JP2005208460A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置、および該装置を用いて静電潜像を形成する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning apparatus that scans a light beam on a surface to be scanned in a main scanning direction, and an image forming apparatus that forms an electrostatic latent image using the apparatus.
この種の光走査装置を用いる装置としては、例えばレーザプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置がある。例えば特許文献1では、画像データに応じて変調されたレーザビームがコリメータレンズ、シリンドリカルレンズおよび反射ミラーを介して偏向器に入射して偏向される。より具体的には、この従来装置に装備された光走査装置は次のように構成されている。
Examples of apparatuses using this type of optical scanning apparatus include image forming apparatuses such as laser printers, copiers, and facsimile machines. For example, in
この光走査装置では、半導体レーザから射出されたレーザビームをコリメータレンズおよびシリンドリカルレンズを通過させることで、その断面形状が主走査方向に伸びる横長楕円形状となるレーザビームに整形している。そして、このレーザビームを主走査平面に沿って偏向器の反射ミラーに入射させる。 In this optical scanning device, a laser beam emitted from a semiconductor laser is passed through a collimator lens and a cylindrical lens, so that the cross-sectional shape thereof is shaped into a horizontally long elliptical shape extending in the main scanning direction. Then, the laser beam is incident on the reflecting mirror of the deflector along the main scanning plane.
この装置では、特にポリゴンミラーやガルバノミラーを偏向器として用いた場合に発生する種々の問題を解消するため、マイクロマシニング技術を利用して製造した偏向器が用いられている。すなわち、水晶、シリコンなどの基板をフォトリゾグラフィー技術とエッチング技術などを利用して、フレームに駆動コイル、反射ミラーおよびリガメントを一体形成したミラー振動子が加工されている。そして、駆動コイルに駆動信号を印加することで反射ミラーを主走査方向に対してほぼ直交する揺動軸回りに揺動させ、反射ミラーに入射するレーザビームを偏向させる。 In this apparatus, a deflector manufactured using a micromachining technique is used in order to solve various problems that occur particularly when a polygon mirror or a galvanometer mirror is used as a deflector. That is, a mirror vibrator in which a drive coil, a reflection mirror, and a ligament are integrally formed on a frame is processed using a photolithographic technique and an etching technique on a substrate such as quartz or silicon. Then, by applying a drive signal to the drive coil, the reflection mirror is swung about a swing axis that is substantially orthogonal to the main scanning direction, and the laser beam incident on the reflection mirror is deflected.
そして、こうして偏向されたレーザビームは走査レンズおよびシリンドリカルレンズを介して感光体(本発明の「潜像担持体」に相当)に結像される。こうして、画像データに対応した静電潜像が形成される。 The laser beam deflected in this way forms an image on a photosensitive member (corresponding to the “latent image carrier” of the present invention) through a scanning lens and a cylindrical lens. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the image data is formed.
ところで、ミラー振動子を製造する場合の加工の仕方によりミラー振動子の共振周波数にバラツキが生じることがある。そこで、この問題を解消するため、各ミラー振動子の共振周波数に応じて駆動コイルに印加する駆動信号の周波数を調整してミラー振動子の駆動周波数とミラー振動子の共振周波数とをほぼ一致させ、常に反射ミラーの揺動振幅が最大値となるようにしている。さらに走査レンズとしてarc・sinレンズを用いるとともに、駆動コイルに与える駆動信号の振幅を制御することで所定の走査幅を等速でレーザービームが走査するように構成している。 By the way, the resonance frequency of the mirror vibrator may vary depending on the processing method when manufacturing the mirror vibrator. Therefore, in order to eliminate this problem, the frequency of the drive signal applied to the drive coil is adjusted according to the resonance frequency of each mirror vibrator so that the drive frequency of the mirror vibrator substantially matches the resonance frequency of the mirror vibrator. The oscillation amplitude of the reflecting mirror is always set to the maximum value. Further, an arc / sin lens is used as a scanning lens, and the laser beam is scanned at a constant scanning width at a constant speed by controlling the amplitude of the driving signal applied to the driving coil.
具体的には(特許文献1、第2図参照)、ミラー振動子の共振周波数が設計上の所定の値より下降している場合、該共振周波数に応じて駆動信号の周波数を減少させることでミラー振動子の駆動周波数を所定の値より下降させ該共振周波数の値とほぼ一致させる。このとき、駆動周波数の下降にともなって、光ビームが所定の走査幅を走査する走査時間が所定の値から変動してしまう。そこで、ミラー振動子に与える駆動信号についてその周波数を減少させるだけでなく、その振幅を増大させて該ミラー振動子の反射ミラーの揺動振幅を増大させることによって、所定の走査時間とほぼ等しくしている。逆に、ミラー振動子の共振周波数が所定の値より上昇している場合、ミラー振動子の駆動周波数を上昇させて該共振周波数とほぼ一致させるとともに、ミラー振動子の反射ミラーの揺動振幅を減少させることによって、光ビームが所定の走査幅を走査する走査時間を所定の値とほぼ等しくしている。
Specifically (see
このように、上記した駆動信号の周波数および振幅の制御では、駆動信号のエネルギーを増大させて駆動信号の振幅を増大させなければならない場合があった。そこで、該駆動信号の周波数および振幅をより効率よく制御することによって、光走査装置の省エネルギー化を実現できる技術が要望されている。 As described above, in the above-described control of the frequency and amplitude of the drive signal, the drive signal energy must be increased to increase the amplitude of the drive signal. Therefore, there is a demand for a technique that can realize energy saving of the optical scanning device by more efficiently controlling the frequency and amplitude of the drive signal.
さらに、従来装置では、ミラー振動子の製造方法に起因する共振周波数のバラツキを問題としているが、同一のミラー振動子を用いている場合であっても、使用環境の変動にともない共振周波数が変動してしまう場合がある。したがって、製造方法に起因する共振周波数のバラツキだけでなく、使用環境の変動にともなう共振周波数の変動に対しても安定して光ビームを走査することができる技術が望まれている。 Furthermore, in the conventional device, there is a problem of variation in the resonance frequency due to the manufacturing method of the mirror vibrator. However, even when the same mirror vibrator is used, the resonance frequency fluctuates due to fluctuations in the use environment. May end up. Therefore, there is a demand for a technique that can stably scan the light beam not only with respect to variations in the resonance frequency due to the manufacturing method but also with respect to variations in the resonance frequency due to variations in the use environment.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、駆動信号を効率よく制御することによって省エネルギー化を実現するとともに、光ビームを被走査面上に安定して走査することができる光走査装置および該装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and realizes an energy saving by efficiently controlling a drive signal, and an optical scanning device capable of stably scanning a light beam on a surface to be scanned and the scanning device. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus using the apparatus.
この発明にかかる光走査装置は、上記目的を達成するため、被走査面上の有効走査領域内で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置において、光ビームを射出する光源と、前記主走査方向とほぼ直交する揺動軸回りに揺動自在に設けられるとともに前記光源から射出された光ビームを反射して前記主走査方向に偏向する、偏向ミラー面を有する偏向器と、前記偏向器に駆動信号を与えて前記偏向ミラー面を前記揺動軸回りに揺動させるミラー駆動手段とを備え、前記偏向ミラー面を共振揺動させて光ビームを少なくとも前記有効走査領域の全域で走査可能な、前記駆動信号の周波数帯域を光走査有効帯域としたとき、前記ミラー駆動手段は、前記偏向ミラー面の共振周波数に応じて、前記駆動信号の周波数を、前記光走査有効帯域内で、しかも前記共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整するとともに、前記駆動信号の振幅を調整して、前記偏向ミラー面の駆動周波数および前記偏向ミラー面の揺動振幅を調整することを特徴ととしている。 In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention is an optical scanning device that scans a light beam in an effective scanning region on a surface to be scanned in a main scanning direction. A deflector having a deflecting mirror surface which is provided so as to be swingable about a swing axis substantially orthogonal to the scanning direction and which reflects the light beam emitted from the light source and deflects it in the main scanning direction; and the deflector And a mirror driving means for swinging the deflecting mirror surface about the swing axis by supplying a drive signal to the light source, and scanning the light beam at least over the effective scanning region by resonating and swinging the deflecting mirror surface. When the frequency band of the drive signal is an optical scanning effective band, the mirror driving means sets the frequency of the driving signal within the optical scanning effective band according to the resonance frequency of the deflection mirror surface. Moreover, the adjustment is performed while satisfying the condition that the resonance frequency is lower than the resonance frequency, and the drive signal amplitude and the swing amplitude of the deflection mirror surface are adjusted by adjusting the amplitude of the drive signal. It is said.
このように構成された発明では、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を、光走査有効帯域内であり、かつ、共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整するとともに、該駆動信号の振幅を調整して、偏向ミラー面の駆動周波数および揺動振幅を調整している。したがって、偏向ミラー面の共振周波数のバラツキや変動などに応じて、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数および振幅を調整して偏向ミラー面の駆動周波数と揺動振幅の調整を行うことによって、光ビームが被走査面上の有効走査領域を走査する走査時間をほぼ一定に保つことができる。しかも、後で詳細に述べる作用効果により、共振周波数が高周波数側に変動した場合も低周波数側に変動した場合も、該駆動信号の振幅を減少させることによって該走査時間をほぼ一定に保つことができる。つまり、駆動信号の振幅(エネルギー)を増大させて、偏向ミラー面の揺動振幅を増大させる必要がない。このように駆動信号を効率よく制御することによって光走査装置の省エネルギー化を実現することができるとともに、光ビームを被走査面上に安定して走査することができる。また、本発明では、駆動信号の周波数をあえて偏向ミラー面の共振周波数と相違させて偏向ミラー面の揺動振幅を最大値よりも低く設定しているが、駆動信号の周波数を光走査有効帯域内に設定しているので、光ビームを有効走査領域の全域で走査可能となっている。なお、本発明の「前記偏向ミラー面の共振周波数に応じて、前記駆動信号の周波数を、前記光走査有効帯域内で、しかも前記共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整する」とは、共振周波数が変動した際に駆動信号の周波数を必要に応じて変更したり、そのままの周波数を維持させることを意味している。つまり、後で詳述するように、共振周波数の変動態様によっては駆動信号の周波数を必須的に変更させる必要があるケースも存在するし、また周波数を維持した方が好ましいケースも含まれる。そこで、この明細書では、「前記偏向ミラー面の共振周波数に応じて、前記駆動信号の周波数を、前記光走査有効帯域内で、しかも前記共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整する」とは、上記のように定義することとした。 In the invention configured as above, the frequency of the drive signal for driving the deflecting mirror surface is adjusted while satisfying the condition that it is within the optical scanning effective band and lower than the resonance frequency, and the drive signal By adjusting the amplitude, the driving frequency and the swing amplitude of the deflection mirror surface are adjusted. Therefore, by adjusting the drive frequency and oscillation amplitude of the deflection mirror surface by adjusting the frequency and amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface according to the variation and fluctuation of the resonance frequency of the deflection mirror surface, The scanning time during which the light beam scans the effective scanning area on the surface to be scanned can be kept substantially constant. In addition, the scanning time can be kept substantially constant by reducing the amplitude of the drive signal, regardless of whether the resonance frequency fluctuates to the high frequency side or to the low frequency side due to the effects described in detail later. Can do. That is, it is not necessary to increase the swing amplitude of the deflection mirror surface by increasing the amplitude (energy) of the drive signal. By efficiently controlling the drive signal as described above, energy saving of the optical scanning device can be realized, and the light beam can be stably scanned on the surface to be scanned. In the present invention, the oscillation frequency of the deflection mirror surface is set lower than the maximum value by setting the frequency of the drive signal to be different from the resonance frequency of the deflection mirror surface. Therefore, the light beam can be scanned over the entire effective scanning area. In the present invention, “adjusting the frequency of the drive signal within the optical scanning effective band while satisfying the condition of being lower than the resonance frequency according to the resonance frequency of the deflection mirror surface” This means that when the resonance frequency fluctuates, the frequency of the drive signal is changed as necessary or the frequency is maintained as it is. That is, as will be described in detail later, there are cases where the frequency of the drive signal needs to be changed depending on the variation of the resonance frequency, and there are cases where it is preferable to maintain the frequency. Therefore, in this specification, “the frequency of the drive signal is adjusted according to the resonance frequency of the deflecting mirror surface while satisfying the condition that it is within the optical scanning effective band and lower than the resonance frequency”. Is defined as above.
また、前記ミラー駆動手段は、前記共振周波数の増大にともない前記駆動信号の周波数を増大させるとともに前記駆動信号の振幅を減少させる構成としてもよい。このように構成された発明では、より効率よく駆動信号の制御を行って、光走査装置の省エネルギー化をさらに向上させることができる。 Further, the mirror driving means may be configured to increase the frequency of the driving signal and decrease the amplitude of the driving signal as the resonance frequency increases. In the invention configured as described above, the drive signal can be controlled more efficiently, and the energy saving of the optical scanning device can be further improved.
また、前記ミラー駆動手段は、前記共振周波数の減少にともない前記駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ前記駆動信号の振幅を減少させる構成としてもよい。このように構成された発明では、より効率よく駆動信号の制御を行っている。さらに、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定として、該駆動信号の振幅のみを減少させている。したがって、光走査装置の省エネルギー化をさらに向上させることができるとともに、該駆動信号の制御を簡易なものにすることができる。 The mirror driving means may be configured to reduce the amplitude of the drive signal while keeping the frequency of the drive signal substantially constant as the resonance frequency decreases. In the invention configured as described above, the drive signal is controlled more efficiently. Further, the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface is made substantially constant, and only the amplitude of the drive signal is reduced. Therefore, the energy saving of the optical scanning device can be further improved and the control of the drive signal can be simplified.
また、前記光ビームが前記有効走査領域を走査する走査時間を計測し、少なくとも1つの光ビーム検出素子を有する走査時間計測手段をさらに備え、前記ミラー駆動手段は前記走査時間計測手段からの出力によって前記駆動信号の周波数および振幅を調整して前記走査時間を略一定とする構成としてもよい。このように構成された発明では、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数および振幅を、走査時間計測手段からの出力を利用して自動的に最適な周波数および振幅に設定することができる。したがって、偏向器の製造誤差に起因する偏向ミラー面の共振周波数の個体差のみでなく、使用環境の変動による偏向ミラー面の共振周波数の変動に対しても、リアルタイムで対応することができる。よって、有効走査領域を光ビームが走査する走査時間をより高精度に一定にすることができる。 In addition, the apparatus further includes a scanning time measuring unit that measures a scanning time during which the light beam scans the effective scanning region and has at least one light beam detection element, and the mirror driving unit is configured to output the scanning time by the output from the scanning time measuring unit. The scanning time may be substantially constant by adjusting the frequency and amplitude of the driving signal. In the invention configured as described above, the frequency and amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface can be automatically set to the optimum frequency and amplitude by using the output from the scanning time measuring means. Therefore, not only the individual difference of the resonance frequency of the deflection mirror surface caused by the manufacturing error of the deflector but also the fluctuation of the resonance frequency of the deflection mirror surface due to the change of the use environment can be dealt with in real time. Therefore, the scanning time during which the light beam scans the effective scanning region can be made constant with higher accuracy.
また、前記光ビーム検出素子は、前記光ビームが前記有効走査領域を走査する際に掃引して形成される掃引面の外に配設される構成としてもよい。このように構成された発明では、光ビームが有効走査領域を走査する際に光ビーム検出素子が障害とならないため、ビームスプリッタ等を追加する必要が無く、簡易な構成を実現できる。 The light beam detecting element may be arranged outside a sweep surface formed by sweeping the light beam when scanning the effective scanning region. In the invention configured as described above, since the light beam detecting element does not become an obstacle when the light beam scans the effective scanning region, it is not necessary to add a beam splitter or the like, and a simple structure can be realized.
また、前記走査時間計測手段は2個の前記光ビーム検出素子を有し、前記光ビーム検出素子のそれぞれは、前記光ビームが前記有効走査領域の略中心を走査する際の光軸に対して略対称に配設される構成としてもよい。このように構成された発明では、光ビームが光ビーム検出素子を通過する時間から、該光ビームが有効走査領域を走査する走査時間の計算を容易に行うことができる。 Further, the scanning time measuring means has two light beam detection elements, and each of the light beam detection elements has an optical axis when the light beam scans substantially the center of the effective scanning area. It is good also as a structure arrange | positioned substantially symmetrically. In the invention configured as described above, it is possible to easily calculate the scanning time for the light beam to scan the effective scanning region from the time for the light beam to pass through the light beam detecting element.
また、前記光ビーム検出素子の出力を、前記光ビームが前記有効走査領域を走査する際の水平同期信号として利用する構成としてもよい。このように構成された発明では、水平同期信号を取得するために光ビーム検出素子を追加する必要がなく、装置構成を簡略化できる。 Further, the output of the light beam detecting element may be used as a horizontal synchronization signal when the light beam scans the effective scanning area. In the invention configured as described above, it is not necessary to add a light beam detecting element in order to obtain a horizontal synchronization signal, and the apparatus configuration can be simplified.
また、この発明にかかる画像形成装置は、潜像担持体と、上記した光走査装置と同一構成を有し、前記潜像担持体の表面の所定の領域を前記有効走査領域として光ビームを走査して前記潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段とを備えたことを特徴としている。このように構成された発明では、上記した光走査装置によって潜像担持体に静電潜像を安定して形成して、該静電潜像をトナーによって現像している。したがって、画像を安定して得ることができる。 The image forming apparatus according to the present invention has the same configuration as the latent image carrier and the optical scanning device described above, and scans a light beam with a predetermined area on the surface of the latent image carrier as the effective scanning area. The image forming apparatus includes an exposure unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier, and a developing unit that develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image. In the invention configured as described above, an electrostatic latent image is stably formed on the latent image carrier by the optical scanning device described above, and the electrostatic latent image is developed with toner. Therefore, an image can be obtained stably.
<本発明にかかる光走査装置の基本動作>
まず、本発明にかかる光走査装置の第1の基本動作について図1および図2を用いて詳述する。図1は偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線を示し、図2は偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数および振幅の調整にともなって、偏向ミラー面の駆動周波数および偏向ミラー面の揺動振幅が変動する様子を示す図である。なお、図1は、共振周波数f01を有する偏向器の偏向ミラー面の共振周波数が、使用環境の温度等の変動を原因として共振周波数f02へ増大した場合を示し、共振周波数の増大にともない共振曲線にも変動が生じる様子を示す。
<Basic Operation of Optical Scanning Device According to the Present Invention>
First, the first basic operation of the optical scanning device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a resonance curve of the oscillation amplitude of the deflection mirror surface, and FIG. 2 shows the oscillation frequency of the deflection mirror surface and the oscillation of the deflection mirror surface as the frequency and amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface are adjusted. It is a figure which shows a mode that an amplitude fluctuates. FIG. 1 shows a case where the resonance frequency of the deflecting mirror surface of the deflector having the resonance frequency f01 increases to the resonance frequency f02 due to fluctuations in the temperature or the like of the usage environment, and the resonance curve increases with the increase of the resonance frequency. Figure 2 also shows how fluctuations occur.
図1では、縦軸を偏向器の偏向ミラー面の揺動振幅(Θ)、横軸を偏向ミラー面の駆動周波数として、偏向ミラー面の共振周波数の変動前後の偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線R1,R2と、共振曲線R2を有する偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させたときの該偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線R3を示している。図1に示すように、共振周波数の変動前後で偏向ミラー面は共振周波数f01,f02を有し、光走査有効帯域内の駆動周波数で揺動駆動された場合に、所定の揺動振幅Θ0以上の揺動振幅を有する。この揺動振幅Θ0は、偏向ミラー面によって偏向された光ビームを、少なくとも被走査面上の有効走査領域を走査させるために偏向器に要求される値である。なお、その値は光走査装置の各構成要素の配置関係によって決定される。また、同図中FBは、偏向ミラー面が共振周波数f01を有するときの光走査有効帯域を示し、共振周波数f02を有するときの光走査有効帯域は図示省略している。 In FIG. 1, the vertical axis represents the oscillation amplitude (Θ) of the deflecting mirror surface of the deflector, and the horizontal axis represents the driving frequency of the deflecting mirror surface. The resonance curves R1 and R2 and the resonance curve R3 of the oscillation amplitude of the deflection mirror surface when the amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface having the resonance curve R2 is decreased are shown. As shown in FIG. 1, the deflection mirror surface has resonance frequencies f01 and f02 before and after the change of the resonance frequency, and when it is driven to oscillate at a drive frequency within the optical scanning effective band, a predetermined oscillation amplitude Θ0 or more. The oscillation amplitude is as follows. The oscillation amplitude Θ0 is a value required for the deflector to scan at least the effective scanning area on the surface to be scanned with the light beam deflected by the deflecting mirror surface. Note that the value is determined by the arrangement relationship of each component of the optical scanning device. In the figure, FB indicates an optical scanning effective band when the deflection mirror surface has the resonance frequency f01, and an optical scanning effective band when the deflection mirror surface has the resonance frequency f02 is not shown.
図2では、縦軸を偏向器の偏向ミラー面の揺動振幅(Θ)、横軸を時間(t)として、図1にその共振曲線を示す偏向ミラー面が揺動駆動されたときの揺動振幅波形を示している。より具体的には、共振周波数増大前に共振曲線R1の共振特性を有する偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F1、共振周波数増大後に共振曲線R2の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動周波数f2で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F2、共振周波数増大後に共振曲線R2の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させることによって共振曲線R3の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動周波数f2で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F3が示されている。同図では説明理解を容易とするため、時刻t0で各揺動振幅波形で揺動振幅が0の点が重なるように描画してある。
In FIG. 2, the vertical axis is the swing amplitude (Θ) of the deflecting mirror surface of the deflector and the horizontal axis is time (t), and the swing when the deflecting mirror surface whose resonance curve is shown in FIG. A dynamic amplitude waveform is shown. More specifically, when the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R1 is oscillated and driven at the drive frequency f1 before the resonance frequency is increased, the oscillation amplitude waveform F1 of the deflection mirror surface, and the resonance curve after the resonance frequency is increased. When the deflection mirror surface having the resonance characteristic of R2 is oscillated and driven at the drive frequency f2, the oscillation amplitude waveform F2 of the deflection mirror surface, and the drive for driving the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R2 after the resonance frequency is increased. A swing amplitude waveform F3 of the deflection mirror surface when the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R3 is driven to swing at the drive frequency f2 by decreasing the signal amplitude is shown. In the drawing, for easy understanding of the explanation, at the
この発明にかかる光走査装置では、共振周波数f01を有する偏向ミラー面を、共振周波数f01より低く、かつ光走査有効帯域FB内の駆動周波数f1で揺動駆動している。したがって、該偏向ミラー面の揺動振幅の最大値はΘ1となる(図1および図2参照)。同様に、偏向ミラー面の共振周波数が共振周波数f02へ増大した場合も、偏向ミラー面の共振周波数f02より低く、かつ光走査有効帯域内(図示省略)の駆動周波数f2で偏向ミラー面を揺動駆動している。したがって、該偏向ミラー面の揺動振幅はΘ1となる(図1および図2参照)。すなわち、共振周波数の増大に応じて、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を増大させることで、偏向ミラー面の揺動振幅を、偏向ミラー面の共振周波数の変動前後でほぼ一定の値(Θ1)に調整することができる。 In the optical scanning device according to the present invention, the deflection mirror surface having the resonance frequency f01 is oscillated and driven at a drive frequency f1 lower than the resonance frequency f01 and within the optical scanning effective band FB. Therefore, the maximum value of the swing amplitude of the deflection mirror surface is Θ1 (see FIGS. 1 and 2). Similarly, when the resonance frequency of the deflection mirror surface increases to the resonance frequency f02, the deflection mirror surface is oscillated at a drive frequency f2 that is lower than the resonance frequency f02 of the deflection mirror surface and within the optical scanning effective band (not shown). Driving. Therefore, the oscillation amplitude of the deflection mirror surface is Θ1 (see FIGS. 1 and 2). That is, by increasing the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface in accordance with the increase in the resonance frequency, the oscillation amplitude of the deflection mirror surface is set to a substantially constant value before and after the fluctuation of the resonance frequency of the deflection mirror surface ( Θ1).
次に、上記したように偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を調整するとともに、該駆動信号の振幅を減少させることで、被走査面上の有効走査領域を光ビームで走査する走査時間を調整する原理について詳述する。 Next, as described above, the frequency of the drive signal for driving the deflecting mirror surface is adjusted, and the amplitude of the drive signal is reduced to reduce the scanning time for scanning the effective scanning area on the surface to be scanned with the light beam. The principle of adjustment will be described in detail.
共振周波数増大前に共振曲線R1の共振特性を有する偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動すると、偏向ミラー面は揺動振幅波形F1のように揺動駆動する。このとき、時刻t11の時に偏向ミラー面によって偏向された光ビームは光ビーム検出位置Aを通過して光ビーム検出センサ(光ビーム検出素子)によって検出される。また、時刻t12の時に偏向ミラー面によって偏向された光ビームは光ビーム検出位置Bを通過して光ビーム検出センサによって検出される。この場合、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間はPTとなる。 If the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R1 is oscillated and driven at the drive frequency f1 before the resonance frequency is increased, the deflection mirror surface is oscillated and driven as the oscillation amplitude waveform F1. At this time, the light beam deflected by the deflection mirror surface at time t11 passes through the light beam detection position A and is detected by the light beam detection sensor (light beam detection element). Further, the light beam deflected by the deflecting mirror surface at time t12 passes through the light beam detection position B and is detected by the light beam detection sensor. In this case, the time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B is PT.
次に、偏向器の使用環境の温度等の変動を原因として、偏向ミラー面の共振周波数f01が、共振周波数f02(共振曲線R2)へ増大した場合、共振周波数増大前と同一の駆動周波数f1で該偏向ミラー面を揺動駆動すると偏向ミラー面の揺動振幅が変動(減少)するため、光ビームが被走査面上の有効走査領域を走査する走査時間が変動する。すなわち、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する走査時間が変動する。このとき、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を増大させるとともに該駆動信号の振幅を減少させることによって、該走査時間を調整することができる(波形F2および波形F3参照)。 Next, when the resonance frequency f01 of the deflecting mirror surface increases to the resonance frequency f02 (resonance curve R2) due to fluctuations in the temperature or the like of the use environment of the deflector, at the same drive frequency f1 as before the increase of the resonance frequency. When the deflection mirror surface is driven to swing, the swing amplitude of the deflection mirror surface fluctuates (decreases), so that the scanning time during which the light beam scans the effective scanning area on the surface to be scanned fluctuates. That is, the scanning time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B varies. At this time, the scanning time can be adjusted by increasing the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface and decreasing the amplitude of the drive signal (see waveform F2 and waveform F3).
図2は、揺動振幅波形F2およびF3で示すように、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を調整(増大)して、偏向ミラー面の駆動周波数を駆動周波数f1よりも高周波側の駆動周波数f2に調整するとともに(図1参照)、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させることで偏向ミラー面の揺動振幅が減少する様子を示す。このように、共振周波数の増大にともなって、駆動信号の周波数を調整して、偏向ミラー面の駆動周波数を増大させるとともに、駆動信号の振幅を減少させて偏向ミラー面の揺動振幅を減少させることによって(Θ1→Θ2)、該偏向ミラー面によって偏向された光ビームは、時刻t11の時に光ビーム検出位置Aを通過し、時刻t12の時に光ビーム検出位置Bを通過する。すなわち、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間はPTとなり、共振周波数増大前の走査時間PTとほぼ等しい。このように、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数を増大させるとともに、該駆動信号の振幅を減少させることで、偏向ミラー面の駆動周波数と偏向ミラー面の揺動振幅の調整を行って、偏向ミラー面の共振周波数の増大前後で、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間を略一定にすることができる。 In FIG. 2, as shown by the oscillation amplitude waveforms F2 and F3, the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface is adjusted (increased) so that the drive frequency of the deflection mirror surface is higher than the drive frequency f1. While the frequency f2 is adjusted (see FIG. 1), the oscillation amplitude of the deflection mirror surface is reduced by reducing the amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface. Thus, as the resonance frequency increases, the drive signal frequency is adjusted to increase the drive frequency of the deflecting mirror surface, and the drive signal amplitude is decreased to reduce the swing amplitude of the deflecting mirror surface. Thus (Θ1 → Θ2), the light beam deflected by the deflecting mirror surface passes through the light beam detection position A at time t11 and passes through the light beam detection position B at time t12. That is, the time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B is PT, which is substantially equal to the scanning time PT before the resonance frequency is increased. Thus, by increasing the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface and decreasing the amplitude of the drive signal, the drive frequency of the deflection mirror surface and the swing amplitude of the deflection mirror surface are adjusted, The time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B can be made substantially constant before and after the resonance frequency of the deflection mirror surface is increased.
なお、使用環境の温度等の変動によって共振周波数が増大する場合について述べたが、偏向器の製造方法に起因する偏向ミラー面の共振周波数のバラツキにも上記した方法を適用して、被走査面上の有効走査領域を光ビームが走査する走査時間を略一定に調整することができる。したがって、共振周波数にバラツキや変動が生じたとしても、駆動信号の周波数を調整するとともに、該駆動信号の振幅を減少させることで適切に対応することができる。このように、偏向ミラー面を駆動する駆動信号を効率よく制御することによって省エネルギー化を実現するとともに安定して光ビームを被走査面上に走査させることができる。 Although the case where the resonance frequency increases due to fluctuations in the temperature or the like of the usage environment has been described, the above method is also applied to the variation in the resonance frequency of the deflection mirror surface caused by the manufacturing method of the deflector, and the surface to be scanned The scanning time during which the light beam scans the upper effective scanning area can be adjusted to be substantially constant. Therefore, even if the resonance frequency varies or fluctuates, it can be appropriately dealt with by adjusting the frequency of the drive signal and reducing the amplitude of the drive signal. Thus, by efficiently controlling the drive signal for driving the deflection mirror surface, energy saving can be realized and the light beam can be stably scanned on the surface to be scanned.
次に、本発明にかかる光走査装置の第2の基本動作について図3および図4を用いて詳述する。図3は偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線を示し、図4は偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数および振幅の調整にともなって、偏向ミラー面の駆動周波数および偏向ミラー面の揺動振幅が変動する様子を示す図である。なお、図3は、共振周波数f01を有する偏向器の偏向ミラー面の共振周波数が、使用環境の温度等の変動を原因として共振周波数f03へ減少した場合を示し、共振周波数の減少にともない共振曲線にも変動が生じる様子を示す。 Next, the second basic operation of the optical scanning device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 shows a resonance curve of the oscillation amplitude of the deflection mirror surface, and FIG. 4 shows the oscillation frequency of the deflection mirror surface and the oscillation of the deflection mirror surface as the frequency and amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface are adjusted. It is a figure which shows a mode that an amplitude fluctuates. FIG. 3 shows a case where the resonance frequency of the deflecting mirror surface of the deflector having the resonance frequency f01 is decreased to the resonance frequency f03 due to fluctuations in the temperature or the like of the use environment, and a resonance curve with a decrease in the resonance frequency. Figure 2 also shows how fluctuations occur.
図3では、縦軸を偏向器の偏向ミラー面の揺動振幅(Θ)、横軸を偏向ミラー面の駆動周波数として、偏向ミラー面の共振周波数の変動前後の偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線R1,R4と、共振曲線R4を有する偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させたときの該偏向ミラー面の揺動振幅の共振曲線R5を示している。図3に示すように、共振周波数の変動前後で偏向ミラー面は共振周波数f01,f03を有し、光走査有効帯域内の駆動周波数で揺動駆動された場合に、所定の揺動振幅Θ0以上の揺動振幅を有する。この揺動振幅Θ0は、上記したように、偏向ミラー面によって偏向された光ビームを、少なくとも被走査面上の有効走査領域を走査させるために偏向器に要求される値である。また、同図中FBは、偏向ミラー面が共振周波数f01を有するときの光走査有効帯域を示し、共振周波数f03を有するときの光走査有効帯域は図示省略している。 In FIG. 3, the vertical axis represents the oscillation amplitude (Θ) of the deflecting mirror surface of the deflector, and the horizontal axis represents the driving frequency of the deflecting mirror surface. The resonance curves R1 and R4 and the resonance curve R5 of the oscillation amplitude of the deflection mirror surface when the amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface having the resonance curve R4 is decreased are shown. As shown in FIG. 3, the deflection mirror surface has resonance frequencies f01 and f03 before and after the fluctuation of the resonance frequency, and when it is driven to oscillate at a driving frequency within the optical scanning effective band, it is greater than a predetermined oscillation amplitude Θ0. The oscillation amplitude is as follows. As described above, the oscillation amplitude Θ0 is a value required for the deflector to scan at least the effective scanning area on the surface to be scanned with the light beam deflected by the deflection mirror surface. In the figure, FB indicates an optical scanning effective band when the deflecting mirror surface has the resonance frequency f01, and an optical scanning effective band when the deflection mirror surface has the resonance frequency f03 is not shown.
図4では、縦軸を偏向器の偏向ミラー面の揺動振幅(Θ)、横軸を時間(t)として、図3にその共振曲線を示す偏向ミラー面が揺動駆動されたときの揺動振幅波形を示している。より具体的には、共振周波数減少前に共振曲線R1の共振特性を有する偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F1、共振周波数減少後に共振曲線R4の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F4、共振周波数減少後に共振曲線R4の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させることによって共振曲線R5の共振特性を持つ偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動した場合の該偏向ミラー面の揺動振幅波形F5が示されている。なお、同図では説明理解を容易とするため、時刻t0で各揺動振幅波形で揺動振幅が0の点が重なるように描画してある。また、揺動振幅波形F1およびF5は、偏向ミラー面の駆動周波数および振幅がほぼ等しい値であるため、重ねて描画している。
In FIG. 4, the vertical axis is the swing amplitude (Θ) of the deflecting mirror surface of the deflector, and the horizontal axis is time (t), and the swing when the deflecting mirror surface whose resonance curve is shown in FIG. A dynamic amplitude waveform is shown. More specifically, when the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R1 is oscillated and driven at the drive frequency f1 before the resonance frequency is decreased, the oscillation amplitude waveform F1 of the deflection mirror surface, and the resonance curve after the resonance frequency is decreased. When the deflection mirror surface having the resonance characteristic of R4 is oscillated and driven at the drive frequency f1, the oscillation amplitude waveform F4 of the deflection mirror surface, and the drive for driving the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R4 after the resonance frequency is decreased. A swing amplitude waveform F5 of the deflection mirror surface when the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R5 is driven to swing at the drive frequency f1 by decreasing the amplitude of the signal is shown. In the figure, for easy understanding of the description, at the
この発明にかかる光走査装置では、共振周波数f01を有する偏向ミラー面を、共振周波数f01より低く、かつ光走査有効帯域FB内の駆動周波数f1で揺動駆動している。したがって、該偏向ミラー面の揺動振幅の最大値はΘ1となる(図3および図4参照)。同様に、偏向ミラー面の共振周波数が共振周波数f03へ減少した場合も、偏向ミラー面の共振周波数f02より低く、かつ光走査有効帯域内(図示省略)の駆動周波数f1で偏向ミラー面を揺動駆動している。したがって、該偏向ミラー面の揺動振幅はΘ3となる(図3および図4参照)。すなわち、共振周波数が減少しても、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定とすることで、偏向ミラー面の揺動振幅は、偏向ミラー面の共振周波数が増大する前よりも大きい値(Θ3)となる。 In the optical scanning device according to the present invention, the deflection mirror surface having the resonance frequency f01 is oscillated and driven at a drive frequency f1 lower than the resonance frequency f01 and within the optical scanning effective band FB. Therefore, the maximum value of the swing amplitude of the deflection mirror surface is Θ1 (see FIGS. 3 and 4). Similarly, when the resonance frequency of the deflection mirror surface decreases to the resonance frequency f03, the deflection mirror surface is oscillated at a drive frequency f1 that is lower than the resonance frequency f02 of the deflection mirror surface and within the optical scanning effective band (not shown). Driving. Therefore, the oscillation amplitude of the deflection mirror surface is Θ3 (see FIGS. 3 and 4). That is, even if the resonance frequency decreases, the oscillation amplitude of the deflection mirror surface is larger than before the resonance frequency of the deflection mirror surface increases by making the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface substantially constant. Value (Θ3).
次に、上記したように偏向ミラー面の共振周波数の減少にともなって、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定とするとともに該駆動信号の振幅を減少させることで、被走査面上の有効走査領域を光ビームで走査する走査時間を調整する原理について詳述する。 Next, as described above, as the resonance frequency of the deflecting mirror surface decreases, the frequency of the driving signal for driving the deflecting mirror surface is made substantially constant and the amplitude of the driving signal is reduced, so that The principle of adjusting the scanning time for scanning the effective scanning area with the light beam will be described in detail.
共振周波数減少前に共振曲線R1の共振特性を有する偏向ミラー面を駆動周波数f1で揺動駆動すると、偏向ミラー面は揺動振幅波形F1のように揺動駆動する。このとき、時刻t11の時に偏向ミラー面によって偏向された光ビームは光ビーム検出位置Aを通過して光ビーム検出センサ(光ビーム検出素子)によって検出される。また、時刻t12の時に偏向ミラー面によって偏向された光ビームは光ビーム検出位置Bを通過して光ビーム検出センサによって検出される。この場合、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間はPTとなる。 When the deflection mirror surface having the resonance characteristic of the resonance curve R1 is oscillated and driven at the drive frequency f1 before the resonance frequency is decreased, the deflection mirror surface is oscillated and driven as the oscillation amplitude waveform F1. At this time, the light beam deflected by the deflection mirror surface at time t11 passes through the light beam detection position A and is detected by the light beam detection sensor (light beam detection element). Further, the light beam deflected by the deflecting mirror surface at time t12 passes through the light beam detection position B and is detected by the light beam detection sensor. In this case, the time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B is PT.
次に、偏向器の使用環境の温度等の変動を原因として、偏向ミラー面の共振周波数f01が、共振周波数f03(共振曲線R4)へ減少した場合、共振周波数減少前と同一の駆動周波数f1で該偏向ミラー面を揺動駆動すると偏向ミラー面の揺動振幅が変動(増大)するため、光ビームが被走査面上の有効走査領域を走査する走査時間が変動する。すなわち、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する走査時間が変動する。このとき、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ、該駆動信号の振幅を減少させることによって、該走査時間を調整することができる(波形F4および波形F5参照)。 Next, when the resonance frequency f01 of the deflecting mirror surface decreases to the resonance frequency f03 (resonance curve R4) due to fluctuations in the temperature or the like of the use environment of the deflector, the drive frequency f1 is the same as before the resonance frequency is decreased. When the deflection mirror surface is driven to swing, the swing amplitude of the deflection mirror surface fluctuates (increases), so that the scanning time during which the light beam scans the effective scanning area on the surface to be scanned fluctuates. That is, the scanning time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B varies. At this time, the scanning time can be adjusted by reducing the amplitude of the drive signal while keeping the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface substantially constant (see waveform F4 and waveform F5).
図4は、揺動振幅波形F4およびF5で示すように、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ(図3参照)、偏向ミラー面を駆動する駆動信号の振幅を減少させることで偏向ミラー面の揺動振幅が減少する様子を示す。このように、共振周波数の減少にともなって、駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ、駆動信号の振幅を減少させて偏向ミラー面の揺動振幅を減少させることによって、該偏向ミラー面によって偏向された光ビームは、時刻t11の時に光ビーム検出位置Aを通過し、時刻t12の時に光ビーム検出位置Bを通過する。すなわち、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間はPTとなり、共振周波数減少前の走査時間PTとほぼ等しい。このように、偏向ミラー面の駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ、該駆動信号の振幅を減少させることで(Θ3→Θ1)、偏向ミラー面の揺動振幅の調整を行って、偏向ミラー面の共振周波数の減少前後で、光ビーム検出位置Aから光ビーム検出位置Bまで光ビームが走査する時間を略一定にすることができる。 In FIG. 4, as shown by the oscillation amplitude waveforms F4 and F5, the amplitude of the drive signal for driving the deflection mirror surface is decreased while the frequency of the drive signal for driving the deflection mirror surface is substantially constant (see FIG. 3). This shows how the oscillation amplitude of the deflection mirror surface decreases. As described above, as the resonance frequency is reduced, the frequency of the drive signal is made substantially constant, and the amplitude of the drive signal is reduced to reduce the oscillation amplitude of the deflection mirror surface, thereby being deflected by the deflection mirror surface. The light beam passes through the light beam detection position A at time t11 and passes through the light beam detection position B at time t12. That is, the time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B is PT, which is substantially equal to the scanning time PT before the resonance frequency is decreased. In this way, by adjusting the oscillation amplitude of the deflection mirror surface by reducing the amplitude of the drive signal (Θ3 → Θ1) while making the frequency of the drive signal of the deflection mirror surface substantially constant, the deflection mirror surface Before and after the resonance frequency is decreased, the time during which the light beam scans from the light beam detection position A to the light beam detection position B can be made substantially constant.
なお、使用環境の温度等の変動によって共振周波数が減少する場合について述べたが、偏向器の製造方法に起因する偏向ミラー面の共振周波数のバラツキにも上記した方法を適用して、被走査面上の有効走査領域を光ビームが走査する走査時間を略一定に調整することができる。したがって、共振周波数にバラツキや変動が生じたとしても、駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ、該駆動信号の振幅を減少させるだけで適切に対応することができる。このように、偏向ミラー面を駆動する駆動信号を効率よく制御することによって省エネルギー化を実現するとともに安定して光ビームを被走査面上に走査させることができる。また、駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ、該駆動信号の振幅のみを減少させるだけで、被走査面上の有効走査領域を光ビームが走査する走査時間を略一定に調整することができる。したがって、該駆動信号の制御を簡易なものとすることができる。 In addition, although the case where the resonance frequency is reduced due to fluctuations in the temperature or the like of the usage environment has been described, the above method is also applied to the variation in the resonance frequency of the deflection mirror surface caused by the manufacturing method of the deflector, and the surface to be scanned The scanning time during which the light beam scans the upper effective scanning region can be adjusted to be substantially constant. Therefore, even if the resonance frequency varies or fluctuates, it can be appropriately handled by reducing the amplitude of the drive signal while keeping the frequency of the drive signal substantially constant. Thus, by efficiently controlling the drive signal for driving the deflection mirror surface, energy saving can be realized and the light beam can be stably scanned on the surface to be scanned. Further, the scanning time for the light beam to scan the effective scanning area on the surface to be scanned can be adjusted to be substantially constant by reducing only the amplitude of the driving signal while keeping the frequency of the driving signal substantially constant. Therefore, the control of the drive signal can be simplified.
また、第2の基本動作では、共振周波数が変動したのにもかかわらず駆動信号の周波数を変更せず、変動前の周波数に維持するという「駆動信号の周波数の調整」を行っている。もちろん、光走査有効帯域内で、しかも共振数波数よりも低いという条件を満足した上で駆動信号の周波数を変更させるとともに、それに応じて駆動信号の振幅を減少させるようにしてもよい。 In the second basic operation, “adjustment of the frequency of the drive signal” is performed in which the frequency of the drive signal is not changed and the frequency before the change is maintained despite the change in the resonance frequency. Of course, the frequency of the drive signal may be changed while satisfying the condition that it is within the optical scanning effective band and lower than the resonance frequency wave number, and the amplitude of the drive signal may be decreased accordingly.
以下に述べる実施形態のすべては、上述したように偏向ミラー面の駆動信号の周波数を設定かつ調整している。 In all of the embodiments described below, the frequency of the drive signal for the deflection mirror surface is set and adjusted as described above.
<第1実施形態>
図5は本発明にかかる光走査装置の第1実施形態たる露光ユニットを装備した画像形成装置を示す図である。また、図6は図5の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆる4サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11のCPU111からの印字指令に応じてエンジンコントローラ10がエンジン部EGの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートに印字指令に対応する画像を形成する。
<First Embodiment>
FIG. 5 is a view showing an image forming apparatus equipped with an exposure unit according to the first embodiment of the optical scanning apparatus of the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus is a so-called four-cycle color printer. In this image forming apparatus, when a print command is given to the
このエンジン部EGでは、感光体2(本発明の「潜像担持体」に相当)が図5の矢印方向(副走査方向)に回転自在に設けられている。また、この感光体2の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット3、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部(図示省略)がそれぞれ配置されている。帯電ユニット3には帯電制御部103が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体2の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体2、帯電ユニット3およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体5に対し着脱自在となっている。
In this engine unit EG, a photosensitive member 2 (corresponding to a “latent image carrier” of the present invention) is provided so as to be rotatable in the arrow direction (sub-scanning direction) in FIG. Further, a charging
そして、この帯電ユニット3によって帯電された感光体2の外周面に向けて本発明の光走査装置(露光手段)に相当する露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームLを感光体2の表面(本発明の「被走査面」に相当)上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。なお、この露光ユニット6の構成および動作については後で詳述する。
Then, the light beam L is irradiated from the
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4(本発明の「現像手段」に相当)によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、支持フレーム40に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、マゼンタ用の現像器4M、シアン用の現像器4C、およびブラック用の現像器4Kを備えている。そして、エンジンコントローラ10の現像器制御部104からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4M、4C、4Kが選択的に感光体2と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラから感光体2の表面にトナーを付与する。これによって、感光体2上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4 (corresponding to the “developing means” of the present invention). That is, in this embodiment, the developing
上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72、73等に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。
The toner image developed by the developing
また、ローラ72の近傍には、転写ベルトクリーナ(図示省略)、濃度センサ76(図6)および垂直同期センサ77(図6)が配置されている。これらのうち、濃度センサ76は、中間転写ベルト71の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト71の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ77は、中間転写ベルト71の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト71の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Vsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Vsyncに基づいて制御される。
In the vicinity of the roller 72, a transfer belt cleaner (not shown), a density sensor 76 (FIG. 6), and a vertical synchronization sensor 77 (FIG. 6) are arranged. Among these, the density sensor 76 is provided facing the surface of the intermediate transfer belt 71 and measures the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71. The
そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体2上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から1枚ずつ取り出され搬送経路Fに沿って二次転写領域TR2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。
When transferring a color image to a sheet, each color toner image formed on the
このとき、中間転写ベルト71上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域TR2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路F上において二次転写領域TR2の手前側にゲートローラ81が設けられており、中間転写ベルト71の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ81が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域TR2に送り込まれる。 At this time, in order to correctly transfer the image on the intermediate transfer belt 71 to a predetermined position on the sheet, the timing of feeding the sheet to the secondary transfer region TR2 is managed. Specifically, a gate roller 81 is provided on the transport path F on the front side of the secondary transfer region TR2, and the gate roller 81 rotates in accordance with the timing of the circumferential movement of the intermediate transfer belt 71. Are sent to the secondary transfer region TR2 at a predetermined timing.
また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット9および排出ローラ82を経由して装置本体5の上面部に設けられた排出トレイ部51に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像が形成されたシートを排出ローラ82によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路FRに沿って搬送される。そして、ゲートローラ81の手前で再び搬送経路Fに乗せられるが、このとき、二次転写領域TR2において中間転写ベルト71と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。
Further, the sheet on which the color image is formed in this way is conveyed to the discharge tray portion 51 provided on the upper surface portion of the apparatus
なお、図6において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリであり、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
In FIG. 6, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the
図7は図5の画像形成装置に装備された露光ユニット(光走査装置)の構成を示す主走査断面図、図8は図5の画像形成装置の露光ユニットおよび露光制御部の構成を示す図、図9および図10は露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図、図11は本実施形態において光ビームの走査時間を算出するための模式図、図12は本実施形態における駆動信号の周波数および振幅の制御手順を示すフローチャートである。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニットの構成および動作について詳述する。 7 is a main scanning sectional view showing a configuration of an exposure unit (optical scanning device) provided in the image forming apparatus of FIG. 5, and FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an exposure unit and an exposure control unit of the image forming apparatus of FIG. 9 and 10 are diagrams showing a deflector as one component of the exposure unit, FIG. 11 is a schematic diagram for calculating the scanning time of the light beam in this embodiment, and FIG. 12 is a drive signal in this embodiment. It is a flowchart which shows the control procedure of a frequency and an amplitude. Hereinafter, the configuration and operation of the exposure unit will be described in detail with reference to these drawings.
この露光ユニット6は露光筐体61を有している。そして、露光筐体61に単一のレーザー光源62が固着されており、レーザー光源62から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源62は、露光制御部102の光源駆動部102aと電気的に接続されている。このため、画像データに応じて光源駆動部102aがレーザー光源62をON/OFF制御してレーザー光源62から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。
The
また、この露光筐体61の内部には、レーザー光源62からの光ビームを感光体2の表面(図示省略)に走査露光するために、コリメータレンズ631、シリンドリカルレンズ632、偏向器65、走査レンズ66が設けられている。すなわち、レーザー光源62からの光ビームは、コリメータレンズ631により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Yにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ632に入射される。そして、シリンドリカルレンズ632を調整することでコリメート光は副走査方向Yにおいて偏向器65の偏向ミラー面651付近で結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ631およびシリンドリカルレンズ632がレーザー光源62からの光ビームを整形するビーム整形系63として機能している。
Further, in the exposure housing 61, a collimator lens 631, a cylindrical lens 632, a deflector 65, a scanning lens are used to scan and expose the light beam from the
この偏向器65は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面651で反射した光ビームを主走査方向Xに偏向可能となっている。より具体的には、偏向器65は次のように構成されている。
The deflector 65 is formed by using a micromachining technique in which a micromachine is integrally formed on a semiconductor substrate by applying a semiconductor manufacturing technique. The deflector 65 reflects the light beam reflected by the
この偏向器65は、図9に示すように、シリコン基板652が支持部材として機能し、さらに該シリコン基板652の一部を加工することで可動板656が設けられている。この可動板656は平板状に形成され、ねじりバネ657によってシリコン基板652に弾性支持されており、副走査方向Yとほぼ平行に伸びる揺動軸AX1回りに揺動自在となっている。また、可動板656の上面には、シリコン基板652の上面に形成した一対の外側電極端子(図示省略)にねじりバネ657を介して電気的に接続する平面コイル655が絶縁層で被膜されて設けられている。また、この可動板656の上面中央部には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面651として成膜されている。
As shown in FIG. 9, in this deflector 65, a
また、シリコン基板652の略中央部には、図10に示すように、可動板656が揺動軸AX1回りに揺動可能となるように、凹部652aが設けられている。そして、凹部652aの内底面には、可動板656の両端部の外方位置に永久磁石659a,659bが互いに異なる方位関係で固着されている。また、平面コイル655は、露光制御部102の駆動部102bと電気的に接続されており、コイル655への通電によって平面コイル655を流れる電流の方向と永久磁石659a,659bによる磁束の方向によりローレンツ力が作用し、可動板656を回転するモーメントが発生する。これにより、可動板656(偏向ミラー面651)がねじりバネ657を揺動軸AX1として揺動する。ここで、平面コイル655に流す電流を交流とし連続的に反復動作すれば、ねじりバネ657を揺動軸AX1として偏向ミラー面651を往復振動させることができる。
Further, as shown in FIG. 10, a concave portion 652a is provided at a substantially central portion of the
このように偏向器65では、露光制御部102の駆動部102bが本発明の「ミラー駆動手段」として機能し、該駆動部102bを制御することによって、「本発明にかかる光走査装置の基本動作」の項で説明したように、偏向器65の製造方法に起因する偏向ミラー面651(偏向器65)の共振周波数のバラツキや使用環境の温度等の変動による偏向ミラー面651(偏向器65)の共振周波数の変動に応じて偏向ミラー面651を駆動する駆動信号(平面コイル655に流す電流)の周波数および振幅を調整して、偏向ミラー面651の駆動周波数と揺動振幅を調整している。このように、偏向ミラー面651を揺動軸AX回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させている。
As described above, in the deflector 65, the driving
上記のように構成された偏向器65の偏向ミラー面651で偏向された光ビームは走査レンズ66に向けて偏向される。この実施形態では、走査レンズ66は、感光体2の表面上の有効走査領域PA(図11参照)の全域においてF値が略同一となるように構成されている。したがって、走査レンズ66に向けて偏向された光ビームは、走査レンズを介して感光体2の表面の有効走査領域PAに略同一のスポット径で結像される。これにより、光ビームが主走査方向Xと平行に走査して主走査方向Xに伸びるライン状の潜像が感光体2の表面上に形成される。
The light beam deflected by the deflecting
また、この実施形態では、図7に示すように、偏向器65からの走査光ビームの開始または終端を折り返しミラー69a,69bにより同期センサ60A,60B(本発明おける「ビーム検出素子」に相当)に導いている。これらの折り返しミラー69a,69bおよび同期センサ60A,60Bは、光ビームが有効走査領域PAを走査する際に掃引して形成される掃引面の外に配設されている。また、折り返しミラー69a,69bは、光ビームが有効走査領域PAの略中心を走査する際の光軸L0に対して略対称に配設されている。したがって、図11に模式的に示すように同期センサ60A,60Bは光軸L0に対して略対称に配設されているのと同等に考えることができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the start or end of the scanning light beam from the deflector 65 is turned back by mirrors 69a and 69b to synchronize
この同期センサ60A,60Bによる光ビームの検出信号は露光制御部102の計測部102cに伝達され、該計測部において有効走査領域PAを光ビームが走査する走査時間が算出される。そして、この計測部102cにおいて算出された走査時間が駆動部102b(ミラー駆動手段)に伝達され、該駆動部102bはこの伝達された走査時間に応じて偏向ミラー面651を駆動する駆動信号の周波数および振幅を決定する。すなわち、折り返しミラー69a,69b、同期センサ60A,60Bおよび計測部102cを本発明の走査時間計測手段として機能させている。さらに、この実施形態では、同期センサ60A,60Bを、光ビームが有効走査領域PAを主走査方向Xに走査する際の同期信号、つまり水平同期信号Hsyncを得るための水平同期用読取センサとして機能させている。
The detection signals of the light beams from the
次に上記のように構成された露光ユニット6(光走査装置)の動作について図12を参照しつつ説明する。図12は、図7の露光ユニット6の動作を示すフローチャートである。この露光ユニット6では偏向ミラー面651を駆動する駆動信号の周波数および振幅を、偏向ミラー面651(偏向器65)の共振周波数に応じた周波数および振幅に調整する制御が行われる。
Next, the operation of the exposure unit 6 (optical scanning device) configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the
まずレーザー光源62を点灯(ステップS1)し、感光体2の表面(被走査面)の光走査を開始する。そして、同期センサ60A,60Bに光ビームが入射した時刻より、2個の同期センサ60A,60Bを光ビームが通過する時間Δtsが計測され(ステップS2)、続いてステップS2における計測値Δtsを用いて光ビームが感光体2の表面の有効走査領域PAを走査する走査時間Δtpを算出する(ステップS3)。
First, the
ステップ3では、まずステップ2における計測値Δtsを用いて偏向ミラー面651(偏向器65)の最大揺動振幅Θmが算出される(数1)。
In
Θs:同期センサが光ビームを検出する時の偏向ミラー面の回転角(露光ユニットを構成する構成要素の配置関係から既知の値)
Θp:有効走査領域の端部を光ビームが走査する時の偏向ミラー面の回転角(露光ユニットを構成する構成要素の配置関係から既知の値)
f:偏向器の駆動周波数
Θm:偏向器(偏向ミラー面)の最大揺動振幅
Δts:2個の同期センサを光ビームが通過する時間
Δtp:有効走査領域PAを光ビームが走査する走査時間
ここで、Δtsは同期センサ60A,60Bにより計測される時間、Δtpは露光制御部102の計測部102cで算出される時間である。
Θs: rotation angle of the deflection mirror surface when the synchronous sensor detects the light beam (a known value from the arrangement relationship of the components constituting the exposure unit)
Θp: rotation angle of the deflecting mirror surface when the end of the effective scanning area is scanned by the light beam (a known value from the arrangement relationship of the components constituting the exposure unit)
f: Deflector drive frequency Θm: Maximum swing amplitude of deflector (deflection mirror surface) Δts: Time for light beam to pass through two synchronous sensors Δtp: Scanning time for light beam to scan effective scanning area PA Δts is a time measured by the
ステップS3において算出された走査時間Δtpは露光制御部102の駆動部102bに伝達され、該駆動部102bにおいて予め設定されている有効走査領域PAの走査時間の設定値Δtp0との誤差eが算出される(ステップS4)。そして、この誤差eが予め設定されている誤差許容値e0よりも小さければそのままの駆動信号の周波数および振幅で感光体2の表面の光走査が続行される。
The scanning time Δtp calculated in step S3 is transmitted to the
ところが、ステップS4において算出した誤差eが誤差許容値e0よりも大きい場合、新しい駆動信号の周波数値および振幅値が算出される(ステップS6)。そして、ステップS6で算出した周波数値および振幅値にしたがって、駆動部102b(ミラー駆動手段)は偏向ミラー面651(偏向器65)を駆動する駆動信号の周波数および振幅を調整する(ステップS7)。その後、誤差eが誤差許容値e0よりも小さくなるまで上記したステップS3からの動作を繰返し行う。
However, if the error e calculated in step S4 is larger than the allowable error value e0, the frequency value and amplitude value of a new drive signal are calculated (step S6). Then, according to the frequency value and the amplitude value calculated in step S6, the
以上のように、この実施形態によれば、露光制御部102の駆動部102b(ミラー駆動手段)は、偏向ミラー面651(偏向器65)を駆動する駆動信号の周波数を、偏向ミラー面651の共振周波数に応じて、共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整するとともに、該駆動信号の振幅を調整している。このように、偏向器65の製造方法に起因する偏向ミラー面651の共振周波数のバラツキや使用環境の温度等の変動による共振周波数の変動によって変動する、光ビームが有効走査領域PAを走査する走査時間Δtpを、偏向ミラー面651(偏向器65)を駆動する駆動信号の周波数および振幅を調整することによって、予め設定されている走査時間Δtp0の所定の誤差範囲内e0に収まるように調整している。したがって、偏向器65の製造誤差による偏向ミラー面651の共振周波数のバラツキや、偏向器65の使用環境の温度等の変動にともなって偏向ミラー面651の共振周波数が変動したとしても、「本発明にかかる光走査装置の基本動作」の項で詳述した作用効果により、駆動信号の振幅(エネルギー)を減少させることによって、光ビームが有効走査領域PAを走査する走査時間を略一定に保ち、光ビームを有効走査領域PAに安定して走査させている。このように、駆動信号を効率よく制御することによって、光走査装置の省エネルギー化を実現できるとともに、光ビームを被走査面上に安定して走査することができる。さらに、駆動信号の周波数を光走査有効帯域内に設定しているので、光ビームを有効走査領域の全域で走査可能となっている。
As described above, according to this embodiment, the
また、この実施形態では、共振周波数の増大にともない駆動信号の周波数を増大させるとともに該駆動信号の振幅を減少させている。したがって、より効率良く駆動信号の制御を行っているので、光走査装置の省エネルギー化をさらに向上させることができる。 In this embodiment, the frequency of the drive signal is increased and the amplitude of the drive signal is decreased as the resonance frequency is increased. Therefore, since the drive signal is controlled more efficiently, the energy saving of the optical scanning device can be further improved.
また、この実施形態では、共振周波数の減少にともない駆動信号の周波数をほぼ一定としつつ該駆動信号の振幅を減少させている。このように、より効率よく駆動信号の制御を行うとともに、偏向ミラー面651を駆動する駆動信号の周波数をほぼ一定として、該駆動信号の振幅のみを減少させているので、光走査装置の省エネルギー化をさらに向上させることができるとともに、駆動信号の制御を簡易なものにすることができる。
In this embodiment, the amplitude of the drive signal is reduced while keeping the frequency of the drive signal substantially constant as the resonance frequency is reduced. As described above, the drive signal is controlled more efficiently, and the frequency of the drive signal for driving the deflecting
また、この実施形態では、同期センサ60A,60Bの出力から光ビームが有効走査領域PAを走査する時間Δtpを算出して、Δtpが予め設定されたΔtp0の所定の誤差範囲内e0となるように偏向ミラー面651(偏向器65)を駆動する駆動信号の周波数および振幅を調整している。したがって、偏向器の製造誤差によって生じる共振周波数の個体差のみではなく、使用環境の変動による共振周波数の変動に対してもリアルタイムで対応することができる。よって、有効走査領域PAを光ビームが走査する走査時間をより高精度に略一定にすることができる。
In this embodiment, the time Δtp during which the light beam scans the effective scanning area PA is calculated from the outputs of the
また、この実施形態では、折り返しミラー69a,69bおよび同期センサ60A,60Bを、光ビームが有効走査領域PAを走査する際に掃引して形成される掃引面の外に配設している。したがって、光ビームが有効走査領域PAを走査する際に折り返しミラー69a,69bおよび同期センサ60A,60Bが障害とならないため、ビームスプリッタ等を追加する必要がなく、簡易な構成を実現できる。
Further, in this embodiment, the folding mirrors 69a and 69b and the
また、この実施形態では、2個の同期センサ60A,60Bを、光ビームが有効走査領域PAの略中心を走査する際の光軸に対して略対称に配設している(図11参照)。したがって、2個の同期センサによって計測される、光ビームが2個の同期センサ60A,60Bを通過する時間Δtsを用いて、光ビームが有効走査領域PAを走査する走査時間Δtpの算出を容易に行うことができる。
In this embodiment, the two
また、この実施形態では、同期センサ60A,60Bを、光ビームが有効走査領域PAを主走査方向Xに走査する際の同期信号、つまり水平同期信号Hsyncを得るための水平同期用読取センサとして機能させている。したがって、Hsyncを得るために新たなセンサを追加する必要がなく、装置構成を簡略化できる。
In this embodiment, the
また、この実施形態によれば、上記した露光ユニットによって安定して形成した静電潜像をトナーによって現像している。したがって、安定した画像を得ることができる。 Further, according to this embodiment, the electrostatic latent image stably formed by the exposure unit described above is developed with toner. Therefore, a stable image can be obtained.
<第2実施形態>
図13は本発明にかかる光走査装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態が上記第1実施形態と大きく相違する点は、偏向ミラー面651を静電気力を利用して揺動駆動している点であり、その他の構成は第1実施形態と同様である。なお、第1実施形態と同一の構成には同じ符号を付している。
Second Embodiment
FIG. 13 is a diagram showing a second embodiment of the optical scanning device according to the present invention. The second embodiment is greatly different from the first embodiment in that the
偏向器65では、図13に示すように、シリコン基板652の一部を加工することで可動板656が設けられている。この可動板656は平板状に形成され、ねじりバネ657によってシリコン基板652に弾性支持されており、副走査方向Yとほぼ平行に伸びる揺動軸AX1回りに揺動自在となっている。また、この可動板656の上面中央部には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面651として成膜されている。
In the deflector 65, as shown in FIG. 13, a movable plate 656 is provided by processing a part of the
また、シリコン基板652の略中央部には、図13に示すように、可動板656が揺動軸AX1回りに揺動可能となるように、凹部652aが設けられている。この凹部652aの内底面のうち可動板656の両端部に対向する位置に電極658a,658bがそれぞれ固着されている。これら2つの電極658a,658bは可動板656を揺動軸AX1回りに揺動駆動するための電極として機能するものである。すなわち、これらの電極658a,658bは露光制御部102の駆動部(図示省略)と電気的に接続されており、電極への電圧印加によって該電極と偏向ミラー面651との間に静電吸着力が作用して偏向ミラー面651の一方端部を該電極側に引き寄せる。したがって、駆動部から所定の電圧を電極658a,658bに交互に印加すると、ねじりバネ657を揺動軸AX1として偏向ミラー面651(可動板656)を往復振動させることができる。なお、この実施形態では、「本発明にかかる光走査装置の基本動作」の項で説明したように偏向ミラー面651(可動板656)を揺動駆動している。したがって、上記第1実施形態と同様の作用効果を有する。
Further, as shown in FIG. 13, a recess 652a is provided at a substantially central portion of the
このように偏向ミラー面651を揺動させるために、電磁気力や静電気力などを用いているが、いずれを用いてもよいことは言うまでもない。ただし、駆動方式ごとに以下のような特徴を有しているため、それらを考慮した上で適宜採用するのが望ましい。すなわち、偏向ミラー面651を揺動駆動させるための駆動力として電磁気力を用いた場合、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面651を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、走査光ビームの位置精度を高めることができる。これに対し、上記駆動力として静電吸着力を用いた場合、コイルパターンを形成する必要がなく、偏向器65のさらなる小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができる。
In order to swing the deflecting
<第3実施形態>
図14は本発明にかかる光走査装置の第3実施形態を示す図である。この第3実施形態が上記第1および第2実施形態と大きく相違する点は、1個の同期センサ60Cと折り返しミラー69c〜69eで光ビームの走査時間を計測している点である。その他の構成は第1および第2実施形態と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 14 is a diagram showing a third embodiment of the optical scanning device according to the present invention. The third embodiment is greatly different from the first and second embodiments in that the scanning time of the light beam is measured by one synchronization sensor 60C and folding mirrors 69c to 69e. Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.
この場合も、上記第1および第2実施形態と同様に、偏向器65を制御しているので、同様の作用効果を有する。 Also in this case, since the deflector 65 is controlled as in the first and second embodiments, the same operation and effect are obtained.
<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、共振周波数、駆動信号の周波数、駆動信号の振幅および走査時間Δtpとの関係を予めROM106等に記憶しておき、これらの記憶した値に基づいて、偏向ミラー面651(偏向器65)を駆動する駆動信号の周波数および振幅を略調整する構成としてもよい。このような構成としても上記実施形態と同様の作用効果を有する。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the relationship between the resonance frequency, the frequency of the drive signal, the amplitude of the drive signal, and the scanning time Δtp is stored in advance in the ROM 106 or the like, and the deflection mirror surface 651 (deflector 65) is set based on these stored values. It is good also as a structure which adjusts the frequency and amplitude of the drive signal to drive substantially. Such a configuration also has the same effects as the above embodiment.
また、この場合、同期センサ60A〜60Cを配設しない構成とすることも可能である。このような構成としても、上記実施形態と同様の作用効果を有するとともに、同期センサを配設しない簡素な構成の光走査装置を実現することができる。
In this case, the
上記実施形態では、この発明にかかる光走査装置をカラー画像形成装置の露光ユニットとして用いているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、感光体などの潜像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成するとともに、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する画像形成装置の露光手段として用いることができる。もちろん、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光手段に限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。 In the above embodiment, the optical scanning device according to the present invention is used as the exposure unit of the color image forming apparatus, but the application target of the present invention is not limited to this. That is, as an exposure unit of an image forming apparatus that scans a light beam on a latent image carrier such as a photoconductor to form an electrostatic latent image and develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image. Can be used. Of course, the application target of the optical scanning device is not limited to the exposure means provided in the image forming apparatus, but can be applied to all optical scanning devices that scan the surface to be scanned with the light beam.
2…感光体(潜像担持体)、 4…現像ユニット(現像手段)、 6…露光ユニット(光走査装置)、 60A,60B,60C…同期センサ(走査時間計測手段)、 69a,69b,69c,69d,69e…折り返しミラー(走査時間計測手段)、 65…偏向器、 651…偏向ミラー面、102b…駆動部(ミラー駆動手段)、 102c…計測部(走査時間計測手段)、 AX1…揺動軸、 PA…有効走査領域、 FB…光走査有効帯域、f01,f02,f03…共振周波数、f1,f2…駆動周波数、 X…主走査方向、 Y…副走査方向
2 ... photosensitive body (latent image carrier), 4 ... developing unit (developing means), 6 ... exposure unit (optical scanning device), 60A, 60B, 60C ... synchronous sensor (scanning time measuring means), 69a, 69b, 69c , 69d, 69e ... folding mirror (scanning time measuring means), 65 ... deflector, 651 ... deflecting mirror surface, 102b ... driving unit (mirror driving means), 102c ... measuring unit (scanning time measuring means), AX1 ... swinging Axis, PA: Effective scanning area, FB: Optical scanning effective band, f01, f02, f03 ... Resonance frequency, f1, f2 ... Drive frequency, X ... Main scanning direction, Y ... Sub scanning direction
Claims (8)
光ビームを射出する光源と、
前記主走査方向とほぼ直交する揺動軸回りに揺動自在に設けられるとともに前記光源から射出された光ビームを反射して前記主走査方向に偏向する、偏向ミラー面を有する偏向器と、
前記偏向器に駆動信号を与えて前記偏向ミラー面を前記揺動軸回りに揺動させるミラー駆動手段とを備え、
前記偏向ミラー面を共振揺動させて光ビームを少なくとも前記有効走査領域の全域で走査可能な、前記駆動信号の周波数帯域を光走査有効帯域としたとき、
前記ミラー駆動手段は、前記偏向ミラー面の共振周波数に応じて、前記駆動信号の周波数を、前記光走査有効帯域内で、しかも前記共振周波数よりも低いという条件を満足させながら調整するとともに、前記駆動信号の振幅を調整して、前記偏向ミラー面の駆動周波数および前記偏向ミラー面の揺動振幅を調整することを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans a light beam in a main scanning direction within an effective scanning area on a surface to be scanned,
A light source that emits a light beam;
A deflector having a deflecting mirror surface provided so as to be swingable about a swing axis substantially orthogonal to the main scanning direction and reflecting a light beam emitted from the light source to deflect the light beam in the main scanning direction;
Mirror driving means for applying a drive signal to the deflector to swing the deflection mirror surface about the swing axis;
When the frequency band of the drive signal can be scanned at least over the entire effective scanning region by resonating and swinging the deflection mirror surface, and the optical scanning effective band,
The mirror driving means adjusts the frequency of the drive signal in the optical scanning effective band in accordance with the resonance frequency of the deflecting mirror surface while satisfying the condition that it is lower than the resonance frequency, and An optical scanning device characterized by adjusting an amplitude of a drive signal to adjust a drive frequency of the deflection mirror surface and an oscillation amplitude of the deflection mirror surface.
請求項1ないし7のいずれかに記載の光走査装置と同一構成を有し、前記潜像担持体の表面の所定の領域を前記有効走査領域として光ビームを走査して前記潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier;
8. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is configured to scan a light beam with a predetermined region on the surface of the latent image carrier as the effective scanning region, and to scan the latent image carrier on the latent image carrier. Exposure means for forming an electrostatic latent image on
An image forming apparatus comprising: developing means for developing the electrostatic latent image with toner to form a toner image.
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