JP2014048571A - 光偏向器、画像形成装置及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行状梁部で可動部を回転可能に支持する光偏向器における回転振幅の線形性を改善する。
【解決手段】光偏向器１０１は、反射面を有する可動部、該可動部を回転可能に支持する蛇行状梁部、該蛇行状梁部を支持する枠部材、及び、蛇行状梁部の蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材を有している。この蛇行状梁部の蛇行した各梁部に設けられた複数の圧電部材の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下り時間が入れ替わった異なる三角波を印加して蛇行状梁部を駆動し、可動部を回転振幅させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ビームを偏向・走査する光偏向器、該光偏向器を備えた画像形成装置及び画像投影装置に関する。

近年、光ビームを偏向・走査する手段として、半導体製造技術を応用したシリコンやガラスを微細加工するマイクロマシニング技術により、半導体基板上に、反射面を設けた可動部や弾性梁部を一体形成した小型の光偏向器（光偏向素子）が開発されている。

このような光偏向器を用いて、光源からの光を偏向・走査して画像を描画する場合、一方向に走査する時間の割合をできるだけ多くすることが望ましい。例えば、図１０に示すように主走査と副走査方向にラスタースキャンを行う場合、描画時は描画速度を一定に保ち、１つのフレームの描画が終わって、次のフレームの描画を始める際、副走査方向では、最終行からできるだけ早く最初の行に戻ることが望ましい。

図１１乃至図１４は、光偏向器の反射面の振幅角（回転角）と時間の関係をグラフに示した図である。ここで、図１１のように、正弦波駆動で、ほぼ線型的な領域ｓだけを使おうとすると、描画に使える時間が短くなってしまう。したがって、図１２のようになるように駆動することが望ましいが、実際には図１３のようになる。図１３の場合も、図１４に示すように、できるだけ描画有効時間を大きくし、戻り時間をできるだけ小さくすることが望ましい。共振駆動では、図１３や図１４のような振幅角特性が得られないので、反射面を設けた可動部を支持する梁の剛性をできるだけ小さくし、所望の駆動制御ができるようにすることが必要となる。

従来、マイクロマシニング技術を用いた光偏向器において、可動部を支持する梁部の剛性を下げる構成として、図１５に示すように、梁部を蛇行状に形成することが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等）。図１５において、１０は反射面を有する可動部であり、該可動部１０は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された一対の梁部（蛇行状梁部）１１ａ，１１ｂで支持され、該蛇行状梁部１１ａ，１１ｂは枠部材１２に支持されている。蛇行状梁部１１ａ，１１ｂには蛇行した隣り合う各梁部ごとに独立の圧電部材（圧電体層）１３が設けられている。これらの圧電部材１３の一つ置きに、それぞれ位相の異なる電圧を印加して、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂに反りを発生させることにより、図１６に示すように、隣り合う梁部が異なる方向にたわみ、それが累積されて、可動部１０がＸ軸周りに大きな角度で回転する。

このように、光偏向器として、蛇行する梁部（蛇行状梁部）で可動部を支持する構成とすることで、単純なトーション梁に比べて、剛性を低下させ、より小さい力で、大きな捩れ角を得ることができる。

ところで、光偏向器では、可動部の重さと支持梁部の剛性などにより、共振周波数が決まり、共振周波数からずれた低周波で駆動させたとしても、共振周波数成分の振動が乗ってしまい、直線的な駆動を妨げることがある。これは、蛇行状梁部を用いた光偏向器でも同様である。

例えば、図１７に示すように、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂに設けた圧電部材１３を一つ置きにＡ，Ｂとし、それぞれに異なる電圧を印加して、可動部１０を振幅駆動するとする。いま、図１２、図１３のような振幅特性を得るために、Ａ，Ｂどちらかの圧電部材が反りを発生させているときに、一方が休んでいる、図１８のような印加電圧を考える。図１８において、波形ｃがＡの印加電圧、波形ｄがＢの印加電圧である。圧電部材１３がモノモルフの場合、０Ｖ以下で駆動させようとしても、単位電圧に対する圧電素子の変形量が小さくなったり、分極が崩れたりする可能性があるため、図１８のように、０Ｖ以上で上限電圧以下の範囲で、波形ｃ，ｄの電圧をＡ，Ｂの圧電部材１３に印加する。

この場合、理想的には図１２や図１２のように、周期的に三角波で、可動部の振幅角が線型的に変化し、かつ、立上がり時間と立下がり時間の差が大きくなるはずである。しかしながら、実際には、図１９に示すように、共振周波数の周期の振動が乗ってしまい、直線的に変化しない。

なお、光偏向器において、共振周波数による振動成分をカットするために、ノッチフィルタを入れて共振周波数の振動を適正にカットすると、共振周波数分の振動をなくすことが知られている。しかしながら、全体的にうねりが生じたり、折り返し部分で図２０のように丸まってしまったりして、実使用範囲が減ってしまう不具合が生じる。

特許文献１乃至３に記載の光偏向器では、可動部の回転振幅の線形性について考慮されてない。

本発明は、蛇行状梁部で可動部を回転可能に支持する光偏向器において、可動部の回転振幅の線型性（直線性）を高めることにある。

本発明は、反射面を有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された蛇行状梁部と、前記蛇行状梁部を支持する枠部材と、前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材とを有し、
前記圧電部材に電圧を印加して前記蛇行状梁部を駆動することにより、前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部の屈曲変形が累積して前記可動部が回転振幅する光偏向器において、
前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下がり時間が入れ替わった異なる三角波の電圧信号が印加されて、前記蛇行状梁部が駆動されることを特徴とする。

本発明の光偏向器によれば、可動部の回転振幅（振幅角）の線形性が向上する。

一実施形態に係る光走査装置の全体構成図である。 本発明の印加電圧信号の一例を示す図である。 図２の印加電圧信号を適用した場合の光偏向器の振幅角特性を示す図である。 図２の印加電圧信号の位相ずれを説明する図である。 別の実施形態に係る光走査装置の全体構成図である。 ２方向光偏向器の一例を示す図である。 一実施形態に係る画像処理装置の全体構成図である。 一実施形態に係る画像投影装置の全体構成図である。 別の実施形態に係る画像投影装置の全体構成図である。 描画のラスタースキャンを説明する図である。 正弦波駆動における振幅角特性を示す図である。 理想的な振幅角特性を示す図である。 図１２に対する実際の振幅角特性を示す図である。 図１３における描画有効時間と戻り時間の関係を示した図である。 本発明で対象とする光偏向器の一例を示す図である。 図１５の光偏向器の蛇行状梁部の駆動動作を説明する図である。 蛇行状梁部上の圧電部材と印加電圧信号の関係を説明する図である。 従来の印加電圧信号の一例を示す図である。 図１８の印加電圧信号を適用した場合の光偏向器の振幅角特性を示す図である。 ノッチフィルタを用いた場合の光偏向器の振幅角特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下では、光偏向器及びその駆動手段等を含めて光走査装置と称すことにする。

図１に、本実施形態に係る光走査装置の全体構成図を示す。本光走査装置は、レーザ光源（ＬＤ）１００、該レーザ光源１００から出射されるレーザ光の光ビームを偏向・走査する光偏向器（光偏向素子）１０１、レーザ光源１００を駆動するためのレーザ光源駆動部１０２、光偏向器１０１を駆動するための光偏向器駆動部１０３、光偏向器１０１の駆動周波数、その他の駆動条件を記憶する記憶部１０４、及び、レーザ光源駆動部１０２や光偏向器駆動部１０３等の動作を制御する制御部１０５を有している。

光偏向器１０１は、図１５と同様の構成であり、反射面を有する可動部１０、該可動部１０を回転可能に支持する一対の蛇行状梁部１１ａ，１１ｂ、該蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを支持する枠部材１２、及び、該蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部ごとに独立に設けられた複数の圧電部材（圧電体層）１３を有している。

ここで、光偏向器１０１は、光偏向器駆動部１０３によって、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材１３の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下がり時間が入れ替わった異なる三角波（鋸歯状波）の電圧信号が印加されて、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂが駆動され、可動部１０が回転駆動する。以下、これについて具体的に説明する。

図１７に示したように、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部（回転軸Ｘ−Ｘに垂直な方向の各梁部）にそれぞれ設けられた複数の圧電部材１３を一つ置きにＡ，Ｂとする。ここで、Ａの圧電部材には、図２の波形ａに示す電圧の信号（以下、電圧信号ａ）を印加し、Ｂの圧電部材には、図２の波形ｂに示す電圧の信号（以下、電圧信号ｂ）を印加するようにする。図３は、この場合の可動部１０の振幅角と時間の関係を示したものである。

先の図１８のように、１周期内の半分が０Ｖで、残りの半分でゆっくり立上がり高速で戻る電圧信号ｃと、高速で立上がり、ゆっくり戻り、残り半分の周期が０Ｖとなる電圧信号ｄとに比べ、図２のように、１周期間の立上がり時間と立下がり時間が互いに入れ替った三角波（鋸歯状波）の２つの電圧信号ａ，ｂを、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部の圧電部材１３の一つ置きに印加して、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動したほうが、可動部１０の回転振幅（振幅角）の線型性が高くなる（図３参照）。

なお、光偏向器によっては、図２のような立上がり時間と立下がり時間の入れ替わっただけの同位相の電圧信号ａ，ｂでは、十分な線形性が得られないことがある。この場合には、電圧信号ａと電圧信号ｂの位相を相対的に変化させる。圧電部材１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号ｂの位相をずらし、そのずらし量を調整することで、可動部１０の回転振幅の線形性が改善することが実験的に確かめられた。これは、Ａの圧電部材の駆動によって励起される周波数成分の振動と、Ｂの圧電部材の駆動によって励起される周波数成分の振動とが、位相をずらすことで、それぞれの不要振動が打ち消し合うことによると考えられる。圧電部材１３のＡ，Ｂそれぞれで発生する不要な振動を打ち消し合う条件となるように、該圧電部材１３のＡ，Ｂに印加する電圧信号ａ，ｂの位相ずれ量を調整できれば、可動部１０の回転振幅の線形性をさらに改善できる。

具体的には、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、圧電部材１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号ｂの位相を相対的にずらしながら蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動して、可動部１０の回転振幅の線形性の変化を調べ、線形性が最も改善する位相のずれ量を見つける。この位相ずれ量を記憶部１０４に記憶しておく。そして、光偏向器１００の駆動時、制御部１０５が記憶部１０４から当該位相ずれ量を読み出して光偏向器駆動部１０３に設定する。光偏向器駆動部１０３は、設定された位相ずれ量だけ、圧電部材１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号ｂの位相を相対的にずらして（例えば、図４（ａ）のｍ、図４（ｂ）のｎなど）、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動する。

なお又、光偏向器によっては、圧電部材１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号ｂの位相を相対的にずらすだけでは、十分な線形性が得られないことがある。この場合には、駆動周波数（電圧信号ａ，ｂの周波数）を変えるようにする。可動部１０の回転振幅に共振周波数成分の振動が乗り、線形性が損なわれている場合に、駆動周波数を変えることによって、可動部１０の回転振幅の線形性が改善することが実験的に確かめられた。これは、駆動周波数によっては、Ａの圧電部材とＢの圧電部材の振幅駆動で、励起される共振周波数成分の振動が打ち消し合うようになる条件があるためだと考えられる。そこで駆動周波数を変えて線形性の変化を調べ、線形性が最も良くなる駆動周波数で駆動するようにする。

具体的には、圧電部材の１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号ｂの周波数を変えながら蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動して、可動部１０の回転振幅の線形性の変化を調べ、線形性が最も良くなる周波数を見つけ、記憶部１０４に記憶しておく。そして、光偏向器１００の駆動時、制御部１０５が記憶部１０４から該当周波数（駆動周波数）を読み出して光偏向器駆動部１０３に設定する。光偏向器駆動部１０３は、圧電部材１３のＡに印加する電圧信号ａとＢに印加する電圧信号の周波数を設定された周波数として、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動する。同時に、制御部１０５では、駆動周波数に合わせて、レーザ光源駆動部１０２におけるレーザ光源１００の発光タイミングを設定する。これにより、レーザ光源駆動部１０２では、駆動周波数が変わっても、それに合わせてレーザ光源１００を駆動することができる。

なお、駆動周波数の調整・設定は、上記の位相の調整・設定と組み合わせて実施することでもよい。これにより、可動部１０の回転振幅の線形性をさらに改善することができる。

ただし、駆動周波数を設定する際には、光偏向器の構造部の共振周波数の略整数分の１でない周波数を使用するのが望ましい。例えば、共振周波数が３６０Ｈｚの場合、駆動周波数（電圧信号ａ，ｂの周波数）としては、１８０Ｈｚ周辺、１２０Ｈｚ周辺、９０Ｈｚ周辺、６０Ｈｚ周辺等の周波数は避けるのが望ましい。実験したところ、共振周波数の整数分の１又はその近傍の値を駆動周波数とした場合、周波数および／または相対的位相がわずかに変わっても、共振周波数の整数分の１からはなれた周波数で駆動した場合に比べ、可動部１０の回転振幅の直線性が大きく損なわれる結果となった。

光偏向器の製造のばらつきや、使用環境などによって、共振周波数自体が一定ではないので、共振周波数が変動して、駆動周波数が共振周波数の整数分の１の値にならないように、余裕を持って駆動周波数を設定する必要がある。

図５に、別の実施形態に係る光走査装置の全体構成図を示す。本光走査装置は、レーザ光源（ＬＤ）１００、該レーザ光源１００から出射されるレーザ光の光ビームを偏向・走査する光偏向器（光偏向素子）１０１、レーザ光源１００を駆動するためのレーザ光源駆動部１０２、光偏向器１０１を駆動するための光偏向器駆動部１０３、駆動周波数、その他の駆動条件を記憶する記憶部１０４、レーザ光源駆動部１０２や光偏向器駆動部１０３等の動作を制御する制御部１０５、及び、光偏向器１０１の周囲温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１０６を有している。

光偏向器１０１は、図１と同じく図１６と同様の構成であり、反射面を有する可動部１０、該可動部１０を回転可能に支持する一対の蛇行状梁部１１ａ，１１ｂ、該蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを支持する枠部材１２、及び、該蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部ごとに独立に設けられた複数の圧電部材１３を有している。なお、温度センサ１０６は、該光偏向器１０１と一体に形成するようにする。

図１と同様に、光偏向器１０１は、光偏向器駆動部１０３によって、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材１３の一つ置きに（図１７の圧電部材１３のＡ，Ｂ毎に）、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下がり時間が入れ替わった異なる三角波の電圧信号（図２のａ，ｂ）が印加されて、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂが駆動され、可動部１０が回転駆動する。

本実施形態の特徴は、光偏向器１０１の周囲温度の変化によって、２つの電圧信号ａ，ｂの相対的位相や周波数（駆動周波数）、電圧値等を変えることにある。光偏向器１０１の主要構成である可動部１０や蛇行状梁部１１ａ，１１ｂは、使用環境等の温度変化によって、弾性係数が変わったり、膨張・縮小によって形状が変化したりする。その結果、共振周波数が変化するなどして、可動部１０の回転振幅の線形性が損なわれてしまう。弾性係数が変化することで、振幅感度（単位電圧当たりで増減する振幅角度）も変わってしまう。

そこで、本実施形態では、光偏向器１０１の周辺の温度を検出する温度センサ１０６を設けて、光偏向器１０１の周囲温度に応じて駆動条件を変えるようにする。具体的には、温度毎に、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂの蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材１３の一つ置きに印加する電圧信号ａ，ｂの相対的位相、周波数、電圧値を変化させて、蛇行状梁部１１ａ，１１ｂを駆動し、可動部１０の回転振幅の線形性、振幅感度が最も改善する位相ずれ量、周波数、印加電圧を見つける。そして、温度毎に、この見つけた位相ずれ量、周波数、印加電圧の最適値を記憶部１０４に記憶しておく。光偏向器１０１の実際の駆動時、制御部１０５が、温度センサ１０６で検出された光偏向器１０１の周囲温度に応じて、記憶部１０４から、電圧信号ａ，ｂの位相ずれ量、周波数（駆動周波数）、印加電圧の最適値を読み出して光偏向器駆動部１０３に設定する。同時に、制御部１０５は、該駆動周波数に合わせて、レーザ光源駆動部１０２におけるレーザ光源１００の発光タイミングを設定する。

このように、本実施形態によれば、光偏向器１０１の周囲温度の変化に応じて、２つの電圧信号ａ，ｂの位相ずれ量、駆動周波数、印加電圧等を最適値に調整することができるので、可動部の回転振幅の線形性および振幅感度が向上する。

これまでは、図１５に示したように、一方向に反射面の傾きを発生させる光偏向器を対象にしてきた。これに対し、本実施形態は、複数方向に反射面の傾きを発生させる光偏向器において、少なくとも一方向の軸周りの回動部に実施例１や実施例２で説明した駆動手段を入れ子状に配置して、反射面の回転振幅の直線性を改善するものである。ここでは、２方向に反射面の傾きを発生させる２方向光偏向器を例に説明する。

図６に、２方向光偏向器の構成例を示す。図６において、２０は反射面を有する可動部であり、該可動部２０は一対のトーションバー２１ａ，２１ｂで支持されている。トーションバー２１ａ，２１ｂの端部は、それぞれ圧電カンチレバー２２ａ〜２２ｄの一端に支持され、圧電カンチレバー２２ａ〜２２ｄの他端はそれぞれ可動枠２３に支持さている。可動枠２３は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された一対の梁部（蛇行状梁部）２４ａ，２４ｂで支持され、該蛇行状梁部２４ａ，２４ｂは枠部材２５に支持されている。蛇行状梁部２４ａ，２４ｂには、蛇行した各梁部毎に独立の複数の圧電部材２６が設けられている。

図６の構成で、圧電カンチレバー２２ａ〜２２ｄを駆動することで、可動部２０を支持するトーションレバー２１ａ，２１ｂに回転が与えられて、可動部２０が、Ｙ軸周りに回転振幅する。一方、蛇行状梁部２４ａ，２４ｂを駆動することで、可動枠２３がＸ軸周りに回転し、これに応じて可動部２０もＸ軸周りに回転振幅する。具体的には、蛇行状梁部２４ａ，２４ｂの蛇行した各梁部毎にそれぞれ独立に設けられた複数の圧電部材２６の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下り時間が入れ替わった異なる三角波の電圧信号（図２のａ，ｂ）を印加して、該蛇行状梁部２４ａ，２４ｂを駆動する。これにより、可動部２０のＸ軸周りの回転振幅の直線性が向上する。この場合も、必要に応じて、２つの電圧信号ａ，ｂの位相、周波数等を変化させてもよい。

本実施形態は、実施例１や実施例２で説明した１軸方向に光を偏向・走査する光偏向器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。

図７に本実施形態の画像形成装置の一例の全体構成図を示す。図７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。

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。

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。

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や実施例２で説明した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。

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。また、走査の直線性能がよく、画質の劣化が防止できる。

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２３では省略されている。

本実施形態は、実施例２で説明した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。

図８に、本実施形態の画像投影装置の一例の全体構成図を示す。図８において、２００１−Ｒは赤色（Ｒ）のレーザ光を出射するレーザ光源、２００１−Ｇは緑色（Ｇ）のレーザ光を出射するレーザ光源、２００１−Ｂは青色（Ｂ）のレーザ光を出射するレーザ光源である。これらレーザ光源２００１−Ｒ，２００１−Ｇ，２００１−Ｂから出射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光はクロスダイクロイックプリズム２００２によって合成され、光偏向器２００３の反射面に入射される。光偏向器２００３は反射面に入力した合成レーザ光を２軸方向（主走査／副走査方向）に偏向・走査して投射面（スクリーン）２００４に投影する。

ここで、光偏向器２００３は、図６に示したような構成である。例えば、Ｙ軸周り（主走査方向）は、高剛性のバネ系である圧電カンチレバー２２ａ〜２２ｄを共振周波数で駆動して、共振特性を利用して可動部２０を高速に回転振幅させる。一方、Ｘ軸周り（副走査方向）は、低い剛性のバネ系の蛇行状梁部２４ａ，２４ｂを共振周波数より低い周波数で駆動して、可動部２０を低速に回転振幅させる。すなわち、Ｘ軸周り駆動とＹ軸駆動の周波数の差が十分に大きくなるようにする。これにより、Ｘ軸周りとＹ軸回りで大きな速度差が得られるようになる。したがって、光偏向器２００３により２次元的に光ビームを走査し、投射面（スクリーン）２００４上に２次元的に画像を投影することができる。しかも、蛇行状梁部２４ａ，２４ｂの蛇行した各梁部ごとに独立に設けられた圧電体層２６の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下がり時間が入れ替わった異なる三角波の電圧を印加して、該蛇行状梁部２４ａ，２４ｂを駆動することで、Ｘ軸周りの回転振幅の線形性能、すなわち、副走査方向の走査の線形性能がよくなり、画質の劣化が防止できる。

図９は、本実施形態の画像投影装置の別の構成図を示した図である。これは、レーザ光源２００１−Ｒ，２００１−Ｇ，２００１−Ｂから出射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光を１つの光路に合成しないで光偏向器２００３に入射させ、該光偏向器２００３でそれぞれ２次元的に走査して、投射面（スクリーン）２００４に投影するものである。光偏向器２００３の動作は、図８の場合と基本的に同様である。

なお、図８及び図９では、カラー画像を投影する構成例を示したが、レーザ光源を一つとすることで、白黒の画像を投影する場合にも適応可能である。

１０ 可動部
１１ａ，１１ｂ 蛇行状梁部
１２ 枠部材
１３ 圧電部材
２０ 可動部
２１ａ，２１ｂ トーションバー
２２ａ〜２２ｄ 圧電カンチレバー
２３ 可動枠
２４ａ，２４ｂ 蛇行状梁部
２５ 枠部材
２６ 圧電部材
１０１ 光偏向器
ａ，ｂ 電圧信号

特開２００８−３５６００号公報 特開２００９−２２３１６５号公報 特開２００９−２６５３６２号公報

Claims (8)

1. 反射面を有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された蛇行状梁部と、前記蛇行状梁部を支持する枠部材と、前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材とを有し、
   前記圧電部材に電圧を印加して前記蛇行状梁部を駆動することにより、前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部の屈曲変形が累積して前記可動部が回転振幅する光偏向器において、
   前記蛇行状梁部の蛇行した各梁部にそれぞれ設けられた複数の圧電部材の一つ置きに、それぞれ同じ周波数で立上がり時間と立下がり時間が入れ替わった異なる三角波の電圧信号が印加されて、前記蛇行状梁部が駆動されることを特徴とする光偏向器。
2. 前記可動部の回転振幅の線形性に応じて、前記電圧信号の位相を相対的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
3. 前記可動部の回転振幅の線形性に応じて、前記電圧信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
4. 前記電圧信号の周波数は、光偏向器の構造部の共振周波数の整数分の１又はその近くの値にならないようにすることを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。
5. 光偏向器周辺の温度を検出する温度センサを有し、前記温度センサにより検出された温度に応じて、前記電圧信号の周波数、位相、電圧値の少なくとも一つを変化させることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
6. 複数方向に反射面の傾きを発生させる光偏向器であって、
   少なくとも一方向の軸周りの回動部に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光偏向器の駆動手段を入れ子状に配置して、反射面を回転振幅させることを特徴とする光偏向器。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光偏向器を有し、該光偏向器により光ビームを偏向・走査して、感光体上に像を結像させることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６に記載の光偏向器を有し、該光偏向器により光ビームを偏向・走査して、投影面に画像を投影することを特徴とする画像投影装置。

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