JP2587994B2 - ミラー振動子駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンター等の画
像形成装置に適したミラー振動子駆動回路に関し、特に
偏向されたレーザービームによって感光体への書込みを
行う光ビーム偏向器の取付固定に最適なミラー振動子駆
動回路に関する。

（２）発明の背景 ファクシミリ、複写機、プリンター等の画像形成装置
として、レーザービームによる感光体への書込みが行わ
れるようになってきている。このような画像形成装置に
おいて、レーザービームを偏向する光偏向器には、従来
より、回転多面鏡やミラー振動子等が用いられている。
近時においては、小型化、低騒音化、低価格化等の要請
から、幾多の課題を解決しながらミラー振動子が用いら
れるようになってきている。

このようなミラー振動子には、第４図に示すようなミ
ラー振動子310が使用される。

第４図において、ミラー振動子310は、ほぼ長方形状
をなす縦長のフレーム315を有し、そのほぼ中央部に駆
動コイル311が設けられる。そして、その上方部に反射
ミラー312が形成され、この反射ミラー312の上方と、フ
レーム315との間には、回転支持棒として機能するリガ
メント313が一体に形成されている。駆動コイル311の下
方にも、リガメント313が一体に形成されている。

このようにミラー振動子310は、駆動コイル311、反射
ミラー312、回転支持用のリガメント313が一体として構
成されたものである。

ミラー振動子310としては、異方性エッチングが可能
な材料として水晶、シリコン等が使用される。

水晶板を加工してミラー振動子310を形成する場合、
その加工手段は通常、フォトリソグラフィーとエッチン
グ技術が応用され、これによって微細加工が可能にな
る。エッチング加工されたミラー振動子310の表面は、
電気的な抵抗を下げるために、通常銀メッキが施され
る。

また、反射ミラー312は特に光源として半導体レーザ
を使用する場合、その反射率を上げるため、金、銅、又
はアルミ等のメッキ処理が施される。さらに、反射ミラ
ー312の表面の傷や、酸化を防ぐため、メッキ処理後の
表面にSiO又はSiO2等の保護膜をコーティングすること
もできる。

第３図は、偏向器300をレーザ記録装置に使用した場
合の光学走査系の一例を示している。

半導体レーザ31から出射されたレーザビームはコリメ
ータレンズ32でビーム形状が補正されたのち、シリンド
リカルレンズ33、反射ミラー41を通過して偏向器300に
入射せしめられる。偏向器300でレーザビームが所定方
向に所定の速度でもって偏向される。

偏向されたレーザビームは走査用レンズ42及びシリン
ドリカルレンズ36を通過することにより像形成体11上に
結像されて静電像が形成される。

シリンドリカルレンズ33、36は偏向器300に設けられ
た反射ミラー312に、上下方向のあおりがある場合、そ
のあおりを補正するために使用されるものである。反射
ミラー312のあおりが非常に小さい場合は、シリンドリ
カルレンズ33、36は省略することもできる。

走査用レンズ42はレーザビームを像形成体11の表面に
正しく結像させるためと、レーザビームが像形成体11上
を等速走査できるようにするために使用される。

ミラー振動子310がもつ固有振動数で振動させた場
合、反射ミラー312の偏向角θは、 θ＝Ａ・sinωｔ ここに A:反射ミラーの最大偏向角 ω：角速度 t:時間 で表されているような、正弦波動作となる。

このため、レーザビームのスポット位置をθの関数Ｘ
（θ）としたとき、走査レンズ42として、 Ｘ（θ）＝Ａ・ｆ・arc・sin（θ/A） ただし、ｆは走査レンズ42の焦点距離 となる特性を持たせることにより、像形成体11上におけ
るレーザビームのスポットの位置を時間ｔの関数Ｘ
（ｔ）として表わした場合、上式より Ｘ（ｔ）＝Ａ・ｆ・ωｔ となる。

従って、上述したようにこの走査レンズ42を使用すれ
ば、レーザビームを等速運動に変換することができる。
等速運動によって静電像を形成する場合には歪のない画
質を得ることができる。

ミラー振動子312を駆動するには、駆動周波数がミラ
ー振動子312の固有振動周波数となるように設定され
る。ミラー振動子312の駆動は、従来より第５図に示す
他励発振回路から駆動信号をミラー振動子310に供給す
ることによって行われている。

第５図において、330は正弦波発振器を示し、これはC
R発振回路や水晶発振器を使用することができる。

ミラー振動子310は、固有振動数foをもち、この固有
振動数foに対する振れ角θの共振特性は、第６図に示す
ようになる。正弦波発振器330の発振周波数は、ミラー
振動子310の固有振動数foに一致するように、発振定数
が選定され、これによって最も効率よく、ミラー振動子
310を駆動することができる。

なお、画像処理装置にミラー振動子310を用いた場合
のミラー振動子310の駆動周波数ｆは、画像記録速度、
水平走査速度、最大記録紙サイズなどから決定される周
波数であるから、ミラー振動子310を製造する場合に、
水晶板の加工は、固有振動数foが駆動周波数ｆに一致す
るようにして行われる。

第５図において、正弦波発振器330の出力である駆動
信号は、次段のオフセット調整器331に供給されて、そ
のDCオフセットが調整される。

偏向器300を画像処理装置の光学走査系に設置する場
合において、その取り付け位置が設計値どおりでない場
合には、第７図に示すように、駆動信号のDCレベル（１
点鎖線図示）を調整することにより、左右の振れ位置を
調整することが行われる。

このようなことから、オフセット調整器331において
は、そのDCレベルを調整することにより、像形成体11に
おける走査位置を規定通りの走査位置となるようにして
いる。オフセット調整された駆動信号は、振幅調整器33
2においてその走査幅が調整される。

DCオフセット及び振幅がそれぞれ調整された駆動信号
は、出力アンプ333を介して上述した駆動コイル311に供
給される。これにより、ミラー振動子310は所定の固有
振動数で駆動されることになる。

（３）発明が解決しようとする課題 このように、外部の発振回路330を使用してミラー振
動子310の強制的に駆動する場合には、次のような問題
点がある。

すなわち、ミラー振動子310の固有振動数は、製造上
のバラツキから個々のミラー振動子310によって相違す
る。それに伴って、その共振特性も、例えば第６図の曲
線L1とL2のように相違することになる。

これに対して、ミラー振動子310には外部から周波数
ｆ（＝fo）の駆動信号が供給され、発振回路330の駆動
周波数はfoに固定されたままである。その結果、駆動効
率が低下することになり、ミラー振動子310の振れ角θ
も、θ１からθ２に変化してしまうことになる。

振れ角θは、像形成体11に対するビームの走査幅、す
なわち振幅を決定する因子であるため、個々のミラー振
動子310によって振幅が異なることになり、記録画像の
大きさにバラツキが生ずるという問題がある。

そこで、第８図に示す自励発振回路を利用してミラー
振動子を駆動することが、本出願人によって提案されて
いる。すなわち、ミラー振動子で発生する逆起電力を帰
還することで自励発振する自励発振回路を設け、この自
励発振回路によって、ミラー振動子を駆動することが考
えられている。

自励発振回路を利用してミラー振動子を駆動すること
によって、ミラー振動子310の固有振動数に合わせて駆
動周波数を自動的に決定することで、ミラー振動子310
の固有振動数のバラツキに関係なく、ミラー振動子310
の振れ角θを一定にすることができる。

第８図に示す自励発振回路では、ミラー振動子310が
動作中に空気中の塵と衝突してミラー面が汚れ易いこと
から、記録動作時以外にはミラー振動子310への給電を
中止して、記録動作が開始される時に給電を開始するよ
うにしている。この給電の中止や開始は、自励発振回路
への電力供給をオンオフ制御することによって行われて
いた。

しかしながら、自励発振回路への電力供給をオンオフ
制御することによってミラー振動子310への給電を制御
すると、回路が熱的に安定してミラー振動子310の触れ
幅が一定になるまで時間を要するという不都合が生じ、
特に、第１ページのプリントを開始するまでに長時間を
要するという問題が生ずる。

（４）課題を解決するための手段 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ミラー
振動子の固有振動数のバラツキに影響されることなく一
定の走査振幅を得ると共に、ミラー振動子への給電を制
御しながらも熱的に安定な回路動作が得られるようにす
ることを目的とし、この目的を達成するために、ミラー
を回転振動することで光ビームを偏向するミラー振動子
を駆動するためのミラー振動子駆動回路において、ミラ
ー振動子で発生する逆起電力を帰還することで自励発振
する自励発振回路と、自励発振回路の発振動作をオンオ
フ制御する切換手段とを設け、自励発振回路には常時電
力を供給しつつ発振動作のみを切換手段でオンオフ制御
するように構成されている。

（５）実施例 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明によミラー振動子駆動回路の一実施
例を示す斜視図である。図中、第３図〜第８図と同じ構
成部分には同じ参照番号を付して説明を省略する。

第１図において、自励発振回路350は、オペアンプ351
を有し、その出力信号Soは、DCカット用のコンデンサＣ
を介して振幅制御回路352に供給される。振幅制御回路3
52で所定の値に振幅制限された出力信号So′が、抵抗器
R1およびスイッチ354を介してオペアンプ351の−端子に
供給される。また、抵抗器R2を介して駆動コイル311に
供給されると共に、抵抗器R2を介してオペアンプ351の
＋端子に供給される。

スイッチ354は、ミラー振動子310へ給電を行うときに
のみオンとされるスイッチであり、記録動作時以外には
ミラー振動子310への給電を中止して素子の劣化を防止
している。駆動回路を構成するオペアンプ351、振幅制
御回路352、振幅検出回路353への電力は、ミラー振動子
310の記録動作とは関係なく、常時供給されている。

振幅制御回路352の出力信号である振幅制御された出
力信号So′は、振幅検出回路353にも供給されて出力振
幅が検出され、出力信号Soの振幅が常に一定となるよう
に制御される。なお、Rfは帰還抵抗器である。

この構成において、ミラー振動子310が振動していな
いときの駆動コイル311のインピーダンスRcが帰還抵抗
器Rfの抵抗値に等しく、かつ抵抗R1および抵抗R2の抵抗
値が等しくなるように設定されていた場合には、出力信
号So、So′の電圧をそれぞれVo、Viとすると、 Vo＝｛（R1Rc−R2Rf）/R1（R2＋Rc）｝Vi ＝０（ボルト） となる。

すなわち、出力信号Soが零となる。

ミラー振動子310は、所定の磁界内に配置され、ミラ
ー振動子310の駆動コイル311に通電すると、ミラー振動
子310が励起されて振動を開始する。従って、この振動
によって駆動コイル311は磁界を所定の速度で横切るこ
とになり、駆動コイル311には正弦波状の逆起電力が発
生する。

駆動コイル311はオペアンプ351の＋端子に接続されて
いるので、この逆起電力はオペアンプ351の＋端子に供
給され、上述した平衡条件が崩れる。このときオペアン
プ351の出力端子には、駆動コイル311に生じた逆起電力
と同相の出力信号Soが得られる。これがさらに振幅制御
回路352で振幅調整された後、再び駆動コイル311にその
駆動信号として供給される。

このような一連の動作で、駆動コイル311には振動に
必要なエネルギーが供給される結果、駆動コイル311の
連続的な振動が継続される。振動周波数はミラー振動子
310のもつ固有振動数である。また、振幅検出回路353の
存在で、出力信号Soの振幅は常に一定となるように制御
されているから、駆動コイル311には、常に一定の振幅
値を有する正弦波信号が供給されることになる。

このような自励発振回路350において、周囲の環境条
件の変動によって、ミラー振動子310の固有振動数が変
化した場合でも、ミラー振動子310に対する駆動信号の
周波数は固有振動数そのものである。

その結果、例えば第２図に示すように、曲線L1とL2の
ように共振特性曲線がバラついた場合でも、ミラー振動
子310の触れ角θは一定である。

これによって、ビームの走査振幅が一定となって走査
振幅のバラツキが除去され、記録画像の大きさが均一化
される。また、駆動回路を構成するオペアンプ351、振
幅制御回路352、振幅検出回路353への電力は、オンオフ
制御することなく常時供給されているので、熱的に常に
安定した回路動作が得られる。

（７）発明の効果 以上で説明したように、本発明は、ミラーを回転振動
することで光ビームを偏向するミラー振動子を駆動する
ためのミラー振動子駆動回路において、ミラー振動子で
発生する逆起電力を帰還することで自励発振する自励発
振回路と、自励発振回路の発振動作をオンオフ制御する
切換手段とを設け、自励発振回路には常時電力を供給し
つつ発振動作のみを切換手段でオンオフ制御するように
構成したので、ミラー振動子の固有振動数のバラツキに
影響されることなく一定の走査振幅を得ると共に、ミラ
ー振動子への給電を制御しながらも熱的に安定な回路動
作を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるミラー振動子駆動回路の一実施
例を示すブロック図、 第２図は、第１図に示す回路の動作を説明する特性図、 第３図は、ミラー振動子を用いた走査光学系を示す平面
図、 第４図は、ミラー振動子を示す正面図、 第５図は、従来のミラー振動子駆動回路を説明するブロ
ック図、 第６図は、第５図に示す回路の動作を説明する特性図、 第７図は、第５図に示す回路の動作を説明する波形図、 第８図は、本出願人によって提案されているミラー振動
子の駆動回路を説明するブロック図である。 310……ミラー振動子 311……駆動コイル 312……反射ミラー 313……リガメント 315……フレーム 351……オペアンプ 352……振幅制御回路 353……振幅検出回路 354……スイッチ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミラーを回転振動することで光ビームを偏
   向するミラー振動子を駆動するためのミラー振動子駆動
   回路において、前記ミラー振動子で発生する逆起電力を
   帰還することで自励発振する自励発振回路と、該自励発
   振回路の発振動作をオンオフ制御する切換手段とを有
   し、前記自励発振回路には常時電力を供給しつつ発振動
   作のみを前記切換手段でオンオフ制御することを特徴と
   するミラー振動子駆動回路。
2. 【請求項２】前記自励発振回路に前記ミラー振動子が接
   続され、前記ミラー振動子の作動時にのみ、前記自励発
   振回路の発振動作を行うように前記切換手段によるオン
   オフ制御を行うことを特徴とする請求項１記載のミラー
   振動子駆動回路。