JP2009258392A - 揺動体装置、これを用いた光偏向装置、及び揺動体装置の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動系駆動用の駆動信号の制御用の受光素子への走査光入光時間に対する基準時間を比較的簡易に決定できる揺動体装置、これを用いる装置を提供する。
【解決手段】揺動体装置は、光偏向素子130付き揺動体101を含む振動系100と、振動系用の駆動手段120と、駆動制御手段150と、受光素子140と、検出手段を含む。駆動制御手段は、駆動手段への駆動信号を制御する。受光素子は、走査光が第1及び第2の経路を通る時に入光する位置に配置される。検出手段は、受光素子への走査光入光時間を取得する。駆動制御手段は、走査光が第1及び第2の経路の何れを経て受光素子に入光したかを判別して入光時間の基準時間を決定するに際し、駆動信号を変化させて光走査範囲を第1或いは第2の経路の側にずらすことによる入光時間の変化に基づき基準時間を決定する。基準時間に対する入光時間に基づき、駆動信号が制御され振動系の振動運動が制御される。
【選択図】図1

Description

本発明は、揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を持つ振動系を有する揺動体装置の技術に関する。より詳しくは、揺動体装置、これを用いた光偏向装置、揺動体装置における振動系の駆動制御方法などに関する。この光偏向装置は、走査型ディスプレイやレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置などの光学機器に好適に用いられる。

従来、ミラーが共振駆動される光偏向装置が種々提案されている。共振型光偏向装置は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、ミラー面の面倒れが理論的に存在しないこと等の特徴がある。特に半導体プロセスによって製造されるSi単結晶から成る光偏向装置は、理論上金属疲労が無く、耐久性にも優れている等の特徴がある。

共振型光偏向装置においては、ミラーの偏向角（変位角）の変化を所望のものにするために、偏向角の変化態様を制御する技術が提案されている（特許文献1参照）。特許文献1の提案では、光走査範囲の両端近くに配置された2つの光センサを用いて走査光を検出し、走査光が光センサを通過する時間に関する検出結果を用いて偏向角の変化態様を制御している。すなわち、この光走査装置は、光ビーム発生手段と、偏向ミラーにより光ビームを偏向出射させる光ビーム偏向手段と、偏向走査された光ビームが所定の位置を通過したとき光ビームを検知して位置検知信号を出力する位置検知信号生成手段を有する。任意の位置検知信号間の時間差を計測してその計測結果に基づき駆動信号を発生することで、偏向ミラーの駆動制御が行われる。なお、本明細書では、ミラーの偏向角と、ミラーで偏向走査される走査光の走査角は一定の関係にあって同等に扱えるので、偏向角（変位角）と走査角は同等な意味で用いる。
特願2005-292627号公報

特許文献1の提案では、上記の如く2つの別個の光センサを用いているので、走査光通過時間について、何れの光センサを通過した時間かが判別でき、位置検知信号における基準時間の設定が容易にできる。その反面、2つの別個の光センサを設ける必要がある。よって、より簡易な基準時間判別方法が望まれる。

前記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を含む振動系と、振動系を振動運動させるための駆動力を振動系に伝える駆動手段と、駆動制御手段と、受光素子と、検出手段とを有する。前記駆動制御手段は、前記駆動手段に与える駆動信号を制御する。前記受光素子は、前記光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通る時に走査光が入光する位置に配置される。前記検出手段は、前記受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得する。更に、前記駆動制御手段は、前記光偏向素子による走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って前記受光素子に入光したかの判別を行って前記入光時間における基準時間を決定するに際して、次の様な動作を実行する。すなわち、前記駆動手段に与える駆動信号を変化させて走査光の走査範囲を前記第1の経路或いは前記第2の経路の何れかの側にずらし、これによる前記入光時間に係る情報の変化に基づいて前記基準時間を決定する。そして、前記基準時間に対する前記入光時間に係る情報に基づいて、前記駆動手段に与える駆動信号を制御して前記振動系の振動運動を制御する。

また、前記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、前記揺動体装置を有し、光源からの光ビームを前記光偏向素子で偏向することを特徴とする。

また、前記課題に鑑み、本発明の画像形成装置などの光学機器は、前記光偏向装置と光照射対象物とを有し、光偏向装置は、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームを光照射対象物に入射させることを特徴とする。

また、前記課題に鑑み、揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を含む振動系と、駆動信号を与えられて振動運動させる駆動力を振動系に伝える駆動手段と、受光素子とを有する本発明の揺動体装置の駆動制御方法は、次の第1乃至第7の工程を含む。第1の工程では、前記光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通って前記受光素子に入光する様に前記駆動手段に与える駆動信号を設定する。第2の工程では、前記受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得して記憶する。第3の工程では、前記第1の工程で設定された駆動信号を変化させて走査光の走査範囲を第1の経路或いは第2の経路の何れかの側にずらし、このときの前記入光時間に係る情報を取得する。第4の工程では、前記第2の工程で記憶された情報と前記第3の工程で取得された情報を比較する。第5の工程では、前記第4の工程の比較に基づき、前記走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って前記受光素子に入光したかの判別を行って前記入光時間における基準時間を決定する。第6の工程では、前記第3の工程での駆動信号への変化を解く。第7の工程では、前記基準時間に対する前記入光時間に係る情報に基づいて、前記駆動手段に与える駆動信号を制御して前記振動系の振動運動を制御する。

本発明によれば、駆動信号を変化させることで変化する受光素子への走査光の複数の入光時間の情報に基づいて、所定の基準時間を設定し、これにより、例えば、複数の相対時間を算出し、これら時間の情報を基に、振動系の振動運動を励起する駆動信号を制御する。従って、特には、揺動体装置に備わっている情報を基に駆動信号を変化させて、駆動信号変化前後の前記入光時間の変化情報から、回路的に簡易且つ高精度に基準時間を判別することができる。これに加え、基準時間判別のために、受光素子や屈折器等の配置条件に対して制限をかける必要が無くなり、光偏向装置などとして用いる揺動体装置の設計自由度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための実施形態を説明する。本発明による揺動体装置の基本的な実施形態は、揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を含む振動系と、振動系を振動運動させるための駆動力を振動系に伝える駆動手段と、駆動制御手段と、1つの受光素子と、検出手段とを有する。駆動制御手段は、駆動手段に与える駆動信号を制御する。受光素子は、光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通る時に走査光が入光する位置に配置される。検出手段は、受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得する。更に、駆動制御手段は、光偏向素子による走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って前記受光素子に入光したかの判別を行って前記入光時間における基準時間を決定するに際して、次の様な動作を行う。すなわち、揺動体装置に備わっている情報を基に駆動手段に与える駆動信号を所定の態様で変化させて走査光の走査範囲を第1の経路或いは第2の経路の何れかの側にずらし、これによる入光時間に係る情報の変化に基づいて基準時間を決定する。更に、基準時間に対する入光時間に係る情報に基づいて、駆動手段に与える駆動信号を制御して振動系に所望の振動運動をさせる。前記基準時間決定工程で、基準時間を正しく決定した場合には、前記所定態様の駆動信号の変化で前記走査光の入光時間に係る情報がどの様に変化するかが判っているので、仮に決定した基準時間が正しいか否かが前記入光時間に係る情報の変化で判別できる。よって、この判別に従って基準時間を正しく決定でき、正しい基準時間に対する入光時間に係る情報に基づいて駆動手段に与える駆動信号を制御して振動系に所望の振動運動をさせることができる。

上記構成において、前記第1の経路と前記第2の経路の少なくとも一方に、走査光の向きを変えて走査光を1つの受光素子に入光させる屈折器を設けることができる。また、前記検出手段は、振動運動の1周期内において走査光が第1の経路を通って受光素子に入光する互いに異なる2つの入光時間と走査光が第2の経路を通って受光素子に入光する互いに異なる2つの入光時間とを含む4つの入光時間を検出する様に構成できる。この場合、前記駆動制御手段は、4つの時間のうちの1つを基準時間として該基準時間から他の残りの3つの入光時間までの3つの相対時間に係る情報に基づいて、駆動手段に与える駆動信号を制御して振動系の振動運動を制御する様に構成できる。

前記駆動信号の変化態様としては、前記揺動体の偏向角をゼロとする信号値に関して対称な駆動信号を非対称な駆動信号に変化させる態様がある。単純な変化態様としては、例えば、前記対称な駆動信号に直流成分を重畳して前記非対称な駆動信号とする。

前記振動系は、後述する実施例の様に複数の揺動体と、これらの揺動体を直列に連結する複数の弾性支持部であるねじりバネとで構成してもよいし、1つの揺動体と1つの弾性支持部であるねじりバネとで構成してもよい。いずれの場合も、同様な手順で正しく基準時間を決定することができる。

前記揺動体装置を用いて、光源からの光ビームを前記光偏向素子で偏向する光偏向装置を構成することができる。更に、この光偏向装置と感光ドラムなどの光照射対象物とを用いて、光偏向装置によって、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームを光照射対象物に入射させる画像形成装置などの光学機器を構成することもできる。

本発明の実施例を図に基づいて説明する。本実施例は、基本共振周波数とその略2倍の共振周波数の振動モードを有する共振型光偏向装置を備える画像形成装置に係る。ここにおいて、両者の周波数の振動成分を含む合成振動運動により光偏向素子付き揺動体の略鋸歯状駆動（偏向角が増加している時間と偏向角が減少している時間が異なる駆動）を実現している。

図1に、鋸歯状駆動を実現する本実施例の光偏向装置全体のブロック図を示し、図2に、光偏向装置の振動系の部分を拡大して示すブロック図を示す。本実施例では、振動系100は、揺動体101、102を含み、揺動体101、102を直列に連結するねじりバネ111、及び揺動体102と支持部121を連結するねじりバネ112が設けられている。振動系100は、所定の基本周波数の振動運動と、その2倍の周波数の振動運動とを同時に発生可能な構成となっている。駆動部（駆動手段）120は、電磁式、静電式、圧電式などの方式により、振動系100の2つの振動モードを同時に励起する駆動力を揺動体102に与える。例えば、電磁式駆動手段は、コイル340と永久磁石341で構成される。

揺動体101は、光偏向素子である反射ミラー130を表面に有し、レーザダイオードなどの光源131からの光ビーム132を偏向走査する。反射ミラー130による走査光133が第1の経路を通る時に走査光133が照射される位置には、ミラー、プリズムなどの屈折器160が配置されており、屈折器160はこの走査光133を偏向して受光素子140へ到達させる。また、反射ミラー130による走査光133が第2の経路を通る時に走査光133で照射される位置には、受光素子140が配置されている。従って、反射ミラー130による走査光133が第1及び第2の経路を通る際に、1つの受光素子140は走査光133を受光して検出できる様になっている。走査光133の走査範囲の両端近くにある屈折器160と受光素子140の間には、光照射対象物である感光ドラム6が配置されていて、ここに走査光133の走査軌跡が形成される。

上記構成において変化させられる光偏向装置の偏向角θは、例えば、次式1で表現される。
θ（t）＝A1sin（ωt）＋A2sin（2ωt＋φ）・・・（式1）
ここで、基本周波数の振動運動の振幅をA1、角周波数をω、その2倍の周波数の振動運動の振幅をA2、角周波数を2ω、両振動運動成分の位相差をφとし、適当な時間を基準ないし原点の基準時間とした時の時間をtとする。本明細書では、光偏向装置の偏向角θを発生させる駆動信号も上記A1、ω、A2、2ω、φに対応するファクターで表されるので、これらもA1、ω、A2、2ω、φで表す。偏向角θのものか駆動信号のものかは、前後関係から明らかなときは説明を省く。

図3に、この光偏向装置の偏向角について示す。図3に示す様に、光偏向装置の走査中心を原点として、受光素子140を光偏向装置の偏向角θがθBDとなる位置に配置し、屈折器160を光偏向装置の偏向角θがθMIRRORとなる位置に配置する。この状態において、光偏向装置の偏向角θを、例えば、前述の式1においてω＝2π×2000、A1＝1、A2＝0．2、φ＝0とした鋸歯状波形で変化させると、偏向角θの基本周波数の1周期内の往復走査における時間変化は図4に示す様になる。図1における後述のカウンタなどで構成される検出手段は、走査光133が受光素子140を通過する4つの異なる入光時間ta、tb、tc、tdを検出して、その相対時間t1＝tb−ta、t2＝tc−ta、t3＝td−taを算出する。そして、駆動制御手段の一部を成す演算部26は、予め設定された目標相対時間とt1、t2、t3の差分情報から所定の行列演算を行い、2つの成分を含む振動運動を励起する駆動信号の振幅A1、A2及び位相差φの変動値ΔA1、ΔA2、Δφを決定する。変動値ΔA1、ΔA2、Δφは適当な処理をされて波形生成器42、43へ送出される。波形生成器42、43は、夫々のクロック信号により基本周波数の振動運動及びその2倍の周波数の振動運動に対応する駆動信号を生成する。更に、駆動制御手段の一部を成す波形生成器42、43の出力信号が加算器48と増幅器380へ送出され、合成された駆動信号が駆動部120に印加される。こうして、所望する任意の光偏向装置の偏向角θの変化態様を得ることができる。

この様に、受光素子140には走査光133が入光し、基本周波数の1周期内に4つの異なる入光時間が検出される。そのため、例えば、所望の鋸歯状駆動を得るために基準とすべき時間taが、4つの異なる入光時間の内のどれかを判別する（基準時間判別）必要がある。

こうした共振型光偏向装置を使用することで、2つの周波数成分を有する任意の光走査、例えば、走査角が略鋸歯状に変化する光走査を実現することができる。鋸歯状駆動により、偏向走査の角速度には、偏向角が正弦波状である時と比べて、略等角速度となる領域が広く存在するため、偏向走査の全域に対する利用可能な領域を大きくすることができる。こうして、例えば、レーザビームプリンタに本発明の光偏向装置を導入することで良好に印字できる様になる。更に、この光偏向装置をレーザビームプリンタなどに用いる場合、従来、レーザビームプリンタなどに用いられている走査光の通過時間を検出する受光素子を利用できて、新たな検出系が必要とならないこともある。

更に、検出手段と駆動制御手段を含む制御部150の構成を説明しつつ、本実施例の基準時間判別工程を含む動作を説明する。タイミングチャートを図5に、フローチャートを図6に示す。これらの図を用いて制御工程の説明を行う。まず、画像形成装置の電源がONになる。起動時において、駆動制御手段の一部を成すシステムコントローラ1は、基本波フィードバックゲインFGA1（27）=0、倍波フィードバックゲインFGA2（28）=0としてフィードバック掛けない状態とする。そして、揺動体101がほぼ所望の揺動振幅で揺動する様に、定常的に印加する所定値に駆動信号の基本波SA1（33）を設定して駆動する。この時点では駆動信号の倍波SA2（34）＝0として正弦波駆動する（図5のS100）。

次に、システムコントローラ1は光源131を点灯する。そこから出た光ビーム132は揺動中の揺動体101のミラー130で反射され、揺動体101の或る偏向角位置では第1の経路を通り、屈折器160で屈折されて受光素子140に入光する。また、別の偏向角位置では第2の経路を通り直接受光素子140に入光する（図5のS101）。

続いて、倍波の駆動信号成分を印加してもよい。この場合、コントローラ1は、初期の倍波成分の振動振幅SA2（34）と初期の位相差SP（35）φを設定する。倍波を加えた後に、所望の振動変位態様になる様にコントローラ1は制御を開始する。この制御は、例えば、上述した行列を用いた演算により行なうことができる。

ここで、上述した基準時間判別を行う。基準時間判別は、受光素子140の受光状態を正しく判別することである。すなわち、受光素子140に照射された走査光が、下記aからdの内のどの状態かを判別することである（図1、図5参照）。
a．走査中心から最大走査角の方向へ、第1の経路を経て到達した走査光である。
b．最大走査角から走査中心の方向へ、第1の経路を経て到達した走査光である。
c．走査中心から最大走査角の方向へ、第2の経路を経て到達した走査光である。
d．最大走査角から走査中心の方向へ、第2の経路を経て到達した走査光である。

この基準時間判別方法を図5を用いて説明する。ここでは、光偏向装置の偏向角θを、上記式1でω＝2π×2000、A1＝1、A2＝0．2、φ＝0として鋸歯状波形にした振動運動とする。図5に示す様に、基本周波数の1周期内の往復走査において走査光133が受光素子140を通過する4つの異なる入光時間ta、tb、tc、tdが検出されている。その4つの異なる入光時間が上記aからdの内のどのタイミングであるかを正しく判別し、基準時間選定を行う。

図1に示す受光素子140から出力され受光時にLになる負極性パルスのBD（ビームディテクタ＝受光素子）信号7は、その立ち上がりエッジでMM（モノステーブル・マルチバイブレータ）8をトリガし、図5に示すMMQを出力する。ここにおいて、図5に示す様に、この負極性パルス信号について、tb−ta（tab）≒td−tc（tcd）はtc−tb（tbc）≒td−ta’（tda’）より短くなる様に、受光素子140と屈折器160が配置されている。このことは、受光素子140と屈折器160を走査光の走査範囲の両端近くに夫々配置すれば、確実に達成される。すなわち、上記角度θBDとθMIRRORについて、厳しい条件は要求されない。

このMM 8の時定数をtabとtcdの大まかな平均より大きく設定しておくと、出力MMQは図5に示す様になり、先のBD信号7とのOR演算をORゲート9で実行することで、taとtcだけを抽出したORS信号となる。同様に、MMQ信号の反転信号と先のBD信号7とのOR演算をORゲート10で実行することで、tbとtdだけを抽出したORR信号となる。

また、前記MMQ信号の立ち上がりエッジでTFF（トグルフリップフロップ）12をトグルした出力をTFFQ信号とする。前記ORR信号とORS信号を各々RSFF（リセット・セット・フリップフロップ）11のR（リセット）入力、S（セット）入力に入れ、その出力をRSFFQとする。これらの信号を用いて、tab、tbc、tcdの各期間をカウントするカウンタcntab17、cntbc18、cntcd19の各カウントイネーブル信号cenab、cenbc、cencdを下記と図1に示す様に作る。こうして、各カウンタcntab17、cntbc18、cntcd19のカウント動作を行う。

カウントイネーブル信号cenabは、TFFQとRSFFQをAND14でAND演算して作成する。カウントイネーブル信号cenbcは、ORSとRSFFQをNAND 13でNAND演算し、TFFQとAND 15でAND演算して作成する。カウントイネーブル信号cencdは、TFFQの反転とRSFFQをAND 16でAND演算して作成する（図5のS102）。

しかしながら、この時点でのTFFQの値は初期値が不定であるが故に、極性が反転していて、例えば、cenabとcencdが逆になっている可能性がある。よって、仮に極性を決めておいて、次のステップでこれ正否を判別し、必要に応じて修正する。

判別は次の様に行われる。システムコントローラ1は、この時点でのカウンタcntab 17、cntcd 19の出力を夫々cenabとcencdの立下りのタイミングで読み取り、cntab−cntcdの値を計算して記憶する（図5のS103）。次に、システムコントローラ1はDC信号を加算器 49で加算することで駆動信号にDC成分を重畳する（図5のS104）。すると、図5の破線に示す様に、DCオフセット重畳時の光ビーム133の位置は、設計に基づく所定の方向、この例では屈折器160側にシフトする。

ここで再度、カウンタcntab 17、cntcd 19の出力を前記タイミングで読み取りcntab−cntcdの値を計算して取得し（図5のS105）、DC信号重畳前に記憶した値と比較する（図5のS106）。その結果、DC重畳した場合の値が設計上の所定の方向に変化したときは、TFF 12トグル動作が所望の状態であると考える。この変化方向は、例えば、光軸中心が屈折器 160側にずれる方向に設計してある場合は、DC重畳によりcntab−cntcdの値が増加する方向である。

しかし、DC重畳によりcntab−cntcdの値が設計とは逆に減少した場合には、tabとtcdが逆になるのでcenabの立下りタイミングでTFF 12をクリアして反転させる（図5のS107）。これにより、tabとtcdの関係が設計値通りになる。よって、この後、DC重畳を停止し（図5のS108）、通常動作に戻す。尚、ここで言うDC重畳とは、駆動信号の波形を変形して実質的にDC成分が印加される場合も含む。すなわち、走査光の走査範囲を第1の経路或いは第2の経路のいずれかの側（ここでは、屈折器 160のある第1の経路側）にずらす様な駆動信号の波形変形であれば、どの様なものでもよい。

通常動作に戻した後は次の様になる。システムコントローラ1は、無事、基準時間taを特定できたので定常状態の制御に入る（図5のS109）。カウンタcntab17、cntbc18、cntcd19の値は、図5におけるtab、tbc、tcdの値を示しているので、それらの値を制御目標値Tab 20、Tbc 21、Tcd 22から加算器23、24、25で減算する。このことで、目標値との誤差信号を得る。この誤差信号を演算部26に入れ処理することで、基本波や倍波の駆動電圧誤差値と基本波・倍波間の位相誤差値を得る。更に、乗算器30、31、32で所定のフィードバックゲインFGA1（27）、FGA2（28）、FGP（29）を上記誤差信号に乗算することで所望の制御誤差信号を得る。この制御誤差信号に、加算器36、37、38で、定常駆動値SA1（33）、SA2（34）、SP（35）を各々加算することで、駆動信号用の基本波駆動電圧振幅39、倍波駆動電圧振幅40、基本波・倍波駆動電圧の位相差41を得る。

これらの値の内、基本波駆動電圧振幅39を、基本波駆動電圧生成器42の出力に接続される乗算器44に加えることで基本波駆動電圧46を得る。同様に、倍波駆動電圧振幅40を、倍波生成器43の出力に接続される乗算器45に加えるが、倍波生成器43へは位相差41が入力されており、基本波と所望の位相差を持つ倍波駆動電圧47を生成する。基本波駆動電圧46と倍波駆動電圧47は加算器48で加算され、略等速駆動用の合成波の駆動信号となる。これは、定常状態の制御時にはDCオフセット加算の加算器49を通過し、DAC50でアナログ信号となり、増幅器380で増幅されて駆動部120に印加される。こうして、コイル340で電磁変換されて磁石341を駆動することで、揺動体102を振動させる。揺動体102は、一方でねじりバネ112で支持部121に接続され、他方ではねじりバネ111を経て揺動体101に接続されている。これにより、揺動体101は略等速で駆動され、そこに付着している反射ミラー130も略等速で駆動される。従って、光源131から出て反射ミラー130に入光する光ビーム132が反射されて光ビーム133となり、この光ビーム133は、揺動体101の偏向角位置により、屈折器160経由で若しくは直接に受光素子140へ入光する。更に、光ビーム133は感光ドラム6に静電潜像を描画する。

画像形成の過程は次の様になる。光源131から射出されたレーザ光は、光の偏向走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けて、光偏向装置の揺動体101により1次元に走査される。この走査されたレーザ光は、書き込みレンズ（不図示）などにより、前述した様に感光ドラム6に画像を形成する。感光ドラム6は帯電器（不図示）により一様に帯電されており、この上に光を走査することでその部分に静電潜像が形成される。次に、現像器（不図示）により静電潜像の画像部分にトナー像が形成され、これを例えば用紙（不図示）に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。

図6のフローチャートに沿って前記揺動体装置の駆動制御方法をまとめると次の様になる。
第1の工程では、光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通って受光素子に入光する様に駆動手段に与える駆動信号を設定する（S100、S101）。第2の工程では、受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得して記憶する（S102、S103）。第3の工程では、前記第1の工程で設定された駆動信号を変化させて走査光の走査範囲を第1の経路或いは第2の経路の何れかの側にずらし、このときの入光時間に係る情報を取得する（S104、S105）。第4の工程では、前記第2の工程で記憶された情報と前記第3の工程で取得された情報を比較する（S106）。第5の工程では、前記第4の工程の比較に基づき、走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って受光素子に入光したかの判別を行って入光時間における基準時間を決定する（S106、S107）。第6の工程では、前記第3の工程での駆動信号への変化を解く（S108）。第7の工程では、前記基準時間に対する入光時間に係る情報に基づいて、駆動手段に与える駆動信号を制御して振動系の振動運動を制御する（S109）。

基準時間決定の別方法としては、図3のθBDとθMIRRORの絶対値が異なる様に受光素子と屈折器を配置し、図4のtb−taとtd−tcを異ならせることで、その大小関係から判別を行う方法もある（特開2008-40460号公報参照）。また、反射ミラーから受光素子までの経路における走査光の光路長と、反射ミラーから屈折器を経由して受光素子まで到達する別の経路における走査光の光路長が異なる様に、受光素子及び屈折器を配置する方法もある。こうして、2つの経路における走査光との間で、受光素子を通過する速度を異ならせる。そして、走査光が、夫々、有限の面積を有する受光素子に入射している持続時間を異ならせることで、その大小関係から基準時間判別を行っている。こうした基準時間判別方法では、2つの経路に配置される受光素子及び屈折器の位置について或る程度の制約がある。本実施例の基準時間を決定する方法では、こうした設計制約条件は殆ど無い。

本発明の光偏向装置は、他の光学機器にも使用できて、これらの装置において、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる。こうした光学機器としては、レーザビームプリンタなどの画像形成装置の他に、画像表示装置、バーコードリーダー等の光ビームを走査する光学機器がある。

本発明による光偏向装置を備える画像形成装置に係る実施例の構成及び制御工程を示すブロック図である。 本発明の実施例の光偏向装置の部分を拡大して示すブロック図である。 光偏向装置における偏向角を示す図である。 光偏向装置の偏向角の時間変化を示す図である。 本発明の実施例における光偏向装置の制御工程のタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施例のフローチャートを示す図である。

符号の説明

1 駆動制御手段（システムコントローラ）
6 光照射対象物（感光ドラム）
8 検出手段（モノステーブル・マルチバイブレータ）
9、10 検出手段（ORゲート）
11 検出手段（RSフリップフロップ）
12 検出手段（Tフリップフロップ）
17、18、19 検出手段（カウンタ）
26 駆動制御手段（演算部）
42 駆動制御手段（基本波生成器）
43 駆動制御手段（倍波生成器）
100 振動系
101、102 揺動体
120 駆動手段（駆動部）
130 光偏向素子（反射ミラー）
131 光源
133 走査光
140 受光素子
150 駆動制御手段、検出手段（制御部）
160 屈折器
340 駆動手段（コイル）
341 駆動手段（磁石）

Claims (9)

1. 揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を含む振動系と、前記振動系を振動運動させるための駆動力を振動系に伝える駆動手段と、前記駆動手段に与える駆動信号を制御する駆動制御手段と、前記光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通る時に走査光が入光する位置に配置された受光素子と、前記受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得する検出手段と、を有し、
   前記駆動制御手段は、
   前記光偏向素子による走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って前記受光素子に入光したかの判別を行って前記入光時間における基準時間を決定するに際して、前記駆動手段に与える駆動信号を変化させて走査光の走査範囲を前記第1の経路或いは前記第2の経路の何れかの側にずらし、これによる前記入光時間に係る情報の変化に基づいて前記基準時間を決定し、
   前記基準時間に対する前記入光時間に係る情報に基づいて、前記駆動手段に与える駆動信号を制御して前記振動系の振動運動を制御することを特徴とする揺動体装置。
2. 前記第1の経路と前記第2の経路の少なくとも一方に、前記走査光の向きを変えて走査光を前記受光素子に入光させる屈折器が設けられることを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置。
3. 前記検出手段は、前記振動運動の1周期内において前記走査光が第1の経路を通って前記受光素子に入光する互いに異なる2つの入光時間と前記走査光が第2の経路を通って前記受光素子に入光する互いに異なる2つの入光時間とを含む4つの入光時間を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の揺動体装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記4つの時間のうちの1つを前記基準時間として該基準時間から他の残りの3つの入光時間までの3つの相対時間に係る情報に基づいて、前記駆動手段に与える駆動信号を制御して前記振動系の振動運動を制御することを特徴とする請求項3に記載の揺動体装置。
5. 前記駆動制御手段は、前記基準時間を決定するに際して、前記揺動体の偏向角をゼロとする信号値に関して対称な駆動信号を非対称な駆動信号に変化させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の揺動体装置。
6. 前記非対称な駆動信号は、前記対称な駆動信号に直流成分を重畳した信号であることを特徴とする請求項5に記載の揺動体装置。
7. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の揺動体装置を有し、
   光源からの光ビームを前記光偏向素子で偏向することを特徴とする光偏向装置。
8. 請求項7に記載の光偏向装置と光照射対象物とを有し、前記光偏向装置は、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームを前記光照射対象物に入射させることを特徴とする光学機器。
9. 揺動可能に支持された光偏向素子付き揺動体を含む振動系と、駆動信号を与えられて前記振動系を振動運動させるための駆動力を振動系に伝える駆動手段と、受光素子とを有する揺動体装置の駆動制御方法であって、
   前記光偏向素子による走査光が第1の経路及び第2の経路を通って前記受光素子に入光する様に前記駆動手段に与える駆動信号を設定する第1の工程と、
   前記受光素子への走査光の入光時間に係る情報を取得して記憶する第2の工程と、
   前記第1の工程で設定された駆動信号を変化させて走査光の走査範囲を第1の経路或いは第2の経路の何れかの側にずらし、このときの前記入光時間に係る情報を取得する第3の工程と、
   前記第2の工程で記憶された情報と前記第3の工程で取得された情報を比較する第4の工程と、
   前記第4の工程の比較に基づき、前記走査光が前記第1の経路と前記第2の経路の何れを通って前記受光素子に入光したかの判別を行って前記入光時間における基準時間を決定する第5の工程と、
   前記第3の工程での駆動信号への変化を解く第6の工程と、
   前記基準時間に対する前記入光時間に係る情報に基づいて、前記駆動手段に与える駆動信号を制御して前記振動系の振動運動を制御する第7の工程と、
   を含むことを特徴とする揺動体装置の駆動制御方法。

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