JP6201528B2 - 光偏向装置、画像形成装置、ヘッドアップディスプレイ及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、光を偏向する光偏向装置、該光偏向装置を備える画像形成装置、前記光偏向装置又は前記画像形成装置を備えるヘッドアップディスプレイ及び該ヘッドアップディスプレイを備える車両に関する。

従来、反射面を有するミラーと、該ミラーに検出用圧電素子を介して一端が接続されたトーションバーと、該トーションバーの他端に一端が接続された駆動用圧電素子と、該駆動用圧電素子の他端が接続された支持部と、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）。

この光偏向装置では、駆動用圧電素子に電圧を印加して変形させることでトーションバーを介してミラーを振動させる。このとき、ミラーの振動に伴って検出用圧電素子が変形し、ミラーの振れ角に応じた電圧を発生させる。そこで、この電圧によって、ミラーの振れ角を検出している。

しかしながら、特許文献１に開示されている光偏向器では、検出用圧電素子の変形によって、ミラーの反射面の平面度が低下していた。

本発明は、反射面を有するミラーと、該ミラーを支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する光偏向装置において、前記支持部は、前記ミラーに一部が連続するトーションバーと、該トーションバーの他の一部に連続する梁と、該梁に設けられた複数の圧電部材とを有し、前記複数の圧電部材のうち一部の圧電部材に駆動電圧を印加する制御装置を更に備え、前記制御装置は、前記ミラーの動作時間を測定する動作時間測定部と、前記一部の圧電部材に前記駆動電圧が印加されたときに他の圧電部材が発生させる検出電圧の時間的な変動係数及び前記検出電圧に関する時定数が保存された記憶部と、前記動作時間、前記変動係数及び前記時定数に基づいて、前記検出電圧を補正し、補正後の電圧に基づいて前記駆動電圧を調整する調整部と、を含み、前記動作時間をｔｍ、前記検出電圧の振幅の時間的な変動係数をΔＶｋ、前記検出電圧の振幅に関する時定数をτａｍ、前記ミラーの動作中の前記検出電圧の振幅をＡ（ｔｍ）、該振幅の補正後の振幅をＡ´（ｔｍ）としたとき、Ａ´（ｔｍ）=Ａ（ｔｍ）／［１＋ΔＶｋ×｛１−ｅｘｐ（−ｔｍ／τａｍ）｝］が成立することを特徴とする光偏向装置である。

本発明によれば、ミラーの反射面の平面度を低下させることなく、ミラーの振れ角を検出できる。

本発明の第１実施形態に係るレーザプリンタの概略的構成を示す図である。 図１の光走査装置を説明するための図である。 図２の光偏向装置を説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ光偏向装置の駆動用圧電素子及び検出用圧電素子を説明するための図（その１及びその２）である。 図５（Ａ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図５（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図６（Ａ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図６（Ｂ）は、図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 駆動信号、検出信号及びミラーの振れ角の時間波形を示すグラフである。 ミラーの振幅と検出信号の振幅との関係を示すグラフである。 トーションバーの周波数と、ミラーの振幅及び検出信号の振幅との関係を示すグラフである。 光偏向装置のトーションバーにおける応力分布を示す図である。 第１変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第２変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第２実施形態の光偏向装置を説明するための図である。 第２実施形態の光走査装置を説明するための図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ第２実施形態の光偏向装置のトーションバーの破断状態（その１及びその２）を示す図である。 図９のグラフに、トーションバーが破断しているときの検出信号の振幅が表示されたグラフである。 第３変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第４変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第５変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第３実施形態のプロジェクタ装置を説明するための図である。 ミラー動作時における検出信号振幅の時間変化を示すグラフである。 第４実施形態の実施例１の光走査装置を説明するための図である。 ミラー停止時における検出信号振幅の時間変化を示すグラフである。 第４実施形態の実施例２の光走査装置を説明するための図である。 ミラー動作時における検出信号位相の時間変化を示すグラフである。 第４実施形態の実施例３の光走査装置を説明するための図である。 ミラー停止時における検出信号位相の時間変化を示すグラフである。 第４実施形態の実施例４の光走査装置を説明するための図である。 第６変形例の光偏向装置を説明するための図である。 第７変形例の光偏向装置を説明するための図である。 カラープリンタの概略的構成を示す図である。

《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態を、図１〜図９を参照して説明する。図１には、第１実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、例えばパソコン等の上位装置からの画像情報に基づいて変調されたレーザ光により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、振動ミラー１３ａを含む光偏向装置１３、第１走査レンズ１１ａ、第２走査レンズ１１ｂなどを備えている。そして、これらは、不図示のハウジング内の所定位置に組み付けられている。

以下では、図２に示されるようなＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明する。この場合、Ｘ軸方向が主走査方向であり、Ｚ軸方向が副走査方向である。

光源１４としては、一例として、レーザダイオードが用いられている。光源１４は、ＸＹ平面に平行な方向にレーザ光を射出する。

カップリングレンズ１５は、光源１４からのレーザ光の光路上に配置されており、該レーザ光を略平行光とする。

光偏向装置１３は、振動ミラー１３ａが、カップリングレンズ１５を介したレーザ光の光路上に位置するように配置されており、該レーザ光を、振動ミラー１３ａをＺ軸に平行な軸周りに振動させながら反射することで偏向する。

第１走査レンズ１１ａは、光偏向装置１３で偏向されたレーザ光の光路上に配置されている。

第２走査レンズ１１ｂは、第１走査レンズ１１ａを介したレーザ光の光路上に配置されている。そして、この第２走査レンズ１１ｂを介したレーザ光が、感光体ドラム１０３０の表面に照射（集光）され、光スポットが形成される。この光スポットは、振動ミラー１３ａの振動に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

振動ミラー１３ａと感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置された光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び第２走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

次に、光偏向装置１３について詳細に説明する。図３には、光偏向装置１３のＹＺ断面が示されている。光偏向装置１３は、前記振動ミラー１３ａに加えて、一対のトーションバー１３ｂ、１３ｃ、一対のカンチレバー１３ｄ、１３ｅ、一対の駆動用圧電部材１３ｆ、１３ｇ、一対の検出用圧電部材１３ｈ、１３ｉ、前記一対のカンチレバー１３ｄ、１３ｅを支持するフレーム１３ｊ、偏向制御装置１００（図２参照）などを備えている。光偏向装置１３では、一例として、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスによって、偏向制御装置１００を除く各構成部が一体的に作成されている。簡単に言うと、光偏向装置１３の偏向制御装置１００以外の部分である構造部は、ＹＺ平面に平行な１枚のシリコン基板の一部を除去して複数の可動部（弾性変形部）を形成し、各可動部に複数の圧電部材を設けることで作成される。

フレーム１３ｊは、一例として、矩形枠状の外形を有している。

振動ミラー１３ａは、一例として、上記シリコン基板の中央部の−Ｘ側の面に、例えばアルミニウム、金、銀等の金属薄膜からなるＺ軸に平行な反射面が形成されたものである。ここでは、振動ミラー１３ａは、その重心Ｇを通る、ＸＹ平面に平行な仮想平面に関して対称な形状を有している。

トーションバー１３ｂは、一例として、軸線がＺ軸に平行なねじり棒ばねであり、−Ｚ側の端が振動ミラー１３ａの＋Ｚ側の端に連続している。ここでは、トーションバー１３ｂの軸線は、振動ミラー１３ａの重心Ｇを通る、Ｚ軸に平行な直線に対して＋Ｙ側にΔＳだけずれた位置に位置している。

トーションバー１３ｃは、一例として、軸線がトーションバー１３ｂの軸線と一致するねじり棒ばねであり、＋Ｚ側の端が振動ミラー１３ａの−Ｚ側の端に接続されている。すなわち、トーションバー１３ｃは、上記仮想平面に関してトーションバー１３ｂと対称に配置されている。

カンチレバー１３ｄは、一例として、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の板状部材から成り、振動ミラー１３ａの＋Ｚ側に位置した状態で、＋Ｙ側の端面の＋Ｚ側部分がトーションバー１３ｂの＋Ｚ側の端部の−Ｙ側の面に連続している。すなわち、カンチレバー１３ｄは、トーションバー１３ｂの−Ｙ側に位置した状態で該トーションバー１３ｂと直角を成している。

カンチレバー１３ｅは、一例として、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の板状部材から成り、振動ミラー１３ａの−Ｚ側に位置した状態で、＋Ｙ側の端面の−Ｚ側部分がトーションバー１３ｂの−Ｚ側の端部の−Ｙ側の面に連続している。すなわち、カンチレバー１３ｅは、トーションバー１３ｃの−Ｙ側に位置した状態で該トーションバー１３ｃと直角を成している。結果として、カンチレバー１３ｅは、上記仮想平面に関してカンチレバー１３ｄと対称に配置されている。

各カンチレバーの−Ｙ側の端面は、フレーム１３ｊの−Ｙ側の内壁面に連続している。すなわち、各カンチレバーは、−Ｙ側の端が固定端であり、＋Ｙ側の端が自由端となっている。換言すると、各カンチレバーは、フレーム１３ｊに片持ち状態で支持される片持ち梁である。

ここで、図４（Ａ）には、カンチレバー１３ｄ、駆動用圧電部材１３ｆ及び検出用圧電部材１３ｈ上に絶縁膜が形成された状態を−Ｘ側から見た側面図が示されている。なお、図４（Ａ）では、駆動用圧電部材１３ｆ及び検出用圧電部材１３ｈは、絶縁膜の＋Ｘ側に隠れている。図４（Ｂ）には、図３（Ａ）に示されるカンチレバー１３ｄ、駆動用圧電部材１３ｆ及び検出用圧電部材１３ｈ上に形成された絶縁膜が取り除かれた状態を−Ｘ側から見た側面図が示されている。図５（Ａ）には、図４（Ａ）のＡ−Ａ線断面図が示されている。図５（Ｂ）には、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図が示されている。

駆動用圧電部材１３ｆは、一例として、圧電材料としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の平板部材である。駆動用圧電部材１３ｆは、カンチレバー１３ｄの−Ｘ側の面の＋Ｚ側部分に、接着材及びＹＺ平面に平行な可撓性を有する板状の駆動用電極部材２０ａを介して接合されている（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。また、駆動用圧電部材１３ｆの−Ｘ側の面には、ＹＺ平面に平行な可撓性を有する板状の駆動用電極部材２０ｂが接合されている（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。すなわち、駆動用圧電部材１３ｆは、一対の駆動用電極部材２０ａ、２０ｂによってＸ軸方向に挟持されている。一対の駆動用電極部材２０ａ、２０ｂは、配線部材を介して極性が異なる一対の電源端子に個別に接続されており、一対の駆動用電極部材２０ａ、２０ｂ間に電圧が印加されるようになっている。ここでは、駆動用圧電部材１３ｆは、Ｙ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｄよりも幾分短く、Ｚ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｄの２／３〜３／４程度である（図４（Ｂ）参照）。

駆動用圧電部材１３ｇは、一例として、圧電材料としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の平板部材である。駆動用圧電部材１３ｇは、カンチレバー１３ｅの−Ｘ側の面の−Ｚ側部分に、接着材及びＹＺ平面に平行な板状の可撓性を有する駆動用電極部材（不図示）を介して接合されている。また、駆動用圧電部材１３ｇの−Ｘ側の面には、ＹＺ平面に平行な可撓性を有する板状の駆動用電極部材（不図示）が接合されている。すなわち、駆動用圧電部材１３ｇは、一対の駆動用電極部材によってＸ軸方向に挟持されている。一対の駆動用電極部材は、極性が異なる一対の電源端子に配線部材を介して個別に接続されており、該一対の駆動用電極部材間に電圧が印加されるようになっている。ここでは、駆動用圧電部材１３ｇは、Ｙ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｅよりも幾分短く、Ｚ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｅの２／３〜３／４程度である。

そこで、振動ミラー１３ａが図３に示される位置（以下では、中立位置とも称する）に位置するときに、各駆動用圧電部材を挟持する一対の駆動用電極部材間に例えば正の電圧が印加されると、該駆動用圧電部材が電歪特性によって面内方向に伸びて該駆動用圧電部材と一体化されたカンチレバーがＸＹ平面に沿って撓み、該カンチレバーに連続するトーションバーに軸線周りの一方向のトルクが作用する。この結果、該トーションバーが軸線周りの一方向にねじれるとともに振動ミラー１３ａがトーションバーの軸線周りの一方向に回転する。

一方、振動ミラー１３ａが中立位置に位置するときに、各駆動用圧電部材を挟持する一対の駆動用電極部材間に例えば負の電圧が印加されると、該駆動用圧電部材が電歪特性によって面内方向に縮んで該駆動用圧電部材と一体化されたカンチレバーがＸＹ平面に沿って撓み、該カンチレバーに連続するトーションバーに軸線周りの他方向のトルクが作用する。この結果、該トーションバーが軸線周りの他方向にねじれるとともに振動ミラー１３ａがトーションバーの軸線周りの他方向に回転する。

結果として、各駆動用圧電部材を挟持する一対の駆動用電極部材間に所定振幅の交流電圧を印加することで、振動ミラー１３ａを、中立位置を中心にトーションバーの軸線周りに所定の振幅で振動させることができる。この場合、交流電圧の周波数をトーションバーの軸線周りのねじりの共振モードが発生する共振周波数付近の周波数とすることで、振動ミラー１３ａを大きな振幅で効率的に（低消費電力で）振動させることができる。

すなわち、各駆動用圧電部材と、該駆動用圧電部材が接合されているカンチレバーとによって、振動ミラー１３ａを、トーションバーを介して該トーションバーの軸線周りに振動させるためのユニモルフ構造の駆動用圧電素子が構成されている。

ここで、図６（Ａ）には、図４（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図が示されている。図６（Ｂ）には、図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図が示されている。

検出用圧電部材１３ｈは、一例として、圧電材料としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の平板部材であり、カンチレバー１３ｄの−Ｘ側の面の−Ｚ側部分に、接着材及びＹＺ平面に平行な板状の検出用電極部材２２ａを介して接合されている（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。すなわち、検出用圧電部材１３ｈは、駆動用圧電部材１３ｆの−Ｚ側に配置されている。検出用圧電部材１３ｈは、駆動用圧電部材１３ｆと絶縁されている。また、検出用圧電部材１３ｈの−Ｘ側の面には、ＹＺ平面に平行な板状の検出用電極部材２２ｂが接合されている（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。すなわち、検出用圧電部材１３ｈは、一対の検出用電極部材２２ａ、２２ｂによってＸ軸方向に挟持されている。一対の検出用電極部材２２ａ、２２ｂは、一対の検出端子に配線部材を介して個別に接続されている。ここでは、検出用圧電部材１３ｈは、Ｙ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｄよりも幾分短く、Ｘ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｄの１／５〜１／４程度である（図４（Ｂ）参照）。なお、検出用電極部材２２ａは、駆動用電極部材２０ａと絶縁されており、検出用電極部材２２ｂは、駆動用電極部材２０ｂと絶縁されている。

検出用圧電部材１３ｉは、一例として、圧電材料としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる、ＹＺ平面に平行なＹ軸方向を長手方向とする矩形の平板部材であり、カンチレバー１３ｅの−Ｘ側の面の＋Ｚ側部分に、接着材及びＹＺ平面に平行な板状の検出用電極部材（不図示）を介して接合されている。すなわち、検出用圧電部材１３ｉは、駆動用圧電部材１３ｇの＋Ｚ側に配置されている。検出用圧電部材１３ｉは、駆動用圧電部材１３ｇと絶縁されている。また、検出用圧電部材１３ｉの−Ｘ側の面には、ＹＺ平面に平行な板状の検出用電極部材（不図示）が接合されている。すなわち、検出用圧電部材１３ｉは、一対の検出用電極部材によってＸ軸方向に挟持されている。一対の検出用電極部材は、一対の検出端子に配線部材を介して個別に接続されている。ここでは、検出用圧電部材１３ｉは、Ｙ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｅよりも幾分短く、Ｘ軸方向の寸法がカンチレバー１３ｅの１／５〜１／４程度である。

なお、上記配線部材は、例えばアルミニウム等の金属からなり、極力短くなるように這いまわされている。

そこで、各駆動用圧電部材が面内方向に伸びて、該駆動用圧電部材と一体化されたカンチレバーがＸＹ平面に沿って撓むと、該カンチレバーと一体化された検出用圧電部材が面内方向に伸び、一対の検出用電極部材間に、該カンチレバーの撓み量、すなわち振動ミラー１３ａの中立位置からの振れ角に応じた例えば正の電圧が発生する。

一方、各駆動用圧電部材が面内方向に縮んで、該駆動用圧電部材と一体化されたカンチレバーがＸＹ平面に沿って撓むと、該カンチレバーと一体化された検出用圧電部材が面内方向に縮み、一対の検出用電極部材間に、該カンチレバーの撓み量、すなわち振動ミラー１３ａの中立位置からの振れ角に応じた例えば負の電圧が発生する。

結果として、各検出用圧電部材と、該検出用圧電部材と一体化されたカンチレバーとによって、振動ミラー１３ａの振れ角（Ｚ軸周りの位置情報）を検出するためのユニモルフ構造の検出用圧電素子が構成されている。各検出用圧電部材からの電圧信号（検出信号）は、例えば信号増幅回路（不図示）を介して後述する制御回路１００ａに出力される。

以上の説明から分かるように、一対のトーションバー１３ｂ、１３ｃ、カンチレバー１３ｄ、１３ｅ、フレーム１３ｊ、一対の駆動用圧電部材１３ｆ、１３ｇ及び一対の検出用圧電部材１３ｈ、１３ｉを含んで、振動ミラー１３ａを支持する支持部が構成されている。

ここで、各カンチレバー、該カンチレバーに接合された接着材、各駆動用電極部材、各検出用電極部材、各駆動用圧電部材、各検出用圧電部材及び絶縁膜を含む積層構造体は、一例として、薄膜半導体製造技術によって一体的に作成されている。すなわち、この積層構造体は、例えば単一結晶シリコンからなる各カンチレバー上に、例えばチタン（Ｔｉ）からなる接着層、例えば白金（Ｐｔ）からなる下部電極層、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電材料からなる層（ＰＺＴ層）、例えば白金（Ｐｔ）からなる上部電極層が、この順に積層されて積層体が作成され、該積層体がエッチングされ、下部電極層、ＰＺＴ層及び上部電極層それぞれが２つの領域に分離された後、絶縁材料からなる層が積層されることで、作成されている。なお、ＰＺＴ層の形成には、例えばスパッタ法、ゾルゲル法などが用いられている。

偏向制御装置１００は、図２に示されるように、一例として、制御回路１００ａ、ミラー駆動回路１００ｂ、光源駆動回路１００ｃなどを有している。

制御回路１００ａは、各検出用圧電部材からの検出信号に基づいて、振動ミラー１３ａの振れ角と光源１４の発光タイミングとの同期をとるための同期信号を光源駆動回路１００ｃに出力する。図７には、一対の駆動用電極部材間に印加された正弦波交流電圧（駆動電圧）の時間波形、振動ミラー１３ａの振れ角の時間波形及び検出用圧電部材からの検出信号の時間波形がグラフにて示されている。図７から分かるように、振動ミラー１３ａの振れ角の時間波形と、検出用圧電部材からの検出信号の時間波形との間には、所定の位相差があるため、検出信号に基づいて、同期信号を生成することができる。

また、制御回路１００ａは、各検出量圧電部材からの検出信号に基づいて、対応する駆動用圧電素子に印加する交流電圧の振幅を所望の大きさに設定し、設定結果をミラー駆動回路１００ｂに出力する。図８には、振動ミラー１３ａの振幅（ミラー振幅）と検出用圧電部材からの検出信号の振幅（検出信号振幅）との関係がグラフにて示されている。図８から分かるように、検出信号振幅は、ミラー振幅と比例関係にあり、振動ミラー１３ａの振幅制御に用いることができる。

ミラー駆動回路１００ｂは、制御回路１００ａで設定された振幅及びトーションバーの共振周波数付近の周波数の交流電圧（駆動電圧）を、各駆動用圧電素子を挟持する一対の駆動用電極部材間に同位相となるように印加して一対の駆動用圧電素子を同期制御することで、振動ミラー１３ａをＺ軸に平行な軸周りに所望の振幅で振動させる。図９には、駆動電圧の周波数をトーションバーの共振周波数（例えば２１２００Ｈｚ）付近でスウィープさせたときの周波数特性がグラフにて示されている。図９から分かるように、駆動電圧の周波数をトーションバーの共振周波数付近にしたときに、ミラー振幅、及び検出信号振幅が最大になる。

光源駆動回路１００ｃは、例えばパソコン等の上位装置からの画像情報に基づいて強度変調した駆動信号（パルス信号）を生成し、駆動電流に変換する。そして、光源駆動回路１００ｃは、制御回路１００ａからの同期信号に基づいて、光源１４の発光タイミングを決定し、該発光タイミングで、駆動電流を供給して、光源１４を駆動する。なお、上記強度変調は、駆動信号のパルス幅を変調しても良いし、駆動信号の振幅を変調しても良い。また、光源１４を直接変調する強度変調に代えて、光源１４からのレーザ光を光変調器で変調（外部変調）しても良い。

以上説明した本実施形態の光偏向装置１３は、反射面を有する振動ミラー１３ａと、該振動ミラー１３ａを支持する支持部とを備え、反射面に入射されたレーザ光を偏向する。そして、支持部は、振動ミラー１３ａに一端が連続するトーションバーと、該トーションバーの他端に連続するカンチレバーと、該カンチレバーに設けられた駆動用圧電部材及び検出用圧電部材とを有している。

この場合、駆動用圧電部材に電圧（例えば正弦波交流電圧）が印加されると、該駆動用圧電部材が面内方向に伸縮（変形）してカンチレバーが撓み、トーションバーに軸線周りのトルクが作用して振動ミラー１３ａがトーションバーの軸線周りに振動する。また、カンチレバーの撓みに伴い、検出用圧電部材が面内方向に伸縮（変形）し、その変形量に応じた電圧、すなわち振動ミラー１３ａの振れ角に応じた電圧が発生する。

この際、検出用圧電部材の変形による応力が振動ミラー１３ａに発生しない。

結果として、本実施形態の光偏向装置１３では、振動ミラー１３ａの反射面の平面度を低下させることなく、振動ミラー１３ａの振れ角を検出することができる。

一方、特許文献１では、検出用圧電体がミラー部に接触する位置に配置されているため、検出用圧電体の変形による応力がミラー部に発生し、該ミラー部の反射面の平面度が低下してしまう。

また、各トーションバーと、該トーションバーに連続するカンチレバーは、互いに直角を成しているため、該カンチレバーから該トーションバーに軸線周りのトルクを効率良く伝達することができる。

また、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材は、カンチレバーの−Ｘ側の面上に設けられている。この場合、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材を、圧電材料からなる層をカンチレバーの一面上に積層し、該圧電材料からなる層を互いに絶縁された２つの領域に分けることで形成できる。すなわち、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材を、容易に形成できる。

また、カンチレバーの−Ｘ側の面は、Ｚ軸方向に平行であり、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材は、Ｚ軸方向に並んでいる。この場合、駆動用圧電部材の変形によってカンチレバーを効率良く撓ませることができ、カンチレバーの撓みによって検出用圧電部材を効率良く変形させることができる。

また、各カンチレバーは、フレーム１３ｊに片持ち状態で支持されているため、該カンチレバーの自由端（＋Ｙ側の端）がフレーム１３ｊに連続する固定端（−Ｙ側の端）に対して自由に振動することができ、大きな振幅を得ることができる。

また、振動ミラー１３ａの重心をトーションバーの軸線上から外れた位置に位置させているため、振動ミラー１３ａをトーションバーの軸線周りに振動させるためのトルクを効率よく発生させることができる。

また、光偏向装置１３は、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）に比べて駆動のための消費電力が少なくて済み、省電力化に寄与する。光偏向装置１３は、振動ミラー１３ａの振動時の風切り音が回転多面鏡に比べて小さく、静粛性に富む。光偏向装置１３は、回転多面鏡に比べて小型に設計できるため、設置スペースが小さくて済む。

また、光走査装置１０１０は、光偏向装置１３を備えているため、感光体ドラム１０３０の表面を安定して精度良く走査することができる。

また、レーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０を備えているため、記録紙に高精細な画像を安定して形成することができる。

ところで、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材をカンチレバーの一面に設ける場合（前者）には、駆動用圧電部材のみをカンチレバーの一面全域に設ける場合（後者）に比べて、検出用圧電部材の分だけ、駆動用圧電部材を小さくする必要がある。前者及び後者の駆動用圧電部材に同じ電圧を印加すると、振動ミラーの振幅は、前者が後者よりも小さくなる。このため、光偏向装置の設計に際し、振動ミラーの振幅を大きくするために、駆動用圧電部材を極力大きくすること、すなわち検出用圧電部材を極力小さくすることが望まれる。

また、振動ミラーの振れ角を精度良く検出するためには、検出用圧電部材から大きな検出信号を得ることが望まれる。大きな検出信号を得るためには、トーションバーのねじり共振モードにおいて大きな変形が生じ、大きな応力が発生している箇所に検出用圧電部材を配置することが望ましい。

図１０には、トーションバーに発生する応力分布が示されている。図１０では、トーションバー上に最も大きな応力が発生しており、検出用圧電部材をトーションバー上に配置すると大きな検出信号が得られることが分かる。しかし、トーションバー上に検出用圧電部材を配置すると、トーションバーのねじり動作に対する減衰が大きくなり、振動ミラーの振幅が大きく減少するため、トーションバー上に配置することは必ずしも得策ではない。但し、トーションバーのねじり動作に対する減衰を大きくする必要がある場合には、トーションバー上に検出用圧電部材を配置しても良いと考えられる。

そこで、図１１に示される第１変形例の光偏向装置１３０では、検出用圧電部材がカンチレバーの−Ｘ側の面における該カンチレバーとトーションバーとの連続部に近い位置に接合され、かつ駆動用圧電部材がカンチレバーの−Ｘ側の面における上記連続部から遠い位置に接合されている。この場合、検出用圧電部材を小さくしても、該検出用圧電部材がトーションバーのねじり共振の影響を大きく受けるため、大きな検出信号を得ることができる。また、駆動用圧電部材を大きくできるため、振動ミラーの振幅を大きくすることもできる。

また、図１２に示される第２変形例の光偏向装置２３０では、＋Ｚ側のカンチレバー１３ｄの−Ｚ側の端面が＋Ｚ側のトーションバー１３ｂの＋Ｚ側の端面に接合され、かつ−Ｚ側のカンチレバー１３ｅの＋Ｚ側の端面が−Ｚ側のトーションバー１３ｃの−Ｚ側の端面に接合されている。すなわち、＋Ｚ側のカンチレバー１３ｄは、＋Ｚ側のトーションバー１３ｂの＋Ｚ側に位置した状態で該トーションバー１３ｂと直角を成しており、−Ｚ側のカンチレバー１３ｅは、−Ｚ側のトーションバー１３ｃの−Ｚ側に位置した状態で該トーションバー１３ｃと直角を成している。そして、検出用圧電部材がカンチレバーの−Ｘ側の面におけるカンチレバーとトーションバーとの連続部に近い位置に接合され、駆動用圧電部材がカンチレバーの−Ｘ側の面における上記連続部から遠い位置に接合されている。この場合も、上記第１変形例と同様に、大きな検出信号を得ることができる。

以下に、他の実施形態を説明する。以下の実施形態では、主に上記第１実施形態と異なる点を説明し、上記第１実施形態と同様の構成又は機能を有する部材等には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

《第２実施形態》
第２実施形態は、光偏向装置及び偏向制御装置の構成が上記第１実施形態と異なる。

第２実施形態の光偏向装置３３０では、図１３に示されるように、各カンチレバーの−Ｘ側の面における該カンチレバーとトーションバーとの連続部に近い位置に検出用圧電部材が接合され、該カンチレバーの−Ｘ側の面における上記連続部から遠い位置に駆動用圧電部材が接合されている。そして、検出用圧電部材の＋Ｙ側の端部がトーションバーの軸線上に位置している。すなわち、検出用圧電部材は、トーションバーの軸線を含み、振動ミラー１３ａの反射面に平行な所定平面と交差するように、対応するカンチレバーに設けられている。この場合、検出用圧電部材は、トーションバーのねじり共振の影響を大きく受けるため、大きな検出信号を得ることができる。

第２実施形態の偏向制御装置２００は、図１４に示されるように、比較部２００ａ_１を含む制御回路２００ａ、ミラー駆動回路１００ｂ、光源駆動回路１００ｃ、記憶回路２００ｂなどを有している。

ところで、光偏向装置において、トーションバーに大きなストレス（応力）が加わったり、偏向動作を長時間続けると、稀にトーションバー（シリコン）が破断する場合がある。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）には、トーションバーの破断の具体例が示されている。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示されるような箇所でトーションバーが破断しても、駆動用検出部材及び検出用圧電部材がカンチレバーに接合されているため、検出信号が出力される場合がある。

例えば画像形成装置、プロジェクタなどでは、例えばトーションバーが破断する等によって光偏向装置が故障した状態でレーザ光をそのまま射出し続けると、レーザ光が偏向されず、一点に集中するため、危険である。そこで、ユーザの安全を確保するため、例えばトーションバーが破断した場合などにはレーザ出力を停止する必要がある。特に、画像形成装置、プロジェクタなどの画像出力系の用途では、一般に共振周波数が高く、大きな振幅が必要になる場合が多く、トーションバーの破断の確率が比較的高くなることが予想される。

前述したようにトーションバーが破断した場合であっても、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材は動作する場合があり、この場合には、検出信号が出力される。トーションバーが破断していると、振動ミラーからカンチレバーへの反力のモーメントがほぼ０になるため、トーションバーが破断していない正常な状態とモードシェイプが変わり、検出用圧電部材からの検出信号の振幅は非常に小さくなる。

図１６には、トーションバーが破断していないときの検出用圧電部材からの検出信号（細実線）、及びトーションバーが破断しているときの検出用圧電部材からの検出信号（破線）が示されている。トーションバーが破断していないときは、共振周波数付近における駆動電圧振幅、ミラー振幅、検出信号振幅には、所定の関係（図１６の太実線参照）が保たれている。一方、トーションバーが破断しているときは、この関係が保たれていないことが分かる（図１６の破線参照）。

そこで、第２実施形態の偏向制御装置２００では、トーションバーが破断しているときの検出信号の振幅を破断時電圧レベルとして記憶回路２００ｂに記憶させておき、各検出用圧電部材から出力される検出信号の振幅と破断時電圧レベルとを比較部２００ａ_１で比較し、検出信号の振幅が破断時電圧レベルになった場合に、制御回路２００ａから同期信号を出力させないことで、光源１４の駆動を停止する。

この結果、トーションバーが破断した状態で光源１４からレーザ光が射出されることが防止されるため、ユーザの安全を確保することができる。

なお、上記第２実施形態の光偏向装置３３０では、検出用圧電部材の＋Ｙ側の端部をトーションバーの軸線上に位置させている。すなわち、検出用圧電部材は、トーションバーの軸線を含み、振動ミラー１３ａの反射面に平行な所定平面と交差するように、対応するカンチレバーに設けられている。そこで、以下に、この構成を有する２つの変形例を説明する。

先ず、図１７に示される第３変形例の光偏向装置４３０では、＋Ｚ側のカンチレバー１３ｄの−Ｚ側の端面が＋Ｚ側のトーションバー１３ｂの＋Ｚ側の端面に連続し、かつ−Ｚ側のカンチレバー１３ｅの＋Ｚ側の端面が−Ｚ側のトーションバー１３ｃの−Ｚ側の端面に連続している。そして、検出用圧電部材は、カンチレバーの−Ｘ側の面における該カンチレバーとトーションバーとの連続部に近い位置に接合され、＋Ｙ側の端部がトーションバーの軸線上に位置している。この場合も、検出用圧電部材は、トーションバーの捻り共振の影響を大きく受けるため、大きな検出信号を得ることができる。

次に、図１８に示される第４変形例の光偏向装置５３０では、検出用圧電部材は、−Ｘ側から見て略Ｌ字状に形成されている。詳述すると、検出用圧電部材は、Ｙ軸方向を長手方向とする第１矩形部分と、該第１矩形部分と直角を成す、Ｚ軸方向を長手方向とする第２矩形部分とを有している。第２矩形部分は、Ｚ軸方向の寸法が第１矩形部分よりも大きい。また、第２矩形部分は、トーションバーの軸線上に位置している。結果として、第４変形例では、駆動用圧電部材を極力大きくでき、かつ検出用圧電部材から大きな信号を得ることができる。

ところで、共振周波数が環境温度などによって大きく変化した場合、トーションバーが破断しているときに検出用圧電部材から出力される検出信号（以下では、破断時検出信号とも称する）と、トーションバーが破断していないときに検出用圧電部材から出力される検出信号（以下では、正常時検出信号とも称する）とを区別できなくなるおそれがある。図１６から分かるように、共振峰の裾野付近では、破断時検出信号と正常時検出信号とで検出信号振幅にほとんど差がない。この場合、トーションバーの破断を検出できないおそれがある。

そこで、図１９に示される第５変形例の光偏向装置６３０では、各検出用圧電部材と検出端子とを接続する例えばアルミニウム製の配線部材３１０をトーションバーに沿って這い回すことで、トーションバーが破断したときに、配線が断線するようにしている。

配線部材３１０は、図１９に示されるように、一例として、検出用圧電部材１３ｈに沿ってＹ軸方向に延びる直線状部分と、該直線状部分の＋Ｙ側の端に一端が連続し、トーションバー１３ｂに沿ってＺ軸方向に延びるヘアピン状部分（Ｕ字状部分）と、を有している。そして、該ヘアピン状部分の他端が検出用圧電部材１３ｈに接続されている。なお、図１９では、便宜上、各圧電部材を挟持する一対の電極部材の図示は、省略されている。

この場合、トーションバーが破断したときには、配線部材３１０が断線され、検出用圧電部材１３ｈから検出信号が出力されなくなり、制御回路２００ａから光源１４に同期信号が出力されなくなるため、光源１４の駆動を停止させることができる。

なお、前述したように、トーションバー上に圧電部材を設けると、トーションバーの減衰が大きくなり、ミラー振幅が小さくなってしまう。しかし、アルミニウム製の配線部材３１０は、圧電部材の例えば１／１０程度の厚さであり、また通電可能な最小限の幅とすることで、ミラー振幅を低下させずに、トーションバーの破断検出を行うことができる。

《第３実施形態》
第３実施形態では、画像形成装置としてのプロジェクタ装置３０００について説明する。

プロジェクタ装置３０００は、図２０に示されるように、一例として、光源装置１４０、第１及び第２光偏向装置３３０ａ、３３０ｂ、主制御装置５００、これらの各構成部を収容する筐体４００などを備えている。第１及び第２光偏向装置３３０ａ、３３０ｂは、それぞれ上記第２実施形態の光偏向装置３３０と実質的に同一である。以下では、図２０に示されるようなαβγ３次元直交座標系を用いて説明する。

光源装置１４０は、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３、３つのコリメートレンズＣＲ１〜ＣＲ３、３つのダイクロイックミラーＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３などを有している。

レーザダイオードＬＤ１は、一例として、赤色レーザであり、赤色光（波長６４０ｎｍ）を＋β方向に射出するように配置されている。

レーザダイオードＬＤ２は、一例として、青色レーザであり、青色光（波長４５０ｎｍ）を＋β方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ１の＋γ側に配置されている。

レーザダイオードＬＤ３は、一例として、緑色レーザであり、緑色光（波長５２０ｎｍ）を＋β方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ２の＋γ側に配置されている。

コリメートレンズＣＲ１は、一例として、レーザダイオードＬＤ１の＋β側に配置され、レーザダイオードＬＤ１から射出された赤色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ２は、一例として、レーザダイオードＬＤ２の＋β側に配置され、レーザダイオードＬＤ２から射出された青色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ３は、一例として、レーザダイオードＬＤ３の＋β側に配置され、レーザダイオードＬＤ３から射出された緑色光を略平行光とする。

ダイクロイックミラーＤＭ１は、一例として、β軸及びγ軸に対して例えば４５°傾斜した状態でコリメートレンズＣＲ１の＋β側に配置され、コリメートレンズＣＲ１を介した赤色光を＋γ方向に反射させる。

ダイクロイックミラーＤＭ２は、一例として、β軸及びγ軸に対して例えば４５°傾斜した状態でダイクロイックミラーＤＭ１の＋γ側、かつコリメートレンズＣＲ２の＋β側に配置され、ダイクロイックミラーＤＭ１を介した赤色光を＋γ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ２を介した青色光を＋γ方向に反射させる。

ダイクロイックミラーＤＭ３は、一例として、β軸及びγ軸に対して例えば４５°傾斜した状態でダイクロイックミラーＤＭ２の＋γ側、かつコリメートレンズＣＲ３の＋β側に配置され、ダイクロイックミラーＤＭ２を介した赤色光及び青色光を＋γ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ３を介した緑色光を＋γ方向に反射させる。

ダイクロイックミラーＤＭ３を介した３つの光（赤色光、青色光及び緑色光）は、１つの光に合成される。この場合、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３の発光強度の強弱のバランスにより、合成された光の色が表現されるようになっている。

なお、ダイクロイックミラーＤＭ３に代えて、ダイクロイックミラーＤＭ２を介した赤色光及び青色光と、コリメートレンズＣＲ３を介した緑色光とを合成し、合成された光を＋γ方向に射出する合成プリズムを用いても良い。

結果として、光源装置１４０は、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３からの３つのレーザ光が合成されてなるレーザ光（合成光）を＋γ方向に射出する。

第１及び第２光偏向装置３３０ａ、３３０ｂは、レーザ光でスクリーンＳの表面（被投影面）を主走査方向（α軸方向）及び副走査方向（γ軸方向）に２次元走査するために用いられる。すなわち、第３実施形態では、２つの光偏向装置３３０ａ、３３０ｂを組み合わせて、スクリーンＳ上を２次元走査することとしている。

第１光偏向装置３３０ａは、その振動ミラー１３ａが光源装置１４０からのレーザ光の光路上に位置し、かつトーションバーの軸線がα軸に平行になるように配置されている。そこで、光源装置１４０からのレーザ光は、第１光偏向装置３３０ａで副走査方向に対応する方向に偏向される。

第２光偏向装置３３０ｂは、その振動ミラー１３ａが第１光偏向装置３３０ａで偏向されたレーザ光の光路上に位置し、かつトーションバーの軸線がγ軸に平行になるように配置されている。そこで、第１光偏向装置３３０ａからのレーザ光は、第２光偏向装置３３０ｂで主走査方向に偏向され、筐体４００に設けられた射出窓（不図示）を介して、筐体４００の＋β側に配置されたスクリーンＳに向けて射出される。

なお、第１及び第２光偏向装置３３０ａ、３３０ｂの位置関係は、逆でも良い。

主制御装置５００は、画像入力インターフェース５００ａ、画像情報記憶回路５００ｂ、画像情報演算回路５００ｃ、変調回路５００ｄ、偏向制御装置２００などを有している。

以下に、プロジェクタ装置３０００の制御の流れについて簡単に説明する。例えばパソコン等の上位装置からの画像情報が画像入力インターフェース５００ａを介して入力され、入力された画像情報が画像情報記憶回路５００ｂに一旦保存（記憶）される。次いで、画像情報演算回路５００ｃにおいて、上記画像情報に対応する各レーザダイオードの発光強度（駆動信号の振幅）が設定される。次いで、変調回路５００ｄにおいて、上記画像情報に応じて各レーザダイオードの駆動信号が変調され、光源駆動回路１００ｃに出力される。光源駆動回路１００ｃは、第１及び第２光偏向装置３３０ａ、３３０ｂから出力される検出信号に基づいて制御回路２００ａで生成された同期信号に基づいて、上記画像情報に応じて変調された駆動信号を駆動電流に変換して、各レーザダイオードを駆動する。結果として、スクリーンＳ上に２次元のフルカラー画像が投影される。

なお、プロジェクタ装置３０００では、上記第２実施形態と同様に、トーションバー破断時に各レーザダイオードの駆動が停止されるようになっている。

また、上記第３実施形態では、光偏向装置を２つ用いているが、１つのみ用いても良いし、３つ以上用いても良い。すなわち、１方向のみに光走査しても良いし、３方向以上に光走査しても良い。

また、上記第３実施形態における光源装置１４０の構成は、適宜変更可能である。例えば、光源装置１４０は、光の３原色に対応する３つのレーザダイオードを有しているが、１つ又は４つ以上のレーザダイオードを有していても良い。この場合、レーザダイオードの数に応じて、コリメートレンズ、ダイクロイックミラーの数（０を含む）を変更しても良い。

また、上記第３実施形態では、２つの光偏向装置を用いてレーザ光によりスクリーンＳの表面（被走査面）を２次元走査して画像を形成しているが、これに限れない。例えば、レーザ光を透過させる光透過部材（例えば透過スクリーン、マイクロレンズアレイ等）の表面（被走査面）を２つの光偏向装置を用いてレーザ光により２次元走査し、該被走査面を介したレーザ光の光路上に半透過部材（例えばコンバイナ）を配置しても良い。この場合、半透過部材を介して、被走査面に形成された画像の虚像を視認することができる。このような構成は、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイに用いることができる。そして、このような構成を有するヘッドアップディプレイを有する車両を提供することもできる。この場合、例えば半透過部材を介して車両の窓ガラス越しに被走査面に形成された画像の虚像を視認することができる。なお、半透過部材を車両の窓ガラスで代用しても良い。

《第４実施形態》
以下では、振動ミラー１３ａを単に「ミラー」とも称する。

ところで、光偏向装置では、例えば圧電部材の成膜ばらつき等を含む支持部の製造ばらつきや周辺温度の変化等の環境変化によって、圧電部材の変形によって得られる検出電圧（検出信号）の振幅（検出信号振幅）は、ミラーの起動後（動作開始後）に僅かに変動していくことが分かっている。この変動は、毎回のミラーの起動後で同じ傾向があることが分かっているが、ミラー振幅が一定でも検出信号振幅が変動するため、検出信号振幅に応じてミラーの駆動信号を単純に制御すると、ミラー振幅が変動してしまい一定の振幅を維持することができなくなる。そこで、光偏向装置において、ミラー振幅を一定に維持するために、検出信号振幅がミラー振幅に対応して設定された目標値とずれた場合はフィードバックして制御することが望まれる。すなわち、検出電圧の振幅を補正して、補正後の振幅に基づいて、駆動電圧の振幅を調整することが望まれる。

また、検出信号（検出電圧）の位相（検出信号位相）も同様に動作後時間に応じて変動するため、ミラー動作に対して光源を発光する同期タイミングがずれてしまう。そこで、検出電圧の位相を補正して、補正後の位相に基づいて、駆動電圧の位相を調整することが望まれる。

検出電圧振幅、検出電圧位相の変動はミラーを停止すると徐々に初期の状態に戻っていくことが分かっているが、所定時間が経過しないうちにミラーを動作させると変動が残っているため、振幅誤差や同期タイミング誤差が発生してしまう。

そこで、第４実施形態では、偏向制御装置は、ミラーの動作時間を測定する動作時間測定部と、検出電圧の時間的な変動係数及び検出電圧に関する時定数が保存された記憶部と、前記動作時間、前記変動係数及び前記時定数に基づいて、検出電圧を補正し、補正後の電圧に基づいて駆動電圧を調整する制御回路と、を有している。制御回路には、後述する（１）式〜（４）式を用いた演算を行う演算部が設けられている。なお、制御回路で調整された駆動電圧は、ミラー制御回路１００ｂに出力され、該ミラー駆動回路１００ｂから駆動信号が振動ミラー１３ａに供給される。

上述の如く、検出用圧電部材からの検出信号（検出電圧）の振幅は、圧電部材の特性上、ミラー振幅が一定の条件でも動作開始後時間的に変動してしまう（図２１参照）。図２１のグラフの縦軸は検出信号振幅の変動を示し、所定のミラー振幅あたりの出力の初期値を基準とした変動率で示している。この時間的な変動は圧電部材の成膜方法にもよるが、同じ成膜条件では同様の変動を生じる。図２１に示される検出信号振幅の時間的な変動は、一例として、動作時間ｔｍ（ミラーの動作開始後の時間）の関数として、次の（１）式で表すことができる。

Ｖ（ｔｍ）=１＋ΔＶｋ｛１−ｅｘｐ（−ｔｍ／τａｍ））・・・（１）

なお、（１）式及び後述する（２）式、（３）式、（４）式は、少なくとも１つの光偏向装置を用いた実験により得られた少なくとも１つのサンプルデータを近似することにより得られている。

上記（１）式において、ΔＶｋは、検出信号振幅の時間的な変化率を示す係数（変動係数）である。τａｍは、検出信号振幅が一定、すなわち検出信号振幅の変化が０になるまでの時間の程度を表す時定数であり、圧電部材の特性によるものと考えられる。ここでは、一例として、ΔＶｋ=０．０２（２％の変動率）、τａｍ＝２１６０ｓｅｃである。

図２２に示される第４実施形態の実施例１では、上記（１）式が記憶部３００ａに格納されている。すなわち、記憶部３００ａには、少なくともΔＶｋ及びτａｍが保存されている。また、クロック３００ｂ（動作時間測定部）によりミラー起動後の時間である動作時間ｔｍを測定できるようになっており、検出用圧電部材の検出信号の振幅値を、式（１）を用いて補正して変動分を除去した正確な振幅値を得ることができる。すなわち、検出信号の振幅値と目標値との差分をフィードバックすることにより目標値を維持した制御を行うことができる。

具体的には、ミラー動作中の任意の時刻ｔｍでの検出信号振幅Ａ（ｔｍ）をＶ（ｔｍ）で除すことで、時刻ｔｍでの補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍ）を得ることができ、該補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍ）＝Ａ（ｔｍ）／Ｖ（ｔｍ）に基づいて駆動電圧の振幅を調整することができる。駆動電圧の振幅は、例えば駆動電圧と検出電圧の振幅の比の目標値と、補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍ）とに基づいて、調整することができる。なお、補正用の式は（１）式に限定されるものではなく、圧電部材の特性や、必要精度に応じた式を利用して補正すれば良い。

また、上述の如く、検出用圧電部材からの検出信号の時間的な変化は、可逆的であり、ミラーの動作開始後、図２１のように変動していくが、ミラーが停止されると停止時間に応じて初期の出力値（初期値）に戻っていくことが分かっている（図２３参照）。この場合、ミラーの停止開始後、所定時間（初期値に戻るまでの時間）が経過していない状態でミラーを起動すると、すなわちミラーの動作を再開させると、上記実施例１の補正では検出信号振幅に誤差が生じてしまう。

そこで、図２４に示される第４実施形態の実施例２では、偏向制御装置は、実施例１におけるクロック３００ｂの代わりに、リアルタイムクロック４００ｂを有しており、ミラー停止時（電源Ｏｆｆ時）の時間を測定することができる。

図２３に示される検出信号振幅の時間的な変動は、停止時間（ミラーの停止開始時から停止終了時までの時間）をｔｓとして、次の（２）式で表すことができる。

Ｖ（ｔｓ）＝１＋ΔＶｋ×ｅｘｐ（−ｔｓ／τａｓ）・・・（２）

ΔＶｋは、上記実施例１と同じである。τａｓは、ミラー停止中に検出信号振幅が元に戻るまでの時間の程度を表す時定数であり、圧電部材の特性によるものと考えられる。ここでは、一例として、τａｓ＝１００００である。

実施例２では、上記（１）式及び（２）式が記憶部４００ａに格納されている。すなわち、記憶部４００ａには、少なくともΔＶｋ、τａｍ、τａｓが格納されている。また、リアルタイムクロック４００ｂによりミラーの動作中及び停止中の全時刻を記録できるので、ミラーの停止開始時刻（動作終了時刻）と停止終了時刻（次の動作開始時刻）とからミラーの停止時間を得ることができる。そこで、ミラーの停止後、ミラーの動作を再開させる際に、上記（１）式、（２）式を用いて検出信号振幅の補正を行うことで、正確な目標値を維持した振幅制御を行うことができる。

具体的には、ミラーの動作終了時ｔｍｅ（停止開始時）での補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍｅ）＝Ａ（ｔｍｅ）／Ｖ（ｔｍｅ）をＶ（ｔｓ）で除すことで停止中の任意の時刻ｔｓにおける検出信号振幅Ａ（ｔｓ）＝Ａ´（ｔｍｅ）／Ｖ（ｔｓ）を得ることができる。そこで、ミラーの停止終了時ｔｓｅ（次の動作開始時）での検出信号振幅Ａ（ｔｓｅ）＝Ａ´（ｔｍｅ）／Ｖ（ｔｓｅ）と、上記（１）式、すなわちΔＶｋ、τａｍに基づいて、動作再開後の検出信号振幅を補正することができる。

詳述すると、ミラーの動作再開後の検出信号振幅Ａ（ｔｍ）に検出信号振幅の残留分であるＡ（ｔｓｅ）を加えたものをＶ（ｔｍ）で除すことでミラーの動作再開後の補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍ）＝｛Ａ（ｔｍ）＋Ａ（ｔｓｅ）｝／Ｖ（ｔｍ）を得ることができる。この場合、ミラー停止時の残留分を加味した誤差のない、動作再開後の補正後の検出信号振幅Ａ´（ｔｍ）を得ることができる。なお、ｔｍは、ミラーの動作再開時にリセット、すなわち０とされる。補正用の式は上記（２）式に限定されるものではなく、圧電部材の特性や、必要精度に応じた式を利用して補正すれば良い。

上述の如く、光偏向装置を用いて画像を形成する際、走査タイミングに対して、画像出力、すなわち光源（例えばレーザダイオード）の発光タイミングを同期させる必要がある。同期が合っていないと、走査位置がずれたり、往復でピクセル位置がずれた二重画像となってしまう。ここで、圧電部材を利用した光偏向装置において、検出用圧電部材からの検出信号の位相は、動作後時間的に変動することが知られている。

図２５に示されるグラフの縦軸は、検出信号の位相（検出信号位相）の変動を表している。この検出信号位相の変動は圧電部材の成膜方法にもよるが、同じ成膜条件では同様の変動を生じ、時間ｔｍの関数として、次の式（３）で表すことができる。

θ（ｔｍ）＝Δθｋ｛１−ｅｘｐ（−ｔｍ／τｐｍ）｝・・・（３）

Δθｋは、位相の変化率を示す係数（変動係数）である。τｐｍは、ミラー停止中に検出信号位相が元に戻るまでの時間の程度を表す時定数であり、圧電部材の特性によるものと考えられる。ここでは、一例として、Δθｋ＝０．９５ｄｅｇ、τｐｍ＝２００である。

そこで、図２６に示される第４実施形態の実施例３では、上記（１）式、（２）式及び（３）式が格納された、すなわち少なくともΔＶｋ、τａｍ、τａｓ、Δθｋ、τｐｍが保存された記憶部５５０ａと、ミラーの動作時間を測定するクロック５５０ｂが設けられている。この場合、検出信号位相を、上記（３）式を用いて補正して変動分を除去した、駆動電圧と検出電圧の正確な位相差を得ることができる。この場合、補正した位相に同期させて画像を出力（画像光を走査）することで画像を精度よく形成することができる。

具体的には、ミラー動作中の任意の時刻ｔｍでの検出信号位相Ｃ（ｔｍ）をθ（ｔｍ）で除すことで、時刻ｔｍでの補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍ）を得ることができ、該補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍ）＝Ｃ（ｔｍ）／θ（ｔｍ）に基づいて、駆動電圧の位相を調整することができる。駆動電圧の位相は、例えば駆動電圧と検出電圧の位相差の目標値と、補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍ）とに基づいて調整することができる。なお、補正用の式は上記（３）式に限定されるものではなく、圧電部材の特性や、必要精度に応じた式を利用して補正すれば良い。

実施例３では、記憶部５５０ａには、上記（１）式、（２）式及び（３）式が格納されており、検出信号位相に基づく駆動電圧の位相の調整に加えて、検出信号振幅に基づく駆動電圧の振幅の調整を行うことができる。

なお、上記実施例３では、上記（１）式、（２）式及び（３）式が格納されているが、上記（１）式及び（２）式の少なくとも一方は、必ずしも格納されていなくても良い。

上述の如く、検出用圧電部材からの検出信号は位相特性においても可逆的であり、動作開始後、図２７に示されるように変動するが、停止後は停止している時間に応じて初期の位相に戻っていくことが分かっている。すなわち、停止時間に応じて位相が初期の位相に戻っていく。この時間的な変動は、停止時間をｔｓ（停止開始時から停止終了時までの時間）として、次の（４）式で表すことができる。

θ（ｔｓ）＝Δθｋ｛ｅｘｐ（−ｔｓ／τｐｓ）｝・・・（４）

Δθｋは、上記実施例３と同じである。τｐｓは、検出信号位相が元に戻るまでの時間の程度を表す時定数であり、圧電部材の特性によるものと考えられる。ここでは、一例として、τｐｓ＝２７０である。

図２８に示される第４実施形態の実施例４では、上記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式が記憶部６００ａに格納されている。すなわち、記憶部６００ａには、少なくともΔＶｓ、τａｍ、τａｓ、Δθｋ、τｐｍ、τｐｓが保存されている。また、リアルタイムクロック６００ｂにより時刻を記録できるので停止開始時刻（動作終了時刻）と停止終了時刻（次の動作開始時刻）とから停止時間を得ることができる。そこで、ミラーの停止後、ミラーの動作を再開させる際に、上記（３）式、（４）式を用いて検出信号位相の補正を行うことで、正確な目標値を維持した位相制御を行うことができる。この場合、補正後の検出信号位相に同期させて画像光を出力することで高品質な画像を形成することができる。具体的には、偏向制御装置が、補正後の検出信号位相に基づいて光源の発光タイミングと駆動電圧の印加タイミングとの同期をとることで、光源の発光タイミングとミラーの一軸周りの振れ角との同期をとることができる。

より詳細には、ミラーの動作終了時ｔｍｅ（停止開始時）での補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍｅ）＝Ｃ（ｔｍｅ）／θ（ｔｍｅ）をθ（ｔｓ）で除すことで停止中の任意の時刻ｔｓにおける検出信号位相Ｃ（ｔｓ）＝Ｃ´（ｔｍｅ）／θ（ｔｓ）を得ることができる。そこで、ミラーの停止終了時ｔｓｅ（次の動作開始時）での検出信号位相Ｃ（ｔｓｅ）＝Ｃ´（ｔｍｅ）／θ（ｔｓｅ）と、上記（３）式、すなわちΔθｋ、τｐｍに基づいて、動作再開後の検出信号位相を補正することができる。詳述すると、ミラーの動作再開後の検出信号位相Ｃ（ｔｍ）に検出信号位相の残留分であるＣ（ｔｓｅ）を加えたものをθ（ｔｍ）で除すことでミラーの動作再開後の補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍ）＝｛Ｃ（ｔｍ）＋Ｃ（ｔｓｅ）｝／θ（ｔｍ）を得ることができる。この場合、停止時の残留分を加味した誤差のない、動作再開後の補正後の検出信号位相Ｃ´（ｔｍ）を得ることができる。なお、ｔｍは、ミラーの動作再開時にリセット、すなわち０とされる。補正用の式は上記（４）式に限定されるものではなく、圧電部材の特性や、必要精度に応じた式を利用して補正すれば良い。

なお、上記実施例４では、記憶部６００ａには、上記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式が格納されており、検出信号位相に基づく駆動電圧の位相の調整に加えて、検出信号振幅に基づく駆動電圧の振幅の調整を行うことができる。

なお、上記実施例４では、上記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式が格納されているが、上記（１）式及び（２）式の少なくとも一方は、必ずしも格納されていなくても良い。

また、上記第１〜第４実施形態では、各圧電部材とカンチレバーとによって、ユニモルフ構造の圧電素子が構成されているが、貼り合わされた一対の圧電部材とカンチレバーとによってバイモルフ構造の圧電素子を構成しても良い。この場合、一対の圧電部材それぞれに差動的な電圧を印加して伸縮方向を反対にすることで、カンチレバーを大きく曲げることができる。

また、上記第１〜第４実施形態では、トーションバーと該トーションバーに接続されたカンチレバーは、互いに直角を成しているが、これに限らず、要は、互いに交差していれば良い。この場合、カンチレバーをトーションバーの軸線に交差する仮想平面に沿って撓ませることとすれば良い。

また、上記第１〜第４実施形態では、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材は、カンチレバーの−Ｘ側の面上に設けられているが、これに限らず、例えば、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材の一方をカンチレバーの−Ｘ側の面上に設け、他方を該カンチレバーの＋Ｘ側の面上に設けても良い。

また、上記第１〜第４実施形態では、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材は、カンチレバーの−Ｘ側の面上にＺ軸方向に並べて設けられているが、これに限られない。

また、上記第１〜第４実施形態における光偏向装置の各構成部材の配置、大きさ、形状、数、材質等は、適宜変更可能である。例えば、駆動用圧電部材、検出用圧電部材及びカンチレバーの形状は、矩形以外であっても良い。また、駆動用圧電部材及び検出用圧電部材それぞれの数は、２つに限らず、例えば、３つ以上であっても良い。また、駆動用圧電部材は、検出用圧電部材よりも小さくても良い。また、駆動用圧電部材と検出用圧電部材は、互いに異なる材質であっても良い。また、振動ミラーは、トーションバーの一端に連続しているが、要は、トーションバーの一部に連続していれば良い。また、カンチレバーは、トーションバーの他端に連続しているが、要は、トーションバーの他の一部に連続していれば良い。

また、上記第１〜第４実施形態では、トーションバーに連続する梁として片持ち梁であるカンチレバーが形成されているが、これに代えて、例えば、図２９に示される第６変形例の光偏向装置７３０のように、トーションバーに連続する梁として、フレームにＹ軸方向の両端が支持された両持ち梁が形成されても良い。この両持ち梁は、トーションバーとの連続部付近（Ｙ軸方向中央部）のＺ軸方向の寸法が他の部分に比べて短くなっている。そして、両持ち梁の−Ｘ側の面に一対の駆動用圧電部材をトーションバーの軸線を含みＸＺ平面に平行な仮想平面に関して対称となるように設け、両持ち梁の−Ｘ側の面に一対の検出用圧電部材を該仮想平面に関して対称となるように設けても良い。ここでは、振動ミラーの重心Ｇは、トーションバーの軸線上に位置している。

この場合、両持ち梁に設けられた一対の駆動用圧電部材に逆位相の電圧を印加して逆方向に変形させることで、トーションバーに軸線周りのトルクを効率良く伝達でき、ひいては振動ミラーをトーションバーの軸線周りに効率良く振動させることができる。

また、上記第１〜第４実施形態では、光偏向装置は、振動ミラー１３ａを一軸（例えばＺ軸）周りにのみ駆動する構成を有しているが、これに限られない。例えば、図３０に示される第７変形例の光偏向装置８３０のように互いに直交する二軸周りに独立に駆動する構成を有していても良い。

第７変形例では、図３０に示されるように、上記第１〜第４実施形態における振動ミラー１３ａの代わりに、振動ミラーを含むミラーユニットが一対のトーションバー１３ｂ、１３ｃに連続している。すなわち、ミラーユニットがＺ軸に平行な一軸周りに駆動されるようになっている。

ミラーユニットは、第１〜第４実施形態の光偏向装置をＸ軸周りに９０°回転させたような構成を有している。すなわち、振動ミラーがＺ軸に直交する他軸周りに駆動されるようになっている。

結果として、第７変形例では、振動ミラーが互いに直交する一軸及び他軸周りに独立に駆動（振動）されるようになっている。この場合、振動ミラーを一軸周り及び他軸周りそれぞれに駆動するための駆動電圧を、上記第４実施形態の各実施例と同様に補正することができる。

そして、第７変形例では、例えば、光源からのレーザ光を光偏向装置８３０で被走査面に向けて偏向することで、該被走査面を２次元走査して画像を形成するこができる。

さらに、被走査面を、レーザ光を透過又は反射させる部材の表面とし、該被走査面を介したレーザ光の光路上に半透過部材を配置することで、半透過部材を介して、被走査面に形成された画像の虚像を視認することができる。このような構成は、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイで採用することができる。そして、このような構成を有するヘッドアップディスプレイを備える車両を提供することもできる。

なお、第７変形例では、図３０から分かるように、振動ミラーの重心は、Ｚ軸に直交する他軸方向に延びるトーションバーの軸線上から外れた位置に位置しているが、該トーションバーの軸線上に位置していても良い。また、振動ミラーの重心は、Ｚ軸方向に平行な一軸方向に延びるトーションバーの軸線上から外れた位置に位置しているが、該トーションバーの軸線上に位置していても良い。

なお、上記第１、第２及び第４実施形態では、像担持体として感光体ドラム１０３０を用いているが、これに限らず、例えばベルト状の感光体を用いても良い。

また、上記第１、第２及び第４実施形態では、感光体ドラム１０３０に形成されたトナー像を記録紙に直接転写することとしているが、これに限らず、例えば、感光体ドラム１０３０に形成されたトナー像を、転写媒体を介して記録紙に転写することとしても良い。

また、上記第１、第２及び第４実施形態では、画像形成装置の一例として、レーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば良い。

また、本発明の画像形成装置は、例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、本発明の画像形成装置は、一例として図３１に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用のステーション（感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６）と、シアン用のステーション（感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６）と、マゼンタ用のステーション（感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６）と、イエロー用のステーション（感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６）と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図３１中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０によりレーザ光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、上記実施形態の光源装置と同様な光源装置を色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

また、上記第１〜第４実施形態における支持部の構成は、適宜変更可能である。

また、上記第１〜第４実施形態では、光源として、レーザダイオード（端面発光レーザ）を用いているが、これに限られない。例えば、面発光レーザを用いても良いし、レーザ以外の光源を用いても良い。

また、上記第１〜第４実施形態の光偏向装置は、例えばバーコードスキャナ、レーザレーダなどに応用することもできる。

１３、１３０、２３０、３３０ａ、３３０ｂ、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０…光偏向装置、１３ａ…振動ミラー（ミラー）、１３ｂ、１３ｃ…トーションバー（支持部の一部）、１３ｄ、１３ｅ…カンチレバー（片持ち梁、支持部の一部）、１３ｆ、１３ｇ…駆動用圧電部材（一部の圧電部材、支持部の一部）、１３ｈ、１３ｉ…検出用圧電部材（他の圧電部材、支持部の一部）、１３ｊ…フレーム（支持部の一部）、１４…光源、１００、２００…偏向制御装置（制御装置）、３００ａ、４００ａ、５５０ａ、６００ａ…記憶部、３１０…配線部材、３００ｂ、５５０ｂ…クロック（動作時間測定部）、４００ｂ、６００ｂ…リアルタイムクロック（動作時間測定部）、５００…主制御装置（制御装置）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、３０００…プロジェクタ装置（画像形成装置）、ＬＤ１〜ＬＤ３…レーザダイオード（光源）、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）、Ｓ…スクリーン（被走査面を有する部材）。

特開２００９−１６９３２５号公報

Claims (22)

1. 反射面を有するミラーと、該ミラーを支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する光偏向装置において、
   前記支持部は、前記ミラーに一部が連続するトーションバーと、該トーションバーの他の一部に連続する梁と、該梁に設けられた複数の圧電部材とを有し、
   前記複数の圧電部材のうち一部の圧電部材に駆動電圧を印加する制御装置を更に備え、
   前記制御装置は、
   前記ミラーの動作時間を測定する動作時間測定部と、
   前記一部の圧電部材に前記駆動電圧が印加されたときに他の圧電部材が発生させる検出電圧の時間的な変動係数及び前記検出電圧に関する時定数が保存された記憶部と、
   前記動作時間、前記変動係数及び前記時定数に基づいて、前記検出電圧を補正し、補正後の電圧に基づいて前記駆動電圧を調整する調整部と、を含み、
   前記動作時間をｔｍ、前記検出電圧の振幅の時間的な変動係数をΔＶｋ、前記検出電圧の振幅に関する時定数をτａｍ、前記ミラーの動作中の前記検出電圧の振幅をＡ（ｔｍ）、該振幅の補正後の振幅をＡ´（ｔｍ）としたとき、Ａ´（ｔｍ）=Ａ（ｔｍ）／［１＋ΔＶｋ×｛１−ｅｘｐ（−ｔｍ／τａｍ）｝］が成立することを特徴とする光偏向装置。
2. 前記梁は、前記トーションバーの他の一部に自由端が連続する片持ち梁であることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
3. 前記動作時間測定部は、前記ミラーの停止時間ｔｓを測定可能なリアルタイムクロックであり、
   前記記憶部には、前記ミラーの停止中の前記検出電圧の振幅の変化に関する時定数τａｓが保存され、
   前記調整部は、前記ミラーの停止開始時ｔｍｅでの前記補正後の振幅Ａ´（ｔｍｅ）、前記τａｓ及び前記ΔＶｋに基づいて、前記ミラーの停止終了時での前記検出電圧の振幅を算出し、算出された振幅に基づいて、前記ミラーの動作再開後の前記検出電圧の振幅を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向装置。
4. 前記ミラーの停止中の前記検出電圧の振幅をＡ（ｔｓ）としたとき、Ａ（ｔｓ）=Ａ´（ｔｍｅ）／｛１＋ΔＶｋ×ｅｘｐ（−ｔｓ／τａｓ）｝が成立することを特徴とする請求項３に記載の光偏向装置。
5. 前記動作時間をｔｍ、前記検出電圧の位相の時間的な変動係数をΔθｋ、前記検出電圧の位相に関する時定数をτｐｍ、前記検出電圧の位相をＣ（ｔｍ）、該位相の補正後の位相をＣ´（ｔｍ）としたとき、Ｃ´（ｔｍ）=Ｃ（ｔｍ）／［Δθｋ×｛１−ｅｘｐ（−ｔｍ／τｐｍ）｝］が成立することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光偏向装置。
6. 前記動作時間測定部は、前記ミラーの停止時間ｔｓを測定可能なリアルタイムクロックであり、
   前記記憶部には、前記ミラーの停止中の前記検出電圧の位相の変化に関する時定数τｐｓが保存され、
   前記調整部は、前記ミラーの停止開始時ｔｍｅでの前記補正後の位相Ｃ´（ｔｍｅ）、前記τｐｓ及び前記Δθｋに基づいて、前記ミラーの停止終了時での前記検出電圧の位相を算出し、算出された位相に基づいて、前記ミラーの動作再開後の前記検出電圧の位相を補正することを特徴とする請求項５に記載の光偏向装置。
7. 前記ミラーの停止中の前記検出電圧の位相をＣ（ｔｓ）としたとき、Ｃ（ｔｓ）=Ｃ´（ｔｍｅ）／［Δθｋ｛ｅｘｐ（−ｔｓ／τｐｓ）｝］が成立することを特徴とする請求項６に記載の光偏向装置。
8. 前記トーションバーと、前記梁とは、互いに直角を成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光偏向装置。
9. 前記複数の圧電部材は、前記梁の一面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光偏向装置。
10. 前記複数の圧電部材は、前記トーションバーの軸線に平行な方向に並んでいることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光偏向装置。
11. 前記複数の圧電部材のうちの一の圧電部材は、前記梁における該梁と前記トーションバーとの連結部に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光偏向装置。
12. 前記一の圧電部材は、前記トーションバーの軸線を含む所定平面と交差するように、前記梁に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の光偏向装置。
13. 前記一の圧電部材の前記所定平面と交差する部分は、他の部分よりも前記トーションバーの軸線に平行な方向の寸法が長いことを特徴とする請求項１２に記載の光偏向装置。
14. 前記トーションバーに沿って這い回され、前記一の圧電部材に接続された配線部材を更に備えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の光偏向装置。
15. 前記一の圧電部材は、前記複数の圧電部材のうちの前記一の圧電部材以外の圧電部材よりも小さいことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の光偏向装置。
16. 前記ミラーの重心は、前記トーションバーの軸線上から外れた位置に位置していることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光偏向装置。
17. 画像信号に基づいて変調された光により被走査面を走査し、画像を形成する画像形成装置であって、
    光源を含み、前記光を射出する光源装置と、
    前記光源装置からの光を偏向する請求項５〜７のいずれか一項に記載の光偏向装置と、を備え、
    前記光偏向装置の制御装置は、前記補正後の位相に基づいて、前記光源の発光タイミングと前記駆動電圧の印加タイミングとの同期をとる画像形成装置。
18. 画像信号に基づいて変調された光により被走査面を走査し、画像を形成する画像形成装置であって、
    光源を含み、前記光を射出する光源装置と、
    前記光源装置からの光を偏向する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光偏向装置と、を備える画像形成装置。
19. 前記光偏向装置の制御装置は、前記光偏向装置のトーションバーが破断しているときに前記複数の圧電部材のうち一部の圧電部材に電圧が印加されることで、他の圧電部材が発生させる電圧の大きさを破断時電圧レベルとして予め記憶し、前記他の圧電部材が発生させる電圧の大きさが前記破断時電圧レベルになったときに前記光源の駆動を停止することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
20. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光偏向装置を備えるヘッドアップディスプレイ。
21. 請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の画像形成装置を備えるヘッドアップディスプレイ。
22. 請求項２０又は２１に記載のヘッドアップディスプレイを備える車両。