JP2011095561A

JP2011095561A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2011095561A
Application number: JP2009250319A
Authority: JP
Inventors: Hideji Mizutani; 秀次水谷
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】安価な構成でＭＥＭＳミラーの偏向状態を高精度に補償することができる光走査装置を提供すること。
【解決手段】光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーを一定の周期で駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光走査装置において、前記駆動制御手段は、その駆動信号の基本周期を一定に保ったまま、該駆動制御信号の振幅を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整する第１の制御手段と、駆動制御信号の波形を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整する第２の制御手段を備える。ここで、前記駆動制御手段の駆動信号は矩形波電圧信号であり、前記第２の制御手段は矩形波電圧信号のＤｕｔｙ比を変化させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、偏向手段としてＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。

ところで、従来、光走査装置には、光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。

しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。

そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動（正弦振動）させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる反面、ＭＥＭＳミラーはポリゴンミラーに比して偏向角（振れ角）が小さく、反射面の大きさにも限界がある。

又、ＭＥＭＳミラーは、温度や気圧の変動によって偏向角特性が変化するため、これを画像形成装置の光走査装置に用いた場合には環境変動によってリニアリティ等の走査性能が変動する。

更に、駆動周波数がＭＥＭＳミラーの共振周波数（固有振動数）の近くでなければ該ＭＥＭＳミラーの最大偏向角が大きく低下するため、駆動周波数をＭＥＭＳミラーの共振周波数に近い値に設定しなければならない。

ところが、ＭＥＭＳミラーは、微小な製造のバラツキによって個々の共振周波数（固有振動数）が異なるため、これを同一の駆動周波数で駆動する場合には個々の最大偏向角が異なることとなってしまう。このように個々のＭＥＭＳミラーで最大偏向角が異なると走査性能が変化し、このようなＭＥＭＳミラーを画像形成装置の走査装置に使用した場合には画像劣化が引き起こされるという問題が発生する。

そこで、例えば特許文献２には、被走査領域外に設置された１つの走査位置センサ上を往復する際に発する２信号の時間間隔を測定し、この時間間隔が予め定められた値となるように共振スキャナの駆動電流を制御する技術が提案されている。

又、特許文献３には、光源の点滅のタイミングを決定するクロックを変調させてジッタ等の画像劣化の発生を抑える技術が提案され、駆動周波数を変動させてＭＥＭＳミラーの最大偏向角が一定になるように補償する技術が提案されている。そして、特許文献５には、ＭＥＭＳミラーの捩れ角の変動によって光検出素子から出力される検出信号の間隔に変動が生ずると、その間隔の変動に基づいてＭＥＭＳミラーへの印加電圧を調整して該ＭＥＭＳミラーの捩れ角を一定に補償する技術が提案されている。

特許第２９２４２００号公報特開平１−１００５０９号公報特開２００９−０３１６７１号公報特開２００５−１９５８６９号公報特開２００７−０８６６２６号公報

ところが、何れの特許文献２〜５にもＭＥＭＳミラーの最大偏向角の補償精度については何ら言及がなされていない。例えば、ＭＥＭＳミラーの最大偏向角が０．００５°変化しても画像劣化が発生するが、ＭＥＭＳミラーの共振周波数と駆動周波数の偏差で発生するＭＥＭＳミラーの最大偏向角の変化は１０°を超える。この最大偏向角の変化を例えば電圧で補償するには、数ｍＶの分解能で１００Ｖ近くの変動域を持つ必要があり、これを実現するには複雑で高価な駆動回路が必要となる。又、共振周波数でＭＥＭＳミラーを選別することによって電圧変動域を制限しても、ＭＥＭＳミラーの歩留まりが低下するため、ＭＥＭＳミラーのコストが高くなってしまうという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、安価な構成でＭＥＭＳミラーの偏向状態を高精度に補償することができる光走査装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーを一定の周期で駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光走査装置において、前記駆動制御手段は、その駆動信号の基本周期を一定に保ったまま、該駆動制御信号の振幅又は波形の一方を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整する第１の制御手段と、駆動制御信号の振幅又は波形の他方を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整する第２の制御手段を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動制御手段の駆動信号は矩形波電圧信号であり、前記第１又は第２の制御手段は前記矩形波電圧信号のＤｕｔｙ比を変化させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光源から出射される光ビームを検知する光検知素子を備え、該記光検知素子の検知信号の位相と前記駆動信号の位相との関係から前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を求めることを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、駆動制御手段の第１の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整した後、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整するようにしたため、安価な構成でＭＥＭＳミラーの偏向状態を高精度に補償することができる。

ところで、駆動手段に入力される駆動制御信号の位相が一定であるのに対してＭＥＭＳミラーの偏向角特性が変化すると、該ＭＥＭＳミラーによって偏向される光ビームを検出する光検知素子の検知信号の位相が変化し、この検知信号の位相の変化とＭＥＭＳミラーの偏向角特性の間には相関関係が成立する。

従って、駆動手段に入力される駆動制御信号の位相と光検知素子の検知信号の位相との関係からＭＥＭＳミラーの偏向状態を求め、前記駆動制御手段の第１の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整した後、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形（パルス幅）を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整すれば、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラーの偏向角特性の変動を補償することができる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。本発明に係る光走査装置の偏向素子の正面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。本発明に係る光走査装置における初期状態の駆動制御信号とＭＥＭＳミラーの偏向角特性との関係を示す図である。本発明に係る光走査装置における環境変動後の駆動制御信号とＭＥＭＳミラーの偏向角特性との関係を示す図である。本発明に係る光走査装置における電圧補正後の駆動制御信号とＭＥＭＳミラーの偏向角特性との関係を示す図である。本発明に係る光走査装置におけるＤｕｔｙ補正後の駆動制御信号とＭＥＭＳミラーの偏向角特性との関係を示す図である。本発明に係る光走査装置におけるＭＥＭＳミラーの偏向状態をモニターする原理を説明するための電圧駆動信号とＭＥＭＳミラーの偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３を図２〜図４に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。

図２は本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図、図３は同光走査装置の偏向素子の正面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、光走査装置１３にはレーザー光源（レーザーダイオード）２５が備えられており、このレーザー光源２５からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２６とシリンドリカルレンズ２７及び折り返しミラー２８が一直線上に配置されている。又、走査中心ＣＬ上には偏向素子２９が配設されており、この偏向素子２９によって偏向される光ビームＬ１の進行方向に沿って走査レンズ３０，３１がそれぞれ配設されている。又、走査中心ＣＬを境として前記レーザー光源２５やコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７等が配された側とは反対側（図２の右側）であって、且つ、光ビームＬ１の有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置には光検知素子であるＢＤセンサ３２と、偏向素子２９によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ２を折り返して前記ＢＤセンサ３２へと導くＢＤミラー３３が配置されている。

ここで、前記偏向素子２９の構成と作用を図３及び図４に基づいて説明する。

偏向素子２９は、フレーム３４上に接合されたＳｉ基板３５にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のＭＥＭＳミラー３６とこれを支持する捩り梁３７を一体に形成することによって構成されており、ＭＥＭＳミラー３６は捩り梁３７を中心として往復振動（正弦振動）する。

図３に示すように、上記捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）両端が絶縁部３８によって電気的に絶縁されており、その幅方向両側には長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びる櫛歯状の複数の可動電極３９が形成されており、Ｓｉ基板３５の本体３５Ａ側には可動電極３９の間に位置する複数の固定電極４０が形成されており、これらの可動電極３９と固定電極４０は捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って交互に配置されている。そして、図４に示すように、可動電極３９と固定電極４０には不図示の交流電源から延びる電線４１，４２がそれぞれ接続されている。

以上のように構成された偏向素子２９において、交流電源から電線４１，４２を経て可動電極３９と固定電極４０に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極３９と固定電極４０との間に静電引力が発生し、この静電引力によってＭＥＭＳミラー３６が図４に鎖線にて示すように捩り梁３７（Ｘ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動する。尚、ＭＥＭＳミラー３６の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってＭＥＭＳミラー３６の振幅（偏向角）が拡大される。又、ＭＥＭＳミラー３６の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。

而して、図２に示す光走査装置１３において、レーザー光源が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源２５から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２６によって適当な大きさのコリメート光に整形された後、副走査方向（Ｙ軸方向）にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２７に入射される。そして、シリンドリカルレンズ２７を通過した光ビームＬは、折り返しミラー２８によって折り返された後、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６（図３参照）に入射されて結像される。

偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬは、前述のようにＭＥＭＳミラー３６が往復振動することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に偏向されて、この偏向された光ビームＬ１は、走査レンズ３０，３１を通過することによって図１に示す各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を主走査方向（図示矢印方向）に露光走査する。

ここで、有効走査範囲Ｒ外に配置されたＢＤセンサ３２には光ビームＬ２がＢＤミラー３３によって折り返されて入射し、この光ビームＬ２がＢＤセンサ３２によって検知させることによって光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上への露光走査（書き出し）開始タイミングが決定される。

ところで、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６は駆動手段（交流電源）によって一定の周期で駆動され、該駆動手段は駆動制御手段によって制御されるが、該駆動制御手段は、その駆動信号の基本周期を一定に保ったまま、該駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を粗調整する第１の制御手段と、駆動制御信号の波形を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を微調整する第２の制御手段を備えており、ＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角の環境変動による変化は駆動制御手段によって図５〜図８に示す方法によって補償される。

即ち、図５〜図８はそれぞれ初期状態、環境変動後、電圧補正後及びＤｕｔｙ補正後の駆動制御信号とＭＥＭＳミラーの偏向角特性との関係を示す図であり、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６を駆動する（交流電源から図３に示す可動電極３９と固定電極４０に印加される）駆動電圧（交流電圧）の波形（駆動電圧波形）は図示のように矩形波である。

又、ＭＥＭＳミラー３６は往復振動するため、その偏向角特性は図示のように正弦波を描き、駆動電圧の周波数はＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の２倍となる。尚、図５〜図８には簡略化のためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角θの絶対値が最も大きいとき、即ちＭＥＭＳミラー３６が最も捩れたときに駆動電圧がＯＮされる状態としているが、駆動電圧のＤｕｔｙ比等によってはＭＥＭＳミラー３６が最も捩れたときと駆動電圧がＯＮされるタイミングに多少のズレが生じることがある。

図５において実線にて示すＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は初期状態のものであって、この初期状態でのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角は図示のθ_ｍ、走査領域（偏向角対応）は図示のΔθの範囲となり、その範囲Δθで感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）の露光走査がなされる。

ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が環境の変動によって図６に破線にて示す（図５に実線にて示す）初期状態から図６に実線にて示すように変化した場合、駆動電圧が変化していないにも拘らず、ＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角は図示のθ_ｍ ’に減少し（θ_ｍ ’＜θ_ｍ）、走査領域は図示のΔθ’となって、に図５（ａ）に示す初期状態の走査領域Δθよりも狭くなってしまう（Δθ’＜Δθ）。

このような場合、駆動制御手段の第１の制御手段は、駆動信号の基本周期を一定に保ったまま、図７に示すように、駆動制御信号の振幅を破線にて示す初期値から実線にて示す値まで増加させる。すると、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は実線にて示すように変化し、最大偏向角が粗調整されてθ_ｍ１へと増加するとともに、走査領域Δθ_１も図示のように広がる。この場合、駆動制御信号の振動振幅の変動最小単位が大きいため、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は図７に破線にて示す初期の偏向角特性に重ならず、走査領域Δθ_１は初期状態での走査領域Δθに対して若干異なっている。

そこで、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を微調整するようにしている。具体的には、図８に示すように、矩形波状の駆動制御信号のＯＮ時間の長さ、即ち、パルス幅を破線にて示す値から実線にて示す値に小さくしている。このパルス幅の調整は、矩形波電圧信号のＤｕｔｙ比を変化させることによってなされる。

上述のようにＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を微調整すると、該ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は図８に破線にて示す状態から実線にて示す初期状態の偏向角特性に一致し、最大偏向角θ_ｍ２は初期状態での最大偏向角θ_ｍに一致するとともに（θ_ｍ２＝θ_ｍ）、走査領域Δθ_２も初期状態での走査領域Δθに一致する（Δθ_２＝Δθ）。

以上のように、本実施の形態では、駆動制御手段の第１の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を粗調整した後、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形（パルス幅）を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を微調整するようにしたため、安価な構成でＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を高精度に補償することができる。

次に、本発明に係る光走査装置におけるＭＥＭＳミラー３６の偏向状態をモニターする原理を図９基づいて説明する。

図９は電圧駆動信号とＭＥＭＳミラー３６の偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図であり、同図に実線にて示すＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は初期状態のものであって、環境の変動によって偏向角特性が破線にて示すように変化した場合、駆動電圧の周波数は変化しないためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の周波数に変動はなく、振幅である最大偏向角θ_ｍがθ_ｍ ’（＞θ_ｍ）に変化する。ここで、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が変動する前後において偏向角特性の位相に変化はないため、駆動電圧と偏向角特性の位相関係には変化はない。

他方、ＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知するときのＭＥＭＳミラー３６の偏向角（設置偏向角）をθ_０とすると、この偏向角θ_０は不変であるため、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図９に実線にて示す初期状態にあるときには、図示の時間ｔ１においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図９に実線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。

そして、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が破線にて示すように変化した場合には、図示の時間ｔ２（＞ｔ１）においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図９に破線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。

以上のように、環境が変動しても駆動電圧とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は変化しないで一定に保たれているのに対して、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性（最大偏向角θ_ｍ）とＢＤセンサ３２の応答信号の位相が変化し、この応答信号の位相の変化とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の間には相関関係が成立する。

従って、駆動手段に入力される駆動位相信号の位相とＢＤセンサ３２の応答信号の位相との関係からＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を求めることによって、安価な構成でＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を高精度にモニターすることができる。

具体的には、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図９に実線にて示す初期状態にあるときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔと、ＢＤセンサ３２の設置偏向角θ_０（一定）及びＭＥＭＳミラー３６の偏向周波数ν（一定）を用いれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θ_ｍは次式にて求められる。

θ_ｍ＝θ_０／ｓｉｎ（２πνＴ−π／２） … （１）
又、環境変動によってＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図９に破線にて示すように変化したときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔ’を検出すれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θ_ｍ ’は次式にて求められる。

θ_ｍ ’＝θ_０／ｓｉｎ（２πνＴ’−π／２） … （２）
而して、前記駆動制御手段の第１の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を粗調整した後、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形（パルス幅）を変動制御してＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角を微調整し、（２）式にて求められる最大偏向角θ_ｍ ’を（１）式にて求められる最大偏向角θ_ｍ（初期値）に近づければ、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動を補償することができる。

尚、以上の実施の形態では、第１の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整し、第２の制御手段によって駆動制御信号の波形を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整する構成を採用したが、これとは逆に第１の制御手段によって駆動制御信号の波形を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整し、第２の制御手段によって駆動制御信号の振幅を変動制御してＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整する構成を採用しても前記と同様の効果が得られる。

又、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍマゼンタ画像形成ユニット
１Ｃシアン画像形成ユニット
１Ｙイエロー画像形成ユニット
１Ｋブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ帯電器
４ａ〜４ｄ現像装置
５ａ〜５ｄ転写ローラ
６ａ〜６ｄドラムクリーニング装置
７中間転写ベルト
８駆動ローラ
９テンションローラ
１０二次転写ローラ
１１ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄトナーコンテナ
１３光走査装置
１４給紙カセット
１５ピックアップローラ
１６フィードローラ
１７リタードローラ
１８搬送ローラ対
１９レジストローラ対
２０搬送ローラ対
２１排紙トレイ
２２定着装置
２３，２４排紙ローラ対
２５レーザー光源（光源）
２６コリメータレンズ
２７シリンドリカルレンズ
２８折り返しミラー
２９偏向素子
３０，３１走査レンズ
３３２ＢＤセンサ
３３ＢＤミラー
３４偏向素子のフレーム
３５Ｓｉ基板
３５ＡＳｉ基板本体
３６偏向素子のＭＥＭＳミラー
３７偏向素子の捩り梁
３８偏向素子の絶縁部
３９偏向素子の可動電極
４０偏向素子の固定電極
４１，４２偏向素子の電線
ＣＬ走査中心線
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２光ビーム
Ｒ有効走査範囲
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス
θ ＭＥＭＳミラーの偏向角
θ_ｍ，θ_ｍ’ ＭＥＭＳミラーの最大偏向角
Δθ，Δθ’ 走査領域

Claims

光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーを一定の周期で駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光走査装置において、
前記駆動制御手段は、その駆動信号の基本周期を一定に保ったまま、該駆動制御信号の振幅又は波形の一方を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を粗調整する第１の制御手段と、駆動制御信号の振幅又は波形の他方を変動制御して前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を微調整する第２の制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
前記駆動制御手段の駆動信号は矩形波電圧信号であり、前記第１又は第２の制御手段は前記矩形波電圧信号のＤｕｔｙ比を変化させることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記光源から出射される光ビームを検知する光検知素子を備え、該記光検知素子の検知信号の位相と前記駆動信号の位相との関係から前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
請求項１〜３の何れかに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。