特開 2015-210451 振動素子、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置および光学パターン読み取り装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-210451(P2015-210451A)

(43)【公開日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】振動素子、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置および光学パターン読み取り装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20151027BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20151027BHJP

   B41J 2/47 20060101ALI20151027BHJP

   H04N 1/113 20060101ALI20151027BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20151027BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 104Z

   G02B26/08 J

   B41J2/47 101P

   B41J2/47 101D

   H04N1/04 104Z

   B81B3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-93159(P2014-93159)

(22)【出願日】2014年4月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076428

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康徳

(74)【代理人】

【識別番号】100112508

【弁理士】

【氏名又は名称】高柳 司郎

(74)【代理人】

【識別番号】100115071

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100116894

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 秀二

(74)【代理人】

【識別番号】100130409

【弁理士】

【氏名又は名称】下山 治

(74)【代理人】

【識別番号】100134175

【弁理士】

【氏名又は名称】永川 行光

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 成己

(72)【発明者】

【氏名】若林 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】新井 克美

(72)【発明者】

【氏名】安藤 慶吾

【テーマコード（参考）】

2C362

2H045

2H141

3C081

5C072

【Ｆターム（参考）】

2C362BA18

2H045AB16

2H045AB73

2H045AB81

2H141MA12

2H141MB24

2H141MB27

2H141MC05

2H141MC09

2H141MD12

2H141MD15

2H141MD16

2H141ME09

2H141MG04

2H141MG06

3C081BA28

3C081BA33

3C081BA42

3C081BA44

3C081BA45

3C081BA47

3C081BA54

3C081BA55

3C081CA15

3C081EA07

3C081EA08

3C081EA12

5C072AA03

5C072BA02

5C072BA20

5C072HA02

5C072HA08

5C072HA14

5C072HB15

5C072XA01

5C072XA05

(57)【要約】

【課題】より簡易な構成でかつ製造コストを低減可能な振動素子振動素子を提供する。
【解決手段】第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第１の導電性部材２０１および第１電極５０１を含む給電パスと、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４、第２の導電性部材２０２および第２電極５０２を含む給電パスとが形成される。第１の捻り梁１０１に流れる電流と第４の捻り梁１０４に流れる電流とに作用する磁界を発生する第１磁石群が配置される。また、第２の捻り梁１０２に流れる電流と第３の捻り梁１０３に流れる電流とに作用する磁界を発生する第２磁石群が配置される。これにより振動部２１が捻り振動を起こす。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極および第２電極を有する圧電材と、
前記第１電極に結合した第１の導電性部材と、
前記第１の導電性部材に結合した導電性の第１の捻り梁および第２の捻り梁と、
前記第２電極に結合した第２の導電性部材と、
前記第２の導電性部材に結合した導電性の第３の捻り梁および第４の捻り梁と、
前記圧電材または前記第１の導電性部材に固定され、当該圧電材の変形に伴って曲率が変化するミラー部材と、

を有し、
前記圧電材は、前記第１の捻り梁、前記第２の捻り梁、前記第１の導電性部材および前記第１電極を含む給電パスと、前記第３の捻り梁、前記第４の捻り梁、前記第２の導電性部材および前記第２電極を含む給電パスとを通じて印加された電圧にしたがって変形することを特徴とする振動素子。

【請求項2】

前記第１の捻り梁は前記第１の導電性部材の一端側に結合しており、前記第２の捻り梁は前記第１の導電性部材の他端側に結合していることを特徴とする請求項１に記載の振動素子。

【請求項3】

前記第３の捻り梁は前記第２の導電性部材の一端側に結合しており、前記第４の捻り梁は前記第２の導電性部材の他端側に結合していることを特徴とする請求項１または２に記載の振動素子。

【請求項4】

前記第１の捻り梁に流れる電流と前記第４の捻り梁に流れる電流とに作用する磁界を発生する第１磁石群と、
前記第２の捻り梁に流れる電流と前記第３の捻り梁に流れる電流とに作用する磁界を発生する第２磁石群とを更に有し、
前記第１磁石群は、前記第１の捻り梁に沿って配置された第１磁石と、前記第４の捻り梁に沿って配置された第４磁石とを有し、
前記第２磁石群は、前記第３の捻り梁に沿って配置された第３磁石と、前記第２の捻り梁に沿って配置された第２磁石とを有することを特徴とする請求項２または３に記載の振動素子。

【請求項5】

前記第１の捻り梁は前記第１の導電性部材の一端側に結合しており、前記第２の捻り梁は前記第１の導電性部材の前記一端側に結合していることを特徴とする請求項１に記載の振動素子。

【請求項6】

前記第３の捻り梁は前記第２の導電性部材の一端側に結合しており、前記第４の捻り梁は前記第２の導電性部材の前記一端側に結合していることを特徴とする請求項１または５に記載の振動素子。

【請求項7】

前記第１の捻り梁に流れる電流と前記第４の捻り梁に流れる電流とに作用する磁界を発生する第１磁石群と、
前記第２の捻り梁に流れる電流と前記第３の捻り梁に流れる電流とに作用する磁界を発生する第２磁石群とを更に有し、
前記第１磁石群は、前記第１の捻り梁および前記第２の捻り梁に沿って配置された磁石を有し、
前記第２磁石群は、前記第３の捻り梁および前記第４の捻り梁に沿って配置された磁石を有することを特徴とする請求項５または６に記載の振動素子。

【請求項8】

前記第１電極は前記圧電材の第１面側に設けられており、前記第２電極は前記圧電材の第２面側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子。

【請求項9】

前記第１電極は前記圧電材の第１面側に設けられており、前記第２電極も前記圧電材の第１面側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子。

【請求項10】

前記圧電材の第２面側に設けられた第３電極をさらに有していることを特徴とする請求項９に記載の振動素子。

【請求項11】

前記圧電材のうち前記第１電極と前記第３電極とが対向している部分と、前記第２電極と前記第３電極とが対向している部分とでは、異なる方向に分極していることを特徴とする請求項１０に記載の振動素子。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれか１項に記載された振動素子と、
前記振動素子の第１の捻り梁、第２の捻り梁、第３の捻り梁および第４の捻り梁を介して前記圧電材に駆動信号を供給する駆動回路と、
前記振動素子のミラー部を揺動させる磁界を発生する磁界発生部と
を有し、光源からの光を前記ミラー部により走査することを特徴とする光走査装置。

【請求項13】

前記駆動回路は、前記ミラー部の回転振動周波数の２倍の周波数の信号と４倍の周波数の信号とを重畳して前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。

【請求項14】

前記ミラー部の回転角は±２０度以上であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光走査装置。

【請求項15】

請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、当該光走査装置によって走査された光によってスクリーンに画像を投影することを特徴とする画像投影装置。

【請求項16】

請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の光走査装置と像担持体とを備え、当該光走査装置によって走査された光によって当該像担持体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

【請求項17】

請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする光学パターン読み取り装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光の走査などに用いられる振動素子およびそれを用いた光走査装置、画像形成装置、画像投影装置および光学パターン読み取り装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの振動素子が実用化され、レーザービームプリンターやレーザープロジェクターなどに応用されている。振動素子は、ミラーをトーションバー（捻り梁）で支持するように構成された振動子を有しており、ミラーの慣性モーメントと捻り梁のばね定数で決まる共振周波数の近傍の駆動周波数で駆動される。このような振動素子を用いた光走査装置では、レーザー光のビームウエストが走査角に依らずに所定の投射面上に位置するように、走査角に応じて焦点距離を補正するアークサインレンズなどの光学系が必要となる。

【0003】

焦点距離の補正は可変焦点ミラーによっても実現できる。特許文献１によれば、光走査装置の光学系に可変焦点ミラーを配置してビームウエストの走査位置を変更できる光学的情報読み取り装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０７−１２１６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

アークサインレンズなどの光学系に代えて可変焦点ミラーを配置すれば、焦点距離の補正に係わる光学部品を簡素化できるであろう。しかし、単純に可変焦点ミラーを配置したのでは光走査装置が大型化してしまう。

【0006】

光走査装置の小型化のためには走査ミラーと可変焦点ミラーを一体化することが考えられる。つまり、振動素子の捻り梁で支持されたミラー自体を焦点可変ミラーとするのである。しかしこれには次のような課題がある。

【0007】

捻り梁で支持されたミラーを焦点可変ミラーとするには、ミラーを変形させるために圧電素子などの駆動源をミラー部材の背面や周囲に配置する必要がある。さらに、圧電素子を駆動するためには振動素子の外部から駆動源に電力を供給するための配線が必要となる。しかし、ワイヤーを用いた配線などではミラーの高速振動により断線や結合部の剥離の問題が生じる。一方で、捻り梁に導電層を形成することで配線を実現することも考えられる。しかし、捻り梁には振動時に最大応力が加わるため、とりわけ捻り梁の単位長さ当りの捻り角が大きい用途では導電層の膜剥がれが生じうる。広い走査角が必要な場合は捻り梁を長くする必要があり、振動素子の小型化が必要な場合には走査角を狭くする必要がある。つまり、広角走査と小型化を両立できないという課題がある。また、表面に配線層が形成された捻り梁では、最も変形量の大きい表面に内部摩擦の大きい層があることによって振動のＱ値が低下したり、膜応力による捻り梁の変形で異常振動が発生したりする可能性がある。Ｑ値の低下は消費電力の増大や走査角の低下を招く。異常振動は光の走査速度の変動や焦点の副走査方向への変動などを招き、たとえ可変ミラーの曲率を圧電素子により精密に制御したとしても、走査光のビームウエストを投射面上の所定の位置に正確に形成することができない。

【0008】

これらの課題はさておくとしても、可変焦点ミラーの駆動手段と光走査のための回転振動の駆動手段といった２つの駆動手段が必要となる。これは、光走査装置の構成を煩雑にし、製造コストを増大させる。

【0009】

そこで、本発明は、より簡易な構成でかつ製造コストを低減可能な振動素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、たとえば、
第１電極と第２電極とを有する圧電材と、
前記第１電極に結合した第１の導電性部材と、
前記第１の導電性部材に結合した導電性の第１の捻り梁および第２の捻り梁と、
前記第２電極に結合した第２の導電性部材と、
前記第２の導電性部材に結合した導電性の第３の捻り梁および第４の捻り梁と、
前記圧電材または前記第１の導電性部材に固定され、当該圧電材の変形に伴って曲率が変化するミラー部材と、

を有し、
前記圧電材は、前記第１の捻り梁、前記第２の捻り梁、前記第１の導電性部材および前記第１電極を含む給電パスと、前記第３の捻り梁、前記第４の捻り梁、前記第２の導電性部材および前記第２電極を含む給電パスとを通じて印加された電圧にしたがって変形することを特徴とする振動素子を提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、より簡易な構成でかつ製造コストを低減可能な振動素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】振動素子の一例を示す図である。

【図2】振動素子の一例を示す図である。

【図3】駆動信号の一例を示す図である。

【図4】振動素子の一例を示す図である。

【図5】振動素子の一例を示す図である。

【図6】光走査装置の動作を説明する平面図である。

【図7】光走査装置の駆動信号を示すグラフである。

【図8】光走査装置の動作を説明する平面図である。

【図9】光走査装置の動作を説明するグラフである。

【図10】光走査装置の動作を説明するグラフである。

【図11】画像形成装置の一例を示す平面図である。

【図12】画像投影装置の一例を示す平面図である。

【図13】光学パターン読み取り装置の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［光走査装置］
図１（ａ）は光走査装置を構成する振動素子１１を例示している。図１（ｂ）は振動素子１１の構成例を示している。振動素子１１は、振動部２１とそれを揺動（回転振動）可能に支持する導電性を有する第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第３の捻り梁１０３および第４の捻り梁１０４を有している。圧電材４０１は、第１電極５０１と第２電極５０２とを少なくとも有する。図１（ｂ）によれば、第１電極５０１は圧電材４０１の第１面側に設けられており、第２電極５０２は圧電材４０１の第２面側に設けられている。第１電極５０１には第１の導電性部材２０１が結合している。第１の導電性部材２０１は、たとえば、円形の平板である。第１の導電性部材２０１には導電性の第１の捻り梁１０１および第２の捻り梁１０２が結合している。この例では、第１の捻り梁１０１は第１の導電性部材２０１の一端側に結合しており、第２の捻り梁１０２は第１の導電性部材２０１の他端側に結合している。

【0014】

第２電極５０２には第２の導電性部材２０２が結合している。第２の導電性部材２０２は、たとえば、中央に空間のある枠体である。このような枠体は軽量化の点で有利である。なお、第２の導電性部材２０２も円形の平板であってもよい。第２の導電性部材２０２には、導電性の第３の捻り梁１０３および第４の捻り梁１０４が結合している。この例では、第３の捻り梁１０３は第２の導電性部材２０２の一端側に結合しており、第４の捻り梁１０４は第２の導電性部材２０２の他端側に結合している。

【0015】

ミラー部材３０１は、第１の導電性部材２０１を介して圧電材４０１に固定されている。圧電材４０１は、第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第１の導電性部材２０１および第１電極５０１を含む給電パスと、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４、第２の導電性部材２０２および第２電極５０２を含む給電パスとを通じて印加された電圧にしたがって変形する。つまり、圧電材４０１の第１電極５０１と第２電極５０２との間に電圧を印加することで、圧電材４０１が変形する。ミラー部材３０１は、圧電材４０１の変形に伴って曲率が変化する。

【0016】

第１磁石群は、第１の捻り梁１０１に沿って配置された第１磁石６０１と、第４の捻り梁１０４に沿って配置された第４磁石６０４とを有している。第１磁石群は、第１の捻り梁１０１および第４の捻り梁１０４に流れる電流と作用する磁界を発生する。第２磁石群は、第２の捻り梁１０２に沿って配置された第２磁石６０２と、第３の捻り梁１０３に沿って配置された第３磁石６０３とを有している。第２磁石群は、第３の捻り梁１０３および第２の捻り梁１０２に流れる電流と作用する磁界を発生する。第２磁石群は、第１磁石６０１と第２磁石６０２を有している。電流と磁界とが作用することで、捻じり振動の元となるローレンツ力が発生する。

【0017】

第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４の各端部の一方は筐体などに固定されており、他方は導電性部材に固定されている。第１の捻り梁１０１と第４の捻り梁１０４は並行するように配置されており、これらが一体の捻り梁として捻り変形する。また、第２の捻り梁１０２と第３の捻り梁１０３は並行するように配置されており、これらが一体の捻り梁として捻り変形する。それによって振動部２１におけるミラー部材３０１の反射方向が変化し、光走査が行われる。

【0018】

図２は光走査装置１の断面図である。駆動回路８０１で生成された駆動信号は第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４に印加される。第１の捻り梁１０１に対して印加される電圧をＶ１とし、第２の捻り梁１０２に対して印加される電圧をＶ２とし、第３の捻り梁１０３に対して印加される電圧をＶ３とし、第４の捻り梁１０４に対して印加される電圧をＶ４とする。第１の捻り梁１０１から第１の導電性部材２０１を通して第２の捻り梁１０２へ電位差（Ｖ１−Ｖ２）に応じた電流Ｉ１が通電される。これが第１の給電パスとなる。また、第３の捻り梁１０３から第２の導電性部材２０２を通して第４の捻り梁１０４へ電位差（Ｖ３−Ｖ４）に応じた電流Ｉ２が通電される。これが第２の給電パスとなる。第１磁石６０１および第４磁石６０４によって磁界Ｈ１が発生する。また、第２磁石６０２および第４磁石６０３によって磁界Ｈ２が発生する。磁界Ｈ１、Ｈ２に対して電流Ｉ１、Ｉ２が作用する。その結果、第１の捻り梁１０１と第４の捻り梁１０４の組に捻りトルクが生じる。同様に、第３の捻り梁１０３と第２の捻り梁１０２の組に捻りトルクが生じる。その結果、振動部２１の回転振動が励起される。

【0019】

第１の導電性部材２０１の電位は夫々（Ｖ１＋Ｖ２）／２となる。第２の導電性部材２０２の電位は（Ｖ３＋Ｖ４）／２となる。これらの電位差が第１電極５０１と第２電極５０２の間に生じ、圧電材４０１の内部に電界Ｅが発生する。電界Ｅの大きさに応じて圧電材４０１が伸縮し、ミラー部材３０１の曲率が変化してミラー部材３０１の焦点および曲率が可変となる。すなわち、振動部２１は曲率可変ミラー部として機能する。ミラー部材３０１の曲率を制御することで走査光のビームウエスとの位置を調整できる。

【0020】

図３は駆動回路８０１で生成される駆動信号の一例を示している。ある周波数の信号Ｓ１に対して２倍の周波数を持つ信号をＳ２とする。なお、Ｓ１は信号Ｓ１の振幅も表すものとする。同様に、Ｓ２は信号Ｓ２の振幅も表すものとする。上述した電圧Ｖ１は（Ｓ１＋Ｓ２）／２であり、電圧Ｖ２は（−Ｓ１＋Ｓ２）／２であり、電圧Ｖ３は（Ｓ１−Ｓ２）／２であり、電圧Ｖ４は（−Ｓ１−Ｓ２）／２である。このとき、電位差（Ｖ２−Ｖ１）、または、（Ｖ４−Ｖ３）は信号Ｓ１となり、信号Ｓ１に応じた電流Ｉが捻り梁に通電される。また、第１の導電性部材２０１と第２の導電性部材２０２の電位差はＳ２となり、捻り梁に通電される電流の２倍の周波数を持つ信号が圧電材４０１に印加される。図３に示した駆動信号により、光走査の周波数に対して２倍の周波数で曲率変化を光走査装置１が実現される。

【0021】

本実施例によれば、第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４、第１の導電性部材２０１および第２の導電性部材２０２が配線として機能する。よって、配線が不要となり、配線の断線問題が発生しない。また、配線と電極との接合部が存在しないため、接合部とその周囲との物理特性の違いが発生せず、曲率を安定的に設定しやすくなる。

【0022】

［他の構造の振動素子］
図４は振動素子１２を示している。振動素子１１と共通する部分の説明は省略する。振動素子１２でも、第１電極５０１は圧電材４０１の第１面側に設けられており、第２電極５０２は圧電材４０１の第２面側に設けられている。ミラー部材３０１は第１の導電性部材２０１に固定されている。第１の導電性部材２０１は第１電極に電気的に接続されている（つまりこれらは導通している）。第２電極５０２は第２の導電性部材２０２に電気的に接続されているとともに、固定されている。

【0023】

第１の捻り梁１０１は第１の導電性部材２０１の一端側に結合しており、第２の捻り梁１０２も第１の導電性部材２０１の一端側に結合している。同様に、第３の捻り梁１０３は第２の導電性部材２０２の一端側に結合しており、第４の捻り梁１０４も第２の導電性部材２０２の一端側に結合している。このように、第１の捻り梁１０１と第２の捻り梁１０２が並行して配置されている。また、第３の捻り梁１０３と第４の捻り梁１０４が並行して配置されている。つまり、４本の並行する梁が一体の捻り梁群として機能する。

【0024】

第１磁石６０１は第１の捻り梁１０１および第３の捻り梁１０３に沿って配置されている。第２磁石６０２は第２の捻り梁１０２および第４の捻り梁１０４に沿って配置されている。第１磁石６０１および第２磁石６０２によって発生する磁界Ｈに対して、第１の捻り梁１０１および第２の捻り梁１０２に流れる電流が作用し、第３の捻り梁１０３および第４の捻り梁１０４に流れる電流が作用する。これにより捻り振動が発生する。

【0025】

振動素子１２では振動部２１を片側のみで支持する構成（片持ち支持構造）となるが、捻り梁が４本の並行する梁で構成されているために撓み剛性が高い。また、ミラー部材３０１に垂直な方向に撓み振動するモードおよび平行な方向に撓み振動するモードも共振周波数が高い。そのため、撓み振動による異常振動などが発生し難い。また、全体サイズを小さくでき、磁石の数を減らせるメリットもある。

【0026】

図５（ａ）は振動素子１３を示す斜視図である。図５（ｂ）は振動素子１３の構成例を示す図である。図５（ｃ）は振動部２１の構成例を示す断面図である。振動素子１１または振動素子１２と共通する部分の説明は省略する。図５（ｂ）が示すように圧電材４０１の第１面側に設けられた電極が第１電極５０１と第２電極５０２とに分割されている。電極の分割に合わせて、圧電材４０１の第１面側に設けられる導電性部材も第１の導電性部材２０１と第２の導電性部材２０２とに分割されている。分割された電極の形状と導電性部材との形状は基本的に一致しているものとする。ミラー部材３０１は第１の導電性部材２０１と第２の導電性部材２０２とに固定されている。圧電材４０１の第２面側には第３電極５０３が設けられている。

【0027】

第１磁石群は、第１の捻り梁１０１に沿って配置された第１磁石６０１と、第４の捻り梁１０４に沿って配置された第４磁石６０４とを有している。第１磁石群は、第１の捻り梁１０１および第４の捻り梁１０４に流れる電流と作用する磁界を発生する。第２磁石群は、第２の捻り梁１０２に沿って配置された第２磁石６０２と、第３の捻り梁１０３に沿って配置された第３磁石６０３とを有している。

【0028】

図５（ｃ）が示すように、圧電材４０１のうち第１電極５０１と第３電極５０３とが対向している部分と、第２電極５０２と第３電極５０３とが対向している部分とでは、異なる方向に分極している。第１電極５０１と第３電極５０３とが第１コンデンサを形成しており、第２電極５０２と第３電極５０３とが第２コンデンサを形成している。これらのコンデンサは直列に接続されている。第１電極５０１と第２電極５０２との間に電圧を印加することで極板間に電界Ｅが発生して圧電材４０１が伸縮し、ミラー部材３０１の曲率を変化させる。このような分極は、圧電材４０１の製造時において、分割して形成された第１電極５０１と第２電極５０２の間に圧電材４０１の抗電界以上の電界を印加することで実現される。この構成では、圧電材４０１の第２面側に配置されるものがなく、圧電材４０１と他の部材で理想的なユニモルフ構造が実現される。よって、ミラー部材３０１の全体で曲率がほぼ一様となり、反射光のビーム形状に歪みを生じ難い光走査装置１を実現できる。

【0029】

［材料など］
捻り梁に用いられる材料としては、金属材料の他、カーボンを混合した樹脂材料など導電性材料であれば特に限定されるものではないが、繰り返し耐久性や耐衝撃性の観点から、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ６３１等のステンレスや銅合金、Ｃｏ（コバルト）−Ｎｉ（ニッケル）基合金などの金属材料が採用されてもよい。その中でもＳＰＲＯＮ（登録商標）５１０に代表されるＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ（クロム）−Ｍｏ（モリブデン）合金などの時効硬化型Ｃｏ−Ｎｉ基合金は特に疲労限が高く、繰り返し応力が加わる光走査装置には都合がよい。また、Ｃｏ−Ｎｉ基合金は耐熱性や耐食性も高いため、通電やそれによる発熱が材料特性に影響を与えることは小さく、その点においても捻り梁に通電を行う光走査装置には適切であろう。さらに、Ｃｏ−Ｎｉ基合金は内部摩擦が小さいという特徴もあり、振動素子１１〜１３を共振させて回転振動させる際のＱ値が高く、駆動に要する消費電力を低減できる利点もある。Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を用いる場合には、加工率５０％以上、より好ましくは９０％以上の圧延加工、または、線引き加工により加工硬化処理を施した後、形状加工を行い、５００〜６００℃程度の温度で時効硬化処理が施されてもよい。最終的なヤング率や硬度は、加工率と時効熱処理の温度および時間で調整も可能である。形状加工には、エッチング加工やプレス加工、レーザー加工、ワイヤー放電加工等を用いることができる。加工硬化処理や形状加工において、その仕上がり具合によっては表面付近の内部摩擦が増加し、振動素子のＱ値が低下してしまうことがある。そのような場合には、時効硬化処理前にエッチング処理を行うのが良く、目標寸法に対して大きめに形状加工を施したのち、硝酸系のエッチャントなどを用いて仕上げの形状加工を施すのが好ましい。また、加工硬化処理や形状加工時に生じた微少なクラックや表面の荒れがある場合にも、振動素子のＱ値低下や耐久性低下の問題が生じる。そのような場合には、時効硬化処理前に電界研磨処理を行うのが良く、リン酸系やエチレングリコール系の液を用いた電界研磨処理によって表面を平滑化するのが好ましい。

【0030】

導電性部材２０１、２０２は、生産性の観点から、夫々捻り梁と同一材料で一体構造であるのが好ましい。しかしこれに限定されるものではなく、金属材料など導電性材料で形成して捻り梁と接合しても良い。接合する際には、形状加工を簡素化できることから捻り梁に線材を用いるのが好ましく、また、接合部の耐久性向上のために接合する線材の端部に鍛造などによって接合面を形成するのが好ましい。

【0031】

圧電材４０１には、圧電定数の大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好適に用いられる。しかし、これに限定されるものではなく、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸鉛等、圧電特性を有する材料であればよい。圧電材４０１は両面に電極の形成された焼結体の他、成膜可能な形状であれば、導電性部材２０１、２０２、ミラー部材など導電性部材とミラー部材の複合構成に対して成膜によって形成されたものであってもよい。焼結体を用いる場合には、電極５０１、５０２と導電性部材２０１、２０２の直接接合、または、接着剤等を用いた接着により圧電材４０１が保持される。接着による場合には、接着部における導電性部材と電極の間の電気容量が圧電材４０１の両電極間の電気容量よりも大きくなるように、できるだけ対向面積を大きくし、かつ、接着層を薄くして、導電性部材と電極を近接させるのが好ましい。また、接着剤に導電性を付与して導電性を確保しても良い。成膜で形成する場合には、導電性部材２０１、２０２に直接成膜され、その間に電極は形成されない。成膜の方法としては、ゾルゲル法など各種の成膜方法を用いることができるが、その中でも、成膜レートが高く膜質の良い厚膜形成が容易なエアロゾルディポジション法やガスデポジション法を用いるのが好ましい。圧電材４０１の材料にＰＺＴを用い、導電性部材２０１、２０２に金属材料を用いる場合には、鉛の拡散を防止する中間層が形成されてもよい。また、圧電特性の向上には熱処理温度を上げることが有効であるため、成膜の基材となる導電性部材２０１、２０２は耐熱性が高い材料で形成されるのが好ましく、Ｃｏ−Ｎｉ基合金などが好適に用いられる。

【0032】

ミラー部材３０１は、シリコンウエハや薄板ガラスなどの表面平坦性の良い基材に反射膜や増反射膜を形成したものの他、導電性部材２０１に直接形成された反射膜等であってもよい。反射膜としては、蒸着等で形成されるＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の膜が挙げられる。また、必要に応じてその上に増反射膜が形成される。また、導電性部材２０１の研磨によって鏡面を形成することも可能であり、この場合には、導電性部材２０１がミラー部材３０１としても機能する。

【0033】

磁石６０１〜６０４は、特に限定されるものではないが、捻り振動に係わる慣性モーメントを小さくするために出来るだけ小型で磁力の強いものが好ましい。よって、磁力の強いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石等や、小型形状形成が可能な加工性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石などが好適に用いられうる。

【0034】

［光走査装置の動作］
次に、図６〜図１０を参照して光走査装置の動作を説明する。

【0035】

図６（ａ）は振動素子１１〜１３のいずれかを採用した光走査装置によるレーザー光走査の状態を示したものである。図６（ｂ）は振動部２１に配置されたミラー部材３０１の変形の様子を示したものであり、光の走査方向、および、それに垂直な副走査方向に共通の変形である。ミラー部材３０１が圧電材４０１に加えられた電気信号により図６（ｂ）の（Ｒ１）のような曲率を持った状態であるとき、ビームウエストが走査中心からＲ１の距離にある投射面Ｐ１の中央に位置しているとする。捻り梁の捻り振動により振動部２１が回転して図６（ｂ）の（Ｒ１’）の状態になったとき、ミラー部材３０１の曲率は圧電材４０１に加えられる電気信号の変化により（Ｒ１）の状態から小さくなる方向に変化し、ビームウエストは走査中心からＲ１’の距離にある投射面Ｐ１の右端に位置するようになる。仮に（Ｒ１）の状態から曲率が変化していない場合には、ビームウエストは走査端方向にＲ１の位置になり、投射面Ｐ１の右端ではビーム径が拡がってしまう。走査左端も同様に、図６（ｂ）の（Ｒ”）の状態で曲率が変化することによりビームウエストは投射面Ｐ１上に保持される。このように、１回の往復走査の間に２回のミラー曲率変化を生じさせる制御、即ち、走査周波数に対して２倍の周波数を含む信号を用いたミラー曲率の制御を行うことにより、アークサインレンズなどのレンズ光学系を使用することなく、最小スポットが形成されるビームウエスト位置をほぼ同一平面上に保持した光走査が可能になる。図６（ｃ）は、同様に面Ｐ１よりも投射距離の長い投射面Ｐ２にビームウエストを保持するためのミラー部材３０１の変形状態を示したものであり、図６（ｂ）よりも曲率が大きい状態を維持することで、ビームウエスト位置は（Ｒ２）→（Ｒ２’）→（Ｒ２）→（Ｒ２”）→（Ｒ２）と移動する。このように、圧電材４０１の駆動信号の制御により、ビームウエストを保持する面を変化させることも可能である。

【0036】

図７は、図６のような走査を行うための駆動信号の例である。駆動回路８０１は、周波数ｆ１の駆動信号Ｓ１と、周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２を持つ信号にオフセット電圧ΔＶを加えて生成した駆動信号Ｓ２を捻り梁に印加する。これにより、回転振動が発生するとともに、ミラー部材３０１の曲率変形が誘起される。

【0037】

周波数ｆ２の駆動信号Ｓ２は一走査内でビームウエストを走査面上に維持するための駆動信号であり、ΔＶはビームウエストを保持する面を変化させるためのオフセットである。振動部２１を共振により回転振動させる場合には周波数ｆ１の駆動信号Ｓ１と振動部２１の回転角の位相が９０度ずれる。そのため、回転角に合わせて振動部２１のミラー部材３０１の曲率変形が制御されるよう、駆動信号Ｓ２の位相も駆動信号Ｓ１の位相とはずれている。

【0038】

次に、投射面に形成されるビームスポットの移動速度について説明する。光走査装置では、ビームを走査しながら時系列データに基づいてビーム強度を変化させたり、ビーム走査時の反射光の強度変化を時系列データとして検出したりすることで、画像の形成や投影、光学パターンの読み取りなどを行う。その際、ビームの移動速度が大きく変化すると、画像の歪や読み取り分解能のばらつきが生じてしまう。時系列データを補正してビーム強度の変化をビームの移動速度の変化に対応させる方法や、読み取り速度を移動速度の変化に対応させる方法も考えられるが、それには高価な高速の制御手段が必要となる。投射面上のビームスポットの移動はできるだけ等速であるのが好ましく、サイン波状に角度変化する振動素子１１〜１３のビーム走査角に対して、投射面上での等速性が得られる範囲で使用するのが好ましい。

【0039】

図８は図６（ａ）と同様に光走査の状態を示したものである。走査の中央を基準にして、ミラー部材３０１の回転振動によるビームの最大走査角をθｏ、その内実際に走査光が利用される有効範囲をθｅｆｆとし、走査中心から距離Ｌの位置にある投射面Ｐ上でθｅｆｆに相当する範囲をＸｅｆｆとしている。投射面Ｐを図６（ａ）のＰ１とすると、Ｘｅｆｆの位置は投射面Ｐ１端部のＲ１’の位置に相当する。ビーム方向が角度θの方向であるとき、投射面Ｐ上に形成されるビームスポットの移動速度をＶとすると、角度θ＝０の時の移動速度Ｖｏを基準にして、角度θに対する移動速度Ｖの変化率Ｖ／Ｖｏは図９（ａ）のようになる。図９（ａ）において横軸はビームの方向を示す角度θであり、縦軸は移動速度Ｖの変化率Ｖ／Ｖｏである。最大走査角θｏを増加させていくと図の（ｉ）〜（ｖ）のように角度θに対する移動速度Ｖが変化する。このとき、スポット移動速度の許容誤差をΔｖとすると、（ｉｉｉ）のグラフでこの範囲内にある角度、即ち、有効走査角θｅｆｆはΘ３である。最大走査角を増加させた（ｉｖ）のグラフでは有効走査角がΘ４に拡がる。しかし、さらに最大走査角を増加させた（ｖ）のグラフでは有効走査角がΘ５となって逆に狭まり、これ以上最大走査角を増加しても有効走査角を拡げることはできない。図９（ｂ）はこの最大走査角θｏと有効走査角θｅｆｆの関係を示したものであり、許容誤差の大きさによって有効走査角が最も広くなる最大走査角が異なる。図９（ｃ）は、許容誤差の大きさに対する最大の有効走査角と、その有効走査角を得るために必要な最大走査角を示している。許容誤差による差はあるが、最大の有効走査角を得るには、４０度以上の最大走査角が必要となる。光走査装置においては、短い投射距離で広い範囲の画像形成や読み取りを行うことができるのが望ましく、有効走査角はできるだけ広いのが好ましい。また、振動素子１１〜１３の小型化や消費電力の観点から最大走査角はできるだけ狭いのが好ましい。これらのことから、有効走査角がピークとなる最大走査角で振動素子を動作させるのが好ましく、そのためには、最大走査角として走査の中央に対して±４０度以上、振動素子の回転振動振幅として±２０度以上にするのが好ましい。小型の振動素子でこの振幅を実現するには、ミラー部材３０１を支持する捻り梁に高い強度と耐久性が必要であり、時効硬化型のＣｏ−Ｎｉ基合金を用いた捻り梁はこの点からも非常に好ましい。

【0040】

次に、光走査時の投射面に投射されるビームスポット径の変化について説明する。光走査装置において、ビームスポット径は光走査により形成や投影される画像の精細度や、光学パターン読み取りの分解能に大きく影響する。このため、有効走査領域内でのビームスポット径の変動は極力少ないのが好ましい。

【0041】

図１０（ａ）に投射面上の位置によるビームスポット径の変化の一例を示す。図８に示した投射距離Ｌを１７４ｍｍに設定し、振動素子１１〜１３の回転振動によって投射面の中央Ｏからｘ軸方向へのビームスポットを移動したときのビームスポット径変化を示している。図１０（ａ）の横軸は投射面中央からの距離ｘであり、縦軸はビームスポット径φである。また、図１０（ｂ）には、ミラー部材３０１の曲率を変化させるために圧電材４０１に印加する駆動信号の一例を示す。周波数ｆ２の駆動信号は振動素子１１〜１３の回転振動の周波数、即ち、走査周波数（回転振動周波数）ｆ１の２倍の周波数ｆ２を持つ駆動信号であり、図７に示した周波数ｆ２の駆動信号と同じである。周波数ｆ４の駆動信号は周波数ｆ１の４倍の周波数ｆ４を持つ信号であり、周波数ｆ２＋ｆ４の駆動信号は周波数ｆ２の駆動信号と周波数ｆ４の駆動信号を適当な比率で重畳した信号である。走査面上の位置によるビームスポット径の変化は、走査周波数と同期したミラー変形を行わない場合には図１０（ａ）の“ｆ２なし”のグラフに示されたものとなり、走査端に向うに従って急激にスポット径が増大する。これに対して、周波数ｆ２の駆動信号によりミラー部材３０１の曲率を変化させた場合には、図１０（ａ）の“ｆ２のみ”のグラフに示されたものとなり、Ｘｅｆｆの有効走査範囲内でのビームスポット径の変動を大幅に抑えることができる。さらに、周波数ｆ２とｆ４を重畳させた駆動信号でミラー部材３０１の曲率を変化させた場合には、図１０（ａ）の“ｆ２＋ｆ４”のグラフに示されたものとなり、位置に依らずにほぼ一定のビームスポット径を得ることができる。

【0042】

上に述べた等速性やビームスポット径の安定化の効果は、振動素子１１〜１３が異常振動などを生じずに安定した光走査を行うことができる場合に限って得られるものである。振動素子１１〜１３を用いて最大走査角を適切に設定し、また、走査周波数の２倍および４倍の周波数を持つ信号で振動部２１の曲率を制御することにより、画像の形成や投影、光学パターンの読み取りなどを高精度に行うことが可能な光走査装置を実現できる。

【0043】

［画像形成装置］
図１１に光走査装置の実施例である画像形成装置７を示す。振動素子１０は上述した振動素子１１〜１３のいずれか１つであり、振動部周辺の構成は省略してある。光源９７１は、画像データに応じて制御回路９７０が出力した駆動信号に基づき強度変調した光を射出する。射出された光は射出光学系９７２を通って振動素子１０のミラー部材３０１で反射され、像担持体の一例である感光体９７５上を走査する。走査された光は、ＢＤセンサ９７３、９７４で検出される。制御回路９７０は、ＢＤセンサ９７３、９７４が出力する検出信号を基に走査角を制御するための制御信号を生成して出力する。制御信号は振動素子１０の駆動回路８７０の駆動回路８０１にフィードバックされる。これにより駆動回路８０１は振動素子１０の最大走査角を安定的に適切な値に維持する。また、駆動回路８７０に含まれている駆動回路８０１は検出信号に基づいてミラー曲率を制御するための制御信号を出力する。これにより、感光体９７５上でのビームスポット径がほぼ一定の大きさに維持される。

【0044】

振動素子１１〜１３を用いた画像形成装置７は、断線や異常振動などが生じにくくなり安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮する。つまり、高精度で信頼性の高い画像形成が可能となる。また、振動素子１１〜１３を用いた画像形成装置７では、走査速度の変動を補正するレンズ光学系を簡素化できる。また、走査速度の変動に対応するための画像データの補正やレーザー光の強度変調信号の補正などが不要となる。これにより、小型で安価な画像形成装置が実現できる。

【0045】

［画像形成装置］
図１２（ａ）に光走査装置の実施例である画像投影装置８を示す。振動素子１０は上記の振動素子１１〜１３のいずれか１つである。ＲＧＢ３原色を含む光源装置９８１は、画像データに基づいて制御回路９８０から出力された信号にしたがって強度変調した光を射出する。振動素子１０および垂直走査装置９８２により光は２次元走査され、スクリーン９８３に映像として投射される。垂直走査装置９８２の走査速度は振動素子１０よりも遅い。垂直走査装置９８２には、たとえば、非共振駆動で高精度な位置決めができるガルバノミラーが用いられる。制御回路９８０から出力される制御信号に基づいて駆動回路８８０に含まれる駆動回路８０１は振動素子１０の走査角を制御する。また、垂直走査装置９８２も同様に、制御回路９８０からの出力に基づいて走査角が制御される。さらに、駆動回路８８０の駆動回路８０１がミラー曲率制御信号（駆動信号）を出力することで、スクリーン９８３上でのビームスポット径がほぼ一定の大きさに維持される。また、制御回路９８０は、入力部９８４を通じて画像の台形補正が設定されると、垂直走査装置９８２の駆動信号の変化に応じてミラー曲率制御信号を変化させる。これにより、図１２（ｂ）のように斜め投影を行う際にも、スクリーン上部の走査では焦点距離を長く、下部では焦点距離を短くしてスクリーン上のビームスポット径をほぼ一定の大きさに維持することができる。

【0046】

このように振動素子１１〜１３のいずれかを用いた画像投影装置８は、断線や異常振動などを生じずに安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮することができる。その結果、高精度で信頼性の高い画像投影が可能となる。また、画像投影装置８では、ミラー曲率制御信号の調整により斜め投影でもスクリーン上でビームスポット径をほぼ一定にすることができる。これにより、限られたスペースでも使用可能な高精細の画像投影装置８を実現できる。

【0047】

［光学パターン読み取り装置］
図１３に光走査装置の実施例である光学パターン読み取り装置９を示す。振動素子１０は振動素子１１〜１３のいずれか１つである。光源９９１から射出された光は射出光学系９９２を通って振動素子１０のミラー部材３０１で反射され、光学パターン上を走査する。光学パターンに応じて強度が変化する反射光は、振動素子１０で再び反射された後に検出光学系９９４によって集光され、光センサ９９５で検出される。デコーダ９９６は、光センサ９９５が出力する検出信号を２値化する。これにより光学パターンの情報が読み取られる。駆動回路８９０は制御回路９９０からの信号に基づいて振動素子１０の回転振動の駆動信号およびミラー曲率制御信号を出力する。これにより、光学パターンのある投射面上でビームスポット径がほぼ一定の大きさに維持される。

【0048】

振動素子１１〜１３のいずれかを用いた光学パターン読み取り装置９は、断線や異常振動などを生じずに安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮できる。その結果、高精度でかつ信頼性の高い読み取りが可能となる。

【0049】

［まとめ］
本実施例によれば、圧電材４０１の第１電極５０１に第１の導電性部材２０１を結合し、第１の導電性部材２０１には導電性の第１の捻り梁１０１および第２の捻り梁１０２を結合する。圧電材４０１の第２電極５０２に第２の導電性部材２０２を結合し、第２の導電性部材２０２には導電性の第３の捻り梁１０３および第４の捻り梁１０４を結合する。これにより第１の捻り梁１０１、第２の捻り梁１０２、第１の導電性部材２０１および第１電極５０１を含む第１の給電パスと、第３の捻り梁１０３、第４の捻り梁１０４、第２の導電性部材２０２および第２電極５０２を含む第２の給電パスとが形成される。ミラー部材３０１は圧電材４０１に固定されていてもよいし、第１の導電性部材２０１に固定されていてもよい。さらに、第１の捻り梁１０１に流れる電流と第４の捻り梁１０４に流れる電流とに作用する磁界を発生する第１磁石群が配置される。また、第２の捻り梁１０２に流れる電流と第３の捻り梁１０３に流れる電流とに作用する磁界を発生する第２磁石群が配置される。これにより、これらの捻り梁が捻り振動を発生し、ミラー部材３０１が光を走査できるようになる。なお、各磁石群に含まれる磁石は１つであってもよいし、複数であってもよい。さらに、圧電材４０１は、２つの給電パスを通じて印加された電圧にしたがって変形し、ミラー部材３０１は、圧電材４０１の変形に伴って曲率が変化する。このように、本実施例では振動素子１１〜１４を振動させるための電力とミラー部材３０１の曲率を変化させるための電力の供給を、捻り梁を通じて同時に実現できる。よって、駆動回路の数や配線を減らすことが可能となる。つまり、本実施例は、より簡易な構成でかつ製造コストを低減可能な振動素子を提供できる。また、配線を用いなくても電力を圧電材４０１に供給でき、断線などの不良が生じにくくなり、安定した回転振動（揺動）を実現できる。さらに、走査ミラーと可変焦点ミラーが一体化されるため、光走査装置の小型化も期待できる。また、本実施例では、振動部２１には磁石を配置する必要がないため、振動部２１の軽量化と製造コストの低下を実現しやすい。さらに、４本の捻り梁は、外部から衝撃が加わっても変動し難くし、また、変動しても短時間で変動を減衰させるとった効果をもたらそう。

【0050】

図１、図２、図５を用いて説明したように、第１の捻り梁１０１は第１の導電性部材２０１の一端側に結合しており、第２の捻り梁１０２は第１の導電性部材２０１の他端側に結合していてもよい。また、第３の捻り梁１０３は第２の導電性部材２０２の一端側に結合しており、第４の捻り梁１０４は第２の導電性部材２０２の他端側に結合していてもよい。このように両持ち支持構造を実現できるため、片持ち支持構造と比較して、撓み剛性が高くなり、走査線の副走査方向への変動を抑えやすくなる。

【0051】

図１、図２、図５を用いて説明したように、第１磁石群は、第１の捻り梁１０１に沿って配置された第１磁石６０１と、第４の捻り梁１０４に沿って配置された第４磁石６０４とを有していてもよい。第２磁石群は、第３の捻り梁１０３に沿って配置された第３磁石６０３と、第２の捻り梁１０２に沿って配置された第２磁石６０２とを有していてもよい。これらの磁石によって生じる磁界は捻り梁に流れる電流と作用して捻り振動の元になる力を発生させる。よって、振動部２１には磁石を配置しなくて済むようになる。なお、磁石は永久磁石であってもよいし、電磁石であってもよい。

【0052】

図４を用いて説明したように、第１の捻り梁１０１は第１の導電性部材２０１の一端側に結合しており、第２の捻り梁１０２は第１の導電性部材２０１の一端側に結合していてもよい。また、第３の捻り梁１０３は第２の導電性部材２０２の一端側に結合しており、第４の捻り梁１０４は第２の導電性部材２０２の一端側に結合していてもよい。これにより片持ち支持構造を実現でき、両持ち支持構造と比較して振動素子のコンパクト化の点で有利である。片持ち支持構造は両持ち支持構造と比較すると振動の安定性の面で不利である。しかし、本実施例では４本の並行に配置された捻り梁を有しているため、２本の捻り梁で振動部を支持する振動素子よりは振動の安定化を図ることができる。図４を用いて説明したように、第１磁石群は、第１の捻り梁１０１および第２の捻り梁１０２に沿って配置された磁石を有し、第２磁石群は、第３の捻り梁１０３および第４の捻り梁１０４に沿って配置された磁石を有していてもよい。これにより磁石の本数を削減できる。

【0053】

図１、図２、図４を用いて説明したように、第１電極５０１は圧電材４０１の第１面側に設けられており、第２電極５０２は圧電材４０１の第２面側に設けられていてもよい。また、図５を用いて説明したように第１電極５０１は圧電材４０１の第１面側に設けられており、第２電極５０２も圧電材４０１の第１面側に設けられていてもよい。後者の場合、圧電材４０１の第２面側に第３電極５０３が設けられる。３つの電極によって２つのコンデンサの直列回路が形成される。さらに、圧電材４０１のうち第１電極５０１と第３電極５０３とが対向している部分と、第２電極５０２と第３電極５０３とが対向している部分とでは、異なる方向に分極していてもよい。これは、第１電極５０１と第２電極５０２を電圧の印加対象電極とするために役に立つ。

【0054】

図１等に示したように第２の導電性部材２０２は、枠体などのフレームを有していてもよい。平板構造と比較してフレーム構造は軽量化の点で有利である。

【0055】

なお、振動素子１１〜１３のいずれかと、振動素子１１の第１の捻り梁１０１および第２の捻り梁１０２を介して圧電材４０１に駆動信号を供給する駆動回路８０１と、振動素子１１のミラー部を揺動させる磁界を発生する磁界発生部７００とを有し、光源からの光をミラー部材３０１により走査する光走査装置がさらに提供されてもよい。振動素子１１〜１３を採用することで、安定した光り走査を実現できる。

【0056】

駆動回路は、ミラー部材３０１の回転振動周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２の信号と４倍の周波数ｆ４の信号とを重畳して駆動信号を生成してもよい。これにより、位置に依らずにほぼ一定のビームスポット径を得ることができる。

【0057】

ミラー部材３０１の回転角は±２０度以上であってもよい。これはミラー部の走査角を広くしつつ、消費電力を削減するうえで有効である。

【0058】

図１１を用いて説明したように、光走査装置と像担持体とを備え、当該光走査装置によって走査された光によって当該像担持体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置７が提供されてもよい。振動素子１１〜１３を用いた画像形成装置７は、断線や異常振動などが生じにくくなり安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮する。つまり、高精度で信頼性の高い画像形成が可能となる。また、振動素子１１〜１３を用いた画像形成装置７では、走査速度の変動を補正するレンズ光学系を簡素化できる。また、走査速度の変動に対応するための画像データの補正やレーザー光の強度変調信号の補正などが不要となる。これにより、小型で安価な画像形成装置が実現できる。

【0059】

図１２を用いて説明したように、光走査装置によって走査された光によってスクリーンに画像を投影することを特徴とする画像投影装置８が提供されてもよい。振動素子１１〜１３のいずれかを用いた画像投影装置８は、断線や異常振動などを生じずに安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮することができる。その結果、高精度で信頼性の高い画像投影が可能となる。また、画像投影装置８では、ミラー曲率制御信号の調整により斜め投影でもスクリーン上でビームスポット径をほぼ一定にすることができる。これにより、限られたスペースでも使用可能な高精細の画像投影装置８を実現できる
図１３を用いて説明したように、光走査装置を備えたことを特徴とする光学パターン読み取り装置９が提供されてもよい。振動素子１１〜１３のいずれかを用いた光学パターン読み取り装置９は、断線や異常振動などを生じずに安定した光走査およびミラー曲率制御を行うことができる。このため、最大走査角の適切化やミラー曲率制御信号の適切化により、等速性やビームスポット径の安定化の効果を発揮できる。その結果、高精度でかつ信頼性の高い読み取りが可能となる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】