JP2006195181A - 光偏向器・画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で制御も容易なマイクロミラー駆動方式の光偏向器及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】光偏向器２０は、支持基板１と、該支持基板１に弾性体２を介して揺動自在に支持された可動板７を有している。捻り軸中心Ｎを境にして、図中左側には固定電極３と可動電極４が設けられ、右側には可動電極５と固定電極６が設けられている。可動電極５と固定電極６は可動板７を揺動可能な揺動手段２１を構成し、可動電極５と固定電極６は可動板７の揺動を検知可能な揺動検知手段を構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ビームを走査する光偏向器、該光偏向器を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。

従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器としてポリゴンミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーは高速に回転して光ビームを走査するが、ポリゴンミラーを用いた画像形成では、より高い解像度の画像及び高速の画像形成を達成するには、ポリゴンミラーをさらに高速に回転させる必要がある。
しかしながら、ミラーの高速回転を達成するには、軸受けの耐久性を向上させ、発熱、騒音の対策を行う必要があるという課題を解決しなければならない。したがって、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。

近年、シリコンマイクロマシニング技術を利用した微小ミラーを揺動させる構成のものが提案されている。このようなマイクロミラーディバイスはその駆動方式から大別して、電磁駆動方式、静電駆動方式が提案されている。
特開２００２−７８３６８号公報には、磁界発生手段を用いた方式のものが提案されている。特開平８−２１１３２０号公報には、静電誘導発生手段を用いた方式のものが提案されている。
このような従来方式、すなわち、マイクロミラー可動部の駆動方式として、磁界発生手段を用いた駆動方式あるいは静電誘導発生手段を用いた駆動方式では、駆動電圧を正弦波交流信号として定常的に印加して駆動するようになっている。

静電誘導発生手段を用いた代表的な例としては、特許第３０１１１４４号公報に開示された「静電引力によってミラーを揺動させる光走査装置」が挙げられる。
その概略を図２０に基づいて説明する。支持基板１０１に設けられた凹部にミラー１０２が配置され、ミラー１０２は一体的に設けられたトーションバー１０３を介して支持基板１０１に支持されている。
ミラー１０２はトーションバー１０３の捻り作用により、その両側がミラー１０２の平面に対して垂直方向に揺動可能となっている。トーションバー１０３は導電性部材で構成され、その両端は支持基板１０１に設けられたパッド１０４に電気接接続されている。
支持基板１０１の凹部の両側には、絶縁体１０６を介して固定電極１０７が支持されている。固定電極１０７はミラー１０２の両側部のミラー電極（可動電極）との位置関係において、ミラー電極の初期位置よりも揺動方向に沿って高い位置に配置する構成となっている。すなわち、ミラー電極の初期位置においてミラー電極と固定電極１０７は高低差を持って配置されている。

この光走査装置は、固定電極１０７のパッド１０８と、トーションバー１０３が接続されたパッド１０４との間に高電圧を印加し、固定電極１０７とミラー１０２との間に静電力を発生させ、その静電引力によってミラー１０２の一方の側面を固定電極１０７側に吸引し、この吸引動作によってトーションバー１０３を捻り変形させながらミラー１０２をその平面に対して垂直方向に揺動させる。
この揺動動作の直後に固定電極１０７への電圧印加を解除すると、トーションバー１０３の捻り復元力によってミラー１０２は逆方向に揺動される。この電圧印加と停止を繰り返すことにより、ミラー１０２を揺動させることができ、図示していない光源からの光をミラー１０２で反射させることで、光を偏向、走査することが可能となる。

上記のような揺動型ミラーの振れ角は一般的に１０°以下程度であり、前記ポリゴンミラーによる光ビームの振れ角４０°程度まで走査角を得るのは困難とされている。
このため、揺動型ミラーを備えた光走査装置を用いた画像形成では、走査幅を確保するために光路長を長くとる必要があり、光走査装置のサイズが大きくなってしまうという欠点があった。
そこで、揺動型ミラーを用いた光走査装置の利点である小型化、高速、省電力を生かして、ポリゴンミラーと同等の画像形成の記録幅を確保するために、揺動型ミラーを備えた光走査装置を複数個隣接して配置し、画像形成を実現する方法が提案されている。
すなわち、揺動型ミラーの振れ角が小さくとも、複数個の揺動ミラーを用いることにより所望の画像形成装置が構成可能になっている。

特開平８−２１１３２０号公報 特開２０００−１６２５３８号公報 特開平７−１８１４１５号公報 特開２００２−７８３６８号公報 特許第３０１１１４４号公報

上述のように、従来方式（マイクロミラー可動部の駆動方式として、磁界発生手段を用いた駆動方式あるいは静電誘導発生手段を用いた駆動方式）では、駆動電圧を正弦波交流信号として定常的に印加して駆動するようになっている。
また、マイクロミラーを安定的に所定の周波数で揺動するために、可動部の揺動に応じた信号を検出し、駆動正弦波信号と揺動検出信号の位相をコントロールする手段を用いている。
検出方法としては、可動部に検出用コイルを配設する方式、あるいはマイクロミラーに光ビームを照射しその光ビームの反射ビーム軌跡を検出する方式がある。

しかしながら、検出用コイルを用いた方式では駆動用電極と検出用電極を設ける必要があり、さらに駆動用コイルと検出用コイルの相互誘導の影響を除去するための特別な手段が必要であった。
光ビームの反射ビーム軌跡を検出した信号を用いる方式では、検出用の手段を設ける必要があった。
上記何れの例においても、設けられた電極は駆動目的と揺動検知目的の両目的に共用されている。
このように電極を共用する方式では必要とする検知信号を適正に分離する必要があり、そのための方法が色々提案されているが、回路が複雑になり、コスト高になる傾向があった。
また、揺動状態を外部の間接的信号を用いて検知する方法も提案されているが、信号の遅延等による制御の困難性が問題となっていた。

そこで、本発明は、簡単な構成で制御も容易なマイクロミラー駆動方式の光偏向器及びこれを備えた画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、前記可動板と前記支持基板にそれぞれ対向する部位をもって離間して設けられ互いに電気的又は磁気的関係にある可動極と固定極の対構成を２つ備え、一方の対構成を前記可動板を揺動可能な揺動手段とし、他方の対構成を前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段とすることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、前記可動板を揺動可能な揺動手段と、該揺動手段により揺動せしめられた前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段を有し、前記揺動手段と前記揺動検知手段はそれぞれ、前記可動板に設けられた可動電極と、該可動電極と離間し前記支持基板の対向部位に設けられた固定電極から構成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の光偏向器において、前記揺動手段と前記揺動検知手段は、前記弾性体を結ぶ捻り軸を中心に互いに反対側に位置することを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段は、前記可動電極と前記固定電極間に任意波形の電圧信号を印加して駆動（揺動）する構成を有していることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段は、前記可動電極と前記固定電極間に発生する信号の変化を捉える構成を有していることを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする。

請求項７記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする。

請求項８記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有し、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする。

請求項９記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることを特徴とする。

請求項１０記載の発明では、請求項９記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする。

請求項１１記載の発明では、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることを特徴とする。

請求項１２記載の発明では、請求項１１記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする。

請求項１３記載の発明では、画像形成装置において、請求項１乃至１２のうちの何れかに記載の光偏向器を有していることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、前記可動板と前記支持基板にそれぞれ対向する部位をもって離間して設けられ互いに電気的又は磁気的関係にある可動極と固定極の対構成を２つ備え、一方の対構成を前記可動板を揺動可能な揺動手段とし、他方の対構成を前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段とすることとしたので、可動板に設けられた例えば電極構成が駆動用に用い得る電極と検知用に用いる電極とに分離され、これにより揺動検知手段の自由度が増して構成の簡易化、制御の容易化が可能となる。

請求項２記載の発明によれば、支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、前記可動板を揺動可能な揺動手段と、該揺動手段により揺動せしめられた前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段を有し、前記揺動手段と前記揺動検知手段はそれぞれ、前記可動板に設けられた可動電極と、該可動電極と離間し前記支持基板の対向部位に設けられた固定電極から構成されていることとしたので、可動板に設けられた電極を全て駆動用に用いずに、駆動用に用いる電極と検知用に用いる電極とに分離され、これにより揺動検知手段の自由度が増して構成の簡易化、制御の容易化が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の光偏向器において、前記揺動手段と前記揺動検知手段は、前記弾性体を結ぶ捻り軸を中心に互いに反対側に位置することとしたので、捻り軸を中心とした可動板の振れ角が同一になり、振れ角を容易に検知することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段は、前記可動電極と前記固定電極間に任意波形の電圧信号を印加して駆動する構成を有していることとしたので、可動板の片側部分の電極のみで可動板を揺動することができ、構成の簡易化、制御の容易化を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段は、前記可動電極と前記固定電極間に発生する信号の変化を捉える構成を有していることとしたので、揺動検知手段には検知用の電圧のみ印加でき、構成の簡易化、制御の容易化を図ることができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることとしたので、複数箇所の振れ位置を検知することができ、揺動手段の電圧印加タイミングが容易となる。

請求項７記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることとしたので、電極面積が大きくなり、振れ角を大きくすることができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有し、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることとしたので、振れ角が大きく、且つ、振れ角の複数位置を検知できるため揺動手段の制御を高精度にできる。

請求項９記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることとしたので、電極面積が多くなり、振れ角を大きくすることができる。

請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の光偏向器において、前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることとしたので、振れ角を一層大きくすることができる。

請求項１１記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることとしたので、電極面積が多くなり、検知信号の差異がより明確になって揺動検知精度の向上を図ることができる。

請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載の光偏向器において、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることとしたので、複数の振れ角位置の検知がより容易になり、揺動検知精度のより一層の向上を図ることができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図６に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム方式のカラーレーザプリンタの構成の概要を説明する。
カラーレーザプリンタは、並置された４つの像担持体としての感光体ドラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋと、中間転写ベルト５０１を有している。感光体ドラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋは中間転写ベルト５０１の移動方向に沿って均等間隔で配置されている。
感光体ドラム５０４に付された符号Ｙはイエローを、Ｍはマゼンタを、Ｃはシアンを、Ｂｋはブラックをそれぞれ示している。
転写ベルト５０１は、３つの支持ローラ５１６、５１７、５１８間に掛け回されて支持されており、これらの支持ローラのうち１つを駆動ローラ、他の２つを従動ローラとして回転駆動される。転写ベルト５０１の矢印で示す移動方向に沿って均等間隔で各感光体ドラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋが配置されている。

各感光体ドラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋの周囲の構成を、イエロー画像対応の感光体ドラム５０４Ｙについて代表して説明する。感光体ドラム５０４Ｙの周囲には、その回転方向（反時計回り方向）に沿って順に、感光体ドラム５０４Ｙの表面を一様に帯電する帯電装置５０２Ｙ、帯電した感光体ドラム５０４Ｙの表面に画像情報に基づいて静電潜像を形成する光走査装置５００Ｙ、静電潜像をトナー像として可視化する現像手段としての現像装置５０３Ｙ、トナー像が転写される中間転写ベルト５０１、中間転写ベルト５０１へのトナー像の転写後感光体ドラム５０４Ｙ上に残留したトナーをブレードで掻き取って収容するクリーニング装置５０８Ｙ等が配置されている。光走査装置５００Ｙは、光ビームの射出方向が下向きとなるように配備されている。
現像装置５０３Ｙは、感光体ドラム５０４Ｙにトナーを供給する現像ローラ５０３Ｙ−１と、現像剤攪拌部材５０３Ｙ−２等を有している。
他の感光体ドラム５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋについては構成が同様であるので、色別の符号を付して説明を省略する。

各色画像は、中間転写ベルト５０１端に形成されたレジストマークを検出するセンサ５０５の信号をトリガとして副走査方向の書出しタイミングをずらして各光走査装置５００Ｙ、５００Ｍ、５００Ｃ、５００Ｂｋによって静電潜像が形成される。各色画像は各現像装置５０３Ｙ、５０３Ｍ、５０３Ｃ、５０３Ｂｋによってトナー像として可視像化され、これらのトナー像は中間転写ベルト５０１上に順次転写されて重ねられる。
記録媒体としての用紙Ｓが給紙トレイ５０７から給紙コロ５０６により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された用紙Ｓは、４色目（Ｂｋ）の画像形成にタイミングを合わせてレジストローラ対５１０により送り出され、転写手段５１１により中間転写ベルト５０１から４色重ね合わせ画像を一括転写される。
トナー像を転写された用紙Ｓは、搬送ベルト５１５により定着装置５１２へ送られ、定着ローラ５１２ａと加圧ローラ５１２ｂにより挟持搬送されながら熱と圧力によりトナー像を定着され、排紙トレイ５１４に排出される。

各光走査装置５００Ｙ、５００Ｍ、５００Ｃ、５００Ｂｋは、光源３０から射出された光ビームを光偏向器２０で偏向走査する構成を有している。
図１に示すように、光偏向器２０は、シリコンからなる支持基板１と、該支持基板１に両端の中央部をそれぞれ捻り軸としての弾性体２を介して揺動自在に支持された可動板７を有している。
弾性体２を結ぶ捻り軸の中心Ｎを境にして、可動板７の図中左側端部には可動電極４が設けられ、該可動電極４に対向する支持基板１の部位には固定電極３が設けられている。可動電極４と固定電極３は、可動板７と支持基板１間の隙間をもって離間している。
可動板７の図中右側端部には、可動電極５が設けられ、該可動電極５に対向する支持基板１の部位には固定電極６が設けられている。可動電極５と固定電極６は、可動板７と支持基板１間の隙間をもって離間している。

可動電極４と固定電極３間の隙間（ギャップ）は約５μｍに設定されており、この電極間に電圧を印加することにより電極間に静電引力が働き、可動板７の端面が固定電極３に引き寄せられる。
可動電極５と固定電極６間の隙間（ギャップ）も同様に約５μｍに設定されており、可動電極５と固定電極６間には静電容量を持つ構造が形成される。
図２に示すように、可動電極４は支持基板１に引き出された図示しないパッドを介して接地されている。固定電極３と可動電極４との間には電圧印加手段１０が配設されている。固定電極３、可動電極４、電圧印加手段１０は、可動板７を揺動可能な揺動手段２１を構成している。

可動電極５も支持基板１に引き出された図示しないパッドを介して接地されている。固定電極６は、容量測定電圧印加手段としての静電容量測定電圧発生器１２を有する位置信号検知手段１１に接続されている。
可動電極５、固定電極６、位置信号検知手段１１は、可動板７の揺動（変位）を検知可能な揺動検知手段２２を構成している。
揺動検知手段２２はコンデンサ構造をなしている。すなわち、可動電極と固定電極６の構造は、図３に示すように、等価回路としてコンデンサ１３に置き換えることができる。

可動電極５と固定電極６のコンデンサ構造では、固定電極３への電圧印加による可動板７の揺動に伴い、可動電極５と固定電極６の間隙は変化することになる。これは、容量可変コンデンサと見なすことができる。すなわち、可動電極５と固定電極６のコンデンサ構造で生じる静電容量変動を検知することにより、可動板７の揺動状態を把握することができる。
静電容量測定電圧発生器１２は、微小電圧値で高い周波数の交番電圧を可動電極５、固定電極６の間に印加する。高周波電圧を印加されたコンデンサ構造の可動電極５、固定電極６の間で静電容量の変化が生じると、可動電極５、固定電極６間での電位の変動が発生し、可動電極５と固定電極６の間隙が小さい位置を検知することができる。この検知信号から可動板７が実際に揺動している周波数を知ることができる。

このように構成された光偏向器２０の動作を図４に基づいて説明する。
固定電極３と可動電極４の位置関係が図４（ａ）の状態において、固定電極３に、例えば３０Ｖの電圧を印加すると、固定電極３と可動電極４の間に働く静電力と梁（弾性体２）の捻り剛性により、可動板７は図中時計回り方向に振れる。
図４（ｂ）に示すように、可動板７が水平位置に達した時点で固定電極３への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は慣性モーメントにより時計回り方向に更に振れる。図４（ｃ）に示すように、最終的に慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。
最大振れ角まで到達すると、一時停止しその後振れてきた方向と逆向きに振れを開始する。図４では反時計回り方向に振れ始める。反時計回り方向に振れ始めた後、適時固定電極３に再度電圧を印加すると、固定電極３と可動電極４の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、可動板７は図中反時計回り方向に振れる。
再び可動板７が水平位置に達した時点で固定電極３への電圧印加をＯＦＦすると、可動板７は慣性モーメントにより反時計回り方向にさらに振れる。
最終的には、図４（ａ）に示すように、慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。

このような固定電極３への電圧印加周波数を可動板７の共振周波数に合わせることにより、変位の大きい振れ角で可動板７を揺動させることができる。
揺動手段２１における電圧印加タイミングと可動板７の揺動軌跡を図５に示す。図に示すように、振れ角が最大（θＨ）となる時間から電圧印加タイミングの位相αとして、振れ角最大点から振れ角θ０に向かって振れる方向の任意の時間ｔの間電圧を印加するとよい。

このように、可動板７に設ける可動電極と固定電極の組合せを機能別に分離することにより、より単純な構成とすることができる。本実施形態では揺動手段２１により静電引力を発生させ、揺動検知手段２２では静電容量変化させる方式としたが、例えば揺動検知手段２２を磁気的に検知する構成としてもよい。また、揺動手段２１を磁気力で駆動する構成としてもよい。

図７乃至図１０に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図７及び図８に示すように、本実施形態では、揺動検知手段２２の固定電極６を可動電極５より厚くし、さらに３つに分けた構造としたことを特徴としている。
すなわち、固定電極６は、固定電極６ａ、固定電極６ｂ、固定電極６ｃの３つに分極され、これらの電極にはそれぞれ個別に位置信号検知手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃが接続されている。

このような構成とすることにより、図９に示すように、第１の実施形態における構成よりもより広い振れ角の範囲の信号を検知することができる。また、分割することにより、振れ角の位置と振れ方向も容易に知ることができる。
図１０に示すように、位置検知信号として、図５と比較して、可動板７の揺動波形の各振れ角θＨ、θＬの位置での信号を得ることができ、位置検知精度を向上させることができる。

図１１乃至図１７に基づいて第３の実施形態を説明すする。
本実施形態では、揺動手段２１における固定電極３を可動電極４より厚くし、さらに２つに分割した構造を特徴としている。
図１２に示すように、固定電極３は、固定電極３Ａと固定電極３Ｂの２つに分極され、これらの電極にはそれぞれ個別に電圧印加手段１０ａ、１０ｂが接続されている。
このような構造とすることにより、第１の実施形態における構成よりも大きい振れ角を得ることができる。また、固定電極３を分割することにより、振れ角に応じた電圧印加のタイミングを調節することができ、安定した振れ角を得ることができる。

図１３に示すように、固定電極３（Ａ）、（Ｂ）と可動電極４の位置関係が図１３（ａ）の状態において、固定電極３（Ａ）、（Ｂ）に、例えば３０Ｖの電圧を印加すると、固定電極３（Ａ）、（Ｂ）と可動電極４の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、可動板７は図中時計回り方向に振れる。
図１３（ｂ）に示すように、可動板７が固定電極３（Ｂ）と対向する位置に達した時点で固定電極３（Ｂ）への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は固定電極３（Ａ）と可動電極４とに働く静電力と梁の捻り剛性によりさらに時計回り方向に振れる。図１３（ｄ）に示すように、可動板７が固定電極３（Ａ）と対向する位置に達した時点で固定電極３（Ａ）への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は慣性モーメントにより時計回り方向にさらに振れる。

最終的に、図１３（ｅ）に示すように、慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。最大振れ角まで到達すると一時停止しその後振れてきた方向と逆向きに振れを開始する。図１３では反時計回り方向に振れ始める。
反時計回り方向に振れ始めた後、適時固定電極３（Ａ）、（Ｂ）に再度電圧を印加すると、固定電極３（Ａ）、（Ｂ）と可動電極４の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、可動板７は図中反時計回り方向に振れる。
再び可動板７が固定電極３（Ａ）と対向する位置に達した時点で固定電極３（Ａ）への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は固定電極３（Ｂ）と可動電極４とに働く静電力と梁の捻り剛性により、さらに反時計回り方向に振れる。

図１３（ｂ）に示すように、可動板７が固定電極３（Ｂ）と対向する位置に達した時点で固定電極３（Ｂ）への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は慣性モーメントにより反時計回り方向にさらに振れる。
最終的に、図１３（ａ）に示すように、慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。最大振れ角まで到達すると一時停止しその後振れてきた方向と逆向きに振れを開始する。
このような固定電極３への電圧印加周波数を可動板７の共振周波数に合わせることにより、変位の大きい振れ角で可動板７を揺動させることができる。
本実施形態における電圧印加タイミングと可動板７の揺動軌跡を図１４に示す。

図１５及び図１６に基づいて第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、揺動手段２１における固定電極３を可動電極４より厚くし、さらに２つに分割した構造とするとともに、揺動検知手段２２における固定電極６を可動電極５より厚くし、さらに３つに分割した構造としたことを特徴としている。
このような構成とすることにより、第１の実施形態における構成よりも大きい振れ角を得ることができ、且つ、振れ角の位置と振れ方向も容易に知ることができる。
図１６に示すように、位置検知信号として、図５と比較して、可動板７の揺動波形の各振れ角θＨ、θＬの位置での信号を得ることができ、位置検知精度を向上させることができる。

図１７及び図１８に基づいて第５の実施形態を説明する。
本実施形態では、揺動手段２１における固定電極３と可動電極４、揺動検知手段２２における固定電極５と可動電極６の形状をそれぞれ櫛歯形状としたことを特徴としている。
すなわち、固定電極３と可動電極４、固定電極５と可動電極６はそれぞれ、微小ギャップを隔てて噛み合う形で対向している。
このように電極を櫛歯形状にすることにより、電極面積を大きくすることができる。従って駆動トルクをより大きくすることができ、可動板７の振れ角をより大きくすることができる。
また、可動電極５と固定電極６との間においては、電極面積を大きくできることにより電気容量を大きくすることができ、電極間距離の変位による電気容量の変化をより差異のある値として検知可能となる。

図１９に基づいて第６の実施形態を説明する。
本実施形態では、揺動手段２１における固定電極３と可動電極４を櫛歯形状とし、且つ、固定電極３を可動電極４より厚くし、さらに複数に分割した構造とするとともに、揺動検知手段２２における可動電極５と固定電極６を櫛歯形状とし、且つ、固定電極６を可動電極５より厚くし、さらに複数に分割した構造としたことを特徴としている。
このような構成とすることにより、振れ角の拡大が可能となるとともに、可動板７の揺動位置を細かくより的確に検知することが可能となる。

本発明における光偏向器は、バーコードリーダー、ディスプレー等の光学機器に応用することができる。

第１の実施形態における光偏向器の要部斜視図である。 同光偏向器の回路ブロック図である。 揺動検知手段の置換ブロック図である。 可動板の揺動の変化状態を示す図である。 可動板の揺動波形及び位置検知信号の検知タイミング等を示す図である。 画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。 第２の実施形態における光偏向器の要部斜視図である。 同光偏向器の回路ブロック図である。 可動板の揺動の変化状態を示す図である。 可動板の揺動波形及び位置検知信号の検知タイミング等を示す図である。 第３の実施形態における光偏向器の要部斜視図である。 同光偏向器の回路ブロック図である。 可動板の揺動の変化状態を示す図である。 可動板の揺動波形及び位置検知信号の検知タイミング等を示す図である。 第４の実施形態における可動板の揺動の変化状態を示す図である。 可動板の揺動波形及び位置検知信号の検知タイミング等を示す図である。 第５の実施形態における光偏向器の要部斜視図である。 可動板が揺動した状態の光偏向器の要部斜視図である。 第６の実施形態における光偏向器の要部斜視図である。 従来構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ 支持基板
２ 弾性体
３、６ 固定電極
４、５ 可動電極
７ 可動板
２１ 揺動手段
２２ 揺動検知手段

Claims (13)

1. 支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、
   前記可動板と前記支持基板にそれぞれ対向する部位をもって離間して設けられ互いに電気的又は磁気的関係にある可動極と固定極の対構成を２つ備え、一方の対構成を前記可動板を揺動可能な揺動手段とし、他方の対構成を前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段とすることを特徴とする光偏向器。
2. 支持基板に弾性体を介して揺動可能に支持された可動板を有し、前記可動板の少なくも一方の面に反射面が形成され、前記反射面に入射する入射光を偏向する光偏向器において、
   前記可動板を揺動可能な揺動手段と、該揺動手段により揺動せしめられた前記可動板の揺動を検知可能な揺動検知手段を有し、前記揺動手段と前記揺動検知手段はそれぞれ、前記可動板に設けられた可動電極と、該可動電極と離間し前記支持基板の対向部位に設けられた固定電極から構成されていることを特徴とする光偏向器。
3. 請求項１又は２記載の光偏向器において、
   前記揺動手段と前記揺動検知手段は、前記弾性体を結ぶ捻り軸を中心に互いに反対側に位置することを特徴とする光偏向器。
4. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動手段は、前記可動電極と前記固定電極間に任意波形の電圧信号を印加して駆動する構成を有していることを特徴とする光偏向器。
5. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動検知手段は、前記可動電極と前記固定電極間に発生する信号の変化を捉える構成を有していることを特徴とする光偏向器。
6. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする光偏向器。
7. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする光偏向器。
8. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有し、前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする光偏向器。
9. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記揺動手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることを特徴とする光偏向器。
10. 請求項９記載の光偏向器において、
    前記揺動手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする光偏向器。
11. 請求項２記載の光偏向器において、
    前記揺動検知手段における前記固定電極とこれに対応する前記可動電極はそれぞれ櫛歯形状を有していることを特徴とする光偏向器。
12. 請求項１１記載の光偏向器において、
    前記揺動検知手段における前記固定電極は、これに対応する前記可動電極よりも大きな厚さを有し且つ複数に分極化された構造を有していることを特徴とする光偏向器。
13. 請求項１乃至１２のうちの何れかに記載の光偏向器を有していることを特徴とする画像形成装置。
    

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