JP2004191953A - Optical scanning device and image forming device - Google Patents

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JP2004191953A
JP2004191953A JP2003392543A JP2003392543A JP2004191953A JP 2004191953 A JP2004191953 A JP 2004191953A JP 2003392543 A JP2003392543 A JP 2003392543A JP 2003392543 A JP2003392543 A JP 2003392543A JP 2004191953 A JP2004191953 A JP 2004191953A
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Nobuaki Asai
Yoshiharu Yamada
祥治 山田
伸明 浅井
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Brother Ind Ltd
ブラザー工業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a geometric characteristic of the elastically deforming part of a vibrating body in an optical scanning device 1 which scans with light by varying the reflection direction of light which is made incident to a reflection mirror part by vibrating at least a part of the vibrating body 5 having the reflection mirror part 8. <P>SOLUTION: The vibrating body 5 includes (a) first spring parts 8 and 9 which are connected to the reflection mirror part 8 and on which spring parts a torsional vibration is generated, (b) a plurality of second spring parts 12, 13, 15 and 16 which are connected to the first spring parts and branchedly connected to a fixed frame part 7 of the vibrating body at a branching distance broader than the width of the first spring part and on which spring parts a bending vibration and a torsional vibration are generated, and (c) vibrating sources a, b, c, and d which vibrate the respective second spring parts, and the second geometrical moment of inertia of an elastically deforming part, composed of the respective second spring parts and driving sources which correspond to each other, of the vibrating body, is smaller than the geometrical moment of inertia of the first spring parts. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置に関するものであり、特に、振動体のうちの弾性変形部の幾何学的特徴を改良する技術に関するものである。 The present invention, by vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, by changing the reflection direction of light incident on the reflection mirror portion relates an optical scanning device for scanning the light, in particular, vibration to a technique for improving the geometrical characteristics of the elastic deformation portion of the body.

従来より、レーザプリンタ、レーザ光を走査して映像を投影する投影装置等、画像形成装置に光走査装置が使用されている。 Conventionally, a projection apparatus that projects an image by scanning a laser printer, a laser beam, the optical scanning device is used in an image forming apparatus. この光走査装置の型式としては、一般に、ポリゴンミラーに代表される一方向回転型と、ガルバノミラーに代表される揺動型とが存在する。 The type of the optical scanning apparatus, generally, a one-way rotation type represented by the polygon mirror, and a swing type represented by a galvano mirror exists. 揺動型の光走査装置は、一方向回転型の光走査装置に比べ、小型化、軽量化および低コスト化が容易であるといわれている。 Oscillation-type optical scanning device as compared with the one-way rotation type optical scanning device, miniaturization, weight reduction and cost reduction is said to be easy.

揺動型の光走査装置の一従来例は、反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置である。 An example of a conventional swing type optical scanning device, by vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, by changing the reflection direction of light incident on the reflective mirror optical scanning for scanning the light it is a device.

この従来例においては、振動体が、反射ミラー部と、固定枠部と、それら反射ミラー部と固定枠部とに連結された弾性変形部とを含むように構成される。 In this conventional example, the vibrating body, and a reflective mirror, and a fixed frame portion configured to include and their reflection mirror portion and the elastic deformation portion connected to the fixed frame portion. この従来例は、さらに、その弾性変形部にねじり振動を発生させる駆動源を含むように構成される。 The prior art is further configured to include a driving source for generating torsional vibration on the elastic deformation portion.

従来から、共振現象を利用してガルバノミラーを振動させて光を走査するガルバノスキャナが知られている。 Conventionally, a galvano scanner by vibrating the galvanometer mirror by utilizing a resonance phenomenon scanning light is known. この従来のガルバノスキャナにおいては、共振を発生させるための駆動方法として、静電、電磁力、熱、圧電等を利用したものがある。 In this conventional optical scanner, as a driving method for generating a resonant, electrostatic, electromagnetic force, heat, there is one using a piezoelectric or the like. 特許文献1には、圧電素子の縦振動を利用した光走査装置の駆動方法が従来例として記載されている。 Patent Document 1, a driving method for an optical scanning device using the longitudinal vibration of the piezoelectric element is described as a conventional example.

この従来例においては、弾性の支持枠と弾性変形部と反射ミラー部とが同一平面上において、互いに連成しかつ一体に形成されている。 In this conventional example, the support frame and the elastic deformation of the elastic reflection mirror portion on the same plane, are formed on the continuous form and integral with each other. その支持枠の両面のうちの一方に圧電素子が2個、反射ミラーの位置に関して互いに対称である相対位置関係を有するように装着されている。 Two piezoelectric elements on one of both sides of the support frame is mounted so as to have a relative positional relationship is symmetrical with respect to the position of the reflecting mirror. それら2個の圧電素子は互いに逆相で振動させられ、その振動は支持枠を介して弾性変形部に伝達される。 These two piezoelectric elements is caused to vibrate in opposite phase to each other, the vibration is transmitted to the elastic deformation portion through the support frame. それにより、弾性変形部にねじり振動が発生させられ、そのねじり振動によって反射ミラー部が揺動軸線まわりに揺動させられる。 Thus, torsional vibrations in the elastic deformation portion is caused to occur, the reflection mirror portion by the torsional vibration is oscillated around the oscillating axis.

特許文献2には、光走査装置の別の従来例が記載されている。 Patent Document 2, another conventional example of an optical scanning device is described. この従来例においては、反射ミラーの揺動軸線がその反射ミラーの重心位置からオフセットした位置に設定され、さらに、1個の圧電素子による並進振動が支持部を介して反射ミラーに伝達される。 In this conventional example, the swing axis of the reflection mirror is set at a position offset from the center of gravity position of the reflection mirror, further translational vibration due to one of the piezoelectric element is transmitted to the reflection mirror via the supporting portion. これにより、反射ミラーにねじり振動が誘起される。 Thus, vibration is induced twist to the reflection mirror.

特許文献3には、加振部と、反射ミラーが装着されたスキャン部と、はり状の弾性変形部とを含むように構成された光走査装置が従来例として記載されている。 Patent Document 3, a vibration unit, a scanning unit which the reflecting mirror is mounted, configured optical scanning device so as to include a beam-shaped elastically deformable portion is described as a conventional example. この従来例においては、弾性変形部のうちの固定端は加振部に、自由端はスキャン部にそれぞれ固定されている。 In this conventional example, the fixed end vibration portion of the elastic deformation portion, which free end is respectively fixed to the scan unit. 加振部には圧電素子が装着されており、その圧電素子により、弾性変形部の弾性振動モードに対応する種類の振動が加振部に付与される。 The vibration unit is a piezoelectric element is mounted, by its piezoelectric element, the type of vibration corresponding to elastic modes of oscillation of the elastic deformation portion is provided to the vibrating portion. その振動により、反射ミラーが振動させられてその反射ミラーからの反射光が走査される。 By the vibration, the reflection mirror is scanned the reflected light from the reflecting mirror is vibrated.

特許文献4には光走査装置のさらに別の従来例が記載されている。 Yet another example of a conventional optical scanning device is described in Patent Document 4. この従来例においては、ミラー部が第1スプリング部を介して第1フレーム部に連結されている。 In this conventional example, the mirror unit is connected to the first frame portion via a first spring portion. その第1フレーム部は、第2スプリング部を介して第2フレーム部に連結されている。 The first frame portion thereof is connected to the second frame part via a second spring portion. 第2フレーム部には連結部が一体的に形成され、その連結部と第3フレーム部とに複数個の圧電バイモルフが、それぞれの両端部において連結されている。 The second frame portion connecting portion is integrally formed, a plurality of piezoelectric bimorph in its connecting portion and the third frame portion is connected at each of both ends.
特開2001−272626号公報 JP 2001-272626 JP 特許第3129219号公報 Patent No. 3129219 Publication 特許第2981576号公報 Patent No. 2981576 Publication 特開平10−253912号公報 JP 10-253912 discloses

この従来例においては、連結部に関して互いに対称である一対の圧電バイモルフは、互いに逆位相で曲げ振動させられる。 In this prior art example, the pair of the piezoelectric bimorph is symmetric with respect to connecting portion is vibrated bent in opposite phases to each other. その曲げ振動は、上記連結部により、第2フレーム部のねじり振動に変換される。 Its flexural vibrations, by the connecting portion, is converted to torsional vibration of the second frame portion. そのねじり振動により、最終的には、ミラー部が揺動させられる。 By its torsional vibrations, ultimately, the mirror unit is swung.

この種の光走査装置においては、反射ミラー部の振動周波数が、その反射ミラー部からの反射光の走査周波数を意味し、反射ミラー部の揺動角が反射光の走査角を意味する。 In this type of optical scanning apparatus, the oscillation frequency of the reflection mirror portion, means scanning frequency of the reflected light from the reflective mirror, the swing angle of the reflective mirror means scanning angle of the reflected light. この種の光走査装置においては、走査角の増加と走査周波数の増加とが背反する関係にあるが、走査角を確保しつつ、走査周波数をできる限り増加させることが強く要望される場合がある。 In this type of optical scanning apparatus, there is the relationship between the increase in the scanning angle and the increase in the scanning frequency is contradictory, while ensuring the scanning angle, it may be strongly desired to increase as much as possible the scanning frequency .

一方、この種の光走査装置においては、弾性変形部の幾何学的特徴(例えば、寸法、配向、周辺要素との相対位置関係等)を変化させると、弾性変形部の振動特性(例えば、振動し易さ、耐久性等)も変化する。 On the other hand, in this type of optical scanning devices, the geometrical characteristics of the elastic deformation portion (e.g., size, orientation, relative positional relationship between the peripheral element) is varied and vibration characteristics of the elastically deformable portion (e.g., vibration ease, durability, etc.) is also changed.

以上説明した事情を背景として、本発明は、反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置において、振動体のうちの弾性変形部の幾何学的特徴を改良することを課題としてなされたものである。 Background circumstances described above, the present invention is by vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, by changing the reflection direction of light incident on the reflective mirror optical scanning device for scanning an optical in has been made as an issue of improving the geometrical characteristics of the elastic deformation portion of the vibrator.

本発明によって下記の各態様が得られる。 Each aspect described below can be obtained by the present invention. 各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。 Each embodiment is divided into sections, numbered in sections described in the form of reference numbers of the other terms as necessary. これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。 This is to facilitate the understanding of some and its combination of technical features disclosed in this description, technical features and their combinations present invention may be employed is limited to the following embodiments It should not be construed as. すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。 That is, should be construed as does not prevent the adoption by appropriately extracting technical features have not been described that is described herein as a technical feature of the present invention to the following embodiments.

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。 Furthermore, it not always is described in a format to quote the number of other terms sections that impede be independently separated from the technical features according to the technical features described in other terms in each term does not mean meaning, it is to be interpreted as it is possible to independently appropriately according to the technical features described in their nature to each term.

(1) 反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であって、 (1) by vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, an optical scanning device by changing the direction of reflection of light to scan the light incident on the reflection mirror portion,
前記振動体は、 The vibrating body,
前記反射ミラー部に連結され、ねじり振動が発生させられる第1のばね部と、 Coupled to said reflective mirror, a first spring portion torsional vibration is generated,
その第1のばね部に連結され、かつ、前記振動体の固定枠部に前記第1のばね部の幅より広い分岐間隔で分岐して連結され、かつ、曲げ振動とねじり振動とが発生させられる複数の第2のばね部と、 It is connected to the first spring portion thereof, and said first linked branches with a wide branch spacing than the width of the spring portion, and causes bending vibration and torsional vibration is occurred in the fixed frame portion of the vibrating member a plurality of second spring portion that is,
それら複数の第2のばねをそれぞれ振動させる複数の駆動源と を含み、 The plurality of the second spring and a plurality of drive sources for vibrating respectively,
前記振動体のうち、互いに対応する各第2のばね部と各駆動源とで構成される弾性変形部における断面2次モーメントが前記第1のばね部の断面2次モーメントより小さい光走査装置。 Wherein one of the vibrator, each corresponding second spring portion and the driving source and the second moment of smaller optical scanner of the second moment is the first spring portion in the formed elastic deformation portion to each other.

この装置においては、振動体が、反射ミラー部と固定枠部とが第1のばね部のみによって互いに連結されるのではなく、第1のばね部とそれから分岐して延びる複数の第2のばね部とによって互いに連結される。 In this device, vibrator, instead of the reflection mirror portion and the fixed frame part is connected to each other by only the first spring portion, a plurality of second spring extending branches therefrom a first spring portion They are connected to each other by the parts.

さらに、この装置においては、それら複数の第2のばね部が、第1のばね部の幅より広い間隔で第1のばね部から分岐する状態でその第1のばね部に連結される。 Further, in this apparatus, the second spring portion of the plurality is connected to the first spring portion in a state that branches from the first spring portion at wider intervals than the width of the first spring portion. これにより、振動体のうちの弾性変形部に相当する複数の第2のばね部の幾何学的特徴が、同じ振動体のうちの他の部分に該当する第1のばね部との関係において適正化される。 Thus, proper in relation to the first spring portion geometric characteristics of the plurality of second spring portion corresponding to the elastic deformation portion of the vibrating body, corresponding to the other portions of the same vibration member It is of.

さらにまた、この装置においては、それら複数の第2のばね部に、ねじり振動のみならず曲げ振動も発生させられる。 Furthermore, in this apparatus, the second spring portion of the plurality, not torsional vibration only bending vibration is generated. すなわち、それら複数の第2のばね部は、形状変化に関する自由度が高い状態で弾性変形させられるのである。 That is, the second spring portion of the plurality is the degree of freedom in shape change can be elastically deformed in a state of high.

したがって、この装置によれば、反射ミラー部と固定枠部との連結が第1のばね部のみによって行われる場合に比較し、反射ミラー部を振動させるために必要な負荷を第1のばね部と複数の第2のばね部とに分散させることが容易となる。 Therefore, according to this apparatus, compared with the case where the connection between the fixed frame portion and the reflection mirror portion is performed only by the first spring portion, loaded with the first spring portion necessary for vibrating the reflective mirror and it becomes easy to disperse into a plurality of second spring portion.

その結果、この装置によれば、反射ミラー部を振動させるために第1のばね部が受けなければならない負荷を軽減することが容易となる。 As a result, according to this apparatus, it is easy to reduce the load must first spring portion is received in order to vibrate the reflective mirror. 例えば、第1のばね部のねじりを減少させたり、第1のばね部の、他の部分との連結部における応力集中を緩和することが容易となる。 For example, to reduce the torsion of the first spring portion, of the first spring portion, it is easier to relax the stress concentration at the connecting portion of the other portions.

さらに、この装置によれば、反射ミラー部を振動させるために各第2のばね部が受けなければならない負荷を軽減することが容易となる。 Furthermore, according to this apparatus, it is easy to reduce the load which must be received by the respective second spring portion for vibrating the reflective mirror. 例えば、各第2のばね部のねじりを減少させたり、各第2のばね部の、第1のばね部との連結部および固定枠部との連結部における応力集中を緩和することが容易となる。 For example, to reduce the torsion of the second spring portion, of the second spring portion, and easy to relieve stress concentration at the connecting portion between the connecting portion and a fixed frame portion of the first spring portion Become.

よって、この装置によれば、反射ミラー部と固定枠部との連結が第1のばね部のみによって行われる場合に比較し、反射ミラー部の振動の程度の割に小さな負荷に第1のばね部および複数の第2のばね部がそれぞれ耐えれば足りる。 Therefore, according to this apparatus, compared with the case where the connection between the fixed frame portion and the reflection mirror portion is performed only by the first spring portion, the first spring to a small load on the split of the degree of oscillation of the reflecting mirror portion the second spring portion parts and a plurality is sufficient if Taere respectively.

その結果、この装置によれば、反射光の走査角の増加と走査周波数の増加との両立の如き、反射ミラー部の振動に対する高度な要望を、振動体の高い耐久性のもとに実現することが容易となる。 As a result, according to this device, such as a balance between an increase of increasing the scanning frequency of the scanning angle of the reflected light, a high degree of need for vibration of the reflection mirror portion, to achieve the original high vibrator durable it becomes easy.

さらに、この装置においては、振動体のうち、互いに対応する各第2のばね部と各駆動源とで構成される弾性変形部と、第1のばね部とが断面2次モーメントに関して互いに異ならせられている。 Further, in this apparatus, out of the vibrating body, made different from each other with respect to the corresponding elastic deformation portion composed of the respective second spring portion and the driving source, a first spring portion moment of inertia mutually It is. 具体的には、その弾性変形部の断面2次モーメントが、第1のばね部の断面2次モーメントより小さいものとされている。 Specifically, the second moment of the elastic deformation portion is to be smaller than the second moment of the first spring portion.

一般に、ある部材の断面2次モーメントが小さいほど、その部材の曲げ剛性もねじり剛性も低下する傾向があるため、その部材への同じ入力に応答するその部材の弾性変形量が増加する傾向がある。 In general, the more sectional secondary moment of a member is small, because they tend to decrease also the torsional rigidity even bending stiffness of the member tends to elastic deformation of the member in response to the same input to the member increases .

したがって、この光走査装置によれば、弾性変形部の断面2次モーメントが第1のばね部の断面2次モーメント以上である場合に比較し、弾性変形部が弾性変形し易くなり、よって、反射ミラー部の走査角を増加させることが容易となる。 Therefore, according to the optical scanning apparatus, as compared with the case where the moment of inertia of the elastic deformation portion is a first spring portion of the second moment more, easily elastically deformable portion is elastically deformed, thus reflecting it becomes easy to increase the scanning angle of the mirror portion. これにより、振動体のうちの弾性変形部に相当する複数の第2のばね部の幾何学的特徴が、同じ振動体のうちの他の部分に該当する第1のばね部との関係において適正化される。 Thus, proper in relation to the first spring portion geometric characteristics of the plurality of second spring portion corresponding to the elastic deformation portion of the vibrating body, corresponding to the other portions of the same vibration member It is of. この光走査装置によれば、例えば、消費電力の割に大きな走査角を実現することが容易となる。 According to this optical scanning device, for example, it becomes easy to realize a large scanning angle in spite of the power consumption.

本項および下記の各項における「分岐間隔」は、例えば、図14において「L2」で示すように、複数の第2のばね部の外縁同士の間隔を意味するように解釈することが可能である。 "Branched interval" in this section and sections following, for example, as indicated by "L2" in FIG. 14, can be interpreted to mean the distance of the outer edge between the plurality of the second spring portion is there. さらに、図示しないが、複数の第2のばね部をそれぞれ長手方向に貫通する複数の中心線間の間隔を意味するように解釈することも可能である。 Furthermore, although not shown, it can be interpreted to mean the distance between the plurality of center lines passing through the second spring portion a plurality of each longitudinal direction. さらに、図示しないが、複数の第2のばね部の内縁同士の間隔を意味するように解釈することが可能である。 Furthermore, although not shown, it is possible to interpret to mean the distance inner ends of the plurality of the second spring portion.

(2) 反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であって、 (2) by vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, an optical scanning device by changing the direction of reflection of light to scan the light incident on the reflection mirror portion,
前記振動体は、 The vibrating body,
前記反射ミラー部に連結され、ねじり振動が発生させられる第1のばね部と、 Coupled to said reflective mirror, a first spring portion torsional vibration is generated,
その第1のばね部に連結され、かつ、前記振動体の固定枠部に前記第1のばね部の幅より広い分岐間隔で分岐して連結され、かつ、曲げ振動とねじり振動とが発生させられる複数の第2のばね部と を含み、 It is connected to the first spring portion thereof, and said first linked branches with a wide branch spacing than the width of the spring portion, and causes bending vibration and torsional vibration is occurred in the fixed frame portion of the vibrating member includes a plurality of a second spring portion that is,
前記各第2のばね部は、前記第1のばね部と同じ弾性係数を有する一方、その第1のばね部より弾性変形し易い断面形状を有し、 Wherein each of the second spring portion, while having the same modulus of elasticity as the first spring portion has a likely cross-sectional shape elastically deformed than the first spring portion,
当該光走査装置は、さらに、前記複数の第2のばねを振動させる駆動源を含む光走査装置。 The optical scanning apparatus further optical scanning device including a driving source for vibrating the plurality of second spring.

この装置においては、各第2のばね部が、第1のばね部と同じ弾性係数を有する一方、その第1のばね部より弾性変形し易い断面形状を有するものとされている。 In this apparatus, the second spring portion, while having the same modulus of elasticity as the first spring portion, and is to have a likely cross-sectional shape elastically deformed than the first spring portion. したがって、この装置においては、各第2のばね部が、第1のばね部より弾性変形し易い機械的性質を有するものとなっている。 Accordingly, in this apparatus, the second spring portion, which is to have an easy mechanical properties elastically deformed than the first spring portion.

よって、この装置によれば、前記(1)項に係る装置と基本的に共通する原理に従い、第2のばね部が第1のばね部より弾性変形し易くない機械的性質を有する場合に比較し、第2のばね部が弾性変形し易くなり、よって、反射ミラー部の走査角を増加させることが容易となる。 Therefore, according to this device, in accordance with principles common to the (1) according to claim system and basically, compared to the case where the second spring portion has the mechanical properties not easily elastically deformed than the first spring portion and, the second spring portion is easily elastically deformed, thus, it is easy to increase the scan angle of the reflective mirror. この光走査装置によれば、例えば、消費電力の割に大きな走査角を実現することが容易となる。 According to this optical scanning device, for example, it becomes easy to realize a large scanning angle in spite of the power consumption.

(3) 前記分岐間隔は、前記反射ミラー部の幅を超えない(1)または(2)項に記載の光走査装置。 (3) the branch interval does not exceed the width of the reflection mirror portion (1) or (2) The optical scanning device according to claim.

特開平10−104543号公報には、共振現象を利用して反射ミラー部を振動させる共振型の光走査装置の従来例が記載されている。 JP-A-10-104543, a conventional example of a resonance type optical scanning device for vibrating the reflective mirror using a resonance phenomenon is described. この従来例は、可動部と固定部とそれらを互いに連結するはり部とを含むように構成された振動体を備えている。 This conventional example is provided with a configured vibrator so as to include a beam portion for connecting them and fixing portion and the movable portion to each other. 可動部にはミラー面が形成されている。 Mirror surface is formed on the movable portion. 一方、固定部には圧電素子が装着されており、その圧電素子によって振動体が加振されると、可動部と共にミラー面が振動させられ、それにより、そのミラー面からの反射光が走査される。 On the other hand, the fixing unit is a piezoelectric element is mounted, the vibrating body by the piezoelectric element is vibrated, the mirror surface is vibrated together with the movable portion, whereby the reflected light from the mirror surface is scanned that.

この従来例においては、振動体の共振振動モードの周波数でその振動体が加振されることにより、ミラー面が揺動させられる。 In this conventional example, the vibrator at a frequency of the resonant vibration modes of the vibrating body by being vibrated, the mirror surface is swung. さらに、この従来例においては、ミラー面からの反射光を高速で走査するため、振動体の共振振動モードのうち高次のものを利用してその振動体が振動させられるようになっている。 Further, this conventional example, for scanning the light reflected from the mirror surface at high speed, the vibration body is adapted to be vibrated by utilizing those higher of resonant vibration modes of the vibrating body.

しかしながら、この従来例においては、振動体の高次の振動モードが利用されるため、振動体の振動周波数が高く設定される。 However, this conventional example, since the vibration modes of higher order of the vibrating body is utilized, the vibration frequency of the vibrator is set high. そのため、高速での光走査は可能であるが、不要な高次の振動モードの重なり、外乱の進入等の理由により、安定した光走査が困難であった。 Therefore, although it is possible optical scanning at high speed, the overlap of the unwanted higher order vibration mode, for the reason of entry such as the disturbance, stable optical scanning has been difficult.

さらに、この従来例においては、振動体の高次の振動モードが利用されるため、振動体の振幅を確保するために弾性変形部としてのばね部の剛性を低下させることが必要であった。 Further, this conventional example, since the vibration modes of higher order of the vibrating body is utilized, it was necessary to reduce the rigidity of the spring portion of the elastic deformation portion to ensure the amplitude of the vibrator. そのため、振動体が破損し易いという傾向があった。 Therefore, there is a tendency that it is easy vibrating body is damaged.

一方、共振型の光走査装置においては、それの反射ミラー部からの反射光すなわち走査光の直進性を安定化させることが重要である。 Meanwhile, at the resonance type optical scanning device, it is important to stabilize the straightness of the reflected light or scan light from the reflecting mirror portion of it.

これに対し、文献「2次元マイクロ磁気スキャナの実用化に関する考察((社)日本応用磁気学会 第117回研究会「薄膜アクチュエータの応用と新展開」−磁気工学における将来展望−上田譲、浅田規裕著 平成13年12月22日 資料 p.39−44)」には、両持ちはりで支持された振動体に反射ミラーが形成されたマイクロ磁気スキャナにおいて、高速かつ大振幅の光走査を実用化するための従来技術が記載されている。 In contrast, Study practical application of document "two-dimensional micromagnetic scanner ((S) and the Magnetics Society of Japan Applied New Developments of 117th Seminar" thin film actuator "- Future Perspectives in Magnetic Engineering - Yuzuru Ueda, Tadashi Asada in Hiroshi al 2001 December 22 article P.39-44) "in micromagnetic scanner reflecting mirror is formed on the vibrating body supported by the doubly supported beam, practical high-speed, large-amplitude of the optical scanning It describes a prior art for reduction.

この従来技術によれば、振動体のねじり共振モードの共振周波数が、その他の振動モード(例えば、垂直並進共振モード、水平並進共振モード、回転共振モード、傾斜共振モード等)の共振周波数より低下させられる。 According to this prior art, the resonant frequency of torsional resonance mode of the vibrating body, other vibration modes (e.g., vertical translation resonant mode, horizontal translation resonance mode, the rotational resonant modes, tilting resonance modes, etc.) to lower than the resonance frequency of the It is.

しかしながら、この従来技術に従い、走査光の直進性を安定化させるため、ねじり共振モードの共振周波数をその他の振動モードの共振周波数より低下させると、ねじり共振周波数が低下してしまう。 However, this in accordance with the prior art, for stabilizing the straightness of the scanning light, lowering the resonant frequency of the other vibration mode resonant frequency of torsional resonance mode, torsional resonance frequency is lowered. そのため、この従来技術を採用する場合には、高速な光走査を実現することは困難である。 Therefore, when employing this prior art, it is difficult to realize a high-speed optical scanning.

本発明者らは、走査光の直進性を向上させることを目的とし、後に詳述する数値解析を行うなどして、種々の研究を行った。 The present inventors have aimed at improving the straightness of the scanning light, and the like performs numerical analysis to be described later, it was carried out various studies. その結果、本発明者らは、次の知見を得た。 As a result, the present inventors have obtained the following findings.

すなわち、光走査装置を、前記(1)または(2)項における振動体の構成を採用したうえで、複数の第2のばね部の分岐間隔を反射ミラー部の幅を超えないように設定すれば、振動体に発生し得る複数種類の振動モードのうち、必要な振動モードであるねじり振動モードの固有振動数より低い周波数範囲内において、不要な振動モードである垂直振動モードあるいは水平振動モードのうち高次のものの発生が抑制されるという知見を得たのである。 That is, the optical scanning apparatus, wherein (1) or (2) upon where the configuration of the vibrator in the section by setting a plurality of branch distance of the second spring portion so as not to exceed the width of the reflection mirror portion if, among a plurality of types of vibration modes that may occur to the vibrating body, in the lower frequency range than the natural frequency of the torsional vibration mode is a vibration mode required, the vertical vibration mode or horizontal vibration mode is an unnecessary vibration mode it was obtained a finding that occurrence of out higher one is suppressed.

このように分岐間隔を設定すれば、ねじり振動モードの固有振動数が、他の振動モードの固有振動数から大きく隔たることになるため、振動体のねじり共振時に、その振動体に振動モードの重なりが発生せず、走査光の直進性が向上する。 Thus setting the branch interval, torsional natural frequency of the vibration mode, to become the spaced significantly from the natural frequency of other vibration mode, when the torsional resonance of the vibrator, the vibration mode in the vibrating body overlap does not occur, straightness of the scanning light can be improved.

さらに、このように分岐間隔を設定すれば、振動体を高周波かつ大走査角で振動させる際に、不要な振動モードの発生あるいは必要な振動モードと不要な振動モードとの重なりが原因で振動体が破損してしまう可能性が軽減される。 Further, by setting the branch spacing Thus, the vibrating body when vibrating at a high frequency and large scan angle, the vibrating body due to the overlap of the unwanted vibration modes generated or required vibration mode and undesired vibration mode There possibility of damage is reduced.

以上説明した知見に基づき、本項に係る光走査装置においては、前記(1)または(2)項における振動体の構成が採用されたうえで、複数の第2のばね部の分岐間隔が反射ミラー部の幅を超えないようにされている。 Based on the described findings above, in the optical scanning apparatus according to this paragraph, the (1) or (2) in terms of construction of the vibrator is employed in section branch spacing of the plurality of second spring portion is reflected It is not to exceed the width of the mirror portion.

(4) 前記複数の第2のばね部は、各板厚方向に対して平行な面内における曲げ振動が発生させられる(1)ないし(3)項のいずれかに記載の光走査装置。 (4) the plurality of second spring portion, to have (1) no is generated bending vibration in a plane parallel with respect KakuitaAtsu direction (3) The optical scanning device according to any one of Items.

(5) 前記複数の第2のばね部は、互いに逆位相で曲げ振動が発生させられる(4)項に記載の光走査装置。 (5) the plurality of second spring portion is bent at opposite phase vibration is generated with each other (4) The optical scanning device according to claim.

この装置によれば、複数の第2のばね部に各曲げ振動が、各曲げ振動から変換される第1のばね部のねじり振動を互いに強め合う状態で発生させられるため、反射ミラー部の振れ角すなわち走査角を増加させることが容易となる。 According to this apparatus, since each bending vibration to the plurality of the second spring portion is caused to occur in the first state in which the torsional vibration of the spring portion reinforce each other to be converted from the bending vibration, deflection of the reflection mirror portion corner that is easy to increase the scanning angle.

(6) 前記複数の第2のばね部は、機械的な力により、互いに逆位相で曲げ振動が発生させられる(5)項に記載の光走査装置。 (6) said plurality of second spring portion, by mechanical forces, optical scanning device according to the bending vibration is generated (5) section in opposite phases.

(7) 前記駆動源は、前記複数の第2のばね部のうちの少なくとも一方である対象ばね部に装着される(6)項に記載の光走査装置。 (7) the driving source includes an optical scanning apparatus according to the the (6) section attached to the target spring portion is at least one of said plurality of second spring portion.

(8) 前記駆動源は、前記対象ばね部の両面のうちの少なくとも一方である対象面に固着される(7)項に記載の光走査装置。 (8) the driving source includes an optical scanning apparatus according to the the (7) section fixed to the target surface is at least one of both surfaces of the target spring portion.

(9) 前記駆動源は、前記対象面と、前記固定枠部のうち前記対象ばね部と隣接した部分の両面のうち前記対象面に対応するものとに跨る姿勢で前記対象面に固着される(8)項に記載の光走査装置。 (9) the drive source, said target surface, is fixed to the target surface in a posture extending over to those corresponding to the target surface of both sides of the portion adjacent to the target spring portion of the fixed frame section (8) the optical scanning device according to claim.

前記(8)項に係る装置は、駆動源が対象面に、固定枠部には及ばない姿勢で固着される態様で実施することが可能である。 The (8) according to claim device, the drive source target surface, the fixed frame part and can be implemented in a manner which is fixed in beyond position. しかし、この態様を採用する場合には、第2のばね部と固定枠部との連結点に振動の節が安定的に位置する状態で振動体が振動させられるとは限らない。 However, when employing this embodiment, the vibrating body is not necessarily caused to vibrate in a state where vibration node point of attachment to the fixed frame part and the second spring portion is positioned stably.

これに対し、本項に係る装置においては、駆動源が対象面に、固定枠部に及ぶ姿勢で固着される。 In contrast, in the apparatus according to the present mode, the drive source to the target surface, is fixed in a posture extending in the fixed frame portion. したがって、この装置によれば、第2のばね部と固定枠部との連結点に振動体の振動の節が安定的に位置する状態で振動体が振動させられることになる。 Therefore, according to this device, so that the vibrating body in a state where the node of vibration of the vibrating body to the point of attachment to the fixed frame part and the second spring portion is positioned stably is vibrated.

よって、この装置によれば、振動体の振動の節が、第2のばね部と固定枠部との連結点より、第2のばね部の側にずれた位置に位置する状態で振動体が振動させられる場合とは異なり、振動体の振動状態が安定する。 Therefore, according to this system, a node of vibration of the vibrating member, the connecting point between the fixed frame part and the second spring portion, the vibrating body in a state located at the position shifted to the side of the second spring portion Unlike when it is vibrated, the vibration state of the vibrator is stabilized.

さらに、この装置によれば、第2のばね部の全体が、曲げ変形およびねじり変形の発生に関与し得ることとなる。 Furthermore, according to this device, so that the whole of the second spring portion may be involved in the development of bending deformation and torsional deformation. したがって、この装置によれば、第2のばね部の全体を有効に利用することにより、駆動源の振動を第2のばね部に効率よく伝達することが容易となる。 Therefore, according to this apparatus, by effectively using the whole of the second spring portion, it becomes easy to efficiently transmit vibration of the driving source to the second spring portion. よって、この装置によれば、同じ駆動源の振動によって大きな走査角を実現することが容易となる。 Therefore, according to this apparatus, it is easy to realize a large scanning angle by the vibration of the same drive source.

なお付言するに、本項に記載の技術的特徴、すなわち、振動の節に位置的に一致するように駆動源を配置するという特徴は、先行する他の項に記載の技術的特徴から分離して実施することが可能である。 It is added, the technical features described in this section, namely, characterized in that arranging the drive source so as to positionally coincide with the node of vibration is separated from the technical features described in other sections of the preceding it is possible to implement Te.

(10) 前記駆動源は、薄膜形成法により、前記対象面に固着される(8)または(9)項に記載の光走査装置。 (10) the driving source, by a thin film forming method, are fixed to the target surface (8) or (9) The optical scanning device according to claim.

この装置によれば、駆動源を対象面に、接着剤を用いずに装着することが可能となる。 According to this apparatus, the target surface of the driving source, it is possible to mount without using an adhesive. よって、この装置によれば、駆動源を対象面に、接着層を介在させることなく、一体的にかつ強固に装着することが可能となる。 Therefore, according to this apparatus, the target surface of the drive source, without interposing an adhesive layer, it is possible to integrally and firmly attached.

したがって、この装置によれば、駆動源と対象面との間に接着層が介在することから派生するずれや剥離という問題を心配せずに済み、振動体の振動を安定化させることが容易となる。 Therefore, according to this apparatus, it requires without worrying about the problem of displacement or separation of the adhesive layer is derived from the fact that interposed between the drive source and the target surface, and easy to stabilize the vibration of the vibrating body Become.

(11) 前記薄膜形成法は、CVDと、スパッタリングと、水熱合成と、ゾルゲルと、微粒子吹き付けとのいずれかである(10)項に記載の光走査装置。 (11) The thin film formation method, CVD and sputtering and a hydrothermal synthesis, sol-gel, which is either the spray particles (10) The optical scanning device according to claim.

ここに、「CVD」は、よく知られているように、ガス−固体またはガス−液体の化学反応によって基板の表面に層または膜を被着させる化学気相成長技術である。 Here, "CVD", as is well-known, gas - a chemical vapor deposition technique for depositing a layer or film on the surface of the substrate by chemical reaction of the liquid - solid or gas. スパッタリングは、真空中の放電により、基板の表面に層または膜を被着させる技術である。 Sputtering by discharge in a vacuum, a technique of depositing a layer or film on the surface of the substrate. 水熱合成は、高温高圧で水溶液中のイオンを結晶析出させて被膜を作製する技術である。 Hydrothermal synthesis is a technique that the ions in the aqueous solution at high temperature and high pressure by crystallization to prepare a coating. 微粒子吹き付けは、ガスと混合された超微粒子を、細いノズルを通して、基板上に加速して吹き付けて被膜を形成する技術である。 Fine spraying is ultrafine particles mixed with gas, through a fine nozzle, a technique of forming a film by blowing accelerating onto a substrate.

(12) 前記駆動源は、前記対象ばね部に沿って延び、かつ、その延びる方向に伸縮させられる(7)ないし(11)項のいずれかに記載の光走査装置。 (12) the driving source extends along the target spring portion, and an optical scanning apparatus according to any one of the allowed is (7) to expand and contract in a direction extending its (11) section.

(13) 前記駆動源は、前記振動体を直接的に加振する(2)項に記載の光走査装置。 (13) the drive source is directly vibrated said vibrator (2) The optical scanning device according to claim.

(14) 前記駆動源は、前記振動体を間接的に加振する(2)項に記載の光走査装置。 (14) the driving source is indirectly oscillating the vibrator (2) The optical scanning device according to claim.

(15) 前記駆動源は、前記振動体をその共振周波数と同じ周波数で加振する(1)ないし(14)項のいずれかに記載の光走査装置。 (15) the driving source, the To vibrate the vibrating member at the same frequency as the resonance frequency (1) to (14) The optical scanning device according to any one of Items.

この装置によれば、振動体が共振状態にあることによって振動的に安定した状態においてその振動体が揺動させられるため、安定した光走査を行うことが容易となる。 According to this device, the vibrating body in a stable state oscillatory by vibrator is in resonance state because is oscillated, it becomes easy to perform stable optical scanning.

(16) 前記反射ミラー部は、前記ねじり振動により、揺動軸線まわりに揺動させられ、 (16) the reflection mirror portion, by the torsional vibration, is swung around the swing axis,
前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、それら第1のばね部と複数の第2のばね部と連結部とが連結体を構成し、 The vibrator further includes a first spring portion includes a connecting portion connecting together said plurality of second spring portion, coupling portion and their first spring portion and a plurality of second spring portion theft constitutes a connecting body,
その連結体は、前記振動体に、前記反射ミラー部を隔てて前記揺動軸線の方向において互いに対向する2個の対向位置にそれぞれ配置される(1)ないし(15)項のいずれかに記載の光走査装置。 The coupling body, the vibrating body, according to one of the two to be the (1) arranged in opposite positions (15) section opposed to each other in the direction of the swing axis at a said reflective mirror optical scanning device.

この装置によれば、反射ミラー部を隔てて互いに対向する2個の連結体により、反射ミラー部がそれの両側において加振されるため、一側においてのみ反射ミラー部が加振される場合より、反射ミラー部の反射面の角度を安定化させることが容易となる。 According to this apparatus, the two connecting bodies facing each other with the reflective mirror, the reflection mirror portion is vibrated in both sides of it, than when the reflection mirror portion is vibrated only in one side , it becomes easy to stabilize the angle of the reflecting surface of the reflective mirror.

なお付言するに、本項および下記の各項における「連結部」は、例えば、その連結部が属する連結体における第2のばね部の一部を構成するものとして定義することも、その連結部が属する連結体における第1のばね部の一部を構成するものとして定義することも可能である。 It is added, "connecting part" in this section and sections following, for example, also be defined as a part of the second spring portion in the coupling body in which the connecting part belongs, the connecting portion it is also possible to define as constituting a part of the first spring portion in the connecting member belongs.

さらに付言するに、本項に記載の技術的特徴、すなわち、ばね部の対向配置は、先行する他の項に記載の技術的特徴から分離して実施することが可能である。 Further it is added that, technical features described in this section, namely, facing the spring portion may be implemented in isolation from the technical features described in other sections of the preceding.

(17) 前記2個の対向位置にそれぞれ配置された2個の連結体は、前記反射ミラー部の位置に関して互いに対称的に配置される(16)項に記載の光走査装置。 (17) the two connecting bodies that are provided two opposing positions, the optical scanning device according to (16) paragraph arranged symmetrically to each other with respect to the position of the reflection mirror portion.

(18) 前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、前記駆動源は、その連結部に装着されない(1)ないし(17)項のいずれかに記載の光走査装置。 (18) the vibrator further includes a first spring portion includes a connecting portion connecting together said plurality of second spring portion, wherein the driving source is not mounted on the connecting portion (1) the optical scanning device according to any one of to (17) paragraph.

この装置においては、第2のばね部の曲げ振動およびねじり振動が、連結部を経て、第1のばね部にねじり振動として伝達される。 In this apparatus, the bending vibration and torsional vibration of the second spring portion, via the connecting portion, it is transmitted as a torsional vibration to the first spring portion. 連結部はその弾性変形により、その振動伝達機能を果す。 Connecting portion by its elastic deformation, it fulfills its vibration transmission function. この装置においては、そのような振動伝達機能を果たす連結部に駆動源が装着されないようになっている。 In this apparatus, the drive source is prevented mounted to the connecting portion to fulfill such a vibration transmission function.

したがって、この装置よれば、駆動源が連結部に装着される場合に比較し、駆動源が連結部の弾性変形を阻害してしまう可能性が軽減される。 Therefore, according this apparatus, compared with the case where the drive source is mounted on the connecting portion, the driving source is a possibility of inhibiting elastic deformation of the connecting portion is reduced. よって、この装置によれば、反射ミラー部の走査角が犠牲になってしまう位置に駆動源が配置されずに済む。 Therefore, according to this device, the scanning angle of the reflection mirror portion need not be arranged driving source to the position becomes sacrificed.

(19) 前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、その連結部は、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とにそれぞれ実質的に直角に連結される(1)ないし(18)項のいずれかに記載の光走査装置。 (19) the vibrator further, the a first spring portion includes a connecting portion connecting together said plurality of second spring portion, the connecting portion, said first spring portion, wherein each of a plurality of second spring portion is substantially perpendicular to connection (1) to (18) the optical scanning device according to any one of Items.

この装置によれば、連結部が第1のばね部と各第2のばね部とにそれぞれ斜めに連結される場合と比較し、例えば、振動体に所期の振動特性を与えるための設計が複雑にならずに済む。 According to this device, as compared with the case where connection portion is connected at an angle respectively to the first spring portion and the second spring unit, for example, it is designed to provide the desired vibration characteristics to the vibrating body it is not necessary to become complicated.

一方、各第2のばね部の変形のうち曲げ変形のみに着目すると、各第2のばね部と連結部とが互いに直角に連結される状態から、それらが互いに直列に連結される状態に移行するにつれて、各第2のばね部の曲げ変形が、連結部の伸縮に依存する傾向が増加するために、連結部によって阻害される傾向が増加する。 On the other hand, when attention is focused on only one bending deformation of the deformation of each of the second spring portion, from the state where the connecting portion and the second spring portion are connected at right angles to each other, it shifts to a state where they are connected in series as to the bending deformation of each of the second spring portion, in order tends to depend on the expansion and contraction of the connecting portion is increased, tends to be inhibited by the connecting portion is increased.

これに対し、本項に係る装置によれば、各第2のばね部と連結部とが互いに実質的に直角に連結されるため、各第2のばね部の変形のうち曲げ変形が連結部によって阻害されずに済む。 In contrast, according to the apparatus according to the present mode, since the connecting portion and the second spring portions are substantially perpendicular coupled to each other, bending deformation coupling portion of the deformation of each second spring portion need not be inhibited by.

なお付言するに、本項に記載の技術的特徴、すなわち、ばね部同士の直交配置は、先行する他の項に記載の技術的特徴から分離して実施することが可能である。 It is added, the technical features described in this section, namely, the orthogonal arrangement between the spring portions may be implemented in isolation from the technical features described in other sections of the preceding.

(20) 光束の走査によって画像を形成する画像形成装置であって、 (20) An image forming apparatus for forming an image by scanning the light beam,
前記光束を出射する光源と、 A light source for emitting the light beam,
(1)ないし(19)項のいずれかに記載の光走査装置を有し、その光走査装置を使用することにより、前記光源から出射した光束を走査する走査部と を含む画像形成装置。 (1) to (19) has an optical scanning apparatus according to any one of items by using the optical scanning apparatus, an image forming apparatus comprising a scanning unit for scanning the light beam emitted from the light source.

この画像形成装置においては、高い走査周波数と大きな走査角との両立を容易に図り得る光走査装置を使用することにより、画像を形成するための光束の走査が行われる。 In this image forming apparatus, by using the optical scanning device to obtain aim to facilitate both the large scan angles and high scan frequency, scan the light flux to form an image.

(21) 前記走査部は、前記光束を第1方向に走査する第1走査と、その第1方向と交差する第2方向に前記第1走査より低速で走査する第2走査とを行うものであり、前記光走査装置は、前記第1走査を行うために使用される(20)項に記載の画像形成装置。 (21) the scanning unit includes a first scanning for scanning the light beam in a first direction, and performs the second scanning for scanning at a lower speed than the first scan in a second direction crossing the first direction There, the optical scanning device is used to perform the first scan (20) the image forming apparatus according to claim.

この画像形成装置においては、走査部により行われる2種類の走査のうち、より速い走査速度が要求される方が、上記光走査装置を使用して行われる。 In this image forming apparatus, of the two types of scanning performed by the scanning unit, is better to faster scanning speed is required, it is performed using the optical scanning device. したがって、この画像形成装置によれば、2種類の走査のうち性能向上のために上記光走査装置を使用することがより適切なものが選択され、その選択された種類の走査に上記光走査装置が使用される。 Therefore, the according to the image forming apparatus, two types of is more appropriate to use the optical scanning apparatus is selected to improve the performance of the scan, the optical scanning device to the selected type of scan There will be used.

(22) さらに、前記走査部によって走査された光束を観察者の網膜に向かって誘導する光学系を含む(20)または(21)項に記載の画像形成装置。 (22) further comprises an optical system for guiding toward the retina of the observer a light beam scanned by said scanning unit (20) or (21) an image forming apparatus according to claim.

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。 It will be described below in detail with reference to some more specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1には、本発明の第1実施形態に従う光走査装置1を備えた網膜走査型の画像形成装置100が全体的には系統的に示され、部分的にはブロック図で示されている。 Figure 1 is a first exemplary optical scanning device retinal scanning image forming apparatus 100 overall of which includes a 1 according to the embodiment of the present invention are systematically indicated, in part are shown in block diagram .

図1に示すように、光走査装置1を備えた画像形成装置100は、観察者の網膜上に直接画像を投影するように構成されており、観察者の頭部に装着して使用される型式のディスプレイ装置である。 As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 equipped with the optical scanning device 1 is configured to project an image directly onto the retina of the observer, it is used by attaching on the observer's head it is a type of display device.

図1に示すように、画像形成装置100は、光源ユニット部101と、走査部としての垂直走査系102および水平走査系103を備えている。 As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 includes a light source unit 101, the vertical scanning system 102 and the horizontal scanning system 103 as a scanning unit. 画像形成装置100は、さらに、リレー光学系126,127と、コリメトリーレンズ122と、ビームディテクタ123(これは光センサの一例である。)とを備えている。 The image forming apparatus 100 further includes a relay optical system 126, a collimator tree lens 122, and a beam detector 123 (which is an example of an optical sensor.).

図1に示すように、光源ユニット部101は、映像信号供給回路104と、その映像信号供給回路104に接続された光源ドライブ回路105と、その光源ドライブ回路108により駆動される光源106とを備えている。 As shown in FIG. 1, the light source unit 101 includes a video signal supply circuit 104, a light source drive circuit 105 connected to the video signal supply circuit 104, and a light source 106 which is driven by the light source drive circuit 108 ing. 光源ユニット部101は、さらに、コリメート光学系107と、ダイクロイックミラー115,115,115と、結合光学系116と、BD信号検出回路118とを備えている。 The light source unit 101 further includes a collimating optical system 107, a dichroic mirror 115,115,115, and the coupling optics 116, and a BD signal detection circuit 118. 結合光学系116とコリメトリーレンズ122とは、光ファイバ117により光学的に互いに接続されている。 And coupling optics 116 and collimating tree lens 122 are connected to each other optically by an optical fiber 117.

図1に示すように、映像信号供給回路104には、光源ドライブ回路105を互いに共同して構成する青色レーザドライバ108、緑色レーザドライバ109および赤色レーザドライバ110が接続されている。 As shown in FIG. 1, the video signal supply circuit 104, a blue laser driver 108 constituting jointly a light source drive circuit 105 to each other, the green laser driver 109 and the red laser driver 110 are connected. 映像信号供給回路104は、入力された映像信号に基づいて各色の駆動信号をそれらドライバ108,110,112に対して供給する。 Video signal supply circuit 104, based on the input video signal and supplies the driving signals for each color for those drivers 108, 110, 112.

図1に示すように、映像信号供給回路104は、水平走査系103の水平走査駆動回路121と、垂直走査系102の垂直走査駆動回路124とにも接続されており、走査動作の同期に必要な水平同期信号119および垂直同期信号120をそれぞれ、対応する駆動回路121,124に供給する。 As shown in FIG. 1, the video signal supply circuit 104, a horizontal scanning drive circuit 121 of the horizontal scanning system 103 is also connected to a vertical scanning driver circuit 124 of the vertical scanning system 102, necessary to synchronize the scanning operation and it supplies a horizontal synchronizing signal 119 and a vertical synchronizing signal 120, respectively, to the corresponding drive circuits 121 and 124.

図1に示すように、映像信号供給回路104は、BD信号検出回路118に接続され、そのBD信号検出回路118には、光走査装置1の走査光を検出するビームディテクタ123が接続されている。 As shown in FIG. 1, the video signal supply circuit 104 is connected to the BD signal detection circuit 118, the its BD signal detection circuit 118, a beam detector 123 for detecting the scanning light of the optical scanning device 1 is connected .

走査光がビームディテクタ123に入射すると、そのことを示すBD信号がビームディテクタ123から出力される。 When the scanning light is incident on the beam detector 123, BD signal indicating that is output from the beam detector 123. その出力されたBD信号は、BD信号検出回路118に入力される。 Its outputted BD signal is input to a BD signal detection circuit 118. 映像信号供給回路104は、そのBD信号検出回路118から入力されたBD信号を利用することにより、形成すべき画像の1フレームを構成する複数本のラインの1ラインごとに、そのフレームを形成するために各色の駆動信号を各ドライバ108,109,110に出力すべきタイミングを決定する。 Video signal supply circuit 104, by utilizing a BD signal inputted from the BD signal detecting circuit 118, to 1 for each line of a plurality of lines constituting one frame of an image to be formed, to form the frame determining a timing for outputting a driving signal for each color to each driver 108, 109 and 110 in order.

青色レーザドライバ108、緑色レーザドライバ109および赤色レーザドライバ110はそれぞれ、映像信号供給回路104から供給される各色の駆動信号に基づき、各色のレーザ光の強度を変調するための駆動信号を青色レーザ111、緑色レーザ112および赤色レーザ113に供給し、それにより、各レーザ111,112,113を駆動する。 Blue laser driver 108, respectively green laser driver 109 and the red laser driver 110, a video signal based on each color of the driving signal supplied from the supply circuit 104, a blue laser 111 a driving signal for modulating the intensity of laser light of each color , it supplied to the green laser 112 and the red laser 113, thereby driving the respective laser 111, 112, and 113. 青色レーザ111、緑色レーザ112および赤色レーザ113はそれぞれ、青色レーザドライバ108、緑色レーザドライバ109および赤色レーザドライバ110からの各駆動信号に基づき、青色、緑色および赤色の各波長に対応するレーザ光であって強度が変調されたものをレーザ光(レーザビーム)として発生させる。 Blue laser 111, respectively green laser 112 and the red laser 113, a blue laser driver 108, based on the drive signals from the green laser driver 109 and the red laser driver 110, a blue, a laser light corresponding to each wavelength of the green and red generating what intensity is modulated there as laser light (laser beam).

図1に示すように、コリメート光学系107には、コリメートレンズ114,114,114が設けられている。 As shown in FIG. 1, the collimating optical system 107, the collimator lens 114,114,114 are provided. それらコリメートレンズ114,114,114はそれぞれ、青色レーザ111、緑色レーザ112および赤色レーザ113から拡散的に放射された3色のレーザ光を平行光に変換してダイクロイックミラー115,115,115に入射させる。 Their respective collimating lenses 114,114,114 are incident on the dichroic mirrors 115,115,115 converts blue laser 111, the laser beams of three colors, which are diffusely emitted from the green laser 112 and the red laser 113 into a parallel light make. それらダイクロイックミラー115,115,115は、3色のレーザ光を合成し、その合成されたレーザ光は結合光学系116に入射する。 They dichroic mirror 115,115,115 synthesizes laser beams of three colors, the synthesized laser beam is incident on the coupling optical system 116.

結合光学系116に入射したレーザ光は、光ファイバ117を経由してコリメートレンズ122に入射する。 The laser light incident on the coupling optical system 116 is incident on the collimating lens 122 via the optical fiber 117. 光ファイバ117の末端から拡散的に放射されたレーザ光は、コリメートレンズ122によって平行光に変換される。 Laser light diffusely emitted from the end of the optical fiber 117 is converted into parallel light by the collimator lens 122. その平行光化されたレーザ光は、水平走査系103に水平走査装置として設けられた光走査装置1の反射ミラー8に入射する。 Its collimated laser beam is incident on the horizontal scanning system 103 to the reflection mirror 8 of the optical scanning device 1 provided as a horizontal scanning unit.

光走査装置1は、反射ミラー8に入射したレーザ光の反射方向を変化させてレーザ光を水平方向に走査するために利用される。 Optical scanning device 1 is used by changing the reflecting direction of the laser beam incident on the reflecting mirror 8 to scan the laser beam in the horizontal direction. 光走査装置1においては、その水平走査のため、映像信号供給回路104から供給される水平同期信号119に基づいて水平走査駆動回路121が制御され、その水平走査駆動回路121によって反射ミラー8が振動させられる。 In the optical scanning device 1, because of its horizontal scanning, the horizontal scanning driver circuit 121 on the basis of the horizontal sync signal 119 supplied from the video signal supply circuit 104 is controlled, the reflection mirror 8 is vibrated by the horizontal scanning driver circuit 121 provoking. その振動によって光走査装置1によって走査されたレーザ光は、リレー光学系126を経由して、垂直走査系102の反射ミラー部125に導かれる。 The laser light scanned by the optical scanning device 1 by the vibration, via a relay optical system 126 is guided to the reflection mirror portion 125 of the vertical scanning system 102.

垂直走査系102は、映像信号供給回路104から供給される垂直同期信号120に基づいて制御される垂直走査駆動回路124を備えている。 Vertical scanning system 102 includes a vertical scanning driver circuit 124 which is controlled on the basis of the vertical synchronizing signal 120 supplied from the video signal supply circuit 104. その垂直走査駆動回路124は、図示しないアクチュエータを駆動して反射ミラー部125を図1において矢印で示す方向に揺動(回転振動)させる。 Its vertical scanning drive circuit 124 causes the swing in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 the reflection mirror portion 125 drives the actuator (not shown) (rotational vibration). これにより、反射ミラー部125に入射したレーザ光の反射方向が変化させられてその反射レーザ光が垂直方向に走査される。 Accordingly, the reflected laser beam is scanned in the vertical direction the reflecting direction of the laser light incident on the reflecting mirror unit 125 is varied.

すなわち、本実施形態においては、水平走査系103の光走査装置1と垂直走査系102の反射ミラー部125との共同作用により、レーザ光が2次元的に走査されることになるのである。 That is, in this embodiment, by cooperation of the reflection mirror portion 125 of the optical scanning device 1 and the vertical scanning system 102 in the horizontal scanning system 103, it become the laser beam is two-dimensionally scanned. このようにして走査されたレーザ光は、リレー光学系127により整形されて観察者の瞳孔に入射し、網膜上に直接画像として投影される。 Thus the laser beam is scanned in, is shaped to enter the observer's pupil by a relay optical system 127, it is projected as image directly onto the retina.

図2には、水平走査系103の水平走査駆動回路121の詳細がブロック図で示されている。 2 shows details of the horizontal scanning driver circuit 121 for horizontal scanning system 103 is illustrated in block diagram. 水平走査駆動回路121は、発振器121aと、位相反転回路121bと、位相シフタ121c,121dと、アンプ121e,121fとを備えている。 Horizontal scanning drive circuit 121, an oscillator 121a, a phase inversion circuit 121b, and includes a phase shifter 121c, and 121d, amplifier 121e, and 121f.

発振器121aには、図1に示す映像信号供給回路104から水平同期信号119が供給される。 The oscillator 121a, a horizontal sync signal 119 supplied from the video signal supply circuit 104 shown in FIG. その水平同期信号119に基づき、発振器121aは正弦波信号を生成し、その生成された正弦波は、位相反転回路121bと位相シフタ121cとにそれぞれ入力される。 Based on the horizontal synchronization signal 119, the oscillator 121a generates a sine wave signal, a sine wave that is generated is input to the phase inversion circuit 121b and the phase shifter 121c.

水平同期信号119が入力された位相シフタ121cは、映像信号供給回路104の画像信号と光走査装置1の反射ミラー部125との位相を調整するための信号を生成する。 Phase shifter 121c by the horizontal synchronizing signal 119 is input, generates a signal for adjusting the phase between the image signal and a reflective mirror 125 of the optical scanning device 1 of the video signal supply circuit 104. その生成された信号がアンプ121eによって増幅されることにより、光走査装置1に設けられた駆動源aおよびbにそれぞれ駆動電圧が供給される。 By the generated signal is amplified by the amplifier 121e, respectively driving voltage to a driving source a and b provided in the optical scanning device 1 is supplied.

一方、同じ水平同期信号119が発振器121aから入力された位相反転回路121bは、その入力された水平同期信号119の位相を反転させた反転信号を位相シフタ121dを経てアンプ121fに供給する。 On the other hand, the phase inversion circuit 121b of the same horizontal synchronous signal 119 is inputted from the oscillator 121a provides to the amplifier 121f an inverted signal obtained by inverting the input phase of the horizontal synchronizing signal 119 through the phase shifter 121d. それら位相シフタ121dおよびアンプ121fは、上記の場合と同様にして動作する結果、上記反転信号を反映する駆動電圧が、光走査装置1に設けられた駆動源cおよびdにそれぞれ供給される。 They phase shifter 121d and amplifier 121f a result of operating in the same manner as in the above, the drive voltage to reflect the inverted signals are respectively supplied to the drive source c and d provided in the optical scanning device 1.

本実施形態においては、駆動源aおよびbから成る第1組と、駆動源cおよびdから成る第2組とが、互いに逆位相で駆動されることにより、各駆動源a,b,c,dの各瞬間における変位方向が、それら2組間で互いに逆向きとなる。 In the present embodiment, a first set of a driving source a and b, a second pair consisting of a drive source c and d, by being driven in opposite phases to each other, each driving source a, b, c, displacement direction at each instant of d becomes opposite to each other between those two sets. 本実施形態においては、後述のように、それら第1組と第2組とが、反射ミラー8の揺動中心線を隔てて互いに対向するように光走査装置1に配置される。 In the present embodiment, as described below, they first set and the second set is arranged in the optical scanning device 1 so as to face each other with a swing center line of the reflection mirror 8. したがって、それら2組が互いに逆位相で駆動されることにより、反射ミラー8がねじり振動によって揺動させられ、その結果、反射ミラー8から反射するレーザ光が水平方向に走査される。 Thus, by these two sets are driven in phase opposition to each other, is swung by the vibration reflection mirror 8 is torsion, as a result, the laser beam reflected from the reflection mirror 8 is scanned in the horizontal direction.

このようにして走査されたレーザ光は、前述のように、リレー光学系126を経由して垂直光走査系102の反射ミラー部125に導かれる。 Such laser beams scanned in the, as described above, is guided to the reflective mirror 125 in the vertical beam scanning system 102 via the relay optical system 126.

ここで、図3ないし図5を参照することにより、画像形成装置100に使用される光走査装置1を詳細に説明する。 Here, by referring to FIGS. 3-5, illustrating the optical scanning device 1 for use in the image forming apparatus 100 in detail. 図3は、光走査装置1の組付状態での斜視図であり、図4は、光走査装置1の分解斜視図であり、図5は、光走査装置1の反射ミラー8の表面の状態を説明するための斜視図である。 Figure 3 is a perspective view in the assembled state of the optical scanning device 1, FIG. 4 is an exploded perspective view of the optical scanning device 1, FIG. 5, the state of the surface of the reflection mirror 8 of the optical scanning device 1 is a perspective view for explaining the.

図3および図4に示すように、光走査装置1は、略直方体のベース台2を備えており、そのベース台2には凹部2aがベース台2の上面中央部に開口する状態で形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the optical scanning device 1 includes a base plate 2 having a substantially rectangular parallelepiped, the recess 2a is formed in a state open to the upper central portion of the base stand 2 to the base stand 2 ing. そのベース台2の上面に振動体5が固着される。 Vibrator 5 is fixed to the upper surface of the base board 2.

振動体5は、固定枠部7を備えており、その固定枠部7はベース台2の上面に支持される。 Vibrator 5 is provided with a fixed frame part 7, the fixed frame section 7 is supported on the upper surface of the base board 2. 具体的には、固定枠部7は、ベース台2のうち凹部2aの周囲に形成された支持部3に支持される。 Specifically, the fixed frame section 7 is supported by the supporting portion 3 which is formed around the recess 2a of the base board 2. 支持部3の上面は、振動体5の固定枠部7と略同一の幅で延びる平面として形成され、かつ、その上面の中央部は空洞とされている。 Upper surface of the support portion 3 is formed as a plane extending in the fixed frame portion 7 and substantially the same width of the vibrator 5, and the central portion of the upper surface is a cavity. その結果、支持部3には、矩形状の中空枠であって固定枠部7に近似するものが形成されている。 As a result, the supporting portion 3, which approximates to the fixed frame part 7 a rectangular hollow frame is formed.

ベース台2の上面に開口する凹部2aがベース台2に形成されているため、振動体5に形成された反射ミラー8の揺動時(振動時)に反射ミラー8がベース台2に干渉せずに済む。 Since the recess 2a to be opened on the upper surface of the base board 2 is formed in the base plate 2, the reflection mirror 8 during the swing of the reflection mirror 8 formed to the vibrating body 5 (during vibration) causes interference to the base stand 2 it is not necessary to. ベース台2は、微細な大きさを有するように形成されており、凹部2aは、例えばエッチングにより形成される。 Base table 2 is formed to have a fine size, the recess 2a is formed, for example, by etching.

ここで、図3および図4を参照することにより、振動体5を詳細に説明する。 Here, by referring to FIGS. 3 and 4, illustrating the vibrator 5 in detail.

振動体5は、平面視で略長方形を成す薄くて小さなシリコン板を基材として形成されている。 Vibrator 5 is formed as a base material a small silicon plate thin an approximately rectangular in plan view. 振動体5の製造方法については後に詳述する。 It will be described later in detail a manufacturing method of the vibrator 5.

そのシリコン板に振動体5の複数の構成要素が形成される。 A plurality of components of the vibrator 5 is formed on the silicon plate. それら構成要素には、反射ミラー8と、その反射ミラー8に連結される第1のばね部9,10と、第1のばね部9に接続される第2のばね部12,13と、第1のばね部10に接続される第2のばね部15,16と、第2のばね部12,13,15,16が接続される固定枠部7とがある。 The They component, a reflecting mirror 8, a first spring portion 9, 10 which is connected to the reflecting mirror 8, and the second spring portions 12 and 13 connected to the first spring portion 9, the a second spring portions 15 and 16 which are connected to the first spring portion 10, there is a fixed frame part 7 in which the second spring portion 12, 13, 15 are connected.

それら構成要素はエッチングによりシリコン板上に形成される。 They components are formed on a silicon plate by etching. 本実施形態においては、それら構成要素が一体的に形成されることにより、振動体5が構成されている。 In the present embodiment, by those components are integrally formed, the vibration body 5 is formed.

図3および図4に示すように、反射ミラー8は、長方形または正方形を成して、振動体5の略中央部に配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the reflection mirror 8, a rectangular or square, they are arranged in a substantially central portion of the vibrator 5. この反射ミラー8は、図3および図4において横方向に延びる揺動軸線まわりに揺動させられることにより、その反射ミラー8に入射した光の反射方向を変化させる。 The reflecting mirror 8, by being swung around the swing axis extending in the lateral direction in FIG. 3 and FIG. 4, to change the reflection direction of light incident on the reflection mirror 8.

振動体5においては、反射ミラー8の一側には、第1のばね部9から2本の第2のばね部12,13が互いに並列に分岐するように第1のばね部9と2本の第2のばね部12,13とが互いに連結されて成る第1連結体が配置されている。 In the vibration body 5, on one side of the reflecting mirror 8, and two first spring portions 9 so that the second spring portions 12 and 13 from the first spring portion 9 of the two branches in parallel to each other first coupling member and the second spring portions 12 and 13 of is formed by connecting each other are arranged. 同様にして、反射ミラー8の他側には、第1のばね部10から2本の第2のばね部15,16が互いに並列に分岐するように第1のばね部10と2本の第2のばね部15,16とが互いに連結されて成る第2連結体が配置されている。 Similarly, the other side of the reflecting mirror 8, the first spring portion 10 and two such second spring portions 15, 16 from the first spring portion 10 of the two branches in parallel to each other the second coupling member and the second spring portions 15, 16 is formed by connecting each other are arranged. それら第1および第2連結体は、反射ミラー8に関して互いに対称となる相対位置関係を有するように配置されている。 They first and second connecting members are arranged to have a relative positional relationship which are symmetrical to each other with respect to the reflection mirror 8.

第1連結体においては、2本の第2のばね部12,13が、共に反射ミラー8の一側に位置して、揺動軸線を隔てて互いに対向し、同様に、第2連結体においては、2本の第2のばね部15,16が、共に反射ミラー8の他側に位置して、揺動軸線を隔てて互いに対向している。 In the first coupling member, the second spring portions 12 and 13 of the two are both situated on one side of the reflecting mirror 8, at a pivot axis to face each other, similarly, the second connecting member the second spring portions 15, 16 of the two are both situated on the other side of the reflecting mirror 8 and face each other with a swing axis. 第1連結体に属する2本の第2のばね部12,13に駆動源a,bがそれぞれ固着される一方、第2連結体に属する2本の第2のばね部15,16に駆動源c,dがそれぞれ固着されている。 Driving sources a to two second spring portions 12 and 13 belonging to the first connection body, while b is respectively fixed, the driving source to the two second spring portions 15 and 16 belonging to the second connecting member c, d are respectively fixed.

図5に示すように、反射ミラー8の表面には光反射膜8aが形成されており、高い反射効率が実現されている。 As shown in FIG. 5, the surface of the reflection mirror 8 are light reflecting film 8a is formed, are realized high reflection efficiency. 光走査のために反射ミラー8を動作する際の振動周波数すなわち動作振動周波数は、反射ミラー8の共振周波数とほぼ等しくなるように設定することが反射ミラー8の振動状態を安定化させるために望ましい。 Vibration frequency or operating vibration frequency at the time of operating the reflection mirror 8 for optical scanning, it is set to be substantially equal to the resonant frequency of the reflecting mirror 8 is desirable in order to stabilize the vibration state of the reflection mirror 8 .

図3および図4に示すように、第1のばね部9,10および第2のばね部12,13,15,16は、固定枠部7の略中央部に配置された反射ミラー8をねじり振動可能に支持するものである。 As shown in FIGS. 3 and 4, the first spring portion 9, 10 and the second spring portions 12, 13, 15 may twist the reflection mirror 8 disposed at a substantially central portion of the fixed frame part 7 it is intended to vibrate movably supported.

具体的には、前述の説明から明らかなように、第1のばね部9,10はそれぞれ、一端部において反射ミラー8の両側縁の幅方向中央位置に連結され、揺動軸線まわりにねじり振動(ねじり変形の反復)させられる。 Specifically, as is clear from the foregoing description, each of the first spring portion 9 is connected to the widthwise center position of the side edge of the reflection mirror 8 at one end, twisting around pivot axis vibration (repeated torsional deformation) provoking.

第2のばね部12,13,15,16は、それぞれの中心線(長手軸線)まわりにねじり振動(ねじり変形の反復)させられると同時に、各板面に直角な面内において曲げ振動(曲げ変形の反復)させられるように、形状、配向等、幾何学的特徴が予め設定されている。 The second spring portion 12, 13, 15 simultaneously respective center line (longitudinal axis) torsional vibration around (the torsional deformation iterations) provoking the bending vibration (bending in a plane perpendicular to the plate surface deformation iteration) provoking manner, shape, orientation, etc., geometric features are set in advance.

2本の第2のばね部12,13は、共に、第1のばね部9の他端部に連結され、その第1のばね部9の幅より広い間隔でその第1のばね部9から分岐させられている。 The second spring portions 12 and 13 of the two are both from the first is connected to the other end of the spring portion 9, the first spring portion 9 in a wide interval than its width of the first spring portion 9 It is allowed to branch. それら2本の第2のばね部12,13は、図3および図4から明らかなように、第1のばね部9の幅より広い隙間であって揺動軸線に沿って延びるものを隔てて互いに対向している。 The second spring portions 12 and 13 thereof two, as apparent from FIGS. 3 and 4, apart those extending along the pivot axis a wider gap than the width of the first spring portion 9 They are opposed to each other. それら2本の第2のばね部12,13は、共に、それらの一端部において第1のばね部9の他端部に連結される一方、それらの他端部において固定枠部7に連結されている。 The second spring portions 12 and 13 thereof two are both while in their one end is connected to the other end of the first spring portion 9 is connected to the fixed frame portion 7 at their other end ing.

同様にして、2本の第2のばね部15,16は、共に、第1のばね部10の他端部に連結され、その第1のばね部10の幅より広い間隔でその第1のばね部10から分岐させられている。 Similarly, the second spring portions 15, 16 of the two are both connected to the other end portion of the first spring portion 10, the first at widely spaced than the width of the first spring portion 10 It is branched from the spring portion 10. それら2本の第2のばね部15,16は、図3および図4から明らかなように、第1のばね部10の幅より広い隙間であって揺動軸線に沿って延びるものを隔てて互いに対向している。 The second spring portions 15 and 16 thereof two, as apparent from FIGS. 3 and 4, apart those extending along the pivot axis a wider gap than the width of the first spring portion 10 They are opposed to each other. それら2本の第2のばね部15,16は、共に、それらの一端部において第1のばね部10の他端部に連結される一方、それらの他端部において固定枠部7に連結されている。 The second spring portions 15 and 16 thereof two are both while in their one end is connected to the other end of the first spring portion 10 is connected to the fixed frame portion 7 at their other end ing.

以上要するに、本実施形態においては、第1のばね部9,10が反射ミラー8をそれの両側において直接に支持する一方、第2のばね部12,13は第1のばね部9を介して、第2のばね部15,16は第1のばね部10を介して間接に反射ミラー8を支持しているのである。 In summary, in the present embodiment, while the first spring portion 9, 10 is supported directly reflecting mirror 8 on both sides of it, the second spring portions 12 and 13 via the first spring portion 9 , the second spring portions 15, 16 with each other to support the reflection mirror 8 indirectly via the first spring portion 10.

上述のように、2本の第2のばね部12,13は、第1のばね部9の幅より広い間隔でその第1のばね部9から分岐させられ、同様にして、2本の第2のばね部15,16は、第1のばね部10の幅より広い間隔でその第1のばね部10から分岐させられている。 As described above, the second spring portions 12 and 13 of the two, is branched from the first of the first at widely spaced than the width of the spring portion 9 of the spring 9, in a similar manner, the two first second spring portions 15 and 16, are branched from the first spring portion 10 at widely spaced than the width of the first spring portion 10.

ここに、各第1のばね部9,10の幅寸法をW、第1組の第2のばね部12,13と第2組の第2のばね部15,16とのそれぞれの分岐間隔をDでそれぞれ表記する。 Here, the width W of the first spring portion 9, a first set of second spring portions 12 and 13 each branch distance between the second pair of second spring portions 15 and 16 denoted respectively D. さらに、分岐間隔Dを、図24におけるL2と同様に、第1組の第2のばね部12,13と第2組の第2のばね部15,16とのそれぞれの外縁同士の間隔を意味するように定義する。 Furthermore, a branch distance D, as well as L2 in FIG. 24, means respectively the spacing of the outer ends of the first set of second spring portions 12 and 13 and the second pair of second spring portions 15 and 16 defined to. この定義によれば、分岐間隔Dは、幅Wの約10倍としたり(図24に示す振動体5の場合)、約9ないし11倍の範囲内の値としたり、約8ないし12倍の範囲内の値としたり、約2ないし15倍の範囲内の値とすることが望ましい。 According to this definition, the branch spacing D (if the vibrator 5 shown in FIG. 24) about 10-fold and or the width W, or a value within the range of about 9 to 11 times, 12 times to about 8 or a value within the range, it is desirable that a value within the range from about 2 to 15 times.

図3および図4に示すように、第2のばね部12,13は、平面視でL状または逆L字状を成すように形成されており、各一端部は、第1のばね部9に略垂直に連結され、一方、各他端部は、固定枠部7に略垂直に連結されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the second spring portions 12 and 13 is formed so as to form an L-shaped or inverted L-shaped in plan view, each end portion has a first spring portion 9 substantially coupled vertically, while each other end is substantially perpendicularly connected to the fixed frame part 7. 同様に、第2のばね部15,16は、平面視でL状または逆L字状を成すように形成されており、各一端部は、第1のばね部10に略垂直に連結され、一方、各他端部は、固定枠部7に略垂直に連結されている。 Similarly, the second spring portion 15 is formed so as to form an L-shaped or inverted L-shaped in plan view, each end is substantially perpendicularly connected to the first spring portion 10, on the other hand, the other end portion is substantially perpendicularly connected to the fixed frame part 7.

本実施形態においては、前述のように、1本の第1のばね部9に2本の第2のばね部12,13が一体的に連結され、同様に、1本の第1のばね部10に2本の第2のばね部15,16が一体的に連結されている。 In the present embodiment, as described above, the first spring portion 9 to two second spring portions 12 and 13 of one are integrally connected, similarly, the first spring portion of one the second spring portions 15, 16 of the two are integrally connected to 10. そして、第1のばね部9,10は、反射ミラー8の重心を通る直線(前述の揺動軸線)上に配置され、第2のばね部12,13はその直線を中心として対称となるように配置されている。 The first spring portion 9 is disposed on a straight line passing through the center of gravity of the reflecting mirror 8 (the aforementioned pivot axis), the second spring portion 12, 13 so as to be symmetrical about its linear It is located in. また、第2のばね部15,16もその直線を中心として対称となるように配置されている。 Also, the second spring portions 15 and 16 are arranged to be symmetrical about its linear.

したがって、本実施形態によれば、第1のばね部9,10および第2のばね部12,13,15,16が上記のように構成されることにより、光走査のために反射ミラー8がねじり振動させられる場合に、振動体5に発生する応力をその全体に分散させて、例えば、第2のばね部12,13,15,16と固定枠部7との連結点に発生する応力を緩和することが容易となる。 Therefore, according to this embodiment, since the first spring portions 9, 10 and the second spring portions 12, 13, 15 are configured as described above, the reflection mirror 8 for light scanning when it is allowed to torsional vibration, to disperse stress generated to the vibrating body 5 in its entirety, for example, a stress generated in connecting point between the fixed frame part 7 and the second spring portions 12, 13, 15 it becomes easy to be relaxed.

よって、本実施形態によれば、ばね部9,10,12,13,15,16がそれ発生する応力に耐えるためにばね部9,10,12,13,15,16を徒に太くしたり長くしたりしなくても、反射ミラー8の共振周波数すなわち走査周波数を確保しながら十分に大きなねじり角すなわち走査角を得ることが容易となる。 Therefore, according to the present embodiment, or unnecessarily thickening the spring portion 9,10,12,13,15,16 to withstand the stresses spring portion 9,10,12,13,15,16 is it occurs without or longer, it becomes easy to obtain a large twist angle or scanning angle sufficiently while ensuring the resonant frequency or scanning frequency of the reflecting mirror 8.

その結果、本実施形態によれば、光走査装置1ひいてはそれが搭載された画像形成装置100の小型化を図りつつ、走査周波数の増加と走査角の増加との両立を図ることが容易となる。 As a result, according to this embodiment, while reducing the optical scanning device 1 thus it downsizing of the image forming apparatus 100 mounted, it is easy to achieve both an increase of increased scanning angle of the scanning frequency .

さらに、本実施形態によれば、ばね部9,10,12,13,15,16の大型化を抑制しつつ所期の目的を達成することが可能となるため、ばね部9,10,12,13,15,16の大型化に起因した不要振動モードの発生、すなわち、反射ミラー8にねじり振動モード以外の振動モードが発生することを回避することが容易となる。 Further, according to this embodiment, since it is possible to achieve the intended purpose while suppressing an increase in size of the spring portion 9,10,12,13,15,16, spring portion 9, 10 , the occurrence of unnecessary vibration mode due to the size of 13, 15 and 16, i.e., vibration mode other than the vibration mode torsional reflection mirror 8 is easy to avoid the occurrence.

なお付言するに、本実施形態においては、振動体5における前述の第1および第2連結体がそれぞれ、1本の第1ばね部と、2本の第2のばね部とにより構成されるが、各第2のばね部は、本来の第2のばね部と、その本来の第2のばね部を第1のばね部に連結させる連結部とが一体的に形成されて構成されると考えることが可能である。 It is added, in the present embodiment, the first and second connecting member described above in the vibration body 5 respectively, constituted by one and the first spring portion, and a second spring section of the two each second spring section is considered the original and the second spring portion, and its original second spring portion and the connecting portion to be connected to the first spring portion is constructed integrally formed It is possible.

後者の観点を採用すれば、図3においては、例えば、第2のばね部12を構成するために互いに直交する第1および第2の直線部のうち、第1のばね部9に直角に連結される第1の直線部が、上述の連結部の一例を構成することになる。 By employing the latter aspect, in FIG. 3, for example, one of the first and second linear portions perpendicular to one another for forming the second spring portion 12, perpendicularly connected to the first spring portion 9 first straight line portion to be found constitutes an example of the connecting portion described above. この第1の連結部は、第1のばね部9にも、第2のばね部12のうちの第2の直線部にも直角に連結されている。 Connection of the first is also the first spring portion 9, are connected at right angles to the second straight portion of the second spring portion 12.

さらに、本実施形態においては、いずれの第2のばね部12,13,15,16にも、各駆動源a,b,c,dが、第1の直線部に及ばない姿勢で装着されており、それにより、第1の直線部のねじり振動および曲げ振動が駆動源a,b,c,dによって阻害されることが回避されている。 Further, in the present embodiment, in any of the second spring portion 12, 13, 15, each of the drive sources a, b, c, d can be mounted in beyond position to the first straight portion cage, whereby the torsional vibration and bending vibration of the first straight portion driving source a, b, c, are prevented from being inhibited by d.

図4に示すように、固定枠部7は、反射ミラー8に連結された第1のばね部9,10に接続された第2のばね部12,13,15,16を支持する機能と、振動体5をベース台2に固着する機能とを有するものである。 As shown in FIG. 4, the fixed frame portion 7 has a function of supporting the second spring portions 12, 13, 15 connected to the first spring portion 9, 10 which is connected to the reflecting mirror 8, and a function of fixing the vibration body 5 to the base stand 2. 具体的には、固定枠部7は、それの下面においてベース台2の支持部3に固着されている。 Specifically, the fixed frame part 7 is fixed to the support part 3 of the base plate 2 at its lower surface.

ここで、振動体5の製造方法を詳細に説明する。 Here, the manufacturing method of the vibrator 5 in detail.

上記のような構造を有する振動体5を製造するためには、例えば、シリコンウエハ上に固定枠部7、反射ミラー8、第1のばね部9,10および第2のばね部12,13,15,16から成る振動体5のパターンを形成し、これをエッチングすることにより、それらを一体形成する。 To produce the oscillating body 5 having the structure as described above, for example, the fixed frame portion 7 on a silicon wafer, a reflecting mirror 8, a first spring portion 9, 10 and the second spring portions 12 and 13, forming a pattern of the vibrating body 5 consisting of 15 and 16, by etching this, integrally form them. その後、図5に示すように、反射ミラー8となるべき箇所の表面に、金、クロム、白金、アルミ等の材料により反射膜8aを形成すれば、振動体5が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 5, the surface of the portion to the reflection mirror 8, gold, chromium, platinum, by forming the reflective film 8a of a material such as aluminum, vibrator 5 is completed. この製造方法によれば、同じ仕様の振動体5を複数同時に製造することができる。 According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a vibrator 5 of the same specification plurality simultaneously.

次に、図3、図4、図6および図7を参照することにより、駆動源a,b,c,dの形成方法を詳細に説明する。 Next, FIG. 3, FIG. 4, by referring to FIGS. 6 and 7, a driving source a, b, c, will be described forming method in detail d. 図6は、振動体5を幅方向から見た部分側面図であり、図7は、振動体5を幅方向から見て部分的に示すとともに、代表的な駆動源dの構造を詳細に示す部分側面図である。 Figure 6 is a partial side view of the oscillating body 5 in the width direction, FIG. 7, together with partially shown watching vibrator 5 in the width direction, showing in detail the structure of a typical drive source d moiety is a side view.

図3および図4に示すように、駆動源a,b,c,dはそれぞれ、第2のばね部12,13,15,16上に直接に形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, a driving source a, b, c, d each of which is directly formed on the second spring portions 12, 13, 15.

駆動源a,b,c,dは、PZT、ZnO、BST等の圧電体を用いて構成されている。 Driving sources a, b, c, d are, PZT, ZnO, is formed by using a piezoelectric material such as BST. 圧電体は、電気−機械変換効率の高い素子であることから、駆動源a,b,c,dに圧電体を用いると、低消費電力化が容易となる。 The piezoelectric body is electrically - since it is highly element of mechanical conversion efficiency, driving sources a, b, c, the use of piezoelectric material to d, it is easy to reduce power consumption. よく知られているように、圧電体に交番電圧が所定周波数で印加されれば、圧電体は、その電圧周波数と同じ周波数で伸縮を繰り返し、その結果、振動する。 As is well known, if an alternating voltage is applied at a predetermined frequency to the piezoelectric, the piezoelectric body, repeated expansion and contraction at the same frequency as the voltage frequency, thereby vibrating.

PZT、ZnO、BST等の圧電体を用いた駆動源a,b,c,dの形成には、CVD、スパッタリング、水熱合成、ゾルゲル、微粒子吹き付け等の薄膜形成法が用いられ、それにより、駆動源a,b,c,dがそれぞれ第2のばね部12,13,15,16上に直接に形成されている。 PZT, ZnO, piezoelectric drive source a using, b, c, the formation of d is such BST, CVD, sputtering, hydrothermal synthesis, sol-gel, a thin film forming method such as spraying fine particles are used, whereby driving sources a, b, c, d are formed directly on the second spring portions 12, 13, 15, respectively.

本実施形態においては、図3,図4,図6および図7に示すように、駆動源a,b,c,dがそれぞれ、対応する第2のばね部12,13,15,16の上面と固定枠部7の上面とに跨る(及ぶ)姿勢で振動体5に装着されている。 In the present embodiment, 3, 4, 6 and 7, a driving source a, b, c, d, respectively, the upper surface of the corresponding second spring portions 12, 13, 15 and it spans the top surface of the fixed frame part 7 (span) is mounted to the vibrating body 5 in a posture. 具体的には、図6および図7に示すように、代表的な駆動源dが、第2のばね部13と固定枠部7とが互いに隣接する固定端部13aを通過する姿勢で、振動体5に装着されている。 Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, in a posture typical driving source d passes through the fixed end portion 13a and the second spring portions 13 and the fixed frame part 7 are adjacent to each other, the vibration It is attached to the body 5.

図3および図4に示すように、固定枠部7上には、駆動源aに駆動電圧を入力するための入力端子a1,a2と、駆動源bに駆動電圧を入力するための入力端子b1,b2と、駆動源cに駆動電圧を入力するための入力端子c1,c2と、駆動源dに駆動電圧を入力するための入力端子d1,d2とがそれぞれ金属薄膜により形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, on the fixed frame part 7, the driving source and the input terminal a1, a2 for inputting a driving voltage to a, input for inputting a driving voltage to the driving source terminal b b1 , and b2, and the input terminal c1, c2 for inputting a drive voltage to the drive source c, an input terminal d1, d2 for inputting a drive voltage to the drive source d is formed by a metal thin film, respectively.

本実施形態においては、振動体5を形成する材料の脆弱性が高くてもそれを薄膜化すれば大変形が可能となるため、振動体5は、駆動源a,b,c,dの厚みと第2のばね部12,13,15,16の厚みを合計値が200μm以下になるように構成されている。 In the present embodiment, since it becomes possible large deformation when thinning it be high vulnerability of the material forming the vibrator 5, the vibrating body 5, a drive source a, b, c, d the thickness of the If the total value is configured to be 200μm or less the thickness of the second spring portion 12, 13, 15.

ここで、駆動源a,b,c,dの構造を、駆動源dを例にとり、図7を参照して詳細に説明する。 The drive source a, b, c, the structure of the d, a driving source d as an example will be described in detail with reference to FIG.

図7に示すように、駆動源dは、第2のばね部13から固定枠部7に延びるように形成されている。 As shown in FIG. 7, the driving source d is formed so as to extend to the fixed frame portion 7 from the second spring portion 13. 駆動源dは、それの厚さ方向において互いに対向する一対の電極d3,d4によって挟まれており、サンドイッチ構造が形成されている。 Driving source d is sandwiched by a pair of electrodes d3, d4 facing each other in its thickness direction, the sandwich structure is formed. 図7においては、駆動源dの下側には下部電極d4が配置され、上側には上部電極d3が配置されている。 In Figure 7, the lower side of the drive source d is disposed lower electrode d4, on the upper side is disposed the upper electrode d3.

図3、図4および図7に示すように、上部電極d3は、入力端子d2に接続され、図3および図4に示すように、下部電極d4は、入力端子d1に接続されている。 As shown in FIGS. 3, 4 and 7, the upper electrode d3 is connected to the input terminal d2, as shown in FIGS. 3 and 4, the lower electrode d4 is connected to the input terminal d1.

なお付言するに、本実施形態においては、各駆動源a,b,c,dに一対の電極d3,d4が一体的に装着されているため、材料力学的観点からは、一対の電極d3,d4に各駆動源a,b,c,dがサンドイッチされて成る積層体を駆動源として認識してもよい。 It is added, in the present embodiment, since the respective driving sources a, b, c, a pair of electrodes d3, d4 to d are integrally attached, from the strength of materials aspect, the pair of electrodes d3, each driving source d4 a, b, c, may recognize a laminate d, which are sandwiched as a drive source.

次に、第1のばね部9,10の剛性と、第2のばね部12,13,15,16の弾性変形部との剛性との関係を、第1のばね部9と第2のばね部13との組合せを例にとり、図5および図7を参照することにより、説明する。 Next, the stiffness of the first spring portion 9, the relationship between the stiffness of the elastic deformation portion of the second spring portion 12, 13, 15, a first spring portion 9 second spring taking the combination of the parts 13 as an example, by referring to FIGS. 5 and 7, will be described.

本実施形態においては、各第2のばね部12,13,15,16の弾性変形部は、主に、各第2のばね部12,13,15,16と、それに固着された駆動源a,b,c,dとの組合体を意味している。 In the present embodiment, the elastic deformation of the second spring portion 12, 13, 15 mainly includes a respective second spring portions 12, 13, 15, a driving source a secured thereto , b, c, which means the union body of the d. また、剛性は、外力に対する変形の抵抗を意味しており、具体的には、第1のばね部9,10の剛性は、ねじり剛性を意味し、弾性変形部の剛性は、ねじり剛性と曲げ剛性との双方を意味する。 Further, stiffness, means a resistance of deformation against an external force, specifically, the stiffness of the first spring 9, 10 denotes a torsional rigidity, the rigidity of the elastic deformation portion, and bending torsional rigidity It refers to both the rigid.

図7に示す例については、まず、第1のばね部9の断面2次モーメント(図7に示すA−A'断面における断面2次モーメント)と、第2のばね部13の断面2次モーメント(図7に示すB−B'断面における断面2次モーメント)とが互いに比較される。 For the example shown in FIG. 7, first, the second moment of the first spring portion 9 (second moment of A-A 'cross-section shown in FIG. 7), the second moment of the second spring portion 13 (second moment of cross section B-B 'shown in FIG. 7) are compared with each other. 第1のばね部9と第2のばね部13とは、板厚寸法に関しては互いに共通する。 A first spring portion 9 and the second spring portion 13, common to each other with respect to the plate thickness. しかし、図5に示すように、幅寸法に関しては、第1のばね部9の方が第2のばね部13より長い。 However, as shown in FIG. 5, with respect to width, towards the first spring portion 9 is longer than the second spring portion 13.

一方、図10に示すように、板厚寸法hおよび幅寸法bを有する矩形断面のはり部材については一般に、板厚寸法hが一定である条件においては、幅寸法bが大きいほど、曲げ剛性もねじり剛性も増加し、外力に対する変形抵抗が増加する。 On the other hand, as shown in FIG. 10, generally about beam member of rectangular cross-section having a plate thickness h and width b, in the conditions under which plate thickness h is constant, the larger the width dimension b, the bending stiffness torsional rigidity increases, deformation resistance against an external force is increased. このはり部材の曲げ剛性は、縦弾性係数Eと、断面2次モーメントIzとの積で表わされ、具体的には、 Flexural rigidity of the beam member has a longitudinal elastic modulus E, it is expressed by the product of the second moment Iz, specifically,

Ebh /12 Ebh 3/12

で表わされる。 In represented. 一方、ねじり剛性は、板厚寸法hが幅寸法bよりかなり小さい条件においては、横弾性係数をGで表わすと、近似的に、 On the other hand, torsional stiffness, in rather small conditions plate thickness h is than the width b, and represents a modulus of transverse elasticity at G, approximately,

Gbh /3 Gbh 3/3

で表わされる。 In represented. 図10において「dA」は、はり部材の中立軸(x軸と一致する)からyの距離にある微小面積要素を意味している。 "DA" 10 means a minute area element at the distance y from the neutral axis of the beam member (coincident with the x-axis).

したがって、本実施形態においては、第2のばね部13の断面2次モーメントが第1のばね部9の断面2次モーメントより小さい。 Accordingly, in the present embodiment, the second moment of the second spring portion 13 is the second moment is smaller than the first spring portion 9.

一方、そのような断面2次モーメントの関係は、本実施形態においては、第2のばね部13の幅寸法を第1のばね部9の幅寸法より短い寸法に選定したことに起因する。 On the other hand, the relationship between such a second moment, in the present embodiment, due to the fact that the selected width of the second spring portion 13 to the short dimension than the width dimension of the first spring portion 9. また、上述のように、矩形断面のはり部材においては、曲げ剛性の計算式にもねじり剛性の計算式にも「bh 」なる項が存在し、このことは、はり部材の幅寸法が短いほど、はり部材の曲げ剛性もねじり剛性も低下することを意味する。 Further, as described above, in the beam member of rectangular cross-section, bending also exist term becomes "bh 3" in the formula of torsional stiffness to formula rigid, this short width of the beam member more, also means decreased flexural rigidity torsional rigidity of the beam member.

したがって、本実施形態においては、第2のばね部13の方が第1のばね部9より弾性的にねじり変形し易い。 Accordingly, in the present embodiment, it tends towards the second spring portion 13 is deformed torsionally elastic than the first spring portion 9. 第1のばね部9は基本的には曲げ変形させられないが、本実施形態においては、変形の種類の如何を問わず、第2のばね部13の方が第1のばね部9より弾性変形し易いといえる。 The first spring portion 9 is not basically allowed to bending deformation, in the present embodiment, regardless of the type of deformation, towards the second spring portion 13 is more elastic than the first spring portion 9 deformation and it can be said that easy.

さらに、本実施形態においては、第2のばね部13と駆動源dとの積層体すなわち弾性変形部の断面2次モーメントが第1のばね部9の断面2次モーメントより小さくなるように、第2のばね部13および駆動源dの断面形状および駆動源dの弾性係数が予め選定されている。 Further, in the present embodiment, as the second moment of the laminated body or elastically deformable portion of the drive source d and the second spring portion 13 is smaller than the second moment of the first spring portion 9, the elastic modulus of the cross-sectional shape and a driving source d of the second spring portion 13 and the driving source d is preselected.

その結果、本実施形態においては、各弾性変形部(1本の第2のばね部と、それに対応する駆動源との積層体)の曲げ変形およびねじり変形が、第1のばね部9のねじり変形より発生し易いようになっている。 As a result, in the present embodiment, the elastic deformation of the bending deformation and torsional deformation (and second spring portions of one laminate of a drive source corresponding thereto) is, twisting of the first spring portion 9 It has become so easy generated from the deformation.

一方、本実施形態においては、反射ミラー8の揺動角すなわち走査角が、第1のばね9のねじり変形量と、弾性変形部のねじり変形量および曲げ変形量とが合成されたものである。 On the other hand, in the present embodiment, the swing angle or scanning angle of the reflecting mirror 8, in which the torsional deformation amount of the first spring 9, and the torsional deformation amount and bending deformation amount of the elastic deformation portion is synthesized .

したがって、本実施形態によれば、そのように変形し易い弾性変形部が第1のばね部9と組み合わせて使用されることにより、弾性変形部が存在しない場合に比較し、反射ミラー8の走査角を増加させることが容易となる。 Therefore, according to this embodiment, by such easily deformable elastic deformation portion so is used in combination with the first spring portion 9, as compared with the case where the elastic deformation portion is not present, the scanning of the reflection mirror 8 it becomes easy to increase the corner.

さらに、本実施形態によれば、第1のばね部9が、それより変形し易い弾性変形部を介して固定枠部7に連結されるため、反射ミラー8の揺動時に第1のばね部9に発生する応力を軽減することも容易となる。 Further, according to this embodiment, the first spring portion 9, for connection to the fixed frame section 7 via the easy elastic deformation portion deforms more, the first spring portion during swing of the reflection mirror 8 it becomes easy to reduce the stress generated in the 9.

次に、上記のように構成された光走査装置1の作動を、図1,図2,図3および図8を参照して説明する。 Next, the operation of the optical scanning device 1 configured as described above, FIG. 1, FIG. 2, it will be described with reference to FIGS. 3 and 8. 図8は、振動体5を共振状態で示す斜視図である。 Figure 8 is a perspective view showing a vibrator 5 at resonance.

図1に示す映像信号供給回路104から水平同期信号119が光走査装置1に供給され、その供給された水平同期信号119は、図2に示す水平走査駆動回路121の発振器121aに入力され、その発振器121aにより、水平同期信号119に基づいて正弦波が生成される。 Horizontal synchronizing signal 119 from the video signal supply circuit 104 shown in FIG. 1 is supplied to the optical scanning device 1, the supplied horizontal sync signal 119 is input to the oscillator 121a of the horizontal scanning driver circuit 121 shown in FIG. 2, the the oscillator 121a, a sine wave is generated based on the horizontal sync signal 119. その生成された正弦波は、位相反転回路121bおよび位相シフタ121cにそれぞれ入力される。 Sine wave that is generated is input to the phase inverter 121b and a phase shifter 121c.

その正弦波が位相シフタ121cに入力されると、その位相シフタ121cにおいては、画像信号と反射ミラー8との位相を調整するための信号が生成され、その生成された信号に基づき、アンプ121eとの共同作用により、駆動電圧が入力端子a1,a2を介して、第2のばね部12に形成された駆動源aに供給される。 When the sine wave is input to the phase shifter 121c, in the phase shifter 121c, a signal for adjusting the phase of the image signal and the reflection mirror 8 is generated based on the generated signal, the amplifier 121e and the joint action, the drive voltage through the input terminal a1, a2, is supplied to the drive source a which is formed in the second spring portion 12. さらに、その駆動電圧と位相が同じ駆動電圧が入力端子b1,b2を介して、第2のばね部15に形成された駆動源bに供給される。 Furthermore, the driving voltage and phase are the same driving voltage via the input terminal b1, b2, it is supplied to the drive source b formed in the second spring portion 15.

これに対し、上記正弦波が位相反転回路121bに入力されると、その位相判定回路121bにおいては、その入力された正弦波の位相が反転され、そのようにして生成された正弦波が位相シフタ121dに供給される。 In contrast, when the sine wave is input to the phase inversion circuit 121b, in the phase decision circuit 121b, the input sine wave of phase is inverted, the phase shifter that way sine wave generated by the It is supplied to the 121d. その位相シフタ121dにおいては、画像信号と反射ミラー8との位相を調整するための信号が生成され、その生成された信号に基づき、アンプ121fとの共同作用により、駆動電圧が入力端子d1,d2を介して、第2のばね部13に形成された駆動源dに供給される。 In its phase shifter 121d, signals for adjusting the phase of the image signal and the reflection mirror 8 is generated based on the generated signal, by cooperation of an amplifier 121f, the drive voltage input terminal d1, d2 through, it is supplied to the drive source d formed in the second spring portion 13. さらに、その駆動電圧と位相が同じ駆動電圧が入力端子c1,c2を介して、第2のばね部16に形成された駆動源cに供給される。 Furthermore, the driving voltage and phase are the same driving voltage via the input terminal c1, c2, is supplied to the drive source c formed in the second spring portion 16.

したがって、各第2のばね部12,15の片面に貼り付けられた各駆動源a,bが伸長すると、第2のばね部12,15が図3において下向きに撓む。 Thus, each of the second of the driving source a pasted on one side of the spring portion 12 and 15, when b is extended, the second spring portion 12, 15 is deflected downward in FIG. それと同時に、各第2のばね部13,16の片面に貼り付けられた各駆動源c,dが伸長すると、第2のばね部13,16が図3において上向きに撓むことになる。 At the same time, the second of the driving source c attached to one side of the spring portion 13 and 16, when d is extended, so that the second spring portions 13 and 16 upward bend in FIG.

さらに、駆動源a,bが上向きに撓むと、第2のばね部12,15も上向きに撓み、それと同時に、駆動源c,dが下向きに撓むと、第2のばね部13,16も下向きに撓むことになる。 Further, the driving source a, when b is upwardly bent, the second spring portion 12, 15 also flexed upwards, at the same time, the drive source c, when d is bent downward, the second spring portion 13, 16 also downwardly It will deflect it to.

このように、本実施形態においては、水平走査駆動回路121が、図1に示す映像信号供給回路104から供給される水平同期信号119に基づき、駆動源a,bおよび駆動源c,dにそれぞれ印加される駆動電圧を、反射ミラー8の共振周波数と同じ周波数で互いに逆位相で振動させる。 Thus, in the present embodiment, the horizontal scanning driver circuit 121, based on the horizontal sync signal 119 supplied from the video signal supply circuit 104 shown in FIG. 1, the driving source a, b and a drive source c, respectively d the driving voltage applied to vibrate in opposite phases to each other at the same frequency as the resonant frequency of the reflecting mirror 8.

それにより、振動体5において第2のばね部12,15および13,16が互いに逆向きに曲がるように撓み、それに伴い、振動体5が共振周波数で共振する。 Thereby, the deflection such that the second spring portions 12, 15 and 13, 16 in the vibration member 5 bends in opposite directions to each other, accordingly, the vibrator 5 resonates at the resonance frequency. この共振により、第1のばね部9,10に支持された反射ミラー8が、図8に示す中立位置(静止位置)Sと共振時の最大揺動位置(最大変位位置)Kとの間で振動を繰り返し、その結果、反射ミラー8に入射して反射するレーザ光が水平方向に走査される。 This resonance, the first spring portion 9, 10 reflection mirror 8 supported in is between the neutral position (rest position) S and the maximum rocking position at resonance (maximum displacement position) K shown in FIG. 8 Repeat vibration, so that the laser light incident on and reflected by the reflecting mirror 8 is scanned in the horizontal direction.

図1に示すように、反射ミラー8によって水平走査されたレーザ光は、リレー光学系126を経由して、垂直走査系102の反射ミラー部125に導かれる。 1, the laser beam is horizontally scanned by the reflection mirror 8, via a relay optical system 126 is guided to the reflection mirror portion 125 of the vertical scanning system 102. その反射ミラー部125に入射したレーザ光は、垂直走査系102によって垂直方向に走査される。 The laser light incident on the reflective mirror 125 is scanned by the vertical scanning system 102 in the vertical direction. 垂直走査されたレーザ光は、リレー光学系127によりビーム形状がビーム整形されて、観察者の瞳孔に入射され、やがて網膜上に直接に画像が投影される。 Vertical scanning laser beam, the beam shape by the relay optical system 127 is beam shaping, is incident to the observer's pupil, an image is projected eventually directly on the retina.

以上説明したように、本実施形態においては、駆動源aが形成された第2のばね部12と、駆動源dが形成された第2のばね部13との断面2次モーメントがそれぞれ、第1のばね部9の断面2次モーメントより小さくなるように振動体5が構成されている。 As described above, in the present embodiment, the second spring portion 12 which drive source a is formed, the second moment of the second spring portion 13 which drive source d are formed, respectively, the 1 of the vibrator 5 so as to be smaller than the second moment of the spring portion 9 is formed. さらに、駆動源bが形成された第2のばね部15と、駆動源cが形成された第2のばね部16との断面2次モーメントが、第1のばね部10の断面2次モーメントより小さくなるように振動体5が形成されている。 Furthermore, the second spring portion 15 which drive source b is formed, the second moment of the second spring portion 16 which drive source c is formed, than the second moment of the first spring portion 10 vibrator 5 is formed to be smaller.

したがって、本実施形態によれば、駆動源a,b,c,dおよび第2のばね部12,13,15,16が相対的に変形し易くなり、その変形が最終的には反射ミラー8のねじりすなわち揺動に反映されるため、反射ミラー8の走査角(振れ角)を増加させることが容易となる。 Therefore, according to this embodiment, the driving source a, b, c, d and the second spring portions 12, 13, 15 is easily deformed relative reflection mirror 8 is a variant thereof in the final torsional i.e. to be reflected in the oscillation of, it is easy to increase the scan angle of the reflecting mirror 8 (deflection angle).

さらに、本実施形態においては、駆動源a,b,c,dが第2のばね部12,13,15,16上に直接、薄膜形成法により形成されている。 Further, in the present embodiment, the driving source a, b, c, d is directly on the second spring portions 12, 13, 15, are formed by a thin film forming method. したがって、本実施形態によれば、各駆動源a,b,c,dと各第2のばね部12,13,15,16との間に、合成樹脂等から成る接着剤層を介在させずに済む。 Therefore, according to this embodiment, each of the driving sources a, b, c, between the d and the second spring portions 12, 13, 15, without interposing an adhesive layer made of a synthetic resin or the like need to. よって、本実施形態によれば、各駆動源a,b,c,dと各第2のばね部12,13,15,16との接合状態が安定し、振動体5の振動も安定する。 Therefore, according to this embodiment, the bonding state is stabilized with the respective drive sources a, b, c, d and the second spring portions 12, 13, 15, also stabilizes the vibration of the vibrator 5.

さらに、本実施形態においては、駆動源a,b,c,dの振動を拡大する機構が振動体5に採用されるため、反射ミラー8を所定の走査周波数および走査角のもとに振動させるのに必要な消費電力を節約することが容易となる。 Further, in the present embodiment, the driving source a, b, c, for mechanisms to increase the vibration of the d is employed vibrator 5 to vibrate the reflecting mirror 8 on the basis of a predetermined scanning frequency and scanning angle it is easy to save power required.

さらに、本実施形態においては、各第2のばね部12,13,15,16に直接に各駆動源a,b,c,dが装着されており、弾性変形部と加振源とが互いに位置的に一致させられている。 Further, in the present embodiment, the second direct to the drive source a to the spring portion 12, 13, 15, b, c, d is mounted, and the the vibration source elastic deformation portion to each other It is positionally matched. したがって、本実施形態によれば、各駆動源a,b,c,dの振動を効率よく振動体5に伝達することが容易となり、消費電力の節約が容易となるとともに、光走査装置1の小型化が容易となる。 Therefore, according to this embodiment, each of the driving sources a, b, c, it is easy to transmit vibration of d efficiently to the vibrating body 5, together with power savings can be facilitated, the optical scanning device 1 miniaturization is facilitated.

さらに、本実施形態においては、図6に示すように、各駆動源a,b,c,dが、各第2のばね部12,13,15,16から固定枠部7に延びる姿勢で振動体5に形成されている。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the drive source a, b, c, d is the vibration in a posture extending in the fixed frame part 7 from the second spring portion 12, 13, 15 It is formed in the body 5. よって、本実施形態によれば、振動体5の振動の節が固定端部13aに安定的に位置することとなり、振動体5の振動状態が理想的な共振状態で安定する。 Therefore, according to this embodiment, will be a node of vibration of the vibrator 5 is located stably in the fixed end portion 13a, the vibration state of the vibrator 5 is stabilized at an ideal resonance.

したがって、本実施形態によれば、図9に示すように、各駆動源a,b,c,dが、各第2のばね部12,13,15,16上のみに形成され、固定枠部7には及ばないように形成される場合と比較し、振動体5の振動状態を安定化させることが容易となる。 Therefore, according to this embodiment, as shown in FIG. 9, each of the driving sources a, b, c, d are formed only on the second spring portions 12, 13, 15, the fixed frame section compared with a case where 7 is formed so as not to extend to, it becomes easy to stabilize the vibration state of the vibrator 5.

次に、本発明の第2実施形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention. ただし、本実施形態は、第1実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。 However, the present embodiment, since the elements common to the first embodiment is large, for common elements, by reference using the same reference numerals or names, a detailed description is omitted, the different elements only , it will be described in detail.

図11に示すように、本実施形態に従う光走査装置200は、第1実施形態に従う光走査装置1と構成が共通する要素として、ベース台2と振動体5とを備えており、ベース台2には、第1実施形態と同様に、図12に示すように、支持部3が形成されている。 As shown in FIG. 11, the optical scanning apparatus 200 according to this embodiment, as the optical scanning device 1 and element structure are common according to the first embodiment includes a base stand 2 and the oscillating body 5, the base board 2 to, as in the first embodiment, as shown in FIG. 12, the supporting portion 3 is formed. 本実施形態においては、図11に示すように、振動体5が、第1実施形態と同様に、固定枠部7と、反射ミラー8と、第1のばね部9,10と、第2のばね部12,13,15,16とを備えている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the vibration body 5, as in the first embodiment, the fixed frame portion 7, a reflecting mirror 8, a first spring portion 9, of the second and a spring portion 12, 13, 15.

第1実施形態においては、図3に示すように、駆動源a,b,c,dの振動が直接に振動体5に伝達されるようになっている。 In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the drive source a, b, c, the oscillation of the d is adapted to be directly transmitted to the vibrating body 5. すなわち、振動体5が駆動源a,b,c,dによって直接に加振されるようになっているのである。 That is, the vibrator 5 is has become to be vibrated directly by the drive source a, b, c, d.

これに対し、本実施形態に従う光走査装置200においては、図11に示すように、振動体5が駆動源e,fによって間接に加振されるようになっている。 In contrast, in the optical scanning apparatus 200 according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the vibration body 5 is adapted to be vibrated indirectly by a drive source e, f. すなわち、光走査装置200が全体的に加振されるようになっているのである。 That is, the optical scanning device 200 is adapted to be entirely vibrated.

図11に示すように、本実施形態においては、ベース台2の下面に駆動源e,fが接着により固定されている。 As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the driving source to the lower surface of the base board 2 e, f is fixed by adhesion. それら2個の駆動源e,fは、ベース台2の幅方向(ベース台2の長手方向と直角な方向)において互いに対向する2個の対向位置にそれぞれ配置されている。 These two drive sources e, f are respectively disposed on two opposing positions facing each other in the widthwise direction of the base board 2 (the longitudinal direction perpendicular to the direction of the base table 2).

それら駆動源e,fは、共に、積層型の圧電アクチュエータとして構成されている。 They drive source e, f are both configured as a laminated piezoelectric actuator. 積層型の圧電アクチュエータは、ベース台2の長手方向に延びるPZT、ZnO、BST等の圧電体が複数枚、各板面と直角な方向に積層されて構成されている。 Laminated piezoelectric actuator, PZT extending in the longitudinal direction of the base stand 2, ZnO, a piezoelectric material such as BST is plural, and are stacked in the plate surface direction perpendicular. 圧電体は、電気−機械変換効率の高い素子であることから、駆動源e,fに圧電体を用いると、低消費電力化が容易となる。 The piezoelectric body is electrically - since it is highly element of mechanical conversion efficiency, driving source e, the use of piezoelectric body f, it is easy to reduce power consumption.

図12に示すように、駆動源eは、上側の電極e1と、下側の電極e2とによってサンドイッチ状に挟まれている。 As shown in FIG. 12, the driving source e is an upper electrode e1, are sandwiched by the lower electrode e2. 同様にして、駆動源fは、上側の電極f1と、下側の電極f2とによってサンドイッチ状に挟まれている。 Similarly, the driving source f is an upper electrode f1, are sandwiched by the lower electrode f2.

駆動源eは、電極e1および電極e2間に印加する駆動電圧の極性を所定の周波数で変化させることにより、伸び縮みして振動する。 Driving source e, by changing the polarity of the drive voltage applied between the electrodes e1 and the electrode e2 at a predetermined frequency, it vibrates in elasticity. 同様にして、駆動源fは、電極f1および電極f2間に印加する駆動電圧の極性を所定の周波数で変化させることにより、伸び縮みして振動する。 Similarly, the driving source f, by changing the polarity of the drive voltage applied between the electrodes f1 and the electrode f2 at a predetermined frequency, vibrates in elasticity. したがって、駆動源eおよび駆動源fに互いに逆位相で駆動電圧を印加すれば、それら駆動源eおよび駆動源fが互いに逆位相で振動し、それにより、ベース台2を介して振動体5を、第1実施形態と同様にして振動させることができる。 Thus, by applying a driving voltage in opposite phase to the drive source e and the driving source f, they drive source e and the driving source f is vibrated in opposite phases to each other, thereby the vibrating body 5 via the base stand 2 , it can be vibrated in the same manner as in the first embodiment.

図11に示すように、ベース台2には、第1実施形態と基本的に共通するように、ベース台2の上面に開口する凹部が形成されているが、本実施形態においては、それが階段状に形成されている。 As shown in FIG. 11, the base board 2, as is common in the first embodiment and basically recess that opens to the upper surface of the base board 2 is formed, in the present embodiment, it It is formed in a stepped shape. 具体的には、ベース台2の長手方向中央部には、深い底面を有する凹部2bが形成され、それを挟む2個の位置にそれぞれ、浅い底面を有する凹部2cが形成されている。 Specifically, in the longitudinal center of the base table 2, the recess 2b having a deep bottom surface is formed, respectively to the two positions sandwiching it, it is formed with a recess 2c having a shallow bottom.

図13には、本実施形態における水平走査駆動回路121がブロック図で示されている。 Figure 13 is a horizontal scanning drive circuit 121 of this embodiment is shown in block diagram. この水平走査駆動回路121は、第1実施形態と基本的な電気回路が共通しており、第1実施形態との相違点は、アンプ121eが1個の駆動源eに接続されるとともに、アンプ121fが1個の駆動源fに接続される点である。 The horizontal scanning driver circuit 121, the first embodiment and the basic electrical circuit is common, differences from the first embodiment, together with the amplifier 121e is connected to one driving source e, amplifier 121f is a point connected to one driving source f.

このように構成された水平走査駆動回路121によれば、駆動源eおよびfにそれぞれ駆動電圧が互いに逆位相で印加され、それにより、それら駆動源eおよび駆動源fが互いに逆位相で振動させられる。 According to the horizontal scanning driver circuit 121 thus configured, each of the drive voltage to the drive source e and f are applied in opposite phases to each other, thereby let them drive source e and the driving source f is vibrated in opposite phases to each other It is. その結果、第1のばね部9,10、第2のばね部12,13,15,16および反射ミラー8によって構成される振動体5に、それのねじり振動モードの共振周波数に一致する周波数の振動が加えられる。 As a result, the first spring portions 9 and 10, the vibrator 5 constituted by the second spring portions 12, 13, 15 and the reflection mirror 8, a frequency that matches the resonance frequency of its torsional vibration mode vibration is applied. それにより、振動体5が共振して、反射ミラー8が共振周波数かつ大きな揺動角のもとにねじり振動を誘起される。 Thereby, the resonance vibration member 5, the reflection mirror 8 is induced vibration torsional original resonant frequency and a large swing angle.

本発明者らは、以上説明した第1および第2実施形態に共通の振動体5につき、その振動体5の幾何学的特徴である形状寸法と振動特性との関係を解析すべく、コンピュータによるシミュレーションによって数値解析を行った。 The present inventors have, over the first and second embodiments described per common vibrator 5, in order to analyze the relationship between the geometry of the geometric characteristics of the vibrator 5 and the vibration characteristics by a computer we performed numerical analysis by simulation. その数値解析は、有限要素法によるものである。 The numerical analysis, is due to the finite element method.

図14には、その数値解析のために使用された振動体5の解析モデルが簡略的に示されている。 14, the analysis model of the vibrator 5, which is used for the numerical analysis is schematically shown. 解析モデルは、振動体5を複数の有限要素に分割することによって構成されている。 Analysis model is configured by dividing the oscillating body 5 into a plurality of finite elements.

図14に示すように、この解析モデルにおいては、反射ミラー8の幅寸法が「L1」で表記される一方、一対の第2のばね部12,13と、別の一対の第2のばね部15,16とのそれぞれにつき、分岐間隔が「L2」で表記されている。 As shown in FIG. 14, in this analysis model, while the width of the reflection mirror 8 is denoted by "L1", and the second spring portions 12 and 13 of the pair, the second spring portion of another pair for each of the 15, 16, branch interval is denoted by "L2". ここに、「分岐間隔L2」は、一対の第2のばね部12,13を例にとって説明すれば、それら第2のばね部12,13の外縁同士の間隔を意味する。 Here, "branch distance L2", if explaining a pair of second spring portions 12 and 13 as an example, refers to those spacing of the outer edge between the second spring portions 12 and 13. 分岐間隔L2は、各連結部17,18の長さと一致する。 Branch distance L2 corresponds to the length of each connecting portion 17, 18.

なお付言するに、図14に示す解析モデルにおいては、2本の第2のばね部12,13のうち第1のばね部9と連結する部分が、それら2本の第2のばね部12,13から名称的に独立して連結部17と称される。 It is added, in the analysis model shown in FIG. 14, the portion for connecting the first spring portion 9 of the two second spring portions 12 and 13, the second spring portion 12 thereof two, 13 referred to as connecting portions 17 names to independently from. 同様にして、2本の第2のばね部15,16のうち第1のばね部10と連結する部分が、それら2本の第2のばね部15,16から名称的に独立して連結部18と称される。 Similarly, the portion for connecting the first spring portion 10 of the two second spring portions 15 and 16, the connecting portions thereof two second spring portions 15 and 16 independently in the name manner of 18 called.

振動体5の振動特性を解析するために上述の解析モデルを用いて第1の数値解析と第2の数値解析と第3の数値解析とが行われた。 First numerical analysis and using an analysis model of the above-described and second numerical analysis and the third numerical analysis was performed to analyze the vibration characteristics of the vibrator 5. 3種類の数値解析が行われたのであり、それら3種類の数値解析に共通する解析条件は以下のとおりである。 3 kinds of the numerical analysis is than has been performed, analysis conditions common to these three types of numerical analysis are as follows.

1. 1. 反射ミラー8(正方形)の寸法 厚さ:100μm Dimensions The thickness of the reflecting mirror 8 (square): 100 [mu] m
長さ:1mm Length: 1mm
幅:1mm Width: 1mm

2. 2. 第1のばね部9,10(長方形)の寸法 厚さ:100μm Dimensions The thickness of the first spring portion 9, 10 (rectangle): 100 [mu] m
長さ:0.5mm Length: 0.5mm
幅:60μm Width: 60μm

3. 3. 第2のばね部12,13,15,16(長方形)の寸法 厚さ:100μm Dimensions The thickness of the second spring portion 12, 13, 15 (rectangle): 100 [mu] m
長さ:1.5mm Length: 1.5mm
幅:40μm Width: 40μm

4. 4. 連結部17,18(長方形)の寸法 厚さ:100μm Dimensions The thickness of the connecting portions 17 and 18 (rectangle): 100 [mu] m
幅:40μm Width: 40μm

したがって、それら3種類の数値解析を通じて、反射ミラー8の幅L1は、1mmに維持された。 Therefore, through their three numerical analysis, the width L1 of the reflection mirror 8 was maintained at 1 mm.

一方、それら3種類の数値解析は、3種類の分岐間隔L2のもとに行われた。 Meanwhile, these three types of numerical analysis was performed under the three branches interval L2. 具体的には、第1の数値解析は、連結部17,18の長さが0.6mmであって、分岐間隔L2も0.6mmである条件のもとに行われた。 Specifically, the first numerical analysis, the length of the connecting portion 17, 18 is a 0.6 mm, was performed under the conditional branch distance L2 is also 0.6 mm. この数値解析は、結局、反射ミラー8の幅L1を超えない分岐間隔L2のもとに行われたことになる。 The numerical analysis, eventually, will be made under the branch spacing L2 which does not exceed the width L1 of the reflection mirror 8. 具体的には、この数値解析は、反射ミラー8の幅L1より小さい(例えば、50ないし70パーセントの範囲内、40ないし80パーセントの範囲内あるいは30ないし90パーセントの範囲内にある)分岐間隔L2のもとに行われたことになる。 Specifically, the numerical analysis is smaller than the width L1 of the reflecting mirror 8 (e.g., in the range of 50 to 70 percent, to or 30 to the range to the 80% of 40 to be within the range of 90 percent) branched distance L2 It will be made under the.

これに対し、第2および第3の数値解析は、共に、分岐間隔L2が幅L1を超える条件のもとに実施された。 In contrast, the second and third numerical analysis are both branched interval L2 is conducted under the conditions exceeding the width L1. 具体的には、第2の数値解析は、分岐間隔L2が1.1mmである条件のもとに実施され、一方、第3の数値解析は、分岐間隔L3が2mmである条件のもとに実施された。 Specifically, the second numerical analysis is performed on the basis of the conditional branch distance L2 is 1.1 mm, while the third numerical analysis on the basis of the conditional branch spacing L3 is 2mm It was implemented.

図15には、図14に示す振動体5の解析モデル(以下、単に「振動体5」ともいう。)が静止状態で示されている。 The Figure 15, the analysis model of the vibration member 5 shown in FIG. 14 (hereinafter, simply referred to as "vibrator 5".) Is shown at rest. 第1の数値解析は、振動体5を4種類の振動モードで模擬的に振動させるべく実施された。 The first numerical analyzes were performed in order to simulate to vibrate the vibrating body 5 with 4 kinds of vibration modes. それら4種類の振動モードは、振動体5を振動させる振動周波数に関して下記のように異なっている。 They four vibration modes is different as follows with respect to the vibration frequency of vibrating the vibrator 5.

振動モード1:10.6kHz Vibration mode 1: 10.6kHz
振動モード2:15.1kHz Vibration mode 2: 15.1kHz
振動モード3:21.8kHz Vibration mode 3: 21.8kHz
振動モード4:25.2kHz Vibration mode 4: 25.2kHz

以下、図16ないし図23を参照することにより、第1の数値解析の結果を説明する。 Hereinafter, by referring to FIGS. 16 to 23, illustrating the results of the first numerical analysis.

それに先立ち、図16ないし図23の内容を簡単に説明する。 Prior to that, briefly explaining the contents of FIGS. 16 through 23.

図16ないし図19は、各振動モードの解析結果を単独で示す図である。 16 to 19 are views showing an analysis result of each vibration mode alone. 具体的には、図16は、振動モード1の解析結果を示す図であり、図17は、振動モード2の解析結果を示す図であり、図18は、振動モード3の解析結果を示す図であり、図19は、振動モード4の解析結果を示す図である。 Specifically, FIG. 16 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 1, Figure 17 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 2, FIG. 18, showing an analysis result of the vibration mode 3 , and the FIG. 19 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 4.

図20ないし図23は、各振動モードの解析結果であって図16ないし図19にそれぞれ示されているものを、図15に示されている静止状態にある振動体5と対比するために便宜上重ね合わせて示す図である。 FIGS. 20 to 23, those with a result of analysis of the vibration modes are respectively shown in FIGS. 16 to 19, for convenience in order to compare the vibration body 5 in the stationary state shown in Figure 15 It illustrates superimposed. 具体的には、図20は、振動モード1の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図21は、振動モード2の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図22は、振動モード3の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図23は、振動モード4の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図である。 Specifically, FIG. 20 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 1 stationary, FIG. 21, the vibrating body 5 with the analysis result of the vibration mode 2 in the stationary state is a diagram illustrating in comparison with FIG. 22 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 3 stationary, FIG. 23, the analysis result of the vibration mode 4 stationary It shows in comparison with some vibrator 5.

図16および図20に示すように、振動モード1、すなわち、10.6kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aに平行な方向に振動(面内振動)して共振する状態となる。 As shown in FIGS. 16 and 20, the vibration mode 1, i.e., when vibrating the vibrator 5 at 10.6kHz, the reflecting mirror 8 is vibrated (in-plane vibration) in the direction parallel to the reflecting surface 8a a state that resonates Te.

また、図17および図21に示すように、振動モード2、すなわち、15.1kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aに垂直な方向に振動(面外振動)して共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 17 and 21, the vibration mode 2, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 15.1kHz, the vibration in the direction perpendicular to the reflecting mirror 8 is reflecting surface 8a (plane vibration ) to become a state of resonance.

また、図18および図21に示すように、振動モード3、すなわち、21.8kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が第1のばね部8,9の軸線まわりに回動してねじれ共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 18 and 21, the vibration mode 3, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 21.8kHz, the reflection mirror 8 times around the axis of the first spring portion 8,9 moving to a state in which they twist resonance.

また、図19および図23に示すように、振動モード4、すなわち、25.2kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aの中心点を回転中心として、反射ミラー8が反射面8aに沿って往復回転して共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 19 and 23, the vibration mode 4, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 25.2kHz, the reflection mirror 8 as a rotation about the center point of the reflection surface 8a, the reflecting mirror 8 is a state of resonance and reciprocally rotated along the reflection surface 8a.

第1の数値解析結果によれば、それら振動モード1ないし4のうち振動モード3が、光の走査に好適に使用できる振動モードである。 According to the first numerical analysis results, to their free vibration mode 1 vibration mode 3 of 4, a vibration mode which can be suitably used for scanning of the light.

図24には、第2の数値解析が実施された解析条件が示されている。 Figure 24 is shown the analysis conditions where the second numerical analysis has been implemented. この第2の数値解析においては、振動体5の連結部17,18の長さが1.1mmというように、第1の数値解析の場合より長くされている。 In the second numerical analysis, the length of the connecting portions 17, 18 of the vibrator 5 and so 1.1 mm, and is longer than that of the first numerical analysis. したがって、分岐間隔L2も、1.1mmとなり、反射ミラー8の幅寸法L1である1mmより、僅かではあるが長くなっている。 Therefore, the branch distance L2 also, 1.1 mm, and the more 1mm in width dimension L1 of the reflecting mirror 8, albeit slightly is longer.

図25には、図24に示す振動体5が静止状態で示されている。 Figure 25 is a vibration body 5 shown in FIG. 24 is shown at rest. 第2の数値解析は、振動体5を4種類の振動モードで模擬的に振動させるために実施された。 Second numerical analyzes were performed in order to simulated vibrate the vibrating body 5 with 4 kinds of vibration modes. それら4種類の振動モードは、振動体5を振動させる振動周波数に関して下記のように異なっている。 They four vibration modes is different as follows with respect to the vibration frequency of vibrating the vibrator 5.

振動モード1:10.0kHz Vibration mode 1: 10.0kHz
振動モード2:14.2kHz Vibration mode 2: 14.2kHz
振動モード3:22.0kHz Vibration mode 3: 22.0kHz
振動モード4:25.5kHz Vibration mode 4: 25.5kHz

以下、図26ないし図33を参照することにより、第2の数値解析の結果を説明する。 Hereinafter, by referring to FIGS. 26 to 33, illustrating the results of the second numerical analysis.

それに先立ち、図26ないし図33の内容を簡単に説明する。 Prior to that, briefly explaining the contents of FIGS. 26 to 33.

図26ないし図29は、各振動モードの解析結果を単独で示す図である。 26 to FIG. 29 is a diagram showing an analysis result of the vibration modes in alone. 具体的には、図26は、振動モード1の解析結果を示す図であり、図27は、振動モード2の解析結果を示す図であり、図28は、振動モード3の解析結果を示す図であり、図29は、振動モード4の解析結果を示す図である。 Specifically, FIG. 26 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 1, Figure 27 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 2, FIG. 28, showing an analysis result of the vibration mode 3 , and the FIG. 29 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 4.

図30ないし図33は、各振動モードの解析結果であって図26ないし図29にそれぞれ示されているものを、図25に示されている静止状態にある振動体5と対比するために便宜上重ね合わせて示す図である。 FIGS. 30 to 33, those with a result of analysis of the vibration modes shown in FIGS. 26 to 29, for convenience in order to compare the vibration body 5 in the stationary state shown in Figure 25 It illustrates superimposed. 具体的には、図30は、振動モード1の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図31は、振動モード2の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図32は、振動モード3の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図33は、振動モード4の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図である。 Specifically, FIG. 30 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 1 stationary, FIG. 31, the vibrating body 5 with the analysis result of the vibration mode 2 in the stationary state is a diagram illustrating in comparison with FIG. 32 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 3 stationary, FIG. 33, the analysis result of the vibration mode 4 stationary It shows in comparison with some vibrator 5.

図26および図30に示すように、振動モード1、すなわち、10.0kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aに平行な方向に振動(面内振動)して共振する状態となる。 As shown in FIGS. 26 and 30, the vibration mode 1, i.e., when vibrating the vibrator 5 at 10.0kHz, the reflecting mirror 8 is vibrated (in-plane vibration) in the direction parallel to the reflecting surface 8a a state that resonates Te.

また、図27および図31に示すように、振動モード2、すなわち、14.2kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aに垂直な方向に振動(面外振動)して共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 27 and 31, the vibration mode 2, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 14.2kHz, the vibration in the direction perpendicular to the reflecting mirror 8 is reflecting surface 8a (plane vibration ) to become a state of resonance.

また、図28および図32に示すように、振動モード3、すなわち、22.0kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が反射面8aの中心点を回転中心として、反射ミラー8が反射面8aに沿って往復回転して共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 28 and 32, the vibration mode 3, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 22.0kHz, the reflection mirror 8 as a rotation about the center point of the reflection surface 8a, the reflecting mirror 8 is a state of resonance and reciprocally rotated along the reflection surface 8a.

また、図29および図33に示すように、振動モード4、すなわち、25.5kHzで振動体5を振動させた場合には、反射ミラー8が第1のばね部8,9の軸線まわりに回動してねじれ共振する状態となる。 Further, as shown in FIGS. 29 and 33, the vibration mode 4, i.e., when the vibrator 5 is vibrated at 25.5kHz, the reflection mirror 8 times around the axis of the first spring portion 8,9 moving to a state in which they twist resonance.

第2の数値解析結果によれば、それら振動モード1ないし4のうち振動モード4が、光の走査に好適に使用できる振動モードである。 According to a second numerical analysis results, to their free vibration mode 1 vibration mode 4 of 4, a vibration mode which can be suitably used for scanning of the light.

次に、図34を参照しつつ、振動体5の近似モデルを用いることにより、振動体5の1次ないし3次の振動モードを説明する。 Next, referring to FIG. 34, by using the approximation model of the vibrator 5, illustrating the primary to tertiary vibration mode of the vibrator 5.

図34の上部には、振動体5の近似モデルが示されている。 At the top of FIG. 34, there is shown approximate model of the vibrator 5 is. この近似モデルにおいては、反射ミラー8の質量が「M1」、第1のばね部が「無質量」、連結部17,18の質量がそれぞれ「M2」、第2のばね部が「無質量」とされるとともに、2本の第2のばね部が便宜上結合されて1本の第2のばね部とされている。 In this approximation model, the mass of "M1" of the reflecting mirror 8, a first spring portion "massless" mass are "M2" of the connecting portion 17, 18, the second spring portion "massless" together it is a second spring portion of the two is for convenience coupled with one second spring portion.

振動体5をこの近似モデルに近似すると、ばね部の質量を無視すれば、振動体5は、水平方向あるいは鉛直方向に関しては、それぞれ3自由度の振動系に相当する。 When approximating the vibrator 5 on the approximate model, ignoring the mass of the spring portion, the vibrating body 5, with respect to the horizontal direction or the vertical direction, corresponding to the vibration system of each of the three degrees of freedom.

光走査を安定して行うには、振動体5の高次(2次以上)の振動モードが、ねじり振動の固有振動数より低い周波数領域において発生しないようにすることが望ましい。 To perform optical scanning stably the vibration modes of higher order oscillating body 5 (or secondary) it is desirable to prevent the occurrence in the frequency range lower than the natural frequency of the torsional vibration. 図34には、上部においては近似モデルが静止状態で示され、その下部においては3種類の振動モードがその近似モデルを用いて示されている。 34, in the upper shown approximation model is at rest, three vibration modes are illustrated using the approximation model in its lower portion. それら3種類の振動モードのうち、上段のものが1次モードであり、中段のものが2次モードであり、下段のものが3次モードである。 Of these three types of vibrational modes, a upper one is the primary mode, the middle one is a second-order mode, the lower one is a third mode.

図16ないし図33を参照して説明した数値解析結果から明らかなように、振動体5について固有振動数のモード解析を行うと、垂直並進振動モード(面外振動モード)あるいは水平並進振動モード(面内振動モード)の1次固有振動が低周波数領域で発生する。 Referring to As is clear from the results of numerical analysis explained to FIGS. 16 to 33, when the mode analysis of natural frequency of the oscillating body 5, vertical translation vibration mode (plane vibration mode) or horizontal translation vibration mode ( 1-order natural frequency of the in-plane vibration mode) occurs in the low frequency range.

図14に示す振動体5に発生する4種類の振動モードをそれぞれ、図34に示す3種類の振動モードのいずれかに関連付けると、図16に示す振動モード1(水平並進振動モード)が図34に示す1次モードに該当し、図19に示す振動モード4(回転振動モード)が図34に示す2次モードに該当する。 Each four vibration modes generated in the vibration member 5 shown in FIG. 14, when associated with one of three vibrational mode shown in FIG. 34, the vibration mode 1 (horizontal translation vibration mode) shown in FIG. 16 FIG. 34 corresponds to the primary mode shown in the vibration mode 4 (rotational vibration mode) corresponds to the second mode shown in FIG. 34 shown in FIG. 19.

今回の数値解析が実施された周波数より高い周波数について別の数値解析を実施すれば、3次モードあるいはそれより高次のモードについてまで振動体5を解析できる。 By carrying out different numerical analysis for frequencies higher than the frequency numerical analysis has been performed this time, it can be analyzed vibrator 5 to the third mode or higher order modes.

図34に示す近似モデルにおいて、M1の質量とばね部の剛性が一定であると仮定すると、高次のモードの周波数は、M2の質量に依存することになる。 In the approximate model shown in FIG. 34, the rigidity of the mass and the spring portion of the M1 is assumed to be constant, the frequency of the higher order modes will depend on the mass of M2. M2の質量増加は、図34に示す例においては、1次モードの振動周波数の低下を招き、それに加えて、2次モードの振動周波数の低下も招く。 Weight gain M2, in the example shown in FIG. 34, cause a decrease in the vibration frequency of the primary mode, in addition, also result in reduction in the vibration frequency of the secondary mode. そのため、M2の質量増加は、高次モードの振動周波数が光走査に必要なねじり固有振動数に接近する要因になっていた。 Therefore, the mass increase of M2 had become a factor oscillation frequency of the higher mode approaches the torsional natural frequency required for the optical scanning.

これに対し、図14に示す振動体5、すなわち、第1および第2実施形態において使用される振動体5においては、連結部17,18の長さ、すなわち、第2のばね部12,13および第2のばね部15,16の分岐間隔L2が反射ミラー8の幅L1より短くされることにより、連結部17,18の質量M2が減少させられている。 In contrast, the vibration member 5 shown in FIG. 14, i.e., in the vibration member 5 used in the first and second embodiments, the length of the connecting portion 17, i.e., the second spring portions 12 and 13 and branched distance L2 of the second spring portion 15 and 16 by being shorter than the width L1 of the reflecting mirror 8, the mass M2 of the connecting portion 17, 18 is reduced.

したがって、図14に示す振動体5においては、反射ミラー8の揺動速度の高速化を図るにもかかわらず、振動方向が反射ミラー8に対して水平な方向および垂直な方向である1次モード以外の振動モードの発生が抑制され、その結果、振動体5のねじり振動が安定化し、光走査も安定化させられる。 Therefore, in the vibration member 5 shown in FIG. 14, despite the increase the speed of the rocking speed of the reflection mirror 8, the primary mode vibration direction is a direction horizontal and perpendicular to the reflecting mirror 8 the generation of the vibration mode suppression than a result, torsional vibration of the vibrator 5 is stabilized, also the optical scanning is stabilized. ここに、振動方向が反射ミラー8に対して水平な方向および垂直な方向である1次モードの発生を許容するのは、このモードは、光走査に必要な振動モードではないが、走査光の向きを予定外に変化させてその直進性を阻害してしまう振動モードではないからである。 Here, the vibration direction to allow the generation of the first mode is a horizontal direction and perpendicular to the reflecting mirror 8, this mode is not a vibration mode required for optical scanning, the scanning light this is because there is no inhibition to cause vibration mode the straightness by changing unexpectedly orientation.

第1および第2実施形態においては、図18に示す振動モード3が光走査装置1,200に好適な振動(共振)モードであり、このモードの固有振動数は21.8kHzであった。 In the first and second embodiment, the vibration mode 3 shown in FIG. 18 is a suitable vibration (resonance) mode in the optical scanning apparatus 1200, the natural frequency of this mode was 21.8KHz. これより低い周波数においては、図16に示す振動モード1は反射ミラー8の反射面8aに対して水平な方向(面内方向)、図17に示す振動モード2は反射面8aに対して垂直な方向(面外方向)を振動方向とするモードであり、振動方向が垂直および水平である1次モードしか発生しない。 At frequencies lower than this, the horizontal direction to the reflective surface 8a of the vibration mode 1 is a reflecting mirror 8 shown in FIG. 16 (plane direction), the vibration mode 2 shown in FIG. 17 is perpendicular to the reflecting surface 8a a mode in which the vibration direction of direction (out-of-plane direction), the vibration direction is not generated only vertically and horizontally in a first-order mode.

したがって、第1および第2実施形態によれば、振動体5のねじり振動が安定化し、光走査装置1,200による光走査も安定化する。 Therefore, according to the first and second embodiment, the torsional vibration of the vibrator 5 is stabilized, also stabilizes the optical scanning by the optical scanning device 1200.

これに対し、図24に比較例として示すように、連結部17,18の長さすなわち分岐間隔L2を1.1mmにして幅L1より長くした場合には、必要な振動モード、すなわち、図29および図33に示すねじり振動モード4の共振周波数25.5kHzより低い周波数である22.0kHzで、図28および図32に示すように、振動モード3(回転振動モード)に振動モード1(面内振動モード)の2次モードが重畳させられた振動が振動体5に発生している。 In contrast, as shown as a comparative example in FIG. 24, when greater than the width L1 length of the connecting portion 17, 18 i.e. the branch spacing L2 in the 1.1mm is required vibration mode, i.e., FIG. 29 and at 22.0kHz a frequency lower than the resonance frequency 25.5kHz torsional vibration mode 4 shown in FIG. 33, as shown in FIGS. 28 and 32, the vibration mode 1 (in-plane in the vibration mode 3 (rotational vibration mode) vibrating the secondary mode of vibration mode) was superposed is generated to the vibrating body 5. そのため、振動体5のねじり振動が安定せず、光走査装置1,200による光走査も安定しない。 Therefore, torsional vibration is not stable of the vibrator 5, the optical scanning is also not stable by the optical scanning device 1200.

図35には、第3の数値解析が実施された解析条件が示されている。 Figure 35 is analysis conditions third numerical analysis is performed is shown. この第3の数値解析においては、振動体5の連結部17,18の長さが2mmというように、第1および第2の数値解析の場合より長くされている。 In the third numerical analysis, the length of the connecting portions 17, 18 of the vibrator 5 and so 2 mm, and is longer than that of the first and second numerical analysis. したがって、分岐間隔L2も、2mmとなり、反射ミラー8の幅L1である1mmの2倍の長さとなっている。 Therefore, the branch distance L2 also becomes 2mm, and the twice the length of 1mm in width L1 of the reflection mirror 8.

図36には、図35に示す振動体5が静止状態で示されている。 Figure 36 is a vibration body 5 shown in FIG. 35 is shown at rest. 第3の数値解析は、振動体5を8種類の振動モードで模擬的に振動させるために実施された。 Third numerical analysis was performed in order to simulated vibrate the vibrating body 5 in eight different vibration modes. それら8種類の振動モードは、振動体5を振動させる振動周波数に関して下記のように異なっている。 They eight vibration modes is different as follows with respect to the vibration frequency of vibrating the vibrator 5.

振動モード1: 9.0kHz Vibration mode 1: 9.0kHz
振動モード2:12.1kHz Vibration mode 2: 12.1kHz
振動モード3:15.4kHz Vibration mode 3: 15.4kHz
振動モード4:17.6kHz Vibration mode 4: 17.6kHz
振動モード5:29.1kHz Vibration mode 5: 29.1kHz
振動モード6:32.1kHz Vibration mode 6: 32.1kHz
振動モード7:60.4kHz Vibration mode 7: 60.4kHz
振動モード8:64.2kHz Vibration mode 8: 64.2kHz

以下、図37ないし図48を参照することにより、第3の数値解析の結果を説明する。 Hereinafter, by referring to FIGS. 37 to 48, illustrating the results of the third numerical analysis.

それに先立ち、図37ないし図48の内容を簡単に説明する。 Prior to that, briefly explaining the contents of FIGS. 37 to 48.

図37ないし図40は、各振動モードの解析結果を単独で示す図である。 FIGS. 37 to 40 are views showing an analysis result of each vibration mode alone. 具体的には、図37は、振動モード1の解析結果を示す図であり、図38は、振動モード2の解析結果を示す図であり、図39は、振動モード3の解析結果を示す図であり、図40は、振動モード4の解析結果を示す図である。 Specifically, FIG. 37 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 1, Figure 38 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 2, Figure 39 is showing an analysis result of the vibration mode 3 , and the FIG. 40 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 4.

図41ないし図45は、各振動モードの解析結果であって図37ないし図40にそれぞれ示されているものを、図36に示されている静止状態にある振動体5と対比するために便宜上重ね合わせて示す図である。 Figure 41 to Figure 45, what a result of analysis of the vibration modes are respectively shown in FIGS. 37 to 40, for convenience in order to compare the vibration body 5 in the stationary state shown in Figure 36 It illustrates superimposed. 具体的には、図41は、振動モード1の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図42は、振動モード2の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図43は、振動モード3の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図44は、振動モード4の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図である。 Specifically, FIG. 41 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 1 stationary, FIG. 42, the vibrating body 5 with the analysis result of the vibration mode 2 in the stationary state is a diagram illustrating in comparison with FIG. 43 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 3 stationary, FIG. 44, the analysis result of the vibration mode 4 stationary It shows in comparison with some vibrator 5.

さらに、図42は、振動モード5の解析結果を単独で示す図であり、図43は、振動モード6の解析結果を単独で示す図である。 Further, FIG. 42 is a diagram showing an analysis result of the vibration mode 5 alone, Figure 43 is a diagram showing an analysis result of vibration mode 6 alone. 図44は、振動モード5の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図であり、図45は、振動モード6の解析結果を静止状態にある振動体5と対比して示す図である。 Figure 44 is a diagram illustrating in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration mode 5 stationary, Figure 45 shows in comparison with the vibration body 5 in the analysis result of the vibration modes 6 stationary it is a diagram.

図35ないし図48に示すように、第3の数値解析結果によれば、分岐間隔L2が反射ミラー8の幅L1の2倍である解析例においては、第2の数値解析の結果より多数の非ねじり振動モードが、ねじり振動モードの周波数より低い領域において発生し、そのため、光走査装置1,200による光走査の安定性が低下することが分かる。 As shown in FIGS. 35 to 48, according to the third numerical analysis results, the branch distance L2 is in a double analysis example of the width L1 of the reflecting mirror 8, a number of the results of the second numerical analysis non torsional vibration mode, occurs in the lower region than the frequency of the torsional vibration mode, therefore, it can be seen that the stability of the optical scanning by the optical scanning device 1200 is reduced.

以上説明した3種類の数値解析の結果を総合的に考察すれば、振動体5においては、連結部17,18の長さ、すなわち、第2のばね部12,13および第2のばね部15,16の分岐間隔L2を反射ミラー8の幅L1より短くすれば、連結部17,18の質量M2が減少し、反射ミラー8の揺動速度が高速化されるにもかかわらず、非ねじり振動モードのうち、1次の水平方向振動モード(面内振動モード)および垂直方向振動モード(面外振動モード)を除く振動モードの発生が抑制される。 If overall consideration the results of the three numerical analysis explained above, in the vibration member 5, the length of the connecting portion 17, i.e., the second spring portion 12, 13 and the second spring portions 15 if the branch distance L2 of 16 smaller than the width L1 of the reflecting mirror 8, the mass M2 of the connecting portions 17, 18 is reduced, the swing speed of the reflection mirror 8 even though the speed, non torsional vibration among mode, generation of the vibration modes except primary horizontal vibration mode (plane vibration mode) and a vertical direction vibration mode (plane vibration mode) is suppressed. そのような振動モードは、反射ミラー8からの反射光の直線性を阻害する振動モードである。 Such vibration mode is a vibration mode which inhibits the linearity of the reflected light from the reflecting mirror 8.

したがって、分岐間隔L2を幅L1より短くすれば、振動体5のねじり振動がることができる。 Therefore, if the branch distance L2 shorter than the width L1, it is possible want torsional vibration of the vibrator 5.

以上、画像形成装置100に用いられる光走査装置に本発明を適用する場合のいくつかの実施形態を例にとり、本発明を説明したが、レーザプリンタ、バーコードスキャナ、プロジェクタ等、光走査を行う各種装置に用いられる光走査装置に本発明を適用することが可能である。 While the several embodiments of the case of applying the present invention to an optical scanning apparatus used in an image forming apparatus 100 as an example, the invention has been described, performs a laser printer, a bar code scanner, a projector or the like, an optical scanning it is possible to apply the present invention to an optical scanning apparatus used in various devices.

さらに、以上説明したいくつかの実施形態においては、振動体5が大気に直に曝されているが、レーザ光を透過可能なカバーで覆うことによって振動体5が密封され、その密閉空間が大気圧より減圧されるかまたはその密閉空間に不活性ガスが充填される態様で本発明を実施することが可能である。 Further, more in some embodiments described, but the vibration body 5 is directly exposed to the atmosphere, the vibration body 5 is sealed by covering the laser light capable of transmitting cover, its closed space large inert gas or in the sealed space is depressurized from atmospheric pressure it is possible to implement the present invention in a manner to be filled.

以上、本発明の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the attached drawings, merely as examples, the including the embodiments described in the column of the disclosure of the invention, based on the knowledge of those skilled in the art various modifications, it is possible to implement the invention in other forms subjected to improvement.

本発明の第1実施形態に従う光走査装置1を備えた網膜走査型の画像形成装置100を示す系統図である。 Retinal scanning type image forming apparatus 100 equipped with the optical scanning device 1 according to a first embodiment of the present invention is a system diagram showing. 図1における水平走査駆動回路121のブロック図である。 It is a block diagram of a horizontal scanning drive circuit 121 in FIG. 図1における光走査装置1の斜視図である。 It is a perspective view of the optical scanning device 1 in FIG. 1. 図1における光走査装置1の分解斜視図である。 It is an exploded perspective view of the optical scanning device 1 in FIG. 1. 図1における光走査装置1の反射ミラー8の表面の状態を説明するための斜視図である。 Is a perspective view for explaining a state of the surface of the reflection mirror 8 of the optical scanning device 1 in FIG. 1. 図4における振動体5を幅方向に見た状態で示す部分側面図である。 Is a partial side view showing a state viewed vibrator 5 in the width direction in FIG. 4. 図4における振動体5を幅方向に見て示すとともに図4における駆動源dの構造を詳細に示す部分側面図である。 Together they show watching vibrator 5 in the width direction in FIG. 4 is a partial side view showing in detail the structure of the driving source d in FIG. 図4における振動体5を共振状態で示す斜視図である。 The vibrator 5 in FIG. 4 is a perspective view showing in a resonant state. 図5における第2のばね部13の比較例を示す部分側面図である。 In FIG. 5 is a partial side view showing a comparative example of the second spring portion 13. 矩形断面を有する部材の断面2次モーメントの計算を説明するための断面図である。 It is a cross-sectional view for explaining the calculation of the second moment of the member having a rectangular cross-section. 本発明の第2実施形態に従う光走査装置200を示す斜視図である。 The optical scanning apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention is a perspective view showing. 図11に示す光走査装置200を示す分解斜視図である。 It is an exploded perspective view of an optical scanning apparatus 200 shown in FIG. 11. 図11に示す光走査装置200における水平走査駆動回路121を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a horizontal scanning driver circuit 121 in the optical scanning apparatus 200 shown in FIG. 11. 上記第1および第2実施形態における振動体5の振動特性を第1の数値解析条件で数値解析するためのモデルを簡略的に示す正面図である。 Is a front view schematically illustrating a model for numerical analysis the vibration characteristics of the vibrator 5 in the first and second embodiments in the first numerical analysis conditions. 図14に示す振動体5を静止状態を示す斜視図である。 The vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing a stationary state. 図14に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1. 図14に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2. 図14に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3. 図14に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4. 図14に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図14に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図14に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図14に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 14 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 上記第1および第2実施形態における振動体5の振動特性を第2の数値解析条件で数値解析するためのモデルを簡略的に示す正面図である。 Is a front view schematically illustrating a model for numerical analysis the vibration characteristics of the vibrator 5 in the first and second embodiments in the second numerical analysis conditions. 図24に示す振動体5を静止状態で示す斜視図である。 The vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing a stationary state. 図24に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1. 図24に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2. 図24に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3. 図24に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4. 図24に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図24に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図24に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図24に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 24 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 上記第1および第2実施形態における振動体5の近似モデルを3種類の振動モードと共に示す図である。 Is a diagram showing an approximate model of the vibrator 5 in the first and second embodiments with three vibration modes. 上記第1および第2実施形態における振動体5の振動特性を第3の数値解析条件で数値解析するためのモデルを簡略的に示す正面図である。 Is a front view schematically illustrating a model for numerical analysis the vibration characteristics of the vibrator 5 in the first and second embodiments in the third numerical analysis conditions. 図35に示す振動体5を静止状態で示す斜視図である。 The vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1. 図35に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2. 図35に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3. 図35に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4. 図35に示す振動体5につき、振動モード1の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 1 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード2の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 2 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード3の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 3 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード4の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 4 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード5の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 5. 図35に示す振動体5につき、振動モード6の解析結果を示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 6. 図35に示す振動体5につき、振動モード5の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 5 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state. 図35に示す振動体5につき、振動モード6の解析結果を静止状態の振動体5と重ね合わせて示す斜視図である。 Per vibrator 5 shown in FIG. 35 is a perspective view showing an analysis result of the vibration mode 6 superimposed with the vibration body 5 in a stationary state.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 光走査装置 5 振動体 7 固定枠部 8 反射ミラー 9,10 第1のばね部 12,13,15,16 第2のばね部 17,18 連結部100 画像形成装置102 垂直走査系103 水平走査系106 光源a,b,c,d 駆動源 1 optical scanning device 5 vibrating body 7 fixed frame portion 8 reflecting mirror 9 and 10 the first spring portion 12, 13, 15 the second spring portions 17 and 18 connecting portion 100 an image forming apparatus 102 vertical scanning system 103 horizontal scanning system 106 sources a, b, c, d drive source



Claims (22)

  1. 反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であって、 By vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, an optical scanning device by changing the direction of reflection of light to scan the light incident on the reflection mirror portion,
    前記振動体は、 The vibrating body,
    前記反射ミラー部に連結され、ねじり振動が発生させられる第1のばね部と、 Coupled to said reflective mirror, a first spring portion torsional vibration is generated,
    その第1のばね部に連結され、かつ、前記振動体の固定枠部に前記第1のばね部の幅より広い分岐間隔で分岐して連結され、かつ、曲げ振動とねじり振動とが発生させられる複数の第2のばね部と、 It is connected to the first spring portion thereof, and said first linked branches with a wide branch spacing than the width of the spring portion, and causes bending vibration and torsional vibration is occurred in the fixed frame portion of the vibrating member a plurality of second spring portion that is,
    それら複数の第2のばねをそれぞれ振動させる複数の駆動源と を含み、 The plurality of the second spring and a plurality of drive sources for vibrating respectively,
    前記振動体のうち、互いに対応する各第2のばね部と各駆動源とで構成される弾性変形部における断面2次モーメントが前記第1のばね部の断面2次モーメントより小さい光走査装置。 Wherein one of the vibrator, each corresponding second spring portion and the driving source and the second moment of smaller optical scanner of the second moment is the first spring portion in the formed elastic deformation portion to each other.
  2. 反射ミラー部を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射ミラー部に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であって、 By vibrating at least a portion of the vibrating body having a reflective mirror, an optical scanning device by changing the direction of reflection of light to scan the light incident on the reflection mirror portion,
    前記振動体は、 The vibrating body,
    前記反射ミラー部に連結され、ねじり振動が発生させられる第1のばね部と、 Coupled to said reflective mirror, a first spring portion torsional vibration is generated,
    その第1のばね部に連結され、かつ、前記振動体の固定枠部に前記第1のばね部の幅より広い分岐間隔で分岐して連結され、かつ、曲げ振動とねじり振動とが発生させられる複数の第2のばね部と を含み、 It is connected to the first spring portion thereof, and said first linked branches with a wide branch spacing than the width of the spring portion, and causes bending vibration and torsional vibration is occurred in the fixed frame portion of the vibrating member includes a plurality of a second spring portion that is,
    前記各第2のばね部は、前記第1のばね部と同じ弾性係数を有する一方、その第1のばね部より弾性変形し易い断面形状を有し、 Wherein each of the second spring portion, while having the same modulus of elasticity as the first spring portion has a likely cross-sectional shape elastically deformed than the first spring portion,
    当該光走査装置は、さらに、前記複数の第2のばねを振動させる駆動源を含む光走査装置。 The optical scanning apparatus further optical scanning device including a driving source for vibrating the plurality of second spring.
  3. 前記分岐間隔は、前記反射ミラー部の幅を超えない請求項1または2に記載の光走査装置。 The branch spacing, optical scanning apparatus according to claim 1 or 2 does not exceed the width of the reflective mirror.
  4. 前記複数の第2のばね部は、各板厚方向に対して平行な面内における曲げ振動が発生させられる請求項1ないし3のいずれかに記載の光走査装置。 Said plurality of second spring portion, the optical scanning apparatus according to any one to the claims 1 are generated bending vibration in a plane parallel with respect to KakuitaAtsu direction 3.
  5. 前記複数の第2のばね部は、互いに逆位相で曲げ振動が発生させられる請求項4に記載の光走査装置。 It said plurality of second spring portion, the optical scanning apparatus according to claim 4, bending vibration in opposite phase is generated.
  6. 前記複数の第2のばね部は、機械的な力により、互いに逆位相で曲げ振動が発生させられる請求項5に記載の光走査装置。 Said plurality second spring portion of the mechanical forces, optical scanning apparatus according to claim 5, bent in opposite phase vibration is generated with each other.
  7. 前記駆動源は、前記複数の第2のばね部のうちの少なくとも一方である対象ばね部に装着される請求項6に記載の光走査装置。 The drive source includes an optical scanning device according to claim 6 which is attached to the target spring portion is at least one of said plurality of second spring portion.
  8. 前記駆動源は、前記対象ばね部の両面のうちの少なくとも一方である対象面に固着される請求項7に記載の光走査装置。 The drive source includes an optical scanning apparatus according to claim 7 which is fixed to the target surface is at least one of both surfaces of the target spring portion.
  9. 前記駆動源は、前記対象面と、前記固定枠部のうち前記対象ばね部と隣接した部分の両面のうち前記対象面に対応するものとに跨る姿勢で前記対象面に固着される請求項8に記載の光走査装置。 The drive source, according to claim 8, wherein the target surface is fixed to the target surface in a posture extending over to those corresponding to the target surface of both sides of the portion adjacent to the target spring portion of the fixed frame section the optical scanning device according to.
  10. 前記駆動源は、薄膜形成法により、前記対象面に固着される請求項8または9に記載の光走査装置。 The driving source, by a thin film forming method, optical scanning apparatus according to claim 8 or 9 is fixed to the target surface.
  11. 前記薄膜形成法は、CVDと、スパッタリングと、水熱合成と、ゾルゲルと、微粒子吹き付けとのいずれかである請求項10に記載の光走査装置。 The thin film formation method, CVD and sputtering and a hydrothermal synthesis, sol-gel, an optical scanning apparatus according to claim 10 is any one of the spraying particles.
  12. 前記駆動源は、前記対象ばね部に沿って延び、かつ、その延びる方向に伸縮させられる請求項7ないし11のいずれかに記載の光走査装置。 The driving source, the extends along the target spring portion, and an optical scanning apparatus according to any one of claims 7 to 11 is caused to expand and contract in its extending direction.
  13. 前記駆動源は、前記振動体を直接的に加振する請求項2に記載の光走査装置。 The drive source includes an optical scanning apparatus according to claim 2 for directly vibrating the vibrating body.
  14. 前記駆動源は、前記振動体を間接的に加振する請求項2に記載の光走査装置。 The drive source includes an optical scanning device according to claim 2, indirectly oscillating the vibrator.
  15. 前記駆動源は、前記振動体をその共振周波数と同じ周波数で加振する請求項1ないし14のいずれかに記載の光走査装置。 The drive source includes an optical scanning device according to any one of claims 1 to 14, vibrating the vibrator at the same frequency as the resonance frequency.
  16. 前記反射ミラー部は、前記ねじり振動により、揺動軸線まわりに揺動させられ、 The reflection mirror portion, by the torsional vibration, is swung around the swing axis,
    前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、それら第1のばね部と複数の第2のばね部と連結部とが連結体を構成し、 The vibrator further includes a first spring portion includes a connecting portion connecting together said plurality of second spring portion, coupling portion and their first spring portion and a plurality of second spring portion theft constitutes a connecting body,
    その連結体は、前記振動体に、前記反射ミラー部を隔てて前記揺動軸線の方向において互いに対向する2個の対向位置にそれぞれ配置される請求項1ないし15のいずれかに記載の光走査装置。 The coupling body, the vibrating body, an optical scanning according to any one of claims 1 to 15 are respectively disposed on two opposing positions facing each other in the direction of the swing axis at a said reflective mirror apparatus.
  17. 前記2個の対向位置にそれぞれ配置された2個の連結体は、前記反射ミラー部の位置に関して互いに対称的に配置される請求項16に記載の光走査装置。 The two two connecting bodies that are provided opposite the position of the optical scanning apparatus according to claim 16 which is symmetrically arranged to each other with respect to the position of the reflection mirror portion.
  18. 前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、前記駆動源は、その連結部に装着されない請求項1ないし17のいずれかに記載の光走査装置。 The vibrator further includes a first spring portion, wherein the includes a connecting portion connecting together a plurality of the second spring portion, wherein the drive source, of claims 1 to 17 is not mounted on the connecting portion the optical scanning device according to any one.
  19. 前記振動体は、さらに、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とを互いに連結する連結部を含み、その連結部は、前記第1のばね部と、前記複数の第2のばね部とにそれぞれ実質的に直角に連結される請求項1ないし18のいずれかに記載の光走査装置。 The vibrator further includes a first spring portion includes a connecting portion connecting together said plurality of second spring portion, the connecting portion, said first spring portion, the plurality of second the optical scanning device according to any one of claims 1 to 18 respectively and the second spring portion is substantially perpendicular to connection.
  20. 光束の走査によって画像を形成する画像形成装置であって、 An image forming apparatus for forming an image by scanning the light beam,
    前記光束を出射する光源と、 A light source for emitting the light beam,
    請求項1ないし19のいずれかに記載の光走査装置を有し、その光走査装置を使用することにより、前記光源から出射した光束を走査する走査部と を含む画像形成装置。 It has an optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 19, by using the optical scanning apparatus, an image forming apparatus comprising a scanning unit for scanning the light beam emitted from the light source.
  21. 前記走査部は、前記光束を第1方向に走査する第1走査と、その第1方向と交差する第2方向に前記第1走査より低速で走査する第2走査とを行うものであり、前記光走査装置は、前記第1走査を行うために使用される請求項20に記載の画像形成装置。 The scanning unit includes a first scanning for scanning the light beam in a first direction, which performs the second scanning for scanning at a lower speed than the first scan in a second direction crossing the first direction, wherein optical scanning device, an image forming apparatus according to claim 20 which is used to perform the first scan.
  22. さらに、前記走査部によって走査された光束を観察者の網膜に向かって誘導する光学系を含む請求項20または21に記載の画像形成装置。 Further, the image forming apparatus according to claim 20 or 21 including an optical system which directed towards the retina of the observer a light beam scanned by the scanning unit.

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