JP2012063413A - 光走査装置およびこの光走査装置を組み込んだ画像形成装置ならびに投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射面の傾き変位を精度よく検出できる光走査装置を提供すること。
【解決手段】反射面３０ａを備えた可動板３０と、一対のトーション梁３１，３２と、２組の一対のカンチレバー２１，２２、２３，２４と、支持枠１０と、可動板３０の変位に応じて生じる機械的変位を電気信号に変換するセンサ部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄと、を備えた光走査装置であって、トーション梁３１，３２と可動板３０とを連結する連結部４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａが、可動板３０の往復傾動時にトーション梁３１，３２と可動板３０との相対変位に応じて変位可能なように、その中間部がトーション梁３１および可動板３０に対しスリット４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃを介在させた離間状態で設けられ、連結部４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａにセンサ部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置およびこの光走査装置を組み込んだ画像形成装置ならびに投影装置に関する。

従来から、マイクロマシン技術を用いた光走査装置は、ポリゴンミラーや従来型のガルバノミラーに較べて省電力化、小型化や高速化の可能性があり、駆動部分の形成もシリコンウエハーを素材として、半導体微細加工技術を用いて大量で安価に形成できる可能性があるため実用化が期待されている。なお、このような光走査装置の駆動手段としては、静電駆動、電磁駆動などの方式が知られている。

また、図１６に示すようなバイモルフやモノモルフ方式のカンチレバー０１に圧電膜を形成し発生する曲げ力をトーション梁０２に伝えて、ミラー０３にトーション梁０２周りの回転力を生じさせる方式の光走査装置は、電磁駆動方式や静電駆動方式に比べ、駆動部を小型化することが可能である。ただし、発生する力は小さいので、駆動部全体の振動系の共振を利用して駆動しなければ、大きなミラー面の回転振幅をえることができない。

また、このような技術では、ミラー面の回転振幅や、ミラー面へのビーム入射により、ミラーとトーションの接合部、トーション、トーションとカンチレバーの接合部などの温度が変化し、振動系としての共振周波数が変化してしまい、駆動信号が一定であっても、振幅が大きく変動してしまうことがありえる。

そのため、正確にミラー面の傾き変位を検出し、所定の傾き角で、回転振幅しているかを確認し、ずれが生じた場合は、入力信号の周波数を調整したり、印加電圧を調整したりする必要がある。

このような光走査装置における歪みを検出する技術として、従来、トーション梁にピエゾ抵抗素子を配置し、ミラー面の捩れ角や振幅周波数を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術としては、受光センサを設け、その受光センサに反射したビームが入射するタイミングから、振幅周波数を検出する技術（例えば、特許文献２参照）や、駆動用のピエゾ素子と検出用のピエゾ素子を兼用し、駆動用圧電部を一時的に止めて、この止めている間にミラー部の曲げ変形量および捻り変形量を検出する技術（例えば、特許文献３参照）が知られている。

しかしながら、上述のトーション梁にピエゾ抵抗素子を配置した技術にあっては、トーション梁が捩れても、トーション梁の表面では大きな歪みが生じないため、精度良くミラー面の傾き変位を検出するのが難しい。
一方、受光センサを用いる技術にあっては、共振周波数がずれて振幅が小さくなった場合は、受光センサの位置まで、光線を振ることができなくなるので検出自体ができなくなってしまう。
また、駆動用のピエゾ素子を検出用に兼用する技術にあっては、実際に検出したいミラー面ではなく、カンチレバーの動きを検出しているので、振動系の共振周波数が温度などの影響でずれてしまった場合に、対応できない。加えて、ノイズなどの影響が生じた場合も、正しく検出できない可能性が高い。

本発明の目的は、反射面の傾き変位を精度よく検出できる光走査装置およびこの光走査装置を組み込んだ画像形成装置ならびに投影装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、入射光を反射する反射面を有する可動板と、この可動板を回動可能に支持し、かつ、前記可動板から互いに反対方向に延びる一対のトーション梁と、一端が固定端とされる一方、他端が可動端とされてこれらの可動端が前記一対のトーション梁の終端にそれぞれ連結され、かつ、曲げ振動により前記可動板を往復傾動させる一対のカンチレバーと、前記カンチレバーの前記固定端が接続され、かつ、内側に配設された前記一対のカンチレバーと前記一対のトーション梁と前記可動板とを支持する支持枠と、前記可動板の変位に応じて生じる機械的変位を電気信号に変換する歪み検出手段と、を備えた光走査装置であって、前記トーション梁と、このトーション梁に隣設された前記可動板および前記カンチレバーの少なくとも一方である隣設部材とを連結する連結部が、前記可動板の往復傾動時に前記トーション梁と前記隣設部材との相対変位に応じて変位可能なように、その中間部を前記トーション梁および前記隣設部材に対し空間部を介在して離間した状態で設けられ、この連結部に前記歪み検出手段が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記空間部は、前記連結部に沿って延びるスリットであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光走査装置において、前記連結部は、前記トーション梁と前記隣設部材とで形成されるコーナ部に、隅肉形状を成して設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光走査装置において、前記スリットは、長手方向に延びる両縁部が、前記連結部と平行に形成され、かつ、長手方向両端部が、前記両縁部とその共通法線との交点の４箇所を隅肉状に結んだ形状に形成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記トーション梁は、前記可動板の重心位置から偏心して配置され、前記連結部は、前記トーション梁の前記重心に近い側と前記隣設部材との間にのみ設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記歪み検出手段は、前記可動板が傾動した場合に、引っ張り方向の変位が生じるものどうしと、圧縮方向の変位が生じるものどうしとが出力を加算可能に直列に接続されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光走査装置において、前記隣設部材が、前記可動板と前記カンチレバーとの両方であり、前記トーション梁と前記可動板との間に、第１の前記連結部および前記歪み検出手段が設けられているとともに、前記トーション梁と前記カンチレバーとの間に、第２の前記連結部および前記歪み検出手段が設けられ、前記第１の歪み検出手段と前記第２の歪み検出手段とが、直列に接続されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記歪み検出手段は、前記可動板が傾動した際に、引張側の歪みが生じるものと圧縮側の歪みが生じるものとが、その出力が加算されるように電極を反転させて接続されていることを特徴とする。
請求項９に記載の光走査装置は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置が入れ子状に配置されて、前記可動板を二方向に回転振動可能としたことを特徴とする。

請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置を有し、この光走査装置により感光体ドラムの表面に静電潜像を形成することを特徴とする。
請求項１１に記載の画像投影装置は、請求項９に記載の光走査装置を有し、投影面を走査光により走査し、前記投影面に画像を投影することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る光走査装置によれば、可動板の傾動時には、トーション梁と隣設部材とを連結している連結部材が変位し、この変位が歪み検出手段により検出される。この連結部材は、トーション梁と隣設部材とに跨っているため、トーション梁のみの変位よりも大きな変位が生じ、その分、歪み検出手段の出力も大きくでき、かつ、歪み検出手段を用いているため、振幅が小さくても変位を検出できる。
さらに、連結部材は、中間部が、トーション梁および隣設部材に対し空間部を介在させて離間されているため、連結部がトーション梁および隣設部材から離間することなく一体のものと比較して、連結部材における変位が顕著に生じる。
したがって、可動板の傾きに対する歪み検出手段の出力が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が改善されるとともに、温度にも影響されにくく、反射面の傾きを精度よく検出できる。

さらに、請求項２に係る光走査装置によれば、空間部が、連結部に沿って延びるスリットとしたため、連結部が、トーション梁と隣設部材と離間する部分が、両者の間に長く延在された形状となり、トーション梁と隣設部材との相対変位が生じた場合に、変位が生じやすく、歪み検出手段からの出力がより大きくなる。
このため、Ｓ／Ｎ比がさらに改善され、検出精度が向上する。

また、請求項３に係る光走査装置によれば、連結部を隅肉形状に形成したため、トーション梁が捩れた場合に、連結部における応力集中を抑えることができ、耐久性を向上できるとともに、歪み検出手段における出力値の平均化を図ることができ、高い検出精度が得られる。
請求項４に係る光走査装置によれば、スリットの内周縁が円滑につながった形状であるため、可動板の傾動時に連結部およびスリットに応力集中が生じにくくなり、耐久性が向上するとともに、歪み検出手段における出力の平均化が図られて検出精度が向上する。
請求項５に係る光走査装置によれば、トーション梁を可動板の重心位置から偏心させたため、可動板の振幅が大きくなる。また、連結部は、トーション梁において重心に近い側と隣設部材との間にのみ設けたため、連結部を重心から遠い側に設けたものと比較して、連結部の長さを確保するのが容易となる。このように、連結部の長さを確保することで、可動板の振幅が大きくなっても、連結部における応力集中を抑制でき、これにより、耐久性の確保が可能となるとともに、少ない歪み検出手段により効率的な歪み検出を行うことが可能となる。
請求項６に係る光走査装置によれば、歪み検出手段が、可動板が傾動した場合に、引っ張り方向の変位が生じるものどうしと、圧縮方向の変位が生じるものどうしとの出力が加算される。このため、歪み検出手段の出力が、さらに大きくなり、検出精度の向上を図ることができる。
請求項７に係る光走査装置によれば、トーション梁と可動板との間に設けられた、第１の歪み検出手段の出力と、トーション梁とカンチレバーとの間に設けられた、第２の歪み検出手段の出力とが加算される。
したがって、可動板の傾動に対する歪み検出手段による出力がいっそう大きくなり、検出精度がさらに向上する。
請求項８に係る光走査装置にあっては、可動板が傾いた際に、歪み検出手段において、引張側の歪みが生じるものと圧縮側の歪みが生じるものとの出力が加算されるため、可動板の傾動に対する歪み検出手段による出力が、よりいっそう大きくなり、検出精度がさらに向上する。
請求項９に係る光走査装置にあっては、光走査装置を入れ子状に配置したため、可動板を二軸方向に往復振動させる場合でも、小型の二軸方向往復振動型の光走査装置を提供できる。また、小型化した分だけ、エネルギーの節約を図ることができる。

請求項１０に係る画像形成装置にあっては、可動板の検出精度の高い光走査装置が搭載されているため、画像形成装置の制御性が向上する。
請求項１１に係る画像投影装置では、投影装置に組み込まれた二軸方向の光走査装置の可動板の傾き検出精度が高いため、画像投影装置の制御精度が向上し、高い画像投影品質を得ることができる。

図１は本発明の実施例１に係る光走査装置Ａの平面図である。 図２は実施例１の光走査装置Ａの要部の拡大平面図である。 図３は本発明の実施例２に係る光走査装置Ｂの平面図である。 図４は本発明の実施例３に係る光走査装置Ｃの平面図である。 図５は本発明の実施例４に係る光走査装置Ｄの平面図である。 図６は本発明の実施例５に係る光走査装置Ｅの平面図である。 図７は本発明の実施例６に係る光走査装置Ｆの平面図である。 図８は本発明の実施例７に係る光走査装置Ｇの平面図である。 図９は実施例７の光走査装置Ｇの要部の断面図である。 図１０は実施例７の光走査装置Ｇの歪みセンサ２４２と歪みセンサ６４２との接続の説明図である。 図１１は実施例７の光走査装置Ｇの歪みセンサ６４２と歪みセンサ６４１との接続の説明図である。 図１２は実施例８の光走査装置Ｈの平面図である。 図１３は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。 図１４は本発明に係る画像投影装置の概略構成を示す説明図である。 図１５は本発明に係る画像投影装置の他の構成を示す説明図である。 図１６は従来の光走査装置の一例の平面図である。

図１は本発明の実施例１に係る光走査装置Ａの平面図を示し、この図に示すように、光走査装置Ａは、長方形枠状の支持枠１０を備えている。支持枠１０は長辺部１１ａ，１１ｂと短辺部１２ａ，１２ｂとを有している。

この支持枠１０の内側には、４個のカンチレバー２１〜２４が配置されている。
これらのカンチレバー２１〜２４は、同一の大きさの長方形状の板状構造であり、バイモルフやモノモルフ、バイメタル、形状記憶合金が用いられており、アクチュエータとして機能する。カンチレバー２１，２３は、その長手方向の一端部が支持枠１０の長辺部１１ａへの固定端２１ａ，２３ａとされ、その長手方向のもう一方の端部が可動端２１ｂ，２３ｂとされている。同様に、カンチレバー２２，２４は、その長手方向の一端部が支持枠１０の長辺部１１ｂへの固定端２２ａ，２４ａとされ、その長手方向のもう一方の端部が可動端２２ｂ，２４ｂとされている。

これらカンチレバー２１〜２４の各可動端２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、可動板３０のトーション梁３１，３２に一体的に結合されている。
すなわち、可動板３０は、略正方形の四角形状の薄板状に形成され、かつ、この可動板３０の中心を通り２辺に直交する位置から支持枠１０の長辺部１１ａ，１１ｂに沿う方向に一対のトーション梁３１，３２が一体に延びている。これらトーション梁３１，３２の延びる方向の終端部３１ａ，３２ａに、それぞれ、カンチレバー２１〜２４の各可動端２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが連結されている。

この光走査装置Ａによれば、トーション梁３１，３２を挟んで一対のカンチレバー２１，２２と一対のカンチレバー２３，２４とに互いに半位相ずれた駆動波形を入力することによって、一対のトーション梁３１，３２に交互に反対方向の捩れ力を発生させると、可動板３０が振動される。これにより、可動板３０に設けられた反射面３０ａによる光走査が行われる。

さらに、光走査装置Ａは、歪みセンサ４１，４２，４３，４４を備えている。
これらの歪みセンサ４１〜４４は、各トーション梁３１，３２と可動板（隣設部材）３０とで形成される４箇所の隅部に設けられており、それぞれ、連結部４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａと、スリット（空間部）４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃと、センサ部（歪み検出手段）４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄを備えている。

この歪みセンサ４１〜４４の詳細を、図２の拡大図に示している歪みセンサ４４を代表して説明する。

連結部４４ａは、トーション梁３２と可動板３０とにおいて相互間で歪みが生じる部分を跨いで両者を連結している。すなわち、連結部４４ａは、相互に直角を成すトーション梁３２の側面３２ｓと可動板３０の側面３０ｓとを、いわゆるフィレット形状と呼ばれるように円滑に連続させた隅肉形状に形成されている。

また、連結部４４ａは、スリット４４ｃを介して、可動板３０とトーション梁３２とのコーナ部に相当する位置の基部４４ｅから離間して、細長い板状に形成され、可動板３０とトーション梁３１との間で生じる歪みによる変形が生じやすくなっている。

スリット４４ｃは、上記のように、連結部４４ａを基部４４ｅから離間させるためのもので、連結部４４ａの外周に沿う円弧形状に形成されている。さらに詳細には、スリット４４ｃの長手方向に沿う両縁部は、連結部４４ａの外周縁と平行な曲線形状に形成されている。また、スリット４４ｃの長手方向の両端部は、スリット４４ｃの長手方向に延びる両縁部に沿う２本の曲線と、その法線ｈａ，ｈｂとの交点４箇所を隅肉状（フィレット形状）に連続させることで形成されている。このような形状とすることで、スリット４４ｃには、尖った形状部分が無く、応力集中が生じ難い形状に形成されている。

センサ部４４ｄは、連結部４４ａの表面に取り付けられた圧電膜により形成されている。
なお、図１に示すように、歪みセンサ４１〜４４の各センサ部４１ｄ〜４４ｄは、変位算出回路５０に接続されている。この変位算出回路５０は、各センサ部４１ｄ〜４４ｄからの出力（この出力は各歪みセンサ４１〜４４からの出力と同義とする）に基づいて、反射面３０ａの傾きを算出する。

また、変位算出回路５０で演算された反射面３０ａの傾きは、駆動制御回路６０に入力され、変位算出回路５０が演算した反射面３０ａの傾きに基づいて、反射面３０ａの振動状態が最適となるように各カンチレバー２１〜２４への出力信号を制御する。

以上説明した実施例１の光走査装置Ａは、以下に列挙する効果を奏する。
ａ）トーション梁３１，３２と可動板３０とで形成される４箇所の隅部に、反射面３０ａが傾いたときに、相互間で変位が生じるトーション梁３１，３２と、可動板３０とに跨り、中間部はスリット４１ｃ〜４４ｃを介してトーション梁３１，３２および可動板３０から離間させた連結部４１ａ〜４４ａを設け、この連結部４１ａ〜４４ａにセンサ部４１ｄ〜４４ｄを設けた。
このため、連結部４１ａ〜４４ａでは、反射面３０ａの傾きに応じて歪みが生じるものであり、歪みセンサをトーション梁３１，３２に設けた場合と比較して、Ｓ／Ｎ比が向上し、その分、反射面３０ａの傾き検出精度が向上する。
しかも、連結部４１ａ〜４４ａは、スリット４１ｃ〜４４ｃを介してトーション梁３１，３２および可動板３０から離間させて、細長い板状に形成した。このため、連結部４１ａ〜４４ａをトーション梁３１，３２および可動板３０から離間させない場合と比較して、反射面３０ａが傾いた際に、連結部４１ａ〜４４ａに変形が生じやすくなる。よって、反射面３０ａの傾きに対する歪みセンサ４１〜４４の出力が、大きくなり、傾き検出精度が向上する。

ｂ）各歪みセンサ４１〜４４を設けた連結部４１ａ〜４４ａは、隅肉形状に形成したため、反射面３０ａが傾いた場合に応力が集中しにくく、破損しにくいとともに、高い耐久性を得ることができる。また、歪みセンサ４１〜４４における出力も分散化され、検出精度が向上する。

ｃ）スリット４１ｃ〜４４ｃは、長手方向に延びる両縁部を連結部４１ａ〜４４ａの外周縁の隅肉形状と平行に形成し、また、長手方向の両端部は、これら両縁と法線ｈａ，ｈｂとの４箇所の交点を隅肉状に連続させた形状とした。このため、スリット４１ｃ〜４４ｃには、尖ったような応力集中が生じやすい形状部分が無く、耐久性に優れる。

（他の実施例）
以下に、他の実施例の光走査装置について説明する。
なお、他の実施例を説明するのにあたり、実施例１と同じ構成については同じ符号を付けて説明を省略する。作用についても、実施例１と相違する作用について説明し、実施例１と同じ作用については説明を省略する。

図３に示す実施例２の光走査装置Ｂは、実施例１の光走査装置Ａの変形例であり、各歪みセンサ２４１，２４２，２４３，２４４において、スリット２４１ｃ，２４２ｃ，２４３ｃ，２４４ｃの形状が異なっている。すなわち、各スリット２４１ｃ〜２４４ｃは、長手方向に沿って延びる両縁のうちで、基部２４１ｅ〜２４４ｅに近い側の長さが、連結部２４１ａ〜２４４ａの外周縁に近い側の長さよりも短く形成されている例である。そして、各スリット２４１ｃ〜２４４ｃにあっても、内周は、滑らかな円弧状に形成されて尖った形状部分が無く、応力集中が生じ難い形状に形成されている。
したがって、この実施例２の光走査装置Ｂにあっては、実施例１と同様に上記ａ）ｂ）の効果が得られるとともに、ｃ）と同様に、各スリット２４１ｃ〜２４４ｃにおいて応力集中が生じにくく、耐久性に優れる。

図４に示す実施例３の光走査装置Ｃは、実施例２の光走査装置Ｂの変形例であり、各歪みセンサ３４１，３４２，３４３，３４４において、連結部３４１ａ，３４２ａ，３４３ａ，３４４ａの隅肉形状が、実施例１と異なっており、実施例１で示した円弧形状ではなく、楕円弧形状に形成されている。

したがって、実施例３では、スリット３４１ｃ，３４２ｃ，３４３ｃ，３４４ｃも、実施例２のものを少し長くした長い形状に形成されているが、実施例１と同様に、長手方向の両縁部を連結部３４１ａ〜３４４ａの外周縁と平行に形成し、その両端を隅肉形状に形成すれば、より好ましい。

この実施例３では、連結部３４１ａ〜３４４ａおよびセンサ部３４１ｄ〜３４４ｄの長さが長くなり、可動板３０の傾きに対するセンサ部３４１ｄ〜３４４ｄの出力が安定する。また、実施例１と同様に上記ａ）ｂ）の効果も得られ、かつ、各スリット３４１ｃ〜３４４ｃにおいて応力集中が生じにくく耐久性に優れる。

図５に示す実施例４の光走査装置Ｄは、実施例１の光走査装置の変形例であり、各歪みセンサ４４１，４４２，４４３，４４４において連結部４４１ａ，４４２ａ，４４３ａ，４４４ａの構成が実施例１と異なる。

すなわち、実施例４では、連結部４４１ａ，４４２ａ，４４３ａ，４４４ａは、反射面３０ａが傾いたときに、相互間で変位が生じるトーション梁３１，３２と、可動板３０とに跨って両者を直線的に連結する一定幅の梁状に形成されている。したがって、連結部４４１ａ〜４４４ａと、可動板３０およびトーション梁３１，３２との間には、略三角形状の空間部４４１ｃ，４４２ｃ，４４３ｃ，４４４ｃが設けられている。

また、これら連結部４４１ａ〜４４４ａの略全長に亘り、連結部４４１ａ〜４４４ａの略同幅に亘ってセンサ部４４１ｄ，４４２ｄ，４４３ｄ，４４４ｄが設けられている。

この実施例４にあっても、上記ａ）に記載したように、反射面３０ａが傾いたときに、相互間で変位が生じるトーション梁３１，３２と可動板３０とを連結するとともに、空間部４４１ｃ，４４２ｃ，４４３ｃ，４４４ｃを介して、トーション梁３１，３２および可動板３０から離間させたため、反射面３０ａの傾きに応じて歪みが生じるものであり、歪みセンサをトーション梁３１，３２に設けた場合と比較して、Ｓ／Ｎ比が向上し、その分、反射面３０ａの傾き検出精度が向上する。そして、連結部４４１ａ〜４４４ａは、トーション梁３１，３２と可動板３０とを、一定幅の梁状に連結しているため、反射面３０ａの傾きに応じて変形が顕著に生じ易く、高い傾き検出精度が得られる。

図６に示す実施例５の光走査装置Ｅは、実施例１の光走査装置の変形例であり、トーション梁５３１，５３２を結ぶトーション軸を、可動板３０の重心からずらして配置し、可動板３０の振幅を発生させやすいようにした例である。

この例の場合、トーション梁５３１，５３２に曲げ方向の力が発生しやすくなるため、可動板３０が傾いた際に、トーション梁５３１，５３２と可動板３０とを結ぶ連結部には大きな応力が発生する。
そこで、この応力により、駆動時に連結部が破損するのを防止するため、歪みセンサ５４１，５４２は、トーション梁５３１，５３２と可動板３０とで形成されるコーナ部の内、可動板３０の重心に近い側にのみに設けている。

すなわち、連結部５４１ａ，５４２ａは、可動板３０に沿う部分の方が、トーション梁５３１，５３２に沿う部分よりも長い寸法に形成されている。また、スリット５４１，５４２は、実施例２と同様に、基部５４１ｅ，５４２ｅに近い側の長さが、連結部５４１ａ，５４２ａの外周縁に近い側の長さよりも短い形状に形成されているが、実施例１と同様に、長手方向の両縁部を連結部５４１ａ，５４２ａの外周縁と平行に形成し、その両端を隅肉形状に形成すれば、より好ましい。したがって、連結部５４１ａ，５４２ａおよびセンサ部５４１ｄ，５４２ｄは、実施例１〜実施例４に示したものよりも、長さが長く形成されている。

このように、連結部５４１ａ，５４２ａおよび圧電膜によるセンサ部５４１ｄ，５４２ｄの長さが長く形成されていることで、駆動時に応力が分散し、破損防止が図られる。

図７に示す実施例６の光走査装置Ｆは、歪みセンサ６４１，６４２，６４３，６４４の設置位置が実施例１とは異なり、トーション梁３１，３２とカンチレバー２１，２２，２３，２４とで形成される４箇所の隅部に設けた例である。

これら歪みセンサ６４１〜６４４も、連結部６４１ａ，６４２ａ，６４３ａ，６４４ａと、スリット６４１ｃ，６４２ｃ，６４３ｃ，６４４ｃと、センサ部６４１ｄ，６４２ｄ，６４３ｄ，６４４ｄ、基部６４１ｅ，６４２ｅ，６４３ｅ，６４４ｅを備えている。

なお、連結部６４１ａ〜６４４ａは、実施例１と同様の隅肉形状であって、外周縁は円弧状に形成されている。また、スリット６４１ｃ〜６４４ｃは、実施例２と同様に、基部６４１ｅ〜６４４ｅに近い側の縁部が、連結部６４１ａ〜６４４ａの外周縁に近い側の縁部よりも短い形状に形成されているが、実施例１で示した形状に形成すれば、より好ましい。

この実施例６にあっても、歪みセンサ６４１〜６４４の取り付け位置は、反射面３０ａが傾いたときに、相互間で変位が生じるトーション梁３１，３２と、カンチレバー２１，２２，２３，２４とに跨って設けたため、反射面３０ａの傾きに応じて歪みが生じるものであり、歪みセンサをトーション梁３１，３２に設けた場合と比較して、Ｓ／Ｎ比が向上し、その分、反射面３０ａの傾き検出精度が向上する。
また、実施例１と同様に、ｂ）ｃ）の効果が得られる。

図８に示す実施例７の光走査装置Ｇは、実施例２で示した歪みセンサ２４１，２４２，２４３，２４４と、実施例６で示した歪みセンサ６４１，６４２，６４３，６４４とを設けた例である。

ここで、各歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４の接続について説明する。
各歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４は、反射面３０ａがある方向に傾いたときに、表面に引っ張り方向の歪みが出るものどうしと、圧縮方向の歪みが出るものどうしとを接続している。

すなわち、反射面３０ａが、図８に示す状態から、長辺部１１ａ側が紙面の手前に起き上がり、長辺部１１ｂ側が紙面の奥側に引き込まれるように傾いた場合、歪みセンサ６４２，２４２，２４４，６４４には引っ張りが生じ、歪みセンサ６４１，２４１，２４３，６４３に圧縮が生じ、それぞれの出力は逆になる。したがって、各歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４の全てを単純に直列に接続すると、両者の出力が相殺される。

そこで、各歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４のうちで、出力が逆になる歪みセンサ６４２，２４２，２４４，６４４と、歪みセンサ６４１，２４１，２４３，６４３との電極を逆に接続することで、各歪みセンサ２４１〜２４４の出力と、歪みセンサ６４１〜６４４の出力とが、相殺されて減じることのないようにしている。

これを具体的に説明するのにあたり、まず、歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４の構造を説明する。なお、これら歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４の構造は共通であるので、図９の断面図により、歪みセンサ２４１の構造を代表して説明する。

歪みセンサ２４１は、連結部２４１ａ（２４２ａ〜２４４ａ、６４１ａ〜６４４ａ）の表面に取り付けられた下部電極７１と、この下部電極７１の上に取り付けられた圧電膜７２と、この圧電膜７２の上に取り付けられた上部電極７３とを備えている。

また、図１０は、歪みセンサ２４２と歪みセンサ６４２との接続の説明図であるが、この図に示すように、下部電極７１は、圧電膜７２の全体に亘って設けられている。一方、上部電極７３は、圧電膜７２の上面の長手方向両端部に設けられている。

次に、センサどうしの接続について説明する。
この説明を行うのにあたり、トーション梁３１において、出力が共通するグループである歪みセンサ２４２と歪みセンサ６４２との接続を図１０により説明する。
この図１０に示すように、歪みセンサ２４２の上部電極７３は、接続ライン７４ｂを介して歪みセンサ６４２の下部電極７１に接続されている。さらに、歪みセンサ６４２の下部電極７１が、接続ライン７４ｃを介して変位算出回路５０側に接続されている。なお、図示は省略するが、歪みセンサ２４２の下部電極７１は、接続ライン７４ａを介して図外の歪みセンサ２４４の上部電極７３に接続され、歪みセンサ２４４の下部電極７１が図外の歪みセンサ６４４の上部電極７３に接続され、この歪みセンサ６４４の下部電極７１が、変位算出回路５０側に接続されている。このように、隣り合うセンサの下部電極７１と上部電極７３とを接続することにより、出力が共通するグループである歪みセンサ２４２，２４４，６４２，６４４が直列に接続されている。これにより、各歪みセンサ２４２，２４４，６４２，６４４が設置されている４箇所の歪みの合計を検出することができる。

さらに、本実施例７では、出力が共通する第１のグループである歪みセンサ２４２，２４４，６４２，６４４と、これとは逆の出力となる第２のグループである歪みセンサ２４１，２４３，６４１，６４３とが、両グループの出力を合計できるように、極性を逆にして接続されている。

これを、図１１に示す上述した両グループの端部に配置された歪みセンサ６４１と歪みセンサ６４２との接続について説明する。
すなわち、歪みセンサ６４２の上部電極７３は、接続ライン７４ｄを介して歪みセンサ６４１の上部電極７３に接続されている。そして、第２のグループの歪みセンサ２４１，２４３，６４１，６４３は、第１のグループの歪みセンサ２４２，２４４，６４２，６４４と同様に、図示は省略するが、歪みセンサ６４１の下部電極７１が、歪みセンサ２４１の上部電極７３に接続され、歪みセンサ２４１の下部電極７１が、歪みセンサ２４３の上部電極７３に接続され、歪みセンサ２４３の下部電極が歪みセンサ６４３の上部電極７３に接続され、歪みセンサ６４３の下部電極７１が変位算出回路５０に接続されている。

したがって、実施例７では、出力が共通する第１のグループである歪みセンサ２４２，２４４，６４２，６４４と、これとは逆の出力となる第２のグループである歪みセンサ２４１，２４３，６４１，６４３との歪みの方向が違っても、合計の歪みが検出できる。
よって、歪みセンサ２４１〜２４４、６４１〜６４４から得られる出力が大きくなり、検出精度がさらに向上する。

実施例８の光走査装置Ｈは、可動板３０が、図１２に示すＸ軸周りと、Ｙ軸周りとに傾くことができるようにした例である。

すなわち、支持枠８１０の内側に実施例６で示した光走査装置Ｆが入れ子状態で設けられている。そして、光走査装置Ｆの支持枠１０の長辺部１１ａ，１１ｂの長手方向中央に直交して、トーション梁８３１，８３２の第１の端部が結合され、さらに、これらトーション梁８３１，８３２の第２の端部に、支持枠８１０の短辺部８１２ａ，８１２ｂに近接されたカンチレバー８２１，８２２，８２３，８２４の可動端が連結されている。また、カンチレバー８２１，８２２，８２３，８２４の固定端は、支持枠８１０の長辺部８１１ａ，８１１ｂに連結されている。

そして、トーション梁８３１，８３２とカンチレバー８２１，８２２，８２３，８２４とで形成される４箇所の隅部に、歪みセンサ８４１，８４２，８４３，８４４が設けられている。

この実施例８の光走査装置Ｈは、１軸駆動の光走査装置Ｆを、支持枠８１０の内側に入れ子状態で設置されているため、２軸駆動の光走査装置Ｈを小型化することが可能である。

しかも、歪みセンサ６４１〜６４４、８４１〜８４４により、２軸について独立してその傾きを検出できる。

次に、上述した実施例１〜７に係る光走査装置Ａ〜Ｇのいずれかを搭載した画像形成装置の概略構成を、以下に図１３を参照しつつ説明する。

この図１３において、９０１は光書込装置、９０２は光書込装置９０１の被走査面を提供する感光体ドラム（像担持体）である。
光書込装置９０１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム９０２の表面（被走査面）を同ドラムの軸方向に走査する。

感光体ドラム９０２は、矢印９０３方向に回転駆動され、帯電部９０４で帯電された表面に光書込装置９０１により光走査されることによって静電潜像を形成される。

この静電潜像は現像部９０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部９０６で記録紙９０８に転写される。

転写されたトナー像は定着部９０７によって記録紙９０８に定着される。感光体ドラム９０２の転写部９０６を通過した表面部分はクリーニング部９０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム９０２に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能であることは明らかである。また、トナー像を転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。

光書込装置９０１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームを発する光源部９１０と、本発明の実施例に係る構造の光走査装置からなる振動ミラー９２１と、この振動ミラー９２１のミラー基板のミラー面に光源部９１０からのレーザビームを結像させるための結像光学系９２２と、ミラー面で反射された１本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム９０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系９２３から構成される。振動ミラー９２１は、その駆動のための集積回路９２４とともに回路基板９２５に実装された形で光書込装置９０１に組み込まれる。

このような構成の光書込装置９０１は、次のような利点を有する。
振動ミラー９２１は、各歪みセンサ（図示省略）の出力に基づく変位算出回路５０における検出精度、ならびに駆動制御回路６０における制御性に優れる。このため、画像形成装置の高画質化に有利である。

なお、記録紙９０８の搬送機構、感光体ドラム９０２の駆動機構、現像部９０５、転写部９０６などの制御手段、光源部９１０の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため、図中では省略されている（必要であれば、特許第４１５１９５９号参照）。

図１４は実施例８に係る２軸駆動の光走査装置Ｈを組み込んだものである。なお、二次元的に走査可能な構造であれば、入れ子状に設けられる光走査装置は実施例１〜実施例７に係る構造の光走査装置のいずれを組み込んでもよい。

画像投影装置は、図１４に示すように、赤色のレーザー光を射出する赤色光源装置１Ｒと、緑色のレーザー光を射出する緑色光源装置１Ｇと、青色のレーザー光を射出する青色光源装置１Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２Ｑと、クロスダイクロイックプリズム２Ｑから射出されたレーザー光を走査する光走査装置３Ｑとを備え、投射面（スクリーン）４Ｑに投影する。投影装置は投射面４Ｑを一体とする構成であってもよい。

赤色光源装置１Ｒは、中心波長が６３０ｎｍである半導体レーザー（ＬＤ）であり、青色光源装置１Ｂは、中心波長が４３０ｎｍである半導体レーザー（ＬＤ）である。緑色光源装置１Ｇは、中心波長が５４０ｎｍである緑色のレーザー光を出射する。

また、光走査装置３Ｑは、２軸周りに回動できる構造であり、入射したレーザー光を投射面（スクリーン）４Ｑに反射させる。

これらにより、光走査装置３Ｑのミラー部投影面内で２方向に振動運動が可能となっており、投射面４Ｑの水平方向及び垂直方向にレーザー光を走査することが可能となり、投影位置に応じて、各色の光源の発光量を調整することで、所望の画像を表示することができる。

画像投影装置は、図１５に示すように、赤色光源装置１Ｒと、緑色光源装置１Ｇと、青色光源装置１Ｂとは光路合成を行わない構成であってもよい。この実施例では、カラー画像を投影する例について述べているが、白黒画像を投影する場合にも本発明に係る光走査装置を適用可能である。

Ａ 光走査装置
１０ 支持枠
２１ カンチレバー
２２ カンチレバー
２３ カンチレバー
２４ カンチレバー
３０ 可動板
３０ａ 反射面
３１ トーション梁
３２ トーション梁
４１ 歪みセンサ
４２ 歪みセンサ
４３ 歪みセンサ
４４ 歪みセンサ
４１ａ 連結部
４２ａ 連結部
４３ａ 連結部
４４ａ 連結部
４１ｃ スリット（空間部）
４２ｃ スリット（空間部）
４３ｃ スリット（空間部）
４４ｃ スリット（空間部）
４１ｄ センサ部
４２ｄ センサ部
４３ｄ センサ部
４４ｄ センサ部

特開２００７−３２６２０５号公報 特開平９−２３０２７７号公報 特開２００３−５１２３号公報

Claims (11)

1. 入射光を反射する反射面を有する可動板と、
   この可動板を回動可能に支持し、かつ、前記可動板から互いに反対方向に延びる一対のトーション梁と、
   一端が固定端とされる一方、他端が可動端とされてこれらの可動端が前記一対のトーション梁の終端にそれぞれ連結され、かつ、曲げ振動により前記可動板を往復傾動させる一対のカンチレバーと、
   前記カンチレバーの前記固定端が接続され、かつ、内側に配設された前記一対のカンチレバーと前記一対のトーション梁と前記可動板とを支持する支持枠と、
   前記可動板の変位に応じて生じる機械的変位を電気信号に変換する歪み検出手段と、
   を備えた光走査装置であって、
   前記トーション梁と、このトーション梁に隣設された前記可動板および前記カンチレバーの少なくとも一方である隣設部材とを連結する連結部が、前記可動板の往復傾動時に前記トーション梁と前記隣設部材との相対変位に応じて変位可能なように、その中間部を前記トーション梁および前記隣設部材に対し空間部を介在して離間した状態で設けられ、
   この連結部に前記歪み検出手段が設けられていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記空間部は、前記連結部に沿って延びるスリットであることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記連結部は、前記トーション梁と前記隣設部材とで形成されるコーナ部に、隅肉形状を成して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記スリットは、長手方向に延びる両縁部が、前記連結部と平行に形成され、かつ、長手方向両端部が、前記両縁部とその共通法線との交点の４箇所を隅肉状に結んだ形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記トーション梁は、前記可動板の重心位置から偏心して配置され、
   前記連結部は、前記トーション梁の前記重心に近い側と前記隣設部材との間にのみ設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記歪み検出手段は、前記可動板が傾動した場合に、引っ張り方向の変位が生じるものどうしと、圧縮方向の変位が生じるものどうしとが出力を加算可能に直列に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記隣設部材が、前記可動板と前記カンチレバーとの両方であり、前記トーション梁と前記可動板との間に、第１の前記連結部および前記歪み検出手段が設けられているとともに、前記トーション梁と前記カンチレバーとの間に、第２の前記連結部および前記歪み検出手段が設けられ、
   前記第１の歪み検出手段と前記第２の歪み検出手段とが、直列に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記歪み検出手段は、前記可動板が傾動した際に、引張側の歪みが生じるものと圧縮側の歪みが生じるものとが、その出力が加算されるように電極を反転させて接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置が入れ子状に配置されて、前記可動板を二方向に回転振動可能としたことを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置を有し、この光走査装置により感光体ドラムの表面に静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９に記載の光走査装置を有し、投影面を走査光により走査し、前記投影面に画像を投影することを特徴とする画像投影装置。