミラー１０を駆動してミラー部１１を動かすためには、まず、第１圧電部２１の電極に電圧を印加する。
かかる電圧に基づいてそれぞれの第１圧電部２１と接している梁部１３は、図３に示すように、＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に梁部１３の１本あたり、反り量Δｚの反りを生じさせる。
このとき、±Ｚ方向の反りは、隣り合う梁部１３同士では逆方向になるように設定される。具体的には、図３に示す場合、梁部１３（ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋ、ｍ、ｏ）に電圧を印加して、隣り合う梁部１３（ｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌ、ｎ、ｐ）に電圧を印加しないことで、＋Ｘ方向側は−Ｚ方向に、−Ｘ方向側は＋Ｚ方向にそれぞれ傾く。
また、梁部１３ａの−Ｘ側の端部は、枠部５０に固定されているから、各梁部１３の反り量Δｚが累積して、蛇行状梁部１２ａの＋Ｘ方向側の端部は−Ｚ方向へ上昇し、−Ｘ方向側の端部は＋Ｚ方向側へ下降する。同様に、梁部１３ｐの＋Ｘ側の端部も、枠部５０に固定されているから、蛇行状梁部１２ｂの＋Ｘ方向側の端部は−Ｚ方向に上昇するとともに、−Ｘ方向側の端部は＋Ｚ方向へ下降する。
【００２０】
蛇行状梁部１２ａの動作に従って、支持梁部１４ａが＋Ｚ方向へ下降するとともに、蛇行状梁部１２ｂの動作に従って、支持梁部１４ｂが−Ｚ方向へ上昇するから、ミラー部１１は、支持梁部１４ａ、１４ｂの動作によって回転軸Ｏを中心に傾斜する。
なお、かかる傾斜動作を行った際には、振動などの原因により、回転軸Ｏを中心とする回動以外の方向への回転が生じるおそれがある。本実施形態では、曲端部１１１、１１２が設けられているので、かりにかかる予期しない回転動作が生じた場合でも、ミラー部１１の枠部５０への衝突、破損を抑止する。
【００２１】
ミラー部１１の傾斜の量は、梁部１３の１本あたりの反り量Δｚに応じて生じる傾け量Δａとすると、蛇行状梁部１２ａに備えられた全ての梁部１３の反りによって生じる傾け量の総和つまり４×Δａとなる。
このように梁部１３の数に比例して、ミラー部１１を大きく傾けることができる。
【００２２】
またさらに、支持梁部１４ａは、第２圧電部２２の電極に印加された電圧に基づいて反りを生じさせられる。
第２圧電部２２の伸縮方向は、回転軸Ｏに平行な方向であるが、支持梁部１４ａの−Ｙ方向側の端部が梁部１３ｈに固定された状態で支持梁部１４ａが撓むので、支持梁部１４ａの＋Ｙ方向端部も反りの方向に沿って変位する。
具体的には、支持梁部１４ａが−Ｚ方向に凸になるように反ると、支持梁部１４ａのミラー部１１に接続された側の端部である＋Ｙ方向端部が下降してミラー部１１の傾斜がさらに大きくなる。
【００２３】
なお、ミラー部１１を回転軸Ｏを中心に回転運動させるためには、つまりミラー部１１がＹ方向に対して傾いた回転をする、所謂煽るような動作を抑止するためには、蛇行状梁部１２ａと、蛇行状梁部１２ｂとで生じる傾斜の量は等しくすることが望ましい。
梁部１３ｂ〜ｇ、及び梁部１３ｊ〜ｏについては、図１からも明らかなように、隣り合う梁部１３同士の長さが等しいから、第１圧電部２１に印加する電圧が一様であれば、それぞれの反り量Δｚは一定であると考えられる。
【００２４】
しかしながら、設計された振動ミラー１０のサイズを変えずに、蛇行状梁部１２ａのサイズを最大化しようとすると、梁部１３ａと梁部１３ｈとの長さは、梁部ｂ〜ｇと異なってしまうおそれがある。
従って、蛇行状梁部１２ａと、蛇行状梁部１２ｂとで生じる傾斜の量を等しくするために、本実施形態では以下のように反り量を調整する。
すなわち、梁部１３ａと梁部１３ｐとの間の反り量が等しくなるように第１圧電部２１を設けるとともに、支持梁部１４ａと支持梁部１４ｂとの間の反り量が等しくなるように第２圧電部２２を設けている。
また、支持梁部１４ａの反り量と、支持梁部１４ａに接続される梁部１３ｈの反り量との和が、梁部１３のうちミラー部１１から最も離れた梁部１３ａの反り量と等しくなるように、調整されている。
【００２５】
支持梁部１４ａの反り量を調整する方法について、詳しく説明する。
支持梁部１４ａの反り量をΔｚ’とすると、Δｚ’は、第１圧電部２１の伸縮によって与えられた力が支持梁部１４ａの剛性によって反ることで変形する変形量であるといえる。支持梁部１４ａは、図４（ａ）に模式的に示すように、−Ｙ方向側の端部を片持ちした片持ち梁状の部材であると近似的に考えられるから、その剛性は、長さの３乗に反比例することが知られている。
従ってΔｚ’は、支持梁部１４ａ上に形成された第２圧電部２２のＹ方向の長さによって変化すると考えられる。
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第２圧電部２２が形成される部分の長さＹ１は、第２圧電部２２を形成可能な部分の最大長さをＹ２として、Ｙ２＞Ｙ１＞０を満たすような任意の値に調整する。かかる構成により、支持梁部１４ａの反り量を決定する。
なお、第２圧電部２２の長さＹ１によって変動する支持梁部１４ａの反り量Δｚ’は、単純な計算式で導くことは難しいため、シミュレーションや実験で確認することが望ましい。
【００２６】
梁部１３の反り量は、図５（ａ）に第１の変形例として示すように、第２圧電部２２が形成される部分のＸ方向における幅Ｘ１によっても変化する。具体的には、第２圧電部２２のＸ方向における幅Ｘ１が広くなると、第２圧電部２２の伸縮量に対しての支持梁部１４ａの剛性が減少するから、所定電圧を印加した場合の支持梁部１４ａの反り量が増加する。すなわち、幅Ｘ１を広く取ることによって、単位電圧あたりの駆動感度は向上する。
言い換えると、支持梁部１４ａの最大幅Ｘ２に対する、第２圧電部２２のＸ方向における幅Ｘ１の割合を変化させることで、支持梁部１４ａの剛性を変化させて支持梁部１４ａの反り量を決定する。
既に示した第２圧電部２２の長さＹ１によって反り量Δｚ’を変動させる構成では、バネの剛性が長さの３乗に反比例するために、長さＹ１の微小な変化に対しても大きく駆動感度が変化する。
一方、第２圧電部２２の幅Ｘ１による調整を行う構成では、反り量Δｚ’と幅Ｘ１とが単純に比例するので、より微細調整を行う場合に適しているのに加えてさらに、寸法精度のばらつきによる振動ミラー１０の精度への影響をも小さくすることが可能となる。
【００２７】
また、図６に第２の変形例として示すように、第２圧電部２２を、支持梁部１４ａが連結される梁部１３ｈに形成された第１圧電部２１と一体に形成することとしても良い。
このように第２圧電部２２を最もミラー部１１に近い梁部１３ｈ、１３ｉに設けられた第１圧電部２１と一体に形成することで、第２圧電部２２への配線を省略して故障を抑制する。
さらに、配線用のスルーホール等に要する面積が不要になるから、第２圧電部２２の面積を大きく取ることができて、駆動感度の向上にも寄与する。
【００２８】
本実施形態における一対の蛇行状梁部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、蛇行状梁部１２ａ、１２ｂのミラー部１１側に形成されたＹ方向に伸びる支持梁部１４ａ、１４ｂを備えている。
また、支持梁部１４ａ、１４ｂの端部が、回転軸Ｏ上とは異なる位置であって、ミラー部１１の重心Ｏ’に対し対称な位置Ａ、Ｂでミラー部１１と接続される。
かかる構成により、振動ミラー１０は、ミラー部１１の回転軸Ｏを中心とする回動を安定させるとともに、無用な空隙を省いて空間の利用効率が良い。
【００２９】
また、本実施形態における支持梁部１４ａ、１４ｂは、当該支持梁部１４ａ、１４ｂに反りを発生させる第２圧電部２２を有している。
かかる構成により、振動ミラー１０は、ミラー部１１の回転軸Ｏを中心とする回動を安定させるとともに、第２圧電部２２によって支持梁部１４ａ、１４ｂの位置が変化するから、さらにミラー部１１の回動の駆動感度が向上する。
【００３０】
また、本実施形態における第２圧電部２２と、梁部１３のうち最もミラー部側に設けられた第１圧電部２１とは一体に形成される。
かかる構成により、振動ミラー１０のスペースを有効に活用するとともに、第２圧電部２２への配線を省略して故障を抑制する。
さらに、配線用のスルーホール等に要する面積が不要になるから、第２圧電部２２の面積を大きく取ることが可能となり、駆動感度の向上にも寄与する。
【００３１】
また、本実施形態においては、支持梁部１４ａの反り量と、支持梁部１４ａに接続される梁部１３ｈの反り量との和が、梁部１３のうちミラー部１１から最も離れた梁部１３ａの反り量と等しくなるように、調整されている。
かかる構成により、回転軸Ｏと異なる方向への傾きの発生を抑制し、ミラー部１１の回転軸Ｏを中心とする回動が安定する。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態として、図７に示すように、第１の実施形態で説明した振動ミラー１０を用いた光偏向器について説明する。
なお、第１の実施形態と同様の構成については、簡便のため同じ番号を付して説明は適宜省略する。
【００３３】
第２の実施形態において、光偏向器としての振動ミラー１０は、回転軸Ｏ１を中心として回動する第１可動部１７と、第１可動部１７に設けられて回転軸Ｏ１と直交する回転軸Ｏ２を中心に回動する第２可動部１８と、を有している。
振動ミラー１０はまた、第２可動部１８と第１可動部１７との間に、回転軸Ｏ１を挟んで設けられた梁状の部材である一対の第２支持梁部１９と、第２支持梁部１９のそれぞれに設けられた矩形の２つの第３圧電部２３と、を有している。
【００３４】
第１可動部１７が、第１の実施形態において説明したように、蛇行状梁部１２ａ、１２ｂによって回転軸Ｏ１を中心に回転する。
第２可動部１８は、第１可動部１７の回転とは独立して、第３圧電部２３に電圧を印加したときの伸縮の量に応じて第２支持梁部１９が反って変形することによって、回転軸Ｏ２を中心に回転する。
第２可動部１８は、反射面１１ａと同様に、反射率の高い部材を用いた反射部としての機能を有しており、入射した光束が第２可動部１８によって反射される。
振動ミラー１０は、回転軸Ｏ１を中心に回転するときに反射光が移動する方向である副走査方向たるＹ方向と、回転軸Ｏ２を中心に回転するときに反射光が移動する方向である主走査方向Ｘ方向と、を備えた光走査装置たる光偏向器としての機能を有する。
【００３５】
かかる構成により、振動ミラー１０は、駆動手段を入れ子状に配置して２軸回転可能な圧電アクチュエータ装置であるとともに、第２可動部１８によって反射光を偏向させて２次元的に描画する光偏向器である。
【００３６】
また、既に述べたように、回転軸Ｏ１を中心とする回転と、回転軸Ｏ２を中心とする回転とは独立して動かすことが可能である。すなわち、副走査方向については蛇行状梁部１２ａ、１２ｂによって駆動感度の高い、言い換えると低速で精度の高い走査を行うとともに、主走査方向については第３圧電部２３と第２支持梁部１９とによって共振を利用した高速走査を行うとしても良い。走査光の最大反射角たる走査角すなわち振れ角は、一般には主走査方向に大きくすることが望ましい。
かかる構成により、振動ミラー１０は、Ｘ方向とＹ方向で大きな速度差を得ることができて、高画質で２次元に投影可能な光偏向器である。
なお、第３圧電部２３と第２支持梁部１９とによって走査を行う方向を副走査方向、蛇行状梁部１２ａ、１２ｂによって走査を行う方向を主走査方向としても良い。
【００３７】
第３の実施形態として、図８に示すように、第２の実施形態に示した光偏向器たる振動ミラー１０を光走査装置５５として備えた画像投影装置１００について説明する。
画像投影装置１００は、光走査装置５５の他に、図８（ａ）に示すように、基本色に対応する３つの光源たる赤色光源装置１Ｒと、青色光源装置１Ｂと、緑色光源装置１Ｇと、を有している。
画像投影装置１００は、赤色光源装置１Ｒと、青色光源装置１Ｂと、緑色光源装置１Ｇと、のそれぞれからの入射光を合成するダイクロイックプリズム２と、投影面１０４に向けて光を反射する光走査装置５５と、を有している。
画像投影装置１００は、ダイクロイックプリズム２から出射された光束を、振動ミラー１０の反射面たる第２可動部１８によって反射し、投影面１０４上の所定の点に投射することで画像を形成する。
【００３８】
赤色光源装置１Ｒは、中心波長が６３０ｎｍ前後である半導体レーザーである。
青色光源装置１Ｂは、中心波長が４３０ｎｍ前後である半導体レーザーである。
緑色光源装置１Ｇは、中心波長が５４０ｎｍ前後である緑色のレーザー光を射出するレーザー射出装置である。
振動ミラー１０は、第２の実施形態で述べたように、回転軸Ｏ１と回転軸Ｏ２との２軸周りに回動して反射光を走査させるから、光走査装置５５は投影面１０４の水平方向及び垂直方向にレーザー光を走査させることが出来る。
かかる構成により、投影面１０４の各地点における赤色光源装置１Ｒと、青色光源装置１Ｂと、緑色光源装置１Ｇと、のそれぞれの光量を調整することで、画像投影装置１００は投影面１０４に任意の画像を投影する。
【００３９】
なお、図８（ｂ）に示すように、ダイクロイックプリズム２を用いずに、赤、青、緑の各基本色を別個に振動ミラー１０に入射させる構成であっても良い。
また、第３の実施形態では、カラー画像を投影する場合について述べたが、白色光源のみを用いて投影像を形成するモノクロの画像投影装置としても良い。
【００４０】
また、本発明の第４の実施形態として、図９に示すような画像形成装置２００について説明する。
画像形成装置２００は、第１の実施形態で述べた振動ミラー１０を備えた光走査装置５５と、光走査装置５５によって潜像を形成される被走査面たる感光層を備えた像担持体たる感光体１１０と、を有している。
光走査装置５５は、光束を射出する光源５２と、光束を収束させる収束光学系５３と、収束した光束を走査光として反射する振動ミラー１０と、走査光を感光体１１０の表面に結像させる結像光学系５４と、を有している。
【００４１】
光走査装置５５は、光源５２から射出された光束を振動ミラー１０によって反射することで感光体１１０上に静電潜像を形成する。
感光体１１０は、Ｃ方向に回転しながら、静電潜像にトナーを付着させて現像し、転写位置Ｎにおいて用紙Ｐにトナーを転写することで画像を形成する。
かかる構成により、振動ミラー１０の駆動安定性によって、走査光の歪みの発生を抑制するから、光走査装置５５によって生じる画像の歪みを抑制して高精度の画像が得られる。
【００４２】
なお、ここでは第１の実施形態に示した振動ミラー１０を用いて、主走査方向たるＹ方向のみについて走査する光走査装置５５を用いたが、第２の実施形態に示した、２次元方向に走査可能な光偏向器を用いるとしても良い。
かかる構成により、感光体１１０が高速に回転する場合にも、走査光の歪みの発生を抑制するから、光走査装置５５によって生じる画像の歪みを抑制して高精度の画像が得られる。
【００４３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４４】
例えば、支持梁部と可動部との接合位置は、可動部の重心を通り回転軸に垂直な軸上にあるとしたが、可動部の重心に対して点対称な位置であれば可動部の頂点で接合するようにしてもよい。
また、支持梁部と可動部との接合位置が複数あっても良いが、支持梁部の反り量が小さくなってしまうために、それぞれの支持梁部と可動部とが１点で接合される構成がより望ましい。
また、第１圧電部は、屈曲部に設けられていても良いし、梁部の両面に圧電部を設けて一対の圧電部において一方が延びるとき他方が縮むような構造にしても良い。
【００４５】
また、第３及び第４の実施形態では、反射ミラーを１つだけ用いた構成について述べているが、主走査方向あるいは副走査方向の回動角が足りないなどの場合には、同様の構成の反射ミラーを複数並べて配置することで、走査領域を向上させても良い。
かかる構成により、振れ角による走査幅に制限があっても、走査領域を拡大可能である。
【００４６】
また、第１〜第４の実施形態では、梁部は回転軸に対して直交する方向に設けられるとしたが、回転軸に交差するようであれば直交ではなくとも良い。
【００４７】
また、画像投影装置としてのヘッドアップディスプレイに光偏向器を備えることとしてもよい。
ヘッドアップディスプレイは、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載されて、光により画像を形成し、該画像を形成した透過反射部剤に導くことで、該透過反射部材を介して該画像の虚像を視認可能にする。
ここで透過反射部材とは、光の一部を透過させ、残光の少なくとも一部を反射させるような部材を指す。
【００４８】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１０        圧電アクチュエータ装置（反射ミラー）
１１        可動部（ミラー部）
１１ａ      反射面
１２ａ      蛇行状梁部
１２ｂ      蛇行状梁部
１３、１３ａ〜ｈ  梁部
１４ａ、１４ｂ    支持梁部
２１        第１圧電部
２２        第２圧電部
５０        枠部
５１        凸部
５５        光偏向器（光走査装置）
１００      画像投影装置
２００      画像形成装置
Ｏ          回転軸
Ｏ’        重心
Ｘ          回転軸に直交する方向
Ｘ１        Ｘ方向における第２圧電部の幅
Ｘ２        支持梁部の幅
Ｙ          回転軸方向
Ｙ１        Ｙ方向における第２圧電部の長さ
Ｙ２        Ｙ方向における第２圧電部の最大長さ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特許第５６４０９７４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４１３３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４８２６５号公報
【特許文献４】特開平１１−１２１９４６号公報
【特許文献５】特開２０１２−１２３３６４号公報
【特許文献６】特開２０１４−１２６７１５号公報
【図１】
2017009635.tif 000003
【図２】
2017009635.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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