JP5343142B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査用のレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーを備えた光走査装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来から、走査用のレーザー光を感光体に向けて偏向するための反射ミラーとして、往復振動するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の図３において、符号８は、ＭＥＭＳミラーを示し、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは、ＭＥＭＳミラー８を振動させる駆動源としての圧電体を示している。駆動源ａ，ｂを同位相で駆動し、駆動源ｃ，ｄを駆動源ａ，ｂとは逆位相で駆動することによって、ＭＥＭＳミラー８はねじれ振動をおこす。これによって、ＭＥＭＳミラー８に入射したレーザー光を反射偏向させて走査する。

また、特許文献１の図２には、駆動源ａ，ｂ，ｃ，ｄを駆動するための駆動回路のブロック図が記載されている。この特許文献１の図２において、発振器１２１ａでは正弦波が生成され、その正弦波は位相反転回路１２１ｂ及び位相シフタ１２１ｃに入力される。位相シフタ１２１ｃでは、画像信号とＭＥＭＳミラー８の位相とが対応するように調整された信号が生成される。そして、当該信号がアンプ１２１ｅで電圧増幅されて、駆動源ａ，ｂに供給される。また、発振器１２１ａで生成された正弦波は、位相反転回路１２１ｂを通って位相が反転され、位相シフタ１２１ｄ及びアンプ１２１ｆを経由して、駆動源ｃ，ｄに供給される。

また、特許文献２には、ミラーの駆動部を、コイル及び永久磁石を備えた１つの電磁アクチュエータとして構成し、コイルに電流を流したときに永久磁石に作用するトルクにより、ミラーを振動させる技術が記載されている。この技術においても、上記特許文献１と同様に、任意波形発生器で正弦波を発生させた後、その正弦波を増幅器で増幅させる構成になっている。

また、特許文献２には、ミラーの変位角（偏向角）が環境変化や経時変化により変化するため、ミラーにより偏向された走査光を受光する受光素子を所定位置に配置し、この受光素子の出力を取り込んで、走査光が所望の時刻で受光素子を通過するように、任意波形発生器で発生させる正弦波の位相及び振幅を調整する技術が記載されている。

特開２００４−１７７５４３号公報 特開２００８−４０４６０号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されている、正弦波を生成可能な発振器や正弦波を正確に増幅可能な増幅器は、高価なものである。特に、上記特許文献２に記載されているような、位相及び振幅を変化させて正弦波を生成することが可能な発振器は、更に高価なものである。そのため、ＭＥＭＳミラーを備え、ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、ＭＥＭＳミラーを駆動するための駆動電圧を補正することが可能な光走査装置や画像形成装置を構成するにあたり、コスト面で改善の余地があった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、走査用のレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーを備え、ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、ＭＥＭＳミラーを駆動するための駆動電圧を補正することが可能な光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を安価に提供することである。

本発明に係る光走査装置は、光源から出力されたレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーと、予め定められた基本周期で変動する駆動電圧を用いて前記ＭＥＭＳミラーを揺動させる駆動部と、前記ＭＥＭＳミラーで偏向されたレーザー光を予め定められた位置で受光し、その受光したことを示す検出信号を出力する光検出部と、前記光検出部によって前記検出信号が出力されたタイミングに基づいて、前記ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように前記駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である補正電圧値を算出する補正値算出部と、前記補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を、前記補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する直流電圧増幅部と、前記直流電圧増幅部によって増幅された直流電圧の波形を前記基本周期で変動するように整形して、前記駆動電圧として前記駆動部に出力する波形整形部と、を備える。

この構成によれば、直流電圧生成部によって、補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧が生成され、生成された直流電圧は、直流電圧増幅部によって補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅される。そして、増幅された直流電圧の波形は、波形整形部によって予め定められた基本周期で変動するように整形され、基本周期で変動する交流電圧が、駆動電圧として駆動部に出力される。

つまり、位相及び振幅を変化させて正弦波を生成可能な発振器及び正弦波を正確に増幅可能な増幅器を備えることなく、簡便で安価な直流電圧生成部及び直流電圧増幅部を用いて、ＭＥＭＳミラーを駆動することができるとともに、ＭＥＭＳミラーを駆動するときの駆動電圧をＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように補正することができる。その結果、走査用のレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーを備え、ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、ＭＥＭＳミラーを駆動するための駆動電圧を補正することが可能な光走査装置を安価に提供することができる。

また、前記駆動部は、前記駆動電圧に応じて前記ＭＥＭＳミラーを互いに逆方向に駆動させる第一駆動部及び第二駆動部を含み、前記波形整形部は、前記直流電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧を前記基本周期の半分の周期毎に前記第一駆動部及び前記第二駆動部に対し交互に出力することによって、前記第一駆動部と前記第二駆動部に出力される前記駆動電圧の波形を、それぞれ前記基本周期で変動する矩形波に整形することが好ましい。

この構成によれば、直流電圧増幅部で増幅された直流電圧の出力先を基本周期の半分の周期毎に第一駆動部と第二駆動部とに交互に出力させる簡素化した構成によって、第一駆動部と第二駆動部に向けて出力される駆動電圧の波形を基本周期で変動する矩形波に整形することができる。

また、前記波形整形部は、前記直流電圧増幅部と前記駆動部との間に設けられ、前記直流電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧の出力先を前記第一駆動部と前記第二駆動部との間で切り替えるスイッチング素子と、前記基本周期の半分の周期毎に前記スイッチング素子の切り替えを行うスイッチング制御部と、からなることが好ましい。

この構成によれば、少なくとも２方向に駆動電圧の供給経路を切り替える安価なスイッチング素子を用いて、波形整形部を安価に構成することができる。

また、前記補正値算出部は、前記基本周期のうち、前記直流電圧増幅部によって増幅された直流電圧を前記駆動部に出力する期間の割合を示すデューティー比である補正デューティー比を更に算出し、前記波形整形部は、前記基本周期のうち、前記補正値算出部で算出された前記補正デューティー比に対応する期間、前記駆動電圧をハイレベルにすることが好ましい。

この構成によれば、補正電圧値を用いるだけでなく、更に補正デューティー比を用いて駆動電圧を補正することができるため、直流電圧増幅部から出力される直流電圧を、駆動部に基本周期の半分の周期だけ印加したときにＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、補正電圧値を正確に算出しておく必要がない。

また、前記直流電圧増幅部は、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を可変の増幅率で増幅する増幅器からなり、前記直流電圧生成部は、前記補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値の直流電圧を生成し、前記補正電圧値を前記予め固定された電圧値で除算して得られる値を前記可変の増幅率として設定する増幅率設定部を更に備えることが好ましい。

この構成によれば、直流電圧生成部によって補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値の直流電圧が生成される。つまり、多様な電圧値の直流電圧を生成するように直流電圧生成部を構成する場合に比して、簡素化して安価に直流電圧生成部を構成することができる。

または、前記直流電圧増幅部は、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を予め固定された増幅率で増幅する増幅器からなり、前記直流電圧生成部は、前記補正電圧値を前記予め固定された増幅率で除算して得られる電圧値の直流電圧を生成することが好ましい。

この構成によれば、直流電圧を予め固定された増幅率で増幅する安価な増幅器を用いて
、直流電圧増幅部を安価に構成することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記光走査装置と、前記光走査装置によって感光体に形成された潜像を用いて、前記潜像に対応する画像を用紙に形成する画像形成部とを備える。

本発明によれば、走査用のレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーを備え、ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、ＭＥＭＳミラーを駆動するための駆動電圧を補正することが可能な光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を安価に提供することができる。

本発明に係る光走査装置を適用した画像形成装置の一例としての複合機を示す概略断面図。 複合機の電気的な構成の一例を示すブロック図。 露光部を構成する光学部品の配置関係を示す図。 光偏向部の原理を示す図。 図４に示す光偏向部をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。 図５と同じ断面において、一方側のミラー駆動部のＰＺＴ薄膜が伸び、他方側のミラー駆動部のＰＺＴ薄膜が縮んだ状態を示す図。 露光部の構成を示すブロック図。 ミラー部の偏向角及びＢＤセンサーから出力される検出信号の時間変化を示す図。 （ａ）増幅器及び波形整形部に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。（ｂ）ミラー駆動部（第一駆動部）に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。（ｃ）ミラー駆動部（第二駆動部）に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。 ミラー駆動部に入力される直流電圧の電圧値の変化に応じたミラー部の偏向角の変化を示す図。 図７とは別の露光部の構成を示すブロック図。 （ａ）補正値算出部によって算出された補正デューティー比に応じた、ミラー駆動部（第一駆動部）に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。（ｂ）補正値算出部によって算出された補正デューティー比に応じた、負荷に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。（ｃ）補正値算出部によって算出された補正デューティー比に応じた、ミラー駆動部（第二駆動部）に入力される直流電圧の電圧値の変化を示す図。

以下、図１は、本発明に係る光走査装置を適用した複合機（画像形成装置）の概略断面図である。複合機１は、例えば、コピー、プリンター、及びスキャナー等の複数の機能を兼ね備える。複合機１は本体部１００、本体部１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び本体部１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。

原稿給送部３００は、自動原稿給装装置として機能し、原稿載置部３０１に載置された複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送ることができる。

原稿読取部２００は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

本体部１００は、用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー１０９の駆動により、用紙搬送部１１１へ向けて繰り出される。用紙は用紙搬送部１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

画像形成部１０３は、搬送されてきた用紙に画像データを基にしてトナー画像を形成する。画像形成部１０３は、感光体ドラム１１３、露光部（光走査装置）１１５、現像部１１７及び転写部１１９を備える。露光部１１５は、画像データ（原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等）に対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像部１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は、転写部１１９によって用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

トナー画像が転写された用紙は、定着部１０５に送られる。定着部１０５は、トナー画像と用紙に熱と圧力を加え、トナー画像を用紙に定着させる。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。

操作部４００は、表示部４０３と操作キー部４０１とを備える。表示部４０３は、タッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは、画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定入力等の入力操作をする。

操作キー部４０１は、ハードキーからなる操作キーを備えており、具体的にはスタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー４１３等を備える。

スタートキー４０５は、コピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７は、コピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９は、コピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は、設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キー４１３は、コピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

図２は、複合機１の電気的な構成を示すブロック図である。複合機１は、上記本体部１００、上記原稿読取部２００、上記原稿給送部３００、上記操作部４００、通信部６００、及び制御部５００等の各機能部が相互に通信可能なように接続された構成になっている。本体部１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

通信部６００は、ファクシミリ通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリ通信部６０１は、相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ（Network Control Unit）及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部６０１は、電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３は、ＬＡＮ（Local Area Network）６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

制御部５００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び画像メモリー等を備える。ＣＰＵは、複合機１を動作させるために必要な制御を、本体部１００等の複合機１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは、複合機１の動作の制御に必要なソフトウェアや設定値を記憶している。ＲＡＭは、ソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶等に利用される。画像メモリーは、画像データ（原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等）を一時的に記憶する。

図３は、露光部１１５を構成する光学部品の配置関係を示す図である。露光部１１５は、光源３１、光偏向部１０及び二つの走査レンズ３３，３５等を備える。光源３１は、例えば、レーザーダイオードであり、画像データに対応して変調された光ビーム（レーザー光）ＬＢを照射する。

光源３１と光偏向部１０との光路上には、コリメーターレンズ３７及びシリンドリカルレンズ３９が配置されている。コリメーターレンズ３７は、光源３１から照射された光ビームＬＢを平行光にする。シリンドリカルレンズ３９は、平行光にされた光ビームＬＢを線状に集光する。線状に集光された光ビームＬＢは、光偏向部１０に入射される。

光偏向部１０と感光体ドラム１１３との光路上には、走査レンズ３３と走査レンズ３５が配置されている。光偏向部１０のミラー部１１に入射された光ビームＬＢは、ミラー部１１で反射、偏向されて、走査レンズ３３，３５により感光体ドラム１１３に結像される。すなわち、光ビームＬＢを感光体ドラム１１３に走査することにより、感光体ドラム１１３に静電潜像が形成される。

露光部１１５は、更に、ＢＤ（Beam Detect）レンズ４１及びＢＤセンサー（光検出部）４３を備える。感光体ドラム１１３の一方の側部１１３ａから他方の側部１１３ｂへ向けて、光ビームＬＢが感光体ドラム１１３を走査する場合に、有効走査範囲Ｒを超えた光ビームＬＢは、ＢＤレンズ４１で集光されてＢＤセンサー４３で受光される。ＢＤセンサー４３は、有効走査範囲Ｒを超えた光ビームＬＢを受光したときに、その受光したことを示す検出信号を出力する。ＢＤセンサー４３から出力される検出信号は、感光体ドラム１１３に形成される静電潜像を表す画像信号と、有効走査範囲Ｒを走査するタイミングと、の同期をとるために利用される。

光偏向部１０について説明する。図４は、光偏向部１０の原理を示す図である。図５は、図４に示す光偏向部１０をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。

光偏向部１０は、ミラー部（ＭＥＭＳミラー）１１、フレーム１３、トーションバー１５及びミラー駆動部（駆動部）１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを備える。

フレーム１３の形状は矩形である。フレーム１３は長手方向に延びる一対の辺部１３ａ，１３ｂと、長手方向と直交する方向に延びる一対の辺部１３ｃ，１３ｄとにより構成される。フレーム１３の中心部にはミラー部１１が配置されている。ミラー部１１の形状は楕円形である。楕円の長軸方向がフレーム１３の長手方向となる。光ビームはミラー部１１に入射され、ミラー部１１で反射、偏向される。

トーションバー１５は、ミラー部１１の楕円の短軸方向に延びており、トーションバー１５にミラー部１１が固定されている。トーションバー１５の一端は、梁１９により支持されている。トーションバー１５の他端は、梁２１により支持されている。梁１９，２１は、それぞれ一対の辺部１３ｃ，１３ｄにより支持されている。

梁１９上には、トーションバー１５より辺部１３ｃ側にミラー駆動部１７ａが形成され、トーションバー１５より辺部１３ｄ側にミラー駆動部１７ｂが形成されている。梁２１上には、トーションバー１５より辺部１３ｃ側にミラー駆動部１７ｃが形成され、トーションバー１５より辺部１３ｄ側にミラー駆動部１７ｄが形成されている。

ミラー駆動部１７ａは、図５に示すように、下部電極２３、ＰＺＴ薄膜２５及び上部電極２７により構成される。ミラー駆動部１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはミラー駆動部１７ａと同じ構成を有する。以下、ミラー駆動部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを区別する必要がなければ、ミラー駆動部１７と記載する。ミラー駆動部１７には、予め定められた一定の基本周期で変動する交流電圧が駆動電圧として印加される。これにより、梁１９，２１が撓み、そのことにより、トーションバー１５と共にミラー部１１が傾く。

図６は、図５と同じ断面において、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃ（第一駆動部）のＰＺＴ薄膜２５が伸び、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄ（第二駆動部）のＰＺＴ薄膜２５が縮むように、ミラー駆動部１７に駆動電圧を印加した状態を示す図である。このミラー駆動部１７ａ，１７ｃのＰＺＴ薄膜２５が伸び、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄのＰＺＴ薄膜２５が縮むことによって、トーションバー１５が傾く動作を第１の動作とする。逆に、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃのＰＺＴ薄膜２５が縮み、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄのＰＺＴ薄膜２５が伸びることによって、トーションバー１５が傾く動作を第２の動作とする。

本光偏向部１０では、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃに印加する駆動電圧の位相とミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに印加する駆動電圧の位相とを反転させることにより、第１の動作と第２の動作とが交互に行われるようにしている。これにより、図４に示すように、ミラー部１１がトーションバー１５を軸にして揺動し、ミラー部１１の偏向角θが変動する。尚、図４において、符号ＮＬはミラー部１１が揺動していないときのミラー部１１の法線を示している。

図７は、露光部１１５の構成を示すブロック図である。露光部１１５は、光源３１、光偏向部１０、ＢＤセンサー４３、補正値算出部５１、ＤＡＣ（直流電圧生成部）５２、増幅器（直流電圧増幅部）５３、及び波形整形部５４を備える。

光源３１から出力された光ビームＬＢは、光偏向部１０において、ミラー駆動部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによって揺動されるミラー部１１で反射偏向されることによって走査される。ＢＤセンサー４３は、有効走査範囲Ｒ（図３）を超えた光ビームＬＢを受光したときに、その受光したことを示す検出信号を補正値算出部５１に出力する。

補正値算出部５１は、付近の気温や経年劣化等の環境変動によってミラー部１１の偏向角θが変化するので、その変化を補償するために、ミラー駆動部１７に供給する駆動電圧を補正するときの電圧値である補正電圧値等の補正値を算出する。

具体的に、補正値算出部５１がミラー部１１の偏向角θの変化を補償する方法について、図８を用いて説明する。図８は、ミラー部１１の偏向角θ及びＢＤセンサー４３から出力される検出信号の時間変化を示す図である。ミラー部１１の偏向角特性は、環境が変動すると、例えば実線で示す最大偏向角がθｍの状態（以下、初期状態ともいう）から破線で示す最大偏向角がθｍ’（＞θｍ）の状態に変化する。ここにおいて、環境が変動してもミラー駆動部１７に印加する駆動電圧の周波数は変化しないので、ミラー部１１の偏向角特性の周波数は変化しない。

一方、ＢＤセンサー４３が光ビームＬＢを検知するときのミラー部１１の偏向角θ０は、ＢＤセンサー４３の配置位置によって定まるものであって不変である。このため、ミラー部１１の偏向角特性が初期状態にあるときは、時刻ｔ１に、ＢＤセンサー４３から光ビームＬＢを受光したことを示す検出信号が出力される。しかし、ミラー部１１の偏向角特性が破線で示すように変化した場合は、時刻ｔ２に、ＢＤセンサー４３から光ビームＬＢを受光したことを示す検出信号が出力される。このように、ＢＤセンサー４３から検出信号が出力されるタイミングの変化と、ミラー部１１の最大偏向角の変化と、の間には相関関係がある。この相関関係は、試験運転等による実験値として、予めＲＯＭ等に記憶されている。

補正値算出部５１は、ＢＤセンサー４３から検出信号が出力されたタイミングと、予めＲＯＭ等に記憶されている上記の相関関係とを用いて、ミラー部１１の最大偏向角の変化量を算出し、その算出した変化量を補償するための駆動電圧の電圧値を補正電圧値として算出する。そして、補正値算出部５１は、算出した補正電圧値を後述の増幅器５３で用いる増幅率で除算した結果の、補正電圧値よりも小さい電圧値を示すデジタル信号をＤＡＣ５２に出力する。

図７に戻り、ＤＡＣ５２は、所謂デジタルアナログコンバータであり、補正値算出部５１から入力されたデジタル信号によって示される直流電圧Ｖ１を生成し、増幅器５３に出力する。

増幅器５３は、ＤＡＣ５２から入力された直流電圧Ｖ１を予め定められた増幅率で増幅して、補正電圧値に等しい電圧Ｖ２を波形整形部５４に出力する。

波形整形部５４は、増幅器５３で増幅された直流電圧Ｖ２を、ミラー駆動部１７に供給される駆動電圧の変動周期である基本周期で変動するように整形する。

波形整形部５４は、スイッチング素子５４１と、スイッチング制御部５４２と、を備えて構成されている。

スイッチング素子５４１は、増幅器５３とミラー駆動部１７との間に設けられ、増幅器５３によって増幅された直流電圧の出力先をミラー駆動部１７ａ，１７ｃまたはミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに切り替える素子である。スイッチング制御部５４２は、上記基本周期の半分の周期毎にスイッチング素子５４１の切り替えを行う。

図９（ａ）は、増幅器５３に入力される直流電圧Ｖ１の電圧値の変化及び波形整形部５４に入力される直流電圧Ｖ２の電圧値の変化を示す図である。図９（ｂ）は、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧である駆動電圧Ｖ３の電圧値の変化を示す図である。図９（ｃ）は、ミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに入力される直流電圧である駆動電圧Ｖ４の電圧値の変化を示す図である。図１０は、駆動電圧Ｖ３，Ｖ４の電圧値の変化に応じたミラー部１１の偏向角θの変化を示す図である。

図９（ａ）に示すように、補正値算出部５１によって算出された補正電圧値に基づいて、時刻ｔ０で、増幅器５３に入力される直流電圧Ｖ１が上昇すると、波形整形部５４に入力される、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の波形が滑らかに上昇する。尚、直流電圧Ｖ２の波形が滑らかに上昇する理由は、増幅器５３の応答性が悪いためである。

その後、波形整形部５４では、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、スイッチング制御部５４２によって、基本周期Ｔの半分の周期Ｔ／２毎にスイッチング素子５４１の切り替えが行われ、波形整形部５４に入力された直流電圧Ｖ２が基本周期Ｔの半分の周期Ｔ／２毎に、ミラー駆動部１７ｂ，１７ｄとミラー駆動部１７ａ，１７ｃとの間で交互に出力される。これにより、波形整形部５４は、増幅器５３で増幅された直流電圧Ｖ２の波形を基本周期Ｔで変動する矩形波に整形し、ミラー駆動部１７ｂ，１７ｄの駆動電圧Ｖ３及びミラー駆動部１７ａ，１７ｃの駆動電圧Ｖ４として出力する。その結果、ミラー部１１の偏向角θは、図１０に示すように、駆動電圧Ｖ３，Ｖ４に応じて、時刻ｔ０から例えば基本周期Ｔの半分の周期Ｔ／２が経過する頃には最大偏向角の大きさがθｍ’に増大し、基本周期Ｔで変動するようになる。

上記実施形態の構成によれば、ＤＡＣ５２によって、補正値算出部５１で算出された補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧Ｖ１が生成され、生成された直流電圧Ｖ１は、増幅器５３によって補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅される。そして、増幅された直流電圧Ｖ２の波形は、波形整形部５４によって基本周期Ｔで変動するように整形され、基本周期Ｔで変動する交流電圧が、駆動電圧Ｖ３，Ｖ４としてミラー駆動部１７に出力されるようになる。

つまり、本実施形態では、位相及び振幅を変化させて正弦波を生成可能な発振器及び正弦波を正確に増幅可能な増幅器を備えることなく、簡便で安価なＤＡＣ５２及び増幅器５３を用いて、ＭＥＭＳミラー１１を駆動することができるとともに、ＭＥＭＳミラー１１を駆動するときの駆動電圧Ｖ３，Ｖ４をＭＥＭＳミラー１１の偏向角θの変化を補償するように補正することができる。その結果、走査用のレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーを備え、ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように、ＭＥＭＳミラーを駆動するための駆動電圧を補正することが可能な光走査装置を安価に提供することができる。

また、波形整形部５４は、スイッチング素子５４１とスイッチング制御部５４２とを備えて構成されている。つまり、増幅器５３で増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を基本周期Ｔの半分の周期毎にミラー駆動部１７ａ，１７ｃとミラー駆動部１７ｂ，１７ｄとに交互に出力させるという簡素化した構成で、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃとミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに向けて出力される駆動電圧Ｖ３，Ｖ４の波形を基本周期Ｔで変動する矩形波に整形することができる。

また、波形整形部５４を少なくとも２つの駆動電圧の供給経路を切り替えることができるスイッチング素子５４１を用いた簡易な構成にすることができるから、露光部１１５を安価に提供することができる。

尚、上記実施形態において図１乃至図１０に示した構成及び設定は、単なる一例に過ぎず、これに限定する趣旨ではない。

例えば、補正値算出部５１において、基本周期Ｔのうち、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２をミラー駆動部１７に出力する期間の割合を示すデューティー比である補正デューティー比を更に算出し、波形整形部５４において、基本周期Ｔのうち、補正値算出部５１で算出された補正デューティー比に対応する期間、駆動電圧をハイレベルにするように構成してもよい。図１１に具体的な構成を示す。

図１１は、露光部１１５の構成を示すブロック図である。補正値算出部５１は、上記のように、ＢＤセンサー４３から検出信号が出力されたタイミングと予めＲＯＭ等に記憶されている相関関係とを用いて、ミラー部１１の最大偏向角の変化量を算出する。そして、補正値算出部５１は、その算出したミラー部１１の最大偏向角の変化量を粗めに補償する（例えば、変化量の９５％分補償する）ための補正電圧値を算出するとともに、残りの僅かな変化量を補償する（例えば、変化量の５％分補償する）ための補正デューティー比を算出して、波形整形部５４に出力する。

これに合わせて、スイッチング素子５４１は、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃとミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに加えて、負荷Ｌにも切り替え可能に構成されている。

図１２（ａ）は、補正値算出部５１によって算出された補正デューティー比に応じた、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧である駆動電圧Ｖ３の電圧値の変化を示す図である。図１２（ｂ）は、補正値算出部５１によって算出された補正デューティー比に応じた、負荷Ｌに入力される直流電圧ＶＬの電圧値の変化を示す図である。図１２（ｃ）は、補正値算出部５１によって算出された補正デューティー比に応じた、ミラー駆動部１７ｂ，１７ｄに入力される直流電圧である駆動電圧Ｖ４の電圧値の変化を示す図である。

補正値算出部５１によって算出された補正デューティー比が例えば４０％である場合、スイッチング制御部５４２は、図１２（ａ）に示すように、補正値算出部５１によって算出された補正デューティー比４０％に応じて、基本周期Ｔのうちの最初の４０％の期間は、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先をミラー駆動部１７ｂ，１７ｄにするように、スイッチング素子５４１を切り替える。

続いて、スイッチング制御部５４２は、図１２（ｂ）に示すように、基本周期Ｔの半分の周期Ｔ／２が経過するまでの残りの期間である基本周期Ｔの１０％の期間、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を負荷Ｌにするように、スイッチング素子５４１を切り替える。

続いて、スイッチング制御部５４２は、図１２（ｃ）に示すように、基本周期Ｔのうちの４０％の期間、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先をミラー駆動部１７ａ，１７ｃにするように、スイッチング素子５４１を切り替える。

そして、スイッチング制御部５４２は、図１２（ｂ）に示すように、基本周期Ｔが経過するまでの残りの期間である基本周期Ｔの１０％の期間、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を負荷Ｌにするように、スイッチング素子５４１を切り替える。

この構成によれば、補正電圧値を用いるだけでなく、更に補正デューティー比を用いて、ミラー駆動部１７に駆動電圧を印加する期間を調整することによって、ミラー駆動部１７に供給する駆動電圧を補正することができるため、増幅器５３から出力される直流電圧Ｖ２を、各ミラー駆動部１７に基本周期Ｔの半分の周期Ｔ／２だけ印加したときにミラー部１１の最大偏向角が所定値になるような電圧値に正確に設定しておく必要がない。

また、波形整形部５４は、スイッチング素子５４１とスイッチング制御部５４２とを備えて、増幅器５３から入力された直流電圧Ｖ２の波形を基本周期Ｔで変動する矩形波に整形する構成に限らず、増幅器５３から入力された直流電圧Ｖ２の波形を、基本周期Ｔで変動する矩形波、三角波、ノコギリ波、或いは正弦波等に変換することができる安価な分配器等を用いて構成してもよい。

ただし、補正値算出部５１によって補正デューティー比が算出される構成の場合は、増幅器５３から入力された直流電圧Ｖ２の波形を基本周期Ｔで変動する矩形波に整形するとともに、その矩形波のデューティー比を補正デューティー比に設定可変な安価な分配器等を用いて波形整形部５４を構成してもよい。

また、上記実施形態の構成において、波形整形部５４は、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を２つに分ける構成であったが、これに限らず、例えば上記特許文献２に記載されているように、ミラー部を駆動させるためのミラー駆動部が１つだけ存在する構成であって、これに合わせて、波形整形部５４は、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の波形を基本周期Ｔで変動するように整形して、当該１つだけ存在するミラー駆動部に駆動電圧として出力するように構成してもよい。

当該構成は、例えば、スイッチング素子５４１とスイッチング制御部５４２とを備えるように波形整形部５４を構成し、スイッチング制御部５４２が、例えば基本周期Ｔの半分の周期毎に、増幅器５３によって増幅された直流電圧Ｖ２の出力先を当該１つだけ存在するミラー駆動部と負荷とに交互に切り替えるようにスイッチング素子５４１を制御する構成にすることによって実現することができる。また、これに限らず、増幅器５３から入力された直流電圧Ｖ２の波形を、基本周期Ｔで変動する矩形波、三角波、ノコギリ波、或いは正弦波等に変換することができる安価な分配器等を用いて波形整形部５４を構成することによって実現してもよい。

補正値算出部５１によって補正デューティー比が算出される構成の場合は、増幅器５３から入力された直流電圧Ｖ２の波形を基本周期Ｔで変動する矩形波に整形するとともに、その矩形波のデューティー比を補正デューティー比に設定可変な分配器等を用いて波形整形部５４を構成してもよい。

また、上記構成では、増幅器５３は、ＤＡＣ５２から出力される直流電圧Ｖ１を予め固定された増幅率で増幅するように構成されていたが、これに代えて、増幅器５３を、ＤＡＣ５２から出力される直流電圧を可変の増幅率で増幅可能な増幅器によって構成してもよい。

これに合わせて、補正値算出部５１で算出された補正電圧値よりも十分に小さい、予め固定された電圧値の直流電圧を増幅器５３に向けて出力するようにＤＡＣ５２を構成すると共に、補正値算出部５１によって算出された補正電圧値を、ＤＡＣ５２から出力される直流電圧の予め固定された電圧値で除算した値を算出し、当該算出した値を増幅器５３の増幅率として設定する増幅率設定部（図略）を、露光部１１５に更に備えるように構成する。

この構成によれば、ＤＡＣ５２によって補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値の直流電圧が生成される。つまり、多様な電圧値の直流電圧を生成するＤＡＣ５２に比して、簡素化された安価なＤＡＣ５２を用いて画像形成装置を構成することができる。

尚、上記実施形態においては、本発明に係る画像形成装置の一例として複合機を例に説明したが、本発明は、プリンター、コピー機、或いはＦＡＸ等の画像形成装置や、スキャナー、プロジェクター、或いはバーコードリーダー等の光走査装置にも適用可能である。

１ 複合機（画像形成装置）
１０ 光偏向部
１１ ミラー部（ＭＥＭＳミラー）
１１３ 感光体ドラム
１１５ 露光部（光走査装置）
１３ フレーム
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 辺部
１５ トーションバー
１７ａ，１７ｃ ミラー駆動部（駆動部、第一駆動部）
１７ｂ，１７ｄ ミラー駆動部（駆動部、第二駆動部）
１９ 梁
２３ 下部電極
２５ ＰＺＴ薄膜
２７ 上部電極
３１ 光源
４３ ＢＤセンサー（光検出部）
５１ 補正値算出部
５２ ＤＡＣ（直流電圧生成部）
５３ 増幅器（直流電圧増幅部）
５４ 波形整形部
５４１ スイッチング素子
５４２ スイッチング制御部
Ｌ 負荷
ＬＢ 光ビーム（レーザー光）
Ｒ 有効走査範囲
Ｔ 基本周期
θ 偏向角

Claims (7)

1. 光源から出力されたレーザー光を偏向するＭＥＭＳミラーと、
   予め定められた基本周期で変動する駆動電圧を用いて前記ＭＥＭＳミラーを揺動させる駆動部と、
   前記ＭＥＭＳミラーで偏向されたレーザー光を予め定められた位置で受光し、その受光したことを示す検出信号を出力する光検出部と、
   前記光検出部によって前記検出信号が出力されたタイミングに基づいて、前記ＭＥＭＳミラーの偏向角の変化を補償するように前記駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である補正電圧値を算出する補正値算出部と、
   前記補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する直流電圧生成部と、
   前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を、前記補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する直流電圧増幅部と、
   前記直流電圧増幅部によって増幅された直流電圧の波形を前記基本周期で変動するように整形して、前記駆動電圧として前記駆動部に出力する波形整形部と、
   を備える光走査装置。
2. 前記駆動部は、前記駆動電圧に応じて前記ＭＥＭＳミラーを互いに逆方向に駆動させる第一駆動部及び第二駆動部を含み、
   前記波形整形部は、前記直流電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧を前記基本周期の半分の周期毎に前記第一駆動部及び前記第二駆動部に対し交互に出力することによって、前記第一駆動部と前記第二駆動部に出力される前記駆動電圧の波形を、それぞれ前記基本周期で変動する矩形波に整形する請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記波形整形部は、前記直流電圧増幅部と前記駆動部との間に設けられ、前記直流電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧の出力先を前記第一駆動部と前記第二駆動部との間で切り替えるスイッチング素子と、前記基本周期の半分の周期毎に前記スイッチング素子の切り替えを行うスイッチング制御部と、からなる請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記補正値算出部は、前記基本周期のうち、前記直流電圧増幅部によって増幅された直流電圧を前記駆動部に出力する期間の割合を示すデューティー比である補正デューティー比を更に算出し、
   前記波形整形部は、前記基本周期のうち、前記補正値算出部で算出された前記補正デューティー比に対応する期間、前記駆動電圧をハイレベルにする請求項１から３の何れか一項に記載の光走査装置。
5. 前記直流電圧増幅部は、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を可変の増幅率で増幅する増幅器からなり、
   前記直流電圧生成部は、前記補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値の直流電圧を生成し、
   前記補正電圧値を前記予め固定された電圧値で除算して得られる値を前記可変の増幅率として設定する増幅率設定部を更に備える請求項１から４の何れか一項に記載の光走査装置。
6. 前記直流電圧増幅部は、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を予め固定された増幅率で増幅する増幅器からなり、
   前記直流電圧生成部は、前記補正電圧値を前記予め固定された増幅率で除算して得られる電圧値の直流電圧を生成する請求項１から４の何れか一項に記載の光走査装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の光走査装置と、
   前記光走査装置によって感光体に形成された潜像を用いて、前記潜像に対応する画像を用紙に形成する画像形成部とを備える画像形成装置。

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