(57)【要約】【課題】短時間で揺動体の共振周波数を探し、この共振周波数との関係で、定常的な駆動周波数を適当に設定することが可能な揺動体装置を提供する。【解決手段】揺動体装置は、共振周波数を持つ揺動体と、揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段15、16と、揺動体を駆動する駆動手段12と、制御手段17とを有する。制御手段は、駆動手段に印加される駆動信号の駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段108を含む。制御手段は、駆動周波数変更手段に、共振周波数と離れた掃引開始周波数から、共振周波数の方向に、所定の時間変化率で駆動周波数を掃引させる。駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出して、この駆動周波数より掃引開始周波数に所定値近い周波数を共振周波数として予備的または最終的に決定する。【選択図】図1
2009098032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、
前記揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、
前記揺動体を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段に印加される駆動信号の駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段を含む制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記駆動周波数変更手段に、前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で前記駆動周波数を掃引させ、
前記駆動周波数の掃引において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出して、前記ピークになったときの駆動周波数より前記掃引開始周波数に近い周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する、
ことを特徴とする揺動体装置。
【請求項２】
共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、
前記揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、
前記揺動体を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段に印加される駆動信号の駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段を含む制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記駆動周波数変更手段に、前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で前記駆動周波数を掃引させ、
前記駆動周波数の掃引において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量の変化率が0より大きい正の所定値になったときの駆動周波数を検出して、前記変化率が所定値になったときの駆動周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する、
ことを特徴とする揺動体装置。
【請求項３】
前記所定値は、前記揺動体の共振尖鋭度と前記時間変化率の少なくとも一方に応じて設定されることを特徴とする請求項1または2に記載の揺動体装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第1の共振周波数と、前記第1の共振周波数の前後に前記駆動周波数変更手段の周波数最小可変精度分だけ異なる駆動周波数とで、前記駆動手段に揺動体を駆動させ、
これら複数の周波数において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量が最大の周波数を第2の共振周波数として、前記共振周波数を最終的に決定する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の揺動体装置。
【請求項５】
前記共振周波数近傍において揺動体の定常駆動を行う共振型揺動体装置であって、
前記制御手段は、前記第1の共振周波数または第2の共振周波数に前記定常駆動の周波数を設定する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の揺動体装置。
【請求項６】
請求項1乃至5のいずれかに記載の揺動体装置と、光ビームを発生する光ビーム発生手段と、を有し、
前記揺動体はミラーを持ち、前記光ビーム発生手段の発生する光ビームを前記ミラーで反射・偏向し、
前記検出手段は、前記偏向された光ビームを所定の偏向角の位置で検出する様に配置された光検出手段を含み、
前記制御手段は、前記光検出手段の光ビーム検出時間の間隔に基づいて前記揺動体の揺動量または揺動量の変化率を検出する、
ことを特徴とする光偏向装置。
【請求項７】
請求項6に記載の光偏向装置と、光照射対象物と、を有し、
前記光偏向装置は、前記光ビーム発生手段からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を前記光照射対象物に入射させる、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項８】
共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、前記揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、前記揺動体を駆動する駆動手段とを有する揺動体装置において共振周波数を検知する方法であって、
前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で前記駆動周波数を掃引する工程と、
前記駆動周波数の掃引において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出する工程と、
前記ピークになったときの駆動周波数より前記掃引開始周波数に近い周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する工程と、
を含む、
ことを特徴とする共振周波数検知方法。
【請求項９】
共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、前記揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、前記揺動体を駆動する駆動手段とを有する揺動体装置において共振周波数を検知する方法であって、
前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で前記駆動周波数を掃引する工程と、
前記駆動周波数の掃引において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量の変化率が0より大きい正の所定値になったときの駆動周波数を検出する工程と、
前記変化率が所定値になったときの駆動周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する工程と、
を含む、
ことを特徴とする共振周波数検知方法。
【請求項１０】
前記第1の共振周波数と、前記第1の共振周波数の前後に周波数最小可変精度分だけ異なる駆動周波数とで、前記駆動手段に揺動体を駆動させる工程と、
これら複数の周波数において前記検出手段が出力する情報に基づく揺動量が最大の周波数を第2の共振周波数として、前記共振周波数を最終的に決定する工程と、
を含む、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の共振周波数検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ揺動構造体などの揺動体を有する共振型揺動体装置などの揺動体装置の技術分野に関する。特に、本発明は、揺動体を駆動するための駆動信号の駆動周波数の設定について特徴を有する揺動体装置、この揺動体装置を用いた光偏向装置、揺動体装置において共振周波数を検知する共振周波数検知方法に関する。この揺動体装置を用いた光偏向装置は、走査型ディスプレイなどの画像表示装置ないし動画描画装置、レーザービームプリンタ（LBP）、デジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置ないし描画装置等の光学機器に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来の共振型揺動体装置を用いたスキャン機構としては、図20に示す様な構成のものがある（特許文献1参照）。図20において、2210は共振揺動体を用いた光偏向器であり、光源2200からの光ビームを光偏向器2210で反射・偏向する。光偏向器2210の揺動体は、不図示のコイル等を用いて電磁力を発生させることで、揺動される。スキャン動作時には、共振揺動体は、その共振周波数の駆動信号により駆動される。光偏向器2210は、個々のデバイスの特性や温度特性により共振周波数がばらつき、装置の起動時等にその共振周波数を特定する必要がある。従来技術においては、予め、共振周波数よりも低い周波数の駆動信号で光偏向器を駆動し始め、徐々に駆動周波数を上げて変化させ共振周波数を探す。
【０００３】
その為に、次の様なことを行う。図20において、2220は受光素子であり、光信号を電気信号に変換する素子である。受光素子2220は、偏向された光ビームを受け、光ビームの偏向角の量、すなわち光偏向器の揺動体の揺動角を検出できる様に構成されている。そして、駆動周波数の上記変化の速度は、光偏向器の揺動量が十分に定常状態に達し、その駆動周波数における揺動量を正しく測定できる様に、十分に小さく設定される。こうして駆動周波数を徐々に上げる際に、各周波数に応じた光偏向器の揺動体の揺動角を受光素子2220を用いて測定し、揺動角が最大となる駆動周波数を共振周波数として特定する。この共振周波数を、実使用のスキャン動作時における定常的な駆動周波数として、光偏向器を駆動するのである。
【０００４】
また、他の従来技術では、特許文献1のものと同じ様に、共振型揺動体の起動時等に、共振周波数を特定する（特許文献2参照）。この従来技術では、光ビームの受光素子が、或る偏向角の光ビームを受ける所に置かれている。光偏向器の揺動角は、光ビームを受光素子が検出するタイミング、つまり受光素子を光ビームが横切る時間間隔から測定する。この従来例でも、先の特許文献1のものと同様に、駆動周波数を徐々に上げる際に揺動角を測定し、揺動角が最大となる駆動周波数を共振周波数として特定する。そして、これを実使用における定常的な駆動周波数として、光偏向器を駆動する。
【特許文献１】特開2005-241482号公報
【特許文献２】米国特許第7030708号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この種の揺動体は高い共振先鋭度（Ｑ値）を有し、駆動周波数を変化させた場合、揺動体そのものの揺動状態が定常状態に達するまでに時間がかかる。そのため、従来技術による共振周波数の検知方法では、印加駆動信号の周波数の掃引時に、周波数を変化させる度に、揺動体の揺動角量が安定するまで待つ必要がある。従って、或る程度の範囲で周波数を掃引して正確な共振周波数を検出するためには、時間がかかる可能性がある。
【０００６】
この様に揺動体の共振周波数の特定に時間がかかると、揺動体を有する光偏向器を用いる装置の起動時間の増大につながり、パフォーマンスの低下を招く。例えば、プリンタに応用した場合、プリントデータ送信後、数分間待たないとプリント出力がされないという様な状況に陥る可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、次の特徴を有する。揺動体装置は、共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、揺動体を駆動する駆動手段と、制御手段とを有する。制御手段は、駆動手段に印加される駆動信号の駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段を含む。制御手段は、駆動周波数変更手段に、前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で駆動周波数を掃引させる。そして、駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出して、この駆動周波数より掃引開始周波数に近い周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、次の特徴を有する。揺動体装置は、共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、揺動体を駆動する駆動手段と、制御手段とを有する。制御手段は、駆動手段に印加される駆動信号の駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段を含む。制御手段は、駆動周波数変更手段に、前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で駆動周波数を掃引させる。そして、駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量の変化率が0より大きい正の所定値になったときの駆動周波数を検出して、この駆動周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、次の特徴を有する。光偏向装置は、上記揺動体装置と、光ビームを発生する光ビーム発生手段とを有し、揺動体はミラーを持ち、光ビーム発生手段の発生する光ビームをミラーで反射・偏向する。検出手段は、偏向された光ビームを所定偏向角の位置で検出する様に配置された光検出手段を含み、制御手段は、光検出手段の光ビーム検出時間の間隔に基づいて揺動体の揺動量または揺動量の変化率を検出する。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の光学機器は、次の特徴を有する。光学機器は、上記光偏向装置と、光照射対象物とを有し、光偏向装置は、光ビーム発生手段からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる。
【００１１】
また、上記課題に鑑み、本発明の共振周波数検知方法は、次の特徴を有する。共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、揺動体を駆動する駆動手段とを有する揺動体装置において共振周波数を検知する方法である。そして、共振周波数検知方法は、次の工程を含む。
前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で駆動周波数を掃引する工程。
駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出する工程。
前記ピークになったときの駆動周波数より掃引開始周波数に近い周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する工程。
【００１２】
また、上記課題に鑑み、本発明の共振周波数検知方法は、次の特徴を有する。共振周波数を持つ少なくとも1つの揺動可能に支持された揺動体と、揺動体の揺動量に係る情報を検出する検出手段と、揺動体を駆動する駆動手段とを有する揺動体装置において共振周波数を検知する方法である。そして、共振周波数検知方法は、次の工程を含む。
前記共振周波数と離れた掃引開始周波数から、前記共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で駆動周波数を掃引する工程。
駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量の変化率が0より大きい正の所定値になったときの駆動周波数を検出する工程。
前記変化率が所定値になったときの駆動周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の技術を用いれば、上記所定の時間変化率である掃引速度を従来技術より速く設定できる。従って、短時間で揺動体の共振周波数を見つけ出し、検知した共振周波数との関係で、実使用における定常的な駆動周波数を適当に設定することが可能である。こうして、本発明の揺動体装置ないし共振周波数検知方法を用いたシステムの起動時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を明らかにすべく、具体的な揺動体装置及び共振周波数検知方法について説明する。まず、実施例を説明する前に、本発明が対象とする揺動体装置の基本構成と動作を図19に沿って説明する。
【００１５】
揺動体装置は、図19（a）、（b）に示すように、第1の揺動体1901、第2の揺動体1902、第1のねじりバネ1911、第2のねじりバネ1912を少なくとも有する振動系1910と、振動系を支持する支持部1921とを有する。第1のねじりバネは第1の揺動体と第2の揺動体とを接続している。第2のねじりバネは、第1のねじりバネのねじり軸と共通するねじり軸を有するように第2の揺動体に接続されている。ここでは、振動系は、2つの揺動体と2つのねじりバネとを少なくとも有すればよく、図19に示すように振動系1910を3つ以上の揺動体1901、1902、1903と3つ以上のねじりバネ1911、1912、1913で構成してもよい。勿論、後述の実施例の図2に示す様に、1つの揺動可能に支持された揺動体を有する揺動体装置でもよい。
【００１６】
また、振動系に駆動力を印加する駆動手段である駆動部1920と、駆動部20を制御する制御手段である駆動制御部1950とを有する。駆動部1920は、1つ以上の揺動体の少なくとも1つが1以上の周期関数の和を含む式で表される振動となるように振動系を駆動する。駆動制御部1950は、振動系にこうした振動を起こさせる様な駆動信号を駆動部1920に供給する。
【００１７】
揺動体装置を光偏向装置として用いる場合は、少なくとも1つの揺動体に反射ミラーを形成する。反射ミラーとしては、揺動体の表面に光反射膜を形成する。揺動体の表面が十分平滑である場合は、光反射膜を形成しなくとも反射ミラーとして使用することができる。光偏向装置は、更に、光ビームを照射する光源1931を有し、揺動体に設けた反射ミラーに光ビーム1932を照射して光を走査する。
【００１８】
揺動体装置の動作原理を説明する。一般に、n個の揺動体とn個のねじりバネを含む振動系の自由振動の方程式は次の式1で与えられる。
【００１９】
【数１】
2009098032.tif 000003
ただし、Iｋ：揺動体の慣性モ−メント、kｋ：ねじりバネのバネ定数、θｋ：揺動体のねじれ角（揺動角）である（k＝1、・・・、n）。この系のM−1Kの固有値をλｋとすると（k＝1、・・・、n）、固有振動モードの角振動数（角周波数）ωｋは、ωｋ＝√（λｋ）で与えられる。
【００２０】
揺動体装置は、n個の揺動体とn個のねじりバネとを含むn個の振動モードを有する振動系において、これらωｋの中に基本周波数とその整数倍の周波数がn-1個あるように構成することで、揺動体に対して様々な運動をさせることができる。尚、本明細書において整数倍とは略整数倍も含み、略整数倍とは基本周波数の0.98n〜1.02n倍程度（nは任意の整数）の数値範囲をいう。特に、揺動体装置を2個の揺動体と2個のねじりバネとで構成し、ωkの中に基本周波数とその略偶数倍の周波数があるように構成することで、所定の範囲での揺動体の角速度の変動を抑えた略等角速度駆動を実現することができる。
【００２１】
更に、n＝3とした場合、揺動体1901、1902、1903とねじりバネ1911、1912、1913とを有する振動系を、3つの振動モードの周波数比が1：2：3の関係になるように構成する。この振動系が有する振動モード1乃至3で振動系を同時に加振することで、n＝2の場合よりも角速度の変動が小さい駆動が可能となる。例えば、各振動モードにおける周波数比を1：2：3とし、各振動モードにおける振幅比を24：-6：1として、この振動系を駆動する態様がある。
【００２２】
このように、振動モードの数を増やしていくことで、所定の範囲における揺動体の角速度の変動をより小さくすることができる。また、揺動体装置を2個の揺動体と2個のねじりバネとで構成し、ωkの中に基本周波数とその略3倍の周波数があるように構成することで、揺動体を略三角波駆動することができる。
【００２３】
図19（a）、（b）のように、n個の揺動体とn個のねじりバネとから構成される実施形態の振動系の振動に関して説明する。この振動系は、基本周波数で運動する振動運動と、その略整数倍のn-1個の周波数で運動する振動運動とを同時に発生可能な構成となっている。よって、実施形態の1つの態様では、複数の揺動体の少なくとも1つが、1以上の周期関数の和を含む式で表される振動となるように構成されている。1以上の周期関数の和を含む式には、定数項を含む式も含まれる。例えば、定数項を含む場合とは、駆動部に一定の直流バイアスを印加し、揺動体の揺動角の原点（揺動角が0の位置）をずらしている場合である。
【００２４】
また、実施形態の別の態様では、光偏向装置の偏向角θ（ここでは走査中心の位置を基準として測っている）は、次の様になる。第1の振動運動の振幅及び角周波数を夫々A1、ωとし、第2の振動運動の振幅及び角周波数をA2、nωとし（ｎは2以上の整数）、第1及び第2の振動運動の相対位相差をφとする。すると、揺動体の運動はA1sinωt＋A2sin（nωt＋φ）の項を少なくとも含む数式で表される振動となる。特にn＝2の場合は、A1sinωt＋A2sin（2ωt＋φ）の項を少なくとも含む数式になり、所定の範囲での揺動体の角速度の変動を抑えた略等角速度駆動を実現することができる。また、n＝3の場合は、A1sinωt＋A2sin（3ωt＋φ）の項を少なくとも含む数式になり、揺動体を略三角波駆動することができる。尚、この場合も、A1sinωt＋A2sin（nωt＋φ）の項を少なくとも含む数式には、定数項を含む式も含まれる。
【００２５】
また、実施形態では、次の様にもできる。すなわち、揺動体の運動はθ（t）＝A1sinωt＋ΣAnsin（nωt＋φn-1）の式で表すことができる。ここで、第1の振動運動の振幅及び角周波数を夫々A1、ωとし、第nの振動運動の振幅及び角周波数を夫々An、nωとし、第1及び第nの振動運動の相対位相差をφn-1とする。また、ｎは2以上の整数である。ｎの値は、揺動体装置を構成する揺動体の数を増やせる限り大きくすることができる。
【００２６】
駆動部1920は、電磁方式、静電方式、圧電方式などにより振動系に駆動力を印加することが可能な構成となっている。電磁駆動の場合は、例えば、少なくとも1つの揺動体に永久磁石を設け、この永久磁石に磁場を印加するコイルを揺動体の近傍に配置してもよいし、永久磁石とコイルをこれとは逆の配置としてもよい。静電駆動の場合は、少なくとも1つの揺動体に電極を形成し、この電極との間に静電力を働かせる様な電極を揺動体の近傍に形成する。圧電駆動の場合は、圧電素子を振動系や支持部に設けて駆動力を印加する。また、駆動制御部1950は、振動系が上記の態様で振動運動する様な駆動信号を発生可能な構成となっており、その駆動信号を駆動部1920に印加する。駆動信号は、例えば、三角関数テーブルを用いて正弦波を合成した信号をそのまま用いる駆動信号でもよいし、また、三角関数テーブルを用いて正弦波を合成した信号に基づいて生成したパルス状の駆動信号でもよい。正弦波を合成した駆動信号の場合は、各正弦波の振幅と位相を調整することで所望の駆動信号を得ることができる。また、パルス状の信号を用いて駆動する場合は、正弦波を合成した信号に基づいてパルスの数、間隔、幅などを時間的に変化させることで所望の駆動信号を生成することができる。
【００２７】
また、揺動体装置は1以上の揺動体の少なくとも1つの揺動体の変位に応じて信号を出力する検出手段を有する。図19（a）において検出手段は受光素子1940であり、図19（b）において検出手段はピエゾ抵抗体1970である。ピエゾ抵抗体1970を用いて揺動体の揺動角を検出する場合は、例えば、ねじりバネにピエゾ抵抗体1970を設け、このピエゾ抵抗体1970から出力される信号に基づき揺動体が或る揺動角をとるときの時刻を検出する。ピエゾ抵抗体1970は、例えば、p型の単結晶シリコンにリンを拡散することで作製する。ピエゾ抵抗体1970は、ねじりバネのねじれ角に応じて信号を出力する。従って、揺動体の揺動角を測定する場合は、ピエゾ抵抗体1970を複数のねじりバネに設け、複数のねじりバネのねじれ角の情報に基づいて揺動体の揺動角を求めると精度良く測定することができる。
【００２８】
本発明においては、上述した様な揺動体装置の所望の共振周波数を短時間で見つけ出し、典型的には、検知した共振周波数との関係で、実使用における定常的な駆動周波数を適当に設定するものである。共振周波数を得た場合に、典型的には、この周波数を定常的な駆動周波数とする。すなわち、共振周波数近傍において揺動体の定常駆動を行う共振型揺動体装置では、制御手段は、前記第1の共振周波数または第2の共振周波数に定常駆動の周波数を設定して、揺動体の定常駆動を行う。しかし、意図的に共振周波数から外した駆動周波数で揺動体を駆動する様に駆動手段を制御することもできる。
【００２９】
揺動体装置の所望の共振周波数を短時間で見つけ出すために、本発明では次の様なことを行う。制御手段に含まれる駆動周波数変更手段に、対象とする共振周波数と離れた掃引開始周波数から、この共振周波数に向かう方向に、所定の時間変化率で、駆動手段に印加する駆動信号の駆動周波数を掃引させる。この際、所定の時間変化率は、各駆動周波数による駆動のところで揺動体の揺動状態が定常状態に達することがない程度に大きく（すなわち掃引速度が速く）設定される。そして、駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量がピークになったときの駆動周波数を検出して、この駆動周波数より掃引開始周波数に近い周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する。或いは、駆動周波数の掃引において検出手段が出力する情報に基づく揺動量の変化率が0より大きい正の所定値になったときの駆動周波数を検出して、この駆動周波数を第1の共振周波数として、前記共振周波数を予備的または最終的に決定する。ここで、揺動量が最大になる駆動周波数より手前に共振周波数はあるので、上記揺動量の変化率の所定値は0より大きい正の値となる。
【００３０】
前記所定値は、揺動体の共振尖鋭度と時間変化率の少なくとも一方に応じて設定される。また、前記第1の共振周波数を最終的に、対象とする共振周波数として、決定してもよいが、次の様な微調整を行うと、より正確に所望の共振周波数を検知することができる。すなわち、微調整では、予備的に共振周波数として決定された第1の共振周波数と、第1の共振周波数の前後に周波数最小可変精度分だけ異なる駆動周波数とで、駆動手段に揺動体を駆動させる。そして、これら複数の周波数において検出手段が出力する情報に基づく揺動量が最大の周波数を第2の共振周波数として、対象とする共振周波数を最終的に決定する。この周波数最小可変精度分とは、駆動周波数変更手段が十分な精度で駆動周波数を変化させられる最小の可変分であり、駆動周波数変更手段の能力に依存する。
【実施例】
【００３１】
以下、具体的な実施例を図に沿って説明する。
【００３２】
（実施例1）
図1は、本発明の揺動体装置を用いた光偏向装置を電子写真方式の画像形成装置などの光学機器に使用した実施例1の構成例を示すブロック図である。図2は、光偏向装置の構成を示す図である。
【００３３】
図2に示す様に、光偏向器10は揺動体23と支持部22を有し、ねじりバネ21が揺動体23と支持部22を連結している。駆動手段である駆動部12は、電磁式、静電式、圧電式などの方式により駆動力を揺動体23に加える。例えば、電磁式駆動手段は、コイルと永久磁石で構成される。揺動体23はミラー20を有し、光源13からの光ビーム11を反射して偏向する。光ビーム11のミラー20による反射光は、駆動部12で揺動体23を揺動することで走査され、走査光14は、検出手段である受光素子15、16を通過する。制御手段である制御部17は、走査光14が受光素子15、16を通過する時間から、走査光14が所定の走査速度を維持する様に駆動部12への駆動信号を生成する。ここでは、説明の簡単化のために1つの揺動体を含む振動系で説明する。
【００３４】
上記走査光14と受光素子15、16の関係は次の様になっている。図3は、光偏向器10の揺動体23による光の偏向角について示している。本明細書では、光の偏向角と揺動体の揺動角は同等に扱い得るので、同等に用いる。光偏向器10の揺動体23はθmaxの揺動角（偏向角）で揺動し、受光素子15、16は、θmaxよりも小さな角度θ1で偏向される走査光14が通る所に配置されている。走査光14の偏向角の時間変化とその検出信号のタイミングを説明する図4に示す様に、走査光14は一周期に受光素子15、16を2回ずつ通過する。
【００３５】
上記構成において、図4に示す光偏向器10の偏向角θは、時間tの関数により以下の様に表すことができる。
θ（t）=θmax・sin（2πf・t）      （2）
ここでfは光偏向器の振動周波数である。
【００３６】
図4に示す様に、受光素子16は時刻（光ビーム検出時間）t40、t41、t44で受光し、受光素子15は時刻t42、t43で受光する。揺動体23の振動の一周期Tは
T=t44−t40      （3）
で表せ、式（2）はTを用いて以下の様に表すことができる。
θ（t）=θmax・sin（（2π・t）/T）   （4）
【００３７】
式（2）、（1）の時間tは走査中心からの相対時間なので、θ1を求める際はtに以下の値を代入する必要がある。
t（θ1）=t40−t45      （5）
【００３８】
式（5）をt40、t41の式に変換する。その為に、まず、次の式を得る。
t46−t45=T/4      （6）
t46−t40=（t41−t40）/2      （7）
そして、式（6）、（7）を変形し、式（5）に代入すると、次の式（8）が得られる。
t（θ1）=t40−t45=（t46−t45）−（t46−t40）=T/4−（t41−t40）/2  （8）
【００３９】
式（6）、（7）では、最大角度θmaxになる時刻を、受光素子16の検出時刻t40、t41の中央と仮定している。そこで、式（8）を式（4）に入力すると、次の式（9）が得られる。
θ1=θmax・sin[{1/2−（t41−t40）/T}・π]     （9）
【００４０】
式（9）を変換すると、次の式（10）が得られる。
θmax=θ1/sin[{1/2−（t41−t40）/T }・π]  （10）
式（10）は受光素子16の設置角度θ1、受光素子16の連続する2回の検出時間の間隔（t41−t40）と光偏向器の振動周期Tが分かれば、振幅θmaxが求めることができることを示している。従って、後述する検出時間19と振幅（揺動角）θmaxが同等に扱えることになる。
【００４１】
上記構成において、図1の光偏向器制御部17を用いたフィードバック制御による定常の駆動は、例えば、次の様に行われる。
【００４２】
波形生成部108は駆動周波数109に設定されている周波数の正弦波を出力する。乗算器は、波形生成部108が生成する正弦波と振幅制御信号111を乗算し、駆動部12へ駆動信号を出力する。駆動信号が印加された駆動部12により揺動体23は励振される。これにより、光偏向器10は、光源13から出る光ビーム11を走査する。上述した如く、走査光14は、所定角度θ1で設置された受光素子15、16で検出される。時間測定部18は、図4におけるt40からt41及びt42からt43の時間を測定する。これらの時間は、検出時間19として時間測定部18内に保持される。
【００４３】
ここで、時間測定部18内部の検出時間19と目標時間107の間で減算が行われる。設定した目標値と検出時間19との間の減算値は、フィードバック量としてゲイン110をかけられる。ゲイン110の出力は積分器112で積分され、振幅制御信号111とされる。検出時間19が目標時間107よりも少ない場合は、振幅制御信号111が増大されて、検出時間19が目標時間107に近づく様に制御される。検出時間19と目標時間107の誤差を増幅して積分し、揺動体23の揺動量を制御することにより、検出時間19と目標時間107の誤差を小さくすることができる。
【００４４】
また、揺動体23の振幅変化を測定するために、コントローラ102は検出時間19の変化を検出する。図4のt41及びt43のタイミングにおいて、コントローラ102が検出時間19と前回検出時間100の差を算出することで、振幅変化を検出する。算出後、前回検出時間100に検出時間19を格納する。
【００４５】
フィードバック制御は、検出時間19と目標時間107の差に基づいて、駆動信号の振幅と周波数を調整して行うこともできる。この場合、例えば、上記時間差と駆動信号の調整量の関係を表すマトリクスを予め求めておいて、駆動信号の振幅と周波数を調整して行う。周波数の制御は、駆動周波数変更手段である次の波形生成部108を用いて行うことができる。
【００４６】
駆動周波数109を掃引するために、コントローラ102は、光偏向器10の掃引開始周波数104、掃引終了周波数105、掃引速度106、周波数差107の各パラメータを保持している。コントローラ102は、各パラメータを参照して、駆動周波数109を変更する。
【００４７】
波形生成部108は、例えば、NCO（Numerical-Controlled-Oscillator）で構成できる。NCO50の例を、図5（a）の構成図に示す。デジタルの32ビットの入力は、加算器51において、1サンプル遅延素子52による1サンプル前の信号と加算され、正弦波テーブル53にアドレスとして入力される。この正弦波テーブル53からは、16ビットの正弦波成分が導出される様になっている。
【００４８】
この構成において、入力として或る一定レベルを有するデジタル信号が入力し続けると、加算器51の出力には、図5（b）に示す様な入力レベルに応じた一定の正の傾きを有する信号が得られる。そして、所定の最大値になるとゼロにリセットされるとすると、入力レベルに応じた周期（周波数）を有する鋸歯状波60が得られるので、これを正弦波テーブル53に入力することより、正弦波成分61が導出される。これの周波数は、上記入力レベルを変化させることで変えられる。
【００４９】
上記の構成・機能に基づき、本実施例の特徴である起動から定常駆動までの動作は次の様に行われる。
【００５０】
図1に示す光偏向器制御部17の構成と、起動から定常駆動までの動作を説明するフローチャートである図12を用いて、起動してから定常駆動周波数（ここでは共振周波数）を決定するまでの方法を説明する。
【００５１】
まず、初期設定（S140）の工程を説明する。印刷処理要求が入ったら、まず初期設定を行う。初期設定で駆動周波数の掃引開始周波数と掃引速度を決めるため、掃引開始周波数104と掃引終了周波数105と掃引速度106を設定する。掃引開始周波数104及び掃引終了周波数105は、光偏向器10の共振周波数変化範囲から決定する。光偏向器10の共振周波数変化範囲は予め測定しておく。
【００５２】
従来技術のところで述べた掃引時の速さより比較的速い掃引速度106の設定は、以前起動したときの掃引速度やシミュレーション速度を元に設定する。図6に、駆動周波数の掃引速度106を変更したときの揺動体23の揺動角を示す。図6において、掃引速度の速さは（曲線72）>（曲線71）>（曲線70）である。掃引速度の値が曲線70のときより曲線71の時の方が、揺動角が早く大きくなり、受光素子15、16で測定開始できるタイミングが早くなる。しかし、掃引速度の値が曲線72の様に速すぎると、揺動体23の揺動角が受光素子15、16の設置角度θ1を超えなくなる。そのため、掃引速度106に設定する値は、周波数掃引中に揺動体23の揺動角が受光素子15、16の設置角度θ1を超える範囲で設定する必要がある。
【００５３】
例えば、初期設定において、掃引開始周波数を1996Hz、掃引終了周波数を2004Hz、掃引速度を2.8[Hz/sec]に設定する。
【００５４】
次に、駆動周波数の掃引方法（S141、S1400〜S1403）を説明する。駆動周波数の掃引は、コントローラ102が一定時間毎に波形生成部108の駆動周波数109を、掃引速度106を基にして、所定の方向に所定の変化量で変更する。駆動周波数109の変更は、コントローラ102への割り込みにより実現する。
【００５５】
コントローラ102において、一定時間毎に割り込み処理が実行される（S1400）。この処理では、初期設定後、駆動周波数掃引用の割り込みフラグを1に設定する（S141）。割り込みフラグを見て、フラグが1であれば（S1401）、コントローラ102が波形生成部108の駆動周波数109を、掃引速度106を基にして、所定の方向に所定の変化量で変更して（S1402）、割り込み処理を終了する（S1403）。割り込み処理を行う間隔は、掃引速度106によって変更する。
【００５６】
例えば、掃引速度が2.8[Hz/sec]に指定されているとき、割り込み処理を40msecごとに行い、周波数を増加させる方向に周波数を0.07Hzずつ変更する。
【００５７】
次に、粗調整（S142〜S148）の工程を説明する。粗調整は、駆動周波数掃引時の振幅最大値から、共振周波数を算出する方法である。粗調整のフローを説明する。粗調整時に行う駆動周波数掃引時の振幅最大値を求める方法は次のとおりである。コントローラ102は、時間測定部18が持つ検出時間19の更新フラグを見る（S142）。更新フラグが1になるまで、繰り返し更新フラグの確認を続ける。更新フラグが1の場合は、前回測定検出時間100と検出時間19とを比較し（S143）、検出時間が減少したかどうかの判定をする（S144）。判定結果がnoである場合、時間測定部18で持つ検出時間19をコントローラ102の検出時間100に記憶して（S145）、再び時間測定部18の更新フラグを見る（S142）。
【００５８】
検出時間が減少していたかどうかの判定がyesである場合は、駆動周波数掃引処理の割り込みフラグを0に設定する（S146）。これにより駆動周波数の掃引が止まる。周波数の掃引を止めた後、コントローラ102が持つ1つのパラメータであるパラメータ周波数差107を読み出し（S147）、掃引を停止した駆動周波数109と前記パラメータ周波数差107から共振周波数を算出する（S148）。周波数差107は周波数比でも構わない。周波数差107は工場出荷前の実測データや、ユーザが以前起動したときの情報を基に記憶する。
【００５９】
次に、粗調整時の揺動体の時間変位を、図7に示した（a）駆動周波数−時間特性、（b）振幅−時間特性、（c）検出時間−時間特性を用いて説明する。
【００６０】
光偏向器の振幅が光検出器設置角度θ1を越えるタイミングt80において、光偏向器10の振幅角度θmaxが角度θ1を超え始め、検出時間19が測定可能になる。駆動周波数が光偏向器の共振周波数に一致するタイミングt81があるが、その後、掃引を続けても光偏向器の振動振幅は増加を続ける。これは、光偏向器10のQ値が高いため、周波数の変化に対応した振幅に変化するまでの応答時間が長いためである。
【００６１】
タイミングt81以降も掃引を続けると、タイミングt82において光偏向器の振動振幅が最大になる。タイミングt82後、検出時間19がタイミングt82で増加から減少に転じたことが分かるタイミングt83において、掃引時最大振動振幅をコントローラ102が検知する。ここで、図7（a）に示す様に、コントローラ102が、周波数差107に記憶された値f86を、タイミングt83での周波数f84から減算して共振周波数f85を求めて、粗調整を終了する。
【００６２】
例えば、1996Hzから高周波方向に2.8[Hz/s]で掃引したときに、最大振幅を検知した駆動周波数が2001Hzであったとする。周波数差107が0.8Hzであった場合、粗調整で算出される共振周波数f85は以下の値となる。
共振周波数f85=2001[Hz]−0.8[Hz]=2000.2[Hz]  （11）
【００６３】
次に、微調整（S149）の説明をする。微調整は、粗調整で算出された第1の共振周波数を中心にした狭い周波数範囲で駆動周波数を変更する。そして、変更後、安定的に駆動するまで待ち、検出時間19を検出する。変更した各駆動周波数における検出時間19を比較して、正確な共振周波数を測定する。
【００６４】
図8を用いて微調整を詳しく説明をする。粗調整で求まった周波数f85（図7（a）参照）と、周波数f85から上記NCOの周波数最小可変精度α分加算した周波数f901と、α分減算した周波数f900でそれぞれ駆動する。そして、各周波数における検出時間19を測定する。図8に示す様に、f900、f85、f901に対応する検出時間はt904、t902、t903であり、t902>t903>t904なので、第2の共振周波数f85を共振周波数と最終的に決定し、駆動周波数はf85に設定する。ここでは、第1の共振周波数と第2の共振周波数が同じになったが、勿論、異なることもある。また、第1の共振周波数を中心に3点の駆動周波数で駆動したが、2点或いは4点以上の複数点で駆動してもよい。
【００６５】
例えば、周波数最小可変精度が0.07Hzのとき、粗調整にて算出された周波数f85が2000.2Hz である場合、次の通りであった。2000.13Hz、2000.2Hz、2000.27Hzで駆動したときの検出時間19が98.5μsec、100μsec、99μsecであった。すなわち、2000.2Hzで検出時間19が最大であった。従って、共振周波数と最終的に2000.2Hzと決定し、駆動周波数を2000.2Hzに設定してフィードバック制御による定常駆動に入る。フィードバック制御は上述した様に行われる。以上の動作が、駆動周波数変更手段である波形生成部108を含む制御手段である制御部17により実行される。
【００６６】
本実施例における定常駆動開始後の印刷処理を説明する。図9に示す画像形成装置の構成を用いて印刷処理を説明する。（a）が側面図で、（b）が上面図である。
【００６７】
印刷処理要求がくると、光偏向器10を含んだ偏向装置1000は前述の工程を経て定常駆動状態に至り、走査光14を出力する。走査光14は感光体ドラム1002の長軸方向に沿って走査される。
【００６８】
感光体ドラム1002は回転を開始し、感光体ドラム1002は帯電器1001により高電位に帯電される。帯電した部分が回転により走査光14の走査線上に来て、所望の位置に走査光14を当てるために、光源は点灯と消灯を所望のタイミングで繰り返す。光源から出て光偏向装置1000で偏向された走査光14が照射された部分は低電位になる。これを静電潜像と呼ぶ。現像装置1003が、例えば、正に帯電した黒色の一成分の磁性トナーを用いて、静電潜像化された部分を現像する。現像されたトナーを転写装置1004により紙などに転写して印刷処理が完成する。
【００６９】
次に、上記掃引時に振動振幅最大になる駆動周波数と共振周波数との差、または両者の比の求め方を説明する。上記定常駆動周波数の決定方法において、掃引時に振幅最大になる駆動周波数と共振周波数の差又は比は、光偏向器のQ値及び駆動周波数の掃引速度によって変化する。従って、Q値及び掃引速度の変化に応じて、掃引時振幅最大になる駆動周波数と共振周波数の差又は比を変更する必要がある。
【００７０】
Q値ついて説明する。図10に示す様に、周波数の変化により光偏向器10の振動振幅が変わる。振動振幅が最大になる駆動周波数を共振周波数f1102とする。振幅エネルギーが最大値1100の半値1101になるときの定常駆動周波数f1103、f1104を基に以下の式からQ値を求めることができる。
Q=共振周波数f1102/（周波数f1104−周波数f1103）        （12）
Q値が高い振動体を定常駆動する時に、一旦振動が開始されると、振動が長く続く特徴がある。また、Q値が高いほど、任意の駆動電圧を印加してから該駆動電圧に対する振動振幅を得るまでに、より大きな遅れが生じる。
【００７１】
同じ揺動体においてQ値が違う場合（例えば、温度によりQ値が変化する）の揺動体の駆動周波数−時間特性、振幅−時間特性を図11（a）に示す。Q1<Q2であり、各状態において、同じ掃引速度で駆動周波数を掃引している。Q1の振幅特性を曲線120で示し、Q2の振幅特性を曲線121で示す。図から分かる様に、最大振幅検出時間はそれぞれt122、t123となり、最大振幅検出時の駆動周波数はそれぞれf124、f125となる。Q値が高い時の方が、ピークを検出したときの駆動周波数が高いので、ピーク検出までの時間t123が長くなる。共振周波数はf126であり、第1の共振周波数ないし定常駆動周波数を求める時に用いる周波数差107は、Q1のときは（f125−f126）、Q2のときは（f124−f126）となる。
【００７２】
以上から分かる様に、Q値が変化した時には周波数差107の変更が必要になる。Q値が高くなるにつれて周波数差107を大きくする必要がある。周波数差107が周波数比の場合は、Q値が高くなるにつれて、比の割合が大きくなる。こうした周波数差107または周波数比とQ値の関係は、予め実測して検量線などとして記憶しておいて、その都度、周波数差107または周波数比を変更すればよい。
【００７３】
他方、光偏向器の駆動周波数掃引速度を変化させたときの駆動周波数−時間特性、振幅−時間特性を図11（b）に示す。掃引速度134のときの振幅特性を曲線131で示し、掃引速度135のときの振幅特性を曲線130で示す。掃引速度は134>135 である。掃引速度134の時の最大振幅検知時間はt133、駆動周波数はf136となる。掃引速度135のときの最大振幅検知時間はt132であり、駆動周波数はf137となる。掃引速度が速い方が、ピーク検出までの時間が長くなる。共振周波数はf138であり、周波数差107は、掃引速度134のときは（f136−f138）、掃引速度135のときは（f137−f138）となる。
【００７４】
以上から分かる様に、駆動周波数を掃引する掃引速度を変更したときにも、周波数差107の変更が必要になる。掃引速度が速くなるにつれて、周波数差107を大きくする必要がある。周波数差107が周波数比の場合は、掃引速度が速くなるにつれて、比の割合が大きくなる。
【００７５】
周波数差107または周波数比とQ値及び掃引速度の両方と関係を、予め実測して検量線などとして記憶しておいて、そのときのQ値及び掃引速度に応じて、周波数差107または周波数比を変更することもできる。また、上記例では、共振周波数に対して低周波側に離れた掃引開始周波数から駆動周波数を掃引したが、共振周波数に対して高周波側に離れた掃引開始周波数から掃引してもよい。ただし、この場合は、上記例で言えば、最大振幅検出時の駆動周波数f124、f125、f136、f137と共振周波数f126、f138との大小関係はそれぞれ逆転することになるので、それに応じた演算により共振周波数を演算する必要がある。
【００７６】
本実施例の技術を用いれば、比較的短時間で揺動体の共振周波数と看做し得る周波数（上記第1または第2の共振周波数）を見つけ出し、実使用における定常的な駆動周波数を設定することができる。こうして、揺動体装置の共振周波数を短時間で検知して、揺動体装置を用いたシステムの起動時間を短縮する技術を提供することができる。また、例えば、プリンタに応用した場合、プリント要求からプリント実行までに長時間待つ様な状況がなくなる。このため、常時揺動状態を維持する必要がなくなり、要求に応じて起動すればよいので、消費電力も少なくなる。
【００７７】
（実施例2）
図13は、本発明の揺動体装置を用いた光偏向装置を電子写真方式の画像形成装置などの光学機器に使用した実施例2の構成例を示すブロック図である。
【００７８】
実施例1では、図7に示す様に光偏向器の共振周波数を算出するまでに、掃引している駆動周波数はタイミングt81で共振周波数を通過している。しかし、図7（c）に破線で示す共振周波数を通過する際の検出時間変化率87が予め分かれば、上記変化率を検出した時に光偏向器の駆動周波数を掃引する動作を止めることにより、共振周波数を検知できる。そして、この周波数での定常駆動が可能になる。
【００７９】
実施例1では、掃引時に振幅最大になる駆動周波数と共振周波数の差107または比のパラメータをコントローラ102内に記憶していた。実施例2では代わりに、図13に示す様に、掃引時に共振周波数を通過するときの検出時間変化率170をコントローラ102内に記憶している。その他の点は実施例1と同様である。
【００８０】
光偏向器制御部17の構成を示す図13とフローチャートの図16を用いて、実施例1と異なる実施例2の動作を説明する。
【００８１】
まず初期設定については、実施例2では粗調整処理の工程の一部 （S212〜S215）が実施例1と異なる。ここでは、実施例1と同じ様に、駆動周波数掃引用の割り込みフラグを1に設定する（S211）。次に、コントローラ102は時間測定部18が持つ検出時間19の更新フラグを見る（S212）。更新フラグが1になるまで、繰り返し更新フラグの確認を続ける。
【００８２】
更新フラグが1の場合は、前回測定検出時間100と検出時間19から検出時間変化率を算出する（S213）。そして、算出結果とコントローラ102が持つパラメータである検出時間変化率170とを比較する（S214）。比較した結果、算出結果とパラメータ検出時間変化率170が一致しない、または差が所定値以上である場合は、時間測定部18で持つ検出時間19をコントローラ102の検出時間100に記憶し、再び時間測定部18の更新フラグを見る（S212）。比較した結果、算出結果とパラメータ検出時間変化率170が一致、または差が所定値以下である場合は、駆動周波数掃引用の割り込みフラグを0に設定する（S216）。あとは実施例1と同様に微調整を行い（S217）、定常駆動周波数を決定する。
【００８３】
例えば、コントローラ102が持つ正の所定値の検出時間変化率170が2.5×10-4であったとする。そして、1996Hzから高周波方向2.8[Hz/s]で掃引したとき、徐々に検出時間変化率が大きくなり、2000.2Hzになったときに算出した変化率が、検出時間変化率170の1%以内になったとする。そのとき、掃引を止めて、必要に応じて微調整を行う。定常駆動後は、実施例1と同じ様に印字処理を行う。
【００８４】
上記粗調整時の周波数などの時間変化を、図14に示す。（a）は駆動周波数−時間特性、（b）は揺動振幅−時間特性、（c）は検出時間−時間特性である。
【００８５】
光偏向器の振幅が光検出器設置角度θ1を越えるタイミングt180において、駆動周波数が光偏向器の共振周波数に一致する。このとき、検出時間変化率がパラメータ検出時間変化率170に一致するので、駆動周波数が共振周波数になったことを認識できる。
【００８６】
検出時間変化率170の求め方を説明する。検出時間変化率170も、光偏向器のQ値及び駆動周波数の掃引速度によって変化する。その為、Q値と掃引速度の変化に応じて、検出時間変化率170を変更する必要がある。
【００８７】
図15（a）に、光偏向器のQ値が変化したときの検出時間変化率170の特性（Q値−検出時間変化率特性）を示す。Q値が増加するに従い、検出時間変化率170が増加することを示している。同じ揺動体においてQ値が違う場合の揺動体の駆動周波数−時間特性、振幅−時間特性を示す図15（a）において、Q1<Q2 であり、各状態において、同じ掃引速度で駆動周波数を掃引している。Q1の振幅特性を曲線191で示し、Q2の振幅特性を曲線192で示す。共振周波数f190を通過するときの、振幅変化率すなわち検出時間変化率170は、Q1の光偏向器では直線193の傾き、Q2の光偏向器では直線194の傾きになる。この様に、Qが高くなるにつれて、共振周波数を通過するときの検出時間変化率170を大きくする必要がある。
【００８８】
次に、掃引速度−検出時間変化率特性を説明する。図15（b）に、光偏向器の駆動周波数掃引速度を変化させたときの駆動周波数−時間特性、振幅−時間特性を示す。掃引速度205のときの振幅特性を曲線201で示し、掃引速度206のときの振幅特性を曲線202で示す。掃引速度は206>205である。遅い掃引速度205の時、共振周波数f200を通過する検出時間変化率は直線203の傾きとなる。速い掃引速度206の時、共振周波数f200を通過する検出時間変化率は直線204 の傾きとなる。掃引速度の速い方が、共振周波数を通過する際の振幅変化率が大きくなる。従って、掃引速度が速くなるにつれて、共振周波数を通過するときの検出時間変化率170を大きくする必要がある。
【００８９】
実施例2でも、共振周波数に対して低周波側に離れた掃引開始周波数から駆動周波数を掃引した。しかし、本実施例においても、共振周波数に対して高周波側に離れた掃引開始周波数から掃引することができる。
【００９０】
本実施例の技術を用いても、比較的短時間で揺動体の共振周波数と看做し得る周波数（上記第1または第2の共振周波数）を見つけ出し、実使用における定常的な駆動周波数を設定することができる。
【００９１】
（実施例3）
動画視聴装置における描画装置ないし画像形成装置において本発明による光偏向装置を使用した実施例3を説明する。
【００９２】
この実施例の構成は次の通りである。図17に示す様に、光偏向器153と、回転軸が光偏向器153の回転軸に垂直に設置された光偏向器158がある。光源150からの光を走査する構成は上記実施例と同じであり、光偏向器153に対しては、駆動部152、制御部151、光検出部154、155が設けられている。光偏向器158に対しては、駆動部157、制御部156、光検出部159、1510が設けられている。
【００９３】
光偏向器153と光偏向器158で偏向された走査光を図18に示す。光偏向器158の振幅は光検出部159、1510の検出時間から測定できる。光偏向器153の振幅は光検出部154、155の検出時間から測定できる。
【００９４】
まず光偏向器153は駆動させずに、上記実施例と同じ方法で光偏向器158の定常駆動周波数を決定する。次に、決定した定常駆動周波数で光偏向器158を駆動したまま、上記実施例と同じ方法で光偏向器153の定常駆動周波数を決定する。
【００９５】
2つの光偏向器を定常的に駆動させることにより、スクリーン1511に動画像が投影される。尚、図18において、1610は走査領域を示す。本実施例によれば、光偏向器の共振周波数を短時間で検知して、本発明の光偏向装置を用いたシステムである画像描画装置の起動時間を短縮することができる。
【００９６】
図9の装置や実施例3の装置などの本発明の光学機器では、本発明の光偏向装置と、感光体ドラムやスクリーンなどの光照射対象物を有し、光偏向装置は、光ビーム発生手段からの光ビームを偏向し、光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の揺動体装置を用いた実施例1の光偏向装置を使用する光学機器の構成図。
【図２】図1の光偏向装置の構成図。
【図３】光偏向器の偏向角を説明する図。
【図４】走査光の偏向角の時間変化とその検出信号のタイミングを説明する図。
【図５】駆動周波数変更手段のNCOを説明する図。
【図６】掃引速度変更時の揺動体の揺動角を説明する図。
【図７】駆動周波数掃引時の各特性を説明する図。
【図８】駆動周波数微調整工程を説明する図。
【図９】画像形成装置の例を説明する構成図。
【図１０】共振型光偏向器の定常駆動周波数−振幅特性を説明する図。
【図１１】共振周波数と最大振幅検出周波数のQ値特性、及び共振周波数と最大振幅検出周波数の掃引速度特性を説明する図。
【図１２】実施例1のフローチャートを示す図。
【図１３】本発明の揺動体装置を用いた実施例2の光偏向装置を使用する光学機器の構成図。
【図１４】実施例2における共振周波数決定までの各特性を説明する図。
【図１５】Q値と共振周波数通過時の検出時間変化率の特性、及び掃引速度と共振周波数通過時の検出時間変化率の特性を説明する図。
【図１６】実施例2のフローチャートを示す図。
【図１７】本発明の揺動体装置を用いた実施例3の画像描画装置の構成図。
【図１８】実施例3の走査光を説明する図。
【図１９】本発明の揺動体装置の基本構成を説明する図。
【図２０】従来例を説明する構成図。
【符号の説明】
【００９８】
10、153、158、1000    光偏向装置（光偏向器）
12、152、157、1920    駆動手段（駆動部）
13、150、1931    光ビーム発生手段（光源）
15、16、154、155、1510、1511、1940、1970    検出手段（受光素子、光検出部、ピエゾ抵抗体）
17、151、156、1950    制御手段（制御部）
20    ミラー
23、1901、1902、1903    揺動体
108    駆動周波数変更手段（波形発生部）
1002、1511    光照射対象物（感光体ドラム、スクリーン）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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