JP2007041339A - 光走査装置および該装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振型の振動ミラーにより走査される光ビームを光検出センサなどの検出手段で検出し、該検出結果に基づき振動ミラーを制御する光走査装置において、振動ミラーが破壊されるのを未然に防止する。
【解決手段】 光検出センサからの出力信号に基づき偏向器の振幅変動を監視することによって偏向器の最大振幅角がミラー破壊に至る程度の振幅角、つまり破壊限界角に向けて増大しているという異常動作を確認している。そして、異常動作の確認後、直ちに偏向器の駆動を停止している。そのため、ノイズや外乱などにより偏向器の作動部に対して不適切なミラー駆動信号が与えられたとしても、ミラーの駆動を停止させて偏向器の破壊を確実に防止することができる。
【選択図】 図６

Description

この発明は、共振型の振動ミラーを用いて光ビームを偏向して主走査方向に走査させる光走査装置および該装置の制御方法に関するものである。

従来から偏向器として、マイクロマシニング技術を利用して製造した共振型の振動ミラーを使用した光走査装置が提案されている。この振動ミラーは駆動軸回りに振動可能に構成された偏向ミラー面を有しており、外部から与えられる駆動信号に応じて偏向ミラー面を正弦振動させることで偏向ミラー面に入射する光ビームを主走査方向に偏向させる。また、光走査装置では、所定位置に光検出センサが設けられており、光ビームの走査範囲の一端（最大振幅付近）を通過する光ビームを検出可能となっている。そして、該光検出センサからの出力信号に基づき駆動信号を制御して光ビームの振幅角を所定値に調整する、いわゆる振幅制御を行っている。したがって、振幅制御を行うためには光検出センサに走査光ビームが入射する、つまり光ビームの最大振幅角が光検出センサの配設位置に対応する角度以上となるように振動ミラーを駆動させる必要がある。そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、予め設定した初期駆動電流（駆動制御量）の駆動信号を与えて共振型アクチュエータ（本願発明の「振動ミラー」に相当）を駆動する。そして、フォトダイオード（光検出センサなどの検出手段）によりレーザビームが検出されるまで、駆動信号の電流設定値を徐々に増加させている。そして、レーザビームの検出後に、該検出結果に基づきレーザビームの振幅制御を行っている。

特開２００３−１４００７８号公報（[0041]〜[0043]、図７）

従来装置では、共振型アクチュエータ等の振動ミラーの振幅を制御すべく制御部が設けられている。この制御部はフォトダイオードなどの検出手段から出力される信号に基づき駆動電流などの駆動制御量を制御するように構成されており、駆動制御量の制御により振動ミラーの振幅を調整している。このため、ノイズや外乱などの影響により制御部が不適正な駆動信号を振動ミラーに与えてしまうと、振動ミラーの振幅角が大きく変動してしまうことがある。特に、ノイズなどの影響が振動ミラーを加振する方向に作用すると、振動ミラーが破壊限界角を超えて振動して破壊されてしまうことがある。したがって、振動ミラーにより光ビームを走査させる光走査装置では、振動ミラーが破壊限界角まで振動するのを確実に防止することが非常に重要となる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、共振型の振動ミラーにより走査される光ビームを光検出センサなどの検出手段で検出し、該検出結果に基づき振動ミラーを制御する光走査装置において、振動ミラーが破壊されるのを未然に防止することを目的とする。

この発明は、主走査方向において所定幅の有効走査領域上に光ビームを走査させる光走査装置であって、上記目的を達成するため、光ビームを射出する光源と、主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに共振振動する振動ミラーを有し、該振動ミラーによって光源から射出された光ビームを偏向して、有効走査領域に対応する第１走査範囲を含むとともに該第１走査範囲を超える、第２走査範囲で光ビームを走査する偏向手段と、第２走査範囲内で、かつ第１走査範囲を外れた位置を移動する走査光ビームを検出して信号を出力する検出手段と、検出手段からの出力信号に基づき振動ミラーに与えるミラー駆動信号を制御して振動ミラーの振幅を調整する制御手段とを備え、制御手段は、検出手段からの出力信号により振動ミラーの振幅変動を検出し、該検出結果に応じて振動ミラーの駆動を停止することを特徴としている。

また、この発明は、光源から射出される光ビームを共振振動する振動ミラーにより主走査方向に偏向して有効走査領域上に光ビームを走査させる光走査装置において、有効走査領域に対応する第１走査範囲を含むとともに該第１走査範囲を超える、第２走査範囲で光ビームを走査するように振動ミラーを駆動しながら、第２走査範囲内で、かつ第１走査範囲を外れた位置を移動する走査光ビームを検出手段により検出し、検出手段から出力される信号に基づき振動ミラーに与えるミラー駆動信号を制御して振動ミラーの振幅を調整する光走査装置の制御方法であって、上記目的を達成するため、振動ミラーの振動周期ごとに、有効走査領域から検出手段を経由して再び有効走査領域に戻る往復光ビームを検出して信号を出力する工程と、出力信号に基づき振動ミラーの振幅変動を検出する工程と、検出結果に応じて振動ミラーの駆動を停止する工程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（光走査装置および該装置の制御方法）では、検出手段が所定位置に配設され、第２走査範囲内で、かつ第１走査範囲を外れた位置を移動する走査光ビームを検出して信号を出力する。そして、検出手段からの出力信号に基づき振動ミラーに与えるミラー駆動信号が制御され、その結果、振動ミラーの振幅が調整される。このように構成された光走査装置では、ノイズや外乱などの影響により制御手段が不適正な駆動信号を振動ミラーに与えてしまうことがある。このような現象が生じた場合には、制御手段は不適切なミラー駆動信号を出力してしまう。そして、このミラー駆動信号を受けた振動ミラーは振幅を大きく変動させ、振動ミラーの破壊に導く可能性がある。

ここで、本願発明者が着目したのは、共振型の振動ミラーにおいては、ミラー駆動信号が変更されたとしても振動ミラーの振幅が瞬間的に変動するわけではなく、各振動周期における振動ミラーの最大振幅角は振動周期を重ねるごとに徐々に変化する点である。つまり、振動ミラーに対して不適切なミラー駆動信号が与えられたとしても、振幅が徐々に増大する。したがって、振動ミラーの振幅変動を監視しておくことで振動ミラーの最大振幅角がミラー破壊に至る程度の振幅角、つまり破壊限界角に向けて増大していることを確認することができる。そこで、この発明では、検出手段からの出力信号により振動ミラーの振幅変動が検出され、該検出結果に応じて振動ミラーの駆動が停止される。その結果、ノイズや外乱などにより振動ミラーに対して不適切なミラー駆動信号が与えられたとしても、ミラーの駆動を停止させて振動ミラーの破壊を確実に防止することができる。

図１は本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色の感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを装置本体５内に並設している。そして、各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、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画像形成指令がコントローラ１に与えられると、このコントローラ１からの画像信号、基準信号および各種の制御信号に応じてエンジン部ＥＧが作動して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに画像形成指令に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、４つの感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋのそれぞれに対応して帯電ユニット，現像ユニット，露光ユニットおよびクリーニング部が設けられている。このように，各トナー色ごとに，感光体，帯電ユニット，現像ユニット，露光ユニットおよびクリーニング部を備えて該トナー色のトナー像を形成する画像形成手段が設けられている。そして，コントローラ１からの信号に応じて画像形成手段の各部が制御されて画像形成が実行される。なお，これらの画像形成手段（感光体，帯電ユニット，現像ユニット，露光ユニットおよびクリーニング部）の構成はいずれの色成分についても同一であるため，ここではイエローに関する構成について説明し，その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。

感光体２Ｙは図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。より具体的には，感光体２Ｙの一方端部には，駆動モータ（図示省略）が機械的に接続されており、コントローラ１からの回転駆動指令に基づき駆動制御される。これによって感光体２Ｙが回転移動する。また、このようにして駆動される感光体２Ｙの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙ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３Ｙは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、コントローラ１からの帯電バイアス印加によって感光体２Ｙの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット３Ｙによって帯電された感光体２Ｙの外周面に向けて露光ユニット６Ｙから走査光ビームＬyが照射される。これによって画像形成指令に含まれるイエロー画像データに対応する静電潜像が感光体２Ｙ上に形成される。このように露光ユニット６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）が本発明にかかる光走査装置の一実施形態となっている。なお、露光ユニット６および露光ユニットを制御するための露光制御部の構成および動作については後で詳述する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４Ｙによってトナー現像される。この現像ユニット４Ｙはイエロートナーを内蔵している。そして、コントローラ１から現像バイアスが現像ローラ４１Ｙに印加されると、現像ローラ４１Ｙ上に担持されたトナーが感光体２Ｙの表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着する。その結果、感光体２Ｙ上の静電潜像がイエローのトナー像として顕像化される。なお、現像ローラ４１Ｙに与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したもの等を用いることができるが、特に感光体２Ｙと現像ローラ４１Ｙとを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。

現像ユニット４Ｙで現像されたイエロートナー像は、一次転写領域ＴＲy1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。また、イエロー以外の色成分についても、イエローと全く同様に構成されており、感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ形成されるとともに、一次転写領域ＴＲm1、ＴＲc1、ＴＲk1でそれぞれ中間転写ベルト７１上に一次転写される。

この転写ユニット７は、２つのローラ７２、７３に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７２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Ｒ2に回転させるベルト駆動部（図示省略）とを備えている。また、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７４が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写タイミングを制御することで各トナー像を重ね合わせてカラー画像を中間転写ベルト７１上に形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７４との間の二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。一方、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、ブラックトナー像のみを感光体２Ｋに形成するとともに、二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にモノクロ画像を二次転写する。また、こうして画像の２次転写を受けたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に向けて搬送される。

なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部により除去された後、帯電ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにより次の帯電を受ける。

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ７５が図示を省略する電磁クラッチによってローラ７２に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７２側に移動した状態でクリーナ７５のブレードがローラ７２に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。

図２は本発明の光走査装置の一実施形態たる露光ユニットの構成を示す主走査断面図、図３は図２の露光ユニット（光走査装置）における光ビームの走査領域を示す図、図４は図１の画像形成装置の露光ユニットおよび露光ユニットを制御するための露光制御部（本発明の「制御手段」に相当）の構成を示す図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６、露光制御部（ミラー駆動制御部１１１、周波数制御部１１２および計測部１１３）の構成および動作について詳述する。なお、この実施形態では、各色ごとに露光ユニット６、ミラー駆動制御部１１１、および計測部１１３を有しているが、それらの構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。

この露光ユニット６Ｙ（６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）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には、図４に示すように、コントローラ１から出力される画像信号Ｓvが入力される。この画像信号Ｓvは画像形成指令に含まれるイエロー画像データに対応する信号であり、この画像信号Ｓvに応じてレーザー光源６２がＯＮ／ＯＦＦ制御されてレーザー光源６２からイエロー画像データに対応して変調された光ビームＬyが射出される。

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２Ｙ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。

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、共振振動する振動ミラーで構成されている。すなわち、偏向器６５では、共振振動する偏向ミラー面（振動ミラー面）６５１により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、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する駆動軸（ねじりバネ）周りに揺動自在に軸支されるとともに、作動部６５２から与えられる外力に応じて駆動軸周りに揺動する。この作動部６５２はミラー駆動制御部１１１からのミラー駆動信号に基づき偏向ミラー面６５１に対して静電気的、電磁気的あるいは機械的な外力を作用させて偏向ミラー面６５１を予め設定された駆動周波数で振動させる。なお、作動部６５２による駆動方式は静電吸着、電磁気力あるいは機械力などのいずれの方式を採用してもよく、それらの駆動方式は周知であるため、ここでは説明を省略する。

このようにして駆動される偏向器６５には、例えば特開平９−１９７３３４号公報に記載されたような共振周波数調整部６５３が設けられており、偏向器６５の共振周波数を変化させることが可能となっている。すなわち、この共振周波数調整部６５３では偏向器６５のねじりバネ（図示省略）に電気抵抗素子が形成されるとともに、該電気抵抗素子が露光制御部の周波数制御部１１２と電気的に接続されている。そして、周波数制御部１１２による電気抵抗素子への通電制御によりねじりバネの温度が変化する。これによって、ねじりバネのバネ定数が変化し、偏向器６５の共振周波数を変更させることができる。このように偏向器６５の共振周波数を駆動制御量とし、共振周波数を変化させることで偏向ミラー面６５１の振幅角を制御可能となっている。そこで、この実施形態では、後述するように共振周波数が予め設定された駆動周波数と不一致である場合には、共振周波数調整部６５３により偏向器６５の共振周波数を変動させて駆動周波数とほぼ一致させている。なお、偏向器６５の共振周波数を変化させる具体的な構成はこれに限定されるものではなく、従来より周知の構成を採用することができる。

また、ミラー駆動制御部１１１はミラー駆動信号の周波数や電圧などの駆動条件、つまり駆動制御量を変更設定することができるように構成されている。したがって、必要に応じてミラー駆動信号の周波数を変更設定することが可能となっている。また、ミラー駆動信号の電圧を変更させることで振幅値を調整することも可能となっている。

そして、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ＥＳＲ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６６を介して感光体２Ｙの表面の有効走査領域ＥＳＲ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。なお、この実施形態では、偏向器６５により走査可能な走査範囲（本発明の「第２走査領域」）ＳＲ2は、図３に示すように、有効走査領域ＥＳＲ上で光ビームを走査させるための走査範囲（本発明の「第１走査範囲」）ＳＲ1よりも広く設定されている。また、第１走査範囲ＳＲ1が第２走査範囲ＳＲ2の略中央部に位置しており、光軸に対してほぼ対称となっている。さらに、同図中の符号θirは有効走査領域ＥＳＲの端部に対応する偏向ミラー面６５１の振幅角を示し、符号θsは次に説明する光検出センサに対応する偏向ミラー面６５１の振幅角を示している。

また、この実施形態では、図２に示すように、走査光ビームの走査経路の一方端を折り返しミラー６９ａにより光検出センサ６０に導いている。この折り返しミラー６９ａは第２走査範囲ＳＲ2の一方端部に配置され、第２走査範囲ＳＲ2内で、かつ第１走査範囲ＳＲ1を外れた位置を移動する走査光ビームを光検出センサ６０に導光する。そして、光検出センサ６０により該走査光ビームが受光されてセンサ位置（Ｈsync相当角θs）を通過するタイミングで信号が光検出センサ６０から出力される。

この光検出センサ６０による走査光ビームの検出信号Ｈsyncは露光制御部の計測部１１３に伝達され、該計測部１１３において偏向器６５の振幅角、有効走査領域ＥＳＲを光ビームが走査する走査時間や駆動周期などに関連する駆動情報が算出される。そして、この計測部１１３において算出された実測情報がミラー駆動制御部１１１に伝達され、ミラー駆動制御部１１１は後述するように振幅制御やミラー駆動の停止処理などを行う。

また、光検出センサ６０からの水平同期信号Ｈsyncはコントローラ１にも直接入力されており、光ビームが有効走査領域ＥＳＲを主走査方向Ｘに走査する際の同期信号として機能させている。すなわち、このセンサ６０は水平同期信号Ｈsyncを得るための水平同期用読取センサとして機能している。

ところで、上記のように構成された装置では、偏向器６５が振動停止している状態で画像形成指令が与えられると、画像形成開始前に起動処理を実行して光ビームがコントローラ１と同期しながら偏向器６５によって良好に走査されるように調整している。すなわち、偏向器６５を作動させるための駆動制御量を予めメモリ（図示省略）に記憶されている初期値に設定する。より具体的には、ミラー駆動信号および共振周波数調整部６５３に与える信号の電気特性値（周波数、電圧や電流）をメモリから読み出し、設定している。そして、初期設定の完了後に、上記した初期値でミラー駆動が開始される。このとき、偏向器６５の振幅は例えば図５に示すようにゼロから徐々に増大していく。そして、振幅角がＨsync相当角θsに達する、つまり走査光ビームを光検出センサ６０を通過するタイミングで信号Ｈsyncが光検出センサ６０から出力される。この後、光検出センサ６０からの出力信号Ｈsyncに基づく振幅制御が実行される。なお、この実施形態では、短時間に続けて光検出センサ６０から出力される２つの信号Ｈsyncの時間差Ｔnpに基づき振幅制御を行っている。すなわち、振動ミラーにより構成された偏向器６５を用いた装置では、有効走査領域ＥＳＲから遠ざかる方向に走査移動している光ビームが光検出センサ６０を通過すると、第１検出信号Ｈsyncが出力される。その後、走査光ビームは最大振幅角θmaxで反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビームが有効走査領域ＥＳＲに向かって移動し、センサ位置（Ｈsync相当角θs）を通過するタイミングで第２検出信号Ｈsyncが光検出センサ６０から出力される。このように、この実施形態では、有効走査領域ＥＳＲから光検出センサ６０を経由して再び有効走査領域ＥＳＲに戻る往復光ビームを光検出センサ６０が検出して該検出に応じて信号Ｈsyncを出力している。また、これらの検出信号Ｈsyncは偏向器６５の振動周期ごとに出力され、各振動周期（振幅の１周期に相当）での第１および第２検出信号Ｈsyncの間隔Ｔnpは最大振幅角θmaxに関連している。そこで、この実施形態では、計測部１１３において第１および第２検出信号の間隔Ｔnpを振幅角に関連する振幅関連情報として求めてミラー駆動制御部１１１に与えている。また、ミラー駆動制御部１１１は計測部１１３からの振幅関連情報とコントローラ１から与えられる信号Ｓdで示される振幅目標値とに基づき作動部６５２に与えるミラー駆動信号の電圧や電流を調整している。なお、振幅制御の具体的な手法については、これに限定されるものではなく、従来より周知の振幅制御を用いることができる。

こうして振幅制御が正常に行われている間においては、第１および第２検出信号の間隔Ｔnpはほぼ一定であり、最大振幅角θmaxも振幅目標値となっている。しかしながら、ノイズや外乱などの影響によりミラー駆動制御部１１１が不適正なミラー駆動信号を偏向器６５の作動部６５２に与えてしまうと、偏向器６５の振幅角が大きく変動してしまうことがある。特に、ノイズなどの影響が偏向器６５を加振する方向に作用することがある。そこで、この実施形態では、偏向器６５の振幅変動を監視し、異常動作（最大振幅角θmaxが破壊限界角に向けて増大する振幅動作）を確認すると、偏向器６５の駆動を停止している。以下、図６および図７を参照しつつ詳述する。

図６は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの動作を示すフローチャートである。また、図７は偏向器の振幅状態および検出信号の出力状態を示す図である。この実施形態では、上記のようにして振幅制御が開始されたことを確認する（ステップＳ１）と、往復光ビームが光検出センサ６０を通過して連続する２つの検出信号Ｈsyncから両者の時間差Ｔnp(n-1)を計測部１１３により計測する（ステップＳ２）。そして、計測部１１３からの振幅関連情報Ｔnp(n-1)に基づき往復光ビームの最大振幅角θmaxをミラー駆動制御部１１１が算出し（ステップＳ３）、この最大振幅角θmaxが振幅目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。なお、このステップＳ４で「ＮＯ」と判定されている間、上記ステップＳ２に戻って、次の振動周期における検出信号Ｈsyncの時間差Ｔnp(n-1)と最大振幅角θmaxとを求める。

一方、ステップＳ４で「ＹＥＳ」と判定されると、偏向器６５の振幅変動の監視を開始する。すなわち、次の振動周期における検出信号Ｈsyncの時間差Ｔnp(n)を上記ステップ２と同様にして求める（ステップＳ５）。そして、現時点での振動周期における時間差Ｔnp(n)と直前の振動周期における時間差Ｔnp(n-1)との差ΔＴを算出する（ステップＳ６）。この差ΔＴは現時点での振動周期における最大振幅角θmax(n)と直前の振動周期における最大振幅角θmax(n-1)との差Δθmax、つまり連続する振動周期の間での偏向器６５の最大振幅角θmaxが増大する割合を示す増幅率に相当するものである。例えば、差ΔＴがゼロの場合には、図７（ａ）に示すように、振幅制御が良好に行われて最大振幅角θmaxはほぼ一定値となっている。これに対し、ノイズなどの影響によって振幅変動が例えば同図（ｂ）に示すように生じている場合には、差ΔＴはゼロ以上となり、最大振幅角θmaxが時間経過に伴って増大している。

そこで、この実施形態では、差ΔＴが予め設定した臨界値ΔＴth以上となっているか否か、つまり最大振幅角θmaxの増幅率が大きくなり破壊限界角に近づいているか否かを判定している（ステップＳ７）。そして、このステップＳ７で「ＮＯ」と判定されている間は偏向器６５の振幅変動はない、あるいは許容範囲であると判断し、現時点での時間差Ｔnp(n)を直前の時間差Ｔnp(n-1)に書き換えた後、ステップＳ５に戻る。こうして、各振動周期での増幅率を求めるとともに、その増幅率に基づき偏向器６５の振幅変動を監視している。

その監視中に、例えば図７（ｂ）に示すように、差ΔＴ（＝Ｔnp(n)−Ｔnp(n-1)）が大きくなって臨界値ΔＴth以上となり、偏向器６５の異常動作（ミラー破壊に向かう動作）が確認されると、ミラー駆動制御部１１１は作動部６５２へのミラー駆動信号の出力を停止し、ミラー駆動を停止させる（ステップＳ９）。

以上のように、この実施形態によれば、光検出センサ６０からの出力信号Ｈsyncに基づき偏向器６５の振幅変動を監視することによって偏向器６５の最大振幅角がミラー破壊に至る程度の振幅角、つまり破壊限界角に向けて増大しているという異常動作を確認している。そして、異常動作の確認後、直ちに偏向器６５の駆動を停止している。そのため、ノイズや外乱などにより偏向器６５の作動部６５２に対して不適切なミラー駆動信号が与えられたとしても、ミラーの駆動を停止させて偏向器６５の破壊を確実に防止することができる。

なお、上記実施形態では、現時点の振動周期での増幅率に相当するΔＴを求めるにあたって、直前の振動周期での時間差Ｔnp(n-1)を用いているが、さらに複数回前の振動周期における時間差Ｔnp（m）を用いてもよい（なお、ｍは、（n-2）、(n-3)、…である）。また、上記実施形態では、最大振幅角θmaxが振幅目標値に達した後に振幅変動の監視を行っているが、振幅制御の開始時点より振幅変動の監視を行うようにしてもよい。

図８はこの発明にかかる光走査装置の他の実施形態の動作を示すフローチャートである。また、図９は図８の実施形態における動作を示す図である。この実施形態が先の実施形態（図６）と大きく相違する点は、最大振幅角θmaxが予め設定した回数Ｎ（２以上の自然数）以上連続して所定の振幅角を超えることを異常動作の判定基準としている点であり、その他の構成は基本的に同一である。以下、本実施形態について図８および図９を参照しつつ説明する。

この実施形態においては、振幅制御が開始されたことを確認する（ステップＳ１１）と、カウント値Ｎをゼロにリセットする（ステップＳ１２）。そして、往復光ビームが光検出センサ６０を通過して連続する２つの検出信号Ｈsyncから両者の時間差Ｔnpを計測部１１３により計測する（ステップＳ１３）。そして、計測部１１３からの振幅関連情報Ｔnpに基づき往復光ビームの最大振幅角θmaxをミラー駆動制御部１１１が算出し（ステップＳ１４）、この最大振幅角θmaxが予め設定した値θth以上となっているか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで、設定値θthは、振幅目標値よりも大きく、しかも破壊限界角よりも小さな値に設定することができる。なお、図９中の「警戒位置」は設定値θthに相当する位置を示している。

このステップＳ１５で「ＮＯ」と判定されている間、上記ステップＳ１２に戻って、カウント値Ｎをリセットした上で次の振動周期における検出信号Ｈsyncの時間差Ｔnpと最大振幅角θmaxとを求める。一方、ステップＳ１５で「ＹＥＳ」と判定されると、カウント値Ｎが３に達しているか否かを判定し（ステップＳ１６）、「ＮＯ」と判定されると、ステップＳ１７においてカウント値Ｎを１だけインクリメントした上でステップＳ１３に戻って次の振動周期における検出信号Ｈsyncの時間差Ｔnpと最大振幅角θmaxとを求め、さらに最大振幅角θmaxが予め設定した値θth以上となっているか否かを判定する。

一方、ステップＳ１６で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり図９に示すように、最大振幅角θmaxが連続して３回警戒位置を超えて振幅している場合には、偏向器６５の異常動作（ミラー破壊に向かう動作）が確認される。そこで、ミラー駆動制御部１１１は作動部６５２へのミラー駆動信号の出力を停止し、ミラー駆動を停止させる（ステップＳ１８）。

以上のように、この実施形態においても、先の実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、光検出センサ６０からの出力信号Ｈsyncに基づき偏向器６５の振幅変動を監視することによって偏向器６５の最大振幅角θmaxがミラー破壊に至る程度の振幅角、つまり破壊限界角に向けて増大しているという異常動作を確認することができる。そして、異常動作の確認後、直ちに偏向器６５の駆動を停止している。そのため、ノイズや外乱などにより偏向器６５の作動部６５２に対して不適切なミラー駆動信号が与えられたとしても、ミラーの駆動を停止させて偏向器６５の破壊を確実に防止することができる。

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、上記実施形態では、第２走査範囲ＳＲ2の一方端部で光ビームを検出して振幅制御する光装置装置に本発明を適用しているが、他方端部で光ビームを検出して振幅制御する装置に対しても本発明を適用することができる。さらに、第２走査範囲ＳＲ2のうち、有効走査領域ＥＳＲを間に挟み相対する両側端部で光ビームを検出して振幅制御する装置に対しても同様に本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、タンデム方式のカラー画像形成装置の露光ユニットに本発明にかかる光走査装置を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる４サイクル方式のカラー画像形成装置あるいは単色画像を形成するモノクロ画像形成装置の露光ユニットに本発明を適用することができる。また、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ユニット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。

さらに、上記実施形態では、振動ミラーとしてマイクロマシニング技術を用いて形成された偏向器６５を採用しているが、共振振動する振動ミラーを用いて光ビームを偏向して光ビームを走査させる光走査装置全般に本発明を適用することができる。

本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置。 露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図。 図２の露光ユニットにおける光ビームの走査領域を示す図。 図２の露光ユニットおよび露光制御部の構成を示す図。 起動時における偏向器の基本的動作を示す図。 露光ユニット（光走査装置）の動作を示すフローチャート。 偏向器の振幅状態および検出信号の出力状態を示す図。 この発明の他の実施形態の動作を示すフローチャート。 図８の実施形態における動作を示す図。

符号の説明

６０…光検出センサ（検出手段）、 ６５…偏向器（振動ミラー）、 １１１…ミラー駆動制御部（制御手段）、 ６５１…偏向ミラー面、 Ｈsync…水平同期信号（出力信号）、 Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…（走査）光ビーム、 Ｘ…主走査方向

Claims (5)

1. 主走査方向において所定幅の有効走査領域上に光ビームを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駆動軸回りに共振振動する振動ミラーを有し、該振動ミラーによって前記光源から射出された光ビームを偏向して、前記有効走査領域に対応する第１走査範囲を含むとともに該第１走査範囲を超える、第２走査範囲で光ビームを走査する偏向手段と、
   前記第２走査範囲内で、かつ前記第１走査範囲を外れた位置を移動する走査光ビームを検出して信号を出力する検出手段と、
   前記検出手段からの出力信号に基づき前記振動ミラーに与えるミラー駆動信号を制御して前記振動ミラーの振幅を調整する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記検出手段からの出力信号により前記振動ミラーの振幅変動を検出し、該検出結果に応じて前記振動ミラーの駆動を停止することを特徴とする光走査装置。
2. 前記制御手段は、前記有効走査領域から前記検出手段を経由して再び前記有効走査領域に戻る往復光ビームを前記検出手段が検出して該検出に応じて出力する、出力信号に基づき前記振動ミラーの振幅変動を検出する請求項１記載の光走査装置。
3. 前記制御手段は、前記振動ミラーの振動周期に合わせて前記検出手段から出力される信号に基づいて各振動周期での振動ミラーの最大振幅角が増大する割合を示す増幅率を求め、該増幅率が予め設定された臨界値を超えると、前記振動ミラーの駆動を停止する請求項２記載の光走査装置。
4. 前記制御手段は、前記振動ミラーの振動周期に合わせて前記検出手段から出力される信号に基づいて各振動周期での振動ミラーの最大振幅角を求め、前記最大振幅角が予め設定した回数以上連続して所定の振幅角を超えると、前記振動ミラーの駆動を停止する請求項２記載の光走査装置。
5. 光源から射出される光ビームを共振振動する振動ミラーにより主走査方向に偏向して有効走査領域上に光ビームを走査させる光走査装置において、前記有効走査領域に対応する第１走査範囲を含むとともに該第１走査範囲を超える、第２走査範囲で光ビームを走査するように前記振動ミラーを駆動しながら、前記第２走査範囲内で、かつ前記第１走査範囲を外れた位置を移動する走査光ビームを検出手段により検出し、前記検出手段から出力される信号に基づき前記振動ミラーに与えるミラー駆動信号を制御して前記振動ミラーの振幅を調整する光走査装置の制御方法であって、
   前記振動ミラーの振動周期ごとに、前記有効走査領域から前記検出手段を経由して再び前記有効走査領域に戻る往復光ビームを検出して信号を出力する工程と、
   前記出力信号に基づき前記振動ミラーの振幅変動を検出する工程と、
   前記検出結果に応じて前記振動ミラーの駆動を停止する工程と
   を備えたことを特徴とする光走査装置の制御方法。

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