JP2009104085A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置において、揺動変動が生じた場合に、光ビームの点滅を好適に調整する。
【解決手段】走査領域の両端部近傍に位置検知手段（基準点１，２）を設け、基準点１を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び基準点１を通過する時点までの時間をＴａとし、基準点２を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び基準点２を通過する時点までの時間をＴｄとし、Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇとなる標準時間Ｔｇと、前記Ｔａ及びＴｄと、の関係に応じて、光ビームの点滅周期及び点滅開始タイミングの少なくとも一方を制御する制御手段を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に、マイクロミラーをトーションバー軸の周りに揺動させ、ミラーに反射した光ビームを走査するマイクロスキャナの振幅検知に関する。

従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器としてポリゴンミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーは高速に回転して光ビームを走査する光偏向器であるが、ポリゴンミラーを用いた画像形成では、より高い解像度の画像及び高速の画像形成を達成するには、ポリゴンミラーをさらに高速に回転させる必要がある。

しかし、ミラーの高速回転を達成するには、軸受けの耐久性を向上し、発熱、騒音の対策を行う必要がある課題を解決しなければならない、したがって、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。一方近年光ビームを走査する光走査装置は、シリコンマイクロマシニング技術を利用した微小ミラーを揺動させる構成の物が提案されている。この様なマイクロミラーディバイスはその駆動方式から大別して、電磁駆動方式、静電駆動方式が提案されている。

特許文献１では磁界発生手段を用いた方法を提案している、特許文献２では静電誘導発生手段を用いた方法を提案されている。前記従来の提案ではマイクロミラー可動部の駆動方式として、磁界発生手段を用いた駆動方式或は静電誘導発生手段を用いた駆動方式では駆動電圧を正弦波交流信号として定常的に印加して駆動する方式となっている。静電誘導発生手段を用いた代表的な例として特許文献３で開示された静電引力によってミラーを揺動させる光走査装置を示す事が出来る。

静電駆動方式は現在２の方式が用いられている。一つは駆動電極が平行平板電極構成であり、他は櫛歯型電極構成とした方式である。櫛歯型電極方式は、一般的に変動量、駆動力とも、平行平板電極方式より大きく優れていると言われている。櫛歯型電極を用いた方式は特許文献４、特許文献５、特許文献６等である。

さて、光ビームを走査する光偏向器を用いて光走査し、画像形成する場合、走査速度の変動、一般的には、任意の距離間を走査する走査時間の変動（ジター）を０．０２％以下にする必要がある。ところが、前記マイクロミラーは使用環境の変動により揺動振幅が変動する事が知られている。前記マイクロミラー揺動振幅の変動は、光ビーム走査のジターの変動として生じ、画質を低下する要因になっている。この問題を解決するために多くの提案がなされている。

提案の代表的な方式は、前記ジターを計測し、ジターの変動量から、マイクロミラー揺動振幅の変動を推定し、その変動分を補正するよう、マイクロミラーの印加エネルギーを調整していた。特許文献７、特許文献８においては、偏向ミラーの共振周波数の変動による画質悪化の対策として、偏向ミラーの駆動周波数あるいは揺動振幅を調整する方法を用いて対応していた、即ち偏向ミラーを直接制御して画質維持をしている。

特許文献９、特許文献１０、においては偏向周波数の変化による画質悪化改善の方法として、周波数測定手段と時間調整手段を設け、光ビーム出射時間を調整する事により、実現している、即ちこの場合は、偏向ミラーの揺動周波数が変動しても、偏向ミラーの駆動手段を直接調整する事無く、画質改善の方法を提案している。
特開２００２−０７８３６８号公報 特開平０８−２１１３２０号公報 特許第３０１１１４４号公報 特許第３００６１７８号公報 特開平０５−２２４７５１号公報 特開２００３−２４１１２０号公報 特開２００５−２０８４６０号公報 特開２００５−２０８４５０号公報 特許第３５８４５９５号公報 特許第３５４３４７３号公報

しかしながら、前記いずれの場合も、画質悪化の原因として、偏向ミラーの揺動周波数変動について述べられているが、我々が開発している偏向ミラーの特性を評価すると、揺動周波数の変動、即ち、周波数ジターは０．００３％以下であり、それより、振幅変動が大きい結果になっている。測定値によると振幅変動に拠る光ビームジターは０．２％のレベルであり、１２００ｄｐｉ画素密度で４画素分の画素ずれになる。

よって、本発明者らが開発している偏向ミラーを用いた画質悪化の原因は揺動変動に拠る割合が多いと判断した。この様な課題に対して、従来、上述のように、偏向ミラーの変動には直接偏向ミラーの揺動振幅を調整する手段が用いられるが、我々が開発している偏向ミラーの応答特性としての時定数が大きいため高速な偏向ミラーの調整が困難であり、揺動振幅調整に拠る画質悪化防止には限界を感じている。また、揺動変動には、揺動振幅変動と、揺動中心位置変動が生じている知見を得た。そこで、前記２つの変動を分離可能として、各々の特徴に応じた画質悪化防止の対策が必要である。

本発明は、上記従来技術の実情に鑑みて、光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置において、揺動変動が生じた場合に、光ビームの点滅を好適に調整することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置であって、走査領域の両端部近傍に走査光検出手段を設け、第１の走査光検出手段を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び前記第１の走査光検出手段を通過する時点までの時間をＴａとし、第２の走査光検出手段を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び前記第２の走査光検出手段を通過する時点までの時間をＴｄとし、Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇとなる標準時間Ｔｇと、前記Ｔａ及びＴｄと、の関係に応じて、光ビームの点滅タイミング及び点滅開始タイミングの少なくとも一方を制御する制御手段を備えることを特徴とする光走査装置である。

本発明によれば、光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置において、揺動変動が生じた場合に、光ビームの点滅を好適に調整することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。まず、光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置の中心部品となる光偏向器について説明する。

図１と図２は、いずれも本実施形態に係る光偏向器を示している。図１を参照すると本実施形態に係る光偏向器は、シリコンからなる支持基板１に可動板７の両端が弾性支持部２で支持されている。可動板端面には可動電極４が設けられ、可動電極４に対向する位置に固定電極３が設けられている。可動電極４とその可動電極４に対向する固定電極３の間には例えば５μｍのギャップを設けていて、この電極間に電圧を印加する事により電極間に静電引力が働き、可動板７の端面が固定電極３に引き寄せられる。この様に構成される光偏向器の動作を図３を参照して説明する。

図３は本実施形態に係る光偏向器の動作を説明するための図である。
図３において、可動板７に付設された可動電極４はシリコン基板１に引き出され図示されないパッドを介して接地される。固定電極３と可動電極４の位置関係が図３（ａ）の状態において、固定電極３に、例えば３０Ｖの電圧を印加すると、可動板７は、固定電極３と可動電極４の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、図中時計回りに振れる。

次に、図３（ｂ）に示す様、可動板７が水平位置に達した時点で固定電極３への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は、慣性モーメントにより時計回り方向に更に振れる。最終として、図３（ｃ）に示す様に、慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。最大振れ角まで到達すると一時停止しその後振れてきた方向と逆向きに振れを開始する。図３では反時計回りに振れ始める。

反時計方向に振れ始めた後、適時固定電極３に再度電圧を印加すると、可動板７は、固定電極３と可動電極４の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、図中反時計回りに振れる。再び可動板７が水平位置に達した時点で固定電極３への電圧印加をＯＦＦすると、可動板７は、慣性モーメントにより反時計回り方向に更に振れる。最終として、図３（ａ）に示す様に、慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。この様な固定電極３への電圧印加周波数を可動板の共振周波数に合わせることにより、変位の大きい振れ角で可動板を揺動させることが出来る。

本実施形態に係る光偏向器の構成及び動作については以上で説明を終えるが、更に詳しい動作態様については、例えば、特許文献９に記載されている公知技術等を参照してもよい。

図２は、図１に示す光偏向器の変形例を示す。図２において、ミラー基板の梁に支持されていない端部は、櫛歯形状をなしており、同一部位の内フレームに設けられた同じく櫛歯形状の駆動様の固定電極に微小ギャップを隔ててかみ合う形で対抗している。この櫛歯形状が駆動用電極として作用する。この様に電極を櫛歯形状にする事により、電極面積が大きく出来、従って駆動トルクをより大きくすることが出来、可動板の振れ角をより大きくする事が出来る。この様に揺動する可動板７の反射面５に光ビームを照射すると、可動板７の揺動により入射光が反射面５により偏向する事ができる。

図２に示す光偏向器（以下、櫛歯電極型という）の動作を、図４を参照して更に詳細に説明する。
図４において、支持部材２は捩り梁構造になっている。前記支持部材２に支持された可動板７は支持部材２を軸にして回転揺動を可能とする。可動板７の揺動周波数ｆｙは以下の式で近似される。
ｆｙ＝１／２π√（Ｋｙ／Ｉｙ）
ｆｙ：可動板7の共振周波数、
Ｉｙ：慣性モーメント、
Ｋｙ：バネ定数

バネ定数Ｋｙは、梁幅ａ，梁高さｂ，梁長さＬｙとすると、次式で与えられる。
Ｋｙ＝（Ｊｐ×Ｇ）／Ｌｙ、
Ｊｐ＝０．１４１×ａ×ｂ＾３、
Ｇ＝Ｅｙ／（２（１＋ι））、
Ｅｙ：ヤング率
ι：ポアソン比

慣性モーメントＩｙは、可動板７の横幅、長さ、厚さについて、それぞれ、横幅ｄ，長さｅ，厚さｃとすると、次式で与えられる。
Ｉｙ＝Ｍｙ×（ｅ＾２＋ｃ＾２）／１２、
Ｍｙ＝ρ（ｄ×ｅ×ｃ）
上記式に示すように、共振周波数ｆｙは、上記支持部材２と可動板７の形状によって決定される。

図５は、本実施形態に係る光走査装置の概略図である。図５に示す光走査装置は、偏向ミラー４０、光ビーム発生手段４４、信号検知部４５を含んで構成されている。偏向ミラー４０は、図１と図２を用いて示した光偏向器を適用することができる。光ビーム発生手段４４が発生させた光ビームは、偏向ミラー４０により像担持体６０面上、信号検知部４５面上を往復走査する。本実施形態の光ビーム走査は、図１と図２を用いて示した光偏向器を適用しているので、通常の回転ポリゴンミラーと異なり、光走査方向の変換点が存在する。

光ビームが像担持体６０を走査中に、所定の間隔で光ビームを点滅させることにより、像担持体６０に像を形成可能となる。ところで、形成画像の画質を左右する要因として、前記像担持体６０に光ビームを走査させて形成される画素の位置精度が重要であることが知られている。また、一般的に隣り合う画素の変動は１／２画素以内と言われている。

従来の偏向ミラーを用いた光走査装置においては、特許文献７や特許文献８に記載されている様、偏向ミラーの共振周波数の変動による画質悪化の対策として、偏向ミラーの駆動周波数、或いは揺動振幅を調整する方法を用いて、偏向ミラーを直接制御して画質維持をしている。

本発明者らが開発している、光走査装置においては、像担持体６０での画素位置の変動の原因は、主に偏向ミラー４０の揺動振幅の変動と、像担持体中央位置に対して光走査中央位置の蛇行である知見を得た。そこで、偏向ミラー４０の揺動振幅の変動、走査中央位置の蛇行を少なくする事が必要である。

このような課題に対して、従来提案されている解決方法は、特許文献８に記載されている、有効走査領域を走査する走査時間を計測し、計測結果から振幅を調節する方法が一般的である。しかしながら、本発明者らの実験では、前記振幅を調整する方法を用いてもジターの改善は、ジター値として０．０４％程であり、２画素分程の位置ずれが生じ、画質改善には至らなかった。そこで、更なる画質改善を可能にする本発明の実施形態を以下に示す。

まず、本実施形態が問題にする揺動変動の形態について、図６と図７を参照し、２つの類型に分けて説明する。
図６は、偏向ミラー４０の揺動軌跡について、横軸時間に対して、縦軸振幅で図示したものである。図６中、揺動波形１と揺動波形２と揺動波形３との様に、揺動周波数が同一で、揺動振幅が異なる場合、各々の光ビーム走査方向変更点を含む任意の点での時間を計測する事により、その変動幅を間接的に知る事ができる。

図６にて、揺動波形１は揺動振幅θＬ３とθＨ３揺動時の基準点１における、往路θＨ３復路θＨ３間の走査時間はＴａ１と計測される。ここで、揺動波形１に対して揺動増加変動θΔＨ３＿４が生じた場合、基準点１での走査時間はＴａ２と計測される。即ち、基
準点１位置での走査時間を計測することにより揺動変動を知る事が出来る。

また、図７は、偏向ミラー４０の揺動軌跡について、横軸時間に対して、縦軸振幅中央位置の変位を図示したものである。図７に示す揺動軌跡は、その揺動振幅中央位置が、元はθ０１の位置にあったものがθ０２に変位し、更にθ０３に変位した場合のものも示している。揺動波形１に対して基準点１での走査時間Ｔａ１、基準点２での走査時間Ｔｄ１が計測され、揺動波形２に対して基準点１での走査時間Ｔａ２、基準点２での走査時間Ｔｄ２が計測され、揺動波形３に対して基準点３での走査時間Ｔａ３、基準点２での走査時間Ｔｄ３が計測される。即ち、基準点１，２の位置での走査時間を計測することにより揺動変動を知る事が出来る。また、揺動変動が揺動振幅中央位置の変位のみである時、Ｔａ１＋Ｔｄ１＝Ｔａ２＋Ｔｄ２＝Ｔａ３＋Ｔｄ３の関係がある。

図６で示す揺動振幅変動による画質悪化は、基準点１〜２間のビーム走査時間の変動が大きい事に起因し、主に、主走査方向の画像比率が変動する。一方で、図７で示す揺動振幅中央位置変動による画質悪化は、基準点１〜２間のビーム走査時間の変動が図６に比べ大きくはないが、主に、主走査方向の終端部で画像の伸縮が生じる。この２つの揺動変動形態を分離して、各々に適した画像悪化対策が必要である。

図８は、本実施形態に係る光走査装置の動作を説明するための図である。図８を参照すると、本実施形態に係る光走査装置は、偏向ミラー４０を用いて、像担持体６０上を光ビームを点滅して走査し、像を形成するための基本的な構成と、偏向ミラーの揺動波形と、が示されている。光ビームを発生する光ビーム発生手段４４から発生した光ビームは、偏向ミラー４０に入射し、偏向ミラー４０により前記光ビームは、偏向・出射させられる。前記光ビームは、像担持体６０上を往復走査するが、特定の光走査範囲Ｌで、点滅するよう制御される。具体的には、図示しない光ビーム点滅制御手段が光ビーム発生手段４４を点滅制御することによって実現する。

図８において光ビーム走査全領域の中心部から離れた両端部側任意の位置に基準点１、基準点２を設ける。また、往復走査において、往路方向走査での前記基準点１を光ビームが通過した時点から往路方向終端部で光ビームが折り返し、更に復路方向走査で前記基準点１を光ビームが通過するまでの時間Ｔａを測定する光ビーム走査時間測定手段を設ける。また、測定された前記光ビーム走査時間Ｔａに応じて、前記端部側任意の基準点１から前記光ビームを任意時間以内に点滅可能とし、その任意時間内点滅の繰り返しを周期的に行える様にしている。なお、偏向ミラー４０による光ビームの点滅制御を用いた像担持体６０への像形成は、点滅開始タイミングは基準点１からの走査時間により調整する。

また、上記光ビーム走査時間測定手段は、復路方向走査での前記基準点２を光ビームが通過した時点から復路方向終端部で光ビームが折り返し、更に往路方向走査で前記基準点２を光ビームが通過するまでの時間Ｔｄを測定する。測定された前記光ビーム走査時間Ｔｄに応じて、前記端部側任意の基準点２から前記光ビームを任意時間以内に点滅可能とし、その任意時間内点滅の繰り返しを周期的に行える様にしている。なお、偏向ミラー４０による光ビームの点滅制御を用いた像担持体６０への像形成は、点滅開始タイミングは基準点２からの走査時間により調整する。

この様に、光ビームの往復時に像担持体６０に画像を形成する際、以下の様に、特定光走査範囲Ｌでの点滅の回数は特定走査範囲Ｌに形成する画素密度より算出される、例えば、画素密度をＭ［ｄｐｉ（ドット／インチ）］とすると、全画素数は、Ｌ×Ｍ個である。そして、隣合う画素間距離は１／Ｍ［インチ］である。画像悪化を防止するためにはこの画素間距離の変動を１／２画素以下に抑えなければならない。前記画素間距離の変動抑制には光ビームの点滅タイミングの変動を少なくする事が必要である。

前記述べた様、光ビーム点滅開始位置の変動又は光ビーム点滅のタイミング変動は、偏向ミラーの揺動振幅変動に起因する割合が大きい。しかしながら、本実施形態に係る光走査装置は、揺動振幅変動の変動値を計測管理する事によって、その変動に対応して前記光ビーム点滅タイミングないし光ビーム点滅開始タイミングを調整する。その結果、往復画像形成時においても画質悪化を軽減できる。

本実施形態に係る光走査装置の制御部は、図１６のブロック図に示すような駆動手段によって構成される。位置検出手段４５にて検知した光走査信号から同期基準信号を生成する同期基準信号生成部２３７、時間差演算回路部２４６、時間計測部２４９等を有し、前記図８を参照して説明したＴａ，Ｔｄ，Ｔｂ等を計測する事が出来る。また、この様な手段を用いる事により、図８、図９、図１０に示す各光走査時間を計測できる（後述）。また、前記制御手段は、前記計測された走査時間Ｔａ，Ｔｄ，Ｔｂ，等から、必要に応じて更に、Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ、Ｔａ＋Ｔｄ≒Ｔｇ、Ｔａ＝Ｔｄ、Ｔａ≒Ｔｄの真偽値の演算を実行する。

また、前記光スキャナ駆動手段は、演算された、Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ、Ｔａ＋Ｔｄ≒Ｔｇ、Ｔａ＝Ｔｄ、Ｔａ≒Ｔｄ、の結果から、画素位置の変動要因となる、揺動振幅変動、揺動振幅中央位置変動を分離する事が出来る。＋Ｔｄ≠Ｔｇ且つＴａ＝Ｔｄの場合は、揺動振幅変動が生じていると考えられ、ＴＴａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ且つＴａ＝Ｔｄの場合とＴａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ且つＴａ≠Ｔｄの場合は、揺動振幅中央位置変動が生じていると考えられ、Ｔａ＋Ｔｄ≠Ｔｇ且つＴａ≠Ｔｄの場合は、揺動振幅中央位置変動と揺動振幅変動が生じていると考えられる。

図９は偏光ミラーの揺動振幅変動により、光ビーム点滅開始タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅開始タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ１である。このとき、Ｔｃ１はＴａ１から導き出され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｃ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔａ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ２である。このとき、Ｔｃ２はＴａ２から導き出され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｃ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ１である。このとき、Ｔｅ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｅ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点２における計測時間Ｔｄ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ２である。このとき、Ｔｅ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｅ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振幅が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅開始タイミングを決定する事により、両方向からの第１画素の位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

図１０に、偏光ミラーの揺動振振幅中央位置変動による、光ビーム点滅開始タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅開始タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ１である。このとき、Ｔｃ１はＴａ１から導き出され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｃ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔａ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ２である。このとき、Ｔｃ２はＴａ２から導き出され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｃ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ１である。このとき、Ｔｅ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｅ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点２における計測時間Ｔｄ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ２である。このとき、Ｔｅ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｅ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振振幅中央位置が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅開始タイミングを決定する事により、両方向からの第１画素の位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

図１１に、偏光ミラーの揺動振幅変動と揺動振振幅中央位置変動による、光ビーム点滅開始タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅開始タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ１である。このとき、Ｔｃ１はＴａ１から導き出され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｃ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔａ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｃ２である。このとき、Ｔｃ２はＴａ２から導き出され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｃ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ１である。このとき、Ｔｅ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｅ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点2における計測時間Ｔｄ２のとき、光ビーム点滅開始位置で光ビーム点滅を開始するタイミングはＴｅ２である。このとき、Ｔｅ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｅ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振幅と揺動振振幅中央位置が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅開始タイミングを決定する事により、両方向からの第１画素の位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

次に、光ビームの点滅タイミングの制御について説明する。
揺動変動第１の形態
図９は偏光ミラーの揺動振幅変動により、光ビーム点滅タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ１はＴＧＲ１＝Ｔｂ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｂ１、ＴＧＲ１はＴｄ１の関係式、Ｔｂ１＝Ｔｘ（ｔ）ＴＧＲ１＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｂ１，ＴＧＲ１は一義的に決定される。

次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔａ２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ２はＴＧＲ２＝Ｔｂ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔｂ２、ＴＧＲ２はＴａ２の関係式、Ｔｂ２＝Ｔｘ（ｔ），ＴＧＲ２＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｂ２，ＴＧＲ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ１はＴＧＬ１＝Ｔｆ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃである。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｆ１、ＴＧＬ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｆ１，ＴＧＬ１は一義的に決定される。次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点２における計測時間Ｔｄ２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ２はＴＧＬ２＝Ｔｆ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔｆ２、ＴＧＬ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｆ２，ＴＧＬ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振幅が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅タイミングを決定する事により、両方向走査時の画像形成において、隣り合う画素間位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

揺動変動第２の形態
図１０は偏光ミラーの揺動振幅中央位置変動により、光ビーム点滅タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ１はＴＧＲ１＝Ｔｂ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｂ１、ＴＧＲ１はＴｄ１の関係式、Ｔｂ１＝Ｔｘ（ｔ）ＴＧＲ１＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｂ１，ＴＧＲ１は一義的に決定される。次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔa２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ２はＴＧＲ２＝Ｔｂ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔｂ２、ＴＧＲ２はＴａ２の関係式、Ｔｂ２＝Ｔｘ（ｔ），ＴＧＲ２＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｂ２，ＴＧＲ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ１はＴＧＬ１＝Ｔｆ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｆ１、ＴＧＬ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｆ１，ＴＧＬ１は一義的に決定される。次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点２における計測時間Ｔｄ２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ２はＴＧＬ２＝Ｔｆ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔｆ２、ＴＧＬ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｆ２，ＴＧＬ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振幅中央位置が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅タイミングを決定する事により、両方向走査時の画像形成において、隣り合う画素間位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

揺動変動第３の形態
図１１は偏光ミラーの揺動振幅変動と揺動振幅中央位置変動により、光ビーム点滅タイミングの変動メカニズムを図示し、本考案の光ビーム点滅タイミングの調整方法を述べる。揺動波形１について、基準点１における計測時間Ｔａ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ１はＴＧＲ１＝Ｔｂ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｂ１、ＴＧＲ１はＴｄ１の関係式、Ｔｂ１＝Ｔｘ（ｔ）ＴＧＲ１＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ１にて前記Ｔｂ１，ＴＧＲ１は一義的に決定される。次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点１における計測時間Ｔａ２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｂ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＲ２はＴＧＲ２＝Ｔｂ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔb２、ＴＧＲ２はＴａ２の関係式、Ｔｂ２＝Ｔｘ（ｔ），ＴＧＲ２＝Ｔｘ（ｔ）で定義され、ｔ＝Ｔａ２にて前記Ｔｂ２，ＴＧＲ２は一義的に決定される。さらに揺動波形１について、基準点２における計測時間Ｔｄ１のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ１である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ１はＴＧＬ１＝Ｔｆ１／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。このとき、Ｔｆ１、ＴＧＬ１はＴｄ１から導き出され、ｔ＝Ｔｄ１にて前記Ｔｆ１，ＴＧＬ１は一義的に決定される。次に揺動波形１の状態から揺動波形２に変化した場合について述べる。揺動波形２について、基準点２における計測時間Ｔｄ２のとき、特性光走査範囲Ｌで、画素密度Ｍ（ｄｐｉ）の全画素数Ｍ×Ｌの光ビーム点滅周期の全体時間はＴｆ２である。この時隣り合う画素間周期ＴＧＬ２はＴＧＬ２＝Ｔｆ２／（Ｍ×Ｌ）ｓｅｃ である。前記周期で生成する画素に対応して光ビームを点滅すると、画素間距離が一定の画像が得られる。ここのとき、Ｔｆ２、ＴＧＬ２はＴｄ２から導き出され、ｔ＝Ｔｄ２にて前記Ｔｆ２，ＴＧＬ２は一義的に決定される。この様に、偏向ミラーの揺動振幅と揺動振幅中央位置が変動したとしても、走査時間を計測し、その走査時間から、光ビーム点滅タイミングを決定する事により、両方向走査時の画像形成において、隣り合う画素間位置ずれが無くなり画像品質の悪化を軽減できる。

以上で、光ビームの点滅タイミングの制御に関する説明を終えるが、上記の記述で、偏向ミラー揺動変動が生じても特定光走査範囲Ｌでは隣り合う画素間距離が一定になる様光点滅周期のタイミングを調整する提案をしたが。さらに、画質悪化を軽減する方法を提案する。図９、図１０、図１１で走査時間Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３に対応して、光ビーム点滅の周期ＴＧＲ１，ＴＧＲ２，ＴＧＲ３を調整可能とし、走査時間Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３に対応して、光ビーム点滅の周期ＴＧＬ１，ＴＧＬ２，ＴＧＬ３を調整可能としたが、その際１周期での光ビームのＯＮ時間が一定であると、像担持体に画素形成時光ビーム照射エネルギーが変化する。図１２に走査時間により、光ビームＯＮ時間が異なる事を示している。これは各画素間の濃度ムラが生じ画質悪化の一因になる。そこで、図１３に示す様、走査時間Ｔａに応じて、像担持体に画素形成時、像担持体に画素形成光ビーム照射エネルギーを調整して、画素濃度が均一になる様にする。光ビーム照射エネルギー調整の手段としては、図１３のビーム点滅ａ〜ｃは光ビーム点滅のＯＮ時間を調整する方法。ビーム点滅ｄ〜ｆは光ビーム点滅のＯＮレベルを調整する方法。或いは前記両手段を組み合わせる手段も効果的である。

図１４は光スキャナへの駆動信号印加概念図である。駆動信号１０は固定電極３及び可動電極４間に印加される。駆動信号１０に印加する電圧と印加電圧による可動版７の揺動角度の関係は図１７に示される。揺動角度と印加電圧は１次式であらわされる。可動板７が所望の揺動角が得られる様、固定電極３と可動電極４に適正な電圧を印加するが、いろいろな原因により可動板７の揺動角が変動する。この変動を元の所望の揺動角に修正するため、前記図１７で示される特性から、駆動電圧を調整して、可動板７の揺動角の修正が可能である。可動板に付設された偏向ミラーにより光ビームを走査する場合、前記可動板の揺動角の変動が光ビームの揺動振幅変動として現れる。また、可動板７に付設された捻り部が軸の中心から変位して可動板７が揺動する現象も観察されている。この場合偏向ミラーにより走査された光ビームは走査振幅の中心位置が変動することになる。

この様な変動が生じても光ビーム点滅の制御を行い画質劣化の低減をすることは、上述の記載で説明したが、前記揺動変動の度合いが大きい場合、例えば、光ビーム走査領域の両端に配置した基準点をも外れるような変動が生じる場合、前記方法のみでは目的を達せられない。そこで、揺動変動値が任意の値を超えた場合可動板７の揺動変動修正の制御を行うと、今回提案している画質劣化低減の効果が増大する。可動板７の揺動変動修正の制御を行う場合、前記揺動変動の形態を分離して、変動形態毎に制御を行う事が効果的である。

第１の形態
Ｔａ＋Ｔｄ≠Ｔｇ且つＴａ＝Ｔｄの場合
図９は偏光ミラーの揺動振幅変動が生じた場合を示しており、変動メカニズムを図示し、本考案の可動板７の揺動変動修正方法を述べる。基準点１において、揺動波形１の計測時間Ｔａ１に対して、揺動波形２の計測時間Ｔａ２の変化は揺動波形１の揺動が変化し揺動波形２の形態に変化した為である。この時、基準点２における、揺動波形２の計測時間Ｔｄ２を計測が必須である。計測値 Ｔａ２、Ｔｄ２から Ｔａ２＋Ｔｄ２≠Ｔｇ、Ｔａ２＝Ｔｄ２が得られるので、揺動変動は振幅変動と知る事が出来る。Ｔａ１からＴａ２の変化量ΔＴ＝Ｔａ２−Ｔａ１からΔＴが零になる様可動板７の揺動振幅を修正する。この時揺動振幅を修正する手段は図９に示す駆動信号１０、両方に印加する電圧を調整する事により行う。

第２の形態
Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ且つＴａ≠Ｔｄの場合
図１０は偏光ミラーの揺動振幅中央位置変動が生じた場合を示しており、変動メカニズムを図示し、本考案の可動板７の揺動変動修正方法を述べる。基準点１において、揺動波形１の計測時間Ｔａ１に対して、揺動波形２の計測時間Ｔａ２の変化は揺動波形１の揺動が変化し揺動波形２の形態に変化した為である。この時、基準点２における、揺動波形２の計測時間Ｔｄ２を計測が必須である。計測値 Ｔａ２、Ｔｄ２から Ｔａ２＋Ｔｄ２＝Ｔｇ、Ｔａ２≠Ｔｄ２が得られるので、揺動変動は振幅中央位置変動と知る事が出来る。Ｔａ１からＴａ２の変化量ΔＴ＝Ｔａ２−Ｔａ１からΔＴが零になる様可動板７の揺動
軸ずれを修正する。この時揺動軸すれを修正する手段は図９に示す駆動信号１０、１０ａ、１０ｂ其々に任意適正に印加する電圧を調整する事により行う。

第３の形態
図１１は偏光ミラーの揺動振幅と揺動振幅中央位置変動が生じた場合を示しており、変動メカニズムを図示し、本考案の可動板７の揺動変動修正方法を述べる。基準点１において、揺動波形１の計測時間Ｔａ１に対して、揺動波形２の計測時間Ｔａ２の変化は揺動波形１の揺動が変化し揺動波形２の形態に変化した為である。この時、基準点２における、揺動波形２の計測時間Ｔｄ２を計測が必須である。計測値 Ｔａ２、Ｔｄ２から Ｔａ２＋Ｔｄ２≠Ｔｇ、Ｔａ２≠Ｔｄ２が得られるので、揺動変動は振幅変動と揺動振幅中央位置変動と知る事が出来る。Ｔａ１からＴａ２の変化量ΔＴ＝Ｔａ２−Ｔａ１からΔＴが零になる様可動板７の揺動振幅と揺動軸ずれを修正する。この時揺動振幅と揺動軸ずれを修正する手段は図１０の１０ａ、１０ｂ其々に任意適正に印加する電圧を調整する事により行う。

図１５は本実施形態に係る書き込み手段を用いた画像形成装置の概略図である。１４５感光体の廻りに１４４帯電手段、１４３光走査装置、１４２現像手段、１４９転写手段、１４６クリーニング手段を配し、１５３画像形成装置制御部により画像形成の開始を指示されると、１４５感光体は図示する様時計方向に回転して、１４３光書き込み手段は光走査装置を駆動し同期信号を生成し、１４４帯電手段により感光体を帯電し、１４３光書き込み手段にて図示していない外部入力装置から入力された画像データに対応し、前記同期信号に同期して１５２ビーム発生装置を用い光ビームを生成し１４５感光体面上に潜像を形成する。画像の階調値を表す０〜２５５の整数値画像データが入力され、その入力データに対応してビーム発光時間(幅)を設定する、ビーム発光時間設定データはビーム発生部に供給され、ビーム発生部で生成された信号はビーム駆動部に供給され発光源であるレーザーダイオードに電流を供給しレーザーダイオードを発光させ感光体面上に潜像を形成するビームを生成する。４２現像手段にて像可視化剤により可視化像を得る。１４０用紙収納部に収納された用紙は、１４１給紙手段により給紙され、１５１レジスト部により用紙搬送タイミングと書き込みタイミングを合わせ所定の位置に像可視化剤による顕在像を１４９転写手段にて転写可能とする。用紙に転写された像可視化剤による顕在像は１４７定着手段で定着され、入力された画像データが用紙上に可視化固定される。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明の実施形態に係る光偏向器を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る光偏向器（櫛歯電極型）を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る光偏向器の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光偏向器（櫛歯電極型）の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の概略構造を示す図である。 揺動変動の第１の形態を説明するための図である。 揺動変動の第２の形態を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の動作を説明するための図である。 本実施形態の、揺動振幅の変化によるタイミングと時間を説明するための図である。 揺動振振幅中央位置変動による光ビーム点滅開始タイミングの変動メカニズムを説明するための図である。 揺動振幅変動と揺動振振幅中央位置変動による、光ビーム点滅開始タイミングの変動メカニズムを説明するための図である。 光ビームの点滅周期を可変とすることを示す図である。 光ビームのＯＮ時間、ＯＮレベルを示し、光ビームの画素形成エネルギーを説明するための図である。 光スキャナへの駆動信号印加概念図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る駆動手段の構成を示すブロック図である。 駆動信号に印加する電圧と印加電圧による可動版の揺動角度の関係を示す図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ 支持部材
３、６ 固定電極
４、５ 可動電極
７ 可動部
４０ 偏向ミラー
４４ 光ビーム発生手段
４５ 位置検知手段
６０ 像担持体
６２ 光ビーム
６３ レンズ
６５ 位置検知手段移動範囲
１４０ 用紙収納部
１４１ 用紙給紙部
１４２ 現像部
１４３ 光走査装置
１４４ 帯電部
１４５ 感光体
１４６ クリーニング部
１４７ 定着部
１４８ 用紙搬送部
１４９ 転写部
１５０ レジスト搬送ローラ
１５１ レジスト部
１５２ ビーム発生装置
１５３ 画像形成装置制御部
２３０ クロック
２３１ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
２３２ リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
２３３ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
２３４ アドレス／データバス
２３６ プログラマブル発振器／駆動信号生成
２３７ 同期基準信号
２３８ 位置検知信号生成手段
２３９ プログラマブル駆動信号波形整形器
２４０ 偏向ミラー
２４１ ドライバーアンプ部
２４２ プログラマブル駆動信号発生タイミング制御器
２４３ 光走査装置
２４４ 光ビーム発生手段
２４５ 信号検知部
２４６ 時間差演算回路
２４７ 電圧可変手段
２４８ 基準クロック生成器
２４９ 時間計測手段
２５０ プログラマブル駆動信号波形選択器

Claims (7)

1. 光ビームを１次元的に往復走査させる光走査装置であって、
   走査領域の両端部近傍に走査光検出手段を設け、
   第１の走査光検出手段を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び前記第１の走査光検出手段を通過する時点までの時間をＴａとし、
   第２の走査光検出手段を走査光が通過した時点から、走査光が走査領域の終端で折り返し、再び前記第２の走査光検出手段を通過する時点までの時間をＴｄとし、
   Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇとなる標準時間Ｔｇと、前記Ｔａ及びＴｄと、の関係に応じて、光ビームの点滅タイミング及び点滅開始タイミングの少なくとも一方を制御する制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記制御手段は、次の２式、Ｔａ＋Ｔｄ＝Ｔｇ、Ｔａ＝Ｔｄ、の真偽値を判定することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記制御手段は、前記２式の真偽値の組み合わせから揺動変動の形態を判別することを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記制御手段は、前記２式の真偽値の４通りの組み合わせのそれぞれに合わせて、光ビームの点滅開始タイミングを制御することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
5. 前記制御手段は、前記２式の真偽値の４通りの組み合わせのそれぞれに合わせて、光ビームの点滅タイミングを制御することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
6. 前記制御手段は、点灯時間と滅灯時間の各々の時間調整を任意に調整することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光走査装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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