(57)【要約】【課題】振動ミラーの最大機械偏角を実証的手法を用いないで速やかに求める。【解決手段】レーザ・プリンタ(11)には、光源(13)、感光性ドラム(15)、振動ミラー(17)、ビーム検出器(18)、及び、制御回路(35)が含まれている。光源(13)によって、光ビーム(19)が振動ミラー(17)に向けて放射され、振動ミラー(17)によって、光ビーム(19)が感光性ドラム(15)に向けて反射される。ビーム検出器(18)が、振動ミラー(17)から反射される光を検出する。反射光ビーム(21)は、振動ミラー(17)の各周期毎に２回ずつビーム検出器(18)を照射する。検出されるビーム間の時間間隔を利用して、振動ミラー(17)の最大機械偏角が求められる。代替実施態様の場合、２つのビーム検出器(18A,18B)を利用して、振動ミラー(17)から反射した光を検出し、その最大機械偏角が求められる。【選択図】  図１
2006048054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動ミラーの特性を解明するための方法であって、
前進通過と戻り通過の間に亘って、前記ミラーを振動させるステップと、
前記前進通過及び前記戻り通過中、前記振動ミラーによって光ビームを反射するステップと、
第１の瞬間に第１の反射ビームを検出するステップと、
第２の瞬間に第２の反射ビームを検出するステップと、
前記第１の瞬間と前記第２の瞬間との間の時間間隔を求めるステップと、
前記時間間隔を利用して、前記振動ミラーに関する最大機械的偏角を計算するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記時間間隔を利用して、最大機械的偏角を計算するステップは、時間経過に応じた前記振動ミラーの前記機械的偏角を表す方程式に前記時間間隔を取り入れるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方程式が正弦波に関するものであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の反射ビームを検出するステップは、単一ビーム検出器を用いて実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の反射ビームを検出するステップは、２つ以上のビーム検出器を用いて実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の反射ビームが、振動ミラーの第１の機械的偏角位置に配置された第１のビーム検出器によって検出され、
第２の反射ビームが、振動ミラーの第２の機械的偏角位置に配置された第２のビーム検出器によって検出され、
前記第１と第２の機械的偏角は、絶対値が同じであるが、符号が逆であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
光ビームを放出する光源と、
感光性表面（１５）と、
前記光ビームを反射して、前進通過時には、前記感光性表面を横切って進行し、戻り通過時には、前記感光性表面を横切って逆行する反射光ビームを生じさせる振動反射表面と、
前進通過中、及び、戻り通過中に前記反射光ビームを検出するように配置された第１のビーム検出器と、
前記第１のビーム検出器に結合されて、前記振動反射表面の最大機械的偏角を計算する制御回路と、
を具備することを特徴とするレーザ・プリンタ。
【請求項８】
前記振動反射表面が微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）・デバイスの一部であることを特徴とする、請求項７に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項９】
ＭＥＭＳデバイスが中心軸まわりを回転することを特徴とする請求項８に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１０】
前記振動反射表面の機械的偏角を数理方程式によって表わすことが可能であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１１】
前記数理方程式が、正弦波に関するものであることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１２】
前記制御回路が、前記第１のビーム検出器による前記反射光ビームの検出間の時間間隔を計算することを特徴とする請求項７に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１３】
起動期間を利用して、前記プリンタのパワー・オン時における最大機械的偏角が計算されることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１４】
前記反射光ビームを検出するための第２のビーム検出器をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載のレーザ・プリンタ。
【請求項１５】
前記第１のビーム検出器が前記振動反射表面の第１の機械的偏角位置に配置され、
前記第２のビーム検出器が前記振動反射表面の第２の機械的偏角位置に配置され、
前記第１及び第２の機械的偏角は、絶対値が同じであるが、符合が逆であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ・プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ・プリンタにおける振動ミラーの機械的偏角を求めるための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ・プリンタの回転感光ドラムをレーザ光源からの光ビームにさらすと、画像が生じ、これにトナーが塗布されて、さらに、１枚の紙に転写される。光ビームは、１回に１行ずつドラムを走査する。しかし、レーザ光源自体は、物理的に移動しない。代わりに、光ビームによって可動反射表面が照射され、同時に、可動反射表面によって、光ビームが反射されて、ドラムが走査される。
【０００３】
従来のレーザ・プリンタは、複数反射表面を備える回転多角形ブロックを用いて、走査移動を実現する。最新の技術革新により、軸まわりで振動する微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）・ミラーのような、単一反射表面を備えた単一ミラーだけを用いることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単一の振動ミラーだけを用いる先行技術の場合、製造時にその振動ミラーの測定及び較正を実施して、そのミラーの最大機械偏角が実証的に求められる。しかし、これを実施するには時間がかかり、コストが高くつく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
望ましい実施態様の場合、レーザ・プリンタには、光源、感光性ドラム、振動ミラー、ビーム検出器、及び、制御回路が含まれている。光源によって、光ビームが振動ミラーに向けて放射され、振動ミラーによって、光ビームが感光性ドラムに向けて反射される。ビーム検出器が、振動ミラーから反射される光ビームを検出する。反射光ビームは、振動ミラーの各周期毎に２回ずつビーム検出器を照射する。検出されるビーム間の時間間隔を利用して、振動ミラーの最大機械偏角が求められる。
【０００６】
代替実施態様の場合、２つのビーム検出器を利用して、振動ミラーから反射した光を検出し、その最大機械偏角が求められる。
【０００７】
本発明のさらなる特徴及び利点、並びに、本発明の望ましい実施態様の構造及び動作については、添付の例証となる図面に関連して詳細に後述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面中、同様の参照番号は、同じか、または、機能的に同様の要素を表わしている。図面は、一定の比率で描かれているわけではない。
【０００９】
図１Ａ〜図１Ｃには、本発明の教示によるレーザ・プリンタ１１の典型的な実施態様が例示されている。図１Ａを参照すると、レーザ・プリンタ１１には、光源１３、感光性ドラム１５、振動ミラー１７、ビーム検出器１８、及び、制御回路３５が含まれている。光源１３は、振動ミラー１７に向けて光ビーム１９を放射する。振動ミラー１７は、光ビーム１９を受ける反射表面を備えている。光ビーム１９が振動ミラー１７を照射すると、光ビーム１９は、反射光ビーム２１によって例示のように、感光性ドラム１５に向かって反射される。
【００１０】
図１Ｂを参照すると、振動ミラー１７は、点２３によって表示の軸まわりを旋回し、一般に、固定振動数で振動する。望ましい実施態様の場合、軸は中心軸であるが、振動ミラー１７が非中心軸まわりを旋回することも可能である。振動ミラー１７は、ＭＥＭＳミラーのような、固定振動数で振動可能な反射表面を備える任意の装置とすることが可能である。アジレント・テクノロジ社に譲渡された、米国特許出願公開第２００３／０２１０３２３号明細書及び米国特許第６，５２２，８０２号明細書には、典型的なＭＥＭＳミラーについての記載がある。振動ミラー１７が一方向に旋回する場合、反射光ビーム２１は、前進通過時に感光性ドラム１５を横切って進行する。
【００１１】
ビーム検出器１８は、反射光ビーム２１が感光性ドラムを横切って進行し終えると、反射光ビーム２１を途中で捕捉するように配置されている。図１Ａ〜図１Ｃの場合、ビーム検出器１８は、例証のため、光源１３からより遠く、感光性ドラム１５の端部により近く配置されている。一般に、ビーム検出器１８は、同じ回路基板を共用することができるように、光源１３により近く配置される。しかし、云うまでもないが、ビーム検出器１８に関する他の配置も可能である。
【００１２】
前進通過中に、反射光ビーム２１は、ビーム検出器１８を１回照射する。例えば、振動ミラー１７が、矢印２５によって表示の方向に旋回する際、反射光ビーム２１は、矢印２７によって表示の方向に感光性ドラム１５を掃引する。反射光ビーム２１は、反射光ビーム２１Ａによって例示のように、感光性ドラムを横切って前進通過する際に、ビーム検出器１８を照射する。矢印２７によって示すように、振動ミラー１７の前述の方向への旋回終了時に反射光ビーム２１の前進通過がビーム検出器１８を越えて続行するように、振動ミラー１７の移動は一般に行われる。
【００１３】
図１Ｃを参照すると、振動ミラー１７が逆方向に旋回する場合、反射光ビーム２１は、戻り通過で感光ドラムを横切って逆方向に進行する。この戻り通過中に、反射光ビーム２１は、やはり、ビーム検出器１８を１回照射する。例えば、振動ミラー１７が矢印２９によって表示の方向に旋回する場合、反射光ビーム２１は、矢印３１によって表示の方向に感光性ドラム１５を掃引することになる。反射光ビーム２１は、反射光ビーム２１Ｂによって例示されるように、戻り通過の開始後ビーム検出器１８を照射する。
【００１４】
振動ミラー１７の１周期は、前進通過と戻り通過から構成される。振動ミラー１７は、振動すると、感光性ドラム１５の回転中に前進通過と戻り通過を交互に行う。各通過毎に光ビーム１９の強度を変更することによって、感光性ドラム１５上に画像が１行ずつ生じることになる。この画像は、トナーを塗布されて、用紙に転写される。
【００１５】
図２には、振動ミラー１７と、その移動がさらに詳細に例示されている。一般に、振動ミラー１７は完全に回転するわけではなく、それどころか、その移動範囲は制限されている。振動ミラーの中立位置が振動ミラーの実線による輪郭１７Ａによって表示されている。振動ミラーがいずれかの方向に行う最大旋回が、振動ミラーの点線による輪郭１７Ｂ及び輪郭１７Ｃによって表示されている。振動ミラー１７は、これら２つの位置１７Ｂと１７Ｃの間で振動する。
【００１６】
振動ミラー１７の実際の位置とその中立位置との角度は、振動ミラー１７の機械的偏角θとして定義される。振動ミラー１７の最大機械的偏角は、図に示すように、θmaxとして定義される。
【００１７】
図３には、振動ミラー１７の機械的偏角θ対時間ｔのグラフが例示されている。機械的偏角θは、一般に、振動数ｆを備える正弦波と最大機械的偏角θmaxによって近似値を求めることが可能であるが、実際の機械的偏角θは、完全な正弦波とは多少異なっている。一般に、θmaxは、振動ミラー１７の両側において等しい。正弦波の周期はＴ＝１／ｆである。
【００１８】
振動ミラー１７の特性を解明し、その挙動を予測するには、その振動数ｆとその最大機械的偏角θmaxの両方を知らなければならない。これらのパラメータは、時間ｔの任意の特定の瞬間に、反射光ビーム２１が照射する感光性ドラム１５の位置、及び、その位置におけるビームの線速度を計算し、その位置における画像に適するように、光源１３の強度を調整可能にするために必要とされる。
【００１９】
あいにく、これらのパラメータは、製造工程中におけるわずかなばらつきによって、各振動ミラー毎に異なる。振動ミラー１７の振動数ｆは、単純に、反射光ビーム２１の連続前進通過（または連続戻り通過）間の間隔を計時することによって求めることが可能な、その周期の逆数である。図３の場合、周期は、単純にＴ＝１／ｆ＝（ｔ11−ｔ1）として計算される。しかし、θmaxを求めるのは、必ずしもそれほど簡単ではない。先行技術の場合、製造時に各振動ミラーの測定及び較正を実施して、θmaxが実証的（empirically ）に求められ、さらに、その値がメモリに記憶される。これを実施するには時間がかかり、コストが高くつく。
【００２０】
代わりに、本発明では、ビーム検出器１８によって収集された情報を用いてθmaxの計算が行われる。もう一度図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、反射光ビーム２１が、振動ミラーの各周期毎に２回ずつ、すなわち、振動ミラーの前進通過中に１回と振動ミラーの戻り通過中に１回、ビーム検出器１８を照射することが分る。さらに、反射ビーム２１は必ず同じ機械的偏角θで検出される。この機械的偏角は、ビーム検出角θBDとして定義される。ビーム検出角θBDは、製造時にビーム検出器１８及び振動ミラー１７の相互間の配置から求められる既知の量である。
【００２１】
図３のグラフには、ビーム検出角θBD及び振動ミラーの各周期毎に、ビーム検出器１８によって反射ビーム２１が検出される２つの時点（ｔ1及びｔ2で表示）が示されている。図３には、後続周期の一部、及び、ビーム検出時点ｔ11も示されている。前述のように、機械的偏角θ対時間のグラフから正弦波が得られる。一般に、正弦波は下記の方程式によって表わすことが可能である、
ｙ＝Ａｓｉｎ（２πｆｔ−φ）
ここで、Ａは振幅であり、ｆは振動数であり、φは波の位相である。
【００２２】
正弦波の方程式を利用することによって、プリンタのθmaxを計算することが可能になるが、これは、図３における正弦波の振幅Ａに等しい。正弦波の場合、最大振幅は四分の一周期において生じる。図３の場合、これは、ｔ＝１／（４ｆ）に相当する。また、時点ｔ1及びｔ2は、ｔ＝１／（４ｆ）を中心にして対称に生じる。従って、
【００２３】
【数１】
2006048054.tif 000003
【００２４】
振幅が位相値から独立しているので、位相φはゼロに設定することが可能である。次に、ビーム検出器１８によって収集された情報を正弦波方程式に取り入れて、θmaxについて解くと、下記のようになる。
【００２５】
【数２】
2006048054.tif 000004
【００２６】
従って、ビーム検出器１８を利用して振動ミラー１７からの反射ビームを検出することにより、検出時点ｔ1とｔ2の間隔を利用して最大機械的偏角θmaxを求めることが可能である。この結果、製造中におけるθmaxの測定は、もはや実施する必要がなくなる。代わりに、レーザ・プリンタ１１における起動またはウォームアップ・ルーチン中に、θmaxを求めることが可能である。製造後に振動ミラー１７のθmaxを変更することになる場合にも（例えば、環境変化、経時変化等のために）、今や、θmaxの自己決定が可能であるため、システムはやはり正確に機能することになる。
【００２７】
最大機械的偏角θmaxを計算するため、制御回路３５がビーム検出器１８に結合されている。反射光ビーム２１がビーム検出器１８を照射する毎に、ビーム検出器１８は制御回路３５に対して信号を送り出す。制御回路３５は、ビーム検出器１８からの信号間の時間間隔を求めて、機械的偏角θを表わした適合する方程式にその情報を取り入れ、最大機械的偏角θmaxを計算する。当業者には明らかなように、専用電子回路要素またはマイクロプロセッサを含めて、制御回路３５を実施するための方法が数多く存在する。制御回路３５は、光源１３にも結合されており、最大機械的偏角θmaxを利用して（振動数のような振動ミラー１７に関する他の情報と共に）、光源１３のタイミング及び強度、従って、感光性ドラム15上に生じる画像を制御する。
【００２８】
駆動システム及び振動ミラー１７にかかる他の力によっては機械的偏角θに関する他のパターン（正弦波以外の）も可能であるが、その機械的偏角θを確実に予測することが可能である限りは、単一ビーム検出器１８の利用に関する同じ概念を適用することが可能である。
【００２９】
代替実施態様の場合、２つのビーム検出器を利用して、振動ミラーからの反射ビームを検出することが可能である。図４には、２つのビーム検出器１８Ａ及び１８Ｂを備えたレーザ・プリンタ１１が示されている。ビーム検出器１８Ａ及び１８Ｂは、反射ビーム２１が、ビーム検出角θBDで第１のビーム検出器１８Ａを照射し、ビーム検出角−θBDで第２のビーム検出器１８Ｂを照射するように配置される。図５には、これらの検出時点が、時点ｔ2及びｔ3として示されている。前述の単一ビーム検出器に関するものと同様の数理論理を利用すると、次のようになる。
【００３０】
【数３】
2006048054.tif 000005
【００３１】
２つの検出器は、振動ミラーの２つの異なる機械的偏角位置に配置することも可能である。非対称性を考慮すると、数理論理学的には、ほとんど複雑性を増すことはないが、最大機械的偏角を求めるプロセスは、前述の実施態様に関して既述のものと同様の論理に従うことになる。
【００３２】
本発明については、特定の実施態様に関連して詳述してきたが、本発明に関連した通常の処理技術者には明らかなように、付属の請求項の精神及び範囲を逸脱することなく、さまざまな修正及び改良を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】Ａ，ＢおよびＣは、それぞれレーザ・プリンタの典型的な実施態様を例示した図である。
【図２】振動ミラー及びその移動をさらに詳細に例示した図である。
【図３】振動ミラーの機械的偏角対時間のグラフである。
【図４】２つのビーム検出器を備えるレーザ・プリンタを例示した図である。
【図５】図４のレーザ・プリンタに関する振動ミラーの機械的偏角対時間のグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１１  レーザ・プリンタ
１３  光源
１５  感光性表面
１７  振動反射表面（振動ミラー）
１８、１８Ａ  １８Ｂ  ビーム検出器
１９  光ビーム
２１  反射ビーム
２３  中心軸
３５  制御回路
【図１】
2006048054.tif 000006
【図２】
2006048054.tif 000007
【図３】
2006048054.tif 000008
【図４】
2006048054.tif 000009
【図５】
2006048054.tif 000010