JP2009217148A - 揺動体装置、光偏向器、光偏向器を用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 揺動体装置は、第1揺動体101と、第2揺動体102と、第1揺動体101を第2揺動体102に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第1弾性支持部111と、第2揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第2弾性支持部112と、を有する振動系100と、振動系を駆動する駆動手段120と、駆動手段に駆動信号を供給する駆動制御手段150とを有する。駆動制御手段は、振動系の共振周波数をf1、f2、低周波側の駆動周波数をDf1、高周波側の駆動周波数をDf2、Δf=f2−2×f1とした場合、Df1×2=Df2、及び、f2−|Δf/2|<Df2<f2+|Δf/2|を満たす駆動信号を駆動手段に供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明に係る揺動体装置の第1の実施形態について説明する。本実施形態の振動系100は、図1に示すように、第1揺動体101と、第2揺動体102とを有する。更に、第1揺動体101を第2揺動体102に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第1弾性支持部111と、第2揺動体102を固定部121に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第2弾性支持部112とを有する。
また、揺動体装置の変位角θは、第1の振動運動の振幅をA1、角周波数をω1、第2の振動運動の振幅をA2、角周波数をω2、第1の振動運動の周波数と第2の振動運動の周波数との相対位相差をφ、時間をtとしたときに、次式の様に表現できる。
このような振動系100の振動運動を表したのが図3(a)である。つまり、振動系はθ(t)=A1sin(ω1t)であらわさされる振動運動と、θ(t)=A2sin(ω2t+φ)であらわされる振動運動とを合成した振動運動をしている。また、図3(b)にこの振動系の振動運動を表す式1を微分した結果をしめす。図3(b)に示すように、振動系100は略等角速度で運動する期間を有する。
f2−|Δf/2|<Df2<f2+|Δf/2| 式4
揺動体装置の駆動周波数を決定する際に、以下のA,Bの決定方法がある。
この場合、駆動周波数Df2の調整精度が広くなることから、駆動部の回路の簡便化や、第2の共振周波数f2を検出する精度を低く出来ることから、走査ジッタをある程度抑えつつ、回路コストを低減することが出来る。
この場合、揺動体装置の走査ジッタの個体差を低減することができ、かつ高精度な変位角の制御が可能となる。
この場合、回路コストの低下と変位角の制御性を両立することが可能である。
次に本発明に係る揺動体装置の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態に係る揺動体装置の構成、駆動方法も、基本的には第1の実施形態と同様である。 第2の実施形態の揺動体装置では、更に、下記の条件を満たす振動系を用いることで制御特性を向上させることができる。即ち、式3に示すΔfの値が下記の条件式を満たすような振動系とする。
ここで、式8の条件を満たす振動系を有する揺動体装置で制御特性が向上することを説明するために、揺動体装置の揺動体の変位角を示す式1、式2の制御パラメータの一つであるA1の一巡伝達特性の違いについて説明する。
ここで、前記第1の共振周波数f1の共振ピークの低周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数をf1a、高周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となるを周波数f1bとする。
ここで、前記第2の共振周波数f2の共振ピークの低周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数をf1c、高周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となるを周波数f1dとする。
ここで、Δfのばらつき範囲での下限側の最小値をΔfl、上限側の最大値をΔfuとする。
Df2≧f2 式13
Df1×2=Df2 式14
図11は、本実施形態の振動系の共振周波数f1、f2と、駆動周波数Df1、Df2の関係を例示する図である。式3、式8の条件を満たし、且つ式12、式13、式14の条件を満たす場合、2つの共振周波数f1、f2は図11に示すように、駆動周波数Df1、Df2の間に位置する。特に、本実施形態ではDf2=f2で駆動するか、又はDf2をf2に限りなく近づけることで、揺動体装置をより高精度に駆動制御することができる。
本発明に係る揺動体装置を画像形成装置に適用した実施形態を図12を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置に用いる光偏向装置500は、第1の実施形態に記載した揺動体装置である。光源510から出射した光ビームは、光学系であるコリメータレンズ520で整形された後、光偏向装置500によって1次元に偏向される。偏向された走査光は、光学系である結合レンズ530により感光体540の目標位置に集光され、感光体540上に静電潜像が形成される。さらに、光偏向装置の走査端に2個の光検出器550を配置する。光偏向装置500は第1の実施形態に記載の方法で揺動体の振動状態を検出し、駆動信号を決定する。
101、102 揺動体
111、112 弾性支持部
120 駆動手段
121 固定部
131、510 光源
140、550 変位角検出手段(光検出器、BD)
150 駆動制御手段
500 光偏向装置
520 コリメータレンズ
530 結合レンズ
540 感光体
Claims (10)
- 第1揺動体と、第2揺動体と、前記第1揺動体を前記第2揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第1弾性支持部と、前記第2揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第2弾性支持部と、を有する振動系と、
前記振動系を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段に駆動信号を供給する駆動制御手段とを有する揺動体装置であって、
前記振動系は、前記ねじり軸まわりに少なくとも2つの固有振動モードの周波数である第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2とを有し、
前記f2は前記f1の概ね2倍の関係にあり、
前記駆動制御手段は、第1の駆動周波数を有する第1の駆動信号と第2の駆動周波数を有する第2の駆動信号とを合成した駆動信号であると共に、前記第1及び第2の駆動周波数のうちの低周波側の駆動周波数Df1と高周波側の駆動周波数Df2とが、Df1×2=Df2を満たし、更にDf2が、f2−|Δf/2|<Df2<f2+|Δf/2|を満たす駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする揺動体装置。 - 前記振動系は、Δf=f2−2×f1であらわすことができるΔfがΔf<0の関係にあることを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置。
- 前記駆動制御手段は、
揺動体の変位角をθ、第1の振動運動の振幅をA1、角周波数をω1、第2の振動運動の振幅をA2、角周波数をω2(ω2=2×ω1)、2つの周波数の相対位相差をφ、時間をtとした場合、前記第1及び第2揺動体のうちの少なくとも1つが、θ(t)=A1sinω1t+A2sin(ω2t+φ)であらわされる振動をするような駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置。 - 前記駆動信号は、B1を低周波側の駆動信号の振幅成分、B2を高周波側の駆動信号の振幅成分、ω1を低周波側の駆動信号の角周波数、ω2を高周波側の駆動信号の角周波数(ω2=2×ω1)、Ψを相対位相差、tを時間とした場合、P=B1sinω1t+B2sin(ω2t+Ψ)であらわされることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の揺動体装置。
- 前記駆動制御手段は、f2−f2×2.8×10−4<Df2<f2+f2×2.6×10−4を満たす駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の揺動体装置。
- 前記駆動制御手段は、f2−f2×2.1×10−4<Df2<f2+f2×2.1×10−4を満たす駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の揺動体装置。
- 前記駆動制御手段は、f2−f2×1×10−4<Df2<f2+f2×1×10−4を満たす駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の揺動体装置。
- 前記駆動制御手段は、更に、Df1<f1、及び、Df2≧f2を満たす駆動信号を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項2に記載の揺動体装置。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の揺動体装置において、前記第1揺動体が光偏向素子を有することを特徴とする光偏向器。
- 請求項9に記載の光偏向器と光学系と光源と感光体とを少なくとも含み、
前記光源からの光ビームを前記光偏向器により走査し、前記光学系により前記感光体の目標位置に走査光を集光することを特徴とする画像形成装置。
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