(57)【要約】【課題】マイクロミラー各々に製造時のばらつきがあっても、入力する駆動信号のレベルを高精度に決定することができる光走査を実現することを目的とする。【解決手段】光ビームを発生するビーム発生手段２０２と、前記ビーム発生手段より発生した光ビームを、主走査方向に偏向して像担持体２０８上を走査させるためのマイクロミラー４０１と、前記マイクロミラーを駆動するための駆動電圧または駆動電流の駆動周波数を制御する周波数制御手段４０３と、前記駆動電圧または駆動電流の値を制御する入力制御手段４０３と、を備え、前記周波数制御手段は、前記像担持体の回転速度に応じて前記駆動周波数を決定し、前記入力制御手段は、決定された前記駆動周波数における前記マイクロミラーの偏向角度と前記主走査方向に走査する幅に基づいて駆動電圧または駆動電流を決定することを特徴とする光走査装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生するビーム発生手段と、
前記ビーム発生手段より発生した光ビームを、主走査方向に偏向して像担持体上を走査させるためのマイクロミラーと、
前記マイクロミラーを駆動するための駆動電圧または駆動電流の駆動周波数を制御する周波数制御手段と、
前記駆動電圧または駆動電流の値を制御する入力制御手段と、を備え、
前記周波数制御手段は、前記像担持体の回転速度に応じて前記駆動周波数を決定し、
前記入力制御手段は、決定された前記駆動周波数における前記マイクロミラーの偏向角度と前記主走査方向に走査する幅に基づいて駆動電圧または駆動電流を決定することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記マイクロミラーは、微細加工プロセスを用いて作製されたマイクロマシンであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記マイクロミラーの前記駆動周波数には、共振周波数が用いられることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラーを用いた光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の光走査装置においては、一定速で回転している像担持体である感光体としての感光ドラム上に、光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）により繰り返し偏向・走査させることで、静電潜像を形成している。以下、この感光ドラムの長手方向に対する走査を「主走査」と呼ぶ。また、主走査により形成された線状の静電潜像を「主走査線」と呼ぶことにする。
【０００３】
近年、画像形成装置は高画質・高速に様々な用紙への対応が求められ、それに伴い光走査装置でも同様の対応が求められている。ポリゴンミラーを用いた画像形成装置では、用紙の種類によって用紙の搬送速度を変更し、ポリゴンミラーの回転数と感光体の回転数の増減を行うことで様々な用紙へ対応している。ポリゴンミラーの回転数を変更する際には短時間でポリゴンミラーを変更後の目標回転数に安定させて画像形成の切り替え時間を短縮して画像出力の生産性を向上させる必要がある。
【０００４】
しかしポリゴンミラーは非常に軽量であり、軸受に生じる摩擦は非常に小さい。そのため慣性で回転を続けるポリゴンミラーを用いた画像形成装置では、ポリゴンミラーが所定の速度に減速するまでの待機時間が長くなる。特に高い生産性を要求される高速機では、エアベアリング等を採用して摩擦は小さくなっている。その結果、ポリゴンミラーの回転数が所定の速度に低下するまでの待機時間が例えば数十秒を要するなど非常に延びてしまう。
【０００５】
そこで最近では、装置の高速化、小型化、静音化を目的として、ポリゴンミラーに代わり、可動式のマイクロミラーを用いる光走査装置が検討されている。可動式のマイクロミラーを使用する場合、複数の用紙サイズに応じて走査幅を可変にするためには、マイクロミラーに入力する電流または電圧の駆動信号のレベルを可変にすることが必要となる。また走査速度を変更するためには、入力する駆動信号の周波数を変更することで実現する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０６２２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、可動式のマイクロミラーへ入力する電流または電圧の駆動信号の周波数を変更すると、それに伴って走査幅が変化してしまう。これは、可動式のマイクロミラーを有する光走査装置は、一般的に、走査幅が大きくとれる共振周波数付近の周波数を持つ駆動信号を使用しているためである。
【０００８】
例えば、用紙の種類を普通紙から厚紙に変更した場合、光走査装置は用紙の搬送速度を２分の１に変更し、さらにマイクロミラーへ入力する駆動信号の周波数も２分の１に変更する。これにより、マイクロミラーへ入力する駆動信号の周波数が共振周波数の２分の１に変更されるため、マイクロミラーを共振周波数付近で使用した場合に比べて走査幅が縮まってしまう。そこで、マイクロミラーへ入力する駆動信号のレベルを上げることで走査幅を広げる必要がある。しかし、マイクロミラー各々の製造時のばらつきによって、光走査装置が印加すべきレベルにもばらつきが生じてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、マイクロミラー各々に製造時のばらつきがあっても、入力する駆動信号のレベルを高精度に決定することができる光走査を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の目的を達成するため、以下の構成を備えるものである。光ビームを発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段より発生した光ビームを、主走査方向に偏向して像担持体上を走査させるためのマイクロミラーと、前記マイクロミラーを駆動するための駆動電圧または駆動電流の駆動周波数を制御する周波数制御手段と、前記駆動電圧または駆動電流の値を制御する入力制御手段と、を備え、前記周波数制御手段は、前記像担持体の回転速度に応じて前記駆動周波数を決定し、前記入力制御手段は、決定された前記駆動周波数における前記マイクロミラーの偏向角度と前記主走査方向に走査する幅に基づいて駆動電圧または駆動電流を決定することを特徴とする光走査装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光走査装置がマイクロミラーへ入力する信号の周波数を変更する際、マイクロミラー各々の製造時のばらつきがあっても、入力する信号のレベルを高精度に決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例のマイクロミラーを用いた光走査装置を示す斜視図
【図２】実施例のマイクロミラーの構造図
【図３】実施例のマイクロミラーの電圧と傾き角の特性を示す図
【図４】実施例の光走査装置に係る構成を示すブロック図
【図５】実施例のマイクロミラーの周波数特性を示す図
【図６】実施例のＣＰＵの制御フローチャート
【図７】実施例の周波数特性のＬＵＴを示す図
【図８】実施例の紙サイズに対して必要な走査幅、傾き角の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本実施形態の光走査装置について説明する。なお、本発明を電子写真方式の画像形成装置における光走査装置に適用した場合を実施形態として説明を行う。
【実施例】
【００１４】
［光走査装置：図１］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置に使用する光走査装置の構成を模式的に示す図である。本光走査装置は、光源２０２、コリメータレンズ２０３、シリンダレンズ２０４、ｆθレンズ２０６、ＬＤＥレンズ２０７、マイクロミラー４０１、ビーム整形スリット２１０を備える。ビーム発生手段である半導体レーザなどの光源２０２から生成された光ビームは、コリメータレンズ２０３、シリンダレンズ２０４、ビーム整形スリット２１０を通り、マイクロミラー４０１へと入射する。マイクロミラー４０１により反射された光ビームは、ｆθレンズ２０６、ＬＤＥレンズ２０７を通り、矢印方向Ａ（副走査方向）に回転する感光ドラム２０８上（像担持体上）を感光ドラム２０８の長手方向である矢印方向Ｂ（主走査方向）に走査する。そして、この一連の動作が繰り返されることにより、感光ドラム２０８（像担持体）の回転方向に順次、静電潜像が形成される。
【００１５】
［マイクロミラーの構成：図２］
図２は、マイクロミラーの構成を模式的に示す図である。図２（ａ）はマイクロミラー４０１を上から（ミラー面側から）見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）においてａ−ａ’を断面として切り取った断面図、図２（ｃ）はマイクロミラーの斜視図である。図２に示すように、マイクロミラー４０１は、裏面に磁石３０４が取り付けられたミラー３０１が、トーションバー３０２によって枠体３０５に支えられている構造を有している。そして、このマイクロミラーは、磁石３０４と対向した位置にあるコイル３０３に電流を流すことにより磁場を発生させ、その磁場と磁石３０４からの磁場によって、ミラー３０１がトーションバー３０２を中心として偏向する一般的なマイクロミラーである。尚、マイクロミラー４０１は、処理回路より印加する入力電圧を変えることにより、ミラー３０１の偏向角度（傾き角）が変わる。本実施形態で示すマイクロミラーは、一般的な微細加工プロセス（半導体プロセス）を用いて作製した静電駆動の共振型マイクロミラー（マイクロマシン）と同等の性能を持つものとする。
【００１６】
［マイクロミラーの特性：図３］
図３は、マイクロミラーへの入力電圧と傾きの関係を示し、図で示すように線形となっている。つまり、マイクロミラーへの入力電圧が大きくなるほど、それに比例して傾き角が大きくなる。
【００１７】
図４は、本発明の光走査装置に係る構成を示すブロック図である。光走査装置はマイクロミラー４０１と、マイクロミラー駆動回路４０２と、ＣＰＵ４０３と、記憶回路４０４から構成される。マイクロミラー４０１は、マイクロミラー駆動回路４０２からの駆動信号を受け取りその信号に従った動作を行う。
【００１８】
マイクロミラー駆動回路４０２は、ＣＰＵから電圧データまたは電流データ、及びそれらの周波数データを受け取り、そのデータをもとに、マイクロミラー４０１を駆動するための駆動信号を生成しマイクロミラーへと受け渡す。この駆動信号は、駆動電圧または駆動電流であるものとする。記憶回路４０４は、マイクロミラー４０１の周波数に対する傾き角の特性（以下、「周波数特性」という）を記憶している。記憶されたデータは、ＣＰＵ４０３によって読み出される。また、マイクロミラー４０１の周波数特性は、組立時にあらかじめ測定したものを記憶回路４０４に記憶されているものとする。
【００１９】
マイクロミラーの周波数特性の例を図５に示す。横軸はマイクロミラー４０１から受け取る駆動信号の周波数、縦軸はマイクロミラー４０１の傾き角を示している。マイクロミラーは共振周波数で最も大きい傾き角となる。図５では、この時の周波数をｆで示している。マイクロミラー４０１を用いた走査装置は、共振周波数ｆ付近の周波数で駆動されるのが一般的である。本実施例では、通常時は周波数ｆ１で駆動しているものとする。
【００２０】
また、最近の画像形成装置は、転写材の種類すなわち紙種に応じて、紙の搬送速度及び感光体ドラムの回転速度を変更している。それに伴い、光走査装置は紙の搬送速度の変更に応じて走査速度を変更する必要がある。マイクロミラーを用いた光走査装置では、駆動周波数を変更することで走査速度を変更している。図５に記載しているｆ２は、紙の搬送速度を変更した場合のマイクロミラーの駆動周波数を示している。
【００２１】
本実施例では、マイクロミラー４０１の周波数特性は図５で示したものであるとし、この周波数特性が記憶回路４０４に格納されている。共振周波数はｆであり、通常走査ではｆ１の周波数を使用する。また、紙の搬送速度を変更した場合は、ｆ２の周波数を使用する。この場合、光走査装置が可動式のマイクロミラーへ入力する電流または電圧の信号の周波数をｆ１からｆ２に変更すると、それに伴ってマイクロミラーの傾き角が変化してしまう（図３では傾き角が小さくなってしまう）という問題がある。傾き角はすなわち走査幅であるため、光走査装置が可動式のマイクロミラーへ入力する電流または電圧の信号の周波数を図５におけるｆ１からｆ２に変更すると、それに伴って傾き角（走査幅）が３０°から２５°へと減少してしまう。そこで、光走査装置がマイクロミラーへ入力する信号のレベルを上げることで傾き角を大きくする、すなわち走査幅を広げる必要がある。
【００２２】
しかし、マイクロミラー各々の製造時のばらつきによって、周波数特性がばらつくため、マイクロミラーへ入力する信号のレベルにもばらつきが生じてしまう。このような課題に対し、本実施形態では、周波数が変更されたときＣＰＵ４０３が以下に示すような制御を行う。
【００２３】
ＣＰＵ４０３の制御フローを図６に示す。まず、Ｓ１００で、ＣＰＵ４０３が制御を開始する。そして、Ｓ１０１でＣＰＵは紙種に応じた駆動信号の周波数を決定する。ＣＰＵ４０３は、周波数制御手段として機能する。続いて、Ｓ１０２で、ＣＰＵ４０３が記憶回路４０４から、マイクロミラー４０１の周波数特性を読み出す。この周波数特性は、図３の周波数特性をＬＵＴの様なディジタルデータにしたものである。例として、図７に、周波数特性のＬＵＴを示す。このＬＵＴによれば、周波数がｆ１で傾き角は３０°、ｆ２で２５°である。続いて、Ｓ１０３で、ＣＰＵが、Ｓ１０１で読み出した周波数特性をもとに、マイクロミラーへ入力する駆動信号のレベルを決定する。その決定の過程を以下に説明する。Ｓ１０２で読み出された周波数特性が、図７のようであるとすると、周波数がｆ２の時の傾き角は２５°であるとする。
【００２４】
ここで、図８に、紙サイズに対して必要な走査幅、傾き角の関係を示す。Ａ４サイズ（２９７ｍｍ）の紙を走査するために、マイクロミラーの傾き角が３０°必要であるとすると、傾き角は５°不足している。また、Ｂ４サイズ（２５７ｍｍ）の紙を走査するために、マイクロミラーの傾き角が２８°必要であるとすると、傾き角は３°不足している。上記不足分を、マイクロミラーへ入力する駆動信号のレベルを上げることで対応する。
【００２５】
ここでは、マイクロミラーへ入力する電圧のレベルを上げる例を説明する。マイクロミラーの電圧と傾き角の特性は、図３に示すように比例関係にあるのが一般的である。従って、現在（周波数ｆ２で、傾き角が２５°）の電圧値がＶ１であるとすると、この比例関係に基づいて傾き角が３０°となるようにするには、Ｖ２＝（３０／２５）×Ｖ１となる電圧を加えれば良い。従って図６のＳ１０３では、マイクロミラーへ入力する電圧は、Ｖ２（＝（３０／２５）×Ｖ１）と決定される。
【００２６】
続いて、Ｓ１０４で、ＣＰＵが、マイクロミラー駆動回路４０２へ、周波数データ及び、Ｓ１０３で決定した電圧データを設定する。すなわち、ＣＰＵは入力制御手段として機能する。具体的には、ＣＰＵは周波数データｆ２、電圧データＶ２を設定する。そして、Ｓ１０５でＣＰＵが制御を終了する。この後、マイクロミラー駆動回路４０２は、ＣＰＵ４０３に設定された周波数データｆ２、電圧データＶ２を基にマイクロミラー４０１を制御する。
【００２７】
以上のような制御によって、光走査装置はマイクロミラーへ入力する信号の周波数を変更する際、マイクロミラー各々の製造ばらつきがあっても、入力する信号のレベルを高精度に決定することが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
２０２  光源（ビーム発生手段に対応）
２０８  感光ドラム（像担持体に対応）
４０１  マイクロミラー
４０２  マイクロミラー駆動回路
４０３  ＣＰＵ（周波数制御手段、入力制御手段に対応）
４０４  記憶回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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