(57)【要約】【課題】騒音を低減する光スキャナーを提供する。【解決手段】光反射性を有する光反射基板１１と、光反射基板１１を支持する一対の梁１３と、を有する第１振動子１０と、第１振動子１０の一対の梁１３をねじれ変形させて光反射基板１１を一定の周波数で駆動させる磁石１４およびコイル１５と、第１振動子１０と同一面に設けられた副振動子２０と、副振動子２０を一定の周波数で駆動させる磁石２４およびコイル２５と、を備え、副振動子２０の駆動する周波数が第１振動子１０と同一で、かつ、位相が逆位相である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性を有する光反射基板と、該光反射基板を支持する一対の梁と、を有する第１振動子と、
前記第１振動子の前記一対の梁をねじれ変形させて前記光反射基板を一定の周波数で駆動させる第１振動子駆動部と、
前記第１振動子と同一面に設けられた副振動子と、
前記副振動子を一定の周波数で駆動させる副振動子駆動部と、を備え、
前記副振動子の駆動する周波数が前記第１振動子と同一で、かつ、位相が逆位相であることを特徴とする光スキャナー。
【請求項２】
請求項１に記載の光スキャナーにおいて、
前記第１振動子が駆動する周波数の位相を検知する位相情報検知手段を備えることを特徴とする光スキャナー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光スキャナーにおいて、
前記副振動子がねじり振動を行う振動子であることを特徴とする光スキャナー。
【請求項４】
請求項３に記載の光スキャナーにおいて、
前記副振動子が前記第１振動子と同一の形状であることを特徴とする光スキャナー。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光スキャナーにおいて、
前記副振動子が振動腕の曲げ振動を行う振動子であることを特徴とする光スキャナー。
【請求項６】
請求項５に記載の光スキャナーにおいて、
前記副振動子の前記振動腕の上に圧電素子が形成されていることを特徴とする光スキャナー。
【請求項７】
請求項６に記載の光スキャナーにおいて、
前記圧電素子に印加する電圧のオフセット電圧を変化させることで、前記副振動子の周波数を調整することを特徴とする光スキャナー。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光スキャナーにおいて、
前記副振動子が複数設けられていることを特徴とする光スキャナー。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光スキャナーにおいて、
前記第１振動子および前記副振動子がシリコンにて形成されていることを特徴とする光スキャナー。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光スキャナーにおいて、
前記第１振動子および前記副振動子における駆動方法が電磁駆動、静電駆動、圧電駆動のいずれから選択された駆動方法であることを特徴とする光スキャナー。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光スキャナーと、
前記光スキャナーの光反射基板に向けて光を射出する光源と、を備え、
前記光反射基板で反射した光を走査して対象物上に画像を形成するように構成されたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナーおよび光スキャナーを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンターなどに用いられ、光走査により描画を行う光スキャナーとして、梁により支持されたミラー基板（光反射基板）を、この梁をねじり回転軸として駆動（振動）させる光スキャナーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような光スキャナーでは、駆動周波数が人間の可聴域内にあり、光スキャナーの駆動中に耳障りな騒音として認知されることがある。また、この光スキャナーが装置に組み込まれた場合に、装置の筐体などに振動が伝搬して共鳴し、騒音が大きくなることがある。
このような問題に対して、関連技術として、ポリゴナルミラーを有する画像形成装置において、ポリゴナルミラーを回転させるモーターの振動周波数に対して逆位相の振動を発生させる加振器をハウジングに設け騒音を低減した装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６７９９４号公報
【特許文献２】特開２００１−３８９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２の技術を利用して、梁のねじり振動を利用する光スキャナーのパッケージなどに加振器を設けた場合、ミラー基板の回転軸が変動して光軸がずれる問題がある。また、特許文献２の技術における加振器は、所定時間毎のテーブル形式で記憶された周波数および振動量を発生するものであり、光スキャナーの駆動周波数の個体ばらつきや、外乱の影響によって駆動周波数が変化した場合に、騒音を低減できなくなる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる光スキャナーは、光反射性を有する光反射基板と、該光反射基板を支持する一対の梁と、を有する第１振動子と、前記第１振動子の前記一対の梁をねじれ変形させて前記光反射基板を一定の周波数で駆動させる第１振動子駆動部と、前記第１振動子と同一面に設けられた副振動子と、前記副振動子を一定の周波数で駆動させる副振動子駆動部と、を備え、前記副振動子の駆動する周波数が前記第１振動子と同一で、かつ、位相が逆位相であることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、光スキャナーは光反射性を有する第１振動子と、副振動子とを備え、副振動子の駆動する周波数が第１振動子と同一で、かつ、位相が逆位相となるように構成されている。
光スキャナーから発生する騒音は、第１振動子の駆動による振動が原因であり、この振動と同一の周波数で、かつ位相が１８０°反転した逆位相の振動を副振動子から供給することで、騒音の原因となる振動の振幅を小さくなるように調整できる。その結果、光スキャナーから発する騒音を低減することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記第１振動子が駆動する周波数の位相を検知する位相情報検知手段を備えることが望ましい。
【０００９】
第１振動子の駆動周波数の位相は、位相情報検知手段として外部に設けられたフォトディテクターまたは第１振動子に設けられた歪みゲージなどのセンサーにより常時、第１振動子の位相をモニターする。この構成によれば、第１振動子の位相を常時モニタリングできるので、その位相が１８０°反転した逆位相の振動を副振動子に供給することができ、第１振動子の駆動周波数の個体ばらつきや、外乱の影響による駆動周波数変化によらず、光スキャナーから発する騒音を低減することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記副振動子がねじり振動を行う振動子であることが望ましい。
【００１１】
この光スキャナーは、第１振動子および副振動子がねじり振動を行う振動子で構成されている。
このように両者の振動子が同じ振動を行う振動子であるため、同じ構成を採用することができ、設計が容易である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記副振動子が前記第１振動子と同一の形状であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、副振動子が第１振動子と同一の形状である。第１振動子と副振動子に同じエネルギーを投入することで、同じ振幅の振動が逆位相のために打ち消しあって、騒音を無くすことができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記副振動子が振動腕の曲げ振動を行う振動子であることことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、副振動子が振動腕の曲げ振動を行う振動子である。曲げ振動を行う振動子は、棒状の振動腕を設けることで構成でき、大きなスペースを必要としない。このため、従来の光スキャナーのサイズを維持して構成が可能である。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記副振動子の前記振動腕の上に圧電素子が形成されていることことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、振動腕の上に圧電素子が形成されている。振動腕に圧電素子を設けることで、容易に振動腕を曲げ振動させる振動子を構成できる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記圧電素子に印加する電圧のオフセット電圧を変化させることで、前記副振動子の周波数を調整することことが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、圧電素子に印加する電圧のオフセット電圧を変化させることで、前記副振動子の周波数を調整している。このオフセット電圧を適宜選択することで所望の周波数を得ることができ、周波数の調整が容易である。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記副振動子が複数設けられていることことが望ましい。
【００２１】
この構成によれば、第１振動子と周波数が同一で、かつ位相が逆位相の副振動子が複数設けられている。
このように、複数の副振動子を利用することができることから、光スキャナーの設計の自由度を向上させることができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記第１振動子および前記副振動子がシリコンにて形成されていることことが望ましい。
【００２３】
この構成によれば、半導体プロセスを利用して、シリコン基板から第１振動子と副振動子をエッチングによって一体形成でき、生産性が高い。また、光スキャナーの微細な加工ができ、光スキャナーの小型化に寄与できる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記第１振動子および前記副振動子における駆動方法が電磁駆動、静電駆動、圧電駆動のいずれから選択された駆動方法であることことが望ましい。
【００２５】
このように、第１振動子および副振動子の駆動方法を電磁駆動、静電駆動、圧電駆動のいずれかより採用でき、容易に第１振動子および副振動子を駆動することができる。
【００２６】
［適用例１１］本適用例にかかる画像形成装置は、上記に記載の光スキャナーと、前記光スキャナーの光反射基板に向けて光を射出する光源と、を備え、前記光反射基板で反射した光を走査して対象物上に画像を形成するように構成されたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、騒音の発生を低減した光スキャナーを画像形成装置に備えており、光スキャナーの駆動に起因した騒音を低減する画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態における光スキャナーの構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図。
【図２】第１の実施形態における駆動回路の構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態における第１振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャート。
【図４】第１の実施形態における副振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャート。
【図５】第１の実施形態における変形例を示す概略平面図。
【図６】第２の実施形態における光スキャナーの構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略断面図。
【図７】第２の実施形態における駆動回路の構成を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態における第１振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャート。
【図９】第２の実施形態における副振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャート。
【図１０】第２の実施形態における変形例を示す概略平面図。
【図１１】第３の実施形態における画像形成装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（第１の実施形態）
【００３０】
図１は本実施形態の光スキャナーの構成を示し、図１（ａ）は概略平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。
光スキャナー１は、基体１８と、函体１９と、基体１８に設けられた磁石１４，２４と、函体１９に設置されたコイル１５，２５と、を有している。
基体１８は、枠状をなす枠部１６と、第１振動子１０と、副振動子２０と、を備えている。第１振動子１０は、矩形状の光反射基板１１と、この光反射基板１１を支持する一対の梁１３から形成されている。光反射基板１１の一方の面には、光反射性を有する光反射面１２が形成されている。一対の梁１３は、光反射基板１１を駆動させる駆動軸Ｘに沿って設けられ、一方の端を光反射基板１１に接続され、他方の端を枠部１６に接続されている。このように、枠部１６が第１振動子１０および副振動子２０を囲む構成となっている。
【００３１】
副振動子２０は、矩形状の可動基板２１と、この可動基板２１を支持する一対の梁２３から形成されている。一対の梁２３は、駆動軸Ｘに平行な可動基板２１を駆動させる駆動軸Ｘ’に沿って設けられ、一方の端を可動基板２１に接続され、他方の端を枠部１６に接続されている。また、この第１振動子１０と副振動子２０とは、形状が同じになるように設定されている。
さらに、光反射基板１１の他方の面には磁石１４が取り付けられ、同様に可動基板２１には磁石２４が取り付けられている。
基体１８は、板状のシリコン基板から形成され、第１振動子１０と副振動子２０とは半導体プロセスを利用したシリコン基板のエッチングによって同一平面に一体形成されている。このため、光スキャナーの微細な加工が生産性よく製造でき、光スキャナーの小型化に寄与できる。
【００３２】
さらに、基体１８の枠部１６の下面には一面が開放された箱状の函体１９が接合されている。函体１９は、シリコン、ガラスなどの材料で形成されている。そして、函体１９内にはコイル１５，２５が配置されている。
コイル１５は、フェライトなどで形成されたコア１５ａと、導線が巻かれた巻線１５ｂからなり、同様にコイル２５は、コア２５ａと、巻線２５ｂとからなる。
コイル１５は、光反射基板１１の他方の面に取り付けられた磁石１４に対応する位置に一定の距離をおいて配置され、コイル２５は、可動基板２１の面に取り付けられた磁石２４に対応する位置に一定の距離をおいて配置されている。
光スキャナー１は、磁石１４とコイル１５とで第１振動子駆動部を構成し、磁石２４とコイル２５とで副振動子駆動部を構成している。
【００３３】
このような構成の光スキャナー１において、コイル１５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル１５に発生した磁界により第１振動子１０の磁石１４がコイル１５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁１３がねじれて光反射基板１１が駆動軸Ｘまわりに変位角θ１と変位角−θ１とを交互に動く振動が励起される。
同様に、コイル２５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル２５に発生した磁界により副振動子２０の磁石２４がコイル２５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁２３がねじれて可動基板２１が駆動軸Ｘ’まわりに変位角θ２と変位角−θ２とを交互に動く振動が励起される。
そして、第１振動子１０と副振動子２０とは、周波数が同じで、かつ互いに位相が逆位相となる振動となるように構成されている。なお、第１振動子１０の駆動周波数は２０〜２００００Ｈｚ程度であり、この周波数は人間の可聴域に相当する。
【００３４】
次に、上記のような光スキャナーの駆動を行わせる回路構成について説明する。
図２は光スキャナーの駆動回路の構成を示すブロック図である。この駆動回路は、プロジェクターなどの画像形成装置を一例として説明する。また、この図２は構成を説明する必要な部分についてのみ表している。
【００３５】
第１振動子の位相情報を検出する位相情報検知手段２００は画像処理コントローラー２０２に接続されている。この位相情報検知手段２００は、外部に設けられたフォトディテクターまたは、第１振動子１０に設けられた歪みゲージなどのセンサーが用いられ、常時、第１振動子１０の位相をモニターしている。画像処理コントローラー２０２は駆動タイミング信号生成部２０３に接続され、駆動タイミング信号生成部２０３は駆動ドライバー２０５に接続されている。そして、駆動ドライバー２０５はコイル１５に接続されている。
また、駆動タイミング信号生成部２０３は位相反転信号生成部２０４に接続され、位相反転信号生成部２０４は駆動ドライバー２０６に接続されている。そして、駆動ドライバー２０６はコイル２５に接続されている。
【００３６】
まず、画像を形成する映像信号２０１が画像処理コントローラー２０２に入力される。画像処理コントローラー２０２では、光スキャナーの駆動タイミング信号を調整して、その信号を駆動タイミング信号生成部２０３に入力する。また、画像処理コントローラー２０２では、図示しないが、レーザなどの光源を制御するＲＧＢコントローラーに接続され、制御信号が入力される。駆動タイミング信号生成部２０３は駆動信号を駆動ドライバー２０５に入力し、駆動ドライバー２０５はコイル１５に電流を出力する。
一方、駆動タイミング信号生成部２０３に接続された位相反転信号生成部２０４では、駆動信号の位相を１８０°反転させた信号を生成して、駆動ドライバー２０６に入力する。そして駆動ドライバー２０６はコイル２５に電流を出力する。
【００３７】
コイル１５は第１振動子１０に対応し、コイル２５は副振動子２０に対応して、それぞれに駆動力を与えている。そして、コイル１５とコイル２５に入力される駆動電流は位相が逆相となる関係にあり、第１振動子１０と副振動子２０とは、周波数が同一で位相が逆相となる振動が励起される。
【００３８】
次に、上記のような動作を行う、第１振動子および副振動子の駆動における変位角とコイルに印加する電流について説明する。
図３は第１振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャートであり、図４は副振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャートである。
図３（ａ）は、第１振動子の変位角を示し、縦軸に変位角θ１、横軸に時間ｔをとって表している。この図から、第１振動子は、時間ｔ1，ｔ5において最大の変位角を有し、時間ｔ3において最小の変位角を有する振動が励起されている。また、この振動では時間ｔ0，ｔ2，ｔ4，ｔ6において変位角が０となる。
この第１振動子が図３（ａ）の動作をするとき、コイルに印加される電流は、図３（ｂ）に示す電流である。この図では、縦軸に電流Ｉ1、横軸に時間ｔをとって表している。
コイルに印加する電流は、時間ｔ2，ｔ6で最大の電流で、時間ｔ0，ｔ4で最小の電流である。また、時間ｔ1，ｔ3，ｔ5で電流が０である。
このように、コイルの電流が０のときに、第１振動子の変位角が最大または最小の値をとり、コイルの電流が最大または最小のときに第１振動子の変位角が０になる。
【００３９】
図４（ａ）は、副振動子の変位角を示し、縦軸に変位角θ２、横軸に時間ｔをとって表している。この図から、副振動子は、時間ｔ3において最大の変位角を有し、時間ｔ1，ｔ5において最小の変位角を有する振動が励起されている。また、この振動では時間ｔ0，ｔ2，ｔ4，ｔ6において変位角が０となる。
この副振動子が図４（ａ）の動作をするとき、コイルに印加される電流は、図４（ｂ）に示す電流である。この図では、縦軸に電流Ｉ2、横軸に時間ｔをとって表している。
コイルに印加する電流は、時間ｔ0，ｔ4で最大の電流で、時間ｔ2，ｔ6で最小の電流である。また、時間ｔ1，ｔ3，ｔ5で電流が０である。
このように、コイルの電流が０のときに、副振動子の変位角が最大または最小の値をとり、コイルの電流が最大または最小のときに副振動子の変位角が０になる。
【００４０】
図３、図４に示すように、第１振動子および副振動子における変位角変化の位相は逆相となっている。この変位角の周期的変化は、第１振動子および副振動子が振動する周波数に置き換えることができ、第１振動子および副振動子は周波数が同じであり、かつ位相が逆相の関係にある。
なお、上記の実施形態では第１振動子を電磁駆動による駆動方式として説明したが、他に、静電駆動または圧電駆動としても良い。さらに、副振動子を電磁駆動による駆動方式としたが、静電駆動または圧電駆動としても良い。これらの駆動方式を採用することができるため、第１振動子および副振動子の駆動が容易である。
【００４１】
以上のように、本実施形態の光スキャナー１は、副振動子２０の駆動する周波数が第１振動子１０と同一で、かつ、位相が逆位相となるように構成されている。
副振動子２０から第１振動子１０の振動と同一の周波数で、かつ位相が１８０°反転した逆位相の振動を供給することで、騒音の原因となる振動の振幅を打ち消すことが可能である。そして、副振動子２０が第１振動子１０と同一の形状で、両者はねじり振動を行う振動子であることから、第１振動子１０と副振動子２０に同じエネルギーを投入することで、同じ振幅の振動が打ち消しあって、光スキャナー１から発する騒音を無くすことができる。また、副振動子２０は第１振動子１０と同一の形状で同一の材料であることから、外部の環境、特に温度が変化しても同じように駆動する周波数が変化するため、温度変化によらずに光スキャナー１から発する騒音を無くすことができる。
（変形例）
【００４２】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、光スキャナーに複数の副振動子を備える点において、第１の実施形態と異なる。
図５は第１の実施形態における変形例を示す概略平面図である。
光スキャナー２の基体３８は、枠状をなす枠部３６と、第１振動子３０と、２つの副振動子４０，５０と、を備えている。第１振動子３０は、矩形状の光反射基板３１と、この光反射基板３１を支持する一対の梁３３から形成されている。光反射基板３１の一方の面には、光反射性を有する光反射面３２が形成されている。一対の梁３３は、光反射基板３１を駆動させる駆動軸Ｘに沿って設けられ、一方の端を光反射基板３１に接続され、他方の端を枠部３６に接続されている。
【００４３】
第１振動子３０の一方の脇には、副振動子４０が設けられ、矩形状の可動基板４１と、この矩形状の可動基板４１を支持する一対の梁４３を有している。一対の梁４３は、駆動軸Ｘに平行な可動基板４１を駆動させる駆動軸Ｘ’に沿って設けられ、一方の端を可動基板４１に接続され、他方の端を枠部３６に接続されている。
【００４４】
同様に、第１振動子３０の他方の脇には、副振動子５０が設けられ、矩形状の可動基板５１と、この矩形状の可動基板５１を支持する一対の梁５３を有している。一対の梁５３は、駆動軸Ｘに平行な可動基板５１を駆動させる駆動軸Ｘ’’に沿って設けられ、一方の端を可動基板５１に接続され、他方の端を枠部３６に接続されている。
【００４５】
さらに、図示しないが、第１の実施形態と同様に、光反射基板３１の他方の面には磁石が取り付けられ、同様に可動基板４１，５１には磁石が取り付けられている。
基体３８は枠部３６の下面には一面が開放された箱状の函体が接合され、函体内にはそれぞれの磁石に対応してコイル３５，４５，５５が一定の距離をおいて配置されている。
【００４６】
このような構成の光スキャナー２において、コイル３５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル３５に発生した磁界により第１振動子３０の磁石がコイル３５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁３３がねじれて光反射基板３１が駆動軸Ｘまわりに動く振動が励起される。
同様に、コイル４５，５５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル４５，５５に発生した磁界により副振動子４０，５０の磁石がコイル４５，５５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁４３，５３がねじれて可動基板４１，５１が駆動軸Ｘ’，Ｘ’’まわりに動く振動が励起される。
なお、２つの副振動子４０，５０の振幅の和と、第１振動子３０の振幅が等しくなるように可動基板４１，５１の大きさ、梁４３，５３の寸法が決められている。
【００４７】
そして、本変形例の光スキャナー２は、副振動子４０，５０の駆動する周波数が第１振動子３０と同一で、かつ、位相が逆位相となるように構成されている。
副振動子４０，５０からは第１振動子３０の振動と同一の周波数で、かつ位相が１８０°反転した逆位相の振動が供給され、騒音の原因となる第１振動子３０の振動の振幅を打ち消すことが可能であり、光スキャナー２から発する騒音を無くすことができる。このように、光スキャナーに副振動子を複数設けて実施することもできる。
（第２の実施形態）
【００４８】
次に、光スキャナーの他の実施として、第２の実施形態について説明する。
図６は本実施形態の光スキャナーの構成を示し、図６（ａ）は概略平面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図、図６（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略断面図である。
光スキャナー３は、基体６８と、函体６９と、基体６８に設けられた磁石６４と、函体６９に設置されたコイル６５と、を有している。
基体６８は、枠状をなす枠部６６と、第１振動子６０と、副振動子７０と、を備えている。第１振動子６０は、矩形状の光反射基板６１と、この光反射基板６１を支持する一対の梁６３から形成されている。光反射基板６１の一方の面には、光反射性を有する光反射面６２が形成されている。一対の梁６３は、光反射基板６１を駆動させる駆動軸Ｘに沿って設けられ、一方の端を光反射基板６１に接続され、他方の端を枠部６６に接続されている。
【００４９】
副振動子７０は、枠部６６から駆動軸Ｘに平行に延出する棒状の振動腕７１と、振動腕７１上に形成された圧電素子７９とから構成されている。
図６（ｃ）に示すように、振動腕７１の一方の面にはＳｉＯ2などの絶縁膜７２を介して圧電素子７９が形成されている。圧電素子７９は、ＰＺＴなどの圧電材料７４をＡｌなどの金属からなる下部電極７３および上部電極７５で挟んだ構造を有している。下部電極７３は枠部６６に引き出され、接続パッド７６に接続されている。上部電極７５は枠部６６に形成された接続パッド７７に金線などの金属ワイヤ７８により接続されている。
【００５０】
なお、基体６８は、板状のシリコン基板から形成され、第１振動子６０と副振動子７０とは半導体プロセスを利用したシリコン基板のエッチングによって同一平面に一体形成されている。このため、光スキャナーの微細な加工が生産性よく製造でき、光スキャナーの小型化に寄与できる。また、副振動子７０の振動腕７１は駆動軸Ｘに平行に延出することに限らず、駆動軸Ｘに交差する方向に延出しても良い。
【００５１】
さらに、基体６８の下面には一面が開放された箱状の函体６９が接合されている。函体６９は、シリコン、ガラスなどの材料で形成されている。そして、函体６９内にはコイル６５が配置されている。
コイル６５は、フェライトなどで形成されたコア６５ａと、導線が巻かれた巻線６５ｂからなる。このコイル６５は、光反射基板６１の他方の面に取り付けられた磁石６４に対応する位置に一定の距離をおいて配置されている。
光スキャナー３は、磁石６４とコイル６５とで第１振動子６０の第１振動子駆動部を構成し、圧電素子７９により副振動子７０の副振動子駆動部を構成している。
【００５２】
このような構成の光スキャナー３において、コイル６５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル６５に発生した磁界により第１振動子６０の磁石６４がコイル６５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁６３がねじれて光反射基板６１が駆動軸Ｘまわりに変位角θ３と変位角−θ３とを交互に動く振動が励起される。
また、副振動子７０は、接続パッド７６，７７を介して、下部電極７３と上部電極７５に交番電圧を印加することで、圧電材料７４が伸縮して振動腕７１がそれに追従して基体６８の厚み方向に変位する振動が励起される。
そして、第１振動子６０と副振動子７０とは、周波数が同じで、かつ互いに位相が逆位相となる振動となるように構成されている。
【００５３】
次に、上記のような光スキャナーの駆動を行わせる回路構成について説明する。
図７は駆動回路の構成を示すブロック図である。この駆動回路は、プロジェクターなどの画像形成装置を一例として説明する。また、この図７は構成を説明する必要な部分についてのみ表している。
【００５４】
第１振動子の位相情報を検出する位相情報検知手段３０２は画像処理コントローラー３０３に接続されている。この位相情報検知手段３０２は、外部に設けられたフォトディテクターまたは、第１振動子６０に設けられた歪みゲージなどのセンサーが用いられ、常時、第１振動子６０の位相をモニターしている。画像処理コントローラー３０３は駆動タイミング信号生成部３０４に接続され、駆動タイミング信号生成部３０４は駆動ドライバー３０６に接続されている。そして、駆動ドライバー３０６はコイル６５に接続されている。
また、駆動タイミング信号生成部３０４は位相反転信号生成部３０７に接続され、位相反転信号生成部３０７は駆動ドライバー３０８に接続されている。そして、駆動ドライバー３０８は圧電素子７９に接続されている。
さらに、駆動タイミング信号生成部３０４はオフセット電圧−周波数特性データ比較部３０５に接続され、オフセット電圧−周波数特性データ比較部３０５は駆動ドライバー３０８に接続されている。オフセット電圧−周波数特性データ比較部３０５では、圧電素子７９に印加するオフセット電圧に対する周波数のデータが予め記憶されている。圧電素子７９に印加するオフセット電圧を変化させることで、第１振動子の周波数と同じ周波数に調整することが可能である。
【００５５】
まず、画像処理コントローラー３０３に、位相情報検知手段３０２から第１振動子６０の位相情報信号が入力される。ここで、画像を形成する映像信号３０１が画像処理コントローラー３０３に入力されると、画像処理コントローラー３０３では、光スキャナーの駆動タイミングを調整して、その信号を駆動タイミング信号生成部３０４に入力する。
また、画像処理コントローラー３０３では、図示しないが、レーザなどの光源を制御するＲＧＢコントローラーに接続され、制御信号が入力される。駆動タイミング信号生成部３０４は駆動信号を駆動ドライバー３０６に入力し、駆動ドライバー３０６はコイル６５に電流を出力する。
一方、駆動タイミング信号生成部３０４に接続された位相反転信号生成部３０７では、駆動信号の位相を１８０°反転させた信号を生成して、駆動ドライバー３０８に入力する。また、駆動タイミング信号生成部３０４に接続されたオフセット電圧−周波数特性データ比較部３０５では、記憶されたデータと駆動タイミング信号生成部３０４から送られた、第１振動子６０の周波数と同じ周波数となるオフセット電圧を選択して駆動ドライバー３０８にオフセット電圧信号を入力し、駆動ドライバー３０８は圧電素子７９に電圧を出力する。
【００５６】
コイル６５は第１振動子６０に対応して駆動力を与えている。圧電素子７９は副振動子７０に駆動力を与えている。そして、第１振動子６０と副振動子７０とは周波数が同じで、かつ位相が逆相となる振動が励起される。なお、第１振動子６０の駆動周波数は２０〜２００００Ｈｚ程度であり、この周波数は人間の可聴域に相当する。
【００５７】
次に、上記のような動作を行う第１振動子の駆動における変位角とコイルに印加する電流、副振動子の駆動における変位角と圧電素子に印加する電圧について説明する。
図８は第１振動子の変位角とコイル電流を示すタイムチャートであり、図９は副振動子の変位角と圧電素子に印加する電圧を示すタイムチャートである。
【００５８】
図８（ａ）は、第１振動子の変位角を示し、縦軸に変位角θ３、横軸に時間ｔをとって表している。この図から、第１振動子は、時間ｔ1，ｔ5において最大の変位角を有し、時間ｔ3において最小の変位角を有する振動が励起されている。また、この振動では時間ｔ0，ｔ2，ｔ4，ｔ6において変位角が０となる。
この第１振動子が図８（ａ）の動作をするとき、コイルに印加される電流は、図８（ｂ）に示す電流である。この図では、縦軸に電流Ｉ3、横軸に時間ｔをとって表している。
コイルに印加する電流は、時間ｔ2，ｔ6で最大の電流で、時間ｔ0，ｔ4で最小の電流である。また、時間ｔ1，ｔ3，ｔ5で電流が０である。
このように、コイルの電流が０のときに、第１振動子の変位角が最大または最小の値をとり、コイルの電流が最大または最小のときに第１振動子の変位角が０になる。
【００５９】
図９（ａ）は、副振動子の変位角を示し、縦軸に変位角θ４、横軸に時間ｔをとって表している。この図から、副振動子は、時間ｔ3において最大の変位角を有し、時間ｔ1，ｔ5において最小の変位角を有する振動が励起されている。また、この振動では時間ｔ0，ｔ2，ｔ4，ｔ6において変位角が０となる。
この副振動子が図９（ａ）の動作をするとき、圧電素子に印加される電圧は図９（ｂ）に示す電圧である。この図では、縦軸に電流Ｖ４、横軸に時間ｔをとって表している。
圧電素子に印加される電圧は、オフセット電圧Ｖｏｓであり、この電圧において、副振動子の周波数が第１振動子の周波数と等しくなる。圧電素子に印加される電圧は、時間ｔ0，ｔ4で最大の電圧で、時間ｔ2，ｔ6で最小の電圧である。
このように、電圧がオフセット電圧Ｖｏｓのときに副振動子の変位角が最大または最小の値をとり、コイルの電流が最大または最小のときに副振動子の変位角が０になる。
【００６０】
そして、図８、図９に示すように、第１振動子および副振動子における変位角変化の位相は逆相となっている。この変位角の周期的変化は、第１振動子および副振動子が振動する周波数に置き換えることができ、第１振動子および副振動子は周波数が同じであり、かつ位相が逆相の関係にある。
【００６１】
以上のように、本実施形態の光スキャナー３は、副振動子７０の駆動する周波数が第１振動子６０と同一で、かつ、位相が逆位相となるように構成されている。
副振動子７０から第１振動子６０の振動と同一の周波数で、かつ位相が１８０°反転した逆位相の振動を供給することで、騒音の原因となる振動の振幅を打ち消すことが可能である。
そして、副振動子７０が振動腕の曲げ振動を行う振動子である。曲げ振動を行う振動子は、棒状の振動腕を設けることで構成でき、大きなスペースを必要としない。このため、従来の光スキャナーのサイズを維持して構成が可能である。さらに、振動腕に圧電素子を設けることで、容易に振動腕を曲げ振動させる振動子を構成できる。
また、圧電素子に印加する電圧のオフセット電圧を変化させることで、前記副振動子の周波数を調整することができ、容易に第１振動子と同一の周波数を得ることができる。
（変形例）
【００６２】
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、複数の副振動子を備える点において、第２の実施形態と異なる。
図１０は第２の実施形態における変形例を示す概略平面図である。
光スキャナー４の基体８８は、枠状をなす枠部８６と、第１振動子８０と、２つの副振動子９０，１００と、を備えている。第１振動子８０は、矩形状の光反射基板８１と、この光反射基板８１を支持する一対の梁８３から形成されている。光反射基板８１の一方の面には、光反射性を有する光反射面８２が形成されている。一対の梁８３は、光反射基板８１を駆動させる駆動軸Ｘに沿って設けられ、一方の端を光反射基板８１に接続され、他方の端を枠部８６に接続されている。
【００６３】
副振動子９０は、枠部８６から駆動軸Ｘに平行に延出する棒状の振動腕９１と、振動腕９１上に形成された圧電素子９９とから構成されている。副振動子１００は、枠部８６から駆動軸Ｘに平行に延出する棒状の振動腕１０１と、振動腕１０１上に形成された圧電素子１０９とから構成されている。
副振動子９０と副振動子１００とは、第１振動子８０における光反射面８２の中央点Ｇに対して点対称な位置に配置されている。副振動子９０の振動腕の一方の面には圧電素子９９が設けられている。圧電素子９９は圧電材料をＡｌなどの金属からなる下部電極９３および上部電極９５で挟んだ構造を有している。下部電極９３は枠部８６に引き出され、接続パッド９６に接続されている。上部電極９５は枠部８６に形成された接続パッド９７に金線などの金属ワイヤ９８により接続されている。
【００６４】
同様に、副振動子１００の振動腕の一方の面には圧電素子１０９が設けられている。圧電素子１０９は圧電材料をＡｌなどの金属からなる下部電極１０３および上部電極１０５で挟んだ構造を有している。下部電極１０３は枠部８６に引き出され、接続パッド１０６に接続されている。上部電極１０５は枠部８６に形成された接続パッド１０７に金線などの金属ワイヤ１０８により接続されている。
なお、基体８８は、板状のシリコン基板から形成され、第１振動子８０と副振動子９０，１００とは半導体プロセスを利用したシリコン基板のエッチングによって同一平面に一体形成されている。
【００６５】
さらに、図示しないが、第２の実施形態と同様に、光反射基板８１の他方の面には磁石が取り付けられている。
基体８８の枠部８６の下面には一面が開放された箱状の函体が接合され、函体内には磁石に対応してコイル８５が一定の距離をおいて配置されている。
【００６６】
このような構成の光スキャナー４において、コイル８５に周期的に正負が代わる電流を流すことで、コイル８５に発生した磁界により第１振動子８０の磁石がコイル８５に引き寄せられたり、反発したりする力が働き、梁８３がねじれて光反射基板８１が駆動軸Ｘまわりに動く振動が励起される。
また、副振動子９０，１００は、接続パッド９６，９７，１０６，１０７を介して、下部電極９３，１０３と上部電極９５，１０５に交番電圧を印加することで、圧電材料が伸縮して振動腕９１，１０１がそれに追従して基体８８の厚み方向に変位する振動が励起される。
なお、２つの副振動子９０，１００の振幅の和と、第１振動子８０の振幅が等しくなるように副振動子９０，１００の各寸法が決められている。
【００６７】
そして、本変形例の光スキャナー４は、副振動子９０，１００の駆動する周波数が第１振動子８０と同一で、かつ、位相が逆位相となるように構成されている。
副振動子９０，１００からは第１振動子８０の振動と同一の周波数で、かつ位相が１８０°反転した逆位相の振動が供給され、騒音の原因となる第１振動子８０の振動の振幅を打ち消すことが可能であり、光スキャナー４から発する騒音を無くすことができる。このように、光スキャナーに副振動子を複数設けても実施することができる。
（第３の実施形態）
【００６８】
次に、画像形成装置の一例としてプロジェクターに本実施形態の光スキャナーを採用した例を説明する。
図１１は、画像形成装置としてのプロジェクターを示す概略図である。
図１１に示す画像形成装置５は、光スキャナー１と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光源１２１、１２２、１２３と、クロスダイクロイックプリズム（Ｘプリズム）１２４と、ガルバノミラー１２５と、固定ミラー１２６と、スクリーン１２７とを備えている。
【００６９】
このようなプロジェクター５では、光源１２１、１２２、１２３からクロスダイクロイックプリズム１２４を介して光スキャナー１の光反射面１２に各色の光が照射される。このとき、光源１２１からの赤色の光と、光源１２２からの緑色の光と、光源１２３からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム１２４にて合成される。
そして、光反射面１２で反射した光（３色の合成光）は、ガルバノミラー１２５で反射した後に、固定ミラー１２６で反射し、スクリーン１２７上に照射される。
【００７０】
その際、光スキャナー１の駆動（駆動軸Ｘまわりの回動）により、光反射面１２で反射した光は、スクリーン１２７の横方向に走査（主走査）される。一方、ガルバノミラー１２５の軸線Ｙまわりの回転により、光反射面１２で反射した光は、スクリーン１２７の縦方向に走査（副走査）される。また、各色の光源１２１、１２２、１２３から出力される光の強度は、図示しないコンピューターから受けた画像情報に応じて変化する。
【００７１】
以上のように、本実施形態のプロジェクターは、騒音の発生を低減した光スキャナーを備えており、光スキャナーの駆動に起因した騒音を低減するプロジェクター（画像形成装置）を提供できる。
なお、本実施形態の光スキャナーはプロジェクターに限らず、レーザープリンター、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１，２，３，４…光スキャナー、５…プロジェクター、１０…第１振動子、１１…光反射基板、１２…光反射面、１３…梁、１４…磁石、１５…コイル、１５ａ…コア、１５ｂ…巻線、１６…枠部、１８…基体、１９…函体、２０…副振動子、２１…可動基板、２３…梁、２４…磁石、２５…コイル、２５ａ…コア、２５ｂ…巻線、３０…第１振動子、３１…光反射基板、３２…光反射面、３３…梁、３５…コイル、３６…枠部、３８…基体、４０…副振動子、４１…可動基板、４３…梁、４５…コイル、５０…副振動子、５１…可動基板、５３…梁、５５…コイル、６０…第１振動子、６１…光反射基板、６２…光反射面、６３…梁、６４…磁石、６５…コイル、６５ａ…コア、６５ｂ…巻線、６６…枠部、６８…基体、６９…函体、７０…副振動子、７１…振動腕、７２…絶縁膜、７３…下部電極、７４…圧電材料、７５…上部電極、７６，７７…接続パッド、７８…金属ワイヤ、７９…圧電素子、８０…第１振動子、８１…光反射基板、８２…光反射面、８３…梁、８５…コイル、８６…枠部、８８…基体、９０…副振動子、９１…振動腕、９３…下部電極、９５…上部電極、９６，９７…接続パッド、９８…金属ワイヤ、９９…圧電素子、１００…副振動子、１０１…振動腕、１０３…下部電極、１０５…上部電極、１０６，１０７…接続パッド、１０８…金属ワイヤ、１０９…圧電素子、１２１…光源、１２２…光源、１２３…光源、１２４…クロスダイクロイックプリズム、１２５…ガルバノミラー、１２６…固定ミラー、１２７…スクリーン、２００…位相情報検知手段。
【図１】
2010204336.tif 000003
【図２】
2010204336.tif 000004
【図３】
2010204336.tif 000005
【図４】
2010204336.tif 000006
【図５】
2010204336.tif 000007
【図６】
2010204336.tif 000008
【図７】
2010204336.tif 000009
【図８】
2010204336.tif 000010
【図９】
2010204336.tif 000011
【図１０】
2010204336.tif 000012
【図１１】
2010204336.tif 000013