JP2012198314A - アクチュエータ装置、光偏向装置、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正常なアクチュエータ動作を行うことができる。
【解決手段】固定枠１１の枠内には、可動部材１２と、蛇行して配置され、捻り変形可能に可動部材１２の両端を支持するトーションバースプリング１３とが設けられている。各トーションバースプリングは、可動部材１２との取付箇所で可動部材１２の回転の軸線に直交する幅を分割し、その各幅の長い幅に沿った方向に蛇行して配置されている。可動部材１２と各弾性支持部材１３との各取付箇所は、可動部材１２の回転の軸線を通る中心点Ｘに対し点対称となる対の取付箇所である。これらの取付箇所Ａ、Ａ’は可動部材１２の中心点を通り各取付箇所Ａ、Ａ’を結ぶ仮想線が可動部材１２の回転の軸線に対して所定の角度を有するように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動部材を捻り変形可能に支持する弾性支持部材によって可動部材を回動させるアクチュエータ装置、それを用いて光源からの光を反射する反射面を設けた可動部材を回動させて入射光を偏向させる光偏向装置、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置に関するものである。

マイクロマシン技術を用いたアクチュエータ装置によれば、弾性支持部材の固有共振特性である共振周波数で駆動させることで、小型で小さなエネルギーで高速、大振幅の回転振幅を得ることが知られている。ところが、低速で大きな振幅で駆動したいシステムに用いる場合、小型の弾性支持部材はバネ剛性が高いために上記共振周波数が高く、低速で大きな変位を可動部材に付与することが難しい。そこで、低速振幅するために、上記共振周波数が所望の周波数となるように、バネ剛性を下げることが考えれる。もしくは、静電力、電磁力や圧電力を用いて弾性支持部材自体に直接、より大きな捻り力を付与して可動部材を振幅させることも考えられている。この弾性支持部材自体に直接捻り力を付与する方法の中で、小さな電力で大きな力を発生可能な、圧電力を用いた方法が多く採用されている。この圧電力を用いたアクチュエータ装置の構成の一例として、可動部材の両側に弾性支持部材の一端をそれぞれ取り付けられている。各トーションバースプリングの他端は、可動部材を囲むように設けられた固定枠にそれぞれ接続されている。そして、圧電部材を有し、該圧電部材の圧電効果に伴う変形によってトーションバースプリングを捻り変形させて可動部材を揺動させる駆動手段を備えている。駆動手段による可動部材はトーションバースプリングを軸とした揺動となる。この圧電力を用いた方法では、小さな電力で大きな力を発生させるためには一般的に大電圧を印加するため駆動手段も大型化となり、かつ高コスト化となる。

この問題を解決する方法として、上述した弾性支持部材自体に直接捻り力を付与する方法を用い、かつトーションバースプリングのバネ剛性を小さくし、共振周波数を下げることが考えられる。トーションバースプリングのバネ剛性を下げるためにはトーションバースプリングを所定の幅や厚みで長くするか、あるいは細くするかである。長くする場合は直線状に長くすると大きなスペースを必要とし、細くする場合はトーションバースプリング自体における寸法のバラツキの影響が大きくなるという不具合がある。その不具合を解決するために、限られたスペースとなる固定枠の枠内でトーションバースプリングを繰り返して折り曲げて蛇行状に配置してトーションバースプリングを長くするアクチュエータ装置が特許文献１、２に提案されている。

上記特許文献１のアクチュエータ装置では、図２６に示すように、可動部材３１の両側における可動部材３１の回転の軸線（図中一点鎖線で示す）上の取付箇所Ａ、Ａ’に、弾性支持部材である各トーションバースプリング３２−１、３２−２の一端がそれぞれ接続されている。各トーションバースプリング３２−１、３２−２の他端は、可動部材３１の回転の軸線上の取付箇所Ｂ，Ｂ'に、それぞれ固定枠３２の内側の端部にそれぞれ接続されている。このように、一方のトーションバースプリングは可動部材との取付箇所から回転の軸線に対し直交する方向のいずれか一方に延びて限られたスペースの中で折り返しながら蛇行状に配置されている。他方のトーションバースプリングは可動部材との取付箇所から回転の軸線に対し直交する方向であり、かつ一方のトーションバースプリングの取付箇所から延びた方向と、逆方向に延びて限られたスペースの中で折り返しながら蛇行状に配置されている。これにより、トーションバースプリングの長さを長くすることができ、トーションバースプリングのバネ剛性を下げることができる。しかし、上記特許文献１の構成では、図２６に示すように、トーションバースプリング３２−１、３２−２が配置されないデッドスペース３４（図中破線で示す）が４箇所もできてしまい、無駄なスペースが生じてしまう。同じスペースでもトーションバースプリングの長さが限られてしまう。

上記特許文献２のアクチュエータ装置では、図２７の（ａ）に示すように、可動部材を挟んで可動部材の両側に取り付けられたトーションバースプリングとの各取付箇所を共に、可動部材の回転の軸線に対し直交する方向のいずれか一方向に回転の軸線から離れた位置に、かつ互いに対向する位置に設定している。これにより、限られたスペースの中でトーションバースプリングの長さを最大限に長くすることができる。

しかしながら、上記特許文献２では、図２７の（ｂ）に示すように、可動部材の回転の軸線で可動部材の可動面を二分したとき各取付箇所が同じ側に設けられているため、各取付箇所が設けられた側の可動部材の一端が固定端となり、他端が自由端となる。このため、可動部材を鉛直方向以外に向けた場合可動部材は可動部材の自重により、傾いた状態となってしまう。特に、折り返しを多くしたり、弾性支持部材たるトーションバースプリングの幅を狭くしたりして、トーションバースプリングのバネ剛性を小さくしたときに顕著となる。そして、可動部材の自重に伴う負荷が、可動部材の一端に取り付けられている弾性支持部材に加わり、非駆動にもかかわらず、弾性支持部材には可動部材の自重に伴う負荷に対応する捻れが生じる。これにより、アクチュエータ動作の初期基準である弾性支持部材の捻れ無しの状態でなくなり、実際のアクチュエータ動作に誤差が生じ、正常なアクチュエータ動作を行うことができなくなる。例えば、アクチュエータ装置を光走査装置に適用した場合走査初期位置が基準位置からずれ、その結果光走査範囲が正常な光走査範囲からはずれてしまうことになる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、正常なアクチュエータ動作を行うことができるアクチュエータ装置、それを用いた光偏向装置、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、固定枠と、該固定枠の枠内に配置される可動部材と、前記固定枠の枠内で蛇行して配置され、捻り変形可能に前記可動部材の両端を支持する弾性支持部材と、該各弾性支持手段を捻り変形させて前記可動部材を回動させる駆動手段と、を備え、前記各取付箇所に取り付けられた前記弾性支持部材は、前記可動部材の回転の軸線に直交する幅を前記取付箇所で分割する各幅の長い幅に沿った方向に蛇行し始めて配置されるアクチュエータ装置において、前記可動部材と前記各弾性支持部材との取付箇所は、前記可動部材の回転の軸線で前記可動部材の可動面を二分したとき両側に配置し、かつ可動部材の回転の軸線方向幅の中心点に対し点対称となる対の取付箇所であり、前記可動部材の上記中心点を通り前記各取付箇所を結ぶ仮想線が前記可動部材の回転の軸線に対して所定の角度を有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載のアクチュエータ装置において、前記駆動手段は回転の軸線を挟んで前記可動部材の両側に配置されることを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項２記載のアクチュエータ装置において、前記各駆動手段は、前記可動部材と前記弾性支持部材との前記各取付箇所の近傍に回転の軸線方向にずれた位置に配置されることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１記載のアクチュエータ装置において、前記弾性支持部材に屈曲変形を行う複数の圧電体と、該各圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための各電極とを備え、各々の屈曲変形が累積するように前記各圧電体の端部が連結されることを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置における前記可動部材の一面に光源からの入射光を反射させる反射面を設け、前記可動部材の回転振幅によって入射光の反射方向を変化させることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５記載の光偏向装置において、前記圧電体にオフセット電圧を印加し、前記反射面の位置、前記可動部材の回転の軸線の周りにおける初期角度又は前記可動部材の回転の軸線に鉛直方向軸の周りにおける初期角度を補正する補正手段を設けたことを特徴とするものである。
更に、請求項７の発明は、光源と、該光源からの光ビームを往復偏向させる請求項５又は６に記載の光偏向装置と、該光偏向装置により偏向された光ビームを被走査面に結像する結像光学系と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７記載の光走査装置と、該光走査装置による光ブームの走査により潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写する転写手段と、を有することを特徴とするものである。
更に、請求項９の発明は、光源と、該光源から光を画像信号に応じて変調する変調器と、請求項５又は６に記載の光偏向装置と、を有することを特徴とするものである。

本発明においては、可動部材と弾性支持部材との各取付箇所は、可動部材の回転の軸線で可動部材の可動面を二分したとき両側にそれぞれ配置し、かつ可動部材の回転の軸線方向幅の中心点に対し、点対称となって配置されている。このため、可動部材を鉛直方向以外に向けた場合でも可動部材の自重に関係なくアクチュエータ動作の初期基準である弾性支持部材の捻れ無しの状態を維持できる。これにより、弾性支持部材の捻れ無しの状態となってこの初期基準からアクチュエータ動作を行うことができ、誤差のない正常なアクチュエータ動作を行うことができる。

以上本発明によれば、正常なアクチュエータ動作を行うことができるという優れた効果が得られる。

実施形態のアクチュエータ装置の構成を示す平面図である。 駆動手段を設けたアクチュエータ装置の構成を示す平面図である。 固定枠に積層圧電部材で支持したアクチュエータ装置の構成を示す斜視図である。 回転の軸線の傾きの様子を示す斜視図である。 点対象配置の駆動手段を設けたアクチュエータ装置の構成を示す平面図である。 実施形態のアクチュエータ装置の変形例の構成を示す平面図である。 変形例の支持部材の揺動の様子を示す断面図である。 変形例の支持部材における圧電膜の配置を示す平面図である。 圧電膜を設けた支持部材の変位を示す断面図である。 図９の支持部材の変位に対する駆動信号を示す波形図である。 圧電枠を設けた支持部材の別の変位を示す断面図である。 図１１の支持部材の変位に対する駆動信号を示す波形図である。 実施形態の光偏向装置の構成を示す平面図である。 実施形態の光偏向装置の二方向偏向のための駆動信号を示す波形図である。 実施形態の光偏向装置の一方向偏向のための駆動信号を示す波形図である。 二方向偏向の初期姿勢を補正するための駆動信号を示す波形図である。 一方向偏向の初期姿勢を補正するための駆動信号を示す波形図である。 蛇行状支持部材に交互に異なる圧電膜を設けた光偏向装置の構成を示す平面図である。 図１８の光偏向装置における二方向偏向の反射面の初期の向きを補正するための駆動信号を示す波形図である。 図１８の光偏向装置における一方向偏向の反射面の初期の向きを補正するための駆動信号を示す波形図である。 実施形態の光偏向装置を利用した光走査装置を有する光書込みユニットを示す概略斜視図である。 光偏向装置の駆動手段を示す斜視図である。 光書込装置を搭載した画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 実施形態の光偏向装置を搭載した画像投影装置の概念図である。 画像投影装置の全体斜視図である。 従来のアクチュエータ装置の構成を示す平面図である。 従来のアクチュエータ装置の別の構成を示す平面図である。

以下、本発明を適用したアクチュエータ装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態のアクチュエータ装置の構成を示す平面図である。同図に示す本実施形態のアクチュエータ装置１０は、固定枠１１に囲まれた空洞内に可動部材１２を配置し、可動部材１２の中心点Ｘに対し対角となる取付け位置Ａ、Ａ’に、蛇行した弾性支持部材である支持部材１３の一端をそれぞれ取り付けている。また、支持部材１３の各他端も固定枠１１の一部に可動部材１２の中心点Ｘに対し対角となる取付け位置Ｂ、Ｂ’にそれぞれ取り付けられている。このように、可動部材１２は各支持部材１３によって支持され、各支持部材１３が捩れ変形することで回転振幅する。そして、可動部材１２を駆動させる駆動手段１４、１５は、図２に示すように、可動部材１２の両側に配置したとしても可動部材１２の中心の軸周りに、可動部材１２を回転振幅できる。また、取付け位置Ａ、Ａ’で可動部材１２に支持されているので、可動部材１２の自重で可動部材１２が傾く可能性は低くなる。駆動手段１４、１５は、電磁式、静電櫛歯式などが考えられ、特定の方式に限定されるものではない。図３に示すように、固定枠１１を積層圧電部材１６で支持し、可動部材１２が回転振幅する振動モードの共振周波数と同じ周波数でＭＥＭＳ全体を共振駆動させるようにしてもよい。

図２に示すように、電磁駆動方式や静電櫛歯方式などのような直接可動部に変位を与えるための力を発生させる駆動手段１４、１５を可動部材１２の両側に設けた場合、支持点がずれているために駆動手段１４、１５によって逆相で同じ振幅の力を発生させたとしても回転中心が可動部材１２の本来の回動の軸線から外れた位置になる場合がある。また、可動部材１２の中心付近に駆動手段を配置すると柔軟な支持であっても支持部材１３に近いところと、遠いところで変位のバランスが崩れるので、図４のように斜め方向（図中矢印の方向）に傾く可能性がある。そのため、図５のようにそれぞれの駆動手段１４、１５の駆動力発生部を、可動部材１２と支持部材１３の接続箇所（取付け位置Ａ、Ａ’）に近づけるように回転の軸線方向にずらす。これにより、可能な限りそれぞれの、可動部材１２と支持部材１３の接続箇所に近い位置に駆動力を発生させるように、駆動手段１４、１５を配置する。バネ性のある支持部材との連結部に近いところに力を発生させるようにするので、図４に示すような回転の軸線の傾きは生じにくくなる。

更に、実施形態のアクチュエータ装置の変形例の平面図である図６に示すように、支持部材１３において、回転の軸線と垂直方向に長く配置された部分に圧電膜１７を形成し、各圧電膜１７に電圧を印加する電極１８を設け、圧電膜１７に反り方向の変位を与え、それぞれの変位を足し合わせながら大きな回動角度を得られるようにする。このように、支持部材１３に圧電膜１７を形成することで、可動部材１２に振幅変位を与えられるので、ほとんど大型化することなしにアクチュエータ装置１０を構成することができる。図７は可動部材１２を傾けた時の圧電膜付きの支持部材１３を仮想的な回動軸方向から見た図であり、左右のバランスよく圧電膜を配置すれば、可動部材は回転の軸線周りに回転することになる。

また、図８に示すように、各支持部材１３における圧電膜１７の一つ置きに個別の入力信号を加えられるようにし、図中の圧電膜１７−１、１７−２にそれぞれ異なる信号を入力する。圧電膜を設けた支持部材が図９に示すように、両方向へ曲げられる場合には、図８の圧電膜１７−１、圧電膜１７−２に対し、図１０に示す波形図のように逆相で電圧をそれぞれ印加する。圧電膜を設けた支持部材が図１１のように一方向にしか曲げられない場合は、圧電膜１７−１、１７−２に対し、図１２に示す波形図のように交互に電圧をそれぞれ印加する。

更に、図１３に示すように、本実施形態のアクチュエータ装置における可動部材１２にアルミニウムを真空蒸着するなどして反射面２１を形成することで一実施形態の光偏向装置２０を構成し、可動部材１２の回動振幅によって、入射する光線の反射方向を変えて光走査を行う。可動部材１２に設けられた反射面２１に一定の方向から光線が入射されると、反射面２１の向きの変化によって、反射する光線光路を変化させることができる。全てのピエゾに印加電圧をオフセットできるようにしておく。全ての圧電膜を同じ向きに反らせることにより、反射面２１を固定枠１１に対し、反射面２１と垂直な方向に可動部材１２をシフトさせる。オフセット分が反射面の繰り出しとなるので、圧電膜が図９のように両方向に変化させられる場合は、図１４に示すような入力となる。圧電膜が図１１のように一方向にしか変化させられない場合は、図１５のような入力となる。図１２、図１４のような正弦波を入力する場合を例にしているが、入力波は正弦波に限定されるものではない。これにより、アクチュエータ装置に補正手段を持つので、組み付け時の調整を簡便にすることができる。

また、方向に反射面の回転の軸線周りでの初期の向きを補正したい場合は、圧電膜１７−１または圧電膜１７−２に表側に反りが発生するように電圧を印加して、回転の軸線周りの傾きを補正する。あるいは、圧電膜１７−１が反対側に反りが発生する場合は、反対側の圧電膜１７−２に逆方向の変位を発生させる。補正用に電圧オフセットしながら駆動用の信号を入力して駆動する。駆動波形は、図１６または図１７のようになる。初期の姿勢をして、ミラー面を回転振幅させるので、反射位置がずれることがない。これにより、アクチュエータ装置に補正手段を持つので、組み付け時の調整を簡便にすることができる。

更に、可動部材を挟み、それぞれの蛇行状の支持部材１３上における圧電膜１７−１、１７−２は、図１８に示すように、支持部材ごとに独立して電圧印加できるように構成し、それぞれ印加電圧をオフセットできるようにしておく。回転の軸線の傾きを補正する場合には、図中左側の支持部材１３側の圧電膜１７−１ａ、１７−２ａ、または図中右側の支持部材１３側の圧電膜１７−１ｂ、１７−２ｂのそれぞれに電圧を印加して、支持部材１７−１の側が持ち上がるようにする。逆方向に電圧を印加して、逆方向に変位発生させることができる場合は支持部材の反対側が下がるようにする。駆動の際は図１９または図２０のように駆動する。これにより、アクチュエータ装置に補正手段を持つので、組み付け時の調整を簡便にすることができる。

次に、上記実施形態で１方向に光を偏向する光偏向装置を説明したが、この光偏向装置を用いて光書き込みユニットおよび画像形成装置を構成した実施例を図２１〜図２５に示す。
図２１は実施形態の光偏向装置を利用した光走査装置を有する光書込みユニットを示す概略斜視図である。同図に示す光書込みユニット１００において、レーザ素子１０１からのレーザ光をコリメータレンズ系１０２を介した後、光偏向装置１０３によりレーザ光が偏向される。その後、偏向されたレーザ光は、第一レンズ１０４と第二レンズ１０５からなる走査レンズ系で感光ドラム等のビーム走査面１０７にミラー１０６を介して供給される。

図２２は光偏向装置の駆動手段を示す斜視図である。同図において、光偏向装置２０１には、ミラー駆動手段２０２が配置されている。光偏向装置２０１の図１３に示した圧電部材の各電極は、それぞれミラー駆動手段２０２と電気的に接続されている。そして、ミラー駆動手段２０２は圧電部材の上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加し、光偏向装置２０１を駆動する。このように本実施形態の光偏向装置を利用した光書込みユニットは写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光書込装置の構成部材として最適である。

次に、そのような画像形成装置の一例について図２３を参照して説明する。
図２３に示す画像形成装置３００において、光書込みユニット３０１はレーザビームを被走査面に出射して画像を書き込む。感光体ドラム３０２は光書込みユニット３０１による走査対象としての被走査面を提供する像担持体である。光書込みユニット３０１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３０２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３０２は矢印方向に回転駆動され、帯電手段３０３により帯電された表面に光書込みユニット３０１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手段３０４でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写手段３０５で記録紙Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着手段３０６によって記録紙Ｐに定着される。転写手段３０５を通過した感光体ドラム３０２の表面部分はクリーニング部３０７で残留トナーを除去される。感光体ドラム３０２に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能である。また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。

光書込みユニット３０１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３０８と、光源３０８を変調する光源駆動手段３０９と、上記実施形態の光偏向装置３１０と、この光偏向装置３１０のミラー基板のミラー面に光源３０８からの、記録信号によって変調されたレーザビーム（光ビーム）を結像させるための結像光学系３１１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３０２の表面（被走査面）に結像させるための手段である走査光学系３１２などから構成される。光偏向装置３１０は、その駆動のための集積回路３１３とともに回路基板３１４に実装された形で光書込みユニット３０１に組み込まれている。

本実施形態による光偏向装置は、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。光偏向装置のミラー基板の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。光走査装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向装置の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。記録紙の搬送機構、感光体ドラムの駆動機構、現像手段、転写手段などの制御手段、光源部の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため図中省略されている。

次に、２方向に光を偏向する２次元光偏向装置で画像投影装置を構成した例について説明する。はじめに、２次元光偏向装置の構成について概説すると、ミラー部の両側は弾性支持部材である第１のトーションバースプリングが接続されている。第１のトーションバースプリングのミラーと反対側の端部は、他端が可動部材に接続されている第１の駆動梁の第１の支持梁が接続されている。第１の駆動梁はその長手方向が第１のトーションバースプリングの軸と略直交する向きに、第１のトーションバースプリングの両側に配置されている。更に、可動枠の外周側には、第１のトーションバースプリングと直交する方向に第２のトーションバースプリングが接続されている。第２のトーションバースプリングの可動枠と反対側の端部は、他端が固定ベースに接続されている第２の駆動梁の支持梁が接続されている。

図２４は画像投影装置の概念図であり、図２５は全体斜視図である。両図に示す構成の画像投影装置４００では、画像情報４０１に応じて画像生成部４０２で画像信号を生成し、この画像信号が変調器４０３を介して光源駆動回路４０４とスキャナ駆動回路４０５に送られる。３波長のレーザ光源４０６は、光源駆動回路４０４によりそれぞれ本実施形態の光偏向装置４０７によって走査されるタイミングに合わせて強度変調されており、投影面４０８に二次元の画像情報を投影する。強度変調はパルス幅を変調してもよいし、振幅を変調してもよい。この変調された信号を光源駆動回路４０４によりレーザ光を駆動できる電流に変換してレーザ光源４０６を駆動している。図２５に示すように、レーザ光源５０１から出射されたＲ、Ｇ、Ｂの３波長のレーザ光は集光レンズ５０２により略平行光になり、ミラー５０３やハーフミラー５０４などを介して合成プリズム５０５に入射し、合成プリズム５０５によって合成され、本実施形態の光偏向装置５０６により偏向走査されて投影面５０７に投射され、画像を投影する。略平行になったレーザ光はプリズムによって合成され、ＭＥＭＳの２次元偏光ミラーに入射される。２次元偏光ミラーは直交した２つの方向に所定角度（例えば１０［deg］程度）の振幅で共振振動をする。２次元偏光ミラーは一個で二次元のものではなく一次元走査のものを二つ組み合わせても良い。また、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを組み合わせて使用することもできる。

以上説明したように、実施形態によれば、図１に示すように、固定枠１１の枠内には、可動部材１２と、蛇行して配置され、捻り変形可能に可動部材１２の両端を支持するトーションバースプリング１３とが設けられている。各トーションバースプリングは、可動部材１２との取付箇所で可動部材１２の回転の軸線に直交する幅を分割し、その各幅の長い幅に沿った方向に蛇行して配置されている。可動部材１２と各弾性支持部材１３との各取付箇所は、可動部材１２の回転の軸線を通る中心点Ｘに対し点対称となる対の取付箇所である。可動部材１２の回転の軸線方向幅の中心点を通り各取付箇所Ａ、Ａ’を結ぶ仮想線が可動部材１２の回転の軸線に対して所定の角度を有するように設定する。このように設定した各取付箇所Ａ、Ａ’で可動部材１２を各トーションバースプリング１３で支えることで、非駆動時可動部材１２の平衡状態を保つことができる。そして、各取付箇所Ａ、Ａ’に取り付けられた各トーションバースプリング１３は、可動部材１２の回転の軸線に直交する幅を取付箇所Ａ、Ａ’で分割する各幅の長い幅に沿った方向に蛇行し始め、固定枠１１内で上記幅方向を交互に折り返しながら蛇行状に配置される。これにより、限られたスペースの中でトーションバースプリングを長くできる。

また、実施形態によれば、図２に示すように、各駆動手段１４、１５は回転の軸線を挟んで可動部材１２の両側に配置される。これにより、非駆動時可動部材１２の平衡状態を保つことができる。

更に、実施形態によれば、図５に示すように、各駆動手段１４、１５は、可動部材１２と各トーションバースプリング１３との各取付箇所Ａ、Ａ’の近傍に回転の軸線方向にずれた位置に配置される。これにより、非駆動時可動部材１２の平衡状態を保つことができる。

また、実施形態によれば、図６に示すように、各トーションバースプリング１３に屈曲変形を行う複数の圧電膜１７と、該各圧電膜１７にそれぞれ駆動電圧を印加するための各電極１８とを備え、各々の屈曲変形が累積するように各圧電体の端部が連結される。

更に、実施形態によれば、図１３に示すように、上記アクチュエータ装置の可動部材の一面に光源からの入射光を反射させる反射面２１を設け、可動部材１２の回転振幅によって入射光の反射方向を変化させる。

また、実施形態によれば、圧電膜１７にオフセット電圧を印加し、反射面２１の位置、可動部材１２の回転の軸線の周りにおける初期角度又は可動部材１２の回転の軸線に鉛直方向軸の周りにおける初期角度を補正する。これにより、コストアップせずに、光偏向装置の性能を向上できる。

更に、実施形態によれば、図２１及び図２２に示すように、上記光偏向装置によって光源１０１からの光ビームを往復偏向させる。そして、偏向された光ビームを結像光学系によって被走査面に結像する。

また、実施形態によれば、図２３に示すように、像担持体には上記光走査装置による光ブームの走査により潜像を形成される。現像手段によって像担持体上の潜像をトナーで顕像化され、転写手段によって像担持体上のトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写されて記録材に画像を形成する。これにより、小型でかつ低コストな光走査装置を用いることで、小型化、低コスト化及び高性能化を図ることができる。

更に、実施形態によれば、図２４及び図２５に示すように、変調器によって光源から光を画像信号に応じて変調し、変調された光を上記光偏向装置で走査して被走査面上に画像を投影する。これにより、小型な光走査装置を用いることで、小型化を図ることができる。

１０ アクチュエータ装置
１１ 固定枠
１２ 可動部材
１３ 支持部材
１４ 駆動手段
１５ 駆動手段
１６ 積層圧電部材
１７ 圧電膜
１８ 電極
１７−１ 圧電膜
１７−２ 圧電膜
２０ 光偏向装置
２１ 反射面
１００ 光書込みユニット
１０１ レーザ素子
１０２ コリメータレンズ系
１０３ 光偏向装置
１０４ 第一レンズ
１０５ 第二レンズ
１０６ ミラー
１０７ ビーム走査面
２０１ 変更ミラー
２０２ ミラー駆動手段
３００ 画像形成装置
３０１ 光書込みユニット
３０２ 感光体ドラム
３０３ 帯電手段
３０４ 現像手段
３０５ 転写手段
３０６ 定着手段
３０７ クリーニング部
３０８ 光源
３０９ 光源駆動手段
３１０ 光偏向装置
３１１ 結像光学系
３１２ 走査光学系
３１３ 集積回路
３１４ 回路基板
４００ 画像投影装置
４０１ 画像情報
４０２ 画像生成部
４０３ 変調器
４０４ 光源駆動回路
４０５ スキャナ駆動回路
４０６ レーザ光源
４０７ 光偏向装置
４０８ 投影面
５０１ レーザ光源
５０２ 集光レンズ
５０３ ミラー５０３
５０４ ハーフミラー
５０５ 合成プリズム
５０６ 光偏向装置
５０７ 投影面

特開２０１０−１４８２６５号公報 特開２００９−２６５３６２号公報

Claims (9)

1. 固定枠と、該固定枠の枠内に配置される可動部材と、前記固定枠の枠内で蛇行して配置され、捻り変形可能に前記可動部材の両端を支持する弾性支持部材と、該各弾性支持手段を捻り変形させて前記可動部材を回動させる駆動手段と、を備え、前記各取付箇所に取り付けられる前記弾性支持部材は、前記可動部材の回転の軸線に直交する幅を前記取付箇所で分割する各幅の長い幅に沿った方向に蛇行し始めて配置されるアクチュエータ装置において、
   前記可動部材と前記各弾性支持部材との取付箇所は、前記可動部材の回転の軸線で前記可動部材の可動面を二分したとき両側に配置し、かつ可動部材の回転の軸線方向幅の中心点に対し点対称となる対の取付箇所であり、前記可動部材の上記中心点を通り前記各取付箇所を結ぶ仮想線が前記可動部材の回転の軸線に対して所定の角度を有することを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 請求項１記載のアクチュエータ装置において、
   前記駆動手段は回転の軸線を挟んで前記可動部材の両側に配置されることを特徴とするアクチュエータ装置。
3. 請求項２記載のアクチュエータ装置において、
   前記各駆動手段は、前記可動部材と前記弾性支持部材との前記各取付箇所の近傍に回転の軸線方向にずれた位置に配置されることを特徴とするアクチュエータ装置。
4. 請求項１記載のアクチュエータ装置において、
   前記弾性支持部材に屈曲変形を行う複数の圧電体と、該各圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための各電極とを備え、各々の屈曲変形が累積するように前記各圧電体の端部が連結されることを特徴とするアクチュエータ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置における前記可動部材の一面に光源からの入射光を反射させる反射面を設け、前記可動部材の回転振幅によって入射光の反射方向を変化させることを特徴とする光偏向装置。
6. 請求項５記載の光偏向装置において、
   前記圧電体にオフセット電圧を印加し、前記反射面の位置、前記可動部材の回転の軸線の周りにおける初期角度又は前記可動部材の回転の軸線に鉛直方向軸の周りにおける初期角度を補正する補正手段を設けたことを特徴とする光偏向装置。
7. 光源と、該光源からの光ビームを往復偏向させる請求項５又は６に記載の光偏向装置と、該光偏向装置により偏向された光ビームを被走査面に結像する結像光学系と、を備えることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置と、該光走査装置による光ブームの走査により潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 光源と、該光源から光を画像信号に応じて変調する変調器と、請求項５又は６に記載の光偏向装置と、を有することを特徴とする画像投影装置。

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