JP5587912B2 - 振動素子、光走査装置、アクチュエータ装置、映像投影装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る振動素子を備えたアクチュエータ装置の一例を示す概略図であり、図1の1aは概略上面図、1bはA−A´断面図である。また、図2は、図1のアクチュエータ装置に接続される駆動部の一例を示す概略図である。
f=(1/2π){k/(Im+It)}1/2
で表され、所望の特性が得られるように梁部、及び、ミラー部の形状を設定すればよい。しかし、特に素子の共振周波数を上げて高速化するためにミラー部の慣性モーメントを下げ、梁部を太くしてばね定数を上げる場合などに、非線形性が発現して振動が不安定になるという課題がある。この現象は、空気抵抗低減のためにミラー部の形状を工夫した場合に特に顕著であり、Q値の向上とミラー部の慣性モーメントの低下による非線形性の発現により不安定性が生じる。
加工硬化及び時効硬化型Co−Ni基合金として、35%Co、32%Ni、20%Cr、10%Moの組成を有するSPRON510の圧延材を用い、時効処理として550℃で2時間の熱処理を施して形成した振動部を有するものを実施例1の振動素子とした。なお、実施例1の振動素子の共振周波数は約2kHzとした。
SUS304と同じオーステナイト系ステンレス鋼の中で、機械特性のよいSUS301からなる振動部とした以外は実施例1と同様の構造を有するものを作製し、これを比較例1の振動素子とした。
析出硬化系ステンレス鋼のSUS631からなる振動部とした以外は実施例1と同様の構造を有するものを作製し、これを比較例2の振動素子とした。
加工硬化のみを施した以外は実施例1と同様の構造を有するものを比較例3の振動素子とした。
図14は、本発明の実施形態2に係る振動素子を備えたアクチュエータ装置の一例を示す概略断面図である。
図15は、本発明の実施形態3に係る振動素子を備えたアクチュエータ装置の一例を示す概略図であり、図15の15aは上面図、15bはB−B´断面図、15cはカバー装着構造例である。
図16は、本発明の実施形態4に係る振動素子を備えたアクチュエータ装置の一例を示す概略図であり、図16の16aは上面図、16bはC−C´断面図、16cはD−D´断面図である。
図17は、本発明の実施形態5に係る振動素子を備えた画像形成装置の概略図である。
図18は、本発明の実施形態6に係る振動素子を備えた映像投影装置の概略図である。
Claims (23)
- ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部を備え、
前記振動部は、前記梁部の長手方向軸線に対して交差する方向に捻り振動するものであり、駆動周波数と歪み振幅の大きさとの関係を示す共振特性曲線のピーク形状が歪み振幅の増加に伴って線対称から非線対称に変化する特性を有し、
前記振動部は、前記線対称の特性を示す範囲を用いて駆動されることを特徴とする振動素子。 - 前記梁部は、ヤング率を低下させる加工硬化処理が施された素材に対して所定の形状に加工する成形加工処理が施された後に前記加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理が施されたものであることを特徴とする請求項1に記載の振動素子。
- 前記梁部は、引張り加工が施されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動素子。
- 前記梁部は、前記引張り加工に加えてしごき加工が施されたものであることを特徴とする請求項3に記載の振動素子。
- 前記梁部は、線状に引張りながらしごくことで形成されたものであることを特徴とする請求項3又は4に記載の振動素子。
- 前記梁部の外周面には、前記引張り加工による加工痕が形成されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、前記振動部のベースから梁状に設けられ、当該梁部の幅wとして厚みをtとしたときの断面アスペクト比t/wが0.3より大きいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、前記振動部のベースから梁状に設けられ、前記振動部には、光学ミラー部が設けられており、前記光学ミラー部の慣性モーメントは、前記梁部の慣性モーメントの2倍以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の振動素子。
- ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部を備え、
前記梁部は、長尺梁状に設けられて光学ミラー部が取り付けられない第1領域及び第2領域と前記光学ミラー部が取り付けられる第3領域とを含み、前記第2領域は前記振動部の長手方向において前記第1領域と前記第3領域とによって挟まれ、
前記時効硬化処理は、前記第1領域及び前記第2領域と前記第3領域とで互いに異なる温度条件の下で行われる、ことを特徴とする振動素子。 - 前記振動部は、前記共振特性曲線のピーク形状が線対称から非線対称に変化する共振周波数特性の変化に伴う共振周波数の変化率が前記振動部を形成する材料の振動減衰率を上回る振動振幅以下の範囲で駆動されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、許容歪み振幅が3×10−3より大きいことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、振動のし易さを示すQ値が1000以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、加工硬化及び時効硬化型Co−Ni基合金からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、加工硬化及び時効硬化処理が施されたCo−Ni基合金からなることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記振動部の少なくとも一部が配置される減圧空間を形成する減圧空間形成部をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記振動部に設けられる光学ミラー部をさらに備え、
前記光学ミラー部は、前記振動部の上に設けられると共に、前記振動部の幅寸法より大きい外形形状であり且つ前記振動部に対向する部分から外側に突出した部分が先端ほど漸小する形状を有することを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の振動素子。 - 前記梁部は、その組成が重量比でCo31.0〜37.3%、Ni31.4〜33.4%、Cr19.5〜20.5%、Mo9.5〜10.5%である請求項1〜16のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、非磁性を示すことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の振動素子。
- 前記梁部は、両持ち梁状又は片持ち梁状に設けられている請求項1〜18のいずれか1項に記載の振動素子。
- ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部と、
前記振動部に設けられる光学ミラー部と、
前記振動部を振動させる駆動部と、
前記光学ミラー部のミラー面に光を照射する光源と、
を備え、
前記振動部は、前記梁部の長手方向軸線に対して交差する方向に捻り振動するものであり、駆動周波数と歪み振幅の大きさとの関係を示す共振特性曲線のピーク形状が歪み振幅の増加に伴って線対称から非線対称に変化する特性を有し、
前記振動部は、前記線対称の特性を示す範囲を用いて駆動され、
前記振動部による前記光学ミラー部の振動に基づいて光走査させることを特徴とする光走査装置。 - ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部と、
前記振動部を振動させる駆動部と、
を備え、
前記振動部は、前記梁部の長手方向軸線に対して交差する方向に捻り振動するものであり、駆動周波数と歪み振幅の大きさとの関係を示す共振特性曲線のピーク形状が歪み振幅の増加に伴って線対称から非線対称に変化する特性を有し、
前記振動部は、前記線対称の特性を示す範囲を用いて駆動されることを特徴とするアクチュエータ装置。 - ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部と、
前記振動部に設けられる光学ミラー部と、
前記振動部を振動させる駆動部と、
前記光学ミラー部のミラー面に光を照射する光源と、
を備え、
前記振動部は、前記梁部の長手方向軸線に対して交差する方向に捻り振動するものであり、駆動周波数と歪み振幅の大きさとの関係を示す共振特性曲線のピーク形状が歪み振幅の増加に伴って線対称から非線対称に変化する特性を有し、
前記振動部は、前記線対称の特性を示す範囲を用いて駆動され、
前記振動部による前記光学ミラー部の振動に基づいて光走査して映像を投影することを特徴とする映像投影装置。 - ヤング率を低下させる加工硬化処理と当該加工硬化処理で低下されたヤング率を回復又は上昇させる時効硬化処理とが施された梁部を有する振動部と、
前記振動部に設けられる光学ミラー部と、
前記振動部を振動させる駆動部と、
前記光学ミラー部のミラー面に光を照射する光源と、
を備え、
前記振動部は、前記梁部の長手方向軸線に対して交差する方向に捻り振動するものであり、駆動周波数と歪み振幅の大きさとの関係を示す共振特性曲線のピーク形状が歪み振幅の増加に伴って線対称から非線対称に変化する特性を有し、
前記振動部は、前記線対称の特性を示す範囲を用いて駆動され、
前記振動部による前記光学ミラー部の振動に基づいて光走査して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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