光偏向装置並びにこれを備えた光走査装置、画像投影装置、画像読取装置および画像形成装置
【課題】ミラーの動的変形を抑制し、かつ、高速駆動を実現することができる光偏向装置並びに光走査装置、画像投影装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】一対のトーションバースプリング２０ａ，２０ｂを介して一対の駆動部３０ａ，３０ｂの自由端に支持されているミラー部１０の反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂに、ミラー部１０を補強する細長く直線状に盛り上がった畝状の補強リブ１１が複数設けられている。具体的には、補強リブは、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａと、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂとを備えている。
【解決手段】一対のトーションバースプリング２０ａ，２０ｂを介して一対の駆動部３０ａ，３０ｂの自由端に支持されているミラー部１０の反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂに、ミラー部１０を補強する細長く直線状に盛り上がった畝状の補強リブ１１が複数設けられている。具体的には、補強リブは、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａと、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向装置並びにこれを備えた光走査装置、画像投影装置、画像読取装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光走査装置、バーコードリーダなどの画像読取装置、プロジェクターなどの画像投影装置などに、光を偏向する光偏向装置が用いられている。
【０００３】
光偏向装置としては、弾性支持部材たるトーションバースプリングに支持されたミラーと、トーションバースプリングをねじり変形させて、ミラーを揺動させるための圧電体などを有する駆動手段とで構成されたものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の光偏向装置は、トーションバースプリングの一端にミラーが固定され、他端にトーションバースプリングをねじるための駆動手段が接続されている。駆動手段を駆動させて、トーションバースプリングをねじることにより、ミラーが回動し、光源からミラーへ入射した光を偏向走査することができる。
【０００４】
また、上記光偏向装置を用いて、高速で光走査を行う場合、ミラーを高速で回転振動させることになり、ミラー自身のイナーシャによりミラーに動的変形が生じ、ミラーの反射面が歪曲して、走査光が劣化する。そこで、ミラーの厚みを厚くして、剛性を高めることが考えられる。しかし、ミラーの厚みを厚くすると、ミラーの重量が重くなり、ミラーのイナーシャが増大し、ミラーの反応が低下して高速駆動を阻害してしまう。
【０００５】
特許文献２には、ミラーの動的変形が大きい箇所の厚みを厚くし、ミラーの動的変形が少ない部分の厚みを薄くしたり、一部を切り欠いたりして、ミラーの重量の増加を抑制しつつ、ミラーの剛性を高める光偏向装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の光偏向装置においては、十分なミラー重量を抑制することができず、十分な高速駆動を実現することができなかった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ミラーの動的変形を抑制し、かつ、高速駆動を実現することができる光偏向装置並びに光走査装置、画像投影装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源からの光を反射するミラーと、上記ミラーを支持する弾性支持手段と、上記弾性支持手段をねじり変形させて、ミラーを回動させる駆動手段とを備えた光偏向装置において、上記ミラーの光を反射する反射面と反対側の面に、当該ミラーを補強する複数の補強リブを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光偏向装置において、上記補強リブは、細長い線状の形状であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の光偏向装置において、上記ミラーを、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向を補強する第２リブとを有すること特徴とする光偏向装置。
また、請求項５の発明は、請求項４の光偏向装置において、上記第１リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブであり、上記第２リブは、上記ミラーの回動の中心に設けられ、上記ミラーの回動の中心軸方向に延びるリブであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブとを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項４乃至６いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの縁部を補強する第３リブを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の光偏向装置において、上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、上記第３リブは、上記ミラーの楕円形状と相似形であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７の光偏向装置において、上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、上記第３リブは、小判形状であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれかの光偏向装置において、上記弾性支持手段は、一端がミラーの一方側に接続された第１弾性支持部材と、一端がミラーの他方側に接続された第２弾性支持部材とを備え、上記駆動手段は、片持ち支持され、自由端部に上記第１弾性支持部材の他端が接続された第１駆動梁と、上記第１弾性支持部材の上記駆動梁との接続方向回りに上記駆動梁を撓み振動させる第１圧電部材とを備えた第１駆動部と、片持ち支持され、自由端部に上記第２弾性支持部材の他端が接続された第２駆動梁と、上記第２弾性支持部材の上記第２駆動梁との接続方向回りに上記第２駆動梁を撓み振動させる第２圧電部材とを備えた第２駆動部とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の光偏向装置において、上記第１、第２駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置において、上記駆動手段を支持し、上記ミラーの反射面と平行、かつ、上記ミラーの回動の中心軸に対して直交する方向回りに回動可能に固定枠に支持された可動枠と、上記可動枠を回動させる可動枠駆動手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の光偏向装置において、上記可動枠の一方側に接続された第１可動枠弾性支持部材と、上記可動枠の他方側に接続された第２可動枠弾性支持部材とを備え、上記可動枠駆動手段は、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第１可動枠弾性支持部材が接続された第１可動枠駆動梁と、上記第１可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第１可動枠圧電部材とを備えた第１可動枠駆動部と、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第２可動枠弾性支持部材が接続された第２可動枠駆動梁と、上記第２可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第２可動枠圧電部材とを備えた第２可動枠駆動部とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の光偏向装置において、上記第１、第２可動枠駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、光走査によって該潜像担持体の表面に潜像を形成する光走査手段と、該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記光走査手段として、請求項１５の光走査装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、光源と、画像信号に応じて光出力を変調する変調器と、変調器からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた画像投影装置において、上記光偏向手段として、請求項１２乃至１４いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段と、画像から反射した光を受光する受光手段と、該受光手段で受光した光に基づいて画像情報を生成する画像情報生成手段とを備えた画像読取装置において、上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ミラーの反射面と反対側の面に複数の補強用リブを設けることにより、ミラーの強度を高めることができる。また、ミラーの厚みを厚くして、ミラーの剛性を高める場合に比べて、ミラーの重量の増加を抑制することができ、ミラーのイナーシャの増加を抑制することができ、ミラーの厚みを厚くした構成に比べて、高速駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る光偏向装置の斜視図。
【図２】同光偏向装置の裏面斜視図。
【図３】同光偏向装置の裏面正面図。
【図４】第１駆動部とその近傍の固定枠を拡大して示した模式図。
【図５】各駆動部の圧電部材への印加電圧に対するミラー部の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフ。
【図６】図５の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部の各固有振動モード形状を示した図。
【図７】モード２の場合の各駆動部の撓み変形とミラー部の回転の関係を示した図。
【図８】ミラー部の中心を、トーションバースプリングの中心軸に対して一致させた場合の各駆動部の圧電部材への印加電圧に対するミラー部の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフ。
【図９】図８の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部の固有振動モード形状を示した図。
【図１０】ミラー部の動的変形を説明する図。
【図１１】変形例１の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１２】変形例１の光偏向装置の裏面正面図。
【図１３】変形例２の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１４】変形例２の光偏向装置の裏面正面図。
【図１５】変形例３の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１６】変形例３の光偏向装置の裏面正面図。
【図１７】変形例４の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１８】変形例４の光偏向装置の裏面正面図。
【図１９】変形例４の光偏向装置について、有限要素法により動的変形を求めた結果を示す図。
【図２０】画像形成装置の概略構成図。
【図２１】光走査装置の光学系部品を示した斜視図。
【図２２】光偏向器と駆動手段との接続図。
【図２３】画像投影装置の全体構成を示す図。
【図２４】画像投影装置の制御系も含めた概略構成図。
【図２５】バーコードリーダーの全体構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る光偏向装置１の斜視図であり、図２は、光偏向装置１の裏面斜視図であり、図３は、光偏向装置１の裏面正面図である。
図に示すように、光偏向装置１は、光を反射させる反射面１０ａを有するミラー部１０を備えている。このミラー部１０の一方の端部には、ミラー部１０を回転（揺動）可能に支持する第１弾性支持部材としての第１トーションバースプリング２０ａが接続されており、他方の端部には、第２弾性支持部材としての第２トーションバースプリング２０ｂが接続されている。第１トーションバースプリング２０ａのミラー部１０と反対側の端部は、固定枠４０に片持ち支持された第１駆動梁３１ａの自由端部から延びた第１接続部３１０ａに接続されている。また、第２トーションバースプリング２０ｂのミラー部１０と反対側の端部は、固定枠４０に片持ち支持された第２駆動梁３１ｂの自由端部から延びた第２接続部３１０ａに接続されている。
【００１３】
第１駆動梁３１ａの片面には、薄膜チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)からなる第１圧電部材３２ａが積層され、第１駆動梁３１ａと第１圧電部材３２ａとで、平板短柵状のユニモルフ構造の第１駆動部３０ａを形成している。また、第２駆動梁３１ｂの片面にも、薄膜チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)からなる第２圧電部材３２ｂが積層され、第２駆動梁３１ａと第２圧電部材３１ａとで、平板短柵状のユニモルフ構造の第２駆動部３０ｂを形成している。
【００１４】
図２、図３に示すように、ミラー部１０の反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂには、ミラー部１０を補強する細長く直線状に盛り上がった畝状の補強リブ１１が複数設けられている。具体的には、補強リブは、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａと、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂとを備えている。
【００１５】
ミラー部１０は、ミラー部１０の回転軸方向が長径、回転軸方向に対して直交する方向が短径の楕円形状としている。これにより、ミラー部１０の回転軸方向に対して直交する方向をなるべく短くでき、かつ光量を確保できる。ミラー部１０を四角形状にしても、４角には光が当ることがないため、無駄である。よって、光を良好に偏向しつつ、四角形状にしたものに比べて、ミラー部１０の重量を軽量化できる。また、回転軸方向に対して直交する方向が短径の楕円形状として、ミラー部１０の回転軸方向に対して直交する方向をなるべく短くすることにより、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。
【００１６】
上記駆動部３０ａ，３０ｂ、ミラー部１０、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂは、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）プロセスによる加工により一体で形成されている。ミラー部１０は、シリコン基板の表面にアルミニウムや金などの金属の薄膜を形成することによって反射面１０ａを形成する。
【００１７】
図４は、第１駆動部３０ａとその近傍の固定枠４０を拡大して示した模式図で、（ａ）は絶縁層で覆う前の平面図、（ｂ）は絶縁層で覆った後の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ'線部分の断面図である。なお、第２駆動部３０ｂも同様の構成であるので、図示は省略する。
図４に示すように、第１駆動部３０ａは、固定枠４０から突出して形成された第１駆動梁３１ａの上に、接着層３３ａ、下部電極３５ａ、圧電材料（第１圧電部材）３２ａ、上部電極３４ａ、絶縁層３６ａの順でスパッタにより成膜し積層して構成され、ランド部３７ａ，３８ａなどの必要な部分だけが残るようにエッチング加工されている。接着層３３ａの材料はチタン（Ｔｉ）、上部電極３４ａ、下部電極３５ａは白金（Ｐｔ）、圧電材料３２ａはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などが使用される。
【００１８】
ランド部３７ａ，３８ａから配線を引き出し、上部電極３４ａと下部電極３５ａの間に電圧を印加すると、圧電材料３２ａは、その電歪特性により、第１駆動梁３１ａ表面の面内方向に伸縮することで、第１駆動部３０ａ全体が反って、曲げ変形する。第２駆動部３０ｂについても、圧電部材３２ａと同相の電圧を印加することで、第２駆動部３０ｂ全体が、第１駆動部３０ａと同一方向に曲げ変形する。各駆動部３０ａ．３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂに印加する電圧の波形は、パルス波や正弦波などのいずれでもよい。
【００１９】
また、下部電極３５ａ、上部電極３４ａと共に、スパッタにより圧電材料を成膜した構成を示したが、圧電材料はバルク材料を所定のサイズに切断したものを接着剤により貼り付けても良いし、またエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）で形成しても良い。また、駆動梁３１ａの片面に圧電材料が配置されたユニモルフ構造としたが、駆動梁の両面に圧電材料を配置したバイモルフ構造としてもよい。これは、以後の各実施例においても同様である。
【００２０】
各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向と、各駆動部３０ａ，３０ｂの長手方向とが略直交して配置されて接続されていることにより、各駆動部３０ａ，３０ｂの曲げ振動による各駆動梁３１ａ，３１ｂの接続部３１０ａ上下振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの捻り中心軸に対して垂直に働くため、各駆動部３０ａ，３０ｂの曲げ振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換され、ミラー部１０が大きく回転振動する。また、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂとミラー部１０は、各駆動梁３１ａ，３１ｂの自由端側に支持されているため、ミラー部１０はより大きな角度振幅を得ることができる。さらに、一つの駆動部３０（駆動梁３１と圧電部材）で、トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化が可能である。これらの作用・効果は、以後の各実施例においても基本的に同様である。
【００２１】
図５は、本実施形態の光偏向装置１における各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへの印加電圧に対するミラー部１０の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフである。図５において、ａとｂはそれぞれ共振点であるが、ａとｂとでは、ミラー部１０はそれぞれ異なる固有振動モード形状を示す。ここでは、ａの共振点での固有振動モード形状をモード１、ｂの共振点での固有振動モードをモード２と称す。
【００２２】
図６は、図５の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部１０の固有振動モード形状（モード１、モード２）を示したものである。図５（ａ）に示すように、モード１では、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの曲げ変形が発生し、ミラー部１０全体が図中Ｚ方向に変動する。一方、モード２では、図５（ｂ）に示すように、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの曲げ変形がほとんどなく、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが大きく捻じれて、ミラー部１０はミラー中心近傍で大きく回転する。光偏向装置１では、ミラー部全体のＺ方向の変動を阻止し、ミラー部１０の中心近傍で回転させる必要があるため、モード２の固有振動モードでの周波数を使用すればよいことが分かる。モード２の固有周波数で、駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへ印加電圧を与えることによって、ミラー部１０は大きな角度振幅を得ることができ、かつ、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。
【００２３】
ミラー部１０の質量は、高速駆動のため、予めミラー部形状（質量）は、決まっているため、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂを形状により、システムにより得たい共振周波数を得ている。また、各駆動部３０ａ，３０ｂの１次の曲げ変形のモードの固有周波数が、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの１次の捻り変形のモードの固有周波数の近傍に設定する。こうすることで、ミラー部１０は大きな角度振幅で振動する。
【００２４】
また、本実施形態の光偏向装置１は、図３に示すように、ミラー部１０の中心（重心）Ｏが、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂのミラー部１０との接続部よりも、固定枠４０の駆動部３０ａ，３０ｂが片持ち支持されている側に距離ΔＳだけオフセットされている。こうすることで、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂのミラー部１０との接続部とミラー部１０の中心（重心）Ｏとをミラー部１０の回転軸方向と直交する方向において同じ位置に設けた場合に比べて、駆動部３０ａ，３０ｂのたわみ変形を利用してミラー部１０を大きく回転振動させることができる。また、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。しかも、ミラー部１０は、より大きな角度振幅を得ることができる。
【００２５】
図７は、モード２の場合の各駆動部３０ａ，３０ｂの撓み変形とミラー部１０の回転の関係を示したものである。各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが捩じれるモード２において、ミラー部１０と、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの接続部ｐとミラー部１０の回転中心ｑとの距離ΔＬ、ミラー部１０の回転角度をθとしたとき、駆動部３０ａ，３０ｂのミラー反射面と垂直方向（Ｚ方向）の撓み変形分ｄがΔＬ・ｓｉｎθとなるように設定することで、ミラー部１０が回転する際に、ミラー部１０の回転中心ｂがＺ方向に変動しない構成とすることができる。また、ミラー部１０の回転中心がミラー部１０の重心Ｏに近くなるため、慣性モーメントが小さくなり、固有周波数を高くすることが可能となる。すなわち、より高速駆動が可能になる。
【００２６】
なお、ミラー部１０の重心とは、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂで支持されている回転部全体の重心であり、ミラー裏面のリブ構造なども含めて重心をオフセットしてもよい。ミラー部全体が等質量の場合には、ミラー部１０の中心＝重心である。
【００２７】
また、ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させてもよい。図８は、ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させた場合の各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへの印加電圧に対するミラー部１０の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフである。また、図９は、図８の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部１０の固有振動モード形状（モード１、モード２）を示したものである。
【００２８】
ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させた場合も、モード２の固有周波数で、各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへ印加電圧を与えることによって、ミラー部１０は大きな角度振幅を得ることができ、かつ、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。
【００２９】
本実施形態においては、ミラー部１０を高速駆動させるため、ミラー部１０のイナーシャによりミラー部１０が、図１０の点線で示すような動的変形をしてしまう。このような動的変形が生じてしまうと、ミラー部１０の反射面１０ａが歪曲して、走査光が劣化する。しかし、本実施形態においては、図２、図３に示すように、ミラー部１０の裏面１０ｂに第１、第２補強リブ１１ａ，１１ｂを設けている。ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａにより、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向が補強される。これにより、ミラー部１０が、ミラー部の回動軸回りの変形を抑制することができる。また、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂにより、ミラー部１０の回動軸方向が補強される。これにより、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向回りの変形を抑制することができる。このように、第１補強リブと第２補強リブとで、ミラー部１０を補強することにより、ミラー部１０の剛性を高めることができ、ミラー部１０の動的変形を抑制することができる。
【００３０】
また、各補強リブ１１ａ，１１ｂは、細長く直線状に盛り上がった畝状形状であるため、ミラー部１０の質量の増加を必要最小限に留めることができ、駆動効率の低下を必要最小限に留めることができる。
【００３１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００３２】
［変形例１］
図１１は、変形例１の光偏向装置１ａの裏面斜視図であり、図１２は、変形例１の光偏向装置１ａの裏面正面図である。
図１１、図１２に示すように、変形例１の光偏向装置１ａは、ミラー部１０の楕円形状と相似形の楕円形状を有する第３の補強リブ１１ｃを設けたものである。この第３の補強リブ１１ｃにより、ミラー部１０の縁部まわりが補強される。ミラー部１０の縁部は、ミラー部１０の回転中心から離れた位置にあるため、ミラー部１０を回転させたときの慣性力の影響が最も大きく動的変形しやすい。よって、第３補強リブ１１ｃを設けることにより、ミラー部１０の縁部の動的変形を抑制することができ、走査光の劣化を抑制することができる。
【００３３】
［変形例２］
図１３は、変形例２の光偏向装置１ｂの裏面斜視図であり、図１４は、変形例２の光偏向装置１ｂの裏面正面図である。
図１３、図１４に示すように、この変形例２は光偏向装置１ｂは、第３補強リブを、小判形状にしたものである。第２補強リブを、小判形状にしても、ミラー部１０の縁部まわりを補強することができる。
【００３４】
［変形例３］
図１５は、変形例３の光偏向装置１ｃの裏面斜視図であり、図１６は、変形例３の光偏向装置１ｃの裏面正面図である。
図１５、図１６に示すように、この変形例３の光偏向装置１ｃは、ミラー部１０の中心（重心）Ｏを通り、回動の中心軸Ｒに対して＋４５°傾けた第１傾斜補強リブ１１ｄ−１と、ミラー部１０の中心（重心）Ｏを通り、回動の中心軸Ｒに対して−４５°傾けた第２傾斜補強リブ１１ｄ−２と、ミラー部１０の形状と相似形の第３補強リブ１１ｃとを備えている。補強リブを傾斜させるにより、２本の補強リブでミラー部の回動軸方向と、回動軸方向に対し直交する方向とを補強することができる。これにより、補強リブの本数を削減することができ、ミラー部１０を軽量化することができ、ミラー部１０のイナーシャをより低減することができ、さらなる高速駆動を図ることが可能となる。
【００３５】
［変形例４］
図１７は、変形例４の光偏向装置１ｄの裏面斜視図であり、図１７は、変形例４の光偏向装置１ｃの裏面正面図である。
図に示すように、この変形例４の光偏向装置１ｄは、駆動部３０ａ，３０ｂは、ミラー部１０の駆動部３０ａ，３０ｂによる回動軸方向に対して直交する方向回りに回動自在に支持された可動枠１４０に片持ち支持されている。可動枠１４０は、一対の可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを介して固定枠４０に支持されている。各可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂには、可動枠トーションバースプリングの長手方向と略直交する向きが長手方向の可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ接続されている。各可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂは、先の図４に示した駆動部３０ａ，３０ｂと同様な構成をしており、固定枠４０に片持ち支持され、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂの自由端部側に可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが接続されている。
【００３６】
この変形例４の光偏向装置１ｄは、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂの上下振動により可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを捩れ変形させて、可動枠１４０を、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りに揺動させることで、駆動部３０ａ，３０ｂ、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂを介して可動枠１４０に支持されたミラー部１０を、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りに揺動させることができる。これにより、ミラー部１０に接続されたトーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向回りの揺動と、可動枠１４０に接続された可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向に対して直交する方向回りの揺動とを行うことができる。これにより、２軸方向に光を偏向することができる。トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向回りの揺動の固有周波数と、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りの揺動の固有周波数と、を異ならせておき、それぞれの周波数で駆動部３０ａ，３０ｂと、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂを駆動することで、ミラー部１０を２軸方向に大きく回転させることができる。
【００３７】
図１９は、変形例４の光偏向装置１ｄについて、有限要素法により動的変形を求めた結果を示す図である。図中点線は、ミラー部１０の反射有効面を示している。ミラー部１０は、長径：１．２ｍｍ、短径１．０ｍｍの楕円形状で、厚み１．０ｍｍである。また、共振周波数：約２０ｋＨｚにおいて動的変形を計算した。補強リブは、図１７、図１８に示す通りである。すなわち、トーションバースプリングの長手方向に対して直交する方向に延びる複数の第１補強リブと、トーションバースプリングの長手方向に延びミラー部１０の中心を通る第２補強リブと、小判形状の第３補強リブとを設けたものである。図からわかるように図中点線のミラー部１０の反射有効面における動的変形量を、約５０ｎｍに抑えることができた。
【００３８】
次に、上述した光偏向装置を用いた装置の構成例について、説明する。
まず、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に本発明の光偏向装置を適用した例について説明する。
図２０は、本発明の光偏向装置を用いた光走査装置１００１を備えた画像形成装置の概略構成図であり、図２１は、光走査装置１００１の光学系部品を示した斜視図である。
図２０に示すように、画像形成装置は、感光体ドラム１００２を備えており、感光体ドラムの周囲に帯電手段１００４、現像手段１００５、転写手段１００６、クリーニング手段を備えている。
【００３９】
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、光走査装置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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２１に示すように、光走査装置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、レーザビームを偏向する光偏向器１０２２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としては、１軸方向にレーザビームを偏向する上述した光偏向装置１〜１ｃのいずれかが用いられる。
【００４２】
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。
図２２は、光偏向器１０２２と駆動手段１０２４との接続図である。図に示すように、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の駆動部３０ａ，３０ｂの上部電極３４ａと下部電極３５ａに駆動電圧を印加する（図４参照）。これにより、光偏向器１０２２のミラー部１０が回転してレーザ光が偏向され、ビーム走査面１００２上が光走査される。
【００４３】
図２０に示すように、光源部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。光偏向装置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１００２に照射される。
【００４４】
本発明の光偏向装置１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、本発明の光偏向装置を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の省電力化を図ることができる。また、本発明の光偏向装置１は、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、本発明の光偏向装置を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の静粛性の改善を図ることができる。さらに、本発明の光偏向装置１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、本発明の光偏向装置１を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の小型化を容易に図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の光偏向装置を画像投影装置に用いた例について、説明する。
図２３は、画像投影装置の全体構成を示す図である。
図に示すように、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、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−Ｇ，２００２−Ｂが配置されている。集光レンズ２００２−Ｒ，２００２−Ｇ，２００２−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、図１７、図１８に示すような２軸方向に光を偏向する構成の光偏向装置１ｄ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。
【００４６】
図２４は、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２４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。
【００４７】
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１０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。
【００４８】
ここで、光偏向装置２００６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、本発明の光偏向装置１ｄを用いることにより、駆動のための消費電力が小さくでき、画像投影装置の省電力化を図ることができる。また、回転走査ミラーを使用する場合に比べて、ミラー基板の振動時の風切り音が低減でき、画像投影装置の静粛性の改善を図ることができる。さらに本発明の光偏向装置を用いることで、画像投影装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
次に、本発明の光偏向装置を画像読取装置としてのバーコードリーダーに用いた例について、説明する。
図２５は、バーコードリーダーの全体構成を示す斜視図である。
図に示すように、バーコードリーダーは、レーザダイオード３００１から出射されたレーザ光を、集光レンズ３００２で収束して、開口絞り３００３およびコレクターレンズ３００４の中央に形成した開口を経て光偏向器３００５で偏向し、これによりバーコード面３００６に照射して印刷されている画像としてのバーコード３００７を走査するようにしている。
【００５０】
また、バーコード面３００６からの反射光は、光偏向器３００５およびコレクターレンズ３００４で順次反射した後、バンドパスフィルタ３００８を経てホトディテクタ３００９で受光し、その出力に基づいてバーコード３００７を読み取る。光偏向器３００５には、１軸方向に光を偏向する構成の光偏向装置１〜１ｃのいずれかが使用される。
【００５１】
光偏向器３００５として、本発明の光偏向装置を用いることにより、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを使用した場合に比べて、バーコードリーダーの省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００５２】
また、本発明の光偏向装置は、上記以外にもレーザーレーダー装置などにも適用することができる。
【００５３】
以上、本実施形態の光偏向装置によれば、光源からの光を反射するミラーたるミラー部１０と、ミラー部１０を支持する弾性支持手段たる一対のトーションバースプリング２０ａ，２０ｂと、これらトーションバースプリング２０ａ，２０ｂと、ミラー部１０を回動させる駆動部３０ａ，３０ｂとを備えている。そして、ミラー部１０の光を反射する反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂに、ミラー部１０を補強する複数の補強リブ１１を設けた。これにより、ミラー部１０が補強され、ミラー部１０の動的変形を抑制することができ、走査光の劣化を抑制することができる。
【００５４】
また、補強リブ１１は、細長い線状の形状であるため、補強リブによる重量の増加を必要最小限度に留めることができ、ミラー部１０の重量増加を抑制することができ、ミラー部１０のイナーシャの増加を必要最小限に留めることができる。これにより、高速駆動の阻害を必要最小限に留めることができる。
【００５５】
また、ミラー部１０を、上記ミラー部１０の回動の中心軸方向が長径の楕円形状とした。これにより、ミラー部１０の反射有効面を確保しつつ、ミラー部１０の回動軸に対して直交する方向の長さを短くすることができる。これにより、ミラー部１０を軽量化することができ、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。また、回動軸に対して直交する方向の長さを短くすることで、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。
【００５６】
上記補強リブは、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブ１１ａと、ミラー部１０の回動の中心軸方向を補強する第２リブ１１ｂとを有する。これにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向回りに動的変形と、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向回りの動的変形を抑制することができる。
【００５７】
具体的には、第１リブ１１ａを、ミラー部の回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブとすることにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向を補強することができる。また、上記第２リブ１１ｂを、ミラー部１０の回動の中心に設けられ、ミラー部の回動の中心軸方向に延びるリブとすることにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向を補強することができる。また、第２リブ１１ｂを、ミラー部１０の回動の中心に設けることにより、ミラー部１０を揺動させた際、この第２リブの重量が、ミラー部のイナーシャに影響を及ぼさない。これにより、ミラー部１０の高速駆動を実現することができる。
【００５８】
また、変形例３に示すように、補強リブを、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブ１１−ｄと、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブ１１ｄ−２とで構成しても、ミラー部１０の回動の中心軸方向と、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して直交する方向とを補強することができる。また、このように、補強リブを形成することにより、ミラー部の回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びるリブと、ミラー部の回動の中心軸方向に延びるリブとで、ミラー部１０の回動の中心軸方向と、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して直交する方向とを補強した場合に比べて、少ない本数でミラー部１０を補強することができ、ミラー部１０の軽量化を図ることができる。
【００５９】
また、ミラー部１０の縁部を補強する第３リブを備えることにより、ミラー部１０の縁部周りの動的変形を抑制することができる。縁部は、ミラー部１０を揺動振動させた際、最もイナーシャが大きくなる部分となるので、ここを第３リブで補強することにより、ミラー部１０の動的変形を効果的に抑制することができる。
【００６０】
また、第３リブ１１ｃを、上記ミラーの楕円形状と相似形としたり、小判形状としたりすることで、楕円形状のミラー部１０の縁部を良好に補強することができる。
【００６１】
また、駆動部３０ａ，３０ｂは、片持ち支持され、自由端部にトーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続された駆動梁３１ａ，３１ｂと、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの上記駆動梁３１ａ，３１ｂとの接続方向回りに駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させる圧電部材３２ａ，３２ｂとで構成した。圧電部材３２ａ、３２ｂを駆動させて、駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させると、トーションスプリングバーが捩れ変形して、ミラー部１０を揺動振動させることができる。特に、本実施形態においては、駆動梁３１ａ，３１ｂの自由端にトーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続されているため、駆動梁３１ａ，３１ｂの撓み振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換することができ、ミラー部１０が大きく回転振動させることができる。また、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの上記駆動梁３１ａ，３１ｂとの接続方向回りに駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させることで、一つの駆動部３０で、トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化を図ることができる。
【００６２】
また、各駆動部３０ａ，３０ｂを、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造とすることで、簡単な構成で、駆動梁３１ａ，３１」ｂを撓み振動させることができる。
【００６３】
また、変形例４に示すように、駆動部３０ａ，３０ｂを支持し、ミラー部１０の反射面１０ａと平行、かつ、ミラー部１０の回動の中心軸に対して直交する方向に回動可能に固定枠４０に支持された可動枠１４０と、可動枠１４０を回動させる可動枠駆動手段たる可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂとを備えた。これにより、２軸方向に光を偏向することができる。
【００６４】
また、一端が、可動枠１４０の一方側に接続された一対の可動枠弾性支持部材たる可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを備え、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂは、固定枠４０に片持ち支持され、自由端部に可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが接続された可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂと、可動枠の回転軸方向回りに可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させる可動枠圧電部材とを備えている。これにより、可動枠圧電部材１３２ａ、１３２ｂを駆動させて、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させると、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが捩れ変形して、可動枠１４０を揺動振動させることができる。特に、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂの自由端に可動枠トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続されているため、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂの撓み振動が各可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換することができ、ミラー部１０を大きく回転振動させることができる。また、一つの駆動部３０で、可動枠トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化を図ることができる。
【００６５】
また、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂを、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造とすることにより、簡単な構成で、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させることができる。
【００６６】
また、光走査装置の光偏向器として、上述した光偏向装置を用いることで、走査光の劣化が抑制され、高速で感光体ドラム上に光書込を行うことができる。また、光偏向器として、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００６７】
また、画像形成装置として、上述した光走査を用いることで、潜像画像の劣化を抑制することができ高品位な画像を得ることができる。また、高速で潜像画像の書込みを行うことができるので、装置の生産性を高めることができる。
【００６８】
また、画像投影装置の光偏向器に上述した光偏向装置を用いることにより、ミラー部１０の動的変形を抑えることができるので、良好な投影画像を投影面に投影することができる。また、ミラー部１０を高速駆動させることができるので、投影画像のちらつきを抑制することができる。また、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００６９】
また、画像読取装置たるバーコードリーダーの光偏向器として、上述した光偏向装置を用いることにより、ミラー部１０の動的変形を抑えることができるので、良好にバーコードを読み取ることができる。また、ミラー部１０を高速駆動させることができるので、すばやくバーコードを読み取ることができる。また、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１：光偏向装置
１０：ミラー部
１０ａ：反射面
１０ｂ：裏面
１１ａ：第１補強リブ
１１ｂ：第２補強リブ
１１ｃ：第３補強リブ
１１ｄ：傾斜補強リブ
２０：トーションバースプリング
３０：駆動部
３１：駆動梁
３２：圧電材料
４０：固定枠
１２０ａ：可動枠トーションバースプリング
１３０：可動枠駆動部
１３１：可動枠駆動梁
１３２：可動枠圧電部材
１４０：可動枠
３１０：接続部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２０１１−１８０２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４４０１２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向装置並びにこれを備えた光走査装置、画像投影装置、画像読取装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光走査装置、バーコードリーダなどの画像読取装置、プロジェクターなどの画像投影装置などに、光を偏向する光偏向装置が用いられている。
【０００３】
光偏向装置としては、弾性支持部材たるトーションバースプリングに支持されたミラーと、トーションバースプリングをねじり変形させて、ミラーを揺動させるための圧電体などを有する駆動手段とで構成されたものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の光偏向装置は、トーションバースプリングの一端にミラーが固定され、他端にトーションバースプリングをねじるための駆動手段が接続されている。駆動手段を駆動させて、トーションバースプリングをねじることにより、ミラーが回動し、光源からミラーへ入射した光を偏向走査することができる。
【０００４】
また、上記光偏向装置を用いて、高速で光走査を行う場合、ミラーを高速で回転振動させることになり、ミラー自身のイナーシャによりミラーに動的変形が生じ、ミラーの反射面が歪曲して、走査光が劣化する。そこで、ミラーの厚みを厚くして、剛性を高めることが考えられる。しかし、ミラーの厚みを厚くすると、ミラーの重量が重くなり、ミラーのイナーシャが増大し、ミラーの反応が低下して高速駆動を阻害してしまう。
【０００５】
特許文献２には、ミラーの動的変形が大きい箇所の厚みを厚くし、ミラーの動的変形が少ない部分の厚みを薄くしたり、一部を切り欠いたりして、ミラーの重量の増加を抑制しつつ、ミラーの剛性を高める光偏向装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の光偏向装置においては、十分なミラー重量を抑制することができず、十分な高速駆動を実現することができなかった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ミラーの動的変形を抑制し、かつ、高速駆動を実現することができる光偏向装置並びに光走査装置、画像投影装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源からの光を反射するミラーと、上記ミラーを支持する弾性支持手段と、上記弾性支持手段をねじり変形させて、ミラーを回動させる駆動手段とを備えた光偏向装置において、上記ミラーの光を反射する反射面と反対側の面に、当該ミラーを補強する複数の補強リブを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光偏向装置において、上記補強リブは、細長い線状の形状であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の光偏向装置において、上記ミラーを、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向を補強する第２リブとを有すること特徴とする光偏向装置。
また、請求項５の発明は、請求項４の光偏向装置において、上記第１リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブであり、上記第２リブは、上記ミラーの回動の中心に設けられ、上記ミラーの回動の中心軸方向に延びるリブであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブとを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項４乃至６いずれかの光偏向装置において、上記補強リブは、上記ミラーの縁部を補強する第３リブを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の光偏向装置において、上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、上記第３リブは、上記ミラーの楕円形状と相似形であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７の光偏向装置において、上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、上記第３リブは、小判形状であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれかの光偏向装置において、上記弾性支持手段は、一端がミラーの一方側に接続された第１弾性支持部材と、一端がミラーの他方側に接続された第２弾性支持部材とを備え、上記駆動手段は、片持ち支持され、自由端部に上記第１弾性支持部材の他端が接続された第１駆動梁と、上記第１弾性支持部材の上記駆動梁との接続方向回りに上記駆動梁を撓み振動させる第１圧電部材とを備えた第１駆動部と、片持ち支持され、自由端部に上記第２弾性支持部材の他端が接続された第２駆動梁と、上記第２弾性支持部材の上記第２駆動梁との接続方向回りに上記第２駆動梁を撓み振動させる第２圧電部材とを備えた第２駆動部とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の光偏向装置において、上記第１、第２駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置において、上記駆動手段を支持し、上記ミラーの反射面と平行、かつ、上記ミラーの回動の中心軸に対して直交する方向回りに回動可能に固定枠に支持された可動枠と、上記可動枠を回動させる可動枠駆動手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の光偏向装置において、上記可動枠の一方側に接続された第１可動枠弾性支持部材と、上記可動枠の他方側に接続された第２可動枠弾性支持部材とを備え、上記可動枠駆動手段は、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第１可動枠弾性支持部材が接続された第１可動枠駆動梁と、上記第１可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第１可動枠圧電部材とを備えた第１可動枠駆動部と、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第２可動枠弾性支持部材が接続された第２可動枠駆動梁と、上記第２可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第２可動枠圧電部材とを備えた第２可動枠駆動部とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の光偏向装置において、上記第１、第２可動枠駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、光走査によって該潜像担持体の表面に潜像を形成する光走査手段と、該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記光走査手段として、請求項１５の光走査装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、光源と、画像信号に応じて光出力を変調する変調器と、変調器からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた画像投影装置において、上記光偏向手段として、請求項１２乃至１４いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段と、画像から反射した光を受光する受光手段と、該受光手段で受光した光に基づいて画像情報を生成する画像情報生成手段とを備えた画像読取装置において、上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ミラーの反射面と反対側の面に複数の補強用リブを設けることにより、ミラーの強度を高めることができる。また、ミラーの厚みを厚くして、ミラーの剛性を高める場合に比べて、ミラーの重量の増加を抑制することができ、ミラーのイナーシャの増加を抑制することができ、ミラーの厚みを厚くした構成に比べて、高速駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る光偏向装置の斜視図。
【図２】同光偏向装置の裏面斜視図。
【図３】同光偏向装置の裏面正面図。
【図４】第１駆動部とその近傍の固定枠を拡大して示した模式図。
【図５】各駆動部の圧電部材への印加電圧に対するミラー部の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフ。
【図６】図５の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部の各固有振動モード形状を示した図。
【図７】モード２の場合の各駆動部の撓み変形とミラー部の回転の関係を示した図。
【図８】ミラー部の中心を、トーションバースプリングの中心軸に対して一致させた場合の各駆動部の圧電部材への印加電圧に対するミラー部の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフ。
【図９】図８の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部の固有振動モード形状を示した図。
【図１０】ミラー部の動的変形を説明する図。
【図１１】変形例１の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１２】変形例１の光偏向装置の裏面正面図。
【図１３】変形例２の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１４】変形例２の光偏向装置の裏面正面図。
【図１５】変形例３の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１６】変形例３の光偏向装置の裏面正面図。
【図１７】変形例４の光偏向装置の裏面斜視図。
【図１８】変形例４の光偏向装置の裏面正面図。
【図１９】変形例４の光偏向装置について、有限要素法により動的変形を求めた結果を示す図。
【図２０】画像形成装置の概略構成図。
【図２１】光走査装置の光学系部品を示した斜視図。
【図２２】光偏向器と駆動手段との接続図。
【図２３】画像投影装置の全体構成を示す図。
【図２４】画像投影装置の制御系も含めた概略構成図。
【図２５】バーコードリーダーの全体構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る光偏向装置１の斜視図であり、図２は、光偏向装置１の裏面斜視図であり、図３は、光偏向装置１の裏面正面図である。
図に示すように、光偏向装置１は、光を反射させる反射面１０ａを有するミラー部１０を備えている。このミラー部１０の一方の端部には、ミラー部１０を回転（揺動）可能に支持する第１弾性支持部材としての第１トーションバースプリング２０ａが接続されており、他方の端部には、第２弾性支持部材としての第２トーションバースプリング２０ｂが接続されている。第１トーションバースプリング２０ａのミラー部１０と反対側の端部は、固定枠４０に片持ち支持された第１駆動梁３１ａの自由端部から延びた第１接続部３１０ａに接続されている。また、第２トーションバースプリング２０ｂのミラー部１０と反対側の端部は、固定枠４０に片持ち支持された第２駆動梁３１ｂの自由端部から延びた第２接続部３１０ａに接続されている。
【００１３】
第１駆動梁３１ａの片面には、薄膜チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)からなる第１圧電部材３２ａが積層され、第１駆動梁３１ａと第１圧電部材３２ａとで、平板短柵状のユニモルフ構造の第１駆動部３０ａを形成している。また、第２駆動梁３１ｂの片面にも、薄膜チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)からなる第２圧電部材３２ｂが積層され、第２駆動梁３１ａと第２圧電部材３１ａとで、平板短柵状のユニモルフ構造の第２駆動部３０ｂを形成している。
【００１４】
図２、図３に示すように、ミラー部１０の反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂには、ミラー部１０を補強する細長く直線状に盛り上がった畝状の補強リブ１１が複数設けられている。具体的には、補強リブは、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａと、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂとを備えている。
【００１５】
ミラー部１０は、ミラー部１０の回転軸方向が長径、回転軸方向に対して直交する方向が短径の楕円形状としている。これにより、ミラー部１０の回転軸方向に対して直交する方向をなるべく短くでき、かつ光量を確保できる。ミラー部１０を四角形状にしても、４角には光が当ることがないため、無駄である。よって、光を良好に偏向しつつ、四角形状にしたものに比べて、ミラー部１０の重量を軽量化できる。また、回転軸方向に対して直交する方向が短径の楕円形状として、ミラー部１０の回転軸方向に対して直交する方向をなるべく短くすることにより、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。
【００１６】
上記駆動部３０ａ，３０ｂ、ミラー部１０、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂは、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）プロセスによる加工により一体で形成されている。ミラー部１０は、シリコン基板の表面にアルミニウムや金などの金属の薄膜を形成することによって反射面１０ａを形成する。
【００１７】
図４は、第１駆動部３０ａとその近傍の固定枠４０を拡大して示した模式図で、（ａ）は絶縁層で覆う前の平面図、（ｂ）は絶縁層で覆った後の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ'線部分の断面図である。なお、第２駆動部３０ｂも同様の構成であるので、図示は省略する。
図４に示すように、第１駆動部３０ａは、固定枠４０から突出して形成された第１駆動梁３１ａの上に、接着層３３ａ、下部電極３５ａ、圧電材料（第１圧電部材）３２ａ、上部電極３４ａ、絶縁層３６ａの順でスパッタにより成膜し積層して構成され、ランド部３７ａ，３８ａなどの必要な部分だけが残るようにエッチング加工されている。接着層３３ａの材料はチタン（Ｔｉ）、上部電極３４ａ、下部電極３５ａは白金（Ｐｔ）、圧電材料３２ａはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などが使用される。
【００１８】
ランド部３７ａ，３８ａから配線を引き出し、上部電極３４ａと下部電極３５ａの間に電圧を印加すると、圧電材料３２ａは、その電歪特性により、第１駆動梁３１ａ表面の面内方向に伸縮することで、第１駆動部３０ａ全体が反って、曲げ変形する。第２駆動部３０ｂについても、圧電部材３２ａと同相の電圧を印加することで、第２駆動部３０ｂ全体が、第１駆動部３０ａと同一方向に曲げ変形する。各駆動部３０ａ．３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂに印加する電圧の波形は、パルス波や正弦波などのいずれでもよい。
【００１９】
また、下部電極３５ａ、上部電極３４ａと共に、スパッタにより圧電材料を成膜した構成を示したが、圧電材料はバルク材料を所定のサイズに切断したものを接着剤により貼り付けても良いし、またエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）で形成しても良い。また、駆動梁３１ａの片面に圧電材料が配置されたユニモルフ構造としたが、駆動梁の両面に圧電材料を配置したバイモルフ構造としてもよい。これは、以後の各実施例においても同様である。
【００２０】
各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向と、各駆動部３０ａ，３０ｂの長手方向とが略直交して配置されて接続されていることにより、各駆動部３０ａ，３０ｂの曲げ振動による各駆動梁３１ａ，３１ｂの接続部３１０ａ上下振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの捻り中心軸に対して垂直に働くため、各駆動部３０ａ，３０ｂの曲げ振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換され、ミラー部１０が大きく回転振動する。また、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂとミラー部１０は、各駆動梁３１ａ，３１ｂの自由端側に支持されているため、ミラー部１０はより大きな角度振幅を得ることができる。さらに、一つの駆動部３０（駆動梁３１と圧電部材）で、トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化が可能である。これらの作用・効果は、以後の各実施例においても基本的に同様である。
【００２１】
図５は、本実施形態の光偏向装置１における各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへの印加電圧に対するミラー部１０の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフである。図５において、ａとｂはそれぞれ共振点であるが、ａとｂとでは、ミラー部１０はそれぞれ異なる固有振動モード形状を示す。ここでは、ａの共振点での固有振動モード形状をモード１、ｂの共振点での固有振動モードをモード２と称す。
【００２２】
図６は、図５の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部１０の固有振動モード形状（モード１、モード２）を示したものである。図５（ａ）に示すように、モード１では、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの曲げ変形が発生し、ミラー部１０全体が図中Ｚ方向に変動する。一方、モード２では、図５（ｂ）に示すように、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの曲げ変形がほとんどなく、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが大きく捻じれて、ミラー部１０はミラー中心近傍で大きく回転する。光偏向装置１では、ミラー部全体のＺ方向の変動を阻止し、ミラー部１０の中心近傍で回転させる必要があるため、モード２の固有振動モードでの周波数を使用すればよいことが分かる。モード２の固有周波数で、駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへ印加電圧を与えることによって、ミラー部１０は大きな角度振幅を得ることができ、かつ、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。
【００２３】
ミラー部１０の質量は、高速駆動のため、予めミラー部形状（質量）は、決まっているため、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂを形状により、システムにより得たい共振周波数を得ている。また、各駆動部３０ａ，３０ｂの１次の曲げ変形のモードの固有周波数が、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの１次の捻り変形のモードの固有周波数の近傍に設定する。こうすることで、ミラー部１０は大きな角度振幅で振動する。
【００２４】
また、本実施形態の光偏向装置１は、図３に示すように、ミラー部１０の中心（重心）Ｏが、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂのミラー部１０との接続部よりも、固定枠４０の駆動部３０ａ，３０ｂが片持ち支持されている側に距離ΔＳだけオフセットされている。こうすることで、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂのミラー部１０との接続部とミラー部１０の中心（重心）Ｏとをミラー部１０の回転軸方向と直交する方向において同じ位置に設けた場合に比べて、駆動部３０ａ，３０ｂのたわみ変形を利用してミラー部１０を大きく回転振動させることができる。また、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。しかも、ミラー部１０は、より大きな角度振幅を得ることができる。
【００２５】
図７は、モード２の場合の各駆動部３０ａ，３０ｂの撓み変形とミラー部１０の回転の関係を示したものである。各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが捩じれるモード２において、ミラー部１０と、各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの接続部ｐとミラー部１０の回転中心ｑとの距離ΔＬ、ミラー部１０の回転角度をθとしたとき、駆動部３０ａ，３０ｂのミラー反射面と垂直方向（Ｚ方向）の撓み変形分ｄがΔＬ・ｓｉｎθとなるように設定することで、ミラー部１０が回転する際に、ミラー部１０の回転中心ｂがＺ方向に変動しない構成とすることができる。また、ミラー部１０の回転中心がミラー部１０の重心Ｏに近くなるため、慣性モーメントが小さくなり、固有周波数を高くすることが可能となる。すなわち、より高速駆動が可能になる。
【００２６】
なお、ミラー部１０の重心とは、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂで支持されている回転部全体の重心であり、ミラー裏面のリブ構造なども含めて重心をオフセットしてもよい。ミラー部全体が等質量の場合には、ミラー部１０の中心＝重心である。
【００２７】
また、ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させてもよい。図８は、ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させた場合の各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへの印加電圧に対するミラー部１０の回転角度の振幅の周波数応答特性を示すグラフである。また、図９は、図８の周波数応答特性中の共振点ａ，ｂにおけるミラー部１０の固有振動モード形状（モード１、モード２）を示したものである。
【００２８】
ミラー部１０の中心（重心）を、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの中心軸に対して一致させた場合も、モード２の固有周波数で、各駆動部３０ａ，３０ｂの圧電部材３２ａ，３２ｂへ印加電圧を与えることによって、ミラー部１０は大きな角度振幅を得ることができ、かつ、ミラー部１０全体のＺ方向の変動を阻止することができる。
【００２９】
本実施形態においては、ミラー部１０を高速駆動させるため、ミラー部１０のイナーシャによりミラー部１０が、図１０の点線で示すような動的変形をしてしまう。このような動的変形が生じてしまうと、ミラー部１０の反射面１０ａが歪曲して、走査光が劣化する。しかし、本実施形態においては、図２、図３に示すように、ミラー部１０の裏面１０ｂに第１、第２補強リブ１１ａ，１１ｂを設けている。ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向に延びる複数の第１補強リブ１１ａにより、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向が補強される。これにより、ミラー部１０が、ミラー部の回動軸回りの変形を抑制することができる。また、ミラー部１０の回転中心に設けられ、ミラー部１０の回動軸方向に延びる第２補強リブ１１ｂにより、ミラー部１０の回動軸方向が補強される。これにより、ミラー部１０の回動軸方向と直交する方向回りの変形を抑制することができる。このように、第１補強リブと第２補強リブとで、ミラー部１０を補強することにより、ミラー部１０の剛性を高めることができ、ミラー部１０の動的変形を抑制することができる。
【００３０】
また、各補強リブ１１ａ，１１ｂは、細長く直線状に盛り上がった畝状形状であるため、ミラー部１０の質量の増加を必要最小限に留めることができ、駆動効率の低下を必要最小限に留めることができる。
【００３１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００３２】
［変形例１］
図１１は、変形例１の光偏向装置１ａの裏面斜視図であり、図１２は、変形例１の光偏向装置１ａの裏面正面図である。
図１１、図１２に示すように、変形例１の光偏向装置１ａは、ミラー部１０の楕円形状と相似形の楕円形状を有する第３の補強リブ１１ｃを設けたものである。この第３の補強リブ１１ｃにより、ミラー部１０の縁部まわりが補強される。ミラー部１０の縁部は、ミラー部１０の回転中心から離れた位置にあるため、ミラー部１０を回転させたときの慣性力の影響が最も大きく動的変形しやすい。よって、第３補強リブ１１ｃを設けることにより、ミラー部１０の縁部の動的変形を抑制することができ、走査光の劣化を抑制することができる。
【００３３】
［変形例２］
図１３は、変形例２の光偏向装置１ｂの裏面斜視図であり、図１４は、変形例２の光偏向装置１ｂの裏面正面図である。
図１３、図１４に示すように、この変形例２は光偏向装置１ｂは、第３補強リブを、小判形状にしたものである。第２補強リブを、小判形状にしても、ミラー部１０の縁部まわりを補強することができる。
【００３４】
［変形例３］
図１５は、変形例３の光偏向装置１ｃの裏面斜視図であり、図１６は、変形例３の光偏向装置１ｃの裏面正面図である。
図１５、図１６に示すように、この変形例３の光偏向装置１ｃは、ミラー部１０の中心（重心）Ｏを通り、回動の中心軸Ｒに対して＋４５°傾けた第１傾斜補強リブ１１ｄ−１と、ミラー部１０の中心（重心）Ｏを通り、回動の中心軸Ｒに対して−４５°傾けた第２傾斜補強リブ１１ｄ−２と、ミラー部１０の形状と相似形の第３補強リブ１１ｃとを備えている。補強リブを傾斜させるにより、２本の補強リブでミラー部の回動軸方向と、回動軸方向に対し直交する方向とを補強することができる。これにより、補強リブの本数を削減することができ、ミラー部１０を軽量化することができ、ミラー部１０のイナーシャをより低減することができ、さらなる高速駆動を図ることが可能となる。
【００３５】
［変形例４］
図１７は、変形例４の光偏向装置１ｄの裏面斜視図であり、図１７は、変形例４の光偏向装置１ｃの裏面正面図である。
図に示すように、この変形例４の光偏向装置１ｄは、駆動部３０ａ，３０ｂは、ミラー部１０の駆動部３０ａ，３０ｂによる回動軸方向に対して直交する方向回りに回動自在に支持された可動枠１４０に片持ち支持されている。可動枠１４０は、一対の可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを介して固定枠４０に支持されている。各可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂには、可動枠トーションバースプリングの長手方向と略直交する向きが長手方向の可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ接続されている。各可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂは、先の図４に示した駆動部３０ａ，３０ｂと同様な構成をしており、固定枠４０に片持ち支持され、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂの自由端部側に可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが接続されている。
【００３６】
この変形例４の光偏向装置１ｄは、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂの上下振動により可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを捩れ変形させて、可動枠１４０を、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りに揺動させることで、駆動部３０ａ，３０ｂ、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂを介して可動枠１４０に支持されたミラー部１０を、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りに揺動させることができる。これにより、ミラー部１０に接続されたトーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向回りの揺動と、可動枠１４０に接続された可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向に対して直交する方向回りの揺動とを行うことができる。これにより、２軸方向に光を偏向することができる。トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの長手方向回りの揺動の固有周波数と、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの長手方向回りの揺動の固有周波数と、を異ならせておき、それぞれの周波数で駆動部３０ａ，３０ｂと、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂを駆動することで、ミラー部１０を２軸方向に大きく回転させることができる。
【００３７】
図１９は、変形例４の光偏向装置１ｄについて、有限要素法により動的変形を求めた結果を示す図である。図中点線は、ミラー部１０の反射有効面を示している。ミラー部１０は、長径：１．２ｍｍ、短径１．０ｍｍの楕円形状で、厚み１．０ｍｍである。また、共振周波数：約２０ｋＨｚにおいて動的変形を計算した。補強リブは、図１７、図１８に示す通りである。すなわち、トーションバースプリングの長手方向に対して直交する方向に延びる複数の第１補強リブと、トーションバースプリングの長手方向に延びミラー部１０の中心を通る第２補強リブと、小判形状の第３補強リブとを設けたものである。図からわかるように図中点線のミラー部１０の反射有効面における動的変形量を、約５０ｎｍに抑えることができた。
【００３８】
次に、上述した光偏向装置を用いた装置の構成例について、説明する。
まず、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に本発明の光偏向装置を適用した例について説明する。
図２０は、本発明の光偏向装置を用いた光走査装置１００１を備えた画像形成装置の概略構成図であり、図２１は、光走査装置１００１の光学系部品を示した斜視図である。
図２０に示すように、画像形成装置は、感光体ドラム１００２を備えており、感光体ドラムの周囲に帯電手段１００４、現像手段１００５、転写手段１００６、クリーニング手段を備えている。
【００３９】
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、光走査装置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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２１に示すように、光走査装置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、レーザビームを偏向する光偏向器１０２２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としては、１軸方向にレーザビームを偏向する上述した光偏向装置１〜１ｃのいずれかが用いられる。
【００４２】
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。
図２２は、光偏向器１０２２と駆動手段１０２４との接続図である。図に示すように、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の駆動部３０ａ，３０ｂの上部電極３４ａと下部電極３５ａに駆動電圧を印加する（図４参照）。これにより、光偏向器１０２２のミラー部１０が回転してレーザ光が偏向され、ビーム走査面１００２上が光走査される。
【００４３】
図２０に示すように、光源部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。光偏向装置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１００２に照射される。
【００４４】
本発明の光偏向装置１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、本発明の光偏向装置を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の省電力化を図ることができる。また、本発明の光偏向装置１は、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、本発明の光偏向装置を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の静粛性の改善を図ることができる。さらに、本発明の光偏向装置１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、本発明の光偏向装置１を、光走査装置の光偏向器１０２２に用いることで、画像形成装置の小型化を容易に図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の光偏向装置を画像投影装置に用いた例について、説明する。
図２３は、画像投影装置の全体構成を示す図である。
図に示すように、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、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−Ｇ，２００２−Ｂが配置されている。集光レンズ２００２−Ｒ，２００２−Ｇ，２００２−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、図１７、図１８に示すような２軸方向に光を偏向する構成の光偏向装置１ｄ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。
【００４６】
図２４は、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２４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。
【００４７】
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１０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。
【００４８】
ここで、光偏向装置２００６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、本発明の光偏向装置１ｄを用いることにより、駆動のための消費電力が小さくでき、画像投影装置の省電力化を図ることができる。また、回転走査ミラーを使用する場合に比べて、ミラー基板の振動時の風切り音が低減でき、画像投影装置の静粛性の改善を図ることができる。さらに本発明の光偏向装置を用いることで、画像投影装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
次に、本発明の光偏向装置を画像読取装置としてのバーコードリーダーに用いた例について、説明する。
図２５は、バーコードリーダーの全体構成を示す斜視図である。
図に示すように、バーコードリーダーは、レーザダイオード３００１から出射されたレーザ光を、集光レンズ３００２で収束して、開口絞り３００３およびコレクターレンズ３００４の中央に形成した開口を経て光偏向器３００５で偏向し、これによりバーコード面３００６に照射して印刷されている画像としてのバーコード３００７を走査するようにしている。
【００５０】
また、バーコード面３００６からの反射光は、光偏向器３００５およびコレクターレンズ３００４で順次反射した後、バンドパスフィルタ３００８を経てホトディテクタ３００９で受光し、その出力に基づいてバーコード３００７を読み取る。光偏向器３００５には、１軸方向に光を偏向する構成の光偏向装置１〜１ｃのいずれかが使用される。
【００５１】
光偏向器３００５として、本発明の光偏向装置を用いることにより、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを使用した場合に比べて、バーコードリーダーの省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００５２】
また、本発明の光偏向装置は、上記以外にもレーザーレーダー装置などにも適用することができる。
【００５３】
以上、本実施形態の光偏向装置によれば、光源からの光を反射するミラーたるミラー部１０と、ミラー部１０を支持する弾性支持手段たる一対のトーションバースプリング２０ａ，２０ｂと、これらトーションバースプリング２０ａ，２０ｂと、ミラー部１０を回動させる駆動部３０ａ，３０ｂとを備えている。そして、ミラー部１０の光を反射する反射面１０ａと反対側の面である裏面１０ｂに、ミラー部１０を補強する複数の補強リブ１１を設けた。これにより、ミラー部１０が補強され、ミラー部１０の動的変形を抑制することができ、走査光の劣化を抑制することができる。
【００５４】
また、補強リブ１１は、細長い線状の形状であるため、補強リブによる重量の増加を必要最小限度に留めることができ、ミラー部１０の重量増加を抑制することができ、ミラー部１０のイナーシャの増加を必要最小限に留めることができる。これにより、高速駆動の阻害を必要最小限に留めることができる。
【００５５】
また、ミラー部１０を、上記ミラー部１０の回動の中心軸方向が長径の楕円形状とした。これにより、ミラー部１０の反射有効面を確保しつつ、ミラー部１０の回動軸に対して直交する方向の長さを短くすることができる。これにより、ミラー部１０を軽量化することができ、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。また、回動軸に対して直交する方向の長さを短くすることで、ミラー部１０のイナーシャを低減することができ、高速駆動を実現することができる。
【００５６】
上記補強リブは、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブ１１ａと、ミラー部１０の回動の中心軸方向を補強する第２リブ１１ｂとを有する。これにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向回りに動的変形と、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向回りの動的変形を抑制することができる。
【００５７】
具体的には、第１リブ１１ａを、ミラー部の回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブとすることにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向と直交する方向を補強することができる。また、上記第２リブ１１ｂを、ミラー部１０の回動の中心に設けられ、ミラー部の回動の中心軸方向に延びるリブとすることにより、ミラー部１０の回動の中心軸方向を補強することができる。また、第２リブ１１ｂを、ミラー部１０の回動の中心に設けることにより、ミラー部１０を揺動させた際、この第２リブの重量が、ミラー部のイナーシャに影響を及ぼさない。これにより、ミラー部１０の高速駆動を実現することができる。
【００５８】
また、変形例３に示すように、補強リブを、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブ１１−ｄと、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブ１１ｄ−２とで構成しても、ミラー部１０の回動の中心軸方向と、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して直交する方向とを補強することができる。また、このように、補強リブを形成することにより、ミラー部の回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びるリブと、ミラー部の回動の中心軸方向に延びるリブとで、ミラー部１０の回動の中心軸方向と、ミラー部１０の回動の中心軸方向に対して直交する方向とを補強した場合に比べて、少ない本数でミラー部１０を補強することができ、ミラー部１０の軽量化を図ることができる。
【００５９】
また、ミラー部１０の縁部を補強する第３リブを備えることにより、ミラー部１０の縁部周りの動的変形を抑制することができる。縁部は、ミラー部１０を揺動振動させた際、最もイナーシャが大きくなる部分となるので、ここを第３リブで補強することにより、ミラー部１０の動的変形を効果的に抑制することができる。
【００６０】
また、第３リブ１１ｃを、上記ミラーの楕円形状と相似形としたり、小判形状としたりすることで、楕円形状のミラー部１０の縁部を良好に補強することができる。
【００６１】
また、駆動部３０ａ，３０ｂは、片持ち支持され、自由端部にトーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続された駆動梁３１ａ，３１ｂと、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの上記駆動梁３１ａ，３１ｂとの接続方向回りに駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させる圧電部材３２ａ，３２ｂとで構成した。圧電部材３２ａ、３２ｂを駆動させて、駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させると、トーションスプリングバーが捩れ変形して、ミラー部１０を揺動振動させることができる。特に、本実施形態においては、駆動梁３１ａ，３１ｂの自由端にトーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続されているため、駆動梁３１ａ，３１ｂの撓み振動が各トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換することができ、ミラー部１０が大きく回転振動させることができる。また、トーションバースプリング２０ａ，２０ｂの上記駆動梁３１ａ，３１ｂとの接続方向回りに駆動梁３１ａ，３１ｂを撓み振動させることで、一つの駆動部３０で、トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化を図ることができる。
【００６２】
また、各駆動部３０ａ，３０ｂを、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造とすることで、簡単な構成で、駆動梁３１ａ，３１」ｂを撓み振動させることができる。
【００６３】
また、変形例４に示すように、駆動部３０ａ，３０ｂを支持し、ミラー部１０の反射面１０ａと平行、かつ、ミラー部１０の回動の中心軸に対して直交する方向に回動可能に固定枠４０に支持された可動枠１４０と、可動枠１４０を回動させる可動枠駆動手段たる可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂとを備えた。これにより、２軸方向に光を偏向することができる。
【００６４】
また、一端が、可動枠１４０の一方側に接続された一対の可動枠弾性支持部材たる可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂを備え、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂは、固定枠４０に片持ち支持され、自由端部に可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが接続された可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂと、可動枠の回転軸方向回りに可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させる可動枠圧電部材とを備えている。これにより、可動枠圧電部材１３２ａ、１３２ｂを駆動させて、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させると、可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂが捩れ変形して、可動枠１４０を揺動振動させることができる。特に、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂの自由端に可動枠トーションバースプリング２０ａ，２０ｂが接続されているため、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂの撓み振動が各可動枠トーションバースプリング１２０ａ，１２０ｂの回転振動（捻り振動）に効率よく変換することができ、ミラー部１０を大きく回転振動させることができる。また、一つの駆動部３０で、可動枠トーションバースプリングをねじり振動させることができ、小型化を図ることができる。
【００６５】
また、可動枠駆動部１３０ａ，１３０ｂを、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造とすることにより、簡単な構成で、可動枠駆動梁１３１ａ，１３１ｂを撓み振動させることができる。
【００６６】
また、光走査装置の光偏向器として、上述した光偏向装置を用いることで、走査光の劣化が抑制され、高速で感光体ドラム上に光書込を行うことができる。また、光偏向器として、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００６７】
また、画像形成装置として、上述した光走査を用いることで、潜像画像の劣化を抑制することができ高品位な画像を得ることができる。また、高速で潜像画像の書込みを行うことができるので、装置の生産性を高めることができる。
【００６８】
また、画像投影装置の光偏向器に上述した光偏向装置を用いることにより、ミラー部１０の動的変形を抑えることができるので、良好な投影画像を投影面に投影することができる。また、ミラー部１０を高速駆動させることができるので、投影画像のちらつきを抑制することができる。また、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【００６９】
また、画像読取装置たるバーコードリーダーの光偏向器として、上述した光偏向装置を用いることにより、ミラー部１０の動的変形を抑えることができるので、良好にバーコードを読み取ることができる。また、ミラー部１０を高速駆動させることができるので、すばやくバーコードを読み取ることができる。また、ポリゴンスキャナを用いた場合に比べて、省電力化、静粛性、小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１：光偏向装置
１０：ミラー部
１０ａ：反射面
１０ｂ：裏面
１１ａ：第１補強リブ
１１ｂ：第２補強リブ
１１ｃ：第３補強リブ
１１ｄ：傾斜補強リブ
２０：トーションバースプリング
３０：駆動部
３１：駆動梁
３２：圧電材料
４０：固定枠
１２０ａ：可動枠トーションバースプリング
１３０：可動枠駆動部
１３１：可動枠駆動梁
１３２：可動枠圧電部材
１４０：可動枠
３１０：接続部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２０１１−１８０２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４４０１２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射するミラーと、
上記ミラーを支持する弾性支持手段と、
上記弾性支持手段をねじり変形させて、ミラーを回動させる駆動手段とを備えた光偏向装置において、
上記ミラーの光を反射する反射面と反対側の面に、当該ミラーを補強する複数の補強リブを設けたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
請求項１の光偏向装置において、
上記補強リブは、細長い線状の形状であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項３】
請求項１または２の光偏向装置において、
上記ミラーを、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向を補強する第２リブとを有すること特徴とする光偏向装置。
【請求項５】
請求項４の光偏向装置において、
上記第１リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブであり、上記第２リブは、上記ミラーの回動の中心に設けられ、上記ミラーの回動の中心軸方向に延びるリブであることを特徴とする光偏向装置。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブとを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項７】
請求項４乃至６いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの縁部を補強する第３リブを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項８】
請求項７の光偏向装置において、
上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、
上記第３リブは、上記ミラーの楕円形状と相似形であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項９】
請求項７の光偏向装置において、
上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、
上記第３リブは、小判形状であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかの光偏向装置において、
上記弾性支持手段は、一端がミラーの一方側に接続された第１弾性支持部材と、一端がミラーの他方側に接続された第２弾性支持部材とを備え、
上記駆動手段は、片持ち支持され、自由端部に上記第１弾性支持部材の他端が接続された第１駆動梁と、上記第１弾性支持部材の上記駆動梁との接続方向回りに上記駆動梁を撓み振動させる第１圧電部材とを備えた第１駆動部と、
片持ち支持され、自由端部に上記第２弾性支持部材の他端が接続された第２駆動梁と、上記第２弾性支持部材の上記第２駆動梁との接続方向回りに上記第２駆動梁を撓み振動させる第２圧電部材とを備えた第２駆動部とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１１】
請求項１０の光偏向装置において、
上記第１、第２駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置において、
上記駆動手段を支持し、上記ミラーの反射面と平行、かつ、上記ミラーの回動の中心軸に対して直交する方向回りに回動可能に固定枠に支持された可動枠と、
上記可動枠を回動させる可動枠駆動手段とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１３】
請求項１２の光偏向装置において、
上記可動枠の一方側に接続された第１可動枠弾性支持部材と、上記可動枠の他方側に接続された第２可動枠弾性支持部材とを備え、
上記可動枠駆動手段は、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第１可動枠弾性支持部材が接続された第１可動枠駆動梁と、上記第１可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第１可動枠圧電部材とを備えた第１可動枠駆動部と、
上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第２可動枠弾性支持部材が接続された第２可動枠駆動梁と、上記第２可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第２可動枠圧電部材とを備えた第２可動枠駆動部とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１４】
請求項１３の光偏向装置において、
上記第１、第２可動枠駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１５】
光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、
上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
潜像を担持する潜像担持体と、光走査によって該潜像担持体の表面に潜像を形成する光走査手段と、該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記光走査手段として、請求項１５の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
光源と、
画像信号に応じて光出力を変調する変調器と、
変調器からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた画像投影装置において、
上記光偏向手段として、請求項１２乃至１４いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項１８】
光源と、
光源からの光を偏向走査する光偏向手段と、
画像から反射した光を受光する受光手段と、
該受光手段で受光した光に基づいて画像情報を生成する画像情報生成手段とを備えた画像読取装置において、
上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１】
光源からの光を反射するミラーと、
上記ミラーを支持する弾性支持手段と、
上記弾性支持手段をねじり変形させて、ミラーを回動させる駆動手段とを備えた光偏向装置において、
上記ミラーの光を反射する反射面と反対側の面に、当該ミラーを補強する複数の補強リブを設けたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
請求項１の光偏向装置において、
上記補強リブは、細長い線状の形状であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項３】
請求項１または２の光偏向装置において、
上記ミラーを、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向と直交する方向を補強する第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向を補強する第２リブとを有すること特徴とする光偏向装置。
【請求項５】
請求項４の光偏向装置において、
上記第１リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して直交する方向に延びる複数のリブであり、上記第２リブは、上記ミラーの回動の中心に設けられ、上記ミラーの回動の中心軸方向に延びるリブであることを特徴とする光偏向装置。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して＋４５°傾けた第１リブと、上記ミラーの回動の中心軸方向に対して−４５°傾けた第２リブとを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項７】
請求項４乃至６いずれかの光偏向装置において、
上記補強リブは、上記ミラーの縁部を補強する第３リブを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項８】
請求項７の光偏向装置において、
上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、
上記第３リブは、上記ミラーの楕円形状と相似形であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項９】
請求項７の光偏向装置において、
上記ミラーが、上記ミラーの回動の中心軸方向が長径の楕円形状であり、
上記第３リブは、小判形状であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかの光偏向装置において、
上記弾性支持手段は、一端がミラーの一方側に接続された第１弾性支持部材と、一端がミラーの他方側に接続された第２弾性支持部材とを備え、
上記駆動手段は、片持ち支持され、自由端部に上記第１弾性支持部材の他端が接続された第１駆動梁と、上記第１弾性支持部材の上記駆動梁との接続方向回りに上記駆動梁を撓み振動させる第１圧電部材とを備えた第１駆動部と、
片持ち支持され、自由端部に上記第２弾性支持部材の他端が接続された第２駆動梁と、上記第２弾性支持部材の上記第２駆動梁との接続方向回りに上記第２駆動梁を撓み振動させる第２圧電部材とを備えた第２駆動部とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１１】
請求項１０の光偏向装置において、
上記第１、第２駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置において、
上記駆動手段を支持し、上記ミラーの反射面と平行、かつ、上記ミラーの回動の中心軸に対して直交する方向回りに回動可能に固定枠に支持された可動枠と、
上記可動枠を回動させる可動枠駆動手段とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１３】
請求項１２の光偏向装置において、
上記可動枠の一方側に接続された第１可動枠弾性支持部材と、上記可動枠の他方側に接続された第２可動枠弾性支持部材とを備え、
上記可動枠駆動手段は、上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第１可動枠弾性支持部材が接続された第１可動枠駆動梁と、上記第１可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第１可動枠圧電部材とを備えた第１可動枠駆動部と、
上記固定枠に片持ち支持され、自由端部に上記第２可動枠弾性支持部材が接続された第２可動枠駆動梁と、上記第２可動枠駆動梁を上記可動枠の回動の中心軸回りに撓み振動させる第２可動枠圧電部材とを備えた第２可動枠駆動部とを備えたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１４】
請求項１３の光偏向装置において、
上記第１、第２可動枠駆動部を、ユニモルフ構造またはバイモルフ構造としたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１５】
光源と、光源からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、
上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
潜像を担持する潜像担持体と、光走査によって該潜像担持体の表面に潜像を形成する光走査手段と、該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記光走査手段として、請求項１５の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
光源と、
画像信号に応じて光出力を変調する変調器と、
変調器からの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた画像投影装置において、
上記光偏向手段として、請求項１２乃至１４いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項１８】
光源と、
光源からの光を偏向走査する光偏向手段と、
画像から反射した光を受光する受光手段と、
該受光手段で受光した光に基づいて画像情報を生成する画像情報生成手段とを備えた画像読取装置において、
上記光偏向手段として、請求項１乃至１１いずれかの光偏向装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１９８２９８（Ｐ２０１２−１９８２９８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０９７４（Ｐ２０１１−６０９７４）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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