(57)【要約】【課題】描画処理中の疲労破壊を防ぐことができる光スキャナ装置を提供する。【解決手段】回動可能に構成された光スキャナ部１と、光スキャナ部１を回動駆動させるための駆動部４とを備え、光スキャナ部１を回動させることにより、光スキャナ部１で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置１０であって、光スキャナ部１の共振周波数を検出する共振周波数検出部７と、光スキャナ部１の共振周波数が所定の閾値以下の場合には、光スキャナ部１の駆動を停止する駆動停止制御部８を備える。【選択図】図１
2009237239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を中心にして回動可能に構成されたミラー部と、
前記ミラー部を回動駆動させるための駆動部と、を備え、
前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を対象物に走査する
光スキャナ装置であって、
前記ミラー部の共振周波数を検出する共振周波数検出部と、
前記ミラー部の共振周波数が所定の閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止す
る駆動停止制御部を備えたことを特徴とする光スキャナ装置。
【請求項２】
前記ミラー部は、
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を回動可能に前記支持部に連結する連結部と、を備え、
前記連結部は弾性部を備え、
前記駆動部を作動させることにより、前記弾性部を捩り変形させつつ前記ミラー部を回動
させることを特徴とする、請求項１に記載の光スキャナ装置。
【請求項３】
前記共振周波数検出部は、起動時に、前記ミラー部の共振周波数を検出し、
前記駆動停止制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミ
ラー部の駆動を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光スキャナ装
置。
【請求項４】
前記共振周波数検出部は、起動後であって、前記ミラー部に前記光が照射されていない
期間に前記ミラー部の共振周波数を検出し、
前記駆動停止制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラ
ー部の駆動を停止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光スキ
ャナ装置。
【請求項５】
前記共振周波数検出部によって検出された前記共振周波数と前記閾値との差が所定値以
下の場合には、前記ミラー部の駆動がまもなく停止されることを通知する駆動停止通知部
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光スキャナ装置。
【請求項６】
前記光が照射されている期間の前記ミラー部の駆動状態を検出する駆動検出部と、
前記駆動検出部によって検出された前記ミラー部の駆動状態に基づいて、前記駆動部が
前記ミラー部を自身の共振周波数で駆動するよう制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動停止制御部は、前記駆動検出部によって検出される前記ミラー部の共振周波数
が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止することを特徴とする請求項１か
ら請求項５のいずれかに記載の光スキャナ装置。
【請求項７】
前記ミラー部周辺の温度を測定する温度測定部を備え、
前記共振周波数検出部は、前記温度測定部によって測定される周辺温度に基づいて、検
出された前記ミラー部の共振周波数を補正することを特徴とする請求項１から請求項６の
いずれかに記載の光スキャナ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光スキャナ装置を備えた画像形成装置であっ
て、
前記駆動部が前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を走査
して、対象物上に画像を形成する画像形成装置。
【請求項９】
前記駆動制御部による制御は、１走査毎に行うことを特徴とする請求項８に記載の画像
形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナ装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやレーザープリンタ等に用いられ、光走査により描画を行う光学デバイス
としては、小型化を図ることなどの目的から、ねじり振動子を用いるものが知られている
。
例えば、特許文献１に記載された光学デバイスは、シリコンで構成された板状の可動部
上に、アルミニウムで構成された光反射部を直接設けたものを、その両側で１対のねじり
バネによって回動可能に支持してなる。そして、１対のねじりバネをねじれ変形させなが
ら、可動部を回動（振動）させることにより、光走査を行う。かかる光学デバイスを長時
間使用すると、ねじりバネが疲労破壊する恐れがある。
【０００３】
ところで、プロジェクタやレーザープリンタにおいて、描画処理中に光学デバイスの可
動部が破壊すると、光反射部に照射されていたレーザー光が装置外に漏れ出て利用者の目
に直接入る恐れがあるため、光学デバイスが壊れる前に動作を停止させることは安全上重
要な課題である。
【０００４】
一方、このような光学デバイスを長時間使用すると、光反射部に照射された光の一部が
熱となって可動部が昇温し、ねじりバネの材料物性が変化して、可動部の共振周波数が下
がっていく傾向がある。
【特許文献１】特開平７−９２４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、共振周波数の経時変化を利用して、光スキャナの駆動状態を把握する
ことにより、疲労破壊する前に駆動を停止することができる光スキャナ装置および画像形
成装置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】
【０００６】
本発明に係る光スキャナ装置は、所定の軸を中心にして回動可能に構成されたミラー部
と、前記ミラー部を回動駆動させるための駆動部とを備え、前記ミラー部を回動させるこ
とにより、前記ミラー部で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置であって、前記
ミラー部の共振周波数を検出する共振周波数検出部と、前記ミラー部の共振周波数が所定
の閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止する駆動停止制御部を備えたものであ
る。
【０００７】
本発明によれば、ミラー部の共振周波数の経時変化を利用して、ミラー部の駆動状態を
把握することにより、ミラー部が疲労破壊する前に駆動を停止することができる。
【０００８】
また、前記ミラー部は、光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支
持するための支持部と、前記質量部を回動可能に前記支持部に連結する連結部と、を備え
、前記連結部は弾性部を備え、前記駆動部を作動させることにより、前記弾性部を捩り変
形させつつ前記ミラー部を回動させるものとすることができる。
【０００９】
前記共振周波数検出部は、起動時に前記ミラー部の共振周波数を検出し、前記駆動停止
制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を
停止することが望ましい。
起動時には、駆動部がミラー部自身の共振周波数にて駆動を行うことができるように必
ず共振周波数を取得する処理を行うため、取得した共振周波数を再利用でき、効率の良い
処理が可能となる。
【００１０】
また、前記共振周波数検出部は、起動後であって、前記ミラー部に前記光が照射されて
いない期間に前記ミラー部の共振周波数を検出し、前記駆動停止制御部は、検出された前
記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止するようにしてもよ
い。
ミラー部に光が照射されていない期間に定期的に共振周波数を取得することにより、起
動から長時間が経った場合でも、ミラー部の最新の状態を把握することができる。
【００１１】
また、前記共振周波数検出部によって検出された前記共振周波数と前記閾値との差が所
定値以下の場合には、前記ミラー部の駆動がまもなく停止されることを通知する駆動停止
通知部を備えることが望ましい。
これにより、利用者は予め部品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止して
不便を受けることを防止できる。
【００１２】
前記光が照射されている期間の前記ミラー部の駆動状態を検出する駆動検出部と、前記
駆動検出部によって検出された前記ミラー部の駆動状態に基づいて、前記駆動部が前記ミ
ラー部を自身の共振周波数で駆動するよう制御する駆動制御部とを備え、前記駆動停止制
御部は、前記駆動検出部によって検出される前記ミラー部の共振周波数が前記閾値以下の
場合には、前記ミラー部の駆動を停止するものである。
これにより、ミラー部に光が照射されている期間にも共振周波数を取得し、ミラー部の
駆動状態を把握することができ、駆動中にミラー部が破壊することを確実に防ぐことがで
きる。
【００１３】
前記ミラー部周辺の温度を測定する温度測定部を備え、前記共振周波数検出部は、前記
温度測定部によって測定される周辺温度に基づいて、検出された前記ミラー部の共振周波
数を補正することが望ましい。
共振周波数の測定は温度が同じ状態で行うことが望ましいが、本発明によれば、周辺温
度が変化しても、補正により温度条件の変化を補償することができる。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置は、上記の光スキャナ装置を備えた画像形成装置であって、
前記駆動部が前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を走査し
て、対象物上に画像を形成するものである。
また、前記駆動制御部による制御は、１走査毎に行うことが望ましい。
これにより、ミラー部の共振周波数が変化して振幅が極端に小さくなり、１走査毎に出
力画像における走査方向の幅が一定にならず、画像が歪んでしまうことを防止することが
できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による、光スキャナ装置１０の構成を示すブロック図である。図
に示すように、光スキャナ装置１０は、光スキャナ部（ミラー部）１、駆動部４、駆動検
出部５、駆動制御部６、共振周波数検出部７、駆動停止制御部８、駆動停止通知部９を備
えている。
【００１６】
光スキャナ装置１０は、例えば、プロジェクタ、レーザープリンタ、イメージング用デ
ィスプレイ、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好適に適用
することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することがで
きる。
例えば、図２に示すようなプロジェクタ（画像形成装置）９０について説明する。なお
、説明の便宜上、スクリーンＳの長手方向を「横方向（水平方向）」といい、長手方向に
直角な方向を「縦方向（鉛直方向）」という。
【００１７】
プロジェクタ９０は、レーザーなどの光を照出する光源装置９１１，９１２，９１３と
、クロスダイクロイックプリズム９２と、１対の光スキャナ装置９３、９４と、固定ミラ
ー９５とを有している。
光源装置９１１，９１２，９１３は、それぞれ赤色光を照出する赤色光源装置９１１、
青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３である。
クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、
赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出され
た光を合成する光学素子である。
【００１８】
このようなプロジェクタ９０は、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源
装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピュータからの画像情報に基づいて照
出された光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光を光スキャ
ナ装置９３、９４によって走査させ、さらに固定ミラー９５によって反射させ、スクリー
ンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
ここで、光スキャナ装置９３、９４の光走査について具体的に説明する。
【００１９】
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナ装置９３によ
って横方向に走査される（以下「主走査」ともいう）。そして、この横方向に走査された
光は、光スキャナ装置９４によってさらに縦方向に走査される（以下「副走査」ともいう
）。これにより、２次元カラー画像をスクリーンＳ上に形成することができる。
このような光スキャナ装置９３、９４として本発明に係る光スキャナ装置を用いること
により、小型で、優れた描画特性を有するプロジェクタ９０を提供することができる。
【００２０】
なお、一般的に、副走査を行う光スキャナ装置９４の回動速度は、主走査を行う光スキ
ャナ９３の回動速度に対して低速である。形成する画像の種類、大きさなどによっても異
なるが、一般的には、副走査を行う光スキャナ装置９４の回動周波数が６０ｋＨｚ程度で
、主走査を行う光スキャナ装置９３の回動周波数が１０〜２５６ｋＨｚ程度である。この
ような観点から見れば、光スキャナ装置９３、９４として本発明の光スキャナ装置を用い
ることで、主走査および副走査のそれぞれに適したねじりバネ定数を備える光スキャナ装
置を容易に提供することができる。したがって、小型で、優れた描画特性を発揮するプロ
ジェクタ９０を提供することができる。ただし、プロジェクタ９０の構成は、カラー画像
をスクリーンＳ上に形成することができれば、特に限定されない。
【００２１】
次に、図３〜図７を用いて、光スキャナ部１、駆動部４、及び駆動検出部５の構成と動
作について説明する。
図３は光スキャナ部１の構成を説明するための斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、
図５は駆動部４および駆動検出部５の構成を説明するための図、図６は図１のＢ−Ｂ線断
面図、図７は駆動検出部５を説明するための回路構成図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図４および図６の上側を「上」、下側を「下」、右側
を「右」、左側を「左」と言う。
【００２２】
光スキャナ部１は、図３に示すような１自由度振動系を有する基体２と、この基体２を
支持する支持基板３とを有している。光スキャナ部１は、質量部２１を回動させるための
駆動部４と、質量部２１の駆動状態を検出するための駆動検出部５と接続されている。
基体２は、質量部２１と、１対の連結部２２、２３と、１対の支持部２４、２５とを備
えている。連結部２２、２３は、それぞれ、長手形状をなし弾性変形可能な弾性部で構成
されている。したがって、以下、説明の便宜上、連結部２２を「弾性部２２」ともいい、
連結部２３を「弾性部２３」ともいう。
【００２３】
このような光スキャナ部１にあっては、後述するコイル４３に電圧を印加することによ
り１対の弾性部２２、２３を捩れ変形させながら、質量部２１を回動させるように構成さ
れている。このとき、質量部２１は、図３に示す回動中心軸Ｘを中心にして回動する。
このような１対の弾性部２２、２３は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部
２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、光スキャナ部
１は、非駆動時での質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称と
なるように形成されている。
【００２４】
質量部２１は、シリコンを主材料として構成された板状のシリコン部２１１と、シリコ
ン部２１１の下面（支持基板３と対向する側の面）に面接合するように設けられた板状の
樹脂部２１２と、シリコン部２１１の上面（樹脂部２１２と反対側の面）に設けられた光
反射部２１３とを有している。すなわち、質量部２１は、シリコン部２１１と樹脂部２１
２と光反射部２１３とが、シリコン部２１１の面の厚さ方向へ積層した積層構造を有して
いる。言い換えれば、質量部２１は、シリコン部２１１を樹脂部２１２と光反射部２１３
とで挟み込むようにして形成されている。樹脂部２１２の下面（シリコン部２１１と反対
の面）には、後述するコイル４３が設けられている。
【００２５】
支持部２４は、シリコンを主材料で構成された板状のシリコン部２４１と、そのシリコ
ン部２４１の下面に面接合するように設けられ樹脂材料を主材料として構成された板状の
樹脂部２４２を備えている。すなわち、シリコン部２４１と樹脂部２４２とが、その厚さ
方向に積層している。これと同様に、支持部２５は、シリコンを主材料で構成された板状
のシリコン部２５１と、そのシリコン部２５１の下面に面接合するように設けられ樹脂材
料を主材料として構成された板状の樹脂部２５２とを備えている。このような支持部２４
、２５のうち、支持部２４のシリコン部２４１の下面には、後述する増幅回路５２が形成
されている。
【００２６】
弾性部２２は、質量部２１を支持部２４に対して回動可能とするように、質量部２１と
支持部２４とを連結している。これと同様に、弾性部２３は、質量部２１を支持部２５に
対して回動可能とするように、質量部２１と支持部２５とを連結している。このような弾
性部２２および弾性部２３は、互いに同一形状かつ同一寸法となっている。
弾性部２２および弾性部２３は、互いに同軸的に設けられており、これらを回動中心軸
（回転軸）Ｘとして、質量部２１が支持部２４、２５に対して回動可能となっている。
また、弾性部２２には、後述する応力検出素子５１が設けられている。弾性部２２は、
シリコンを主材料として構成されたシリコン部２２１と、シリコン部２２１に接合され、
樹脂材料を主材料として構成された樹脂部２２２とで構成されている。
【００２７】
基体２は、シリコン層と樹脂層との積層構造からなる。
このシリコン層は、質量部２１のシリコン部２１１と、弾性部２２のシリコン部２２１
と、弾性部２３のシリコン部２３１と、支持部２４のシリコン部２４１と、支持部２５の
シリコン部２５１とを一体的に形成している。
一方、樹脂層は、質量部２１の樹脂部２１２と、弾性部２２の樹脂部２２２と、弾性部
２３の樹脂部２３２と、支持部２４の樹脂部２４２と、支持部２５の樹脂部２５２とを一
体的に形成している。このような樹脂材料としては、質量部２１を回動させることができ
れば、特に限定されないが、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂を用いることができる
。
【００２８】
基体２は、支持基板３に支持されている。
支持基板３は、その上面（基体２に対向する側の面）であって、支持部２４に対向する
位置に１対の凸部３２、３３が形成されている。言い換えすれば、支持基板３の上面には
凹部３０が形成されている。そして、凸部３２、３３の上面と支持部２４、２５の下面と
を接合させることにより、支持基板３は、基体２を支持している。
【００２９】
さらに、凹部３０の底面には質量部２１に対応する部分に開口部３１が形成されている
。この開口部３１は、質量部２１が回動（振動）する際に、支持基板３に接触するのを防
止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）３１を設けることにより、光スキャナ部１の
全体の大型化を防止しつつ、質量部２１の振れ角（振幅）をより大きく設定することがで
きる。
【００３０】
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも
支持基板３の下面（基体２と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち
、逃げ部は、支持基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。また、凹部３
０の深さ（凸部３２、３３の高さ）が質量部２１の振れ角（振幅）に対し大きい場合など
には、開口部３１を設けなくともよい。また、基体２の支持部２４、２５の形状などによ
っては、支持基板３は、省略してもよい。支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主
材料として構成されている。
【００３１】
次に、図５を用いて、質量部２１を回動させるための駆動部４について説明する。図５
は、基体２の下面（支持基板３に対向する面）の部分断面拡大図である。
駆動部４は、質量部２１の樹脂部２１２に設けられたコイル４３と、コイル４３に電圧
を印加する交流電源４４と、質量部２１を介して、回動中心軸Ｘに直角な方向に対向する
ように設けられた１対の磁石４１、４２とを有している。駆動部４は、交流電源４４から
コイル４３へ交流電圧を印加することで、質量部２１を支持部２４、２５に対して振動（
回動）させるように構成されている。
【００３２】
コイル４３は、質量部２１の樹脂部２１２の下面（シリコン部２１１と反対側の面）の
ほぼ全域にわたって渦巻状に形成されている。樹脂部２１２が絶縁層として機能するため
、コイル４３の配線間での短絡を防止することができる。なお、コイル４３のパターニン
グ形状は、質量部２１を回動させることができれば、渦巻状に限定されない。
【００３３】
コイル４３を形成する電線（配線）の両端部のうちの一方は、支持部２４に設けられた
端子４３１に接続され、他方は、支持部２５に設けられた端子４３２に接続されている。
そして、端子４３１、４３２には交流電源４４が接続されており、交流電源４４が、コイ
ル４３に交流電圧を印加することにより、コイル４３から磁界を発生させることができる
。
【００３４】
磁石４１と磁石４２とは、質量部２１の平面視にて、質量部２１を介して回動中心軸Ｘ
に直角な方向に対向して設けられている。さらに、磁石４１と４２とは、磁石４１の磁石
４２と対向する側の面と、磁石４２の磁石４１と対向する側の面とが、互いに異なる磁極
となるように設けられている。
磁石４１、４２としては、特に限定されないが、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サ
マリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などの永久磁石（硬磁性体）を好適に用いることが
できる。
【００３５】
駆動部４は、次のようにして質量部２１を回動（駆動）させる。
なお、説明の便宜上、図５に示すように、磁石４１の磁石４２と対向する側の面をＳ極
とし、磁石４２の磁石４１と対向する側の面をＮ極とした場合について代表して説明する
。また、図６の上側を「上」とし、下側を「下」とする。
まず、交流電源４４により、端子４３１から端子４３２へ向けてコイル４３に電流を流
した場合（以下「第１の状態」という）について説明する。この場合、質量部２１の回動
中心軸Ｘよりも磁石４２側の部分には、図６にて下方向の電磁力が作用する（フレミング
の左手の法則）。一方、質量部２１の回動中心軸Ｘよりも磁石４１側の部分には、図６に
て上方向の電磁力が作用する。これにより、質量部２１は、回動中心軸Ｘを軸として反時
計回りに回転する。
【００３６】
反対に、交流電源４４により、端子４３２から端子４３１へ向けてコイル４３に電流を
流した場合（以下「第２の状態」という）、質量部２１のうち、回動中心軸Ｘよりも磁石
４２側では、図６にて上方向の電磁力が発生する。一方、質量部２１のうち、回動中心軸
Ｘよりも磁石４１側では、図６にて下方向の電磁力が発生する。これにより、質量部２１
は、回動中心軸Ｘを軸として時計回りに回転する。
【００３７】
そして、このような第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すことにより、弾性部２
２、２３を捩れ変形させながら、質量部２１を支持部２４に対して回動させることができ
る。
さらに、電圧印加手段として交流電源４４を用いることで、第１の状態と第２の状態と
を周期的に、かつ、円滑に切り換えることができ、質量部２１を円滑に回動させることが
できる。ただし、電圧印加手段としては、コイル４３に電圧を印加することができれば、
本実施形態に限定されず、例えば、直流電源を用いてもよい。この場合には、例えば、コ
イル４３に直流電圧を間欠的に印加することで、質量部２１を支持部２４に対して回動さ
せることができる。
【００３８】
次に、質量部２１の駆動状態を検出する駆動検出部５について説明する。
駆動検出部５は、図５および図７に示すように、弾性部２２のシリコン部２２１の下面
（樹脂部２２２側の面）に設けられた応力検出素子５１と、支持部２４のシリコン部２４
１に形成され、応力検出素子５１に電気的に接続された増幅回路５２とを有している。ま
た支持部２４の樹脂部２４２には、応力検出素子５１と増幅回路５２とを接続するための
貫通孔５３が複数形成されている。また、支持部２４の樹脂部２４２には、入力端子５２
１と出力端子５２２とが形成されており、これらは、それぞれ増幅回路５２と電気的に接
続されている。応力検出素子５１は、例えばピエゾ抵抗素子（を用いることができる。
【００３９】
駆動検出部５は、増幅回路５２からの信号に基づいて質量部２１の駆動状態を検知する
ように構成されている。具体的には、応力検出素子５１は、変形量に対応して抵抗値が変
化する性質を有する。このような応力検出素子５１を弾性部２２上に設けることで、弾性
部２２の捩れ変形の程度（振れ角）に対応して応力検出素子５１の抵抗値を変化させるこ
とができる。
応力検出素子５１の抵抗値が変化することで、応力検出素子５１に流れる電流値（電気
信号）が変化し、その電気信号の変化を増幅回路５２で増幅し、増幅後の信号に基づいて
、質量部２１の駆動状態を検知する。これにより、より正確に光スキャナ部１の振動系の
駆動状態を検知することができる。
なお、応力検出素子５１の抵抗値変化に基づく電流値（電気信号）の変化は、微弱であ
るため、本実施形態のように、増幅回路５２により電気信号を増幅させることで、質量部
２１の駆動状態をより正確に検知することができる。増幅回路５２は、支持部２４のシリ
コン部２４１に形成されている。
【００４０】
図８及び図９は、応力検出素子５１としてピエゾ抵抗素子１０５ｃを用いた場合におけ
る、質量部２１の駆動状態を検出する原理を説明するための図である。
図８に示すように、ピエゾ抵抗素子１０５ｃは光スキャナ部１の弾性部２２に設置されて
おり、図９に示すように、ピエゾ抵抗素子１０５ｃからは光スキャナ部１の捩れ運動に対
応する出力が得られる。このため、光スキャナ部１の振動系の振幅、位相、周波数が求め
られる。
【００４１】
なお、駆動検出部５の他の例として、図１０及び図１１に示すように、２つのフォトダ
イオード（ＰＤ）１０５ａ，１０５ｂを用いることもできる。
図１０に示すように、フォトダイオード１０５ａ，１０５ｂは２つ並んで配置されてお
り、光スキャナ部１により偏向された光が通過した瞬間にフォトダイオード１０５ａ，１
０５ｂからパルスが出力される。光スキャナ部１の捩れ振動運動は、フォトダイオード１
０５ａ，１０５ｂの出力値を繋ぐ正弦波形で表すことができる。この結果、光スキャナ部
１の振動系の振幅、位相、周波数が求められる。
【００４２】
次に、駆動制御部６の動作について説明する。
駆動制御部６は、駆動検出部５の検知結果に基づいて、駆動部４の作動を制御する。駆動
制御部６は、増幅回路５２からの信号に基づいて交流電源４４が印加する電圧の周波数を
調整し、光スキャナ部１の振動系が自己の共振周波数にて振動するように制御する。これ
により、光スキャナ部１の光反射部２１３を大きく変位させ、光スキャナ部１による走査
角度を大きくすることができる。
【００４３】
光スキャナ部１の振動系の振幅（振れ角）と、駆動周波数との間には、図１２に示すよ
うな周波数特性が存在している。図に示すように、駆動周波数が振動系の共振周波数ｆ０
となったときに、最大の振幅が得られる。しかし、光反射部２１３に照射された光の一部
が熱となり、弾性部２２、２３の温度が上昇すると、弾性部２２、２３を構成する材料の
物性が変化し、共振周波数が変化してしまう。振動系の最大の振幅を得るためには、交流
電源４４から印加される電圧の周波数も振動系の共振周波数に合わせて変化させる必要が
ある。仮に、印加電圧を変化させずに駆動を続けると、振幅が極端に小さくなり、出力画
像における走査方向の幅が一定にならず、画像が歪んでしまう。そこで、本実施形態によ
る光スキャナ装置１０は、駆動検出部５の検知結果をフィードバックすることにより交流
電源４４が印加する電圧の周波数を調整している。
【００４４】
次に、共振周波数検出部７及び駆動停止制御部８の動作について説明する。共振周波数
検出部７は、光スキャナ部１の振動系の共振周波数を検出する。共振周波数検出部７は、
駆動検出部５と同様の方法で共振周波数を検出することができる。
【００４５】
共振周波数検出部７は、プロジェクタ９０の起動時に光スキャナ部１の振動系の共振周
波数を取得する。共振周波数検出部７は、取得した共振周波数を駆動停止制御部８に供給
する。駆動停止制御部８は、供給された共振周波数を所定の閾値と比較する。閾値は、基
準と成る共振周波数（初期値）から比較して所定値以上低い周波数とする。初期値は、例
えば製品出荷時に測定された共振周波数や、初回起動時に測定した共振周波数とすること
ができる。光スキャナ部１の動作時間が増すに従って、共振周波数は低くなっていく傾向
がある。これは、光反射部２１３に照射された光の一部が熱となり、弾性部２２、２３の
温度が上昇すると、弾性部２２、２３を構成する材料の物性が変化することによる。そこ
で、共振周波数が初期値から所定値だけ低くなったことを、光スキャナ部１の経時劣化に
よる疲労破壊の指標とすることができる。所定値は、実験等により予め適当な値を決めて
おく。
【００４６】
共振周波数が閾値以下の値と判定された場合には、駆動停止制御部８は駆動部４の作動
を制御し、光スキャナ部１の駆動を停止させる。
共振周波数が所定の閾値より低くなったら光スキャナ部１を停止することにより、描画
処理中に光スキャナ部１が疲労破壊して、レーザー光が装置外に漏れ出てしまうといった
事故の発生を防ぐことができる。
【００４７】
なお、起動時に駆動検出部５が光スキャナ部１の振動系の駆動状態の検出を行う場合に
は、駆動検出部５から駆動停止制御部８へ共振周波数の検出結果を供給するようにしても
よい。
【００４８】
また、共振周波数検出部７は、プロジェクタ９０の起動後であって光反射部２１３に光
が照射されていない期間に、光スキャナ部１の振動系の共振周波数を取得し、駆動停止制
御部８に供給するようにしてもよい。起動後、光反射部２１３に光が照射されていない期
間に定期的に共振周波数を取得することにより、起動から長時間が経った場合でも、最新
の状態を把握することができる。なお、光反射部２１３に光が照射されている期間（描画
処理中）に光スキャナ部１が疲労破壊することは安全上好ましくないため、光反射部２１
３に光が照射されていない期間（描画処理期間以外）に定期的に共振周波数の検査を行っ
ておくことにより、装置の安全性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態による光スキャナ装置１０は、駆動停止通知部９を備えている。駆動
停止通知部９は、駆動停止制御部８によって光スキャナ部１の振動系の共振周波数が閾値
以下と判定された場合に、プロジェクタ９０の動作が間もなく停止することを通知する。
通知の方法としては、例えばプロジェクタ９０による表示画像の一部にメッセージを表示
したり、装置本体のランプの点灯や操作用画面等へのメッセージ表示、スピーカーを介し
て音で知らせる等の方法がある。
このように、予めプロジェクタ９０の動作停止を知らせることにより、利用者は予め部
品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止して不便を受けることを防止できる
。
【００５０】
図１３は、本発明の実施の形態１の変形例による、光スキャナ装置の構成を示すブロッ
ク図である。図に示すように、光スキャナ装置１０は、温度測定部１１を備えている。温
度測定部１１は、弾性部２２、２３近傍の温度を測定し、測定結果を共振周波数検出部７
に供給する。共振周波数検出部７は、供給された測定結果に基づいて、検出した共振周波
数を補正し、補正後の共振周波数を駆動停止制御部８に供給する。
【００５１】
具体的には、共振周波数検出部７は、温度測定部１１から出力される温度情報に基づい
て、弾性部２２、２３の共振周波数の温度変化による変化量（補正値）を算出する。得ら
れた補正値は、初期状態での振動系の共振周波数（基準周波数）からの偏差に対応する。
基準周波数は、予め定められた一定の共振周波数であってもよく、直近の実測共振周波数
であってもよい。
【００５２】
図１２に示すように、光スキャナ部１の振動系の共振周波数は、光反射部２１３に照射
された光の一部が熱となることにより、その影響を受けて変化してしまう。共振周波数の
測定は温度が同じ状態で行うことが望ましいが、本実施形態によれば、振動系の周辺温度
が変化しても、補正により温度条件の変化を補償することができる。
【００５３】
なお、共振周波数検出部７への測定温度の供給は、共振周波数検出部７による光スキャ
ナ部１の振動系の共振周波数の検出と同じタイミングで行われる。なお、共振周波数検出
部７への測定温度の供給は共振周波数検出部７による光スキャナ部１の振動系の共振周波
数の検出と異なるタイミングで行ってもよい。
【００５４】
さらに、光反射部２１３に照射される光量を共振周波数検出部７に提供するようにして
もよい。すなわち、例えばプロジェクタ９０のホストコンピュータが保有する画像情報に
基づいて、光源装置９１１，９１２，９１３から照出される光の照射量を算出し、共振周
波数検出部７に提供する。共振周波数検出部７は、供給された光の照射量に基づいて、必
要な補正値を求め、検出した共振周波数を補正することができる。
【００５５】
以上のように、実施の形態１によれば、共振周波数検出部７が光スキャナ部１の振動系
の共振周波数を検出し、駆動停止制御部８は、検出された共振周波数が所定の閾値以下と
判定された場合には、駆動部４の作動を制御して光スキャナ部１の駆動を停止させるよう
にしたので、共振周波数が所定の閾値より低くなったことを指標として、光スキャナ部１
の駆動状態を把握することにより、光スキャナ部１が疲労破壊する前に駆動を停止するこ
とができる。
【００５６】
また、駆動停止通知部９によって予めプロジェクタ９０の動作停止を知らせるようして
もよく、これにより利用者は予め部品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止
して不便を受けることを防止できる。
【００５７】
なお、本発明の光スキャナ装置１０の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成
のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【００５８】
実施の形態２．
図１４は、実施の形態２による光スキャナ装置１５の構成を示すブロック図である。図
に示すように、光スキャナ装置１５は、光スキャナ部（ミラー部）１、駆動部４、駆動検
出部５、駆動制御部６、共振周波数検出部７、駆動停止制御部８、を備えている。
【００５９】
実施の形態２では、駆動検出部５が検出した光スキャナ部１の振動系の共振周波数が、
所定の閾値以下の場合にも、光スキャナ部１の駆動を停止させる。
実施の形態１と同様に、駆動検出部５は描画処理中定期的に光スキャナ部１の振動系の共
振周波数を検出する。実施の形態２では、駆動検出部５が検出した共振周波数が駆動停止
制御部８に供給される。駆動停止制御部８は、供給された共振周波数が所定の閾値以下の
場合には、駆動部４の作動を制御して光スキャナ部１の駆動を停止させる。なお、実施の
形態２による光スキャナ装置１５の他の動作については実施の形態１と同様である。
【００６０】
実施の形態２によれば、光反射部２１３に光が照射されている期間（描画処理中）にも
駆動検出部５から共振周波数を取得し、光スキャナ部１の駆動状態を把握するようにした
ので、駆動中に光スキャナ部１が破壊することを確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１による、光スキャナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。
【図３】光スキャナ部の構成を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】駆動部を説明するための図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】駆動検出部を説明するための図である。
【図８】応力検出素子としてピエゾ抵抗素子を用いた場合における、質量部の駆動状態を検出する原理を説明するための図である。
【図９】応力検出素子としてピエゾ抵抗素子を用いた場合における、質量部の駆動状態を検出する原理を説明するための図である。
【図１０】フォトダイオードを用いた駆動検出部の原理を説明するための図である。
【図１１】フォトダイオードを用いた駆動検出部の原理を説明するための図である。
【図１２】光スキャナ部の振動系の振幅と、駆動周波数との関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の変形例による、光スキャナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による、光スキャナ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  光スキャナ部、１０  光スキャナ装置、２  基体、２１  質量部、２１１  シリコン
部、２１２  樹脂部、２１３  光反射部、２２，２３  弾性部（連結部）、２２１，２３
１  シリコン部、２２２，２３２  樹脂部、２４，２５  支持部、２４１，２５１  シリ
コン部、２４２，２５２  樹脂部、３  支持基板、３０  凹部（空間）、３１  開口部（
逃げ部）、３２，３３  凸部、４  駆動部、４１，４２  磁石、４３  コイル、４３１，
４３２  端子、４４  交流電源（電圧印加手段）、５  駆動検出部、５１  応力検出素子
、５２  増幅回路（半導体回路）、５２１  入力端子、５２２  出力端子、５３  貫通孔
、６  駆動制御部、７  共振周波数検出部、８  駆動停止制御部、９  駆動停止通知部、
１１  温度測定部、９０  プロジェクタ、９１１  赤色光源装置、９１２  青色光源装置
、９１３  緑色光源装置、９２  クロスダイクロイックプリズム、９３，９４  光スキャ
ナ、９５  固定ミラー
【図１】
2009237239.tif 000003
【図２】
2009237239.tif 000004
【図３】
2009237239.tif 000005
【図４】
2009237239.tif 000006
【図５】
2009237239.tif 000007
【図６】
2009237239.tif 000008
【図７】
2009237239.tif 000009
【図８】
2009237239.tif 000010
【図９】
2009237239.tif 000011
【図１０】
2009237239.tif 000012
【図１１】
2009237239.tif 000013
【図１２】
2009237239.tif 000014
【図１３】
2009237239.tif 000015
【図１４】
2009237239.tif 000016