JP6819330B2 - 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置に関する。

近年、レーザ光源を用いた走査型画像表示装置が開発され、プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなどに適用されている。これらは光源から発生した３色のレーザビームをスキャンデバイスによって光走査し、スクリーンやコンバイナと呼ばれる半透過板などの画像表示部に表示像を投影する。
マイクロマシン技術やマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて製作した光偏向器、この光偏向器を搭載した光走査装置は、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ェハを素材として、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。

このような技術を用いた光偏向器として、反射面を有するミラー部と、ミラー部を所定の軸周りに揺動させるアクチュエータとを備える光偏向器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、反射面を二軸周りに揺動するときの回転角を減少させることなく、反射面の二軸周りの揺動を精度良く検知できる光偏向器を提供する目的で、請求項１に係る発明が開示されている。即ち、上記請求項１に係る発明の要部構成は、第２支持部には、当該光偏向器の外部と電気的に接続するための接続部を備え、第２圧電アクチュエータには、第１圧電アクチュエータと接続部とを電気的に接続する第１駆動配線と、第２圧電アクチュエータと接続部とを電気的に接続する第２駆動配線と、検知用圧電素子と接続部とを電気的に接続する検知配線と、基準電位点に接続された接地線とが並行に配置され、前記接地線は、前記第１駆動配線及び前記第２駆動配線と前記検知配線との間に配置されるというものである。

特許文献１の発明によれば、上記構成により上記目的を達成することができると共に、接地線が、圧電駆動用の配線である第１駆動配線及び第２駆動配線と検知用の配線である検知配線との間に配置されるので、接地線を設けない場合に比べて圧電駆動用の配線と検知用の配線との距離が長くなる。これにより、圧電駆動用の配線を通る信号が検知用の配線を通る信号に与える影響（混信）を低減できる。更に、基準電位点に接続（接地）された接地線が間に配置されることで、混信をシールドする効果が得られ、圧電駆動用の配線を通る信号が検知用の配線を通る信号に与える影響を無視できる程度に低減できるというものである。

しかしながら、上記特許文献１を含む今までの光偏向器では、外部電極から光偏向器に電位供給する電極パッドから各アクチュエータ（圧電カンチレバー）に電位供給するための各リード配線の間、又は各圧電カンチレバー間の電気接続のための各リード配線の間、各リード配線と各圧電カンチレバーの上下電極とのコンタクト部の間、各圧電カンチレバーの間に、電界集中（電流集中）部が発生する。特に、外部電極からの電位を供給する電極パッドに近いコンタクト部に多く発生する。これにより、電界集中部が焼け焦げの様相を呈し、終にはコンタクト部等の破損に至る不良が発生してしまうことを確認済みである。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電界集中部の発生を未然に回避して、信頼性が向上した光偏向器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光を反射する反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備えて構成される光偏向器であって、前記圧電アクチュエータは、単一の支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し、圧電駆動により屈曲変形を行う圧電カンチレバーを含み、該圧電カンチレバーの前記圧電体に駆動電圧を印加するための電極と、前記圧電カンチレバーへの電流供給方向の両端２箇所以上に設けられ、前記電極へ電位を供給するリード線に接合される第１の接合部と、前記圧電カンチレバーへの電流供給方向の両端２箇所以上に設けられ、前記リード線とは別のリード配線に接合される第２の接合部と、を有する光偏向器にある。

本発明によれば、上記構成により、電界集中部の発生を未然に回避して、信頼性が向上した光偏向器を提供することができる。

パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。 本発明を適用する光偏向器の斜視図である。 図２の光偏向器の比較例に係る構成を示す拡大平面図である。 図３のＹ１−Ｙ２線拡大断面図である。 （ａ）は比較例に係る要部の構成を示す拡大平面図、（ｂ）は初段圧電カンチレバー部位の等価回路をイメージ的に示す図である。 （ａ）は本発明の実施例１に係る要部の構成を示す拡大平面図、（ｂ）は初段圧電カンチレバー部位の等価回路をイメージ的に示す図である。 （ａ）は本発明の実施例２に係る要部の構成を示す拡大平面図、（ｂ）は初段圧電カンチレバー部位の等価回路をイメージ的に示す図である。 （ａ）は本発明の実施例３に係る要部の構成を示す拡大平面図、（ｂ）は初段圧電カンチレバー部位の等価回路をイメージ的に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。 図９に示した光走査装置の一例を示す斜視図である。 図９に示した光偏向器の構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の構成の一例を示す図である。

以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態を詳細に説明する。各実施形態等に亘り、同一の機能および形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。

［パッケージング］
図１を参照して、光偏向器のパッケージングについて説明する。図１は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
図１に示すように、光偏向器１には、レーザ光などの光束Ｌが反射する反射面５が設けられている。光偏向器１は、筐体状のパッケージ部材２の内側に配置される取付部材３に取り付けられ、パッケージ部材２の一部を透過部材４で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。
さらに、光偏向器１が密閉されたパッケージ内には、窒素ガス等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。

［光偏向器の詳細］
図２〜図４を参照して、本発明を適用する光偏向器について詳細に説明する。図２は、主走査方向としてのＹ方向と、副走査方向としてのＸ方向との２軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの光偏向器の斜視図である。図３は、図２の光偏向器の比較例に係る構成を示す拡大平面図である。図４は、図３のＹ１−Ｙ２線断面図である。
図２、図３に示すように、光偏向器１は、ミラー部７と、ミラー部７が搭載された可動部８と、２対の内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄと、１対の外側圧電アクチュエータ１１、１２と、支持基体１４とを備えている。

ミラー部７は、円板状のミラー部基体６と、このミラー部基体６の＋Ｚ側の面上に設けられ、ミラー部基体６上に入射された光を反射する反射面５とを有する。反射面５は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で形成されている。
ミラー部７は、ミラー部基体６の直径方向の両端から外側へ向かって延設された一対のトーションバー９ａ、９ｂを介して、可動部８に連結されている。一方のトーションバー９ａは、その先端部がミラー部基体６に連結され、その基端部を挟んで対向した１対の内側圧電アクチュエータ１０ａ、１０ｃの各先端部に連結されている。他方のトーションバー９ｂは、その先端部がミラー部基体６に連結され、その基端部を挟んで対向した１対の内側圧電アクチュエータ１０ｂ、１０ｄの各先端部に連結されている。

２対の内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄは、ミラー部７を可動部８に対して第１軸Ｏ_１の周りに揺動させるための第１の圧電アクチュエータとして機能する。
各内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄは、ミラー部７を囲むように空隙を隔てて配置されている。２つの内側圧電アクチュエータ１０ａ、１０ｃの各端部は、一方のトーションバー９ａを挟んで対向して配置されている。また、２つの内側圧電アクチュエータ１０ｂ、１０ｄの各端部は、他方のトーションバー９ｂを挟んで対向して配置されている。

可動部８は、矩形の枠形状に形成され、トーションバー９ａ、９ｂを介してミラー部７を、及び２対の内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄをそれぞれ支持している。可動部８は、第１の支持部として機能する。

各内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄは、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された第１の圧電カンチレバー（実質的に各内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄの各々と同じ）により構成されている。これにより、各内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄは、圧電駆動によって屈曲変形することで、トーションバー９ａ、９ｂが軸心回りに揺動する。これにより、ミラー部７は、トーションバー９ａ、９ｂの上記揺動に伴って該トーションバー９ａ、９ｂの軸心となる第１軸Ｏ_１の周りに揺動可能となっている。

外側圧電アクチュエータ１１、１２は、可動部８を挟んで対向して配置されている。外側圧電アクチュエータ１１、１２は、ミラー部７及び可動部８を支持基体１４に対して第２軸Ｏ_２の周りに揺動させるための第２の圧電アクチュエータとして機能する。
外側圧電アクチュエータ１１、１２は、それらの先端部が可動部８のトーションバー９ａ、９ｂと直交する方向の一対の両側にそれぞれ連結されている。尚、第２軸Ｏ_２は、第１軸Ｏ_１に直交する軸であるが、第１軸Ｏ_１と第２軸Ｏ_２とが正確に直交している必要はなく、交差していてもよい。

支持基体１４は、方形枠状に形成され、可動部８と外側圧電アクチュエータ１１、１２とを囲むように設けられている。支持基体１４には、外側圧電アクチュエータ１１、１２における可動部８と連結されていない側の一対の他端がそれぞれ連結されている。これにより、支持基体１４は、外側圧電アクチュエータ１１、１２を介して可動部８を支持する第２の支持部として機能する。

外側圧電アクチュエータ１１、１２は、それぞれが圧電駆動によって屈曲変形するように構成された複数の第２の圧電カンチレバー（図３に示す例では各４つずつ）が、連結部によって連結されることで構成されている。
一方の外側圧電アクチュエータ１１は、４つの第２の圧電カンチレバー、具体的には、外側圧電アクチュエータ１１の図３における左側の支持基体１４に連結されているものから数えて奇数番目（奇数段目）の２つの圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｍと、偶数番目（偶数段目）の２つの圧電カンチレバー１１ｅ、１１ｅとから構成されている。

また、他方の外側圧電アクチュエータ１２も、４つの第２の圧電カンチレバー、具体的には、外側圧電アクチュエータ１２の図３における右外側の支持基体１４に連結されているものから数えて奇数番目の２つの圧電カンチレバー１２ｍ、１２ｍと、偶数番目の２つの圧電カンチレバー１２ｅ、１２ｅとから構成されている。

一方の４つの圧電カンチレバー（奇数番目の２つの圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｍと、偶数番目の２つの圧電カンチレバー１１ｅ、１１ｅ）は、支持基体１４の内周部と可動部８の外周部との間で、第２軸Ｏ_２と直交する方向（以下、圧電カンチレバーの長手方向ともいう）に延在して、第２軸Ｏ_２の方向に所定の間隔を空けて並ぶように配置されると共に、その各圧電カンチレバーが隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。

他方の４つの圧電カンチレバー（奇数番目の２つの圧電カンチレバー１２ｍ、１２ｍと、偶数番目の２つの圧電カンチレバー１２ｅ、１２ｅ）は、上記した一方の圧電カンチレバーと同様に、支持基体１４の内周部と可動部８の外周部との間で、第２軸Ｏ_２と直交する方向（圧電カンチレバーの長手方向）に延在して、第２軸Ｏ_２の方向に所定の間隔を空けて並ぶように配置されると共に、その各圧電カンチレバーが隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。
従って、外側圧電アクチュエータ１１の圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ及び外側圧電アクチュエータ１２の圧電カンチレバー１２ｍ、１２ｅは、共に第２軸Ｏ_２と直交する方向を振幅方向として蛇行するようにして設けられている。

上述のとおり、外側圧電アクチュエータ１１、１２の各々は、各圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ、１２ｍ、１２ｅが所謂ミアンダ形状（つづら折形状）に形成されている。外側圧電アクチュエータ１１、１２の各上記圧電カンチレバーがミアンダ形状に構成されていることにより、可動部８が、外側圧電アクチュエータ１１、１２を介して支持基体１４に支持されると共に、各外側圧電アクチュエータ１１、１２を構成する上記各圧電カンチレバーの屈曲変形によって、支持基体１４に対して第２軸Ｏ_２の周りに揺動可能となっている。

光偏向器１は、例えば１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面５や内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄ、外側圧電アクチュエータ１１、１２を構成する圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ、１２ｍ、１２ｅ、図３に示す電極パッド３０等を形成することで、上記の各構成部が一体的に形成されている。
尚、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

ＳＯＩ基板は、例えば単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層たるシリコン支持層と、このシリコン支持層の上部に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなるＢＯＸ層と、このＢＯＸ層の上に形成された第２のシリコン層たるシリコン活性層と、を有するシリコン基板である。

図４に、外側圧電アクチュエータ１１の圧電カンチレバー１１ｍの断面を代表して示す。内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄの各々と、外側圧電アクチュエータ１１、１２を構成する圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ、１２ｅ、１２ｍの各々とは、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体２４の層上に下部電極２５、圧電体２６及び上部電極２７の各層を積層した構造の圧電カンチレバーである。

以下、下部電極２５、圧電体２６及び上部電極２７の各符号は、内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄの各々と、外側圧電アクチュエータ１１、１２を構成する圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ、１２ｍ、１２ｅの各々において、区別せずに共通で用いることとする。
尚、外側圧電アクチュエータ１１の圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ及び外側圧電アクチュエータ１２の圧電カンチレバー１２ｅ、２ｍのそれぞれ隣り合う圧電カンチレバーの連結部や支持基体１４に連結される連結部は、上記した支持体２４を一体に連結した部分となっている。これらの連結部には、下部電極２５、圧電体２６及び上部電極２７の層は設けられていない。

支持体２４は、シリコン活性層により構成されており、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層で構成された部材は、弾性を有する弾性部材としての機能を備える。そのため、トーションバー９ａ、９ｂは、シリコン活性層を用いて構成される。また、可動部８及び支持基体１４は、上記したシリコン支持層を有していることが望ましい。

内側圧電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄの圧電カンチレバーの各々と、外側圧電アクチュエータ１１、１２を構成する圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅ、１２ｍ、１２ｅの各々とは、下部電極２５と上部電極２７との間で圧電体２６に高周波の駆動電圧が印加されることで、圧電体２６と共に支持体２４が屈曲変形するようになっている。

図４において、上部電極２７は、例えば金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等を用いて構成される。下部電極２５は、例えば、１層目をチタン（Ｔｉ）を用い、２層目を白金（Ｐｔ）を用いて構成される。圧電体２６は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いて構成されている。図４において、２８は層間絶縁膜を、２９はパッシベーション膜（例えば窒化シリコンで形成）を、それぞれ示す。

図３、図４を参照して、支持基体１４上に設けられた電極接続部としての電極パッド３０群について説明する。図３に示すように、支持基体１４上には、電極パッド３０群を構成する１８個の電極パッドが図示されている。図３を参照して、一方の内側圧電アクチュエータ１０ａ、１０ｂ及び一方の外側圧電アクチュエータ１１の各々の上・下電極に電気的に接続される、支持基体１４上の左側半分に図示されている６個について代表して説明する。他方の内側圧電アクチュエータ１０ｃ、１０ｄ及び他方の外側圧電アクチュエータ１２の各圧電カンチレバーの各々の上・下電極に電気的に接続される、支持基体１４上の右側半分に図示されている６個についても左側と同様である。

この電極パッド３０群の各々に、外部からの供給電位（基準電位を含む）が電気的に接続される。電極パッド３０群を構成するそれぞれの後述する電極パッドよりリード線１４１を通じて、一方の内側圧電アクチュエータ１０ａ、１０ｂ及び一方の外側圧電アクチュエータ１１の各圧電カンチレバー１１ｍ、１１ｅの各々上下電極に対して、接合部としてのコンタクト部３３を介して、各駆動電位の印加を実現している。

更には、各外側圧電アクチュエータ１１の圧電カンチレバー１１ｍの各々と、次段の外側圧電アクチュエータ１１の圧電カンチレバー１１ｅとの電位接合は、コンタクト部３３を介して、リード線１４２を通じて実現している。以降の図では、コンタクト部３３のうち、下部電極２７用をコンタクト部３３ｄと、上部電極２７用をコンタクト部３３ｕと表記することもある。
リード線１４１、１４２の材料は、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等で形成されている。

図３において、電極パッド３０群を構成する６個の詳細は、次のとおりである。電極パッド３０ａは、リード線１４１、１４２及びコンタクト部３３ｄを介して、偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの下部電極２５に接続され、更にリード線１４２及びコンタクト部３３ｄを介して、次段の偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの下部電極２５に接続されている。
電極パッド３０ｂは、リード線１４１、１４２及びコンタクト部３３ｕを介して、偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの上部電極２７に接続され、更にリード線１４２及びコンタクト部３３ｕを介して、偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの上部電極２７に接続されている。

電極パッド３０ｃは、リード線１４１、１４２及びコンタクト部３３ｕを介して、内側圧電アクチュエータ（圧電カンチレバー）１０ａ、１０ｂの上部電極２７に接続されている。電極パッド３０ｄは、リード線１４１、１４２及びコンタクト部３３ｄを介して、内側圧電アクチュエータ（圧電カンチレバー）１０ａ、１０ｂの下部電極２５に接続されている。

電極パッド３０ｅは、リード線１４１及びコンタクト部３３ｕを介して、奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの上部電極２７に接続され、更にリード線１４２及びコンタクト部３３ｕを介して、次段の奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの上部電極２７に接続されている。
電極パッド３０ｆは、リード線１４１及びコンタクト部３３ｄを介して、奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの下部電極２５に接続され、更にリード線１４２及びコンタクト部３３ｄを介して、次段の奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの下部電極２５に接続されている。

（比較例）
図３〜図５を参照して、比較例（従来例）に係る構成について説明する。図５（ａ）は図３に破線で示した対象領域Ａの比較例に係る構成の拡大平面図、図５（ｂ）は初段圧電カンチレバー１１ｍ部位の等価回路をイメージ的に示す図である。この等価回路は、あくまでも理解しやすくするためのものであり、厳密なものではない（後述する図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）でも同じ）。
図５（ａ）を始めとして、後述する本発明の実施例を示す図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）において、各図中にそれぞれ破線の楕円で囲んで示す領域ｍ、ｍ１、ｍ２、ｍ３は奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの上部電極エリアであることを、ｅ、ｅ１、ｅ２、ｅ３は偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの上部電極エリアであることを表している。

図３において、比較例の構成では、外部電極から電極パッド３０群の何れかの電極パッドを介して、リード線１４１に電位が供給され、コンタクト部３３を介して、初段の外側圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの上下電極に印加される。電位印加されると上下電極、コンタクト部３３介してリード線１４２により次段の外側圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの上下電極に印加される。これが多段分繰り返し行われる。

後述する本発明の各実施例と比較のため、図５（ａ）に示す奇数段信号線である奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍの上部電極エリアを代表して説明する。
図５（ａ）の左側に示すように、圧電カンチレバー１１ｍにおける奇数段信号線の領域ｍ（奇数段上部電極エリア）では、電極パッド３０ｅから電位供給されたリード線１４１から、コンタクト部３３ｕ〜上部電極２７〜コンタクト部３３ｕを介して、リード線１４２（奇数１段目の圧電カンチレバー１１ｍ上部通過）を経て、次段の奇数２段目の圧電カンチレバー１１ｍのコンタクト部３３ｕへと繰り返し接続される。
尚、圧電カンチレバー１１ｍへの電流供給方向（圧電カンチレバーの長手方向）の両端２箇所以上（比較例では２箇所）に設けられ、上部電極２７へ電位を供給するリード線１４１、１４２に接合されるコンタクト部３３ｕは、後述する図６に示す実施例１の第１の接合部に相当する。

この際、図５（ｂ）に示すように、外部電極から供給された電位（電荷）は、上部電極２７の持つインピーダンス（抵抗Ｒ）により電位降下（電荷損失）し、次段（同図中省略記号・・・で表されている、以下同じ）での直列接続により加算されていく。図５（ｂ）に示す初段が最も電位差が大きく、初段の奇数１段目の圧電カンチレバー１１ｍにおいて、コンタクト部３３ｕに電界（電流）集中する所以である。

上記比較例に相当する光偏向器を作製して信頼性加速（高温・高電圧）試験を実施したところ、電極パッドに近い圧電カンチレバーのコンタクト部の電界集中部が焼け焦げの様相を呈し、コンタクト部破損に至る不良が確認された。

上記説明では、上部電極２７に信号入力の場合の上部電極２７での例で説明したが、接地の下部電極２５、あるいは下部電極２５に信号入力の場合の下部電極２５、接地の上部電極２７に対しても同様であり、上部電極２７に信号入力の場合の上部電極２７に限るものではない。また、奇数番目の圧電カンチレバー１１ｍで代表して説明したが、これに限らず、偶数番目の圧電カンチレバー１１ｅの場合でも同様である。これは、後述する図６〜図８に示す実施例１〜３でも同様である。

（実施例１）
図６を参照して、本発明の実施例１に係る構成について説明する。図６（ａ）は図３に破線で示した対象領域Ａについての実施例１に係る構成の拡大平面図、図６（ｂ）は初段圧電カンチレバー１１ｍ部位の等価回路をイメージ的に示す図である。
実施例１は、図６（ａ）に示すように、図５（ａ）の比較例と比較して、圧電カンチレバー１１ｍへの電流供給方向の上部電極２７の両端２箇所以上（実施例１では両端２箇所）に設けられ、リード線１４１、１４２とは別のリード配線１４３に接合される第２の接合部としてのコンタクト部３３ｕ’を有する点が主に相違する。
換言すれば、実施例１は、図５（ａ）に示した比較例の配線構成に加えて、リード線１４１のコンタクト部３３ｕと、リード線１４２のコンタクト部３３ｕとの間に、コンタクト部３３ｕ’、３３ｕ’を介して、リード配線１４３を配置してバイパス回路を構成したものである。

図６（ａ）の左側に示すように、圧電カンチレバー１１ｍにおける奇数段信号線の領域ｍ１（奇数段上部電極エリア）では、電極パッド３０ｅから電位供給されたリード線１４１から、コンタクト部３３ｕ〜上部電極２７〜コンタクト部３３ｕに加えて、次の経路が加わる。即ち、上部電極２７の抵抗を下げるため、コンタクト部３３ｕ’〜リード配線１４３〜コンタクト部３３ｕ’の経路を介して、リード線１４２（奇数１段目の圧電カンチレバー１１ｍ上部通過）を経て、次段の奇数２段目の圧電カンチレバー１１ｍのコンタクト部３３ｕへと繰り返し接続される。

図６（ｂ）に示すように、実施例１では、コンタクト部３３ｕ’〜リード配線１４３〜コンタクト部３３’の抵抗ｒが、上部電極２７の抵抗Ｒ（ｒ＜Ｒ）に対して並列回路となり、次段への電位降下を抑制する。それ故に、コンタクト部３３ｕ’の配置位置は、コンタクト部３３ｕにできるだけ近接して配置する方が、上部電極２７の抵抗をより一層下げる上から有利である。

以上説明したとおり、実施例１では、外部電極から圧電アクチュエータに電位供給するリード線と上下電極とが直列接続されていたものを並列接続することにより、加えて圧電アクチュエータ抵抗とリード配線抵抗とが並列接続となり、全体の抵抗が下がる。これにより、多段に接続されている同一信号圧電アクチュエータの各々(信号供給の上下流)への信号伝播時間が短縮されると共に、供給電位の上下流差が低減される。従って、実施例１によれば、電界集中部の発生を未然に回避して、信頼性が向上した感度の高い光偏向器を、従来とほぼ同様の製造プロセスでコストアップすることなく提供することができる、という顕著な効果を奏する。

（実施例２）
図７を参照して、本発明の実施例２に係る構成について説明する。図７（ａ）は図３に破線で示した対象領域Ａについての実施例２に係る構成の拡大平面図、図７（ｂ）は初段圧電カンチレバー１１ｍ部位の等価回路をイメージ的に示す図である。
実施例２は、図７（ａ）に示すように、図５（ａ）の比較例と比較して、上部電極２７は、該上部電極２７を介すること無く、電位を供給するリード配線としてのリード線１４１に接合される接合部としてのコンタクト部３３ｕを有する点が主に相違する。

図７（ａ）の左側に示すように、圧電カンチレバー１１ｍにおける奇数段信号線の領域ｍ２（奇数段上部電極エリア）では、電極パッド３０ｅから電位供給されたリード線１４１から、各段の上部電極２７のコンタクト部３３ｕ〜上部電極２７に電位が印加される。上部電極２７を介すること無く、リード線１４１（奇数段圧電カンチレバー上部通過）を経て、次段のコンタクト部３３ｕと繰り返し接続される。

図７（ｂ）に示すように、実施例２では、上部電極２７を介すること無くリード線１４１長さ起因の抵抗値ｒとなり、次段への電位降下を抑制する。
従って、実施例２によれば、実施例１と同様の効果を、実施例１よりも更にコスト的に有利に奏する。

（実施例３）
図８を参照して、本発明の実施例３に係る構成について説明する。図８（ａ）は図３に破線で示した対象領域Ａについての実施例３に係る構成の拡大平面図、図８（ｂ）は初段圧電カンチレバー１１ｍ部位の等価回路をイメージ的に示す図である。
実施例３は、図８（ａ）に示すように、図５（ａ）の比較例と比較して、上部電極２７は、リード配線としてのリード線１４１に接合される接合部としてのコンタクト部を圧電カンチレバー１１ｍへの電流供給方向の両端２箇所以上（実施例３では両端各２箇所のコンタクト部３３ｕ、３３ｕ’）有する点が主に相違する。

図８（ａ）の左側に示すように、圧電カンチレバー１１ｍにおける奇数段信号線の領域ｍ３（奇数段上部電極エリア）では、電極パッド３０ｅから電位供給されたリード線１４１から、各段の上部電極２７のコンタクト部３３ｕ〜上部電極２７に電位が印加される。これに加えて、図８（ｂ）に示すように、コンタクト部３３’〜上部電極２７〜コンタクト部３３’の経路が加わり、一部のリード線１４１の抵抗ｒと上部電極２７の抵抗Ｒとが並列回路となり、次段への電位降下を図６の実施例１及び図７の実施例２より更に抑制する。
また、各段の上部電極２７に対し、上部電極２７、リード線１４１の冗長回路が形成されるので、万一、上部電極２７等が故障したような場合でも光偏向器の駆動を補償することが可能となり、最下段までの信号伝播の信頼性がより一層向上する。

以上説明したとおり、実施例３によれば、多段に接続されている同一信号圧電アクチュエータの各々(信号供給の上下流)への信号伝播時間が短縮され、供給電位の上下流差が低減されるので、電界集中部の発生を未然に回避して、信頼性が向上した感度の高い光偏向器を提供することができる。加えて、最下段までの信号伝播の信頼性がより一層向上した光偏向器を提供することができる。

本発明の第２の実施形態の例として、図９に光走査装置１０１を用いた画像形成装置１００を示す。
画像形成装置１００は、トナー画像を形成するための像担持体としての感光体１０２と、感光体１０２上に形成された画像をシートたる用紙Ｐ上に転写するための転写手段たる転写部１０６と、用紙Ｐを転写部１０６へ搬送する搬送手段１０７と、を有している。

画像形成装置１００は、感光体１０２の表面を帯電させる帯電手段１０４と、感光体１０２に静電潜像を書き込むための光走査装置１０１と、該静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像手段１０５と、を有している。
画像形成装置１００は、転写部１０６よりも感光体１０２の回転方向Ａの下流側にあって残留トナーを除去するクリーニング部１０９と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を熱と圧力により定着する定着手段１０８と、を有している。

画像形成装置１００を用いて用紙Ｐ上に画像を形成するときには、まず感光体１０２の表面を帯電手段１０４によって一様に帯電する。
帯電した感光体１０２の表面を光走査装置１０１によって走査するとともに、感光体１０２が回転することで、感光体１０２の表面には静電潜像が形成される。このとき感光体１０２の表面は、光走査装置１０１によってレーザ光Ｌが所定の速度で走査される走査面である。

この際、光走査装置１０１に配置された光偏向器１によって、レーザ光Ｌが所定の方向に沿って偏向される。即ち、図２に示した光偏向器１のミラー部７（の反射面５）が第１軸Ｏ_１を中心に揺動することで、入射したレーザ光Ｌが光走査装置１０１における主走査方向である感光体１０２の長手方向に沿って偏向される。
また、ミラー部７が第２軸Ｏ_２を中心に揺動することで、入射したレーザ光Ｌが光走査装置１０１における副走査方向である感光体１０２の周方向に沿って偏向される。

現像手段１０５は、内蔵している現像剤中のトナーを感光体１０２表面に付着させることで静電潜像を顕像化する。
転写部１０６は、感光体１０２との間でニップ部Ｎを形成し、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過することで、用紙Ｐにトナー像が転写される。

搬送手段１０７は、用紙Ｐを搬送する搬送ベルトであり、搬送手段１０７の経路上に設けられたレジストローラによって、感光体１０２上に形成されたトナー像と用紙Ｐの画像形成領域とが一致するように、タイミングを合わせて用紙Ｐをニップ部Ｎに搬送する。
定着手段１０８は、定着ニップＮ２を形成し、用紙Ｐが定着ニップＮ２を通過するときに、トナーに熱と圧力とを加えて溶融させることで用紙Ｐ上のトナー像を画像として定着させる。
ニップ部Ｎを通過した感光体１０２の表面部分は、クリーニング部１０９において残留トナーを除去される。

なお、ここでは像担持体が円柱状の感光体１０２であるが、ベルト状の回転体であってもよい。
また、画像形成装置１００は、トナー像を感光体から用紙Ｐ以外の転写ベルトなどの転写媒体に一次転写し、転写媒体から用紙Ｐへと二次転写する構成としてもよい。
また、本実施形態ではモノクロの画像形成装置１００について述べたが、画像形成装置１００は、カラー方式の画像形成装置であってもよい。

光走査装置１０１は、記録信号によって変調された少なくとも１本のレーザ光Ｌを発振する光源たる光源部１０２０と、レーザ光Ｌを変調する光源駆動手段１５００と、レーザ光Ｌを偏向する光偏向器１と、を有している。
光走査装置１０１は、図１０に示すように、光偏向器１の反射面たるミラー部７にレーザ光Ｌを結像させる結像光学系１０２１と、ミラー部７に反射されたレーザ光Ｌを感光体１０２の表面に結像させる手段である走査光学系１０２３とを有している。

光走査装置１０１は、図１１に示すように、駆動のための集積回路たるミラー駆動手段１０２４と、制御部たる回路基板１０２５と、を有している。ミラー駆動手段１０２４は、光偏向器１に電圧を印加することで、ミラー部７を揺動駆動させる。

光偏向器１の異なる実施形態例として、光偏向器１を画像投影装置に用いた第３の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の構成の一例を示す図である。
図１２に示すように、画像投影装置２０００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる３波長のレーザ光源２００１と、各レーザ光源２００１からの出射光たるレーザ光Ｌを平行にする集光光学系としてのレンズ２００２と、を有している。
また、画像投影装置２０００は、画像投影装置２０００の筐体に対して固定されたミラー２００３と、ハーフミラー２００４と、合成プリズム２００５と、を有している。
また、画像投影装置２０００は、第１の実施形態において既に述べた光偏向器１と、光偏向器１を備えた光走査装置１０１と、を有している。

かかる画像投影装置２０００において、画像を投射面であるスクリーン２００７に投影することを考える。
レーザ光源２００ｌから射出されたレーザ光Ｌは、ミラー２００３とハーフミラー２００４とによって偏向されて合成プリズム２００５へと入射する。合成プリズム２００５は、入射した３つの波長のレーザ光Ｌを合成して、単一のレーザ光束Ｌ’として光走査装置１０１へと入射する。
レーザ光束Ｌ’は、光偏向器１の反射面５によって反射され、スクリーン２００７上へと投射される。

以上本発明の好ましい実施の形態や実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態や実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施形態や実施例等に記載した技術事項を適宜組み合わせたものであってもよい。

例えば、上記実施形態において、画像投影装置は、レーザレーダーなどの光走査を行う投影装置であってもよい。
また、上記の実施形態では、何れも反射面が２軸について揺動自在に支持された２軸揺動可能な光偏向器についてのみ述べたが、１軸のみについて揺動可能な光偏向器としてもよい。また、画像形成装置は、シート状の用紙を記録媒体として用いるものの他、フィルム、記録紙、布、プリント基板などを記録媒体としてもよい。

本発明の実施の形態に適宜記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 光偏向器
５ 反射面
７ ミラー部
８ 可動部（第１の支持部）
９ａ、９ｂ トーションバー
１０ａ〜１０ｄ 内側圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータの一例）
１１、１２ 外側圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータの一例）
１１ｅ、１１ｍ 圧電カンチレバー（圧電カンチレバーの一例）
１２ｅ、１２ｍ 圧電カンチレバー（圧電カンチレバーの一例）
１４ 支持基体（第２の支持部）
２４ 支持体
２５ 下部電極
２６ 圧電体
２７ 上部電極
３０ 圧電パッド群
３０ａ〜３０ｆ 圧電パッド（電極接続部）
３３ コンタクト部（接合部の一例）
３３ｄ 下部電極用のコンタクト部（第１の接合部の一例）
３３ｕ 上部電極用のコンタクト部（第１の接合部の一例）
３３ｄ’ 下部電極用のコンタクト部（第２の接合部の一例）
３３ｕ’ 上部電極用のコンタクト部（第２の接合部の一例）
１００ 画像形成装置
１０１ 光走査装置
１４１，１４２ リード線
１４３ リード配線
２０００ 画像投影装置

特許第５７７９４７２号公報

Claims (7)

1. 光を反射する反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備えて構成される光偏向器であって、
   前記圧電アクチュエータは、
   単一の支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し、圧電駆動により屈曲変形を行う圧電カンチレバーを含み、該圧電カンチレバーの前記圧電体に駆動電圧を印加するための電極と、
   前記圧電カンチレバーへの電流供給方向の両端２箇所以上に設けられ、前記電極へ電位を供給するリード線に接合される第１の接合部と、
   前記圧電カンチレバーへの電流供給方向の両端２箇所以上に設けられ、前記リード線とは別のリード配線に接合される第２の接合部と、を有する光偏向器。
2. 光を反射する反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備えて構成される光偏向器であって、
   前記圧電アクチュエータは、単一の支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し、圧電駆動により屈曲変形を行う圧電カンチレバーを含み、該圧電カンチレバーの前記圧電体に駆動電圧を印加するための電極を有し、
   前記電極は、該電極を介すること無く電位を供給するリード配線に接合される接合部を有することを特徴とする光偏向器。
3. 請求項２記載の光偏向器において、
   前記電極は、前記リード配線との前記接合部を前記圧電カンチレバーへの電流供給方向の両端２箇所以上に有することを特徴とする光偏向器。
4. 請求項１〜３の何れか１つに記載の光偏向器において、
   前記圧電カンチレバーを複数有し、
   前記複数の圧電カンチレバーのうち、複数の同一信号を供給する同一信号供給電極は、前記第２の接合部又は前記接合部を介して、同一の前記リード配線で接続することを特徴とする光偏向器。
5. 請求項１〜４の何れか１つに記載の光偏向器を有し、
   前記光偏向器を用いて入射した前記光を所定の速度で走査面上に投射することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５記載の光走査装置を有することを特徴とする画像投影装置。

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